一種利用鐵基非晶合金活化過硫酸鹽降解顏料廢水的方法
【技術領域】
[0001]本發明涉及一種廢水處理方法，具體為一種利用鐵基非晶合金活化過二硫酸鹽降解染料廢水的方法。
【背景技術】
[0002]隨著工業化迅速發展，用水量急劇增加，工業廢水排放量也迅速增加。其中染料廢水約占工業廢水總排放量的十分之一，已成為水環境中的重要污染源，該類廢水具有結構復雜、生物難降解及對人體健康構成危害等特點，是公認的難降解的有機廢水。
[0003]目前，染料廢水處理方法主要有物理吸附法、高級氧化法、化學氧化法、生物降解法和化學絮凝法等，而這些降解染料廢水的方法具有成本高、效率低、易產生二次污染等局限性。例如，利用雙氧水產生羥基自由基的高級氧化法有其不足之處，雙氧水利用率低、穩定性差和對染料廢水的酸堿度有特定的要求等缺點；生物降解法選擇性太強，一種生物菌往往只對某種或某幾種染料具有降解效果，而且對染料廢水的酸堿度也有特定的要求；化學絮凝法具有很強的選擇性，且存在加量過大、沉淀污泥過多等缺點。
[0004]最近，用過硫酸鹽氧化法降解染料廢水成為研究熱點，它利用硫酸根自由基作為氧化劑來降解染料廢水。而常用的過硫酸鹽活化方式有熱活化、過渡金屬活化和紫外光活化。其中用過渡金屬活化過硫酸鹽產生硫酸根自由基降解染料廢水也是研究熱點。但目前利用亞鐵離子活化過硫酸鹽產生硫酸根自由基的效率不高，導致對染料廢水的氧化降解效果受到影響；納米四氧化三鐵活化過硫酸鹽雖然降解效率提高，但是納米四氧化三鐵容易團聚，回收后很難保證其納米顆粒特性，因此不利于重復利用，而且容易造成二次污染等缺點。
[0005]鐵基非晶合金中，鐵以原子態存在，保留了鐵本身具有的除色功能，是一種很有應用價值的活化過硫酸鹽的材料。
【發明內容】
[0006]本發明的目的在于提供一種利用鐵基非晶合金活化過二硫酸鹽降解染料廢水的方法，既利用鐵基非晶合金中鐵本身具有的除色功能，同時也利用鐵基非晶合金中零價鐵活化過硫酸鹽能快速高效地降解染料廢水。該方法工藝簡單、操作方便，催化劑鐵基非晶合金制備比較簡單，易于回收再利用。
[0007]本發明的技術方案是:
一種利用鐵基非晶合金活化過硫酸鹽降解顏料廢水的方法，該發明選擇使用的鐵基非晶合金為Fe78Si9B13非晶合金粉體，其成分和原子百分比為:78 %Fe，9%Si，13 %B。首先制備Fe78Si9B1^晶合金粉體分散液，然后將Fe 7SSi9B13非晶合金粉體分散液和過硫酸鈉溶液混合形成混合溶液，最后向染料廢水中加入上述混合溶液，利用混合溶液中活化產生的硫酸根自由基氧化降解染料廢水。
[0008]其所述一種利用鐵基非晶合金活化過硫酸鹽降解顏料廢水的方法，具體步驟如下:
1、制備鐵基非晶合金粉體分散液:采用機械合金化技術制備Fe78Si9B13#晶合金粉體，所有設備為星式球磨機。(I)試驗所用單質原料為Fe，Si和B的粉末，粒度為200目，純度不低于99.99 % (質量百分比)。選用不銹鋼作為球磨介質，試驗中使用三種不銹鋼球，分別為800個半徑為2毫米的不銹鋼球，500個半徑為6毫米不銹鋼球，10個半徑為8毫米的不銹鋼球。(2)把準確稱量的Fe，Si和B粉末放入球磨灌內，再將上述不銹鋼球放入球磨灌內，密封球磨灌。然后用真空栗抽真空，并充入高純氬氣作為保護氣體，反復進行上述步驟5-6次，保證最后球磨灌里氬氣的純度，最后檢查氣閥是否擰緊了，以防漏氣。3)將球磨灌固定在星式球磨機上，蓋上防護罩，開機運行。本試驗的球磨轉速200-500轉/分鐘，運行I小時停歇I小時，球磨時間30-80小時。星式球磨機運行完設定的時間后，等到球磨灌冷卻，打開球磨灌的氣閥，排出球磨灌里面的氬氣，再打開球磨灌取出所制備的Fe78Si9B13非晶合金粉體。4)將上述所制備的Fe7sSi9BdhaB合金粉體放入50-150毫升的去離子水中，用超聲波分散，形成Fe78Si9B13非晶合金粉體分散液。
[0009]2、準確稱取5-10克過硫酸鈉溶于去離子水中，再轉移至1000毫升容量瓶中并用去離子水稀釋至容量瓶刻線，制備過硫酸鈉溶液，再將Fe78Si9B13非晶合金粉體分散液和過硫酸鈉溶液的以體積比1:1-3:1混合，形成混合溶液。
[0010]3、染料廢水的降解過程:向染料廢水中加入上述混合溶液，進行染料廢水的降解，采用500毫升燒杯為反應器，降解對象是濃度為5-15毫克/升的模擬酸性橙II廢水溶解150毫升，往反應器中加入20-100毫升上述混合溶液，并將反應器置于磁力攪拌器上，調pH值為2-7，磁力攪拌器轉速為200轉/分鐘，溶液溫度為25-50°C。
[0011]本發明具有以下優點:
1、本發明利用機械合金化技術制備了零價鐵的非晶化粉體，既保留了鐵原子本身的降解廢水能力，也利用鐵基非晶合金中零價鐵活化過硫酸鹽能快速高效地降解染料廢水。同時鐵基非晶合金以粉體狀態存在，其適中的比表面積使鐵原子利用率提高。
[0012]2、本發明鐵基非晶合金形成能力強，生產成本低，技術成熟，無需大量的資金，產業化較容易。
[0013]3、本發明簡化工藝流程，操作簡便，大幅的提高了過硫酸鈉的利用率，降低了水處理成本。
【附圖說明】
[0014]圖1實施例1制備的Fe78Si9B1A晶合金粉體的1-衍射圖；
圖2實施例2制得的Fe78Si9B1^晶合金粉體電子掃描照片；
圖3 Fe78Si9B13非晶合金粉體活化過硫酸鈉降解酸性橙II的濃度變化圖。
[0015]圖中，曲線a為實施例1中酸性橙II的降解情況，曲線b為實施例2中酸性橙II的降解情況，曲線c為實施例3中酸性橙II的降解情況。
【具體實施方式】
[0016]以下通過實施例詳述本發明。
[0017]實施例1 1、制備鐵基非晶合金粉體分散液:采用機械合金化技術制備Fe78Si9B13#晶合金粉體，所有設備為星式球磨機。(I)試驗所用單質原料為Fe，Si和B的粉末，粒度為200目，純度不低于99.99 % (質量百分比)。選用不銹鋼作為球磨介質，試驗中使用三種不銹鋼球，分別為800個半徑為2毫米的不銹鋼球，500個半徑為6毫米不銹鋼球，10個半徑為8毫米的不銹鋼球。(2)把準確稱量的Fe，Si和B粉末放入球磨灌內，再將上述不銹鋼球放入球磨灌內，密封球磨灌。然后用真空栗抽真空，并充入高純氬氣作為保護氣體，反復進行上述步驟6次，保證最后球磨灌里氬氣的純度，最后檢查氣閥是否擰緊了，以防漏氣。3)將球磨灌固定在星式球磨機上，蓋上防護罩，開機運行。本試驗的球磨轉速500轉/分鐘，運行I小時停歇I小時，球磨時間80小時。星式球磨機運行完設定的時間后，等到球磨灌冷卻，打開球磨灌的氣閥，排出球磨灌里面的氬氣，再打開球磨灌取出所制備的Fe-S1-B非晶合金粉體。4)將上述所制備的Fe7sSi9BdhaB合金粉體放入100毫升的去離子水中，用超聲波分散，形成Fe-S1-B非晶合金粉體分散液。
[0018]2、準確稱取8克過硫酸鈉溶于去離子水中，再轉移至1000毫升容量瓶中并用去離子水稀釋至容量瓶刻線，制備過硫酸鈉溶液，再將Fe78Si