用金華特產(chǎn)佛手加工的產(chǎn)品有很多,如佛手茶、佛手汁、佛手酒等。加工剩下的佛手果渣往往被當作廢料。浙江師范大學生化學院博士代偉的一項研究成果,能將佛手渣變成吸附能力超群的活性炭,這意味著佛手渣將變廢為寶。
參觀工廠車間產(chǎn)生靈感
代偉是浙師大生化學院應用化學學科主任,是一名吸附劑專家。
兩年前,代偉到金華一家佛手飲料生產(chǎn)企業(yè)參觀。在生產(chǎn)車間,他看到佛手在壓榨成汁的過程中產(chǎn)生大量果渣。這些果渣,只有少量品質(zhì)較好的用來生產(chǎn)佛手果醬,其余大部分作為廢料垃圾處理。
每天與吸附劑打交道的代偉腦海里閃過一個念頭:能否將佛手渣加以利用,加工成活性炭。
“當時只是抱著試試看的想法,因為一般植物的碳含量都很高。”代偉說,像椰殼、稻殼等植物果渣,都可以制成活性炭加以利用,不過目前市面上主要的活性炭材料還是以煤和石油焦為主,需要一定的成本。
佛手渣基活性炭吸附能力之強,讓代偉大吃一驚。
一克佛手活性炭=半個足球場
在代偉的實驗室里,放在樣品瓶里的佛手廢渣,看上去跟木頭屑差不多。
代偉講解了佛手渣變成活性炭的整個過程:
要先把這些果渣烘干或曬干,粉碎成細粉末,再進行過篩、除雜質(zhì)。預處理之后的佛手渣很細,再進入管式炭化爐進行500攝氏度的高溫炭化。在這個過程中,管式炭化爐里充滿了一種惰性氣體(氮氣)來保護植物粉末中的碳元素。
“如果沒有惰性氣體的保護,氧氣會直接把碳元素變成氣體。此外,惰性氣體還有運輸載體的作用———在高溫作用下,佛手渣里其他成分都變成氣體,搭上惰性氣體的順風車,一起排出炭化爐。”代偉說。除去其他元素的佛手炭材料,會生成很多小孔,這時候的比表面積就會大大增加。
什么叫比表面積呢?就是物體外表面和內(nèi)表面之和,比表面積越大,活性炭的吸附能力越強。代老師打了一個比方,一張桌子的面積越大,在它表面上吸附的灰塵就越多。也就是說,活性炭的空隙越多,它的比表面積越大,吸附能力也就越強。
在高溫炭化后,還有*一道程序是用活化劑將佛手渣基炭材料活化,這是這項研究的關鍵所在。代老師說,為了找到適當?shù)幕罨瘎?,他在實驗室費了不少周折,也走過不少彎路。
“活化劑的作用就像是一把錘子,將炭材料的表面炸成很多個小洞,讓炭表面形成豐富的小孔隙,大大增加炭材料的比表面積。”代偉說,在*終找到合適活化劑活化之后,做成的活性炭讓整個實驗室都很欣喜:每克佛手渣基活性炭的比表面積有3000平方米,是目前市面上主流活性炭的3倍。也就是說,1克佛手渣基活性炭的比表面積,就有半個標準足球場那么大,其吸附能力可想而知。
應用成果將投入生產(chǎn)
目前,佛手渣基活性炭研究成果已經(jīng)取得了發(fā)明專利。
代偉正在實驗室里進行它的液相應用研究,也就是研究如何用佛手渣基活性炭處理染料廠里的染料廢水。經(jīng)過試驗,代偉發(fā)現(xiàn),每克佛手渣基活性炭能吸附400毫克的亞甲基藍(紡織品染色的主要成分)。現(xiàn)在染印廠里的染料廢水的濃度通常是0.1g/L,也就是說,1噸染料廢水僅僅需要0.5公斤左右的佛手渣基活性炭就能漂清。
佛手渣基活性炭的用處還不止于此。代偉介紹,活性炭能反復使用,除了能吸附性,還能脫附。將吸附了染料亞甲基藍的佛手渣基活性炭進行加熱,促使其分子熱運動,就能將吸附在其中的亞甲基藍給脫附下來,還原為染料。這樣一來,不僅佛手渣基活性炭能反復使用,廢水中的亞甲基藍也能從中提取出來繼續(xù)使用,大大提高了染料利用率。
“活性炭鞋墊利用的就是這個原理,鞋墊中的活性炭吸附了腳氣之后,太陽曬曬又能脫附,重復使用。”
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