CN105327690A - 利用皮革颗粒碱水解负载锆制备氟离子吸附材料的方法 - Google Patents

Abstract

本发明公开了利用皮革颗粒碱水解负载锆制备氟离子吸附材料的方法。它包括三个步骤：①将皮革边角废料清洗并剪成0.1~0.3cm×0.1~0.3cm粒状，于50~70℃干燥12h；②将皮革颗粒在25℃蒸馏水中浸泡12~24h，过滤取出，再全部浸入0.1%~0.5%氢氧化钠溶液中，50~80℃，350r/min的转速下搅拌反应4h，过滤洗涤，得到碱水解皮革颗粒；③将步骤二中制备好的碱水解皮革颗粒全部浸入0.25~3%的硝酸锆溶液中，于25℃，160r/min振荡反应1~24h，过滤清洗，于50~70℃干燥12h，即得碱水解负载锆的颗粒皮革氟离子吸附材料。本方法能减轻污染，变废为宝，产品用途广泛。

Description

利用皮革颗粒碱水解负载锆制备氟离子吸附材料的方法

技术领域

本发明涉及吸附材料，特别涉及以皮革边角废料为原材料制备氟离子吸附材料的方法，属含胶原材料的组合物技术领域。

背景技术

世界上资源量最大的可再生生物质资源动物皮主要用于制革工业，制革业是我国轻工业的支柱型产业之一，我国的原料皮资源、皮革产品产量和出口均名列前茅，已成为世界公认的皮革生产劳动大国。根据中国皮革协会统计，2009年全国规模以上企业轻革(猪牛羊革)产量6.9亿平方米，2010年达到7.5亿平方米。皮革产业以动物质资源为原材料，生产过程中投入大，产出低，资源耗费量大。据统计，1t盐湿皮只能生产出200kg的成品革，同时产生超过600kg的固体废物，超过原皮质量的60％，该废弃物主要来源于制革过程中排出的固体碎条、废渣。这些废料和皮革制品企业留下的边角废料以及生活中扔弃的破旧皮革日用品等是皮革废弃物的主要来源。大量皮革废弃物长时间堆积必将对环境产生很大影响，同时也造成了巨大的资源浪费。皮革产业的健康发展，除了采取新工艺减少制革过程中的废水、废弃物的排放，还要对数量巨大的皮革废弃物的处理和利用加以重视。

目前大部分边角废料作为废弃物被丢掉，这不仅造成了环境的严重污染，也是资源上的极大浪费，甚至严重威胁人类健康。为此开发利用可再生的皮革废弃物资源，制备新型吸附材料并将其应用于氟离子溶液的处理领域，为皮革废弃物的综合利用提供新途径，为社会和经济带来巨大效益。

氟元素是人体维持正常生理活动不可缺少的微量元素之一，适量的氟元素(饮用水中氟含量应小于1.0mg/L，GB5479-2006)对人体牙齿和骨骼的钙化，神经兴奋的传导，以及酶***的代谢等，均有促进的作用，特别是在儿童发育期，适量的氟元素的摄入能够减少龋齿病的发生。然而，过量摄入氟元素(氟含量高于1.5mg/L)则会导致各种疾病，如骨质疏松症，关节炎，骨脆，癌症，老年痴呆症，甲状腺疾病等。

现行用于去除水溶液中的氟离子的方法中吸附法因其成本低廉、设计简单、操作方便、无二次污染、易再生等优点而被广泛应用，常用的吸附剂有活性氧化铝、羟磷灰石、骨炭等。近年来，由于农牧废弃物来源广泛、成本低廉、易再生、可降解的特点，将其制备成吸附材料已成为当今世界的研究热点。

因此，对廉价易得的皮革边角废料颗粒碱水解后制备氟离子吸附剂，不仅解决了环境的严重污染和资源的极大浪费等问题，而且相对于提取皮胶原纤维后再对其改性制备氟离子吸附材料的方法而言，简化了工序，提高了吸附量，降低了成本，更有利于工业化应用。

发明内容

本发明的目的是针对现有技术的不足而提供一种皮革颗粒碱水解负载锆制备氟离子吸附材料的方法，其特点是以皮革边角废料为原料，首先利用氢氧化钠对其进行碱水解，再利用其负载金属锆离子制备吸附材料。通过调整皮革边角废料的颗粒大小、氢氧化钠浓度和锆离子的负载量实现对氟吸附容量的调控，为皮革边角废料的资源化利用及新型氟离子吸附剂的开发提供技术服务。

本发明的技术方案为：利用皮革颗粒碱水解负载锆制备氟离子吸附材料的方法，包括以下步骤：

A、将皮革边角废料清洗并剪成0.1～0.3cm×0.1～0.3cm粒状，于50～70℃干燥12h；

B、将皮革颗粒在25℃蒸馏水中浸泡12～24h，过滤取出，再浸入0.1％～0.5％的氢氧化钠溶液中，于50～80℃，350r/min的转速下搅拌反应4h，过滤洗涤，即得碱水解粒状皮革；

C、将碱水解粒状皮革浸入0.25％～3％的硝酸锆溶液中，于25℃，160r/min振荡反应1～24h，过滤清洗，于50～70℃干燥12h，即得碱水解负载锆的颗粒皮革氟离子吸附材料。

优选的是，所述皮革边角废料为猪皮、牛皮、羊皮皮革加工边角废料中一种或两种以上任意组合。

本发明具有以下优点：①皮革边角废料来源广泛、工艺简单、易再生、可生物降解、对环境无污染，此外皮革边角废料的利用不仅解决了严重的环境污染和资源的极大浪费等问题，更为皮革加工业边角废料的资源化利用开发了新途径；②、将对氟离子有较强结合能力的金属锆离子负载于粒状皮革上制得的吸附剂，不仅具有较高的机械强度和热稳定性，降低了成本，提高了吸附量，而且解决了直接利用金属盐作为氟离子沉淀剂的成本高和二次污染等问题；③、碱水解负载锆的皮革基氟离子吸附剂由于其为颗粒状，因而在动态吸附柱(床)工业应用中对高氟水的处理更加方便，解决了粉末状吸附材料使用过程中易堵塞的问题，并且便于材料吸附饱和后的活化再生。

具体实施方式

下面结合具体实施例对本发明做进一步详细说明。

实施例1：将猪皮边角废料清洗并剪成0.1cm×0.1cm粒状，于50℃干燥12h；将粒状猪皮在25℃蒸馏水中浸泡12h，过滤取出；将粒状猪皮浸入0.1％的氢氧化钠溶液中，50℃，350r/min的转速下搅拌反应4h，过滤洗涤，得碱水解粒状猪皮；将碱水解粒状猪皮全部浸入0.25％的硝酸锆溶液，于25℃，160r/min振荡反应1h，过滤清洗，于50℃干燥12h，即得到碱水解负载锆的颗粒皮革氟离子吸附材料。

实施例2：将牛皮边角废料清洗并剪成0.1cm×0.3cm粒状，于70℃干燥12h；将粒状牛皮在25℃蒸馏水中浸泡24h，过滤取出；将粒状牛皮浸入0.5％的氢氧化钠溶液中，60℃，350r/min的转速下搅拌反应4h，过滤洗涤，得碱水解粒状牛皮；将碱水解粒状牛皮全部浸入3％的硝酸锆溶液，于25℃，160r/min振荡反应24h，过滤清洗，于70℃干燥12h，即得到碱水解负载锆的颗粒皮革氟离子吸附材料。

实施例3：将羊皮边角废料清洗并剪成0.3cm×0.3cm粒状，于60℃干燥12h；将粒状羊皮在25℃蒸馏水中浸泡18h，过滤取出；将粒状羊皮浸入0.3％的氢氧化钠溶液中，70℃，350r/min的转速下搅拌反应4h，过滤洗涤，得碱水解粒状羊皮；将碱水解粒状羊皮浸入0.5％的硝酸锆溶液，于25℃，160r/min振荡反应12h，过滤清洗，于60℃干燥12h，即得到碱水解负载锆的颗粒皮革氟离子吸附材料。

实施例4：将牛皮边角废料和羊皮边角废料清洗并剪成0.2cm×0.3cm粒状混合，于65℃干燥12h；将粒状牛羊皮混合物在25℃蒸馏水中浸泡20h，过滤取出；将粒状牛羊皮混合物浸入0.25％的氢氧化钠溶液，55℃，350r/min的转速下搅拌反应4h，过滤洗涤，得碱水解粒状牛羊皮混合物；将碱水解粒状牛羊皮混合物浸入1.5％的混合硝酸锆溶液，于25℃，160r/min振荡反应18h，过滤清洗，于80℃干燥12h，即得到碱水解负载锆的颗粒皮革氟离子吸附材料。

实施例5：将猪皮边角废料和羊皮边角废料清洗并剪成0.2cm×0.2cm粒状，于60℃干燥12h；将粒状猪羊皮混合物2在25℃蒸馏水中浸泡16h，过滤取出；将粒状猪羊皮混合物浸入0.4％的氢氧化钠溶液，80℃，350r/min的转速下搅拌反应4h，过滤洗涤，得碱水解粒状猪羊皮混合物；将碱水解粒状猪羊皮混合物浸入2％的硝酸锆溶液，于25℃，160r/min振荡反应9h，过滤清洗，于55℃干燥12h，即得到碱水解负载锆的颗粒皮革氟离子吸附材料。

以上所述，仅为本发明较佳的具体实施方式，但本发明的保护范围并不局限于此，任何熟悉本技术领域的技术人员在本发明披露的技术范围内，可轻易想到的变化或替换，都应涵盖在本发明的保护范围之内。

Claims (2)

1.一种利用皮革颗粒碱水解负载锆制备氟离子吸附材料的方法，包括以下步骤：

A、将皮革边角废料清洗并剪成0.1～0.3cm×0.1～0.3cm粒状，于50～70℃干燥12h；

B、将皮革颗粒在25℃蒸馏水中浸泡12～24h，过滤取出，再浸入0.1%～0.5%的氢氧化钠溶液中，于50～80℃、350r/min的转速下搅拌反应4h，过滤洗涤，即得碱水解粒状皮革；

C、将碱水解粒状皮革浸入0.25%～3%的硝酸锆溶液中，于25℃，160r/min振荡反应1～24h，过滤清洗，于50～70℃干燥12h，即得碱水解负载锆的颗粒皮革氟离子吸附材料。

2.根据权利要求书1所述的利用皮革颗粒碱水解负载锆制备氟离子吸附材料的方法，其特征在于，所述的皮革为猪皮、牛皮、羊皮皮革加工边角废料中的一种或两种以上任意组合。