本發(fā)明涉及一種利用農(nóng)業(yè)固體廢棄物---玉米全稈制備高吸附重金屬離子的天然高分子凝膠膜的工藝技術(shù)，屬于天然高分子改性材料技術(shù)領(lǐng)域。
背景技術(shù)：
水環(huán)境重金屬污染，是指排入水體的重金屬類污染物超過了水體的自凈能力，使水的組成及其性質(zhì)發(fā)生了改變，從而使水環(huán)境中生物的生長條件惡化，對人類生活和健康產(chǎn)生不良影響的行為[1]。近年來，無論國內(nèi)還是國外，隨著工農(nóng)業(yè)以及經(jīng)濟(jì)的迅猛發(fā)展，水環(huán)境中重金屬污染日趨嚴(yán)重。含有重金屬離子的廢水的排放是造成環(huán)境污染，特別是水污染的一個主要來源，具有致癌、致畸、致殘等危害的重金屬廢水，已對人類產(chǎn)生了很大的危害。水體中重金屬污染物的主要來源是礦山開采、金屬冶煉、金屬加工及化工生產(chǎn)廢水、化石燃料的燃燒、施用農(nóng)藥化肥和生活垃圾等，其中主要重金屬的污染物包括銅、鋅、鎘、鉻、鐵、鉛等。
對水中的重金屬離子的去除主要分為兩條途徑：1）降低重金屬在水體中的遷徙能力以及生物可利用性；2）將重金屬從水體中徹底清除[2]。目前常用的處理方法有物理法（吸附法、反滲透法和電滲析法等）、化學(xué)法（沉淀法、氧化還原法、電解法等）和生物法（植物法、動物法和微生物法等），其中物理吸附法是較常見的低濃重金屬離子去除的方法[3]?；钚蕴渴怯珊嫉奈镔|(zhì)作為原料，例如木屑、廢紙、竹子、椰殼等，經(jīng)高溫碳化和活化制得的疏水性吸附劑。眾多的實驗研究已證明活性炭是一種比較有效的重金屬離子吸附材料[4-6]。與此同時，纖維素作為植物主要的高分子組分之一，因其資源存儲量大，具有可再生性，現(xiàn)被廣泛地開發(fā)和利用。根據(jù)國內(nèi)外相關(guān)報道，再生纖維素凝膠存在大量微孔結(jié)構(gòu)（孔徑范圍在50～100nm之內(nèi)），且具有較大的比表面積（300～400m2/g），可吸附并承載大量的重金屬離子，是優(yōu)良的吸附材料[7]。但因天然或再生纖維素形成的凝膠膜物理強(qiáng)度，如拉伸性，耐破性和撕裂性較差，在實際應(yīng)用中受到了很大限制。為了克服此類缺陷，制備纖維素凝膠膜通常需要化學(xué)交聯(lián)，但增加了產(chǎn)品成本和操作工藝的復(fù)雜性，另一方面，現(xiàn)今用于纖維素交聯(lián)的試劑[8]基本來源于石油化工產(chǎn)品，對于凝膠產(chǎn)品的天然性和可降解性提出了質(zhì)疑。因此，本發(fā)明專利首次提出通過與納米級活性炭共混，來提升再生纖維素膜的物理強(qiáng)度，同時，這種方法也可加強(qiáng)產(chǎn)品重金屬離子的吸附效果。
在天然高分子改性研究的范疇中，活性炭和纖維素主要來源于植物原料，自然界中植物的種類繁多，各種植物的資源量不盡相同，不同植物原料中的組分和結(jié)構(gòu)也相差較大，那么，在眾多的植物種類中選擇適用于凝膠膜制備的原料是本申請的一個基礎(chǔ)問題。
玉米稈是我國三大秸稈資源之一，年產(chǎn)量可達(dá)到2.5億～3.0億噸[9]。隨著資源高效利用的不斷推進(jìn)，對玉米稈的研究逐漸增多，其高值化利用得到了更多的關(guān)注。玉米全稈包括秸稈部（韌皮部和髓芯部）以及葉，其中，秸稈中含有豐富的碳水化合物（纖維素和半纖維素含量分別為31.09％和31.22％）[10]，從原料組分上證明玉米秸稈可作為纖維素功能材料的初始原料。另外，玉米葉主要由表皮組織、海綿組織以及柵欄組織所構(gòu)成[11]，因其組織細(xì)胞具有存儲營養(yǎng)物質(zhì)的功能特性，決定了玉米葉中總糖含量較高（66.15％）[12]，在玉米全稈中葉部的含碳量最高；再加之，玉米葉質(zhì)地柔軟、孔隙度高、且纖維素中致密的晶體數(shù)量相對較少，因而，玉米葉在制備納米活性炭方面具有較強(qiáng)的優(yōu)勢。
結(jié)合現(xiàn)代工業(yè)造成的水體重金屬污染問題，本申請詳述以玉米全稈為原料制備高效吸附重金屬離子再生纖維素復(fù)合納米活性炭凝膠膜的工藝流程。不僅可以提高玉米資源的綜合利用效率，而且為玉米全稈的高附加值利用提供依據(jù)。
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技術(shù)實現(xiàn)要素：
由于重金屬吸附膜主要依賴于合成類或半合成類高分子，以天然高分子為全部基質(zhì)的吸附劑的開發(fā)還沒有足夠的基礎(chǔ)和技術(shù)的支撐，因此兼具環(huán)境友好型和良好物理性能的吸附膜還未未見報道及開發(fā)應(yīng)用。因此，本發(fā)明提供了一種高吸附重金屬離子再生纖維素-活性炭復(fù)合凝膠膜的制備方法，該方法利用資源豐富但開發(fā)深度尚淺的玉米全稈為原料，加熱碳化玉米葉，研磨、乙醇浸泡分散并干燥后形成納米活性炭，同時，提取秸稈部的纖維素，溶解，將活性炭均勻分散于溶解液中，制備活性炭復(fù)合再生纖維素凝膠膜，進(jìn)一步拓展玉米全稈的應(yīng)用領(lǐng)域，使秸稈這種綠色可再生材料得到高附加值的利用。
實現(xiàn)本發(fā)明目的采取的工藝技術(shù)方案如下：
①玉米全稈經(jīng)風(fēng)干后進(jìn)行葉和稈分離，葉、稈兩部分別進(jìn)行剪切、研磨和過篩處理，得合格原料；
②稈部原料在特定條件下進(jìn)行氧氣／過氧化氫／氫氧化鉀/蒽醌處理，處理完畢后，將漿料用去離子水反復(fù)浸泡、分散和洗滌，直至洗滌水為中性，利用濾器濾出多余水分后得到玉米稈纖維素，備用；
③采用氫氧化鋰（氫氧化鈉）／硫脲（尿素）技術(shù)，在低溫條件下對玉米稈纖維素進(jìn)行機(jī)械攪拌溶解處理，溶解液通過離心去除液體中的空氣及未溶解纖維素，得到除雜后的纖維素溶解液，備用；
④篩分后的玉米葉加熱碳化，球磨研磨后的碳化葉繼續(xù)加熱碳化，乙醇浸泡分散、離心分離，收集上清液，干燥得到納米活性炭；
⑤將納米活性炭與步驟③的稈部纖維素溶解液按一定比例混合均勻，一定量的混合液倒入模具中，并且在一定濃度的硫酸浴中浸沒一段時間，形成凝固態(tài)的凝膠膜，樣品用去離子水進(jìn)行反復(fù)洗滌，冷凍干燥，得到片狀玉米全稈再生纖維素納米活性炭復(fù)合凝膠膜。
本發(fā)明吸附重金屬離子的再生纖維素-納米活性炭復(fù)合凝膠膜的制備方法，具體操作如下：
①玉米全稈的備料過程:玉米全稈經(jīng)過風(fēng)干處理后，其中風(fēng)干原料的水分根據(jù)不同地區(qū)不同季節(jié)空氣濕度不同而不同，一般含水率控制在5～25％的范圍內(nèi)，風(fēng)干物進(jìn)行葉和稈剝離處理，并粉碎后用40～400目的標(biāo)準(zhǔn)篩篩分，得以粉末狀葉和稈兩部分原料；
②纖維素提取過程:將篩分后的玉米稈與氫氧化鉀、過氧化氫、蒽醌充分混合攪拌均勻后，完全轉(zhuǎn)移至氧脫罐（密封耐壓容器罐）中，加入去離子水調(diào)節(jié)至要求的物料處理濃度，在一定壓力要求下進(jìn)行充氧60～300s后，密封，放入旋轉(zhuǎn)加熱裝置內(nèi)進(jìn)行反應(yīng)；反應(yīng)條件為:氫氧化鉀用量為絕干原料質(zhì)量的20.0～50.0％，過氧化氫用量為絕干原料質(zhì)量的10.0～35.0％，蒽醌用量為絕干原料質(zhì)量的0.05～0.5％，氧氣壓力0.1～0.8MPa，物料處理質(zhì)量百分比濃度8.0～15.0％，反應(yīng)時間5.0～15.0h，處理溫度100～160℃；處理完畢后的漿料從氧脫罐中完全轉(zhuǎn)移至300～600目漿袋中，采用去離子水進(jìn)行浸泡、洗滌，直至洗滌水pH值在6.0～8.0范圍內(nèi)，離心分離脫除多余水分，使?jié){料干度在10.0～30.0％范圍內(nèi)，備用；
上述步驟中硫酸鎂可選擇性添加，硫酸鎂用量為絕干原料質(zhì)量的0.0～1.0％，且不等于0%。
③玉米稈纖維素溶解處理:先將氫氧化鋰（氫氧化鈉）和硫脲（尿素）溶解于水中，使水溶液中氫氧化鋰（氫氧化鈉）濃度為2.5～6.0％（質(zhì)量百分比），硫脲（尿素）濃度為8～25％（質(zhì)量百分比），水溶液冷卻至-20～-10℃后，加入玉米稈纖維素并激烈攪拌8～30min，其中，玉米稈纖維素絕干質(zhì)量與冷卻后溶液的體積比為1g:10mL～1g:100mL，纖維素溶解液在7000～15000rpm下離心10～30min，去除未溶解纖維素和氣泡，收集纖維素溶解液；
④制備玉米葉納米活性炭的過程如下:粉碎的玉米葉在150～300℃馬弗爐中加熱0.5～3.0h，物料冷卻至室溫后利用球磨研磨12～72h，繼續(xù)在150～300℃馬弗爐中加熱2～12h，物料在干燥器中再次冷卻至室溫后，分散于無水乙醇中，磁力攪拌24～72h，其中物料質(zhì)量與無水乙醇體積比為10mg:1mL～1mg:1mL；浸泡完成后在7000～15000rpm下離心15～35min，收集上清液，干燥，得到納米活性炭；
⑤玉米全稈再生纖維素-納米碳纖維凝膠膜的實現(xiàn)過程:將納米活性炭與步驟③的玉米稈纖維素溶解液按比例1mg:10mL～1mg:200mL，混合均勻，將混合液倒入直徑為5～20mm，深為0.1～1mm的模具中，裝有混合液的模具在質(zhì)量百分比濃度5～20％的硫酸浴中浸沒10～180min，將凝固態(tài)的凝膠膜從模具中取出，用去離子水進(jìn)行反復(fù)洗滌，冷凍干燥，得到圓形玉米全稈再生纖維素納米活性炭共混凝膠膜。
本發(fā)明的有益效果是：以農(nóng)業(yè)廢棄物玉米全稈中的稈部（韌皮和髓芯）和葉部作為纖維素和活性炭的來源，通過氫氧化鋰（氫氧化鈉）／硫脲（尿素）技術(shù)低溫溶解稈部纖維素，同時玉米葉高溫碳化，球磨研磨，再次高溫碳化，繼而乙醇分散，離心分離，所得納米活性炭與上述稈部纖維素溶解液混合，酸沉得到吸附重金屬離子的玉米全稈再生纖維素共混納米活性炭凝膠膜。天然高分子類吸附凝膠具有合成高分子類吸附材料的共性，可在礦山開采、冶金、機(jī)械制造、化工、電子和儀表等多個行業(yè)所產(chǎn)生的重金屬廢液的處理方面能夠發(fā)揮良好的應(yīng)用前景。同時，該天然高分子基吸附凝膠膜還具備低毒性、良好的吸附性能、環(huán)境友好性以及低廉的價格等優(yōu)勢，是現(xiàn)今主流發(fā)展的一類新型、綠色的功能材料，此類吸附膜的實現(xiàn)為玉米全稈高附加值利用提供一條可行性方案，也為其他農(nóng)棄秸稈的功能化開發(fā)提供一定的前期基礎(chǔ)。
具體實施方式
下面結(jié)合實施例對本發(fā)明作進(jìn)一步詳細(xì)說明，但本發(fā)明保護(hù)范圍不局限于所述內(nèi)容。
實施例１：玉米全稈再生纖維素-納米活性炭復(fù)合凝膠膜的制備方法，具體操作如下：
（1）玉米秸稈的備料過程
秸稈經(jīng)過風(fēng)干處理，其中風(fēng)干原料的含水量為5％，然后風(fēng)干物進(jìn)行葉和稈剝離處理，兩部分原料分別粉碎，用標(biāo)準(zhǔn)篩篩分，取過40目篩網(wǎng)，但不過60目篩網(wǎng)的部分為兩種合格原料。
（2）纖維素的提取過程
纖維素分離條件為:氫氧化鉀用量20.0％，過氧化氫用量10.0％，不添加硫酸鎂，蒽醌用量0.05％，氧氣壓力0.1MPa，物料處理濃度8.0％，反應(yīng)時間5.0h，處理溫度160℃。
具體步驟為:將10.0g的絕干玉米稈粉末原料（如果風(fēng)干原料水分為5.00％，則稱取10.5g風(fēng)干料）與10.0mL氫氧化鉀溶液（濃度200.0g/L)、12.5mL過氧化氫溶液（濃度80g/L）、0mL硫酸鎂溶液（濃度50g／L)和0.005g蒽醌混合充分?jǐn)嚢杈鶆?，加入總?cè)ルx子水體積為92.0mL，將混合后的物料完全轉(zhuǎn)移至氧脫罐（密封耐壓容器罐）中，0.1MPa氧壓量充氧60s后，密封，放入旋轉(zhuǎn)加熱裝置內(nèi)，在160℃條件下初級脫木素反應(yīng)5.0h；
處理完畢后的漿料（即所得玉米稈纖維素）從氧脫罐中完全轉(zhuǎn)移至300目漿袋中，進(jìn)行去離子水浸泡、洗滌，直至洗滌水pH值在6.0，洗凈后漿料離心脫去多余水分，使纖維素干度約為10.0％左右。
（3）玉米稈纖維素溶解過程
纖維素溶解條件為:溶解液中氫氧化鋰濃度為2.5％，硫脲濃度為8％，溶解液先冷卻至-10℃，絕干纖維素質(zhì)量與溶解液的體積比為1g:10mL。
具體的溶解步驟為:稱取1.25g氫氧化鋰和4g硫脲，與5mL水混合溶解，溶解完畢后放入冷凍室將溶解液冷卻至-10℃，放入5g絕干玉米稈纖維素（纖維素干度為10％，因此取5/10％=50g玉米稈纖維素，其中45g是水的重量）激烈攪拌30min，使纖維素進(jìn)行充分溶解，溶解后的纖維素液在7000rpm下離心10min，收集上清液，得到玉米稈纖維素溶解液。
（4）玉米葉納米活性炭的制備
玉米葉粉末在150℃馬弗爐中碳化0.5h，碳化物冷卻至室溫后利用球磨研磨12h，繼續(xù)在150℃馬弗爐中碳化2h，碳化物料在干燥器中再次冷卻至室溫，分散于無水乙醇中，磁力攪拌24h，其中物料質(zhì)量與無水乙醇體積比為10mg:1mL；浸泡完成后在7000rpm下離心15min，收集上清液，干燥，得到納米活性炭。
（5）玉米全稈再生纖維素-納米活性炭共混凝膠膜的制備
取步驟（4）中的1mg納米活性炭與10mL步驟（3）中的纖維素溶解液混合均勻（兩者比為1mg:10mL），倒入直徑為5mm，深為0.1mm的模具中，將裝有混合液的模具在5％硫酸浴中浸沒10min，樣品由粘稠液態(tài)逐步形成凝固態(tài)的凝膠膜，膜從模具中取出，用去離子水進(jìn)行反復(fù)洗滌，冷凍干燥，得到圓形玉米全稈再生纖維素共混納米活性炭凝膠膜。
（6）玉米全稈再生纖維素共混納米活性炭凝膠膜的性狀
金屬離子吸附測定方法:測定取數(shù)個50mg的干燥凝膠膜分別浸沒于1mL濃度為1mg/mL的Zn2+、Fe3+、Cd3+和Cu2+標(biāo)準(zhǔn)溶液中，在25℃水溫下靜置72h，吸附平衡后，取出膜，擦拭去膜表層液體，利用元素分析儀檢測膜中吸附的重金屬含量。
通過上述反應(yīng)所得的共混凝膠膜具有較高金屬吸附能力，對Zn2+、Fe3+、Cd3+和Cu2+吸附能力分別可達(dá)到330mg/g，116mg/g，252mg/g和370mg/g。
實施例2：基于玉米全稈再生纖維素-納米活性炭復(fù)合凝膠膜的制備方法，具體操作如下：
（1）玉米秸稈的備料過程
秸稈經(jīng)過風(fēng)干處理，其中風(fēng)干原料的含水量為15％，然后風(fēng)干物進(jìn)行葉和稈剝離處理，兩部分原料分別粉碎，用標(biāo)準(zhǔn)篩篩分，取過100目篩網(wǎng)，但不過200目篩網(wǎng)的部分為兩種合格原料。
（2）纖維素的提取過程
纖維素分離條件為:氫氧化鉀用量30.0％，過氧化氫用量20.0％，硫酸鎂用量0.5％，蒽醌用量0.25％，氧氣壓力0.6MPa，物料處理濃度12.0％，反應(yīng)時間10.0h，處理溫度130℃。
具體步驟為:將10.0g的絕干玉米稈粉末原料（如果風(fēng)干原料水分為15.00％，則稱取11.8g風(fēng)干料）與15.0mL氫氧化鉀溶液（濃度200.0g/L)、25.0mL過氧化氫溶液（濃度80g/L）、1.0mL硫酸鎂溶液（濃度50g／L)和0.025g蒽醌混合充分?jǐn)嚢杈鶆颍尤肟側(cè)ルx子水體積為30.5mL，將混合后的物料完全轉(zhuǎn)移至氧脫罐（密封耐壓容器罐）中，0.6MPa氧壓量充氧200s后，密封，放入旋轉(zhuǎn)加熱裝置內(nèi)，在130℃條件下初級脫木素反應(yīng)10.0h；
處理完畢后的漿料（即所得玉米稈纖維素）從氧脫罐中完全轉(zhuǎn)移至500目漿袋中，進(jìn)行去離子水浸泡、洗滌，直至洗滌水pH值在7.0，洗凈后漿料離心脫去多余水分，使纖維素干度約為20.0％左右。
（3）玉米稈纖維素溶解過程
纖維素溶解條件為:溶解液中氫氧化鋰濃度為4.0％，硫脲濃度為15％，溶解液先冷卻至-15℃，絕干纖維素質(zhì)量與溶解液的體積比為1g:50mL。
具體的溶解步驟為:稱取10.0g氫氧化鋰和37.5g硫脲，與230mL水混合溶解，溶解完畢后放入冷凍室將溶解液冷卻至-15℃，放入放入5g絕干玉米稈纖維素（纖維素干度為20％，因此取5/20％=25g玉米稈纖維素，其中20g是水的重量）激烈攪拌20min，使纖維素進(jìn)行充分溶解，溶解后的纖維素液在7000rpm下離心10min，收集上清液，得到玉米稈纖維素溶解液。
（4）玉米葉納米活性炭的制備
玉米葉粉末在250℃馬弗爐中碳化2.0h，碳化物冷卻至室溫后利用球磨研磨48h，繼續(xù)在250℃馬弗爐中碳化8h，碳化物料在干燥器中再次冷卻至室溫，分散于無水乙醇中，磁力攪拌48h，其中物料質(zhì)量與無水乙醇體積比為5mg:1mL；浸泡完成后在10000rpm下離心25min，收集上清液，干燥，得到納米活性炭。
（5）玉米全稈再生纖維素-納米活性炭共混凝膠膜的制備
取步驟（4）中的1mg納米活性炭與100mL步驟（3）中的纖維素溶解液混合均勻（兩者比為1mg:100mL），倒入直徑為15mm，深為0.6mm的模具中，將裝有混合液的模具在10％硫酸浴中浸沒100min，樣品由粘稠液態(tài)逐步形成凝固態(tài)的凝膠膜，膜從模具中取出，用去離子水進(jìn)行反復(fù)洗滌，冷凍干燥，得到圓形玉米全稈再生纖維素共混納米活性炭凝膠膜。
（6）玉米全稈再生纖維素共混納米活性炭凝膠膜的性狀
金屬離子吸附測定方法:測定取數(shù)個50mg的干燥凝膠膜分別浸沒于1mL濃度為1mg/mL的Zn2+、Fe3+、Cd3+和Cu2+標(biāo)準(zhǔn)溶液中，在25℃水溫下靜置72h，吸附平衡后，取出膜，擦拭去膜表層液體，利用元素分析儀檢測膜中吸附的重金屬含量。
通過上述反應(yīng)所得的共混凝膠膜具有較高金屬吸附能力，對Zn2+、Fe3+、Cd3+和Cu2+吸附能力分別可達(dá)到511mg/g，372mg/g，318mg/g和495mg/g。
實施例3：基于玉米全稈再生纖維素-納米活性炭復(fù)合凝膠膜的制備方法，具體操作如下：
（1）玉米秸稈的備料過程
秸稈經(jīng)過風(fēng)干處理，其中風(fēng)干原料的含水量為25％，然后風(fēng)干物進(jìn)行葉和稈剝離處理，兩部分原料分別粉碎，用標(biāo)準(zhǔn)篩篩分，取過200目篩網(wǎng)，但不過400目篩網(wǎng)的部分為兩種合格原料。
（2）纖維素的提取過程
纖維素分離條件為:氫氧化鉀用量50.0％，過氧化氫用量35.0％，硫酸鎂用量1.0％，蒽醌用量0.5％，氧氣壓力0.8MPa，物料處理濃度15.0％，反應(yīng)時間15.0h，處理溫度100℃。
具體步驟為:將10.0g的絕干玉米稈粉末原料（如果風(fēng)干原料水分為25.00％，則稱取13.3g風(fēng)干料）與20.0mL氫氧化鉀溶液（濃度250.0g/L)、29.2mL過氧化氫溶液（濃度120g/L）、2.0mL硫酸鎂溶液（濃度50g／L)和0.05g蒽醌混合充分?jǐn)嚢杈鶆颍尤肟側(cè)ルx子水體積為2.2mL，將混合后的物料完全轉(zhuǎn)移至氧脫罐（密封耐壓容器罐）中，0.8MPa氧壓量充氧300s后，密封，放入旋轉(zhuǎn)加熱裝置內(nèi)，在100℃條件下初級脫木素反應(yīng)15.0h；
處理完畢后的漿料（即所得玉米稈纖維素）從氧脫罐中完全轉(zhuǎn)移至600目漿袋中，進(jìn)行去離子水浸泡、洗滌，直至洗滌水pH值在8.0，洗凈后漿料離心脫去多余水分，使纖維素干度約為30.0％左右。
（3）玉米稈纖維素溶解過程
纖維素溶解條件為:溶解液中氫氧化鋰濃度為6.0％，硫脲濃度為25％，溶解液先冷卻至-20℃，絕干纖維素質(zhì)量與溶解液的體積比為1g:100mL。
具體的溶解步驟為:稱取30.0g氫氧化鋰和125.0g硫脲，與488.3mL水混合，溶解完畢后放入冷凍室將溶解液冷卻至-20℃，放入放入5g絕干玉米稈纖維素（纖維素干度為30％，因此取5/30％=16.7g玉米稈纖維素，其中11.7g是水的重量）激烈攪拌8min，使纖維素進(jìn)行充分溶解，溶解后的纖維素液在15000rpm下離心30min，收集上清液，得到玉米稈纖維素溶解液。
（4）玉米葉納米活性炭的制備
玉米葉粉末在300℃馬弗爐中碳化3.0h，碳化物冷卻至室溫后利用球磨研磨72h，繼續(xù)在300℃馬弗爐中碳化12h，碳化物料在干燥器中再次冷卻至室溫，分散于無水乙醇中，磁力攪拌72h，其中物料質(zhì)量與無水乙醇體積比為1mg:1mL；浸泡完成后在15000rpm下離心35min，收集上清液，干燥，得到納米活性炭。
（5）玉米全稈再生纖維素-納米活性炭共混凝膠膜的制備
取步驟（4）中的1mg納米活性炭與200mL步驟（3）中的纖維素溶解液混合均勻（兩者比為1mg:200mL），倒入直徑為20mm，深為1mm的模具中，將裝有混合液的模具在20％硫酸浴中浸沒180min，樣品由粘稠液態(tài)逐步形成凝固態(tài)的凝膠膜，膜從模具中取出，用去離子水進(jìn)行反復(fù)洗滌，冷凍干燥，得到圓形玉米全稈再生纖維素共混納米活性炭凝膠膜。
（6）玉米全稈再生纖維素共混納米活性炭凝膠膜的性狀
金屬離子吸附測定方法:測定取數(shù)個50mg的干燥凝膠膜分別浸沒于1mL濃度為1mg/mL的Zn2+、Fe3+、Cd3+和Cu2+標(biāo)準(zhǔn)溶液中，在25℃水溫下靜置72h，吸附平衡后，取出膜，擦拭去膜表層液體，利用元素分析儀檢測膜中吸附的重金屬含量。
通過上述反應(yīng)所得的共混凝膠膜具有較高金屬吸附能力，對Zn2+、Fe3+、Cd3+和Cu2+吸附能力分別可達(dá)到480mg/g，268mg/g，289mg/g和430mg/g。
實施例4：基于玉米全稈再生纖維素-納米活性炭復(fù)合凝膠膜的制備方法，具體操作如下：
（1）玉米秸稈的備料過程
秸稈經(jīng)過風(fēng)干處理，其中風(fēng)干原料的含水量為20％，然后風(fēng)干物進(jìn)行葉和稈剝離處理，兩部分原料分別粉碎，用標(biāo)準(zhǔn)篩篩分，取過100目篩網(wǎng)，但不過200目篩網(wǎng)的部分為兩種合格原料。
（2）纖維素的提取過程
纖維素分離條件為:氫氧化鉀用量35.0％，過氧化氫用量25.0％，硫酸鎂用量0.5％，蒽醌用量0.20％，氧氣壓力0.6MPa，物料處理濃度12.0％，反應(yīng)時間12.0h，處理溫度130℃。
具體步驟為:將10.0g的絕干玉米稈粉末原料（如果風(fēng)干原料水分為20.00％，則稱取12.5g風(fēng)干料）與17.5mL氫氧化鉀溶液（濃度200.0g/L)、25.0mL過氧化氫溶液（濃度100g/L）、1.0mL硫酸鎂溶液（濃度50g／L)和0.020g蒽醌混合充分?jǐn)嚢杈鶆?，加入總?cè)ルx子水體積為27.3mL，將混合后的物料完全轉(zhuǎn)移至氧脫罐（密封耐壓容器罐）中，0.6MPa氧壓量充氧200s后，密封，放入旋轉(zhuǎn)加熱裝置內(nèi)，在120℃條件下初級脫木素反應(yīng)12.0h；
處理完畢后的漿料（即所得玉米稈纖維素）從氧脫罐中完全轉(zhuǎn)移至500目漿袋中，進(jìn)行去離子水浸泡、洗滌，直至洗滌水pH值在7.0，洗凈后漿料離心脫去多余水分，使纖維素干度約為15.0％左右。
（3）玉米稈纖維素溶解過程
纖維素溶解條件為:溶解液中氫氧化鈉濃度為5.0％，尿素濃度為20％，溶解液先冷卻至-18℃，絕干纖維素質(zhì)量與溶解液的體積比為1g:60mL。
具體的溶解步驟為:稱取15.0g氫氧化鈉和60g尿素，與271.7mL水混合溶解，溶解完畢后放入冷凍室將溶解液冷卻至-18℃，放入5g絕干玉米稈纖維素（纖維素干度為15％，因此取5/15％=33.3g玉米稈纖維素，其中28.3g是水的重量）激烈攪拌20min，使纖維素進(jìn)行充分溶解，溶解后的纖維素液在12000rpm下離心20min，收集上清液，得到玉米稈纖維素溶解液。
（4）玉米葉納米活性炭的制備
玉米葉粉末在200℃馬弗爐中碳化2.5h，碳化物冷卻至室溫后利用球磨研磨50h，繼續(xù)在200℃馬弗爐中碳化10h，碳化物料在干燥器中再次冷卻至室溫，分散于無水乙醇中，磁力攪拌48h，其中物料質(zhì)量與無水乙醇體積比為5mg:1mL；浸泡完成后在10000rpm下離心20min，收集上清液，干燥，得到納米活性炭。
（5）玉米全稈再生纖維素-納米活性炭共混凝膠膜的制備
取步驟（4）中的1mg納米活性炭與150mL步驟（3）中的纖維素溶解液混合均勻（兩者比為1mg:150mL），倒入直徑為15mm，深為0.5mm的模具中，將裝有混合液的模具在15％硫酸浴中浸沒120min，樣品由粘稠液態(tài)逐步形成凝固態(tài)的凝膠膜，膜從模具中取出，用去離子水進(jìn)行反復(fù)洗滌，冷凍干燥，得到圓形玉米全稈再生纖維素共混納米活性炭凝膠膜。
（6）玉米全稈再生纖維素共混納米活性炭凝膠膜的性狀
金屬離子吸附測定方法:測定取數(shù)個50mg的干燥凝膠膜分別浸沒于1mL濃度為1mg/mL的Zn2+、Fe3+、Cd3+和Cu2+標(biāo)準(zhǔn)溶液中，在25℃水溫下靜置72h，吸附平衡后，取出膜，擦拭去膜表層液體，利用元素分析儀檢測膜中吸附的重金屬含量。
通過上述反應(yīng)所得的共混凝膠膜具有較高金屬吸附能力，對Zn2+、Fe3+、Cd3+和Cu2+吸附能力分別可達(dá)到480mg/g，302mg/g，291mg/g和500mg/g。