一种醋酸改性羊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，特别涉及一种醋酸改性羊粪制备纳米钛酸盐吸附 剂的方法。
【背景技术】
[0002] 近些年，我国养羊业迅速发展。然而，无论是草原、山区牧养，还是规模化养殖场的 现代化养殖，羊粪的排放给环境带来了很大的压力，污染问题日趋凸显。对于羊粪的处理， 传统的方法是发酵制作农用肥料。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。羊是草食性动物，粪便干而细，羊粪中富含纤维素，木质素，蛋白质，各种 氨基酸和胶体物质等可利用的宝贵资源。近些年，已有一些羊粪综合利用方法的报导，如： 用于污水治理的助凝剂（彭江晨芮旭婷，ZL201210484952. 6);制备消毒杀菌剂和液体铵钾 复合肥（刘伟等，ZL 201310251712.6);防沙固沙（陈文业等，申请号201310748256. 6)等。 但是，将羊粪用于合成重金属吸附材料的研宄未见报道。
[0003] 纳米钛酸盐是一类稳定的高性能重金属吸附剂，一般都是采用溶胶-凝胶煅烧法 合成，即：用钛酸四丁酯和碱土金属盐为原料，以柠檬酸、油酸、醋酸、聚乙烯醇和乙醇等作 为分散剂、络合剂和催化剂，采用溶胶凝胶工艺制备钛酸盐凝胶，高温煅烧得到纳米钛酸盐 (张东，侯平，化学学报，2009年，67卷12期：P1336-1342 ;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)。该方法合成的纳米钛酸盐吸附材料性能优 良，但是所用的材料、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，是提供一种醋酸改性羊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，同时解决了羊粪的污染问题。
[0005] 采用的技术方案是：
[0006] 一种醋酸改性羊粪制备纳米钛酸盐吸附剂的方法，其特征在于，包括如下工艺步 骤：
[0007] (1)、取新鲜的羊粪，调整含水率为82-94%，制成粪浆，置于捣碎匀浆机内，按粪浆 与冰醋酸质量比为1:0. 3-1取冰醋酸，将冰醋酸加入粪浆中，捣碎匀浆30-60min，密闭，在 60-80°C条件下保温16-24h，得到均质醋酸改性羊粪胶，备用；
[0008] (2)、按羊粪胶与钛酸四丁酯质量比为1:0. 25-1取钛酸四丁酯，在持续搅拌条 件下，将钛酸四丁酯缓慢滴加入步骤（1)中得到的醋酸改性羊粪胶中，滴完后，继续搅拌 20-30min，得到含钛羊粪胶，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中制得 的含钛羊粪胶中，搅拌混合均匀，加热至80-90°C保温搅拌反应，蒸干水分后，于100-1KTC 烘干，制成钛-碱土金属-羊粪干凝胶，备用；
[0010] (4)、将步骤（3)制备的钛-碱土金属-羊粪干凝胶于650-1000°C条件下，空气氛 围中煅烧4-6h，即得。
[0011] 上述步骤（1)中捣碎搅拌速度彡5000r/min。
[0012] 上述步骤（3)中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、碳酸锶和白云石粉、石灰石粉中的一种。
[0013] 上述的碱土金属化合物中碳酸钙、碳酸钡、碳酸锶和白云石粉、石灰石粉的粒径 < 25微米。
[0014] 本发明的优点在于：
[0015] 本发明利用醋酸对羊粪改性，并利用改性羊粪为助剂，制备纳米钛酸盐吸附剂，利 用和处理羊粪的同时，分制备一种低成本的、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】
[0016] 图1为实施例2中多孔钛酸钙1的XRD谱。
[0017] 图2为实施例2中多孔钛酸钙1的扫描电镜照片。
【具体实施方式】
[0018] 实施例1
[0019] 一种醋酸改性羊粪制备纳米钛酸盐吸附剂的方法，其特征在于，包括如下工艺步 骤：
[0020] (1)、取新鲜的羊粪，调整含水率为88-92%，制成粪浆，置于捣碎匀浆机内，按粪浆 与冰醋酸质量比为1 :〇. 5-0. 8取冰醋酸，将冰醋酸加入粪浆中，捣碎匀浆30-60min，密闭， 在60-80°C条件下保温16-24h，得到均质醋酸改性羊粪胶，备用；
[0021] (2)、按羊粪胶与钛酸四丁酯质量比为1:0. 25-0. 8取钛酸四丁酯，在持续搅拌条 件下，将钛酸四丁酯缓慢滴加入步骤（1)中得到的醋酸改性羊粪胶中，滴完后，继续搅拌 20-30min，得到含钛羊粪胶，备用；
[0022] (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中制得 的含钛羊粪胶中，搅拌混合均匀，加热至80-90°C保温搅拌反应，蒸干水分后，于100-1KTC 烘干，制成钛-碱土金属-羊粪干凝胶，备用；
[0023] (4)、将步骤（3)制备的钛-碱土金属-羊粪干凝胶于650-1000°C条件下，空气氛 围中煅烧4-6h，即得。
[0024] 实施例2
[0025] 一种醋酸改性羊粪制备纳米钛酸盐吸附剂的方法，其特征在于，包括如下工艺步 骤：
[0026] 取新鲜的羊粪，调整含水率为88%，制成粪浆，按粪浆与冰醋酸质量比1:0. 5取冰 醋酸，将冰醋酸加入粪浆中，置于捣碎匀浆机内，以5000r/min搅拌速度，捣碎匀浆60min， 密闭，在60°C条件下保温24h，得到均质醋酸改性羊粪胶；称取1000 g醋酸改性羊粪胶，在持 续搅拌条件下，逐滴加入500g钛酸四丁酯，滴加完后，继续搅拌反应30min，得到含钛羊粪 胶；称取149g石灰石粉，加入含钛羊粪胶中，搅拌混合均匀，加热至90°C保温搅拌反应，蒸 干水分后，于105°C条件下烘干，制成钛-钙-羊粪干凝胶，置于箱式电炉中，于750°C条件 下，空气氛围中煅烧6h，得到纳米钛酸钙1。
[0027] 上述石灰石粉含碳酸钙99%，粒径为25微米。
[0028] 实施例3
[0029] 一种醋酸改性羊粪制备纳米钛酸盐吸附剂的方法，其特征在于，包括如下工艺步 骤：
[0030] 取新鲜的羊粪，调整含水率为90%，制成粪浆，按粪浆与冰醋酸质量比1:0. 8取冰 醋酸，将冰醋酸加入粪浆中，置于捣碎匀浆机内，以5000r/min搅拌速度，捣碎匀浆30min， 密闭，在60°C条件下保温24h，得到均质醋酸改性羊粪胶；称取1000 g醋酸改性羊粪胶，在持 续搅拌条件下，逐滴加入700g钛酸四丁酯，滴加完后，继续搅拌反应30min，得到含钛羊粪 胶；称取208g石灰石粉，加入含钛羊粪胶中，搅拌混合均匀，加热至80°C保温搅拌反应，蒸 干水分后，于105°C条件下烘干，制成钛-钙-羊粪干凝胶，置于箱式电炉中，于750°C条件 下，空气氛围中煅烧6h，得到纳米钛酸钙2 ;
[0031] 上述石灰石粉含碳酸钙99%，粒径为25微米。
[0032] 实施例4
[0033] 一种醋酸改性羊粪制备纳米钛酸盐吸附剂的方法，其特征在于，包括如下工艺步 骤：
[0034] 取新鲜的羊粪，调整含水率为92%，制成粪浆，按粪浆与冰醋酸质量比1:0. 5取冰 醋酸，将冰醋酸加入粪浆中，置于捣碎匀浆机内，以5000r/min搅拌速度，捣碎匀浆30min， 密闭，在60°C条件下保温24h，得到均质醋酸改性羊粪胶；称取1000 g醋酸改性羊粪胶，在持 续搅拌条件下，逐滴加入250g钛酸四丁酯，滴加完后，继续搅拌反应30min，得到含钛羊粪 胶；称取75g石灰石粉，加入含钛羊粪胶中，搅拌混合均