[发明专利]一种蚕丝纤维铁配合物光催化剂及其制备方法

说明书

本发明涉及一种蚕丝纤维铁配合物光催化剂及其制备方法，该催化剂的特征在于其特征在于该催化剂是由含有大量配位基团的蚕丝纤维配体与铁离子配位反应构成，且外观呈棕黄色纤维形状，其中的铁离子含量分别为21.85‑54.23mg/g，该制备方法采用下述工艺：1.蚕丝纤维的预处理工艺；2.铁离子溶液的配制；3.蚕丝纤维与铁离子的配位反应，即得到黄绿色纤维状海藻纤维铁配合物催化剂，本发明催化剂不仅在广泛的pH范围内具有优良的催化活性，而且耐盐性强，重复使用性佳，使用后可在自然环境中降解，几乎不会造成环境污染，是一种综合性能优良且环境友好的非均相Fenton反应催化剂。

技术领域

本发明涉及化工催化剂技术，具体为一种促进印染废水中染料等有机污染物降解的羊毛纤维金属配位物光催化剂及其制备方法。

背景技术

近年来非均相Fenton反应技术因pH适用性强和易于回收等优点，已经成为有机污染物降解领域中的研究热点，其中的催化剂通常由铁离子固定于载体表面制成。除Nafion膜和离子交换树脂之外，纤维材料特别是聚丙烯腈(PAN)纤维和改性聚四氟乙烯纤维等有机载体可与铁离子反应形成配合物，其作为非均相Fenton反应催化剂对染料等降解反应表现出优良的性能[参见1.Ishtchenko V V et al.Production of a modified PANfibrous catalyst and its optimisation towards the decomposition of hydrogenperoxide.Appl Catal A，2003，242：123-137；2.董永春等，改性PTFE(聚四氟乙烯)纤维金属配合物的制备及其光催化降解性能，物理化学学报，2013，29(01)：157-166]。但是Nafion膜价格昂贵，而改性聚丙烯腈纤维和改性聚四氟乙烯纤维需经过复杂的改性反应以引入能与金属离子发生配位反应的功能性基团，使催化剂的制备过程复杂化和制备成本显著提高，另一方面，这些纤维均为不容易生物降解的合成纤维，不利于生态环境的保护，这限制了它们作为非均相Fenton反应光催化剂载体的应用。而蚕丝纤维是天然蛋白质纤维的一种，蚕丝主要由丝素和丝胶两部分组成。蚕丝的主要部分为丝素蛋白，占蚕丝全部质量的70％-80％，丝素蛋白主要包含18种α氨基酸，因此蚕丝蛋白纤维富集了许多酰胺基(-CONH)、氨基(-NH2)和羧基(-COOH)等配位基团，可以与铁离子反应形成配合物。因此与PAN纤维和PTFE纤维相比，蚕丝纤维分子中特有的结构会使得纤维金属配合物催化剂的制备过程更简单化和加工成本趋于更低。

发明内容

针对现有技术的不足，本发明拟解决的技术问题是：提供了一种蚕丝纤维铁配合物光催化剂及其制备方法。本发明所述催化剂用于促进工业废水特别是纺织印染废水中污染物如染料的氧化降解反应，不仅比现有催化剂具有更高的催化活性，金属离子不易脱落，在广泛pH范围内条件下也能保持较好的催化性能，且其重复使用性能优良，能够使废水中污染物如染料更快地进行氧化降解反应。此外，由于蚕丝纤维大分子存在着能与金属离子发生配位反应的功能基团，因此蚕丝纤维不需经过复杂的改性反应就能与金属离子发生配位反应的功能性基团，这使得催化剂的制备过程简单化，成本适中，容易操作，有利于工业化推广。

本发明解决所述催化剂技术问题的技术方案是：一种蚕丝纤维铁配合物光催化剂及其制备方法，其特征在于该催化剂是由含有大量配位基团的蚕丝纤维配体与铁离子配位反应构成，且外观呈棕黄色纤维形状。蚕丝纤维大分子许多胺基(-CHNH)、氨基(-NH2)和羧基(-COOH)等配位基团，使得蚕丝纤维可以与金属离子反应，而且所得到的催化剂对染料等污染物的氧化降解反应具有更高的催化活性。此外，本发明催化剂在广泛pH范围内也能保持较好的催化性能，能够使废水中污染物如染料更快地进行氧化降解反应。使用后可在生态环境中降解，不会造成严重的环境污染问题。其中的铁离子含量分别为21.85-54.23mg/g。

本发明解决所述制备方法技术问题的技术方案是：设计一种蚕丝纤维铁配合物光催化剂及其制备方法，其采用下述工艺：