一种铁基非晶合金用于降解染料废水中亚甲基蓝的应用制造技术

本发明专利技术公开一种铁基非晶合金用于降解染料废水中亚甲基蓝的应用，利用分子式为Fe80P13C7的铁基非晶合金条带基于类芬顿反应降解染料废水中的亚甲基蓝。降解工艺步骤包括：(1)在恒温水浴环境下，向亚甲基蓝溶液中加入浓度为0.5～10mM的双氧水，并调整混合溶液pH至2～4；(2)将Fe80P13C7非晶合金条带按0.1～1g/L用量加入步骤(1)所得溶液中，搅拌、使亚甲基蓝溶液充分接触到Fe80P13C7非晶合金条带，实现亚甲基蓝的均匀降解。该方法不仅催化降解速率快，而且对催化剂、双氧水等的用量需求少；另外，只需对反应后的条带进行机械搅拌水洗就可以实现其回收和再利用，在污水治理方面具有很好的应用前景，对环境保护和可持续发展具有重要意义。

Application of an iron based amorphous alloy to degradation of methylene blue in dye wastewater

The invention discloses an iron-based amorphous alloy used for degrading methylene blue in dye wastewater. The iron-based amorphous alloy strip with molecular formula Fe80P13C7 is used for degrading methylene blue in dye wastewater based on Fenton-like reaction. The degradation process includes: (1) adding hydrogen peroxide with concentration of 0.5-10 mM to methylene blue solution in a constant temperature water bath, and adjusting the pH of the mixed solution to 2-4; (2) adding the amorphous alloy strip of Fe80P13C7 to the solution at the dosage of 0.1-1 g/L; (1) stirring and making the methylene blue solution fully contact with the non-Fe80P13C7 solution. Crystalline alloy strip to achieve uniform degradation of methylene blue. This method not only has fast catalytic degradation rate, but also needs less catalyst, hydrogen peroxide and so on. In addition, it can be recycled and reused only by mechanical stirring washing of the reaction strip, which has a good application prospect in sewage treatment, and is of great significance to environmental protection and sustainable development.

【技术实现步骤摘要】
一种铁基非晶合金用于降解染料废水中亚甲基蓝的应用
本专利技术涉及一种铁基非晶合金的应用，特别涉及一种铁基非晶合金用于降解染料废水中亚甲基蓝的应用，属于污水处理领域。
技术介绍
目前，染料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，活性炭吸附法对染料废水有良好的处理效果，但其价格昂贵、再生困难，一般只用于浓度较低废水或者深度处理；而化学絮凝法，其絮凝剂具有很强的选择性，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，且存在安全隐患；生物降解法属于环境友好型处理方法，但其降解效率低下。中国专利申请CN106732741A公开了一种降解废水中染料的可见光催化剂及其制备和应用，该专利主要是在室温下，波长为420-800nm的光源照射下，根据废水量，向含有5-50mg/L亚甲基蓝或罗丹明B的废水中加入可见光催化剂0.6-1.5g/L和双氧水0.1-0.8mM，搅拌反应0.2-1小时，过滤除去催化剂，得到降解去除染料后的水体。但该专利中需要外加光源，所需的光催化剂制备复杂且对其用量需求相对较多。中国专利申请CN107469827A公开了一种磁性类芬顿催化剂及其制备方法，该专利取10-50mg/L的亚甲基蓝溶液，调整pH为4，向其中加入大于或等于0.25g/L的催化剂和0.5-1.0g/L的过氧化氢，在25℃的恒温水浴振荡器中振荡反应30分钟，使亚甲基蓝反应降解脱色，反应结束后，利用外加磁场进行固液分离，取上清液用紫外/可见光分光光度计测定降解后染料的浓度，根据降解前后染料浓度变化计算染料的降解率。但该专利中需要相对较多的过氧化氢，且固液分离操作不便，需要外加磁场。中国专利申请CN107694510A公开了一种二维磁性MXene对印染废水中亚甲基蓝去除方法，该专利废水中亚甲基蓝的浓度范围为1-10ppm，溶液温度为25-55℃，pH为3-11，按二维磁性MXene投加量为1g/L，加入到亚甲基蓝溶液中，反应0.5-24小时，得到处理后的溶液。但该专利中二维磁性MXene制备困难、耗时长，并且该方法去除印染废水中亚甲基蓝的效率不高。中国专利申请CN102070236B公开了一种铁基非晶合金条带用于印染废水处理的应用，该专利利用原子配比为(Fe0.99Mo0.01)78Si9B13的非晶合金对直接蓝2B进行催化降解。研究结果显示，该Fe-Mo-Si-B非晶合金条带能够使直接蓝2B溶液的颜色在1小时内完全褪去。但是，其四元非晶合金相对复杂，且其催化降解效率较低。如果要重复利用其非晶合金条带，需对反应后的条带用酸洗冲刷的方式去除其非晶合金条带表面的氧化物以及氢氧化物沉积，操作麻烦，且产生的酸洗废液需另行处理。综上所述，已有的废水处理催化剂存在催化剂用量需求多，处理过程中过氧化氢用量需求多，需要外加辅助条件、制备困难、降解速率慢以及循环利用麻烦等缺陷。
技术实现思路
专利技术目的：针对现有废水降解催化剂降解速率慢、循环利用麻烦等问题，本专利技术提供一种铁基非晶合金用于降解染料废水中亚甲基蓝的应用。技术方案：本专利技术所述的一种铁基非晶合金用于降解染料废水中亚甲基蓝的应用，为利用分子式为Fe80P13C7的铁基非晶合金条带基于类芬顿反应降解染料废水中的亚甲基蓝。利用Fe80P13C7铁基非晶合金条带催化降解亚甲基蓝的工艺步骤包括：(1)在恒温水浴环境下，向亚甲基蓝溶液中加入浓度为0.5～10mM的双氧水，并调整混合溶液pH至2～4；(2)将Fe80P13C7非晶合金条带按0.1～1g/L用量加入步骤(1)所得溶液中，搅拌、使亚甲基蓝溶液充分接触到Fe80P13C7非晶合金条带，实现亚甲基蓝的均匀降解。上述步骤(1)中，恒温水浴温度优选控制在20～30℃。优选的，步骤(1)中双氧水的浓度为1～10mM。进一步的，步骤(2)中，Fe80P13C7非晶合金条带的用量为0.3～0.5g/L。通过上述参数调整可进一步提高Fe80P13C7铁基非晶合金条带对亚甲基蓝的催化降解效率。更优的，降解反应结束后，回收溶液中的Fe80P13C7非晶合金条带，在350～450r/min的转速下机械搅拌水洗10～30秒，然后将其取出继续催化降解亚甲基蓝，循环往复直至其失去催化降解能力。通过机械搅拌水洗10～30秒后Fe80P13C7非晶合金条带即可再次用于亚甲基蓝的催化降解，可重复使用20余次。有益效果：与现有技术相比，本专利技术的优点在于：本专利技术利用Fe80P13C7非晶合金条带，基于类芬顿反应法来实现亚甲基蓝的降解，不仅催化降解速率快，而且对催化剂、双氧水等的用量需求少；另外，只需对反应后的条带进行机械搅拌水洗就可以实现其回收和再利用，在污水治理方面具有很好的应用前景，对环境保护和可持续发展具有重要意义。附图说明图1为实施例1中Fe80P13C7非晶合金条带催化降解亚甲基蓝的紫外光吸收谱图；图2为实施例1中Fe80P13C7非晶合金条带催化降解亚甲基蓝，不同循环次数下，降解完成所用时间；图3为比较例1中Fe78Si9B13非晶合金条带催化降解亚甲基蓝，不同循环次数下，降解完成所用时间；图4为比较例1中Fe80P13C7和Fe78Si9B13非晶合金条带分别催化降解亚甲基蓝过程中染料浓度随降解时间的变化曲线；图5为实施例2中Fe80P13C7非晶合金条带催化降解亚甲基蓝过程中，不同pH值下，染料浓度随降解时间的变化曲线；图6为实施例3中Fe80P13C7非晶合金条带催化降解亚甲基蓝过程中，不同双氧水浓度下，染料浓度随降解时间的变化曲线；图7为比较例2中Fe80P13C7和Fe78Si9B13非晶合金条带分别催化降解亚甲基蓝过程中染料浓度随降解时间的变化曲线；图8为实施例4中Fe80P13C7非晶合金条带催化降解亚甲基蓝过程中，不同染料浓度下，染料浓度随降解时间的变化曲线；图9为实施例5中Fe80P13C7非晶合金条带催化降解亚甲基蓝过程中，在不同非晶合金条带的用量下，染料浓度随降解时间的变化曲线。具体实施方式下面结合附图对本专利技术的技术方案作进一步说明。本专利技术所述的一种铁基非晶合金用于降解染料废水中亚甲基蓝的应用，该铁基非晶合金的分子式为Fe80P13C7，利用该铁基非晶合金基于类芬顿反应降解染料废水中的亚甲基蓝。将纯度不低于99％的Fe、Fe-C、Fe-P合金按原子百分比换算称量，并放入感应炉中，抽真空至5×10-3Pa以下，多次感应熔炼获得成分均匀的母合金。再利用单辊甩带设备，使合金锭在氩气氛围中进行感应熔化，通过瞬时压差(0.04MPa)将金属液喷到转速为3000r/min的铜辊上，获得非晶合金条带。实施例1本实施例研究了Fe80P13C7非晶合金条带催化降解亚甲基蓝的能力、以及Fe80P13C7非晶合金条带催化降解亚甲基蓝的循环利用性。步骤1，在恒温水浴锅中，放置容积为500mL的烧杯，加入250mL浓度为100mg/L的亚甲基蓝溶液，待溶液温度稳定在25℃后，加入浓度为1mM的双氧水，并调整pH至3；步骤2，将宽度为1.5mm、厚度约为25μm的Fe80P13本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种铁基非晶合金用于降解染料废水中亚甲基蓝的应用，其特征在于，利用分子式为Fe80P13C7的铁基非晶合金条带基于类芬顿反应降解染料废水中的亚甲基蓝。

【技术特征摘要】
1.一种铁基非晶合金用于降解染料废水中亚甲基蓝的应用，其特征在于，利用分子式为Fe80P13C7的铁基非晶合金条带基于类芬顿反应降解染料废水中的亚甲基蓝。2.根据权利要求1所述的铁基非晶合金用于降解染料废水中亚甲基蓝的应用，其特征在于，利用Fe80P13C7铁基非晶合金条带催化降解亚甲基蓝的工艺步骤包括：(1)在恒温水浴环境下，向亚甲基蓝溶液中加入浓度为0.5～10mM的双氧水，并调整混合溶液pH至2～4；(2)将Fe80P13C7非晶合金条带按0.1～1g/L用量加入步骤(1)所得溶液中，搅拌、使亚甲基蓝溶液充分接触到Fe80P13C7非晶合金条带，实现亚甲基蓝的均匀降解。3.根据权利要求2所述的铁基非晶合金用于降解染料废...

【专利技术属性】
技术研发人员：沈宝龙，陈明秀，储成林，王倩倩，范星都，林萍华，江沐风，江向荣，
申请(专利权)人：东南大学，朗峰新材料科技股份有限公司，
类型：发明
国别省市：江苏,32