五研究设备及器材.DOC

群別:化工群 參賽作品名稱:廢物「活」起來 關鍵詞:竹筷、茶葉、樹葉 發明、創新動機及目的 在偶然間聽到老師曾經說過有人利用榴槤殼製作活性碳，那既然榴槤殼可以做成活性碳，那麼常用來除臭的咖啡渣是否也能做成活性碳呢?如果咖啡渣可以做成的話，那茶葉呢?茶葉可以做成的話，那樹葉呢?基於種種的好奇心，我們決定要來做不同種類的活性碳，並探討不同種類的活性碳吸附的效果是否一樣? 生活中應用活性碳的例子不勝枚舉，不管是在除臭、過濾水源、褪色都有良好的效果，就連洗面乳也可以使用活性碳吸附毛孔上的髒物質，一般來說，常見的活性碳是用椰子殼做成的，而這次我們加以探討茶葉、咖啡渣、樹葉、竹筷做成的活性碳吸附效果如何，是否有比市售的效果好呢? 貳、作品特色及創意特質 日常生活中處處可見的枯枝爛葉、泡過不要的茶葉、咖啡渣、使用後的竹筷，這些看似平凡無奇的垃圾，我們加以回收，並使用高溫爐焚燒，使其變成活性碳，讓這些所謂的垃圾再次「活」過來變身成為生活小幫手─活性碳家族成員之一 叁、研究方法 一 、活性碳的製作 收集所需要的茶葉、樹葉、竹筷、咖啡渣，分別利用高溫爐焚燒1.5個小時並把溫度控制在560度，代焚燒完後各自磨成粉狀 二 、活性碳的吸附量(NH3) (1)分別精秤2g的活性碳，並水洗5分鐘，使其背景相同 (2)使用抽氣過濾，過濾活性碳，並去除濾液 (3)個別加入10毫升0.1M NH3，過濾 (4)取出濾液並以0.1M HCl滴定 (5)重複步驟(3)至吸附量不在改變，趨近於定值為止，即為吸附量達飽和 三、 活性炭的吸附量(Ca2+) (1)分別精秤2g的活性碳，並以6M HNO3洗5分鐘，去除活性碳中可能和EDTA反應的金屬離子 (2)使用抽氣過濾，過濾活性碳，並以水洗去除活性碳中所殘留的HNO3 (3)分別加入10毫升0.02M Ca2+，過濾 (4)取出濾液並以0.02M EDTA滴定 (5)重複步驟(3)至吸附量不在改變趨近於定值為止，即吸附量達飽和 肆、依據理論及原理 吸附是一種放熱反應，溫度越低，吸附效果越好，圖1為一典型的吸附平衡圖，其揭露飽和吸附量與濃度之關係。「飽和吸附量」定義為：定溫定壓下，單位活性碳吸附特定物質的最大量。「濃度」指的是廢氣中污染物的濃度。 由圖1可知，在特定溫度下，飽和吸附量與污染物濃度成正比，污染物濃度越低，飽和吸附量也越低；隨著污染物濃度越高，飽和吸附量也隨之增加，最後趨於一定值（最大值）。活性炭的用途很多粉末可用於液相脫色，脫臭精製，上下水淨化。粒狀炭應用於氣相吸附，溶劑回收，空氣淨化，香煙濾嘴空氣淨化製糖、酒類、味精醫藥、食品精製、脫色飲料水處理廢水回收前處理木炭、果殼炭、煤等原料經造粒後，在1000下用水蒸氣、二氧化碳、進行活化的氣體活化法乾燥後的原料用氯化鋅溶液浸漬，混合，在500~700下加熱，進行碳化或活化，稱為藥劑活化法。 1、NH3 (1)空白 把磨好的竹筷活性碳倒入已經鋪上5號濾紙的布氏漏斗上以及抽氣阱，把水打開 倒入10ml H2O (aq)，在把濾液倒入250ml錐形瓶中，在加入1~2滴甲基紅指示劑，用HCl滴定至變色，在記錄體積(做兩次) 滴定前(左圖)滴定後(右圖) (2)吸附量測定 接著倒入10mlNH3 (aq)，取出濾液倒入250ml錐形瓶中，加入1~2滴甲基紅，滴定至變色，重複加入10mlNH3到布氏漏斗中，取出濾液滴定，至滴定體積接近標定體積，且滴定體積不在改變為止 2、Ca (1)空白 把磨好的竹筷活性碳倒入250ml燒杯中，加入100ml 6M HNO(aq) 攪拌，泡5分鐘，再倒入以經鋪上5號濾紙得布式漏斗以及抽氣阱，把水打開，水洗5次，至殘留的酸被洗去，倒入10ml水，再把濾液到入250ml錐形瓶中，加入1~2滴EBT，滴定至變色，記錄體積(做兩次) (2)吸附量測定 接著倒入10mlCa2+標準液，抽氣過濾，取出濾液倒入250ml錐形瓶中，加入1ml緩衝液、1~2滴EBT，用EDTA滴定至變色，重複加入10mlCa2+到布氏漏斗中，取出濾液滴定，至滴定體積接近標定體積，且滴定體積不在改變為止 茶葉、咖啡渣、市售、樹葉活性碳依上述步驟完成即可 柒、研究結果及討論 在實驗的過程中我們發現如果在倒入NH3或Ca2+時，沒有均勻倒入漏斗，會使活性碳吸附量不穩定，進而造成無法判斷活性碳最大吸附量(如下圖) 過程中也發現如果使用EDTA滴定時沒有用硝酸洗過活性碳，會產生白色混濁，可能是茶葉或樹葉中殘留的金屬離子和EDTA發生反應，但利用硝酸洗過活性碳，這些情形就可改善，就實驗結果發現，市售的活性碳吸附效果大於樹葉、茶葉等製成的活性碳，而茶葉的吸附量是最差的，但吸附NH3和吸附Ca2+的結果又有所不同，在吸附Ca2+的實驗中，發現咖啡渣對於Ca2+的吸附量是最差的，