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佛手废渣变身活性炭

信息来源:   发布时间:2012/12/11  

佛手废渣变身活性炭
半公斤漂清一吨废水

浙师大教师变废为宝延伸佛手产业链

    用金华特产佛手加工的产品有很多,如佛手茶、佛手汁、佛手酒等。加工剩下的佛手果渣往往被当作废料。浙江师范大学生化学院博士代伟的一项研究成果,能将佛手渣变成吸附能力超群的活性炭,这意味着佛手渣将变废为宝。

 

    参观工厂车间产生灵感

    代伟是浙师大生化学院应用化学学科主任,是一名吸附剂专家。

    两年前,代伟到金华一家佛手饮料生产企业参观。在生产车间,他看到佛手在压榨成汁的过程中产生大量果渣。这些果渣,只有少量品质较好的用来生产佛手果酱,其余大部分作为废料垃圾处理。

    每天与吸附剂打交道的代伟脑海里闪过一个念头:能否将佛手渣加以利用,加工成活性炭。

    “当时只是抱着试试看的想法,因为一般植物的碳含量都很高。”代伟说,像椰壳、稻壳等植物果渣,都可以制成活性炭加以利用,不过目前市面上主要的活性炭材料还是以煤和石油焦为主,需要一定的成本。

    佛手渣基活性炭吸附能力之强,让代伟大吃一惊。

    一克佛手活性炭=半个足球场

    在代伟的实验室里,放在样品瓶里的佛手废渣,看上去跟木头屑差不多。

    代伟讲解了佛手渣变成活性炭的整个过程:

    要先把这些果渣烘干或晒干,粉碎成细粉末,再进行过筛、除杂质。预处理之后的佛手渣很细,再进入管式炭化炉进行500摄氏度的高温炭化。在这个过程中,管式炭化炉里充满了一种惰性气体(氮气)来保护植物粉末中的碳元素。

    “如果没有惰性气体的保护,氧气会直接把碳元素变成气体。此外,惰性气体还有运输载体的作用———在高温作用下,佛手渣里其他成分都变成气体,搭上惰性气体的顺风车,一起排出炭化炉。”代伟说。除去其他元素的佛手炭材料,会生成很多小孔,这时候的比表面积就会大大增加。

    什么叫比表面积呢?就是物体外表面和内表面之和,比表面积越大,活性炭的吸附能力越强。代老师打了一个比方,一张桌子的面积越大,在它表面上吸附的灰尘就越多。也就是说,活性炭的空隙越多,它的比表面积越大,吸附能力也就越强。

    在高温炭化后,还有最后一道程序是用活化剂将佛手渣基炭材料活化,这是这项研究的关键所在。代老师说,为了找到适当的活化剂,他在实验室费了不少周折,也走过不少弯路。

    “活化剂的作用就像是一把锤子,将炭材料的表面炸成很多个小洞,让炭表面形成丰富的小孔隙,大大增加炭材料的比表面积。”代伟说,在最终找到合适活化剂活化之后,做成的活性炭让整个实验室都很欣喜:每克佛手渣基活性炭的比表面积有3000平方米,是目前市面上主流活性炭的3倍。也就是说,1克佛手渣基活性炭的比表面积,就有半个标准足球场那么大,其吸附能力可想而知。

 

  应用成果将投入生产

  目前,佛手渣基活性炭研究成果已经取得了发明专利。

  代伟正在实验室里进行它的液相应用研究,也就是研究如何用佛手渣基活性炭处理染料厂里的染料废水。经过试验,代伟发现,每克佛手渣基活性炭能吸附400毫克的亚甲基蓝(纺织品染色的主要成分)。现在染印厂里的染料废水的浓度通常是0.1g/L,也就是说,1吨染料废水仅仅需要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处还不止于此。代伟介绍,活性炭能反复使用,除了能吸附性,还能脱附。将吸附了染料亚甲基蓝的佛手渣基活性炭进行加热,促使其分子热运动,就能将吸附在其中的亚甲基蓝给脱附下来,还原为染料。这样一来,不仅佛手渣基活性炭能反复使用,废水中的亚甲基蓝也能从中提取出来继续使用,大大提高了染料利用率。

  “活性炭鞋垫利用的就是这个原理,鞋垫中的活性炭吸附了脚气之后,太阳晒晒又能脱附,重复使用。”代伟解释。

  目前,代伟和当初去参观的佛手加工企业浙江金手宝生物科技有限公司达成了初步合作意向,计划将佛手渣变废为宝的过程从实验室转移到企业生产。

  浙江金手宝生物科技有限公司负责人朱宝军说,将佛手果渣制作成活性炭,不仅提高了佛手鲜果的利用率,增加产品的附加值,还减少污染,提高了经济效益。目前他的企业刚刚搬入新厂,运作正常的话每天能产生1吨佛手废渣,这些废渣经过处理能制成0.5吨活性炭。大家对这项新成果的市场前景充满期待。

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