多孔二氧化硅在金屬過濾方面的應(yīng)用
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001]本發(fā)明屬于無機(jī)材料應(yīng)用領(lǐng)域，具體涉及一種多孔二氧化硅在金屬過濾方面的應(yīng)用。
【背景技術(shù)】
[0002]重金屬是水體污染和土壤污染的主要原因之一，重金屬污染的治理對食品安全、飼料安全、生態(tài)環(huán)境安全和農(nóng)業(yè)可持續(xù)發(fā)展具有重要的意義。稻田和水產(chǎn)養(yǎng)殖中的重金屬超標(biāo)可以通過凈水來降低重金屬離子的濃度，從而實現(xiàn)糧食作物中的重金屬大幅度的減少，提尚農(nóng)廣品質(zhì)量和價值。
[0003]目前常用的反滲透膜凈化由于其成本較高，大面積對于農(nóng)業(yè)和種植業(yè)來講經(jīng)濟(jì)上還不可行。所以，應(yīng)用農(nóng)業(yè)廢棄物凈化水是一個可行有重大意義的事情。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0004]本發(fā)明的目的在于克服現(xiàn)有技術(shù)中使用反滲透膜凈化，成本高的缺點，提供一種多孔二氧化硅在金屬過濾方面的應(yīng)用。
[0005]為實現(xiàn)上述目的及其他相關(guān)目的，本發(fā)明提供一種多孔二氧化硅的制備方法，包括如下步驟:
[0006]1)清水洗凈植物器官或者藻類，去除石塊和其他雜質(zhì)；其中所述植物器官或者藻類二氧化硅含量超過干重的1 %，所述清水為電導(dǎo)率低于1 OOusv/cm的水；
[0007]2)瀝干在500攝氏度的灰化爐中通入氧氣并不斷的翻動；并通過自身的氧化產(chǎn)生熱量，維持450-600攝氏度1-4小時得到植物灰；
[0008]3)以稀鹽酸洗滌植物灰去除金屬雜質(zhì)；稀鹽酸濃度為l-5mol/L，用量為8-40L/kg植物灰；
[0009]4)清水洗凈即可得到高比表面積的多孔二氧化硅；
[0010]所述步驟1)中的植物器官或者藻類為稻殼、水稻秸桿、玉米秸桿、禾本科作物和牧草的根系、穗、殼；
[0011 ]所述步驟2)中的灰化爐為共晶點熔鹽爐；
[0012]所述共晶點熔鹽爐為氯化鉀或者氯化鎂熔鹽爐中的一種；
[0013]所述灰化爐為電弧爐、紅外爐、光波爐和燃燒爐等可控溫的供熱方式；
[0014]與現(xiàn)有技術(shù)相比，本發(fā)明的有益效果是:
[0015]本發(fā)明提供的方法，原料來源廣、成本低廉、可以反復(fù)利用、容易制備的特點，而且不會受到微生物分解的影響，不破壞稻殼表面的多孔二氧化硅，同時利用裝填過程中的壓力實現(xiàn)部分的活性炭暴露，實現(xiàn)活性炭和多孔二氧化硅的雙重吸附，增加了比表面積，提高凈化效率。本發(fā)明比單純的活性炭對極性分子的吸附性能更高，而且可以再生的吸附能力使得使用成本極低。
【具體實施方式】
[0016]下面結(jié)合具體實施例進(jìn)一步闡述本發(fā)明，應(yīng)理解，這些實施例僅用于說明本發(fā)明而不用于限制本發(fā)明的保護(hù)范圍。
[0017]以下通過特定的具體實例說明本發(fā)明的實施方式，本領(lǐng)域技術(shù)人員可由本說明書所揭露的內(nèi)容輕易地了解本發(fā)明的其他優(yōu)點與功效。本發(fā)明還可以通過另外不同的【具體實施方式】加以實施或應(yīng)用，本說明書中的各項細(xì)節(jié)也可以基于不同觀點與應(yīng)用，在沒有背離本發(fā)明的精神下進(jìn)行各種修飾或改變。
[0018]實施例1:濾除銅離子的實驗:
[0019]清水洗凈含硅量高的稻殼，去除石塊和其他雜質(zhì);所述稻殼不需要粉碎和其他處理，所述清水為電導(dǎo)率低于100usv/cm的水，所述的含硅量高的稻殼指二氧化硅含量超過干重的1%;然后瀝干在500攝氏度的炭化爐中隔絕氧氣并不斷的翻動;所述炭化爐為能控制溫度的加熱裝置;維持500攝氏度2小時，然后自然冷卻；然后用1M鹽酸洗滌去除金屬雜質(zhì)；所述的洗滌鹽酸用量為20L/kg稻殼炭;清水洗凈即可得到高比表面積的多孔稻殼碳硅，所述的多孔二氧化硅的比表面積在300-800m2/g之間。然后將上述稻殼炭精密裝填到1米高的柱子中，建立稻殼炭10級過濾裝置，組成銅離子吸附過濾系統(tǒng)，通過常壓的動力栗實現(xiàn)水過濾，銅離子濃度為1.024g/L，過濾后的銅離子濃度為0.041g/L，離子去除率達(dá)到96 %。
[0020]實施例2:稻殼炭濾除鎂離子的實驗:
[0021]清水洗凈含硅量高的稻殼，去除石塊和其他雜質(zhì);所述稻殼不需要粉碎和其他處理，所述清水為電導(dǎo)率低于100usv/cm的水，所述的含硅量高的稻殼指二氧化硅含量超過干重的1%;然后瀝干在500攝氏度的炭化爐中隔絕氧氣并不斷的翻動;所述炭化爐為能控制溫度的加熱裝置;維持500攝氏度2小時，然后自然冷卻；然后用1M鹽酸洗滌去除金屬雜質(zhì)；所述的洗滌鹽酸用量為20L/kg稻殼炭;清水洗凈即可得到高比表面積的多孔稻殼碳硅，所述的多孔二氧化硅的比表面積為200-300m2/g之間。然后將上述稻殼炭精密裝填到1米高的柱子中，建立稻殼炭2級過濾裝置，組成鎂離子離子吸附過濾系統(tǒng)，通過常壓的動力栗實現(xiàn)水過濾，鎂離子的濃度為5g/L，過濾后達(dá)到0.22g/L，離子去除率達(dá)到95.6%。實施例3:稻殼炭濾除鈉離子的實驗:
[0022]清水洗凈含硅量高的稻殼，去除石塊和其他雜質(zhì);所述稻殼不需要粉碎和其他處理，所述清水為電導(dǎo)率低于100usv/cm的水，所述的含硅量高的稻殼指二氧化硅含量超過干重的1%;然后瀝干在500攝氏度的炭化爐中隔絕氧氣并不斷的翻動;所述炭化爐為能控制溫度的加熱裝置;維持500攝氏度2小時，然后自然冷卻；然后用1M鹽酸洗滌去除金屬雜質(zhì)；所述的洗滌鹽酸用量為20L/kg稻殼炭;清水洗凈即可得到高比表面積的多孔稻殼碳硅，所述的多孔二氧化硅的比表面積為100m2/g。然后將上述稻殼炭精密裝填到1米高的柱子中，建立稻殼炭5級過濾裝置，組成鈉離子離子吸附過濾系統(tǒng)，通過常壓的動力栗實現(xiàn)水過濾，鈉離子的濃度為208/1，過濾后達(dá)到0.888/1，離子去除率達(dá)到95%。
[0023]通過比表面積和孔隙率分析，發(fā)現(xiàn)本發(fā)明生產(chǎn)出來的多孔二氧化硅的比表面積在100-1000之間，孔隙率在50nm-100um之間。電鏡分析可以發(fā)現(xiàn)保留了植物細(xì)胞壁外側(cè)特有的形態(tài)結(jié)構(gòu)。并將其分別對銅離子，鈉離子，鎂離子進(jìn)行過濾測試，離子去除率均大于95%，達(dá)到了很好的吸附效果。
[0024]上述實施例僅例示性說明本發(fā)明的原理及其功效，而非用于限制本發(fā)明。任何熟悉此技術(shù)的人士皆可在不違背本發(fā)明的精神及范疇下，對上述實施例進(jìn)行修飾或改變。因此，舉凡所屬技術(shù)領(lǐng)域中具有通常知識者在未脫離本發(fā)明所揭示的精神與技術(shù)思想下所完成的一切等效修飾或改變，仍應(yīng)由本發(fā)明的權(quán)利要求所涵蓋。
【主權(quán)項】
1.一種多孔二氧化娃在金屬過濾方面的應(yīng)用，其特征在于，所述二氧化娃通過下述步驟制得: 1)清水洗凈植物器官或者藻類，去除石塊和其他雜質(zhì)；其中所述植物器官或者藻類二氧化硅含量超過干重的1%，所述清水為電導(dǎo)率低于100usv/cm的水； 2)瀝干在500攝氏度的灰化爐中通入氧氣并不斷的翻動;并通過自身的氧化產(chǎn)生熱量，維持450-600攝氏度1-4小時得到植物灰； 3)以稀鹽酸洗滌植物灰去除金屬雜質(zhì)；所述稀鹽酸濃度為l-5mol/L，用量為8-40L/kg植物灰； 4)清水洗凈即可得到高比表面積的多孔二氧化硅。2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的多孔二氧化硅在金屬過濾方面的應(yīng)用，其特征在于，將所述二氧化硅緊密裝填到1米高的填充柱中，建立多級過濾裝置，組成重離子吸附過濾系統(tǒng)，通過常壓的動力栗實現(xiàn)水過濾。3.根據(jù)權(quán)利要求2所述的多孔二氧化硅在金屬過濾方面的應(yīng)用，其特征在于，所述的重離子包括鈉離子、鉀離子、鎂離子、鈣離子、鐵離子、汞離子、鉛離子、鉻離子、鎘離子、銅離子等金屬和砷、砸非金屬重離子。4.根據(jù)權(quán)利要求2所述的多孔二氧化硅在金屬過濾方面的應(yīng)用，其特征在于，所述的多級過濾裝置為2-10級。5.根據(jù)權(quán)利要求1-4之一所述的多孔二氧化硅在金屬過濾方面的應(yīng)用，其特征在于，所述步驟1)中的植物器官或者藻類為稻殼、水稻秸桿、玉米秸桿、禾本科作物和牧草的根系、穗、殼。6.根據(jù)權(quán)利要求1-4之一所述的多孔二氧化硅在金屬過濾方面的應(yīng)用，其特征在于，所述步驟2)中的灰化爐為共晶點熔鹽爐。7.根據(jù)權(quán)利要求1-4之一所述的多孔二氧化硅在金屬過濾方面的應(yīng)用，其特征在于，所述共晶點熔鹽爐為氯化鉀或者氯化鎂熔鹽爐中的一種。8.根據(jù)權(quán)利要求1-4之一所述的多孔二氧化硅在金屬過濾方面的應(yīng)用，其特征在于，所述灰化爐為電弧爐、紅外爐、光波爐和燃燒爐等可控溫的供熱方式。
【專利摘要】本發(fā)明屬于無機(jī)材料應(yīng)用領(lǐng)域，具體涉及多孔二氧化硅在金屬過濾方面的應(yīng)用。所述二氧化硅通過下述步驟制得：1)洗凈植物器官或者藻類，去除石塊和其他雜質(zhì)；其中所述植物器官或者藻類二氧化硅含量超過干重的1％，所述清水為電導(dǎo)率低于100usv/cm的水；2)瀝干在500攝氏度的灰化爐中通入氧氣并不斷的翻動；并通過自身的氧化產(chǎn)生熱量，維持450-600攝氏度1-4小時得到植物灰；3)以稀鹽酸洗滌植物灰去除金屬雜質(zhì)；所述稀鹽酸濃度為1-5mol/L，用量為8-40L/kg植物灰。4)清水洗凈即可得到高比表面積的多孔二氧化硅。本發(fā)明比單純的活性炭對極性分子的吸附性能更高，而且可以再生的吸附能力使得使用成本極低。
【IPC分類】B01J20/30, C02F101/20, C02F1/28, B01J20/10
【公開號】CN105413625
【申請?zhí)枴緾N201511033540
【發(fā)明人】李云, 陳文生, 李濤
【申請人】天津中科云健康裝備科技有限公司
【公開日】2016年3月23日
【申請日】2015年12月31日