非晶合金管及其制备方法和偶氮染料废水的处理方法与流程

文档序号:17651831发布日期:2019-05-15 21:30

本发明属于材料制备技术领域,具体涉及非晶合金管及其制备方法和偶氮染料废水的处理方法。



背景技术:

非晶合金,为一种金属玻璃,是20世纪70年代问世的一种新型材料。许多非晶合金,尤其是铁基非晶合金,对偶氮染料具有良好的降解作用,目前已被应用于偶氮染料废水处理的相关研究中。

在现有采用非晶合金对偶氮染料进行降解的技术中,一般将非晶条带通过机械法磨成粉体,然后投入待处理废水中,并通过搅拌使非晶合金粉末与废水中的偶氮染料充分接触,进而降解废水中的偶氮染料。然而,由于采用的是非晶粉末,降解过程中需要加以搅拌,操作不便;而且,非晶合金粉末需要采用真空气雾化或者薄带破碎研磨制得,成本高。如能提供一种非晶合金管件,让废水从管中流过的同时与非晶合金接触,则可方便的实现降解功能,但是,由于技术限制,目前非晶合金产品仅仅局限于非晶合金块、非晶合金薄带和非晶合金粉等。



技术实现要素:

为了解决上述技术问题,本发明的主要目的在于提供一种非晶合金管及其制备方法,旨在提供一种由非晶合金制成的管件;

本发明的另一目的在于提供一种偶氮染料废水的处理方法,旨在克服现有采用非晶合金粉末处理偶氮染料废水时存在操作不便和成本高的问题。

本发明的又一目的在于提供一种偶氮染料废水的处理装置,旨在为上述偶氮染料废水的处理方法提供一种实体装置,以简化处理过程,提高偶氮染料废水的处理效率。

为了实现上述发明目的,本发明的一方面,提供了一种非晶合金管,为非晶合金薄带绕制管件,主要由非晶合金薄带绕制而成。

本发明的另一方面,提供了一种非晶合金管的制备方法,包括如下步骤:

提供非晶合金薄带和模具,所述模具包括环形外壁;

将所述非晶合金薄带缠绕所述环形外壁,直至所述非晶合金薄带布满所述环形外壁,得到第一绕制管件;

将所述第一绕制管件上布满所述环形外壁的所述非晶合金薄带进行固定成型,随后去除所述模具,得到所述非晶合金管。

与现有技术相比,本发明提供了一种新型的非晶合金管管材,填补市场空白,扩展了非晶合金在工程材料的应用。本发明通过采用非晶合金薄带在模具上进行绕制,并对布满所述环形外壁的所述非晶合金薄带进行固定成型,随后去除所述模具的方法,实现了采用非晶合金薄带制成非晶合金管件,方法简便,易于实施。

本发明的又一方面,提供了一种偶氮染料废水的处理方法,基于上述非晶合金管,包括如下步骤:

提供所述非晶合金管,所述非晶合金管包括输入端和输出端;

将待处理偶氮染料废水从所述输入端输入所述非晶合金管,所述待处理偶氮染料废水与所述非晶合金管的管壁接触并发生降解,之后从所述输出端流出所述非晶合金管。

与现有技术相比,本发明采用非晶合金管替换现有的非晶合金粉末,一方面,作为反应原料,用于降解待处理废水中的偶氮染料;另一方面,作为待处理废水的流通管道,使得待处理废水在流动过程中就能够与非晶合金管持续地接触反应,简化了处理过程,且大大提高了废水中偶氮染料的降解效率,实用性高。

本发明的又一方面,还提供了一种偶氮染料废水的处理装置,至少包括:

非晶合金管,为非晶合金薄带绕制管件,作为待处理废水的流通管道且用于降解所述待处理偶氮染料废水;

水输送装置,用于将所述待处理废水输送至所述非晶合金管。

基于上述偶氮染料废水的处理方法,本发明提供一种实体装置,可简化处理过程,提高偶氮染料废水的处理效率。

附图说明

图1为本发明另一优选实施例的非晶合金管的截面图;

图2为本发明实施例2的偶氮染料废水的处理装置;

图3为本发明测试例中的降解循环实验的实施装置;

图4为测试例中实验组和对比组在不同时间取样的样品颜色观察对比图;

图5为测试例中不同浓度的实验组和对比组的降解曲线图。

附图标记:非晶合金薄带层11、固化树脂层12、硬质外管层13、水泵1、温度控制器2、非晶合金管3、待处理偶氮染料废水池4、处理水池5。

具体实施方式

为了使本发明的目的、技术方案及优点更加清楚明白,以下结合实施例,对本发明进行进一步详细说明。应当理解,此处所描述的具体实施例仅仅用以解释本发明,并不用于限定本发明。

一方面,本发明实施例提供了一种非晶合金管,为非晶合金薄带绕制管件,主要由非晶合金薄带绕制而成。

具体的,非晶合金薄带作为制备非晶合金薄带绕制管件的主体材料,通过将该非晶合金薄带进行绕制处理,可得到非晶合金薄带绕制管件。

在本发明实施例中,所述非晶合金薄带选为锆基非晶合金薄带、镁基非晶合金薄带、铁基非晶合金薄带、钛基非晶合金薄带、铝基非晶合金薄带、稀土基非晶合金薄带、铜基非晶合金薄带中的一种,更优选为镁基非晶合金薄带、铁基非晶合金薄带或铝基非晶薄带。

本发明实施例对非晶合金薄带的来源不作具体限定,其可选为市售非晶合金薄带商品,也可选为采用本领域常规技术手段制得的各种非晶合金薄带。

作为优选的实施方式,其截面如图1所示,一种非晶合金管,按轴心向外的方向,包括依次层叠设置的非晶合金薄带层11、固化树脂层12和硬质外管层13。

作为优选,所述非晶合金管为圆管或方管。

另一方面,本发明实施例提供了一种非晶合金管的制备方法,包括如下步骤:

S01、提供非晶合金薄带和模具,所述模具包括环形外壁;

S02、将所述非晶合金薄带缠绕所述环形外壁,直至所述非晶合金薄带布满所述环形外壁,得到第一绕制管件;

S03、将所述第一绕制管件上布满所述环形外壁的所述非晶合金薄带进行固定成型,随后去除所述模具,得到所述非晶合金管。

在上述非晶合金管的制备方法实施例中,通过采用非晶合金薄带在模具上进行绕制,并对布满所述环形外壁的所述非晶合金薄带进行固定成型,随后去除所述模具的方法,解决了非晶合金受非晶形成能力限制,塑形较差,只能制备成条带、粉体的问题。

具体的,在步骤S01中,主要提供原材料非晶合金薄带,以及用于绕制成型的模具。所述模具包括环形外壁,使得非晶合金薄带在绕制时能够沿该环形外壁进行缠绕。所述非晶合金薄带选为锆基非晶合金薄带、镁基非晶合金薄带、铁基非晶合金薄带、钛基非晶合金薄带、铝基非晶合金薄带、稀土基非晶合金薄带、铜基非晶合金薄带中的一种。在一实施例中,所述模具呈柱状或管状。非晶合金薄带在该模具的环形外壁进行绕制成型后,呈长管状,且具备一中空内部,可作为溶液的流通管道。

在另一实施例中,所述环形外壁平整。如此,便于所述非晶合金薄带缠绕所述环形外壁,使得相邻的非晶合金薄带能够相互贴合紧密。

在又一实施例中,所述非晶合金薄带为铁基非晶合金薄带,且所述非晶合金薄带的厚度为10-50μm。

在步骤S02中,所述非晶合金薄带布满所述环形外壁,指的是,模具的所述环形外壁被非晶合金薄带完全缠绕包覆,不留一点空隙,包覆的非晶合金薄带部分形成一完整的管体结构,且各非晶合金薄带之间不存在空隙,例如,当该管体结构内填充液体时不会发生液体外渗的现象。

在一实施例中,将所述非晶合金薄带缠绕所述环形外壁时,所述缠绕为螺旋缠绕。更为具体的,沿模具的长度方向,将非晶合金薄带从模具的一端螺旋缠绕至另一端,使得非晶合金薄带能够均匀连续地布满模具的环形,且两两相邻的非晶合金薄带相互贴紧。

在另一实施例中,将所述非晶合金薄带缠绕所述环形外壁时,所述缠绕为环形缠绕。更为具体的,取一长度略大于所述模具周长的非晶合金薄带,然后沿所述模具的外周缠绕该非晶合金薄带,之后固定该非晶合金薄带的两端,使得该非晶合金薄带紧密贴合所述模具的环形外壁。

在步骤S03中,将所述第一绕制管件上布满所述环形外壁的所述非晶合金薄带进行固定成型,使得布满所述环形外壁的所述非晶合金薄带固定成型,进而形成一内管壁为铁基非晶合金的管件结构。

作为优选,所述固定成型具体包括以下步骤:

S031、提供具有中空内腔的硬质外管,所述硬质外管两端开口,并具有环形内壁,且所述环形内壁的直径大于所述第一绕制管件的直径;将所述第一绕制管件插入所述硬质外管的中空内腔,并使得所述硬质外管的环形内壁与所述第一绕制管件的外壁之间具有空隙;

S032、提供固化树脂,将所述固化树脂注入所述空隙中,并对所述树脂进行固化处理。

更为具体的,在步骤S032中,固化树脂,为具有粘合作用且能固化定型的一类树脂。在一实施例中,该固化树脂为光敏固化树脂。在另一实施例中,该固化树脂为由环氧树脂为基料的双组份高温胶黏剂。

将所述固化树脂注入所述空隙中,待该固化树脂固化后,布满所述环形外壁的所述非晶合金薄带也随之固定成型。

非晶合金薄带属于一种金属薄片,固化树脂与金属薄片的表面结合力一般较差。为了增强固化树脂与非晶合金薄带之间的黏附性,在一实施例中,在涂覆固化树脂之前,对绕制后的非晶合金薄带进行初步固定。具体的,该初步固定包括:提供双面胶带,将双面胶带在非晶合金薄带背离模具的表面进行螺旋缠绕,使得双面胶均匀连续布满非晶合金薄带的表面。其中,将双面胶带在非晶合金薄带背离环形外壁进行螺旋缠绕的过程,与非晶合金薄带在模具的环形外壁进行螺旋缠绕的过程基本相同。

去除所述模具,目的在于使得由本发明方法制备的非晶合金管的内壁裸露为铁基非晶合金。去除所述模具,这一步骤可参考本领域的常规技术手段。在一实施例中,所述模具为玻璃制品,可通过敲碎玻璃的方法去除模具。

又一方面,基于上述关于非晶合金管及其制备方法的技术方案,本发明实施例提供了一种偶氮染料废水的处理方法,包括:

a)提供所述非晶合金管,所述非晶合金管包括输入端和输出端;

b)将待处理偶氮染料废水从所述输入端输入所述非晶合金管,所述待处理偶氮染料废水与所述非晶合金管的管壁接触并发生降解,之后从所述输出端流出所述非晶合金管。

在上述偶氮染料废水的处理方法实施例中,采用非晶合金管替换现有的铁基非晶合金粉末,一方面,作为反应原料,用于降解待处理废水中的偶氮染料;另一方面,作为待处理废水的流通管道,使得待处理废水在流动过程中就能够与非晶合金管持续地接触反应,简化了处理过程,且大大提高了废水中偶氮染料的降解效率,实用性高。

具体的,提供非晶合金管,使其在作为降解偶氮染料的原料的同时,还作为待处理偶氮染料废水的流通管道,简化偶氮染料废水降解的过程。

在本发明实施例中,所述非晶合金薄带选为锆基非晶合金薄带、镁基非晶合金薄带、铁基非晶合金薄带、钛基非晶合金薄带、铝基非晶合金薄带、稀土基非晶合金薄带、铜基非晶合金薄带中的一种。

作为优选,所述非晶合金薄带选为镁基非晶合金薄带、铁基非晶合金薄带或铝基非晶薄带,其对偶氮染料废水具有良好的降解效果。

在一实施例中,所述非晶合金薄带选为铁基非晶合金薄带。

通常的,在现有采用铁基非晶合金对偶氮染料进行降解的技术中,一般将铁基非晶条带通过机械法磨成粉体,然后投入待处理废水中,并通过搅拌使铁基非晶合金粉末与废水中的偶氮染料充分接触,进而降解废水中的偶氮染料。然而,由于采用的是非晶粉末,需要时刻进行搅拌,操作不便。

在偶氮染料废水的处理过程中,非晶合金管与偶氮染料接触并发生降解反应生成二价铁离子,二价铁离子与氧反应生成的氧化铁以及氢氧化铁会积聚在铁基非晶合金材料的表面,阻碍铁基非晶合金材料持续地与废水中的偶氮染料接触反应,因而,随着反应时间的增加,降解效果降低。

作为优选,所述非晶合金管上加设有磁场,用于增强对偶氮染料废水的降解效果。已有报道证明外加磁场可促进铁基非晶对废水的降解作用,但该报道中采用的是非晶粉末,易在磁场作用下发生团聚,因此外加磁场的强度不能太大。本发明中采用非晶薄带绕制成管,不存在粉末团聚现象,因此可以施加较大的外磁场,更有利于降解。对非晶合金管加载的磁场,本发明实施例对该磁场类型不作具体限制,其包括但不限于径向磁场或轴向磁场。

作为优选,待处理偶氮染料废水的温度为40~60℃。

又一方面,基于上述采用非晶合金管进行偶氮染料废水的处理方法的技术方案,本发明实施例还提供了一种偶氮染料废水的处理装置,以简化处理过程,提高偶氮染料废水的处理效率。

本发明实施例的一种偶氮染料废水的处理装置,至少包括:

非晶合金管,为非晶合金薄带绕制管件,作为待处理废水的流通管道且用于降解所述待处理偶氮染料废水;

水输送装置,用于将所述待处理废水输送至所述非晶合金管。

作为优选,所述非晶合金管至少包括:由内至外依次设置的非晶合金薄带层和固化树脂层。

作为优选,所述处理装置还包括:用于向所述非晶合金管提供磁场的磁场加载装置,所述磁场加载装置连接所述非晶合金管。在一实施例中,所述磁场加载装置选为环形钕铁硼永磁体。

作为优选,所述处理装置还包括:温度控制器,所述温度控制器连接所述非晶合金管的输入端,用于调节所述非晶合金管内的所述待处理偶氮染料废水的温度。

作为本发明的优选实施方式,一种偶氮染料废水的处理装置,至少包括:

非晶合金管,至少包括:由内至外依次设置的非晶合金薄带层和固化树脂层。

磁场加载装置,连接所述非晶合金管,用于向所述非晶合金管提供磁场;

水输送装置,用于将所述待处理废水输送至所述非晶合金管;

温度控制器,连接所述非晶合金管的输入端,用于预设所述非晶合金管内的所述待处理偶氮染料废水的温度;

其中,磁场加载装置为环状钕铁硼磁铁,且所述环状钕铁硼磁铁套设于所述非晶合金管的外周;

水输送装置为水泵,水泵的动力输出端连接所述非晶合金管的输入端。

本发明实施例对温度控制器的设置位置不作具体限定,能实现检测非晶合金管的输入端的水温,以及控制非晶合金管内流通的水温为40~60℃即可。

使用时,开启磁场加载装置,磁场加载装置对非晶合金管施加磁场;然后,开启水泵,使得待处理的偶氮染料废水从非晶合金管的输入端输入;再开启温度控制装置,控制非晶合金管内流通的水温为40~60℃。在磁场的作用下,废水中的偶氮染料与非晶合金管的内壁持续性接触反应,偶氮染料被持续降解。本发明处理装置通过将非晶合金管与磁场加载相结合,提高了废水中偶氮染料的降解效率,简化了处理过程,实用程度高。

为使本发明上述实施细节和操作能清楚地被本领域技术人员理解,以及本发明实施例偶氮染料废水的处理方法和偶氮染料废水的处理装置的进步性能显著地体现,以下通过实施例对本发明的实施进行举例说明。

在以下实施例中,非晶合金薄带为青岛云路公司生产的牌号为1K101的Fe-Si-B三元铁基非晶合金,厚度为20μm,宽度10mm,Fe元素的原子百分比为70%~80%,Si元素的原子百分比为8%~10%,B元素的原子百分比为12%~14%。

实施例1

本实施例提供了一种非晶合金管,其制备具体包括下述步骤:

S11、取外径20mm、长20cm玻璃试管作为模具,将玻璃试管的表面清洁干净;然后,取宽10mm的铁基非晶薄带,将非晶合金薄带螺旋缠绕于模具的外表面。注意开始缠绕铁基非晶薄带时,薄带要尽可能的靠近玻璃试管的端口,且在起始位置采用热熔胶固定,防止在缠绕薄带的时候薄带滑动造成空隙;而后一圈圈螺旋缠绕直至整个玻璃试管表面缠满铁基非晶薄带,相邻的两圈铁基非晶薄带要相互贴紧不要留空隙,进而使得非晶合金薄带能够均匀连续布满模具的外表面,用热熔胶固定薄带与玻璃试管的接触处,得到第一产品。

S12、采用双面胶带沿非晶合金薄带背离模具的表面进行螺旋缠绕,使得双面胶均匀连续布满非晶合金薄带的表面,如此,对绕制后的非晶合金薄带进行初步固定,得到第二产品。

S13、选择外径32mm、壁厚2mm、长15cm的亚克力管材作为硬质外管,在确认第二产品没有漏孔之后,将硬质外管套设第二产品,且硬质外管的内壁与双面胶带之间存在空隙;之后,在空隙中填充固化树脂,固化树脂固化,使得绕制后的非晶合金薄带固定成型,得到第三产品。

其中,固化树脂选选为以环氧树脂作为基料的双组份高温胶黏剂。

S14、将第三产品内部的玻璃试管敲碎取出,得到非晶合金薄带绕制管件。

实施例2

本实施例提供了一种偶氮染料废水的处理方法,其具体步骤包括:

S1、取长15cm、管径20mm的非晶合金管,作为待处理偶氮染料废水的流通管道,非晶合金管输入端通过管道与待处理偶氮染料废水池连接,其输出端接入处理水池;

S2、通过径向磁场加载装置,对非晶合金管加载一个径向磁场,然后将待处理偶氮染料废水从非晶合金管的输入端输入;其中,待处理偶氮染料废水在非晶合金管中流通并进行氧化降解,之后流出非晶合金管的输出端。

在本实施例中,非晶合金管为非晶合金薄带绕制管件;

待处理偶氮染料废水的温度为50℃;

实施例3

本实施例提供了一种偶氮染料废水的处理装置,用于氧化降解待处理偶氮染料废水中的偶氮染料,其具体技术方案如下:

请参阅图2,本实施例提供了一种偶氮染料废水的处理装置,包括:水泵1、温度控制器2、非晶合金管3和径向磁场加载装置。其中,水泵1、温度控制器2、非晶合金管3设为依次循环连接,水泵1的动力输出端连接非晶合金管3的输入端,用于将待处理的偶氮染料废水输入非晶合金管3中进行降解;温度控制器2连接非晶合金管3的输入端,不仅能检测非晶合金管3的输入端的水温,还能控制非晶合金管3内流通的水温至适宜范围。

在本实施例中,径向磁场加载装置选为环状钕铁硼磁铁,且环状钕铁硼磁铁套设于非晶合金管3的外周,用于向所述非晶合金管3提供径向磁场。

非晶合金管3为非晶合金薄带绕制管件,包括:由内至外依次贴合设置的非晶合金薄带层、双面胶带层、固化树脂层和硬质外管层。

使用时,开启径向磁场加载装置,径向磁场加载装置对非晶合金管3施加径向磁场,然后打开水泵1,水泵1将待处理偶氮染料废水池4中的偶氮染料废水从非晶合金管3的输入端输入,在径向磁场的作用下,废水中的偶氮染料与非晶合金管3的内壁持续性接触反应,偶氮染料被持续降解,之后,处理水从非晶合金管3的输出端流入处理水池5。

测试例

本测试例采用降解循环实验,考察了磁场对偶氮染料降解效果的影响。

请参阅图3,本测试例将连接水泵的输入端通过管道连接非晶合金管的输出端,部分管道连接水浴装置,水泵与温度控制器之间设有取样装置。

取偶氮染料直接蓝2B溶解于水中,配制成50mg/L的偶氮染料水溶液。实验组采用环状钕铁硼强磁铁对非晶合金管提供1T磁场强度的径向磁场,对比组不添加径向磁场。

采用温度控制器将偶氮染料废水加热至50℃,然后将偶氮染料废水输入非晶合金管内,开始降解循环实验,循环至少60min后停止实验;在实验时每隔5min通过取样口取样,样品放入5mL的离心管留存,准备进行后续性能测试。

采用肉眼观察实验组和对比组中各离心管样品的颜色,如图4所示,在降解循环时间一致的条件下,添加量磁场进行降解循环实验的样品颜色要比没有添加磁场进行降解循环的样品颜色更浅,说明在磁场的作用下,铁基非晶降解偶氮染料速度加快。

采用紫外分光光度法检测各离心管中直接蓝2B的浓度C,除以起始浓度C0得到降解后的相对浓度,图5为检测结果,加了磁场的降解实验的直接蓝2B浓度始终低于没有添加磁场的降解实验,说明磁场对于添加铁基非晶合金降解直接蓝2B染液有促进作用。

以上所述仅为本发明的较佳实施例而已,并不用以限制本发明,凡在本发明的精神和原则之内所作的任何修改、等同替换和改进等,均应包含在本发明的保护范围之内。

再多了解一些
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