[发明专利]一种利用牛粪制备多孔钛酸盐吸附剂的方法

说明书

技术领域

本发明属于环境保护技术领域，涉及牛粪的利用和水处理材料的制备。特别涉及一种利用牛粪制备多孔钛酸盐吸附剂的方法。

背景技术

近些年，人们对牛奶和牛肉的需求量逐年增加，带动了我国养牛业的发展，养牛业从传统的分散养殖，迅速向规模化、产业化发展。随着养牛业规模化、集约化程度的迅速提高，牛粪便集中排放造成的环境污染问题日趋凸显。对于牛粪的处理，传统的方法是制作农用肥料。但是，在现代养殖过程中，为了促进牛的生长发育，提高奶肉的产量，往往会在饲料中添加铜锌铁等营养元素及各种添加剂；同时，养殖过程中为了防疫和治病需要，还会使用抗生素等药物，这些物质大多都会随粪便排出体外，因而牛粪中往往会含有重金属和抗生素等有害物质，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。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，这些方法由于成本高等原因尚未广泛应用，很多养牛企业的牛粪堆积如山，给周围环境带来很大安全隐患，急需新的处理牛粪的方法。

牛是反刍性草食动物，现代养牛过程中，牛以草为主要食物，同时添加一些蛋白饲料和微量元素等添加剂，这些饲料经牛的咀嚼消化，大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。通常情况下，牛粪中，除含有60-90％的水分外，还有纤维素、半纤维素、木质素、蛋白质及各种氨基酸和胶体物质等。经过牛的咀嚼和消化酶的作用，牛粪中的这些成分的结构和性质都发生一些变化，表现出许多优异的特性，如络合性，分散性，粘结性等，这些特性正是溶胶凝胶合成等领域所必需的。

多孔钛酸盐，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，p1641-1648；Dong Zhang，Chun-li Zhang，Pin Zhou，Journal of Hazardous Materials，2011年，186卷2-3期，p971–977)，这些方法一般都是采用柠檬酸、油酸、醋酸和醇类试剂等为助剂，双氧水等为致孔剂，分别以钛酸四丁酯和碱土金属硝酸盐为钛和碱土金属源，再加入模板剂等，通过溶胶凝胶工艺合成得到。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

本发明的目的，是提供一种利用牛粪制备多孔钛酸盐吸附剂的方法，利用牛粪为助剂，成本低，同时解决了牛粪污染的问题。

采用的技术方案是：

一种利用牛粪制备多孔钛酸盐吸附剂的方法，其特征在于，包括如下工艺步骤：

(1)、取新鲜的牛粪，调整含水率为88-96％，放入捣碎匀浆机中，捣碎匀浆，得到均质粪浆，备用；

(2)、按步骤(1)中制得的均质粪浆与四氯化钛的质量比为1:0.095-0.5称取四氯化钛，在持续搅拌条件下，将四氯化钛缓慢滴加入步骤(1)中得到的均质粪浆中，滴加完后继续搅拌，加热煮沸，蒸发浓缩至含水率为85-86％，冷却到室温，得到含钛粪胶，备用；

(3)、按碱土金属与钛摩尔比为1:1称取碱土金属碳酸盐，加入到步骤(2)中制得的含钛粪胶中，搅拌，混合均匀，于100-110℃条件下烘干，制成钛-碱土金属-粪干凝胶，备用；

(4)、将步骤(3)中制备的钛-碱土金属-粪干凝胶置于电炉中，于650-1000℃条件下，空气氛围中煅烧4-6h，炉内自然冷却到室温，即得。

上述步骤(1)中牛粪捣碎匀浆时，捣碎搅拌转速≥4000转/分钟；

上述步骤(1)中的捣碎匀浆时间为15-60min；

上述步骤(3)中碱土金属碳酸盐为碳酸钙、碳酸钡、碳酸锶、白云石、石灰石、方解石中的一种或几种；

上述的碱土金属碳酸盐的粒径＜50微米。

上述牛粪为奶牛养殖场排放的新鲜牛粪。

本发明的优点在于：