申请日20200103
公开(公告)日20200519
IPC分类号C02F1/461; C02F101/30
摘要
本发明公开了铁基非晶合金条带降解染料废水的方法，包括如下步骤：对铁基非晶合金条带进行球磨处理，得到朝自由面卷曲的条带，卷曲角度呈35～40°;采用球磨处理后的铁基非晶合金条带降解染料废水。经过球磨处理改性后，非晶合金条带降解效率大幅提升，同时循环使用性能也得到较大改善;另外，球磨处理后的非晶条带还保持块体状态，易收集和储存，而且，只需对反应后的条带直接超声水洗就可以实现其回收和再利用;本发明通过球磨的方法来提高非晶条带的降解能力，该方法高效、省时、简单、容易实现量产，适于工业上推广应用。
权利要求书
1.一种铁基非晶合金条带降解染料废水的方法，其特征在于，包括如下步骤：
(1)对铁基非晶合金条带进行球磨处理，得到朝自由面卷曲的条带;
(2)采用步骤(1)球磨处理后的铁基非晶合金条带降解染料废水。
2.根据权利要求1所述的铁基非晶合金条带降解染料废水的方法，其特征在于，所述球磨处理为：将铁基非晶合金条带放入陶瓷球磨罐中，在惰性气体保护下、以300～500r/s的转速球磨4～8小时;其中，球料比为10:1～2:1。
3.根据权利要求1所述的铁基非晶合金条带降解染料废水的方法，其特征在于，步骤(1)中，球磨处理后的铁基非晶合金条带的卷曲角度呈35～40°。
4.根据权利要求1所述的铁基非晶合金条带降解染料废水的方法，其特征在于，所述铁基非晶合金条带为Fe73.5Si15.5B7Nb3Cu1非晶合金条带，染料废水为酸性橙7废水，采用球磨处理后的Fe73.5Si15.5B7Nb3Cu1非晶合金条带基于氧化还原反应降解酸性橙7废水。
5.根据权利要求4所述的铁基非晶合金条带降解染料废水的方法，其特征在于，基于氧化还原反应降解酸性橙7废水的工艺步骤包括：
A、在恒温水浴环境下，调整酸性橙7废水的pH至废水呈酸性、中性或弱碱性;
B、将球磨处理后的Fe73.5Si15.5B7Nb3Cu1非晶合金条带按5～20g/L的用量加入步骤A所得溶液中，搅拌、使酸性橙7废水充分接触到非晶合金条带，实现酸性橙7的均匀降解。
6.根据权利要求5所述的铁基非晶合金条带降解染料废水的方法，其特征在于，步骤A中，调整酸性橙7废水的pH值至2～3。
7.根据权利要求5所述的铁基非晶合金条带降解染料废水的方法，其特征在于，步骤A中，所述酸性橙7废水中酸性橙7的浓度为20～160mg/L。
8.根据权利要求5所述的铁基非晶合金条带降解染料废水的方法，其特征在于，步骤A中，所述恒温水浴温度为25～55℃。
9.根据权利要求5所述的铁基非晶合金条带降解染料废水的方法，其特征在于，步骤B中，所述球磨处理后的Fe73.5Si15.5B7Nb3Cu1非晶合金条带的用量为5～10g/L。
10.根据权利要求4所述的铁基非晶合金条带降解染料废水的方法，其特征在于，步骤(2)降解反应结束后，回收溶液中球磨处理后的Fe73.5Si15.5B7Nb3Cu1非晶合金条带，将其超声搅拌水洗180～300秒，然后取出、重复步骤(1)～(2)催化降解酸性橙7，循环往复直至Fe73.5Si15.5B7Nb3Cu1非晶合金条带失去催化降解能力。
说明书
铁基非晶合金条带降解染料废水的方法
技术领域
本发明涉及了铁基非晶合金条带降解染料废水的方法，属于污水处理技术领域。
背景技术
铁基非晶合金自20世纪70年代被发现以来，由于其优异的软磁性能、高强度和耐腐蚀性，得到了广泛的研究。由于它们的广泛应用，已在工业上大规模生产，为实际的工业发展提供了一个成熟稳定的市场。近年来，铁基非晶合金由于具有亚稳态结构，在降解偶氮染料方面表现出较高的效率。
FeSiBNbCu非晶合金条带具有成熟的单辊甩带工业制备技术，容易实现量产，但是，该条带氧化还原降解染料废水时，耐腐蚀性的Nb和Si元素表面会生成致密的氧化膜，导致其降解性能和循环利用性差。
目前研究者为了大幅度提高非晶条带的降解能力，常常将非晶条带球磨成粉末状或热处理形成多晶体结构。粉末状会大大的增加其比表面积而提高降解污水的能力，但是，粉末状非晶合金由于容易发生团聚使其循环利用困难，阻碍了进一步的应用，而且，粉末在大气状态下容易氧化，难以储存。而热处理的条带由于多晶体结构会形成原电池，提高其对降解偶氮染料的能力，然而，热处理需要很高的温度，是一个需要消耗很大能量的过程。
公开号为CN107540054A的中国专利申请公开了一种废水处理用铁基非晶电极材料及其应用，铁基非晶合金中包括了FeSiBNbCu非晶合金作为电极材料，其利用电化学原理降解工业废水，具有优异的稳定性和降解性能。但在降解过程中用到电化学工作站，处理过程麻烦，不能实现量产，限制了其广泛应用。
综上所述，现有的铁基非晶合金处理废水时，存在处理过程消耗能量大，处理过程麻烦、不能实现量产;粉末反应物容易氧化使其循环利用性差、且易氧化的粉末不易储存和回收等缺陷。因此，需要一种高效、省时、简单的处理方法来提高非晶条带的降解能力。
发明内容
发明目的：针对现有的铁基非晶合金条带降解性能提升方法存在处理过程消耗能量大、粉末反应物容易氧化、不易储存和回收、且粉末循环利用性较差，或者处理过程麻烦、不能实现量产等问题，本发明提供了铁基非晶合金条带降解染料废水的方法，该方法能够简单高效地提升铁基非晶合金条带的降解效率和重复利用性。
技术方案：本发明所述的铁基非晶合金条带降解染料废水的方法，包括如下步骤：
(1)对铁基非晶合金条带进行球磨处理，得到朝自由面卷曲的条带;自由面即制备铁基非晶合金条带时，甩带过程中与氩气接触的那一面，相对应与铜辊接触的表面为贴辊面;
(2)采用步骤(1)球磨处理后的铁基非晶合金条带降解染料废水。
上述步骤(1)中，球磨处理为：将铁基非晶合金条带放入陶瓷球磨罐中，在惰性气体保护下，以300～500r/s的转速球磨4～8小时，其中，球料比为10:1～2:1;最好先将铁基非晶合金条带裁剪成长度为1～1.5cm的短条带再进行球磨处理。
进一步的，控制球磨处理后的铁基非晶合金条带的卷曲角度呈35～40°;卷曲角度指条带翘起边的切线与水平线夹角，角度越大表明卷曲程度越大;对于球磨处理的非晶条带，当卷曲角度达到35～40°时，其降解能力提高最为显著;当卷曲角度过大时，非晶条带易破裂成碎片，甚至会变成粉末。
基于上述方法，本发明提供一种铁基非晶合金条带降解酸性橙7废水的方法，其中，铁基非晶合金条带为Fe73.5Si15.5B7Nb3Cu1非晶合金条带，采用球磨处理后的Fe73.5Si15.5B7Nb3Cu1非晶合金条带基于氧化还原反应降解酸性橙7废水。
具体的，基于氧化还原反应降解酸性橙7废水的工艺步骤包括：
A、在恒温水浴环境下，调整酸性橙7废水的pH至废水呈酸性、中性或弱碱性;
B、将球磨处理后的Fe73.5Si15.5B7Nb3Cu1非晶合金条带按5～20g/L的用量加入步骤A所得溶液中，搅拌、使酸性橙7废水充分接触到非晶合金条带，实现酸性橙7的均匀降解。
上述步骤A中，恒温水浴温度优选为25～55℃。酸性橙7废水中酸性橙7的浓度可为20～160mg/L。酸性橙7废水的pH可调整至2～9;最好调整pH值至2～3。
步骤B中，球磨处理后的Fe73.5Si15.5B7Nb3Cu1铁基非晶合金条带的用量优选为5～10g/L，该用量范围已经能够达到较优的降解速率。
降解反应结束后，可回收溶液中球磨处理后的Fe73.5Si15.5B7Nb3Cu1非晶合金条带，将其超声搅拌水洗180～300秒，然后取出，重复步骤(1)～(2)催化降解酸性橙7，循环往复直至Fe73.5Si15.5B7Nb3Cu1非晶合金条带失去催化降解能力。
发明原理：球磨处理后的铁基非晶合金条带发生了严重的塑性变形，不仅可以引起残余应力的增加，而且可以扩大非晶态合金中原子间距离的范围、使其结构变得更加无序，使非晶条带内存储大量的变形能和残余应力，有助于提高降解能力;同时，球磨处理使非晶条带表面变的疏松和凹凸不平，提高了其表面活性，进一步改善其降解能力。
有益效果：与现有技术相比，本发明的优点在于：(1)本发明的铁基非晶合金条带经过球磨改性处理后，降解效率大幅提升，同时循环使用性能也得到较大改善;另外，球磨处理后的非晶条带还保持块体状态，易回收和储存，而且，只需对反应后的条带直接超声水洗就可以实现其回收和再利用;(2)本发明通过球磨的方法来提高非晶条带的降解能力，该方法高效、省时、简单、容易实现量产，适于工业上推广应用。（发明人沈宝龙;苗芳;王倩倩;范星都;周靖;狄思怡）