CN106943801A - 一种鸡蛋壳废料改性活性炭复合除砷滤芯的制备方法 - Google Patents
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Abstract
本发明公开了一种鸡蛋壳废料改性活性炭复合除砷滤芯的制备方法，将鸡蛋膜剥离开来添加到原料中，鸡蛋膜具有较高的比表面积，表面富含羟基、羧基、酰胺基以及巯基等活性官能团，使得鸡蛋膜在不同的酸度条件下可以带上正电荷或负电荷，从而能和不同金属离子尤其是砷离子产生静电力作用而被吸附；将脱膜后的鸡蛋壳钙化后改性活性炭，活性炭表面负载钙，通过离子交换增加活性炭的吸附能力；再配伍超细聚乙烯树脂等制得的复合除砷滤芯集吸附、过滤、截获、催化作用于一体，能有效去除水中的有机物、余氯及其他放射性物质，并有脱色、去除异味的功效，尤其适合于农村高砷饮水的除砷，且原料来源简单、成本低、鸡蛋壳废料利用率高且抗菌效果明显。
Description
技术领域
本发明涉及活性炭滤芯制备技术领域，具体涉及一种鸡蛋壳废料改性活性炭复合除砷滤芯的制备方法。
背景技术
近年来，工农业和采矿、冶金、稀土等产业的蓬勃发展，在一定程度上加重了水资源的污染，导致地下水和地表水中砷含量超标严重，高砷水在满足用水的同时却给人们带来了致命的伤害，即所谓的地方性砷中毒。世界各地不断有砷中毒的报道，长期困扰着人们，砷的强致癌性也不断提醒着人们，为了人类自身的生命健康，必须开发高效经济且环保的饮用水除砷工艺。
饮用水除砷的传统方法有混凝沉淀法、吸附法和离子交换法等，这些方法或是需要准确控制投药剂量，且在处理水中引入过多的外来物质，或是操作复杂，不宜推广应用，或是受水质影响大，除砷容量有限。文献《饮水复合材料除砷滤芯的研制与效果评价》以粉末活性炭为载体，经硝酸铁处理后，与超细聚乙烯树脂混合制备了复合材料除砷滤芯，并进行了模拟现场除砷实验，结果表明，制备的复合材料除砷滤芯适合于农村高砷饮水的除砷。
然而文中采用硝酸铁试剂修改活性炭意味着在处理重金属过程中的额外费用，因此，废物和工业副产品作为低成本的活化试剂具有强大的吸引力，如何对其综合利用改性活性炭的吸附性能以及机械强度等功能成为饮用水除砷滤芯中急需解决的技术难题。
发明内容
本发明的目的就是提供一种鸡蛋壳废料改性活性炭复合除砷滤芯的制备方法，以克服现有技术的不足。
本发明的目的是这样实现的：
一种鸡蛋壳废料改性活性炭复合除砷滤芯的制备方法，其特征在于包括以下步骤：
（1）将鸡蛋膜从鸡蛋壳中分离开来清洗干净，40℃下烘干并粉碎至80-100目左右，得鸡蛋膜粉；
（2）将步骤（1）脱膜后的鸡蛋壳研磨成细小的颗粒，用醋酸浸泡后搅拌、过滤得钙液活化剂；
（3）活性炭预处理：先用蒸馏水洗去表面的杂质，然后将其置于强酸溶液中煮沸，冲洗干净后再置于强碱溶液中煮沸，冲洗干净烘干研磨成粉；
（4）载钙活性炭粉的制备：将步骤（3）中的活性炭用步骤（2）钙液浸泡，水浴蒸干后烘烤、热处理、过筛；
（5）复合材料滤芯制备：将载钙活性炭粉、鸡蛋膜粉、超细聚乙烯树脂及成孔剂氯化钠按一定比例混合，热压成型，水洗成孔。
所述步骤（1）的鸡蛋膜的分离方法是将鸡蛋壳用25wt.%的醋酸浸泡8-10小时。
所述步骤（2）中按0.5 g的脱膜鸡蛋壳粉加10mL醋酸(25wt.%)的比率浸泡，以150r/min搅拌3h。
所述步骤（3）中强酸为1mol/L盐酸溶液，强碱为1mol/L氢氧化钠，其中煮沸时间为1-2小时。
所述步骤（4）钙液浸泡按固液比为1∶10的质量比，在30℃、150r/min搅拌反应2h，并在110℃下烘烤8小时，460-480℃下热处理1-2小时。
所述步骤（5）中载钙活性炭粉、鸡蛋膜粉、超细聚乙烯树脂及成孔剂氯化钠的比例为5∶1∶4∶0.5。
本发明有以下有益效果：本发明将鸡蛋膜剥离开来添加到原料中，鸡蛋膜具有较高的比表面积，表面富含羟基、羧基、酰胺基以及巯基等活性官能团，使得鸡蛋膜在不同的酸度条件下可以带上正电荷或负电荷，从而能和不同金属离子尤其是砷离子产生静电力作用而被吸附；将脱膜后的鸡蛋壳钙化后改性活性炭，活性炭表面负载钙，通过离子交换增加活性炭的吸附能力；再配伍超细聚乙烯树脂等制得的复合除砷滤芯集吸附、过滤、截获、催化作用于一体，能有效去除水中的有机物、余氯及其他放射性物质，并有脱色、去除异味的功效，尤其适合于农村高砷饮水的除砷，且原料来源简单、成本低、鸡蛋壳废料利用率高且抗菌效果明显。
具体实施方式
所述的一种鸡蛋壳废料改性活性炭复合除砷滤芯的制备方法，其特征在于，包括以下步骤：
（1）将鸡蛋膜从鸡蛋壳中分离开来清洗干净，40℃下烘干并粉碎至80-100目左右，得鸡蛋膜粉；
（2）将步骤（1）脱膜后的鸡蛋壳研磨成细小的颗粒，用醋酸浸泡后搅拌、过滤得钙液活化剂；
（3）活性炭预处理：先用蒸馏水洗去表面的杂质，然后将其置于强酸溶液中煮沸，冲洗干净后再置于强碱溶液中煮沸，冲洗干净烘干研磨成粉；
（4）载钙活性炭粉的制备：将步骤（3）中的活性炭用步骤（2）钙液浸泡，水浴蒸干后烘烤、热处理、过筛；
（5）复合材料滤芯制备：将载钙活性炭粉、鸡蛋膜粉、超细聚乙烯树脂及成孔剂氯化钠按一定比例混合，热压成型，水洗成孔。
所述步骤（1）的鸡蛋膜的分离方法是将鸡蛋壳用25wt.%的醋酸浸泡10小时。
所述步骤（2）中按0.5 g的脱膜鸡蛋壳粉加10mL醋酸(25wt.%)的比率浸泡，以150r/min搅拌3h。
所述步骤（3）中强酸为1mol/L盐酸溶液，强碱为1mol/L氢氧化钠，其中煮沸时间为1小时。
所述步骤（4）钙液浸泡按固液比为1∶10的质量比，在30℃、150r/min搅拌反应2h，并在110℃下烘烤8小时，470℃下热处理1小时。
所述步骤（5）中载钙活性炭粉、鸡蛋膜粉、超细聚乙烯树脂及成孔剂氯化钠的比例为5∶1∶4∶0.5。
Claims (6)
1.一种鸡蛋壳废料改性活性炭复合除砷滤芯的制备方法，其特征在于，其特征在于，包括以下步骤：
（1）将鸡蛋膜从鸡蛋壳中分离开来清洗干净，40℃下烘干并粉碎至80-100目左右，得鸡蛋膜粉；
（2）将步骤（1）脱膜后的鸡蛋壳研磨成细小的颗粒，用醋酸浸泡后搅拌、过滤得钙液活化剂；
（3）活性炭预处理：先用蒸馏水洗去表面的杂质，然后将其置于强酸溶液中煮沸，冲洗干净后再置于强碱溶液中煮沸，冲洗干净烘干研磨成粉；
（4）载钙活性炭粉的制备：将步骤（3）中的活性炭用步骤（2）钙液浸泡，水浴蒸干后烘烤、热处理、过筛；
（5）复合材料滤芯制备：将载钙活性炭粉、鸡蛋膜粉、超细聚乙烯树脂及成孔剂氯化钠按一定比例混合，热压成型，水洗成孔。
2.根据权利要求1所述的一种鸡蛋壳废料改性活性炭复合除砷滤芯的制备方法，其特征在于，所述步骤（1）的鸡蛋膜的分离方法是将鸡蛋壳用25wt.%的醋酸浸泡8-10小时。
3.根据权利要求1所述的一种鸡蛋壳废料改性活性炭复合除砷滤芯的制备方法，其特征在于，所述步骤（2）中按0.5 g的脱膜鸡蛋壳粉加10mL醋酸(25wt.%)的比率浸泡，以150r/min搅拌3h。
4.根据权利要求1所述的一种鸡蛋壳废料改性活性炭复合除砷滤芯的制备方法，其特征在于，所述步骤（3）中强酸为1mol/L盐酸溶液，强碱为1mol/L氢氧化钠，其中煮沸时间为1-2小时。
5.根据权利要求1所述的一种鸡蛋壳废料改性活性炭复合除砷滤芯的制备方法，其特征在于，所述步骤（4）钙液浸泡按固液比为1∶10的质量比，在30℃、150r/min搅拌反应2h，并在110℃下烘烤8小时，460-480℃下热处理1-2小时。
6.根据权利要求1所述的一种鸡蛋壳废料改性活性炭复合除砷滤芯的制备方法，其特征在于，所述步骤（5）中载钙活性炭粉、鸡蛋膜粉、超细聚乙烯树脂及成孔剂氯化钠的比例为5∶1∶4∶0.5。
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