一種利用豬糞制備多孔鈦酸鹽吸附劑的方法
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001] 本發(fā)明屬于環(huán)境保護(hù)技術(shù)領(lǐng)域，特別涉及一種利用豬糞制備多孔鈦酸鹽吸附劑的 方法。
【背景技術(shù)】
[0002] 我國是傳統(tǒng)的養(yǎng)豬大國。近些年，我國的養(yǎng)豬業(yè)從傳統(tǒng)的農(nóng)戶分散養(yǎng)殖，迅速向規(guī) ?；?、集約化和產(chǎn)業(yè)化發(fā)展。養(yǎng)豬業(yè)蓬勃發(fā)展的同時(shí)，豬糞的集中排放造成的環(huán)境問題日趨 嚴(yán)重。豬糞中含有大量的有機(jī)質(zhì)，傳統(tǒng)的處理和利用方法是經(jīng)堆肥發(fā)酵處理后制成農(nóng)用肥 料。但是，在現(xiàn)代養(yǎng)殖過程中，為了促進(jìn)豬的生長(zhǎng)發(fā)育，防病驅(qū)蟲，一般都會(huì)在飼料中添加 含銅鋅鐵砷等元素的添加劑；有時(shí)，養(yǎng)殖過程中為了防疫和治病需要，還會(huì)使用抗生素，這 些物質(zhì)大多都會(huì)隨糞便排出體外，因而養(yǎng)豬場(chǎng)排放的豬糞中有時(shí)會(huì)含有過量的重金屬等有 害物質(zhì)，這些有害物質(zhì)在堆肥發(fā)酵過程中很難有效去除，如果直接使用，會(huì)對(duì)土壤和環(huán)境造 成污染。針對(duì)這些問題，人們開發(fā)出了一些新的去除豬糞中重金屬和抗生素的技術(shù)和方法 (林代炎等，發(fā)明專利200810071567. 2 ;曾清如等，【申請(qǐng)?zhí)枴?01410197618. 1 ;周俊等·生物 瀝浸法去除豬糞中重金屬和提高其脫水性能研宄.環(huán)境科學(xué)學(xué)報(bào).201131 (2) :388-394 ;張 樹清，規(guī)?；B(yǎng)殖畜禽糞有害成分測(cè)定及其無害化處理效果，中國農(nóng)業(yè)科學(xué)院，博士后研宄 工作報(bào)告，2004年）。但是，這些方法由于成本高等原因尚未廣泛應(yīng)用，目前，還不能滿足養(yǎng) 殖業(yè)對(duì)豬糞處理的需求，大量堆積的豬糞急需新的利用和處理途徑。
[0003] 豬屬于雜食性動(dòng)物，養(yǎng)豬場(chǎng)排放的豬糞中含有50%以上有機(jī)質(zhì)（包括粗蛋白、游 離氨基酸和纖維素等），蛋白質(zhì)和各種氨基酸類物質(zhì)對(duì)金屬離子具有較強(qiáng)的絡(luò)合能力，纖維 素具有分散、吸附和絮凝特性，這些性能都可以在絡(luò)合溶膠凝膠法合成中得到應(yīng)用。
[0004] 多孔納米鈦酸鹽，是一類穩(wěn)定的高性能重金屬吸附劑，目前最常用的合成方法 是溶膠凝膠及由此法衍生的一些方法（張東，王敏，譚玉玲，化學(xué)學(xué)報(bào)，2010年，16期， pl641_1648 ;Dong Zhang， Chun-li Zhang， Pin Zhou， Journal of Hazardous Materials， 2011年，186卷2-3期，p971 - 977)，一般都是采用檸檬酸、油酸、醋酸、三乙醇胺和醇類試劑 等為助劑，分別以鈦酸四丁酯和堿土金屬硝酸鹽為鈦和堿土金屬源，再結(jié)合模板劑或模板 材料采用溶膠凝膠法合成得到。所用的材料和試劑價(jià)格都很高，合成的多孔鈦酸鹽的成本 很高，限制多孔鈦酸鹽吸附劑在實(shí)際中的應(yīng)用。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0005] 本發(fā)明的目的，是提供一種利用豬糞制備多孔鈦酸鹽吸附劑的方法，本方法生產(chǎn) 工藝簡(jiǎn)單，成本低，同時(shí)解決了豬糞的污染問題。
[0006] 采用的技術(shù)方案是：
[0007] -種利用豬糞制備多孔鈦酸鹽吸附劑的方法，其特征在于，包括下述工藝步驟：
[0008] (1)、取新鮮的豬糞，調(diào)整含水率為80-93%，搗碎勻漿，得到均質(zhì)豬糞漿，備用；
[0009] (2)、按糞漿與四氯化鈦質(zhì)量比為1:0. 1-0.8取四氯化鈦，在持續(xù)攪拌條件下，將 四氯化鈦緩慢滴加入步驟（1)得到的均質(zhì)豬糞漿中，攪拌均勻，得到含鈦豬糞膠，備用； [0010] (3)、按堿土金屬和鈦摩爾比為1:1稱取堿土金屬碳酸鹽粉體，加入到步驟（2)制 得的含鈦糞膠中，攪拌30min，用氨水調(diào)pH值為2. 5-4,繼續(xù)攪拌，加熱蒸發(fā)水分，于105°C條 件下烘干，制成鈦-堿土金屬-豬糞干凝膠，備用；
[0011] (4)、將步驟（3)制備的鈦-堿土金屬-豬糞干凝膠于650-1000°C條件下，空氣氛 圍中煅燒4-6h，爐內(nèi)自然冷卻到室溫，即得。
[0012] 上述步驟（1)的豬糞搗碎勻漿時(shí)，搗碎攪拌轉(zhuǎn)速多3000轉(zhuǎn)/分鐘。
[0013] 上述步驟（1)的豬奠搗碎勾衆(zhòng)時(shí)，搗碎勾衆(zhòng)時(shí)間為15-60min。
[0014] 上述步驟（3)的堿土金屬化合物粉體為碳酸鈣、白云石、石灰石中的一種或幾種。
[0015] 上述的堿土金屬化合物粉體的粒徑< 50微米。
[0016] 本發(fā)明的優(yōu)點(diǎn)在于：
[0017] 本發(fā)明利用豬糞為助劑，分別以四氯化鈦和堿土金屬碳酸鹽為鈦和堿土金屬源， 利用和處理豬糞的同時(shí)，制備一種低成本的、高性能的多孔鈦酸鹽類重金屬吸附材料，本發(fā) 明制造工藝簡(jiǎn)單、操作方便，使用原料成本較低，適于廣泛應(yīng)用，具有較好的經(jīng)濟(jì)效益和社 會(huì)效益。
【附圖說明】
[0018] 圖1為實(shí)施例4中多孔鈦酸鈣3的掃描電鏡照片。
[0019] 圖2為實(shí)施例4中多孔鈦酸鈣3的XRD譜。
【具體實(shí)施方式】 [0020] 實(shí)施例1
[0021] 一種利用豬糞制備多孔鈦酸鹽吸附劑的方法，其特征在于，包括下述工藝步驟：
[0022] (1)、取新鮮的豬糞，調(diào)整含水率為87-91 %，搗碎勻漿，得到均質(zhì)豬糞漿，備用；
[0023] (2)、按糞漿與四氯化鈦質(zhì)量比為1:0. 19-0. 57取四氯化鈦，在持續(xù)攪拌條件下， 將四氯化鈦緩慢滴加入步驟（1)得到的均質(zhì)豬糞漿中，攪拌均勻，得到含鈦豬糞膠，備用；
[0024] (3)、按堿土金屬和鈦摩爾比為1:1稱取堿土金屬碳酸鹽粉體，加入到步驟（2)制 得的含鈦糞膠中，攪拌30min，用氨水調(diào)pH值為3,繼續(xù)攪拌，加熱蒸發(fā)水分，于105°C條件下 烘干，制成鈦-堿土金屬-豬糞干凝膠，備用；
[0025] (4)、將步驟（3)制備的鈦-堿土金屬-豬糞干凝膠于650-1000°C條件下，空氣氛 圍中煅燒4-6h，爐內(nèi)自然冷卻到室溫，即得。
[0026] 實(shí)施例2
[0027] 一種利用豬糞制備多孔鈦酸鹽吸附劑的方法，其特征在于，包括下述工藝步驟：
[0028] 取新鮮的豬糞，調(diào)整含水率為80%，置于搗碎勻漿機(jī)內(nèi)，以4000r/min攪拌速度， 搗碎勻漿15min，得到均質(zhì)豬糞漿；取1000 g均質(zhì)豬糞漿，在持續(xù)攪拌條件下，逐滴加入190g 四氯化鈦，攪拌均勻，得到含鈦糞膠；稱取IOlg石灰石粉，均勻加入含鈦豬糞膠中，攪拌 30min，用氨水調(diào)整pH值為3,繼續(xù)攪拌加熱蒸發(fā)水分，于105°C條件下烘干，制成鈦-鈣-豬 糞干凝膠；將干凝膠置于箱式電爐中，于850°C條件下，空氣氛圍中煅燒6h，爐內(nèi)自然冷卻 到室溫，得到多孔鈦酸鈣1 ;
[0029] 上述石灰石粉含碳酸鈣為99%，粒徑為25微米。
[0030] 實(shí)施例3
[0031] -種利用豬糞制備多孔鈦酸鹽吸附劑的方法，其特征在于，包括下述工藝步驟：
[0032] 取新鮮的豬糞，調(diào)整含水率為84%，置于搗碎勻漿機(jī)內(nèi)，以4000r/min攪拌速度， 搗碎勻漿15min，得到均質(zhì)豬糞漿；取1000 g均質(zhì)豬糞漿，在持續(xù)攪拌條件下，逐滴加入380g 四氯化鈦，攪拌均勻，得到含鈦糞膠；稱取202g石灰石粉，均勻加入含鈦豬糞膠中，攪拌 30min，用氨水調(diào)整pH值為3,繼續(xù)攪拌加熱蒸發(fā)水分，于105°C條件下烘干，制成鈦-鈣-豬 糞干凝膠；將干凝膠置于箱式電爐中，于850°C條件下，空氣氛圍中煅燒6h，爐內(nèi)自然冷卻 到室溫，得到多孔鈦酸鈣2 ;
[0033] 上述石灰石粉含碳酸鈣為99%，粒徑為25微米。
[0034] 實(shí)施例4
[0035] 一種利用豬糞制備多孔鈦酸鹽吸附劑的方法，其特征在于，包括下述工藝步驟：
[0036] 取新鮮的豬糞，調(diào)整含水率為87%，置于搗碎勻漿機(jī)內(nèi)，以4000r/min攪拌速度， 搗碎勻漿15min，得到均質(zhì)豬糞漿；取1000 g均質(zhì)豬糞漿，在持續(xù)攪拌條件下，逐滴加入285g 四氯化鈦，攪拌均勻，得到含鈦糞膠；稱取151. 5g石灰石粉，均勻加入含鈦豬糞膠中，攪拌 30min，用氨水調(diào)整pH值為3,繼續(xù)攪拌加熱蒸發(fā)水分，于105°C條件下烘干，制成鈦-鈣-豬 糞干凝膠；將干凝膠置于箱式電爐中，于850°C條件下，空氣氛圍中煅燒6h，爐內(nèi)自然冷卻 到室溫，得到多孔鈦酸鈣3 ;
[0037] 上述石灰石粉含碳酸鈣為99%，粒徑為25微米。
[0038] 實(shí)施例5
[0039] 一種利用豬糞制備多孔鈦酸鹽吸附劑的方法，其特征在于，包括下述工藝步驟：
[0040] 取新鮮的豬糞，調(diào)整含水率為89%，置于搗碎勻漿機(jī)內(nèi)，以3000r/min攪拌速度， 搗碎勻漿15min，得到均質(zhì)豬糞漿；取1000 g均質(zhì)豬糞漿，在持續(xù)攪拌條件下，逐滴加入570g 四氯化鈦，攪拌均勻，得到含鈦糞膠；稱取303g石灰石粉，均勻加入含鈦豬糞膠中，攪拌 30min，用氨水調(diào)整pH值為3,繼續(xù)攪拌加熱蒸發(fā)水分，于105°C條件下烘干，制成鈦-鈣-豬 糞干凝膠；將干凝膠置于箱式電爐中，于850°C條件下，空氣氛圍中煅燒6h，爐內(nèi)自然冷卻 到室溫，得到多孔鈦酸鈣4;
[0041] 上述石灰石粉含碳酸鈣為99%，粒徑為25微米。
[0042] 實(shí)施例6
[0043] 一種利用豬糞制備多孔鈦酸鹽吸附劑的方法，其特征在于，包括下述工藝步驟：
[0044] 取新鮮的豬糞，調(diào)整含水率為91 %，置于搗碎勻漿機(jī)內(nèi)，以4000r/min攪拌速度， 搗碎勻漿15min，得到均質(zhì)豬糞漿；取1000 g均質(zhì)豬糞漿，