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废水中有机染料的处理对于解决环境问题来讲很重要。基于硫酸根自由基(SO4·-)的高级氧化工艺(sulfate radical-based advanced oxidation processes,简称SR-AOPs),因其环境适用性好、反应活性高、降解彻底等优点,被证明是去除有机污染物最有前景的方法之一。目前过氧化单硫酸盐(peroxymonosulfate,简称PMS)作为氧化剂已被广泛用于提供SO4·-。而PMS未经催化直接与污染物反应过慢,含钴和含铁的过渡金属氧化物和新型的钴基金属有机框架材料(metal-organic frameworks,简称MOFs)已被开发用于催化PMS降解污染物。但是这些催化材料多为微纳米级、粉末状的材料,这种特性导致催化材料在反应结束后存在难回收的问题。为了解决这个问题,目前已有报道将纤维素基气凝胶作为主体材料用来负载催化材料,可以有效地改善催化剂的回收问题,并且高的孔隙率可以保证染料分子和催化材料的有效接触。然而气凝胶材料制备周期较长、干燥耗能较多,我们研究发现纤维基膜材料拥有高孔隙率和表面积的同时,制备更加简单,干燥耗能更少,还可以通过简单的控制制备条件来得到不同厚度、不同尺寸的纤维素膜。因此,本论文提出将催化材料与纤维素膜复合,制备得到纤维素基复合膜材料,将其作为催化PMS降解有机染料污染物的催化剂。研究复合膜在不同pH、不同PMS用量等条件下的催化降解性能,并对复合膜的催化降解机理进行分析探究,具体研究内容如下:(1)选择氧化石墨烯(GO)作为Fe3O4颗粒成核生长的载体,采用溶剂热法制备了 Fe3O4/还原氧化石墨烯(RGO)复合材料,改善了 Fe3O4颗粒自身的团聚现象。选择掺杂法将Fe3O4/RGO复合材料引入纤维素膜中,制备得到Fe3O4/RGO/纤维素复合膜。并研究不同条件下Fe3O4/RGO/纤维素复合膜的催化性能。催化结果显示Fe3O4/RGO/纤维素复合膜/PMS体系显示出较高的催化活性,50 min内可以降解97%的MB分子且不需要调节MB(methylene blue,简称MB)溶液的初始pH。Fe3O4/RGO/纤维素复合膜还显示出很好的pH适用性,可以在很宽的pH范围(4-9)内保持高的催化降解性能。同时反应结束后可以将复合膜快速从反应体系中分离,实现催化材料的高效分离及回收。此外,Fe3O4/RGO/纤维素复合膜具备优异的循环使用性能,具有实际应用的潜力。(2)为了提高Fe3O4/RGO/纤维素复合膜的催化性能,在Fe3O4/RGO的基础上引入钴基MOFs材料ZIF-9,制备得到新型的催化材料并命名为ZIF-9@CA-Fe3O4/RGO,选择相同的掺杂法将其引入纤维素膜中得到ZIF-9@CA-Fe3O4/RGO/纤维素复合膜。通过新型催化材料得到的ZIF-9@CA-Fe3O4/RGO/纤维素复合膜显示出比Fe3O4/RGO/纤维素复合膜和ZIF-9/纤维素复合膜更加高效的催化降解性能,可以在9min内降解96%的MB分子且不需要调节MB溶液的初始pH,表明引入ZIF-9后的新型催化剂ZIF-9@CA-Fe3O4/RGO,明显提高了 Fe3O4/RGO的催化性能且具有比单一组分更高的降解性能。而且ZIF-9@CA-Fe3O4/RGO/纤维素复合膜显示出同样优异的pH适用性。同时,反应结束后可以将复合膜快速从反应体系中分离,实现催化材料的高效分离及回收。并且动态脱色实验直观表明了 ZIF-9@CA-Fe3O4/RGO/纤维素复合膜具有一定的实际应用潜力。此外还通过GC-MS和EPR对复合膜/PMS体系降解MB的机理进行分析。(3)为了更加简化高性能催化膜的制备,并考虑钴基MOFs材料在催化中具有更高的活性,采用原位合成法在纤维素膜中合成出ZIF-67颗粒,得到ZIF-67/纤维素复合膜。通过TG分析可以得知复合膜中ZIF-67颗粒的负载率可以达到7.06wt%。同时ZIF-67/纤维素复合膜显示出非常出色的降解性能,可以在1 min内降解97%的MB和RhB且不需要调节MB溶液的初始pH。通过原位合成法得到的ZIF-67/纤维素复合膜同样具有优异的pH适用性,可以在宽的pH范围保持催化活性。同时ZIF-67/纤维素复合膜也具备优异的循环使用性能,并且反应结束可以快速从反应体系分离,具有实际应用的潜力。