一种利用贝壳制备磁性复合吸附材料的方法
【专利摘要】本发明公开了一种利用贝壳制备磁性复合吸附材料的方法，属于吸附材料领域。本发明将扇贝壳进行化学改性后使其内部形成比表面积大的微孔，再通过生物改性在微孔中培养菌类，增加吸附效果，最后和铁氧化物进行复合生成磁性复合吸附材料，本发明利用扇贝壳自身的结构制备得吸附材料，再通过化学、生物改性，增大其吸附量，和氧化铁复合后可以用磁分离快速将吸附材料从溶液中分离出来，可以方便反复多次使用，并且扇贝壳成本低，可以自然降解，不会对环境产生污染。
【专利说明】
一种利用贝壳制备磁性复合吸附材料的方法
技术领域
[0001]本发明公开了一种利用贝壳制备磁性复合吸附材料的方法，属于吸附材料领域。
【背景技术】
[0002]随着社会经济的发展，对水的需求量越来越大，但一方面我国的水资源相对极为紧缺，另一方面水体污染相当严重，特别是电镀、冶金、颜料等行业造成的重金属污染触目惊心。处理重金属离子废水的技术目前有化学沉淀法、电化学法、吸附法和膜分离法等，还有一些新的技术如纳米技术、光催化法、新型介孔材料和基因处理技术等。
[0003]传统的吸附剂分为无机吸附剂和有机吸附剂，传统的无机吸附剂有珍珠岩、蛭石、粘土、硅藻土，有机吸附剂有聚丙烯、聚氨基甲酸乙酯泡沫等，但这些有机吸附剂无法自动降解，因而吸附后的产物会造成环境新的污染。贝壳粉作为一种廉价的天然清洁材料，是一种效果良好的吸附剂，利用天然贝壳制成的贝壳粉来处理废水中重金属污染的技术成为近年来一种高效环保的废水处理手段而受到普遍关注。但是目前的贝壳粉吸附能力有限，因此使其应用受到极大限制。
【发明内容】
[0004]本发明主要解决的技术问题:针对传统吸附剂中大多数无法自行降解，吸附后的产物会造成环境新的污染，而且吸附剂分离困难的缺点，提供了一种利用贝壳制备磁性复合吸附材料的方法，本发明将扇贝壳进行化学改性后使其内部形成比表面积大的微孔，再通过生物改性在微孔中培养菌类，增加吸附效果，最后和铁氧化物进行复合生成磁性复合吸附材料，本发明利用扇贝壳自身的结构制备得吸附材料，再通过化学、生物改性，增大其吸附量，和氧化铁复合后可以用磁分离快速将吸附材料从溶液中分离出来，可以方便反复多次使用，并且扇贝壳成本低，可以自然降解，不会对环境产生污染。
为了解决上述技术问题，本发明所采用的技术方案是:
(1)取200?400g扇贝壳，将表面清洗干净并去除内部剩余杂质，放入烘箱中，在80?90°C下干燥完全，将干燥后的扇贝壳放入浓度为0.5mol/L盐酸溶液中浸泡30?50min，浸泡后过滤取出，将扇贝壳用清水清洗表面I?3遍，清洗后自然风干；
(2)将上述风干后的扇贝壳放入马弗炉中先在300?500°C下煅烧30?40min，再升温到800?10000C下煅烧30?60min，煅烧结束后冷却至室温取出，并用氮气对扇贝壳表面进行吹气，去除多余粉末；
(3)将上述吹气后的扇贝壳按质量比1:2加入牛肉膏中，使牛肉膏完全覆盖扇贝壳，然后向扇贝中加入I?2g耐高温酵母菌粉，放置在37?45°C下进行培养24?30h，培养结束后将贝壳表面的牛肉膏用刀片刮掉，只留下扇贝壳微孔中的牛肉膏，再将扇贝壳按固液比1:5放入质量分数20%蔗糖水中浸泡1?14h，浸泡结束后过滤取出；
(4)将上述浸泡后的扇贝壳放入清水中浸泡去除微孔中的牛肉膏，过滤后放入烘箱中，在35?45°C下干燥6?8h，干燥后研磨、过筛得60?70目扇贝壳粉末； (5)取10?12g硫酸亚铁和8?9g氯化铁溶于250?300mL的去离子水中，混合均匀后加入8?1g上述制备的扇贝壳粉末，机械搅拌30?50min，搅拌后放入水浴锅中，在50?60°C温度下边搅拌边向混合物中滴加50?60mL浓度为3mol/L氢氧化钠溶液，控制在15?20min滴完，滴完后将水浴温度升高至80°C，将混合物保持此温度下陈化2?3h，陈化后冷却至室温，离心分离取出，将沉淀物用去离子水洗涤3?5遍后放入真空干燥中在60?80°C下干燥3?5h，干燥后取出即为磁性复合吸附材料。
[0005]本发明的应用方法:将本发明制得磁性复合吸附材料的方法应用到废水处理中，向5?1L重金属废水中，在室温下，向水中按2?5g/L加入磁性纳米微球吸附剂，先测得金属离子起始浓度分别为Cd2+为150?170mg/L，Zn2+为120?150mg/L，Pb2+为80?120mg/L，Cu2+为15?30mg/L，亚甲基蓝浓度为50?68mgL，梓檬黄浓度为15?20mg/L，加入后混合搅拌10?20min，测得金属离子分别为Cd2+为8?15mg/L，Zn2+为6?8mg/L，Pb2+为4?6mg/L，Cu2+为2?4mg/L，亚甲基蓝浓度为0.1?0.3mgL，梓檬黄浓度为0.1?0.3mg/L。
本发明的有益效果是:
(1)本发明利用扇贝壳自身的结构制备得吸附材料，再通过化学、生物改性，增大其吸附量；
(2)本发明将贝壳吸附材料氧化铁复合后可以用磁分离快速将吸附材料从溶液中分离出来，可以方便反复多次使用，并且扇贝壳成本低，可以自然降解，不会对环境产生污染。
【具体实施方式】
[0006]首先取200?400g扇贝壳，将表面清洗干净并去除内部剩余杂质，放入烘箱中，在80?90 0C下干燥完全，将干燥后的扇贝壳放入浓度为0.5mol/L盐酸溶液中浸泡30?50min，浸泡后过滤取出，将扇贝壳用清水清洗表面I?3遍，清洗后自然风干;将上述风干后的扇贝壳放入马弗炉中先在300?500°C下煅烧30?40min，再升温到800?1000°C下煅烧30?60min，煅烧结束后冷却至室温取出，并用氮气对扇贝壳表面进行吹气，去除多余粉末;将上述吹气后的扇贝壳按质量比1:2加入牛肉膏中，使牛肉膏完全覆盖扇贝壳，然后向扇贝中加入I?2g耐高温酵母菌粉，放置在37?45 0C下进行培养24?30h，培养结束后将贝壳表面的牛肉膏用刀片刮掉，只留下扇贝壳微孔中的牛肉膏，再将扇贝壳按固液比1:5放入质量分数20%蔗糖水中浸泡1?14h，浸泡结束后过滤取出；将上述浸泡后的扇贝壳放入清水中浸泡去除微孔中的牛肉膏，过滤后放入烘箱中，在35?450C下干燥6?Sh，干燥后研磨、过筛得60?70目扇贝壳粉末;取10?12g硫酸亚铁和8?9g氯化铁溶于250?300mL的去离子水中，混合均勾后加入8?1g上述制备的扇贝壳粉末，机械搅拌30?50min，搅拌后放入水浴锅中，在50?60 °C温度下边搅拌边向混合物中滴加50?60mL浓度为3mo 1/L氢氧化钠溶液，控制在15?20min滴完，滴完后将水浴温度升高至80°C，将混合物保持此温度下陈化2?3h，陈化后冷却至室温，离心分离取出，将沉淀物用去离子水洗涤3?5遍后放入真空干燥中在60?800C下干燥3?5h，干燥后取出即为磁性复合吸附材料。
[0007]实例I
首先取200g扇贝壳，将表面清洗干净并去除内部剩余杂质，放入烘箱中，在80 0C下干燥完全，将干燥后的扇贝壳放入浓度为0.5mo 1/L盐酸溶液中浸泡30min，浸泡后过滤取出，将扇贝壳用清水清洗表面I遍，清洗后自然风干;将上述风干后的扇贝壳放入马弗炉中先在300°C下煅烧30min，再升温到800°C下煅烧30min，煅烧结束后冷却至室温取出，并用氮气对扇贝壳表面进行吹气，去除多余粉末;将上述吹气后的扇贝壳按质量比1: 2加入牛肉膏中，使牛肉膏完全覆盖扇贝壳，然后向扇贝中加入Ig耐高温酵母菌粉，放置在37°C下进行培养24h，培养结束后将贝壳表面的牛肉膏用刀片刮掉，只留下扇贝壳微孔中的牛肉膏，再将扇贝壳按固液比1:5放入质量分数20%蔗糖水中浸泡10h，浸泡结束后过滤取出；将上述浸泡后的扇贝壳放入清水中浸泡去除微孔中的牛肉膏，过滤后放入烘箱中，在35°C下干燥6h，干燥后研磨、过筛得60目扇贝壳粉末;取1g硫酸亚铁和Sg氯化铁溶于250mL的去离子水中，混合均匀后加入Sg上述制备的扇贝壳粉末，机械搅拌30min，搅拌后放入水浴锅中，在50°C温度下边搅拌边向混合物中滴加50mL浓度为3mol/L氢氧化钠溶液，控制在15min滴完，滴完后将水浴温度升高至80°C，将混合物保持此温度下陈化2h，陈化后冷却至室温，离心分离取出，将沉淀物用去离子水洗涤3遍后放入真空干燥中在60°C下干燥3h，干燥后取出即为磁性复合吸附材料。
[0008]将本发明制得磁性复合吸附材料的方法应用到废水处理中，向5L重金属废水中，在室温下，向水中按2g/L加入磁性纳米微球吸附剂，先测得金属离子起始浓度分别为Cd2+为150mg/L，Zn2+为 120mg/L，Pb2+为 80mg/L，Cu2+为 15mg/L，亚甲基蓝浓度为 50mgL，梓檬黄浓度为15mg/L，加入后混合搅拌10!11；[11，测得金属离子分别为0(12+为811^凡，2112+为611^/1^132+为4mg/L，Cu2+为2mg/L，亚甲基蓝浓度为0.1mgL，柠檬黄浓度为0.lmg/L。
实例2
首先取300g扇贝壳，将表面清洗干净并去除内部剩余杂质，放入烘箱中，在85 °C下干燥完全，将干燥后的扇贝壳放入浓度为0.5mo 1/L盐酸溶液中浸泡40min，浸泡后过滤取出，将扇贝壳用清水清洗表面2遍，清洗后自然风干;将上述风干后的扇贝壳放入马弗炉中先在400°C下煅烧35min，再升温到900°C下煅烧45min，煅烧结束后冷却至室温取出，并用氮气对扇贝壳表面进行吹气，去除多余粉末;将上述吹气后的扇贝壳按质量比1: 2加入牛肉膏中，使牛肉膏完全覆盖扇贝壳，然后向扇贝中加入1.5g耐高温酵母菌粉，放置在40°C下进行培养28h，培养结束后将贝壳表面的牛肉膏用刀片刮掉，只留下扇贝壳微孔中的牛肉膏，再将扇贝壳按固液比I: 5放入质量分数20%蔗糖水中浸泡12h，浸泡结束后过滤取出；将上述浸泡后的扇贝壳放入清水中浸泡去除微孔中的牛肉膏，过滤后放入烘箱中，在40°C下干燥7h，干燥后研磨、过筛得65目扇贝壳粉末;取Ilg硫酸亚铁和9g氯化铁溶于275mL的去离子水中，混合均匀后加入9g上述制备的扇贝壳粉末，机械搅拌40min，搅拌后放入水浴锅中，在55°C温度下边搅拌边向混合物中滴加55mL浓度为3mol/L氢氧化钠溶液，控制在17min滴完，滴完后将水浴温度升高至80 V，将混合物保持此温度下陈化2.5h，陈化后冷却至室温，离心分离取出，将沉淀物用去离子水洗涤4遍后放入真空干燥中在70°C下干燥4h，干燥后取出即为磁性复合吸附材料。
将本发明制得磁性复合吸附材料的方法应用到废水处理中，向8L重金属废水中，在室温下，向水中按3g/L加入磁性纳米微球吸附剂，先测得金属离子起始浓度分别为Cd2+为160mg/L，Zn2+为 135mg/L，Pb2+为 100mg/L，Cu2+为 20mg/L，亚甲基蓝浓度为 60mgL，梓檬黄浓度为17mg/L，加入后混合搅拌15min，测得金属离子分别为Cd2+为12mg/L，Zn2+为7mg/L，Pb2+为5mg/L，Cu2+为3mg/L，亚甲基蓝浓度为0.2mgL，梓檬黄浓度为0.2mg/L。
[0009]实例3 首先取400g扇贝壳，将表面清洗干净并去除内部剩余杂质，放入烘箱中，在90 0C下干燥完全，将干燥后的扇贝壳放入浓度为0.5mo 1/L盐酸溶液中浸泡50min，浸泡后过滤取出，将扇贝壳用清水清洗表面3遍，清洗后自然风干;将上述风干后的扇贝壳放入马弗炉中先在500 0C下煅烧40min，再升温到1000°C下煅烧60min，煅烧结束后冷却至室温取出，并用氮气对扇贝壳表面进行吹气，去除多余粉末;将上述吹气后的扇贝壳按质量比1: 2加入牛肉膏中，使牛肉膏完全覆盖扇贝壳，然后向扇贝中加入2g耐高温酵母菌粉，放置在45°C下进行培养30h，培养结束后将贝壳表面的牛肉膏用刀片刮掉，只留下扇贝壳微孔中的牛肉膏，再将扇贝壳按固液比I: 5放入质量分数20%蔗糖水中浸泡14h，浸泡结束后过滤取出；将上述浸泡后的扇贝壳放入清水中浸泡去除微孔中的牛肉膏，过滤后放入烘箱中，在45°C下干燥8h，干燥后研磨、过筛得70目扇贝壳粉末;取12g硫酸亚铁和9g氯化铁溶于300mL的去离子水中，混合均匀后加入1g上述制备的扇贝壳粉末，机械搅拌50min，搅拌后放入水浴锅中，在60°C温度下边搅拌边向混合物中滴加60mL浓度为3mol/L氢氧化钠溶液，控制在20min滴完，滴完后将水浴温度升高至80°C，将混合物保持此温度下陈化3h，陈化后冷却至室温，离心分离取出，将沉淀物用去离子水洗涤5遍后放入真空干燥中在80°C下干燥5h，干燥后取出即为磁性复合吸附材料。
[0010]将本发明制得磁性复合吸附材料的方法应用到废水处理中，向1L重金属废水中，在室温下，向水中按5g/L加入磁性纳米微球吸附剂，先测得金属离子起始浓度分别为Cd2+为17 Omg/L，Zn2+为 150mg/L，Pb2+为 120mg/L，Cu2+为 30mg/L，亚甲基蓝浓度为 68mgL，梓檬黄浓度为20mg/L，加入后混合搅拌20min，测得金属离子分别为Cd2+为15mg/L，Zn2+为8mg/L，Pb2+为6mg/L，Cu2+为2?4mg/L，亚甲基蓝浓度为0.3mgL，梓檬黄浓度为0.3mg/L。
【主权项】
1.一种利用贝壳制备磁性复合吸附材料的方法，其特征在于具体制备步骤为: (1)取200?400g扇贝壳，将表面清洗干净并去除内部剩余杂质，放入烘箱中，在80?90°C下干燥完全，将干燥后的扇贝壳放入浓度为0.5mol/L盐酸溶液中浸泡30?50min，浸泡后过滤取出，将扇贝壳用清水清洗表面I?3遍，清洗后自然风干； (2)将上述风干后的扇贝壳放入马弗炉中先在300?5000C下煅烧30?40min，再升温到800?10000C下煅烧30?60min，煅烧结束后冷却至室温取出，并用氮气对扇贝壳表面进行吹气，去除多余粉末； (3)将上述吹气后的扇贝壳按质量比1:2加入牛肉膏中，使牛肉膏完全覆盖扇贝壳，然后向扇贝中加入I?2g耐高温酵母菌粉，放置在37?45°C下进行培养24?30h，培养结束后将贝壳表面的牛肉膏用刀片刮掉，只留下扇贝壳微孔中的牛肉膏，再将扇贝壳按固液比1:5放入质量分数20%蔗糖水中浸泡1?14h，浸泡结束后过滤取出； (4)将上述浸泡后的扇贝壳放入清水中浸泡去除微孔中的牛肉膏，过滤后放入烘箱中，在35?45°C下干燥6?8h，干燥后研磨、过筛得60?70目扇贝壳粉末； (5)取10?12g硫酸亚铁和8?9g氯化铁溶于250?300mL的去离子水中，混合均匀后加入8?1g上述制备的扇贝壳粉末，机械搅拌30?50min，搅拌后放入水浴锅中，在50?60°C温度下边搅拌边向混合物中滴加50?60mL浓度为3mol/L氢氧化钠溶液，控制在15?20min滴完，滴完后将水浴温度升高至80°C，将混合物保持此温度下陈化2?3h，陈化后冷却至室温，离心分离取出，将沉淀物用去离子水洗涤3?5遍后放入真空干燥中在60?80°C下干燥3?5h，干燥后取出即为磁性复合吸附材料。
【文档编号】C02F101/20GK105921120SQ201610267283
【公开日】2016年9月7日
【申请日】2016年4月27日
【发明人】陈毅忠, 王统军
【申请人】常州市奥普泰科光电有限公司