[发明专利]一种聚苯胺修饰的氧化铝陶瓷膜及其电吸附除氟方法

说明书

本发明公开了一种聚苯胺修饰的氧化铝陶瓷膜及其电吸附除氟方法，利用聚苯胺对陶瓷膜进行修饰制备得到聚苯胺修饰的氧化铝陶瓷膜，然后结合电吸附技术，在聚苯胺修饰的氧化铝陶瓷膜的中心孔中插入负极材料，负极材料为钛，再在正极与负极之间施加0.2～1.0V的电压，形成电吸附除氟组件，对水体进行处理。本发明增加了吸附容量，经过多次循环再生后仍能保持较高的吸附率，不存在对生态的二次污染，更加环保。

【技术领域】

本发明属于水处理技术领域，特别是涉及一种聚苯胺修饰的氧化铝陶瓷膜及其电吸附除氟方法。

【背景技术】

陶瓷膜的主要成分是三氧化二铝，具有机械强度高、通量大、热稳定性和化学稳定性高、耐酸碱腐蚀及极端污染条件下稳定运行等突出特点，被广泛应用于难处理的有机废水中。市政最常用的为微滤和超滤膜，能够有效截留水中的颗粒物、胶体、微生物和大分子有机物等污染物。虽然陶瓷膜较有机膜在某些污染物去除效果和膜污染控制方面有一定优势，但是单独陶瓷膜对于地表水中溶解性离子的去除效果非常有限，特别是高氟水的处理，由于氟离子粒径远远小于陶瓷膜的孔径，因此亟需对陶瓷膜进行合理的改性，提高其对氟离子的去除效率。

虽然氟是人体必需的微量元素之一，然而，过量摄入氟化物会导致氟斑牙和氟骨症。世界卫生组织《饮用水卫生标准》规定，饮用水氟含量不得超过1.5mg/L。在我国，相应的标准是1mg/L，饮用水脱氟是供水行业普遍关注的问题，也是许多农村分散式净水工程面临的难题。根据《中国卫生和计划生育统计年鉴》报道高氟水分布范围遍及了我国29个省、市、区。其中皖北地区(淮北、宿州、蚌埠等地)受到黄河改道等地质因素的影响，饮用水源地的监测结果显示氟离子浓度长期在1.5mg/L以上，有些水源地含氟量高于3mg/L。因此对于饮用水中的氟离子的去除是具有重大意义的。

因此，需要提供一种新的聚苯胺修饰的氧化铝陶瓷膜及其电吸附除氟方法来解决上述问题。

【发明内容】

本发明的主要目的在于提供一种聚苯胺修饰的氧化铝陶瓷膜，大大提高了对氟离子的去除效率，不存在对生态的二次污染，更加环保。

本发明通过如下技术方案实现上述目的：一种聚苯胺修饰的氧化铝陶瓷膜，其通过以下步骤制备得到：

S1)氧化铝支撑体的制备：选取氧化铝材质的管状结构为原材料，将其浸泡在5～10％的稀盐酸中12～24h后，再用去离子水在超声清洗20～60min，然后放在鼓风干燥箱中在105～120℃下干燥6～10h，最后置于马弗炉中在200～300℃焙烧0.5～2h后密封保存，得到氧化铝支撑体；氧化铝支撑体经过盐酸浸泡以及焙烧处理后，能够将其表面的油污及杂质去除；

S2)涂膜液的制备：将Ag氧化铝粉末均匀地分散到Bg的去离子水中，并将0.8～1.0g的丙烯酸树脂加入其中用作分散剂，得到分散液，然后将分散液球磨20～40min后得到分散均匀的氧化铝分散液；接着，将2～5g的聚乙烯醇和聚乙烯吡咯烷酮按照2:1～4:1的比例溶解到去离子水中制备成30～40g的粘结剂，将该粘结剂混合到氧化铝分散液中，继续球磨50～60min，然后进行真空消泡15～30min，得到均匀的涂膜液；其中，A＝5～20，B＝70-A；

S3)氧化铝陶瓷膜的制备：将步骤S1)制备的氧化铝支撑体固定在陶瓷膜夹具上，然后将步骤S2)制备的涂膜液浸渍涂覆到氧化铝支撑体的内壁表面上，浸渍总时间为10～40s，待多余的涂膜液滴干以后，将氧化铝支撑体竖直地放置在恒温恒湿干燥箱中干燥15～20h，温度控制在40～60℃，从而防止陶瓷膜在烘干过程发生开裂，将干燥后的氧化铝支撑体以1.5～2.0℃/min的升温速率加热到500～600℃并保温1h，随后以5～6℃/min升温到1000～1500℃后继续保温2～3h，最后随炉自然冷却，得到了氧化铝陶瓷膜；