《利用果壳类废物制取活性炭》研究叙事

利用果壳类废物制取活性炭》研究叙事活性炭的利用日益广泛，在医药、军事、净化等诸多领域都有所应用。然而活性炭只有专门的生产企业才能生产，且工业制造所需的设备庞大，本小组对实验室制取活性炭产生了兴趣。能否利用化学实验室的化学药品制取出活性炭呢？鉴于理论上利用生物质（本小组使用果壳类废物）可以制取活性炭。2012年10月23日，我们确立了小组研究课题，即利用果壳类废物制取活性炭。由于对利用果壳类废物制取活性炭的原理并没有很深入的了解，我们没有一开始就进实验室进行试验。我们先利用两节课（90分钟）的时间上网查阅了工业制取活性炭的原理。我们发现工业制取的难度较大，而且所需条件也很难达到。因而我们有些丧气，看来活性炭是做不出来了，但课题已经进行了一段时间，这时候放弃我们都觉得有些可惜。这时老师告诉我们可以去学校图书馆汲取一些灵感，我们抱着一丝希望投入了茫茫书海。在图书馆里，经过小组5名同学的积极寻找，我们找到了不少有用的文献，并且对制取原理有了一定了解。我们怀着试试看的心理进入了实验室。我们先制取了活性炭的原料。起先，我们想利用一位组员带来的碧根果作为原料，但却发现碧根果的果壳太薄，烧出的炭可能会太细碎，我们决定放弃使用碧根果。在实验室老师的帮助下，我们找到了一箱废弃的核桃作为实验材料。由于核桃壳体积太大，不便于放入试管。我们先用榔头将核桃砸碎，在砸核桃的过程中，我们发现由于核桃存放时间过久，核桃内部果肉已经干枯，并且里面生出了许多小虫子。这说明原料质量不是很好，这给我们的实验又增添了一份不确定因素。在清理完各种干扰因素后，我们向实验室老师借取了实验器具及药品，正式开始了实验。根据在图书馆里查阅到的资料——《浅谈活性炭的生产》（《中学化学》2006年第2期山东省莱芜市第五中学耿华田），我们首先对核桃壳进行了炭化工作。一开始，我们将核桃壳放入稀硫酸中加热炭化，但只发现溶液颜色越变越红，而核桃壳却没有变为炭。我们没有立马改变实验方案，耐心地等待15分钟后，还是没有任何改观，我们决定改变实验方法。我们又向实验室老师借取了坩埚，想要利用坩埚作为容器在高温条件下炭化。采取了这种方法后，炭化的过程快了许多，5分钟过后坩埚内核桃壳变黑，表面出现了红热现象。鉴于速度还是有些慢，我们向核桃壳上滴了些许酒精以加快速度。约莫10分钟后，核桃壳变为了木炭。在等待过程中，小组两位组员尝试以试管为容器对核桃壳炭化。他们直接将一定量的核桃壳放入试管中，并直接在酒精灯上加热。我们发现这样的炭化方法速度很快，核桃壳迅速的变为炭。虽然炭化的速度非常快，但这样的方法也有一大不足之处：随着核桃壳的逐步炭化，大量刺激性气体释放出来，我们都被呛得不行，用湿润的pH试纸检验后，发现是酸性气体，我们赶紧找来棉花过滤气体，这才控制住了大量逸散的气体，待炭化完成，白色的棉花已然变成了黄色。按照这样的方法，我们又炭化了一组核桃壳。最后，我们在三组材料中选取了用试管制取的两组进行实验，用坩埚制取的一组作为备用。接下来，我们开始木炭的活化过程。据资料来看，活化有许多方法，有利有弊，鉴于实验室条件，我们依照用碳酸钠活化的方法进行了一些改变。我们将木炭放入稀盐酸中加热至沸腾15分钟，将溶液与炭的混合物过滤两次，去除一些杂质。再将其与稀盐酸加热至煮沸15分钟，再进行过滤。这样，对木炭微孔与疏通细孔的过程大体上就完成了。将炭粒取出放入蒸馏水清洗，主要是为了洗出油脂并调节pH值。在这步过程中，我们遇到了麻烦。在煮沸一段时间后，我们用pH试纸检测其酸碱性，试纸呈浅绿色，对照发现pH值恰好为7呈中性，都很是欣喜，认为实验即将大功告成了。再煮了一会之后，再用pH试纸去检测，却发现呈酸性。我们猜想是稀盐酸进入了细孔内，加热一段时间后，一些稀盐酸释放出来溶在了水中，并且我们猜想部分稀盐酸挥发为气体逸散了出来，于是我们立即用湿润的pH试纸检测气体，果然呈现酸性。鉴于没有什么特别有效的方法，我们只能反复过滤，用蒸馏水煮沸洗涤。在多次操作之后，溶液的pH值终于达到了要求。这意味着活化的工作完成了。将湿润的炭粒取出放入试管加热干燥，管壁上凝结了许多小水滴，我们小心地将炭粒从试管中取出，放置于纸槽上，纸槽没有吸水现象，说明炭粒干燥完成。接下来，我们就开始了活性炭检验工作。在实验室老师的帮助下，我们得到了两试管的二氧化氮气体（呈红棕色）。这时，利用坩埚制取的未经活化的炭粒派上了用场（作为对照组）。我们将木炭粒与活性炭粒分别迅速加入两只盛满二氧化氮气体的试