用于土壤污染修復(fù)的巰基接枝且光催化劑負(fù)載的高硅氧玻璃纖維的制備方法
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001]本發(fā)明涉及一種用于土壤污染修復(fù)的巰基接枝且光催化劑負(fù)載的高硅氧玻璃纖維的制備方法。
【背景技術(shù)】
[0002]近年來隨著我國工農(nóng)業(yè)的生產(chǎn)和鄉(xiāng)鎮(zhèn)企業(yè)及農(nóng)村城鎮(zhèn)化的迅速發(fā)展，土壤環(huán)境污染問題己越來越嚴(yán)重，特別是農(nóng)田土壤污染形勢日趨嚴(yán)峻。有資料表明，全國僅受重金屬污染的耕地多達(dá)2000萬公頃，受各種有機(jī)污染物或化學(xué)品污染農(nóng)田總計6000多萬公頃。土壤環(huán)境質(zhì)量直接關(guān)系到農(nóng)產(chǎn)品的安全。
[0003]基于植物仿生的污染土壤原位自持修復(fù)裝置通過模擬植物毛細(xì)現(xiàn)象和蒸騰作用，提供了一種污染土壤原位自持修復(fù)裝置及采用該裝置進(jìn)行土壤修復(fù)的方法。該修復(fù)技術(shù)克服了現(xiàn)有技術(shù)(物理修復(fù)、化學(xué)修復(fù)、生物修復(fù)和綜合修復(fù)等幾大類)存在的不足；針對污染土壤(重金屬，有機(jī)物污染等)的復(fù)合性、隱蔽(潛伏)性、不可逆性、蓄積性和修復(fù)的長期性等特點，突破了治理措施與修復(fù)技術(shù)的局限性的制約因素?；谥参锓律奈廴就寥涝蛔猿中迯?fù)裝置主要包括:主體、填料、蒸發(fā)器和配件等組件。其中蒸發(fā)器是該裝置組件的重要核心部分，其作用主要是通過利用毛細(xì)現(xiàn)象和蒸騰作用來帶動土壤中的污染物迀移。目前蒸發(fā)器的填料以玻璃纖維或高硅氧玻璃纖維為主。
[0004]高硅氧玻璃纖維是一種耐高溫?zé)o機(jī)纖維特種材料，其工藝原理是利用玻璃在熔融或冷卻過程中，二個或二個以上互不相容的液相彼此分離，成微不均勻性，利用其結(jié)構(gòu)的分相而生產(chǎn)的。高硅氧玻璃成分去組成落于分相區(qū)內(nèi)，當(dāng)玻璃冷卻或再加熱時，會分離成兩相，一相幾乎全是S12,另一相則富有B2O3和Na 20，他們很容易被酸溶出。從玻璃結(jié)構(gòu)上看當(dāng)S12^量較高，而分子比Na20:B203〈1時，玻璃中同時存在著S1W面體、BO4H面體和BO3三角體，其中一部分804四面體、5104四面體組成均勻、統(tǒng)一和連續(xù)的網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)，而另一部分形成獨立的層狀結(jié)構(gòu)網(wǎng)絡(luò)，因此在玻璃中存在一定的分相。而S1jg對酸很穩(wěn)定，B2O3-Na2O則易溶于酸。高硅氧玻璃纖維的生產(chǎn)就是利用這種原理，將具有基礎(chǔ)玻璃成分的紗或織物在一定條件下進(jìn)行酸瀝濾，使B2O3-Na2O相轉(zhuǎn)入溶液中，留下微孔結(jié)構(gòu)的硅氧骨架，然后再經(jīng)600-800 °C高溫處理，使微孔閉合，骨架結(jié)構(gòu)趨于緊密，從而制得高性能的高硅氧玻璃纖維制品。
[0005]高硅氧玻璃纖維具有以下特點:(I)軟化點接近1700°C，可長期在900°C環(huán)境下使用，瞬間可以耐數(shù)千度的氣流部刷；(2)在有機(jī)和無機(jī)酸中(氫氟酸、磷酸和鹽酸除外)甚至在尚溫下，以及弱喊中保持良好的性能穩(wěn)定；(3)對熱沖擊和超尚福射有$父尚的穩(wěn)定性，在高溫和高濕條件絕緣性能優(yōu)良，與高溫膠具有良好的黏結(jié)性能；4)耐濕耐日光輻射并且抗震，可用于各種密封材料，制品結(jié)構(gòu)牢固，在許多高溫條件下保持柔軟性；(5)結(jié)構(gòu)及性能穩(wěn)定，對人體沒有危害，可代替陶瓷纖維和石棉纖維(高溫下發(fā)生晶相轉(zhuǎn)變)；(6)防火溫度高，在汽油中燃燒不氧化、不變色，強(qiáng)度高，不會造成二次污染；(7)具有良好的耐磨性與絕緣性能，大多數(shù)情況下價格具有競爭優(yōu)勢；(8)其骨架可以適當(dāng)?shù)靡钥刂?，制作各種膜件，用于液體過濾、氣體分離或作為催化劑或酶的載體。正是有如此多的優(yōu)點和特性，高硅氧玻纖制品受到高度的重視和廣泛的研究，并已在許多要求苛刻的工作環(huán)境中大規(guī)模應(yīng)用，開發(fā)研究高性能的高硅氧玻纖制品將極具市場前景。
[0006]為了增強(qiáng)和提高高硅氧玻璃纖維在該修復(fù)裝置中的作用，在疏導(dǎo)水分的同時對溶液中重金屬離子進(jìn)行截留，對運(yùn)輸?shù)秸舭l(fā)器頂部的有機(jī)污染物進(jìn)行光催化，可以通過對高硅氧玻璃纖維表面進(jìn)行修飾改性，加入特異性功能基團(tuán)，如-SH、-NH2, -TMS-EDTA等以提高玻璃纖維對重金屬污染物的吸附能力。目前，常用的表面修飾改性方法有表面接枝改性、插層改性、酸活化法等，利用表面修飾改性方法發(fā)現(xiàn)和制備高效、經(jīng)濟(jì)、綠色的多功能復(fù)合材料已受到國內(nèi)外研究人員的廣泛關(guān)注。另一方面在對高硅氧玻璃纖維表面接枝特異性功能基團(tuán)的同時，通過負(fù)載光催化劑以達(dá)到吸附重金屬離子和分解有機(jī)污染物的雙重作用。目前，常見的光催化劑有二氧化鈦(T12)、氧化鋅(ZnO)、三氧化二鐵(Fe2O3)、羥基氧化鐵(FeOx - (OH)3-2x)等，但是由于納米級半導(dǎo)體催化劑如納米氧化亞銅(Cu2O)的粉末較小，在水溶液中易于團(tuán)聚，且難以回收，人們將目光轉(zhuǎn)向在基質(zhì)上做成膜或以微粒狀吸附于載體上的固定相催化劑的研究。迄今為止，人們研究過納米光催化劑在碳納米管、活性炭、玻璃基體、玻璃纖維、聚碳酸酯膜、殼聚糖等載體上的負(fù)載。但是，將特異性功能基團(tuán)，如巰基(-SH)、氨基(-NH2)或氮-3-三甲氧基甲硅烷基丙基乙二胺三乙酸(-TMS-EDTA)等接枝，同時負(fù)載光催化材料，如二氧化鈦(T12)、氧化鋅(ZnO)、三氧化二鐵(Fe2O3)、羥基氧化鐵(FeOx - (OH) 3-2x)等于高硅氧玻璃纖維上，并將該多尺度增強(qiáng)土壤污染修復(fù)復(fù)合材料應(yīng)用于基于植物仿生的污染土壤原位自持修復(fù)裝置的研究尚未見報道。因此，該發(fā)明對提高和開發(fā)基于植物仿生的污染土壤原位自持修復(fù)裝置的性能研究有著極其重要的意義。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0007]鑒于現(xiàn)有技術(shù)中存在的上述問題，本發(fā)明的主要目的在于解決現(xiàn)有技術(shù)的缺陷，本發(fā)明提供一種工藝簡單、成本低、適用范圍廣、無二次污染的用于土壤污染修復(fù)的巰基接枝且光催化劑負(fù)載的高硅氧玻璃纖維的制備方法。
[0008]本發(fā)明提供一種用于土壤污染修復(fù)的巰基接枝且光催化劑負(fù)載的高硅氧玻璃纖維的制備方法，包括巰基接枝高硅氧玻璃纖維的制備方法以及光催化劑負(fù)載巰基接枝高硅氧玻璃纖維的制備方法。
[0009]可選的，所述巰基接枝高硅氧玻璃纖維的制備方法包括以下步驟:
[0010]S1:稱取100?200ml乙醇試劑溶于500?100ml去離子水；
[0011]S2:在上述溶劑中加入重量為50?100g、長度為30?60cm的高硅氧玻璃纖維絲，于I?120kHz下超聲波超聲10?20min ；
[0012]S3:稱取10?20g的巰丙基三甲氧基硅烷溶于5?1ml甲苯中備用；
[0013]S4:將巰丙基三甲氧基硅烷加入浸沒于有機(jī)溶液中的玻璃纖維絲，并置于溫度為50?80°C的恒溫?fù)u床上振蕩2?12h ;
[0014]S5:反應(yīng)完成后取出，用二氯甲烷清洗，并經(jīng)過反復(fù)多次去離子水洗滌至溶液呈中性；
[0015]S6:將上述玻璃纖維絲置于烘箱中，在溫度55?150°C下，真空干燥2?48小時，即得到表面接枝有巰基的巰基接枝高硅氧玻璃纖維。
[0016]可選的，所述光催化劑負(fù)載巰基接枝高硅氧玻璃纖維的制備方法包括以下步驟:
[0017]Al:在40?60KHz超聲波震蕩下，將40?60gCuCl和20?30g十二烷基苯磺酸鈉加入到1000mL、4.8?5.0moI/L的NaCl溶液中并攪拌均勻，即得粒徑為I?10nm光催化劑顆粒；
[0018]A2:在上述光催化劑顆粒溶液中加入1.011101/1的他3?04溶液400?5001^和50?10g的巰基接枝高硅氧玻璃纖維；
[0019]A3:將上述步驟A2中的物質(zhì)于溫度為10?30°C的恒溫?fù)u床上振蕩2?12h，使光催化劑均勻的附著在巰基接枝高硅氧玻璃纖維表面，然后進(jìn)行過濾，洗滌，將洗滌后產(chǎn)物蒸干，即得到用于土壤污染修復(fù)的巰基接枝且光催化劑負(fù)載的高硅氧玻璃纖維。
[0020]可選的，所述步驟S4中所述搖床速度為50?120r/min。
[0021]可選的，所述步驟A3中搖床的速度為50?120r/min。
[0022]可選的，所述光催化劑為氧化亞銅、二氧化鈦、氧化鋅、三氧化二鐵或輕基氧化鐵。
[0023]本發(fā)明提供一種