CN113042009A - 一种用废弃贝壳制作具有弹性的海绵状吸附材料的方法 - Google Patents
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Abstract
本发明公开了一种用废弃贝壳制作具有弹性的海绵状吸附材料的方法,包括如下步骤:将废弃贝壳洗净,去除废弃贝壳表面泥沙贝肉等杂质,获得干净的贝壳;将干净的贝壳浸泡在氢氧化钠水溶液中,进行水浴加热;再将贝壳取出,并洗净贝壳上残留的氢氧化钠溶液,放入烘箱进行烘干处理;配制稀酸,将烘干的贝壳放入稀酸溶液中,静置20‑30小时;过滤稀酸溶液,获得颗粒状的贝壳;使用清水洗净颗粒状的贝壳上残留的稀酸溶液,将洗净后的贝壳放入烘箱进行烘干处理。通过本方法制作出疏松多孔的贝壳吸附材料,将片状的贝壳碳酸钙晶体转变为纤维状,增大比表面积,增加吸附能力,孔隙稳定,能耗低,还可以解决贝类产地废弃贝壳污染环境的问题。
Description
技术领域
本发明属于生物化工领域,具体涉及一种用废弃贝壳制作具有弹性的海绵状吸附材料的方法。
背景技术
每年有大量的废弃贝壳,倾倒在大海里成了垃圾,有很多科学工作者研究把它做成多孔材料,通常的做法都是通过煅烧,把贝壳中的有机质烧掉,剩下碳酸钙骨架,但是实际通过这种方法所制作的贝壳吸附材料的吸附效果差,通过检测显示比表面积也不大,每一克只有十几个平方米,而且在显微镜下面看到的贝壳晶体呈片状叠起,孔隙状态不好,且煅烧法的煅烧温度高达500℃以上,能耗大,有机质煅烧后产生异臭烟气污染空气环境。
因此,针对上述问题,有必要提出进一步的解决方案。
发明内容
本发明目的是提供一种用废弃贝壳制作具有弹性的海绵状吸附材料的方法,解决上述问题。
本发明的技术方案是:
一种用废弃贝壳制作具有弹性的海绵状吸附材料的方法,该方法包括如下步骤:
(1)将废弃贝壳洗净,去除所述废弃贝壳表面杂质,获得干净的贝壳;
(2)将所述干净的贝壳浸泡在氢氧化钠水溶液中,并进行水浴加热,获得初加工贝壳;
(3)将所述初加工贝壳取出,并洗净所述初加工贝壳上残留的氢氧化钠溶液,放入烘箱中进行烘干处理,获得二级加工贝壳;
(4)配制稀弱酸溶液,将所述二级加工贝壳放入所述稀弱酸溶液中,静置,并且定期更换所述稀弱酸溶液,此时所述二级加工贝壳已经被所述稀弱酸溶液崩解成松软的颗粒,即贝壳颗粒;
(5)将所述贝壳颗粒从所述稀弱酸溶液中取出,用蒸馏水洗净所述贝壳颗粒上残留的稀弱酸溶液,将洗净后的贝壳颗粒放入烘箱进行烘干处理获得海绵状吸附材料。
进一步的,步骤(2)中所述氢氧化钠水溶液的摩尔浓度为0.5-2.0mol/L。
进一步的,步骤(2)中所述水浴加热的加热时间为15-30min,温度为50-70℃。
进一步的,步骤(3)中所述烘干的温度为150-250℃,时间为12-30小时。
进一步的,步骤(4)中所述稀弱酸选用柠檬酸或醋酸,所述稀弱酸的摩尔浓度为0.03-0.1mol/L。
进一步地,步骤(4)中所述静置的时间为20-48小时,所述稀弱酸溶液的定期更换时间为每隔6小时更换一次稀弱酸溶液。
进一步地,步骤(6)中所述烘干的温度为100-120℃。
本发明提供了一种用废弃贝壳制作的具有弹性的海绵状吸附材料的方法,该方法具有以下优点:
(1)吸附能力强,通过本方法所制作出来的吸附材料碳酸钙为纤维状结构,疏松多孔、比表面积大,可达300m2/g;
(2)保留了贝壳原有的有机质成分,使得吸附材料具有疏松的弹性海绵状结构,孔隙更稳定;
(3)能耗低,煅烧温度低,与一般的煅烧法的煅烧温度高达500℃以上不一样,本方法中温度仅需150-250℃,节约能源;
(4)环境友好,低温煅烧过程保留了有机质,因此没有烟气排出,本方法以废弃贝壳为原料,还可以解决贝类产地(如浙江诸暨珍珠贝产地、浙江舟山贻贝产地)的废弃贝壳污染环境的问题。
附图说明
图1为本发明所述的一种用废弃贝壳制作具有弹性的海绵状吸附材料的方法在实施例1中使用稀醋酸处理后的最终产品的电镜图;
图2为本发明所述的一种用废弃贝壳制作具有弹性的海绵状吸附材料的方法在实施例3中使用稀柠檬酸处理后的最终产品的电镜图;
图3为使用一般煅烧法所获得的吸附材料的电镜图;
图4为本发明所述的一种用废弃贝壳制作具有弹性的海绵状吸附材料的方法制作的海绵状吸附材料。
具体实施方式
一种用废弃贝壳制作的具有弹性的海绵状吸附材料的方法,包括:
步骤一:清洗贝壳,去除贝壳表面的贝肉残留、沙土杂质,获得干净的贝壳。在本步骤中,通过对贝壳清洗,可以减少贝壳上的贝肉残留和沙土杂质等与后续添加的试剂进行不必要的副反应,避免对整个生产过程产生影响;
步骤二:将干净的贝壳制备浸泡在摩尔浓度为0.5-2.0mol/L氢氧化钠水溶液中,随后对放入贝壳的氢氧化钠水溶液进行水浴加热15-30分钟,温度为50-70℃,获得初加工贝壳。在本步骤中,通过水浴加热可以避免了直接加热造成的过度剧烈与温度的不可控性,可以平稳地加热,避免了温度变化过快对贝壳内部结构造成不可逆的破坏;
步骤三:将初加工贝壳取出,并洗净初加工贝壳上残留的氢氧化钠溶液,随后将初加工贝壳放入150-250℃的烘箱中进行12-30小时的烘干处理,获得二级加工贝壳。在本步骤中,初加工贝壳中的有机质膨胀,贝壳层状结构发生松动甚至剥离;
步骤四:以低浓度的柠檬酸、醋酸等弱酸为原料进行调制,配制出摩尔浓度为0.03-0.10mol/L的稀弱酸溶液,随后将二级加工贝壳放入稀弱酸溶液中,静置20-48小时,由于稀弱酸溶液的摩尔浓度较低,为了避免发生反应不完全,因此设置了每隔6小时更换一次稀弱酸溶液,此时的二级加工贝壳已经被稀弱酸溶液崩解成松软的贝壳颗粒;
步骤五:将贝壳颗粒从稀弱酸溶液中取出,用蒸馏水洗净贝壳颗粒上残留的稀弱酸溶液,将洗净后的贝壳颗粒放入100-120℃的烘箱进行烘干处理,获得海绵状吸附材料。
为使本发明的上述目的、特征和优点能够更加明显易懂,下面结合实施例进一步说明本发明的技术方案。但是本发明不限于所列出的实施例,还应包括在本发明所要求的权利范围内其他任何公知的改变。
此处所称的“一个实施例”或“实施例”是指可包含于本发明至少一个实现方式中的特定特征、结构或特性。在本说明书中不同地方出现的“在一个实施例中”并非均指同一个实施例,也不是单独的或选择性的与其他实施例互相排斥的实施例。
实施例1
本实施案例按如下步骤展示一种用废弃贝壳制作的具有弹性的海绵状吸附材料的方法:
步骤一:清洗贝壳,去除贝壳表面的贝肉残留、沙土杂质,获得干净的贝壳;
步骤二:将干净的贝壳制备浸泡在摩尔浓度为1mol/L氢氧化钠水溶液中,随后对放入贝壳的氢氧化钠水溶液进行水浴加热20分钟(温度为60℃),获得初加工贝壳;
步骤三:将初加工贝壳取出,并洗净初加工贝壳上残留的氢氧化钠溶液,随后将初加工贝壳放入180℃的烘箱中进行20小时的烘干处理,获得二级加工贝壳;
步骤四:以低浓度的醋酸为原料进行调制,配制出摩尔浓度为0.05mol/L的稀醋酸溶液,随后将二级加工贝壳放入稀醋酸溶液中,静置24小时,每隔6小时更换一次稀醋酸溶液,获得贝壳颗粒;
步骤五:将贝壳颗粒从稀醋酸溶液中取出,用蒸馏水洗净贝壳颗粒上残留的稀弱酸溶液,将洗净后的贝壳颗粒放入110℃的烘箱进行烘干处理,获得如图4所示的海绵状吸附材料。
实施例2
本实施案例按如下步骤展示一种用废弃贝壳制作的具有弹性的海绵状吸附材料的方法:
步骤一:清洗贝壳,去除贝壳表面的贝肉残留、沙土杂质,获得干净的贝壳;
步骤二:将干净的贝壳制备浸泡在摩尔浓度为1mol/L氢氧化钠水溶液中,随后对放入贝壳的氢氧化钠水溶液进行水浴加热15分钟(温度为50℃),获得初加工贝壳;
步骤三:将初加工贝壳取出,并洗净初加工贝壳上残留的氢氧化钠溶液,随后将初加工贝壳放入150℃的烘箱中进行36小时的烘干处理,获得二级加工贝壳;
步骤四:以低浓度的醋酸为原料进行调制,配制出摩尔浓度为0.03mol/L的稀醋酸溶液,随后将二级加工贝壳放入稀醋酸溶液中,静置48小时,每隔6小时更换一次稀醋酸溶液,获得贝壳颗粒;
步骤五:将贝壳颗粒从稀弱酸溶液中取出,用蒸馏水洗净贝壳颗粒上残留的稀弱酸溶液,将洗净后的贝壳颗粒放入100℃的烘箱进行烘干处理,获得如图4所示的海绵状吸附材料。
实施例3
本实施案例按如下步骤展示一种用废弃贝壳制作的具有弹性的海绵状吸附材料的方法:
步骤一:清洗贝壳,去除贝壳表面的贝肉残留、沙土杂质,获得干净的贝壳;
步骤二:将干净的贝壳制备浸泡在摩尔浓度为1mol/L氢氧化钠水溶液中,随后对放入贝壳的氢氧化钠水溶液进行水浴加热20分钟(温度为60℃),获得初加工贝壳;
步骤三:将初加工贝壳取出,并洗净初加工贝壳上残留的氢氧化钠溶液,随后将初加工贝壳放入180℃的烘箱中进行24小时的烘干处理,获得二级加工贝壳;
步骤四:以低浓度的柠檬酸为原料进行调制,配制出摩尔浓度为0.05mol/L的稀柠檬酸溶液,随后将二级加工贝壳放入稀柠檬酸溶液中,静置36小时,每隔6小时更换一次稀柠檬酸溶液,获得贝壳颗粒;
步骤五:将贝壳颗粒从稀柠檬酸溶液中取出,用蒸馏水洗净贝壳颗粒上残留的稀柠檬酸溶液,将洗净后的贝壳颗粒放入110℃的烘箱进行烘干处理,获得如图4所示的海绵状吸附材料。
实施例4
本实施案例按如下步骤展示一种用废弃贝壳制作的具有弹性的海绵状吸附材料的方法:
步骤一:清洗贝壳,去除贝壳表面的贝肉残留、沙土杂质,获得干净的贝壳;
步骤二:将干净的贝壳制备浸泡在摩尔浓度为1mol/L氢氧化钠水溶液中,随后对放入贝壳的氢氧化钠水溶液进行水浴加热30分钟(温度为70℃),获得初加工贝壳;
步骤三:将初加工贝壳取出,并洗净初加工贝壳上残留的氢氧化钠溶液,随后将初加工贝壳放入200℃的烘箱中进行24小时的烘干处理,获得二级加工贝壳;
步骤四:以低浓度的柠檬酸为原料进行调制,配制出摩尔浓度为0.10mol/L的稀柠檬酸溶液,随后将二级加工贝壳放入稀柠檬酸溶液中,静置20小时,每隔6小时更换一次稀柠檬酸溶液,获得贝壳颗粒;
步骤五:将贝壳颗粒从稀柠檬酸溶液中取出,用蒸馏水洗净贝壳颗粒上残留的稀弱酸溶液,将洗净后的贝壳颗粒放入120℃的烘箱进行烘干处理,获得如图4所示的海绵状吸附材料。
请参阅1至图4,图1为本发明所述的一种用废弃贝壳制作的具有弹性的海绵状吸附材料的方法在实施例1中使用稀醋酸处理后的最终产品的电镜图;图2为本发明所述的一种用废弃贝壳制作的具有弹性的海绵状吸附材料的方法在实施例3中使用稀柠檬酸处理后的最终产品的电镜图,图3为使用一般煅烧法所获得的吸附材料的电镜图。如图1所示,稀醋酸处理后的最终产品的电镜图,显示贝壳为纤维状交错,纤维间存在大量孔隙。如图2所示,为稀柠檬酸处理后的最终产品电镜图,同样贝壳为纤维状交错,纤维间存在大量孔隙。而如图3所示,使用一般煅烧法的贝壳片状结构堆积,孔隙少,比表面积小。
本发明所述的一种用废弃贝壳制作的具有弹性的海绵状吸附材料的方法与一般煅烧法对比如下表1:
实施例1 | 实施例3 | 一般煅烧法 | |
加工温度 | 180℃ | 180℃ | 500~532℃ |
比表面积 | 321m<sup>2</sup>/g | 315m<sup>2</sup>/g | 12~14m<sup>2</sup>/g |
贝壳晶体结构 | 纤维状构造 | 纤维状构造 | 片状结构 |
孔隙状态 | 弹性海绵状 | 弹性海绵状 | 层叠 |
环保性 | 无烟气 | 无烟气 | 有大量烟气 |
表1
应说明的是,以上实施例仅用以说明本发明的技术方案而非限制,尽管参照较佳实施例对本发明进行了详细说明,本领域的普通技术人员应当理解,可以对本发明的技术方案进行修改或者等同替换,而不脱离本发明技术方案的精神和范围,其均应涵盖在本发明的权利要求范围当中。
Claims (7)
1.一种用废弃贝壳制作具有弹性的海绵状吸附材料的方法,其特征在于,该方法包括如下步骤:
(1)将贝壳洗净,去除所述贝壳表面杂质,获得干净的贝壳;
(2)将所述干净的贝壳浸泡在氢氧化钠水溶液中,并进行水浴加热,获得初加工贝壳;
(3)将所述初加工贝壳取出,并洗净所述初加工贝壳上残留的氢氧化钠溶液,放入烘箱中进行烘干处理,获得二级加工贝壳;
(4)配制稀弱酸溶液,将所述二级加工贝壳放入所述稀弱酸溶液中,静置,并且定期更换所述稀弱酸溶液,此时所述二级加工贝壳已经被所述稀弱酸溶液崩解成松软的颗粒,即贝壳颗粒;
(5)将所述贝壳颗粒从所述稀弱酸溶液中取出,用蒸馏水洗净所述贝壳颗粒上残留的稀弱酸溶液,将洗净后的贝壳颗粒放入烘箱进行烘干处理,获得海绵状吸附材料。
2.根据权利要求1所述的一种用废弃贝壳制作具有弹性的海绵状吸附材料的方法,其特征在于:步骤(2)中所述氢氧化钠水溶液的摩尔浓度为0.5-2.0mol/L。
3.根据权利要求1所述的一种用废弃贝壳制作具有弹性的海绵状吸附材料的方法,其特征在于:步骤(2)中所述水浴加热的加热时间为15-30min,温度为50-70℃。
4.根据权利要求1所述的一种用废弃贝壳制作具有弹性的海绵状吸附材料的方法,其特征在于:步骤(3)中所述烘干的温度为150-250℃,时间为12-30小时。
5.根据权利要求1所述的一种用废弃贝壳制作具有弹性的海绵状吸附材料的方法,其特征在于:步骤(4)中所述稀弱酸选用柠檬酸或醋酸,所述稀弱酸的摩尔浓度为0.03-0.1mol/L。
6.根据权利要求1所述的一种用废弃贝壳制作具有弹性的海绵状吸附材料的方法,其特征在于:步骤(4)中所述静置的时间为20-48小时,所述稀弱酸溶液的定期更换时间为每隔6小时更换一次稀弱酸溶液。
7.根据权利要求1所述的一种用废弃贝壳制作具有弹性的海绵状吸附材料的方法,其特征在于:步骤(6)中所述烘干的温度为100-120℃。
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CN114522661A (zh) * | 2022-02-18 | 2022-05-24 | 山东大学 | 一种扇贝壳提取物高效吸附剂的制备方法及其应用 |
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CN109851690A (zh) * | 2019-03-14 | 2019-06-07 | 福州大学 | 一种贝壳珍珠层几丁质的制备方法 |
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