[發明專利]一種聚苯胺修飾的氧化鋁陶瓷膜及其電吸附除氟方法

在審

• 申請號: 202110672846.X
• 申請日: 2021-06-17
• 公開（公告）號: CN113368709A
• 公開（公告）日: 2021-09-10
• 發明（設計）人: 董小霞;段平洲;苑志華;王炳煌
• 申請（專利權）人: 中科嘉辭（昆山）環保科技有限公司
• 主分類號: B01D71/02
• 分類號: B01D71/02;B01D71/58;B01D67/00;B01D69/12;C02F1/44;C02F1/461;C02F101/14;C02F101/30
• 代理公司: 北京科億知識產權代理事務所(普通合伙) 11350
• 代理人: 楊芬

本發明公開了一種聚苯胺修飾的氧化鋁陶瓷膜及其電吸附除氟方法，利用聚苯胺對陶瓷膜進行修飾制備得到聚苯胺修飾的氧化鋁陶瓷膜，然后結合電吸附技術，在聚苯胺修飾的氧化鋁陶瓷膜的中心孔中插入負極材料，負極材料為鈦，再在正極與負極之間施加0.2～1.0V的電壓，形成電吸附除氟組件，對水體進行處理。本發明增加了吸附容量，經過多次循環再生后仍能保持較高的吸附率，不存在對生態的二次污染，更加環保。

【技術領域】

本發明屬于水處理技術領域，特別是涉及一種聚苯胺修飾的氧化鋁陶瓷膜及其電吸附除氟方法。

【背景技術】

陶瓷膜的主要成分是三氧化二鋁，具有機械強度高、通量大、熱穩定性和化學穩定性高、耐酸堿腐蝕及極端污染條件下穩定運行等突出特點，被廣泛應用于難處理的有機廢水中。市政最常用的為微濾和超濾膜，能夠有效截留水中的顆粒物、膠體、微生物和大分子有機物等污染物。雖然陶瓷膜較有機膜在某些污染物去除效果和膜污染控制方面有一定優勢，但是單獨陶瓷膜對于地表水中溶解性離子的去除效果非常有限，特別是高氟水的處理，由于氟離子粒徑遠遠小于陶瓷膜的孔徑，因此亟需對陶瓷膜進行合理的改性，提高其對氟離子的去除效率。

雖然氟是人體必需的微量元素之一，然而，過量攝入氟化物會導致氟斑牙和氟骨癥。世界衛生組織《飲用水衛生標準》規定，飲用水氟含量不得超過1.5mg/L。在我國，相應的標準是1mg/L，飲用水脫氟是供水行業普遍關注的問題，也是許多農村分散式凈水工程面臨的難題。根據《中國衛生和計劃生育統計年鑒》報道高氟水分布范圍遍及了我國29個省、市、區。其中皖北地區(淮北、宿州、蚌埠等地)受到黃河改道等地質因素的影響，飲用水源地的監測結果顯示氟離子濃度長期在1.5mg/L以上，有些水源地含氟量高于3mg/L。因此對于飲用水中的氟離子的去除是具有重大意義的。

因此，需要提供一種新的聚苯胺修飾的氧化鋁陶瓷膜及其電吸附除氟方法來解決上述問題。

【發明內容】

本發明的主要目的在于提供一種聚苯胺修飾的氧化鋁陶瓷膜，大大提高了對氟離子的去除效率，不存在對生態的二次污染，更加環保。

本發明通過如下技術方案實現上述目的：一種聚苯胺修飾的氧化鋁陶瓷膜，其通過以下步驟制備得到：

S1)氧化鋁支撐體的制備：選取氧化鋁材質的管狀結構為原材料，將其浸泡在5～10％的稀鹽酸中12～24h后，再用去離子水在超聲清洗20～60min，然后放在鼓風干燥箱中在105～120℃下干燥6～10h，最后置于馬弗爐中在200～300℃焙燒0.5～2h后密封保存，得到氧化鋁支撐體；氧化鋁支撐體經過鹽酸浸泡以及焙燒處理后，能夠將其表面的油污及雜質去除；

S2)涂膜液的制備：將Ag氧化鋁粉末均勻地分散到Bg的去離子水中，并將0.8～1.0g的丙烯酸樹脂加入其中用作分散劑，得到分散液，然后將分散液球磨20～40min后得到分散均勻的氧化鋁分散液；接著，將2～5g的聚乙烯醇和聚乙烯吡咯烷酮按照2:1～4:1的比例溶解到去離子水中制備成30～40g的粘結劑，將該粘結劑混合到氧化鋁分散液中，繼續球磨50～60min，然后進行真空消泡15～30min，得到均勻的涂膜液；其中，A＝5～20，B＝70-A；

S3)氧化鋁陶瓷膜的制備：將步驟S1)制備的氧化鋁支撐體固定在陶瓷膜夾具上，然后將步驟S2)制備的涂膜液浸漬涂覆到氧化鋁支撐體的內壁表面上，浸漬總時間為10～40s，待多余的涂膜液滴干以后，將氧化鋁支撐體豎直地放置在恒溫恒濕干燥箱中干燥15～20h，溫度控制在40～60℃，從而防止陶瓷膜在烘干過程發生開裂，將干燥后的氧化鋁支撐體以1.5～2.0℃/min的升溫速率加熱到500～600℃并保溫1h，隨后以5～6℃/min升溫到1000～1500℃后繼續保溫2～3h，最后隨爐自然冷卻，得到了氧化鋁陶瓷膜；