[發明專利]一種FeOCl/CNT復合膜的制備方法和應用

在審

• 申請號: 201910256986.1
• 申請日: 2019-04-01
• 公開（公告）號: CN109956529A
• 公開（公告）日: 2019-07-02
• 發明（設計）人: 劉艷彪;李子真;馬春燕;徐輝;李方;楊波;田晴;李墨華;劉富強;楊勝楠;張潔;梅建成;孫立雯
• 申請（專利權）人: 東華大學
• 主分類號: C02F1/461
• 分類號: C02F1/461;C02F1/72;B01J27/128;C02F101/34;C02F101/38
• 代理公司: 上海申匯專利代理有限公司 31001
• 代理人: 翁若瑩;王文穎

本發明公開了一種FeOCl/CNT復合膜的制備方法和其在連續流電芬頓體系下處理四環素中的應用應用。所述制備方法為：將酸化后的CNT與1?甲基?2?吡咯烷酮混合；將混合液真空抽濾至PTFE支撐膜上，得到CNT膜；將FeCl₃·6H₂O溶于乙醇溶液中，將CNT膜置于FeCl₃/乙醇混合溶液中浸泡；將浸泡后的CNT膜置于真空干燥箱中加熱使負載到CNT上的FeCl₃原位分解并氧化形成FeOCl納米顆粒，制成FeOCl/CNT復合膜。本發明在外加電勢下，基于電Fenton作用，催化產生·OH，實現在過膜過程水體中有機污染物的高效去除。

技術領域

本發明具體涉及一種FeOCl/CNT復合膜的制備方法和應用，屬于水處理技術領域。

背景技術

四環素類藥物是一類經過半合成制取或者是由鏈霉菌產生的廣譜抗生素。自20世紀40年代被發現以來，廣泛應用于治療各種病菌感染疾病。四環素類抗生素進入人體后難以被腸胃吸收，約75％會以母體化合物的形式排入環境中，常見于生活污水及制藥廠等工業廢水中。四環素的存在或含量超標會使土壤和水體中的某些微生物生長受到抑制甚至死亡，還有可能通過富集作用進入人體，引發腎功能衰竭等疾病。而四環素微溶于水、在空氣與水中性質穩定，且易與各種酸堿形成鹽，難以有效降解。目前國內外廣泛采用的處理技術包括高級氧化法、吸附法、光催化法以及電化學法等，但都存在種種缺點以至于不能應用到實際生產中。例如，吸附法可采用活性炭等多孔材料對四環素廢水進行高效處理，但活性炭成本較高，且易被堵塞污染。Fenton氧化法可通過Fe²⁺的催化作用生成具有高反應活性的羥基自由基(·OH)，能有效氧化降解廢水中大多數四環素，但存在諸多限制，例如必須保持酸性環境、氧化效率受限以及生成物易造成二次污染等等。因此，發展高效、低耗、環保的四環素處理新技術極為重要。

近年來，可應用于中性及堿性pH環境的非均相Fenton技術受到了國內外研究人員的關注。非均相Fenton催化劑有效克服了鐵泄露和自然環境下反應速率低等缺點，同時催化劑可以從水體中分離回收并且循環利用，在處理水體中有機污染物的實際應用中展現出了巨大的潛力。而FeOCl作為其中的佼佼者，不僅具有高效的氧化功能，還能夠通過自身獨特的分子結構促進Fe³⁺與Fe²⁺之間轉變，從而源源不斷產生新的Fe²⁺參與Fenton反應，有效解決了材料耗費過多的問題。同時，隨著近年來電化學氧化技術越來越受到研究人員的青睞，電催化Fenton法逐漸代替外加H₂O₂成為研究熱點。將FeOCl與電化學氧化技術相結合，在外加電勢的條件下，溶液中DO轉變原位產生H₂O₂并在FeOCl催化作用發生Fenton反應，一方面減少反應過程外加H₂O₂的成本；另外一方面縮短了FeOCl與H₂O₂接觸所需時間，避免·OH在傳遞過程中的浪費，從而提高了·OH的利用率。

由于FeOCl是一種松散的、易溶于水的粉末狀物質，難以控制投放量并及時有效回收，介于目前在水處理領域備受關注的催化分離膜體系，將催化過程和膜分離過程集成在同一個處理單元中，將其負載到載體膜上使用。而在載體材料的選擇上，碳基材料、沸石和合成樹脂等具有比表面積大、機械性能好、孔道結構豐富和分散性優良特點的材料成為了首要考察對象。近年來碳納米管(CNT)領域的新進展為高效多功能的FeOCl濾膜制備提供了新方向。CNT是一種管狀結構的一維納米材料，通過相轉化或物理抽濾等方法可以制成孔隙率高(>85％),孔徑小(<100nm)且具有較大的比表面積(>88m²/g)的三維自支撐膜，可用作催化材料的優良載體。由于CNT膜具有優良的物理機械性、化學穩定性、柔韌性、抗菌耐污性以及超疏水性等理化性質，被認為是具有前景的分離材料。

發明內容

本發明所要解決的問題是：現有Fenton氧化法處理四環素條件苛刻的問題。