[发明专利]一种有机废水吸附降解用改性碳纤维的制备方法

说明书

本发明公开了一种有机废水吸附降解用改性碳纤维的制备方法，由水玻璃、表面活性剂、硫酸亚铁、硼氢化钠、椰壳、苯酚、聚乙烯醇等原料制成，本发明以椰壳制备多孔碳纤维，经多次改性工艺处理，得到高机械强度、高吸附性的多孔碳纤维，最后通过浸渍反应将零价铁负载于碳纤维之上，利用碳纤维的吸附性将水体中有机污染物进行富集，通过零价铁进行有机降解，实现彻底去除有机污染物的目的，其制备方法简单，反应条件温和，所得产品可重复使用，于环境不会产生二次污染，可以广泛应用于有机污水处理领域。

技术领域

本发明涉及污水处理技术领域，尤其涉及一种有机废水吸附降解用改性碳纤维的制备方法。

背景技术

随着我国工农业水平的日益发展，对水资源的需求量逐渐增大。而中国人口众多，人均资源相对短缺。如何能够节约水资源和水资源的重复利用成为人们关注的问题，而在水资源的重复利用中，有机废水处理是重中之重。目前针对有机水体的治理手段主要依靠市政工程手段，即截污、驳岸、清淤和换水，这些方法存在以下不足：1、驳岸及清淤的工程量大，成本高，清理出的污泥处理不当易引起二次污染；2、无法做到完全截污，由于河、湖等水体为开放式系统，类似大气沉降这样的污染源无法做到完全截除；3、清淤后换水的水质无法保持，由于水体内微生态系统随着底泥的清除被破坏，河道、湖泊的自净能力下降，一旦遇到外源污染物将继续富营养化，形成恶性循环。

对污染物的处理中，吸附法因其简便、高效、经济、可再生、无二次污染等特点而越来越受到人们的重视。而传统的活性炭、金属氧化物、壳聚糖、腐殖酸等吸附材料因价格、使用方式、处理效率等问题已不能满足现阶段有机废水处理需求，急需研发高效、廉价、环保、优质的新型有机废水吸附材料。

多孔碳纤维是一种新型的多孔纤维状吸附材料，因其独特的孔隙结构和形态而具有较一般多孔炭更大的比表面积、更高的孔容、更快的吸附速率和更强的再生能力。自从上世纪七十年代问世以来，就被广泛应用于空气净化、废气废水处理、军事防护、金属回收、电子器材等方面。目前，市场上的多孔碳纤维主要有聚丙烯腈基多孔碳纤维、沥青基多孔碳纤维、粘胶基多孔碳纤维和酚醛基多孔碳纤维等，不同碳纤维在碳化速度、产碳率、孔隙率以及碳化后的韧性均不一样。因此，需要结合传统碳纤维制备方法，通过优化改进工艺，提供孔径小、孔隙率高、纤维均一性好以及结合力强的多孔碳纤维。

与此同时，由于碳纤维的制备工艺包括碳化或石墨化，使得碳纤维表面的碳原子堆叠取向更一致，原子层间距更小，所以纤维表面表现为非极性和化学惰性，另外碳纤维表面有疏水、光滑、吸附性能低等缺点，导致碳纤维与其复合的材料间界面粘结性差。因此，需要对碳纤维表面进行改性，提高其与复合材料的界面粘结强度。

发明内容

本发明目的就是为了弥补已有技术的缺陷，提供一种有机废水吸附降解用改性碳纤维的制备方法。

本发明是通过以下技术方案实现的：

一种有机废水吸附降解用改性碳纤维的制备方法，包括以下步骤：

（1）将水玻璃与水按体积比1：（4-6）混合后搅拌均匀，将混合液通过强酸性阳离子交换树脂去除钠离子，再向所得溶液中加入1-2.5%质量的表面活性剂，搅拌至表面活性剂完全溶解，得硅酸溶液备用；

（2）将纺丝液置于静电纺丝仪中，使用铝箔纸包裹接收器，使初纺纤维收集在铝箔纸上，纺丝过程工艺参数为正压15-16kV，负压1.5-2kV，推进速率0.04-0.05mm/min，接收速率30-32r/min，针头与接收器之间距离为15-18cm，环境温度30-40℃，纺丝完成后在室温下静置一天，得到初纺纤维，再将其置于烘箱中，升温至160-170℃固化60-70分钟，取出后再送入管式炉中，在氮气气氛下以5-10℃/min的升温速率从室温升至750-850℃，保温1-2小时，自然冷却后得到碳纤维备用；