綠水青山，從纖維開始

21 世紀(jì)，全球工業(yè)生產(chǎn)進(jìn)行過程中向環(huán)境排放大量污染物，環(huán)保已經(jīng)成為全人類最重要的課題。印染廢水中的染料等有機(jī)污染物，具有色度高、成分復(fù)雜等特點(diǎn)，目前常用生物法處理，但許多染料結(jié)構(gòu)穩(wěn)定，毒性大，難以生物降解，利用高級氧化法降解染料等有機(jī)污染物是當(dāng)前研究的熱點(diǎn)。

纖維材料作為一種細(xì)長型的材料，與環(huán)境的關(guān)系十分密切，浙江理工大學(xué)承擔(dān)的“紡織之光”應(yīng)用基礎(chǔ)研究項(xiàng)目“環(huán)境催化纖維降解染料的基礎(chǔ)研究”提出纖維與環(huán)境的關(guān)系包含三個(gè)層面的內(nèi)涵：纖維制造和加工過程中少耗資源、少耗能源、少污染環(huán)境；纖維及其制品服役時(shí)對人體安全，廢棄后對地球應(yīng)較小負(fù)荷；纖維主動(dòng)地治理環(huán)境污染。前兩個(gè)層面是被動(dòng)保護(hù)環(huán)境，后一個(gè)層面則是主動(dòng)治理環(huán)境。

事實(shí)上，纖維在主動(dòng)地治理環(huán)境方面已經(jīng)發(fā)揮著重要作用，如治理水污染的中空纖維膜和離子交換纖維等、治理大氣污染的耐高溫纖維過濾材料、電磁波屏蔽纖維和織物、吸聲和隔音纖維材料、固沙植被保濕纖維材料、石棉替代纖維等。浙江理工關(guān)注到纖維的染色過程實(shí)際上就是纖維對染料的高度選擇性吸附固著過程，即在各種有機(jī)、無機(jī)物存在下，纖維憑借與染料分子較好的親和性使其從溶液中快速轉(zhuǎn)移到纖維上的過程。纖維的染色過程不僅包括染料分子從溶液到纖維表面的吸附過程，也包括染料分子由纖維表面向纖維內(nèi)部的擴(kuò)散過程。

纖維在染色加工過程中產(chǎn)生了大量的印染廢水，浙江理工大學(xué)逆向思維，用纖維降解染料?；诖耍?xiàng)目設(shè)想在纖維上負(fù)載合適的催化劑，利用纖維對染料的親和性將印染廢水中的染料吸附富集到纖維內(nèi)部然后在纖維介質(zhì)中進(jìn)行催化降解，即選擇性地消除染料，可以聯(lián)合生物處理法進(jìn)一步處理其它有機(jī)、無機(jī)物。

該項(xiàng)目設(shè)計(jì)制備了纖維素纖維基環(huán)境催化纖維、活性碳纖維基環(huán)境催化纖維和碳纖維基環(huán)境催化纖維等三類新型環(huán)境催化纖維，研究環(huán)境催化纖維在氧化劑、可見光和電場驅(qū)動(dòng)下催化降解染料廢水，在技術(shù)上解決了四個(gè)重要問題：利用纖維素纖維、活性碳纖維和碳纖維作為載體，以新的鍵合方式與金屬酞菁催化劑結(jié)合，提高了環(huán)境催化纖維的穩(wěn)定性，可長時(shí)間循環(huán)使用；在環(huán)境催化纖維中引入新的助催化基團(tuán)，大大提高環(huán)境催化纖維的催化活性；制得環(huán)境催化纖維環(huán)境適應(yīng)能力大大改善，能在大量表面活性劑和助劑存在下，快速降解多種結(jié)構(gòu)類型的染料；拓寬了催化反應(yīng)的PH 適用范圍，將前期研究中PH為酸性的反應(yīng)條件拓寬至中性和堿性，可用于降解活性染料的染色廢水。

上述問題的解決，有效提升了環(huán)境催化纖維在實(shí)際印染廢水處理中的應(yīng)用潛力，對后研究中進(jìn)一步提高環(huán)境催化纖維的催化能力和催化反應(yīng)器的設(shè)計(jì)打下基礎(chǔ)，有利于早日設(shè)計(jì)出可應(yīng)用于實(shí)際印染廢水處理的裝置，在解決工程技術(shù)難題后，可用于染色廢水的中水回用，也可與生物法聯(lián)合進(jìn)行印染廢水處理。

2015年3月17日，該項(xiàng)目在杭州通過了由中國紡織工業(yè)聯(lián)合會組織的專家驗(yàn)收。驗(yàn)收意見認(rèn)為，該項(xiàng)目設(shè)計(jì)合成了三類金屬酞菁催化劑，選擇適當(dāng)?shù)睦w維載體，采用化學(xué)接枝、紡絲添加和表面負(fù)載等三種方法制備了催化纖維，探討了所制備催化纖維的六種催化機(jī)理，發(fā)現(xiàn)了纖維載體的多種作用機(jī)制。該項(xiàng)目研究成果為復(fù)雜體系中運(yùn)用高級氧化法提供了新思路，對催化功能性纖維材料的發(fā)展及應(yīng)用具有重要意義。