【摘 要】
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近年来,水生态系统污染已成为日益严重的环境问题,其中染料废水排放对环境和人类健康产生严重影响,目前吸附法、膜分离、絮凝、催化降解等方法均存在一定局限性,因此,提出一种高效处理染料废水的方法迫在眉睫。基于上述背景与需求,本文借助粘胶工艺中的纤维素黄原酸酯技术路线,制备了原位合成硫化物半导体的纤维素/壳聚糖复合海绵,利用天然多糖的吸附性能和硫化物半导体的光催化降解特性,提出了一种新颖的吸附-光催化降解
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近年来,水生态系统污染已成为日益严重的环境问题,其中染料废水排放对环境和人类健康产生严重影响,目前吸附法、膜分离、絮凝、催化降解等方法均存在一定局限性,因此,提出一种高效处理染料废水的方法迫在眉睫。基于上述背景与需求,本文借助粘胶工艺中的纤维素黄原酸酯技术路线,制备了原位合成硫化物半导体的纤维素/壳聚糖复合海绵,利用天然多糖的吸附性能和硫化物半导体的光催化降解特性,提出了一种新颖的吸附-光催化降解协同作用以处理染料废水;系统研究了复合海绵的结构、形貌及其对染料废水的吸附和光催化降解性能,并分析了其作用机理。主要研究内容与结果如下:（1）基于粘胶工艺设计并提出了ZnS纳米粒子的原位合成策略,通过水热法制备了硫化锌（ZnS）@纤维素/壳聚糖复合海绵（ZnCCS）。考察了不同含量的稳定剂PVP、发泡剂TSH与粘胶质量比等因素对样品结构与性能的影响。在6wt%PVP和3wt%TSH加入量下,ZnCCS对刚果红（CR）的最大去除率可达96.53%,具有优异的8次重复使用性。此外,吸附和光催化降解过程分别符合拟二级动力学和拟一级动力学模型,·O2-和·OH在光催化降解过程中起着重要作用,并对其吸附-光催化降解协同作用进行了机理分析。（2）针对复合海绵只能在紫外光下降解染料污染物的问题,制备了硫化铋钠（Na Bi S2）@纤维素/壳聚糖复合海绵（NaBiCCS）,其可承受最高应力为106.53k Pa,力学性能优异。紫外-可见吸收光谱表明NaBiCCS具备优良的可见光响应特性,其带隙约为1.19e V。NaBiCCS在可见光下对亚甲基蓝（MB）的最大去除率可达95.34%,降解速率约为紫外光下的1.51倍,且保持了良好的循环稳定性。由于Na Bi S2带隙较窄,更容易实现光生电子在导带和价带的跃迁,在可见光波段具备更好的光吸收性能,拓宽了材料的使用范围,更符合实际应用场景的需求。（3）通过相转化法制备了含2-甲基咪唑锌盐（ZIF-8）和Na Bi S2的多糖基复合海绵（ZBiCCS）。ZBiCCS存在SDS形成的微米孔和溶剂交换相分离得到的纳米孔,实现了多级孔结构的制备,比表面积达289.5 m~2/g。紫外光谱表明其在可见光和紫外光波段均表现出良好的吸收性能,带隙约为1.25e V。在模拟太阳光照射下对MB的去除率为98.88%,高于NaBiCCS。ZIF-8的引入增大了比表面积的同时拓宽了材料在模拟太阳光下的光响应性能,进一步提高了复合海绵的吸附和光催化降解MB的性能。
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