复合吸附膜、制备方法及其应用技术

本发明专利技术提供了一种去除水中氟的复合吸附膜，按质量分数由下列组份组成，层状镁铝复合氢氧化物、高分子聚合物和有机溶剂。所述高分子聚合物优选为聚醚砜、聚砜、聚偏氟乙烯的一种。所述有机溶剂为N,N-二甲基乙酰胺、N,N-二甲基甲酰胺、N-甲基吡咯烷酮中的一种。镁铝层状氢氧化物牢固镶嵌在高分子基质膜中，不易脱落；应用于高氟水处理中，可使氟含量降到1mg/L以下，达到国家生活饮用水卫生标准；制备工艺简单，并且复合膜可根据需要加工成膜器件，有利于实现工业化应用。

【技术实现步骤摘要】

本专利技术涉及水处理领域，具体涉及一种复合吸附膜、制备方法及其应用。
技术介绍
氟元素是人体的必需微量元素，但过量摄入氟元素会引起氟中毒，危害人体健康。《中华人民共和国生活饮用水卫生标准》规定：饮用水中氟化物的含量不得高于1.0mg/L。超过该标准的含氟水即为高氟水。高氟地下水在我国分布范围广泛，遍及全国27个省、市和自治区。据不完全统计，目前我国至少有6300多万人口长期饮用高氟水，因此我国也成为世界上地方性氟骨病的主要高发区之一。当前，高氟水的处理方法有吸附法、离子交换法和反渗透法等。其中，吸附法因操作简单，成本低等优点得到较为广泛的应用。目前所用的吸附剂产品多为颗粒状或粉末状，在使用过程中容易破碎或残留在水体中，导致固液分离成本升高，甚至影响出水水质。例如，活性氧化铝颗粒除氟剂在水中浸泡一段时间后，会有大量氧化铝粉末从母粒上脱落进入水体中，造成二次污染。因此，有必要对现有的吸附剂成型技术进行改善和创新。另有研究表明，层状镁铝复合氢氧化物具有比表面积大、层板带正电荷、层间阴离子可交换、亲水性好等特点，是一种高效的阴离子吸附材料。因此，该化合物在高氟水处理领域中拥有广阔的应用前景。但层状镁铝复合氢氧化物颗粒小、流动性差、易引起筛网堵塞，不利于实现固液分离，容易产生吸附剂流失和水体二次污染等问题，这极大限制了其在高氟水处理领域中的应用。因此，需要寻求一种简单易行的层状镁铝复合氢氧化物成型方法，既能保持其对氟离子的吸附能力，又能有效改善固液分离效果，促进其在高氟水处理方面的应用。
技术实现思路
本专利技术提供了一种去除水中氟的复合吸附膜，及其制备方法，解决了现有吸附材料使用过程中出现的回收困难，对水体容易造成二次污染的问题。为了解决上述问题，本专利技术的技术方案是：一种复合吸附膜，按质量分数由下列组份组成，7%～33%层状镁铝复合氢氧化物、13%～20%高分子聚合物和53%～73%有机溶剂。进一步地，所述层状镁铝复合氢氧化物的分子式为Mg6Al3(OH)18(NO3)3·4H2O。进一步地，所述高分子聚合物优选为聚醚砜、聚砜、聚偏氟乙烯的一种。进一步地，所述有机溶剂为N,N-二甲基乙酰胺、N,N-二甲基甲酰胺、N-甲基吡咯烷酮中的一种。上述复合吸附膜的制备方法(1)称取层状镁铝复合氢氧化物、高分子聚合物和有机溶剂，将高分子聚合物加入有机溶剂中，在50-70℃下强烈搅拌一段时间后得到透明溶液。(2)将层状镁铝复合氢氧化物研磨，过600目筛，加入步骤（1）所得的溶液中，在50-70℃下强烈搅拌一定时间，得到粉末状层状镁铝复合氢氧化物分散均匀的铸膜液。(3)在室温下，将步骤（2）所得铸膜液均匀涂覆在洁净的玻璃板上，立即浸没在去离子水中，获得复合膜，于50～80℃下烘干，保存。上述制备的复合吸附膜应用于高氟水处理过程中，去氟效果可以达到90%以上。本专利技术有益效果在于：(1)通过控制层状镁铝复合氢氧化物和高分子聚合物的配比，层状镁铝复合氢氧化物的粒径，可调节复合膜的吸附能力和机械强度；(2)粉末状镁铝层状氢氧化物永久性镶嵌在高分子基质膜中三维孔径中；(3)应用于高氟水处理中，可使氟含量降到1mg/L以下，达到国家生活饮用水卫生标准，且实验重现性好；（4）制备工艺简单，并且复合膜可根据需要加工成膜器件，有利于实现工业化应用。附图说明图1为实施例3复合吸附膜的扫描电镜图断面图；图2为对比例1高分子基质膜的扫描电镜图断面图。具体实施方式以下结合实施例进一步说明本专利技术。一种复合吸附膜，按质量分数由下列组份组成，7%～33%层状镁铝复合氢氧化物、13%～20%高分子聚合物和53%～73%有机溶剂。进一步地，所述高分子聚合物优选为聚醚砜、聚砜、聚偏氟乙烯的一种。进一步地，所述有机溶剂为N,N-二甲基乙酰胺、N,N-二甲基甲酰胺、N-甲基吡咯烷酮中的一种。进一步地，所述层状镁铝复合氢氧化物（分子式：Mg6Al3(OH)18(NO3)3·4H2O）采用水热法制备，具体过程为：用Mg(NO3)2·6H2O和Al(NO3)3·9H2O配制金属离子混合溶液（A液），其中金属离子（Mg2+:Al3+）摩尔比为2:1，然后配制NaOH溶液（B液）。将等体积的A液和B液缓慢混合，控制pH值在10-11范围内，将混合液置于反应釜中，陈化一段时间，过滤，洗涤，干燥,研磨，过600目筛，备用。实施例1(1)将聚砜18重量份，加入N,N-二甲基甲酰胺73重量份，于65℃强烈搅拌2小时，得到透明的有机溶液。(2)将层状镁铝复合氢氧化物9重量份，加入到上述有机溶液中，65℃下强烈搅拌24小时，得到层状镁铝复合氢氧化物分散均匀的铸膜液。(3)在室温下，将上述铸膜液均匀涂覆在洁净的玻璃板上，立即浸没在去离子水中，得到厚度150μm的复合膜，70℃烘干，保存。(4)称取0.3g干燥的复合膜放于50mL浓度为10mg/L的高氟水中；在25℃下静态吸附2.5小时后，测得氟离子去除率达66.3%，复合膜对氟离子的平衡吸附量为1.10mg/g。实施例2(1)将聚醚砜16重量份，加入N,N-二甲基乙酰胺67重量份，于65℃强烈搅拌2小时，得到透明的有机溶液。(2)将层状镁铝复合氢氧化物17重量份，加入到上述有机溶液中，65℃下强烈搅拌24小时，得到层状镁铝复合氢氧化物分散均匀的铸膜液。(3)在室温下，将上述铸膜液均匀涂覆在洁净的玻璃板上，立即浸没在去离子水中，得到厚度150μm的复合膜，70℃烘干，保存。(4)称取0.3g干燥的复合膜放于50mL浓度为10mg/L的高氟水中；在25℃下静态吸附2.5小时后，测得氟离子去除率达87.1%，复合膜对氟离子的吸附量为1.44mg/g。实施例3(1)将聚醚砜14重量份，加入N,N-二甲基甲酰胺57重量份，于65℃强烈搅拌2小时，得到透明的有机溶液。(2)将层状镁铝复合氢氧化物29重量份，加入到上述有机溶液中，65℃下强烈搅拌24小时，得到层状镁铝复合氢氧化物分散均匀的铸膜液。(3)在室温下，将上述铸膜液均匀涂覆在洁净的玻璃板上，立即浸没在去离子水中，得到厚度150μm的复合膜，70℃烘干，保存。(4)称取0.2g干燥的复合膜放于50mL浓度为10mg/L的高氟水中；在25℃下静态吸附2.5小时后，测得氟离子去除率达91.0%，复合膜对氟离子的吸附量为2.25mg/g。实施例4(1)将聚偏氟乙烯13重量份，加入N,N-二甲基甲酰胺53重量份，于65℃强烈搅拌2小时，得到透明的有机溶液。(2)将层状镁铝复合氢氧化物33重量份，加入到上述有机溶液中，65℃下强烈搅拌24小时，得到层状镁铝复合氢氧化物分散均匀的铸膜液。(3)在室温下，将上述铸膜液均匀涂覆在洁净的玻璃板上，立即浸没在去离子水中，得到厚度150μm的复合膜，70℃烘干，保存。(4)称取0.2g干燥的复合膜放于5本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种复合吸附膜，其特征在于，按质量分数由下列组份组成，7%～33%层状镁铝复合氢氧化物、13%～20%高分子聚合物和53%～73%有机溶剂。

【技术特征摘要】
1.一种复合吸附膜，其特征在于，按质量分数由下列组份组成，7%～33%层状镁铝复合氢氧化物、13%～20%高分子聚合物和53%～73%有机溶剂。
2.根据权利要求1所述的复合吸附膜，其特征在于，所述高分子聚合物为聚醚砜、聚砜、聚偏氟乙烯的一种。
3.根据权利要求2所述的复合吸附膜，其特征在于，所述有机溶剂为N,N-二甲基乙酰胺、N,N-二甲基甲酰胺、N-甲基吡咯烷酮中的一种。
4.一种权利要求1至3任一项所述的复合吸附膜的制备方法，其特征在于，包括如下步骤：
(1)称取层状...

【专利技术属性】
技术研发人员：吴涛，王海增，毛丽莉，
申请(专利权)人：中国海洋大学，
类型：发明
国别省市：山东;37