一种改性鸡粪制备纳米钛酸盐吸附剂的方法
【技术领域】
[0001] 本发明属于环境保护技术领域，涉及鸡粪的资源化利用和水处理材料的制备，特 别涉及一种改性鸡粪制备纳米钛酸盐吸附剂的方法。
【背景技术】
[0002] 鸡是人类饲养最普遍的家禽，是人类优质动物蛋白的主要来源之一。近些年，随着 养鸡业的发展，鸡粪的集中排放造成的环境问题日趋严重。鸡粪中有机物含量大，这不但给 病源菌和蛆蝇的生长提供了温床，而且腐败分解释放出的恶臭的有害气体污染空气。传统 的鸡粪处理方法是通过堆肥发酵后制作农用肥料，堆肥法不仅周期长，发酵过程会释放大 量的有害臭气，而且有机物易流失进入水体，造成空气和水的污染。在现代养殖过程中，为 了提高鸡蛋和鸡肉的产量和品质，会在饲料中添加铜锌铁锰等金属元素。同时，为了防病和 治疗，养殖场还会经常使用抗生素等药物，这些物质大多都会随粪便排出，这些有害物质在 传统的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。近几年， 人们开发出了一些新的鸡粪处理和利用技术（朱曲波等，ZL 201010233989. 2;张很文，发 明专利，【申请号】201210561028. 3 ;王玉琴，鸡粪的污染及防治，中国畜禽种业，2014. 07)。 但是这些方法对鸡粪的利用量有限，很多养殖场鸡粪堆积，污染环境。
[0003] 纳米钛酸盐是一类稳定的高性能重金属吸附剂（张东，侯平，化学学报，2009 年，67卷12期：pl336-1342 ;张东，王敏，谭玉玲，化学学报，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)。目前，合成纳米钛酸盐最常用的方法是采用柠檬酸、醋酸、三乙醇胺和 醇类等试剂作为络合、催化和分散剂，用钛酸四丁酯和碱土金属化合物，结合溶胶凝胶煅烧 技术合成得到。这些方法所用的材料和试剂价格都很高，合成的纳米钛酸盐的成本很高，限 制纳米钛酸盐吸附剂在实际中的应用。
【发明内容】
[0004] 本发明的目的，是提供一种改性鸡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，同时解决了鸡粪污染的问题。
[0005] 采用的技术方案是：
[0006] 一种改性鸡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：
[0007] (1)、取新鲜的鸡粪，调整含水率为86-92%，制成粪浆，按粪浆和双氧水质量比 为1:0. 2-0. 5取质量浓度为20-30%的双氧水，将双氧水加入粪浆中，捣碎匀浆15-30min， 再按粪浆与冰醋酸质量比为1:0. 5-1取冰醋酸，将冰醋酸加入粪浆中，再次捣碎匀浆 15-30min，密闭，在40-60°C条件下保温20-24h，得到均质改性鸡粪胶，备用；
[0008] (2)、按改性鸡粪胶与钛酸四丁酯质量比为1:0. 5 - 0. 8取钛酸四丁醋，在持续搅 拌条件下，缓慢滴加入步骤（1)得到的改性鸡粪胶中，滴完后，继续搅拌20-40min，得到含 钛鸡粪胶，备用；
[0009] (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⑵制得的 含钛鸡粪胶中，搅拌反应完全，加热搅拌煮沸，蒸干后于l〇5°C条件下烘干，制成钛-碱土金 属-鸡粪干凝胶，备用；
[0010] (4)、将步骤（3)中制得的钛-碱土金属-鸡粪干凝胶于650-950°C条件下，空气氛 围中煅烧4-6h，得到纳米钛酸盐吸附剂。
[0011] 上述步骤（1)中捣碎勾衆时，捣碎搅拌速度彡6000r/min。
[0012] 上述步骤（3)中所述的碱土金属化合物为硝酸钙、硝酸镁、硝酸钡、硝酸锶、碳酸 钙、碳酸钡、碳酸锶、白云石或石灰石。
[0013] 上述的碳酸钙、碳酸钡、碳酸锶和白云石、石灰石粒径< 25微米。
[0014] 本发明利用机械破碎和双氧水破坏有机质的大颗粒，再用醋酸对各成分进行改 性，增加了鸡粪的络合性、分散性和成胶性能。
[0015] 本发明的优点在于：
[0016] 本发明利用改性鸡粪为助剂，制备了纳米钛酸盐吸附剂，利用和处理鸡粪的同时， 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】
[0017] 图1为实施例3中纳米钛酸钙3的XRD谱。
[0018] 图2为实施例3中纳米钛酸钙3的扫描电镜照片。
【具体实施方式】
[0019] 实施例1
[0020] 一种改性鸡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：
[0021] 取新鲜的鸡粪，调整含水率为86%，称取1000g，置于捣碎匀浆机内，加入200g双 氧水，以6000r/min搅拌速度，捣碎匀浆30min，再加入500g冰醋酸，继续以相同的速度捣碎 匀浆30min，得到均质醋酸改性粪浆；称取1000 g醋酸改性粪浆，在持续搅拌条件下，逐滴加 入500g钛酸四丁酯，滴加完后，继续搅拌30min，得到含钛粪胶；称取149g石灰石粉，加入 到含钛粪胶中，搅拌反应完全，加热搅拌煮沸，蒸干后于105°C条件下烘干，制成钛-钙-粪 干凝胶；将钛-钙-粪干凝胶置于箱式电炉中，于850°C条件下，空气氛围中煅烧6h，炉内自 然冷却到室温，得到纳米钛酸钙1 ;
[0022] 上述的石灰石粉含碳酸钙为99%，粒径为25微米。
[0023] 实施例2
[0024] 一种改性鸡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：
[0025] 取新鲜的鸡粪，调整含水率为88%，称取1000g，置于捣碎匀浆机内，加入500g双 氧水，以6000r/min搅拌速度，捣碎勾衆30min，再加入1000 g冰醋酸，继续以相同的速度捣 碎匀浆30min，得到均质醋酸改性粪浆。称取1000 g醋酸改性粪浆，在持续搅拌条件下，逐滴 加入800g钛酸四丁酯，滴加完后，继续搅拌30min，得到含钛粪胶。称取238g石灰石粉，加入 到含钛粪胶中，搅拌反应完全，加热搅拌煮沸，蒸干后于105°C条件下烘干，制成钛-钙-粪 干凝胶。将钛-钙-粪干凝胶置于箱式电炉中，于850°C，空气氛围中煅烧6h，炉内自然冷 却到室温，得到纳米钛酸钙2 ;
[0026] 上述的石灰石粉含碳酸钙为99%，粒径为25微米。
[0027] 实施例3
[0028] 一种改性鸡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：
[0029] 取新鲜的鸡粪，调整含水率为90%，称取1000g，置于捣碎匀浆机内，加入400g双 氧水，以6000r/min搅拌速度，捣碎勾衆30min，再加入800g冰醋酸，继续以相同的速度捣碎 匀浆30min，得到均质醋酸改性粪浆；称取1000 g醋酸改性粪浆，在持续搅拌条件下，逐滴加 入700g钛酸四丁酯，滴加完后，继续搅拌30min，得到含钛粪胶；称取208g石灰石粉，加入 到含钛粪胶中，搅拌反应完全，加热搅拌煮沸，蒸干后于105°C条件下烘干，制成钛-钙-粪 干凝胶。将钛-钙-粪干凝胶置于箱式电炉中，于850°C条件下，空气氛围中煅烧6h，炉内 自然冷却到室温，得到纳米钛酸钙3 ;
[0030] 上述的石灰石粉含碳酸钙为99%，粒径为25微米。
[0031] 实施例4
[0032] 一种改性鸡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：
[0033] 取新鲜的鸡粪，调整含水率为92%，称取1000g，置于捣碎匀浆机内，加入300g双 氧水，以6000r/min搅拌速度，捣碎匀浆30min，再加入700g冰醋酸，继续以相同的速度捣碎 匀浆30min，得到均质醋酸改性粪浆；称取1000 g醋酸改性粪浆，在持续搅拌条件下，逐滴加 入800g钛酸四丁酯，滴加完后，继续搅拌30min，得到含钛粪胶；称取555g硝酸钙，加入到 含钛粪胶中，搅拌反应完全，加热搅拌煮沸，蒸干后于l〇5°C条件下烘干，制成钛-钙-粪干 凝胶；将钛-钙-粪干凝胶置于箱式电炉中，于850°C条件下，空气氛围中煅烧6h，炉内自然 冷却到室温，得到纳米钛酸钙4 ;
[0034] 上述的硝酸钙（CaNO3 · 4H20)为分析纯试剂。
[0035] 实施例5
[0036] 一种改性鸡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：
[0037] 取新鲜的鸡粪，调整含水率为90%，称取1000g，置于捣碎匀浆机内，加入300g双 氧水，以6000r/min搅拌速度，捣碎勾衆30min，再加入1000 g冰醋酸，继续以相同的速度捣 碎匀浆30min，得到均质醋酸改性粪浆；称取1000 g醋酸改性粪浆，在持续搅拌条件下，逐滴 加入600g钛酸四丁酯，滴加完后，继续搅拌30min，得到含钛粪胶；称取417g硝酸钙，加入 到含钛粪胶中，搅拌反应完全，加热搅拌煮沸，蒸干后于105°C条件下烘干，制成钛-钙-粪 干凝胶；将钛-钙-粪干凝胶置于箱式电炉中，于850°C条件下，空气氛围中煅烧6h，炉内自 然冷却到室温，得到纳米钛酸钙5 ;
[0038] 上述的硝酸钙（CaNO3 · 4H20)为分析纯试剂。
[0039] 实施例6
[0040] 一种改性鸡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：
[0041] 取新鲜的鸡粪，调整含水率为88%，称取1000g，置于捣碎匀浆机内，加入200g双 氧水，以6000r/min搅拌速度，捣碎匀浆30min，再加入500g冰醋酸，继续以相同的速度捣碎 匀浆30min，得到均质醋酸改性粪浆；称取1000 g醋酸改性粪浆，在持续搅拌条件下，逐滴加 入500g钛酸四丁酯，滴加完后，继续搅拌30min，得到含钛粪胶；称取347g硝酸钙，加入到 含钛粪胶中，搅拌反应完全，加热搅拌煮沸，蒸干后于l〇5°C条件下烘干，制成钛-钙-粪干 凝胶；将钛-钙-粪干凝胶置于箱式电炉中，于850°C条件下，空气氛围中煅烧6h，炉内自然 冷却到室温，得到纳米钛酸钙6 ;
[0042] 上述的硝酸钙（CaNO3 · 4H20)为分析纯试剂。
[0043] 实施例7
[0044] 一种改性鸡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：
[0045] 取新鲜的鸡粪，调整含水率为90%，称取1000g，置于捣碎匀浆机内，加入500g双 氧水，以6000r/min搅拌速度，捣碎勾衆30min，再加入500g冰醋酸，继续以相同的速度捣 碎匀浆30min，得到均质醋酸改性粪浆；称取1000 g醋酸改性粪浆，在持续搅拌条件下，逐 滴加入700g钛酸四丁酯，滴加完后，继续搅拌30min，得到含钛粪胶；称取192g白云石，加 入到含钛