CN108786730B - 一种玉米秸秆生物炭基复合吸附剂的制备方法 - Google Patents

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Abstract

本发明公开了一种玉米秸秆生物炭基复合吸附剂的制备方法，属于水处理技术领域。本发明将玉米秸秆干燥，粉碎，过筛，得玉米秸秆粉末；将玉米秸秆粉末，酒糟，菌渣，牛粪，去离子水混合发酵，过滤，干燥，球磨，过筛，逐级升温炭化，得炭化料；将改性聚乙烯醇液与桃胶液搅拌混合，并依次加入盐酸，戊二醛溶液和炭化料，搅拌混合后，过滤，洗涤，真空干燥，得预处理生物炭；将改性蒙脱石与有机溶剂混合超声，接着加入去离子水，预处理生物炭和磷脂，搅拌混合，接着滴加正硅酸乙酯，继续搅拌，即得玉米秸秆生物炭基复合吸附剂。本发明提供的玉米秸秆生物炭基复合吸附剂在酸性废水中对氨氮具有优异的吸附效率。

Description

一种玉米秸秆生物炭基复合吸附剂的制备方法
技术领域
本发明公开了一种玉米秸秆生物炭基复合吸附剂的制备方法，属于水处理技术领域。
背景技术
工业废水和城市生活污水中含有大量的氨氮，过量氨氮排入天然水体可引起水体富营养化，导致鱼类等生物大量死亡。面对日益恶化的环境，研究出能高效去除污水中铜、氨氮的方法极为重要。吸附法工艺简单、成本较低，在污水处理中已广泛应用。近年来，研究者越来越重视利用农副产品作为生物吸附剂来吸附水体中的污染物，常见的可用作为生物吸附剂的农副产品有玉米芯、稻壳等。
氨氮是水体中氮的主要形态之一，大量进入水体环境后，会引起水体富营养化，同时消耗水体中溶解氧含量而使水体发黑发臭，游离氨对水生生物具有毒害作用。氨氮被转化为亚硝态氮后与蛋白质可以结合而生成具有“三致”作用的亚硝胺，严重威胁用水安全和人体健康。如何处理含氨氮浓度较高的水体是亟待解决的环境治理问题。目前，常用的去除水中氨氮的方法主要有离子交换法、化学沉淀法、生物法和吸附法等。因吸附法去除水中氨氮具有高效、工艺简单且吸附剂可再生等特点而受到广泛关注。而吸附剂的选择是决定去除氨氮效果的关键。
生物炭是生物质在缺氧或限氧条件下高温热解处理后的残余富碳产物。生物炭是含有多种表面官能团的多碳物质，具有发达的孔隙结构和高度的化学稳定性分子结构。因此生物炭是一种很好的吸附材料，作为吸附剂应用在水体处理方面引起研究者越来越多的关注。然而目前关于生物炭对水体中重金属、有机物的吸附研究报道较多，对水体中氨氮的吸附研究很少。我们具有丰富的生物炭原材料（如秸秆和畜禽粪便等），将这些农林废弃物加以利用可达到“以废治废”的目的。同时，生物炭作为良好的土壤改良剂，将吸附氨氮饱和后的生物炭还田具有提高土壤肥力和土壤改良的双重功效，对提高农作物的产量具有非常重要的意义。
玉米芯年产量巨大，具有很大的应用前景。有学者用KMnO4对玉米芯生物炭进行改性，探讨其对水中氨氮的吸附特性。KMnO4具有强氧化性，一方面，KMnO4可以与玉米芯生物炭中的还原性有机官能团发生氧化还原反应，增加生物炭表面的含氧官能团数量，从而增强生物炭的吸附能力。另一方面，生物炭表面有新生态MnO2（δ-MnO2）生成，新生态MnO2能够吸附水中的一些重金属阳离子，其比表面积巨大，能提供大量的活性位点，也可以增强生物炭的吸附能力。目前传统的生物炭吸附剂还存在在酸性废水中对氨氮的去除效率不佳的问题，因此还需对其进行研究。
发明内容
本发明主要解决的技术问题是：针对传统生物炭吸附剂在酸性废水中对氨氮的去除效率不佳的问题，提供了一种玉米秸秆生物炭基复合吸附剂的制备方法。
为了解决上述技术问题，本发明所采用的技术方案是：
（1）将玉米秸秆干燥，粉碎，过20目的筛，得玉米秸秆粉末；
（2）按重量份数计，将20～30份玉米秸秆粉末，5～8份酒糟，5～8份菌渣，5～8份牛粪，20～30份去离子水混合发酵，过滤，干燥，球磨，过40目的筛，逐级升温炭化，得炭化料；
（3）按重量份数计，依次取30～40份改性聚乙烯醇液，50～60份炭化料，20～30份桃胶液，5～8份戊二醛溶液和5～8份盐酸，将改性聚乙烯醇液与桃胶液搅拌混合，并依次加入盐酸，戊二醛溶液和炭化料，搅拌混合后，过滤，洗涤，真空干燥，得预处理生物炭；
（4）按重量份数计，依次取10～20份改性蒙脱石，60～80份有机溶剂，20～30份去离子水，10～20份预处理生物炭，8～10份正硅酸乙酯，5～8份磷脂，将改性蒙脱石与有机溶剂混合超声，接着加入去离子水，预处理生物炭和磷脂，搅拌混合，接着滴加正硅酸乙酯，继续搅拌，即得玉米秸秆生物炭基复合吸附剂。
步骤（2）所述逐级升温炭化条件为；氮气的充入速率为60～90mL/min，升温速率为8～10℃/min，炭化温度为450～650℃，炭化时间为2～3h。
步骤（3）所述改性聚乙烯醇液的制备过程为：将聚乙烯醇与水按质量比1：30～1：50混合，静置溶胀后，加热搅拌溶解，接着滴加聚乙烯醇质量0.3～0.5倍的盐酸，加热搅拌混合，再加入聚乙烯醇质量0.3～0.5倍的丁烯醛和聚乙烯醇质量0.3～0.5倍的乙醛溶液，加热搅拌反应，接着滴加氢氧化钠溶液调节pH，随后加入聚乙烯醇质量0.1～0.2倍的尿素，搅拌混合，得改性聚乙烯醇液。
步骤（3）所述桃胶液的制备过程为：桃胶与水按质量比1：30～1：50混合，静置溶胀后，加热搅拌溶解，得桃胶液。
步骤（4）所述改性蒙脱石的制备过程为：将钙基蒙脱石与水按质量比1：10～1：20搅拌混合，接着加入钙基蒙脱石质量0.2～0.3倍的碳酸钠，恒温搅拌反应，随后加入钙基蒙脱石质量0.4～0.5倍的十八烷基三甲基氯化铵，恒温水浴处理，干燥，得改性蒙脱石。
步骤（4）所述有机溶剂为二甲苯，戊烷，己烷，二氯苯或二氯甲烷中的任意一种。
步骤（4）所述磷脂为大豆磷脂，蛋黄磷脂或牛奶磷脂中的任意一种。
本发明的有益效果是：
本发明通过添加预处理生物炭和改性蒙脱石，在使用过程中，首先，预处理生物炭中含有对pH敏感的凝胶结构，当添加本产品后，在明胶等电点附近时，凝胶体系呈收缩状态，在偏离等电点时，可随环境的pH的改变而发生膨胀或收缩，当水体处于偏酸状态时，使得凝胶周围pH下降，氨基质子化，带同种正电荷相互排斥，凝胶体系发生膨胀，凝胶膨胀使得体系发生膨胀，膨胀应力使得体系表面的氧化硅层孔隙增大，使得体系对铵根离子的吸附效率得到提升，从而提高了产品的除氨氮效率，其次，氢离子与铵根离子对吸附位点存在竞争，在偏酸性条件下，生物炭由于氢离子与铵根离子对吸附位点的竞争的增多而使铵根离子的吸附量减少，但此时生物炭内部的带有正电荷，起到了吸引氢离子同时又阻隔氢离子的作用，减少了氢离子对改性蒙脱石吸附干扰，铵根离子与改性蒙脱石片层之间的钠离子交换速度加快，大量的铵根离子进入体系中被改性蒙脱石吸附，从而减少了氢离子与铵根离子的竞争吸附，从而进一步提升了产品去除氨氮的效率。
具体实施方式
将聚乙烯醇与水按质量比1：30～1：50置于1号烧杯中，用玻璃棒搅拌20～30min，静置溶胀3～4h后，将1号烧杯置于数显测速恒温磁力搅拌器中，于温度为85～95℃，转速为300～500r/min条件下，加热搅拌溶解40～60min，接着向1号烧杯中滴加聚乙烯醇质量0.3～0.5倍质量分数为20～30%的盐酸，于温度为85～95℃，转速为300～500r/min条件下，加热搅拌混合40～60min，再加向1号烧杯中入聚乙烯醇质量0.3～0.5倍的丁烯醛和聚乙烯醇质量0.3～0.5倍的乙醛溶液，，于温度为85～95℃，转速为300～500r/min条件下，加热搅拌反应3～5h，接着向1号烧杯中滴加质量分数为20～30%的氢氧化钠溶液调节pH8.6～8.9，随后向1号烧杯中加入聚乙烯醇质量0.1～0.2倍的尿素，于转速为600～800r/min条件下，搅拌混合30～50min，得改性聚乙烯醇液；将桃胶与水按质量比1：30～1：50置于2号烧杯中，用玻璃棒搅拌20～30min，静置溶胀3～4h后，将2号烧杯置于数显测速恒温磁力搅拌器中，于温度为85～95℃，转速为300～500r/min条件下，加热搅拌溶解40～60min，得桃胶液；将钙基蒙脱石与水按质量比1：10～1：20置于3号烧杯中，并将3号烧杯置于水浴中，于温度为50～60℃，转速为400～600r/min条件下，加热搅拌混合30～50min，接着向3号烧杯中加入钙基蒙脱石质量0.2～0.3倍的碳酸钠，于温度为55℃，转速为400～600r/min条件下，恒温搅拌反应2～3h，随后向3号烧杯中加入钙基蒙脱石质量0.4～0.5倍的十八烷基三甲基氯化铵，于温度为85℃，转速为400～600r/min条件下，恒温搅拌反应2～3h后，得混合液，接着将混合液置于烘箱中，于温度为105～110℃条件下，干燥至恒重，得改性蒙脱石；将玉米秸秆置于烘箱中，于温度为105～110℃条件下，干燥至恒重，得干燥玉米秸秆，接着将干燥玉米秸秆置于粉碎机中粉碎，过20目的筛，得玉米秸秆粉末；按重量份数计，将20～30份玉米秸秆粉末，5～8份酒糟，5～8份菌渣，5～8份牛粪，20～30份去离子水置于发酵釜中，于温度为30～35℃条件下，混合发酵5～8天，得发酵混合液，再将发酵混合液过滤，得滤饼，接着将滤饼置于烘箱中，于温度为105～110℃条件下，干燥至恒重，得干燥滤饼，接着将滤饼置于球磨机中球磨，过40目的筛，得球磨料，接着将球磨料置于炭化炉中，并以60～90mL/min的速率向炉内充入氮气，以8～10℃/min的升温速率升温至450～650℃，炭化时间为2～3h，得炭化料；按重量份数计，依次取30～40份改性聚乙烯醇液，50～60份炭化料，20～30份桃胶液，5～8份质量分数为20～30%的戊二醛溶液和5～8份质量分数为20～30%的盐酸，将改性聚乙烯醇液与桃胶液置于三口烧瓶中，并将三口烧瓶置于数显测速恒温磁力搅拌器中，于温度为50～60℃，转速为300～500r/min条件下，恒温搅拌混合30～50min，并依次向三口烧瓶中加入质量分数为20～30%的盐酸，质量分数为20～30%的戊二醛溶液和炭化料，于温度为28～38℃，转速为250～300r/min的条件下搅拌混合10～12h，得混合浆液，再将混合浆液过滤，得滤渣，并用去离子水洗涤5～6天，每隔10～12h换一次去离子水，接着将洗涤后的滤渣，于室温条件下真空干燥3～5h，得预处理生物炭；按重量份数计，依次取10～20份改性蒙脱石，60～80份有机溶剂，20～30份去离子水，10～20份预处理生物炭，8～10份正硅酸乙酯，5～8份磷脂，将改性蒙脱石与有机溶剂置于置于4号烧杯中，并将4号烧杯置于超声分散仪中，于频率为55～75℃条件下，混合超声40～60min，接着向4号烧杯中加入去离子水，预处理生物炭和磷脂，于转速为300～500r/min条件下，搅拌混合40～60min后，接着向4号烧杯中滴加正硅酸乙酯，于转速为300～500r/min条件下，继续搅拌48h后，即得玉米秸秆生物炭基复合吸附剂。所述有机溶剂为二甲苯，戊烷，己烷，二氯苯或二氯甲烷中的任意一种。所述磷脂为大豆磷脂，蛋黄磷脂或牛奶磷脂中的任意一种。
将聚乙烯醇与水按质量比1：50置于1号烧杯中，用玻璃棒搅拌30min，静置溶胀4h后，将1号烧杯置于数显测速恒温磁力搅拌器中，于温度为95℃，转速为500r/min条件下，加热搅拌溶解60min，接着向1号烧杯中滴加聚乙烯醇质量0.5倍质量分数为30%的盐酸，于温度为95℃，转速为500r/min条件下，加热搅拌混合60min，再加向1号烧杯中入聚乙烯醇质量0.5倍的丁烯醛和聚乙烯醇质量0.5倍的乙醛溶液，，于温度为95℃，转速为500r/min条件下，加热搅拌反应5h，接着向1号烧杯中滴加质量分数为30%的氢氧化钠溶液调节pH8.9，随后向1号烧杯中加入聚乙烯醇质量0.2倍的尿素，于转速为800r/min条件下，搅拌混合50min，得改性聚乙烯醇液；将桃胶与水按质量比1：50置于2号烧杯中，用玻璃棒搅拌30min，静置溶胀4h后，将2号烧杯置于数显测速恒温磁力搅拌器中，于温度为95℃，转速为500r/min条件下，加热搅拌溶解60min，得桃胶液；将钙基蒙脱石与水按质量比1：20置于3号烧杯中，并将3号烧杯置于水浴中，于温度为60℃，转速为600r/min条件下，加热搅拌混合50min，接着向3号烧杯中加入钙基蒙脱石质量0.3倍的碳酸钠，于温度为55℃，转速为600r/min条件下，恒温搅拌反应3h，随后向3号烧杯中加入钙基蒙脱石质量0.5倍的十八烷基三甲基氯化铵，于温度为85℃，转速为600r/min条件下，恒温搅拌反应3h后，得混合液，接着将混合液置于烘箱中，于温度为110℃条件下，干燥至恒重，得改性蒙脱石；将玉米秸秆置于烘箱中，于温度为110℃条件下，干燥至恒重，得干燥玉米秸秆，接着将干燥玉米秸秆置于粉碎机中粉碎，过20目的筛，得玉米秸秆粉末；按重量份数计，将30份玉米秸秆粉末，8份酒糟，8份菌渣，8份牛粪，30份去离子水置于发酵釜中，于温度为35℃条件下，混合发酵8天，得发酵混合液，再将发酵混合液过滤，得滤饼，接着将滤饼置于烘箱中，于温度为110℃条件下，干燥至恒重，得干燥滤饼，接着将滤饼置于球磨机中球磨，过40目的筛，得球磨料，接着将球磨料置于炭化炉中，并以90mL/min的速率向炉内充入氮气，以10℃/min的升温速率升温至650℃，炭化时间为3h，得炭化料；按重量份数计，依次取40份改性聚乙烯醇液，60份炭化料，30份桃胶液，8份质量分数为30%的戊二醛溶液和8份质量分数为30%的盐酸，将改性聚乙烯醇液与桃胶液置于三口烧瓶中，并将三口烧瓶置于数显测速恒温磁力搅拌器中，于温度为60℃，转速为500r/min条件下，恒温搅拌混合50min，并依次向三口烧瓶中加入质量分数为30%的盐酸，质量分数为30%的戊二醛溶液和炭化料，于温度为38℃，转速为300r/min的条件下搅拌混合12h，得混合浆液，再将混合浆液过滤，得滤渣，并用去离子水洗涤6天，每隔12h换一次去离子水，接着将洗涤后的滤渣，于室温条件下真空干燥5h，得预处理生物炭；按重量份数计，依次取20份改性蒙脱石，80份有机溶剂，30份去离子水，20份预处理生物炭，10份正硅酸乙酯，8份磷脂，将改性蒙脱石与有机溶剂置于置于4号烧杯中，并将4号烧杯置于超声分散仪中，于频率为75℃条件下，混合超声60min，接着向4号烧杯中加入去离子水，预处理生物炭和磷脂，于转速为500r/min条件下，搅拌混合60min后，接着向4号烧杯中滴加正硅酸乙酯，于转速为500r/min条件下，继续搅拌48h后，即得玉米秸秆生物炭基复合吸附剂。所述有机溶剂为二甲苯。所述磷脂为大豆磷脂。
将聚乙烯醇与水按质量比1：50置于1号烧杯中，用玻璃棒搅拌30min，静置溶胀4h后，将1号烧杯置于数显测速恒温磁力搅拌器中，于温度为95℃，转速为500r/min条件下，加热搅拌溶解60min，接着向1号烧杯中滴加聚乙烯醇质量0.5倍质量分数为30%的盐酸，于温度为95℃，转速为500r/min条件下，加热搅拌混合60min，再加向1号烧杯中入聚乙烯醇质量0.5倍的丁烯醛和聚乙烯醇质量0.5倍的乙醛溶液，，于温度为95℃，转速为500r/min条件下，加热搅拌反应5h，接着向1号烧杯中滴加质量分数为30%的氢氧化钠溶液调节pH8.9，随后向1号烧杯中加入聚乙烯醇质量0.2倍的尿素，于转速为800r/min条件下，搅拌混合50min，得改性聚乙烯醇液；将桃胶与水按质量比1：50置于2号烧杯中，用玻璃棒搅拌30min，静置溶胀4h后，将2号烧杯置于数显测速恒温磁力搅拌器中，于温度为95℃，转速为500r/min条件下，加热搅拌溶解60min，得桃胶液；将钙基蒙脱石与水按质量比1：20置于3号烧杯中，并将3号烧杯置于水浴中，于温度为60℃，转速为600r/min条件下，加热搅拌混合50min，接着向3号烧杯中加入钙基蒙脱石质量0.3倍的碳酸钠，于温度为55℃，转速为600r/min条件下，恒温搅拌反应3h，随后向3号烧杯中加入钙基蒙脱石质量0.5倍的十八烷基三甲基氯化铵，于温度为85℃，转速为600r/min条件下，恒温搅拌反应3h后，得混合液，接着将混合液置于烘箱中，于温度为110℃条件下，干燥至恒重，得改性蒙脱石；将玉米秸秆置于烘箱中，于温度为110℃条件下，干燥至恒重，得干燥玉米秸秆，接着将干燥玉米秸秆置于粉碎机中粉碎，过20目的筛，得玉米秸秆粉末；按重量份数计，将30份玉米秸秆粉末，8份菌渣，8份牛粪，30份去离子水置于发酵釜中，于温度为35℃条件下，混合发酵8天，得发酵混合液，再将发酵混合液过滤，得滤饼，接着将滤饼置于烘箱中，于温度为110℃条件下，干燥至恒重，得干燥滤饼，接着将滤饼置于球磨机中球磨，过40目的筛，得球磨料，接着将球磨料置于炭化炉中，并以90mL/min的速率向炉内充入氮气，以10℃/min的升温速率升温至650℃，炭化时间为3h，得炭化料；按重量份数计，依次取40份改性聚乙烯醇液，60份炭化料，30份桃胶液，8份质量分数为30%的戊二醛溶液和8份质量分数为30%的盐酸，将改性聚乙烯醇液与桃胶液置于三口烧瓶中，并将三口烧瓶置于数显测速恒温磁力搅拌器中，于温度为60℃，转速为500r/min条件下，恒温搅拌混合50min，并依次向三口烧瓶中加入质量分数为30%的盐酸，质量分数为30%的戊二醛溶液和炭化料，于温度为38℃，转速为300r/min的条件下搅拌混合12h，得混合浆液，再将混合浆液过滤，得滤渣，并用去离子水洗涤6天，每隔12h换一次去离子水，接着将洗涤后的滤渣，于室温条件下真空干燥5h，得预处理生物炭；按重量份数计，依次取20份改性蒙脱石，80份有机溶剂，30份去离子水，20份预处理生物炭，10份正硅酸乙酯，8份磷脂，将改性蒙脱石与有机溶剂置于置于4号烧杯中，并将4号烧杯置于超声分散仪中，于频率为75℃条件下，混合超声60min，接着向4号烧杯中加入去离子水，预处理生物炭和磷脂，于转速为500r/min条件下，搅拌混合60min后，接着向4号烧杯中滴加正硅酸乙酯，于转速为500r/min条件下，继续搅拌48h后，即得玉米秸秆生物炭基复合吸附剂。所述有机溶剂为二甲苯。所述磷脂为大豆磷脂。
将聚乙烯醇与水按质量比1：50置于1号烧杯中，用玻璃棒搅拌30min，静置溶胀4h后，将1号烧杯置于数显测速恒温磁力搅拌器中，于温度为95℃，转速为500r/min条件下，加热搅拌溶解60min，接着向1号烧杯中滴加聚乙烯醇质量0.5倍质量分数为30%的盐酸，于温度为95℃，转速为500r/min条件下，加热搅拌混合60min，再加向1号烧杯中入聚乙烯醇质量0.5倍的丁烯醛和聚乙烯醇质量0.5倍的乙醛溶液，，于温度为95℃，转速为500r/min条件下，加热搅拌反应5h，接着向1号烧杯中滴加质量分数为30%的氢氧化钠溶液调节pH8.9，随后向1号烧杯中加入聚乙烯醇质量0.2倍的尿素，于转速为800r/min条件下，搅拌混合50min，得改性聚乙烯醇液；将桃胶与水按质量比1：50置于2号烧杯中，用玻璃棒搅拌30min，静置溶胀4h后，将2号烧杯置于数显测速恒温磁力搅拌器中，于温度为95℃，转速为500r/min条件下，加热搅拌溶解60min，得桃胶液；将钙基蒙脱石与水按质量比1：20置于3号烧杯中，并将3号烧杯置于水浴中，于温度为60℃，转速为600r/min条件下，加热搅拌混合50min，接着向3号烧杯中加入钙基蒙脱石质量0.3倍的碳酸钠，于温度为55℃，转速为600r/min条件下，恒温搅拌反应3h，随后向3号烧杯中加入钙基蒙脱石质量0.5倍的十八烷基三甲基氯化铵，于温度为85℃，转速为600r/min条件下，恒温搅拌反应3h后，得混合液，接着将混合液置于烘箱中，于温度为110℃条件下，干燥至恒重，得改性蒙脱石；将玉米秸秆置于烘箱中，于温度为110℃条件下，干燥至恒重，得干燥玉米秸秆，接着将干燥玉米秸秆置于粉碎机中粉碎，过20目的筛，得玉米秸秆粉末；按重量份数计，将30份玉米秸秆粉末，8份酒糟，8份牛粪，30份去离子水置于发酵釜中，于温度为35℃条件下，混合发酵8天，得发酵混合液，再将发酵混合液过滤，得滤饼，接着将滤饼置于烘箱中，于温度为110℃条件下，干燥至恒重，得干燥滤饼，接着将滤饼置于球磨机中球磨，过40目的筛，得球磨料，接着将球磨料置于炭化炉中，并以90mL/min的速率向炉内充入氮气，以10℃/min的升温速率升温至650℃，炭化时间为3h，得炭化料；按重量份数计，依次取40份改性聚乙烯醇液，60份炭化料，30份桃胶液，8份质量分数为30%的戊二醛溶液和8份质量分数为30%的盐酸，将改性聚乙烯醇液与桃胶液置于三口烧瓶中，并将三口烧瓶置于数显测速恒温磁力搅拌器中，于温度为60℃，转速为500r/min条件下，恒温搅拌混合50min，并依次向三口烧瓶中加入质量分数为30%的盐酸，质量分数为30%的戊二醛溶液和炭化料，于温度为38℃，转速为300r/min的条件下搅拌混合12h，得混合浆液，再将混合浆液过滤，得滤渣，并用去离子水洗涤6天，每隔12h换一次去离子水，接着将洗涤后的滤渣，于室温条件下真空干燥5h，得预处理生物炭；按重量份数计，依次取20份改性蒙脱石，80份有机溶剂，30份去离子水，20份预处理生物炭，10份正硅酸乙酯，8份磷脂，将改性蒙脱石与有机溶剂置于置于4号烧杯中，并将4号烧杯置于超声分散仪中，于频率为75℃条件下，混合超声60min，接着向4号烧杯中加入去离子水，预处理生物炭和磷脂，于转速为500r/min条件下，搅拌混合60min后，接着向4号烧杯中滴加正硅酸乙酯，于转速为500r/min条件下，继续搅拌48h后，即得玉米秸秆生物炭基复合吸附剂。所述有机溶剂为二甲苯。所述磷脂为大豆磷脂。
将聚乙烯醇与水按质量比1：50置于1号烧杯中，用玻璃棒搅拌30min，静置溶胀4h后，将1号烧杯置于数显测速恒温磁力搅拌器中，于温度为95℃，转速为500r/min条件下，加热搅拌溶解60min，接着向1号烧杯中滴加聚乙烯醇质量0.5倍质量分数为30%的盐酸，于温度为95℃，转速为500r/min条件下，加热搅拌混合60min，再加向1号烧杯中入聚乙烯醇质量0.5倍的丁烯醛和聚乙烯醇质量0.5倍的乙醛溶液，，于温度为95℃，转速为500r/min条件下，加热搅拌反应5h，接着向1号烧杯中滴加质量分数为30%的氢氧化钠溶液调节pH8.9，随后向1号烧杯中加入聚乙烯醇质量0.2倍的尿素，于转速为800r/min条件下，搅拌混合50min，得改性聚乙烯醇液；将桃胶与水按质量比1：50置于2号烧杯中，用玻璃棒搅拌30min，静置溶胀4h后，将2号烧杯置于数显测速恒温磁力搅拌器中，于温度为95℃，转速为500r/min条件下，加热搅拌溶解60min，得桃胶液；将钙基蒙脱石与水按质量比1：20置于3号烧杯中，并将3号烧杯置于水浴中，于温度为60℃，转速为600r/min条件下，加热搅拌混合50min，接着向3号烧杯中加入钙基蒙脱石质量0.3倍的碳酸钠，于温度为55℃，转速为600r/min条件下，恒温搅拌反应3h，随后向3号烧杯中加入钙基蒙脱石质量0.5倍的十八烷基三甲基氯化铵，于温度为85℃，转速为600r/min条件下，恒温搅拌反应3h后，得混合液，接着将混合液置于烘箱中，于温度为110℃条件下，干燥至恒重，得改性蒙脱石；将玉米秸秆置于烘箱中，于温度为110℃条件下，干燥至恒重，得干燥玉米秸秆，接着将干燥玉米秸秆置于粉碎机中粉碎，过20目的筛，得玉米秸秆粉末；按重量份数计，将30份玉米秸秆粉末，8份酒糟，8份菌渣，8份牛粪，30份去离子水置于发酵釜中，于温度为35℃条件下，混合发酵8天，得发酵混合液，再将发酵混合液过滤，得滤饼，接着将滤饼置于烘箱中，于温度为110℃条件下，干燥至恒重，得干燥滤饼，接着将滤饼置于球磨机中球磨，过40目的筛，得球磨料，接着将球磨料置于炭化炉中，并以90mL/min的速率向炉内充入氮气，以10℃/min的升温速率升温至650℃，炭化时间为3h，得炭化料；按重量份数计，依次取20份改性蒙脱石，80份有机溶剂，30份去离子水，20份炭化料，10份正硅酸乙酯，8份磷脂，将改性蒙脱石与有机溶剂置于置于4号烧杯中，并将4号烧杯置于超声分散仪中，于频率为75℃条件下，混合超声60min，接着向4号烧杯中加入去离子水，炭化料和磷脂，于转速为500r/min条件下，搅拌混合60min后，接着向4号烧杯中滴加正硅酸乙酯，于转速为500r/min条件下，继续搅拌48h后，即得玉米秸秆生物炭基复合吸附剂。所述有机溶剂为二甲苯。所述磷脂为大豆磷脂。
将聚乙烯醇与水按质量比1：50置于1号烧杯中，用玻璃棒搅拌30min，静置溶胀4h后，将1号烧杯置于数显测速恒温磁力搅拌器中，于温度为95℃，转速为500r/min条件下，加热搅拌溶解60min，接着向1号烧杯中滴加聚乙烯醇质量0.5倍质量分数为30%的盐酸，于温度为95℃，转速为500r/min条件下，加热搅拌混合60min，再加向1号烧杯中入聚乙烯醇质量0.5倍的丁烯醛和聚乙烯醇质量0.5倍的乙醛溶液，，于温度为95℃，转速为500r/min条件下，加热搅拌反应5h，接着向1号烧杯中滴加质量分数为30%的氢氧化钠溶液调节pH8.9，随后向1号烧杯中加入聚乙烯醇质量0.2倍的尿素，于转速为800r/min条件下，搅拌混合50min，得改性聚乙烯醇液；将桃胶与水按质量比1：50置于2号烧杯中，用玻璃棒搅拌30min，静置溶胀4h后，将2号烧杯置于数显测速恒温磁力搅拌器中，于温度为95℃，转速为500r/min条件下，加热搅拌溶解60min，得桃胶液；将玉米秸秆置于烘箱中，于温度为110℃条件下，干燥至恒重，得干燥玉米秸秆，接着将干燥玉米秸秆置于粉碎机中粉碎，过20目的筛，得玉米秸秆粉末；按重量份数计，将30份玉米秸秆粉末，8份酒糟，8份菌渣，8份牛粪，30份去离子水置于发酵釜中，于温度为35℃条件下，混合发酵8天，得发酵混合液，再将发酵混合液过滤，得滤饼，接着将滤饼置于烘箱中，于温度为110℃条件下，干燥至恒重，得干燥滤饼，接着将滤饼置于球磨机中球磨，过40目的筛，得球磨料，接着将球磨料置于炭化炉中，并以90mL/min的速率向炉内充入氮气，以10℃/min的升温速率升温至650℃，炭化时间为3h，得炭化料；按重量份数计，依次取40份改性聚乙烯醇液，60份炭化料，30份桃胶液，8份质量分数为30%的戊二醛溶液和8份质量分数为30%的盐酸，将改性聚乙烯醇液与桃胶液置于三口烧瓶中，并将三口烧瓶置于数显测速恒温磁力搅拌器中，于温度为60℃，转速为500r/min条件下，恒温搅拌混合50min，并依次向三口烧瓶中加入质量分数为30%的盐酸，质量分数为30%的戊二醛溶液和炭化料，于温度为38℃，转速为300r/min的条件下搅拌混合12h，得混合浆液，再将混合浆液过滤，得滤渣，并用去离子水洗涤6天，每隔12h换一次去离子水，接着将洗涤后的滤渣，于室温条件下真空干燥5h，得预处理生物炭；按重量份数计，依次取20份蒙脱石，80份有机溶剂，30份去离子水，20份预处理生物炭，10份正硅酸乙酯，8份磷脂，将蒙脱石与有机溶剂置于置于4号烧杯中，并将4号烧杯置于超声分散仪中，于频率为75℃条件下，混合超声60min，接着向4号烧杯中加入去离子水，预处理生物炭和磷脂，于转速为500r/min条件下，搅拌混合60min后，接着向4号烧杯中滴加正硅酸乙酯，于转速为500r/min条件下，继续搅拌48h后，即得玉米秸秆生物炭基复合吸附剂。所述有机溶剂为二甲苯。所述磷脂为大豆磷脂。
将聚乙烯醇与水按质量比1：50置于1号烧杯中，用玻璃棒搅拌30min，静置溶胀4h后，将1号烧杯置于数显测速恒温磁力搅拌器中，于温度为95℃，转速为500r/min条件下，加热搅拌溶解60min，接着向1号烧杯中滴加聚乙烯醇质量0.5倍质量分数为30%的盐酸，于温度为95℃，转速为500r/min条件下，加热搅拌混合60min，再加向1号烧杯中入聚乙烯醇质量0.5倍的丁烯醛和聚乙烯醇质量0.5倍的乙醛溶液，，于温度为95℃，转速为500r/min条件下，加热搅拌反应5h，接着向1号烧杯中滴加质量分数为30%的氢氧化钠溶液调节pH8.9，随后向1号烧杯中加入聚乙烯醇质量0.2倍的尿素，于转速为800r/min条件下，搅拌混合50min，得改性聚乙烯醇液；将桃胶与水按质量比1：50置于2号烧杯中，用玻璃棒搅拌30min，静置溶胀4h后，将2号烧杯置于数显测速恒温磁力搅拌器中，于温度为95℃，转速为500r/min条件下，加热搅拌溶解60min，得桃胶液；将钙基蒙脱石与水按质量比1：20置于3号烧杯中，并将3号烧杯置于水浴中，于温度为60℃，转速为600r/min条件下，加热搅拌混合50min，接着向3号烧杯中加入钙基蒙脱石质量0.3倍的碳酸钠，于温度为55℃，转速为600r/min条件下，恒温搅拌反应3h，随后向3号烧杯中加入钙基蒙脱石质量0.5倍的十八烷基三甲基氯化铵，于温度为85℃，转速为600r/min条件下，恒温搅拌反应3h后，得混合液，接着将混合液置于烘箱中，于温度为110℃条件下，干燥至恒重，得改性蒙脱石；将玉米秸秆置于烘箱中，于温度为110℃条件下，干燥至恒重，得干燥玉米秸秆，接着将干燥玉米秸秆置于粉碎机中粉碎，过20目的筛，得玉米秸秆粉末；按重量份数计，将30份玉米秸秆粉末，8份酒糟，8份菌渣，8份牛粪，30份去离子水置于发酵釜中，于温度为35℃条件下，混合发酵8天，得发酵混合液，再将发酵混合液过滤，得滤饼，接着将滤饼置于烘箱中，于温度为110℃条件下，干燥至恒重，得干燥滤饼，接着将滤饼置于球磨机中球磨，过40目的筛，得球磨料，接着将球磨料置于炭化炉中，并以90mL/min的速率向炉内充入氮气，以10℃/min的升温速率升温至650℃，炭化时间为3h，得炭化料；按重量份数计，依次取40份改性聚乙烯醇液，60份炭化料，30份桃胶液，8份质量分数为30%的戊二醛溶液和8份质量分数为30%的盐酸，将改性聚乙烯醇液与桃胶液置于三口烧瓶中，并将三口烧瓶置于数显测速恒温磁力搅拌器中，于温度为60℃，转速为500r/min条件下，恒温搅拌混合50min，并依次向三口烧瓶中加入质量分数为30%的盐酸，质量分数为30%的戊二醛溶液和炭化料，于温度为38℃，转速为300r/min的条件下搅拌混合12h，得混合浆液，再将混合浆液过滤，得滤渣，并用去离子水洗涤6天，每隔12h换一次去离子水，接着将洗涤后的滤渣，于室温条件下真空干燥5h，得预处理生物炭；按重量份数计，依次取20份改性蒙脱石，80份有机溶剂，30份去离子水，20份预处理生物炭，10份正硅酸乙酯，将改性蒙脱石与有机溶剂置于置于4号烧杯中，并将4号烧杯置于超声分散仪中，于频率为75℃条件下，混合超声60min，接着向4号烧杯中加入去离子水，预处理生物炭，于转速为500r/min条件下，搅拌混合60min后，接着向4号烧杯中滴加正硅酸乙酯，于转速为500r/min条件下，继续搅拌48h后，即得玉米秸秆生物炭基复合吸附剂。所述有机溶剂为二甲苯。
对比例：常州某环保科技有限公司生产的吸附剂。
将实例1至6所得生物炭吸附剂和对比例产品进行性能检测，具体检测方法如下：
生物炭对氨氮的吸附容量（qe）及吸附效率（η）计算方法如下：
qe=（c0-ce）V/1000m （１）
η=（c0-ce）/c0×100% （２）
式中：qe为生物炭对氨氮的吸附量，ｍg/g；V为溶液的体积，mL；ｍ为生物炭的质量，g；c0和ce分别为溶液中氨氮的初始浓度和平衡浓度，ｍg/L；η为吸附效率，%。
具体检测结果如表1所示：
表1：性能检测表
检测内容 实例1 实例2 实例3 实例4 实例5 实例6 对比例
q<sub>e</sub>/mg/g 3.89 2.75 2.78 2.66 2.72 2.81 1.82
η/% 42.3 35.2 36.5 30.8 34.3 37.1 25.4
由表1检测结果可知，本发明所得玉米秸秆生物炭基复合吸附剂在酸性废水中对氨氮具有优异的吸附效率。

Claims (6)

1.一种玉米秸秆生物炭基复合吸附剂的制备方法，其特征在于具体制备步骤如下：
（1）将玉米秸秆干燥，粉碎，过20目的筛，得玉米秸秆粉末；
（2）按重量份数计，将20～30份玉米秸秆粉末，5～8份酒糟，5～8份菌渣，5～8份牛粪，20～30份去离子水混合发酵，过滤，干燥，球磨，过40目的筛，逐级升温炭化，得炭化料；
（3）按重量份数计，依次取30～40份改性聚乙烯醇液，50～60份炭化料，20～30份桃胶液，5～8份戊二醛溶液和5～8份盐酸，将改性聚乙烯醇液与桃胶液搅拌混合，并依次加入盐酸，戊二醛溶液和炭化料，搅拌混合后，过滤，洗涤，真空干燥，得预处理生物炭；
（4）按重量份数计，依次取10～20份改性蒙脱石，60～80份有机溶剂，20～30份去离子水，10～20份预处理生物炭，8～10份正硅酸乙酯，5～8份磷脂，将改性蒙脱石与有机溶剂混合超声，接着加入去离子水，预处理生物炭和磷脂，搅拌混合，接着滴加正硅酸乙酯，继续搅拌，即得玉米秸秆生物炭基复合吸附剂；所述改性蒙脱石的制备过程为：将钙基蒙脱石与水按质量比1：10～1：20搅拌混合，接着加入钙基蒙脱石质量0.2～0.3倍的碳酸钠，恒温搅拌反应，随后加入钙基蒙脱石质量0.4～0.5倍的十八烷基三甲基氯化铵，恒温水浴处理，干燥，得改性蒙脱石。
2.根据权利要求1所述一种玉米秸秆生物炭基复合吸附剂的制备方法，其特征在于：步骤（2）所述逐级升温炭化条件为；氮气的充入速率为60～90mL/min，升温速率为8～10℃/min，炭化温度为450～650℃，炭化时间为2～3h。
3.根据权利要求1所述一种玉米秸秆生物炭基复合吸附剂的制备方法，其特征在于：步骤（3）所述改性聚乙烯醇液的制备过程为：将聚乙烯醇与水按质量比1：30～1：50混合，静置溶胀后，加热搅拌溶解，接着滴加聚乙烯醇质量0.3～0.5倍的盐酸，加热搅拌混合，再加入聚乙烯醇质量0.3～0.5倍的丁烯醛和聚乙烯醇质量0.3～0.5倍的乙醛溶液，加热搅拌反应，接着滴加氢氧化钠溶液调节pH，随后加入聚乙烯醇质量0.1～0.2倍的尿素，搅拌混合，得改性聚乙烯醇液。
4.根据权利要求1所述一种玉米秸秆生物炭基复合吸附剂的制备方法，其特征在于：步骤（3）所述桃胶液的制备过程为：桃胶与水按质量比1：30～1：50混合，静置溶胀后，加热搅拌溶解，得桃胶液。
5.根据权利要求1所述一种玉米秸秆生物炭基复合吸附剂的制备方法，其特征在于：步骤（4）所述有机溶剂为二甲苯，戊烷，己烷，二氯苯或二氯甲烷中的任意一种。
6.根据权利要求1所述一种玉米秸秆生物炭基复合吸附剂的制备方法，其特征在于：步骤（4）所述磷脂为大豆磷脂，蛋黄磷脂或牛奶磷脂中的任意一种。
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