新材料及其应用

本发明公开了一种咖啡渣基质活性炭制备方法，包括如下步骤：（a）将咖啡渣用蒸馏水多次浸泡，烘干过滤得到干咖啡渣；（b）将干咖啡渣放入容器，加入质量百分比浓度为8~12%磷酸溶液，磷酸溶液体积用量以干燥咖啡渣质量计为4~6 mL•g‑1，搅拌后超声振荡3~4h，过滤后将咖啡渣水洗至中性，100~110℃烘干，得到酸处理咖啡渣；（c）将酸处理咖啡渣放入马弗炉中活化，控制升温速率为8~12℃•min‑1，逐渐升温至580~620℃，保温1~2h，自然冷却至室温后取出，用蒸馏水清洗至中性，干燥、过筛后即为咖啡渣基质活性炭。本产品以咖啡渣为原料，以磷酸为活化剂，利用高温热解自活化法制备而成，其比表面积大，吸附能力强，可以用于处理吸附含Cr（Ⅵ）废水，防治重金属污染。

活性炭是一种功能型吸附材料，通常是由含碳原料利用物理活化或化学活化方法，在高温下通过热分解和热缩聚作用得到的炭化微晶和非晶炭质组成的黑色固体。与其他吸附剂如沸石、膨润土、硅胶等相比，活性炭具有孔隙结构发达、比表面积大、炭表面官能团丰富、吸附性能稳定等优势，已经被广泛应用于冶金、化工、环保、医药等行业中重金属离子、染料、抗生素类污染物的吸附去除。

随着研究的深入和应用领域的拓展，活性炭的生产成本和工艺优化已成为其开发制备过程中新的突破点。咖啡渣是生产咖啡后的废料，其重量约占咖啡干豆的2/3，含有脂肪酸、木质素、纤维素和半纤维素等有机物，是新生代价廉易得的废弃生物质资源。自2012年起，全球每年产生的咖啡渣高达600万t，其中大部分被直接填埋或焚烧，有效利用率极低。若将其回收后用做生物原料制备活性炭，既能拓展咖啡渣资源化利用新途径，又能有效减少环境污染，具有现实意义。

与现有技术相比，此技术产生的有益效果：采用特定浓度的磷酸溶液对咖啡渣基质进行活化，可以促使咖啡渣中所含油脂进行分解，为后续高温活化创造条件，有利于生成更多孔径，增大比表面积，提高吸附能力。本方法制备的咖啡渣活性炭可以用于吸附含Cr（Ⅵ）废水，防治重金属污染。