本发明专利技术公开了利用牛粪制备具有光催化功能的多孔钛酸盐吸附剂的方法，包括如下工艺步骤：取新鲜的牛粪，调整含水率为89-94％，制成粪浆，按粪浆质量的千克数与碱土金属摩尔数比为1:0.2-2.5，加入碱土金属盐，放入捣碎匀浆机中，捣碎匀浆，得到含碱土金属的胶状粪浆；按钛和碱土金属摩尔比为1:1称取钛酸四丁酯，在持续搅拌条件下，将钛酸四丁酯逐滴加入胶状粪浆中，继续搅拌20-40min，混合均匀，于100-110℃条件下烘干，制成钛-碱土金属-粪干凝胶，将钛-碱土金属-粪干凝胶于950℃-1000℃，空气氛围中煅烧4-6h，自然冷却到室温，即得。本发明专利技术利用牛粪完全代替合成钛酸盐吸附剂过程中的所有助剂，制备同时具备吸附重金属和光催化降解有机物能力的钛酸盐水处理材料。
【技术实现步骤摘要】
本专利技术属于环境
，涉及一种牛粪无害化利用和同时具备光催化和吸附功 能的水处理材料制备的方法，具体涉及利用牛粪制备具有光催化功能的多孔钛酸盐吸附剂 的方法，利用牛粪，溶胶-凝胶法制备多孔纳米钛酸盐，处理和利用牛粪的同时，得到可以 同步分解有机物和吸附去除水中重金属的水处理材料。 技术背景 水的化学污染物主要有重金属和有机物两大类。重金属包括镉、铅、汞、铬、砷、锌、 铜、镍等，它们毒性大，不能在环境中降解，并可在生物链中循环累积富集；有机污染物成分 复杂，是以毒性、致癌性和使水体溶解氧减少而对人和生态环境系统产生影响。 对于单纯的重金属废水，采用吸附法可实现废水的达标排放，同时还能回收有用 金属；对于单纯的有机废水，用生化法或光催化氧化法等处理也取得显著效果。但在实际 中，重金属和有机物往往同时存在于水中，如化学镀镍、镀铜的废水含有EDTA、柠檬酸、苹果 酸等有机络合剂。对于有机物和重金属混合废水，由于有机物络合作用的存在，采用吸附 法去除重金属很困难；而生化法不能去除重金属，同时，重金属的毒性降低了废水的可生化 性。这些方法都不能实现有机无机混合废水的同步净化。半导体光催化氧化法利用紫外光 无害化分解矿化有机物，是一种非常有前途的有机废水处理方法。虽然光催化过程中产生 的电子，可以还原一部分重金属。但是对重金属的处理能力很弱，而且只适用于氧化还原电 位远高于光催化剂的导带点的金属价态的改变，不能彻底去除或回收重金属。 如若将重金属的吸附和光催化降解有机物结合起来，制备一种具有光催化降解有 机物的重金属吸附剂，可以高效地实现同步净化水中的有机物和重金属。专利技术专利（苏海 佳ZL 200610081112. X)公开了一种负载有二氧化钛光催化剂的壳聚糖或葡聚糖交联树 脂；徐孝文等（ZL 200610040680. 5)制备了一种沸石基纳米二氧化钛双功能材料；刘俊莉 等（专利技术专利，申请号201410395773. 4)将氧化锌负载于陶瓷网基底上得到光催化和重金 属吸附功能的废水处理材料。这些方法虽然提供一种既可以吸附重金属离子，又可以光催 化降解水中的有机污染物的双功能材料，但是这些方法都是基于负载或两种不同材料复合 在一起，合成工艺复杂，制备成本高，而且存在着功能组分易脱落和流失，失去双重功能的 弊端。 钛酸盐是一种用途广泛的介电陶瓷材料，具有特定结构的钛酸盐具有一定的光 催化能力（冯秀丽等，化学进展，2005, 17卷6期：1019-1027 ;郑伟，浙江大学硕士论文， 2012)。专利技术人也曾研宄发现，具有一定特殊形貌和结构的纳米钛酸盐对重金属具有很强的 吸附净化能力（张东，侯平，化学学报，2009年，67卷12期：pl336-1342 ;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 ;专利技术专利，201110169169. 6)。 但是，目前尚未发现和合成出同时具备光催化和吸附重金属双重功能的钛酸盐材料。另 一方面，现有的制备技术中，为了获得特殊形貌和结构，合成时都要使用大量的柠檬酸、醋 酸、聚乙烯醇等络合剂和分散剂以及各种模板剂或模板材料，这导致了钛酸盐合成成本都 很高，限制了钛酸盐的应用。专利技术人也曾经采用甲基丙烯酸废水为络合剂（专利技术专利， 201310305418. 9 ;201310305420. 6)，制备了雾凇状钛酸盐吸附剂，降低了钛酸盐的合成成 本，但是该法合成出来的钛酸盐不具备光催化功能。 养牛业是我国的传统产业。随着人们对牛肉、牛奶等牛产品需求量的增加，养牛业 迅速发展，牛粪便排放造成的环境污染问题日趋凸显。牛是草食性动物，进食的牧草中的大 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。牛粪中富含纤维素，木 质素，蛋白质，各种氨基酸和其他有机大分子。经过牛的咀嚼和消化酶的作用，牛粪中的纤 维素、木质素和蛋白质等有机物的分子结构和性能都发生了很大变化，表现出许多优异的 特性，是可利用的宝贵资源。目前，对于牛粪资源化利用传统的方法是制作农用肥料。但 是，传统的堆肥发酵方法周期长，营养元素易流失，易污染周围环境。近些年，已有一些关于 牛粪利用方法的专利技术专利公开，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，这些技术由于成本高、应用性差或存在二次污染等问题，尚未广泛应用。探讨一 种新的无害化利用牛粪中宝贵的资源的途径，解决牛粪污染问题摆在我们面前。 为了降低多孔纳米钛酸盐的合成成本，综合利用牛粪，制备同时具备吸附重金属 和光催化降解有机物能力的钛酸盐水处理材料，本专利技术提供了一种直接利用牛粪为助剂制 备具有光催化及重金属吸附功能的多孔钛酸盐方法。
技术实现思路
本发的目的在于提供。 所采用的技术方案是： ，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89-94%，搅拌均匀，制成粪浆，按粪浆质量的千 克数与碱土金属摩尔数比为1:0. 2-2. 5,加入碱土金属盐，放入捣碎匀浆机中，捣碎匀浆，得 到含碱土金属的胶状粪浆，备用； (2)、按钛和碱土金属摩尔比为1:1称取钛酸四丁酯，在持续搅拌条件下，将 钛酸四丁酯逐滴加入步骤（1)中得到的胶状粪浆中，继续搅拌20-40min，混合均匀，于 100_110°C条件下烘干，制成钛-碱土金属-奠干凝胶，备用； (3)、将步骤⑵制备的钛-碱土金属-粪干凝胶于950°C -1000°C，空气氛围中煅 烧4-6h，自然冷却到室温，即得。 上述的碱土金属盐为硝酸钙、硝酸锶、氯化钙或氯化锶； 上述的捣碎勾衆时，捣碎搅拌速度不低于4000r/min ; 上述的捣碎匀浆时，捣碎匀浆时间为15-60min。 本专利技术的优点在于： 本专利技术工艺方法简单、环保，综合利用牛粪完全代替合成钛酸盐吸附剂过程中的 所有助剂，降低多孔纳米钛酸盐的合成成本，制备同时具备吸附重金属和光催化降解有机 物能力的钛酸盐水处理材料，过程中无二次污染，成本低、应用性强，同时解决了牛粪污染 等问题，变废为宝，适于广泛应用。【附图说明】 图1为实施例1中的多孔钛酸钙A的扫描电镜照片； 图2为实施例1中的多孔钛酸钙A的XRD谱。【具体实施方式】 实施例1 ，其特征在于，包括如 下工艺步骤： 取新鲜牛粪，调整含水率为90 %，搅拌均匀，称取lKg，加入 118. 075gCa(N03)2 ? 4H20,置于捣碎匀浆机内，以5000r/min搅拌速度，捣碎匀浆30min，得 到含钙的粪胶；在持续搅拌条件下，将称取170. 18g钛酸四丁酯逐滴加入粪胶中，继续搅 拌30min，混合均匀，于1本文档来自技高网...
【技术保护点】
利用牛粪制备具有光催化功能的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89‑94％，搅拌均匀，制成粪浆，按粪浆质量的千克数与碱土金属摩尔数比为1:0.2‑2.5，加入碱土金属盐，放入捣碎匀浆机中，捣碎匀浆，得到含碱土金属的胶状粪浆，备用；(2)、按钛和碱土金属摩尔比为1:1称取钛酸四丁酯，在持续搅拌条件下，将钛酸四丁酯逐滴加入步骤(1)中得到的胶状粪浆中，继续搅拌20‑40min，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；(3)、将步骤(2)制备的钛‑碱土金属‑粪干凝胶于950℃‑1000℃，空气氛围中煅烧4‑6h，自然冷却到室温，即得。
【技术特征摘要】
【专利技术属性】
技术研发人员：张东，刘施羽，陈镭阳，谈意川，李福佳，
申请(专利权)人：沈阳理工大学，
类型：发明
国别省市：辽宁;21
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