【技术实现步骤摘要】
本专利技术属于催化膜降解处理废水有机污染物的，具体涉及一种铁氧化物/聚醚酰亚胺纳米纤维催化膜的制备方法及应用。
技术介绍
1、科技快速发展的同时也伴随着严重的环境污染问题，尤其是水体污染。农业过程以及工业生产过程中产生的有机污染物排放到水体中，使水体受到污染，进而危害生态平衡和人类身体健康。因此，有效去除水体中的有机污染物，解决水体污染问题非常必要。
2、目前，应用最广泛的去除水中有机污染物的方法包括辐射法、吸附法、膜过滤法、电化学降解法、生物降解法和高级氧化法。其中，高级氧化技术作为新型水处理技术的代表，因其强氧化性和高效性引起了广泛关注。fenton氧化技术作为一种重要的高级氧化技术，已被广泛应用于染料、农药、纺织、酚类和厨房废水的处理。均相芬顿工艺因其ph范围窄、不可回收、易产生铁污泥废弃物等二次污染物而受到限制。因此，非均相fenton工艺因其ph适用范围广、催化剂可回收利用、无二次污染和额外的吸附性能而受到越来越多的关注。
3、然而，催化过程中非贵金属催化剂活性组分的流失无法完全避免，同时非均相金属催化剂的表面能高，在使用的过程中会发生团聚现象，阻碍实际运用。所以将催化剂与载体结合十分必要，聚合物多孔膜具有比表面积大、操作简单、柔韧性强、成本低、能耗低和独特的选择性等优点，是固定固体催化剂的优良载体。传统相转化制备聚合物膜方法较复杂、得到的膜通量较低。静电纺丝是一种简单、有效制备微纳米级纤维膜的制膜技术。通过调整溶液性质和工艺参数可以控制纤维膜的表面形貌、纤维尺寸和表面结构，制备具有微纳米多级表
4、综上所述，本申请采用静电纺丝以及原位生长催化剂的方式制备高效、可靠的催化膜用于有机污染物降解，旨在克服传统聚合物催化膜渗透性能差、污水处理量小的问题。
技术实现思路
1、本申请针对上述粉末催化剂催化时容易团聚、回收工艺复杂、回收效率低和传统分离膜对污水中的离子和分子污染物具有有限的特异性，易引起膜堵塞，不能满足降解难降解污水的需要等技术问题，提出一种铁氧化物/聚醚酰亚胺纳米纤维催化膜、其制备方法及其应用，该催化膜具有稳定性好、催化效率高、双氧水利用效率高、ph使用范围宽、可重复使用等特点，可实现对水中有机污染物的连续高效降解。
2、为达到上述目的，本专利技术提供了一种铁氧化物/聚醚酰亚胺纳米纤维催化膜的制备方法，包括以下步骤。
3、（1）聚醚酰亚胺纺丝液的配置：将干燥的聚醚酰亚胺颗粒加入到溶剂中加热搅拌，静置后得到澄清的聚醚酰亚胺纺丝液。
4、（2）聚醚酰亚胺纳米纤维膜的制备：将步骤（1）得到的聚醚酰亚胺纺丝液置于静电纺丝机中在一定的纺丝条件下进行纺丝，随后将得到的聚醚酰亚胺纳米纤维膜在一定条件下进行热压。
5、（3）铁氧化物/聚醚酰亚胺纳米纤维催化膜制备的浸泡阶段：将铁盐溶于乙醇中，将步骤（2）得到的聚醚酰亚胺膜浸泡在上述溶液中一段时间，然后在烘箱中烘干。
6、（4）铁氧化物/聚醚酰亚胺纳米纤维催化膜制备的原位生长阶段：将铁盐溶于去离子水中，随后加入氟化铵搅拌，配置成生长溶液，将步骤（3）得到的聚醚酰亚胺膜置于生长溶液中在一定条件下进行铁氧化物纳米粒子的原位生长，生长结束后冷冻干燥得到铁氧化物/聚醚酰亚胺纳米纤维催化膜。
7、在该制备方法中，使用静电纺丝技术制备聚醚酰亚胺纳米纤维膜，再通过原位生长技术在纳米纤维膜上生长铁氧化物纳米催化粒子，该制备方法简单，易于操作。
8、作为优选，所述步骤（1）中所述溶剂为n-甲基吡咯烷酮，四氢呋喃，二甲基酰胺，丙酮中的至少一种。所述聚醚酰亚胺纺丝液中聚醚酰亚胺的质量分数为16%~32%。
9、作为优选，所述步骤（2）中环境湿度25~60%，纺丝距离5~25cm，纺丝电压5~25kv，进料速度0.5~1.5ml/h，热压温度30~100℃，热压时间1~60min。
10、作为优选，所述步骤（3）铁盐溶液浓度为0.5~3.5mol/l，浸渍时间为5~60min。
11、作为优选，所述步骤（4）铁盐溶液浓度为0.05~0.5mol/l，原位生长温度30~100℃，原位生长时间1~10h。
12、作为优选，所述步骤（3）和（4）中的铁盐为二价铁和三价铁盐中的一种。
13、本专利技术还提供了一种如上述任一项技术方案所述方法制备得到的铁氧化物/聚醚酰亚胺纳米纤维催化膜。
14、作为优选，所述铁氧化物/聚醚酰亚胺纳米纤维催化膜的厚度为10~450μm，形式为平板膜，呈连通多孔结构，铁氧化物呈侧柏叶状负载在聚醚酰亚胺膜表面。
15、本专利技术还提供一种上述铁氧化物/聚醚酰亚胺纳米纤维催化膜降解有机污染物的方法，包括以下步骤：以铁氧化物/聚醚酰亚胺纳米纤维催化膜在一定温度、ph、无太阳光或有太阳光照条件下，利用双氧水和催化膜、进行fenton或者光fenton反应生成强氧化性自由基，对废水中的有机污染物进行氧化降解。
16、作为优选，所述有机污染物溶液ph为2~10，所述催化降解反应的温度为1~65℃，所述双氧水和有机污染物的摩尔比为1:1~100:1。作为优选，所述有机污染物为染料、酚类及其衍生物、抗生素、环境激素以及消毒副产物中的至少一种，其中，所述染料选自刚果红、罗丹明b、橙黄g和亚甲基蓝中的至少一种，酚类及其衍生物选自苯酚、对氯苯酚、对硝基苯酚、双酚a和2-氯酚中的至少一种，所述抗生素选自环丙沙星、左氧氟沙星、磺胺甲恶唑和克拉霉素中的至少一种，环境激素选自氯氰酯、大豆异黄酮、雌二醇、硝基甲苯和烷基酚中的至少一种，所述消毒副产物为三氯甲烷、溴仿、甲醛和2,4,6,-三氯酚中的至少一种。
17、与现有技术相比，本专利技术的优点和积极效果在于以下3个方面。
18、1、本专利技术提供了一种静电纺丝法制备聚醚酰亚胺纳米纤维膜作为催化剂的载体。在该制备过程中，将干燥后的聚醚酰亚胺颗粒与溶剂加热搅拌得到纺丝液，通过静电纺丝技术在一定条件下制备出具有孔径大、孔隙率高、孔连通性好、面密度小等优点的膜载体，制备方法简单，易于操作。
19、2、本专利技术提供了一种通过原位生长法在聚醚酰亚胺纳米纤维膜上负载铁氧化物纳米催化剂得到铁氧化物/聚醚酰亚胺纳米纤维催化膜。该制备过程中，通过铁盐浸渍和加热生长将聚醚酰亚胺纳米纤维膜转变为高负载量、高稳定性、高催化性能的铁氧化物/聚醚酰亚胺纳米纤维催化膜，制备方法简单、高效。
20、3、通过上述方法制备的铁氧化物/聚醚酰亚胺纳米纤维催化膜具有优异的催化性能，可对有机污染物实验连续循环催化降解，同时避免了粉末催化剂的分散和分离过程。铁氧化物/聚醚酰亚胺纳米纤维催化膜的重复使用性好，本文档来自技高网...
【技术保护点】
1.一种铁氧化物/聚醚酰亚胺纳米纤维催化膜的制备方法，其特征在于，其通过以下步骤制备得到：（1）聚醚酰亚胺纺丝液的配置：将干燥的聚醚酰亚胺颗粒加入到溶剂中加热搅拌溶解形成质量分数为16~32 wt%的聚醚酰亚胺纺丝液，静置脱泡后得到均一的聚醚酰亚胺纺丝液；（2）聚醚酰亚胺纳米纤维膜的制备：以步骤（1）得到的聚醚酰亚胺溶液为铸膜液，采用静电纺丝技术，在环境湿度为25~60%、纺丝距离为5~25cm、进料速度为0.5~1.5mL/h、纺丝电压为5~25kV条件下进行纺丝，随后将得到的聚醚酰亚胺纳米纤维膜在30~100℃下热压1~60min；（3）铁氧化物种子在聚醚酰亚胺纳米纤维膜上的负载：将铁盐溶于乙醇中得到0.5~3.5 mol/L的铁盐乙醇溶液，再将步骤（2）得到的聚醚酰亚胺膜浸泡在上述铁盐乙醇溶液中5~60 min，然后在烘箱中烘干；（4）铁氧化物催化剂在聚醚酰亚胺纳米纤维膜上的原位生长：将铁盐溶于去离子水中得到0.05~0.5mol/L的铁盐水溶液，随后加入0.23g~2.3g氟化铵搅拌，再将步骤（3）得到的负载有铁盐种子的聚醚酰亚胺纤维膜置于上述铁盐水溶液中在30~100℃
2. 根据权利要求1所述的铁氧化物/聚醚酰亚胺纳米纤维催化膜的制备方法，其特征在于，所述步骤（1）中所述溶剂为N-甲基吡咯烷酮，四氢呋喃，N, N-二甲基酰胺，丙酮中的至少一种。
3.根据权利要求1所述的铁氧化物/聚醚酰亚胺纳米纤维催化膜的制备方法，其特征在于，所述步骤（3）和（4）中铁盐为二价铁或三价铁盐中的任意一种。
4.一种如权利要求1-3任一项所述方法制备得到的铁氧化物/聚醚酰亚胺纳米纤维催化膜。
5.根据权利要求4所述的铁氧化物/聚醚酰亚胺纳米纤维催化膜，其特征在于，所述铁氧化物/聚醚酰亚胺纳米纤维催化膜的厚度为10~450μm，形式为平板膜，呈连通多孔结构，铁氧化物呈侧柏叶状负载在聚醚酰亚胺膜表面。
6.一种如权利要求5所述的铁氧化物/聚醚酰亚胺纳米纤维催化膜主要应用于降解水中有机污染物，其降解方法主要包括以下步骤：以铁氧化物/聚醚酰亚胺纳米纤维催化膜在1~65℃、pH为2~10、无太阳光或有太阳光照条件下，利用双氧水和催化膜、进行Fenton或者光Fenton反应生成强氧化性自由基，对废水中的有机污染物进行氧化降解；其中，双氧水和有机污染物的摩尔比为1:1~100:1。
7.如权利要求6所述的一种铁氧化物/聚醚酰亚胺纳米纤维催化膜的主要应用，其特征在于，所述有机污染物为染料、酚类及其衍生物、抗生素、环境激素以及消毒副产物中的至少一种，其中，所述染料选自刚果红、罗丹明B、橙黄G和亚甲基蓝中的至少一种，酚类及其衍生物选自苯酚、对氯苯酚、对硝基苯酚、双酚A和2-氯酚中的至少一种，所述抗生素选自环丙沙星、左氧氟沙星、磺胺甲恶唑和克拉霉素中的至少一种，环境激素选自氯氰酯、大豆异黄酮、雌二醇、硝基甲苯和烷基酚中的至少一种，所述消毒副产物为三氯甲烷、溴仿、甲醛和2,4,6,-三氯酚中的至少一种。
...【技术特征摘要】
1.一种铁氧化物/聚醚酰亚胺纳米纤维催化膜的制备方法，其特征在于，其通过以下步骤制备得到：（1）聚醚酰亚胺纺丝液的配置：将干燥的聚醚酰亚胺颗粒加入到溶剂中加热搅拌溶解形成质量分数为16~32 wt%的聚醚酰亚胺纺丝液，静置脱泡后得到均一的聚醚酰亚胺纺丝液；（2）聚醚酰亚胺纳米纤维膜的制备：以步骤（1）得到的聚醚酰亚胺溶液为铸膜液，采用静电纺丝技术，在环境湿度为25~60%、纺丝距离为5~25cm、进料速度为0.5~1.5ml/h、纺丝电压为5~25kv条件下进行纺丝，随后将得到的聚醚酰亚胺纳米纤维膜在30~100℃下热压1~60min；（3）铁氧化物种子在聚醚酰亚胺纳米纤维膜上的负载：将铁盐溶于乙醇中得到0.5~3.5 mol/l的铁盐乙醇溶液，再将步骤（2）得到的聚醚酰亚胺膜浸泡在上述铁盐乙醇溶液中5~60 min，然后在烘箱中烘干；（4）铁氧化物催化剂在聚醚酰亚胺纳米纤维膜上的原位生长：将铁盐溶于去离子水中得到0.05~0.5mol/l的铁盐水溶液，随后加入0.23g~2.3g氟化铵搅拌，再将步骤（3）得到的负载有铁盐种子的聚醚酰亚胺纤维膜置于上述铁盐水溶液中在30~100℃进行铁氧化物纳米粒子的原位生长1-10h，生长结束后冷冻干燥得到铁氧化物/聚醚酰亚胺纳米纤维催化膜。
2. 根据权利要求1所述的铁氧化物/聚醚酰亚胺纳米纤维催化膜的制备方法，其特征在于，所述步骤（1）中所述溶剂为n-甲基吡咯烷酮，四氢呋喃，n, n-二甲基酰胺，丙酮中的至少一种。
3.根据权利要求1所述的铁氧化物/聚醚酰亚胺...
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