利用皮革顆粒堿水解負(fù)載鋯制備氟離子吸附材料的方法
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001]本發(fā)明涉及吸附材料，特別涉及以皮革邊角廢料為原材料制備氟離子吸附材料的方法，屬含膠原材料的組合物技術(shù)領(lǐng)域。
【背景技術(shù)】
[0002]世界上資源量最大的可再生生物質(zhì)資源動(dòng)物皮主要用于制革工業(yè)，制革業(yè)是我國(guó)輕工業(yè)的支柱型產(chǎn)業(yè)之一，我國(guó)的原料皮資源、皮革產(chǎn)品產(chǎn)量和出口均名列前茅，已成為世界公認(rèn)的皮革生產(chǎn)勞動(dòng)大國(guó)。根據(jù)中國(guó)皮革協(xié)會(huì)統(tǒng)計(jì)，2009年全國(guó)規(guī)模以上企業(yè)輕革(豬牛羊革)產(chǎn)量6.9億平方米，2010年達(dá)到7.5億平方米。皮革產(chǎn)業(yè)以動(dòng)物質(zhì)資源為原材料，生產(chǎn)過(guò)程中投入大，產(chǎn)出低，資源耗費(fèi)量大。據(jù)統(tǒng)計(jì)，It鹽濕皮只能生產(chǎn)出200kg的成品革，同時(shí)產(chǎn)生超過(guò)600kg的固體廢物，超過(guò)原皮質(zhì)量的60%，該廢棄物主要來(lái)源于制革過(guò)程中排出的固體碎條、廢渣。這些廢料和皮革制品企業(yè)留下的邊角廢料以及生活中扔棄的破舊皮革日用品等是皮革廢棄物的主要來(lái)源。大量皮革廢棄物長(zhǎng)時(shí)間堆積必將對(duì)環(huán)境產(chǎn)生很大影響，同時(shí)也造成了巨大的資源浪費(fèi)。皮革產(chǎn)業(yè)的健康發(fā)展，除了采取新工藝減少制革過(guò)程中的廢水、廢棄物的排放，還要對(duì)數(shù)量巨大的皮革廢棄物的處理和利用加以重視。
[0003]目前大部分邊角廢料作為廢棄物被丟掉，這不僅造成了環(huán)境的嚴(yán)重污染，也是資源上的極大浪費(fèi)，甚至嚴(yán)重威脅人類健康。為此開(kāi)發(fā)利用可再生的皮革廢棄物資源，制備新型吸附材料并將其應(yīng)用于氟離子溶液的處理領(lǐng)域，為皮革廢棄物的綜合利用提供新途徑，為社會(huì)和經(jīng)濟(jì)帶來(lái)巨大效益。
[0004]氟元素是人體維持正常生理活動(dòng)不可缺少的微量元素之一，適量的氟元素(飲用水中氟含量應(yīng)小于1.0mg/L，GB5479-2006)對(duì)人體牙齒和骨骼的鈣化，神經(jīng)興奮的傳導(dǎo)，以及酶系統(tǒng)的代謝等，均有促進(jìn)的作用，特別是在兒童發(fā)育期，適量的氟元素的攝入能夠減少齲齒病的發(fā)生。然而，過(guò)量攝入氟元素(氟含量高于1.5mg/L)則會(huì)導(dǎo)致各種疾病，如骨質(zhì)疏松癥，關(guān)節(jié)炎，骨脆，癌癥，老年癡呆癥，甲狀腺疾病等。
[0005]現(xiàn)行用于去除水溶液中的氟離子的方法中吸附法因其成本低廉、設(shè)計(jì)簡(jiǎn)單、操作方便、無(wú)二次污染、易再生等優(yōu)點(diǎn)而被廣泛應(yīng)用，常用的吸附劑有活性氧化鋁、羥磷灰石、骨炭等。近年來(lái)，由于農(nóng)牧廢棄物來(lái)源廣泛、成本低廉、易再生、可降解的特點(diǎn)，將其制備成吸附材料已成為當(dāng)今世界的研究熱點(diǎn)。
[0006]因此，對(duì)廉價(jià)易得的皮革邊角廢料顆粒堿水解后制備氟離子吸附劑，不僅解決了環(huán)境的嚴(yán)重污染和資源的極大浪費(fèi)等問(wèn)題，而且相對(duì)于提取皮膠原纖維后再對(duì)其改性制備氟離子吸附材料的方法而言，簡(jiǎn)化了工序，提高了吸附量，降低了成本，更有利于工業(yè)化應(yīng)用。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0007]本發(fā)明的目的是針對(duì)現(xiàn)有技術(shù)的不足而提供一種皮革顆粒堿水解負(fù)載鋯制備氟離子吸附材料的方法，其特點(diǎn)是以皮革邊角廢料為原料，首先利用氫氧化鈉對(duì)其進(jìn)行堿水解，再利用其負(fù)載金屬鋯離子制備吸附材料。通過(guò)調(diào)整皮革邊角廢料的顆粒大小、氫氧化鈉濃度和鋯離子的負(fù)載量實(shí)現(xiàn)對(duì)氟吸附容量的調(diào)控，為皮革邊角廢料的資源化利用及新型氟離子吸附劑的開(kāi)發(fā)提供技術(shù)服務(wù)。
[0008]本發(fā)明的技術(shù)方案為:利用皮革顆粒堿水解負(fù)載鋯制備氟離子吸附材料的方法，包括以下步驟:
[0009]A、將皮革邊角廢料清洗并剪成0.1?0.3cmX0.1?0.3cm粒狀，于50?70°C干燥 12h ；
[0010]B、將皮革顆粒在25°C蒸餾水中浸泡12?24h，過(guò)濾取出，再浸入0.1 %?0.5%的氫氧化鈉溶液中，于50?80°C，350r/min的轉(zhuǎn)速下攪拌反應(yīng)4h，過(guò)濾洗滌，即得堿水解粒狀皮革；
[0011]C、將堿水解粒狀皮革浸入0.25 V0?3%的硝酸鋯溶液中，于25°C，160r/min振蕩反應(yīng)I?24h，過(guò)濾清洗，于50?70°C干燥12h，即得堿水解負(fù)載鋯的顆粒皮革氟離子吸附材料。
[0012]優(yōu)選的是，所述皮革邊角廢料為豬皮、牛皮、羊皮皮革加工邊角廢料中一種或兩種以上任意組合。
[0013]本發(fā)明具有以下優(yōu)點(diǎn):①皮革邊角廢料來(lái)源廣泛、工藝簡(jiǎn)單、易再生、可生物降解、對(duì)環(huán)境無(wú)污染，此外皮革邊角廢料的利用不僅解決了嚴(yán)重的環(huán)境污染和資源的極大浪費(fèi)等問(wèn)題，更為皮革加工業(yè)邊角廢料的資源化利用開(kāi)發(fā)了新途徑、將對(duì)氟離子有較強(qiáng)結(jié)合能力的金屬鋯離子負(fù)載于粒狀皮革上制得的吸附劑，不僅具有較高的機(jī)械強(qiáng)度和熱穩(wěn)定性，降低了成本，提高了吸附量，而且解決了直接利用金屬鹽作為氟離子沉淀劑的成本高和二次污染等問(wèn)題、堿水解負(fù)載鋯的皮革基氟離子吸附劑由于其為顆粒狀，因而在動(dòng)態(tài)吸附柱(床)工業(yè)應(yīng)用中對(duì)高氟水的處理更加方便，解決了粉末狀吸附材料使用過(guò)程中易堵塞的問(wèn)題，并且便于材料吸附飽和后的活化再生。
【具體實(shí)施方式】
[0014]下面結(jié)合具體實(shí)施例對(duì)本發(fā)明做進(jìn)一步詳細(xì)說(shuō)明。
[0015]實(shí)施例1:將豬皮邊角廢料清洗并剪成0.1cmX0.1cm粒狀，于50°C干燥12h ;將粒狀豬皮在25°C蒸餾水中浸泡12h，過(guò)濾取出；將粒狀豬皮浸入0.1 %的氫氧化鈉溶液中，500C，350r/min的轉(zhuǎn)速下攪拌反應(yīng)4h，過(guò)濾洗滌，得堿水解粒狀豬皮；將堿水解粒狀豬皮全部浸入0.25 %的硝酸鋯溶液，于25°C，160r/min振蕩反應(yīng)lh，過(guò)濾清洗，于50°C干燥12h，即得到堿水解負(fù)載鋯的顆粒皮革氟離子吸附材料。
[0016]實(shí)施例2:將牛皮邊角廢料清洗并剪成0.1cmX0.3cm粒狀，于70°C干燥12h ;將粒狀牛皮在25°C蒸餾水中浸泡24h，過(guò)濾取出；將粒狀牛皮浸入0.5%的氫氧化鈉溶液中，60°C,350r/min的轉(zhuǎn)速下攪拌反應(yīng)4h，過(guò)濾洗滌，得堿水解粒狀牛皮；將堿水解粒狀牛皮全部浸入3%的硝酸鋯溶液，于25°C，160r/min振蕩反應(yīng)24h，過(guò)濾清洗，于70°C干燥12h，即得到堿水解負(fù)載鋯的顆粒皮革氟離子吸附材料。
[0017]實(shí)施例3:將羊皮邊角廢料清洗并剪成0.3cmX0.3cm粒狀，于60°C干燥12h ;將粒狀羊皮在25°C蒸餾水中浸泡18h，過(guò)濾取出；將粒狀羊皮浸入0.3%的氫氧化鈉溶液中，700C，350r/min的轉(zhuǎn)速下攪拌反應(yīng)4h，過(guò)濾洗滌，得堿水解粒狀羊皮；將堿水解粒狀羊皮浸入0.5%的硝酸鋯溶液，于25°C，160r/min振蕩反應(yīng)12h，過(guò)濾清洗，于60°C干燥12h，即得到堿水解負(fù)載鋯的顆粒皮革氟離子吸附材料。
[0018]實(shí)施例4:將牛皮邊角廢料和羊皮邊角廢料清洗并剪成0.2cmX0.3cm粒狀混合，于65°C干燥12h ;將粒狀牛羊皮混合物在25°C蒸餾水中浸泡20h，過(guò)濾取出；將粒狀牛羊皮混合物浸入0.25%的氫氧化鈉溶液，55°C，350r/min的轉(zhuǎn)速下攪拌反應(yīng)4h，過(guò)濾洗滌，得堿水解粒狀牛羊皮混合物；將堿水解粒狀牛羊皮混合物浸入1.5%的混合硝酸鋯溶液，于25°C，160r/min振蕩反應(yīng)18h，過(guò)濾清洗，于80°C干燥12h，即得到堿水解負(fù)載鋯的顆粒皮革氟離子吸附材料。
[0019]實(shí)施例5:將豬皮邊角廢料和羊皮邊角廢料清洗并剪成0.2cmX0.2cm粒狀，于60°C干燥12h ;將粒狀豬羊皮混合物2在25°C蒸餾水中浸泡16h，過(guò)濾取出；將粒狀豬羊皮混合物浸入0.4%的氫氧化鈉溶液，80°C，350r/min的轉(zhuǎn)速下攪拌反應(yīng)4h，過(guò)濾洗滌，得堿水解粒狀豬羊皮混合物；將堿水解粒狀豬羊皮混合物浸入2%的硝酸鋯溶液，于25°C，160r/min振蕩反應(yīng)9h，過(guò)濾清洗，于55°C干燥12h，即得到堿水解負(fù)載鋯的顆粒皮革氟離子吸附材料。
[0020]以上所述，僅為本發(fā)明較佳的【具體實(shí)施方式】，但本發(fā)明的保護(hù)范圍并不局限于此，任何熟悉本技術(shù)領(lǐng)域的技術(shù)人員在本發(fā)明披露的技術(shù)范圍內(nèi)，可輕易想到的變化或替換，都應(yīng)涵蓋在本發(fā)明的保護(hù)范圍之內(nèi)。
【主權(quán)項(xiàng)】
1.一種利用皮革顆粒堿水解負(fù)載鋯制備氟離子吸附材料的方法，包括以下步驟: A、將皮革邊角廢料清洗并剪成0.1?0.3 cmX0.1?0.3 cm粒狀，于50?70 °C干燥12 h ； B、將皮革顆粒在25°C蒸餾水中浸泡12?24 h，過(guò)濾取出，再浸入0.1%?0.5%的氫氧化鈉溶液中，于50?80 °C,350 r/min的轉(zhuǎn)速下攪拌反應(yīng)4 h，過(guò)濾洗滌，即得堿水解粒狀皮革； C、將堿水解粒狀皮革浸入0.25%?3%的硝酸鋯溶液中，于25 °C, 160 r/min振蕩反應(yīng)I?24 h，過(guò)濾清洗，于50?70 °C干燥12 h，即得堿水解負(fù)載鋯的顆粒皮革氟離子吸附材料。2.根據(jù)權(quán)利要求書(shū)I所述的利用皮革顆粒堿水解負(fù)載鋯制備氟離子吸附材料的方法，其特征在于，所述的皮革為豬皮、牛皮、羊皮皮革加工邊角廢料中的一種或兩種以上任意組入口 ο
【專利摘要】本發(fā)明公開(kāi)了利用皮革顆粒堿水解負(fù)載鋯制備氟離子吸附材料的方法。它包括三個(gè)步驟：①將皮革邊角廢料清洗并剪成0.1~0.3cm×0.1~0.3cm粒狀，于50~70℃干燥12h；②將皮革顆粒在25℃蒸餾水中浸泡12~24h，過(guò)濾取出，再全部浸入0.1%~0.5%氫氧化鈉溶液中，50~80℃，350r/min的轉(zhuǎn)速下攪拌反應(yīng)4h，過(guò)濾洗滌，得到堿水解皮革顆粒；③將步驟二中制備好的堿水解皮革顆粒全部浸入0.25~3%的硝酸鋯溶液中，于25℃，160r/min振蕩反應(yīng)1~24h，過(guò)濾清洗，于50~70℃干燥12h，即得堿水解負(fù)載鋯的顆粒皮革氟離子吸附材料。本方法能減輕污染，變廢為寶，產(chǎn)品用途廣泛。
【IPC分類】C02F1/28, C02F101/14, B01J20/30, B01J20/24
【公開(kāi)號(hào)】CN105327690
【申請(qǐng)?zhí)枴緾N201510683365
【發(fā)明人】張宇, 曾雪, 張永德
【申請(qǐng)人】西南科技大學(xué)
【公開(kāi)日】2016年2月17日
【申請(qǐng)日】2015年10月20日