本发明属于环境友好型材料制备领域，具体涉及一种利用银耳蒂头制备炭微球的制备方法。
背景技术：
水热炭化最早用于模拟加速煤化反应，是一种以生物质或其组分为原料，在密封的压力容器中以水为溶剂和反应介质，在150~375℃和自生压力下合成热值(hhv)高的富碳固体产物的过程。近年来，水热炭化法已经成为一种高效的生物质预处理手段和生物质全组分转化方法。水热炭化与高温干法裂解相比的优点在于：可处理含水量高的废弃生物质，且反应条件温和，处理设备简单，操作方便，应用规模可调节性强。
现今，水热炭化法的原料来源已经由纯的糖类及其衍生物逐步拓展到各种废弃生物质资源（秸秆、果壳、木屑、虾壳、餐厨垃圾、城市污泥等），为废弃生物质的无公害处理和资源可持续利用开辟了广阔的发展空间。作为生物质资源水热炭化的主产物，水热炭（生物炭）因为其含碳量高、孔隙较发达、稳定性高等优点，被认为是改良土壤、净化水质和减缓碳排放的优质原料，同时也被认为是制备固体酸催化剂和功能活性炭的优良前驱体。由于天然生物质组成成分繁杂多变，通常包含多种不同的大分子化合物，故水热炭化形成炭微球的过程十分复杂。有学者研究认为生物质原料经水热炭化反应形成炭微球的机理可能包含降解、缩聚和固态相变等一系列复杂的化学反应过程。水热炭微球表面形貌光滑，类球形结构规整且富含活性官能团，是一种性能优良的新型功能材料，在吸附材料、催化剂载体、能源储存材料、生物医学和模板材料等诸多领域具有潜在的广阔应用空间。
微波水热炭化法即是利用微波的能量特征，对物料进行加热并实现水热炭化反应的过程。与传统的加热方式相比，主要优点是加热均匀、速度快，没有滞后效应，热量损失小，加热响应灵敏、可控，可以极大缩短工艺时间，有利于提高水热炭化转化效率。因此，利用微波水热炭化技术实现废弃生物质原料的高值化转化利用具有诱人的发展前景。
我国是银耳的主要生产国和出口国，据统计2014年国内银耳产量已达39.5万吨。其中，享有“中国食用菌之都”的福建古田年均银耳产能就在2亿袋以上，由此每年产生的银耳蒂头等菌渣废料数量巨大。据估算，一个食用菌加工厂正常每天可产生约200～300kg的银耳蒂头等废料。随着银耳栽培规模的不断扩大，产生的银耳蒂头栽培废料越来越多且难以处置。目前，大量不可食用的银耳蒂头栽培废料通常都是被随意丢弃、焚烧或直接倾倒入河流等水体中，不仅造成了生物质资源的浪费，也给周边的生产和生活环境带来潜在的严重危害。因此，开发银耳蒂头菌渣资源的高值化合理利用新途径，对我国银耳产业的可持续发展意义重大。
据报道，银耳蒂头的多糖含量相当丰富，经检测，其元素分析结果如下：c（%）：38.22；h（%）：5.75；n（%）：1.50；o（%）：46.45；灰分含量为8.08%。因此，以银耳蒂头为碳源，利用简易可行的微波水热炭化技术将其高效转化为性能优良的炭微球，是实现银耳废料综合合理利用的有效途径，并可提升我国银耳产业的经济和生态效益，而目前国内外尚未见相关报道。
技术实现要素：
本发明的目的在于提供一种利用银耳蒂头制备炭微球的方法，其以废弃银耳蒂头为原料，在温和条件下一步制备出表面具有丰富含氧基团的富碳环境友好型水热炭微球，所制备的炭微球形貌较规整，且对重金属离子呈现出优良的脱除性能，在环境污染治理以及先进功能炭材料制备等领域极具应用前景，具有显著的经济和生态效益。
为实现上述目的，本发明采用如下技术方案：
一种利用银耳蒂头制备炭微球的方法，其包括以下步骤：
1）用自来水将废弃银耳蒂头表面冲洗干净，然后将其干燥后研磨成粉，得银耳蒂头干粉；
2）将所得银耳蒂头干粉与质量浓度为2%~8%的柠檬酸水溶液按质量体积比1:10（g/ml）混合均匀后，移入具聚四氟乙烯内衬的反应釜中，将反应釜置于微波水热合成仪中，于微波功率600w、微波频率2450mhz条件下，按10~20℃/min的速度升温至160~220℃并保温反应8~12h，反应结束后自然冷却至室温；
3）将步骤2）所得产物经减压抽滤收集后，依次用蒸馏水和无水乙醇充分淋洗，然后置于烘箱中干燥至恒重，再将其研磨成粉，即获得银耳蒂头水热炭微球。
本发明的显著优点在于：
（1）本发明首次以废弃银耳蒂头为原料，在温和条件下经一步微波水热炭化反应制备出表面具有丰富含氧基团的环境友好型炭微球。经元素分析测定，本发明所得环境友好型银耳蒂头炭微球的各元素组成为：c（%）：61.01~67.16；h（%）：5.30~5.59；n（%）：2.13~2.87；o（%）：23.50~28.01。
（2）本发明所得银耳蒂头水热炭微球对重金属离子呈现出高效的脱除性能。经静态吸附法测定，其对水溶液中六价铬的平衡吸附量可达15mg/g以上，脱除率可达92%以上。
附图说明
图1为本发明所制备银耳蒂头水热炭微球的扫描电镜图。
具体实施方式
为了使本发明所述的内容更加便于理解，下面结合具体实施方式对本发明所述的技术方案做进一步的说明，但是本发明不仅限于此。
实施例1
（1）用自来水将废弃银耳蒂头表面冲洗干净，置于105℃烘箱中干燥至恒重，然后研磨粉碎至过80目标准筛后密封干燥保存备用；
（2）将步骤（1）中所得银耳蒂头干粉与质量浓度4%的柠檬酸水溶液按质量体积比1:10（g/ml）混合均匀后，取60ml移入容积为100ml的具聚四氟乙烯内衬的反应釜中，将反应釜置于微波水热合成仪中，于微波功率600w、微波频率2450mhz条件下，按10℃/min的速度升温至160℃并保温反应12h后自然冷却至室温；
（3）将所得固体产物经减压抽滤进行收集后，依次用蒸馏水和无水乙醇充分淋洗，然后置于烘箱中干燥至恒重，再将其研磨成粉即可获得银耳蒂头水热炭微球。
按照国家标准（gb/t742-2008）测定所得炭微球的灰分含量。结果显示，其灰分含量（质量分数）为2.52%。
采用德国elementarvarioelcube元素分析仪测定所得炭微球的元素组成。结果显示，其所含c、h、n、o元素的质量分数为：c（%）：61.01；h（%）：5.59；n（%）：2.87；o（%）：28.01。
采用静态吸附法测定室温下所得炭微球对六价铬的吸附。结果显示，其在室温下对水溶液中六价铬的平衡吸附量为15.34mg/g，脱除率为92.03%。
实施例2
（1）用自来水将废弃银耳蒂头表面冲洗干净，置于105℃烘箱中干燥至恒重，然后研磨粉碎至过80目标准筛后密封干燥保存备用；
（2）将步骤（1）中所得银耳蒂头干粉与质量浓度6%的柠檬酸水溶液按质量体积比1:10（g/ml）混合均匀后，取60ml移入容积为100ml的具聚四氟乙烯内衬的反应釜中，将反应釜置于微波水热合成仪中，于微波功率600w、微波频率2450mhz条件下，按15℃/min的速度升温至180℃并保温反应10h后自然冷却至室温；
（3）将所得固体产物经减压抽滤进行收集后，依次用蒸馏水和无水乙醇充分淋洗，然后置于烘箱中干燥至恒重，再将其研磨成粉即可获得银耳蒂头水热炭微球。
按照国家标准（gb/t742-2008）测定所得炭微球的灰分含量。结果显示，其灰分含量（质量分数）为2.27%。
采用德国elementarvarioelcube元素分析仪测定所得炭微球的元素组成。结果显示，其所含c、h、n、o元素的质量分数为：c（%）：64.07；h（%）：5.30；n（%）：2.35；o（%）：26.01。
采用静态吸附法测定室温下所得炭微球对六价铬的吸附。结果显示，其在室温下对水溶液中六价铬的平衡吸附量为15.40mg/g，脱除率为92.41%。
实施例3
（1）用自来水将废弃银耳蒂头表面冲洗干净，置于105℃烘箱中干燥至恒重，然后研磨粉碎至过80目标准筛后密封干燥保存备用；
（2）将步骤（1）中所得银耳蒂头干粉与质量浓度2%的柠檬酸水溶液按质量体积比1:10（g/ml）混合均匀后，取60ml移入容积为100ml的具聚四氟乙烯内衬的反应釜中，将反应釜置于微波水热合成仪中，于微波功率600w、微波频率2450mhz条件下，按20℃/min的速度升温至200℃并保温反应8h后自然冷却至室温；
（3）将所得固体产物经减压抽滤进行收集后，依次用蒸馏水和无水乙醇充分淋洗，然后置于烘箱中干燥至恒重，再将其研磨成粉即可获得银耳蒂头水热炭微球。
按照国家标准（gb/t742-2008）测定所得炭微球的灰分含量。结果显示，其灰分含量（质量分数）为1.89%。
采用德国elementarvarioelcube元素分析仪测定所得炭微球的元素组成。结果显示，其所含c、h、n、o元素的质量分数为：c（%）：67.16；h（%）：5.32；n（%）：2.13；o（%）：23.50。
采用静态吸附法测定室温下所得炭微球对六价铬的吸附。结果显示，其在室温下对水溶液中六价铬的平衡吸附量为15.53mg/g，脱除率为93.16%。
以上所述仅为本发明的较佳实施例，凡依本发明申请专利范围所做的均等变化与修饰，皆应属本发明的涵盖范围。