[發明專利]一種水體除氟開孔聚合物泡沫材料及其制備方法和應用

有效

• 申請號: 202110577912.5
• 申請日: 2021-05-26
• 公開（公告）號: CN113244897B
• 公開（公告）日: 2021-10-01
• 發明（設計）人: 王曉;張建清;張新波
• 申請（專利權）人: 高頻美特利環境科技（北京）有限公司
• 主分類號: B01J20/26
• 分類號: B01J20/26;B01J20/28;B01J20/30;C02F1/28;C02F101/14
• 代理公司: 北京集佳知識產權代理有限公司 11227
• 代理人: 藏斌

本發明屬于有機材料技術領域，尤其涉及一種水體除氟開孔聚合物泡沫材料及其制備方法和應用。本發明提供的水體除氟開孔聚合物泡沫材料由開孔聚氨酯泡沫依次經過聚乙烯亞胺溶液浸漬、納米氧化鋁?多巴胺鹽酸鹽混合溶液浸漬和干燥制成。本發明以開孔聚氨酯泡沫作為介質，首先利用聚乙烯亞胺提高材料的浸潤性和親水性，之后利用多巴胺鹽酸鹽賦予材料水下粘附能力，從而有效粘附納米級活性氧化鋁。本發明通過將具有良好吸附除氟性能的納米級活性氧化鋁粘附到聚合物材料上，賦予了聚合材料良好的水中除氟功能，解決了傳統小顆粒水體除氟材料不易回收的難題；而且多巴胺鹽酸鹽具有很強的粘附功能，可以有效防止納米顆粒脫落，從而避免二次污染發生。

技術領域

本發明屬于有機材料技術領域，尤其涉及一種水體除氟開孔聚合物泡沫材料及其制備方法和應用。

背景技術

氟是人體必需的微量元素之一，適當的氟攝入量能夠促進人體發育；而過量攝入氟可引起氟骨癥、氟斑牙等嚴重疾病，對人體以及動物體產生危害，這取決于它的攝取量和飲用水體中氟的含量。水體氟化物污染源的形成既有自然原因，也有人類活動的原因。一方面，由于氟化物存在于幾種礦物質中，如氟石、黃玉、螢石、冰晶石、黑云母、云母、黃晶石等礦物復合材料，它可以被雨水過濾出來，污染地下水和地表水；另一方面，金屬電鍍、半導體生產、煤礦等各種行業排放的廢水中含有高濃度的氟離子（數千至數萬mg/L）。世界衛生組織（WHO）建議，飲用水中氟的含量應控制在1.5mg/L以下。目前，水體中氟離子的去除仍然是一個世界性的挑戰，因此，急需尋求有效的除氟處理材料。

去除水體中氟離子的方法主要包括混凝沉淀、電滲析、膜處理、吸附等技術。其中，吸附法是目前應用最為廣泛、研究最多的除氟技術，其具有操作簡便、成本低廉等優點。但目前常見的除氟吸附劑存在著回收難度大，易造成二次污染等問題。

發明內容

有鑒于此，本發明的目的在于提供一種水體除氟開孔聚合物泡沫材料及其制備方法和應用，本發明提供的開孔聚合物泡沫材料能夠有效去除水體中的氟離子，且易于回收，不會造成二次污染。

本發明提供了一種水體除氟開孔聚合物泡沫材料，由開孔聚氨酯泡沫依次經過聚乙烯亞胺溶液浸漬、納米氧化鋁-多巴胺鹽酸鹽混合溶液浸漬和干燥制成。

本發明提供了一種水體除氟開孔聚合物泡沫材料的制備方法，包括以下步驟：

a）將開孔聚氨酯泡沫在聚乙烯亞胺溶液中浸漬，取出，得到PEI改性開孔聚氨酯泡沫；

b）將所述PEI改性開孔聚氨酯泡沫在納米氧化鋁-多巴胺鹽酸鹽混合溶液中浸漬，取出干燥，得到水體除氟開孔聚合物泡沫材料。

優選的，步驟a）中，所述開孔聚氨酯泡沫的孔隙密度為10~100PPI。

優選的，步驟a）中，所述聚乙烯亞胺溶液中聚乙烯亞胺的數均分子量為100~20000Da；所述聚乙烯亞胺溶液的濃度為0.1~5g/L。

優選的，步驟a）中，所述浸漬的溫度為15~35℃；所浸漬的時間為0.5~2h。

優選的，步驟b）中，所述納米氧化鋁-多巴胺鹽酸鹽混合溶液中納米氧化鋁的粒徑為1~100nm；所述納米氧化鋁-多巴胺鹽酸鹽混合溶液中納米氧化鋁的濃度為0.1~10g/L；所述納米氧化鋁-多巴胺鹽酸鹽混合溶液中多巴胺鹽酸鹽的濃度為0.1~10g/L。

優選的，步驟b）中，所述納米氧化鋁-多巴胺鹽酸鹽混合溶液中還含有pH緩沖劑；所述納米氧化鋁-多巴胺鹽酸鹽混合溶液的pH值為8~9。

優選的，步驟b）中，所述pH緩沖劑為Tris-HCl。

優選的，步驟b）中，所述浸漬的溫度為15~35℃；所述浸漬的時間為4~8h。

本發明提供了一種去除水體中氟離子的方法，包括以下步驟：