[发明专利]一种处理含氟废水的Al-MOFs@C负载聚氨酯泡沫多孔复合材料制备方法

说明书

本发明公开了一种处理低浓度含氟废水的Al‑MOFs@C负载聚氨酯泡沫多孔复合材料制备方法，包括步骤：一、将铝盐与有机酸溶解在一定体积的去离子水中，室温下搅拌充分溶解后转移到反应釜中进行水热合成反应，反应条件为100℃、24h，通过离心技术获得Al‑MOFs纳米颗粒；二、通过水热合成法将Al‑MOFs纳米颗粒、碳材料以及聚氨酯泡沫(PUF)同时置于反应釜中，以水做溶剂，反应温度为100℃、反应时间为24h，使Al‑MOFs和碳材料负载于PUF材料中，获得Al‑MOFs@C‑PUF多孔聚合物复合材料。本发明的有益效果是：针对低浓度下难去除的氟离子有良好的去除效果，优化水质。

技术领域

本发明属于多孔聚合物吸附技术领域，特别是涉及一种处理含氟废水的Al-MOFs@C负载聚氨酯泡沫多孔复合材料制备方法。用于水体中污染物的去除。

背景技术

氟元素是人体所需的微量元素，然而摄入过量的氟离子会对动植物体产生毒害作用。世界卫生组织(WHO)规定饮用水中氟的含量要小于1.5mg/L。近年来，随着氟化物的加工使用，特别是在电子行业和氟化工业的迅猛发展，含氟废水的排放量不断攀升，合理收集并有效净化处理成为实现清洁生产的关键。因此，控制水体中氟离子浓度能够有效达到水质标准。

工业生产，如电子行业中电子元件、电路板的生产；钢厂中生产不锈钢板等，需要经历含氟酸混合物清洗、腐蚀、刻蚀等工艺流程，随之会产生大量的高浓度含氟废水。对于高浓度含氟废水通常采用钙盐、石灰进行沉淀，氟离子与钙离子发生反应生成CaF₂沉淀，该技术工艺简单，费用低廉，处理方便等优点得到广泛的应用，但出水水质含氟浓度在20mg/L左右，继续进行深度处理很难形成有效沉淀物，降低水中氟离子的含量，无法达到出水水质的标准。针对电子行业含氟废水经传统化学混凝沉淀技术处理后，氟离子含量通常12ppm，同样不能满足日益严格的排放标准(3ppm)，此外，药剂的加入增加了二次处理的难度，提升了剩余污泥处理的成本。因此，研究含氟废水深度处理技术事关重要。

目前国内外处理含氟废水的主要方法除了化学沉淀法、混凝沉淀法外，还包括反渗透法、离子交换法、电凝聚法、膜法处理等，但这些处理方法容易使出水水质不稳定、能耗高、成本高、造成严重的二次污染。吸附法是一种高效快速去除水体中污染物的方法，其吸附效率高、易于操作，是工业应用中常用的去除污染物的方法，但如何增加吸附剂的比表面积、提升吸附剂孔道的传质效率、增加吸附位点是提升吸附材料吸附容量、提高吸附速率的关键。另外，通常针对低浓度含氟废水采用吸附法进行处理，虽然吸附效果优异，但吸附颗粒的回收困难阻碍了其在低浓度含氟废水领域中的应用。

金属-有机框架(MOFs)是由有机单元和无机单元相连接构筑的有机无机杂化晶态多孔网络结构材料。MOFs具有稳定的孔笼结构、有序网络结构多变性、可设计性、以及超高的比表面积表现出巨大的应用前景，尤其是在环境应用领域引起了研究者的广泛关注。聚氨酯泡沫(PUF)多孔聚合物是分子主链中含有重复的氨基甲酸酯基团的一种高分子聚合物，同时，根据不同的需求还含有脂、醚、脲等基团。PUF多孔聚合物具有优异的机械强度，结构设计自由度大，可作为吸附多孔材料应用于水处理领域中。

综上所述，研制具有高比表面积、多吸附位点的3D多孔泡沫聚合物吸附剂材料，用于水体中氟离子的去除，特别针对低浓度下难去除的氟离子有良好的去除效果，优化水质。

发明内容

为了解决上述问题，本发明的目的是提供一种突出将Al-MOFs@C材料负载于PUF多孔聚合物上，获得具有吸附功能的新型PUF多孔聚合物复合材料，其优势在于结合MOFs和PUF两者超高的比表面积、结构可变、可修饰设计等特点，以及碳材料包覆后对于本体的结构、性能的提升，应用于水体中污染物的去除，尤其是对水体中低浓度含氟废水的高效处理。

为了实现上述目的，本发明采用的技术方案是：

一种处理含氟废水的Al-MOFs@C负载聚氨酯泡沫多孔复合材料制备方法，步骤如下：