本发明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。
背景技术：
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。
技术实现要素：
发明目的：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，本发明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：本发明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，本发明的优点在于：本发明利用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
下面结合附图对本发明的技术方案作进一步说明。
本发明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fe80p13c7非晶合金长条带剪成长度为1cm的短条带，根据亚甲基蓝溶液的用量，将剪好的短条带按0.5g/l用量称重后放至烧杯中，并利用机械搅拌设备对其进行搅拌，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；
步骤3，在降解过程中，每隔3分钟利用一次性注射器抽取2.5ml左右溶液，将所抽取的溶液经过孔径为0.22μm的一次性滤膜过滤，并立即放入紫外/可见光分光光度计中进行测试，得到其紫外光吸收谱图，其最大吸收峰处吸光度与溶液浓度成正比关系，因此可通过最大吸收峰处吸光度的变化趋势得出溶液浓度的变化；
步骤4，反应结束后，回收溶液中的fe80p13c7非晶合金条带，并将其放入装有适量去离子水的烧杯中，在400r/min的转速下机械搅拌水洗20秒，再取出非晶合金条带继续催化降解相同量的亚甲基蓝，循环往复直至其失去催化降解能力。
图1为采用uvmini-1280紫外/可见光分光光度计测得的fe80p13c7非晶合金条带催化降解亚甲基蓝的紫外光吸收谱图，可以看到，随着降解的进行，吸收峰的强度逐渐减弱，11分钟后，其溶液的紫外光吸收谱图中的特征峰消失，即溶液中的亚甲基蓝完全降解。
图2为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，可以看到，循环降解20余次其仍能保持优异的催化降解性能。
比较例1
在本比较例中，保持其他实验参数与实施例1相同，用fe78si9b13非晶合金条带替换fe80p13c7非晶合金条带，得到fe78si9b13非晶合金条带催化降解亚甲基蓝的紫外光吸收谱图。对比fe80p13c7和fe78si9b13非晶合金条带催化降解亚甲基蓝的效率。
图3为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，可以看到，循环降解12次后催化降解性能已开始明显降低。
根据紫外光吸收谱图可以得到溶液中亚甲基蓝t时刻的染料浓度ct与初始染料浓度c0之比，非晶合金催化降解过程可以用准一级动力学模型ct＝c0exp(-kt)描述。
图4为fe80p13c7和fe78si9b13非晶合金条带催化降解亚甲基蓝的ct/c0vs.时间图，可以看到，11分钟时，fe80p13c7非晶合金条带催化降解的溶液中亚甲基蓝已完全分解，而fe78si9b13非晶合金条带催化降解的溶液中亚甲基蓝只分解了90％。可见，fe80p13c7非晶合金条带催化降解亚甲基蓝的效率明显优于fe78si9b13。
实施例2
本实施例研究了溶液酸碱度对fe80p13c7非晶合金条带催化降解亚甲基蓝效率的影响。
参照实施例1的方法进行一组平行实验，区别在于步骤1中分别调整溶液ph至2、3、4、5、7和9。
图5为fe80p13c7非晶合金条带在不同ph值下催化降解亚甲基蓝的ct/c0vs.时间图，可以看到，当ph调整至2～4时降解速率较快，其中，当ph＝3时降解速率最快。
实施例3
本实施例研究了溶液中双氧水浓度对fe80p13c7非晶合金条带催化降解亚甲基蓝效率的影响。
参照实施例1的方法进行一组平行实验，区别在于步骤1中分别调整溶液双氧水浓度为0mm、0.5mm、1mm、5mm、10mm、30mm和50mm。
图6为fe80p13c7非晶合金条带在不同双氧水浓度下催化降解亚甲基蓝的ct/c0vs.时间图，可以看到，当双氧水浓度为0.5mm时，即可获得较优的降解效率，可见，本申请对双氧水的需求量少；随着双氧水浓度升高，达到0.5～10mm时，降解效率更优，尤其是双氧水浓度为1～10mm时，且当双氧水浓度为5mm时达到最佳降解效率。
比较例2
在本比较例中，保持其他实验参数与比较例1相同，区别在于调整溶液双氧水浓度为0.5mm，得到此时fe78si9b13非晶合金条带催化降解亚甲基蓝的紫外光吸收谱图。对比了当溶液中双氧水浓度较低，为0.5mm时，fe80p13c7和fe78si9b13非晶合金条带催化降解亚甲基蓝的效率。
图7为当溶液中双氧水浓度为0.5mm时，fe80p13c7和fe78si9b13非晶合金条带催化降解亚甲基蓝的ct/c0vs.时间图，可以看到，20分钟时，fe80p13c7非晶合金条带催化的溶液中亚甲基蓝已完全降解完，而fe78si9b13非晶合金条带催化的溶液中亚甲基蓝只降解了70％，并且已不再继续降解。可见，在溶液中双氧水浓度较低时，fe80p13c7非晶合金条带催化降解亚甲基蓝的效率明显优于fe78si9b13，这也进一步说明本发明的fe80p13c7非晶合金条带催化降解亚甲基蓝对双氧水的需求量更少。
实施例4
本实施例研究了fe80p13c7非晶合金条带对不同亚甲基蓝浓度的亚甲基蓝溶液的催化降解效率。
参照实施例1的方法进行一组平行实验，区别在于降解的亚甲基蓝溶液中亚甲基蓝浓度分别为10mg/l、50mg/l、100mg/l、200mg/l、300mg/l和500mg/l。
图8为fe80p13c7非晶合金条带在不同浓度的亚甲基蓝溶液下催化降解的ct/c0vs.时间图。由图可知，fe80p13c7非晶合金条带对浓度为10～200mg/l的亚甲基蓝溶液均有较好的降解效率，尤其是10～100mg/l的亚甲基蓝溶液，说明fe80p13c7非晶合金条带可降解较宽浓度范围的染料废水，具有普适性；同时，随亚甲基蓝浓度的增大催化降解速率降低。
实施例5
本实施例探究了溶液中非晶合金条带用量对fe80p13c7非晶合金条带催化降解亚甲基蓝效率的影响。
参照实施例1的方法进行一组平行实验，区别在fe80p13c7非晶合金条带用量分别为0g/l、0.05g/l、0.3g/l、0.5g/l、1g/l和3g/l。
图9为fe80p13c7非晶合金条带在不同非晶合金条带用量下催化降解亚甲基蓝的ct/c0vs.时间图。由图可知，降解速率随非晶合金条带用量的加大而提高；而且，当fe80p13c7非晶合金条带的用量为0.3～0.5g/l时，已经能够达到较优的降解速率，可见，本申请的方法对fe80p13c7非晶合金条带的需求较小，可显著降低污水处理成本。