一種可再生綠色環(huán)保材料及其制備方法和應(yīng)用的制作方法
【專利摘要】一種可再生綠色環(huán)保材料及其制備方法和應(yīng)用，將動(dòng)物骨在500～650℃煅燒除去有機(jī)成分并形成多孔結(jié)構(gòu)，然后取出燒制品空冷，即得可再生綠色環(huán)保材料。該環(huán)保材料包括將動(dòng)物骨煅燒后得到的孔隙率為42～51.5%的多孔密質(zhì)骨和孔隙率為75～85%的多孔松質(zhì)骨，其主要成分是晶粒尺寸為100～300nm的羥基磷灰石。該環(huán)保材料能夠應(yīng)用于處理廢水中的重金屬離子。使用時(shí)將該環(huán)保材料投入到廢水中，對廢水進(jìn)行處理即可。該環(huán)保材料可再生性強(qiáng)、綠色節(jié)能環(huán)保，其制備方法簡單、成本低、適合工業(yè)化生產(chǎn)，能充分利用廢棄動(dòng)物骨資源、降低環(huán)境污染，對重金屬離子的吸附率高達(dá)90.1%以上，具有廣闊的應(yīng)用前景。
【專利說明】—種可再生綠色環(huán)保材料及其制備方法和應(yīng)用
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001]本發(fā)明屬于環(huán)保材料領(lǐng)域，具體涉及一種可再生綠色環(huán)保材料及其制備方法和應(yīng)用。
【背景技術(shù)】
[0002]隨著工業(yè)的發(fā)展，含有毒重金屬的廢水對生態(tài)環(huán)境危害極大。重金屬廢水主要來自礦山坑道排水、廢石場淋濾水、選礦場尾礦排水、有色金屬冶煉廠除塵排水、有色金屬加工廠酸洗廢水、電鍍廠鍍件洗滌水、鋼鐵廠酸洗排水及電解等各種工業(yè)。它們進(jìn)入環(huán)境后，不能被生物降解，大都參與食物鏈循環(huán)，并在生物體內(nèi)積累，破壞生物體正常生理代謝活動(dòng)，危害人體健康。重金屬廢水常用處理方法歸結(jié)起來包括:沉淀法、氧化還原法、氣浮法、電解法、生物法、蒸發(fā)和凝固法、離子交換法、吸附法、溶劑萃取法、液膜法、反滲透和電滲析法等。[黃繼國，張永祥，呂斯濠.重金屬廢水處理技術(shù)綜述[J].世界地質(zhì)，1999，18(4):83-86.]
[0003]一般來說，廢(污)水處理步驟包含三級(jí)處理:一級(jí)處理是通過機(jī)械處理，如格柵、沉淀或氣浮，去除污水中所含的石塊、砂石和脂肪、油脂等。二級(jí)處理是生化處理，污水中的污染物在微生物的作用下被降解和轉(zhuǎn)化為污泥。三級(jí)處理是污水的深度處理，它包括營養(yǎng)物的去除、某些超標(biāo)離子的降低和通過加氯、紫外輻射或臭氧技術(shù)對污水進(jìn)行消毒。對于含有大量有毒重金屬離子的污(廢)水，三級(jí)深度處理是其重要環(huán)節(jié)，而在此環(huán)節(jié)中，其關(guān)鍵的是需要尋找一種成本低、綠色環(huán)保、可再生且能有效吸附重金屬離子的材料。
[0004]近年來，人們在尋覓各種治理重金屬廢水材料的過程中，普遍認(rèn)為人工合成材料包括酚醛樹脂、聚苯乙烯-二乙烯苯基、多孔陶瓷等主要存在成本高、資源浪費(fèi)大、可再生程度低以及污染環(huán)境等不足，同時(shí)也逐漸發(fā)現(xiàn)生物質(zhì)材料是一種能有效處理重金屬廢水且成本相對低、可再生性強(qiáng)的理想重金屬廢水治理材料。工業(yè)廢液排放前經(jīng)過生物質(zhì)材料處理后，還可以減少對環(huán)境的污染。生物質(zhì)材料是指任何可再生的或可循環(huán)的有機(jī)質(zhì)材料，包括專用的能源作物與能源林木，糧食作物和飼料作物殘留物，樹木和木材廢棄物及殘留物，各種水生植物、草、殘留物、纖維和動(dòng)物廢棄物、城市垃圾和其它廢棄材料等。其中，目前動(dòng)物廢棄物備受關(guān)注，其主要是使用某些動(dòng)物廢棄物中的甲殼素、殼聚糖衍生物、皮革膠原纖維等成分。實(shí)際上，若直接使用含這些成分的動(dòng)物廢棄物去除重金屬離子，雖成本低，但其去除效率不高；若采用提取方法，獲得甲殼素、殼聚糖衍生物、皮革膠原纖維等成分，雖去除重金屬離子的效率明顯增加，但成本也大大提高了。
[0005]近年來，有學(xué)者研究發(fā)現(xiàn)，人工合成磷灰石材料可高效去除廢水中重金屬離子，去除率可達(dá)90%以上[尹貽芬.納米羥基磷灰石的制備和表征及其對重金屬離子吸附行為的研究[D].濟(jì)南大學(xué)碩士學(xué)位論文，2010]。這表明磷灰石成分是有效去除廢水中重金屬離子的重要物質(zhì)，其主要原理是磷灰石成分通過離子吸附與表面絡(luò)合機(jī)理有效吸附廢水中的Zn2+、Cd2+等重金屬離子。然而，在過去人工合成磷灰石一直是作為一種具有高生物活性的生物醫(yī)用材料而被廣泛應(yīng)用，其市售價(jià)格大致5?20元/克，屬于一種價(jià)格高昂的醫(yī)用產(chǎn)品，這顯然不適合于污水處理應(yīng)用。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0006]本發(fā)明的目的在于提供一種可再生綠色環(huán)保材料及其制備方法和應(yīng)用，本發(fā)明提供的可再生綠色環(huán)保材料具有成本低、廢物再生利用、綠色環(huán)保的優(yōu)點(diǎn)，能夠用于含有毒重金屬離子的廢水處理方面，且其制備方法簡單。
[0007]為達(dá)到上述目的，本發(fā)明的采用技術(shù)方案為:
[0008]一種可再生綠色環(huán)保材料的制備方法，其具體步驟為:
[0009]將動(dòng)物骨在500?650°C的溫度下煅燒以除去有機(jī)成分并形成多孔結(jié)構(gòu)，煅燒完成后取出燒制品，在空氣中冷卻，即得到可再生綠色環(huán)保材料。
[0010]所述的煅燒時(shí)間為3?6h。
[0011]根據(jù)所述的可再生綠色環(huán)保材料的制備方法制得的可再生綠色環(huán)保材料，包括將動(dòng)物骨煅燒后得到的多孔密質(zhì)骨和多孔松質(zhì)骨，其主要成分為羥基磷灰石，其中羥基磷灰石晶粒尺寸為100?300nm，多孔密質(zhì)骨的孔隙率為42%?51.5%，多孔松質(zhì)骨的孔隙率為75% ?85%。
[0012]所述的多孔密質(zhì)骨形成有宏孔和納米孔，其中宏孔的尺寸為10?40 μ m，納米孔的尺寸為80?200nm ;所述的多孔松質(zhì)骨也形成有宏孔和納米孔，其中宏孔的尺寸為300μπι?1100 μ m，納米孔的尺寸為80?200nm。
[0013]所述的可再生綠色環(huán)保材料在處理廢水中重金屬離子的應(yīng)用。
[0014]利用所述的可再生綠色環(huán)保材料處理廢水的方法，其具體步驟為:
[0015]將可再生綠色環(huán)保材料投入到廢水中，然后對廢水進(jìn)行處理，直至廢水中的重金屬離子濃度達(dá)到排放要求，其中可再生綠色環(huán)保材料與廢水的料液比為m，0〈m ( 10.0g/L。
[0016]所述廢水中初始時(shí)的重金屬離子濃度小于等于1000mg/L。
[0017]所述廢水的初始pH值為4.5?9.5。
[0018]所述的處理廢水是在20?38°C的溫度下進(jìn)行的。
[0019]所述處理廢水的時(shí)間為I?24h。
[0020]進(jìn)一步的，所述的動(dòng)物骨來源于廢棄或收集的包含牛、羊、豬、狗等家畜的骨頭，雞、鴨、鵝等家禽的骨頭，以及其他各種哺乳類動(dòng)物的骨頭。
[0021]進(jìn)一步的，所述的可再生綠色環(huán)保材料還包含Na、Mg，K，Sr等微量元素。
[0022]進(jìn)一步的，所述的可再生綠色環(huán)保材料對重金屬離子的吸附率大于等于90.10% ；所述的重金屬離子包括Zn2+、Pb2+、Mn2+、Cu2+等。
[0023]相對于現(xiàn)有技術(shù)，本發(fā)明的有益效果為:
[0024]本發(fā)明提供的可再生綠色環(huán)保材料的制備方法，直接將動(dòng)物骨在500?650°C下煅燒以除去有機(jī)成分并形成多孔結(jié)構(gòu)，然后空冷，即得到高比表面積的可再生綠色環(huán)保材料，該制備方法工藝簡單，操作簡便，成本低，經(jīng)一步煅燒工藝即得到目標(biāo)產(chǎn)物，煅燒過程產(chǎn)生的副產(chǎn)品(CO2和H2O)易處理，適于工業(yè)化大規(guī)模生產(chǎn)，且作為原料的動(dòng)物骨來源廣泛、價(jià)格低廉，將動(dòng)物骨加工成可再生綠色環(huán)保材料能夠充分利用廢棄動(dòng)物骨資源、發(fā)揮其市場效益。
[0025]本發(fā)明提供的可再生綠色環(huán)保材料，是由動(dòng)物骨煅燒后得到的，包括多孔密質(zhì)骨和多孔松質(zhì)骨，其主要成分為羥基磷灰石，且羥基磷灰石晶粒尺寸為100?300nm，本發(fā)明提供的可再生綠色環(huán)保材料具有高比表面積，多孔密質(zhì)骨的孔隙率為42%?51%，多孔松質(zhì)骨的孔隙率為75%?85%。本發(fā)明提供的可再生綠色環(huán)保材料具有綠色節(jié)能環(huán)保、高效吸附有毒重金屬離子、降低二次污染、可再生性強(qiáng)等優(yōu)勢，能夠代替人工合成的多孔磷灰石陶瓷作為治理含有重金屬離子的廢水的材料，不僅對來源廣泛的廢棄動(dòng)物骨予以充分利用，降低環(huán)境污染，而且具有良好的重金屬離子吸附效果和廢水處理能力，在廢水污水處理行業(yè)中有廣闊的應(yīng)用前景。
[0026]本發(fā)明提供的可再生綠色環(huán)保材料的綠色環(huán)保及可再生意義主要體現(xiàn)在以下幾個(gè)方面:第一，本發(fā)明提供的可再生綠色環(huán)保材料能夠避免其它廢水污水處理材料在處理廢水污水時(shí)可能引起的二次環(huán)境污染；第二，本發(fā)明提供的可再生綠色環(huán)保材料以動(dòng)物骨為原料，僅采用簡單適宜的煅燒工藝即可成為最終產(chǎn)品，煅燒過程產(chǎn)生的副產(chǎn)品(CO2和H2O)易處理，不僅容易工業(yè)化，且過程極其簡單；第三，本發(fā)明提供的可再生綠色環(huán)保材料無毒無味無腐蝕作用，具有良好的化學(xué)穩(wěn)定性，經(jīng)廢水污水處理后可再生利用，多次利用失效后還可經(jīng)過簡單工藝加工制成磷肥使用。
[0027]本發(fā)明提供的利用可再生綠色環(huán)保材料處理廢水的方法工藝簡單，操作簡便，直接將可再生綠色環(huán)保材料投入到廢水中對廢水進(jìn)行振蕩處理，直至廢水中的重金屬離子濃度達(dá)到排放要求即可，對Zn2+、Pb2+、Mn2+、Cu2+等重金屬離子的吸附率高達(dá)90.10%以上，具有良好的重金屬離子吸附效果和廢水處理能力，在廢水污水處理行業(yè)中有廣闊的應(yīng)用前景。
【專利附圖】

【附圖說明】
[0028]圖1是牛骨煅燒后的實(shí)物圖，其中a為多孔密質(zhì)骨，b為多孔松質(zhì)骨；
[0029]圖2是牛骨煅燒后的SEM圖，其中a為多孔密質(zhì)骨，b為多孔松質(zhì)骨；
[0030]圖3是牛骨煅燒后的XRD圖，其中a為標(biāo)準(zhǔn)磷灰石PDF卡片，b為多孔松質(zhì)骨，c為多孔密質(zhì)骨。
【具體實(shí)施方式】
[0031]本發(fā)明提供的可再生綠色環(huán)保材料，包括將動(dòng)物骨煅燒后得到的多孔密質(zhì)骨和多孔松質(zhì)骨，其主要成分為羥基磷灰石，還包含Na、Mg，K，Sr等微量元素，其中羥基磷灰石晶粒尺寸為100?300nm，多孔密質(zhì)骨的孔隙率為42%?51.5%，多孔松質(zhì)骨的孔隙率為75%?85% ;多孔密質(zhì)骨中的宏孔的尺寸為10?40 μ m，納米孔的尺寸80?200nm ;多孔松質(zhì)骨中的宏孔的尺寸為300 μ m?1100 μ m,納米孔的尺寸80?200nm ;可再生綠色環(huán)保材料對Zn2+、Pb2+、Mn2+、Cu2+重金屬離子的吸附率高達(dá)90.10%以上。所述的動(dòng)物骨來源于廢棄或收集的包含牛、羊、豬、狗等家畜的骨頭肩、鴨、鵝等家禽的骨頭，以及其他各種哺乳類動(dòng)物的骨頭。
[0032]下面結(jié)合附圖和實(shí)施例對本發(fā)明作進(jìn)一步詳細(xì)說明。
[0033]實(shí)施例1:
[0034]可再生綠色環(huán)保材料的制備方法，其具體步驟為:
[0035]將牛骨置入馬弗爐中煅燒以除去有機(jī)成分，其中煅燒溫度為500°C，煅燒時(shí)間為6h，然后取出燒制品，在空氣中冷卻，即得到可再生綠色環(huán)保材料。[0036]經(jīng)上述煅燒操作得到的多孔牛松質(zhì)骨，其主要成分為羥基磷灰石Caltl (PO4) 6 (OH)2,孔隙率為85%。
[0037]利用可再生綠色環(huán)保材料處理廢水的方法，其具體步驟為:
[0038]截取0.0722g經(jīng)上述煅燒操作得到的塊狀多孔牛松質(zhì)骨(可再生綠色環(huán)保材料)，放入IOOml Pb2+初始濃度為20mg/L、初始pH值為4.5的Pb (NO3)2溶液中(將Pb (NO3)2溶液作為廢水)，其中投放的可再生綠色環(huán)保材料與Pb (NO3)2溶液的料液比m=0.722g/L，然后將盛有可再生綠色環(huán)保材料的Pb(NO3)2溶液倒入錐形瓶中，將錐形瓶封好后置于水浴恒溫振蕩器中，在25°C下振蕩處理10h。處理后Pb(NO3)2溶液的pH值為8.6，剩余Pb2+的濃度為1.78mg/L。經(jīng)上述煅燒操作得到的塊狀多孔牛松質(zhì)骨對重金屬離子Pb2+的吸附率為91.09%ο
[0039]實(shí)施例2:
[0040]可再生綠色環(huán)保材料的制備方法，其具體步驟為:
[0041]將牛骨置入馬弗爐中煅燒以除去有機(jī)成分，其中煅燒溫度為650°C，煅燒時(shí)間為3h，然后取出燒制品，在空氣中冷卻，即得到可再生綠色環(huán)保材料。
[0042]經(jīng)上述煅燒操作得到的多孔牛松質(zhì)骨，其主要成分為羥基磷灰石Caltl (PO4) 6 (OH)2,孔隙率為83.8%。
[0043]利用可再生綠色環(huán)保材料處理廢水的方法，其具體步驟為:
[0044]截取0.0753g經(jīng)上述煅燒操作得到的塊狀多孔牛松質(zhì)骨(可再生綠色環(huán)保材料)，放入IOOml Pb2+初始濃度為20mg/L、初始pH值為6.0的Pb (NO3) 2溶液中(將Pb (NO3) 2溶液作為廢水)，其中投放的可再生綠色環(huán)保材料與Pb (NO3)2溶液的料液比m=0.753g/L，然后將盛有可再生綠色環(huán)保材料的Pb(NO3)2溶液倒入錐形瓶中，將錐形瓶封好后置于水浴恒溫振蕩器中，在38°C下振蕩處理1.0h。處理后Pb(NO3)2溶液的pH值為8.7，剩余Pb2+的濃度為
0.94mg/L。經(jīng)上述煅燒操作得到的塊狀多孔牛松質(zhì)骨對重金屬離子Pb2+的吸附率為95.3%。
[0045]實(shí)施例3:
[0046]可再生綠色環(huán)保材料的制備方法，其具體步驟為:
[0047]將牛骨置入馬弗爐中煅燒以除去有機(jī)成分，其中煅燒溫度為600°C，煅燒時(shí)間為3h，然后取出燒制品，在空氣中冷卻，即得到可再生綠色環(huán)保材料。
[0048]經(jīng)上述煅燒操作得到的多孔牛松質(zhì)骨，其主要成分為羥基磷灰石Caltl (PO4) 6 (OH)2,孔隙率為81.3%。
[0049]利用可再生綠色環(huán)保材料處理廢水的方法，其具體步驟為:
[0050]截取0.0693g經(jīng)上述煅燒操作得到的塊狀多孔牛松質(zhì)骨(可再生綠色環(huán)保材料)，放入IOOml Zn2+初始濃度為20mg/L、初始pH值為6.0的Zn(NO3)2溶液中(將Zn(NO3)2溶液作為廢水)，其中投放的可再生綠色環(huán)保材料與Zn(NO3)2溶液的料液比m=0.693g/L，然后將盛有可再生綠色環(huán)保材料的Zn(NO3)2溶液倒入錐形瓶中，將錐形瓶封好后置于水浴恒溫振蕩器中，在25°C下振蕩處理10h。處理后Zn(NO3)2溶液的pH值為8.2，剩余Zn2+的濃度為0.88mg/L。經(jīng)上述煅燒操作得到的塊狀多孔牛松質(zhì)骨對重金屬離子Zn2+的吸附率為95.58%ο
[0051]實(shí)施例4:
[0052]可再生綠色環(huán)保材料的制備方法，其具體步驟為:[0053]將牛骨置入馬弗爐中煅燒以除去有機(jī)成分，其中煅燒溫度為600°C，煅燒時(shí)間為3h，然后取出燒制品，在空氣中冷卻，即得到可再生綠色環(huán)保材料。
[0054]經(jīng)上述煅燒操作得到的多孔牛松質(zhì)骨，其主要成分為羥基磷灰石Caltl (PO4) 6 (OH)2,孔隙率為82.9%。
[0055]利用可再生綠色環(huán)保材料處理廢水的方法，其具體步驟為:
[0056]截取0.1178g經(jīng)上述煅燒操作得到的塊狀多孔牛松質(zhì)骨(可再生綠色環(huán)保材料)，放入IOOml Mn2+初始濃度為20mg/L、初始pH值為5.0的Mn (NO3) 2溶液中(將Mn (NO3) 2溶液作為廢水)，其中投放的可再生綠色環(huán)保材料與Mn(NO3)2溶液的料液比m=l.178g/L，然后將盛有可再生綠色環(huán)保材料的Mn(NO3)2溶液倒入錐形瓶中，將錐形瓶封好后置于水浴恒溫振蕩器中，在25°C下振蕩處理5h。處理后Mn(NO3)2溶液的pH值為7.7，剩余Mn2+的濃度為1.68mg/L。經(jīng)上述煅燒操作得到的塊狀多孔牛松質(zhì)骨對重金屬離子Mn2+的吸附率為91.59%ο
[0057]實(shí)施例5:
[0058]可再生綠色環(huán)保材料的制備方法，其具體步驟為:
[0059]將牛骨置入馬弗爐中煅燒以除去有機(jī)成分，其中煅燒溫度為600°C，煅燒時(shí)間為3h，然后取出燒制品，在空氣中冷卻，即得到可再生綠色環(huán)保材料。
[0060]經(jīng)上述煅燒操作得到的多孔牛松質(zhì)骨，其主要成分為羥基磷灰石Caltl (PO4) 6 (OH)2,孔隙率為80.3%。
[0061]利用可再生綠色環(huán)保材料處理廢水的方法，其具體步驟為:
[0062]截取0.0752g經(jīng)上述煅燒操作得到的塊狀多孔牛松質(zhì)骨(可再生綠色環(huán)保材料)，放入IOOml Cu2+初始濃度為20mg/L、初始pH值為5.7的Cu (NO3) 2溶液中(將Pb (NO3) 2溶液作為廢水)，其中投放的可再生綠色環(huán)保材料與Cu(NO3)2溶液的料液比m=0.752g/L，然后將盛有可再生綠色環(huán)保材料的Cu(NO3)2溶液倒入錐形瓶中，將錐形瓶封好后置于水浴恒溫振蕩器中，在25°C下振蕩處理10h。處理后Cu(NO3)2溶液的pH值為8.2，剩余Cu2+的濃度為0.32mg/L。經(jīng)上述煅燒操作得到的塊狀多孔牛松質(zhì)骨對重金屬離子Cu2+的吸附率為98.40%ο
[0063]實(shí)施例6:
[0064]可再生綠色環(huán)保材料的制備方法，其具體步驟為:
[0065]將牛骨置入馬弗爐中煅燒以除去有機(jī)成分，其中煅燒溫度為600°C，煅燒時(shí)間為3h，然后取出燒制品，在空氣中冷卻，即得到可再生綠色環(huán)保材料。
[0066]經(jīng)上述煅燒操作得到的多孔牛松質(zhì)骨，其主要成分為羥基磷灰石Caltl (PO4) 6 (OH)2,孔隙率為81.5%。
[0067]利用可再生綠色環(huán)保材料處理廢水的方法，其具體步驟為:
[0068]截取0.045g經(jīng)上述煅燒操作得到的塊狀多孔牛松質(zhì)骨(可再生綠色環(huán)保材料)，放入IOOml Cu2+初始濃度為20mg/L、初始pH值為7.5的Cu (NO3) 2溶液中(將Pb (NO3) 2溶液作為廢水)，其中投放的可再生綠色環(huán)保材料與Cu (NO3)2溶液的料液比m=0.45g/L，然后將盛有可再生綠色環(huán)保材料的Cu(NO3)2溶液倒入錐形瓶中，將錐形瓶封好后置于水浴恒溫振蕩器中，在25°C下振蕩處理5h。處理后Cu (NO3) 2溶液的pH值為9.6，剩余Cu2+的濃度為0.06mg/L。經(jīng)上述煅燒操作得到的塊狀多孔牛松質(zhì)骨對重金屬離子Cu2+的吸附率為99.69%。[0069]實(shí)施例7:
[0070]可再生綠色環(huán)保材料的制備方法，其具體步驟為:
[0071]將牛骨置入馬弗爐中煅燒以除去有機(jī)成分，其中煅燒溫度為600°C，煅燒時(shí)間為6h，然后取出燒制品，在空氣中冷卻，即得到可再生綠色環(huán)保材料。
[0072]經(jīng)上述煅燒操作得到的多孔牛密質(zhì)骨，其主要成分為羥基磷灰石Caltl(PO4)6(OH)2,孔隙率為51.5%。
[0073]利用可再生綠色環(huán)保材料處理廢水的方法，其具體步驟為:
[0074]截取0.483g經(jīng)上述煅燒操作得到的塊狀多孔牛密質(zhì)骨(可再生綠色環(huán)保材料)，放入IOOml Pb2+初始濃度為20mg/L、初始pH值為5.0的Pb (NO3) 2溶液中(將Pb (NO3) 2溶液作為廢水)，其中投放的可再生綠色環(huán)保材料與Pb (NO3)2溶液的料液比m=4.38g/L，然后將盛有可再生綠色環(huán)保材料的Pb(NO3)2溶液倒入錐形瓶中，將錐形瓶封好后置于水浴恒溫振蕩器中，在25°C下振蕩處理5h。處理后Pb (NO3) 2溶液的pH值為9.9，剩余Pb2+的濃度為1.64mg/L。經(jīng)上述煅燒操作得到的塊狀多孔牛密質(zhì)骨對重金屬離子Pb2+的吸附率為91.79%。
[0075]實(shí)施例8:
[0076]可再生綠色環(huán)保材料的制備方法，其具體步驟為:
[0077]將豬骨置入馬弗爐中煅燒以除去有機(jī)成分，其中煅燒溫度為600°C，煅燒時(shí)間為6h，然后取出燒制品，在空氣中冷卻，即得到可再生綠色環(huán)保材料。
[0078]經(jīng)上述煅燒操作得到的多孔豬密質(zhì)骨，其主要成分為羥基磷灰石Caltl(PO4)6(OH)2,孔隙率為47.5%。
[0079]利用可再生綠色環(huán)保材料處理廢水的方法，其具體步驟為:
[0080]截取0.586g經(jīng)上述煅燒操作得到的塊狀多孔豬密質(zhì)骨(可再生綠色環(huán)保材料)，放入IOOml Pb2+初始濃度為20mg/L、初始pH值為5.0的Pb (NO3) 2溶液中(將Pb (NO3) 2溶液作為廢水)，其中投放的可再生綠色環(huán)保材料與Pb (NO3)2溶液的料液比m=5.86g/L，然后將盛有可再生綠色環(huán)保材料的Pb(NO3)2溶液倒入錐形瓶中，將錐形瓶封好后置于水浴恒溫振蕩器中，在25°C下振蕩處理24h。處理后Pb (NO3) 2溶液的pH值為8.5，剩余Pb2+的濃度為1.24mg/L。經(jīng)上述煅燒操作得到的塊狀多孔豬密質(zhì)骨對重金屬離子Pb2+的吸附率為93.80%。
[0081]實(shí)施例9:
[0082]可再生綠色環(huán)保材料的制備方法，其具體步驟為:
[0083]將雞骨置入馬弗爐中煅燒以除去有機(jī)成分，其中煅燒溫度為600°C，煅燒時(shí)間為6h，然后取出燒制品，在空氣中冷卻，即得到可再生綠色環(huán)保材料。
[0084]經(jīng)上述煅燒操作得到的多孔雞密質(zhì)骨，其主要成分為羥基磷灰石Caltl (PO4) 6 (OH)2,孔隙率為42.1%。
[0085]利用可再生綠色環(huán)保材料處理廢水的方法，其具體步驟為:
[0086]截取0.0642g經(jīng)上述煅燒操作得到的塊狀多孔雞密質(zhì)骨(可再生綠色環(huán)保材料)，放入IOOml Pb2+初始濃度為20mg/L、初始pH值為9.5的Pb (NO3)2溶液中(將Pb (NO3)2溶液作為廢水)，其中投放的可再生綠色環(huán)保材料與Pb (NO3)2溶液的料液比m=0.642g/L，然后將盛有可再生綠色環(huán)保材料的Pb(NO3)2溶液倒入錐形瓶中，將錐形瓶封好后置于水浴恒溫振蕩器中，在25°C下振蕩處理24h。處理后Pb(NO3)2溶液的pH值為10.4，剩余Pb2+的濃度為1.98mg/L。經(jīng)上述煅燒操作得到的塊狀多孔雞密質(zhì)骨對重金屬離子Pb2+的吸附率為90.10% ο
[0087]實(shí)施例10:
[0088]可再生綠色環(huán)保材料的制備方法，其具體步驟為:
[0089]將羊骨置入馬弗爐中煅燒以除去有機(jī)成分，其中煅燒溫度為550°C，煅燒時(shí)間為5h，然后取出燒制品，在空氣中冷卻，即得到可再生綠色環(huán)保材料。
[0090]經(jīng)上述煅燒操作得到的多孔羊松質(zhì)骨，其主要成分為羥基磷灰石Caltl (PO4) 6 (OH)2,孔隙率為75%。
[0091]利用可再生綠色環(huán)保材料處理廢水的方法，其具體步驟為:
[0092]截取Ig經(jīng)上述煅燒操作得到的塊狀多孔羊松質(zhì)骨(可再生綠色環(huán)保材料)，放入IOOml Zn2+初始濃度為1000mg/L、初始pH值為7.0的Zn (NO3) 2溶液中(將Zn (NO3) 2溶液作為廢水)，其中投放的可再生綠色環(huán)保材料與Zn (NO3)2溶液的料液比m=10g/L，然后將盛有可再生綠色環(huán)保材料的Zn(NO3)2溶液倒入錐形瓶中，將錐形瓶封好后置于水浴恒溫振蕩器中，在20°C下振蕩處理20h。處理后Zn (NO3) 2溶液的pH值為8.4，剩余Zn2+的濃度為97.2mg/L。經(jīng)上述煅燒操作得到的塊狀多孔羊松質(zhì)骨對重金屬離子Zn2+的吸附率為90.28%。
[0093]實(shí)施例11:
[0094]可再生綠色環(huán)保材料的制備方法，其具體步驟為:
[0095]將鴨骨和鵝骨置入馬弗爐中煅燒以除去有機(jī)成分，其中煅燒溫度為650°C，煅燒時(shí)間為4h，然后取出燒制品，在空氣中冷卻，即得到可再生綠色環(huán)保材料。
[0096]經(jīng)上述煅燒操作得到的多孔鴨密質(zhì)骨和多孔鵝密質(zhì)骨，其主要成分為羥基磷灰石Ca10 (PO4) 6 (OH)2,孔隙率為 42%。
[0097]利用可再生綠色環(huán)保材料處理廢水的方法，其具體步驟為:
[0098]截取0.Sg經(jīng)上述煅燒操作得到的塊狀多孔鴨密質(zhì)骨和多孔鵝密質(zhì)骨(可再生綠色環(huán)保材料)，放入IOOml Mn2+初始濃度為500mg/L、初始pH值為8.0的Mn (NO3) 2溶液中(將Pb (NO3)2溶液作為廢水)，其中投放的可再生綠色環(huán)保材料與Mn(NO3)2溶液的料液比m=8g/L，然后將盛有可再生綠色環(huán)保材料的Mn(NO3)2溶液倒入錐形瓶中，將錐形瓶封好后置于水浴恒溫振蕩器中，在30°C下振蕩處理15h。處理后Mn (NO3) 2溶液的pH值為9.8，剩余Mn2+的濃度為36.25mg/L。經(jīng)上述煅燒操作得到的塊狀多孔鴨密質(zhì)骨和多孔鵝密質(zhì)骨對重金屬離子Mn2+的吸附率為92.75%。
[0099]圖1是牛骨煅燒后的實(shí)物圖，其中a為多孔密質(zhì)骨，b為多孔松質(zhì)骨。圖2是牛骨煅燒后的SEM圖，其中a為多孔密質(zhì)骨，b為多孔松質(zhì)骨(致密部分)。由圖1和圖2可以看出，從宏觀上看，多孔松質(zhì)骨質(zhì)地疏松，富含有很多宏孔，孔隙率和比表面積大；而多孔密質(zhì)骨質(zhì)地致密，孔隙率和比表面積小。從微觀上看，多孔松質(zhì)骨的致密部分由納米顆粒組成，顆粒形貌均勻，粒徑分布窄，并形成有很多細(xì)小的納米孔；而多孔密質(zhì)骨由納米顆粒和納米短棒組成，粒徑分布較寬，并形成有微米級(jí)的宏孔和很多細(xì)小的納米孔。
[0100]圖3是牛骨煅燒后的XRD圖譜，其中a為標(biāo)準(zhǔn)磷灰石PDF卡片，b為多孔松質(zhì)骨，c為多孔密質(zhì)骨。從圖3可以看出，將牛骨煅燒后得到的多孔松質(zhì)骨和多孔密質(zhì)骨，其XRD譜線均與標(biāo)準(zhǔn)磷灰石PDF卡片(PDF72-1243)吻合，基本沒有雜質(zhì)峰，說明煅燒后得到的多孔松質(zhì)骨和多孔密質(zhì)骨的主要成分均為羥基磷灰石Caltl (PO4) 6 (OH)2,且純度較高。
【權(quán)利要求】
1.一種可再生綠色環(huán)保材料的制備方法，其特征在于，其具體步驟為: 將動(dòng)物骨在500?650°C的溫度下煅燒以除去有機(jī)成分并形成多孔結(jié)構(gòu)，煅燒完成后取出燒制品，在空氣中冷卻，即得到可再生綠色環(huán)保材料。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的可再生綠色環(huán)保材料的制備方法，其特征在于:所述的煅燒時(shí)間為3?6h。
3.根據(jù)權(quán)利要求1或2所述的可再生綠色環(huán)保材料的制備方法制得的可再生綠色環(huán)保材料，其特征在于:包括將動(dòng)物骨煅燒后得到的多孔密質(zhì)骨和多孔松質(zhì)骨，其主要成分為羥基磷灰石，其中羥基磷灰石晶粒尺寸為100?300nm，多孔密質(zhì)骨的孔隙率為42%?51.5%，多孔松質(zhì)骨的孔隙率為75%?85%。
4.根據(jù)權(quán)利要求3所述的可再生綠色環(huán)保材料，其特征在于:所述的多孔密質(zhì)骨形成有宏孔和納米孔，其中宏孔的尺寸為10?40 μ m，納米孔的尺寸為80?200nm ;所述的多孔松質(zhì)骨也形成有宏孔和納米孔，其中宏孔的尺寸為300μπι?ΙΙΟΟμπι，納米孔的尺寸為80 ?200nm。
5.權(quán)利要求3所述的可再生綠色環(huán)保材料在處理廢水中重金屬離子的應(yīng)用。
6.一種利用權(quán)利要求3所述的可再生綠色環(huán)保材料處理廢水的方法，其特征在于，其具體步驟為: 將可再生綠色環(huán)保材料投入到廢水中，然后對廢水進(jìn)行處理，直至廢水中的重金屬離子濃度達(dá)到排放要求，其中可再生綠色環(huán)保材料與廢水的料液比為m，0〈m ( 10.0g/L。
7.根據(jù)權(quán)利要求6所述的利用可再生綠色環(huán)保材料處理廢水的方法，其特征在于:所述廢水中初始時(shí)的重金屬離子濃度小于等于1000mg/L。
8.根據(jù)權(quán)利要求6或7所述的利用可再生綠色環(huán)保材料處理廢水的方法，其特征在于:所述廢水的初始pH值為4.5?9.5。
9.根據(jù)權(quán)利要求6所述的利用可再生綠色環(huán)保材料處理廢水的方法，其特征在于:所述的處理廢水是在20?38°C的溫度下進(jìn)行的。
10.根據(jù)權(quán)利要求6或9所述的利用可再生綠色環(huán)保材料處理廢水的方法，其特征在于:所述處理廢水的時(shí)間為I?24h。
【文檔編號(hào)】B01J20/30GK103495375SQ201310400726
【公開日】2014年1月8日 申請日期:2013年9月5日 優(yōu)先權(quán)日:2013年9月5日
【發(fā)明者】郭大剛, 鄭艷 申請人:西安交通大學(xué)