介孔水浮莲吸附材料及其制备方法
【技术领域】
[0001]本发明涉及一种介孔水浮莲吸附材料及其制备方法，属于材料制备领域。
【背景技术】
[0002]水浮莲，又名凤眼莲、水葫芦、布袋莲、凤眼蓝。有文献和研宄表明水浮莲对重金属离子的富集与净化能力很强，可浓缩倍数由几十至上百倍，并随金属离子的不同而异。它是重金属污染水体的生态治理工程的优良植物材料，有公认的水生植物吸污之王的美称。但是水浮莲有生产速度疯快的特点，若不及时大规模的清除，则会造成堵塞航道，影响交通运输等全球性危害问题。目前对水浮莲的处理和利用主要是将打捞出水的水葫芦经粉碎或打浆压滤形成饲料而被利用，但由于水浮莲中木质纤维含量较高，难于降解，饲喂畜禽适口性差，不宜消化。
[0003]目前大量废水的排放使得环境得到了严重的破换，危害着人类的健康，因此有很多的去除污染物的吸附材料改性方法，通常采用的是水热改性，化学改性方法，物理改性方法，但是目前比较有效的方法是一种新型的微生物改性方法，如公开号CN102631889A，专利名称为“凤眼莲吸附材料及其制备方法”，该方法通过微生物作用在使吸附剂表面性能得到改善后，使其附含多羟基、多羧基化合物，制备方法新颖独到。该方法虽然通过微生物作用，提高吸附性能，且具有来源广，制备容易，可大量投入生产的特点，但是不能改变其内部结构，未能从整体上提尚其吸附性能，利用率不尚。
【发明内容】
[0004]本发明主要解决的技术问题:针对现有技术通过微生物生长的方式只能改变物质的表面性能，提高吸附效果，但无法改变物质内部结构，造成吸附材料浪费、利用率不高，吸附性能也不能整体提高的弊端，提供了一种介孔水浮莲吸附材料及其制备方法，该方法改变了水浮莲的表面性能，也改变了其内部结构，从而提高了它的吸附性能，使吸附更彻底，能将吸附材料彻底利用，提高了利用率。
[0005]为了达到上述目的，本发明所采用的技术方案是:该吸附材料由水浮莲、硝酸镍、硝酸铁和尿素为主要原料制备而成。
[0006]介孔水浮莲吸附材料及其制备方法的具体步骤为:
(1)将水浮莲100?200g加入含有质量分数为10?25%尿素的无水乙醇溶液600?800ml 浸泡 0.5 ?1.0h ;
(2)在上述混合物中加入3?5g硝酸镲，5?7g硝酸铁，室温下搅拌0.5?1.0h ;
(3)待其静置15?20min，将其过滤，在自然通风条件下再将滤渣晾干；
(4)把晾干后的水浮莲混合物用牛粪覆盖，并保持温度60°C?70°C，厌氧发酵10?15
天;
(5)将厌氧发酵后的水浮莲置于阴暗、潮湿、通风的地方发霉，发霉时间为10?12天；
(6)在发霉期间，每隔30min用无水乙醇将其淋湿，待霉芽长出0.6?0.9 μ m时，用质量分数为2.0?2.5% H2O2溶液灭菌；
(7)灭菌后，在火炉上反复焙炒，然后迅速冷却、冷冻干燥，即可得到介孔水浮莲吸附材料。
[0007]本发明的原理:在原有微生物改性水浮莲的吸附材料基础上，加入硝酸镍、硝酸铁和含有尿素的无水乙醇混合体系中，经引入硝酸镍和硝酸铁夹杂在水浮莲中，通过厌氧发酵整个水浮莲内部呈膨胀结构，以水浮莲为基质，镍、铁为骨架，霉芽为生长点，经灭菌后形成介孔。
[0008]本发明的有益效果是:
(1)改变了水浮莲的表面性能，也改变了其内部结构，从而提高了它的吸附性能，使吸附更彻底；
(2)能将吸附材料彻底利用，提高了利用率；
(3)高效的处理利用水浮莲，避免造成航运堵塞等危险。
【具体实施方式】
[0009]首先将水浮莲100?200g加入含有质量分数为10?25%尿素的无水乙醇溶液600?800ml浸泡0.5?1.0h ;再在上述混合物中加入3?5g硝酸镁，5?7g硝酸铁，室温下搅拌0.5?1.0h，待其静置15?20min，将其过滤，在自然通风条件下将滤渣晾干；接着将晾干后的水浮莲混合物用牛粪覆盖，并保持温度60°C?70°C，厌氧发酵10?15天；将厌氧发酵后的水浮莲置于阴暗、潮湿、通风的地方发霉，发霉时间为10?12天；在发霉期间，每隔30min用无水乙醇将其淋湿，待霉芽长出0.6?0.9 μ m时，用质量分数为2.0?2.5%H2O2溶液灭菌；灭菌后，在火炉上反复焙炒，然后迅速冷却、冷冻干燥，即可得到介孔水浮莲吸附材料。
实例I
[0010]首先将水浮莲200g加入含有质量分数为25%尿素的无水乙醇溶液800ml浸泡
0.5h ;再在上述混合物中加入3g硝酸镁，7g硝酸铁，室温下搅拌1.0h，待其静置15min，将其过滤，在自然通风条件下将滤渣晾干；接着将晾干后的水浮莲混合物用牛粪覆盖，并保持温度70°C，厌氧发酵15天；将厌氧发酵后的水浮莲置于阴暗、潮湿、通风的地方发霉，发霉时间为12天；在发霉期间，每隔30min用无水乙醇将其淋湿，待霉芽长出0.9ym时，用质量分数为2.5% H2O2溶液灭菌；灭菌后，在火炉上反复焙炒，然后迅速冷却、冷冻干燥，即可得到介孔水浮莲吸附材料。
[0011]取0.2g的介孔水浮莲吸附材料放入400ml含有氨氮的废水中，搅拌15min，再测定废水中的氨氮浓度，去除率99.99%。
实例2
[0012]首先将水浮莲10g加入含有质量分数为10%尿素的无水乙醇溶液800ml浸泡
1.0h ;再在上述混合物中加入5g硝酸镁，5g硝酸铁，室温下搅拌0.5h，待其静置15min，将其过滤，在自然通风条件下将滤渣晾干；接着将晾干后的水浮莲混合物用牛粪覆盖，并保持温度70°C，厌氧发酵10天；将厌氧发酵后的水浮莲置于阴暗、潮湿、通风的地方发霉，发霉时间为12天；在发霉期间，每隔30min用无水乙醇将其淋湿，待霉芽长出0.9ym时，用质量分数为2.5% H2O2溶液灭菌；灭菌后，在火炉上反复焙炒，然后迅速冷却、冷冻干燥，即可得到介孔水浮莲吸附材料。
[0013]取0.1g的介孔水浮莲吸附材料放入300ml含硫的废水中，搅拌lOmin，再测定废水中的硫浓度，去除率99.99 %。
实例3
[0014]首先将水浮莲150g加入含有质量分数为20%尿素的无水乙醇溶液700ml浸泡0.5h ;再在上述混合物中加入4g硝酸镁，6g硝酸铁，室温下搅拌1.0h，待其静置15min，将其过滤，在自然通风条件下将滤渣晾干；接着将晾干后的水浮莲混合物用牛粪覆盖，并保持温度65°C，厌氧发酵12天；将厌氧发酵后的水浮莲置于阴暗、潮湿、通风的地方发霉，发霉时间为10天；在发霉期间，每隔30min用无水乙醇将其淋湿，待霉芽长出0.8 μ m时，用质量分数为2.5% H2O2溶液灭菌；灭菌后，在火炉上反复焙炒，然后迅速冷却、冷冻干燥，即可得到介孔水浮莲吸附材料。
[0015]取0.3g的介孔水浮莲吸附材料放入500ml含苯废水中，搅拌15min，再测定废水中的苯浓度，去除率高达99.99%。
【主权项】
1.介孔水浮莲吸附材料及其制备方法，其特征在于:该吸附材料由水浮莲、硝酸镍、硝酸铁和尿素为主要原料制备而成。2.根据权利要求1所述介孔水浮莲吸附材料及其制备方法，其特征在于: (1)将水浮莲100?200g加入含有质量分数为10?25%尿素的无水乙醇溶液600?800ml 浸泡 0.5 ?1.0h ;(2)在上述混合物中加入3?5g硝酸镲，5?7g硝酸铁，室温下搅拌0.5?1.0h ; (3)待其静置15?20min，将其过滤，在自然通风条件下将滤渣晾干； (4)把晾干后的水浮莲混合物用牛粪覆盖，并保持温度60°C?70°C，厌氧发酵10?15天; (5)将厌氧发酵后的水浮莲置于阴暗、潮湿、通风的地方发霉，发霉时间为10?12天； (6)在发霉期间，每隔30min用无水乙醇将其淋湿，待霉芽长出0.6?0.9 μ m时，用质量分数为2.0?2.5 % H2O2溶液灭菌； (7)灭菌后，在火炉上反复焙炒，然后迅速冷却、冷冻干燥，即可得到介孔水浮莲吸附材料。
【专利摘要】本发明涉及一种介孔水浮莲吸附材料及其制备方法，属于材料制备领域。本发明先将水浮莲加入含有尿素的无水乙醇溶液中浸泡，再加入硝酸镁，硝酸铁，在室温下搅拌，过滤，在自然通风条件下将滤渣晾干，接着把晾干后的水浮莲混合物用牛粪覆盖，经过厌氧发酵、发霉、灭菌等过程，最后在火炉上反复焙炒，然后迅速冷却、冷冻干燥，即可得到介孔水浮莲吸附材料。本发明改变了水浮莲的表面性能，也改变了其内部结构，从而提高了它的吸附性能，去除率高达99.99％以上，同时能将吸附材料彻底利用，提高了利用率，高效的处理利用水浮莲，避免造成航运堵塞等危险。
【IPC分类】C02F1/28, B01J20/24, B01J20/30
【公开号】CN104959119
【申请号】CN201510323670
【发明人】郭迎庆, 薛红娟
【申请人】常州大学
【公开日】2015年10月7日
【申请日】2015年6月12日