[发明专利]铁改性壳聚糖羟基磷灰石复合超滤膜的制备方法及其应用

说明书

本发明公开了一种铁改性壳聚糖羟基磷灰石复合超滤膜的制备方法及其应用。利用铁改性壳聚糖羟基磷灰石得到对砷和氟化物具有很好吸附性能的新型水质净化材料，再将该新型水质净化材料与以PVDF为基质的铸膜液共混得铁改性壳聚糖羟基磷灰石复合超滤膜。利用金属阳离子Fe2+和Fe3+与As(Ⅲ)和As(Ⅴ)含氧化物上的氧元素相互作用，形成不溶于水或水溶性较差的化合物以去除水中的砷。在改性壳聚糖中引入羟基磷灰石，实现了对氟化物的吸附能力。所得的复合超滤膜用于去除地下水中砷、氟化物、微生物、泥沙和病毒等指标的净化处理。可有效去除水中的砷和氟化物等有毒指标以及截留了水体中的悬浮物，保障了人类饮水安全，解决水资源严重紧缺的突出问题。

技术领域

本发明涉及水处理技术领域，特别涉及一种铁改性壳聚糖羟基磷灰石复合超滤膜的制备方法及其应用。

背景技术

地下水中的氟化物主要来源于自然环境中含氟岩石的溶解释放和工业废水的排放，自然环境中氟化物的释放受气候条件、地质形貌及径流条件的影响，工业废水中的氟化物的来源主要来自于电镀、钢铁厂、燃煤发电站等等废水的排放。氟元素虽然是人体必不可少的微量元素，但是长期摄取过量的氟化物会有氟斑牙、氟骨症和神经损伤等方面的伤害。

水源中砷污染主要由自然排放和人类活动导致，人类活动是导致水源砷污染的主要原因，比如砷化物的开发、有色金属的开发、以及工业废水的排放等等因素。砷在水溶液中主要以无机砷和有机砷的形式存在，而无机砷在环境中的存在形式是As(Ⅲ)和As(Ⅴ)的含氧化物，无机砷的毒性比有机砷的毒性大。长期接触砷污染的水体会对身体造成严重的危害，可能会出现慢性与急性中毒现象，例如“黑足”病，皮肤角质化增加、神经系统疾病，色素沉积，肌肉无力，食欲不振恶心等不良症状。

发明内容

有鉴于此，本发明的目的在于提供一种能够高效去除地下水中的砷、氟化物、泥沙、微生物和病毒等的铁改性壳聚糖羟基磷灰石复合超滤膜的制备方法及其应用。

根据本发明的一个方面，提供了铁改性壳聚糖羟基磷灰石复合超滤膜的制备方法，包括如下步骤：

S1、将壳聚糖(CS)溶于体积浓度为3％乙酸(CH₃COOH)溶液中配制成质量体积浓度为6％～20％的壳聚糖凝胶，将四水氯化亚铁(FeCl₂.4H₂O)和六水合氯化铁(FeCl₃.6H₂O)以1:2的质量比加入至体积浓度为3％的乙酸溶液中溶解配制成质量体积浓度为6～12％的混合溶液，再向壳聚糖凝胶中加入四水氯化亚铁(FeCl₂.4H₂O)和六水合氯化铁(FeCl₃.6H₂O)的乙酸混合溶液得到铁掺杂改性壳聚糖溶液；

S2、将硝酸钙(Ca(NO₃)₂.4H₂O)和磷酸二氢钾(KH₂PO₄)加入到体积浓度为3％的乙酸溶液中进行溶解，再与步骤S1制得的铁掺杂改性壳聚糖溶液进行共混得到铁改性壳聚糖羟基磷灰石(Fe@CS/HA)悬浮液；

S3、将铁改性壳聚糖羟基磷灰石(Fe@CS/HA)悬浮液悬浮液的pH调节至碱性使固体充分析出并静置陈化，将析出的固体进行过滤、洗涤、烘干后研磨得铁改性壳聚糖羟基磷灰石(Fe@CS/HA)；

S4、将PVDF基质和致孔剂PVP-K30加入到DMAC溶剂中进行混合，形成铸膜液，于60～70℃恒温搅拌反应5～7h，再向铸膜液中添加铁改性壳聚糖羟基磷灰石新型吸附材料，继续搅拌反应22～26h，冷却后将铸膜液静置脱气，再将铸好的膜脱除DMAC溶剂后得到铁改性壳聚糖羟基磷灰石复合超滤膜。