一种醋酸改性猪粪制备纳米钛酸盐吸附剂的方法
【技术领域】
[0001] 本发明属于环境保护技术领域，包括畜禽粪便的利用和水处理材料的制备。设及 一种醋酸改性猪粪制备纳米铁酸盐吸附剂的方法。具体地说，是利用醋酸对猪粪改性后，用 于溶胶凝胶法合成纳米铁酸盐吸附剂。 技术背景
[0002] 我国是传统的养猪大国。近些年，我国的养猪业从传统的农户分散养殖，迅速向规 模化、集约化和产业化发展。养猪业蓬勃发展的同时，猪粪的集中排放造成的环境问题日趋 严重。猪粪中含有大量的有机质，传统的处理和利用方法是经堆肥发酵处理后制成农用肥 料。但是，在现代养殖过程中，为了促进猪的生长发育，防病驱虫，一般都会在饲料中添加 含铜锋铁神等元素的添加剂；有时，养殖过程中为了防疫和治病需要，还会使用抗生素，运 些物质大多都会随粪便排出体外，因而养猪场排放的猪粪中有时会含有过量的重金属等有 害物质，运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±壤和环境造 成污染。针对运些问题，人们开发出了一些新的去除猪粪中重金属和抗生素的技术和方法 (林代炎等，发明专利200810071567. 2 ;曾清如等，【申请号】201410197618. 1 ;周俊等.生物 渐浸法去除猪粪中重金属和提高其脱水性能研究.环境科学学报.201131 (2) : 388-394 ;张 树清，规模化养殖畜禽粪有害成分测定及其无害化处理效果，中国农业科学院，博±后研究 工作报告，2004年）。但是，运些方法由于成本高等原因尚未广泛应用，目前，还不能满足养 殖业对猪粪处理的需求，大量堆积的猪粪急需新的利用和处理途径。
[0003] 猪属于杂食性动物，养猪场排放的猪粪中含有50%W上有机质（包括粗蛋白、游 离氨基酸和纤维素等），食物中的物质，经过猪的消化道的消化处理后，性质发生了一定的 变化，运些成分对金属离子均具有较强的络合能力，通过醋酸对其进一步的簇基化处理，提 高了粪便中的各个组分的络合、分散和成胶能力，运些性能都可W在络合溶胶凝胶法合成 中得到应用。
[0004] 纳米铁酸盐，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络合 溶胶凝胶法（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，pl641-1648;DongZhang，Qum-liZhang,PinZhou,Journalof 化zardousMaterials, 2011年，186卷2-3期，p971 - 977)，一般都是采用巧樣酸、醋酸和醇 类试剂等为助剂，分别W铁酸四下醋和碱±金属硝酸盐为原料，采用溶胶凝胶般烧法合成 得到。所用的材料和试剂价格都很高，合成的纳米铁酸盐的成本很高，限制纳米铁酸盐吸附 剂在实际中的应用。
[0005] 为了处理和利用猪粪，同时降低纳米铁酸盐吸附剂的合成成本，利用醋酸和双氧 水对猪粪进行处理，提高猪粪的络合、分散和成胶能力，再分别将铁酸四下醋和碱±金属化 合物加入猪粪浆中，加热反应，蒸发成干胶，高溫般烧，得到纳米铁酸盐吸附剂。猪粪中含有 的铜锋铁儘等重金属固留在纳米铁酸盐吸附剂中，渗杂在铁酸盐晶格中的运些金属离子， 提高了纳米铁酸盐的吸附性能。
【发明内容】
[0006] 本发明的目的，是提供一种醋酸改性猪粪制备纳米铁酸盐吸附剂的方法，本发明 利用猪粪为原料，利用醋酸和双氧水对猪粪改性，提高猪粪的络合成胶及分散能力，使得猪 粪能够完全代替合成纳米铁酸盐吸附剂过程中的所有助剂。
[0007] 本发明不仅提高了纳米铁酸盐吸附剂的吸附能力，而且工艺简单，生产成本低。
[0008] 采用的技术方案是：
[0009] 一种利用醋酸改性猪粪制备纳米铁酸盐吸附剂的方法，其特征在于该方法包括如 下步骤：
[0010] 1、取新鲜的猪粪，调整含水率在88% -93%范围内，得到粪浆，备用；
[0011] 2、按步骤1制备的粪浆与冰醋酸质量比为1:0. 4-0. 8取冰醋酸，并将冰醋酸加入 粪浆中，捣碎匀浆10-20min;再按步骤1制备的粪浆与双氧水质量比为1:0. 1-0. 3加入双 氧水，继续捣碎均浆10-20min，密闭静置8-24h，得到醋酸改性猪粪胶；
[0012] 3、按醋酸改性猪粪胶与铁酸四下醋质量比为1:0. 5-1，取铁酸四下醋，在持续揽 拌条件下，缓慢滴加入步骤2得到的醋酸改性猪粪胶中，滴完后，继续揽拌20-30min，得到 含铁猪粪胶；
[0013] 4、按碱±金属和铁摩尔比为1:1称取碱±金属化合物，加入到步骤3制得的含铁 猪粪胶中，揽拌均匀，加热至85-95°C，继续保溫揽拌反应、蒸发，最后于105°C条件下干燥， 制成铁-碱上金属-猪粪干凝胶；
[0014] 5、将步骤4制备的铁-碱±金属-猪粪干凝胶于650-950°C，空气氛围中般烧 4-6h，得到纳米铁酸盐吸附剂。
[0015] 所述的捣碎匀浆时捣碎揽拌速度不低于4000r/min。
[0016] 所述的双氧水质量浓度为20-30%。
[0017] 所述的碱±金属化合物为硝酸巧、硝酸儀、硝酸领、硝酸锁、碳酸巧、碳酸领、碳酸 锁和白云石、石灰石、方解石中的一种或几种。
[0018] 所述的碳酸巧、碳酸领、碳酸锁和白云石、石灰石、方解石的粒径不大于25微米。
[0019] 本发明工艺简单，生产成本低，生产出的纳米铁酸盐吸附剂的吸能力强，同时使得 猪粪得到资源化利用，避免了猪粪对环境的污染，具有很高的经济、社会和环境效益。
【附图说明】
[0020] 附图1为实施例3中纳米铁酸巧3的X畑谱。
【具体实施方式】
[0021] 实施例1 :利用猪粪和石灰石制备纳米铁酸巧1
[0022] 取新鲜的猪粪，调整含水率在88%，混合均匀，取lOOOg，加入800g冰醋酸，置于捣 碎匀浆机内，W4000r/min揽拌速度，捣碎匀浆15min，再加入lOOg双氧水，继续捣碎均浆 15min，密闭放置24h，得到均质醋酸改性猪粪胶；称取lOOOg醋酸改性猪粪胶，在持续揽拌 条件下，缓慢滴加500g铁酸四下醋，滴完后，继续揽拌30min，得到含铁猪粪胶；称取149g 石灰石粉，加入到含铁猪粪胶中，揽拌均匀，加热至90°C，继续保溫揽拌反应、蒸发，最后于 105°C条件下烘干，制成铁-巧-猪粪干凝胶；将铁-巧-猪粪干凝胶于800°C，空气氛围中 般烧化，炉内自然冷却到室溫，得到纳米铁酸巧吸附剂1。
[0023] 实施例2 :利用猪粪和石灰石制备纳米铁酸巧2
[0024]取新鲜的猪粪，调整含水率在89 %，混合均匀，取lOOOg猪粪，加入400g冰醋酸，置 于捣碎匀浆机内，W4000r/min揽拌速度，捣碎匀浆15min，再加入300g双氧水，继续捣碎 均浆15min，密闭放置24h，得到均质醋酸改性猪粪胶；称取lOOOg醋酸改性猪粪胶，在持续 揽拌条件下，缓慢滴加lOOOg铁酸四下醋，滴完后，继续揽拌30min，得到含铁猪粪胶；称取 298g石灰石粉，加入到含铁猪粪胶中，揽拌均匀，加热至90°C，继续保溫揽拌反应、蒸发，最 后于105°C条件下烘干，制成铁-巧-猪粪干凝胶；将铁-巧-猪粪干凝胶于700°C，空气氛 围中般烧化，炉内自然冷却到室溫，得到纳米铁酸巧吸附剂2。 阳0巧]实施例3 :利用猪粪和硝酸巧制备纳米铁酸巧3 阳0%] 取新鲜的猪粪，调整含水率在90 %，混合均匀，取lOOOg猪粪，加入500g冰醋酸， 置于捣碎匀浆机内，W4000;r/min揽拌速度，捣碎匀浆15min，再加入200g双氧水，继续捣 碎均浆15min，密闭放置24h，得到均质醋酸改性猪粪胶；称取lOOOg醋酸改性猪粪胶，在持 续揽拌条件下，缓慢滴加600g铁酸四下醋，滴完后，继续揽拌30min，得到含铁猪粪胶；称取 417g硝酸巧，加入到含铁猪粪胶中，揽拌均匀，加热至9(TC，继续保