[发明专利]一种CMC-Fe基微球及其制备方法和应用

说明书

本发明提供了一种CMC‑Fe基微球及其制备方法和应用，设计合成了成本低廉且高效的新型复合光催化剂CMC‑Fe基微球，CMC‑Fe基微球合成工艺简单、分散性好，具有优异的光催化性能。由于将有机染料物质富集后再降解，Fe在废水中的流失以及其存在结构的改变可能性较小，使催化剂在反应结束后可以得到最大程度的再生，从而延长了该催化剂的使用寿命，解决了在处理大量含有机染料的废水时能耗较高的问题。经5次循环后，该材料仍保持稳定，其催化活性也未出现明显降低。这些优势预示着该光催化剂在染料废水处理领域的良好应用前景。本发明也为充分利用太阳光能开辟了一条新的途径，具有重要的理论价值和实际意义。

技术领域

本发明涉及环境功能材料及废水处理技术领域，具体涉及一种CMC-Fe基微球及其制备方法和应用。

背景技术

随着工业的迅猛发展，染料废水是人类面对水污染的最主要的问题之一。染料废水主要产生于印染、纺织、染料及染料中间体等生产行业，其成分较为复杂，毒性强，颜色深，难降解，组分变化多，且排污量大，一直是工业废水处理的难点。目前，染料废水的处理方法主要有物理法、化学法、生物法以及一些组合工艺等。随着染料废水处理难度越来越大和排放标准越来越高，传统的处理方法已经很难达到排放标准，因此，必须进一步研究和开发低能耗、高去除率的染料废水处理技术，按照可持续发展的理念，利用太阳光对污染物进行降解是解决问题的途径之一。目前大多数光催化剂通常在紫外线(UV)和可见光下激发，而占太阳光近一半的近红外(NIR)光尚未得到充分利用。

科学家们通过不断地探索发现：芬顿反应可以有效降解染料废水中的有机成分，其原理是利用双氧水(H₂O₂)在Fe²⁺的催化下生成具有较高活性的·OH可降解多种有机物，但存在如下缺点：传统芬顿技术只能在酸性条件下进行，pH的应用范围较窄，铁离子催化剂投加量较大，当pH较高时Fe²⁺易生成沉淀，产生大量的含铁污泥从而造成二次污染，不能循环重复利用，从而限制了其实际应用范围。

发明内容

本发明的目的是提供一种CMC-Fe基微球及其制备方法和应用，CMC-Fe基微球的制备工艺简单、分散性好，具有优异的光催化性能。

为达到上述发明目的，本发明采用以下技术方案来实现：

本发明提供了一种CMC-Fe基微球的制备方法，包括：

将羧甲基纤维素钠(CMC-Na)溶液和无水三氯化铁(FeCl₃)溶液按照质量-体积浓度比为1:1等体积混合，搅拌均匀，得到红褐色块状水凝胶，分装至反应釜中，160℃恒温反应10～12小时，然后缓慢降至室温，将反应物进行减压抽滤(优选真空度≥|0.07|Mpa)，并清洗至滤液为无色，将得到的黄褐色沉淀60～70℃加热烘干，即可获得CMC-Fe基微球。

优选地，所述CMC-Na溶液通过以下方法制备：先称取CMC-Na，再加入水，70～75℃加热并磁力搅拌1小时使之溶解后制成质量-体积浓度(w/v，g/100mL)为2％的溶液，得CMC-Na溶液。

优选地，所述FeCl₃溶液通过以下方法制备：先称取FeCl₃，再加水溶解，制成质量-体积浓度(w/v，g/100mL)为2％的溶液，作为FeCl₃溶液。

本发明还提供了一种CMC-Fe基微球，通过上述制备方法制备得到。

本发明又提供了上述CMC-Fe基微球在降解有机染料MB方面的应用。

优选地，所述CMC-Fe基微球降解有机染料MB的步骤包括：