[發明專利]一種生物多孔吸附劑及其制備方法、水脫氟方法和裝置

有效

• 申請號: 202010106377.0
• 申請日: 2020-02-21
• 公開（公告）號: CN111203195B
• 公開（公告）日: 2022-12-23
• 發明（設計）人: 高靜;李艷;吉宏武;張迪;林燕平;竇碧靜
• 申請（專利權）人: 廣東海洋大學
• 主分類號: B01J20/24
• 分類號: B01J20/24;C02F1/28;B01J20/30;C02F101/14
• 代理公司: 北京超凡宏宇專利代理事務所(特殊普通合伙) 11463
• 代理人: 王闖

本發明提供一種生物多孔吸附劑的在水脫氟中的應用。包括：將生物多孔吸附劑加入含氟水，反應后固液分離；反應過程中通過攪拌或震蕩輔助反應進行；所述生物多孔吸附劑與所述含氟水質量體積比為10～25 g/L；反應溫度為25～65℃，反應時間為4～8 h。本發明制備吸附劑采用的原料為蝦加工生產廢棄的蝦殼，來源天然、廣泛，不僅緩解了環境壓力，還可以避免資源的大量浪費。本發明制備得到的吸附劑具有多孔的特點，吸附過程不僅存在甲殼素的羥基與氟的氫鍵作用和離子交換，而且增大的吸附表面強化了對氟離子的物理吸附，本發明綜合考慮兩方面的影響，優化制備方法中的參數條件，最終制備得到的吸附劑可以達到良好的脫氟效果。

技術領域

本發明涉及吸附劑領域，尤其涉及一種生物多孔吸附劑及其制備方法、水脫氟方法和裝置。

背景技術

氟是人體所必需的一種微量元素，適量的氟對人骨骼的發育和牙釉質的形成有著重要作用。然而，長期飲用高氟水容易導致氟斑牙、骨質疏松癥、癌癥、免疫力下降等。降低飲用水中的氟離子濃度已成為世界共同關注的問題之一。與沉淀法、電凝法、離子交換樹脂法和膜技術相比，吸附法具有經濟、有效、直接、簡便等突出特點。

生物基吸附劑具有來源天然廣泛、可自然降解和生產成本低的優點。但是，生物基吸附劑制備過程多采用易揮發且毒性大的有機試劑或化學試劑。此外，生物基吸附劑的制備還普遍存在操作復雜、時間長、能耗大的缺點。比如發明專利CN107715855A公開利用聚乙烯醇和殼聚糖為碳源，經過戊二醛交聯、冷凍干燥、高溫碳化和稀酸浸泡后得到多孔吸附碳材料，使用該吸附劑24 h后達到最大氟吸附量。Choong等用改性棕櫚殼活性炭粉脫除水溶液中的氟，該吸附劑的制備經過與MgSiO₃攪拌反應1 h，然后在150℃加熱10 h，最后通過經反復洗滌和50℃干燥24 h。發明專利CN105195108A公開以貝殼碎片為原料制備殼聚糖，所得殼聚糖經過化學浸泡、甲醛接枝、浸鐵、高溫煅燒和聚合反應后得到一種改性吸附劑。因此，提出一種新的生物基吸附劑的制備方法是非常有必要的。

發明內容

本發明的目的在于提供一種生物多孔吸附劑及其制備方法、水脫氟方法和裝置。

為實現以上目的，本發明提供以下技術方案：

本發明第一方面提供一種生物多孔吸附劑的制備方法，包括：

步驟a. 在離子液體或含水的所述離子液體中加入蝦殼粉，加熱反應；

步驟b. 在加熱反應后的混合物中加入抗溶劑，固液分離，取固相物；

步驟c. 將固相物清洗并干燥得到生物多孔吸附劑。

作為上述技術方案的進一步改進，所述離子液體為咪唑類離子液體[C_nmim]X，其中n為2或4，X為Cl^-、Br^-或Ac^-。

作為上述技術方案的進一步改進，所述離子液體為[C₂mim]Ac、[C₂mim]Cl、[C₂mim]Br、[C₄mim]Ac、[C₄mim]Cl和[C₄mim]Br中的至少一種。

作為上述技術方案的進一步改進，含水的所述離子液體中水的質量分數為10%～20%。

作為上述技術方案的進一步改進，所述蝦殼粉粒徑為40～100目。

作為上述技術方案的進一步改進，蝦殼粉與離子液體或含水的所述離子液體的質量比為1:（5～25）。

作為上述技術方案的進一步改進，加熱反應溫度為80～100℃，加熱反應時間為1～2 h。

作為上述技術方案的進一步改進，所述加熱反應過程中通過攪拌輔助反應進行。