利用非晶合金电化学降解偶氮染料的方法技术

本发明专利技术公开了一种利用非晶合金电化学降解偶氮染料废水的方法。所述方法利用Zr基、Cu基、Fe基、Al基、Co基、Ni基及Mg基非晶合金条带作为工作电极，纯Ti或Pt电极作为对电极，组成电化学系统，利用电化学的方法，以待降解的偶氮染料溶液为电解液，以恒电位方波或动电位扫描方式对偶氮染料废水进行电化学降解。本发明专利技术的快速降解偶氮染料的电化学方法，以非晶合金条带作为工作电极，对偶氮染料的降解速率快且降解效率高，降解效率可达90％以上，褪色较为彻底，在有机染料降解领域具有广大的应用前景。

Electrochemical degradation of azo dyes by amorphous alloys

The invention discloses a method for electrochemical degradation of azo dye wastewater using amorphous alloy. The method uses Zr-based, Cu-based, Fe-based, Al-based, Co-based, Ni-based and Mg-based amorphous alloy strips as working electrodes, pure Ti or Pt electrodes as pairing electrodes to form an electrochemical system. The azo dye solution to be degraded is used as electrolyte by electrochemical method, and azo dye wastewater is electrochemically degraded by potentiostatic square wave or potentiodynamic scanning. The electrochemical method for fast degradation of azo dyes by using amorphous alloy strips as working electrodes has fast degradation rate, high degradation efficiency, over 90% degradation efficiency and complete fading, and has broad application prospects in the field of organic dye degradation.

【技术实现步骤摘要】
利用非晶合金电化学降解偶氮染料的方法
本专利技术属于有机染料降解领域，涉及一种利用非晶合金电化学降解偶氮染料的方法。
技术介绍
纺织、造纸、皮革、印刷等行业排放的染料废水已经造成了严重的环境污染。偶氮染料在染料中所占的比例为50％左右。所以，经济、高效地处理含偶氮染料废水具有十分重要实际意义。根据污水的成分、性质以及处理指标不同，降解废水中偶氮染料的普遍方法可分为物理、生物、化学方法。活性炭吸附法是一种常规的物理过程。生物法是指利用微生物自身新陈代谢来降解、去除污水中的有机性污染物质的污水处理技术，该方法的局限性在于只能降解某些特殊的有毒偶氮染料，而无法在含有各种化学物质的复杂环境中起作用。化学法有氧化法、电解法、混凝法及电化学法，电化学包含微电解法、化学修饰电极法等，微电解法受限于电极材料(卢永等.双金属电解预处理焦化废水[J].化学与生物工程，2014，31(5)63-65.)，化学修饰电极法降解效率较低(唐荣.聚苯胺修饰电极对亚硝酸根离子的催化净化研究[J].数理与化学研究，2014,2：193-196.)。
技术实现思路
本专利技术的目的是提供一种快速、彻底地利用非晶合金电化学降解偶氮染料废水的方法。实现本专利技术目的技术方案如下：利用非晶合金电化学降解偶氮染料废水的方法，包括以下步骤：步骤1，将高纯金属按配比，采用电弧熔炼或感应熔炼，制备母合金；步骤2，将母合金加热至熔融状态，采用单铜辊甩带法，用高纯氩气将熔融的合金液喷出，并在2500r/min转数以上旋转的铜辊上快速凝固，得到非晶合金条带；步骤3，使用电化学方法，以非晶合金条带作为工作电极，纯Ti或Pt电极作为对电极，组成电化学系统；步骤4，利用电化学的方法，以待降解的偶氮染料溶液为电解液，测试方法为电位范围为±1V～±2V、周期为3～5的恒电位方波或扫描电位范围为-0.1～2V，扫描速率为1mV/s～2mV/s的动电位扫描。所述的非晶合金可以是原子比为50≤Zr≤70的Zr基非晶合金，50≤Cu≤80的Cu基非晶合金，73≤Fe≤85的Fe基非晶合金，80≤Al≤94的Al基非晶合金，40≤Ni≤80的Ni基非晶合金，50≤Mg≤80的Mg基非晶合金。本专利技术首次提出了一种快速降解偶氮染料的电化学方法，以非晶合金条带作为工作电极，对偶氮染料的降解速率快且降解效率高，降解效率可达90％以上，褪色较为彻底，在有机染料降解领域具有广大的应用前景。附图说明图1为实施例1的XRD图。图2为实施例1的电化学曲线图。图3为实施例2的电化学曲线图。图4为实施例2的紫外光谱图。图5为对比例的紫外光谱图。具体实施方式实施例1以Zr56Al16Co28作为初始合金成分，将初始合金所需的原料纯度为99.99％Zr、99.99％Al、99.99％Co组成的混合物置入电弧熔炼炉的坩埚中。首先对于炉腔进行抽真空，使炉腔内部的真空度为5×10-3Pa，然后充入氩气，从而保证熔炼合金能够在惰性气体的氛围保护中均匀进行。为了保证合金能够均匀混合，每个合金锭反复熔炼3到4次。取熔炼好的母合金4-5g放入石英管中，将石英管放入甩带设备中，通过感应加热使合金融化，最终利用高压的氩气使熔融的合金喷射到高速旋转的铜辊上，形成厚20μm，宽5mm的Zr56Al16Co28非晶薄带，并用XRD对其进行表征。使用电化学工作站，以Zr56Al16Co28非晶合金条带作为工作电极，纯Ti电极或Pt电极作为对电极组成电化学系统。在常温下，利用电化学方波的方法，设计电压为相对开路电位±2V，每周期2min，周期数为5。电化学反应结束后，用滤纸将反应后的生成物过滤，得澄清溶液。图1为Zr56Al16Co28非晶合金的XRD图，从图中可以看出急冷带材样品的XRD曲线在2θ为37°附近有一个非晶合金典型的宽而弥散的漫散射峰，并且无明显的晶态相衍射峰，由此可见样品具有单一的非晶态的结构特征，即为非晶合金。图2(a)(b)为设置电压为±2V在两种不同偶氮染料酸性橙及直接蓝溶液中的方波图，从图中可以看出电流在0.07A以及-0.02A之间转换，每周期正负电压均作用1min，周期数为5。图4为使用电化学方法在相同条件下降解偶氮染料的紫外光谱图，可以看出偶氮染料降解效果彻底。实施例2采用与实施例1相同的方法获得Zr56Al16Co28非晶条带组成电极系统。在常温下，利用动电位扫描的方法，设计参数为相对开路电位-0.1V～2V，扫描速率为1mv/s。电化学反应结束后，用滤纸将反应后的生成物过滤，得澄清溶液。图3(a)(b)为在两种不同偶氮染料溶液中，经动电位扫描后的曲线图，从图中可以看出曲线的自腐蚀电位分别为-0.04V和-0.12V，在两种染料溶液中非晶合金为活性溶解状态。图4为使用电化学方法在相同条件下降解偶氮染料的紫外光谱图，可以看出经方波法和动电位扫描降解后，两种偶氮染料溶液的吸收峰分别消失，颜色完全褪去，降解效果良好。实施例3本实施例与实施例1基本相同，唯一不同是采用的非晶合金分别为Cu45Zr48Al7、Mg68Zn28Ca4利用电化学方波的方法，其中Cu45Zr48Al7经电化学方波法降解后生成紫色沉淀物，过滤后得澄清溶液；Mg68Zn28Ca4经电化学方波法降解后生成少许白色沉淀，过滤后得澄清溶液。对比例1采用于实施例1相同的方法获得Zr56Al16Co28非晶条带组成电极系统。在常温下，利用电化学方波的方法，设计电压分别为相对开路电位±0.5V、±1V，每周期2min，周期数为5。电化学反应结束后，用滤纸将反应后的生成物过滤，得澄清溶液。图5为使用设计电压分别为相对开路电位±0.5V、±1V的电化学方波法降解酸性橙II偶氮染料的紫外光谱图，可以看出在设计电压参数在±0.5V、±1V对比±2V时偶氮染料溶液的吸收峰依然存在，降解效果差。本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.利用非晶合金电化学降解偶氮染料废水的方法，其特征在于，包括以下步骤：步骤1，将高纯金属按配比，采用电弧熔炼或感应熔炼，制备母合金；步骤2，将母合金加热至熔融状态，采用单铜辊甩带法，用高纯氩气将熔融的合金液喷出，并在2500r/min转数以上旋转的铜辊上快速凝固，得到非晶合金条带；步骤3，使用电化学方法，以非晶合金条带作为工作电极，纯Ti或Pt电极作为对电极，组成电化学系统；步骤4，利用电化学的方法，以待降解的偶氮染料溶液为电解液，测试方法为电位范围为±1V～±2V、周期为3～5的恒电位方波或扫描电位范围为‑0.1～2V，扫描速率为1mV/s～2mV/s的动电位扫描。

【技术特征摘要】
1.利用非晶合金电化学降解偶氮染料废水的方法，其特征在于，包括以下步骤：步骤1，将高纯金属按配比，采用电弧熔炼或感应熔炼，制备母合金；步骤2，将母合金加热至熔融状态，采用单铜辊甩带法，用高纯氩气将熔融的合金液喷出，并在2500r/min转数以上旋转的铜辊上快速凝固，得到非晶合金条带；步骤3，使用电化学方法，以非晶合金条带作为工作电极，纯Ti或Pt电极作为对电极，组成电化学系统；步骤4，利用电化学的方法，以待降解的偶氮染料...

【专利技术属性】
技术研发人员：秦凤香，周洋，淡振华，翁楠，王凤，张帅，
申请(专利权)人：南京理工大学，
类型：发明
国别省市：江苏,32