CN113244897B - 一种水体除氟开孔聚合物泡沫材料及其制备方法和应用 - Google Patents

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Abstract

本发明属于有机材料技术领域，尤其涉及一种水体除氟开孔聚合物泡沫材料及其制备方法和应用。本发明提供的水体除氟开孔聚合物泡沫材料由开孔聚氨酯泡沫依次经过聚乙烯亚胺溶液浸渍、纳米氧化铝‑多巴胺盐酸盐混合溶液浸渍和干燥制成。本发明以开孔聚氨酯泡沫作为介质，首先利用聚乙烯亚胺提高材料的浸润性和亲水性，之后利用多巴胺盐酸盐赋予材料水下粘附能力，从而有效粘附纳米级活性氧化铝。本发明通过将具有良好吸附除氟性能的纳米级活性氧化铝粘附到聚合物材料上，赋予了聚合材料良好的水中除氟功能，解决了传统小颗粒水体除氟材料不易回收的难题；而且多巴胺盐酸盐具有很强的粘附功能，可以有效防止纳米颗粒脱落，从而避免二次污染发生。

Description

一种水体除氟开孔聚合物泡沫材料及其制备方法和应用
技术领域
本发明属于有机材料技术领域，尤其涉及一种水体除氟开孔聚合物泡沫材料及其制备方法和应用。
背景技术
氟是人体必需的微量元素之一，适当的氟摄入量能够促进人体发育；而过量摄入氟可引起氟骨症、氟斑牙等严重疾病，对人体以及动物体产生危害，这取决于它的摄取量和饮用水体中氟的含量。水体氟化物污染源的形成既有自然原因，也有人类活动的原因。一方面，由于氟化物存在于几种矿物质中，如氟石、黄玉、萤石、冰晶石、黑云母、云母、黄晶石等矿物复合材料，它可以被雨水过滤出来，污染地下水和地表水；另一方面，金属电镀、半导体生产、煤矿等各种行业排放的废水中含有高浓度的氟离子（数千至数万mg/L）。世界卫生组织（WHO）建议，饮用水中氟的含量应控制在1.5mg/L以下。目前，水体中氟离子的去除仍然是一个世界性的挑战，因此，急需寻求有效的除氟处理材料。
去除水体中氟离子的方法主要包括混凝沉淀、电渗析、膜处理、吸附等技术。其中，吸附法是目前应用最为广泛、研究最多的除氟技术，其具有操作简便、成本低廉等优点。但目前常见的除氟吸附剂存在着回收难度大，易造成二次污染等问题。
发明内容
有鉴于此，本发明的目的在于提供一种水体除氟开孔聚合物泡沫材料及其制备方法和应用，本发明提供的开孔聚合物泡沫材料能够有效去除水体中的氟离子，且易于回收，不会造成二次污染。
本发明提供了一种水体除氟开孔聚合物泡沫材料，由开孔聚氨酯泡沫依次经过聚乙烯亚胺溶液浸渍、纳米氧化铝-多巴胺盐酸盐混合溶液浸渍和干燥制成。
本发明提供了一种水体除氟开孔聚合物泡沫材料的制备方法，包括以下步骤：
a）将开孔聚氨酯泡沫在聚乙烯亚胺溶液中浸渍，取出，得到PEI改性开孔聚氨酯泡沫；
b）将所述PEI改性开孔聚氨酯泡沫在纳米氧化铝-多巴胺盐酸盐混合溶液中浸渍，取出干燥，得到水体除氟开孔聚合物泡沫材料。
优选的，步骤a）中，所述开孔聚氨酯泡沫的孔隙密度为10~100PPI。
优选的，步骤a）中，所述聚乙烯亚胺溶液中聚乙烯亚胺的数均分子量为100~20000Da；所述聚乙烯亚胺溶液的浓度为0.1~5g/L。
优选的，步骤a）中，所述浸渍的温度为15~35℃；所浸渍的时间为0.5~2h。
优选的，步骤b）中，所述纳米氧化铝-多巴胺盐酸盐混合溶液中纳米氧化铝的粒径为1~100nm；所述纳米氧化铝-多巴胺盐酸盐混合溶液中纳米氧化铝的浓度为0.1~10g/L；所述纳米氧化铝-多巴胺盐酸盐混合溶液中多巴胺盐酸盐的浓度为0.1~10g/L。
优选的，步骤b）中，所述纳米氧化铝-多巴胺盐酸盐混合溶液中还含有pH缓冲剂；所述纳米氧化铝-多巴胺盐酸盐混合溶液的pH值为8~9。
优选的，步骤b）中，所述pH缓冲剂为Tris-HCl。
优选的，步骤b）中，所述浸渍的温度为15~35℃；所述浸渍的时间为4~8h。
本发明提供了一种去除水体中氟离子的方法，包括以下步骤：
将上述技术方案所述的水体除氟开孔聚合物泡沫材料或上述技术方案所述制备方法制备的水体除氟开孔聚合物泡沫材料置于含氟离子的水体中，对所述水体中的氟离子进行吸附。
与现有技术相比，本发明提供了一种水体除氟开孔聚合物泡沫材料及其制备方法和应用。本发明提供的水体除氟开孔聚合物泡沫材料由开孔聚氨酯泡沫依次经过聚乙烯亚胺溶液浸渍、纳米氧化铝-多巴胺盐酸盐混合溶液浸渍和干燥制成。本发明以开孔聚氨酯（PU）泡沫作为介质，首先利用聚乙烯亚胺（PEI）提高材料的浸润性和亲水性，之后利用多巴胺盐酸盐赋予材料水下粘附能力，从而有效粘附纳米级活性氧化铝。本发明通过将具有良好吸附除氟性能的纳米级活性氧化铝粘附到聚合物材料上，赋予了聚合材料良好的水中除氟功能，解决了传统小颗粒水体除氟材料不易回收的难题；而且多巴胺盐酸盐具有很强的粘附功能，可以有效防止纳米颗粒的脱落，从而避免二次污染的发生。实验结果表明，本发明提供的水体除氟开孔聚合物泡沫材料具有良好的吸附除氟能力，且多次再生后性能依然能够保持稳定，吸附容量近乎没有衰减。
附图说明
为了更清楚地说明本发明实施例或现有技术中的技术方案，下面将对实施例或现有技术描述中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图仅仅是本发明的实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据提供的附图获得其他的附图。
图1是本发明实施例1提供的SEM图；
图2是本发明实施例2提供的吸附等温曲线图；
图3是本发明实施例2提供的吸附动力学曲线图；
图4是本发明实施例3提供的开孔聚合物泡沫材料的再生能力曲线图。
具体实施方式
下面对本发明实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例仅仅是本发明一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本发明保护的范围。
本发明提供了一种水体除氟开孔聚合物泡沫材料，由开孔聚氨酯泡沫依次经过聚乙烯亚胺溶液浸渍、纳米氧化铝-多巴胺盐酸盐混合溶液浸渍和干燥制成。
在本发明提供的开孔聚合物泡沫材料中，所述开孔聚氨酯（PU）泡沫优选为软质泡沫，所述软质泡沫的多元醇分子量优选控制在2000~300；所述开孔聚氨酯泡沫的孔隙密度优选为10~100PPI，具体可为10PPI、15PPI、20PPI、25PPI、30PPI、35PPI、40PPI、45PPI、50PPI、55PPI、60PPI、65PPI、70PPI、75PPI、80PPI、85PPI、90PPI、95PPI或100PPI。
在本发明提供的开孔聚合物泡沫材料中，所述聚乙烯亚胺溶液由聚乙烯亚胺（PEI）和水混合制成；所述聚乙烯亚胺溶液中聚乙烯亚胺的数均分子量优选为100~20000Da，具体可为100Da、500Da、1000Da、1500Da、2000Da、2500Da、3000Da、3500Da、4000Da、4500Da、5000Da、6000Da、7000Da、8000Da、9000Da、10000Da、12000Da、15000Da或20000Da；所述聚乙烯亚胺溶液的浓度优选为0.1~5g/L，具体可为0.1g/L、0.5g/L、1g/L、1.5g/L、2g/L、2.5g/L、3g/L、3.5g/L、4g/L、4.5g/L或5g/L，最优选为1g/L。
在本发明提供的开孔聚合物泡沫材料中，所述聚乙烯亚胺溶液浸渍的温度优选为15~35℃，具体可为15℃、20℃、25℃（室温）、30℃或35℃；所述浸渍优选在搅拌条件下进行，所述搅拌的转速优选为100~300r/min，具体可为100r/min、120r/min、150r/min、170r/min、200r/min、250r/min或300r/min；所述浸渍的时间优选为0.5~2h，具体可为0.5h、1h、1.5h或2h。
在本发明提供的开孔聚合物泡沫材料中，所述纳米氧化铝-多巴胺盐酸盐混合溶液由纳米氧化铝、多巴胺盐酸盐和水混合制成，优选由纳米氧化铝、多巴胺盐酸盐、pH缓冲剂和水混合制成，所述pH缓冲剂优选为Tris（三羟甲基氨基甲烷）-HCl。在本发明中，所述纳米氧化铝的粒径优选为1~100nm，具体可为1nm、5nm、10nm、15nm、20nm、25nm、30nm、35nm、40nm、45nm、50nm、55nm、60nm、65nm、70nm、75nm、80nm、85nm、90nm、95nm或100nm；所述纳米氧化铝-多巴胺盐酸盐混合溶液中纳米氧化铝的浓度优选为0.1~10g/L，具体可为0.1g/L、0.5g/L、0.7g/L、1g/L、1.2g/L、1.5g/L、1.7g/L、2g/L、2.5g/L、3g/L、3.5g/L、4g/L、4.5g/L、5g/L、6g/L、7g/L、8g/L、9g/L或10g/L，最优选为1g/L；所述纳米氧化铝-多巴胺盐酸盐混合溶液中多巴胺盐酸盐的浓度优选为0.1~10g/L，具体可为0.1g/L、0.5g/L、0.7g/L、1g/L、1.2g/L、1.5g/L、1.7g/L、2g/L、2.5g/L、3g/L、3.5g/L、4g/L、4.5g/L、5g/L、6g/L、7g/L、8g/L、9g/L或10g/L，最优选为1g/L；所述纳米氧化铝-多巴胺盐酸盐混合溶液中Tris的浓度优选为1~20mmol/L，具体可为1mmol/L、3mmol/L、5mmol/L、7mmol/L、10mmol/L、12mmol/L、15mmol/L、17mmol/L或20mmol/L，最优选为5mmol/L；所述纳米氧化铝-多巴胺盐酸盐混合溶液的pH值优选为8~9，具体可为8.1、8.2、8.3、8.4、8.5、8.6、8.7、8.8、8.9或9，最优选为8.5。
在本发明提供的开孔聚合物泡沫材料中，所述纳米氧化铝-多巴胺盐酸盐混合溶液浸渍的温度优选为15~35℃，具体可为15℃、20℃、25℃（室温）、30℃或35℃；所述浸渍优选在搅拌条件下进行，所述搅拌的转速优选为100~300r/min，具体可为100r/min、120r/min、150r/min、170r/min、200r/min、250r/min或300r/min，最优选为150r/min；在本发明中，浸渍的时间过短，纳米氧化铝粘附效果差，浸渍时间过长，多巴胺盐酸盐溶液氧化，同样影响粘附效果，故所述浸渍的时间优选为4~8h，具体可为4h、4.5h、5h、5.5h、6h、6.5h、7h、7.5h或8h，最优选为6h。
本发明还提供了一种水体除氟开孔聚合物泡沫材料的制备方法，包括以下步骤：
a）将开孔聚氨酯泡沫在聚乙烯亚胺溶液中浸渍，取出，得到PEI改性开孔聚氨酯泡沫；
b）将所述PEI改性开孔聚氨酯泡沫在纳米氧化铝-多巴胺盐酸盐混合溶液中浸渍，取出干燥，得到水体除氟开孔聚合物泡沫材料。
在本发明提供的制备方法中，首先将开孔聚氨酯泡沫在聚乙烯亚胺溶液中浸渍。其中，所述开孔聚氨酯泡沫优选为软质泡沫，所述软质泡沫的多元醇分子量优选控制在2000~300；所述开孔聚氨酯泡沫的孔隙密度优选为10~100PPI，具体可为10PPI、15PPI、20PPI、25PPI、30PPI、35PPI、40PPI、45PPI、50PPI、55PPI、60PPI、65PPI、70PPI、75PPI、80PPI、85PPI、90PPI、95PPI或100PPI；所述开孔聚氨酯泡沫在浸渍之前优选先进行清洗。在本发明中，所述聚乙烯亚胺溶液由聚乙烯亚胺和水混合制成；所述聚乙烯亚胺溶液中聚乙烯亚胺的数均分子量优选为100~20000Da，具体可为100Da、500Da、1000Da、1500Da、2000Da、2500Da、3000Da、3500Da、4000Da、4500Da、5000Da、6000Da、7000Da、8000Da、9000Da、10000Da、12000Da、15000Da或20000Da；所述聚乙烯亚胺溶液的浓度优选为0.1~5g/L，具体可为0.1g/L、0.5g/L、1g/L、1.5g/L、2g/L、2.5g/L、3g/L、3.5g/L、4g/L、4.5g/L或5g/L，最优选为1g/L。在本发明中，所述浸渍的温度优选为15~35℃，具体可为15℃、20℃、25℃（室温）、30℃或35℃；所述浸渍优选在搅拌条件下进行，所述搅拌的转速优选为100~300r/min，具体可为100r/min、120r/min、150r/min、170r/min、200r/min、250r/min或300r/min；所述浸渍的时间优选为0.5~2h，具体可为0.5h、1h、1.5h或2h。浸渍结束后，将开孔聚氨酯泡沫从聚乙烯亚胺溶液中取出，清洗，得到PEI改性开孔聚氨酯泡沫。
在本发明提供的制备方法中，得到PEI改性开孔聚氨酯泡沫后，将所述PEI改性开孔聚氨酯泡沫在纳米氧化铝-多巴胺盐酸盐混合溶液中浸渍。其中，所述纳米氧化铝-多巴胺盐酸盐混合溶液由纳米氧化铝、多巴胺盐酸盐和水混合制成，优选由纳米氧化铝、多巴胺盐酸盐、pH缓冲剂和水混合制成，所述pH缓冲剂优选为Tris（三羟甲基氨基甲烷）-HCl；所述纳米氧化铝的粒径优选为1~100nm，具体可为1nm、5nm、10nm、15nm、20nm、25nm、30nm、35nm、40nm、45nm、50nm、55nm、60nm、65nm、70nm、75nm、80nm、85nm、90nm、95nm或100nm；所述纳米氧化铝-多巴胺盐酸盐混合溶液中纳米氧化铝的浓度优选为0.1~10g/L，具体可为0.1g/L、0.5g/L、0.7g/L、1g/L、1.2g/L、1.5g/L、1.7g/L、2g/L、2.5g/L、3g/L、3.5g/L、4g/L、4.5g/L、5g/L、6g/L、7g/L、8g/L、9g/L或10g/L，最优选为1g/L；所述纳米氧化铝-多巴胺盐酸盐混合溶液中多巴胺盐酸盐的浓度优选为0.1~10g/L，具体可为0.1g/L、0.5g/L、0.7g/L、1g/L、1.2g/L、1.5g/L、1.7g/L、2g/L、2.5g/L、3g/L、3.5g/L、4g/L、4.5g/L、5g/L、6g/L、7g/L、8g/L、9g/L或10g/L，最优选为1g/L；所述纳米氧化铝-多巴胺盐酸盐混合溶液中Tris的浓度优选为1~20mmol/L，具体可为1mmol/L、3mmol/L、5mmol/L、7mmol/L、10mmol/L、12mmol/L、15mmol/L、17mmol/L或20mmol/L，最优选为5mmol/L；所述纳米氧化铝-多巴胺盐酸盐混合溶液的pH值优选为8~9，具体可为8.1、8.2、8.3、8.4、8.5、8.6、8.7、8.8、8.9或9，最优选为8.5。在本发明中，所述浸渍的温度优选为15~35℃，具体可为15℃、20℃、25℃（室温）、30℃或35℃；所述浸渍优选在搅拌条件下进行，所述搅拌的转速优选为100~300r/min，具体可为100r/min、120r/min、150r/min、170r/min、200r/min、250r/min或300r/min，最优选为150r/min；所述浸渍的时间优选为4~8h，具体可为4h、4.5h、5h、5.5h、6h、6.5h、7h、7.5h或8h，最优选为6h。浸渍结束后，将PEI改性开孔聚氨酯泡沫从纳米氧化铝-多巴胺盐酸盐混合溶液中取出，清洗，干燥，得到水体除氟开孔聚合物泡沫材料。
本发明还提供了一种去除水体中氟离子的方法，包括以下步骤：
将上述技术方案所述的水体除氟开孔聚合物泡沫材料或上述技术方案所述制备方法制备的水体除氟开孔聚合物泡沫材料置于含氟离子的水体中，对所述水体中的氟离子进行吸附。
在本发明提供的方法中，所述水体的氟离子浓度优选为5~100mg/L；所述吸附的时间优选为5min~20h；所述水体除氟开孔聚合物泡沫材料进行一段时间的吸附后，优选从水体中分离进行再生，所述再生的方式优选为放入硫酸铝溶液中脱附，所述硫酸铝溶液的浓度优选为5~20wt%，所述脱附的时间优选为10~60min。
本发明提供的技术方案以开孔聚氨酯（PU）泡沫作为介质，首先利用聚乙烯亚胺（PEI）提高材料的浸润性和亲水性，之后利用多巴胺盐酸盐赋予材料水下粘附能力，从而有效粘附纳米级活性氧化铝。本发明通过将具有良好吸附除氟性能的纳米级活性氧化铝粘附到聚合物材料上，赋予了聚合材料良好的水中除氟功能，解决了传统小颗粒水体除氟材料不易回收的难题；而且多巴胺盐酸盐具有很强的粘附功能，可以有效防止纳米颗粒的脱落，从而避免二次污染的发生。实验结果表明，本发明提供的水体除氟开孔聚合物泡沫材料具有良好的吸附除氟能力，且多次再生后性能依然能够保持稳定，吸附容量近乎没有衰减。
为更清楚起见，下面通过以下实施例进行详细说明。
在本发明的下述实施例中，采用日本Hitachi公司S-4800型扫描电子显微镜观察材料表面的显微结构。
在本发明的下述实施例中，除氟性能测试所用的氟溶液如无特别说明，均为氟化钠水溶液。
在本发明的下述实施例中，吸附等温曲线测试方法为：将1g除氟功能聚合物材料放入装有60mL，初始浓度（C0）为5~95mg/L的氟化钠水溶液的聚乙烯瓶中，并在恒温振荡器中20℃振荡吸附10小时；吸附结束后，将得到的吸附后的溶液利用离子色谱仪进行氟离子测定，并和吸附前的溶液浓度进行对比，得到聚合物材料的吸附容量。
在本发明的下述实施例中，吸附动力学测试方法为：将1g除氟功能聚合物材料放入装有60mL，初始浓度为20mg/L的氟化钠水溶液的聚乙烯瓶中，并在恒温振荡器中20℃振荡吸附，每隔一定时间取出少量吸附后的含氟溶液，测量其浓度，并与原始溶液浓度进行对比计算，得到吸附容量，并观察吸附过程，直到聚合物材料的吸附性能达到持续吸附饱和为止。
在本发明的下述实施例中，再生性能测试方法为：将1g除氟功能聚合物材料放入装有60mL，初始浓度为10mg/L的氟化钠水溶液的聚乙烯瓶中，并在恒温振荡器中20℃振荡吸附，待除氟功能聚合物材料吸附饱和后，放入10wt%的硫酸铝溶液中，20℃脱附再生30min，用去离子水清洗干净，之后再次放入到初始浓度为10mg/L的氟化钠水溶液中吸附氟，测定材料再生前后的吸附容量。
实施例1
一种具有水体除氟功能的开孔聚合物泡沫材料，按照以下方法制备得到：
（1）将孔隙密度为10PPI的开孔PU泡沫进行清洗后，放入数均分子量为5000Da、浓度为1g/L的PEI水溶液中，室温条件下搅拌1h，转速为200r/min；搅拌结束后，捞出清洗，得到PEI改性开孔PU泡沫；
（2）在室温下，配制10mM三羟甲基氨基甲烷（Tris）溶液，并用0.1mol/L的HCl溶液调节pH值至8.5；按照多巴胺盐酸盐浓度1g/L和纳米级活性氧化铝浓度1g/L，将多巴胺盐酸盐和纳米级活性氧化铝（粒径20nm）加入到上述Tris-HCl缓冲溶液中，得到纳米氧化铝-多巴胺盐酸盐混合溶液；
（3）将步骤（1）制备的PEI改性开孔PU泡沫置于步骤（2）所配好的混合溶液中，室温条件下磁力搅拌6h，转速为150r/min；搅拌结束后，捞出清洗并干燥，得到具有水体除氟功能的开孔聚合物泡沫材料。
对未改性的开孔PU泡沫和本实施例制备的具有水体除氟功能的开孔聚合物泡沫材料进行扫描电镜观察，结果如图1所示，图1是本发明实施例1提供的SEM图，其中，a（50×）、b（5000×）、c（10000×）为未改性的开孔PU泡沫，e（50×）、d（5000×）、f（10000×）为具有除氟功能的开孔聚合物泡沫材料。通过图1可以看出，本实施例制备的开孔聚合物泡沫材料表面黏附了大量的纳米级活性氧化铝颗粒，证明该方法通过利用多巴胺粘结剂成功地将纳米活性氧化铝黏附在了开孔PU泡沫面的表面。
将本实施例制备的开孔聚合物泡沫材料放入氟化钠溶液中进行吸附，并测试其吸附性能，结果如下：
1）吸附等温曲线测试结果显示，该开孔聚合物泡沫材料最大氟离子吸附容量为1.75mg/g。
2）吸附动力学测试结果显示，该开孔聚合物泡沫材料10min后达到吸附饱和，吸附速率快。
3）再生性能测试结果显示，该开孔聚合物泡沫材料5次吸附-再生循环后，吸附容量仍接近100%，具有优异的再生性能。
实施例2
一种具有水体除氟功能的开孔聚合物泡沫材料，按照以下方法制备得到：
（1）将孔隙密度为50PPI的开孔PU泡沫进行清洗后，放入数均分子量为2000Da、浓度为1.5g/L的PEI水溶液中，室温条件下搅拌0.5h，转速为100r/min；搅拌结束后，捞出清洗，得到PEI改性开孔PU泡沫；
（2）在室温下，配制10mM三羟甲基氨基甲烷（Tris）溶液，并用0.1mol/L的HCl溶液调节pH值至8.5；按照多巴胺盐酸盐浓度1.2g/L和纳米级活性氧化铝浓度1g/L，将多巴胺盐酸盐和纳米级活性氧化铝（粒径30nm）加入到上述Tris-HCl缓冲溶液中，得到纳米氧化铝-多巴胺盐酸盐混合溶液；
（3）将步骤（1）制备的PEI改性开孔PU泡沫置于步骤（2）所配好的混合溶液中，室温条件下磁力搅拌6h，转速为150r/min；搅拌结束后，捞出清洗并干燥，得到具有水体除氟功能的开孔聚合物泡沫材料。
对本实施例制备的开孔聚合物泡沫材料进行扫描电镜观察，结果显示开孔聚合物泡沫材料表面黏附了大量的纳米级活性氧化铝颗粒。
将本实施例制备的开孔聚合物泡沫材料放入氟化钠溶液中进行吸附，并测试其吸附性能，结果如下：
1）吸附等温曲线测试结果显示，该开孔聚合物泡沫材料最大氟离子吸附容量为2.08mg/g；具体结果如图2所示，图2是本发明实施例2提供的吸附等温曲线图。
2）吸附动力学测试结果显示，该开孔聚合物泡沫材料10min后达到吸附饱和，吸附速率快；具体结果如图3所示，图3是本发明实施例2提供的吸附动力学曲线图。
3）再生性能测试结果显示，该开孔聚合物泡沫材料5次吸附-再生循环后，吸附容量仍接近100%，具有优异的再生性能。
实施例3
一种具有水体除氟功能的开孔聚合物泡沫材料，按照以下方法制备得到：
（1）将孔隙密度为100PPI的开孔PU泡沫进行清洗后，放入数均分子量为2000Da、浓度为2g/L的PEI水溶液中，室温条件下搅拌1.5h，转速为120r/min；搅拌结束后，捞出清洗，得到PEI改性开孔PU泡沫；
（2）在室温下，配制5mM三羟甲基氨基甲烷（Tris）溶液，并用0.1mol/L的HCl溶液调节pH值至8.5；按照多巴胺盐酸盐浓度1.5g/L和纳米级活性氧化铝浓度1.2g/L，将多巴胺盐酸盐和纳米级活性氧化铝（粒径10nm）加入到上述Tris-HCl缓冲溶液中，得到纳米氧化铝-多巴胺盐酸盐混合溶液；
（3）将步骤（1）制备的PEI改性开孔PU泡沫置于步骤（2）所配好的混合溶液中，室温条件下磁力搅拌6h，转速为150r/min；搅拌结束后，捞出清洗并干燥，得到具有水体除氟功能的开孔聚合物泡沫材料。
对本实施例制备的开孔聚合物泡沫材料进行扫描电镜观察，结果显示开孔聚合物泡沫材料表面黏附了大量的纳米级活性氧化铝颗粒。
将本实施例制备的开孔聚合物泡沫材料放入氟化钠溶液中进行吸附，并测试其吸附性能，结果如下：
1）吸附等温曲线测试结果显示，该开孔聚合物泡沫材料最大氟离子吸附容量为1.73mg/g。
2）吸附动力学测试结果显示，该开孔聚合物泡沫材料10min后达到吸附饱和，吸附速率快。
3）再生性能测试结果显示，该开孔聚合物泡沫材料5次吸附-再生循环后，吸附容量仍接近100%，具有优异的再生性能；具体结果如图4所示，图4是本发明实施例3提供的开孔聚合物泡沫材料的再生能力曲线图。
以上所述仅是本发明的优选实施方式，应当指出，对于本技术领域的普通技术人员来说，在不脱离本发明原理的前提下，还可以做出若干改进和润饰，这些改进和润饰也应视为本发明的保护范围。

Claims (7)

1.一种水体除氟开孔聚合物泡沫材料的制备方法，包括以下步骤：
a）将开孔聚氨酯泡沫在聚乙烯亚胺溶液中浸渍，取出，得到PEI改性开孔聚氨酯泡沫；
步骤a）中，所述聚乙烯亚胺溶液中聚乙烯亚胺的数均分子量为100~20000Da；所述聚乙烯亚胺溶液的浓度为0.1~5g/L；所述浸渍的温度为15~35℃；所浸渍的时间为0.5~2h；
b）将所述PEI改性开孔聚氨酯泡沫在纳米氧化铝-多巴胺盐酸盐混合溶液中浸渍，取出干燥，得到水体除氟开孔聚合物泡沫材料。
2.根据权利要求1所述的制备方法，其特征在于，步骤a）中，所述开孔聚氨酯泡沫的孔隙密度为10~100PPI。
3.根据权利要求1所述的制备方法，其特征在于，步骤b）中，所述纳米氧化铝-多巴胺盐酸盐混合溶液中纳米氧化铝的粒径为1~100nm；所述纳米氧化铝-多巴胺盐酸盐混合溶液中纳米氧化铝的浓度为0.1~10g/L；所述纳米氧化铝-多巴胺盐酸盐混合溶液中多巴胺盐酸盐的浓度为0.1~10g/L。
4.根据权利要求1所述的制备方法，其特征在于，步骤b）中，所述纳米氧化铝-多巴胺盐酸盐混合溶液中还含有pH缓冲剂；所述纳米氧化铝-多巴胺盐酸盐混合溶液的pH值为8~9。
5.根据权利要求4所述的制备方法，其特征在于，步骤b）中，所述pH缓冲剂为Tris-HCl。
6.根据权利要求1所述的制备方法，其特征在于，步骤b）中，所述浸渍的温度为15~35℃；所述浸渍的时间为4~8h。
7.一种去除水体中氟离子的方法，包括以下步骤：
将权利要求1~6任一项所述制备方法制备的水体除氟开孔聚合物泡沫材料置于含氟离子的水体中，对所述水体中的氟离子进行吸附。
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