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2014級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2014級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，在整個社會生產的領域上都受到了很大的認可和廣泛的運用。最初活性炭的吸附功能比較差、并沒有在社會上產生很大的作用和廣泛采用推廣?；钚蕴康氖褂脙H僅是作為防毒面具的吸附材料。在社會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，科研人員對活性炭吸附功能的這一項原理進行了深入研究，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。并且廣泛生產和使用在社會上的各個領域當中。

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做水凈化劑來使用，它能夠吸附水中的有害物質和有害離子，有效地起到凈化水源的作用。因為活性炭內部結構的碳分子的特殊性，還可以被當作為催化劑以及催化劑的載體來使用，被運用于各種化學實驗當中?；钚蕴康奈阶饔迷卺t(yī)學領域也帶來了不可忽視的作用?；钚蕴烤哂懈呶叫赃@一特點，可大量吸附藥物，可以延長藥品半衰期，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

我們在日常生活中經常呼吸到各種有害氣體，具有很強的吸附功能。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。例如：在全新裝修的房子里，有很多甲醛。對小孩和老人的危害非常大，這個時候業(yè)主一般會空2—3個月的時間，讓有害氣體自然散去味道。或者在家里擺放綠色植物，利用植物自身的光合作用對有害氣體進行吸附作用?，F(xiàn)在我們研發(fā)了活性炭當做吸附劑。這種成本低，功能強的特點普遍受到廣大群眾的認可和喜愛。

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來使用，也被廣泛的應用在在食品的工業(yè)生產當中。例如：制糖、制酒、飲料以及其他的食品工業(yè)生產。

3、活性炭在醫(yī)學領域中的影響

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用，在醫(yī)學領域和醫(yī)療設備中也起著舉足輕重的作用?；钚蕴烤哂懈呶叫赃@一特點，可大量吸附藥物，可以延長藥品半衰期，降低服藥頻率，也可以將活性炭用做解毒劑、降血脂藥物來使用。從而可以通過操縱控制藥物的濃縮程度，提高藥物的治療效果，降低藥物所帶來的副作用。

4、活性炭在化學實驗中的應用

碳分子的內部是一個十分不穩(wěn)定的結構構造。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構?；钚蕴恐写嬖谥鵁o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，形成了晶體結構不完整、有缺陷的表現(xiàn)狀況。所以根據這一系列活性炭的自身特征，我們認為在許多情況下活性炭都是理想的催化劑，同時活性炭也對氧化還原反應起著相同的作用。

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→過篩→樣品。

1、通過熱量分析和實驗效果，我們得出熱解自活化需要再高度下進行操作。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、我們經過實驗總結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的吸附值都取得了不錯的成績。兩者的吸附值均超過了國家活性炭一級標準。

3、經過研究我們得出：在最佳工藝條件下制備的咖啡渣活性炭吸附試驗表明，在投加量為7 g·L-1、吸附時間為80分鐘、pH為3.0、試驗溫度為15℃時，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、對國家發(fā)展來說?？Х仍幕钚蕴课焦δ艿难邪l(fā)成為了國家科研事業(yè)的新突破。加強了中國在世界各國的科技發(fā)展中的一股力量。同時也提升了我國在政治地位上的綜合實力。

2、對物盡其用來說。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，對他進行第二次開發(fā)、利用。讓他把自身作用發(fā)展到最大化。

3、對社會發(fā)展來說。解決了咖啡渣廢物處理工程量浩大的這一問題。減少咖啡渣焚燒對環(huán)境帶來的污染，也減少了有害氣體的產生，減少了對空氣造成的污染。從側面上一定程度解決了社會的這一危害問題。

4、對工業(yè)發(fā)展來說。咖啡渣的研發(fā)和利用，給社會上的各個領域的企業(yè)生產都帶來了全新突破。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、科學研究都是新突破。

5、對科研人員來說。自己的勞動成果得到了社會上的普遍認可，科學成果得到了廣大人民群眾的肯定。提升自己的社會地位也增加了自身價值的實現(xiàn)。

6、對子孫后代來說。我們今天的辛勤勞動都是為了兆福后代。我們此時多研發(fā)一些科學成果，子孫后代在研究碳的吸附性這一問題上就會少走一些彎路。一會在我們如今的科研成果上、進行更深遠、更有價值、更有歷史意義的科學研究。

結語

目前，活性炭的吸附功能已被廣泛地應用于社會上的各行各業(yè)當中。主要用于環(huán)境污染、工業(yè)加工、食品制造、醫(yī)療設備、化學實驗等當中。但是，因為活性炭原料的數量、價格以及供應量太少一定程度上導致了我們無法進行大批量的生產以及無法更好的靈活利用。根據目前的科技研究表明，廢棄物質當中可以通過活化并制備出性能優(yōu)越的活性炭。比如：廉價的植物秸稈、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。據調查研究表明咖啡渣在全世界每年的產量約為600萬，這些咖啡渣并沒有得到合理的利用，而是大量的進行焚燒處理。不僅造成了國家再生資源的浪費，還對環(huán)境產生非常大的污染。因此，我們應該加強咖啡渣制備活性炭的制作和利用。

[1]任杰,孫水裕,韓大健,等.咖啡渣制備活性炭工藝及其吸附性能[J].環(huán)境科學學報,2016,36（11）:4127-4136.

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