申請(qǐng)日2017.09.26
公開(公告)日2017.12.29
IPC分類號(hào)D01F8/18; D01F8/02; D01F1/10; C02F1/28; C02F1/00; C02F101/16
摘要
本發(fā)明屬于紡織濾布制備技術(shù)領(lǐng)域，提供了一種用于污水處理的高效催化紡織濾布及制備方法。該方法首先將催化劑與無機(jī)纖維分散均勻，在高速分散狀態(tài)下，通過激光燒結(jié)快速使催化劑連接在無機(jī)纖維的表面形成無機(jī)纖維催化劑;然后將生物質(zhì)纖維素配制成紡絲液，加入無機(jī)纖維催化劑，通過紡絲，形成的纖維內(nèi)芯為無機(jī)纖維催化劑，外層為纖維素的纖維，進(jìn)一步紡織得到用于污水處理的高效催化紡織濾布。與傳統(tǒng)方法相比，本發(fā)明采用激光燒結(jié)方法可防止催化劑附著不牢固而脫落，得到的產(chǎn)品對(duì)污染物吸附良好，強(qiáng)度高，使用壽命長，耐撕裂性能好，并且采用的原料、設(shè)備及工藝，成本較低，易于控制，可實(shí)現(xiàn)工業(yè)化、規(guī)模化生產(chǎn)。
權(quán)利要求書
1.一種用于污水處理的高效催化紡織濾布的制備方法，特征是將催化劑與無機(jī)纖維分散均勻，在高速分散狀態(tài)下，通過激光燒結(jié)快速使催化劑連接在無機(jī)纖維的表面形成無機(jī)纖維催化劑;然后與生物質(zhì)纖維素配制成紡絲液，通過紡絲，形成的纖維內(nèi)芯為無機(jī)纖維催化劑，外層為纖維素的纖維，進(jìn)一步紡織得到用于污水處理的高效催化紡織濾布;制備的具體步驟如下：
(1)將催化劑與無機(jī)纖維按一定的質(zhì)量比例混合，加入一定量的表面活性劑，在高速攪拌分散過程中采用激光進(jìn)行快速燒結(jié)，使催化劑連接在無機(jī)纖維的表面形成無機(jī)纖維催化劑;
(2)將生物質(zhì)纖維素加入離子液體-二甲基亞砜復(fù)合溶劑中，在70~90℃下加熱攪拌50~60min，經(jīng)過濾和脫泡，制成紡絲液;然后加入步驟(1)所得的無機(jī)纖維催化劑，攪拌均勻后，緩慢導(dǎo)入紡絲機(jī)中，采用噴絲，得到的纖維內(nèi)芯為無機(jī)纖維催化劑，外層為纖維素的纖維;然后通過裝有氯化鈣溶液的凝固浴槽牽伸，得到復(fù)合纖維;
(3)將步驟(2)得到的復(fù)合纖維紡織，得到用于污水處理的高效催化紡織濾布。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述一種用于污水處理的高效催化紡織濾布的制備方法，其特征在于：步驟(1)所述催化劑為氧化鈦、氧化鋅或氧化鎳;所述無機(jī)纖維為玻璃纖維或硼纖維。
3.根據(jù)權(quán)利要求1所述一種用于污水處理的高效催化紡織濾布的制備方法，其特征在于：步驟(1)所述催化劑與無機(jī)纖維的混合質(zhì)量比為1:5~1:4。
4.根據(jù)權(quán)利要求1所述一種用于污水處理的高效催化紡織濾布的制備方法，其特征在于：步驟(1)所述表面活性劑為烷基苯磺酸鹽、α-烯烴磺酸鹽、琥珀酸酯磺酸鹽、辛基酚聚氧乙烯醚、壬基酚聚氧乙烯醚中的一種，加入量為催化劑與無機(jī)纖維質(zhì)量總和的1~4%。
5.根據(jù)權(quán)利要求1所述一種用于污水處理的高效催化紡織濾布的制備方法，其特征在于：步驟(2)所述復(fù)合溶劑中，離子液體與二甲基亞砜的質(zhì)量比例為3:7。
6.根據(jù)權(quán)利要求1所述一種用于污水處理的高效催化紡織濾布的制備方法，其特征在于：步驟(2)所述生物質(zhì)纖維素為秸稈纖維、竹纖維或麻纖維的纖維素，其在紡絲液中的質(zhì)量濃度為15~20%。
7.根據(jù)權(quán)利要求1所述一種用于污水處理的高效催化紡織濾布的制備方法，其特征在于：步驟(2)所述無機(jī)纖維催化劑的加入量為紡絲液質(zhì)量的10~50%。
8.一種用于污水處理的高效催化紡織濾布，其特征是：由權(quán)利要求1-7任一項(xiàng)所述的方法制備得到。
說明書
一種用于污水處理的高效催化紡織濾布及制備方法
技術(shù)領(lǐng)域
本發(fā)明屬于紡織濾布制備技術(shù)領(lǐng)域，提供了一種用于污水處理的高效催化紡織濾布及制備方法。
背景技術(shù)
工業(yè)廢水是指工業(yè)生產(chǎn)過程中產(chǎn)生的廢水、污水和廢液，其中含有隨水流失的工業(yè)生產(chǎn)用料、中間產(chǎn)物和產(chǎn)品以及生產(chǎn)過程中產(chǎn)生的污染物。隨著工業(yè)的迅速發(fā)展，廢水的種類和數(shù)量迅猛增加，對(duì)水體的污染也日趨廣泛和嚴(yán)重，威脅人類的健康和安全。
工業(yè)廢水處理方法按其作用原理可分為四大類：(1)物理處理法，通過物理作用，以分離、回收廢水中不溶解的呈懸浮狀態(tài)污染物質(zhì)(包括油膜和油珠)，常用的有重力分離法、離心分離法、過濾法等。 (2)化學(xué)處理法，向污水中投加某種化學(xué)物質(zhì)，利用化學(xué)反應(yīng)來分離、回收污水中的污染物質(zhì)，常用的有化學(xué)沉淀法、混凝法、中和法、氧化還原(包括電解)法等。 (3)物理化學(xué)處理法，利用物理化學(xué)作用去除廢水中的污染物質(zhì)，主要有吸附法、離子交換法、膜分離法、萃取法等。 (4)生物處理法，通過微生物的代謝作用，使廢水中呈溶液、膠體以及微細(xì)懸浮狀態(tài)的有機(jī)性污染物質(zhì)轉(zhuǎn)化為穩(wěn)定、無害的物質(zhì)，可分為好氧生物處理法和厭氧生物處理法。
污水含有難以降解的有機(jī)物和水溶性有機(jī)物如苯、甲苯、硝基苯、四氯化碳、三氯甲烷、硫化物、染料、胺類、重金屬離子等，很難通過簡單的沉淀或者過濾除去。現(xiàn)有對(duì)于高濃度廢水的處理，主要采用化學(xué)、生物、物理的方法消除�；瘜W(xué)法處理投放化學(xué)藥劑，其運(yùn)行費(fèi)用高;生物法處理運(yùn)行管理較復(fù)雜、環(huán)境溫度適應(yīng)性差、占地面積較大。物理法成本低，容易管理，但由于高效過濾的材料有限，因此污水凈化效果并不明顯。目前蘇州有一種廢水處理的過濾材料，主要是本過濾材料由孔隙率為35%~85%的多孔陶瓷基體和在多孔陶瓷基體的內(nèi)部原位生成的納米零價(jià)鐵粒子構(gòu)成，多孔陶瓷基體的微孔大小為2~10微米，且在微孔內(nèi)形成有絨狀的無定型硅-鐵-碳結(jié)構(gòu)，所述微孔內(nèi)的絨狀的無定型硅-鐵-碳結(jié)構(gòu)在吸水后能夠形成吸附膜，以重量份計(jì)，多孔陶瓷基體的材料組成為：硅藻土55~65份，鈣基膨潤土12~15份，炭粉7~12份，淀粉2~3份，高嶺土4~6份。
雖然紡織材料作為污水處理過濾膜材料，不但處理效果好、適應(yīng)性強(qiáng)，而且成本低對(duì)操作人員要求低。然而，在將催化劑添加和附著在紡織材料進(jìn)行污水處理時(shí)，如何使催化劑均勻分散并附著成為關(guān)鍵。直接添加不但分散不均，而且難以與纖維牢固附著，因此衰減流失極快。而將氧化物催化劑采用前驅(qū)物的形式分散附著于紡織纖維，低溫水熱反應(yīng)形成的金屬氧化物附著不牢固，而高溫?zé)Y(jié)處理則無法進(jìn)行。
發(fā)明內(nèi)容
針對(duì)現(xiàn)有紡織纖維用于污水處理，負(fù)載金屬氧化物催化劑不牢固的缺陷，本發(fā)明提出一種用于污水處理的高效催化紡織濾布及制備方法，特征是將催化劑與無機(jī)纖維預(yù)焊接，防止催化劑的脫落，通過與纖維素紡絲，形成的纖維內(nèi)芯為無機(jī)纖維催化劑，外層為纖維素的纖維，其對(duì)有機(jī)物污染物吸附良好，容易使得有機(jī)物滲透穿過纖維素與無機(jī)纖維催化劑充分接觸、催化降解;而且紡織形成的濾布強(qiáng)度高，使用壽命長，耐撕裂。
本發(fā)明涉及的具體技術(shù)方案如下：
一種用于污水處理的高效催化紡織濾布的制備方法，特征是將催化劑與無機(jī)纖維分散均勻，在高速分散狀態(tài)下，通過激光燒結(jié)快速使催化劑連接在無機(jī)纖維的表面形成無機(jī)纖維催化劑;然后與生物質(zhì)纖維素配制成紡絲液，通過紡絲，形成的纖維內(nèi)芯為無機(jī)纖維催化劑，外層為纖維素的纖維，進(jìn)一步紡織得到用于污水處理的高效催化紡織濾布;制備的具體步驟如下：
(1)將催化劑與無機(jī)纖維按一定的質(zhì)量比例混合，加入一定量的表面活性劑，在高速攪拌分散過程中采用激光進(jìn)行快速燒結(jié)，使催化劑連接在無機(jī)纖維的表面形成無機(jī)纖維催化劑;
(2)將生物質(zhì)纖維素加入離子液體-二甲基亞砜復(fù)合溶劑中，在70~90℃下加熱攪拌50~60min，經(jīng)過濾和脫泡，制成紡絲液;然后加入步驟(1)所得的無機(jī)纖維催化劑，攪拌均勻后，緩慢導(dǎo)入紡絲機(jī)中，采用噴絲，得到的纖維內(nèi)芯為無機(jī)纖維催化劑，外層為纖維素的纖維;然后通過裝有氯化鈣溶液的凝固浴槽牽伸，得到復(fù)合纖維;
(3)將步驟(2)得到的復(fù)合纖維紡織，得到用于污水處理的高效催化紡織濾布。
優(yōu)選的，步驟(1)所述催化劑為氧化鈦、氧化鋅或氧化鎳;所述無機(jī)纖維為玻璃纖維或硼纖維;
優(yōu)選的，步驟(1)所述催化劑與無機(jī)纖維的混合質(zhì)量比為1:5~1:4;
優(yōu)選的，步驟(1)所述表面活性劑為烷基苯磺酸鹽、α-烯烴磺酸鹽、琥珀酸酯磺酸鹽、辛基酚聚氧乙烯醚、壬基酚聚氧乙烯醚中的一種，加入量為催化劑與無機(jī)纖維質(zhì)量總和的1~4%;
優(yōu)選的，步驟(2)所述復(fù)合溶劑中，離子液體與二甲基亞砜的質(zhì)量比例為3:7;
優(yōu)選的，步驟(2)所述生物質(zhì)纖維素為秸稈纖維、竹纖維或麻纖維的纖維素，其在紡絲液中的質(zhì)量濃度為15~20%;
優(yōu)選的，步驟(2)所述無機(jī)纖維催化劑的加入量為紡絲液質(zhì)量的10~50%。
一種用于污水處理的高效催化紡織濾布，其特征是由上述方法制備得到。通過將催化劑(氧化鈦、氧化鋅等金屬氧化物)與無機(jī)纖維分散均勻，在高速分散狀態(tài)下，通過激光燒結(jié)快速使催化劑連接在無機(jī)纖維的表面形成無機(jī)纖維催化劑;然后將生物質(zhì)纖維素配制成紡絲液，加入無機(jī)纖維催化劑，通過紡絲，形成的纖維內(nèi)芯為無機(jī)纖維催化劑，外層為纖維素的纖維，進(jìn)一步紡織得到用于污水處理的高效催化紡織濾布。其顯著的優(yōu)勢是通過將催化劑與無機(jī)纖維預(yù)焊接，防止催化劑的脫落，通過纖維素紡絲，形成的纖維內(nèi)芯為無機(jī)纖維催化劑，外層為纖維素的纖維，其對(duì)有機(jī)物污染物吸附良好，容易使得有機(jī)物滲透穿過纖維素與無機(jī)纖維催化劑充分接觸、催化解性;而且紡織形成的濾布強(qiáng)度高，使用壽命長，耐撕裂。
采用無機(jī)纖維作為金屬催化劑的載體，在處理污水時(shí)，無機(jī)纖維將污染物吸附，為金屬催化劑提高一個(gè)高濃度反應(yīng)物氛圍，大大提高了污水處理效率。采用激光燒結(jié)的方法，將金屬催化劑焊接于無機(jī)纖維上，可防止催化劑分散不均或附著不牢固而流散。采用少量離子液體與大量極性非質(zhì)子溶劑作為復(fù)合溶劑，可提高纖維的溶解度及溶解速度，提高可紡性及生產(chǎn)效率，并降低成本。
本發(fā)明提供了一種用于污水處理的高效催化紡織濾布及制備方法，與現(xiàn)有技術(shù)相比，其突出的特點(diǎn)和優(yōu)異的效果在于：
1.本發(fā)明采用激光燒結(jié)方法將金屬催化劑與無機(jī)纖維預(yù)焊接，可防止催化劑附著不牢固而脫落。
2.本發(fā)明制得的纖維內(nèi)芯為無機(jī)纖維催化劑，外層為纖維素的纖維，其對(duì)污染物吸附良好，污染物容易滲透穿過纖維素與無機(jī)纖維催化劑充分接觸并催化降解。
3.本發(fā)明采用離子液體-二甲基亞砜復(fù)合溶劑制備紡絲液，纖維的溶解度及溶解速度較高，可紡性能良好。
4.本發(fā)明得到的高效催化紡織濾布的強(qiáng)度高，使用壽命長，耐撕裂性能好。
5.本發(fā)明采用的原料、設(shè)備及工藝，成本較低，易于控制，可實(shí)現(xiàn)工業(yè)化、規(guī)�；a(chǎn)。
