[发明专利]FeOOH功能化腈纶纤维及其制备方法和应用

说明书

本发明属于废水处理技术领域，涉及一种FeOOH功能化腈纶纤维及其制备方法和应用，所述制备方法包括以下步骤：1)、合成胺化纤维PANsubgt;A/subgt;F；2)、采用溶胶‑凝胶法制备FeOOH功能化腈纶纤维PANsubgt;A/subgt;F‑FeOOH。所述FeOOH功能化腈纶纤维具有吸附效率高、处理限值低、回收利用好、环境友好、能够同时处理有机磷和无机磷等优点。

技术领域

本发明属于废水处理技术领域，涉及一种FeOOH功能化腈纶纤维及其制备方法和应用。

背景技术

磷(P)是地球上不可或缺的元素之一。它不仅存在于生物体的细胞中，维持骨骼的生长，而且参与几乎所有的生理和化学反应。然而，磷排放量随着工业生产和农业活动的增加而继续增加。而如果水中磷浓度过高，则会导致富营养化，导致藻类和水生植物过度生长，降低水中的含氧量，甚至威胁人类安全。因此，从水中去除和回收磷是缓解环境磷危机的关键。

目前，废水中磷的回收利用主要集中在无机磷上，而对有机磷回收利用的研究较少。许多研究表明，有机磷(OP)也是水中磷的重要组成部分，其中畜禽养殖废水是OP的重要来源，约占总磷的10-65％。有机磷(OP)化合物广泛应用于农药、阻垢剂、缓蚀剂、洗衣剂、阻燃剂、增塑剂等领域。具有一个或多个磷酸盐基团的膦酸盐(-C-PO(OH)₂)是一类广泛的OP化合物，由于农业和工业废水的直接或间接排放，OP化合物通常在水体中检测到，这会导致水体富营养化。一些OP化合物可以通过抑制乙酰胆碱酯酶活性引起人类的致突变性、致畸性、致癌性和神经系统紊乱。此外，膦酸盐在阳光下的转化可产生氨基甲基膦酸(AMPA)，其毒性更大，对环境安全构成重大风险。因此，去除和回收水中的有机磷迫在眉睫。但直接回收废水中的有机磷是困难的，有必要进一步研究有效去除污染水中的有机磷。

高级氧化工艺(AOP)，例如O₃、过氧化氢(H₂O₂)和硫酸盐自由基(SO4·-)氧化，由于其操作简单、能耗低和无二次污染的优点，被认为是降解持久性有机污染物的最有前景的技术。其中，SO₄·-由于其更高的选择氧化能力、更长的寿命(30-40μs)和更宽的pH适应范围，更有利于降解有机污染物。然而，仅从过氧双硫酸盐(PS)或过氧单硫酸盐(PMS)中分解SO₄·-的速度非常有限。因此，许多方法，包括紫外线、加热、碱、过渡金属已成功用于活化过硫酸盐，以实现有机污染物的完全降解。在所有活化方法中，过渡金属活化因其操作简单、成本低、环境友好和可重复使用等优点而受到研究人员的青睐。

包括Fe⁰、FeS、Fe₂O₃和FeOOH在内的铁基材料由于其高效率和低成本而成为PS活化的潜在催化剂。铁家族的最新成员FeOOH相对稳定、价格低廉，由于其吸附和降解污染物的能力，已广泛用于环境修复。目前，FeOOH催化剂活化过硫酸盐降解水中有机物的研究已取得重要进展，但仍有许多问题有待解决。例如，硅胶、碳材料、MOF和其他负载FeOOH的材料在降解有机污染物方面取得了良好的研究进展。然而，这些材料通常存在固定效率低、回收困难、制备复杂、成本高等缺陷，限制了其应用。合适的载体选择是提高催化活性和稳定性的先决条件。因此，开发新的载体材料，构建具有PS和OP特异识别的负载型FeOOH催化剂，探索其活化PS以促进降解的效率和机理，具有重要的研究意义和实用价值。

在所有潜在的FeOOH载体中，纺织纤维因其稳定性高、比表面积大、易于回收、化学改性和易于界面控制而备受关注。聚丙烯腈纤维作为一种非常成熟的合成纤维，广泛应用于纺织、建筑和人们的日常生活中。此外，PANF富含氰化物和酯基，它们可以很容易转化为其他官能团。然而，使用负载FeOOH的腈纶纤维降解和回收OP的报道很少。因此，使用聚丙烯腈纤维作为载体来负载FeOOH以活化PS来降解OP在理论上是可行的，具有重要意义。

发明内容