一種生物鈣型磷酸根吸附多孔材料及其制備方法
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001]本發(fā)明屬于環(huán)境及材料領(lǐng)域，具體涉及一種利用水泥、硅微粉、牡蠣殼和雞蛋殼制備生物鈣型磷酸根吸附多孔材料的方法。
【背景技術(shù)】
[0002]我們?nèi)粘５纳钗鬯凸I(yè)廢水中常含有大量的磷，排入水體會造成藻類過度繁殖，導致水體富營養(yǎng)化，使水質(zhì)惡化。農(nóng)藥廢水中的重要污染物位高濃度有機磷，該類廢水具有毒性大，濃度高，生物難降解的特點，一旦進入水環(huán)境，將導致極為嚴重的生態(tài)環(huán)境破壞。因此研究低成本、高效率的磷吸附材料是十分必要的。
[0003]福建水產(chǎn)養(yǎng)殖業(yè)發(fā)達，全省堆積廢棄的牡蠣殼累積已有近百萬噸，而牡蠣殼具有豐富天然的多級孔狀結(jié)構(gòu)，主體部分為棱柱層，孔徑分布從I?1ym不等，使其本身就具有一定的吸附能力、交換能力和催化分解能力。我國每年產(chǎn)生的蛋殼約為300多萬噸，而雞蛋殼是一種含鈣多孔物質(zhì)，主要成分是碳酸鈣，具有較多微孔隙結(jié)構(gòu)和較大的比表面積，因此其具有良好的吸附能力。牡蠣殼和雞蛋殼是制備多孔材料優(yōu)質(zhì)原材料，也是天然的生物鈣來源。硅微粉是一種無需經(jīng)過粉碎加工、廉價的超微粉體，其主要成分是無定形S12，具有活性高，顆粒細小，比表面積大，理化性能優(yōu)良等特點。
[0004]以水泥為基體，以牡蠣殼和雞蛋殼為基礎(chǔ)原料，摻雜硅微粉，經(jīng)過造泡、混合、澆筑、蒸壓養(yǎng)護后，制備出了一種吸附能力強的多孔吸附材料。這種吸附材料不僅孔隙豐富，而且其表面的鈣離子在活化后，能和磷酸根離子反應，生成具有三維多孔結(jié)構(gòu)的水化羥基磷酸鈣，這一物質(zhì)對重金屬和磷離子都具有較好的吸附能力，使得原有的空隙機構(gòu)得到進一步優(yōu)化。同時新生成的羥基磷酸鈣具有良好的生物相容性，能夠為藻類生物提高生長的場所，而天然的藻類可吸附污水中的重金屬污染物和磷污染物，也是一種良好的吸附材料。這樣就形成了一種良性的狀態(tài)，使得吸附材料具有了持久而且高效的吸附能力。
[0005]經(jīng)檢索，國內(nèi)外尚未有以牡蠣殼、雞蛋殼、水泥和硅微粉為原料，添加外加劑，制備生物鈣型磷酸根吸附多孔材料的方法，該項目屬于國內(nèi)外首家研究發(fā)明的技術(shù)。本發(fā)明所涉及的主要原材料水泥在我國產(chǎn)量巨大，硅微粉、牡蠣殼和雞蛋殼可在工業(yè)生產(chǎn)、漁業(yè)生產(chǎn)和農(nóng)產(chǎn)品加工過程中回收得到，價格低廉，是很好的制備原料，其所使用的制備方法簡單易行，制備出磷酸根吸附多孔材料高效無害，實現(xiàn)了廢物再利用，具有良好的環(huán)境效益和經(jīng)濟效益。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0006]本發(fā)明的目的在于提供一種利用牡蠣殼、雞蛋殼、水泥和硅微粉制備生物鈣型磷酸根吸附多孔材料的方法，制得的生物鈣型磷酸根吸附多孔材料制備工藝簡單、吸附效率高且原材料廣泛易得，容易被推廣生產(chǎn)使用，經(jīng)濟效益和環(huán)境效益良好。
[0007]為實現(xiàn)上述目的，本發(fā)明采用如下技術(shù)方案:
一種生物鈣型磷酸根吸附多孔材料包括以下原料:水泥、硅微粉、牡蠣殼、雞蛋殼和外加劑。
[0008]主要原料按重量百分數(shù)計:水泥30~40%、硅微粉5~8%、牡蠣殼32.5-42.5%、雞蛋殼
10-20% 和外加齊IJ 2.5 %。
[0009]外加劑為H型發(fā)泡劑I wt%、HPMC穩(wěn)泡劑0.03 wt%和HSB脂肪族高效減水劑1.47
Wt%o
[0010]所述的水泥為普通的硅酸鹽水泥，硅微粉的主要成分3102的含量為80~92 wt%，牡蠣殼的主要成分CaCOj^含量為92~97 wt%,雞蛋殼的主要成分CaCOj^含量為90~94 wt%0
[0011]制備方法:首先將處理好的牡蠣殼和雞蛋殼破碎成細小的顆粒，加入水泥、硅微粉和減水劑制備水泥漿料，然后制備泡沫，最后將砂漿與泡沫混合、澆筑、蒸壓養(yǎng)護，即得生物鈣型磷酸根吸附多孔材料。
[0012]具體步驟如下:
(1)將牡蠣殼和雞蛋殼洗凈干燥，破碎研磨，400°c煅燒2h;
(2)將預處理好的牡蠣殼、雞蛋殼和水泥、硅微粉干拌混合20min，以水灰比為0.5:1加入水和減水劑，攪拌15min，制成凈漿；
(3)將發(fā)泡劑和穩(wěn)泡劑混合，制得泡沫，加入到凈漿中攪拌5min；
(4)澆注成型，靜置2d，180°C蒸壓養(yǎng)護12h，自然干燥，得到生物鈣型磷酸根吸附多孔材料。
[0013]本發(fā)明的顯著優(yōu)點在于:
(O原料與技術(shù)創(chuàng)新:利用水泥、硅微粉、牡蠣殼和雞蛋殼制備生物鈣型磷酸根吸附多孔材料，其主要原材料來源于工農(nóng)業(yè)生產(chǎn)的廢棄物，對其進行再利用，具有良好的環(huán)境效益。所制備的多孔材料具有持久有效的吸附能力，還能為水生藻類提供生長的場所，從而進一步提高吸附效率。該方法具有生態(tài)環(huán)保技術(shù)和原料的創(chuàng)新，具有重大環(huán)保意義。
[0014](2)經(jīng)檢索，國內(nèi)外尚未有利用牡蠣殼、雞蛋殼、水泥和硅微粉制備的生物鈣型磷酸根吸附多孔材料的報導，該項目屬于國內(nèi)外首家研究發(fā)明的技術(shù)。
[0015](3)充分利用原材料的特性:牡蠣殼具有豐富天然的多級孔狀結(jié)構(gòu)，本身即具備吸附能力。硅微粉中具有無定形的S12，具有活性高，理化性能優(yōu)良等特點，是一種無需經(jīng)過粉碎加工、廉價的超微粉體。
[0016](4)低生產(chǎn)成本:本方法的主要原料牡蠣殼、雞蛋殼和硅微粉，產(chǎn)生于漁業(yè)生產(chǎn)、農(nóng)業(yè)生產(chǎn)和工業(yè)生產(chǎn)，來源廣泛，成本很低。水泥在我國產(chǎn)量巨大，價格低廉，易于獲得。本方法具有良好的經(jīng)濟效益。
【具體實施方式】
[0017]原料配方的重量配比為:水泥30~40wt%、硅微粉5~8wt%、牡蠣殼32.5-42.5wt%、雞蛋殼10-20 wt%和外加劑2.5 wt%0
[0018]利用牡蠣殼、雞蛋殼、硅微粉和水泥制備的生物鈣型磷酸根吸附多孔材料的制備方法具體步驟為:
(I)將牡蠣殼和雞蛋殼洗凈干燥后，破碎研磨后，在400°C的環(huán)境下煅燒2h。
[0019](2)將預處理好的牡蠣殼、雞蛋殼和水泥、硅微粉按配方準確稱量，并干拌混合20min，以0.5的水灰比加入水和減水劑，攪拌15min，制成凈漿。
[0020](3)按配方比例稱取發(fā)泡劑和穩(wěn)泡劑混合，制備泡沫，加入到漿料中攪拌5min。
[0021](4)將泡沫混凝土澆注到外徑5cm，內(nèi)徑3.5cm,長8cm試模中成型，試件靜置于試驗室中2d，放入蒸壓釜中進行蒸壓養(yǎng)護(180°C，12 h)，自然干燥后即得生物鈣型磷酸根吸附多孔材料。
[0022]實施例1