申请日2016.01.14
公开(公告)日2016.07.20
IPC分类号C22C45/00; C22C1/02; C02F1/00; C02F1/58
摘要
一种高效有机废水降解非晶合金，其特征在于：所述的合金成分表示为MgaZnbCac，下标为原子百分数，其中a+b+c=100。本发明基于已有专利基础，继续优化合金成分设计，其可应用于降解颜料等有机废水的非晶态合金成分。大大提高了有机废水的降解速率和降解效果。
权利要求书
1.一种高效有机废水降解非晶合金，其特征在于：所述的合金成分表示为MgaZnbCac，下标为原子百分数，其中a+b+c=100。
2.根据权利要求1所述的高效有机废水降解非晶合金，其特征在于：当b=0时，a和c的控制范围为86≤a≤88，12≤c≤14。
3.根据权利要求1所述的高效有机废水降解非晶合金，其特征在于：当c=0时，a和b的控制范围为70≤a≤75，25≤b≤30。
4.根据权利要求1所述的高效有机废水降解非晶合金，其特征在于：当a、b、c均不为零时，a、b、c的控制方为为75≤a≤77;20≤b≤22;2≤c≤5。
5.根据权利要求1所述的高效有机废水降解非晶合金，其特征在于：利用该成分通过单轨甩带法获得非晶结构的薄带材料。
6.根据权利要求5所述的高效有机废水降解非晶合金的应用，其特征在于：通过该成分所制备的非晶态薄带材料用于有机废水处理。
7.根据权利要求6所述的高效有机废水降解非晶合金的应用，其特征在于：条带的结构用X射线扫描仪表征，所采用的废水为每升水含有200mg有机颜料作为考察对象，非晶条带的投放数量为2g/100ml溶液，采用目测法观察废水溶液颜色随时间的变化。
8.一种权利要求1所述的高效有机废水降解非晶合金的制备方法，其特征在于：该方法的步骤如下：将工业纯度即重量百分比大于99.5%的符合要求的合金成分进行配料，采用纯度大于99.99%的氩气保护熔炼成母合金锭作为制备条带的原始材料,再在真空感应炉中,在真空度不大于10-3Pa条件下引入纯度大于99.99%的氩气，保护压力低于大气压，采用单轨甩带方法制备Mg-Zn-Ca非晶合金条带，通过调节甩带轮的转速，使所形成的条带厚度在10～25μm之间，其中Mg含量越高，要求甩带轮的线速度越高，以控制非晶结构的方式，调整甩带轮的线速度。
9.根据权利要求8所述的高效有机废水降解非晶合金的制备方法，其特征在于：甩带轮的线速度的控制通过调整甩带轮的转速实现，线速度不大于8m/s。
说明书
高效有机废水降解非晶合金及其用途和制备方法
技术领域：本发明涉及材料和环保领域，具体指一种高效有机废水降解非晶合金及其用途和制备方法。
背景技术：据估计，80%的世界人口正面临着水安全问题和与水有关生物多样性的风险其中染料废水作为高浓度有机废水，具有组成复杂、色度深、COD浓度高等特点，长期以来都是废水治理方面的难点，而且其中的某些有毒物质可以使人体和生物产生致癌、致畸和致突变。大多数染料中包含苯环高分子等复杂有机化合物。据估计大约有12%的纺织染料被作为染料废水排放。如果这些有机染料被排放到地表和地下水中，没有得到有效降解,将对环境和人类健康造成严重威胁，因此开发有效的材料或方法处理废水中的有机染料成为环境治理的重要任务之一。
目前，处理颜料废水包括物理、生物和光化学法。各种脱色方法从经济性、技术性、对环境影响和实用性考虑都有一定的缺陷。活性炭吸附方法是较传统的物理过程，其将染料分离却不能降解。生物降解法通常用来降解特殊的有毒的偶氮染料，适用范围较窄。高级氧化法的降解效果则主要取决于催化材料的选择。
最近发现Fe基非晶较传统的零价晶态Fe粉能更有效降解各种有机废水[YANGJF,BIANXF,BAIYW,LVXQ,WANGP.RapidorganismdegradationfunctionofFe-basedalloysinhighconcentrationwastewater,JNon-CrystallineSolids.2012,358:2571–2574.]，这源于非晶合金具有独特的原子结构和特殊的物理和化学性能，一方面，非晶相本身均匀的微观组织和不存在晶界等特点，使其具备耐腐蚀性。另一方面，非晶态属于亚稳态，即组份原子保持在远离平衡状态的位置，因此非晶态合金一般具有良好的催化性能。相对Fe基非晶，非晶态的零价镁具有更强的活性。Wang[WANGJQ,LIUYH,CHENMW,LOUZGUINE-LUZGINDV,INOUEA,PEREPEZKOJH.ExcellentcapabilityindegradingazodyesbyMgZn-basedmetallicglasspowders.ScitentificReports,2012,5:1-3.]等利用球磨制备了Mg73Zn21.5Ca5.5非晶粉末，其与偶氮颜料的反应效率是球磨Fe基非晶粉的20倍。为了改善球磨制粉效率低下问题，Zhao[ZHAOYF,SIJJ,SONGJG,YANGQ,HUIXD.SynthesisofMg-Zn-Cametallicglassesbygas-atomizationandtheirexcellentcapabilityindegradingazodyes[J].MaterialScienceandEngineeringB.2014,181:46–55.]研究了气体雾化Mg63+xZn32-xCa5(x=0，3，7和10)粉末的非晶形成能力和颜料废水处理效果。发现，Mg-Zn-Ca合金在气体雾化条件下，形成非晶的最高Mg含量不超过70at.%，而这一含量直接影响废水的处理效果。
发明内容：
发明目的：
本发明提供一种可用于工业有机废水降解的高效有机废水降解非晶合金及其用途和制备方法，其目的在于解决以往所存在的问题。
技术方案：
高效有机废水降解非晶合金，其特征在于：所述的合金成分表示为MgaZnbCac，下标为原子百分数，其中a+b+c=100。
当b=0时，a和c的控制范围为86≤a≤88，12≤c≤14。
当c=0时，a和b的控制范围为70≤a≤75，25≤b≤30。
当a、b、c均不为零时，a、b、c的控制方为为75≤a≤77;20≤b≤22;2≤c≤5。
利用该成分通过单轨甩带法获得非晶结构的薄带材料。
通过该成分所制备的非晶态薄带材料用于有机废水处理。
条带的结构用X射线扫描仪表征，所采用的废水为每升水含有200mg有机颜料作为考察对象，非晶条带的投放数量为2g/100ml溶液，采用目测法观察废水溶液颜色随时间的变化。
一种上述的高效有机废水降解非晶合金的制备方法，其特征在于：该方法的步骤如下：将工业纯度即重量百分比大于99.5%的符合要求的合金成分进行配料，采用纯度大于99.99%的氩气保护熔炼成母合金锭作为制备条带的原始材料;再在真空感应炉中,在真空度不大于10-3Pa条件下引入纯度大于99.99%的氩气，保护压力低于大气压，采用单轨甩带方法制备Mg-Zn-Ca非晶合金条带，通过调节甩带轮的转速，使所形成的条带厚度在10～25μm之间，其中Mg含量越高，要求甩带轮的线速度越高，以控制非晶结构的方式，调整甩带轮的线速度。甩带轮的线速度的控制通过调整甩带轮的转速实现，线速度不大于8m/s。
优点效果：
上述研究表明，高Mg含量非晶成分对颜料废水的降解速率和降解效果有很大影响，本发明基于已有专利(CN200810229192.8)基础，继续优化合金成分设计，其可应用于降解颜料等有机废水的非晶态合金成分。大大提高了有机废水的降解速率和降解效果。