CN109382089B - 一种自清洁纤维的制备方法 - Google Patents
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Abstract
一种自清洁纤维的制备方法，属于水净化材料领域，包括下述工艺步骤：将去离子水、偏钒酸钠、乙二胺四乙酸二钠混合，用盐酸调节溶液pH，再加入去离子水、五水合硝酸铋、硝酸钕和碳酸氢钠的混合溶液，制得活性前驱体溶液；将活性前驱体溶液和硅酸铝纤维经水热反应，干燥和煅烧，得到自清洁纤维。自清洁纤维由表面涂覆钒酸铋钕的硅酸铝纤维组成，耐高温、柔韧、强度高，可飘浮在水中，能在光照条件下降解水中有机污染物。
Description
技术领域
本发明属于水净化材料领域，具体涉及一种自清洁纤维的制备方法。
背景技术
水污染的加剧使人们意识到环境污染的巨大危害，在工业和民用污水中含有种类多样的有机污染物，其中很多污染物具有明显的毒性和在生命体内富集的效应。常规的水污染处理技术主要是生化法，通过微生物的作用净化水中的有机物。然而，生化法中使用的微生物容易受到有毒有害的有机污染物的抑制，并不适用于高浓度和有毒性的污水净化。处理此类污染通常采用深度氧化法，通过氧化作用使有机物氧化成二氧化碳和水。光催化净化技术就是一种受到广泛关注的深度氧化技术。在光催化降解有机污染物的过程中，光催化材料是最重要的决定因素。同时，为了适应各种实际污水处理过程的特殊要求，对光催化材料的形状和特性往往有一定限制。比如，要使光催化材料与污水充分接触，要尽量采用固定化的材料以减少与污水分离的难度。
发明内容
针对现有技术存在的问题，本发明旨在提供一种自清洁纤维的制备方法，可以用于净化污水中的有机污染物。
一种自清洁纤维的制备方法，其特征在于，包括以下步骤。
步骤1：合成活性前驱体溶液。
(1) 在300mL去离子水中加入12~15g偏钒酸钠、2~3g乙二胺四乙酸二钠，搅拌溶解，再滴加1mol/L盐酸溶液，至溶液pH值为5，形成溶液A。
(2) 在200mL去离子水中加入6~8g五水合硝酸铋、3~6g硝酸钕和2.5~3g碳酸氢钠，搅拌溶解，形成溶液B。
(3) 将溶液A和溶液B混合并搅拌均匀，制得活性前驱体溶液。
步骤2：纤维覆膜。
(1) 将活性前驱体溶液移入不锈钢水热反应釜，并将2g硅酸铝纤维浸入溶液中，密闭反应釜，在200~220℃反应50h，冷却，取出纤维状物。
(2) 将纤维状物用去离子水冲洗，在120℃干燥10h，然后在810~860℃煅烧3h，冷却至室温，得到自清洁纤维。
所述硅酸铝纤维长50mm，直径3μm，密度0.28g/cm3，耐火度1300℃。
本发明制备的自清洁纤维的主要技术特征如下：自清洁纤维由表面涂覆钒酸铋钕的硅酸铝纤维组成，钒酸铋钕涂层厚度0.5~0.8μm。
一种自清洁纤维的制备方法，与现有技术相比，优点在于。
本发明在硅酸铝纤维表面经纤维覆膜过程，涂覆了薄层钒酸铋钕活性层，不仅保留了硅酸铝纤维耐高温、柔韧、强度高的特点，而且具备在光照条件下降解水中有机污染物的活性。自清洁纤维可飘浮在水中，可以与污水充分接触，并且可以固定使用，避免了处理后的分离过程。
具体实施方式
实施例1。
一种自清洁纤维的制备方法，主要包括以下步骤。
步骤1：合成活性前驱体溶液。
(1) 在300mL去离子水中加入12g偏钒酸钠、2g乙二胺四乙酸二钠，搅拌溶解，再滴加1mol/L盐酸溶液，至溶液pH值为5，形成溶液A。
(2) 在200mL去离子水中加入6g五水合硝酸铋、3g硝酸钕和2.5g碳酸氢钠，搅拌溶解，形成溶液B。
(3) 将溶液A和溶液B混合并搅拌均匀，制得活性前驱体溶液。
步骤2：纤维覆膜。
(1) 将活性前驱体溶液移入不锈钢水热反应釜，并将2g硅酸铝纤维浸入溶液中，密闭反应釜，在200℃反应50h，冷却，取出纤维状物。
(2) 将纤维状物用去离子水冲洗，在120℃干燥10h，然后在810℃煅烧3h，冷却至室温，得到自清洁纤维。
制备的自清洁纤维由表面涂覆钒酸铋钕的硅酸铝纤维组成，钒酸铋钕涂层厚度0.5μm。
性能检测。
在1000mL烧杯中加入500mL浓度为20mg/L的皂黄溶液，再加入1g通过实施例1制备的自清洁纤维，在暗处放置2h，测定皂黄溶液浓度；然后将溶液置于150 W卤钨灯下照射，每隔1h测定皂黄溶液浓度。计算皂黄在自清洁纤维上的吸附率和光催化降解率。
根据测量结果得知，经过2h避光吸附后，皂黄在自清洁纤维上的吸附率为3.7%。经卤钨灯照射，皂黄发生光催化降解反应；经过5h反应后，皂黄溶液光催化降解率达到100%。
经相同检测步骤，皂黄在原料硅酸铝纤维上的吸附率为2.6%，经光照后未发生光催化降解。
实施例2。
一种自清洁纤维的制备方法，主要包括以下步骤。
步骤1：合成活性前驱体溶液。
(1) 在300mL去离子水中加入13g偏钒酸钠、2.5g乙二胺四乙酸二钠，搅拌溶解，再滴加1mol/L盐酸溶液，至溶液pH值为5，形成溶液A。
(2) 在200mL去离子水中加入7g五水合硝酸铋、4g硝酸钕和2.7g碳酸氢钠，搅拌溶解，形成溶液B。
(3) 将溶液A和溶液B混合并搅拌均匀，制得活性前驱体溶液。
步骤2：纤维覆膜。
(1) 将活性前驱体溶液移入不锈钢水热反应釜，并将2g硅酸铝纤维浸入溶液中，密闭反应釜，在210℃反应50h，冷却，取出纤维状物。
(2) 将纤维状物用去离子水冲洗，在120℃干燥10h，然后在830℃煅烧3h，冷却至室温，得到自清洁纤维。
制备的自清洁纤维由表面涂覆钒酸铋钕的硅酸铝纤维组成，钒酸铋钕涂层厚度0.65μm。
实施例3。
一种自清洁纤维的制备方法，主要包括以下步骤。
步骤1：合成活性前驱体溶液。
(1) 在300mL去离子水中加入15g偏钒酸钠、3g乙二胺四乙酸二钠，搅拌溶解，再滴加1mol/L盐酸溶液，至溶液pH值为5，形成溶液A。
(2) 在200mL去离子水中加入8g五水合硝酸铋、6g硝酸钕和3g碳酸氢钠，搅拌溶解，形成溶液B。
(3) 将溶液A和溶液B混合并搅拌均匀，制得活性前驱体溶液。
步骤2：纤维覆膜。
(1) 将活性前驱体溶液移入不锈钢水热反应釜，并将2g硅酸铝纤维浸入溶液中，密闭反应釜，在220℃反应50h，冷却，取出纤维状物。
(2) 将纤维状物用去离子水冲洗，在120℃干燥10h，然后在860℃煅烧3h，冷却至室温，得到自清洁纤维。
制备的自清洁纤维由表面涂覆钒酸铋钕的硅酸铝纤维组成，钒酸铋钕涂层厚度0.8μm。
Claims (3)
1.一种自清洁纤维的制备方法，其特征在于，该制备方法包括下述工艺步骤：
步骤1：合成活性前驱体溶液
(1) 在300mL去离子水中加入12~15g偏钒酸钠、2~3g乙二胺四乙酸二钠，搅拌溶解，再滴加1mol/L盐酸溶液，至溶液pH值为5，形成溶液A；
(2) 在200mL去离子水中加入6~8g五水合硝酸铋、3~6g硝酸钕和2.5~3g碳酸氢钠，搅拌溶解，形成溶液B；
(3) 将溶液A和溶液B混合并搅拌均匀，制得活性前驱体溶液；
步骤2：纤维覆膜
(1) 将活性前驱体溶液移入不锈钢水热反应釜，并将2g硅酸铝纤维浸入溶液中，密闭反应釜，在200~220℃反应50h，冷却，取出纤维状物；
(2) 将纤维状物用去离子水冲洗，在120℃干燥10h，然后在810~860℃煅烧3h，冷却至室温，得到自清洁纤维。
2.根据权利要求1所述的一种自清洁纤维的制备方法，其特征在于，所述硅酸铝纤维长50mm，直径3μm，密度0.28g/cm3，耐火度1300℃。
3.根据权利要求1所述的一种自清洁纤维的制备方法，其特征在于，自清洁纤维由表面涂覆钒酸铋钕的硅酸铝纤维组成，钒酸铋钕涂层厚度0.5~0.8μm。
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