一种改性纳米纤维膜及含镍锡的光伏铝型材阳极氧化废水的处理方法与流程

本发明涉及静电纺丝技术和废水处理技术，尤其是一种改性纳米纤维膜及含镍锡的光伏铝型材阳极氧化废水的处理方法。

背景技术：

1、光伏领域中使用的铝型材一般为铝的6系合金，如6005、6061、6063铝合金。该类合金材质本身不具有特殊的耐腐蚀性能。由于光伏型材使用的环境对铝合金的表面要求较高，往往会对这些6系合金进行阳极氧化的表面处理，增加使用时的耐腐蚀性能，并且延长其在某些极端气候下的使用年限。

2、铝型材阳极氧化的核心是在硫酸槽中铝型材通电，表面形成一层致密的阳极氧化膜，再通过着色槽、封孔槽使铝型材表面带有特定颜色，且更具有耐腐蚀耐候性能。通常地，着色槽和封孔槽中总的镍离子含量为50g/l，锡离子含量为40g/l。槽中的混合化学物质由于使用过多次导致槽液失效时，会对槽液进行更换，因而产生较多废液。

3、上述过程中产生的铝型材阳极氧化的废液，进行集中处理的目的，主要是去除重金属，重金属会对人类生活和环境生态造成严重不良影响。例如，镍和锡可以通过渗透地下水资源并被植物吸附进入人类的食物链，会给人类带来一些困扰，包括湿疹和过敏、肺癌和肺纤维化、慢性支气管炎和鼻窦炎、心脏和肝脏功能障碍、皮肤刺激和头痛。根据相关要求，经过处理后的污水中锡、镍等含量应达到《电镀污染物排放标准》gb21900-2008。其他污染物如总铝，磷酸盐等还应达到国家《污水排放综合标准》gb 8978-1996，才能排放。

4、目前，去除重金属元素的方法很多，例如，化学沉淀法通过投加化学药剂，使同种重金属离子废水达到该重金属的沉淀ph值，或对含有多种金属离子的废水进行分段ph值调节，形成沉淀污泥，再通过气浮刮泥或沉淀排泥去除水中重金属离子。混凝法通过投加混凝剂使废水中重金属离子发生凝聚或絮凝作用，生成较大颗粒而沉淀，从而去除废水中的重金属。吸附法利用吸附剂的结构去除重金属离子，如活性炭、硅胶等。离子交换法利用离子交换剂分离废水中有害物质，常用的离子交换剂有离子交换树脂、沸石等。膜分离法利用高分子所具有的选择性来进行物质分离的技术。

5、上述方法中，膜分离法具有不引入新的污染、操作简便可控，可重复利用等优势。例如，中国专利申请cn 109107549 a公开了一种吸附废水中重金属镍离子的纳米纤维膜的制备方法，利用制备出的纳米纤维膜吸附镍离子，具有较好的去除污水中镍的效果。

6、然而锡与镍的性质不同，纳米纤维膜吸附镍是镍的活性基团与膜的活性基团之间弱静电作用力产生的结果，锡的化学性质不同于镍，锡离子也不具有镍离子同样的活性基团，因此，对镍具有较好吸附效果的纳米纤维膜，无法有效去除锡离子。研究发现，中国专利申请cn 109107549 a提供的纳米纤维膜，针对锡离子去除率仅为5-10％，无法同步高效去除污水中镍和锡污染物。

技术实现思路

1、本发明的目的是克服现有的膜分离方法无法同步高效去除污水中镍和锡污染物的问题，提供一种改性纳米纤维膜及含镍锡的光伏铝型材阳极氧化废水的处理方法。

2、发明人认为，基于节省工艺和经济成本的考虑，同时在一个过滤步骤中去除镍和锡离子，具有较好的实用性。因此，本申请提出一种新型的改性纳米纤维膜，不仅能去除镍离子，还能去除锡离子，即实现光伏铝型材阳极氧化废水镍和锡的同步去除。

3、为了达到上述目的，本申请对聚乳酸静电纺丝膜进行化学改性，通过在纺丝液中引入改性剂，发明人经过大量的实验验证，特定的三种改性剂具有同步去除镍和锡的效果，基于改性后的聚乳酸纤维膜进行废水净化处理工艺操作简便，且节省人工成本，具有工业推广运用价值。

4、具体方案如下：

5、一种改性纳米纤维膜的制备方法，包括以下步骤：

6、s1、将聚乳酸分散到溶剂中，得到分散液；

7、s2、向所述分散液中加入碳化铌、碳化钒、碳化钼中至少一种改性剂，搅拌均匀，得到纺丝溶液；

8、s3、将所述纺丝溶液加入到静电纺丝设备中，利用所述静电纺丝设备进行纺丝，得到改性纳米纤维膜。

9、进一步地，所述分散液的质量浓度为1-15％，优选为5-12％，更优选为8-10％。通过控制分散液的浓度，以实现对静电纺丝过程的控制，从而获得尺寸稳定的纺丝产品。

10、进一步地，所述改性剂的添加量与所述分散液中聚乳酸的质量比例为8-20重量份：80-92重量份，优选为10-18重量份：82-90重量份，更优选为12-15重量份：85-88重量份。上述改性剂的添加比例，可以实现在满足过滤装置对纳米纤维膜作为滤材使用的机械性能要求的同时，获得满意的金属离子吸附效果。

11、进一步地，所述改性剂优选为碳化钒，优选地，碳化钒的添加量与所述分散液中聚乳酸的质量比例为13-15重量份：85-87重量份。碳化物的种类不同，对金属离子的吸附效果不同，发明人发现，相比于碳化锰，碳化铌、碳化钒、碳化钼具有更好的纳米纤维膜改性效果，其中碳化钒的添加量与所述分散液中聚乳酸的质量比例为13-15重量份：85-87重量份，不仅能够高效去除废水中锡和镍，还能较好地保持聚乳酸纳米纤维膜的原有机械强度，避免其他碳化物存在的机械性能大幅下降问题。

12、进一步地，所述溶剂为二氯甲烷和二甲基甲酰胺的混合液，二氯甲烷和二甲基甲酰胺的体积比为2-3:1。

13、本发明还保护所述改性纳米纤维膜的制备方法制备得到的改性纳米纤维膜。

14、本发明还保护一种含镍锡的光伏铝型材阳极氧化废水的处理方法，包括将含镍锡的光伏铝型材阳极氧化废水通过过滤装置，所述过滤装置中安装有所述改性纳米纤维膜。

15、进一步地，所述含镍锡的光伏铝型材阳极氧化废水中镍浓度为25-100g/l，锡浓度为15-100g/l，废水ph为1-6，室温下采用所述过滤装置处理6-12h后，废水中的镍浓度不超过0.5g/l，锡浓度不超过0.8g/l。

16、进一步地，所述改性纳米纤维膜中碳化钒的质量含量为13-15％，对废水中镍的去除率大于等于99％，对废水中锡的去除率大于等于98％。

17、有益效果：本发明提供一种改性纳米纤维膜的制备方法，通过二维过渡金属碳化物对聚乳酸纳米纤维膜进行改性，提高了纤维膜的金属离子去除效率。

18、进一步的，本发明改进了改性纳米纤维膜的制备方法，通过加入碳化铌、碳化钒、碳化钼中至少一种改性剂，来提高对镍和锡的同步去除效率。

19、再则，本发明中通过优化改性纳米纤维膜的碳化钒载量，运用到含镍锡的光伏铝型材阳极氧化废水的处理方法中，使得产品对废水中镍的去除率大于等于99％，对废水中锡的去除率大于等于98％，具有极好的金属离子净化效果，具有工业推广运用前景。

技术特征：

1.一种改性纳米纤维膜的制备方法，其特征在于：包括以下步骤：

2.根据权利要求1所述改性纳米纤维膜的制备方法，其特征在于：所述分散液的质量浓度为1-15％，优选为5-12％，更优选为8-10％。

3.根据权利要求2所述改性纳米纤维膜的制备方法，其特征在于：所述改性剂的添加量与所述分散液中聚乳酸的质量比例为8-20重量份：80-92重量份，优选为10-18重量份：82-90重量份，更优选为12-15重量份：85-88重量份。

4.根据权利要求3所述改性纳米纤维膜的制备方法，其特征在于：所述改性剂优选为碳化钒，优选地，碳化钒的添加量与所述分散液中聚乳酸的质量比例为13-15重量份：85-87重量份。

5.根据权利要求1-4任一项所述改性纳米纤维膜的制备方法，其特征在于：所述溶剂为二氯甲烷和二甲基甲酰胺的混合液，二氯甲烷和二甲基甲酰胺的体积比为2-3:1。

6.权利要求1-5任一项所述改性纳米纤维膜的制备方法制备得到的改性纳米纤维膜。

7.一种含镍锡的光伏铝型材阳极氧化废水的处理方法，其特征在于：将含镍锡的光伏铝型材阳极氧化废水通过过滤装置，所述过滤装置中安装有权利要求6所述改性纳米纤维膜。

8.根据权利要求7所述含镍锡的光伏铝型材阳极氧化废水的处理方法，其特征在于：所述含镍锡的光伏铝型材阳极氧化废水中镍浓度为25-100g/l，锡浓度为15-100g/l，废水ph为1-6，室温下采用所述过滤装置处理6-12h后，废水中的镍浓度不超过0.5g/l，锡浓度不超过0.8g/l。

9.根据权利要求8所述含镍锡的光伏铝型材阳极氧化废水的处理方法，其特征在于：所述改性纳米纤维膜中碳化钒的质量含量为13-15％，对废水中镍的去除率大于等于99％，对废水中锡的去除率大于等于98％。

技术总结
本发明涉及一种改性纳米纤维膜及含镍锡的光伏铝型材阳极氧化废水的处理方法，改性纳米纤维膜的制备方法包括以下步骤：S1、将聚乳酸分散到溶剂中，得到分散液；S2、向所述分散液中加入碳化铌、碳化钒、碳化钼中至少一种改性剂，搅拌均匀，得到纺丝溶液；S3、将所述纺丝溶液加入到静电纺丝设备中，利用所述静电纺丝设备进行纺丝，得到改性纳米纤维膜。将所述改性纳米纤维膜安装在过滤装置中，对含镍锡的光伏铝型材阳极氧化废水具有显著的除镍和除锡效果，镍的去除率大于等于99％，锡的去除率大于等于98％，实现了镍锡的同步去除，可以简化阳极氧化废水的处理工序，降低处理成本，具有工业运用前景。

技术研发人员：黄仕塔,郑璇,黄丽青
受保护的技术使用者：福建安泰新能源科技有限公司
技术研发日：
技术公布日：2025/3/13