[发明专利]一种PVDF/黄铁矿纳米纤维膜的制备方法与应用

说明书

本发明涉及一种聚偏氟乙烯(PVDF)/黄铁矿纳米纤维膜及其制备方法及与应用。所述的PVDF/黄铁矿纳米纤维膜由无纺布支撑层和PVDF/黄铁矿纳米纤维膜层组成，所述PVDF/黄铁矿纳米纤维膜层由铝箔支撑层承载。本发明运用PVDF与黄铁矿通过静电纺丝制得PVDF/黄铁矿纳米纤维膜，可以将纳米纤维膜作为异相Fenton氧化催化剂代替黄铁矿，用于催化H₂O₂氧化处理处理有机废水。本发明中的静电纺丝PVDF/黄铁矿纳米纤维膜具有大比表面积、易回收等优势，可负载更多的铁离子，提高了催化活性位点。与粉末状催化剂相比，本发明所得的纳米纤维膜被用于异相Fenton反应后易于回收再利用，实现了资源化的目的。

技术领域

本发明涉及水处理技术领域，特别涉及一种PVDF/黄铁矿纳米纤维膜的制备方法与其异相Fenton催化H₂O₂氧化处理有机废水的方法。

背景技术

Fenton氧化法作为一种高效、实用的高级氧化技术之一，因其具有操作简单、反应条件适宜、对环境无污染等优点，适用于高浓度难生物降解或者其他化学氧化法没有明显效果的有机废水，已逐渐被应用于造纸、染料、医药等废水的处理。根据催化剂的物相，可将Fenton催化氧化法分为以游离的Fe²⁺为催化剂的均相Fenton法和以含铁的固体材料为催化剂的异相Fenton法。

由于均相Fenton法中反应后铁离子难以分离，反复利用率低等缺点，从而限制了均相Fenton法的应用。为了克服均相Fenton法的缺陷，异相Fenton法应运而生。异相Fenton法是以不溶于水的固体催化剂作用于H₂O₂催化分解产生具有超强氧化性的羟基自由基(·OH)，然后将吸附在固体催化剂表面的有机污染物分子氧化降解，催化反应机理与Fenton法相似。相比于均相Fenton法，异相Fenton法中的催化剂以固体存在形式为主，具有更宽的适用范围、无二次污染等优点，可以有效提高Fenton法中铁离子的利用率以及减少铁污泥的产生。

异相Fenton体系中催化剂常常吸附于其他载体或制备复合材料，使其具有大比表面积等对H₂O₂具有较强的吸附能力从而可以增强催化剂的性能。目前已有采用沉积法或者载体复合的方式制备异相Fenton催化剂。黄铁矿作为自然界分布最广泛的一种硫化物矿物之一，呈浅黄铜色，已被用来作为异相Fenton反应催化剂，具有非常高的催化活性。但粉末催化剂难以回收，所以本发明采用静电纺丝制备聚偏氟乙烯(PVDF)/黄铁矿纳米纤维膜作为催化剂用于异相Fenton催化氧化，该方法也未见有报道。

发明内容

本发明所要解决的技术问题是提供一种聚偏氟乙烯(PVDF)/黄铁矿纳米纤维膜及其制备方法与应用，该方法采用静电纺丝制备出一种纳米纤维膜，其作为催化剂作用于H₂O₂催化分解产生羟基自由基(·OH)。在水样中投加该纳米纤维膜后，降低了水样的CODcr值，提高了废水的B/C比，且该膜易于分离回收再利用。

为了解决上述问题，本发明提供了一种PVDF/黄铁矿纳米纤维膜，其特征在于，由铝箔支撑层和PVDF/黄铁矿纳米纤维膜层组成，所述PVDF/黄铁矿纳米纤维膜层由铝箔支撑层承载。

本发明还提供了所述PVDF/黄铁矿纳米纤维膜的制备方法，其特征在于，包括以下步骤：

步骤1：黄铁矿准备：将黄铁矿磨碎过80-120目筛与PVDF粉末混合，加入溶剂，然后在45～65℃之间的磁力搅拌器上搅拌6～12h，配制成纺丝液；

步骤2：静置脱泡：待步骤1的纺丝液溶解完全后，静置2～4h以达到脱泡的目的；