专利名称：金属改性活性炭纤维的制备及去除水中亚甲基蓝的方法
技术领域：
本发明属于水处理领域，具体的涉及一种去除水中亚甲基蓝的电极以及利用该电极原位电芬顿反应去除水中亚甲基蓝的方法。
背景技术：
近年来随着经济的不断发展，环境污染问题日益加剧，其中有机污染物处理以及饮用水安全问题，引起了广泛的关注。在各类有毒、有害、难降解的有机污染物中，染料是其中的典型化合物，亚甲基蓝是一种染料试剂，是印染废水中典型的有机污染物之一。基于电化学技术在处理污染废水中节约能源、减少污染的应用和发展前景，作为一门清洁技术，它在环境学科领域中的研究与应用得到快速、广泛的发展，环境有机污染物的电化学处理和污染物的电化学检测和分析上也获得了快速的发展。运用纳米金属、碳纳米管及其复合材料、纳米线和纳米膜等纳米材料作为化学修饰电极的修饰材料是化学修饰电极新的发展方向。特别是纳米金属Fe、Pd和碳纳米管，由于具有优良的催化活性、稳定的性质、简易的制备方法，在修饰电极材料中占有越来越重要的位置。其中纳米铁作为来源丰富，价格低廉的水处理剂，应用为水环境修复材料以除去水中一些污染物，近年来得到了众多学者的看好，并有着广阔的发展前景。
发明内容
本发明的目的在于提供一种如何制备造价便宜，活性高，用于处理水中有机污染物的金属改性活性炭纤维的方法，并用该金属改性活性炭纤维作为电极利用原位电芬顿反应去除水中亚甲基蓝的方法。为实现上述技术目的，达到上述技术效果，本发明通过以下技术方案实现 一种金属改性活性炭纤维的制备方法，其包括以下步骤
首先，用聚乙烯醇及戊二醛的混合物或聚丙烯腈电纺出纤维膜；接着，将所述纤维膜浸泡在一种或几种重金属溶液中，烘干后，经过惰性气体条件下的高温碳化，冷却至室温，再在250°C下彻底还原，即可制备出分散性均勻的负载纳米金属的活性碳纤维膜既金属改性活性炭纤维。一种利用通过上述制备方法制得的金属改性活性炭纤维作为电机去除水中亚甲基蓝的方法，其包括以下步骤
首先，将金属改性活性炭纤维作为阳极，钼作为阴极；然后，置入含有亚甲基蓝的水中通电，所述亚甲基蓝便发生电催化脱色反应，即可去除水中的亚甲基蓝。优选的，作为阳极的金属改性活性炭纤维与作为阴极的钼的表面积相同。优选的，作为阳极的金属改性活性炭纤维首先用稀硝酸浸泡，然后蒸馏水洗涤至中性；作为阴极的钼用稀硝酸清洗表面氧化物优选的，通电的电流值为100mA。优选的，在进行通电反应前，首先将含有亚甲基蓝的水调节至Ph值在;Γ7的酸至中性环境下。与现有技术相比，本发明具有以下有益效果
1.本发明的金属改性活性炭纤维的制备及去除水中亚甲基蓝的方法简单，成本低， 适合大规模生产；
2.本发明方便的将聚合物或者金属纳米粒子一起纺制成表面功能化纳米纤维；
3.通过本发明的金属改性活性炭纤维的制备方法制备的金属改性活性炭纤维具有较大的比表面积，孔隙率高；
4.通过本发明的金属改性活性炭纤维的制备方法制备的金属改性活性炭纤维易于催化剂和产物分离和催化剂回收；
5.通过本发明的金属改性活性炭纤维的制备方法制备的金属改性活性炭纤维，由于静电纤维多孔网络结构，适合做催化反应载体；
6.通过本发明的金属改性活性炭纤维的制备方法制备的金属改性活性炭纤维，加工为活性炭纤维布后，有较好的电导率，而且这种碳纳米纤维布不需要用粘合剂粘结成块，便可直接作为电极材料使用；
7.通过本发明的金属改性活性炭纤维的制备方法制备的金属改性活性炭纤维是一种很好的三维电极材料。上述说明仅是本发明技术方案的概述，为了能够更清楚了解本发明的技术手段， 并可依照说明书的内容予以实施，以下以本发明的较佳实施例详细说明如后。
具体实施例方式一种金属改性活性炭纤维的制备方法，其包括以下步骤
首先，用聚乙烯醇及戊二醛的混合物或聚丙烯腈电纺出纤维膜；接着，将所述纤维膜浸泡在一种或几种重金属溶液中，烘干后，经过惰性气体条件下的高温碳化，冷却至室温，再在250°C下彻底还原，即可制备出分散性均勻的负载纳米金属的活性碳纤维膜既金属改性活性炭纤维。一种利用通过上述制备方法制得的金属改性活性炭纤维作为电机去除水中亚甲基蓝的方法，其包括以下步骤
取250ml %ig/L的亚甲基蓝溶液加入反应槽中，用磁力搅拌器均勻搅拌。钼电极和金属改性活性炭纤维电极选取相同大小的表面积。实施例前钼用稀硝酸清洗表面氧化物，金属改性活性炭纤维用稀硝酸浸泡，然后蒸馏水洗涤至中性。实施例中，优选的是3 7的酸至中性环境下，因为强碱条件下，吸氧副反应加剧而与脱色反应竞争，而酸性条件下，会抑制析氧反应的进行有利于溶液的电化学加氢还原脱色。考虑到电流不断增大时，降解相同的时间内，消耗的电量就会相应增大，降解过程中电极极化现象和钝化反应加剧，吸氧副反应不断加剧，所以要选择适合的电流强度，本实施例选择IOOmA比较合适。在恒定电压下降解，每隔aiiin取样，反应时间为1 h。反应分为两个过程直接氧化，污染物被吸附在阳极表面上，然后通过阳极电子迁移作用被直接氧化降解。间接氧化，电极附近产生大量的羟基自由基(· 0H)与有机物反应最终转化为(X)2和H2O。电化学脱色反应在30min时达到了 95%的脱色率，充分发挥了金属改性活性炭纤维良好的导电性，高吸附性能和表面的催化能力。以上所述仅为本发明的优选实施例而已，并不用于限制本发明，对于本领域的技术人员来说，本发明可以有各种更改和变化。凡在本发明的精神和原则之内，所作的任何修改、等同替换、改进等，均应包含在本发明的保范围之内。
权利要求
1.一种金属改性活性炭纤维的制备方法，其特征在于，包括以下步骤首先，用聚乙烯醇及戊二醛的混合物或聚丙烯腈电纺出纤维膜；接着，将所述纤维膜浸泡在一种或几种重金属溶液中，烘干后，经过惰性气体条件下的高温碳化，冷却至室温，再在250°C下彻底还原，即可制备出分散性均勻的负载纳米金属的活性碳纤维膜既金属改性活性炭纤维。
2.—种去除水中亚甲基蓝的方法，其特征在于，包括以下步骤首先，将金属改性活性炭纤维作为阳极，钼作为阴极；然后，置入含有亚甲基蓝的水中通电，所述亚甲基蓝便发生电催化脱色反应，即可去除水中的亚甲基蓝。
3.根据权利要求2所述的去除水中亚甲基蓝的方法，其特征在于作为阳极的金属改性活性炭纤维与作为阴极的钼的表面积相同。
4.根据权利要求2所述的去除水中亚甲基蓝的方法，其特征在于作为阳极的金属改性活性炭纤维首先用稀硝酸浸泡，然后蒸馏水洗涤至中性；作为阴极的钼用稀硝酸清洗表面氧化物。
5.根据权利要求2所述的去除水中亚甲基蓝的方法，其特征在于通电的电流值为 IOOmA0
6.根据权利要求2所述的去除水中亚甲基蓝的方法，其特征在于在进行通电反应前， 首先将含有亚甲基蓝的水调节至Ph值在3 7的酸至中性环境下。
全文摘要
本发明公开了一种金属改性活性炭纤维的制备方法及利用通过上述制备方法制得的金属改性活性炭纤维作为电机去除水中亚甲基蓝的方法，其包括以下步骤首先，用聚乙烯醇及戊二醛的混合物或聚丙烯腈电纺出纤维膜；接着，将所述纤维膜浸泡在一种或几种重金属溶液中，烘干后，经过惰性气体条件下的高温碳化，冷却至室温，再在250℃下彻底还原，即可制备出金属改性活性炭纤维；然后，将金属改性活性炭纤维作为阳极，铂作为阴极；最后，置入含有亚甲基蓝的水中通电，所述亚甲基蓝便发生电催化脱色反应。本发明制备的金属改性活性炭纤维分散性好，可有效提高金属催化剂的催化效能，能有效去除水中的亚甲基蓝。
文档编号C02F1/461GK102441385SQ201110338840
公开日2012年5月9日 申请日期2011年11月1日 优先权日2011年11月1日
发明者俞汉青, 刘颖 申请人:中国科学技术大学苏州研究院