[发明专利]一种氢氧化钠辅助处理牛粪制备纳米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，特别涉及一种氢氧化钠辅助处理牛粪制备纳米钛酸盐吸附剂的方法。

背景技术

随着人们对牛肉和牛奶需求量的逐年增加，养牛业迅速发展，牛粪的排放量逐年增大，环境污染问题日益严重。对于牛粪，传统的处理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。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，这些方法由于成本等原因尚未大规模应用，目前，还不能完全消耗利用养牛场排放的牛粪。开发牛粪新的应用领域也是解决牛粪问题的一条出路。

牛是反刍性草食动物，草料经牛的咀嚼和消化，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。牛粪中含有大量的纤维素，木质素，蛋白质，各种氨基酸、胶体物质和其它有机大分子。经过牛的消化道处理，这些有机物的分子结构和性能都发生了变化，表现出许多优异的特性，如络合性，分散性，粘结性等，可以在溶胶凝胶合成等领域得到应用。

纳米钛酸盐是一类稳定的高性能重金属吸附剂，(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，p1641-1648；Dong Zhang，Chun-li Zhang，Pin Zhou，Journal of Hazardous Materials，2011年，186卷2-3期，p971–977)，其合成方法是溶胶凝胶法，该方法必须用到柠檬酸、油酸、醋酸和聚乙二醇等试剂作为络合、分散和催化剂，这些材料和试剂价格较高，导致了纳米钛酸盐的合成成本过高，限制其在实际中的应用。

发明内容

本发明的目的，是提供一种氢氧化钠辅助处理牛粪制备纳米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：

一种氢氧化钠辅助处理牛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：

(1)、取新鲜牛粪，调整含水率为89-91％，制成粪浆，加入粪浆质量的2-10％的氢氧化钠固体，捣碎匀浆20-30min，在50-80℃条件下保温反应20-24h；得到碱化牛粪胶，备用；

(2)、按牛粪与钛酸四丁酯质量比为1:0.25-4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)中得到的碱化牛粪胶中，滴完后，继续搅拌20-30min，得到含钛牛粪胶，备用；

(3)、按碱土金属和钛摩尔比为1:1称取碱土金属化合物，配制成乙醇溶液，将碱土金属化合物的乙醇溶液加入到步骤(2)制得的含钛牛粪胶中，搅拌均匀，加热至85-95℃，继续保温搅拌反应、蒸发多余的水分，于100-110℃条件下烘干，制成钛-碱土金属-牛粪干凝胶，备用；

(4)、将步骤(3)中制备的钛-碱土金属-牛粪干凝胶于600-950℃条件下，空气氛围中煅烧4-6h，即得。

上述步骤(1)中捣碎匀浆时，捣碎搅拌速度≥4000r/min。

上述步骤(3)中碱土金属化合物为硝酸钙、硝酸镁、氯化钙、氯化镁。

本发明的优点在于：

本发明处理和无害化利用牛粪的同时，降低了合成纳米钛酸盐的成本，提高了纳米钛酸盐的吸附重金属的能力，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

图1为实施例2中纳米钛酸钙2的XRD谱。

具体实施方式

实施例1

一种氢氧化钠辅助处理牛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：