利用非晶合金电化学降解偶氮染料的方法与流程

本发明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。

背景技术：

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.)。

技术实现要素：

本发明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。

实现本发明目的技术方案如下：

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。

本发明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。

技术特征：

技术总结
本发明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。

技术研发人员：秦凤香;周洋;淡振华;翁楠;王凤;张帅
受保护的技术使用者：南京理工大学
技术研发日：2017.08.16
技术公布日：2019.03.01