纺织工业的发展对国民经济有着重要影响。然而也伴随着纺织印染(TPD)废水排放的不良影响,这类废水通常含有纺织污垢、油脂、盐和各类添加剂等,主要来自于洗涤、染色、印花、上浆等工艺。由于其有机物浓度高、颜色深、成分复杂等特点,是一类具有高污染性和难以处理的工业废水。因此,未经净化处理直接排放将严重威胁生态安全。虽然传统的物理和生物处理方法在TPD废水净化中发挥了重要作用,但其产生的二次污染问题同样备受关注。化学方法(如混凝、氧化、电解等)处理TPD废水具有高效、准确的优点,但运行成本高、能效低是制约其应用的主要障碍。特别是化纤维织物的发展导致TPD废水中含有大量难处理的氨氮类有机物,导致TPD废水的化学需氧量(COD)从原来的数百毫克/升增加到了3000~5000毫克/升,这无疑对TPD废水的处理提出了更为严峻的挑战,因此,如何将TPD废水处理到可排放水平是当下需要解决的重要环境问题。
光驱动的催化技术具有绿色、可持续、低碳等优点,是一种很有潜力的污水深度净化技术。半导体光催化材料在光照下可产生大量光激子(电子和空穴)和自由基(超氧自由基和羟基自由基),可有效转化目标污染物,实现污染物的消除。其中,过渡金属硫化物(TMS)因其窄带隙和低功函特征,是一种具有优异性能的光催化材料,很容易在宽带光激发下发生激子的分离,产生丰富的活性自由基。然而,TMS基光催化材料的高频激子复合和光稳定性弱成为限制其进一步应用的主要因素。基于协同电子传导的异质结构建是克服上述缺陷的一种有效方法,如肖特基结、I-型/II-型/III-型异质结、Z-型/S-型体系等,对光催化领域相关概念的提出和理论的建立具有里程碑式的意义。
本文将Ag2S纳米层生长在核壳结构的Sb2S3/CdS二元纳米棒表面,制备出具有双异质界面的双壳层Sb2S3/CdS/Ag2S三元纳米棒,获得了基于II-型(Sb2S3/CdS)和I-型(CdS/Ag2S)异质结的协同激子转移机制。随后,通过静电纺丝工艺将其进一步加工成PVDF网络结构的复合薄膜(PVDF/SCA)。由于多相界面的协同作用和优异的可回收性,该复合薄膜在超声机械能和光能协同驱动下可对工业TPD废水表现出优异的压电光催化深度净化能力,并具有持久的催化稳定性。本研究提出了一种可行的工业废水深度处理策略,以达到满足国标规定的排放水平。