[发明专利]基于8-羟基喹啉铁改性活性碳纤维的制备方法及应用

说明书

技术领域

本发明涉及一种用于印染废水处理技术领域，具体涉及活性碳纤维负载8-羟基喹啉铁催化剂的制备方法及应用。

背景技术

据统计，我国纺织工业每年产生的废水高达20多亿吨，其中印染废水占80%。因此，如何更好更高效地处理印染废水，是目前急需解决的一个重要问题。在废水处理方法中，Fenton 法是使用较广且较为有效的一种方法。

Fenton法是一种高级氧化法，其反应产生的羟基自由基（氧化电位2.8V，仅次于氟的氧化电位2.87V），具有很强的氧化性，能够氧化印染废水中的染料分子以及其他有毒有害的有机污染物，从而达到处理净化印染废水的目的。然而，传统Fenton 法存在着诸多的局限性：（1）反应的pH区间过于狭窄，必须在2-4较强酸性环境下才能进行，因此对于中性或者碱性的印染废水，几乎没有效果；（2）使用的Fe²⁺和Fe³⁺容易形成淤泥，造成二次污染。

类芬顿技术是在传统芬顿试剂基础上发展起来的一种高级氧化技术，从广义上讲，除芬顿试剂以外，其它采用双氧水来产生羟基自由基等活性基来处理有机污染物的技术均称为类芬顿技术，如电类芬类顿技术、光类芬顿技术、非均相类芬顿技术等。近年来，非均相类芬顿技术因具有降解效率高、减少二次污染、可拓宽溶液反应的pH值等优点而被广泛关注。公知技术中，申请号为：201110009690.3“磁性异相光芬顿的制备及其降解有机污染物的方法”公开的是用于罗丹明B处理的非均相光Fenton催化剂，将三氯化铁和硫酸镍配制成混合溶液，然后对混合溶液进行加热、分离、洗涤、烘干，得到磁性异相光芬顿催化剂NiFe₂O₄。申请号：201010146094.5为“基于电芬顿反应的废水处理方法”公开的是用于印染废水的处理的电芬顿反应方法。申请号：“微波协同磁性类芬顿催化剂处理染料废水的方法” 公开的是用功率为800W的微波处理装置协同纳米MgFe₂O₄处理染料废水。

然而上述制备方法和处理方法所需装置比较复杂，且能耗较高，不适合大量的废水处理。

发明内容

为了解决现有技术中存在的上述技术问题，本发明提供一种能够高效处理染料废水的活性碳纤维的制备方法和应用。具体技术方案如下：

一种基于8-羟基喹啉铁改性活性碳纤维的制备方法，包括如下步骤：

   步骤（1）将铁盐与8-羟基喹啉类化合物分别溶于有机溶剂，并控制8-羟基喹啉类化合物溶液的pH为3-6，然后把铁盐溶液逐滴滴加到8-羟基喹啉类化合物溶液中按摩尔比1:1-1:6混合，得到喹啉铁配合物溶液；

    步骤（2）取步骤（1）所得的喹啉铁配合物溶液与活性碳纤维按1-30g/L混合，超声1-2小时后静置1-12小时，然后取出后用酒精与清水洗涤，再将其放入烘箱中烘干即可获得基于8-羟基喹啉铁改性的活性碳纤维。

进一步的，采用步骤（3）代替步骤2，其中步骤（3）如下：取活性碳纤维按1-30g/L比例与有机溶剂混合，加入二氯亚砜，与活性碳纤维的比例为1-10mL/g，控制温度80-100℃，反应12-24h，然后取步骤（1）所述的喹啉铁配合物溶液按1-20g/L的比例混合，控制温度50-70℃，反应12-24h；然后取出洗涤，置于50-70℃的烘箱中2-4h，再置于100-120℃的真空烘箱中烘干，即可获得基于8-羟基喹啉铁改性的活性碳纤维。

进一步的，所述铁盐为FeCl₃，FeCl₂，Fe(NO₃)₃，Fe(NO₃)₂，Fe₂(SO₄)₃，FeSO₄，Fe(ClO₄)₃中的一种或它们的组合。

进一步的，所述的8-羟基喹啉类化合物为8-羟基喹啉，8-羟基喹啉-5-磺酸，5-氨基-8-羟基喹啉，8-羟基喹啉-5-羧酸，5-氯(溴，碘)-8-羟基喹啉中的一种或它们的组合。

进一步的，所述的有机溶剂为乙醇，N,N-二甲基甲酰胺，四氢呋喃或丙酮。

进一步的，所述活性碳纤维是粘胶基活性碳纤维、聚丙烯腈基活性碳纤维、沥青基活性碳纤维或酚醛基活性碳纤维。