CN111644159B - 一种基于改性蛋壳的磁性吸附剂及其制备方法和应用 - Google Patents

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Abstract

本发明公开了一种基于改性蛋壳的磁性吸附剂及其制备方法和应用，属于废物资源化利用和重离子吸附剂制备技术领域。本发明解决了现有蛋壳制备吸附剂存在的吸附效率低，吸附剂难以回收的问题。本发明以SDS为模板制备的多孔蛋壳粉为基体，以亚铁离子为化学改性剂，并通过煅烧方式进行物理改性，并通过干法挤压造粒获得基于改性蛋壳的磁性吸附剂。本申请的制备方法提高蛋壳内部的空隙结构和比表面积，有效提高了最终获得的吸附剂的吸附能力，该吸附剂对重金属浓度含量为100mg/L的废水的重金属吸附量达98.74％，吸附作用时长为10h左右。并且本申请使用蛋壳作为吸附剂的生产原料，原料充足的同时，实现废物资源化，降低废水处理成本。

Description

一种基于改性蛋壳的磁性吸附剂及其制备方法和应用
技术领域
本发明涉及一种基于改性蛋壳的磁性吸附剂及其制备方法和应用，属于废物资源化利用和重离子吸附剂制备技术领域。
背景技术
我国鸡蛋作为主要的农业产品，年消耗量大，随之产生的蛋壳量也巨大，蛋壳作为生活垃圾，通常采用填埋的方式处理，给环境带来压力的同时，浪费人力。现有技术中均是利用蛋壳主要成分为碳酸钙，将其煅烧后制成吸附剂，用于废水中重金属离子的去除。但是现有技术中制成吸附剂，虽然具有一定的吸附性能，但是吸附效率低，且吸附剂难以回收，同时还不适用于低浓度的重金属离子的吸附。
发明内容
本发明为了解决现有蛋壳制备吸附剂存在的吸附效率低，吸附剂难以回收等问题，提供一种基于改性蛋壳的磁性吸附剂及其制备方法和应用。
本发明的技术方案：
一种基于改性蛋壳的磁性吸附剂，该磁性吸附剂以SDS为模板制备的多孔蛋壳粉为集体，以亚铁离子为修饰剂的颗粒状固体。
进一步限定，亚铁离子修饰剂为七水合硫酸亚铁。
上述基于改性蛋壳的磁性吸附剂的制备方法，该方法包括以下步骤：
步骤1，蛋壳预处理，将蛋壳进行清洗后，在60-80℃条件下烘干，干燥后的蛋壳粉碎过筛，然后在400-500℃条件下煅烧，煅烧时间为2h，获得蛋壳粉；
步骤2，将蛋壳粉和SDS分散在pH为9蒸馏水中，在25℃下搅拌1-1.5h，过滤，将沉淀洗涤并烘干，获得多孔蛋壳粉；
步骤3，将多孔蛋壳粉分散在蒸馏水中，然后加入七水合硫酸亚铁调节体系pH为10-11，在惰性气体保护下，水浴80～90℃加热搅拌反应2～3h，过滤，洗涤至中性，将沉淀烘干；
步骤4，将步骤3获得的沉淀放入马弗炉中，在280℃下，保温2-5h，获得磁性吸附剂粉末；
步骤5，将步骤4获得的磁性吸附剂粉末通过干法挤压法处理造粒，获得基于改性蛋壳的磁性吸附剂。
进一步限定，步骤2中蛋壳粉与SDS的质量比为2:1。
进一步限定，步骤2中蛋壳粉和SDS的总质量与蒸馏水的质量比为9:125。
进一步限定，步骤2中使用碳酸氢钠调节蒸馏水的pH值。
进一步限定，步骤3中多孔蛋壳粉与蒸馏水的质量比为1:(2-3)。
进一步限定，步骤3中将多孔蛋壳粉分散在蒸馏水中，然后加入七水合硫酸亚铁调节体系pH为10.5。
进一步限定，步骤5的具体操作过程为：首先使用对辊挤压造粒机将磁性吸附剂粉末挤压成致密的板材，然后将板材粉碎造粒，最后使用筛选机筛分成品颗粒，获得基于改性蛋壳的磁性吸附剂。
应用上述基于改性蛋壳的磁性吸附剂的方法，该方法的具体操作过程为：将废水pH调节为5-7，然后将基于改性蛋壳的磁性吸附剂装入无纺布袋中置于废水中，在10-40℃下吸附10h。
进一步限定，每1L废水中含铜离子的质量为100mg。
本发明具有以下有益效果：本发明以SDS为模板制备的多孔蛋壳粉为基体，以亚铁离子为化学改性剂，并通过煅烧方式进行物理改性，并通过干法挤压造粒获得基于改性蛋壳的磁性吸附剂。具有以下优点：
(1)本申请以SDS为模板制备多孔蛋壳粉，提高蛋壳内部的空隙结构和比表面积，有效提高了最终获得的吸附剂的吸附能力，该吸附剂对重金属浓度含量为100mg/L的废水的重金属吸附量达98.74％，吸附作用时长为10h左右。
(2)本申请通过干法挤压处理方式将粉末状的磁性吸附剂成型处理为颗粒状，便于是使用后吸附剂的处理以及使用时吸附剂的取用。
(3)本申请使用蛋壳作为吸附剂的生产原料，原料充足的同时，实现废物资源化，降低废水处理成本。
(4)本申请的制备工序简单，且不生成污染物，不会对环境造成二次污染。
具体实施方式
下述实施例中所使用的实验方法如无特殊说明均为常规方法。所用材料、试剂、方法和仪器，未经特殊说明，均为本领域常规材料、试剂、方法和仪器，本领域技术人员均可通过商业渠道获得。
实施例1：
(1)将在工厂或养殖场的鸡蛋壳进行统一的回收并且进行预处理，预处理的具体操作过程为将蛋壳进行清洗后，在60℃条件下烘干，干燥后的蛋壳粉碎过80目筛，然后在400℃条件下煅烧，煅烧时间为2h，获得蛋壳粉；
(2)将蛋壳粉和SDS分散在pH为9蒸馏水中，在25℃下搅拌1h，过滤，将沉淀洗涤并烘干，获得多孔蛋壳粉，其中蛋壳粉和SDS的质量比为2:1；
(3)将多孔蛋壳粉分散在蒸馏水中，其中多孔蛋壳粉与蒸馏水的质量比为1:2，然后加入七水合硫酸亚铁调节体系pH为10-11，在惰性气体保护下，在90℃水浴条件下加热搅拌反应2～3h，过滤，将沉淀在60℃下烘干；
(4)将(3)获得的沉淀放入马弗炉中，在280℃下，保温3h，获得磁性吸附剂粉末；
(5)使用对辊挤压造粒机将磁性吸附剂粉末挤压成致密的板材，然后将板材粉碎造粒，最后使用筛选机筛分成品颗粒，获得基于改性蛋壳的磁性吸附剂。
实施例2：
本实施例为效果实施例。
(1)模拟调制含有铜离子的工业废水：1.95g硫酸铜晶体在水中溶解，移入500ml容量瓶中，水稀释至标线，吸取100ml该溶液置于1L容量瓶中，水稀释至标线得到含铜离子浓度含量为100mg/L的废水。
(2)将废水pH调节为6.68，然后将实施例1获得的基于改性蛋壳的磁性吸附剂装入无纺布袋中置于废水中，在室温下搅拌吸附10h，吸附期间对吸附量进行测定。
测试结果：该吸附剂的吸附作用时长为10h左右，并且该吸附剂在10h对重金属浓度含量为100mg/L的废水的重金属吸附量达98.74％。

Claims (5)

1.一种基于改性蛋壳的吸附剂的制备方法，其特征在于，吸附剂以SDS为模板制备的多孔蛋壳粉为基体；
该方法包括以下步骤：
步骤1，蛋壳预处理，将蛋壳进行清洗后，在60℃条件下烘干，干燥后的蛋壳粉碎过筛，然后在400℃条件下煅烧，煅烧时间为2h，获得蛋壳粉；
步骤2，将蛋壳粉和SDS分散在pH为9蒸馏水中，在25℃下搅拌1h，过滤，将沉淀洗涤并烘干，获得多孔蛋壳粉；
所述的步骤2中蛋壳粉与SDS的质量比为2:1；
所述的步骤2中蛋壳粉和SDS的总质量与蒸馏水的质量比为9:125；
步骤3，将多孔蛋壳粉分散在蒸馏水中，然后加入七水合硫酸亚铁调节体系pH为10-11，在惰性气体保护下，水浴90℃加热搅拌反应2~3h，过滤，洗涤至中性，将沉淀烘干；
所述的步骤3中多孔蛋壳粉与蒸馏水的质量比为1:2；
步骤4，将步骤3获得的沉淀放入马弗炉中，在280℃下，保温3h，获得磁性吸附剂粉末；
步骤5，将步骤4获得的磁性吸附剂粉末通过干法挤压法处理造粒，获得基于改性蛋壳的磁性吸附剂。
2.根据权利要求1所述的基于改性蛋壳的吸附剂的制备方法，其特征在于，所述的步骤2中使用碳酸氢钠调节蒸馏水的pH值。
3.根据权利要求1所述的基于改性蛋壳的吸附剂的制备方法，其特征在于，所述的步骤3中将多孔蛋壳粉分散在蒸馏水中，然后加入七水合硫酸亚铁调节体系pH为10.5。
4.应用权利要求1所述的方法获得的基于改性蛋壳的磁性吸附剂吸附废水中重金属的方法，其特征在于，该方法的具体操作过程为：将废水pH调节为5-7，然后将基于改性蛋壳的磁性吸附剂装入无纺布袋中置于废水中，在10-40℃下吸附10h。
5.根据权利要求4所述的基于改性蛋壳的磁性吸附剂吸附废水中重金属的方法，其特征在于，所述的基于改性蛋壳的磁性吸附剂按照3g/L加入重金属废水中，每1L所述的废水中含铜离子的质量为100mg。
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