[發明專利]一種飲用水除氟電吸附載鑭電極的制備方法及除氟電極

無效

• 申請號: 201310639042.5
• 申請日: 2013-12-03
• 公開（公告）號: CN103641201A
• 公開（公告）日: 2014-03-19
• 發明（設計）人: 王毅力;孫文童;文雙喜;馮晶
• 申請（專利權）人: 北京林業大學
• 主分類號: C02F1/28
• 分類號: C02F1/28;C02F1/42;C02F1/58;C02F101/14
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技術領域

本發明屬于吸附材料技術領域，特別涉及一種用于飲用水除氟載鑭吸附劑粉末成型方法。

背景技術

氟是人體既不可缺少又不可攝取過多的臨界元素，適量的氟（0.5-1.0mg/L）能增強骨骼的堅固性，有一定的防治齲齒功效，但是飲用水中氟離子的含量超過一定濃度會對人體健康造成損害，導致氟中毒，表現為牙質松脆、缺損或脫落、腰腿疼、骨關節固定、畸形等，還可導致甲狀腺功能失調，腎功能障礙等。

高氟水在世界范圍內分布十分廣泛，飲用高氟水導致的健康問題已引起各國政府和民眾的關注。世界衛生組織(WHO)?將飲用水氟的限值規定為0.6-1.5mg/L，我國于2007年7月1日正式實施的飲用水衛生標準（GB5479-2006），規定生活飲用水氟的限值為1.0mg/L。嚴格標準的實施，對高氟水處理技術提出了更高的要求。目前，飲用水除氟方法主要有化學沉淀法、吸附過濾法，此外還有離子交換法、電滲析法、反滲透法、電凝聚法、電吸附法等，其中電吸附法因其能耗小、操作成本低、無二次污染、再生簡便尤其適于小型社區的集中水處理。

電吸附的關鍵在于復合電極的性能尤其是電促吸附的性能，但是，目前飲用水除氟電吸附電極的研發和實際應用存在如下問題：

（1）電極材料缺乏創新性，導致大多數電促吸附停留在單純以石墨板為吸附電極的階段。

（2）缺乏合適的成型方法和技術，導致大多數研發過程停留在實驗室階段。

（3）一些成型吸附劑強度差、易破碎；吸附法飲用水除氟的吸附材料成型后一般會裝填在吸附塔/罐/柱內使用。但是由于吸附床層自重、靜水壓力，處理過程水流動能、反沖過程瞬時高速水流功能都有可能導致吸附劑顆粒破碎，一方面會導致吸附劑流失，系統不能長久有效運行；另一方面短期內出水濁度升高，化學元素溶出釋放導致飲水安全隱患。

（4）一些成型過程和成型材料含有有害物質，不能保障飲水安全。

（5）復合電極成型過程化學吸附容量損失大而造成電促效果不明顯。

目前使用的飲用水除氟電吸附電極的比電容小；吸附容量低；制備過程中吸附容量損失大，成品除氟吸附電極的強度差，容易破碎，易溶脹，浸出物多，處理后的出水安全性差，不適宜長期連續運轉使用。

(Carbon?Aerogels)是一種新型輕質納米級多孔性非晶碳素材料，碳氣凝膠連續的三維納米網絡結構導致其成為目前最輕的固態材料之一，而且還具有許多優異的力學、電學和化學性能，是有效表面積較大且導電性優良的電極材料，使其廣泛應用于電池材料、電極材料、化學傳感器等領域。

鑭作為一種稀土元素，研究表明，稀土元素的氧化物對氟離子具有較高的吸附選擇性，將其負載在碳氣凝膠材料上可以提高該材料對氟的吸附量和選擇性。

熱熔膠是以熱塑性樹脂或熱塑性彈性體為主要成分，添加增塑劑、增粘樹脂、抗氧劑、阻燃劑及填料等成分，經熔融混合而制成的不含溶劑的固體狀粘合劑。具有黏合速度快、無毒、黏合工藝簡單，又有較好的黏合強度與柔韌性、耐溶劑、耐磨等優點，可用于各種材料的粘接，由此被稱為“綠色膠黏劑”。中國專利CN101070455(2007-?l1-14)公布了一種反應型EVA熱熔膠，由于反應型EVA熱熔膠的分子結構由線型轉變為交聯型結構，因而顯著地提高了內聚強度、粘接強度、耐熱性和耐溶劑性等，可在某些方面代替尼龍、聚酯、聚氨酯等類型熱熔膠。

發明內容

本發明的目的是針對上述現有技術存在的問題提供一種飲用水除氟電吸附載鑭電極及其制備方法。本發明方法制備的復合電極的除氟吸附能力強，強度高，長期使用不破碎，質量損失小，無溶出，無二次污染問題，安全可靠，適于長期和在水流壓力變化較大的情況下使用。

為實現本發明的目的，本發明一方面提供一種用于飲用水的除氟電吸附載鑭電極的制備方法，包括如下順序進行的步驟：

1）將鑭負載在碳氣凝膠材料中，制得導電性吸附劑，其中，所述鑭與碳氣凝膠材料的重量份之比為5-60:40-95；

2）將熱熔膠加入到步驟1）中制備的載鑭的碳氣凝膠材料中，混合均勻，制得電吸附混合物，其中，熱熔膠與載鑭的碳氣凝膠材料的重量份之比為10-40:60-90；

3）將電吸附混合物放入模具中，熱壓成型、高溫交聯處理而成。