[發明專利]一種除氟木膜過濾裝置

在審

• 申請號: 202011031583.6
• 申請日: 2020-09-27
• 公開（公告）號: CN112121772A
• 公開（公告）日: 2020-12-25
• 發明（設計）人: 葉長青;顧偉詩;周楠;嚴玲;周清穩;楊玉環;王小平
• 申請（專利權）人: 南通大學
• 主分類號: B01J20/24
• 分類號: B01J20/24;B01J20/28;B01J20/30;C02F1/28;C02F101/14
• 代理公司: 南京經緯專利商標代理有限公司 32200
• 代理人: 黃欣

本發明公開了一種除氟木膜過濾裝置，屬于廢水處理技術領域，所述木膜過濾裝置采用負載活性除氟組分的生物膜片疊裝組合制成。通過控制高溫水熱反應條件，合成高聚合態無機多金屬聚合物，進一步地將該高聚態多金屬復合組分負載于木材天然孔道內，最終得到生物膜片除氟劑。該生物膜片不僅拓寬了除氟劑的適用范圍至堿性，達到3~11，同時對氟進行吸附時除氟率能達到90%以上，吸附容量在80?110 mg/g。采用該膜片疊裝組合得到的除氟過濾裝置，實現快速高效除氟，適用于小型凈水場合，日處理量達15?25噸。

技術領域

本發明屬于廢水處理技術領域，具體涉及一種除氟木膜過濾裝置。

背景技術

長期飲用含過量氟化物的水會對人類健康產生不良影響。按照國家工業廢水排放標準，氟離子濃度應小于10 mg/L；對于飲用水，氟離子濃度要求在1 mg/L以下。在當今除氟技術領域中，常用的有吸附法、混凝法、離子交換法和膜法。其中吸附法被認為是一種低成本、簡單有效的除氟方法。

在吸附材料設計中，針對氟離子的特點，往往需要考慮增加孔隙率并減少粒徑，最好是介孔、比表面積大、荷正電荷較多、本身或摻雜元素具有親氟離子特性的、可進行陰離子交換的官能團如羥基、陰離子等方面。鋁（氫）氧化物具有很好的親氟特性，荷較多正電，也可通過工藝控制形成微孔、介孔、大孔結構，因此選擇鋁基吸附劑作為主流。近年來發現稀土元素Ce、La、Y等也有優異的除氟性能，但由于成本較高，一般需要與其他廉價的金屬復合來使用，既能維持較好的除氟性能，又能降低成本?，F有技術中將稀土元素和鋁鹽復合反應合成鋁基除氟材料的開發日趨增多。但是這些材料合成由于采用直接的混合或簡單的加堿聚合方法（如CN109650482A公開的一種廢水高效除氟劑及其制備方法），形成的產物主要是簡單金屬氧化物或低中聚鋁氧化物和稀土氧化物，水解程度不高，酸堿穩定性、荷電性、陰離子交換能力等都不理想，因此其除氟效果提升有限。由于開發高聚鋁產品和稀土復合氧化物可以改善除氟效果，因此有必要開發一種可形成高聚鋁的稀土復合鋁基材料合成方法。

另外，將有效除氟組分分散在各類載體材料上也是通常的增強除氟性能的改性方法，這類載體材料常用的有石墨烯、活性炭以及生物炭。前兩者自身有較強的活性吸附位，協同作用較好，但是成本較高；生物炭則是生物質缺氧或無氧條件下熱解炭化產物，來源廣泛，價廉易得，而且還能利用廢棄生物質資源，綜合利用價值高，因此受到廣泛關注。但大多數生物炭自身的活性較低，協同增強效應不高，而且在使用過程中存在濾料損失、濾料吸附飽和后需要再生及出水質量不穩定等問題。過濾時間需要充足保證，能效有限。因此有必要開發一種快速過濾和再生的廢水除氟材料。

發明內容

本發明的目的是提供一種用于快速去除廢水中氟的木膜過濾裝置，該裝置采用負載活性除氟組分的木材生物質膜片制成，吸附性能好、吸附容量大、能在更大的酸堿范圍內保持較好的除氟性能。

為了實現上述發明目的，本發明采用以下技術方案：

一種用于去除廢水中氟的木膜過濾裝置，該木膜過濾裝置采用負載活性除氟組分的生物膜片疊裝組合制成；

所述負載活性除氟組分的生物膜片通過以下步驟制備得到：

步驟1，將硝酸鑭、氯化鐵和氯化鋁溶解在去離子水中，制得三元改性劑混合液，然后加入生物質，進行充分震蕩混合12-48h后，得到通過孔道吸附三元金屬初步改性的生物質原料，所述生物質為圓形木材膜片；

步驟2，將步驟1得到的初步改性生物質取出并完全浸入尿素溶液中，控制恒溫80-100℃反應6-36 h；

步驟3，將步驟2得到的膜片洗滌后烘干，得到生物膜片吸附材料。

優選的，步驟1中硝酸鑭、氯化鐵和氯化鋁的摩爾比為1:1:3。

優選的，步驟1中木材生物質為圓形輕木盤片，厚度為0.5-1.5 cm。