[发明专利]具备多相吸附催化功能的纸基铁酸铋复合材料的制备方法

说明书

本发明提供了一种具备多相吸附催化功能的纸基铁酸铋复合材料的制备方法。所述方法按如下步骤进行：1、采用水热法或溶胶‑凝胶法制备铁酸铋（BiFeO₃）纳米颗粒；2、制备植物纤维悬浮液；3、采用水热法或溶胶‑凝胶法制备铁酸铋（BiFeO₃）纸基复合材料。本发明以植物纤维的交织层作为载体，将纳米铁酸铋颗粒在其上均匀分散和负载，可避免铁酸铋纳米颗粒的团聚，从而保证吸附和催化活性，所使用的植物纤维属于多孔材料，具有超强的吸附性能，强吸附必然会产生良好的催化降解效果；本发明利用该催化剂的强吸附和催化性能，实现对有机污染物的高效降解和矿化。

技术领域

本发明涉及到污水处理技术领域，特别涉及到具备多相吸附催化功能的纸基铁酸铋复合材料的制备方法。

背景技术

我国是水资源缺乏的国家，而且水资源污染较为严重，使得水资源面临更为严峻的形势。在工业企业排放废水中，持续性有机污染物的存在对水环境的影响很大，所以，对工业废水中的有机污染物进行深度处理以实现达标排放，甚至能够回用是当前迫在眉睫的任务。

传统的有机污染物去除技术包括物理方法、微生物和酶处理技术等。物理方法主要是利用过滤、吸附等手段将污染物与水体分离，并转移到其他介质中，实际上没有实现对环境中存在的有机污染物质的彻底降解和矿化。生物处理技术主要以微生物和酶处理技术为代表，该方法主要适用于有效处理毒性或浓度较低的污染物，而对于较高毒性的有机物处理效果有限，而且处理周期过长，甚至在处理过程中还会出现微生物中毒或酶失活的问题，导致其在实际中的应用受到限制。

随着水处理技术的不断发展，人们发现利用氧化剂、电、光照、催化剂等能够有效活化H₂O₂和O₂等绿色氧化剂，从而在反应中产生活性极强的自由基(主要是·OH)。其中·OH的标准氧化还原电位为2.8V，具有很强的氧化能力，其与有机污染物作用时，能够通过加合、取代、电子转移、断键、开环等作用使难降解的大分子有机物氧化降解成为低毒或者无毒的小分子，甚至直接分解成为CO₂和H₂O，达到无害化处理的目的，这就是高级氧化技术。高级氧化技术主要包括Fenton或类Fenon氧化技术(Masomboon N,Ratanatamskul C,Lu MC.Chemical oxidation of 2,6-dimethylaniline in the Fenton process.Environ.Sci.Technol.2009,43:8269-8634；Feng J Y,Hu X J,Yue P L.Discoloration andmineralization of orange II using different heterogeneous catalystscontaining Fe:a comparative study.Environ.Sci.Technol.2004,38:5773-5778.)、光催化氧化技术(Linsebigler A,Lu G,Yates J.Photocatalysis on TiO₂surface:principles,mechanisms,and selected results.Chem.Rev.1995,95:735-758；Wang N,Chen Z F,Zhu L,et al.Synergistic effects of cupric and fluoride ions onphotocatalytic degradation of phenol.J.Photochem.Photobiol.A:Chem.2007,191:193-200.)、超声辐射氧化技术(Chowdhury P,Viraraghavan T.Sonochemicaldegradation of chlorinated organic compounds,phenolic compounds and organicdyes-A review.Sci.Total Environ.2009,407:2474-2492.)和臭氧氧化技术(Qiang Z M,Liu C,Dong B Z,et al.Degradation mechanism of alachlor during directozonation and O₃/H₂O₂advanced oxidation process.Chemosphere 2010,78:517-526.)等。Fenton氧化方法包括均相Fenton反应和多相Fenton反应，均相Fenton反应中催化剂、氧化剂及污染物均处于同一相中，但在反应过程中容易产生沉淀，需要更多的人力和物力对其进行处理，因此该反应对pH值要求较高。多相Fenton反应中催化剂和其他反应物不是处于同一相中，从而克服了均相Fenton反应的不足，但研究发现这类反应的催化活化H₂O₂的效率需要进一步提高。光催化技术主要是利用紫外光或可见光催化产生光生电子和空穴，利用光生电子或空穴的还原或氧化作用降解污染物，但仅采用光催化方法处理较稳定的污染物时仍然存在效率不高的问题。超声辐射技术在处理污染物方面的研究有一定的进展，但产生能量需要额外的设备，成本较高，而且能量的利用效率也不高。臭氧氧化技术在处理污染物方面的应用也日益受到重视，但臭氧的产生成本较高，且过量臭氧的后续污染问题亟待解决。