CN110804856B - 一种光催化降解活性染料的腈纶织物及其制备方法 - Google Patents
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Abstract
本发明属于腈纶织物技术领域，公开了一种光催化降解活性染料的腈纶织物及其制备方法，本发明通过将腈纶织物催化表面水解后放在含钒的氧化物和氢氧化钠的溶液中进行反应，生成钒多酸，使矾多酸在生成的过程中能同时嫁接在腈纶织物上(原位生长)，精简了工艺流程。本发明中原位生长的方式让钒多酸与腈纶织物的联系也更为紧密，循环运用于光催化降解活性染料的效果更好。本发明提供的光催化降解活性染料的腈纶织物在光催化作用下降解活性染料的降解率在一定条件下能达到96％以上。
Description
技术领域
本发明涉及腈纶织物技术领域，尤其是涉及一种光催化降解活性染料的腈纶织物及其制备方法。
背景技术
在合成染料的生产和使用过程中，会产生大量的废水。活性染料由于其能用经济的染色工艺和简单的染色操作获得高水平的各项坚牢性能且色谱广、色泽鲜艳、性能优异、适用性强，故在纺织等行业得到广泛应用。然而活性染料利用率不够高，容易产生大量有色污水，其色度超过几千倍，COD值一般在0.8万～3万ppm，浓废水的COD值甚至要超过5万ppm，故如何进行废水处理成了一个大问题。在目前传统的工业废水的处理中，物理法处理诸如吸附、絮凝、电离和膜过滤只能将染料从一个相转移到另一个相，产生大量的固体废物，而生物法处理还不能充分去除具有强烈颜色的纺织染料，因此如何降解活性染料成为当今研究的热潮。
由于多金属氧酸盐结构的多样性和自身优良的物理化学特性，常被用作基本构筑模块去构建功能性材料，在光催化领域有潜在的应用。目前研究的方向是将多酸与纺丝液有机结合，通过静电纺丝，多酸能够均匀铺于纳米复合纤维上，使该纳米膜具有光催化降解活性染料的作用。但该方法操作复杂，对环境的要求极高，成本高且使用寿命较低，不符合目前国家所提出的节能减排的要求。
发明内容
本发明的目的是提供一种光催化降解活性染料的腈纶织物及其制备方法，本发明制备方法制备的的腈纶织物能有效进行光催化降解活性染料、且能循环使用。
为解决上述技术问题，本发明提供了一种光催化降解活性染料的腈纶织物及其制备方法，包括以下步骤：
1)将腈纶织物用有机溶剂催化使所述腈纶织物表层水解，然后水洗，晾干；
2)将氢氧化钠溶于去离子水中，配成氢氧化钠溶液；
3)将钒的氧化物和步骤1)处理得到的腈纶织物加入所述氢氧化钠溶液中，50～70℃条件下搅拌至所述钒的氧化物全部溶解后冷却至室温，得到含有腈纶织物和钒多酸的溶液；
4)将步骤3)得到的含有腈纶织物和钒多酸的溶液用盐酸调节pH至5～7，再放入120～200℃的反应釜中反应，反应结束后取出腈纶织物晾干，得到光催化降解活性染料的腈纶织物。
优选的，步骤1)中所述有机溶剂为乙醇。
优选的，步骤1)中所述有机溶剂的浓度为5％～10wt％。
优选的，步骤2)中所述氢氧化钠溶液的浓度为6％～12wt％。
优选的，步骤3)所述钒的氧化物为五氧化二矾。
优选的，步骤3)中所述钒的氧化物与所述氢氧化钠溶液的质量比为(3～6)：100。
优选的，步骤4)中所述反应的时间为24～72h。
本发明还提供了一种上述制备方法制备得到的光催化降解活性染料的腈纶织物。
与现有技术相比，本发明提供了一种光催化降解活性染料的腈纶织物及其制备方法，本发明通过将腈纶织物放在含钒的氧化物和氢氧化钠的溶液中进行反应，让钒多酸在制备的过程中能同时嫁接在腈纶织物上(原位生长)，精简了工艺流程；原位生长的方式让钒多酸与腈纶织物的联系也更为紧密，循环运用于光催化降解活性染料的效果更好。
具体实施方式
为了进一步理解本发明，下面结合实施例对本发明优选实施方案进行描述，但是应当理解，这些描述只是为了进一步说明本发明的特征和优点，而不是对本发明权利要求的限制。
本发明所有原料，对其来源没有特别限制，在市场上购买的或按照本领域技术人员熟知的常规方法制备的即可。
本发明提供了一种光催化降解活性染料的腈纶织物的制备方法，包括以下步骤：
1)将腈纶织物用有机溶剂催化使所述腈纶织物表层水解，然后水洗，晾干；
2)将氢氧化钠溶于去离子水中，配成氢氧化钠溶液；
3)将钒的氧化物和步骤1)处理得到的腈纶织物加入所述氢氧化钠溶液中，50～70℃条件下搅拌至所述钒的氧化物全部溶解后冷却至室温，得到含有腈纶织物和钒多酸的溶液；
4)将步骤3)得到的含有腈纶织物和钒多酸的溶液用盐酸调节pH至5～7，再放入120～200℃的反应釜中反应，反应结束后取出腈纶织物晾干，得到光催化降解活性染料的腈纶织物。
本发明首先将腈纶织物浸泡在有机溶剂，有机溶剂催化腈纶织物表层水解，然后将腈纶织物水洗、晾干备用。在本发明中，有机溶剂优选为乙醇，有机溶剂的浓度优选为5～10wt％。
然后，将氢氧化钠溶于去离子水中，配成氢氧化钠溶液，其浓度优选为6～12wt％，更优选为6～10wt％。
氢氧化钠溶液制备完成后，将钒的氧化物和表层水解的腈纶织物加入到氢氧化钠溶液中，50～70℃条件下搅拌至钒的氧化物全部溶解后冷却至室温，得到含有腈纶织物和钒多酸的溶液。在此过程中，腈纶织物的大分子侧基(氰基)在氢氧化钠的催化作用下发生水解，先生成酰胺基再进一步水解形成羧基；在此过程中，钒的氧化物与氢氧化钠溶液反应生成钒多酸，钒多酸的金属钒离子能与羧基中的氧原子桥联或螯合，形成稳定的成电中性的配位聚合物，且羧基配位能力强，能生成热稳定性高的多孔骨架，钒多酸较钼或钨的杂多化合物有更好的氧化催化性能，且制备钒多酸也是在弱碱性条件下，故钒多酸能嫁接在腈纶织物上(原位生长)。在本发明中，所述钒的氧化物优选为五氧化二矾，钒的氧化物与氢氧化钠溶液的质量比为(3～6)：100。
最后，将含有腈纶织物和钒多酸的溶液用盐酸调节pH至5～7，然后放入反应釜中反应，反应结束后取出织物并在室温下晾干，得到一种光催化降解活性染料的腈纶织物；在此过程中，钒多酸与腈纶织物进一步进行反应。在本发明中，盐酸的浓度优选为2～10mol/L，更优选为4～6mol/L。在本发明中，在反应釜中反应的时间优选为24～72h。
为了进一步理解本发明，下面结合实施例对本发明提供的一种光催化降解活性染料的腈纶织物的制备方法进行详细说明，本发明的保护范围不受以下实施例的限制。
实施例1
(1)将10g腈纶织物用浓度为5wt％的乙醇催化腈纶表层水解50min，水洗，晾干，得到备用腈纶织物。
(2)将氢氧化钠溶于去离子水中，配成浓度为6wt％的氢氧化钠溶液。
(3)将浓度为3wt％的五氧化二钒和步骤(1)的备用腈纶织物加入到步骤(2)的氢氧化钠溶液中，在50℃下搅拌至钒的氧化物全部溶解后冷却至室温，得到含有腈纶织物和钒多酸的溶液。
(4)将步骤(3)得到的得到含有腈纶织物和钒多酸的溶液用浓度为4mol/L的盐酸调节pH为6，放入150℃的反应釜中反应48h，取出织物并在室温下晾干，得到一种光催化降解活性染料的腈纶织物。
实施例2
(1)将5g腈纶织物用浓度为8wt％的乙醇催化腈纶表层水解50min，水洗，晾干，得到备用腈纶织物。
(2)将氢氧化钠溶于去离子水中，配成浓度为10wt％的氢氧化钠溶液。
(3)将浓度为5wt％的五氧化二钒和步骤(1)的备用腈纶织物加入到步骤(2)的氢氧化钠溶液中，在60℃下搅拌至钒的氧化物全部溶解后冷却至室温，得到含有腈纶织物和钒多酸的溶液。
(4)将步骤(3)得到的得到含有腈纶织物和钒多酸的溶液用浓度为6mol/L的盐酸调节pH为5.8，放入170℃的反应釜中反应24h，取出织物并在室温下晾干，得到一种光催化降解活性染料的腈纶织物。
实施例3
(1)将6g腈纶织物用浓度为10wt％的乙醇催化腈纶表层水解50min，水洗，晾干，得到备用腈纶织物。
(2)将氢氧化钠溶于去离子水中，配成浓度为6wt％的氢氧化钠溶液。
(3)将浓度为6wt％的五氧化二钒和步骤(1)的备用腈纶织物加入到步骤(2)的氢氧化钠溶液中，在70℃下搅拌至钒的氧化物全部溶解后冷却至室温，得到含有腈纶织物和钒多酸的溶液。
(4)将步骤(3)得到的得到含有腈纶织物和钒多酸的溶液用浓度为6mol/L的盐酸调节pH为6.2，放入120℃的反应釜中反应72h，取出织物并在室温下晾干，得到一种光催化降解活性染料的腈纶织物。
利用实施例1制备得到的光催化降解活性染料的腈纶织物，以活性染料活性红3BS作为污染物，采用200W的紫外灯光照，通过电磁搅拌使其受光辐射均匀，每隔30min取样1次进行降解率测试。测试过程为：采用分光光度法，用紫外可见分光光度计在紫外和可见光区域对活性红3BS进行全波段(280～800nm)扫描，确定活性红3BS最大吸收波长，再用紫外可见分光光度计，在此波长下测定活性染料活性红3BS的初始吸光度A0和取样样品(光照30min、光照60min、光照90min和光照120min)的吸光度At。依据朗伯比尔定律(Lambert-Beer law)，根据测定得到的活性染料活性红3BS的初始吸光度A0和不用光照时间取样样品的吸光度At，计算活性染料活性红3BS的初始浓度C0和各取样样品的浓度Ct。然后，根据公式D(％)＝[(C0-Ct)/C0]×100计算各取样样品中活性红3BS的降解率，结果见表1。
取实施例1制备的在第一次降解过程中光照时间为120min的取样样品，放入活性染料活性红3BS进行多次循环利用，按上述测试方法进行测试，测试结果见表2。
表1光催化降解测试结果
表2循环利用后光催化降解测试结果
| 载体 | 污染物 | 循环次数(次) | 降解率(％) |
| 腈纶织物 | 活性红3BS | 1 | 90.96 |
| 腈纶织物 | 活性红3BS | 3 | 86.33 |
| 腈纶织物 | 活性红3BS | 5 | 82.75 |
由表1可知，本发明方法制备的腈纶织物对活性染料的光催化降解能力较强，且随着光照时间越长，对活性染料的降解率越高。
由表2可知，本发明方法制备的腈纶织物可循环利用效果较好，循环使用次数可达5次以上。
以上显示和描述了本发明的基本原理和主要特征和本发明的优点，对于本领域技术人员而言，显然本发明不限于上述示范性实施例的细节，而且在不背离本发明的精神或基本特征的情况下，能够以其他的具体形式实现本发明。因此，无论从哪一点来看，均应将实施例看作是示范性的，而且是非限制性的，本发明的范围由所附权利要求而不是上述说明限定，因此旨在将落在权利要求的等同要件的含义和范围内的所有变化囊括在本发明内。尽管已经示出和描述了本发明的实施例，对于本领域的普通技术人员而言，可以理解在不脱离本发明的原理和精神的情况下可以对这些实施例进行多种变化、修改、替换和变型，本发明的范围由所附权利要求及其等同物限定。
Claims (5)
1.一种光催化降解活性染料的腈纶织物的制备方法，其特征在于，包括以下步骤：
1）将腈纶织物用有机溶剂催化，使所述腈纶织物表层水解，然后水洗，晾干；所述有机溶剂为乙醇；所述有机溶剂的浓度为5~10wt%；
2）将氢氧化钠溶于去离子水中，配成氢氧化钠溶液；
3）将钒的氧化物和步骤1）处理得到的腈纶织物加入所述氢氧化钠溶液中，50~70℃条件下搅拌至所述钒的氧化物全部溶解后冷却至室温，得到含有腈纶织物和钒多酸的溶液；所述钒的氧化物为五氧化二矾；
4）将步骤3）得到的含有腈纶织物和钒多酸的溶液用盐酸调节pH至5~7，再放入120~200℃的反应釜中反应，反应结束后取出腈纶织物晾干，得到光催化降解活性染料的腈纶织物。
2.根据权利要求1所述的制备方法，其特征在于，步骤2）中所述氢氧化钠溶液的浓度为6~12wt%。
3.根据权利要求1所述的制备方法，其特征在于，步骤3）中所述钒的氧化物与所述氢氧化钠溶液的质量比为（3~6）：100。
4.根据权利要求1所述的制备方法，其特征在于，步骤4）中所述反应的时间为24~72h。
5.权利要求1-4所述制备方法制备得到的光催化降解活性染料的腈纶织物。
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