[發明專利]一種PVDF/黃鐵礦納米纖維膜的制備方法與應用

有效

• 申請號: 201811180790.0
• 申請日: 2018-10-09
• 公開（公告）號: CN109502731B
• 公開（公告）日: 2021-12-10
• 發明（設計）人: 黃滿紅;張月洋;鄧倩;陳泉源;陳清杰;湯華軍;李暉;伍旺鋒
• 申請（專利權）人: 東華大學;上海天漢環境資源有限公司
• 主分類號: C02F1/72
• 分類號: C02F1/72;D04H1/728;D01D5/00;B01J31/28;C02F101/30
• 代理公司: 上海申匯專利代理有限公司 31001
• 代理人: 翁若瑩

本發明涉及一種聚偏氟乙烯(PVDF)/黃鐵礦納米纖維膜及其制備方法及與應用。所述的PVDF/黃鐵礦納米纖維膜由無紡布支撐層和PVDF/黃鐵礦納米纖維膜層組成，所述PVDF/黃鐵礦納米纖維膜層由鋁箔支撐層承載。本發明運用PVDF與黃鐵礦通過靜電紡絲制得PVDF/黃鐵礦納米纖維膜，可以將納米纖維膜作為異相Fenton氧化催化劑代替黃鐵礦，用于催化H₂O₂氧化處理處理有機廢水。本發明中的靜電紡絲PVDF/黃鐵礦納米纖維膜具有大比表面積、易回收等優勢，可負載更多的鐵離子，提高了催化活性位點。與粉末狀催化劑相比，本發明所得的納米纖維膜被用于異相Fenton反應后易于回收再利用，實現了資源化的目的。

技術領域

本發明涉及水處理技術領域，特別涉及一種PVDF/黃鐵礦納米纖維膜的制備方法與其異相Fenton催化H₂O₂氧化處理有機廢水的方法。

背景技術

Fenton氧化法作為一種高效、實用的高級氧化技術之一，因其具有操作簡單、反應條件適宜、對環境無污染等優點，適用于高濃度難生物降解或者其他化學氧化法沒有明顯效果的有機廢水，已逐漸被應用于造紙、染料、醫藥等廢水的處理。根據催化劑的物相，可將Fenton催化氧化法分為以游離的Fe²⁺為催化劑的均相Fenton法和以含鐵的固體材料為催化劑的異相Fenton法。

由于均相Fenton法中反應后鐵離子難以分離，反復利用率低等缺點，從而限制了均相Fenton法的應用。為了克服均相Fenton法的缺陷，異相Fenton法應運而生。異相Fenton法是以不溶于水的固體催化劑作用于H₂O₂催化分解產生具有超強氧化性的羥基自由基(·OH)，然后將吸附在固體催化劑表面的有機污染物分子氧化降解，催化反應機理與Fenton法相似。相比于均相Fenton法，異相Fenton法中的催化劑以固體存在形式為主，具有更寬的適用范圍、無二次污染等優點，可以有效提高Fenton法中鐵離子的利用率以及減少鐵污泥的產生。

異相Fenton體系中催化劑常常吸附于其他載體或制備復合材料，使其具有大比表面積等對H₂O₂具有較強的吸附能力從而可以增強催化劑的性能。目前已有采用沉積法或者載體復合的方式制備異相Fenton催化劑。黃鐵礦作為自然界分布最廣泛的一種硫化物礦物之一，呈淺黃銅色，已被用來作為異相Fenton反應催化劑，具有非常高的催化活性。但粉末催化劑難以回收，所以本發明采用靜電紡絲制備聚偏氟乙烯(PVDF)/黃鐵礦納米纖維膜作為催化劑用于異相Fenton催化氧化，該方法也未見有報道。

發明內容

本發明所要解決的技術問題是提供一種聚偏氟乙烯(PVDF)/黃鐵礦納米纖維膜及其制備方法與應用，該方法采用靜電紡絲制備出一種納米纖維膜，其作為催化劑作用于H₂O₂催化分解產生羥基自由基(·OH)。在水樣中投加該納米纖維膜后，降低了水樣的CODcr值，提高了廢水的B/C比，且該膜易于分離回收再利用。

為了解決上述問題，本發明提供了一種PVDF/黃鐵礦納米纖維膜，其特征在于，由鋁箔支撐層和PVDF/黃鐵礦納米纖維膜層組成，所述PVDF/黃鐵礦納米纖維膜層由鋁箔支撐層承載。

本發明還提供了所述PVDF/黃鐵礦納米纖維膜的制備方法，其特征在于，包括以下步驟：

步驟1：黃鐵礦準備：將黃鐵礦磨碎過80-120目篩與PVDF粉末混合，加入溶劑，然后在45～65℃之間的磁力攪拌器上攪拌6～12h，配制成紡絲液；

步驟2：靜置脫泡：待步驟1的紡絲液溶解完全后，靜置2～4h以達到脫泡的目的；