[发明专利]一种基于岩棉纤维的光催化净化材料

说明书

本发明提供一种基于岩棉纤维的光催化净化材料，所述光催化净化材料包括岩棉纤维载体和负载其上的活性组分BiOX，所述X选自Br、Cl和I。本发明提供的基于岩棉纤维的光催化净化材料生产工艺简单，成本低，易于回收并可重复使用；其具有比表面积大和光催化活性高的特点，该基于岩棉纤维的光催化净化材料能在可见光条件下高效催化活化过硫酸盐降解有机污染物。此外，该基于岩棉纤维的光催化净化材料在预润湿的不同条件下具备选择性油水分离的特点，该特点和功能是其它岩棉纤维材料以及其它含BiOX的催化材料都无法实现的。

技术领域

本发明涉及光催化材料领域，具体涉及一种基于岩棉纤维的光催化净化材料。

背景技术

含有机污染物的废水和空气净化用的新型复合材料是国内外普遍关注的热点，为克服粉末状光催化剂的利用率低，易于沉降和不利于回收重复利用的缺陷，许多学者把光催化活性组分负载到纤维状载体表面制备成复合的光催化材料，以提高催化效率和利于重复使用。有学者研制了碳纤维改性光催化材料，还有的学者通过纺丝方法制备了聚丙烯腈纤维改性的光催化材料，均具有较好的可见光催化性能。

如蔡博华和邹伟等人于2021年12月在《工业水处理》上发表文章《BiOBr@PVA/SiO2纳米纤维的制备及其光催化性能》。其中通过简单的溶剂热法将球形BiOBr固定在电纺聚乙烯醇(PVA)/SiO₂有机-无机杂化纳米纤维上，制备了柔性PVA/SiO2@BiOBr纳米纤维。电纺PVA/SiO2纳米纤维由Si-O-C-O-Si键桥链接而成，具有良好的化学稳定性和耐热性，且其表面含有未交联羟基，可为BiOBr晶体的生长提供成核位点，无需额外的表面改性，是合适的BiOBr载体。所制备的PVA/SiO2@BiOBr纳米纤维与粉体BiOBr相比，由于可见光捕获能力的提高以及暴露的活性位点的增加，对罗丹明B(RhB)表现出增强的可见光催化活性，可见光照射180min，RhB的降解率可达约63％，光催化降解速率是粉体BiOBr的2.1倍。同时其所具有的柔韧性使得回收过程方便，可直接从水中夹取。

又如齐莹于2016年在《哈尔滨师范大学自然科学学报》上发表文章《BiOBr/PAN复合纳米纤维的合成及其光催化性质的研究》。其中通过静电纺丝和溶剂热的方法合成了一维BiOBr/PAN复合纳米纤维.用扫描电子显微镜，X－ray衍射，紫外－可见漫反射光谱，对BiOBr/PAN纳米纤维的进行了表征，结果显示所合成的BiOBr/PAN复合纳米纤维具有良好的稳定性。这些优势使得BiOBr/PAN复合纳米纤维具备一定的实际应用价值。

但是上述材料的制备工艺过程复杂，设备要求严格，生产成本高，不易于实施。

岩棉纤维是一种以玄武岩、白云石等矿石为原料，通过高温熔融、离心纺丝、收集、铺棉等过程得到的天然矿石纤维，在保温隔热领域有着广泛的应用。由于岩棉纤维具有多孔结构和良好的吸附性能，能耐较高温度，且岩棉纤维为无机物，无二次污染，价廉易得、重量轻、使用方便，因此具有成为理想催化剂载体的可能性。

中国发明专利申请CN201410537041.4涉及一种光催化降解苯酚的方法，包括以下步骤：将填充于中间固定有紫外灯管的反应器，然后将含苯酚废水以一定流速从反应器底部通入，并用紫外灯照射，同时加入少量的过氧化氢以及通入空气，反应器顶部出水即为苯酚降解后的废水。该发明对苯酚有较好的光催化降解、吸附等处理效果，经过120min的处理，苯酚基本上被完全降解，该方法可广泛应用于含苯酚废水的处理工艺中。

但该催化材料仅能用于含苯酚的有机废水的紫外光催化氧化处理，因而本领域仍然需要一种新的基于岩棉纤维的光催化净化材料。

发明内容

本发明的目的是提供一种易于实施生产，且具有较强光催化活化过硫酸盐降解有机污染物性能的基于岩棉纤维的光催化净化材料。

本发明采用成本低的岩棉纤维为原料，通过对其进行特定的浸渍处理，使其表面能够稳定负载BiOBr等纳米光催化活性组分，实现该无机纤维表面的成功改性。