本發明涉及一種利用農業固體廢棄物---玉米葉和玉米衣制備吸附二氧化碳（CO2）的顆粒狀活性(xing)(xing)炭(tan)的工藝技術，屬于天然高分子改(gai)性(xing)(xing)材料技術領域。
背景技術：
目前CO2所引起的溫室效應已成為一個全球性的環境問題，CO2捕集、利用與封存是控制CO2排放的有效手段，已成為化石能源高效清潔利用的熱點。CO2捕集是實現CO2利用和封存的前提，開發高效低成本的CO2捕集技術成為目前的研究重點。捕獲CO2的方法主要有溶劑吸收法、膜分離法、深冷法、吸附法等[1]。其中，吸附法具有流程簡單、能耗低、穩定性好、操作彈性大、無腐蝕等優點，被研究者們廣泛關注。吸附劑是吸附法捕集技術的核心所在，吸附溫度在200℃以下的低溫吸附材料是目前研究的重點和熱點[2]。活性炭主要成分是碳，是一種常用的多孔碳基低溫吸附劑。活性炭是一種黑色無毒的固體物質，主要以含碳的物質作為原料，例如煤以及椰子果殼、木屑等天然高分子材料等，在高溫下先碳化，再通過物理和化學活化等方法，最后經過漂洗等工藝制成[3]。比表面積一般為600~2000m2/g，具有良好的物理和化學吸附性能[4]。活性炭的孔結構比較復雜，含有不同比例的大(da)孔、中(zhong)孔和微孔，空隙比較發達，性質穩(wen)定，耐(nai)酸(suan)堿性強。活性炭另一(yi)個(ge)特(te)點是再生性強，因此使用時(shi)可以(yi)節約資(zi)源(yuan)，減(jian)少二次污(wu)染。
農林廢棄物因其資源來源豐富，成本低廉，含碳量高等特點已成為活性炭制備的重要來源，廣泛用于對各類環境污染物的處理研究中。一般農林副產物中含量最多的是纖維素，它是D-吡喃式葡萄糖由β-1,4糖苷鍵連接而成的直鏈高分子。憑借良好的生物友好性、再生性、可生物降解性、良好的機械強度和反應性能等優勢，纖維素及其改性產物可以多種狀態和形式存在，并在造紙、紡織等傳統行業和新興產業中發揮著重要的作用。現今，纖維素在氣凝膠領域得到了深入應用。纖維素氣凝膠材料是獨立于無機和有機氣凝膠材料之外的第三代氣凝膠材料，不僅具有低密度、高比表面積、高孔隙率及孔徑分布小等特點，而且兼具了纖維素的生物性優勢和高的力學強度等優異性能，在力學、熱學、光學、電磁學、電化學等領域體現出了極大的發展潛力[5]。根據相關研究報道可知，活性炭的吸附能力與其自身的微孔尺寸存在直接關系，增大孔容可極大提高材料單位體積內的CO2吸附量[6、7]。因此，本申請提出了一條由纖維素氣凝膠態來制備活性炭的技術路線，旨在該碳基產物能夠利用氣凝膠特殊的孔洞不坍塌的三維網絡結構，保持其高比表面積和低密度的特點，改善和提高其 CO2的吸附能力。
在天然高(gao)分子(zi)改(gai)性研究的范疇中，纖維素(su)主要來(lai)源于(yu)(yu)植(zhi)物(wu)原(yuan)料(liao)(liao)，自然界中植(zhi)物(wu)的種(zhong)(zhong)類(lei)繁(fan)多(duo)，各(ge)種(zhong)(zhong)植(zhi)物(wu)的資源量不盡(jin)相同(tong)，不同(tong)植(zhi)物(wu)原(yuan)料(liao)(liao)中的組分和結(jie)構也相差較大，那(nei)么(me)，在眾多(duo)的植(zhi)物(wu)種(zhong)(zhong)類(lei)中選擇適(shi)用于(yu)(yu)纖維素(su)氣(qi)凝膠基(ji)活(huo)性炭制(zhi)備的原(yuan)料(liao)(liao)是(shi)本申請的一個基(ji)礎問題。
玉米稈是我國三大秸稈資源之一，其產量約占我國秸稈總產量的36.18%。雖然玉米秸稈的巨大，但是其經濟系數低，資源化利用率低。據相關統計數據顯示，我國玉米秸稈的年產量高達2×108噸，其中有42.2%的玉米秸稈被閑置或者就地焚燒，造成了嚴重的資源浪費和環境污染[8]。若把廢棄的玉米秸稈制備成CO2捕集劑，既可以有效的減少廢棄資源的浪費、減少因焚燒秸稈而造成的空氣污染問題，提高其附加值，又可以找到成本低廉的碳基吸附劑固載空氣中的CO2，有效保護環境。另外，玉米葉主要由表皮組織、海綿組織以及柵欄組織所構成[9]，因其組織細胞具有存儲營養物質的功能特性，決定了玉米葉中總糖含量較高（66.15％）[8]，在玉(yu)米(mi)(mi)全稈(gan)中葉部的(de)含碳量最(zui)高；再加之，玉(yu)米(mi)(mi)葉和玉(yu)米(mi)(mi)衣質地柔軟、孔(kong)隙(xi)度高、且纖維素中致密(mi)的(de)晶體數量相對較少，因而，玉(yu)米(mi)(mi)葉在制備納米(mi)(mi)活性炭方面具有較強的(de)優(you)勢(shi)。
面對現代工業帶來的CO2大量排放造成的溫室效應問題，本申請利用云南地區玉米秸稈為資源，摘取其兩處不同部位---玉米衣和玉米葉進行加工，詳述了上述兩種原料制備高效吸附CO2的纖維素氣凝膠(jiao)基活性(xing)炭的工(gong)藝流(liu)程，為(wei)提高玉米生物質資源(yuan)的綜合利用(yong)提供(gong)新思路。
參考文獻
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技術實現要素：
固體吸附法是相對較晚興起的CO2分離技術，活性炭作為固體吸附劑之一，由于豐富的孔隙結構和較高的比表面積，在CO2吸附分離領域發展迅速。碳基吸附劑的原料來源廣泛，以天然高分子為基質的活性炭的開發已逐漸受到研究者們的關注。由于活性炭對CO2吸(xi)附(fu)能(neng)力(li)很大程度取(qu)決(jue)于(yu)其(qi)自身(shen)的(de)(de)微(wei)孔徑的(de)(de)尺寸，如何(he)改善材料(liao)的(de)(de)微(wei)孔結(jie)構使之提(ti)升二(er)(er)氧化碳(tan)的(de)(de)吸(xi)附(fu)能(neng)力(li)成(cheng)為了現今研究的(de)(de)重點(dian)內(nei)容(rong)之一，在此前提(ti)下，本發(fa)明(ming)提(ti)供(gong)了一種吸(xi)附(fu)二(er)(er)氧化碳(tan)的(de)(de)纖(xian)(xian)維(wei)素氣凝膠(jiao)(jiao)基(ji)活性炭的(de)(de)制備方(fang)法，該方(fang)利用資(zi)源豐富但(dan)未深度開發(fa)的(de)(de)玉米(mi)葉和(he)(he)玉米(mi)衣(yi)為原料(liao)，溫和(he)(he)提(ti)取(qu)兩(liang)者纖(xian)(xian)維(wei)素，再經(jing)過溶膠(jiao)(jiao)-凝膠(jiao)(jiao)和(he)(he)低溫速凍，冷干后形成(cheng)纖(xian)(xian)維(wei)素氣凝膠(jiao)(jiao)，凝膠(jiao)(jiao)在氮氛中高溫碳(tan)化，繼而在二(er)(er)氧化碳(tan)氛中高溫活化，形成(cheng)活性炭，進(jin)一步拓展玉米(mi)生物質(zhi)的(de)(de)應(ying)用領(ling)域，使秸稈(gan)葉和(he)(he)衣(yi)部這種綠色可再生材料(liao)得(de)到高附(fu)加值的(de)(de)利用。
實現本發明目的(de)采取的(de)工藝技術方案如下：
（1）玉(yu)米(mi)葉和玉(yu)米(mi)衣經風干后進行剪切、研(yan)磨和過(guo)篩處理，得合(he)格(ge)原(yuan)料；
（2）合(he)格原料在特定條(tiao)件下進行過氧化(hua)氫／氫氧化(hua)鉀處理，反(fan)應(ying)完(wan)畢后，將物料裝(zhuang)入工業網袋中揉搓洗滌，直至(zhi)洗滌水(shui)為中性，濾出(chu)多余水(shui)分后，得玉(yu)米(mi)葉/衣的纖維(wei)素；
（3）采(cai)用氫氧(yang)化鈉(na)／尿素(su)(su)技術，在(zai)低溫條件下(xia)將(jiang)預(yu)冷的玉米葉/衣的纖維(wei)素(su)(su)進行(xing)攪拌(ban)潤(run)脹(zhang)處(chu)理，潤(run)脹(zhang)纖維(wei)素(su)(su)加(jia)熱使其凝(ning)膠(jiao)化，清水浴再(zai)生形成凝(ning)膠(jiao)，分割(ge)后，繼而低溫冷藏，并(bing)液氮冷凍(dong)，冷干，得(de)纖維(wei)素(su)(su)氣(qi)凝(ning)膠(jiao)；
（4）在通氮條件下，分段加熱纖維素氣凝膠，使其碳化后，通入CO2氣(qi)體(ti)，充分置換原(yuan)氮(dan)氣(qi)后，繼(ji)續加(jia)熱活(huo)化(hua)得到基于纖維(wei)素氣(qi)凝膠的(de)活(huo)性炭顆粒(li)。
本發明吸附CO2的玉米(mi)葉(xie)/衣纖維素氣凝膠基活性(xing)炭的制備方法，具體操作如(ru)下(xia)：
（1）玉(yu)米葉(xie)(xie)/衣的(de)備料：玉(yu)米葉(xie)(xie)和(he)(he)玉(yu)米衣從稈(gan)和(he)(he)玉(yu)米果(guo)實中(zhong)剝(bo)離后，經過風干(gan)處理，混合，其中(zhong)風干(gan)原(yuan)料的(de)水(shui)分根據不同(tong)地區不同(tong)季節空氣濕度不同(tong)而(er)不同(tong)，一(yi)般含水(shui)率控制(zhi)在5～25％的(de)范圍內，兩種原(yuan)料進行粉碎(sui)，用100～500目的(de)標準(zhun)篩篩分，得粉末狀玉(yu)米葉(xie)(xie)/衣原(yuan)料；
（2）纖維素的(de)(de)提取：將篩分(fen)后的(de)(de)玉米葉/衣(yi)原料(liao)(liao)與氫(qing)氧化(hua)鉀、過氧化(hua)氫(qing)充分(fen)混(hun)合攪拌均勻后，完全(quan)(quan)轉(zhuan)移(yi)至密實袋中(zhong)(zhong)，加入去離(li)子水調節至要求的(de)(de)物(wu)(wu)(wu)(wu)料(liao)(liao)處(chu)(chu)理濃度(du)，加熱(re)進(jin)行(xing)反應(ying)(ying)；反應(ying)(ying)條件為(wei)：氫(qing)氧化(hua)鉀用(yong)(yong)量(liang)為(wei)絕(jue)干原料(liao)(liao)質量(liang)的(de)(de)5.0～20.0％，過氧化(hua)氫(qing)用(yong)(yong)量(liang)為(wei)絕(jue)干原料(liao)(liao)質量(liang)的(de)(de)0.5～5.0％，物(wu)(wu)(wu)(wu)料(liao)(liao)處(chu)(chu)理濃度(du)8.0～15.0％，反應(ying)(ying)時間(jian)5.0～24.0h，處(chu)(chu)理溫度(du)25～90℃；處(chu)(chu)理完畢(bi)后的(de)(de)物(wu)(wu)(wu)(wu)料(liao)(liao)從袋中(zhong)(zhong)完全(quan)(quan)轉(zhuan)移(yi)至300～800目漿袋中(zhong)(zhong)，采用(yong)(yong)去離(li)子水進(jin)行(xing)揉搓洗滌，直至洗滌水為(wei)中(zhong)(zhong)性，濾(lv)除多余水分(fen)，使漿料(liao)(liao)干度(du)在10.0～30.0％范圍(wei)內(nei)，制得(de)玉米葉/衣(yi)的(de)(de)纖維素備用(yong)(yong)；物(wu)(wu)(wu)(wu)料(liao)(liao)處(chu)(chu)理濃度(du)為(wei)絕(jue)干原料(liao)(liao)質量(liang)與整個物(wu)(wu)(wu)(wu)料(liao)(liao)處(chu)(chu)理體系總質量(liang)的(de)(de)比(bi)值；
（3）纖維素(su)(su)氣(qi)凝膠(jiao)(jiao)的(de)(de)制備：將步驟（2）的(de)(de)玉米葉/衣(yi)的(de)(de)纖維素(su)(su)在(zai)(zai)1~10℃下(xia)冷(leng)藏1~5h；同時，將氫(qing)(qing)氧(yang)化(hua)鈉(na)和尿素(su)(su)溶解于水中，使水溶液(ye)中氫(qing)(qing)氧(yang)化(hua)鈉(na)濃度(du)為2.5～6.0％（質(zhi)(zhi)量百(bai)分(fen)比），尿素(su)(su)濃度(du)為8～25％（質(zhi)(zhi)量百(bai)分(fen)比），水溶液(ye)冷(leng)卻至(zhi)-20～-10℃后，加(jia)入冷(leng)藏的(de)(de)纖維素(su)(su)并(bing)攪拌(ban)20～60min，其(qi)中，纖維素(su)(su)絕干質(zhi)(zhi)量與氫(qing)(qing)氧(yang)化(hua)鈉(na)/尿素(su)(su)溶液(ye)體(ti)積的(de)(de)比為1g:10mL～1g:100mL；潤脹處(chu)理后的(de)(de)物質(zhi)(zhi)--潤脹體(ti)系(xi)（包(bao)括潤脹纖維素(su)(su)和潤脹液(ye)）轉移至(zhi)直(zhi)徑(jing)1~8cm的(de)(de)圓(yuan)柱形容器中加(jia)熱至(zhi)35~80℃，保持1~10h，使其(qi)凝膠(jiao)(jiao)化(hua)；凝膠(jiao)(jiao)從(cong)容器中取(qu)出，浸泡于水中再生(sheng)，清洗(xi)至(zhi)中性(xing)后，分(fen)割凝膠(jiao)(jiao)，長度(du)約為1~8cm，然后，在(zai)(zai)0~5℃下(xia)冷(leng)藏12h~24h，繼而浸泡于液(ye)氮中快速冷(leng)凍，冷(leng)凍凝膠(jiao)(jiao)在(zai)(zai)-20~-80℃下(xia)冷(leng)干，得纖維素(su)(su)氣(qi)凝膠(jiao)(jiao)；
（4）活性炭的制備：將干燥后的纖維素氣凝膠放入管式爐中通氮氣，加熱至200~500℃，保持1.5~4h后，繼續升溫至500~900℃，保持2~5h，碳化完畢后，換通入CO2氣體，充(chong)分(fen)置換(huan)原氮(dan)氣后，繼續(xu)升(sheng)溫至550~950℃，保持2~5h，冷卻至室溫后，得(de)到基于纖維素氣凝膠活性炭。
本發明另一目(mu)的是將上述方法制得(de)的基(ji)于纖維(wei)素氣凝膠(jiao)活性炭應用在吸(xi)附二氧化碳中。
本發明的有益效果是：以農業廢棄物玉米葉和玉米衣作為纖維素的來源，利用過氧化氫和氫氧化鉀溫和提取原料中的纖維素，并將氫氧化鈉／尿素低溫潤脹的纖維素加熱凝膠化，水再生凝膠低溫處理，制得纖維素氣凝膠，先后在氮氛及二氧化碳氛中，分段加熱，碳化和活化氣凝膠，制備可吸附CO2氣體的纖維素氣凝膠基活性炭。活性炭具有孔結構可調控、孔徑孔容較大等優點，對CO2有較大吸(xi)附(fu)容量，且吸(xi)附(fu)后具(ju)(ju)有較好的(de)穩(wen)定(ding)性，是最(zui)具(ju)(ju)發展前景的(de)吸(xi)附(fu)劑(ji)載體(ti)之一(yi)。同時(shi)，該天然高(gao)分子(zi)基活性炭(tan)膜還具(ju)(ju)備低(di)毒性、高(gao)比表(biao)面積(ji)、良好的(de)吸(xi)附(fu)性能以(yi)及(ji)低(di)廉的(de)價(jia)格等優勢，是現今主流發展的(de)一(yi)類新型、綠(lv)色的(de)功(gong)能材(cai)料，此(ci)類吸(xi)附(fu)劑(ji)的(de)實現為玉(yu)米生物質高(gao)附(fu)加值利(li)用(yong)提供(gong)一(yi)條可(ke)行(xing)性方案，也為其他農棄秸稈的(de)功(gong)能化開發提供(gong)一(yi)定(ding)的(de)前期基礎(chu)。
具體實施方式
下面結合(he)實施例對本發(fa)明(ming)(ming)作進一步詳(xiang)細說明(ming)(ming)，但本發(fa)明(ming)(ming)保(bao)護(hu)范圍不(bu)局限于所述內容。
實施(shi)例１：基于玉米葉/衣纖(xian)維(wei)素氣(qi)凝膠的活性炭的制備方法，具體(ti)操作如下：
（1）玉(yu)米(mi)葉(xie)/衣(yi)的備料過(guo)程
將玉米(mi)葉(xie)和(he)玉米(mi)衣從稈和(he)玉米(mi)果實(shi)中剝離后(hou)進(jin)行收集、混(hun)合(he)、風干(gan)處理，其中風干(gan)原(yuan)料的(de)含水量為5％，混(hun)合(he)原(yuan)料進(jin)行粉碎(sui)，用標準篩篩分，取過(guo)100目篩網(wang)，但不(bu)過(guo)200目篩網(wang)的(de)部分為合(he)格原(yuan)料；
（2）纖維素的提取過程
纖維素分離條件為：氫(qing)氧化(hua)(hua)鉀用量5.0％，過(guo)氧化(hua)(hua)氫(qing)用量0.5％，物料(liao)處(chu)(chu)理濃度8.0％，反(fan)應時間5.0h，處(chu)(chu)理溫度90℃；
具體(ti)步驟為：將(jiang)10.0g的絕(jue)干玉米(mi)葉(xie)/衣粉(fen)末(mo)原(yuan)料（如果風干原(yuan)料水分(fen)為5.00％，則稱(cheng)取10.5g風干料）與2.5mL氫(qing)氧化(hua)鉀溶(rong)液（濃度200.0g/L)、0.625mL過氧化(hua)氫(qing)溶(rong)液（濃度80g/L）混合(he)充(chong)分(fen)攪(jiao)拌均勻，加入(ru)(ru)總(zong)去離子(zi)水體(ti)積為111mL，將(jiang)混合(he)后(hou)的物料完(wan)全轉移至密封袋中，放入(ru)(ru)恒溫水浴(yu)鍋(guo)內，在90℃條件(jian)下(xia)初級(ji)脫木素(su)反(fan)應(ying)5.0h；
處(chu)理完畢后的物料（即所(suo)得玉(yu)米葉/衣(yi)纖維素）從(cong)密(mi)封袋中(zhong)完全轉移至300目漿袋中(zhong)，采(cai)用去離子水(shui)進(jin)行揉搓洗滌，直至洗滌水(shui)為中(zhong)性，濾除多余水(shui)分，使(shi)纖維素干(gan)度約為10.0％左右；
（3）纖(xian)維素氣凝(ning)膠(jiao)的制備過程
將50.0g 10.0%玉(yu)米葉(xie)/衣的纖(xian)維(wei)(wei)素(su)物料（其中纖(xian)維(wei)(wei)素(su)絕干(gan)(gan)質量為5g）在(zai)(zai)1℃下冷(leng)(leng)(leng)(leng)藏1h；同時，將1.25g氫(qing)(qing)氧化(hua)鈉(na)和(he)(he)4.0g尿素(su)溶解于5mL水(shui)(shui)(shui)中（因纖(xian)維(wei)(wei)素(su)絕干(gan)(gan)質量與氫(qing)(qing)氧化(hua)鈉(na)/尿素(su)體積的比為1g:10mL，計算(suan)得到液(ye)(ye)體量為50mL；因氫(qing)(qing)氧化(hua)鈉(na)濃度為2.5％，尿素(su)濃度為8％，計算(suan)得到兩種藥(yao)品使用(yong)量分別為1.25g和(he)(he)4.0g；因纖(xian)維(wei)(wei)素(su)中含有45mL水(shui)(shui)(shui)，外(wai)加(jia)水(shui)(shui)(shui)5mL。），水(shui)(shui)(shui)溶液(ye)(ye)冷(leng)(leng)(leng)(leng)卻至(zhi)-10℃后，加(jia)入冷(leng)(leng)(leng)(leng)藏的玉(yu)米葉(xie)/衣的纖(xian)維(wei)(wei)素(su)并攪(jiao)拌20min；潤(run)脹體系(xi)（包括潤(run)脹纖(xian)維(wei)(wei)素(su)和(he)(he)潤(run)脹液(ye)(ye)）轉移至(zhi)直(zhi)徑1cm的圓柱形容器中加(jia)熱至(zhi)35℃，保持10h，使其凝(ning)(ning)膠化(hua)；凝(ning)(ning)膠從容器中取出，浸泡于水(shui)(shui)(shui)中再生(sheng)，用(yong)去離子水(shui)(shui)(shui)清(qing)洗凝(ning)(ning)膠，至(zhi)中性后進行(xing)分割，凝(ning)(ning)膠長(chang)度控制(zhi)在(zai)(zai)1cm，然(ran)后，在(zai)(zai)0℃下冷(leng)(leng)(leng)(leng)藏12h，液(ye)(ye)氮中浸泡，快(kuai)速冷(leng)(leng)(leng)(leng)凍，冷(leng)(leng)(leng)(leng)凍凝(ning)(ning)膠在(zai)(zai)-20℃下冷(leng)(leng)(leng)(leng)干(gan)(gan)，得纖(xian)維(wei)(wei)素(su)氣凝(ning)(ning)膠。
（4）活(huo)性炭的實現過程(cheng)
將干燥后的纖維素氣凝膠放入管式爐中通入氮氣，并升溫至200℃，加熱1.5h，繼續升溫至500℃，加熱2h，碳化完畢后，停止通氮氣，換通入CO2氣體，在碳化溫度基礎上繼續升溫至550℃，加熱2h，活化處理后，在CO2氣氛中(zhong)冷卻至室溫，得到(dao)纖(xian)維(wei)素氣凝(ning)膠基活性炭顆粒。
（5）纖維素氣凝膠(jiao)基活性炭的性狀
CO2吸附能力測定：活性炭的CO2吸附實驗在Quantachrome Autosorb-1MP上進行，測試溫度選擇0℃和25℃。測試前，樣品在200℃脫氣5h除去樣品本身暴露在空氣中吸水的水分和CO2氣體。
比表面(mian)積和孔容測定(ding)：根據(ju)低(di)溫氮吸附-脫附等溫線分析原(yuan)理（BET法），通過(guo)Autosorb-1C全自動氣體吸附儀(yi)測定(ding)活性炭的比表面(mian)積，并用離散傅里葉(xie)變(bian)換（DFT）法進行孔容分析。
通過上述過程所得的活性炭具有較大比表面積（626 m2/g）和孔容（0.17 cm3/g），使其具(ju)有二氧(yang)化碳吸附能力高達3.0 mmol/g（25℃）和5.1mmol/g（0℃）。
實(shi)施例2：基于玉(yu)米葉/衣纖維素(su)氣凝膠的活性炭的制備方法，具(ju)體操作如(ru)下：
（1）玉米葉/衣的備料過程(cheng)
將玉米葉和(he)玉米衣進行收集(ji)、混(hun)合(he)、風(feng)干處理，其中風(feng)干原料的含水量為15％，混(hun)合(he)原料進行粉(fen)碎(sui)，用標準(zhun)篩(shai)篩(shai)分，取過200目篩(shai)網，但(dan)不(bu)過300目篩(shai)網的部分為合(he)格原料。
（2）纖維素(su)的提取過程(cheng)
纖維素(su)分離條(tiao)件為：氫(qing)氧(yang)化鉀(jia)用(yong)量12.0％，過氧(yang)化氫(qing)用(yong)量3.0％，物料處理濃度(du)10.0％，反應(ying)時間12.0h，處理溫度(du)55℃。
具體(ti)(ti)步驟為：將10.0g的絕干玉米葉/衣粉(fen)末(mo)原料（如果風(feng)(feng)干原料水分(fen)為15.00％，則(ze)稱取11.8g風(feng)(feng)干料）與6.0mL氫(qing)氧化(hua)鉀溶液(ye)（濃度200.0g/L)、3.75mL過氧化(hua)氫(qing)溶液(ye)（濃度80g/L）混合(he)充分(fen)攪拌均勻，加入總去(qu)離子(zi)水體(ti)(ti)積為78.5mL，將混合(he)后(hou)的物料完全轉移至密封袋(dai)中，放(fang)入恒(heng)溫水浴鍋內，在55℃條件下初級脫木素(su)反(fan)應12.0h；
處理完(wan)畢后的物(wu)料（即所(suo)得玉米葉/衣纖維素）從密封(feng)袋中(zhong)完(wan)全轉移至500目漿袋中(zhong)，采用去離子水(shui)(shui)進行(xing)揉搓洗滌(di)，直(zhi)至洗滌(di)水(shui)(shui)為中(zhong)性，濾(lv)除多余水(shui)(shui)分，使纖維素干度約為20.0％左右。
（3）纖維素氣凝膠的制備(bei)過程
將(jiang)25.0g 20.0%纖(xian)維(wei)素(su)(su)(su)物料（其中(zhong)(zhong)纖(xian)維(wei)素(su)(su)(su)絕(jue)干(gan)質量(liang)為5g）在5℃下(xia)(xia)冷(leng)(leng)藏(zang)3h；同時，將(jiang)12.5g氫(qing)(qing)氧(yang)(yang)化(hua)鈉(na)(na)和(he)37.5g尿(niao)(niao)素(su)(su)(su)溶解(jie)于230mL水中(zhong)(zhong)（因纖(xian)維(wei)素(su)(su)(su)絕(jue)干(gan)質量(liang)與氫(qing)(qing)氧(yang)(yang)化(hua)鈉(na)(na)/尿(niao)(niao)素(su)(su)(su)的(de)(de)體(ti)積比為1g:50mL，計(ji)算(suan)得到液(ye)體(ti)量(liang)為250mL；因氫(qing)(qing)氧(yang)(yang)化(hua)鈉(na)(na)濃度為5.0％，尿(niao)(niao)素(su)(su)(su)濃度為15％，計(ji)算(suan)得到兩(liang)種藥品使(shi)用量(liang)分別(bie)為12.5g和(he)37.5g；因纖(xian)維(wei)素(su)(su)(su)中(zhong)(zhong)含有20mL水，外(wai)加(jia)水230mL。），水溶液(ye)冷(leng)(leng)卻至-15℃后，加(jia)入(ru)冷(leng)(leng)藏(zang)的(de)(de)纖(xian)維(wei)素(su)(su)(su)并攪拌40min；潤(run)脹體(ti)系（包括潤(run)脹纖(xian)維(wei)素(su)(su)(su)和(he)潤(run)脹液(ye)）轉移至5cm的(de)(de)圓柱形容器中(zhong)(zhong)加(jia)熱至60℃，保持5h，使(shi)其凝(ning)(ning)膠(jiao)化(hua)；凝(ning)(ning)膠(jiao)重容器中(zhong)(zhong)取出，浸泡于水中(zhong)(zhong)再生，用去離(li)子水清(qing)洗(xi)凝(ning)(ning)膠(jiao)，至中(zhong)(zhong)性后進行分割，凝(ning)(ning)膠(jiao)長(chang)度控制在5cm，然后，在3℃下(xia)(xia)冷(leng)(leng)藏(zang)18h，液(ye)氮中(zhong)(zhong)浸泡，快速冷(leng)(leng)凍，冷(leng)(leng)凍凝(ning)(ning)膠(jiao)在-60℃下(xia)(xia)冷(leng)(leng)干(gan)，得纖(xian)維(wei)素(su)(su)(su)氣凝(ning)(ning)膠(jiao)。
（4）活性(xing)炭的實現(xian)過程(cheng)
將干燥后的氣凝膠放入管式爐中通入氮氣，并升溫至350℃，加熱2.5h，繼續升溫至700℃，加熱4h，碳化完畢后，停止通氮氣，換通入CO2氣體，在碳化溫度基礎上繼續升溫至750℃，加熱4h，活化處理后，在CO2氣氛(fen)中冷(leng)卻至室(shi)溫，得(de)到纖維素氣凝膠基活性炭顆(ke)粒。
（5）纖(xian)維素氣凝膠(jiao)基活性炭的性狀
CO2吸附能力測定：活性炭的CO2吸附實驗在Quantachrome Autosorb-1MP上進行，測試溫度選擇0℃和25℃。測試前，樣品在200℃脫氣5h除去樣品本身暴露在空氣中吸水的水分和CO2氣體。
比(bi)表(biao)面積和孔容測定：根據低溫氮吸附(fu)(fu)-脫(tuo)附(fu)(fu)等(deng)溫線(xian)分析原理（BET法(fa)），通(tong)過(guo)Autosorb-1C全(quan)自動氣體(ti)吸附(fu)(fu)儀測定活性(xing)炭的比(bi)表(biao)面積，并用離散(san)傅里(li)葉(xie)變換（DFT）法(fa)進行孔容分析。
通過上述過程所得的活性炭具有較大比表面積（712m2/g）和孔容（0.29cm3/g），使(shi)其具(ju)有二氧(yang)化(hua)碳吸附能(neng)力高達4.8mmol/g（25℃）和6.9mmol/g（0℃）。
實施例(li)3：基于玉米(mi)葉/衣纖維素氣凝膠(jiao)的活性(xing)炭的制備方法，具體操作(zuo)如下：
（1）玉米葉/衣的備料過程
將玉米(mi)葉(xie)和(he)玉米(mi)衣進行收集、混(hun)合、風干處理(li)，其中風干原料(liao)的含水量為25％，混(hun)合原料(liao)進行粉碎(sui)，用(yong)標準篩(shai)篩(shai)分，取過350目篩(shai)網(wang)，但不過500目篩(shai)網(wang)的部分為合格原料(liao)。
（2）纖(xian)維素(su)的(de)提取(qu)過程
纖維素分離條件為(wei)：氫氧化鉀用量20.0％，過氧化氫用量5.0％，物料處理濃度15.0％，反應(ying)時間(jian)24.0h，處理溫度25℃。
具體步驟為：將(jiang)10.0g的絕(jue)干(gan)玉米葉/衣粉(fen)末原料(liao)（如果(guo)風干(gan)原料(liao)水(shui)分(fen)為25.00％，則稱取13.3g風干(gan)料(liao)）與10mL氫氧化鉀溶液（濃(nong)度200.0g/L)、6.25mL過氧化氫溶液（濃(nong)度80g/L）混(hun)合(he)充分(fen)攪(jiao)拌均(jun)勻，加(jia)入總去離子水(shui)體積為37.1mL，將(jiang)混(hun)合(he)后的物料(liao)完全轉移至密(mi)封袋中，放入恒(heng)溫水(shui)浴(yu)鍋(guo)內，在(zai)25℃條件下初級脫木素反應(ying)24.0h；
處理完畢后的物(wu)料（即所得(de)玉米(mi)葉/衣纖維素）從密封袋中完全轉(zhuan)移至800目漿袋中，采用去(qu)離(li)子水進行揉(rou)搓(cuo)洗滌，直(zhi)至洗滌水為(wei)中性，濾除多余水分(fen)，使纖維素干度約(yue)為(wei)30.0％左右。
（3）纖(xian)維素氣凝膠的(de)制備(bei)過程
將(jiang)(jiang)16.7g 30.0%纖(xian)維(wei)(wei)(wei)(wei)素(su)(su)(su)物料（其中(zhong)纖(xian)維(wei)(wei)(wei)(wei)素(su)(su)(su)絕(jue)干質量(liang)(liang)為(wei)5g）在(zai)10℃下冷(leng)藏5h；同(tong)時，將(jiang)(jiang)30g氫(qing)氧(yang)化(hua)鈉(na)和125g尿素(su)(su)(su)溶解于488.3mL水中(zhong)（因纖(xian)維(wei)(wei)(wei)(wei)素(su)(su)(su)絕(jue)干質量(liang)(liang)與氫(qing)氧(yang)化(hua)鈉(na)/尿素(su)(su)(su)的體積比為(wei)1g:100mL，計(ji)算得(de)到液(ye)體量(liang)(liang)為(wei)500mL；因氫(qing)氧(yang)化(hua)鈉(na)濃(nong)度為(wei)6.0％，尿素(su)(su)(su)濃(nong)度為(wei)25％，計(ji)算得(de)到兩(liang)種(zhong)藥(yao)品使用(yong)量(liang)(liang)分別(bie)為(wei)30g和125g；因纖(xian)維(wei)(wei)(wei)(wei)素(su)(su)(su)中(zhong)含有11.7mL水，外加(jia)水488.3mL。），水溶液(ye)冷(leng)卻至-20℃后，加(jia)入冷(leng)藏的纖(xian)維(wei)(wei)(wei)(wei)素(su)(su)(su)并攪拌60min；潤脹(zhang)體系（包括潤脹(zhang)纖(xian)維(wei)(wei)(wei)(wei)素(su)(su)(su)和潤脹(zhang)液(ye)）轉移至8cm的圓柱(zhu)形容(rong)(rong)器(qi)中(zhong)加(jia)熱至80℃，保(bao)持1h，使其凝(ning)(ning)膠化(hua)；凝(ning)(ning)膠重容(rong)(rong)器(qi)中(zhong)取出，浸(jin)泡于水中(zhong)再生，用(yong)去(qu)離子水清(qing)洗凝(ning)(ning)膠，至中(zhong)性后進行分割，凝(ning)(ning)膠長度控制(zhi)在(zai)8cm，然后，在(zai)5℃下冷(leng)藏24h，液(ye)氮中(zhong)浸(jin)泡，快速冷(leng)凍(dong)，冷(leng)凍(dong)凝(ning)(ning)膠在(zai)-80℃下冷(leng)干，得(de)纖(xian)維(wei)(wei)(wei)(wei)素(su)(su)(su)氣凝(ning)(ning)膠。
（4）活性炭的實現過程
將干燥后的氣凝膠放入管式爐中通入氮氣，并升溫至500℃，加熱4h，繼續升溫至900℃，加熱5h，碳化完畢后，停止通氮氣，換通入CO2氣體，在碳化溫度基礎上繼續升溫至950℃，加熱5h，活化處理后，在CO2氣(qi)氛(fen)中冷卻至室溫，得到纖維素氣(qi)凝膠基活性炭顆(ke)粒。
（5）纖維素(su)氣(qi)凝膠基活性炭(tan)的性狀
CO2吸附能力測定：活性炭的CO2吸附實驗在Quantachrome Autosorb-1MP上進行，測試溫度選擇0℃和25℃。測試前，樣品在200℃脫氣5h除去樣品本身暴露在空氣中吸水的水分和CO2氣體。
比表(biao)面(mian)積(ji)和孔(kong)容(rong)測(ce)定(ding)：根據低溫氮吸(xi)附(fu)-脫附(fu)等溫線分(fen)析原理（BET法），通過Autosorb-1C全自動氣體吸(xi)附(fu)儀測(ce)定(ding)活性炭的比表(biao)面(mian)積(ji)，并(bing)用離散(san)傅(fu)里葉變換（DFT）法進行孔(kong)容(rong)分(fen)析。
通過上述過程所得的活性炭具有較大比表面積（660m2/g）和孔容（0.25cm3/g），使(shi)其具(ju)有二氧化碳(tan)吸附(fu)能力高達3.9mmol/g（25℃）和5.7mmol/g（0℃）。