咖啡渣作为制作咖啡时的废料,约占到咖啡豆总质量的三分之二,而大多数情况下咖啡渣被人们直接丢弃,造成了不必要的资源浪费。随着全球咖啡总产量的逐年上升,咖啡渣浪费现象日趋严重。研究表明,咖啡渣含碳量较高,可作为制备活性炭的合适原材料,将咖啡渣制备成活性炭,不仅能缓解当今社会能源压力,充分利用生物质能源,还能让咖啡渣变废为宝,用较低的成本制备成性能优良的活性炭。本文采用物理活化法中的水蒸气活化法,来制备咖啡渣活性炭,并将壳聚糖负载在咖啡渣活性炭骨架上,进而制备获得具有抗菌性能的活性炭。具体研究内容与结论如下:(1)采用水蒸气作为活化剂,活化制备咖啡渣活性炭。基于热重分析首先确定炭化温度,随后采用正交法分别对保温时间、活化温度、活化时间三个因素进行探究,综合比较所制得的咖啡渣活性炭的碘值与得率,最终确立最佳工艺为炭化温度450℃,炭化时间为1 h,保温时间为1.5 h,活化温度为650℃,活化时间为1 h。该条件下制备出来的咖啡渣活性炭比表面积为624.4 m~2/g,总孔容为0.3233 cm~3/g,平均孔径为0.545 nm,且该活性炭含有较多微孔,微孔比表面积和孔容分别占到活性炭总体的82%和64%,适合于小分子物质的吸附。(2)将咖啡渣活性炭与市售碘值相近的活性炭进行吸油对比实验,分别比较了吸油量,吸油速率以及选择性吸附等方面。结果表明,咖啡渣活性炭对油脂的吸附量为3 mL/g,对油脂有较为明显的选择性吸附,总体性能优于市售活性炭。(3)进一步将咖啡渣活性炭与壳聚糖溶液混溶,通过简单的物理浸渍,成功的将壳聚糖附着在活性炭骨架上。该制备方法简单,不会对原有活性炭结构造成破坏,并赋予咖啡渣活性炭抗菌能力。该抗菌咖啡渣活性炭不仅能物理吸附游离的细菌,还能释放抗菌成分,对稀释10~5和10~6的菌液的抑菌率达到100%,对于稀释10~3倍的两种菌液的抑菌圈宽度都大于1 mm,具有良好的抗菌效果。(4)本实验制备出的咖啡渣活性炭pH为7.25,呈弱碱性,在应用初探中可免洗直接添加到皂基中,制备出的具有一定抗菌控油效果的肥皂。