[发明专利]一种植物中空纤维负载的类Fenton催化剂、制备方法及其应用

说明书

技术领域

本发明属于复合材料领域，尤其是涉及一种植物中空纤维负载的类Fenton催化剂、制备方法及其应用。

背景技术

目前我国水体污染越来越严重，其中现代印染工业所排放的废水中染料分子含量超标，印染分子难于降解，对人体健康和生态环境造成重大威胁，因此对印染废水的处理具有重要的理论和实践意义。目前处理印染废水的方法主要有：吸附法、膜分离法、化学混凝法、光催化氧化法、湿式空气氧化法、生化法、Fenton试剂氧化法等。其中，Fenton试剂法是H₂O₂在Fe²⁺的催化作用下生成具有高反应活性的羟基自由基(·OH),·OH可与大多数有机物作用使其降解。基于对传统Fenton法的改进，研究发现利用Fe³⁺、Mn²⁺等均相催化剂和铁粉、石墨、铁、锰的氧化矿物等非均相催化剂共用，同样可使H₂O₂分解产生·OH,因其反应基本过程与Fenton催化剂类似，故称为类Fenton催化剂。类Fenton催化剂法投资小、工艺简单、操作方便，已逐渐成为废水处理领域研究的热点之一。

在众多的类Fenton试剂中，Fe₃O₄由于在非均相系统中可共存Fe²⁺与Fe³⁺，能有效地避免均相Fe的集聚和沉淀，而其磁性又为催化剂的分离带来很大的便利，因此，Fe₃O₄是目前最为理想的类Fenton催化剂之一。研究表明，通过合适的载体能实现非均相催化剂的吸附-高级氧化之间的协同作用，可有效地提高Fe₃O₄的高级氧化效率。目前已有将活性炭、沸石、粘土等材料作为载体，应用于Fe₃O₄类Fenton催化剂的负载和制备，但是，这些材料往往都是尺寸不规则的粉末或粒径较大的块状碎片、颗粒等，具有一定的局限性，不利于实际应用。近年中，也出现了将碳纳米管和壳聚糖管等空心管状结构的材料作为Fe₃O₄类Fenton催化剂载体的研究报道，但它们都需要专门的载体制备工艺和载体的表面化学改性，操作复杂且成本较高，也极大地制约了这一类负载型Fe₃O₄类Fenton催化剂的制备和应用。

悬铃木系悬铃木科悬铃木属落叶大乔木，原产北美、墨西哥、地中海和印度一带。悬铃木在我国很多城市均用为行道绿化树种，我国的悬铃木为一球、二球、三球悬铃木。悬铃木球果成熟后悬挂于树上经冬不落，翌春果柄断裂，球果掉落于地面，受机械力作用后果球炸裂，散出许多小坚果，着生于小坚果上的果毛四处飘落，继而以多种方式严重污染空气和人居环境：第一，悬铃木果毛落地后受机械力作用而反复断裂，形成可吸入颗粒物(PM10)，对人眼鼻造成不适，可导致皮肤瘙痒和角膜炎；第二，悬铃木果毛吸附有细菌和病毒，随果毛碎屑进入人体后，引发呼吸道感染、哮喘、咳嗽等疾病严重危害人体健康；第三，散落地面和堆积的悬铃木果毛为城市的清洁工作带来压力，飘散在空中的悬铃木果毛也会干扰行车驾驶视线，影响交通。因此，悬铃木果毛的污染一直让人们叫苦不迭又无可奈何。实际上，长久以来令人苦恼的悬铃木果毛，本身是一种优良的天然纤维，该纤维表面光滑无褶，呈中空结构，壁薄，比表面积大，悬铃木果毛纤维是由果胶、纤维素和木质素组成的死细胞线性排列而成，质硬，不易受压变形。如果将悬铃木果毛加以收集和资源开发，可充分利用其分布广泛、性能稳定及独特的空心管结构等优势，所开发的一系列新型材料必将具有可观的经济效益和广泛的应用前景。目前，仅有马延文等关于碳化法国梧桐絮制备碳微米管及作为超级电容器电极的研究，而尚未见到任何利用悬铃木果毛制备负载型Fe₃O₄类Fenton催化剂的报道。

发明内容

针对现有技术中的缺陷和不足，本发明的目的是提供一种植物中空纤维负载的类Fenton催化剂、制备方法及其应用，解决了现有技术中操作复杂、成本高的问题。

为解决上述问题，本发明所采用的技术方案是：

一种植物中空纤维负载的类Fenton催化剂，包括载体和负载于载体上的催化剂；所述的载体为植物中空纤维，所述的催化剂为非均相类Fenton催化剂。