一种利用废弃玉米秸秆制备PM2.5吸附剂的方法技术

本发明专利技术涉及一种利用废弃玉米秸秆制备PM2.5吸附剂的方法，它属于环保的原生态绿色生物吸附剂的制备方法。解决玉米秸秆焚烧处理产生的PM2.5造成环境污染严重、资源浪费的技术问题。本发明专利技术的技术方案是：经过处理原料、干燥、碱液浸泡、调节pH至中性、烘干至恒重、粉碎成颗粒，即得到成品。本发明专利技术一方面解决了焚烧玉米秸秆带来的环境污染问题，另一方面改善了室外的空气污染问题，实现了资源的二次利用，达到了变废为宝的目的。

【技术实现步骤摘要】
一种利用废弃玉米秸秆制备PM2.5吸附剂的方法
本专利技术涉及一种利用废弃玉米秸秆制备PM2.5吸附剂的方法，它属于环保的原生态绿色生物吸附剂的制备方法。
技术介绍
PM2.5就是指大气中的细颗粒物、颗粒物，直径小于或等于2.5微米。我国PM2.5标准采用世界卫生组织设定最宽限值，《标准》中的PM2.5和24小时平均浓度限值分别定为35μg/m3和75μg/m3，与世界卫生组织过渡期第1阶段的目标值相同。造成PM2.5污染的来源：可以分成自然来源和人为来源。自然来源主要是指火山爆发、沙尘暴等自然灾害向大气中排放的沙尘、碳化污染物等，从中产生了大量的细颗粒物；人为来源又可以分成室内和室外，室外主要是工业生产燃烧物的排放、交通工具的尾气燃烧排放，室内主要是人们做饭产生的油烟，还有室内吸烟等的烟雾排放。危害：PM2.5导致的污染不是局部污染，而是在全球蔓延，如雾霾天气，它对人体的危害极大，因为PM2.5粒径小，容易进入人体内部，影响内部器官的正常运行，所以导致各种疾病的生成，比如哮喘、支气管炎还有心血管病等。现如今人们通常是用活性炭、竹炭、硅藻土等来净化室内空气，不过也有部分人使用PM2.5净化机来净化室内空气，净化机是通过滤网来控制并吸收空气中的PM2.5的，它的过滤四个阶段(预过滤、初效HEPA、复合HEPA和活性炭滤网)来完成。PM2.5净化机的使用，是一种比较高端的净化空气的方法，然而它只能在短期内取得较好效果，如果长期使用吸附效率反而会下降。硅藻土吸附能力较好，但其成本较高无法普及；活性炭有很强的吸附力，可以反复使用，可是活性炭有吸附饱和的问题，它以不可再生资源(如煤炭)为牺牲品，不利于资源的循环使用。我国作为农业大国，每年都会产生大量的废弃玉米秸秆，除去一部分用于畜类饲料以外，大多数被丢弃并集中焚烧处理，这样不仅浪费了资源，而且焚烧后的粉尘会造成大气污染产生大量的PM2.5，不仅环境污染严重，同时也不利于变废为宝。
技术实现思路
本专利技术的目的是解决现有废弃玉米秸秆焚烧处理产生的PM2.5造成环境污染严重、资源浪费的的技术问题，提供一种利用废弃玉米秸秆制备PM2.5吸附剂的方法。本专利技术为解决上述技术问题而采用的技术方案是：一种利用废弃玉米秸秆制备PM2.5吸附剂的方法，其中：具体步骤如下：(1)处理原料：选取未变质的干燥玉米秸秆为原料，用流动水清洗以除去玉米秸秆表面的灰尘等杂质，然后将洗净的玉米秸秆原料在80～120℃的沸水中煮沸15～45min；(2)干燥：将煮过的玉米秸秆滤干水分，并用蒸馏水冲洗6～8次后，放入50～100℃的烘箱中的托盘上烘干；(3)碱液浸泡：将步骤(2)烘干过的玉米秸秆浸泡于浓度为0.1～0.4mol/LKOH溶液中，并置于40～60℃的恒温干燥箱中静置60～120min；(4)调节pH至中性：从烘箱中取出碱液浸泡过的玉米秸秆，沥干碱液后用酸碱溶液调节pH至中性；(5)烘干至恒重：将洗涤后的玉米秸秆放在50～100℃的恒温干燥箱中烘干至恒重；(6)粉碎：将干燥后的玉米秸秆用粉碎机粉碎成20～100目的颗粒，即得到成品。本专利技术采用上述技术方案，将农田里的废弃玉米秸秆作为原材料，将废弃的玉米秸秆通过优化处理吸附PM2.5，经过二次酸式冷处理，得到的改性吸附剂与市售其他吸附材料横向对比，证实吸附效果最佳，不仅有助于改善空气质量，而且充分发掘利用了废弃资源，减少了集中焚烧造成的空气污染。与现有技术相比，本专利技术的优点在于：一方面解决了焚烧玉米秸秆带来的环境污染问题，另一方面改善了室外的空气污染问题，实现了资源的二次利用，达到了变废为宝的目的。为表明本专利技术的效果，实验结果与分析如下：1、改性玉米秸秆二次回归正交旋转组合实验结果与分析表1改性玉米秸秆因素水平编码表利用DPS数据处理系统对一次方差分析表中数据进行整合优化研究分析得出数学模型的回归性方程如下：Y＝27.97228+0.70760X1+0.08620X2+0.65621X3-1.12919X12-0.74028X22-0.26298X32-0.06625X1X2-0.12125X1X3-0.98125X2X3回归关系的第一次方差分析表见表2，X12，X22在1％水平上达极显著，X32在5％水平上达较显著。其他项有的在不同程度上也有一定的显著性。表2一次方差分析表在显著性水平1％下，预测出玉米秸秆渣净化去除PM2.5的拟合模型，失拟F1＝5.57899<F0.01(5,8)＝6.63，说明未知不明确因素对于本测验来说影响极不明显，完全可以不考虑进去；回归F2＝6.44317＞F0.01(9,13)＝4.19，该数据达到较为显著的水平因素，因此模拟成功，可以利用该模型对本实验进行预测分析，经实际检验对比分析得知估测值与实际测量值贴合度很高，表明此模拟模型的可靠性与准确性都较高，可用于本实验的模拟预估。(2)吸附PM2.5的最优组合及验证运用DPS软件分析实验数据得出了三因素的最佳吸附组合为(0，-1.682，1.682)，即当KOH浓度为0.4mol/l，恒温干燥箱温度为58℃，KOH浸泡时间为90min，达到最高吸附率29.99％，依据此条件制备渣滓，然后测该条件下玉米秸秆渣滓对PM2.5的吸附率，三次检测结果的平均值为29.90％，实测值/软件预测值＝0.997，接近于1，说明二者吻合，说明此最佳模型是可靠的。吸附能力大小为：最优玉米秸秆>硅藻土>活性炭>竹炭＞树脂，在相同的时间下，最优玉米秸秆渣对PM2.5的吸附效果远高于竹炭、树脂，约为竹炭、大块树脂吸附率的两倍。对PM2.5的吸附过程中，不同的材料、以及吸附时间的不同都会对吸附效率产生显著的影响，同时材料和时间两因素相互作用也会影响吸附效果；由表3分析得出，五种吸附材料中，优化米米秸秆对PM2.5的吸附效果极显著的明显优于另外四种材料。表3不同材料对PM2.5吸附的影响(Duncan法)BET参数分析最优渣孔容明显高于原始玉米秸秆，能容纳的PM2.5气体的孔隙更大更多，故优化处理后吸附效果更好；热KOH由于有较强的碱性，其较强的蚀刻作用，改变了玉米秸秆的表面形态，出现了更多的吸附位点，以达到吸附PM2.5的效果。表4优化玉米秸秆BET数据表本专利技术所制备的优化玉米秸秆对室内空气中的PM2.5有很强的吸附作用，它的吸附效果和回收利用效果都远远超过如今市场上的其他吸附剂，我们所研究的新型生物吸附剂有着市场更新换代的潜质。所研究的玉米秸秆生物吸附剂，不论是它的的物理纤维网状结构还是化学吸附基团的增加都表明它都是一种优质的生物吸附剂。人们对空气的质量要求越来越高，未来的市场也需要这种绿色环保、无污染、有利于能源的再利用的新型生物吸附剂。附图说明图1为相同条件下优化玉米秸秆与活性炭、竹炭、硅藻土及树脂对PM2.5吸附率的比较图。图2为优化处理的玉米秸秆扫描电镜图。图3为优化处理的玉米秸秆红外光谱图。具体实施方式实施例1本实施所述的一种利用废弃玉米秸秆制备PM2.5吸附剂的方法，具体步骤如下：(1)处理原料：选取未变质的干燥玉米秸秆为原料，用流动水清洗以除去玉米秸秆表面的灰尘等杂质，然后将洗净的玉米秸秆原料在80℃的沸水中煮本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种利用废弃玉米秸秆制备PM2.5吸附剂的方法，其特征是：具体步骤如下：(1)处理原料：选取未变质的干燥玉米秸秆为原料，用流动水清洗以除去玉米秸秆表面的灰尘等杂质，然后将洗净的玉米秸秆原料在80～120℃的沸水中煮沸15～45min；(2)干燥：将煮过的玉米秸秆滤干水分，并用蒸馏水冲洗6～8次后，放入50～100℃的烘箱中的托盘上烘干；(3)碱液浸泡：将步骤(2)烘干过的玉米秸秆浸泡于浓度为0.1～0.4mol/LKOH溶液中，并置于40～60℃的恒温干燥箱中静置60～120min；(4)调节pH至中性：从烘箱中取出碱液浸泡过的玉米秸秆，沥干碱液后用酸碱溶液调节pH至中性；(5)烘干至恒重：将洗涤后的玉米秸秆放在50～100℃的恒温干燥箱中烘干至恒重；(6)粉碎：将干燥后的玉米秸秆用粉碎机粉碎成20～100目的颗粒，即得到成品。

【技术特征摘要】
1.一种利用废弃玉米秸秆制备PM2.5吸附剂的方法，其特征是：具体步骤如下：(1)处理原料：选取未变质的干燥玉米秸秆为原料，用流动水清洗以除去玉米秸秆表面的灰尘等杂质，然后将洗净的玉米秸秆原料在80～120℃的沸水中煮沸15～45min；(2)干燥：将煮过的玉米秸秆滤干水分，并用蒸馏水冲洗6～8次后，放入50～100℃的烘箱中的托盘上烘干；(3)碱液浸泡：将步骤(2)...

【专利技术属性】
技术研发人员：陈莉，李新，梁玉峰，
申请(专利权)人：运城学院，
类型：发明
国别省市：山西,14