理论教育 改性棉纤维金属配合物的制备及光吸收性能优化

改性棉纤维金属配合物的制备及光吸收性能优化

时间:2023-06-18 理论教育 版权反馈
【摘要】:因此,使用多元羧酸对废旧棉织物进行改性以引入羧基,然后通过与Fe3+进行配位反应制备多元羧酸改性棉纤维铁配合物,并将其作为非均相Fenton反应催化剂用于水体中染料等水溶性有机污染物的氧化降解反应中。

改性棉纤维金属配合物的制备及光吸收性能优化

尽管改性PAN、PP和PTFE等合成纤维配体能与Fe3+配位形成纤维金属配合物,并作为非均相Fenton反应催化剂应用于有机染料的降解反应中,然而,这些合成纤维金属配合物催化剂因具有难以生物降解和低性价比等缺点而难以满足高效(efficient)、经济(economical)、环保(environmentally friendly)和易于生产(easily-produced)(简称4-E)的现代社会发展趋势要求。此外,合成纤维的化学改性不仅价格昂贵,而且在改性过程中易产生有害物质,造成严重的环境危害。这些问题都在不同程度上限制了合成纤维金属配合物作为环境净化纺织品的发展。

棉纤维是人类使用历史悠久的天然纤维素纤维,具有容易种植,产量高和成本低等优点。棉纤维是一种由很多葡萄糖聚合而成的线型纤维素大分子,其中每个葡萄糖环上均有三个羟基,通过这些羟基能够对棉纤维进行酯化、醚化或氧化反应等一系列的化学改性。多元羧酸(polycarboxylic acids,简称PCAs)作为常见的羧酸配体,具有配位模式多样和较高的结构稳定性等优点,已被广泛用于制备不同的高分子金属配合物。另外,脂肪族多元羧酸特别是酒石酸(TA)、柠檬酸(CA)和1,2,3,4-丁烷四羧酸(BTCA)已被证明在生产和使用过程中都是绿色无毒的,容易并经济有效地应用于纺织品的工业化生产中。棉纤维分子中的羟基能够与多元羧酸发生酯化交联反应,这使得棉织物的防皱性能得到显著提高,因此多元羧酸已经被用作棉织物的防皱整理剂。基于酯化交联反应的棉织物防皱整理工艺简单且易于工业化,目前逐渐演变为棉织物防皱整理的主流工艺。(www.daowen.com)

另外,在纺织品的生产和加工过程中,经常会产生大量的短纤、废纱、落棉以及边角废料。如果不进行处理而直接丢弃,这些废料不仅会给生态环境带来巨大的负担,同时也造成生物质资源浪费。如何将这些纺织废料尽可能地转化为可用的资源,目前已成为我国纺织行业可持续发展面临的重要问题之一。然而,我国废旧纺织品的回收体系尚不完善,纺织品回收利用率低,急需开拓新的废旧纺织品资源化利用途径。因此,使用多元羧酸对废旧棉织物进行改性以引入羧基,然后通过与Fe3+进行配位反应制备多元羧酸改性棉纤维铁配合物,并将其作为非均相Fenton反应催化剂用于水体中染料等水溶性有机污染物的氧化降解反应中。这不仅为废旧棉织物的综合利用提供了新的技术途径,而且能够显著降低非均相Fenton反应催化剂的制备成本,在循环经济和环境保护方面具有重要意义。

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