一种利用氧化钙处理牛粪制备纳米钛酸钙吸附剂的方法
【技术领域】
[0001] 本发明属于环境保护技术领域，特别涉及一种利用氧化钙处理牛粪制备纳米钛酸 钙吸附剂的方法。
【背景技术】
[0002] 随着科技的发展，养牛业也向机械化、集约化和现代化发展，为人们提供了丰富的 优质动物蛋白，但是养牛场牛粪的集中排放也给环境带来了巨大压力。牛粪中含有大量的 有机质、氮磷钾等元素，传统的处理方法就是农业利用。但是传统的堆肥发酵方法周期长， 营养素利用率低，养分易流失，污染环境。近些年，已有一些关于牛粪利用新方法的发明专 利公开，如：发电（201110339298. 5)，造纸（200610016594. 0)，制作饲料（201410527786. 2， 95120635. 4, 200710034265. 3)、裂解制气（200510095448. 7)、制沼气（200810235526.2)和 制作活性炭（201110071341. 4, 201110071341. 4, 200610152143. X)等。但是，这些方法由于 成本等原因尚未大规模应用，目前，还不能完全消耗利用养牛场排放的牛粪。开发牛粪新的 应用领域也是解决牛粪问题的一条出路。
[0003] 牛是反刍性动物，草料经牛的咀嚼和消化，部分营养物质被吸收，残渣和一部分营 养物以粪尿的形式排泄出来。牛粪中的纤维素、木质素和蛋白质等有机物的分子结构和性 能都发生了变化，表现出许多优异的特性，如络合性，分散性，粘结性等，通过物理和化学方 法处理后，可以在溶胶凝胶合成等领域得到应用。
[0004] 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 ;Dong Zhang，Chun-li Zhang，Pin Zhou，Journal of Hazardous Materials，2011年，186卷2-3期，p971 - 977)，一般以钛酸四丁酯和硝酸钙为原料，加入柠 檬酸，冰醋酸和醇类、采用溶胶凝胶煅烧法合成，所用到的试剂材料价格高，得到的钛酸钙 的成本很高，限制其在实际中的应用。
【发明内容】
[0005] 本发明的目的，是提供一种利用氧化钙处理牛粪制备纳米钛酸钙吸附剂的方法， 利用牛粪为助剂，成本低，同时解决了牛粪污染的问题。
[0006] 采用的技术方案是：
[0007] -种利用氧化钙处理牛粪制备纳米钛酸钙吸附剂的方法，其特征在于，包括如下 工艺步骤：
[0008] (1)、取新鲜牛粪，调整含水率为90-94%，制得粪浆，按粪浆和氧化钙质量比为 1:0. 05-0. 5取氧化钙，将氧化钙加入粪浆中，捣碎匀浆20-40min，密闭，在70-90°C条件下 保温反应20-24h，再次捣碎匀浆20-40min，得到均质钙化牛粪胶，备用；
[0009] (2)、按钙与钛的摩尔比为1:1称取钛酸四丁酯，在持续搅拌条件下，将钛酸四丁 酯滴加入步骤（1)得到的钙化牛粪胶中，搅拌均匀，加热到80-90°C，搅拌反应、蒸干，于 105-115Γ条件下充分干燥，制成钛酸钙前驱体粪干胶，备用；
[0010] (3)将步骤（2)制备的钛酸钙前驱体粪干胶于650°C -950°c条件下，煅烧5-8h，即 得。
[0011] 上述步骤（1)中捣碎勾衆时，捣碎搅拌转速彡5000r/min。
[0012] 本发明的优点在于：
[0013] 本发明处理和无害化利用牛粪的同时，降低了合成纳米钛酸钙的成本，提高了纳 米钛酸钙的吸附重金属的能力，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】
[0014] 图为实施例3中纳米钛酸钙3的XRD谱。
【具体实施方式】
[0015] 实施例1
[0016] -种利用氧化钙处理牛粪制备纳米钛酸钙吸附剂的方法，其特征在于，包括如下 工艺步骤：
[0017] 取已调整含水率为90 %的新鲜牛粪200g，加入IOg氧化钙，置于捣碎匀浆机内，以 5000r/min搅拌速度，捣碎勾衆反应30min，在80°C条件下密闭保温反应24h，再次捣碎勾衆 30min，得到钙化牛粪胶；在持续搅拌条件下，将60. 7g钛酸四丁酯滴加入钙化牛粪胶中，搅 拌均匀，在90°C条件下保温搅拌蒸发，于105°C条件下烘干，制成钛酸钙-牛粪干凝胶，置于 箱式电炉中，于650°C条件下，空气氛围中煅烧6h，得到纳米钛酸钙1 ;
[0018] 上述氧化钙（CaO)为分析纯试剂，钛酸四丁酯为化学纯试剂。
[0019] 实施例2
[0020] -种利用氧化钙处理牛粪制备纳米钛酸钙吸附剂的方法，其特征在于，包括如下 工艺步骤：
[0021] 取已调整含水率为91 %的新鲜牛粪200g，加入20g氧化钙，置于捣碎匀浆机内，以 5000r/min搅拌速度，捣碎勾衆反应30min，在80°C条件下密闭保温反应24h，再次捣碎勾衆 30min，得到钙化牛粪胶；在持续搅拌条件下，将121. 4g钛酸四丁酯滴加入钙化牛粪胶中， 搅拌均匀，在90°C条件下保温搅拌蒸发，于105°C条件下烘干，制成钛酸钙-牛粪干凝胶，置 于箱式电炉中，于650°C条件下，空气氛围中煅烧6h，得到纳米钛酸钙2 ;
[0022] 上述氧化钙（CaO)为分析纯试剂，钛酸四丁酯为化学纯试剂。
[0023] 实施例3
[0024] -种利用氧化钙处理牛粪制备纳米钛酸钙吸附剂的方法，其特征在于，包括如下 工艺步骤：
[0025] 取已调整含水率为93 %的新鲜牛粪200g，加入40g氧化钙，置于捣碎匀浆机内，以 5000r/min搅拌速度，捣碎勾衆反应30min，在80°C条件下密闭保温反应24h，再次捣碎勾衆 30min，得到钙化牛粪胶；在持续搅拌条件下，将242. Sg钛酸四丁酯滴加入钙化牛粪胶中， 搅拌均匀，在90°C条件下保温搅拌蒸发，于IKTC条件下烘干，制成钛酸钙-牛粪干凝胶，置 于箱式电炉中，于650°C条件下，空气氛围中煅烧6h，得到纳米钛酸钙3 ;
[0026] 上述氧化钙（CaO)为分析纯试剂，钛酸四丁酯为化学纯试剂。
[0027] 实施例4
[0028] -种利用氧化钙处理牛粪制备纳米钛酸钙吸附剂的方法，其特征在于，包括如下 工艺步骤：
[0029] 取已调整含水率为93 %的新鲜牛粪200g，加入60g氧化钙，置于捣碎匀浆机内，以 5000r/min搅拌速度，捣碎勾衆反应30min，在80°C条件下密闭保温反应24h，再次捣碎勾衆 30min，得到钙化牛粪胶；在持续搅拌条件下，将364. 2g钛酸四丁酯滴加入钙化牛粪胶中， 搅拌均匀，在90°C条件下保温搅拌蒸发，于IKTC条件下烘干，制成钛酸钙-牛粪干凝胶，置 于箱式电炉中，于650°C条件下，空气氛围中煅烧6h，得到纳米钛酸钙4 ;
[0030] 上述氧化钙（CaO)为分析纯试剂，钛酸四丁酯为化学纯试剂。
[0031] 实施例5
[0032] -种利用氧化钙处理牛粪制备纳米钛酸钙吸附剂的方法，其特征在于，包括如下 工艺步骤：
[0033] 取已调整含水率为94 %的新鲜牛粪200g，加入80g氧化钙，置于捣碎匀浆机内，以 5000r/min搅拌速度，捣碎勾衆反应30min，在80°C条件下密闭保温反应24h，再次捣碎勾衆 30min，得到钙化牛粪胶；在持续搅拌条件下，将485. 5g钛酸四丁酯滴加入钙化牛粪胶中， 搅拌均匀，在90°C条件下保温搅拌蒸发，于IKTC条件下烘干，制成钛酸钙-牛粪干凝胶，置 于箱式电炉中，于650°C条件下，空气氛围中煅烧6h，得到纳米钛酸钙5 ;
[0034] 上述氧化钙（CaO)为分析纯试剂，钛酸四丁酯为化学纯试剂。
[0035] 实施例6
[0036] -种利用氧化钙处理牛粪制备纳米钛酸钙吸附剂的方法，其特征在于，包括如下 工艺步骤：
[0037] 取已调整含水率为94%的新鲜牛粪200g，加入100g氧化钙，置于捣碎匀浆机内， 以5000r/min搅拌速度，捣碎勾衆反应30min，在80°C条件下密闭保温反应24h，再次捣碎 匀浆30min，得到钙化牛粪胶；在持续搅拌条件下，将606. 9g钛酸四丁酯滴加入钙化牛粪胶 中，搅拌均匀，在90°C条件下保温搅拌蒸发，于IKTC条件下烘干，制成钛酸钙-牛粪干凝 胶，置于箱式电炉中，于650°C条件下，空气氛围中煅烧6h，得到纳米钛酸钙6 ;
[0038] 上述氧化钙（CaO)为分析纯试剂，钛酸四丁酯为化学纯试剂。
[0039] 实施例7
[0040] 一种利用氧化钙处理牛粪制备纳米钛酸钙吸附剂的方法，其特征在于，包括如下 工艺步骤：
[0041] 取已调整含水率为93 %的新鲜牛粪200g，加入40g氧化钙，置于捣碎匀浆机内，以 5000r/min搅拌速度，捣碎勾衆反应30min，在80°C条件下密闭保温反应24h，再次捣碎勾衆 30min，得到钙化牛粪胶；在持续搅拌条件下，将242. Sg钛酸四丁酯滴加入钙化牛粪胶中， 搅拌均匀，在90°C条件下保温搅拌蒸发，于IKTC条件下烘干，制成钛酸钙-牛粪干凝胶，置 于箱式电炉中，于800°C条件下，空气氛围中煅烧6h，得到纳米钛酸钙7 ;
[0042] 上述氧化钙（CaO)为分析纯试剂，钛酸四丁酯为化学纯试剂。
[0043] 实施例8
[0044] 一种利用氧化钙处理牛粪制备纳米钛酸钙吸附剂的方法，其特征在于，包括如下 工艺步骤：