申请日2009.11.20
公开(公告)日2012.11.14
IPC分类号C02F103/30; C02F1/70
摘要
本发明涉及Fe基非晶合金材料，具体为一种铁基非晶合金条带用于印染废水处理的应用。根据现有的文献及技术资料选取具备铁基非晶条带形成能力的合金成分，一般要求选取的合金成分中铁的原子百分在50%以上，以60%～85%之间为宜，以发挥铁原子的还原脱色能力。该非晶合金条带是通过添加少量其他元素，利用甩带设备进行快速凝固而得到的。利用这种预处理技术实现了零价铁的非晶化，不但保留了铁原子的除色能力，而且有效地减少了在废水处理过程中铁的锈蚀消耗，在保证脱色速率的前提下使条带的重复持久利用成为现实，克服了传统的还原铁粉或铸铁废屑处理印染废水的技术及应用缺陷，是非晶化技术在工业领域有潜力的应用领域，具备非常好的应用前景。
权利要求书
1.一种铁基非晶合金条带用于印染废水处理的应用，其特征在于：选取具备 铁基非晶条带形成能力的合金成分用于印染废水处理;按原子百分比计，所述铁 基非晶合金成分为(Fe0.99Mo0.01)78Si9B13或Fe78Si9B13。
2.按照权利要求1所述的铁基非晶合金条带用于印染废水处理的应用，其特 征在于，铁基非晶合金条带的规格范围如下：
条带宽度2～10mm;条带厚度20～100μm;条带长度根据使用要求，通过改变 感应熔炼的合金质量来进行调整。
3.按照权利要求1所述的铁基非晶合金条带用于印染废水处理的应用，其特 征在于，包括如下步骤：
(1)根据所选定的合金成分，进行称量配比，在惰性气体气氛或真空中感应 熔炼制成选定成分的合金;
(2)利用甩带设备，将合金锭在惰性气氛或真空中利用中频电源进行感应熔 化，当熔化完全成分均匀时，通过瞬时压差将金属液喷到辊轮上进行甩带得到非 晶条带。
4.按照权利要求3所述的铁基非晶合金条带用于印染废水处理的应用，其特 征在于，所述步骤(1)中，熔炼过程中施加电磁搅拌。
5.按照权利要求3所述的铁基非晶合金条带用于印染废水处理的应用，其特 征在于，所述步骤(2)中，针对不同合金成分的非晶形成能力，甩带设备的辊轮 转速选择在1000～2000rpm。
6.按照权利要求3所述的铁基非晶合金条带用于印染废水处理的应用，其特 征在于，所述步骤(2)中，甩带设备的瞬时压差为0.04～0.06MPa。
说明书
一种铁基非晶合金条带用于印染废水处理的应用
所属技术领域
本发明涉及Fe基非晶合金材料，具体为一种铁基非晶合金条带用于印染废水处理的应用，该材料对于印染废水尤其是偶氮染料印染废水的处理具有很好的效果。
背景技术
目前，印染废水处理技术主要包括物理吸附法、化学絮凝法、膜分离法、化学氧化法、生物降解法等，现有的这些不同处理技术各有其优缺点和适用性。例如，活性炭吸附法对于印染废水有良好的处理效果，但由于价格昂贵、再生困难，一般只用于浓度较低废水或者深度处理;而无机絮凝剂、有机高分子絮凝剂和复合絮凝剂则具有很强的选择性，且存在投加量过大、沉淀污泥过多等缺点;膜分离技术具有低能耗、操作简单、可回收有用物质等优点，但膜及其设备价格昂贵、不易维护;化学氧化法则需要消耗大量化学试剂，且存在安全性隐患;生物降解法属于环境友好型处理方法，但其选择性更强，一种生物菌往往只对某种或某几种染料具有脱色效果，而且对废水的酸碱度有特定要求。
还原铁粉和铸铁废屑也应用于印染废水的处理中，由于这种力法不使用附加的设备，不使用强氧化剂，被认为是一种环境友好的方法。但是传统的还原铁粉处理印染废水 所采用的铁粉往往是商业级标准，而铸铁废屑其纯度、活性等指标比起还原铁粉更差，这就导致需要很长的处理时间才能达到后续处理的标准;而且这种方法需要在一定的pH值范围内才能有明显的作用，这就需要对大批量的印染废水进行pH值调整，对于实际应用来说非常不方便。此外，由于还原铁粉和铸铁屑的比表面比较大，在实际的印染废水过程中会发生严重的氧化，造成铁的锈蚀消耗。而且由于铁极易与酸反应，通过酸洗而实现其表面还原能力的复原可操作性差，给还原铁粉或铸铁废屑的再利用带来困难，往往仅能进行一次废水处理，造成了该方法的成本升高，限制了其广泛应用。为了弥补还原铁粉或铸铁废屑在实际的印染废水处理过程中需要满足的处理条件较多，处理效果不佳及可重复利用性差等缺点，可以通过非晶化技术，制得Fe基非晶条带。这种非晶条带中，铁以原子态存在，保留了零价铁本身具有的除色功能，而且兼具铁基非晶及薄带样品的优势，是一种很有应用价值的印染废水除色材料。
发明内容
本发明的目的在于提供一种用于印染废水处理的铁基非晶合金条带及其制备方法，该非晶化技术为可以解决还原铁粉或铸铁废屑在实际的印染废水处理过程中需要满足的处理条件较多，处理效果不佳及可重复利用性差等缺点的预处理技术。
本发明的技术方案如下：
一种用于印染废水处理的铁基非晶合金条带，根据现有的文献及技术资料选取具备铁基非晶条带形成能力的合金成分，一般要求选取的合金成分中铁的原子百分比在50%以上(50～90%)，以60%～85%之间为宜，以发挥铁原子的还原脱色能力，非晶合金以条带形式存在;
本发明中，铁基非晶合金中的其他添加元素为Mo、Si、B或其他现有文献及技术资料涉及的有助于铁原子非晶化的元素中的一种或几种，其原子百分含量范围分别为Mo：0～1%，Si：8～11%，B：12～14%或参考相应文献及技术资料。
本发明中，铁基非晶合金条带的规格范围如下：
条带宽度2～10mm;条带厚度20～100μm;条带长度可根据使用要求，通过改变感应熔炼的合金质量来进行调整。
所述用于印染废水处理的铁基非晶合金的制备方法，包括如下步骤：
(1)根据所选定的合金成分，进行称量配比，在惰性气体气氛或真空中感应熔炼制成选定成分的合金。
熔炼过程中可施加电磁搅拌，以保证合金成分的均匀。
(2)利用甩带设备，将合金锭在惰性气氛或真空中利用中频电源进行感应熔化。当熔化完全成分均匀时，通过瞬时压差将金属液喷到辊轮上进行甩带得到非晶条带。
针对不同合金成分的非晶形成能力，甩带设备的辊轮转速一般选择在1000～2000rpm。
所述步骤(2)中，甩带设备的瞬时压差是指合金熔体上方与甩带设备腔体压差，其范围为0.04～0.06MPa。
本发明提供了两种利用该方法而得到的，对于偶氮染料具有良好脱色效果的铁基非晶合金材料，按原子百分比计，其合金成分分别为(Fe0.99Mo0.01)78Si9B13和Fe78Si9B13，经X射线衍射(XRD)证实，所获得的条带具有典型的非晶态合金的特征。
本发明具有以下优点：
1.本发明预处理技术所得到的铁基非晶条带通过添加其他元素，利用甩带设备进行快速凝固而实现了零价铁的非晶化，从而保留了铁原子的除色能力。一方面，非晶条带以非晶态存在，没有晶体缺陷;另一方面，非晶条带以条带的形式存在，其比表面积介于粉末和板材之间。综合这两方面考虑，在印染废水处理过程中，非晶条带中的零价铁不会因为晶间腐蚀和过度氧化，而造成用于还原偶氮染料铁原子的利用率的降低。
2.本发明铁基非晶条带的条带成形能力强，生产成本低，技术成熟，无需大量资金、技术投入及即可投入生产，产业化较为容易。
3.由于铁基非晶合金本身与酸的反应速度比较慢，当非晶合金条带表面的铁的氧化物及氢氧化物沉积到一定程度而影响了条带的处理效果时，可以直接以酸洗冲刷的方式而使其脱色能力迅速得到恢复，重复利用性好。
4.本发明中，铁基非晶合金以薄带的状态存在，其适中的比表面积使铁原子的利用率得以提高。而且，当非晶合金条带表面的铁的氧化物及氢氧化物沉积到一定程度而影响了条带的处理效果时，可以直接以酸洗冲刷的方式而使其脱色能力迅速得到恢复，重复利用性好。该种铁基非晶合金条带在印染废水的脱色处理过程中显示了巨大的应用潜力。
5.本发明通过添加其他元素，利用甩带设备进行快速凝固而实现对零价铁的非晶化，有效地减少了在废水处理过程中的锈蚀消耗，在保证脱色速率的前提下使条带的重复利用成为现实，克服了传统的还原铁粉或铸铁废屑处理印染废水的技术及应用缺陷，是非晶化技术在工业领域的又一有潜力的应用领域，具备非常好的应用前景。