仿生学降解餐盘纸

来源 :发明与创新(学生版) | 被引量 : 0次 | 上传用户:soiney
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  我家在惠来县的澳角村,村里人每年都要出海捕鱼、捕虾,因此每年村里的晒场上都会堆积大量的虾壳,不但气味难闻,还污染环境,所以我一直在思考,能否将这些虾壳变废为宝呢?
  有一次,我看到了一则洗洁精的广告,片中女主角将洗洁精滴入一个满是油污的餐盘后,直接将油污像揭纸那样揭开。这个场景给了我灵感:能不能将虾壳加工成餐盘纸呢?在指导老师的鼓励下,我开始进行研制。
  首先我将虾壳晾干后压制成型,但得到的成品很不理想。接着,我又开始新的尝试,将虾壳清洗干净并晾干,然后压碎成粉末,再将它与水解后的淀粉均匀混合,反复涂抹在玻璃片上,让它干燥成型,但结果仍不理想。
  这是为什么?在查阅资料和请教老师之后,我又开始了第三次尝试。
  一、制备壳聚糖
  将虾壳、蟹壳清洗干净后粉碎,加酸浸泡一段时间后清洗,然后加碱浸泡后过滤洗净,待其干燥备用。
  二、制备石灰乳悬浊液
  这一步骤我有两个设想:一是直接利用老师购买来的食品级氢氧化钙配制;二是利用极稀的碳酸钠溶液和氯化钙溶液反应,制备碳酸钙沉淀,再将沉淀进行煅烧分解,这样可以得到颗粒极小的氧化钙颗粒(接近纳米级),再将纳米级的氧化钙溶于水得到悬浊液。
  三、制备壳聚糖与石灰乳悬浊液
  这一步骤中我尝试了三个方案:
  方案一:将步骤一处理后的壳聚糖粉末分散到热石灰乳悬浊液中,搅拌均匀,倾倒至抽滤装置中形成约1mm的薄层,再向薄层上均匀喷吹CO2气体约20分钟,抽滤。
  方案二:将步骤一处理后的壳聚糖粉末分散到50℃的蒸馏水中,形成悬浊液,将它倾倒在抽滤装置中形成约0.8mm的薄层,等水分沥干后,将新制得的热的石灰乳悬浊液倾倒在甲壳素薄层上至约0.2mm,再向薄层上均匀喷吹CO2气体,约20分钟后抽滤。
  方案三:将步骤一处理后的壳聚糖粉末分散到50℃的饱和氢氧化钙溶液中,形成悬浊液,然后将它倾倒在抽滤装置中,形成约0.8mm的薄层,等水分沥干后,将新制得的热的石灰乳悬浊液倾倒在甲壳素薄层上至约0.1mm,向薄层上均匀喷吹CO2气体,约20分钟后抽滤。
  方案一制得的是白色膜状结构,总体类似于碳酸钙形成的块状物,没有韧性,不抗拉,易碎。
  方案二制得的膜状结构两面性能完全不同,甲壳素一面是半透明的无色结构,碳酸钙一面是白色层状结构,有一定的抗拉性能,韧性较好,不易碎;膜的两面是完全分开的。
  方案三制得的膜状结构效果最好,原料融合较好又牢固,抗拉、抗摔性能好,不易碎。
  我们将制得的餐盘纸置于餐具上,碳酸钙层朝下,甲壳素层朝上,装上菜肴,淋上汤水,静置60分钟后取出菜肴,可以完整取下整张餐盘纸,餐盘洁净如新,说明餐盘纸隔绝效果非常好。再将餐盘放到清水中抹洗,未发现汤水渗透痕迹;观察清水表面,也不见有油污,整个洗涤过程中,不需要洗洁精就将餐盘洗得干干净净了。所以,我们制得的膜状结构符合餐盘纸的要求。
  四、结论
  目前,国内外餐盘纸的应用正处于起步阶段,主要集中在纤维纸,而纤维纸的特性限制了餐盘纸的大规模应用,网上也未见同类产品的报道。
  本项目介绍了一种以虾壳、蟹壳等为原料制备仿虾壳餐盘纸的方法。目前食品级甲壳素的价格约为1吨6万元左右,食品级碳酸钙价格约为1吨2000元左右。1吨甲壳素折算10%的损耗率可以制得500000张餐盘纸,折合每张成本0.13元。
  如果考虑利用海边渔民捕鱼过程中产生的大量废弃的虾壳、蟹壳自行制备甲壳素,则每张餐盘纸成本估计不超过0.03元!而目前市面上普通的餐盘纸1000箱以上的批发价为每张0.10元,从中可以看出利润究竟有多大。
  如果大规模推广这种餐盘纸,还可以减少洗洁精的使用,改善生活污水排放中洗涤剂的含量,缓解环境污染。(指导老师:谢伟斌)
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