[发明专利]一种氢氧化钠改性猪粪制备纳米钛酸盐吸附剂的方法

说明书

技术领域

本发明属于环境保护技术领域，特别涉及一种氢氧化钠改性猪粪制备纳米钛酸盐吸附剂的方法。

背景技术

猪是我们最主要的肉食来源，近些年，我国生猪饲养业发展迅速，极大地改善了人们的生活水平，但是，猪粪的排放给环境带来了严重的污染问题。猪粪中含有大量的有机质，传统的处理和利用方法是堆肥发酵。但是，在现代养殖过程中，为了促进猪的生长发育，防病驱虫，防疫和治病，一般都会在饲料中添加含铜锌铁砷等元素的添加剂，或是使用抗生素，这些物质大多都会以原形的形式随粪便排出体外，这些有害物质在堆肥发酵过程中很难有效去除，如果直接使用，会对土壤和环境造成污染。针对这些问题，人们开发出了一些新的去除猪粪中有害成分的新技术和方法(林代炎等，发明专利200810071567.2；周俊等，生物沥浸法去除猪粪中重金属和提高其脱水性能研究，环境科学学报.201131(2)：388-394；张树清，规模化养殖畜禽粪有害成分测定及其无害化处理效果，中国农业科学院，博士后研究工作报告，2004年)。但是，这些方法还不能满足养殖业对猪粪处理的需求，大量堆积的猪粪急需新的利用和处理途径。

纳米钛酸盐是一类稳定的高性能重金属吸附剂，其合成方法是络合溶胶凝胶法(张东，侯平，化学学报，2009年,67卷12期：p1336-1342；张东，王敏，谭玉玲，化学学报，2010年，16期，p1641-1648；Dong Zhang，Chun-li Zhang，Pin Zhou，Journal of Hazardous Materials，2011年，186卷2-3期，p971–977)，该方法需要加入大量的柠檬酸、醋酸、聚乙二醇等试剂作为络合剂、分散剂和模板剂，所用到的材料和试剂价格较高，导致合成的纳米钛酸盐吸附剂成本高，限制其在实际中的应用。

猪粪中含有粗蛋白、游离氨基酸和纤维素、木质素等，这些成分对金属离子均具有一定的的络合和分散能力，但是还不能直接用于溶胶凝胶法合成钛酸盐吸附剂。

发明内容

本发明的目的，是提供一种氢氧化钠改性猪粪制备纳米钛酸盐吸附剂的方法，本方法生产工艺简单，成本低，同时解决了猪粪的污染问题。

采用的技术方案是：

一种氢氧化钠改性猪粪制备纳米钛酸盐吸附剂的方法，其特征在于，包括下述工艺步骤：

(1)、取新鲜的猪粪，调整含水率为89-91％，制成粪浆，按粪浆和双氧水质量比为1:0.05-0.3取质量百分浓度为28-32％的双氧水，将双氧水加入粪浆中，置于捣碎匀浆机内，捣碎匀浆20-30min，再按粪浆质量的1-10％取氢氧化钠，将氢氧化钠加入粪浆中，再次捣碎匀浆20-30min，加热至70-90℃，密闭保温20-24h，得到均质碱活化猪粪胶，备用；

(2)、按碱活化猪粪胶与钛酸四丁酯质量比为1:0.25–1取钛酸四丁酯，在持续搅拌条件下，将钛酸四丁酯缓慢滴加入步骤(1)中得到的碱活化猪粪胶中，搅拌均匀，得到含钛猪粪胶，备用；

(3)、按碱土金属和钛摩尔比为1:1称取碱土金属化合物，加入到步骤(2)中制得的含钛猪粪胶中，搅拌均匀，加热至60-80℃，继续保温搅拌反应、蒸发，最后于105℃条件下烘干，制成钛-碱土金属-猪粪干凝胶，备用；

(4)、将步骤(3)中制备的钛-碱土金属-猪粪干凝胶于650-950℃条件下，煅烧4-6h，即得。

上述步骤(1)中捣碎匀浆时，捣碎匀浆转速≥4000r/min。

上述步骤(3)中碱土金属化合物为硝酸钙、硝酸镁、硝酸钡、硝酸锶、氯化钙、氯化镁、氯化钡或氯化锶。

本发明的优点在于：

本发明利用并处理猪粪的同时，制备一种低成本的、高性能的纳米钛酸盐类重金属吸附材料，本发明制造工艺简单、操作方便，使用原料成本较低，适于广泛应用，具有较好的经济效益和社会效益。

附图说明

图1为实施例5中纳米钛酸钙5的XRD谱。

具体实施方式

实施例1

一种氢氧化钠改性猪粪制备纳米钛酸盐吸附剂的方法，其特征在于，包括下述工艺步骤：