專利名稱：一種去除天然水體中鎂離子的復(fù)合吸附材料及其制備方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及一種去除天然水體中鎂離子的復(fù)合吸附材料及其制備方法，具體涉及含鎂離子水體的深度處理，屬于環(huán)境保護(hù)中廢水處理領(lǐng)域。
背景技術(shù)：
某些水中含有鎂離子和碳酸氫根離子等，鎂離子與碳酸氫根離子結(jié)合生成碳酸氫鎂，碳酸氫鎂不穩(wěn)定最終轉(zhuǎn)化為氫氧化鎂，極為穩(wěn)定，且不溶于水，是白色沉淀，我們稱這種水為硬水。硬水的飲用會對人體健康與日常生活造成一定的影響，用硬水烹調(diào)魚肉、蔬菜，會因不易煮熟而破壞或降低食物的營養(yǎng)價值；用硬水泡茶會改變茶的色香味而降低其飲用價值；用硬水做豆腐不僅會使產(chǎn)量降低、而且影響豆腐的營養(yǎng)成分；沒有經(jīng)常飲硬水的人偶爾飲硬水，會造成腸胃功能紊乩，即所謂的“水土不服”。所以對于水中的鎂離子含量需要 進(jìn)行適當(dāng)?shù)目刂?。目前，對含有鎂離子的水進(jìn)行凈化的方法一般有化學(xué)沉淀法、滲析、微濾、超濾、離子交換樹脂等。但是各自都有不足，如采用化學(xué)沉淀法石灰-純堿法或燒堿-純堿法除鎂，所得到的水仍然含有處于飽和或過飽和狀態(tài)的少量雜質(zhì)離子，處理不徹底。如電滲析、微濾、超濾、離子交換樹脂等方法，技術(shù)方面比較成熟，但是耗費的成本高，不適合用在廢水回注水的下程實踐中。吸附法因是一種廣泛用于從水溶液中去除鎂離子的方法，其中吸附劑與鎂離子之間通過靜電相互作用或者吸附劑與鎂離子螯合而達(dá)到去除水中鎂離子的目的。傳統(tǒng)的吸附劑有硅膠，離子交換樹脂。硅膠具有比表面積大、多孔的特點，但是吸附效率不高。離子交換樹脂具有比表面積大、多孔性吸附性能高的優(yōu)點，但是制備成本高，工藝復(fù)雜。因此,需要開發(fā)一種成本低,來源廣泛的吸附材料。動物骨頭是一種我們常見的骨頭材料，其中富含了大量的營養(yǎng)物質(zhì)，利用這個特性，可以將動物骨頭制成骨炭。骨炭為難溶于水的白色塊狀，粒度大于5_，富含磷鈣等元素的物質(zhì)，對水中離子具有吸附作用。木屑，是木材加工過程中的廢料，由于其來源于木材，因此結(jié)構(gòu)中含有纖維素、聚合體和羥氰氧基等物質(zhì)成分，具有很好的吸附性能，經(jīng)過加工之后可以和其他物質(zhì)一起做成吸附材料。

發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明追對鎂離子處理效率不高的問題，提供一種骨頭/木炭復(fù)合吸附材料及其制備方法，該材料可以高效的去除水中的鎂離子。本發(fā)明的另一個目的是解決了現(xiàn)有飲用水中鎂離子去除材料成本高的問題。為達(dá)到上述目的，本發(fā)明所采取的技術(shù)方案是
所述骨粉和木屑的制備方法為
(1)將動物骨頭放在水中反復(fù)煮沸，粉碎；
(2)將制得的骨粉用質(zhì)量分?jǐn)?shù)為20 25%的NaOH煮沸，用大量水洗去骨粉表面的堿液；
(3)將骨粉干燥，過目篩得到不同粒徑的骨粉，取粒徑為18 40目的骨粉，置于烘箱中于105°C干燥2 4h，備用；
(4)將木屑置于烘箱中于105°C 干燥I 3h，然后用小型粉碎機(jī)粉，用40 60目篩分，備用。碳化改性骨粉的制備方法
(1)取處理后的木屑、骨粉、水按質(zhì)量比3 2 2混合；
(2)然后在成型擠條機(jī)混合均勻，并擠條成型； (3)然后在造粒機(jī)中造粒成圓形的顆粒狀，陰干20 24h，置于烘箱中于105°C干燥I 2h ;
(4)然后將干燥樣以升溫速率5 15°C/min，在活化溫度500 700°C下進(jìn)行活化燒結(jié)，達(dá)到最高活化溫度后，保持2 4h后自然冷卻，于105°C下烘干，即得本發(fā)明吸附材料。所述的多少目為每平方英寸篩網(wǎng)上的空眼數(shù)目。所述的活化燒結(jié)是指采用物理或化學(xué)的手段使燒結(jié)溫度降低、燒結(jié)時間縮短、燒結(jié)性能提高的一種方法，如周期性改變燒結(jié)溫度、施加機(jī)械振動、超聲波和外應(yīng)力等促進(jìn)燒結(jié)過程。本發(fā)明的原理是將骨頭和木屑處理篩分后與水混合活化制得的碳化吸附材料，一方面骨炭可以通過離子交換及直接吸附作用對水中的鎂離子有較好的去除效果，另一方面木屑經(jīng)炭化、活化后，由于其內(nèi)部具有發(fā)達(dá)的孔隙結(jié)構(gòu)，從而實現(xiàn)了對鎂離子的吸附，這種既有物理吸附又有化學(xué)吸附而產(chǎn)生的協(xié)同效應(yīng)大大提高了水處理的效率。本發(fā)明的應(yīng)用方法是將本發(fā)明的吸附材料15g，投入到500ml含有鎂離子60 75mg/L的污水中，調(diào)節(jié)pH在6 7左右，攪拌之后靜置2 3小時，然后過濾取出本發(fā)明的吸附材料即可。本發(fā)明的有益效果是本發(fā)明所述方法制得的骨頭/木屑復(fù)合吸附材料孔隙率優(yōu)于現(xiàn)在有的吸附材料，并且具有成本低、吸附容量大，來源廠泛的特點。與現(xiàn)有的吸附材料相比，將所述的吸附材料用于吸附水中的鎂離子，可以對水中的鎂離子進(jìn)行物理和化學(xué)雙重吸附，增加吸附效率，從而高效的吸附水中的鎂離子。
具體實施例方式一種骨頭/木屑復(fù)合吸附材料制備方法如下
將動物骨頭放在水中反復(fù)煮沸，粉碎，將制得的骨粉用質(zhì)量分?jǐn)?shù)為20 25%的NaOH煮沸，用大量水洗去骨粉表面的堿液；將骨粉干燥，用過目篩得到不同粒徑的骨粉，取粒徑為18 40目的骨粉，置于烘箱中于105°C干燥2 4h ;將木屑置于烘箱中于105°C干燥I 3h，然后用小型粉碎機(jī)粉，用40 60目篩分；取處理后的木屑、骨粉、水按質(zhì)量比3 2 2混合，然后在成型擠條機(jī)混合均勻，并擠條成型，然后在造粒機(jī)中造粒成圓形的顆粒狀，陰干20 24h，置于烘箱中于105°C干燥I 2h，然后將干燥樣以升溫速率5 15°C /min，在活化溫度500 700°C下進(jìn)行活化燒結(jié)，達(dá)到最高活化溫度后，保持2 4h后自然冷卻，于105°C下烘干，即得本發(fā)明吸附材料。以下用3個實施例再詳細(xì)說明本發(fā)明實施例I
將動物骨頭放在水中反復(fù)點沸，粉碎，將制得的骨粉用質(zhì)量分?jǐn)?shù)為20%的NaOH煮沸，用大量水洗去骨粉表面的堿液；將骨粉干燥，用過目篩得到不同粒徑的骨粉，取粒徑為18目的骨粉，置于烘箱中于105°C干燥2h ;將木屑置于烘箱中于105°C干燥lh，然后用小型粉碎機(jī)粉，用40目篩分；取處理后的木屑、骨粉、水按質(zhì)量比3 2 2混合，然后在成型擠條機(jī)混合均勻，并擠條成型，然后在造粒機(jī)中造粒成圓形的顆粒狀，陰干20h，置于烘箱中于105°C干燥lh，然后將干燥樣以升溫速率5°C/min，在活化溫度500°C下進(jìn)行活化燒結(jié)，達(dá)到最高活化溫度后，保持2h后自然冷卻，于105°C下烘干，即得本發(fā)明吸附材料。將該吸附材料放入體積為500mL濃度為60mg/L含有鎂離子的廢水中，pH值在6. O的情況下，吸附2個小時，吸附率為90. 8%。實施例2 將動物骨頭放在水中反復(fù)煮沸，粉碎，將制得的骨粉用質(zhì)量分?jǐn)?shù)為22%的NaOH煮沸，用大量水洗去骨粉表面的堿液；將骨粉干燥，用過目篩得到不同粒徑的骨粉，取粒徑為30目的骨粉，置于烘箱中于105°C干燥3h ;將木屑置于烘箱中于105°C干燥2h，然后用小型粉碎機(jī)粉，用50目篩分；取處理后的木屑、骨粉、水按質(zhì)量比3 2 2混合，然后在成型擠條機(jī)混合均勻，并擠條成型，然后在造粒機(jī)中造粒成圓形的顆粒狀，陰干22h，置于烘箱中于105°C干燥I. 5h，然后將干燥樣以升溫速率10°C /min，在活化溫度600°C下進(jìn)行活化燒結(jié)，達(dá)到最高活化溫度后，保持3h后自然冷卻，于105°C下烘干，即得本發(fā)明吸附材料。將該吸附材料放入體積為500mL濃度為70mg/L含有鎂離子的廢水中，pH值在6. 5的情況下，吸附2. 5個小時，吸附率為91. 3%。實施例3
將動物骨頭放在水中反復(fù)煮沸，粉碎，將制得的骨粉用質(zhì)量分?jǐn)?shù)為25%的NaOH煮沸，用大最水洗去骨粉表面的堿液；將骨粉干燥，用過目篩得到不同粒徑的骨粉，取粒徑為40目的骨粉，置于烘箱中于105°C干燥4h ;將木屑置于烘箱中于105°C干燥3h，然后用小型粉碎機(jī)粉，用60目篩分；取處理后的木屑、骨粉、水按質(zhì)量比3 2 2混合，然后在成型擠條機(jī)混合均勻，并擠條成型，然后在造粒機(jī)中造粒成圓形的顆粒狀，陰干24h，置于烘箱中于105°C干燥2h。然后將干燥樣以升溫速率15°C /min，在活化溫度700°C下進(jìn)行活化燒結(jié)，達(dá)到最高活化溫度后，保持4h后自然冷卻，于105°C下烘干，即得本發(fā)明吸附材料。將該吸附材料放入體積為500mL濃度為75mg/L含有鎂離子的廢水中，pH值在7. O的情況下，吸附3個小時，吸附率為92. 4%。
權(quán)利要求
1.一種去除天然水體中鎂離子的吸附材料，其特征在于該吸附材料由骨頭和木屑為王要原料制備而成。
2.根據(jù)權(quán)利要求I所述一種去除天然水體中鎂離子的復(fù)合吸附材料的制備方法，其特征在于骨粉和木屑的制備方法 (1)將動物骨頭放在水中反復(fù)煮沸，粉碎； (2)將制得的骨粉用質(zhì)量分?jǐn)?shù)為20 25%的NaOH煮沸，用大量水洗去骨粉表面的堿液； (3)將骨粉干燥，過目篩得到不同粒徑的骨粉，取粒徑為18 40目的骨粉，置于烘箱中于105°C干燥2 4h，備用； (4)將木屑置于烘箱中于105°C干燥I 3h，然后用小型粉碎機(jī)粉，用40 60目篩分，備用。
3.根據(jù)權(quán)利要求I所述一種去除天然水體中鎂離子的復(fù)合吸附材料的制備方法，其特征在于碳化改性骨粉的制備方法 (1)取處理后的木屑、骨粉、水按質(zhì)量比3 2 2混合； (2)然后在成型擠條機(jī)混合均勻，并擠條成型； (3)然后在造粒機(jī)中造粒成圓形的顆粒狀，陰干20 24h，置于烘箱中于105°C干燥I 2h ; (4)然后將干燥樣以升溫速率5 15°C/min，在活化溫度500 700°C下進(jìn)行活化燒結(jié)，達(dá)到最高活化溫度后，保持2 4h后自然冷卻，于105°C下烘干，即得本發(fā)明吸附材料。
4.根據(jù)權(quán)利要求2所述一種去除天然水體中鎂離子的復(fù)合吸附材料的制備方法，其特征在于所述的多少目為每平方英寸篩網(wǎng)上的空眼數(shù)目。
5.根據(jù)權(quán)利要求2所述一種去除天然水體中鎂離子的復(fù)合吸附材料的制備方法，其特征在于所述的活化燒結(jié)是指采用物理或化學(xué)的手段使燒結(jié)溫度降低、燒結(jié)時間縮短、燒結(jié)性能提高的一種方法，如周期性改變燒結(jié)溫度、施加機(jī)械振動、超聲波和外應(yīng)力等促進(jìn)燒結(jié)過程。
全文摘要
本發(fā)明公開了一種去除天然水體中鎂離子的復(fù)合吸附材料及其制備方法，是以骨頭/木屑為原料，將動物骨頭蒸煮粉碎之后用NaOH煮沸，用水沖洗，干燥過目篩烘干，然后再將經(jīng)過烘干粉碎篩分處理的木屑、骨炭、水均混合均勻后在擠條機(jī)成型，造粒機(jī)中造粒，陰干烘干，最后將干燥后的材料進(jìn)行升溫活化，自然冷卻之后，沖洗，再烘干即得本發(fā)明吸附材料。該制備方法新穎獨特，制得的材料對于水中的鎂離子具有良好的吸附效果。
文檔編號C02F1/28GK102872801SQ20121034169
公開日2013年1月16日 申請日期2012年9月4日 優(yōu)先權(quán)日2012年9月4日
發(fā)明者涂保華, 雷春生, 梅宇韜 申請人:常州大學(xué)