一种利用生石灰熟化氧化处理猪粪制备纳米钛酸钙的方法
【技术领域】
[0001] 本发明属于环境保护技术领域，包括猪粪的处理、利用和水处理材料的制备。涉及 一种利用生石灰熟化氧化处理猪粪制备纳米钛酸钙的方法。具体地说，是利用机械破碎、生 石灰和双氧水对猪粪改性，加入钛酸四丁酯，溶胶凝胶煅烧法合成纳米钛酸钙吸附剂。
【背景技术】
[0002] 我国是传统的猪肉消费大国，也是养猪大国，随着养猪业的发展，猪粪的排放给环 境造成了严重的污染。猪粪中含有大量的有机质，传统的处理和利用方法是经发酵堆肥。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；有时还会使用抗生素，这些物质大多都会随粪便排出体外，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] 纳米钛酸钙是一种高性能重金属吸附材料，目前最常用的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 ;Dong Zhang，Chun-Ii Zhang，Pin Zhou，Journal of Hazardous Materials，2011 年，186 卷 2-3 期，p971_ 977)， 该方法是采用柠檬酸、醋酸和聚乙烯醇等为助剂，分别以钛酸四丁酯和硝酸钙为原料，采用 溶胶凝胶煅烧法合成得到。所用的材料和试剂价格都很高，合成的纳米钛酸钙的成本较高， 这限制了纳米钛酸钙吸附剂在实际中的应用。
【发明内容】
[0004] 本发明的目的，是提供一种利用生石灰熟化氧化处理猪粪制备纳米钛酸钙的方 法，其特征在于包括下述步骤：
[0005] 1、取新鲜的猪粪，调整含水率在89% -94%范围内制成粪液，按粪液与氧化钙质 量比为1:0. 05-0. 5加入氧化钙，捣碎搅拌匀浆反应20-30min，捣碎搅拌速度多5000r/min， 再按粪液和双氧水质量比为1:0. 1-0. 2,加入双氧水，双氧水质量浓度多30%，继续捣碎均 浆20-30min，室温下密闭放置20-24h，得到均质钙化猪粪胶；
[0006] 2、按钙与钛摩尔比为1:1，量取钛酸四丁酯，在持续搅拌条件下，缓慢滴加入步骤 一得到的钙化猪粪胶中，滴完后，加热至80-90°C搅拌反应、蒸发，最后于105°C条件下烘 干，制成钛 _妈_猪奠干凝胶；
[0007] 3、将步骤二制备的钛-钙-猪粪干凝胶于650-950°C，煅烧5-6h，得到纳米钛酸钙 吸附剂。
[0008] 制备原理及优点：
[0009] 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），食物中的 物质，经过猪的消化道的消化处理后，性质发生了一定的变化，这些成分对金属离子均具有 络合能力，通过机械捣碎、生石灰熟化过程中释放的热量和氢氧根，再结合双氧水的氧化作 用，对猪粪中的各组分进一步的改性处理，使得猪粪中的各成分更加蓬松、分散性提高，物 质的络合能力进一步增大，同时钙离子与粪便中的物质结合更充分，分散更均匀，直接加入 钛酸四丁酯，即可形成溶胶，烘干煅烧就可以得到高性能的纳米钛酸钙吸附剂。
[0010] 本发明直接利用生石灰和双氧水处理猪粪，提高猪粪的络合、分散和成胶能力，再 将钛酸四丁酯加入钙化的猪粪胶中，加热反应，蒸发成干胶，高温煅烧，得到纳米钛酸钙吸 附剂。猪粪中含有的铜锌铁锰等重金属固留在钛酸钙吸附剂中，掺杂在钛酸盐晶格中的这 些金属离子，增加了钛酸钙晶体的缺陷，提高了纳米钛酸钙的吸附性能。处理和利用猪粪的 同时，降低了纳米钛酸钙的合成成本。经济效益和环境效益显著。
【附图说明】
[0011] 附图为实施例3中纳米钛酸钙3的XRD谱。
【具体实施方式】
[0012] 实施例1 :纳米钛酸钙1的制备
[0013] 取200g含水率调整到89%的新鲜猪粪，加入1(^生石灰，以500〇1'/1^11搅拌速度， 捣碎匀浆反应30min，再加入20g双氧水，继续捣碎均浆30min，室温下密闭放置反应24h， 得到均质钙化猪粪胶；在持续搅拌条件下，将60. 7g钛酸四丁酯滴加入钙化猪粪胶中，滴 完后，加热至85°C搅拌反应、蒸发，最后于105°C条件下烘干，制成钛-钙-猪粪干凝胶，于 650°C，煅烧6h，得到纳米钛酸钙1。
[0014] 实施例2 :纳米钛酸钙2的制备
[0015] 取200g含水率调整到90%的新鲜猪粪，加入2(^生石灰，以50001'/1^11搅拌速度， 捣碎匀浆反应30min，再加入20g双氧水，继续捣碎均浆30min，室温下密闭放置反应24h，得 到钙化猪粪胶；在持续搅拌条件下，将121. 4g钛酸四丁酯滴加入钙化猪粪胶中，滴完后，加 热至85°C搅拌反应、蒸发，最后于105°C条件下烘干，制成钛-钙-猪粪干凝胶，于650°C，煅 烧6h，得到纳米钛酸钙2。
[0016] 实施例3 :纳米钛酸钙3的制备
[0017] 取200g含水率调整到91%的新鲜猪粪，加入4(^生石灰，以500〇1'/1^11搅拌速度， 捣碎匀浆反应30min，再加入20g双氧水，继续捣碎均浆30min，室温下密闭放置反应24h， 得到均质钙化猪粪胶；在持续搅拌条件下，将242. Sg钛酸四丁酯滴加入钙化猪粪胶中，滴 完后，加热至85°C搅拌反应、蒸发，最后于105°C条件下烘干，制成钛-钙-猪粪干凝胶，于 650°C，煅烧6h，得到纳米钛酸钙3。
[0018] 实施例4 :纳米钛酸钙4的制备
[0019] 取200g含水率调整到92%的新鲜猪粪，加入6(^生石灰，以500〇1'/1^11搅拌速度， 捣碎匀浆反应30min，再加入20g双氧水，继续捣碎均浆30min，室温下密闭放置反应24h， 得到均质钙化猪粪胶；在持续搅拌条件下，将364. 2g钛酸四丁酯滴加入钙化猪粪胶中，滴 完后，加热至85°C搅拌反应、蒸发，最后于105°C条件下烘干，制成钛-钙-猪粪干凝胶，于 650°C，煅烧6h，得到纳米钛酸钙1。
[0020] 实施例5 :纳米钛酸钙5的制备
[0021] 取200g含水率调整到93%的新鲜猪粪，加入8(^生石灰，以500〇1'/1^11搅拌速度， 捣碎匀浆反应30min，再加入20g双氧水，继续捣碎均浆30min，室温下密闭放置反应24h， 得到均质钙化猪粪胶；在持续搅拌条件下，将485. 5g钛酸四丁酯滴加入钙化猪粪胶中，滴 完后，加热至85°C搅拌反应、蒸发，最后于105°C条件下烘干，制成钛-钙-猪粪干凝胶，于 650°C，煅烧6h，得到纳米钛酸钙5。
[0022] 实施例6 :纳米钛酸钙6的制备
[0023] 取200g含水率调整到94%的新鲜猪粪，加入100g生石灰，以5000r/min搅拌速 度，捣碎匀浆反应30min，再加入20g双氧水，继续捣碎均浆30min，室温下密闭放置反应 24h，得到均质钙化猪粪胶；在持续搅拌条件下，将606. 9g钛酸四丁酯滴加入钙化猪粪胶 中，滴完后，加热至85°C搅拌反应、蒸发，最后于105°C条件下烘干，制成钛-钙-猪粪干凝 胶，于650°C，煅烧6h，得到纳米钛酸钙6。
[0024] 实施例7 :纳米钛酸钙7的制备
[0025] 取200g含水率调整到92%的新鲜猪粪，加入4(^生石灰，以500〇1'/1^11搅拌速度， 捣碎匀浆反应30min，再加入20g双氧水，继续捣碎均浆30min，室温下密闭放置反应24h， 得到均质钙化猪粪胶；在持续搅拌条件下，将242. Sg钛酸四丁酯滴加入钙化猪粪胶中，滴 完后，加热至85°C搅拌反应、蒸发，最后于105°C条件下烘干，制成钛-钙-猪粪干凝胶，于 800°C，煅烧6h，得到纳米钛酸钙7。
[0026] 实施例8 :纳米钛酸钙8的制备
[0027] 取200g含水率调整到92%的新鲜猪粪，加入4(^生石灰，以500〇1'/1^11搅拌速度， 捣碎匀浆反应30min，再加入20g双氧水，继续捣碎均浆30min，室温下密闭放置反应24h， 得到均质钙化猪粪胶；在持续搅拌条件下，将242. Sg钛酸四丁酯滴加入钙化猪粪胶中，滴 完后，加热至85°C搅拌反应、蒸发，最后于105°C条件下烘干，制成钛-钙-猪粪干凝胶，于 950°C，煅烧6h，得到纳米钛酸钙8。
[0028] 实