一种用于降解偶氮染料废水的方法与流程

本发明涉及一种用于降解污水的方法，属于新材料在污水处理应用领域。

背景技术

自从1875年首次由perkin合成有机染料以来，到上世纪末为止，有机染料的年产量接近100吨，其中一半以上是偶氮染料。偶氮染料是偶氮基两端连接芳基的一类有机化合物，是纺织品服装在印染工艺中应用最广泛的一类合成染料，用于多种天然和合成纤维的染色和印花，也用于油漆、塑料、橡胶等的着色。根据调查，每年有大约12％的染料流入废水中，如果没有经过适当的处理，使废水流入河流湖泊或者地下水中，将对生态环境造成极大的破坏。

现在常用的处理偶氮染料的方法主要有活性炭吸附法、生物降解法、光催化法等。活性炭吸附法是一种传统的处理方法,但是仅限于物理吸附并不能破坏偶氮染料的分子结构,其后续处理工作仍然十分复杂。生物降解法则常常受限于降解的环境条件，需要相当的设备保障，提高了成本，限制了其使用范围。光催化法由于价格十分昂贵，使其推广应用受到了限制。

非晶合金材料可以用于降解偶氮染料，而且相对于零价铁粉，铁基非晶合金的降解速度能提高1000倍(s.xie,p.huang,j.j.kruzic,x.zengandh.qian,scientificreports,2016,6,1～10)，同时，铁基非晶合金具有铁磁性，条带能够循环多次使用。然而，用单独的铁基非晶带材用于降解废水处理的效果虽然与还原铁粉相比具有很大的优势，但是其效果可以通过添加h2o2和ps的不同比例的添加来明显提高其降解效率，因此，通过铁基非晶合金+h2o2+ps用于印染的降解污水(无光照条件)具有良好的应用前景。

技术实现要素：

本发明的目的是提供用于降解偶氮染料废水的方法，通过添加不同的铁基非晶合金带材、ps、h2o2的配例，用h2so4或naoh溶液调节ph，提高其污水降解的速度，并且通过甩带法制备，使污水处理(偶氮染料)合金廉价高效，且非晶条带能循环多次使用，制备方法简单，易实现量产。

本发明通过下述技术方案实现：

1.本发明所述的污水降解的铁基非晶合金条带以条带形式存在，合金中的合金中的fe、co、si、b、sm的原子百分比是fe68co10si8b14。

2.本发明中，铁基非晶合金条带的规格范围如下：条带宽度2～6mm；条带厚度20～100μm；条带长度1～20mm。

3.本发明所述的用于污水降解的铁基非晶合金条带，包括如下步骤：

利用铜辊表面线速度为40m/s的甩带设备，其中试管的直径为14mm；底部的开孔直径为1mm；试管离铜辊线圈的高度约为1mm；中频熔炼的时间为60秒左右。条带的特征在于：具有全非晶态的特征。

4.本发明所述的铁基非晶合金条应用于印染污水中的降解处理。

5.在优选的实验方式中，铁基非晶带材的重量范围在0.25～1.0g/l，优选为0.5～0.75g/l；h2o2在废水中的浓度范围为0.06～0.15mm；优选为0.06～0.09mm；ps在废水中的重量范围在0～1.0mm；优选于0.5～0.75mm；

6.在优选的实验方式中，铁基非晶带材为0.50g/l；h2o2溶液为0.03mm；ps为0.50mm。其采用紫外-可见光光度计对最大吸光度进行检测，其染料降解5分钟的去除率高达95％

7.在优选的实验方式中，所述方法的ph在4.0～12，ph值优选为6.0～8.0。

8.在优选的实验方式中，步骤(1)中的机械搅拌的转速为200r/min；恒温水浴控制的温度为35℃

附图说明

图1是本发明fe68co10si8b14+h2o2+ps在ph＝6的酸性条件下，反应5min前后对直接蓝2b溶液的紫外-可见光光谱图。

图2是本发明fe68co10si8b14+h2o2+ps在ph＝8的弱碱性条件下，反应5min前后对直接蓝2b溶液的紫外-可见光光谱图。

图3是本发明fe68co10si8b14+h2o2+ps在ph＝10的碱性条件下，反应5min前后对直接蓝2b溶液的紫外-可见光光谱图。

本发明相对于现有技术，具有如下的优点及效果：

(1)与单独添加铁基非晶合金相比，fe68co10si8b14+h2o2+ps最优配比，其采用紫外-可见光光度计对最大吸光度进行检测，其染料降解5分钟的去除率高达95％，比单独fe68co10si8b14在染料降解60分钟的去除率仅为83.1％，其结果大大缩短降解时间，提高降解速率，并且提高明显提高去除率；

(2)fe68co10si8b14+h2o2+ps适合在不同的ph值范围之内进行降解，在ph＝6.0时，其降解效率最优，去除率能达到99％以上；

(3)fe68co10si8b14+h2o2+ps在ph＝10的碱性环境下，采用0.75g/l的fe68co10si8b14带材、0.75mm的ps、0.06mm的h2o2的最优配比，其降解的去除率能达到83.77％，能够显著的宽阔在碱性环境下的降解速率。

具体实施方式

下面结合附图和实施例具体实施例对本发明作进一步具体详细描述。

实施例1制备铁基非晶合金条带，固定偶氮染料浓度，ph＝6，确定最优配比

1)选择市售高纯fe块、co块、si和feb合金(fe:b＝79.5:20wt.％)块作为原材料，先将纯金属块体进行表面氧化皮脱离并至于无水乙醇中，防止氧化。

2)将第1)配好的母合金原料至于真空熔炼炉的水冷铜坩埚中重复熔炼5次，以保证母材料的均匀性。

3)将第2)步制得的母合金母锭打磨其表面氧化皮后，放入单辊甩带机(wk-ⅱ)的底部开口直径为1mm的石英试管中，调节单辊的表面线速度为42m/s，制备出铁基非晶条带。

采用实例1中制备的fe68co10si8b14铁基非晶条带进行偶氮染料的降解，具体过程如下：

使用蒸馏水配制直接蓝2b溶液，溶液浓度为100mg/l，待用。

称取0.5g的实例1中的fe68co10si8b14铁基非晶合金条带，倒入配置好的500ml的直接蓝2b溶液，在恒温水浴35℃温度下，并采用0.1mm的酸溶液调节直接蓝2b溶液的ph＝6，采用机械搅拌器(聚四氟乙烯搅拌棒)对溶液进行搅拌，搅拌器的转速为200r/min。采用不同配比的fe68co10si8b14带材、ps和h2o2，降解5分钟之后，提取4～5ml溶液进行紫外-可见光光度计的对比，反应5分钟之后，当采用fe68co10si8b14＝0.75g/l，ps＝0.75mm和h2o2＝0.12mm的最优配比时，其染料去除率达到99.5％(如图1所示)。

实施例2制备铁基非晶合金条带，固定偶氮染料浓度，ph＝8，确定最优配比

1)选择市售高纯fe块、co块、si和feb合金(fe:b＝79.5:20wt.％)块作为原材料，先将纯金属块体进行表面氧化皮脱离并至于无水乙醇中，防止氧化。

2)将第1)配好的母合金原料至于真空熔炼炉的水冷铜坩埚中重复熔炼5次，以保证母材料的均匀性。

3)将第2)步制得的母合金母锭打磨其表面氧化皮后，放入单辊甩带机(wk-ⅱ)的底部开口直径为1mm的石英试管中，调节单辊的表面线速度为42m/s，制备出铁基非晶条带。

采用实例2中制备的fe68co10si8b14铁基非晶条带进行偶氮染料的降解，具体过程如下：

使用蒸馏水配制直接蓝2b溶液，溶液浓度为100mg/l，待用。

称取0.5g的实例1中的fe68co10si8b14铁基非晶合金条带，倒入配置好的500ml的直接蓝2b溶液，在恒温水浴35℃温度下，并采用0.1mm的naoh溶液调节直接蓝2b溶液的ph＝10，采用机械搅拌器(聚四氟乙烯搅拌棒)对溶液进行搅拌，搅拌器的转速为200r/min。采用不同配比的fe68co10si8b14带材、ps和h2o2，降解5分钟之后，提取4～5ml溶液进行紫外-可见光光度计的对比，反应5分钟之后，当采用fe68co10si8b14＝1.0g/l，ps＝0.5mm和h2o2＝0.09mm的最优配比时，其染料去除率达到99.6％(如图2所示)。

实施例3制备铁基非晶合金条带，固定偶氮染料浓度，ph＝10，确定最优配比

1)选择市售高纯fe块、co块、si和feb合金(fe:b＝79.5:20wt.％)块作为原材料，先将纯金属块体进行表面氧化皮脱离并至于无水乙醇中，防止氧化。

2)将第1)配好的母合金原料至于真空熔炼炉的水冷铜坩埚中重复熔炼5次，以保证母材料的均匀性。

3)将第2)步制得的母合金母锭打磨其表面氧化皮后，放入单辊甩带机(wk-ⅱ)的底部开口直径为1mm的石英试管中，调节单辊的表面线速度为42m/s，制备出铁基非晶条带。

采用实例3中制备的fe68co10si8b14铁基非晶条带进行偶氮染料的降解，具体过程如下：

使用蒸馏水配制直接蓝2b溶液，溶液浓度为100mg/l，待用。

称取0.5g的实例1中的fe68co10si8b14铁基非晶合金条带，倒入配置好的500ml的直接蓝2b溶液，在恒温水浴35℃温度下，并采用0.1mm的naoh溶液调节直接蓝2b溶液的ph＝8，采用机械搅拌器(聚四氟乙烯搅拌棒)对溶液进行搅拌，搅拌器的转速为200r/min。采用不同配比的fe68co10si8b14带材、ps和h2o2，降解5分钟之后，提取4～5ml溶液进行紫外-可见光光度计的对比，反应5分钟之后，当采用fe68co10si8b14＝0.75g/l，ps＝0.75mm和h2o2＝0.06mm的最优配比时，其染料去除率达到83.7％(如图3所示)。