一种利用猪粪制备多孔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，特别涉及一种利用猪粪制备多孔钛酸盐吸附剂的 方法。
【背景技术】
[0002] 我国是传统的养猪大国。近些年，我国的养猪业从传统的农户分散养殖，迅速向规 模化、集约化和产业化发展。养猪业蓬勃发展的同时，猪粪的集中排放造成的环境问题日趋 严重。猪粪中含有大量的有机质，传统的处理和利用方法是经堆肥发酵处理后制成农用肥 料。但是，在现代养殖过程中，为了促进猪的生长发育，防病驱虫，一般都会在饲料中添加 含铜锌铁砷等元素的添加剂；有时，养殖过程中为了防疫和治病需要，还会使用抗生素，这 些物质大多都会随粪便排出体外，因而养猪场排放的猪粪中有时会含有过量的重金属等有 害物质，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重金属和抗生素的技术和方法 (林代炎等，发明专利200810071567. 2 ;曾清如等，【申请号】201410197618. 1 ;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宄.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，博士后研宄 工作报告，2004年）。但是，这些方法由于成本高等原因尚未广泛应用，目前，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。
[0003] 猪属于杂食性动物，养猪场排放的猪粪中含有50%以上有机质（包括粗蛋白、游 离氨基酸和纤维素等），蛋白质和各种氨基酸类物质对金属离子具有较强的络合能力，纤维 素具有分散、吸附和絮凝特性，这些性能都可以在络合溶胶凝胶法合成中得到应用。
[0004] 多孔纳米钛酸盐，是一类稳定的高性能重金属吸附剂，目前最常用的合成方法 是溶胶凝胶及由此法衍生的一些方法（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)，一般都是采用柠檬酸、油酸、醋酸、三乙醇胺和醇类试剂 等为助剂，分别以钛酸四丁酯和碱土金属硝酸盐为钛和碱土金属源，再结合模板剂或模板 材料采用溶胶凝胶法合成得到。所用的材料和试剂价格都很高，合成的多孔钛酸盐的成本 很高，限制多孔钛酸盐吸附剂在实际中的应用。
【发明内容】
[0005] 本发明的目的，是提供一种利用猪粪制备多孔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。
[0006] 采用的技术方案是：
[0007] -种利用猪粪制备多孔钛酸盐吸附剂的方法，其特征在于，包括下述工艺步骤：
[0008] (1)、取新鲜的猪粪，调整含水率为80-93%，捣碎匀浆，得到均质猪粪浆，备用；
[0009] (2)、按粪浆与四氯化钛质量比为1:0. 1-0.8取四氯化钛，在持续搅拌条件下，将 四氯化钛缓慢滴加入步骤（1)得到的均质猪粪浆中，搅拌均匀，得到含钛猪粪胶，备用； [0010] (3)、按碱土金属和钛摩尔比为1:1称取碱土金属碳酸盐粉体，加入到步骤（2)制 得的含钛粪胶中，搅拌30min，用氨水调pH值为2. 5-4,继续搅拌，加热蒸发水分，于105°C条 件下烘干，制成钛-碱土金属-猪粪干凝胶，备用；
[0011] (4)、将步骤（3)制备的钛-碱土金属-猪粪干凝胶于650-1000°C条件下，空气氛 围中煅烧4-6h，炉内自然冷却到室温，即得。
[0012] 上述步骤（1)的猪粪捣碎匀浆时，捣碎搅拌转速多3000转/分钟。
[0013] 上述步骤（1)的猪奠捣碎勾衆时，捣碎勾衆时间为15-60min。
[0014] 上述步骤（3)的碱土金属化合物粉体为碳酸钙、白云石、石灰石中的一种或几种。
[0015] 上述的碱土金属化合物粉体的粒径< 50微米。
[0016] 本发明的优点在于：
[0017] 本发明利用猪粪为助剂，分别以四氯化钛和碱土金属碳酸盐为钛和碱土金属源， 利用和处理猪粪的同时，制备一种低成本的、高性能的多孔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】
[0018] 图1为实施例4中多孔钛酸钙3的扫描电镜照片。
[0019] 图2为实施例4中多孔钛酸钙3的XRD谱。
【具体实施方式】 [0020] 实施例1
[0021] 一种利用猪粪制备多孔钛酸盐吸附剂的方法，其特征在于，包括下述工艺步骤：
[0022] (1)、取新鲜的猪粪，调整含水率为87-91 %，捣碎匀浆，得到均质猪粪浆，备用；
[0023] (2)、按粪浆与四氯化钛质量比为1:0. 19-0. 57取四氯化钛，在持续搅拌条件下， 将四氯化钛缓慢滴加入步骤（1)得到的均质猪粪浆中，搅拌均匀，得到含钛猪粪胶，备用；
[0024] (3)、按碱土金属和钛摩尔比为1:1称取碱土金属碳酸盐粉体，加入到步骤（2)制 得的含钛粪胶中，搅拌30min，用氨水调pH值为3,继续搅拌，加热蒸发水分，于105°C条件下 烘干，制成钛-碱土金属-猪粪干凝胶，备用；
[0025] (4)、将步骤（3)制备的钛-碱土金属-猪粪干凝胶于650-1000°C条件下，空气氛 围中煅烧4-6h，炉内自然冷却到室温，即得。
[0026] 实施例2
[0027] 一种利用猪粪制备多孔钛酸盐吸附剂的方法，其特征在于，包括下述工艺步骤：
[0028] 取新鲜的猪粪，调整含水率为80%，置于捣碎匀浆机内，以4000r/min搅拌速度， 捣碎匀浆15min，得到均质猪粪浆；取1000 g均质猪粪浆，在持续搅拌条件下，逐滴加入190g 四氯化钛，搅拌均匀，得到含钛粪胶；称取IOlg石灰石粉，均匀加入含钛猪粪胶中，搅拌 30min，用氨水调整pH值为3,继续搅拌加热蒸发水分，于105°C条件下烘干，制成钛-钙-猪 粪干凝胶；将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，得到多孔钛酸钙1 ;
[0029] 上述石灰石粉含碳酸钙为99%，粒径为25微米。
[0030] 实施例3
[0031] -种利用猪粪制备多孔钛酸盐吸附剂的方法，其特征在于，包括下述工艺步骤：
[0032] 取新鲜的猪粪，调整含水率为84%，置于捣碎匀浆机内，以4000r/min搅拌速度， 捣碎匀浆15min，得到均质猪粪浆；取1000 g均质猪粪浆，在持续搅拌条件下，逐滴加入380g 四氯化钛，搅拌均匀，得到含钛粪胶；称取202g石灰石粉，均匀加入含钛猪粪胶中，搅拌 30min，用氨水调整pH值为3,继续搅拌加热蒸发水分，于105°C条件下烘干，制成钛-钙-猪 粪干凝胶；将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，得到多孔钛酸钙2 ;
[0033] 上述石灰石粉含碳酸钙为99%，粒径为25微米。
[0034] 实施例4
[0035] 一种利用猪粪制备多孔钛酸盐吸附剂的方法，其特征在于，包括下述工艺步骤：
[0036] 取新鲜的猪粪，调整含水率为87%，置于捣碎匀浆机内，以4000r/min搅拌速度， 捣碎匀浆15min，得到均质猪粪浆；取1000 g均质猪粪浆，在持续搅拌条件下，逐滴加入285g 四氯化钛，搅拌均匀，得到含钛粪胶；称取151. 5g石灰石粉，均匀加入含钛猪粪胶中，搅拌 30min，用氨水调整pH值为3,继续搅拌加热蒸发水分，于105°C条件下烘干，制成钛-钙-猪 粪干凝胶；将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，得到多孔钛酸钙3 ;
[0037] 上述石灰石粉含碳酸钙为99%，粒径为25微米。
[0038] 实施例5
[0039] 一种利用猪粪制备多孔钛酸盐吸附剂的方法，其特征在于，包括下述工艺步骤：
[0040] 取新鲜的猪粪，调整含水率为89%，置于捣碎匀浆机内，以3000r/min搅拌速度， 捣碎匀浆15min，得到均质猪粪浆；取1000 g均质猪粪浆，在持续搅拌条件下，逐滴加入570g 四氯化钛，搅拌均匀，得到含钛粪胶；称取303g石灰石粉，均匀加入含钛猪粪胶中，搅拌 30min，用氨水调整pH值为3,继续搅拌加热蒸发水分，于105°C条件下烘干，制成钛-钙-猪 粪干凝胶；将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，得到多孔钛酸钙4;
[0041] 上述石灰石粉含碳酸钙为99%，粒径为25微米。
[0042] 实施例6
[0043] 一种利用猪粪制备多孔钛酸盐吸附剂的方法，其特征在于，包括下述工艺步骤：
[0044] 取新鲜的猪粪，调整含水率为91 %，置于捣碎匀浆机内，以4000r/min搅拌速度， 捣碎匀浆15min，得到均质猪粪浆；取1000 g均质猪粪浆，