張睿茜

山東省北鎮(zhèn)中學(xué)2014級(jí)6班

咖啡渣制備活性炭的吸附功能分析

張睿茜

山東省北鎮(zhèn)中學(xué)2014級(jí)6班

活性炭作為具有非常高的比較面積的吸附性材料而言，在整個(gè)社會(huì)生產(chǎn)的領(lǐng)域上都受到了很大的認(rèn)可和廣泛的運(yùn)用。最初活性炭的吸附功能比較差、并沒(méi)有在社會(huì)上產(chǎn)生很大的作用和廣泛采用推廣。活性炭的使用僅僅是作為防毒面具的吸附材料。在社會(huì)上的使用率在也不夠廣泛。隨著科技的不斷變化與科研成就的快速發(fā)展，科研人員對(duì)活性炭吸附功能的這一項(xiàng)原理進(jìn)行了深入研究，并且研究發(fā)現(xiàn)了更好的制備工藝。改良以后的活性炭吸附功能得到了非常大的改善和提高。并且廣泛生產(chǎn)和使用在社會(huì)上的各個(gè)領(lǐng)域當(dāng)中。

咖啡渣；吸附功能；活性炭；制備

前言

活性炭在水分凈化器中被當(dāng)做水凈化劑來(lái)使用，它能夠吸附水中的有害物質(zhì)和有害離子，有效地起到凈化水源的作用。因?yàn)榛钚蕴績(jī)?nèi)部結(jié)構(gòu)的碳分子的特殊性，還可以被當(dāng)作為催化劑以及催化劑的載體來(lái)使用，被運(yùn)用于各種化學(xué)實(shí)驗(yàn)當(dāng)中?；钚蕴康奈阶饔迷卺t(yī)學(xué)領(lǐng)域也帶來(lái)了不可忽視的作用。活性炭具有高吸附性這一特點(diǎn)，可大量吸附藥物，可以延長(zhǎng)藥品半衰期，降低服藥頻率，也可以將活性炭用做解毒劑、降血脂藥物來(lái)使用。

一、活性炭的吸附功能分析

1、活性炭作為氣象吸附劑

我們?cè)谌粘Ｉ钪薪?jīng)常呼吸到各種有害氣體，具有很強(qiáng)的吸附功能。并且活性炭具有吸附氣體種類多、吸附功能迅速、再生成本低、環(huán)境污染小等特點(diǎn)。例如：在全新裝修的房子里，有很多甲醛。對(duì)小孩和老人的危害非常大，這個(gè)時(shí)候業(yè)主一般會(huì)空2—3個(gè)月的時(shí)間，讓有害氣體自然散去味道?；蛘咴诩依飻[放綠色植物，利用植物自身的光合作用對(duì)有害氣體進(jìn)行吸附作用?，F(xiàn)在我們研發(fā)了活性炭當(dāng)做吸附劑。這種成本低，功能強(qiáng)的特點(diǎn)普遍受到廣大群眾的認(rèn)可和喜愛(ài)。

2、活性炭作為液相吸附劑

活性炭不僅可以作為氣體的吸附劑使用，也可以在日常生活中做為液體的吸附劑來(lái)使用?；钚蕴恳彩且环N性能優(yōu)良的脫色劑。不僅做為飲用水的凈化機(jī)來(lái)使用，也被廣泛的應(yīng)用在在食品的工業(yè)生產(chǎn)當(dāng)中。例如：制糖、制酒、飲料以及其他的食品工業(yè)生產(chǎn)。

3、活性炭在醫(yī)學(xué)領(lǐng)域中的影響

活性炭的吸附功能不僅在日常生活中和工業(yè)制作中得到普遍的運(yùn)用，在醫(yī)學(xué)領(lǐng)域和醫(yī)療設(shè)備中也起著舉足輕重的作用?；钚蕴烤哂懈呶叫赃@一特點(diǎn)，可大量吸附藥物，可以延長(zhǎng)藥品半衰期，降低服藥頻率，也可以將活性炭用做解毒劑、降血脂藥物來(lái)使用。從而可以通過(guò)操縱控制藥物的濃縮程度，提高藥物的治療效果，降低藥物所帶來(lái)的副作用。

4、活性炭在化學(xué)實(shí)驗(yàn)中的應(yīng)用

碳分子的內(nèi)部是一個(gè)十分不穩(wěn)定的結(jié)構(gòu)構(gòu)造。很多金屬和金屬氧化物的催化劑的催化活性都取決于活性中心的存在結(jié)構(gòu)?；钚蕴恐写嬖谥鵁o(wú)定型炭分子和石墨碳分子。他們以一種不飽和狀態(tài)所存在，形成了晶體結(jié)構(gòu)不完整、有缺陷的表現(xiàn)狀況。所以根據(jù)這一系列活性炭的自身特征，我們認(rèn)為在許多情況下活性炭都是理想的催化劑，同時(shí)活性炭也對(duì)氧化還原反應(yīng)起著相同的作用。

二、咖啡渣制備活性炭的研究、探討

咖啡渣制備活性炭的主要制作流程可概括為：咖啡渣→前處理→熱解炭化→磷酸浸漬→干燥→輔助活化→干燥→研磨→過(guò)篩→樣品。

1、通過(guò)熱量分析和實(shí)驗(yàn)效果，我們得出熱解自活化需要再高度下進(jìn)行操作。那么操作的最佳溫度為450度，磷酸輔助活化的最佳條件活化溫度為600度。

2、我們經(jīng)過(guò)實(shí)驗(yàn)總結(jié)分析出在最佳工藝條件下制做的咖啡渣活性炭得率為27.1%，碘的吸附值和亞甲基藍(lán)的吸附值都取得了不錯(cuò)的成績(jī)。兩者的吸附值均超過(guò)了國(guó)家活性炭一級(jí)標(biāo)準(zhǔn)。

3、經(jīng)過(guò)研究我們得出：在最佳工藝條件下制備的咖啡渣活性炭吸附試驗(yàn)表明，在投加量為7 g·L-1、吸附時(shí)間為80分鐘、pH為3.0、試驗(yàn)溫度為15℃時(shí)，咖啡渣活性炭的去除率得到最大化，是商業(yè)活性炭的整整1.3倍。

三、咖啡渣制備活性炭的吸附功能的必要性

1、對(duì)國(guó)家發(fā)展來(lái)說(shuō)?？Х仍幕钚蕴课焦δ艿难邪l(fā)成為了國(guó)家科研事業(yè)的新突破。加強(qiáng)了中國(guó)在世界各國(guó)的科技發(fā)展中的一股力量。同時(shí)也提升了我國(guó)在政治地位上的綜合實(shí)力。

2、對(duì)物盡其用來(lái)說(shuō)。起到了廢物回收再利用的效果，廢棄的咖啡渣最終歸宿都是被遺棄?，F(xiàn)在我們研發(fā)了他的新功能，對(duì)他進(jìn)行第二次開(kāi)發(fā)、利用。讓他把自身作用發(fā)展到最大化。

3、對(duì)社會(huì)發(fā)展來(lái)說(shuō)。解決了咖啡渣廢物處理工程量浩大的這一問(wèn)題。減少咖啡渣焚燒對(duì)環(huán)境帶來(lái)的污染，也減少了有害氣體的產(chǎn)生，減少了對(duì)空氣造成的污染。從側(cè)面上一定程度解決了社會(huì)的這一危害問(wèn)題。

4、對(duì)工業(yè)發(fā)展來(lái)說(shuō)?？Х仍难邪l(fā)和利用，給社會(huì)上的各個(gè)領(lǐng)域的企業(yè)生產(chǎn)都帶來(lái)了全新突破。比如：氣體凈化、液體凈化、醫(yī)療事業(yè)、工業(yè)發(fā)展、食品生產(chǎn)、科學(xué)研究都是新突破。

5、對(duì)科研人員來(lái)說(shuō)。自己的勞動(dòng)成果得到了社會(huì)上的普遍認(rèn)可，科學(xué)成果得到了廣大人民群眾的肯定。提升自己的社會(huì)地位也增加了自身價(jià)值的實(shí)現(xiàn)。

6、對(duì)子孫后代來(lái)說(shuō)。我們今天的辛勤勞動(dòng)都是為了兆福后代。我們此時(shí)多研發(fā)一些科學(xué)成果，子孫后代在研究碳的吸附性這一問(wèn)題上就會(huì)少走一些彎路。一會(huì)在我們?nèi)缃竦目蒲谐晒?、進(jìn)行更深遠(yuǎn)、更有價(jià)值、更有歷史意義的科學(xué)研究。

結(jié)語(yǔ)

目前，活性炭的吸附功能已被廣泛地應(yīng)用于社會(huì)上的各行各業(yè)當(dāng)中。主要用于環(huán)境污染、工業(yè)加工、食品制造、醫(yī)療設(shè)備、化學(xué)實(shí)驗(yàn)等當(dāng)中。但是，因?yàn)榛钚蕴吭系臄?shù)量、價(jià)格以及供應(yīng)量太少一定程度上導(dǎo)致了我們無(wú)法進(jìn)行大批量的生產(chǎn)以及無(wú)法更好的靈活利用。根據(jù)目前的科技研究表明，廢棄物質(zhì)當(dāng)中可以通過(guò)活化并制備出性能優(yōu)越的活性炭。比如：廉價(jià)的植物秸稈、椰殼、核桃殼、甘蔗渣、木屑等一些列廢棄物品都可以制做出性能十分良好的活性炭。據(jù)調(diào)查研究表明咖啡渣在全世界每年的產(chǎn)量約為600萬(wàn)，這些咖啡渣并沒(méi)有得到合理的利用，而是大量的進(jìn)行焚燒處理。不僅造成了國(guó)家再生資源的浪費(fèi)，還對(duì)環(huán)境產(chǎn)生非常大的污染。因此，我們應(yīng)該加強(qiáng)咖啡渣制備活性炭的制作和利用。

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