利用羊糞制備具有光催化功能的納米鈦酸鹽吸附劑的方法
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001] 本發(fā)明屬于環(huán)境技術(shù)領(lǐng)域，具體設(shè)及一種利用羊糞制備具有光催化功能的納米鐵 酸鹽吸附劑的方法，利用羊糞為助劑，溶膠-凝膠法制備具有光催化降解有機物功能的納 米鐵酸鹽重金屬吸附劑的方法，處理和利用羊糞的同時，得到低成本的、可W同步分解有機 物和吸附去除水中重金屬的水處理材料。 技術(shù)背景
[0002] 水的污染物主要有重金屬和有機物兩大類。重金屬包括儒、鉛、隸、銘、神、鋒、銅、 儀等，它們毒性大，不能在環(huán)境中降解，并可在生物鏈中循環(huán)累積富集；有機污染物成分復(fù) 雜，是W毒性、致癌性和使水體溶解氧減少而對人和生態(tài)環(huán)境系統(tǒng)產(chǎn)生影響。
[0003] 對于單純的重金屬廢水，采用吸附法可實現(xiàn)廢水的達標排放，同時還能回收有用 金屬；對于單純的有機廢水，用生化法或光催化氧化法等處理也取得顯著效果。但在實際 中，重金屬和有機物往往同時存在于水中。對于有機物和重金屬混合廢水，由于有機物絡(luò)合 作用的存在，采用吸附法去除重金屬很困難；而生化法不能去除重金屬，同時，重金屬的毒 性降低了廢水的可生化性。運些方法都不能實現(xiàn)有機無機混合廢水的同步凈化。半導體光 催化氧化法利用紫外光無害化分解礦化有機物，是一種非常有前途的有機廢水處理方法。 雖然光催化過程
[0004] 中產(chǎn)生的電子，可W還原一部分重金屬，但是對重金屬的處理能力很弱，而且只適 用于氧化還原電位遠高于光催化劑的導帶點的金屬價態(tài)的改變，不能徹底去除或回收金 屬。
[0005] 如若將重金屬的吸附和光催化降解有機物結(jié)合起來，制備一種具有光催化降解有 機物的重金屬吸附劑，可W高效地實現(xiàn)同步凈化水中的有機物和重金屬。發(fā)明專利（蘇海 佳化200610081112.訝公開了一種負載有二氧化鐵光催化劑的殼聚糖交聯(lián)樹脂；徐孝文 等狂L200610040680. 5)制備了一種沸石基納米二氧化鐵雙功能材料；劉俊莉等（發(fā)明專 利，申請?zhí)?01410395773. 4)將氧化鋒負載于陶瓷網(wǎng)基底上得到光催化和重金屬吸附功能 的廢水處理材料。運些方法雖然提供一種既可W吸附重金屬離子，又可W光催化降解水中 的有機污染物的雙功能材料，但是運些方法都是基于負載或兩種不同材料復(fù)合在一起，合 成工藝復(fù)雜，制備成本高，而且存在著功能組分易脫落和流失，失去雙重功能的弊端。
[0006] 鐵酸鹽是一種用途廣泛的介電陶瓷材料，具有特定結(jié)構(gòu)的鐵酸鹽具有一定的光 催化能力（馮秀麗等，化學進展，2005, 17卷6期：1019-1027 ;鄭偉，浙江大學碩±論文， 2012)。發(fā)明人也曾研究發(fā)現(xiàn)，具有一定形貌的納米鐵酸鹽對重金屬具有很強的吸附凈化 能力（張東，侯平，化學學報，2009年，67卷12期：P1336-1342 ;張東，王敏，譚玉玲，化學 學報，2010 年，16 期，pl641-1648;DongZhang,Qum-liZhang,PinZhou,Journalof 化zardousMaterials, 2011 年，186 卷 2-3 期，p971 - 977 ;發(fā)明專利，201110169169. 6)。但 是，目前尚未合成出同時具備光催化和吸附重金屬雙重功能的鐵酸鹽材料。另一方面，現(xiàn)有 的制備技術(shù)中，為了獲得特殊形貌和結(jié)構(gòu)，合成時都要使用大量的巧樣酸、醋酸、聚乙締醇 等絡(luò)合劑和分散劑w及各種模板劑或模板材料，運導致了鐵酸鹽合成成本都很高，限制了 鐵酸鹽的應(yīng)用。發(fā)明人也曾經(jīng)采用甲基丙締酸廢水為絡(luò)合劑（發(fā)明專利，201310305418.9 ; 201310305420. 6)，制備了霧艙狀鐵酸鹽吸附劑，降低了鐵酸鹽吸附劑的合成成本，但是該 法合成出來的鐵酸鹽吸附劑不具備光催化功能。
[0007] 隨著人們生活水平的提高，人們對羊肉、羊奶和羊毛的需求量越來越大，促進了養(yǎng) 羊業(yè)的發(fā)展，無論在草原、平原還是山區(qū)，羊的數(shù)量逐年增加，在養(yǎng)羊業(yè)發(fā)展的同時，羊糞 排放量越來越大，羊糞中含有大量的有機物、病原菌和寄生蟲等，若得不到及時有效處理， 會對環(huán)境造成污染。目前，對于羊糞的處理和利用方法是制作農(nóng)用肥料（何誠慧，申請?zhí)?201310056916. 4 ;下群，申請?zhí)?01310500125. 6)。但是，傳統(tǒng)的堆肥發(fā)酵方法周期長，營養(yǎng) 元素易流失，易污染周圍環(huán)境。羊是草食性動物，但很少飲水，糞便干而細，羊糞中富含纖維 素，木質(zhì)素，蛋白質(zhì)，各種氨基酸和其他有機大分子。由于羊是反當動物，飼草經(jīng)過羊的巧嚼 和消化作用，羊糞中的纖維素、木質(zhì)素和蛋白質(zhì)等有機物的分子結(jié)構(gòu)和性能都發(fā)生了變化， 表現(xiàn)出許多優(yōu)異的特性，是可利用的寶貴資源。近些年，已有一些羊糞利用方法的報道，如： 用于污水治理的助凝劑（彭江晨巧旭婷，ZL201210484952. 6);制備消毒殺菌劑和液體錠鐘 復(fù)合肥（劉偉等，ZL201310251712. 6);防沙固沙（陳文業(yè)等，申請?zhí)?01310748256. 6)等。 但是，運些方法對羊糞的處理和消耗能力有限，還不能滿足日益增長的羊糞處理的需求。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0008] 本發(fā)明的目的是，提出利用羊糞制備具有光催化功能的納米鐵酸鹽吸附劑的方 法。
[0009] 利用羊糞制備具有光催化功能的納米鐵酸鹽吸附劑的方法，其特征在于，包括如 下工藝步驟：
[0010] (1 )、取新鮮的羊糞，調(diào)整含水率為80-92 %，放入到搗碎勻漿機中，搗碎勻漿 15-30min，制成糞漿，按糞漿質(zhì)量的千克數(shù)與堿±金屬化合物摩爾數(shù)比為1:0. 2-2. 5取堿 ±金屬化合物，將堿±金屬化合物加入糞漿中，繼續(xù)搗碎勻漿，得到含堿±金屬的膠狀糞 漿，備用；
[0011] (2)、按鐵和堿±金屬摩爾比為1:1稱取鐵酸四下醋，在持續(xù)攬拌條件下，將 鐵酸四下醋逐滴加入步驟（1)中得到的膠狀糞漿中，繼續(xù)攬拌20-40min，混合均勻，于 100-110°C條件下烘干，制成鐵-堿±金屬-糞干凝膠，備用；
[0012] (3)、將步驟似中制備的鐵-堿±金屬-糞干凝膠置于電爐中，于950°c-110(rc， 空氣氛圍中般燒化，爐內(nèi)自然冷卻到室溫，即得。
[0013] 上述步驟（1)中的堿±金屬化合物為硝酸巧、硝酸鎖、氯化巧或氯化鎖；
[0014] 上述步驟（1)中的搗碎勻漿時，搗碎攬拌速度不低于5000r/min。
[0015] 本發(fā)明的優(yōu)點在于：
[0016] 本發(fā)明工藝方法簡單高效，利用羊糞完全代替合成鐵酸鹽過程中的所有助劑，合 成成本低，同時具備吸附重金屬和光催化降解有機物雙重功能的納米鐵酸鹽，同時解決了 羊糞污染等問題，可反復(fù)利用，適于廣泛應(yīng)用。
【附圖說明】
[0017] 圖1為實施例2中納米鐵酸巧B的X-射線衍射譜； 陽01引圖2為實施例2中納米鐵酸巧B的掃描電鏡照片。
【具體實施方式】
[0019] 實施例1
[0020] 利用羊糞制備具有光催化功能的納米鐵酸鹽吸附劑的方法，其特征在于，包括如 下工藝步驟：
[0021] 取新鮮的羊糞，調(diào)整含水率為82%，稱取化g，置于搗碎勻漿機內(nèi)，W5000r/min攬 拌速度，搗碎勻漿30min，加入47. 23gCa(N〇3)2?他2〇,繼續(xù)W5000r/min搗碎攬拌30min， 得到含巧的糞膠；在持續(xù)攬拌條件下，將稱取68. 072g鐵酸四下醋逐滴加入糞膠中，繼續(xù)攬 拌30min，混合均勻，于105°C條件下烘干，制成鐵酸巧-羊糞干凝膠；置于箱式電爐中，于 1000°C，空氣氛圍中般燒化，爐內(nèi)自然冷卻到室溫，得到納米鐵酸巧A。 陽0巧實施例2
[0023] 利用羊糞制備具有光催化功能的納米鐵酸鹽吸附劑的方法，其特征在于，包括如 下工藝步驟：
[0024] 取新鮮的羊糞，調(diào)整含水率為90%，稱取化g，置于搗碎勻漿機內(nèi)，W5000r/min攬 拌速度，搗碎勻漿15min，加入118. 075gCa(N03)2.A&O,繼續(xù)W5000r/min搗碎攬拌15min， 得到含巧的糞膠；在持續(xù)攬拌條件下，將稱取170. 18g鐵酸四下醋逐滴加入糞膠中，繼續(xù)攬 拌30min，混合均勻，于105°C條件下烘干，制成鐵酸巧-羊糞干凝膠；置于箱式電爐中，于 1050°C，空氣氛圍中般燒化，爐內(nèi)自然冷卻到室溫，得到納米鐵酸巧B。 陽〇2引實施例3
[00%] 利用羊糞制備具有光催化功能的納米鐵酸鹽吸附劑的方法，其特征在于，包括如 下工藝步驟：
[0027] 取新鮮的羊糞，調(diào)整含水率為87%，稱取化g，置于搗碎勻漿機內(nèi)，W5000r/min攬 拌速度，搗碎勻漿20min，加入472. 3gCa(N〇3)2?他2〇,繼續(xù)W5000r/min搗碎攬拌20min， 得到含巧的糞膠；在持續(xù)攬拌條件下，將稱取680. 72g鐵酸四下醋逐滴加入糞膠中，繼續(xù)攬 拌30min，混合均勻，于105°C條件下烘干，制成鐵酸巧-羊糞干凝膠；置于箱式電爐中，于 1050°C，空氣氛圍中般燒化，爐內(nèi)自然冷卻到室溫，得到納米鐵酸巧C。 陽0測實施例4
[0029] 利用羊糞制備具有光催化功能的納米鐵酸鹽吸附劑的方法，其特征在于，包括如 下工藝步驟：
[0030] 取新鮮的羊糞，調(diào)整含水率為82%，稱取化g，置于搗碎勻漿機內(nèi)，W5000r/min攬 拌速度，搗碎勻漿15min，加入236. 15gCa(N〇3)2.A&O,繼續(xù)W5000r/min搗碎攬拌30min， 得到含巧的糞膠；在持續(xù)攬拌條件下，將稱取的340. 36g鐵酸四下醋逐滴加入糞膠中，繼續(xù) 攬拌30min，混合均勻，于105°C條件下烘干，制成鐵酸巧-羊糞干凝膠；置于箱式電爐中，于 1000°C，空氣氛圍中般燒化，爐內(nèi)自然冷卻到室溫，得到多孔鐵酸巧D。 陽0川實施例5
[0032] 利用羊糞制備具有光催化功能的納米鐵酸鹽吸附劑的方法，其特征在于，包括如 下工藝步驟：
[0033] 取新鮮的羊糞，調(diào)整含水率為85%，稱取化g，置于搗碎勻漿機內(nèi)，W5000r/min攬 拌速度，搗碎勻漿30min，加入472. 3g Ca(N〇3)2?他2〇,繼續(xù)W5000r/min搗碎攬拌15min， 得到含巧的糞膠；在持續(xù)攬拌條件下，將稱取680.72g鐵酸四下醋逐滴加入糞膠中，繼續(xù) 攬拌30min，混合均勻，于105°C條件下烘干，制成鐵酸巧-糞干凝膠；置于箱式電爐中，于 1050°C，空氣氛圍中般燒化，爐內(nèi)自然冷卻到室溫，得到納米鐵酸巧E。
[0034] 實施例6
[0035] 利用羊糞制備具有光催化功能的納米鐵酸鹽吸附劑的方法，其特征在于，包括如 下工藝步驟：
[0036]取新鮮的羊糞，調(diào)整含水率為85%，稱取化g，置于搗碎勻漿機內(nèi)，W5000r/min攬 拌速度，搗碎勻漿30min，加入266. 62gSrClz? 6&0,繼續(xù)W5000r/min搗碎攬拌30m