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    重庆时时彩龙虎和图: 一种多孔中空管状复合膜及其制备方法与应用.pdf

    关 键 词:
    一种 多孔 中空 管状 复合 及其 制备 方法 应用
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    摘要
    申请专利号:

    CN201510896461.6

    申请日:

    2015.12.07

    公开号:

    CN105344314A

    公开日:

    2016.02.24

    当前法律状态:

    授权

    有效性:

    有权

    法律详情: 授权|||著录事项变更IPC(主分类):B01J 20/18变更事项:申请人变更前:上海绿强新材料有限公司变更后:上海绿强新材料有限公司变更事项:地址变更前:201806 上海市嘉定区外冈镇恒乐路258号变更后:201806 上海市嘉定区外冈镇恒乐路258号变更事项:申请人变更前:上?;ぱ芯吭罕涓?上?;ぱ芯吭河邢薰緗||实质审查的生效IPC(主分类):B01J 20/18申请日:20151207|||公开
    IPC分类号: B01J20/18; B01J20/30; C02F1/28; C02F1/58; C02F101/14(2006.01)N 主分类号: B01J20/18
    申请人: 上海绿强新材料有限公司; 上?;ぱ芯吭?
    发明人: 余金鹏; 张春秀; 王鹏飞; 徐华胜; 何秋平
    地址: 201806上海市嘉定区外冈镇恒乐路258号
    优先权:
    专利代理机构: 上??剖⒅恫ù碛邢薰?1225 代理人: 王小荣
    PDF完整版下载: PDF下载
    法律状态
    申请(专利)号:

    CN201510896461.6

    授权公告号:

    |||||||||

    法律状态公告日:

    2017.10.27|||2017.04.26|||2016.03.23|||2016.02.24

    法律状态类型:

    授权|||著录事项变更|||实质审查的生效|||公开

    摘要

    本发明涉及一种多孔中空管状复合膜及其制备方法与应用,所述的复合膜由多孔中空管状载体以及包覆在多孔中空管状载体外表面上的吸附颗粒聚集层组合而成,所述的吸附颗粒聚集层为多孔膜状吸附颗粒聚集层,并且所述的吸附颗粒聚集层的厚度为5-50mm;制备时,将多孔中空管状载体浸没于含有吸附颗粒粉体的壳聚糖溶液中,使吸附颗粒粉体包覆在多孔中空管状载体外表面,后经悬空干燥即可;应用时,将多孔中空管状复合膜组装成管壳式吸附装置,用于对饮用水进行脱氟处理。与现有技术相比,本发明多孔中空管状复合膜用于脱氟的吸附速率快、吸附容量大、工作床层截面积大,可应用于家用小型饮用水脱氟装置。

    权利要求书

    1.一种多孔中空管状复合膜,其特征在于,该复合膜由多孔中空管状载体(11)
    以及包覆在多孔中空管状载体(11)外表面上的吸附颗粒聚集层(12)组合而成,
    所述的吸附颗粒聚集层(12)为多孔膜状吸附颗粒聚集层,并且所述的吸附颗粒聚
    集层(12)的厚度为5-50mm。
    2.根据权利要求1所述的一种多孔中空管状复合膜,其特征在于,所述的多
    孔中空管状载体(11)为多孔中空氧化铝陶瓷管或多孔中空氧化铝纤维中的一种。
    3.根据权利要求2所述的一种多孔中空管状复合膜,其特征在于,所述的多
    孔中空氧化铝陶瓷管的外径为5-20mm,壁厚为1-3mm,长度为5-20cm,所述的
    多孔中空氧化铝纤维的外径为0.5-5mm,壁厚为0.1-1mm,长度为5-20cm。
    4.根据权利要求1所述的一种多孔中空管状复合膜,其特征在于,所述的吸
    附颗粒聚集层(12)由吸附颗粒粉体通过壳聚糖相互粘结而成,所述的吸附颗粒粉
    体的粒径为5-500μm。
    5.根据权利要求4所述的一种多孔中空管状复合膜,其特征在于,所述的吸
    附颗粒粉体由分子筛、磷酸钙及氧化铝按质量比为0.01-1:0.01-1:0.1-1混合而成。
    6.根据权利要求5所述的一种多孔中空管状复合膜,其特征在于,所述的分
    子筛包括4A分子筛、10X分子筛或13X分子筛的一种或多种,所述的氧化铝包括
    γ-氧化铝、纳米中空纤维状氧化铝、快脱粉或拟薄水铝石的一种或多种。
    7.根据权利要求6所述的一种多孔中空管状复合膜,其特征在于,所述的纳
    米中空纤维状氧化铝的外径为400-500nm,内径为300-400nm,长度为1-20μm。
    8.一种如权利要求1至7任一项所述的多孔中空管状复合膜的制备方法,其
    特征在于,该方法具体包括以下步骤:
    (1)将壳聚糖溶解于醋酸水溶液中,配置成浓度为0.5-1wt%的壳聚糖溶液;
    (2)将吸附颗粒粉体加入壳聚糖溶液中,分散均匀,制得吸附颗粒粉体质量
    浓度为0.01-0.3g/mL的悬浮液;
    (3)将多孔中空管状载体(11)一端堵塞,另一端接真空抽滤装置,再将整
    个多孔中空管状载体(11)浸没于悬浮液中,调节真空度,控制抽滤液体的流速为
    10-100L/(m2·min),使吸附颗粒粉体逐渐包覆在多孔中空管状载体(11)的外表
    面,形成一层吸附颗粒聚集层(12);
    (4)待吸附颗粒聚集层(12)的厚度达到5-50mm时,再转移至质量分数为
    1-3wt%的氨水溶液中,继续抽滤,使氨水溶液流过吸附颗粒聚集层(12)5-30min,
    使吸附颗粒聚集层(12)中的壳聚糖析出,将吸附颗粒粉体粘结起来;
    (5)将表面包覆有吸附颗粒聚集层(12)的多孔中空管状载体(11)悬空放
    置于烘箱中,以1-5℃/min升温至100-120℃,恒温干燥1-3h,再以1-5℃/min降温
    至室温,即可制得所述的多孔中空管状复合膜(1)。
    9.一种如权利要求1至7任一项所述的多孔中空管状复合膜的应用,其特征
    在于,将所述的多孔中空管状复合膜(1)组装成管壳式吸附装置,用于对饮用水
    进行脱氟处理。
    10.根据权利要求9所述的一种多孔中空管状复合膜的应用,其特征在于,所
    述的管壳式吸附装置通过以下方法组装而成:
    将所述的多孔中空管状复合膜(1)的两端套上密封垫圈(2),并将两端固定
    于支撑架(3)上,再将支撑架固定于圆筒状外壳(4)中,最后,两端接上封头(5),
    即组装成所述的管壳式吸附装置。

    说明书

    一种多孔中空管状复合膜及其制备方法与应用

    技术领域

    本发明属于水净化技术领域,涉及一种多孔中空管状复合膜及其制备方法与
    应用,尤其是涉及一种多孔中空管状复合膜及其制备方法与在饮用水脱氟中的应
    用。

    背景技术

    氟是自然环境中广泛分布且与人体健康密切相关的微量化学元素之一。人体
    各组织都含有微量氟,其中80-90%的氟都集中于牙齿和骨骼中,它是构成骨齿的
    重要元素。人体吸收适量的氟可以预防龋齿,促进骨骼的钙代谢。但当人体摄入氟
    过量时,又会引起人体的钙磷代谢失调,造成“氟斑牙”病症,更严重的会造成骨
    骼变形等病症。因此,我国《生活饮用水卫生标准》(GB5749-2006)规定,饮用
    水氟含量不得超过1.0mg/L。当水中氟含量超过1.0mg/L时,被称作高氟水。目
    前,我国饮用高氟水的人口有5千万人左右,主要分布在华北、东北及西北地区。
    这些地区范围广泛,人口稀疏,仅少数城市采用集中式供水,可使用大型脱氟装置
    来净化饮用水。然而,广大农村地区仍以分散式供水、自提井供水为主,难以建立
    公用脱氟装置。如果能构建一种小型家用饮用水脱氟装置,则可解决广大农村地区
    分散式饮用水脱氟的难题。

    近年来,家用小型净水装置发展很快,其中以反渗透净水装置为代表。反渗
    透技术可以脱除水中80-90%的离子,也包括氟离子。但是,反渗透技术的原水回
    收率太低(回收率为产水量与进水量的比值),一般仅1/3左右,其余2/3的浓水
    含盐量高,不适于饮用,造成水资源的严重浪费。特别是我国北方地区本就是缺水
    地区,这种浪费更加剧了水资源不足问题,同时,反渗透装置无选择性地脱除各种
    杂质,因而也会脱除某些对人体有益的元素,如硒、钙、镁等。

    我国北方地区农村饮用水以地下水为主,地下水的水质较好,通常除氟超标
    外,其余项目均达饮用水标准。如果针对性开发出家用小型饮用水脱氟装置,即可
    解决这些地区饮用水氟超标难题。与反渗透净水装置相比,这种装置不会造成水资
    源浪费,而且还能保留原水中各种有益元素。

    目前,自来水厂常用除氟方法为吸附法。吸附法能对自来水中氟离子进行深
    度脱除,使氟离子浓度降至1mg/L以下。常用吸附剂包括氧化铝球、骨炭颗粒、
    沸石分子筛、氧化锆及螯合树脂等。吸附剂粒径多为0.5-3毫米。常用饮用水除氟
    流程为固定床吸附,床层高度为0.8-1.5米。这些常用吸附剂因存在两点不足,而
    难以应用于家用小型净水器:(1)吸附剂的吸附容量小,常用的氧化铝球吸附容量
    为0.3-0.5wt%,每千克吸附剂只能处理约400L高氟水(氟浓度按10mg/L计);(2)
    吸附剂的吸附速率慢,高氟水在固定床中停留时间15min以上,才能将氟含量降
    至1mg/L以下。家用净水器的固定床设计体积约1-2L,按停留时间15min计算,
    其产水速率只有67-133mL/min。因此,只有进一步提高吸附剂的吸附容量和吸附
    速率,才能满足家用净水器的设计要求。

    目前,许多专利技术文献都对脱氟吸附剂滤料进行了优化。

    申请公布号为CN104741088A的中国专利中利用Fe3+、Al3+与有机羧酸配体形
    成有机骨架多孔化合物,其中Fe3+、Al3+具有脱氟作用,该吸附剂可用于工业高浓
    度含氟废水的脱氟,但因有机羧酸存在解离风险而不能用于饮用水脱氟。申请公开
    号为CN104399426A的中国专利公开了一种Al改性的羟基磷灰石滤料;申请公开
    号为CN103833101A的中国专利公开了一种Cu-Fe氢氧化物滤料;授权公告号为
    CN103071452A的中国专利公开了一种镧系金属改性的蒙脱石;申请公开号为
    CN102641730A的中国专利公开了一种镧系金属树脂;申请公开号为
    CN101745362A的中国专利公开了一种碳酸锌、二氧化钛及镧系金属氧化物混合而
    成的滤料;申请公开号为CN101913584A的中国专利公开了一种羟基磷灰石滤料。
    这些改性吸附剂与传统的氧化铝或骨炭吸附剂无本质区别,吸附容量及吸附速率均
    无明显提升。

    当吸附剂粒径减小至微米级甚至纳米级时,其吸附容量及吸附速率会得到提
    升。申请公开号为CN101555078A的中国专利中将纳米级吸附剂用于脱氟,吸附
    速率有所提升,吸附床停留时间降至7min。然而,吸附剂粒径减小会引起固定床
    的流体阻力上升,流量下降。

    发明内容

    本发明的目的就是为了克服上述现有技术存在的缺陷而提供一种吸附速率快、
    吸附容量大、适合用于家用小型饮用水脱氟装置的多孔中空管状复合膜及其制备方
    法和在饮用水脱氟中的应用。

    本发明的目的可以通过以下技术方案来实现:

    一种多孔中空管状复合膜,该复合膜由多孔中空管状载体以及包覆在多孔中空
    管状载体外表面上的吸附颗粒聚集层组合而成,所述的吸附颗粒聚集层为多孔膜状
    吸附颗粒聚集层,并且所述的吸附颗粒聚集层的厚度为5-50mm,优选5-30mm。

    所述的多孔中空管状载体为多孔中空氧化铝陶瓷管或多孔中空氧化铝纤维中
    的一种。

    所述的多孔中空氧化铝陶瓷管的外径为5-20mm,壁厚为1-3mm,长度为
    5-20cm,所述的多孔中空氧化铝纤维的外径为0.5-5mm,壁厚为0.1-1mm,长度为
    5-20cm。

    优选的,所述的多孔中空氧化铝陶瓷管的外径为5-10mm,壁厚为1mm,长度
    为10cm,所述的多孔中空氧化铝纤维的外径为1-2mm,壁厚为0.1-0.2mm,长度
    为10cm。

    所述的吸附颗粒聚集层由吸附颗粒粉体通过壳聚糖相互粘结而成,所述的吸附
    颗粒粉体的粒径为5-500μm,优选5-100μm。

    所述的吸附颗粒粉体由分子筛、磷酸钙及氧化铝按质量比为0.01-1:0.01-1:
    0.1-1混合而成。

    优选的,所述的分子筛、磷酸钙、氧化铝三者质量比为0.5-1:0.5-1:0.5-1。

    所述的分子筛包括4A分子筛、10X分子筛或13X分子筛的一种或多种,所述
    的氧化铝包括γ-氧化铝、纳米中空纤维状氧化铝、快脱粉或拟薄水铝石的一种或
    多种。

    所述的纳米中空纤维状氧化铝由静电纺丝法制备而成,外径为400-500nm,内
    径为300-400nm,长度为1-20μm。

    优选的,所述的分子筛为4A分子筛,所述的氧化铝为γ-氧化铝或纳米中空
    纤维状氧化铝中。

    一种多孔中空管状复合膜的制备方法,该方法具体包括以下步骤:

    (1)将壳聚糖溶解于醋酸水溶液中,配置成浓度为0.5-1wt%的壳聚糖溶液;

    (2)将吸附颗粒粉体加入壳聚糖溶液中,分散均匀,制得吸附颗粒粉体质量
    浓度为0.01-0.3g/mL的悬浮液;

    (3)将多孔中空管状载体一端堵塞,另一端接真空抽滤装置,再将整个多孔
    中空管状载体浸没于悬浮液中,调节真空度,控制抽滤液体的流速为10-100
    L/(m2·min)(其中,流速单位中的m2指多孔中空管状载体的侧面积),使吸附颗
    粒粉体逐渐包覆在多孔中空管状载体的外表面,形成一层吸附颗粒聚集层;

    (4)待吸附颗粒聚集层的厚度达到5-50mm时,再转移至质量分数为1-3wt%
    的氨水溶液中,继续抽滤,使氨水溶液流过吸附颗粒聚集层5-30min,使吸附颗粒
    聚集层中的壳聚糖析出,将吸附颗粒粉体粘结起来;

    (5)将表面包覆有吸附颗粒聚集层的多孔中空管状载体悬空放置于烘箱中,
    以1-5℃/min升温至100-120℃,恒温干燥1-3h,再以1-5℃/min降温至室温,即可
    制得所述的多孔中空管状复合膜。

    一种多孔中空管状复合膜的应用,将所述的多孔中空管状复合膜组装成管壳式
    吸附装置,用于对饮用水进行脱氟处理。

    所述的管壳式吸附装置通过以下方法组装而成:

    将所述的多孔中空管状复合膜的两端套上密封垫圈,并将两端固定于支撑架
    上,再将支撑架固定于圆筒状外壳中,最后,两端接上封头,即组装成所述的管壳
    式吸附装置。

    所述的管壳式吸附装置用于对饮用水进行脱氟处理时,将待脱氟的水,缓慢流
    入管壳式吸附装置,径向流入复合膜中心管道内,控制流速为0.1L/(m2·min)-10L
    /(m2·min)(流速单位中的m2指多孔中空管状复合膜的侧面积),水穿过多孔管状
    复合膜的颗粒聚集层孔道,氟离子被吸附于颗粒内,经脱氟的水汇集于载体中心管
    道内流出。

    所述的待脱氟的水包括自来水、自来水经反渗透膜处理后的浓水或溶解性固体
    总量小于1500mg/L且pH为4-10的地下水中的一种或多种,经处理后水中氟含量
    低于1mg/L。

    在实际应用过程中,所述的管壳式吸附装置中,固定于支撑架上的多孔中空管
    状复合膜为1支或7支,围绕支撑架中心呈对称分布,所述的管壳式吸附装置可以
    单个使用,也可以多个并联或串联使用。

    本发明多孔中空管状复合膜能使吸附剂在粒径减小的同时,保证较大的流量,
    适合用作家用小型饮用水脱氟装置。

    与现有技术相比,本发明具有以下特点:

    1)吸附剂颗粒直接固定于中心轴管表面,形成一层厚的吸附材料粉体粘结层,
    与传统的填料层由内外两个多孔筒状壁固定的“径向固定床”相比,结构更加紧凑,
    能替代现有固定床,用于家用小型饮用水脱氟装置。

    2)传统的“多孔陶瓷膜”管壁较薄,主要起到滤过作用;而本发明多孔中空
    管状复合膜的吸附材料粉体粘结层的厚度较大,主要起吸附作用,拓展了传统“多
    孔陶瓷膜”的应用领域。

    3)所用吸附剂的粒径为微米级,与传统的毫米级吸附剂相比,微米级吸附剂
    与水接触的外表面积更大,对氟的吸附速率更快,吸附容量也更大。

    4)传统固定床脱除水中氟时,水沿着轴向从固定床一端流入,流经吸附材料
    层后,从另一端流出;而本发明所用的管壳式吸附装置脱除水中氟时,水沿着径向
    流经吸附材料层后汇集于中心管流出,其工作床层截面积(长圆柱体的侧面积)远
    大于传统固定床的工作床层截面积(长圆柱体底面积)。

    5)由于本发明使用微米级吸附材料,脱氟的吸附速率更快,且其工作床层截
    面积更大,因此该管壳式吸附装置单位时间内生产脱氟水的量更大。

    6)固定于支撑架上的多孔中空管状复合膜可为1支或7支,管壳式吸附装置
    可以单个使用,也可以多个并联或串联使用,因此可根据不同饮用水类别和处理量
    需求灵活选择。

    附图说明

    图1为实施例1制备所得多孔中空管状复合膜结构示意图;

    图2为实施例1所述的管壳式吸附装置结构示意图;

    图3为实施例1所述的管壳式吸附装置中支撑架结构示意图;

    图4为实施例1所述的管壳式吸附装置中水流方向示意图;

    图5为实施例1制备所得多孔中空管状复合膜工作截面积示意图;

    图6为对比例1所述的固定床填料层工作截面积示意图;

    图7为实施例2制备所得多孔中空管状复合膜结构示意图;

    图8为实施例2所述的管壳式吸附装置中支撑架结构示意图;

    图中标记说明:

    1—多孔中空管状复合膜、11—多孔中空管状载体、12—吸附颗粒聚集层、2
    —密封垫圈、3—支撑架、4—筒体、5—封头、6—固定床填料层。

    具体实施方式

    下面结合附图和具体实施例对本发明进行详细说明。

    实施例1:

    多孔中空管状复合膜装置脱除自来水中的氟

    多孔中空管状复合膜1的制备:将壳聚糖溶解于1wt%醋酸水溶液中,配置成
    浓度0.5%壳聚糖溶液2L。将400g的吸附剂颗粒粉体加入其中,配置成悬浮液;
    吸附剂颗粒由4A分子筛、磷酸钙、γ-氧化铝颗粒、快脱粉按1:1:0.8:0.2的
    质量比混合而成,每种吸附剂颗粒粒径均为40微米-50微米。选用多孔中空氧化
    铝陶瓷管作多孔中空管状载体11,陶瓷管外径为10mm,壁厚1mm,长度150mm。
    将多孔中空管状载体11一端堵塞,另一端接真空抽滤装置,将整个多孔中空管状
    载体11浸没于上述悬浮液中,抽滤,使粉体颗粒逐渐附着于多孔中空管状载体11
    外表面,形成一层吸附颗粒聚集层12,待吸附颗粒聚集层12的厚度达到30mm时,
    将多孔中空管状载体11转移到1wt%氨水溶液中,继续抽滤使氨水流过吸附颗粒
    聚集层1210min,附着了吸附颗粒聚集层12的多孔中空管状载体11悬空放置于烘
    箱中程序升温干燥,以1℃/min升温至105℃,保持105℃干燥2h,再以1℃/min
    降温至室温。吸附颗粒聚集层12相互粘连,形成多孔中空管状复合膜,如图1所
    示。

    管壳式吸附装置组装:将1根上述多孔中空管状复合膜1与内径80mm筒体4、
    密封垫圈2、支撑架3和封头5组成管壳式吸附装置,如图2所示。其支撑架结构
    如图3所示。

    自来水脱氟:向自来水中加入一定量的NaF溶液,使其中氟含量为2.6mg/L。
    自来水以0.3L/min穿过多孔管状复合膜1的吸附颗粒聚集层12孔道,其中的氟
    离子被吸附于颗粒内,经脱氟的水汇集于多孔中空管状载体11的中心管道内流出。
    待脱氟的水在该管壳式吸附装置中的流动方向如图4所示,该多孔中空管状复合膜
    1的工作截面积如图5所示。

    检测流出水中的氟含量随流出水量的变化,列于表1。其中氟离子浓度用氟离
    子选择性电极测定。由表1可知,当进水流量0.3L/min,出水中氟浓度能降至1mg/L
    内,符合我国饮用水标准。

    表1氟离子浓度随流出水量的变化

    处理时间
    1min
    10min
    1h
    2h
    5h
    10h
    流出水量,L
    0.3L
    3L
    18L
    36L
    90L
    180L
    氟浓度,mg/L
    0.86
    0.85
    0.88
    0.86
    0.91
    0.95

    。

    对比例1:

    传统固定床装置脱除自来水中的氟

    固定床装置组装:选用内径80mm固定床、其中固定床填料层6高度150mm
    (与实施例1中的复合膜长度相同),吸附剂选用0.5mm-0.6mm活性氧化铝吸附剂。

    自来水脱氟:向自来水中加入一定量的NaF溶液,使其中氟含量为2.6mg/L。
    自来水以0.05L/min流过固定床,检测流出水中的氟含量随流出水量的变化,列于
    表2。待10小时后,将流速调至0.3L/min,(与实施例1中的流速相同),检测流
    出水中的氟含量随流出水量的变化,列于表3。其中氟离子浓度用氟离子选择性电
    极测定。该固定床填料层6的工作截面积如图6所示。

    与实施例1相比,对比例1在进水流量较小时(0.05L/min),出水中氟浓度能
    降至1mg/L以内,符合我国饮用水标准;但当进水流量较大时(0.3L/min),出水
    中氟浓度则超过1mg/L,无法满足饮用水要求。

    表2氟离子浓度随流出水量的变化(流速0.05L/min)

    处理时间
    1min
    10min
    1h
    2h
    5h
    10h
    流出水量,L
    0.05L
    0.5L
    3L
    6L
    15L
    30L
    氟浓度,mg/L
    0.76
    0.72
    0.81
    0.83
    0.85
    0.89

    。

    表3氟离子浓度随流出水量的变化(流速0.3L/min)

    处理时间
    1min
    10min
    1h
    2h
    5h
    流出水量,L
    0.3L
    3L
    18L
    36L
    90L
    氟浓度,mg/L
    1.22
    1.62
    1.88
    2.03
    2.21

    。

    对比例2:

    传统固定床装置脱除自来水中的氟

    固定床装置组装:选用内径80mm固定床、其中固定床填料层6高度150mm
    (与实施例1中的复合膜长度相同),吸附剂选用40微米-50微米混合吸附剂颗粒
    (混合吸附剂颗粒由4A分子筛、磷酸钙、γ-氧化铝颗粒、快脱粉按1:1:0.8:
    0.2的质量比混合而成,每种吸附剂颗粒粒径均为40微米-50微米)。将各种填料
    充分混合后装入固定床中。

    自来水脱氟:向自来水中加入一定量的NaF溶液,使其中氟含量为2.6mg/L。
    自来水以0.05L/min流过固定床,检测流出水中的氟含量随流出水量的变化,列于
    表4。其中氟离子浓度用氟离子选择性电极测定。

    与实施例1相比,对比例2在进水流量较小时(0.05L/min),出水中氟浓度能
    降至1mg/L以内,符合我国饮用水标准;但固定床的床阻较大,固定床进出口压
    降约为6bar。而实施例1中固定床进出口压降小于1bar。

    表4氟离子浓度随流出水量的变化

    处理时间
    1min
    10min
    1h
    2h
    5h
    流出水量,L
    0.05L
    0.5L
    3L
    6L
    15L
    氟浓度,mg/L
    0.12
    0.12
    0.13
    0.15
    0.19

    。

    实施例2:

    中空多孔复合膜装置脱除反渗透过程所排放浓水中的氟

    多孔中空管状复合膜1的制备:将壳聚糖溶解于1wt%醋酸水溶液中,配置成
    浓度1%壳聚糖溶液2L。将400g的吸附剂颗粒粉体加入其中,配置成悬浮液;吸
    附剂颗粒由4A分子筛、磷酸钙、γ-氧化铝颗粒、中空纳米氧化铝纤维(外径约
    500nm,内径300nm,长度20微米)、拟薄水铝石按1:1:0.4:0.4:0.2的质量
    比混合而成,除中空纳米氧化铝纤维外,其余四种吸附剂颗粒粒径均为40微米-50
    微米。选用多孔中空氧化铝纤维作多孔中空管状载体11,氧化铝纤维外径为5mm,
    壁厚1mm,长度100mm。参考实施例1,使用抽滤方式使氧化铝纤维表面形成一
    层吸附颗粒聚集层12,待吸附颗粒聚集层12的厚度达到5mm时,将多孔中空管
    状载体11转移到1wt%氨水溶液中,继续抽滤,使氨水流过吸附颗粒聚集层12
    5min,附着了吸附颗粒聚集层12的多孔中空管状载体11悬空放置于烘箱中程序升
    温干燥,以1℃/min升温至105℃,保持105℃干燥2h,再以1℃/min降温至室温。
    吸附颗粒聚集层12相互粘连,形成多孔中空管状复合膜1,如图7所示。

    管壳式吸附装置组装:将上述多孔中空管状复合膜1七根与内径80mm筒体4、
    密封垫圈2、支撑架3、封头5等组成管壳式吸附装置。其支撑架3结构如图8所
    示。将两个管壳式吸附装置串联使用,即一台管壳式吸附装置的出水口与另一台管
    壳式吸附装置的入水口相连。

    反渗透过程所排放浓水脱氟:测定浓水中氟离子浓度为6.8mg/L。浓水以
    0.1L/min穿过多孔管状复合膜装置,检测流出水中的氟含量随流出水量的变化,列
    于表5。其中氟离子浓度用氟离子选择性电极测定。

    由表5可知,当进水流量0.1L/min,出水中氟浓度能降至1mg/L内。

    表5氟离子浓度随流出水量的变化

    处理时间
    1min
    10min
    1h
    2h
    5h
    流出水量,L
    0.1L
    1L
    6L
    12L
    30L
    氟浓度,mg/L
    0.82
    0.78
    0.83
    0.85
    0.91

    。

    对比例3:

    传统固定床装置脱除自来水中的氟

    固定床装置组装:选用内径80mm固定床、其中固定床填料层6高度200mm
    (为实施例2中的复合膜长度的2倍),吸附剂为0.5mm-0.6mm活性氧化铝吸附剂。

    反渗透过程所排放浓水脱氟:测定浓水中氟离子浓度为6.8mg/L。浓水以
    0.1L/min穿过多孔管状复合膜装置,检测流出水中的氟含量随流出水量的变化,列
    于表6。其中氟离子浓度用氟离子选择性电极测定。

    由表6可知,当进水流量0.1L/min,出水中氟浓度未能降至1mg/L内。与实
    施例2相比,对比例3脱除氟的速率明显降低。

    表6氟离子浓度随流出水量的变化

    处理时间
    1min
    10min
    1h
    2h
    5h
    流出水量,L
    0.1L
    1L
    6L
    12L
    30L
    氟浓度,mg/L
    1.52
    1.48
    1.63
    1.72
    2.33

    。

    实施例3:

    中空多孔复合膜装置脱除地下水中的氟

    多孔中空管状复合膜1的制备:多孔中空管状复合膜1的制备过程参考实施例
    2。

    管壳式吸附装置组装:将上述多孔中空管状复合膜1七根与内径80mm筒体4、
    密封垫圈2、支撑架3、封头5等组成管壳式吸附装置。将两个管壳式吸附装置并
    联使用,即一台管壳式吸附装置的入水口、出水口分别与另一台管壳式吸附装置的
    入水口、出水口相连。以增加整个系统的处理能力。

    地下水脱氟:测定地下中氟离子浓度为3.8mg/L。地下水以0.2L/min穿过多
    孔管状复合膜装置,检测流出水中的氟含量随流出水量的变化,列于表7。其中氟
    离子浓度用氟离子选择性电极测定。

    由表7可知,当进水流量0.2L/min,出水中氟浓度能降至1mg/L内,达到我
    国饮用水标准要求。

    表7氟离子浓度随流出水量的变化

    处理时间
    1min
    10min
    1h
    2h
    5h
    流出水量,L
    0.2L
    2L
    12L
    24L
    60L
    氟浓度,mg/L
    0.52
    0.63
    0.68
    0.75
    0.77

    。

    实施例4:

    中空多孔复合膜装置脱除地下水中的氟

    多孔中空管状复合膜1的制备:多孔中空管状复合膜1的制备过程参考实施例
    1。

    管壳式吸附装置组装:将上述多孔中空管状复合膜1一根与内径80mm筒体4、
    密封垫圈2、支撑架3、封头5等组成管壳式吸附装置。将两个管壳式吸附装置串
    联使用,即一台管壳式吸附装置的出水口与另一台管壳式吸附装置的入水口相连。

    地下水脱氟:测定地下中氟离子浓度为3.9mg/L。地下水以0.3L/min穿过多
    孔管状复合膜装置,检测流出水中的氟含量随流出水量的变化,列于表8。其中氟
    离子浓度用氟离子选择性电极测定。

    由表8可知,当进水流量0.3L/min,出水中氟浓度能降至1mg/L内,达到我
    国饮用水标准要求。

    表8氟离子浓度随流出水量的变化



    实施例5:

    本实施例多孔中空管状复合膜1,由多孔中空管状载体11以及包覆在多孔中
    空管状载体11外表面上的吸附颗粒聚集层12组合而成,所述的吸附颗粒聚集层
    12为多孔膜状吸附颗粒聚集层,并且所述的吸附颗粒聚集层12的厚度为15mm。

    所述的吸附颗粒粉体由分子筛、磷酸钙、氧化铝三者按质量比0.01:0.01:1
    组成。

    所述的分子筛为10X分子筛,所述的氧化铝为纳米中空纤维状氧化铝,所述
    的纳米中空纤维状氧化铝由静电纺丝法制备,其纤维外径为400nm,内径为300nm,
    长度为1微米。

    所述的多孔中空管状载体11为多孔中空氧化铝陶瓷管。

    所述的吸附颗粒粉体的粒径为5微米,所述的多孔中空氧化铝陶瓷管外径为
    5mm,壁厚为3mm,长度为5cm。

    本实施例多孔中空管状复合膜1的制备方法,具体包括以下步骤:

    (1)将壳聚糖溶解于1wt%醋酸水溶液中,配置成浓度为0.9wt%的壳聚糖溶
    液;

    (2)将吸附颗粒粉体分散于上述壳聚糖溶液中,得到悬浮液,充分搅拌,使
    粉体悬浮良好;

    (3)将多孔中空管状载体11一端堵塞,另一端接真空抽滤装置,将整个多孔
    中空管状载体11浸没于上述悬浮液中,调节真空度,控制抽滤液体的流速60L/
    (m2·min)(流速单位中的m2指载体侧面积),使粉体颗粒逐渐附着于多孔中空
    管状载体11外表面,形成一层吸附颗粒聚集层12;

    (4)待吸附颗粒聚集层12的厚度达到15mm时,将多孔中空管状载体11转
    移到1wt%氨水溶液中,继续抽滤,使氨水流过吸附颗粒聚集层1220min,使吸附
    颗粒聚集层12中的壳聚糖析出,将粉体颗粒粘结起来;

    (5)将附着了吸附颗粒聚集层12的多孔中空管状载体11悬空放置于烘箱中
    程序升温干燥,以1℃/min升温至105℃,保持105℃干燥2h,再以1℃/min降温
    至室温。吸附颗粒聚集层12相互粘连,形成多孔膜状结构,即得多孔中空管状复
    合膜1。

    步骤(2)所述的悬浮液所含吸附颗粒粉体的量为每100mL壳聚糖溶液中加入
    10g粉体。

    多孔中空管状复合膜1在饮用水脱氟中的应用,该应用方法具体包括以下步
    骤:

    (a)管壳式吸附装置组装:将所述的多孔中空管状复合膜1两端套上密封垫
    圈2;然后将两端固定于支撑架3上;再将支撑架固定于圆筒状外壳4中,两端再
    接上封头5,即得管壳式吸附装置。

    (b)饮用水中脱氟:将待脱氟的水,缓慢流入步骤(a)所述的管壳式吸附装
    置,径向流入多孔中空管状复合膜1中心管道内,控制流速为8L/(m2·min)(流速
    单位中的m2指多孔中空管状复合膜1的外侧面积),水穿过多孔中空管状复合膜1
    的吸附颗粒聚集层孔道,其中的氟离子被吸附于颗粒内,经脱氟的水汇集于多孔中
    空管状载体11的中心管道内流出。

    步骤(a)所述的管壳式吸附装置中,固定于支撑架3上的多孔中空管状复合
    膜1为一支,所述的管壳式3个并联。

    步骤(b)所述的待脱氟的水为自来水经反渗透膜处理后的浓水,经处理后水
    中氟含量低于1mg/L。

    实施例6:

    本实施例多孔中空管状复合膜1,由多孔中空管状载体11以及包覆在多孔中
    空管状载体11外表面上的吸附颗粒聚集层12组合而成,所述的吸附颗粒聚集层
    12为多孔膜状吸附颗粒聚集层,并且所述的吸附颗粒聚集层12的厚度为40mm。

    所述的吸附颗粒粉体由分子筛、磷酸钙、氧化铝三者按质量比0.01:1:1组
    成。

    所述的分子筛为13X分子筛,所述的氧化铝为纳米中空纤维状氧化铝,所述
    的纳米中空纤维状氧化铝由静电纺丝法制备,其纤维外径为500nm,内径为400nm,
    长度为10微米。

    所述的多孔中空管状载体11为多孔中空氧化铝陶瓷管。

    所述的吸附颗粒粉体的粒径为500微米,所述的多孔中空氧化铝陶瓷管外径为
    20mm,壁厚为2mm,长度为20cm。

    本实施例多孔中空管状复合膜1的制备方法,具体包括以下步骤:

    (1)将壳聚糖溶解于1wt%醋酸水溶液中,配置成浓度为0.6wt%的壳聚糖溶
    液;

    (2)将吸附颗粒粉体分散于上述壳聚糖溶液中,得到悬浮液,充分搅拌,使
    粉体悬浮良好;

    (3)将多孔中空管状载体11一端堵塞,另一端接真空抽滤装置,将整个多孔
    中空管状载体11浸没于上述悬浮液中,调节真空度,控制抽滤液体的流速70
    L/(m2·min)(流速单位中的m2指载体侧面积),使粉体颗粒逐渐附着于多孔中
    空管状载体11外表面,形成一层吸附颗粒聚集层12;

    (4)待吸附颗粒聚集层12的厚度达到40mm时,将多孔中空管状载体11转
    移到1wt%氨水溶液中,继续抽滤,使氨水流过吸附颗粒聚集层1225min,使吸附
    颗粒聚集层12中的壳聚糖析出,将粉体颗粒粘结起来;

    (5)将附着了吸附颗粒聚集层12的多孔中空管状载体11悬空放置于烘箱中
    程序升温干燥,以1℃/min升温至105℃,保持105℃干燥2h,再以1℃/min降温
    至室温。吸附颗粒聚集层12相互粘连,形成多孔膜状结构,即得多孔中空管状复
    合膜1。

    步骤(2)所述的悬浮液所含吸附颗粒粉体的量为每100mL壳聚糖溶液中加入
    18g粉体。

    多孔中空管状复合膜1在饮用水脱氟中的应用,该应用方法具体包括以下步
    骤:

    (a)管壳式吸附装置组装:将所述的多孔中空管状复合膜1两端套上密封垫
    圈2;然后将两端固定于支撑架3上;再将支撑架固定于圆筒状外壳4中,两端再
    接上封头5,即得管壳式吸附装置。

    (b)饮用水中脱氟:将待脱氟的水,缓慢流入步骤(a)所述的管壳式吸附装
    置,径向流入多孔中空管状复合膜1的中心管道内,控制流速为8L/(m2·min)(流
    速单位中的m2指多孔中空管状复合膜1的外侧面积),水穿过多孔中空管状复合膜
    1的吸附颗粒聚集层12孔道,其中的氟离子被吸附于颗粒内,经脱氟的水汇集于
    多孔中空管状载体11的中心管道内流出。

    步骤(a)所述的管壳式吸附装置中,固定于支撑架3上的多孔中空管状复合
    膜1为一支,所述的管壳式吸附装置3个串联使用。

    步骤(b)所述的待脱氟的水为溶解性固体总量小于1500mg/L且pH为7的
    地下水,经处理后水中氟含量低于1mg/L。

    实施例7:

    本实施例多孔中空管状复合膜1,由多孔中空管状载体11以及包覆在多孔中
    空管状载体11外表面上的吸附颗粒聚集层12组合而成,所述的吸附颗粒聚集层
    12为多孔膜状吸附颗粒聚集层,并且所述的吸附颗粒聚集层12的厚度为30mm。

    所述的吸附颗粒粉体由分子筛、磷酸钙、氧化铝三者按质量比1:0.01:1组
    成。

    所述的分子筛为4A分子筛和10X分子筛,所述的氧化铝为纳米中空纤维状氧
    化铝,所述的纳米中空纤维状氧化铝由静电纺丝法制备,其纤维外径为400nm,内
    径为400nm,长度为1微米。

    所述的多孔中空管状载体11为多孔中空氧化铝纤维。

    所述的吸附颗粒粉体的粒径为50微米,所述的多孔中空氧化铝纤维外径为
    0.5mm,壁厚为0.1mm,长度为5cm。

    多孔中空管状复合膜1的制备方法,具体包括以下步骤:

    (1)将壳聚糖溶解于1wt%醋酸水溶液中,配置成浓度为0.6wt%的壳聚糖溶
    液;

    (2)将吸附颗粒粉体分散于上述壳聚糖溶液中,得到悬浮液,充分搅拌,使
    粉体悬浮良好;

    (3)将多孔中空管状载体11一端堵塞,另一端接真空抽滤装置,将整个多孔
    中空管状载体11浸没于上述悬浮液中,调节真空度,控制抽滤液体的流速30
    L/(m2·min)(流速单位中的m2指载体侧面积),使粉体颗粒逐渐附着于多孔中
    空管状载体11外表面,形成一层吸附颗粒聚集层12;

    (4)待吸附颗粒聚集层12的厚度达到30mm时,将多孔中空管状载体11转
    移到1wt%氨水溶液中,继续抽滤,使氨水流过吸附颗粒聚集层1215min,使吸附
    颗粒聚集层12中的壳聚糖析出,将粉体颗粒粘结起来;

    (5)将附着了吸附颗粒聚集层12的多孔中空管状载体11悬空放置于烘箱中
    程序升温干燥,以1℃/min升温至105℃,保持105℃干燥2h,再以1℃/min降温
    至室温。吸附颗粒聚集层12相互粘连,形成多孔膜状结构,即得多孔中空管状复
    合膜1。

    步骤(2)所述的悬浮液所含吸附颗粒粉体的量为每100mL壳聚糖溶液中加入
    15g粉体。

    多孔中空管状复合膜1在饮用水脱氟中的应用,该应用方法具体包括以下步
    骤:

    (a)管壳式吸附装置组装:将所述的多孔中空管状复合膜1两端套上密封垫
    圈2;然后将两端固定于支撑架3上;再将支撑架固定于圆筒状外壳4中,两端再
    接上封头5,即得管壳式吸附装置。

    (b)饮用水中脱氟:将待脱氟的水,缓慢流入步骤(a)所述的管壳式吸附装
    置,径向流入多孔中空管状复合膜1的中心管道内,控制流速为3L/(m2·min)(流
    速单位中的m2指多孔中空管状复合膜1的外侧面积),水穿过多孔中空管状复合膜
    1的吸附颗粒聚集层12孔道,其中的氟离子被吸附于颗粒内,经脱氟的水汇集于
    多孔中空管状载体11的中心管道内流出。

    步骤(a)所述的管壳式吸附装置中,固定于支撑架3上的多孔中空管状复合
    膜1为一支,所述的管壳式吸附装置单个使用。

    步骤(b)所述的待脱氟的水为溶解性固体总量小于1500mg/L且pH为10的
    地下水,经处理后水中氟含量低于1mg/L。

    实施例8:

    本实施例多孔中空管状复合膜1,由多孔中空管状载体11以及包覆在多孔中
    空管状载体11外表面上的吸附颗粒聚集层12组合而成,所述的吸附颗粒聚集层
    12为多孔膜状吸附颗粒聚集层,并且所述的吸附颗粒聚集层12的厚度为50mm。

    所述的吸附颗粒粉体由分子筛、磷酸钙、氧化铝三者按质量比0.01:1:0.1
    组成。

    所述的分子筛为10X分子筛和13X分子筛,所述的氧化铝为纳米中空纤维状
    氧化铝,所述的纳米中空纤维状氧化铝由静电纺丝法制备,其纤维外径为500nm,
    内径为400nm,长度为20微米。

    所述的多孔中空管状载体11为多孔中空氧化铝纤维。

    所述的吸附颗粒粉体的粒径为50微米,所述的多孔中空氧化铝纤维外径为
    2mm,壁厚为0.5mm,长度为20cm。

    多孔中空管状复合膜的制备方法,具体包括以下步骤:

    (1)将壳聚糖溶解于1wt%醋酸水溶液中,配置成浓度为0.8wt%的壳聚糖溶
    液;

    (2)将吸附颗粒粉体分散于上述壳聚糖溶液中,得到悬浮液,充分搅拌,使
    粉体悬浮良好;

    (3)将多孔中空管状载体11一端堵塞,另一端接真空抽滤装置,将整个多孔
    中空管状载体11浸没于上述悬浮液中,调节真空度,控制抽滤液体的流速65
    L/(m2·min)(流速单位中的m2指载体侧面积),使粉体颗粒逐渐附着于多孔中
    空管状载体11外表面,形成一层吸附颗粒聚集层12;

    (4)待吸附颗粒聚集层12的厚度达到50mm时,将多孔中空管状载体11转
    移到1wt%氨水溶液中,继续抽滤,使氨水流过吸附颗粒聚集层1220min,使吸附
    颗粒聚集层12中的壳聚糖析出,将粉体颗粒粘结起来;

    (5)将附着了吸附颗粒聚集层12的多孔中空管状载体11悬空放置于烘箱中
    程序升温干燥,以1℃/min升温至105℃,保持105℃干燥2h,再以1℃/min降温
    至室温。吸附颗粒聚集层12相互粘连,形成多孔膜状结构,即得多孔中空管状复
    合膜1。

    步骤(2)所述的悬浮液所含吸附颗粒粉体的量为每100mL壳聚糖溶液中加入
    10g粉体。

    多孔中空管状复合膜1在饮用水脱氟中的应用,该应用方法具体包括以下步
    骤:

    (a)管壳式吸附装置组装:将所述的多孔中空管状复合膜1两端套上密封垫
    圈2;然后将两端固定于支撑架3上;再将支撑架固定于圆筒状外壳4中,两端再
    接上封头5,即得管壳式吸附装置。

    (b)饮用水中脱氟:将待脱氟的水,缓慢流入步骤(a)所述的管壳式吸附装
    置,径向流入多孔中空管状复合膜1的中心管道内,控制流速为5L/(m2·min)(流
    速单位中的m2指多孔中空管状复合膜1的外侧面积),水穿过多孔中空管状复合膜
    1的吸附颗粒聚集层12孔道,其中的氟离子被吸附于颗粒内,经脱氟的水汇集于
    多孔中空管状载体11的中心管道内流出。

    步骤(a)所述的管壳式吸附装置中,固定于支撑架3上的多孔中空管状复合
    膜1为一支,所述的管壳式吸附装置单个使用。

    步骤(b)所述的待脱氟的水为溶解性固体总量小于1500mg/L且pH为4的
    地下水,经处理后水中氟含量低于1mg/L。

    实施例9:

    本实施例多孔中空管状复合膜1,由多孔中空管状载体11以及包覆在多孔中
    空管状载体11外表面上的吸附颗粒聚集层12组合而成,所述的吸附颗粒聚集层
    12为多孔膜状吸附颗粒聚集层,并且所述的吸附颗粒聚集层12的厚度为5mm。

    所述的吸附颗粒粉体由分子筛、磷酸钙、氧化铝三者按质量比1:0.01:0.1
    组成。

    所述的分子筛为4A分子筛和13X分子筛,所述的氧化铝为纳米中空纤维状氧
    化铝,所述的纳米中空纤维状氧化铝由静电纺丝法制备,其纤维外径为450nm,内
    径为350nm,长度为10微米。

    所述的多孔中空管状载体11为多孔中空氧化铝陶瓷管。

    所述的吸附颗粒粉体的粒径为100微米,所述的多孔中空氧化铝陶瓷管外径为
    15mm,壁厚为1.5mm,长度为15cm。

    多孔中空管状复合膜1的制备方法,具体包括以下步骤:

    (1)将壳聚糖溶解于1wt%醋酸水溶液中,配置成浓度为0.6wt%的壳聚糖溶
    液;

    (2)将吸附颗粒粉体分散于上述壳聚糖溶液中,得到悬浮液,充分搅拌,使
    粉体悬浮良好;

    (3)将多孔中空管状载体11一端堵塞,另一端接真空抽滤装置,将整个多孔
    中空管状载体11浸没于上述悬浮液中,调节真空度,控制抽滤液体的流速100
    L/(m2·min)(流速单位中的m2指载体侧面积),使粉体颗粒逐渐附着于多孔中
    空管状载体11外表面,形成一层吸附颗粒聚集层12;

    (4)待吸附颗粒聚集层12的厚度达到5mm时,将多孔中空管状载体11转移
    到1wt%氨水溶液中,继续抽滤,使氨水流过吸附颗粒聚集层1230min,使吸附颗
    粒聚集层12中的壳聚糖析出,将粉体颗粒粘结起来;

    (5)将附着了吸附颗粒聚集层12的多孔中空管状载体11悬空放置于烘箱中
    程序升温干燥,以1℃/min升温至105℃,保持105℃干燥2h,再以1℃/min降温
    至室温。吸附颗粒聚集层12相互粘连,形成多孔膜状结构,即得多孔中空管状复
    合膜1。

    步骤(2)所述的悬浮液所含吸附颗粒粉体的量为每100mL壳聚糖溶液中加入
    30g粉体。

    多孔中空管状复合膜1在饮用水脱氟中的应用,该应用方法具体包括以下步
    骤:

    (a)管壳式吸附装置组装:将所述的多孔中空管状复合膜1两端套上密封垫
    圈2;然后将两端固定于支撑架3上;再将支撑架固定于圆筒状外壳4中,两端再
    接上封头5,即得管壳式吸附装置。

    (b)饮用水中脱氟:将待脱氟的水,缓慢流入步骤(a)所述的管壳式吸附装
    置,径向流入多孔中空管状复合膜1的中心管道内,控制流速为10L/(m2·min)(流
    速单位中的m2指多孔中空管状复合膜1的外侧面积),水穿过多孔中空管状复合膜
    1的吸附颗粒聚集层12孔道,其中的氟离子被吸附于颗粒内,经脱氟的水汇集于
    多孔中空管状载体11的中心管道内流出。

    步骤(a)所述的管壳式吸附装置中,固定于支撑架3上的多孔中空管状复合
    膜1为七支,所述的管壳式吸附装置单个使用。

    步骤(b)所述的待脱氟的水为自来水经反渗透膜处理后的浓水,经处理后水
    中氟含量低于1mg/L。

    实施例10:

    本实施例多孔中空管状复合膜1,由多孔中空管状载体11以及包覆在多孔中
    空管状载体11外表面上的吸附颗粒聚集层12组合而成,所述的吸附颗粒聚集层
    12为多孔膜状吸附颗粒聚集层,并且所述的吸附颗粒聚集层12的厚度为25mm。

    所述的吸附颗粒粉体由分子筛、磷酸钙、氧化铝三者按质量比1:1:0.1组成。

    所述的分子筛为4A分子筛、10X分子筛和13X分子筛,所述的氧化铝为纳米
    中空纤维状氧化铝,所述的纳米中空纤维状氧化铝由静电纺丝法制备,其纤维外径
    为400nm,内径为400nm,长度为1微米。

    所述的多孔中空管状载体11为多孔中空氧化铝纤维。

    所述的吸附颗粒粉体的粒径为300微米,所述的多孔中空氧化铝纤维外径为
    3mm,壁厚为0.6mm,长度为12cm。

    多孔中空管状复合膜1的制备方法,具体包括以下步骤:

    (1)将壳聚糖溶解于1wt%醋酸水溶液中,配置成浓度为0.7wt%的壳聚糖溶
    液;

    (2)将吸附颗粒粉体分散于上述壳聚糖溶液中,得到悬浮液,充分搅拌,使
    粉体悬浮良好;

    (3)将多孔中空管状载体11一端堵塞,另一端接真空抽滤装置,将整个多孔
    中空管状载体11浸没于上述悬浮液中,调节真空度,控制抽滤液体的流速10
    L/(m2·min)(流速单位中的m2指载体侧面积),使粉体颗粒逐渐附着于多孔中
    空管状载体11外表面,形成一层吸附颗粒聚集层12;

    (4)待吸附颗粒聚集层12的厚度达到25mm时,将多孔中空管状载体11转
    移到1wt%氨水溶液中,继续抽滤,使氨水流过吸附颗粒聚集层125min,使吸附
    颗粒聚集层12中的壳聚糖析出,将粉体颗粒粘结起来;

    (5)将附着了吸附颗粒聚集层12的多孔中空管状载体11悬空放置于烘箱中
    程序升温干燥,以2℃/min升温至120℃,保持120℃干燥1h,再以2℃/min降温
    至室温。吸附颗粒聚集层12相互粘连,形成多孔膜状结构,即得多孔中空管状复
    合膜1。

    步骤(2)所述的悬浮液所含吸附颗粒粉体的量为每100mL壳聚糖溶液中加入
    1g粉体。

    多孔中空管状复合膜1在饮用水脱氟中的应用,该应用方法具体包括以下步
    骤:

    (a)管壳式吸附装置组装:将所述的多孔中空管状复合膜1两端套上密封垫
    圈2;然后将两端固定于支撑架3上;再将支撑架固定于圆筒状外壳4中,两端再
    接上封头5,即得管壳式吸附装置。

    (b)饮用水中脱氟:将待脱氟的水,缓慢流入步骤(a)所述的管壳式吸附装
    置,径向流入多孔中空管状复合膜1的中心管道内,控制流速为0.1L/(m2·min)(流
    速单位中的m2指多孔中空管状复合膜1的外侧面积),水穿过多孔中空管状复合膜
    1的吸附颗粒聚集层12孔道,其中的氟离子被吸附于颗粒内,经脱氟的水汇集于
    多孔中空管状载体11的中心管道内流出。

    步骤(a)所述的管壳式吸附装置中,固定于支撑架3上的多孔中空管状复合
    膜1为七支,围绕支撑架中心呈对称分布,所述的管壳式吸附装置单个使用。

    步骤(b)所述的待脱氟的水为自来水,经处理后水中氟含量低于1mg/L。

    实施例11:

    本实施中多孔中空管状复合膜1由多孔中空管状载体11以及包覆在多孔中空
    管状载体11外表面上的吸附颗粒聚集层12组合而成,吸附颗粒聚集层12为多孔
    膜状吸附颗粒聚集层,并且吸附颗粒聚集层12的厚度为35mm。

    其中,多孔中空管状载体11为多孔中空氧化铝陶瓷管,该中空氧化铝陶瓷管
    的外径为20mm,壁厚为2mm,长度为16cm。吸附颗粒聚集层12由吸附颗粒粉
    体通过壳聚糖相互粘结而成,吸附颗粒粉体的粒径为5-500μm。

    吸附颗粒粉体由分子筛、磷酸钙及氧化铝按质量比为0.8:0.6:1混合而成。
    其中,分子筛为13X分子筛,氧化铝为拟薄水铝石

    本实施例多孔中空管状复合膜1的制备方法,具体包括以下步骤:

    (1)将壳聚糖溶解于醋酸水溶液中,配置成浓度为0.5wt%的壳聚糖溶液;

    (2)将吸附颗粒粉体加入壳聚糖溶液中,分散均匀,制得吸附颗粒粉体质量
    浓度为0.1g/mL的悬浮液;

    (3)将多孔中空管状载体11一端堵塞,另一端接真空抽滤装置,再将整个多
    孔中空管状载体11浸没于悬浮液中,调节真空度,控制抽滤液体的流速为60
    L/(m2·min),使吸附颗粒粉体逐渐包覆在多孔中空管状载体11的外表面,形成一
    层吸附颗粒聚集层12;

    (4)待吸附颗粒聚集层12的厚度达到35mm时,再转移至质量分数为3wt%
    的氨水溶液中,继续抽滤,使氨水溶液流过吸附颗粒聚集层1230min,使吸附颗
    粒聚集层12中的壳聚糖析出,将吸附颗粒粉体粘结起来;

    (5)将表面包覆有吸附颗粒聚集层12的多孔中空管状载体11悬空放置于烘
    箱中,以5℃/min升温至100℃,恒温干燥3h,再以5℃/min降温至室温,即可制
    得多孔中空管状复合膜1。

    本实施例制得的多孔中空管状复合膜1在实际应用时,将多孔中空管状复合膜
    1组装成管壳式吸附装置,用于对饮用水进行脱氟处理。管壳式吸附装置通过以下
    方法组装而成:

    将多孔中空管状复合膜1的两端套上密封垫圈2,并将两端固定于支撑架3上,
    再将支撑架固定于圆筒状外壳4中,最后,两端接上封头5,即组装成管壳式吸附
    装置。

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    本文标题:一种多孔中空管状复合膜及其制备方法与应用.pdf
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