本发明属于废水处理技术领域，具体涉及一种除氟木膜过滤装置。
背景技术：
长期饮用含过量氟化物的水会对人类健康产生不良影响。按照国家工业废水排放标准，氟离子浓度应小于10mg/l；对于饮用水，氟离子浓度要求在1mg/l以下。在当今除氟技术领域中，常用的有吸附法、混凝法、离子交换法和膜法。其中吸附法被认为是一种低成本、简单有效的除氟方法。
在吸附材料设计中，针对氟离子的特点，往往需要考虑增加孔隙率并减少粒径，最好是介孔、比表面积大、荷正电荷较多、本身或掺杂元素具有亲氟离子特性的、可进行阴离子交换的官能团如羟基、阴离子等方面。铝（氢）氧化物具有很好的亲氟特性，荷较多正电，也可通过工艺控制形成微孔、介孔、大孔结构，因此选择铝基吸附剂作为主流。近年来发现稀土元素ce、la、y等也有优异的除氟性能，但由于成本较高，一般需要与其他廉价的金属复合来使用，既能维持较好的除氟性能，又能降低成本。现有技术中将稀土元素和铝盐复合反应合成铝基除氟材料的开发日趋增多。但是这些材料合成由于采用直接的混合或简单的加碱聚合方法（如cn109650482a公开的一种废水高效除氟剂及其制备方法），形成的产物主要是简单金属氧化物或低中聚铝氧化物和稀土氧化物，水解程度不高，酸碱稳定性、荷电性、阴离子交换能力等都不理想，因此其除氟效果提升有限。由于开发高聚铝产品和稀土复合氧化物可以改善除氟效果，因此有必要开发一种可形成高聚铝的稀土复合铝基材料合成方法。
另外，将有效除氟组分分散在各类载体材料上也是通常的增强除氟性能的改性方法，这类载体材料常用的有石墨烯、活性炭以及生物炭。前两者自身有较强的活性吸附位，协同作用较好，但是成本较高；生物炭则是生物质缺氧或无氧条件下热解炭化产物，来源广泛，价廉易得，而且还能利用废弃生物质资源，综合利用价值高，因此受到广泛关注。但大多数生物炭自身的活性较低，协同增强效应不高，而且在使用过程中存在滤料损失、滤料吸附饱和后需要再生及出水质量不稳定等问题。过滤时间需要充足保证，能效有限。因此有必要开发一种快速过滤和再生的废水除氟材料。
技术实现要素：
本发明的目的是提供一种用于快速去除废水中氟的木膜过滤装置，该装置采用负载活性除氟组分的木材生物质膜片制成，吸附性能好、吸附容量大、能在更大的酸碱范围内保持较好的除氟性能。
为了实现上述发明目的，本发明采用以下技术方案：
一种用于去除废水中氟的木膜过滤装置，该木膜过滤装置采用负载活性除氟组分的生物膜片叠装组合制成；
所述负载活性除氟组分的生物膜片通过以下步骤制备得到：
步骤1，将硝酸镧、氯化铁和氯化铝溶解在去离子水中，制得三元改性剂混合液，然后加入生物质，进行充分震荡混合12-48h后，得到通过孔道吸附三元金属初步改性的生物质原料，所述生物质为圆形木材膜片；
步骤2，将步骤1得到的初步改性生物质取出并完全浸入尿素溶液中，控制恒温80-100℃反应6-36h；
步骤3，将步骤2得到的膜片洗涤后烘干，得到生物膜片吸附材料。
优选的，步骤1中硝酸镧、氯化铁和氯化铝的摩尔比为1:1:3。
优选的，步骤1中木材生物质为圆形轻木盘片，厚度为0.5-1.5cm。
优选的，步骤2中所述尿素溶液的浓度为0.5~2mol/l。
优选的，步骤3中所述洗涤是用超纯水洗涤至上清液透明。
优选的，步骤3中所述烘干的温度为60~80℃。
稀土复合铝基除氟剂通常是在常温条件下，将简单铝盐和稀土金属元素直接混合后加碱共沉淀得到，该过程一般经历了低聚铝形态，如二聚铝、三聚铝以及中聚铝，如铝十三（al13）以及氢氧化铝等多种富含羟基的活性氧化铝。一般认为酸性al13即是除氟优势形态。常见的活性氧化铝吸附容量10-20mg/g，ph适用范围窄，一般在4-6之间，而al13吸附容量可提高至20-40mg/g，但适用范围也以酸性为主。铝三十（al30）是一种新型的高聚铝形态，需要在特殊水热条件下才能生成。由于铝三十（al30）有更高的荷电性，更好的稳定性和空间效应，其比铝十三有更优异的除氟性能，是一种新型的除氟优势形态，表现在广泛的ph范围有高的zeta电位和除氟效果。通过在载体的表面负载，可增加除氟剂的比表面积及其与待吸附氟化物的接触面积，但是受载体材料的比表面积限制，增强效果也比较有限。本发明首先将铝三十结合同时具有亲氟特性的稀土元素获得一种新型铝基复配稀土镧的高效除氟组分，然后进一步地将该活性组分负载在木材生物质有天然的3d介孔孔道内，通过木质纤维素的羟基与除氟剂组分有效结合，并在孔道内构成限域空间，加上孔道的低弯度曲折路径，有效增加氟与吸附活性位的接触机会，增强除氟能力。该方法可有效克服表面负载的弊端。最后将负载活性除氟组分的木材生物质膜片多片叠装集成在一套过滤除氟装置，可保证除氟效率的同时，提高过水通量，且再生方便，便于运行管理。
与现有技术相比，本发明通过控制高温水热反应条件，合成高聚合态无机多金属聚合物，进一步地将该高聚态多金属复合组分负载于木材天然孔道内，最终合成生物除氟剂。采用了特定的制备工艺，保证除氟优势状态，使得各组分之间有更好的协同增效的作用。使复合稀土高聚铝基除氟剂性能提高之外，还可拓宽其适用范围至碱性，达到3~11。对氟进行吸附时除氟率能达到90%以上，吸附容量在80-110mg/g。通过该膜片叠装组合得到过滤装置，实现快速高效除氟，适用于小型净水场合。日处理量15-25吨。
具体实施方式
为了进一步说明本发明，下面结合实施例对本发明提供的一种用于除水中氟的生物炭吸附材料及其制备方法进行详细描述，但是应当理解，这些描述只是为了进一步说明本发明的特征和优点，而不是对本发明权利要求的限制。
本发明所有原料，对其来源没有特别限制，在市场上购买的或按照本领域技术人员熟知的常规方法制备的即可。
实施例1
一种用于去除废水中氟的木膜过滤装置，该木膜过滤装置采用负载活性除氟组分的3片松圆盘间距0.5cm叠装组合制成。
所述负载活性除氟组分的生物膜片通过以下步骤制备得到：
步骤1，将4.87g六水硝酸镧、1.83g氯化铁和8.15g六水氯化铝溶于100ml去离子水，制得三元改性剂混合液，然后浸入1cm厚的直径5cm的松木膜片3片，充分浸润震荡48h，得孔道吸附三元金属改性剂的木膜片。
步骤2，将膜片取出后立刻完全浸入0.5mol/l尿素溶液并转入水热反应釜内持续反应12h，温度90℃，得到改性产品液。
步骤3，将膜片从改性产品液中取出，洗涤后在60℃温度条件下烘干，得到负载活性除氟组分的生物膜片。
实施例2
一种用于去除废水中氟的木膜过滤装置，该木膜过滤装置采用负载活性除氟组分的6层杉木膜片无间隙叠装组合制成。
所述负载活性除氟组分的生物膜片通过以下步骤制备得到：
步骤1，将4.87g六水硝酸镧、1.83g氯化铁和8.15g六水氯化铝溶于100ml去离子水，制得三元改性剂混合液，然后浸入0.5cm厚直径5cm的杉木盘片6片，充分浸润震荡36h，得孔道吸附三元金属改性剂的木膜片。
步骤2，将膜片取出后立刻完全浸入0.5mol/l尿素溶液并转入水热反应釜内持续反应12h，温度90℃，得到改性产品液。
步骤3，将膜片从改性产品液中取出，洗涤后在60℃温度条件下烘干，得到负载活性除氟组分的生物膜片。
实施例3
一种用于去除废水中氟的木膜过滤装置，该木膜过滤装置采用负载活性除氟组分的4层杉木膜片间隔1cm嵌装于过滤柱内制成。
所述负载活性除氟组分的生物膜片通过以下步骤制备得到：
步骤1，将8.73g六水硝酸镧、3.27g氯化铁和14.6g六水氯化铝溶于100ml去离子水，制得三元改性剂混合液，浸入厚1.5cm直径5cm的杉木盘片4片，充分浸润震荡40h，得孔道吸附三元金属改性剂的木膜片。
步骤2，将膜片取出后立刻完全浸入1.5mol/l尿素溶液并转入水热反应釜内持续反应30h，温度90℃，得到改性产品液。
步骤3，将膜片从改性产品液中取出，洗涤后在80℃温度条件下烘干，得到负载活性除氟组分的生物膜片。
采用本发明的生物膜片，对氟进行吸附时除氟率能达到90%以上，吸附容量在80-110mg/g。
通过该膜片叠装过滤装置，实现快速高效除氟，适用于小型净水场合，日处理量15-25吨。
以上显示和描述了本发明的基本原理和主要特征和本发明的优点，对于本领域技术人员而言，显然本发明不限于上述示范性实施例的细节，而且在不背离本发明的精神或基本特征的情况下，能够以其他的具体形式实现本发明。因此，无论从哪一点来看，均应将实施例看作是示范性的，而且是非限制性的，本发明的范围由所附权利要求而不是上述说明限定，因此旨在将落在权利要求的等同要件的含义和范围内的所有变化囊括在本发明内。尽管已经示出和描述了本发明的实施例，对于本领域的普通技术人员而言，可以理解在不脱离本发明的原理和精神的情况下可以对这些实施例进行多种变化、修改、替换和变型，本发明的范围由所附权利要求及其等同物限定。