1、摘 要茶渣的數(shù)量呈現(xiàn)逐年遞增的趨勢，是由于將茶葉進(jìn)行多樣的加工，比如制成茶飲料、提取其中的功能成分等。如何有效安全的處理茶渣成為越來越研究人員的焦點(diǎn)。茶渣是一種多孔、具有網(wǎng)狀結(jié)構(gòu)、表面積很大的吸附劑。本文研究經(jīng)過洗凈風(fēng)干或烘干后的工業(yè)茶渣，在炭化后下對不同濃度的羅丹明B溶液吸附性能。得出以下結(jié)論：0.8 g的炭化茶渣放入80 mL濃度為110-5 mol/L的羅丹明B溶液中，隨著吸附反應(yīng)的進(jìn)行，紫外-可見光吸收峰中554 nm處的最高峰不斷降低，炭化茶渣對羅丹明B的吸附效率在60 min內(nèi)可達(dá)77.37%。關(guān)鍵詞：工業(yè)茶渣；炭化；吸附；羅丹明BAbstractVarious processin

2、g of tea leaves leads to the production of a large number of tea leaves, and the number of tea leaves is increasing year by year. How to effectively and safely handle tea leaves has become the focus of more and more researchers. Tea leaves are a kind of absorbent with large surface area and porous n

3、etwork structure. In this paper, the adsorption properties of industrial tea leaves after washing, drying or drying were studied, and the adsorption properties of rhodamine B solution with different concentrations were studied after carbonization The following conclusions are drawn: 0.8 g carbonized

4、 tea leaves were placed in 80 mL rhodamine B solution with a concentration of 110-5 mol/L. With the adsorption reaction, the peak at 554 nm in the uv-visible absorption peak decreased continuously, and the adsorption efficiency of carbonized tea leaves on rhodamine B could reach 77.37% within 60 min

5、.Key words: Industrial dross, carbonized, absorption, Rhodamine B目 錄1 引言51.1 工業(yè)茶渣的來源51.2 茶渣的利用51.2.1 茶葉有效成分提取51.2.2 茶渣作為飼料61.2.3 茶渣用于真菌栽培61.2.4 茶渣作為肥料71.2.5 茶渣作為吸附劑71.3 有機(jī)染料廢水處理71.3.1 生化處理法81.3.2 化學(xué)處理法81.3.3 物理處理法81.4 研究的主要內(nèi)容和意義91.4.1 研究的主要內(nèi)容91.4.2 研究意義92 實(shí)驗(yàn)部分102.1 實(shí)驗(yàn)藥品試劑和儀器102.1.1 藥品試劑102.1.2 儀器設(shè)備1

6、02.2 實(shí)驗(yàn)前期準(zhǔn)備112.2.1 茶渣物化物化性能分析112.2.2 茶渣前處理112.3 實(shí)驗(yàn)過程112.3.1 不同濃度羅丹明B溶液的配置123 炭化茶渣的性能123.1 炭化茶渣吸附性能測試123.2 茶渣的物化性質(zhì)分析133.2.1 茶渣含水率測定143.1.2 茶渣的粗灰分含量153.1.3 茶渣的熱失重分析163.1.3 炭化茶渣的掃描電鏡分析164 總結(jié)與展望174.1 總結(jié)174.2 展望17參 考 文 獻(xiàn)19致 謝21炭化茶渣的制備及其對羅丹明B的吸附性能研究1 引言我國不僅是一個產(chǎn)茶大國，而且還是茶的故鄉(xiāng)。全球的38%產(chǎn)茶量都來自我國。我國擁有著數(shù)千年的飲茶、制茶歷史，

7、茶葉在這么多年的累積下，已經(jīng)完全融為中國飲食文化的其中一部分。上至帝王將相，下至平民百姓，無不愛茶。中國人常說：“柴米油鹽醬醋茶”，把茶和生活必需品相提并論，足夠體現(xiàn)茶的重要性。1.1 工業(yè)茶渣的來源我國是一個產(chǎn)茶大國，飲茶之人占據(jù)了多數(shù)，因此茶葉被譽(yù)為我國的國飲。現(xiàn)在人們的生活水平越來越高了，對飲食也追求豐富多樣，茶葉不僅用來泡茶，還被用來制作各種各樣的茶產(chǎn)品，致使許多茶葉深加工工廠建立。茶葉加工過程中產(chǎn)生數(shù)量巨大的茶渣廢棄物，沒有將其好好處理而是直接丟棄，一定會對環(huán)境造成惡劣的影響。因此，越來越多的研究人員投身于研究茶渣廢棄物如何進(jìn)行合理利用1.2 茶渣的利用茶渣內(nèi)含有多種動物體內(nèi)需要的氨

8、基酸，可以降血脂、降血糖等等。同時(shí)茶渣具有網(wǎng)狀結(jié)構(gòu)、多孔、表面積很大的特點(diǎn)，具有很強(qiáng)的吸附性，可以處理含重金屬廢水以及染料廢水等。1.2.1 茶葉有效成分提取茶葉蛋白擁有很高的利用價(jià)值。據(jù)黃光榮等人研究顯示1，茶葉蛋白可以用于降血脂和防輻射，并且它還擁有其他種蛋白的營養(yǎng)價(jià)值。茶葉蛋白成分占據(jù)了茶渣重量的18左右。周紹遷2將茶葉蛋白從茶渣中提取出來，利用的是堿溶酸沉法。研究證明3，茶多糖具有降血糖、防動脈稠狀硬化、抗腫瘤、抗凝血、增強(qiáng)人體免疫力、抗血栓、防輻射、降血壓等多重功效。丁世環(huán)等人4利用超聲波提取茶渣中的茶多糖，他們發(fā)現(xiàn)最佳實(shí)驗(yàn)組合為：當(dāng)浸泡提取時(shí)間為120 min，在浸泡提取的這個過程

9、中溫度設(shè)置為100，原料與液體的含量比值設(shè)置為1:30，同時(shí)將超聲波功率設(shè)置為420 W。在這樣設(shè)置的試驗(yàn)參數(shù)下，經(jīng)過計(jì)算最后得到茶多糖概率為2.29。膳食纖維具有預(yù)防腸癌、膽石癥和治療便秘等作用。厲劍劍5以綠茶渣為原料，首先將堿提溫度設(shè)置為50C，隨后把NaOH溶液濃度調(diào)整為1%，最后將溶液在酸條件下處理1 h，在這樣設(shè)置的條件下，膳食纖維的提取率達(dá)到38.56%了。1.2.2 茶渣作為飼料氨基酸對許多動物體來說是必須的物質(zhì)，還有一些氨基酸是非必需但是對動物體有益處的。茶渣中正好含有這樣的物質(zhì)。谷氨酸、亮氨酸在茶渣所含氨基酸種類中，所占的數(shù)量百分比最高，大致相當(dāng)于大豆餅和魚粉6內(nèi)所含的數(shù)量。

10、甚至超過了常規(guī)飼料中谷氨酸、亮氨酸含量。茶葉可以用來治療糖尿病，其中含有的茶多糖是治療用的主要成分，可以抗輻射，還可以降血糖以及血脂，并且對動物體來說還有增強(qiáng)免疫機(jī)能、促進(jìn)生長等功效7。吳萍萍等8研究發(fā)現(xiàn)，可以讓冷卻豬肉的保質(zhì)期達(dá)到8天左右的方法，即在飼養(yǎng)豬的飼料當(dāng)中添加一些物質(zhì)，添加的是40 mg/kg的茶多酚以及200 mg/kg的維生素E。說明添加一定的茶多酚可提高豬肉中的水分，可以使肉質(zhì)更加鮮嫩。劉姝等人9準(zhǔn)備發(fā)酵基質(zhì)A：是以70%茶渣為主，再加上一些其它輔料，制備配伍B：用木霉和曲霉，以及有益微生物，還用不同含水量的C，在30下不同的發(fā)酵時(shí)間D，進(jìn)行固體的發(fā)酵試驗(yàn)。利用的是4因素、3

11、水平的L9(34)正交設(shè)計(jì)，發(fā)酵后，原料中粗蛋白含量相較于原先的分別提高了20%30%，達(dá)到了26%29%，它的粗蛋白含量達(dá)到了小豬仔配合飼料的營養(yǎng)價(jià)值。孫克年等10在豬飼料中添加3%的茶渣，提高了飼料的利用效率，用茶渣混合飼料可以降低飼養(yǎng)仔豬的成本，不僅增重提高了14.7%，還使得豬的育肥期提前11天，整體經(jīng)濟(jì)效益提高了19.4%。1.2.3 茶渣用于真菌栽培茶渣可以作為一種良好的土壤改良劑原料11，是由于茶渣當(dāng)中含有豐富的茶多酚，而植物多酚正是用來改良土壤的良好肥料。宋吉玲等12試驗(yàn)發(fā)現(xiàn)采用將茶渣添加進(jìn)主料稻草來栽培雙孢蘑菇時(shí)，發(fā)現(xiàn)產(chǎn)量明顯的增加，是在茶渣添加量逐漸增多的情況下。茶渣在添加

12、料中占據(jù)40的比例時(shí)，最為合適。曾澤彬13等人用完全不使用棉子殼、木屑等，而是百分之百的茶渣來栽培杏鮑菇，以及在棉籽殼當(dāng)中添加部分茶渣的方式來培養(yǎng)杏鮑菇。實(shí)驗(yàn)結(jié)果使我們可以了解到：棉子殼和木屑等物體可以完全由茶渣來替代其栽培杏鮑菇，并且產(chǎn)出的杏鮑菇含有茶多酚成分，有很高的推廣價(jià)值。1.2.4 茶渣作為肥料已經(jīng)有分析證明茶渣中含有有機(jī)碳和氮源，并且數(shù)量豐富，其中所含的碳氮數(shù)量比為6.76，植物體殘骸的碳氮數(shù)量與礦質(zhì)氮釋放的數(shù)量，比較關(guān)系為C/N20。茶渣滿足了這個關(guān)系并且還能凈釋放礦質(zhì)氮14。王艷芳等人15嘗試將茶渣代替土壤栽培蔬菜，試驗(yàn)用的蔬菜品種為紅芯娃娃菜，用紅土和茶渣來栽培。實(shí)驗(yàn)結(jié)果證明

13、了，當(dāng)茶渣與紅土的數(shù)量配比不同的時(shí)候，在一定程度可以影響娃娃菜幼苗生長，生長出的品質(zhì)也受到不同程度的影響。茶渣與紅土配比合適時(shí)，不僅可以在一定程度上促進(jìn)娃娃菜幼苗的生長，并且還提高了娃娃菜的品質(zhì)。1.2.5 茶渣作為吸附劑茶渣的主要成分之一是膳食纖維。茶渣的膳食纖維部分性質(zhì)是屬于水不溶的，這可能是茶渣能作為吸附劑的主要活性成分。茶葉和茶湯中含有豐富的元素種類以及有機(jī)物，還有多種含氧、氮、磷的活性基團(tuán)16，廢水中的有機(jī)染料、放射性元素、重金屬等污染物可以用以茶渣為原料的生物吸附劑吸附清楚。揚(yáng)中民17等四人將洗凈烘干后的茶放進(jìn)650的馬弗爐灼燒3個小時(shí)，冷卻后用自制王水溶解、定容、分析，后經(jīng)過計(jì)算

14、金的回收率達(dá)到了99.7%以上。王子波18及他的伙伴發(fā)現(xiàn)用0.4克改性茶渣處理過的Cr6+質(zhì)量濃度改性茶渣，對濃度為2.852 mg/L的電鍍廢水，酸堿度設(shè)置為7.5，體積為35 mL，吸附平衡時(shí)間為120 min，并且將這個過程的溫度固定為25，時(shí)，改性茶渣對Cr6+的平衡吸附量為0.214 mg/g。謝丹丹等人19在茶渣使用量為100 mg水中有6 mg茶渣、水中的鐵離子起始濃度為1 mg/L，在常溫或較高溫度下，將酸堿度值固定設(shè)置為5.51等條件下，經(jīng)過計(jì)算得到：茶渣對鐵離子的吸附效率為75.6%，吸附的數(shù)量達(dá)到了0.0126 mg/g，最后可以證明已吸附的鐵離子在堿性條件下被完全解吸。

15、1.3 有機(jī)染料廢水處理羅丹明B(rhodamine B)是一種具有鮮桃紅色的染料，它一般是由人工合成的，呈堿性。染料廢水作為廢水處理中難題中的大山，它主要有以下幾方面的特征，分別是色度高、水量大、有機(jī)物含量高、“三致”毒性、色度高、COD值與BOD值高、酸堿性強(qiáng)。如果處理不當(dāng)，會給生態(tài)環(huán)境帶來嚴(yán)重威脅，甚至?xí)绊懭祟惖纳眢w健康。因此處理這類廢水是環(huán)境研究中的一個重要課題。生化處理法、化學(xué)處理法和物理處理法這三種方法，是目前我國國內(nèi)主要用來處理有害染料廢水的方法。1.3.1 生化處理法生化處理法含有以下三種處理方法，分別是厭氧-好氧處理法、厭氧處理法和好氧處理法。其中，厭氧-好氧處理法的工作原

16、理，顧名思義就是同時(shí)使用了厭氧和好氧兩種方法，這種方法的好處就是吸收了兩種處理法的長處，也就提高了其對有機(jī)物的降解能力以及對有機(jī)物的去除強(qiáng)度。而厭氧和好氧處理法則指的是在無氧和有氧兩種不同的環(huán)境狀態(tài)下，厭氧微生物與好氧微生物針對有機(jī)物所產(chǎn)生的不同的降解方法。1.3.2 化學(xué)處理法吸附法，工作原理是使用到其自身所帶有的一種吸附劑，這種吸附劑具有多孔性能，包括了物理吸附性能和化學(xué)吸附性能等。從而吸附劑可以對廢水進(jìn)行處理，使廢水中所含有的雜質(zhì)等物質(zhì)被吸附在表層，這樣就能夠達(dá)到處理廢水的目的。膜分離法，根據(jù)名字我們能很簡單的理解到，該種方法為了成功處理廢水，是通過利用到膜的選擇透過性從而成功分離廢水當(dāng)

17、中所包含的一部分物質(zhì)。高能物理法，這種方法到目前為止還比較新穎，沒有大批量的在實(shí)際操作中進(jìn)行使用，且該方法一旦使用所產(chǎn)生的費(fèi)用也比較高，同時(shí)也要求使用該方法必須有較高的技術(shù)，所以高能物理法還未能真正進(jìn)行實(shí)際操作。超聲波法。這種方法的操作過程可以分為以外兩步驟。首先要有適宜的震蕩頻率破段能夠使廢水中所存在的大分子有機(jī)物因?yàn)槭盏皆撜駝佣绊戦_鏈，使其能夠變?yōu)樾》肿佑袡C(jī)物。其次，水分子會因?yàn)檎駝赢a(chǎn)生高效的熱運(yùn)動，產(chǎn)生的熱運(yùn)動會使小分子有機(jī)物快速的凝結(jié)絮凝，從而達(dá)到處理廢水使水質(zhì)凈化的目的，但是現(xiàn)在這種方法也存在一定的局限性，需要進(jìn)一步的改善加強(qiáng)。1.3.3 物理處理法目到現(xiàn)在為止，研究表明針對燃料廢

18、水處理被研究人員所偏愛的使用的方法是化學(xué)氧化法，該方法的主要原理是使用到了其所帶有的強(qiáng)氧化性，用來破壞了廢棄水中所存在的有機(jī)物，使得有機(jī)物失去它自身帶的發(fā)色基因，則失去了發(fā)色基因的有機(jī)物就能夠起到脫色的作用。另外，電化學(xué)法也已經(jīng)被大量運(yùn)用到實(shí)際操作中。該方法則是通過破壞水中有機(jī)物分子的結(jié)構(gòu)從而達(dá)到處理廢水的目的。通過資料表明，電化學(xué)法主要是通過正負(fù)電擊所能夠產(chǎn)生的活性自由基去破壞分子結(jié)構(gòu)。最后一種常見的方法是化學(xué)絮凝法。顧名思義，這種方法是通過用絮凝劑來對廢水進(jìn)行處理。絮凝劑自身帶有一定的混凝功能，能夠?qū)⑷玖蠌U水當(dāng)中所含有的染料分子、微懸浮物和膠體等絮凝降解，所以能夠用于廢水處理。1.4 研究

19、的主要內(nèi)容和意義1.4.1 研究的主要內(nèi)容染料廢水不僅破壞生態(tài)環(huán)境，嚴(yán)重時(shí)甚至?xí)θ梭w造成影響。如何有效安全的處理燃料廢水問題一直被科研人員所關(guān)心。本論文研究處理燃料廢水問題用的是羅丹明B。羅丹明B是一種人工合成堿性染料，它具有鮮桃紅色。將從工廠取回的工業(yè)廢棄茶渣洗凈、烘干后，對其進(jìn)行不同溫度、不同時(shí)間的炭化，后放入盛有不同濃度的羅丹明B溶液的容器中進(jìn)行吸附，然后記錄數(shù)據(jù)，最后對數(shù)據(jù)進(jìn)行分析。本文的創(chuàng)新點(diǎn)是：研究工業(yè)茶渣對不同濃度的羅丹明B溶液的吸附效果，最后得出某一濃度的羅丹明B溶液的最佳吸附狀態(tài)所對應(yīng)的茶渣炭化程度。1.4.2 研究意義我國是制造業(yè)大國，環(huán)境污染較為嚴(yán)重，我國的茶葉資源豐富

20、，茶葉深加工工廠數(shù)量多，倘若能將茶渣應(yīng)用于污染物處理或者對茶渣進(jìn)行有效安全利用，不僅可以保護(hù)環(huán)境，同時(shí)還解決了大量茶渣廢棄物處理問題。燃料廢水作為廢水中的主力軍，主要有以下幾方面的特征，分別是色度高、酸堿性強(qiáng)、水量大、有機(jī)物含量高、三致毒性和COD與BOD值高。但是，燃料廢水也被研究發(fā)現(xiàn)對水源存在以下方面的致命危害。首先，燃料廢水中含有的大量有機(jī)物會通過吸收消耗水中的氧來影響到水中原生物、微生物、植物等的正常發(fā)育生長，導(dǎo)致水的自凈功能受到破壞。再者，染料廢水中的染料成分會令水體的自然生態(tài)系統(tǒng)失去平衡。這其中的主要原因是廢水中的染料通過吸收大量的光線從而改變了水的透明度，最終使水中所含有的植物光

21、合作用被大大削弱。廢棄茶渣作為吸附劑吸收染料廢水中的有害物質(zhì)的研究如果能夠有所進(jìn)展，就可以有效的利用資源，并且可以同時(shí)減少茶渣廢棄物排放以及染料廢水污染兩大問題。通過炭化提高茶渣的比表面積以及改變茶渣表面的官能團(tuán)，提高工業(yè)茶渣對于羅丹明B以及其余染料的吸附效果，從而提升了廢棄茶渣的價(jià)值。2 實(shí)驗(yàn)部分2.1 實(shí)驗(yàn)藥品試劑和儀器2.1.1 藥品試劑本實(shí)驗(yàn)所使用的藥品試劑詳細(xì)見表2-1表2-1 實(shí)驗(yàn)主要藥品試劑名稱化學(xué)式/規(guī)格試劑級別生產(chǎn)廠家蒸餾水H2O實(shí)驗(yàn)室自制工業(yè)茶渣福建仙洋洋食品科技有限公司羅丹明B國藥集團(tuán)化學(xué)試劑有限公司2.1.2 儀器設(shè)備本實(shí)驗(yàn)所用的主要儀器設(shè)備具體見表2-2。表2-2 實(shí)

22、驗(yàn)主要儀器設(shè)備儀器名稱儀器型號/規(guī)格生產(chǎn)廠家高溫箱式電阻爐SX2-10-12紹興市公路儀器設(shè)備有限公司干燥箱DHG-9076A上海精宏實(shí)驗(yàn)設(shè)備有限公司電子天平JY10002上海舜宇恒平科學(xué)儀器有限公司磁力攪拌器CJ78-1常州市金壇大道大地自動化儀器廠馬弗爐SX2-10-12宜興市精益電爐有限公司續(xù)表2-2儀器名稱儀器型號/規(guī)格生產(chǎn)廠家冷場發(fā)射掃描電鏡SU8000日本日立紫外可見分光光度計(jì)Cary60美國安捷倫科技公司集熱式恒溫加熱磁力攪拌器DF-101S鞏義市予華儀器有限責(zé)任公司同步熱分析儀STA409PC德國耐馳2.2 實(shí)驗(yàn)前期準(zhǔn)備實(shí)驗(yàn)前期準(zhǔn)備包括茶渣物化性能測試和茶渣前處理。2.2.1

23、茶渣物化物化性能分析 茶渣含水率測試選取四個培養(yǎng)皿，洗凈、烘干后，分別編號1-4。稱取廢棄茶渣原料放入培養(yǎng)皿中總計(jì)30 g，放入電熱鼓風(fēng)干燥機(jī)以80干燥，每30 min稱重一次，直至其質(zhì)量不再變化。 茶渣粗灰分測試將坩堝放入550的馬弗爐中焙燒30 min，隨后冷卻0.5 h，冷卻時(shí)放置在干燥器中，稱重，一直到前后兩次質(zhì)量誤差少于等于0.01 g為止。稱取尺寸大小為50-200目的茶渣2 g，將其倒入恒重的坩堝中，稱重，并記錄質(zhì)量，將其放在電熱板上加熱炭化至無煙為止，記錄其產(chǎn)生煙霧的時(shí)間。再置于550的馬弗爐中焙燒3 h，干燥器中冷卻0.5 h，稱重，直至其質(zhì)量誤差小于0.01 g為止。2.2

24、.2 茶渣前處理將到工廠生產(chǎn)線上獲取的廢棄茶渣原料鋪平于托盤表面，在電熱鼓風(fēng)干燥機(jī)中以80干燥至絕干。用粉碎機(jī)將絕干茶渣粉碎1 min，倒入50目篩網(wǎng)過濾得到尺寸小于0.355 mm的茶渣粉末；再將茶渣粉末倒入200目篩網(wǎng)中，過濾掉尺寸小于0.075 mm的細(xì)粉，得到尺寸介于0.0750.355 mm（50-200目）的茶渣粉體。將制得的絕干茶渣和50-200目尺寸茶渣分別密封保存。2.3 實(shí)驗(yàn)過程將從工廠帶回的工業(yè)茶渣進(jìn)行預(yù)處理，自然風(fēng)干或者用烘箱烘干備用。接著將預(yù)處理后的茶渣放入馬弗爐炭化。炭化后的茶渣測試其表征。炭化過程同時(shí)制備不同濃度的羅丹明B溶液，放進(jìn)反應(yīng)容器反應(yīng)。然后測試吸光度。將

25、不同濃度下炭化茶渣的吸附成效進(jìn)行分析，最后得出結(jié)論。實(shí)驗(yàn)流程詳見圖2-1。圖2-1 實(shí)驗(yàn)流程圖2.3.1 不同濃度羅丹明B溶液的配置稱取4.79 g羅丹明B(Rhodamine B)溶解于水中，充分溶解后得到110-2 mol/L的羅丹明B溶液。該羅丹明B溶液的存儲期限為7天。將配置好的110-2 mol/L的羅丹明B溶液加水稀釋1000倍，得到110-5 mol/L的羅丹明B溶液。該羅丹明B溶液的存儲期限為2天。3 炭化茶渣的性能3.1 炭化茶渣吸附性能測試以羅丹明B溶液為模擬污染物，研究炭化茶渣對羅丹明B的吸附性能。將0.8 g的炭化茶渣放入濃度為110-5 mol/L80 mL的羅丹明B

26、溶液中，開啟磁力攪拌器使其持續(xù)均勻分散，并每隔10 min取樣2 mL并過濾，隨后對溶液進(jìn)行全波長掃描，使用的是紫外-可見光分光光度計(jì)，掃描范圍設(shè)置為450 nm到600 nm，掃描60 min后停止取樣，得到羅丹明B溶液的吸光度隨時(shí)間的變化關(guān)系，分析炭化茶渣的吸附性能。與此同時(shí)，將未炭化的工業(yè)茶渣作為對照樣品也進(jìn)行相同的實(shí)驗(yàn)。經(jīng)過吸附實(shí)驗(yàn)，發(fā)現(xiàn)未炭化的工業(yè)茶渣吸附羅丹明B溶液，并未使溶液發(fā)生肉眼可見的明顯褪色，說明其對羅丹明B溶液的吸附效果不佳。而炭化后的工業(yè)茶渣在1 h后使得羅丹明B溶液發(fā)生明顯地褪色，故對溶液進(jìn)行紫外-可見光分光光度計(jì)測定。以掃描吸收峰波長nm為橫坐標(biāo)，t時(shí)刻的羅丹明B溶

27、液的吸光度I設(shè)置為縱坐標(biāo)，得到60 min內(nèi)炭化茶渣對羅丹明B吸附量的變化曲線，見圖3-1。圖3-1 羅丹明B吸附量與時(shí)間的變化關(guān)系由圖3-1可知，羅丹明B溶液的最大吸收峰在554 nm處出現(xiàn)，這個吸收峰為羅丹明B的特征吸收峰。而且隨著時(shí)間的變化，該特征吸收峰在不斷地降低。因此該特征吸收峰的大小可作為羅丹明B溶液濃度大小判斷依據(jù)。隨著吸附反應(yīng)的進(jìn)行，紫外-可見光吸收峰中554 nm處的最高峰不斷降低，說明羅丹明B溶液的濃度不斷降低。因此可以用羅丹明B溶液的濃度的降低量來反映其被炭化茶渣吸附的量，以此來測試炭化茶渣的吸附性能。經(jīng)過測算可以得出，炭化茶渣對羅丹明B的吸附效率在60 min內(nèi)可達(dá)77

28、.37%。3.2 茶渣的物化性質(zhì)分析茶渣的物化性質(zhì)分析可以從其初始含水量、含水率變化、粗灰分計(jì)算、熱失重分析中得到。炭化茶渣的形貌特征分析可以通過掃描電鏡測試得到。3.2.1 茶渣含水率測定將每30 min稱量的茶渣的質(zhì)量記錄下來，如圖3-2所示。圖3-2 茶渣含水率變化曲線絕對含水率（w,%）：w=（GS-Gg）/Gg*100%相對含水率（w,%）：w1=（GS-Gg）/GS*100%式中：GS初始茶渣質(zhì)量，單位為克（g）；Gg絕干茶渣后質(zhì)量，單位為克（g）。茶渣含水率計(jì)算如表3-1所示。表3-1 茶渣含水率樣品1234絕對含水率/%423.73427.59430.39437.63相對含水率

29、/%80.9181.0581.1581.40由表3-1可得，茶渣平均絕對含水率為429.84%，平均相對含水率為81.13%。3.1.2 茶渣的粗灰分含量將空坩堝放入馬弗爐中焙燒恒重的具體數(shù)值如表3-2所示。表3-2 坩堝恒重時(shí)間（h）1234099.66 104.09 98.31 99.96 0.599.64 104.09 98.29 99.97 199.65 104.08 98.29 99.98 1.599.64 104.08 98.28 99.96 平均值99.64 104.08 98.29 99.97 加入茶渣后的坩堝，每焙燒3 h的質(zhì)量記錄如表3-3所示。表3-3 含茶渣的坩堝質(zhì)量時(shí)

30、間（h）1234099.72 104.19 98.38 100.07 399.72 104.18 98.39 100.04 699.72 104.17 98.40 100.06 平均值99.72 104.18 98.39 100.06 W為粗灰分，用質(zhì)量分?jǐn)?shù)（%）表示，按下式計(jì)算：W=(m2-m0)/(m1-m0)*100%式中：m0空坩堝的質(zhì)量，單位為克（g）；m1裝有試樣的坩堝質(zhì)量，單位為克（g）；m2灰化后粗灰分加坩堝的質(zhì)量，單位為克（g）。計(jì)算可得四個樣品的粗灰分計(jì)算如表3-4所示。表3-4 茶渣灰分計(jì)算編號1234平均值粗灰分3.84%4.79%5.13%4.52%4.57%茶渣焙燒

31、前的炭化時(shí)長為9.838 min。由上表3-4可得，茶渣中無機(jī)物成分約占總質(zhì)量的4.57%。茶渣的粗灰分含量在4%-7.5%時(shí)則表明該茶渣的品質(zhì)較優(yōu)，所以實(shí)驗(yàn)所用的茶渣品質(zhì)較優(yōu)。3.1.3 茶渣的熱失重分析取實(shí)驗(yàn)所用的茶渣進(jìn)行熱重實(shí)驗(yàn)分析，如圖3-3所示。圖3-3 茶渣的熱失重變化曲線由圖3-3可知，茶渣在28開始分解，茶渣質(zhì)量開始減少。當(dāng)溫度達(dá)到400時(shí)，茶渣的熱失重占比為52.92%，說明茶渣中部分有機(jī)物被炭化且揮發(fā)，這一結(jié)果會導(dǎo)致茶渣表面空隙增多，表面積增大，將提高材料對污染物的吸收。3.1.3 炭化茶渣的掃描電鏡分析利用日本日立掃描電子顯微鏡SU8000在4500倍放大倍率下觀察炭化茶

32、渣粉的表面結(jié)構(gòu)，分析炭化制備對于工業(yè)茶渣表面結(jié)構(gòu)的影響，見圖3-4。（a）炭化前 （b）炭化后圖3-4 工業(yè)茶渣炭化前后的掃描電鏡成像結(jié)果如圖3-4所示，未炭化處理的工業(yè)茶渣在放大4500倍后，可觀察到其表面雖然凹凸不平，但是沒有明顯孔隙。而經(jīng)過炭化處理后的茶渣，可明顯觀察到其表面凹凸不平，且有大量孔洞存在。說明炭化制備過程極大地提高了材料的比表面積，使得炭化茶渣具有相對良好的吸附效果。4 總結(jié)與展望4.1 總結(jié)將茶渣洗凈烘干后，送入550的馬弗爐中焙燒30 min，隨后冷卻0.5 h。取炭化茶渣，用于做羅丹明B吸附實(shí)驗(yàn)，吸附時(shí)間設(shè)置為1 h。取部分炭化前的茶渣和經(jīng)過炭化的茶渣，通過對比羅丹明

33、B濃度和吸附速率變化，得到了以下結(jié)論：（1）經(jīng)過吸附實(shí)驗(yàn)，發(fā)現(xiàn)未炭化的工業(yè)茶渣吸附羅丹明B溶液，并未使溶液發(fā)生肉眼可見的明顯褪色，說明其對羅丹明B溶液的吸附效果不佳。而炭化后的工業(yè)茶渣在1 h后使得羅丹明B溶液發(fā)生明顯地褪色。（2）將0.8 g的炭化茶渣放入濃度為110-5 mol/L80 mL的羅丹明B溶液中，進(jìn)行紫外-可見光分光光度計(jì)測定，發(fā)現(xiàn)隨著時(shí)間增長，羅丹明B溶液的濃度逐漸降低。經(jīng)過計(jì)算，得到炭化茶渣對羅丹明B的吸附效率在60 min內(nèi)可達(dá)77.37%。4.2 展望開展綠色化學(xué)研究，大力發(fā)展和推廣清潔生產(chǎn)工藝，是處理燃料廢水的必由之路。近年來，茶葉產(chǎn)業(yè)進(jìn)行多元化發(fā)展，發(fā)現(xiàn)實(shí)行安全有效

34、的茶渣處理方法成為巨大的挑戰(zhàn)，倘若茶渣廢棄物處理方式不當(dāng)，環(huán)境會遭受到極大的污染破壞?，F(xiàn)在已經(jīng)了解到廢棄茶渣可以作為吸附劑，吸附染料廢水中的有害物質(zhì)。倘若能發(fā)展工藝，將茶渣廢棄物利用最大化，不僅可以解決一部分茶渣廢棄物的處理，還能解決一部分染料廢水的難題。目前茶渣廢棄物已經(jīng)在食品、醫(yī)藥行業(yè)得到了廣泛的應(yīng)用。希望未來可以篩選出低成本的切實(shí)可行的使用方法，使茶渣得到有效利用，幫助茶葉加工廠處理茶渣廢棄物。但要全面實(shí)現(xiàn)茶渣的綜合有效安全的利用，還需要更進(jìn)一步的深層次研究。參 考 文 獻(xiàn)1 活潑, 黃光榮, 張曉暉, 等. 非水溶性茶葉蛋白降血脂作用的研究J. 茶葉科學(xué), 2005(2): 95-992 周紹遷. 茶渣蛋白的提取與應(yīng)用研究J. 福建茶葉, 2013(6): 26-30.3 Kobayashi Y, Miyazawa M, Araki M, et al, Effects of Morusalba L. (Mulberry) leaf extra

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