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隨著農(nóng)業(yè)、工業(yè)、醫(yī)藥的快速發(fā)展和人類生活方式的改變,大量含有各種污染物的廢水排入環(huán)境,對生態(tài)環(huán)境和人類健康構(gòu)成嚴重威脅。不同污染物對環(huán)境的影響程度不同,這取決于污染物的類型、性質(zhì)、含量和降解途徑。如果通過飲用水?dāng)z入水污染物,將導(dǎo)致不同疾病的發(fā)生,甚至導(dǎo)致生物體死亡。水污染物的處理已成為環(huán)境修復(fù)中最重要的問題之一。染料是傳統(tǒng)的廢水污染物之一,通常用于食品、造紙、紡織、塑料、化妝品、生物制藥與印染等行業(yè)。染料分子含有色原?色球的復(fù)雜化學(xué)結(jié)構(gòu),使其難以生物降解,同時,染料對人體健康和水生生態(tài)環(huán)境有巨大危害。因此,在染料排入廢水之前將其去除已成為環(huán)境修復(fù)中最重要的問題之一。
現(xiàn)在已發(fā)展出各種染料處理技術(shù),如混凝/絮凝法、生物降解法、電化學(xué)氧化法、離子交換法、電絮凝法、吸附法、反滲透法等,其中,吸附法是一種清潔、經(jīng)濟、高效、可大規(guī)模應(yīng)用的染料處理技術(shù),可通過物理或化學(xué)力將顆粒結(jié)合在吸附劑表面,因此,吸附法被當(dāng)作污水處理的常用方法。大多數(shù)吸附劑具有可再生性、操作簡單、吸附效率高等優(yōu)良特性。傳統(tǒng)吸附劑為活性炭、粘土礦物、陰離子粘土等。然而,這些吸附劑往往由于吸附能力、再生效率、成本、可重復(fù)使用性等問題,不能被長久性、大規(guī)模地使用。因此,開發(fā)低成本、環(huán)保、高效、可再生效率高的綠色吸附劑成為研究人員的研究重點。
我國作為世界海產(chǎn)大國之一,貝類是主要養(yǎng)殖對象。近年來,貝類產(chǎn)量一直居于全球首位,扇貝是貝類主要養(yǎng)殖品種之一。2019年,我國扇貝海水養(yǎng)殖產(chǎn)量達14389727噸。據(jù)統(tǒng)計,每加工1000g貝類就會產(chǎn)生300~700g廢棄貝殼,而受貝殼處理利用技術(shù)的限制,扇貝殼利用率和附加值仍處于較低水平,造成了極大的資源浪費與環(huán)境污染,不利于我國沿海地區(qū)生態(tài)文明建設(shè)和可持續(xù)發(fā)展。然而,扇貝殼是一種天然的生物礦物資源,由于其高堿度、高鈣含量、結(jié)晶形貌與組成結(jié)構(gòu)等特性,已被開發(fā)用于土壤堿化材料、脫硫材料、生物填料、抗菌材料、動物飼料、吸附材料、消毒劑等領(lǐng)域。
本發(fā)明從解決廢棄扇貝殼污染與廢水染料污染的角度出發(fā),以扇貝殼為鈣源,利用加熱、多次醋酸提取將扇貝殼轉(zhuǎn)化為具有優(yōu)良吸附性能的提取物,將制備的扇貝殼提取物作為一種高效吸附劑應(yīng)用于水溶液染料的吸附中,該吸附劑具有良好的多孔微球結(jié)構(gòu),對多種染料如考馬斯亮藍、剛果紅、結(jié)晶紫等表現(xiàn)出良好的吸附能力,有望成為一種綠色環(huán)保的新型吸附劑。
本發(fā)明的目的在于解決扇貝殼大量廢棄、利用率與附加值低的問題以及廢水染料污染問題,提供一種對染料具有高效吸附性能的扇貝殼提取物的制備方法,其制備工藝簡單,成本低廉,吸附染料效果良好。所制得的扇貝殼提取物P3為多孔微球結(jié)構(gòu),直徑為5?10μm,對水中染料具有良好的吸附作用。
本發(fā)明以廢棄扇貝殼為原料,利用加熱、多次醋酸提取將扇貝殼轉(zhuǎn)化為具有優(yōu)良吸附性能的提取物。熱處理,使得珍珠層排布整齊,與棱柱層的分層更為明顯,易于分離。三次醋酸處理逐漸將扇貝殼溶解,最先溶解內(nèi)層的珍珠層和外層的角質(zhì)層,最后溶解中間棱柱層,使得前兩次酸處理溶解出來的主要成分為CaCO3,第三次溶解出來的主要成分為Ca2SiO4。由于扇貝殼中含有少量有機質(zhì),可以調(diào)控扇貝殼特殊晶型的形成,在酸處理過程中,逐漸釋放出來,誘導(dǎo)P3形成多孔微球結(jié)構(gòu),大大提高了其比表面積和有效吸附面積。該制備方式無需復(fù)雜工藝,無需添加其它誘導(dǎo)劑或模板劑即可制備出多孔球狀的吸附劑,工藝簡單。
本發(fā)明原料來源廣泛,開發(fā)了廢棄扇貝殼的高附加值利用,有效減輕了環(huán)境負擔(dān),減少了扇貝殼污染與浪費,且成本低廉、可再生效率高,具有良好的生態(tài)效益和經(jīng)濟價值。
本發(fā)明制備工藝簡單,使用熱處理和三次醋酸提取得到的扇貝殼提取物高效吸附劑P3為多孔微球結(jié)構(gòu),結(jié)晶形貌良好,粒徑小,反應(yīng)過程無團聚,無需添加模板劑或誘導(dǎo)劑,該吸附劑對水溶液中染料具有良好的吸附能力,不會對水體造成二次污染。
序號 | 專利號 | 專利名稱 | 專利類型 | 專利狀態(tài) | 其他資料 |
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1 |
一種扇貝殼提取物高效吸附劑的制備方法及其應(yīng)用 |
發(fā)明專利 |
已下證 |
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專業(yè)權(quán)評價報告
無
商業(yè)計劃書
無
榮譽證書
無
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聲明信息 審核發(fā)布
許可申請
開放許可 合同簽訂
許可費用 結(jié)算
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1.營業(yè)執(zhí)照或事業(yè)單位法人證書復(fù)印件
1.身份證復(fù)印件