PVA-co-PE纳米纤维膜负载钴催化剂的制备方法与应用技术

本发明专利技术提供了一种PVA

【技术实现步骤摘要】
PVA
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co
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PE纳米纤维膜负载钴催化剂的制备方法与应用


[0001]本专利技术涉及非均相催化剂
，尤其涉及一种PVA
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co
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PE纳米纤维膜负载钴催化剂的制备方法与应用。

技术介绍

[0002]原位化学氧化是一种新兴的废水处理技术，因为其具有几乎无选择性的降解，效率高，而且有可能增强氧化后的微生物活性的优点；此外，它可以完全矿化各种有机化合物。目前，过一硫酸盐(PMS)因分解能产生强氧化性的硫酸自由基被广泛用作水体净化，成为化学氧化技术处理废水的氧化剂；它具有高氧化效率、灵活和应用广泛、较长的半衰期(30～40μs)、对不饱和芳烃反应的高选择性以及较慢的前体氧化剂消耗率(由于其稳定性高)等优点。此外，过一硫酸盐最终会转化为硫酸盐，对环境的不利影响较小；然而，过一硫酸盐的自我分解过程非常缓慢，会增加水体净化的时间成本，因此需要通过激活来加速硫酸自由基的形成。
[0003]现有技术中有许多被用于激活PMS的方法，但基于过渡金属的方法，即使用Cu、Fe、Mn和Co，被认为是最有效的；其中，Co因其活性高，被认为是最适合用于PMS激活的非贵金属之一。在均相钴离子催化体系中，钴离子的投加量通常较大；针对此问题，专利技术专利(申请号为CN 202210774113.1)公开了一种微量钴协同电活化过一硫酸盐的方法及应用，通过在钴活化过一硫酸盐时，进行通电处理，提高钴离子激活过一硫酸盐生物效率，产生更多的硫酸自由基和羟基自由基，更有效地降低有机污染物，减少了钴离子的投加量；但是，该方法需用进行通电处理，在大型净化厂中难以应用，且安全性低。
[0004]非均相催化剂具有易分离、易回收的特点；将钴盐非均相化并用于活化PMS降解有机污染物近年来受到科研工作者广泛关注。纤维基材因其在工业操作中很容易处理，并且可以简单地从反应溶液中分离出来，成为非均相催化剂载体的研究热点；此外，纤维材料还具有其他有吸引力的特性，包括坚固性、化学稳定性、工业可用性和成本效益等。但是，非均相催化剂存在催化效率不如均相催化剂，反应速率较慢的问题，所以现有技术还没有将钴盐进行非均相化后，使其仍保持对PMS的高效催化活性、较好的应用于水体净化的方法。
[0005]有鉴于此，有必要设计一种改进的PVA
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PE纳米纤维膜负载钴催化剂的制备方法与应用，以解决上述问题。

技术实现思路

[0006]本专利技术的目的在于提供一种PVA
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PE纳米纤维膜负载钴催化剂的制备方法与应用，先对PVA
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PE纳米纤维膜进行活化与改性，然后置于钴盐与吡啶配位的配合物溶液中反应，得到具有高催化活性、高负载量、重复利用性能好的PVA
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PE纳米纤维膜负载钴催化剂；该催化剂与PMS组成降解体系应用于水体净化领域，具有更高的氧化降解效率，应用范围和前景广泛。
[0007]为实现上述专利技术目的，本专利技术提供了一种PVA
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co
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PE纳米纤维膜负载钴催化剂的
制备方法，包括以下步骤：
[0008]S1、将PVA
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co
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PE纳米纤维膜置于强碱溶液中浸泡，再置于三聚氯氰的1,4
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二氧六环溶液中浸泡，得到活化的PVA
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co
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PE纳米纤维膜；
[0009]S2、将步骤S1制备的所述活化的PVA
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co
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PE纳米纤维膜置于四乙烯五胺溶液中浸泡，取出后用去离子水清洗至废液为中性，烘干得到改性的PVA
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co
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PE纳米纤维膜；
[0010]S3、将钴盐水溶液与吡啶类水溶液均匀混合，得到钴盐与吡啶配位的配合物溶液；
[0011]S4、将步骤S2得到的所述改性的PVA
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co
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PE纳米纤维膜置于步骤S3的配合物溶液中，反应10～14h，清洗烘干后即得PVA
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co
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PE纳米纤维膜负载钴催化剂。
[0012]作为本专利技术的进一步改进，在步骤S3中，所述配合物溶液中，钴盐水溶液与吡啶类水溶液的体积比为1:(1.5～2.5)；所述钴盐水溶液的质量浓度为15～25g/L；所述吡啶类水溶液的质量百分浓度为25％～35％。
[0013]作为本专利技术的进一步改进，在步骤S2中，所述四乙烯五胺溶液中，四乙烯五胺与乙醇的体积比为(2.5～3.5):(6.5～7.5)。
[0014]作为本专利技术的进一步改进，在步骤S1中，所述强碱溶液的物质的量浓度为2.0～4.0mol/L；所述三聚氯氰在1,4
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二氧六环溶液的质量百分浓度为8wt％～12wt％。
[0015]作为本专利技术的进一步改进，所述PVA
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co
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PE纳米纤维在所述强碱溶液中的浸泡时间为0.5～1.5h，温度为20～35℃，在所述三聚氯氰的1,4
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二氧六环溶液中的浸泡时间为1.5～2.5h，温度为20～35℃。
[0016]作为本专利技术的进一步改进，所述强碱溶液包括氢氧化钠、氢氧化钾中的一种。
[0017]作为本专利技术的进一步改进，所述PVA
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co
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PE纳米纤维在所述四乙烯五胺溶液中的浸泡时间为20～40min，温度为20～35℃
[0018]作为本专利技术的进一步改进，所述PVA
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co
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PE纳米纤维膜中纤维的直径为100～500nm；所述PVA
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co
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PE纳米纤维膜的比表面积为15～17m2/g。
[0019]作为本专利技术的进一步改进，在步骤S3中，所述吡啶类水溶液中的吡啶种类包括吡啶、2,2
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联吡啶、2
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甲基吡啶、3
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甲基吡啶中的一种；所述钴盐水溶液中的钴盐包括硝酸钴、硫酸钴、氯化钴、钨酸钴中的一种。
[0020]本专利技术还提供了一种由上述中任一项所述的制备方法制备的PVA
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co
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PE纳米纤维膜负载钴催化剂的应用，所述PVA
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PE纳米纤维膜负载钴催化剂应用于过一硫酸盐的催化激活，应用于水体净化领域。
[0021]作为本专利技术的进一步改进，所述PVA
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PE纳米纤维膜负载钴催化剂应用于水体净化领域时，水体环境为弱酸性或中性环境。
[0022]本专利技术的有益效果是：
[0023]1、本专利技术提供了一种PVA
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co
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【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种PVA
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PE纳米纤维膜负载钴催化剂的制备方法，其特征在于，包括以下步骤：S1、将PVA
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co
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PE纳米纤维膜置于强碱溶液中浸泡，再置于三聚氯氰的1,4
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二氧六环溶液中浸泡，得到活化的PVA
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co
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PE纳米纤维膜；S2、将步骤S1制备的所述活化的PVA
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co
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PE纳米纤维膜置于四乙烯五胺溶液中浸泡，取出后用去离子水清洗至废液为中性，烘干得到改性的PVA
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co
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PE纳米纤维膜；S3、将钴盐水溶液与吡啶类水溶液均匀混合，得到钴盐与吡啶配位的配合物溶液；S4、将步骤S2得到的所述改性的PVA
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co
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PE纳米纤维膜置于步骤S3的配合物溶液中，反应10～14h，清洗烘干后即得PVA
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co
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PE纳米纤维膜负载钴催化剂。2.根据权利要求1所述的PVA
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co
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PE纳米纤维膜负载钴催化剂的制备方法，其特征在于，在步骤S3中，所述配合物溶液中，钴盐水溶液与吡啶类水溶液的体积比为1:(1.5～2.5)；所述钴盐水溶液的质量浓度为15～25g/L；所述吡啶类水溶液的质量百分浓度为25％～35％。3.根据权利要求1所述的PVA
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co
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PE纳米纤维膜负载钴催化剂的制备方法，其特征在于，在步骤S2中，所述四乙烯五胺溶液中，四乙烯五胺与乙醇的体积比为(2.5～3.5):(6.5～7.5)。4.根据权利要求1所述的PVA
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co
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PE纳米纤维膜负载钴催化剂的制备方法，其特征在于，在步骤S1中，所述强碱溶液的物质的量浓度为2.0～4.0mol/L；所述三聚氯氰在1,4
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二氧六环溶液的质量百分浓度为8wt％～12wt％。5.根据权利要求4所述的PVA
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【专利技术属性】
技术研发人员：王栋，周英，严忠，王雯雯，
申请(专利权)人：武汉纺织大学，
类型：发明
国别省市：