一種利用貝殼制備磁性復(fù)合吸附材料的方法
【專利摘要】本發(fā)明公開了一種利用貝殼制備磁性復(fù)合吸附材料的方法，屬于吸附材料領(lǐng)域。本發(fā)明將扇貝殼進(jìn)行化學(xué)改性后使其內(nèi)部形成比表面積大的微孔，再通過生物改性在微孔中培養(yǎng)菌類，增加吸附效果，最后和鐵氧化物進(jìn)行復(fù)合生成磁性復(fù)合吸附材料，本發(fā)明利用扇貝殼自身的結(jié)構(gòu)制備得吸附材料，再通過化學(xué)、生物改性，增大其吸附量，和氧化鐵復(fù)合后可以用磁分離快速將吸附材料從溶液中分離出來，可以方便反復(fù)多次使用，并且扇貝殼成本低，可以自然降解，不會對環(huán)境產(chǎn)生污染。
【專利說明】
一種利用貝殼制備磁性復(fù)合吸附材料的方法
技術(shù)領(lǐng)域
[0001]本發(fā)明公開了一種利用貝殼制備磁性復(fù)合吸附材料的方法，屬于吸附材料領(lǐng)域。
【背景技術(shù)】
[0002]隨著社會經(jīng)濟(jì)的發(fā)展，對水的需求量越來越大，但一方面我國的水資源相對極為緊缺，另一方面水體污染相當(dāng)嚴(yán)重，特別是電鍍、冶金、顏料等行業(yè)造成的重金屬污染觸目驚心。處理重金屬離子廢水的技術(shù)目前有化學(xué)沉淀法、電化學(xué)法、吸附法和膜分離法等，還有一些新的技術(shù)如納米技術(shù)、光催化法、新型介孔材料和基因處理技術(shù)等。
[0003]傳統(tǒng)的吸附劑分為無機(jī)吸附劑和有機(jī)吸附劑，傳統(tǒng)的無機(jī)吸附劑有珍珠巖、蛭石、粘土、硅藻土，有機(jī)吸附劑有聚丙烯、聚氨基甲酸乙酯泡沫等，但這些有機(jī)吸附劑無法自動降解，因而吸附后的產(chǎn)物會造成環(huán)境新的污染。貝殼粉作為一種廉價(jià)的天然清潔材料，是一種效果良好的吸附劑，利用天然貝殼制成的貝殼粉來處理廢水中重金屬污染的技術(shù)成為近年來一種高效環(huán)保的廢水處理手段而受到普遍關(guān)注。但是目前的貝殼粉吸附能力有限，因此使其應(yīng)用受到極大限制。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0004]本發(fā)明主要解決的技術(shù)問題:針對傳統(tǒng)吸附劑中大多數(shù)無法自行降解，吸附后的產(chǎn)物會造成環(huán)境新的污染，而且吸附劑分離困難的缺點(diǎn)，提供了一種利用貝殼制備磁性復(fù)合吸附材料的方法，本發(fā)明將扇貝殼進(jìn)行化學(xué)改性后使其內(nèi)部形成比表面積大的微孔，再通過生物改性在微孔中培養(yǎng)菌類，增加吸附效果，最后和鐵氧化物進(jìn)行復(fù)合生成磁性復(fù)合吸附材料，本發(fā)明利用扇貝殼自身的結(jié)構(gòu)制備得吸附材料，再通過化學(xué)、生物改性，增大其吸附量，和氧化鐵復(fù)合后可以用磁分離快速將吸附材料從溶液中分離出來，可以方便反復(fù)多次使用，并且扇貝殼成本低，可以自然降解，不會對環(huán)境產(chǎn)生污染。
為了解決上述技術(shù)問題，本發(fā)明所采用的技術(shù)方案是:
(1)取200?400g扇貝殼，將表面清洗干凈并去除內(nèi)部剩余雜質(zhì)，放入烘箱中，在80?90°C下干燥完全，將干燥后的扇貝殼放入濃度為0.5mol/L鹽酸溶液中浸泡30?50min，浸泡后過濾取出，將扇貝殼用清水清洗表面I?3遍，清洗后自然風(fēng)干；
(2)將上述風(fēng)干后的扇貝殼放入馬弗爐中先在300?500°C下煅燒30?40min，再升溫到800?10000C下煅燒30?60min，煅燒結(jié)束后冷卻至室溫取出，并用氮?dú)鈱ι蓉悮け砻孢M(jìn)行吹氣，去除多余粉末；
(3)將上述吹氣后的扇貝殼按質(zhì)量比1:2加入牛肉膏中，使牛肉膏完全覆蓋扇貝殼，然后向扇貝中加入I?2g耐高溫酵母菌粉，放置在37?45°C下進(jìn)行培養(yǎng)24?30h，培養(yǎng)結(jié)束后將貝殼表面的牛肉膏用刀片刮掉，只留下扇貝殼微孔中的牛肉膏，再將扇貝殼按固液比1:5放入質(zhì)量分?jǐn)?shù)20%蔗糖水中浸泡1?14h，浸泡結(jié)束后過濾取出；
(4)將上述浸泡后的扇貝殼放入清水中浸泡去除微孔中的牛肉膏，過濾后放入烘箱中，在35?45°C下干燥6?8h，干燥后研磨、過篩得60?70目扇貝殼粉末； (5)取10?12g硫酸亞鐵和8?9g氯化鐵溶于250?300mL的去離子水中，混合均勻后加入8?1g上述制備的扇貝殼粉末，機(jī)械攪拌30?50min，攪拌后放入水浴鍋中，在50?60°C溫度下邊攪拌邊向混合物中滴加50?60mL濃度為3mol/L氫氧化鈉溶液，控制在15?20min滴完，滴完后將水浴溫度升高至80°C，將混合物保持此溫度下陳化2?3h，陳化后冷卻至室溫，離心分離取出，將沉淀物用去離子水洗滌3?5遍后放入真空干燥中在60?80°C下干燥3?5h，干燥后取出即為磁性復(fù)合吸附材料。
[0005]本發(fā)明的應(yīng)用方法:將本發(fā)明制得磁性復(fù)合吸附材料的方法應(yīng)用到廢水處理中，向5?1L重金屬廢水中，在室溫下，向水中按2?5g/L加入磁性納米微球吸附劑，先測得金屬離子起始濃度分別為Cd2+為150?170mg/L，Zn2+為120?150mg/L，Pb2+為80?120mg/L，Cu2+為15?30mg/L，亞甲基藍(lán)濃度為50?68mgL，梓檬黃濃度為15?20mg/L，加入后混合攪拌10?20min，測得金屬離子分別為Cd2+為8?15mg/L，Zn2+為6?8mg/L，Pb2+為4?6mg/L，Cu2+為2?4mg/L，亞甲基藍(lán)濃度為0.1?0.3mgL，梓檬黃濃度為0.1?0.3mg/L。
本發(fā)明的有益效果是:
(1)本發(fā)明利用扇貝殼自身的結(jié)構(gòu)制備得吸附材料，再通過化學(xué)、生物改性，增大其吸附量；
(2)本發(fā)明將貝殼吸附材料氧化鐵復(fù)合后可以用磁分離快速將吸附材料從溶液中分離出來，可以方便反復(fù)多次使用，并且扇貝殼成本低，可以自然降解，不會對環(huán)境產(chǎn)生污染。
【具體實(shí)施方式】
[0006]首先取200?400g扇貝殼，將表面清洗干凈并去除內(nèi)部剩余雜質(zhì)，放入烘箱中，在80?90 0C下干燥完全，將干燥后的扇貝殼放入濃度為0.5mol/L鹽酸溶液中浸泡30?50min，浸泡后過濾取出，將扇貝殼用清水清洗表面I?3遍，清洗后自然風(fēng)干;將上述風(fēng)干后的扇貝殼放入馬弗爐中先在300?500°C下煅燒30?40min，再升溫到800?1000°C下煅燒30?60min，煅燒結(jié)束后冷卻至室溫取出，并用氮?dú)鈱ι蓉悮け砻孢M(jìn)行吹氣，去除多余粉末;將上述吹氣后的扇貝殼按質(zhì)量比1:2加入牛肉膏中，使牛肉膏完全覆蓋扇貝殼，然后向扇貝中加入I?2g耐高溫酵母菌粉，放置在37?45 0C下進(jìn)行培養(yǎng)24?30h，培養(yǎng)結(jié)束后將貝殼表面的牛肉膏用刀片刮掉，只留下扇貝殼微孔中的牛肉膏，再將扇貝殼按固液比1:5放入質(zhì)量分?jǐn)?shù)20%蔗糖水中浸泡1?14h，浸泡結(jié)束后過濾取出；將上述浸泡后的扇貝殼放入清水中浸泡去除微孔中的牛肉膏，過濾后放入烘箱中，在35?450C下干燥6?Sh，干燥后研磨、過篩得60?70目扇貝殼粉末;取10?12g硫酸亞鐵和8?9g氯化鐵溶于250?300mL的去離子水中，混合均勾后加入8?1g上述制備的扇貝殼粉末，機(jī)械攪拌30?50min，攪拌后放入水浴鍋中，在50?60 °C溫度下邊攪拌邊向混合物中滴加50?60mL濃度為3mo 1/L氫氧化鈉溶液，控制在15?20min滴完，滴完后將水浴溫度升高至80°C，將混合物保持此溫度下陳化2?3h，陳化后冷卻至室溫，離心分離取出，將沉淀物用去離子水洗滌3?5遍后放入真空干燥中在60?800C下干燥3?5h，干燥后取出即為磁性復(fù)合吸附材料。
[0007]實(shí)例I
首先取200g扇貝殼，將表面清洗干凈并去除內(nèi)部剩余雜質(zhì)，放入烘箱中，在80 0C下干燥完全，將干燥后的扇貝殼放入濃度為0.5mo 1/L鹽酸溶液中浸泡30min，浸泡后過濾取出，將扇貝殼用清水清洗表面I遍，清洗后自然風(fēng)干;將上述風(fēng)干后的扇貝殼放入馬弗爐中先在300°C下煅燒30min，再升溫到800°C下煅燒30min，煅燒結(jié)束后冷卻至室溫取出，并用氮?dú)鈱ι蓉悮け砻孢M(jìn)行吹氣，去除多余粉末;將上述吹氣后的扇貝殼按質(zhì)量比1: 2加入牛肉膏中，使牛肉膏完全覆蓋扇貝殼，然后向扇貝中加入Ig耐高溫酵母菌粉，放置在37°C下進(jìn)行培養(yǎng)24h，培養(yǎng)結(jié)束后將貝殼表面的牛肉膏用刀片刮掉，只留下扇貝殼微孔中的牛肉膏，再將扇貝殼按固液比1:5放入質(zhì)量分?jǐn)?shù)20%蔗糖水中浸泡10h，浸泡結(jié)束后過濾取出；將上述浸泡后的扇貝殼放入清水中浸泡去除微孔中的牛肉膏，過濾后放入烘箱中，在35°C下干燥6h，干燥后研磨、過篩得60目扇貝殼粉末;取1g硫酸亞鐵和Sg氯化鐵溶于250mL的去離子水中，混合均勻后加入Sg上述制備的扇貝殼粉末，機(jī)械攪拌30min，攪拌后放入水浴鍋中，在50°C溫度下邊攪拌邊向混合物中滴加50mL濃度為3mol/L氫氧化鈉溶液，控制在15min滴完，滴完后將水浴溫度升高至80°C，將混合物保持此溫度下陳化2h，陳化后冷卻至室溫，離心分離取出，將沉淀物用去離子水洗滌3遍后放入真空干燥中在60°C下干燥3h，干燥后取出即為磁性復(fù)合吸附材料。
[0008]將本發(fā)明制得磁性復(fù)合吸附材料的方法應(yīng)用到廢水處理中，向5L重金屬廢水中，在室溫下，向水中按2g/L加入磁性納米微球吸附劑，先測得金屬離子起始濃度分別為Cd2+為150mg/L，Zn2+為 120mg/L，Pb2+為 80mg/L，Cu2+為 15mg/L，亞甲基藍(lán)濃度為 50mgL，梓檬黃濃度為15mg/L，加入后混合攪拌10!11；[11，測得金屬離子分別為0(12+為811^凡，2112+為611^/1^132+為4mg/L，Cu2+為2mg/L，亞甲基藍(lán)濃度為0.1mgL，檸檬黃濃度為0.lmg/L。
實(shí)例2
首先取300g扇貝殼，將表面清洗干凈并去除內(nèi)部剩余雜質(zhì)，放入烘箱中，在85 °C下干燥完全，將干燥后的扇貝殼放入濃度為0.5mo 1/L鹽酸溶液中浸泡40min，浸泡后過濾取出，將扇貝殼用清水清洗表面2遍，清洗后自然風(fēng)干;將上述風(fēng)干后的扇貝殼放入馬弗爐中先在400°C下煅燒35min，再升溫到900°C下煅燒45min，煅燒結(jié)束后冷卻至室溫取出，并用氮?dú)鈱ι蓉悮け砻孢M(jìn)行吹氣，去除多余粉末;將上述吹氣后的扇貝殼按質(zhì)量比1: 2加入牛肉膏中，使牛肉膏完全覆蓋扇貝殼，然后向扇貝中加入1.5g耐高溫酵母菌粉，放置在40°C下進(jìn)行培養(yǎng)28h，培養(yǎng)結(jié)束后將貝殼表面的牛肉膏用刀片刮掉，只留下扇貝殼微孔中的牛肉膏，再將扇貝殼按固液比I: 5放入質(zhì)量分?jǐn)?shù)20%蔗糖水中浸泡12h，浸泡結(jié)束后過濾取出；將上述浸泡后的扇貝殼放入清水中浸泡去除微孔中的牛肉膏，過濾后放入烘箱中，在40°C下干燥7h，干燥后研磨、過篩得65目扇貝殼粉末;取Ilg硫酸亞鐵和9g氯化鐵溶于275mL的去離子水中，混合均勻后加入9g上述制備的扇貝殼粉末，機(jī)械攪拌40min，攪拌后放入水浴鍋中，在55°C溫度下邊攪拌邊向混合物中滴加55mL濃度為3mol/L氫氧化鈉溶液，控制在17min滴完，滴完后將水浴溫度升高至80 V，將混合物保持此溫度下陳化2.5h，陳化后冷卻至室溫，離心分離取出，將沉淀物用去離子水洗滌4遍后放入真空干燥中在70°C下干燥4h，干燥后取出即為磁性復(fù)合吸附材料。
將本發(fā)明制得磁性復(fù)合吸附材料的方法應(yīng)用到廢水處理中，向8L重金屬廢水中，在室溫下，向水中按3g/L加入磁性納米微球吸附劑，先測得金屬離子起始濃度分別為Cd2+為160mg/L，Zn2+為 135mg/L，Pb2+為 100mg/L，Cu2+為 20mg/L，亞甲基藍(lán)濃度為 60mgL，梓檬黃濃度為17mg/L，加入后混合攪拌15min，測得金屬離子分別為Cd2+為12mg/L，Zn2+為7mg/L，Pb2+為5mg/L，Cu2+為3mg/L，亞甲基藍(lán)濃度為0.2mgL，梓檬黃濃度為0.2mg/L。
[0009]實(shí)例3 首先取400g扇貝殼，將表面清洗干凈并去除內(nèi)部剩余雜質(zhì)，放入烘箱中，在90 0C下干燥完全，將干燥后的扇貝殼放入濃度為0.5mo 1/L鹽酸溶液中浸泡50min，浸泡后過濾取出，將扇貝殼用清水清洗表面3遍，清洗后自然風(fēng)干;將上述風(fēng)干后的扇貝殼放入馬弗爐中先在500 0C下煅燒40min，再升溫到1000°C下煅燒60min，煅燒結(jié)束后冷卻至室溫取出，并用氮?dú)鈱ι蓉悮け砻孢M(jìn)行吹氣，去除多余粉末;將上述吹氣后的扇貝殼按質(zhì)量比1: 2加入牛肉膏中，使牛肉膏完全覆蓋扇貝殼，然后向扇貝中加入2g耐高溫酵母菌粉，放置在45°C下進(jìn)行培養(yǎng)30h，培養(yǎng)結(jié)束后將貝殼表面的牛肉膏用刀片刮掉，只留下扇貝殼微孔中的牛肉膏，再將扇貝殼按固液比I: 5放入質(zhì)量分?jǐn)?shù)20%蔗糖水中浸泡14h，浸泡結(jié)束后過濾取出；將上述浸泡后的扇貝殼放入清水中浸泡去除微孔中的牛肉膏，過濾后放入烘箱中，在45°C下干燥8h，干燥后研磨、過篩得70目扇貝殼粉末;取12g硫酸亞鐵和9g氯化鐵溶于300mL的去離子水中，混合均勻后加入1g上述制備的扇貝殼粉末，機(jī)械攪拌50min，攪拌后放入水浴鍋中，在60°C溫度下邊攪拌邊向混合物中滴加60mL濃度為3mol/L氫氧化鈉溶液，控制在20min滴完，滴完后將水浴溫度升高至80°C，將混合物保持此溫度下陳化3h，陳化后冷卻至室溫，離心分離取出，將沉淀物用去離子水洗滌5遍后放入真空干燥中在80°C下干燥5h，干燥后取出即為磁性復(fù)合吸附材料。
[0010]將本發(fā)明制得磁性復(fù)合吸附材料的方法應(yīng)用到廢水處理中，向1L重金屬廢水中，在室溫下，向水中按5g/L加入磁性納米微球吸附劑，先測得金屬離子起始濃度分別為Cd2+為17 Omg/L，Zn2+為 150mg/L，Pb2+為 120mg/L，Cu2+為 30mg/L，亞甲基藍(lán)濃度為 68mgL，梓檬黃濃度為20mg/L，加入后混合攪拌20min，測得金屬離子分別為Cd2+為15mg/L，Zn2+為8mg/L，Pb2+為6mg/L，Cu2+為2?4mg/L，亞甲基藍(lán)濃度為0.3mgL，梓檬黃濃度為0.3mg/L。
【主權(quán)項(xiàng)】
1.一種利用貝殼制備磁性復(fù)合吸附材料的方法，其特征在于具體制備步驟為: (1)取200?400g扇貝殼，將表面清洗干凈并去除內(nèi)部剩余雜質(zhì)，放入烘箱中，在80?90°C下干燥完全，將干燥后的扇貝殼放入濃度為0.5mol/L鹽酸溶液中浸泡30?50min，浸泡后過濾取出，將扇貝殼用清水清洗表面I?3遍，清洗后自然風(fēng)干； (2)將上述風(fēng)干后的扇貝殼放入馬弗爐中先在300?5000C下煅燒30?40min，再升溫到800?10000C下煅燒30?60min，煅燒結(jié)束后冷卻至室溫取出，并用氮?dú)鈱ι蓉悮け砻孢M(jìn)行吹氣，去除多余粉末； (3)將上述吹氣后的扇貝殼按質(zhì)量比1:2加入牛肉膏中，使牛肉膏完全覆蓋扇貝殼，然后向扇貝中加入I?2g耐高溫酵母菌粉，放置在37?45°C下進(jìn)行培養(yǎng)24?30h，培養(yǎng)結(jié)束后將貝殼表面的牛肉膏用刀片刮掉，只留下扇貝殼微孔中的牛肉膏，再將扇貝殼按固液比1:5放入質(zhì)量分?jǐn)?shù)20%蔗糖水中浸泡1?14h，浸泡結(jié)束后過濾取出； (4)將上述浸泡后的扇貝殼放入清水中浸泡去除微孔中的牛肉膏，過濾后放入烘箱中，在35?45°C下干燥6?8h，干燥后研磨、過篩得60?70目扇貝殼粉末； (5)取10?12g硫酸亞鐵和8?9g氯化鐵溶于250?300mL的去離子水中，混合均勻后加入8?1g上述制備的扇貝殼粉末，機(jī)械攪拌30?50min，攪拌后放入水浴鍋中，在50?60°C溫度下邊攪拌邊向混合物中滴加50?60mL濃度為3mol/L氫氧化鈉溶液，控制在15?20min滴完，滴完后將水浴溫度升高至80°C，將混合物保持此溫度下陳化2?3h，陳化后冷卻至室溫，離心分離取出，將沉淀物用去離子水洗滌3?5遍后放入真空干燥中在60?80°C下干燥3?5h，干燥后取出即為磁性復(fù)合吸附材料。
【文檔編號】C02F101/20GK105921120SQ201610267283
【公開日】2016年9月7日
【申請日】2016年4月27日
【發(fā)明人】陳毅忠, 王統(tǒng)軍
【申請人】常州市奧普泰科光電有限公司