用于土壤污染修復的巰基接枝且光催化劑負載的高硅氧玻璃纖維的制備方法
【技術領域】
[0001]本發明涉及一種用于土壤污染修復的巰基接枝且光催化劑負載的高硅氧玻璃纖維的制備方法。
【背景技術】
[0002]近年來隨著我國工農業的生產和鄉鎮企業及農村城鎮化的迅速發展，土壤環境污染問題己越來越嚴重，特別是農田土壤污染形勢日趨嚴峻。有資料表明，全國僅受重金屬污染的耕地多達2000萬公頃，受各種有機污染物或化學品污染農田總計6000多萬公頃。土壤環境質量直接關系到農產品的安全。
[0003]基于植物仿生的污染土壤原位自持修復裝置通過模擬植物毛細現象和蒸騰作用，提供了一種污染土壤原位自持修復裝置及采用該裝置進行土壤修復的方法。該修復技術克服了現有技術(物理修復、化學修復、生物修復和綜合修復等幾大類)存在的不足；針對污染土壤(重金屬，有機物污染等)的復合性、隱蔽(潛伏)性、不可逆性、蓄積性和修復的長期性等特點，突破了治理措施與修復技術的局限性的制約因素。基于植物仿生的污染土壤原位自持修復裝置主要包括:主體、填料、蒸發器和配件等組件。其中蒸發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現象和蒸騰作用來帶動土壤中的污染物迀移。目前蒸發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無機纖維特種材料，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，利用其結構的分相而生產的。高硅氧玻璃成分去組成落于分相區內，當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。從玻璃結構上看當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、統一和連續的網絡結構，而另一部分形成獨立的層狀結構網絡，因此在玻璃中存在一定的分相。而S1jg對酸很穩定，B2O3-Na2O則易溶于酸。高硅氧玻璃纖維的生產就是利用這種原理，將具有基礎玻璃成分的紗或織物在一定條件下進行酸瀝濾，使B2O3-Na2O相轉入溶液中，留下微孔結構的硅氧骨架，然后再經600-800 °C高溫處理，使微孔閉合，骨架結構趨于緊密，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環境下使用，瞬間可以耐數千度的氣流部刷；(2)在有機和無機酸中(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定；(3)對熱沖擊和超尚福射有$父尚的穩定性，在高溫和高濕條件絕緣性能優良，與高溫膠具有良好的黏結性能；4)耐濕耐日光輻射并且抗震，可用于各種密封材料，制品結構牢固，在許多高溫條件下保持柔軟性；(5)結構及性能穩定，對人體沒有危害，可代替陶瓷纖維和石棉纖維(高溫下發生晶相轉變)；(6)防火溫度高，在汽油中燃燒不氧化、不變色，強度高，不會造成二次污染；(7)具有良好的耐磨性與絕緣性能，大多數情況下價格具有競爭優勢；(8)其骨架可以適當得以控制，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境中大規模應用，開發研究高性能的高硅氧玻纖制品將極具市場前景。
[0006]為了增強和提高高硅氧玻璃纖維在該修復裝置中的作用，在疏導水分的同時對溶液中重金屬離子進行截留，對運輸到蒸發器頂部的有機污染物進行光催化，可以通過對高硅氧玻璃纖維表面進行修飾改性，加入特異性功能基團，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現和制備高效、經濟、綠色的多功能復合材料已受到國內外研究人員的廣泛關注。另一方面在對高硅氧玻璃纖維表面接枝特異性功能基團的同時，通過負載光催化劑以達到吸附重金屬離子和分解有機污染物的雙重作用。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，在水溶液中易于團聚，且難以回收，人們將目光轉向在基質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載。但是，將特異性功能基團，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，并將該多尺度增強土壤污染修復復合材料應用于基于植物仿生的污染土壤原位自持修復裝置的研究尚未見報道。因此，該發明對提高和開發基于植物仿生的污染土壤原位自持修復裝置的性能研究有著極其重要的意義。
【發明內容】
[0007]鑒于現有技術中存在的上述問題，本發明的主要目的在于解決現有技術的缺陷，本發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的巰基接枝且光催化劑負載的高硅氧玻璃纖維的制備方法。
[0008]本發明提供一種用于土壤污染修復的巰基接枝且光催化劑負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溶液中的玻璃纖維絲，并置于溫度為50?80°C的恒溫搖床上振蕩2?12h ;
[0014]S5:反應完成后取出，用二氯甲烷清洗，并經過反復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中的物質于溫度為10?30°C的恒溫搖床上振蕩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，然后進行過濾，洗滌，將洗滌后產物蒸干，即得到用于土壤污染修復的巰基接枝且光催化劑負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]本發明提供一種