[0024] 以下结合具体实施方式对本发明的技术方案作进一步详细描述：
[0025] 实施例1：
[0026] 一种入侵植物茎基铬离子吸附剂，该吸附剂包括碳化基质及组装在基质上的分子；上述碳化基质为天然生物质形成的生物碳；上述组装分子为携带胺基和羧基基团的三甲胺和酒石酸。使用天然生物质为原料，取材方便，生产成本低，同时能拓宽其利用途径，增加其附加价值，且能对铬离子针对性吸附，天然底物降解方便，对环境友好，实现了以废治废的目的。
[0027] 天然生物质为玉米、小麦、水稻、切花等农林废弃植物秸秆。最优选地，本实施例中选用加拿大一枝黄秸秆。加拿大一枝黄秸秆表面含有大量的羧基、酚羟基等酸性官能团，而6+ 6+
Cr 又具有强氧化性，因此加拿大一枝黄秸秆对Cr 的吸附既有物理吸附又有化学吸附，以化学吸附为主。但是由于其吸附效果不理想，因而对一枝黄的秸秆进行碳化改性，用于处理
6+
吸附含Cr 污染物中的重金属离子。
[0028] 吸附剂的粒径为0.5mm。在平衡浓度较高的情况下，较大粒径的吸附剂对各种金属的单位吸附量均超过了小粒径吸附剂，且大颗粒的吸附剂具有更高的固碳量，吸附性能更好，耐压性能优良。
[0029] 一种制备上述入侵植物茎基铬离子吸附剂的方法，包括去硅，活化，改性，碳化，其中改性步骤是向活化后的生物质中加入改性剂和掺杂剂进行改性，得到改性生物质；上述改性剂为三甲胺和酒石酸；上述掺杂剂为十二烷基苯磺酸钠和环氧丙烷。对生物质进行改性处理，可增加生物质表面的羧基基团数量，可与羟基形成季铵结构，引入胺基基团，且能增加生物质表面孔洞和比表面积，从而增加生物碳的吸附量和吸附性能。
[0030] 改性条件为：采用微波改性，微波功率为700W，时间为20min；上述改性剂添加量分别为活化生物质重量1.2倍的三甲胺和0.9倍的酒石酸；上述掺杂剂添加量分别为活化生物质重量0.03倍的十二烷基苯磺酸钠和0.045倍的环氧丙烷。微波加热具有加热速度快、能量损失小、加热均匀、清洁无污染等优点，因此选择微波辐射作为该改性的加热方式。掺杂剂的加入能对秸秆中的纤素进行腐蚀和溶解，有效破坏纤维素分子间和分子内的氢键等结构，提供大量反应活性位点，促进改性效率提升，同时在微波辐射中，环氧丙烷氧环打开，首段碳与活化得纤维素钠结合醚化，中间碳保留负氧基团，使氧原子上的未成对电子，与三甲胺中心氮原子所携带的孤对电子配对成键，形成季铵结构，在十二烷基苯磺酸钠的磺基影响下，再将酒石酸中的羧基负载在季铵结构上，形成以纤维素为骨架，以季铵结构为功能基团，同时负载羟基和羧基的改性生物质材料，使得生物质极性增强，吸附活性位点多，进而提升了吸附剂颗粒的吸附性能和耐压性能。
[0031] 去硅处理步骤为：将生物质置于浓度分别为10％的HF和1mol/L的HCl的等比例混合液中，然后振荡10h，离心取沉淀，用去离子水冲洗后，烘干备用。在高温碳化过程中，硅组分熔解会阻塞生物碳的孔洞，降低生物碳的比表面积，也阻碍了有机碳固定的增加量，因此在碳化前先进行去硅处理。
[0032] 活化步骤为：将去硅后的生物质依次放入无水乙醇和浓度0.5mol/L的NaOH溶液中，分别搅拌浸泡1.5h，再用去离子水冲洗至中性，备用。乙醇可以溶解和去除生物质中的色素等小分子化合物；NaOH能部分的与纤维素、半纤维素和木质素分子上的醇、酚羟基发生反应，生成醇钠，其化学反应活性高于纤维素等本身，也能够与果胶分子中甲酯化的羧基发生皂化反应，使得吸附剂上的羧基数目增加。
[0033] 碳化步骤为：将改性生物质进行高温碳化，得到改性生物碳，清洗，烘干并研磨，即得。对生物质进行高温碳化，能从木质生物质里分离出水、一些挥发性有机污染物和半纤维素，留下纤维素和木质素生产出碳化残留物，具有更高、更均匀的化学和物理性能，生物碳表面随着烃类化合物的裂解生成含有羧基、羟基等亲水基团，尤其对金属离子和有机污染物具有吸附能力，可用于处理废水等污染物，增加了生物质的附加价值。
[0034] 碳化步骤的反应条件为：以5℃/min的速率升温至100℃后，保温1.5h；然后以5℃/min的速率升温至300℃，保温1.5h；最后以5℃/min的速率升温至400℃，保温1.5h。通过分段高温碳化，可以在不同温度段使生物质中的化合物充分熔解或裂解，生物碳表面逐渐生成‑COOH、R‑C＝O等具有吸附性能的亲水基团，保温可以促进完全反应，使反应达到最佳稳定状态，降低系统能耗，避免反应不充分进而造成资源浪费，且能降低温度波动造成的运行损耗。
[0035] 清洗步骤为：将改性生物碳用酸性液体漂洗5min后，再用去离子水漂洗至中性；上述酸性液体为质量分数为1％的盐酸溶液。采用酸性液体清洗，可以清除生物碳中的灰分，6+
从而扩大生物碳孔洞容量，使得生物碳吸附剂比表面积增加，促进了生物碳对Cr 的吸附。
[0036] 烘干条件为：温度为105℃，时间为1h。
[0037] 实施例2：
[0038] 一种入侵植物茎基铬离子吸附剂的制备方法，具体包括以下步骤：
[0039] 1)将生物质置于浓度分别为15％的HF和2mol/L的HCl的等比例混合液中，然后振荡12h，离心取沉淀，用去离子水冲洗后，烘干备用；
[0040] 2)将去硅后的生物质依次放入无水乙醇和浓度1mol/L的NaOH溶液中，分别搅拌浸泡2h，再用去离子水冲洗至中性，备用；
[0041] 3)向活化后的生物质中加入改性剂和掺杂剂进行改性，在功率为800W的条件下，微波改性30min，得到改性生物质，上述改性剂添加量分别为活化生物质重量1.5倍的三甲胺和1.2倍的酒石酸，上述掺杂剂添加量分别为活化生物质重量0.06倍的十二烷基苯磺酸钠和0.063倍的环氧丙烷；
[0042] 4)将改性生物质进行高温碳化，得到改性生物碳，然后用质量分数为2％的盐酸溶液漂洗10min后，再用去离子水漂洗至中性，然后于115℃下烘干1.5h，再研磨至颗粒粒径为1.0mm，即得，上述碳化步骤的反应条件为：以10℃/min的速率升温至100℃后，保温2h；然后以10℃/min的速率升温至300℃，保温2h；最后以10℃/min的速率升温至400℃，保温2h。
[0043] 实施例3：
[0044] 一种入侵植物茎基铬离子吸附剂的制备方法，具体包括以下步骤：
[0045] 1)将生物质置于浓度分别为12％的HF和1.5mol/L的HCl的等比例混合液中，然后振荡10h，离心取沉淀，用去离子水冲洗后，烘干备用；
[0046] 2)将去硅后的生物质依次放入无水乙醇和浓度1mol/L的NaOH溶液中，分别搅拌浸泡1.5h，再用去离子水冲洗至中性，备用；
[0047] 3)向活化后的生物质中加入改性剂和掺杂剂进行改性，在功率为800W的条件下，微波改性25min，得到改性生物质，上述改性剂添加量分别为活化生物质重量1.4倍的三甲胺和1.1倍的酒石酸，上述掺杂剂添加量分别为活化生物质重量0.05倍的十二烷基苯磺酸钠和0.055倍的环氧丙烷；
[0048] 4)将改性生物质进行高温碳化，得到改性生物碳，然后用质量分数为1.5％的盐酸溶液漂洗10min后，再用去离子水漂洗至中性，然后于110℃下烘干1h，再研磨至颗粒粒径为0.85mm，即得，上述碳化步骤的反应条件为：以8℃/min的速率升温至100℃后，保温1.75h；
然后以8℃/min的速率升温至300℃，保温1.75h；最后以8℃/min的速率升温至400℃，保温
1.75h。
[0049] 实施例4：
[0050] 一种入侵植物茎基铬离子吸附剂的制备方法，对其中的碳化步骤进行进一步优化，具体优化措施如下：向改性生物质中添加占改性生物质重量0.08％、浓度为15％的保护剂，然后进行高温碳化，得到改性生物碳，然后用质量分数为1.5％的盐酸溶液漂洗10min后，再用去离子水漂洗至中性，然后于110℃下烘干1h，再研磨至颗粒粒径为0.85mm，即得；上述碳化步骤的反应条件为：以8℃/min的速率升温至100℃后，保温1.75h；然后以8℃/min的速率升温至300℃，保温1.75h；最后以8℃/min的速率升温至400℃，保温1.75h；上述保护剂中含有重量比为3:1的甜菜碱和没食子酸。上述保护剂能迅速渗透进生物质内部，并在高温碳化过程中起到脱水作用，降低生物质在碳化时生成焦油，降低了副反应发生率，促进生物碳结构中微孔结构的形成，增加生物碳的吸附容量，同时保护剂所含基团在高温中焦化，能以氢键桥架在生物质链上，增加了生物碳的吸附活性位点和与金属离子的结合能力，增强生物碳的吸附能力。
[0051] 本实施例是在实施例3的基础上进行优化试验，其他步骤与实施例3中一致，制备入侵植物茎基铬离子吸附剂。
[0052] 实施例5：
[0053] 一种入侵植物茎基铬离子吸附剂的制备方法，其中改性步骤为：向活化后的生物质中加入改性剂进行改性，在功率为800W的条件下，微波改性25min，得到改性生物质，上述改性剂添加量分别为活化生物质重量1.4倍的三甲胺和1.1倍的酒石酸，即上述改性步骤中未添加掺杂剂。
[0054] 本实施例是在实施例3的基础上进行对比试验，其他步骤与实施例3中一致，制备入侵植物茎基铬离子吸附剂。
[0055] 实施例6：
[0056] 入侵植物茎基铬离子吸附剂对铬离子的吸附试验
[0057] 取某废水处理厂中的含铬废水，该废水中主要污染物如下：总铬168mg/L，六价铬81.5mg/L，总镍54.2mg/L，总铜41.2mg/L。将上述废水随机分为等量的5组，每组2个平行，向废水中分别加入实施例1～5所制吸附剂，所加吸附剂的量相同，在相同温度、pH下反应同等时间，离心后，取上清液检测，检测结果如下表1。
[0058] 表1铬离子吸附剂吸附试验结果(单位：mg/L)
[0059] 总铬 六价铬 总镍 总铜
实施例1 0.64 0.16 0.37 0.42
实施例2 0.68 0.15 0.41 0.41
实施例3 0.69 0.17 0.38 0.44
实施例4 0.48 0.13 0.35 0.37
实施例5 0.95 0.44 0.37 0.34
[0060] 由上表可知，实施例中所制铬离子吸附剂对镍、铜离子也有吸附能力，且各组结果没有明显差异，均符合废水排放标准；实施例4由于进行了优化，对铬离子的吸附能力较其他组更强；实施例1～3的结果差异不明显；实施例5的结果最差，是由于在制备过程中未添加掺杂剂，因此使得所制吸附剂的吸附位点较少，吸附能力也较其他组差。
[0061] 实施例7：
[0062] 入侵植物茎基铬离子吸附剂的再生试验
[0063] 取实施例3和实施例4所制、再实施例6中吸附过铬离子的吸附剂，分别放入0.1mol/L的HCl溶液中解吸，然后用再生后的吸附剂进行再吸附试验，吸附条件同实施例6中不变，检测结果如下表2。
[0064] 表2吸附剂再生前后性能对比
[0065]
[0066]
[0067] 由上表可知，再生后的解吸率较未使用时均略有降低，但仍超过95％，说明铬离子能较充分地被解吸；再生后的吸附量较未使用时分别下降了3.6％和1.7％，降幅较小，表明在一定的次数范围内可以重复使用所制吸附剂。
[0068] 上述实施例中的常规技术为本领域技术人员所知晓的现有技术，故在此不再详细赘述。
[0069] 以上实施方式仅用于说明本发明，而并非对本发明的限制，本领域的普通技术人员，在不脱离本发明的精神和范围的情况下，还可以做出各种变化和变型。因此，所有等同的技术方案也属于本发明的范畴，本发明的专利保护范围应由权利要求限定。
