摘 要:本发明提供一种具有广谱吸附特性的汉麻秆基柱状活性炭，包括：汉麻杆、活化剂、地聚物胶凝材料。所述汉麻杆基柱状活性炭的制备方法步骤包括：切段烘干、活化、炭化、造粒。本发明的有益效果：以汉麻秆为原材料，合理利用农业废弃资源，节约代替木材资源保护了环境。柱状活性炭制备方法工艺简单，室温、低压挤出成型，条件温和，操作简单，能耗低，具有光谱污染物吸附性能，可用于环境中污染物的吸附去除。
技术要点
1.一种具有广谱吸附特性的汉麻秆基柱状活性炭，其特征在于，包括以下原料：汉麻杆、活化剂、地聚物胶凝材料；其中，汉麻秆与活化剂的重量比为1:1～3,汉麻杆活性炭粉末与地聚物凝胶材料的重量比为100:15～30。
2.根据权利要求1所述的具有广谱吸附特性的汉麻秆基柱状活性炭，其特征在于，所述汉麻秆基柱状活性炭具有孔径为1～5nm的微孔和介孔，BET比表面积为800～2500m2/g。
3.权利要求1至2任一项所述的具有广谱吸附特性的汉麻秆基柱状活性炭的制备方法，其特征在于，包括如下步骤：
a.切段烘干：将汉麻杆切成1cm长的小段，恒温烘干至恒重；
b.活化：将步骤a所得的汉麻秆用活化剂活化，恒温烘干至恒重；
c.炭化：将步骤b活化好的汉麻秆放入箱式电阻炉中进行炭化，研磨成粉，得到汉麻秆基活性炭粉末；
d.造粒：将步骤c得到的汉麻秆基活性炭粉末与地聚物胶凝材料按重量比100：15～30的比例混捏均匀，注入挤压成型机中挤压成型，室温放置12h后于100℃干燥12h，即得汉麻杆基柱状活性炭。
4.根据权利要求3所述的具有广谱吸附特性的汉麻杆基柱状活性炭的制备方法,其特征在于，步骤b中，汉麻秆的活化温度为90～110℃，汉麻秆与所述活化剂的重量比为1:1～3。
5.根据权利要求3所述的具有广谱吸附特性的汉麻杆基柱状活性炭的制备方法,其特征在于，步骤b中，活化剂为磷酸、硫酸、磷酸二氢钠、碳酸钠、碳酸钾、氢氧化钠、氯化锌、硝酸锌中的一种或任意两种及以上混配而成的水溶液，其浓度为0.5～2mol/L。
6.根据权利要求3所述的具有广谱吸附特性的汉麻杆基柱状活性炭的制备方法，其特征在于，步骤c中，汉麻秆的炭化温度为400～700℃,炭化时间为2～4h。
7.根据权利要求3所述的具有广谱吸附特性的汉麻杆基柱状活性炭的制备方法,其特征在于，步骤d中，所述地聚物胶凝材料由以下质量份的物质组成：偏高岭土30～150份、粉煤灰0～120份、矿渣0～100份、激发剂100～250份。
8.根据权利要求7所述的具有广谱吸附特性的汉麻杆基柱状活性炭的制备方法,其特征在于，所述激发剂为模数是1.2～1.6的水玻璃。
9.权利要求1至2任一项所述的汉麻秆基柱状活性炭或利用权利要求3-8任一项所述的制备方法制得的汉麻秆基柱状活性炭的应用，其特征在于，所述汉麻杆基柱状活性炭能够用于环境中污染物的吸附去除。
技术领域
本发明涉及活性炭制备技术领域，具体涉及一种具有广谱吸附特性的汉麻秆基柱状活性炭及其制备方法、应用。
背景技术
汉麻是一种生态环保、可再生的经济作物，是最早用来制造织物的天然纤维，由它制成的服饰具有吸湿、透气、散热、防霉、抑菌、防紫外线等多种功能，素有“天然纤维之王”美誉，近年来全球汉麻种植面积稳步增长，目前我国汉麻种植面积已超过3.3万公顷，已成为世界第二大汉麻种植国。
但是目前汉麻的应用主要集中在韧皮、麻籽仁等部分,而占汉麻全秆重量70％～80％左右的汉麻杆芯通常被作为农作废弃物丢弃或焚烧。然而汉麻秆具有多孔而中空的结构，主要成分是纤维素(55％～60％)、半纤维素(16％～17％)和木质素(7％～8％)。炭化过程中，半纤维素、纤维素和木质素相继分解，最终得到麻炭的骨架结构，是生产活性炭的理想原料。活性炭是一种多孔炭材料，具有高度发达的孔隙结构和巨大的比表面积，吸附能力强、化学稳定性好、机械强度高、使用失效后易再生等特点，在水处理、大气污染防治等环境领域得到普遍应用，环保产业已成为活性炭应用的大户。目前我国生产活性炭的主要原料是传统的煤、木材等,这些都是宝贵的资源，采用各种生物废弃物、工业废品、城市垃圾等为原料制备活性炭是未来发展的趋势。
以汉麻杆这种废弃物为原料制备具有广谱吸附性能的柱状活性炭，实现其在环境污染治理领域中的应用，既有实际应用价值，也可减少资源浪费，具有良好的环保效益和经济效益，可进一步促进我国汉麻产业的发展。
发明内容
有鉴于此，本发明提供了一种具有广谱吸附特性的汉麻秆基柱状活性炭及其制备方法。
本发明提供一种具有广谱吸附特性的汉麻秆基柱状活性炭，包括以下原料：汉麻杆、活化剂、地聚物胶凝材料；所述汉麻秆基柱状活性炭的形状为柱状，具有三维立体网状结构，其中，汉麻秆与活化剂的重量比为1:1～3。
进一步地，所述汉麻秆基柱状活性炭具有孔径为1～5nm的微孔和介孔，BET比表面积为800～2500m2/g。
本发明还提供了上述具有广谱吸附特性的汉麻秆基柱状活性炭的制备方法，包括如下步骤：
a.切段烘干：将汉麻杆切成1cm长的小段，恒温烘干至恒重；
b.活化：将步骤a所得的汉麻秆用活化剂活化，恒温烘干至恒重；
c.炭化：将步骤b活化好的汉麻秆放入箱式电阻炉中进行炭化，研磨成粉，得到汉麻秆基活性炭粉末；
d.造粒：将步骤c得到的汉麻秆基活性炭粉末与地聚物胶凝材料按重量比100：15～30的比例混捏均匀，注入挤压成型机中挤压成型，室温放置12h后于100℃干燥12h，即得汉麻杆基柱状活性炭。
进一步地，步骤b中，汉麻秆的活化温度为90～110℃，汉麻秆与所述活化剂的重量比为1:1～3。
进一步地，步骤b中，活化剂为磷酸、硫酸、磷酸二氢钠、碳酸钠、碳酸钾、氢氧化钠、氯化锌、硝酸锌中的一种或任意两种及以上混配而成的水溶液，其浓度为0.5～2mol/L。
进一步地，步骤c中，汉麻秆的炭化温度为400～700℃,炭化时间为2～4h。进一步地，步骤d中，所述地聚物胶凝材料由以下质量份的物质组成：偏高岭土30～150份、粉煤灰0～120份、矿渣0～100份、激发剂100～250份。
进一步地，所述激发剂为模数是1.2～1.6的水玻璃。
本发明还提供了上述汉麻秆基柱状活性炭或利用上述制备方法制得的汉麻秆基柱状活性炭的应用，所述汉麻杆基柱状活性炭能够用于环境中污染物的吸附去除。
本发明提供的技术方案带来的有益效果是：
a.汉麻秆资源丰富,且来源比较集中,易于搜集,本发明以汉麻秆为原料,能够合理利用农业废弃资源,节约或替代木材资源，扩大活性炭原料来源，同时也保护了环境；
b.本发明汉麻秆柱状活性炭制备方法工艺简单，室温、低压挤出成型，条件温和，操作简单，能耗低；
c.具有广谱污染物吸附性能,可用于环境中污染物的吸附去除。
附图说明
图1是是本发明一种汉麻杆基柱状活性炭的制备方法的流程示意图。
具体实施方式
为详细说明本发明的技术内容，构造特征，所实现目的及效果，以下结合实施方式详予说明，但本发明的内容不仅仅局限于下面的实施例。
参考图1，本发明提供了一种汉麻杆基柱状活性炭的制备方法，包括以下步骤：
步骤a，切段烘干：将汉麻杆切成大约1cm长的小段，120℃恒温烘干至恒重；
步骤b，活化：将步骤a所得的汉麻秆用活化剂在90～110℃的条件下活化，取出120℃烘干至恒重；其中，汉麻秆与活化剂的重量比为1:1～3，活化剂为磷酸、硫酸、磷酸二氢钠、碳酸钠、碳酸钾、氢氧化钠、氯化锌、硝酸锌中的一种或任意两种及以上混配而成的水溶液，其浓度为0.5～2mol/L；
步骤c，炭化：将步骤b活化好的汉麻秆放入箱式电阻炉中在氮气气氛中，以5℃/min的升温速率升至400～700℃，恒温炭化2～4h，待温度自然降至室温时取出。炭化后的产物用去离子水洗至滤液pH值为7，将所得活性炭样品在120℃烘干至恒重后，成品研磨成粉，得到汉麻秆基活性炭粉末；
步骤d，造粒：将步骤c得到的粉末汉麻秆基活性炭与地聚物胶凝材料按重量比100：15～30的比例混捏均匀，注入挤压成型机中挤压成型，室温放置12h后于100℃干燥12h，即得汉麻杆基柱状活性炭，形状为柱状，具有三维立体网状结构，抗压强度高，不易粉化；其中，按质量份计，地聚物胶凝材料由偏高岭土30～150份、粉煤灰0～120份、矿渣0～100份、激发剂100～250份放入搅拌机中混合搅拌1～2h制得；激发剂为模数是1.2～1.6的水玻璃。
实施例1
将汉麻杆切成大约1cm长的小段，在120℃恒温烘干至恒重。将烘干后的汉麻杆放入烧瓶中，用1.5mol/L的磷酸溶液煮沸3h，然后用1.5mol/L的氯化锌溶液煮沸3h，取出烘干至恒重，置于箱式电阻炉中，在氮气气氛中，以5℃/min的升温速率升至500℃，恒温碳化2h，待温度自然降至室温时取出。炭化后的产物用去离子水洗至滤液pH值为7，将所得活性炭样品在120℃烘干至恒重后，研磨成粉，即得粉状活性炭。
将地聚物胶凝材料(偏高岭土：粉煤灰：激发剂＝1:1:3.5重量比)、汉麻杆基粉状活性炭按重量比15～30：100比例混捏均匀，注入挤压成型机中挤压成型，室温放置12h后于100℃干燥12h，即得汉麻杆基柱状活性炭。
将实施例1所制备的汉麻杆基柱状材料用于环境中污染物亚甲基蓝、甲基橙、罗丹明B、四环素、吲哚的吸附去除，其效果如表一所示：
表一： 活性炭吸附效果一览表
实施例2
将汉麻杆切成大约1cm长的小段，在120℃恒温烘干至恒重。将烘干后的汉麻杆放入烧瓶中，用1.5mol/L的磷酸和1.5mol/L氯化锌混合溶液煮沸3h后取出，烘干至恒重，置于箱式电阻炉中，在氮气气氛中，以5℃/min的升温速率升至500℃，恒温碳化2.5h，待温度自然降至室温时取出。炭化后的产物用去离子水洗至滤液pH值为7，将所得活性炭样品在120℃烘干至恒重后，研磨成粉，即得粉状活性炭。
将地聚物胶凝材料(偏高岭土：矿渣：激发剂＝1:1.5:4重量比)、汉麻杆基粉状活性炭按重量比15:100比例混捏均匀，注入挤压成型机中挤压成型，室温放置12h后于100℃干燥12h，即得汉麻杆基柱状活性炭。
实施例3
将汉麻杆切成大约1cm长的小段，在120℃恒温烘干至恒重。将烘干后的汉麻杆放入烧瓶中，用1.5mol/L的磷酸和2.0mol/L的磷酸二氢钾溶液煮沸3h，取出烘干至恒重，置于箱式电阻炉中，在氮气气氛中，以5℃/min的升温速率升至500℃，恒温碳化2h，待温度自然降至室温时取出。炭化后的产物用去离子水洗至滤液pH值为7，将所得活性炭样品在120℃烘干至恒重后，研磨成粉，即得粉状活性炭。
将地聚物胶凝材料(偏高岭土：粉煤灰：矿渣：激发剂＝1:0.5:0.5:4重量比)、汉麻杆基粉状活性炭按重量比25:100的比例混捏均匀，注入挤压成型机中挤压成型，室温放置12h后于100℃干燥12h，即得汉麻杆基柱状活性炭。
实施例4
将汉麻杆切成大约1cm长的小段，在120℃恒温烘干至恒重。将烘干后的汉麻杆放入烧瓶中，用2.0mol/L的磷酸二氢钠溶液煮沸1h，然后用1.5mol/L碳酸钾溶液煮沸2h后取出，烘干至恒重，置于箱式电阻炉中，在氮气气氛中，以5℃/min的升温速率升至550℃，恒温碳化2.5h，待温度自然降至室温时取出。炭化后的产物用去离子水洗至滤液为中性，将所得活性炭样品在120℃烘干至恒重后，研磨成粉，即得粉状活性炭。
将地聚物胶凝材料(偏高岭土：粉煤灰：激发剂＝1:1:3.5重量比)、汉麻杆基粉状活性炭按重量比25:100的比例混捏均匀。注入挤压成型机中挤压成型，室温放置12h后于100℃干燥12h，即得汉麻杆基柱状活性炭。
在不冲突的情况下，本文中上述实施例及实施例中的特征可以相互结合。
以上所述仅为本发明的较佳实施例，并不用以限制本发明，凡在本发明的精神和原则之内，所作的任何修改、等同替换、改进等，均应包含在本发明的保护范围之内。
图1
摘自国家发明专利，发明人：程国娥，李炬烽，柯汉忠，张志明，丁澄晗，申请号201910394839.0，申请日2019.05.13
