一种染料废水处理用纤维的制造方法技术

本发明专利技术公开了纤维制造技术领域的可催化氧化剂快速高效氧化分解多种染料纤维的制造方法，所得纤维可用于染料废水处理，该制造方法首先采用沉淀聚合法合成含特殊官能团的聚合物，随后以可溶性碱水溶液为溶剂、无机酸水溶液为凝固介质，采用湿法纺丝技术纺制纤维，洗涤、干燥后，在可溶性亚铁盐水溶液中，纤维富含的羧酸基、羟基与亚铁离子之间发生络合作用，制得络合物纤维，纤维具备了催化氧化剂氧化分解染料的特性。所得纤维与现有粉末状或颗粒状Fenton反应催化剂相比，除具有可重复使用、处理效率高、染料去除率高、应用成本低等优点外，还具有可非织造或纺织加工、整体性好、使用方便、易回收等优点，因此，更加满足工业实用性要求。

【技术实现步骤摘要】

本专利技术涉及一种纤维的制造技术，具体为一种可催化氧化剂快速高效氧化分解多种染料纤维的制造方法，该制造方法利用了沉淀聚合、湿法纺丝以及络合铁离子等技术，所得纤维可用于染料废水处理。
技术介绍
水是人类及一切生物赖以生存的重要物质，是工农业生产、经济发展和环境改善过程中不可替代的宝贵资源。众所周知，我们地球上淡水资源有限，由于人口增长速度过快，水资源短缺问题日益突出，并逐渐成为制约经济发展、影响人们生活的主要问题之一。近年来，由于经济快速发展的缘故，工业废水污染日趋严重，造成水资源水质恶化。全世界染料工业每年大约消耗和生产80000吨染料，其中有10000吨用于商业染料工业(GuangweiZhang，IdzumiOkajima，TakeshiSako，Decompositionanddecolorationofdyeingwastewaterbyhydrothermaloxidation，TheJournalofSupercriticalFluids，2016，112，136-142；LeeJW，ChoiSP，ThiruvenkatachariR，Evaluationoftheperformanceofadsorptionandcoagulationprocessesforthemaximumremovalofreactivedyes，DyesandPigments，2006，69(3)：196-203)，这些染料主要用于纺织、印染、造纸、制革、油漆等产业，而上述产业产生的废水大概有10％-15％没有经过处理而直接排放，因此，染料工业排放的染料废水已成为工业废水的主要来源之一。在这些染料废水中，染料成分复杂，浓度和色度较高，大多数难生物降解，而且还含有多种具有生物毒性或具有致癌、致畸和致突变的有机物，因此，染料废水处理已变得十分迫切(JinWu，LumingMa，YunluChen，Catalyticozonationoforganicpollutantsfrombio-treateddyeingandfinishingwastewaterusingrecycledwasteironshavingsasacatalyst：Removalandpathways，WaterResearch，2016，92，140-48)。目前，工业上普遍采用物理化学(如吸附、絮凝)和生物等方法处理染料等有机污染物(孙赛楠，于飞，刘凡，韩生，马杰，石墨烯及其复合材料对水中有机物和重金属的吸附研究，现代化工，2015，35(11)：32-36；邱并生，脱水污泥中脱色偶氮染料功能菌，微生物学通报，2016，43(2)：465-466)。物理化学方法具有设备简单、操作简便等优点，但此类方法通常仅是将染料等有机物从液相转移到固相(如活性碳吸附)，并没有完全消除有机污染物，而且会带来大量的固体废弃物和再生废水，因此，在去除效果和二次污染等方面均存在一定的缺陷(马留可，詹福如，活性炭对水中亚甲基蓝的吸附性能研究，化学工程，2016，44(1)：28-32；阮超，周文婷，林怡汝，胡善爽，泥质活性炭在污水处理中的应用，再生资源与循环经济，2016，9(1)：31-33)。生物法具有运行费用低等优点，但存在处理周期长、设备占用面积大，染料等有机污染物对生物的毒性作用会引起去除效果不佳等问题，在厌氧的条件下还可能生成致癌的芳香胺类化合物(HumaHayat，QaisarMahmood，ArshidPervez，Comparativedecolorizationofdyesintextilewastewaterusingbiologicalandchemicaltreatment，SeparationandPurificationTechnology，2015，154，149-153)，因此，生物法应用受到了限制。催化分解法能够弥补上述物理化学、生物法所存在的缺陷，是目前处理染料废水比较理想的方法之一，因此，研制和开发新型可催化分解染料的材料在治理染料废水污染方面具有重要的现实意义。目前，已出现可催化分解染料的材料，例如，①高活性二氧化钛基光催化材料，但二氧化钛光响应范围较窄，只能吸收太阳光中的紫外光，同时其量子效率偏低，阻碍了其实际应用和商业化发展(向全军，二氧化钛基光催化材料的微结构调控与性能增强，2012，武汉理工大学博士学位论文；AlexandruR.Biris，DanaToloman，AdrianaPopa，SynthesisofTunablecore-shellnanostructuresbasedonTiO2-graphenearchitecturesandtheirapplicationinthephotodegradationofrhodaminedyes，PhysicaE：Low-dimensionalSystemsandNanostructures，2016，81，326-333)；②氧化锌、石墨烯、二氧化钛三元复合纳米催化剂，这种催化剂具有良好的可见光催化活性，能高效处理染料废水，但制作复杂，容易失活，且分离和回收困难，因此应用受到限制(PrawitNuengmatcha，SaksitChanthai，RatanaMahachai，Visiblelight-drivenphotocatalyticdegradationofrhodamineBandindustrialdyes(texbriteBAC-LandtexbriteNFW-L)byZnO-graphene-TiO2composite，JournalofEnvironmentalChemicalEngineering，2016，4(2)：2170-2177)；③载银氧化锌微纳米球，作为光催化剂，在分解某些染料时具有很好的光催化活性，但其量子产率低，极大地降低了光催化效率，因此，其应用受到限制(张振飞，刘海瑞，张华，刘旭光等，ZnO/Ag微米球的合成与光催化性能，高等学校化学学报，2013，34(12)：2827-2833)；④三氧化钨光催化材料，这种材料表现出较高的催化活性和目标产物的选择性，但活性钨组分容易从载体上脱落，不能重复使用，因此，其应用受到限制(祝全敬，新型含钨纳米材料的合成及其在绿色选择氧化反应中的应用研究，复旦大学博士学位论文，2013；MariaHepel，SandraHazelton，PhotoelectrocatalyticdegradationofdiazodyesonnanostructuredWO3electrode本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种染料废水处理用纤维的制造方法，其特征在于工艺过程如下：(1)沉淀聚合工艺：称取一定质量的单体1，将其置于适宜的烧杯中，称取单体2，使其与单体1的质量之比为1∶9～9∶1，将单体2加入上述烧杯中，称取占单体1和单体2总质量0.2～2％的引发剂，并将其加入到上述烧杯中，搅拌直至引发剂完全溶解于单体中，停止搅拌；称取去离子水，使其质量与单体1和单体2总质量之比为1∶2～1∶0.5，将其加入到上述烧杯中，搅拌使其混合均匀，随后将单体、引发剂和去离子水形成的混合体系移至聚合釜中，开启搅拌，通入氮气以排净聚合釜中残留的空气，将聚合釜升温至70～95℃，并开始计时，反应1～4h后，取出胶状产物，用去离子水洗涤一次以上，除去未反应的单体以及低聚物，以防聚合产物着色，于真空干燥机中40～80℃条件下干燥48～96h后，于高速粉碎机中充分粉碎，制得淡黄色粉末状聚合物；所述单体1为丙烯酸、甲基丙烯酸、顺丁烯二酸酐中的一种，所述单体2为甲基丙烯酸羟乙酯、甲基丙烯酸羟丙酯中的一种；(2)湿法纺丝工艺：量取一定体积的去离子水，将其置于凝固浴中，量取一定体积的无机酸，使无机酸与去离子水的体积之比为0.2∶9.8～9.8∶0.2，将其缓慢、小心地倒入上述凝固浴中，搅拌使其混合均匀，自然冷却至室温，即为凝固介质；称取一定质量去离子水，将其置于适宜的烧杯中，称取一定质量可溶性碱，使可溶性碱与去离子水的质量之比为0.5∶9.5～9.5∶0.5，将其加入到上述去离子水中，搅拌至可溶性碱完全溶解，即为溶剂；称取一定质量步骤(1)中制得的聚合物粉末，使聚合物与上述溶剂的质量之比为0.1∶10～3∶10，将其加入到上述溶剂中，在40～80℃条件下磁力搅拌直至形成均匀溶液，即为纺丝液，待温度降至室温后，将纺丝液倒入湿法纺丝用盛液器中，随后将盛液器置于真空干燥机中在40℃以及‑0.09MPa条件下脱泡，时间为30min；将聚四氟乙烯喷丝组件浸没于凝固浴液中，利用蠕动泵将上述盛液器中的纺丝液以0.1～1.0ml/min的速度输送到聚四氟乙烯喷丝板中，纺丝液经喷丝板上的喷丝孔进入到凝固浴，待凝固浴中的溶液细流凝固成丝后，收丝，即可获得附着有无机酸盐的纤维；(3)洗涤、干燥工艺：称取一定质量去离子水，将其置于洗涤槽中，称取一定质量步骤(2)中制得的纤维，使纤维与去离子水的质量之比为0.1∶100～10∶100，将其放入到上述洗涤槽中洗涤，将洗涤后的纤维置于鼓风干燥箱中于10～40℃条件下干燥24～96h，获得初生纤维；(4)络合工艺：称取一定质量的去离子水，将其置于适宜烧杯中，称取一定质量的可溶性亚铁盐，使去离子水与亚铁盐的质量比为0.5∶9.5～9.5∶0.5，将其加入到上述去离子水中，搅拌至可溶性亚铁盐完全溶解，即为亚铁盐水溶液，并将其置于处理槽中；称取一定质量的纤维，使纤维与上述亚铁盐水溶液质量之比为1∶100～1∶10，并将纤维放入处理槽中，浸没于亚铁盐水溶液中，将处理槽温度升高至10～90℃，开始计时，纤维与铁离子进行络合，络合时间为1～300min，达络合时间后，将纤维立即从处理槽中取出，并置于真空干燥箱中，在20～50℃条件下干燥1～3h，制得可催化氧化剂快速高效氧化分解多种染料的络合物纤维。...

【技术特征摘要】
1.一种染料废水处理用纤维的制造方法，其特征在于工艺过程如下：
(1)沉淀聚合工艺：称取一定质量的单体1，将其置于适宜的烧杯中，称
取单体2，使其与单体1的质量之比为1∶9～9∶1，将单体2加入上述烧杯中，称
取占单体1和单体2总质量0.2～2％的引发剂，并将其加入到上述烧杯中，搅拌
直至引发剂完全溶解于单体中，停止搅拌；称取去离子水，使其质量与单体1
和单体2总质量之比为1∶2～1∶0.5，将其加入到上述烧杯中，搅拌使其混合均匀，
随后将单体、引发剂和去离子水形成的混合体系移至聚合釜中，开启搅拌，通入
氮气以排净聚合釜中残留的空气，将聚合釜升温至70～95℃，并开始计时，反
应1～4h后，取出胶状产物，用去离子水洗涤一次以上，除去未反应的单体以及
低聚物，以防聚合产物着色，于真空干燥机中40～80℃条件下干燥48～96h后，
于高速粉碎机中充分粉碎，制得淡黄色粉末状聚合物；
所述单体1为丙烯酸、甲基丙烯酸、顺丁烯二酸酐中的一种，所述单体2
为甲基丙烯酸羟乙酯、甲基丙烯酸羟丙酯中的一种；
(2)湿法纺丝工艺：量取一定体积的去离子水，将其置于凝固浴中，量取
一定体积的无机酸，使无机酸与去离子水的体积之比为0.2∶9.8～9.8∶0.2，将其缓
慢、小心地倒入上述凝固浴中，搅拌使其混合均匀，自然冷却至室温，即为凝固
介质；称取一定质量去离子水，将其置于适宜的烧杯中，称取一定质量可溶性碱，
使可溶性碱与去离子水的质量之比为0.5∶9.5～9.5∶0.5，将其加入到上述去离子水
中，搅拌至可溶性碱完全溶解，即为溶剂；称取一定质量步骤(1)中制得的聚
合物粉末，使聚合物与上述溶剂的质量之比为0.1∶10～3∶10，将其加入到上述溶
剂中，在40～80℃条件下磁力搅拌直至形成均匀溶液，即为纺丝液，待温度降
至室温后，将纺丝液倒入湿法纺丝用盛液器中，随后将盛液器置于真空干燥机中
在40℃以及-0.09MPa条件下脱泡，时间为30min；将聚四氟乙烯喷丝组件浸没
于凝固浴液中，利用蠕动泵将上述盛液器中的纺丝液以0.1～1.0ml/min的速度
输送到聚四氟乙烯喷丝板中，纺丝液经喷丝板上的喷丝孔进入到凝固...

【专利技术属性】
技术研发人员：徐乃库，鲁玉瑶，
申请(专利权)人：天津工业大学，
类型：发明
国别省市：天津;12