CN107988529A - 一种铝合金条带及其在印染污水处理中的应用 - Google Patents

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Abstract

本发明属于污水处理材料领域，公开了一种铝合金条带及其在印染污水处理中的应用。按Al 80～84％，Fe 14～18％，Y 2％的元素百分比进行配料，将Al、Fe和Y的金属块体原料进行表面预处理；在以海绵钛为吸氧剂，以高纯氩气作为保护气体的条件下，将预处理后的原料于真空熔炼炉中熔炼均匀，得到铝合金母锭；再将所得铝合金母锭进行表面预处理后，通过甩带法制备得到铝合金条带。本发明通过甩带获得的铝合金具有纳米晶或者超细晶的结构，相对于非晶合金具有更加宽泛的成分范围，具有降解效果好、成本低的优势。

Description

一种铝合金条带及其在印染污水处理中的应用
技术领域
本发明属于污水处理材料领域，具体涉及一种铝合金条带及其在印染污水处理中的应用。
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，而且相对于铁粉，非晶合金的降解速度能提高1000倍(S.Xie,P.Huang,J.J.Kruzic,X.Zeng and H.Qian,Scientific reports,2016,6,1～10)，然而由于非晶合金结构不稳定，同时，为了达到一定的非晶形成能力，非晶合金成分局限，因此非晶合金用于降解偶氮污水能力受到极大限制。
发明内容
针对以上现有技术存在的缺点和不足之处，本发明的首要目的在于提供一种铝合金条带。
本发明的另一目的在于提供上述铝合金条带的制备方法。
本发明的再一目的在于提供上述铝合金条带在印染污水降解处理中的应用。
本发明目的通过以下技术方案实现：
一种铝合金条带，所述铝合金条带的元素原子百分比组成为：Al 80％～84％，Fe14％～18％，Y 2％。
所述铝合金条带的规格范围为：条带宽度2～6mm，条带厚度20～100μm，条带长度1～20mm。
上述铝合金条带的制备方法，包括如下制备步骤：
(1)按Al 80％～85％，Fe 14％～18％，Y 2％的元素百分比进行配料，将Al、Fe和Y的金属块体原料进行表面预处理；
(2)在以海绵钛为吸氧剂，以高纯氩气作为保护气体的条件下，将步骤(1)预处理后的原料于真空熔炼炉中熔炼均匀，得到铝合金母锭；
(3)将步骤(2)所得铝合金母锭进行表面预处理后，在惰性气氛或真空中利用中频感应炉熔化均匀，然后将熔化后的金属液体喷到惰性气体保护或空气气氛条件下的铜辊滚轮上进行甩带，得到所述铝合金条带。
优选地，步骤(3)中所述铜辊滚轮的表面线速度为30～50m/s。
优选地，步骤(1)和步骤(3)中所述的表面预处理是指进行表面氧化皮脱离。
优选地，所述铝合金条带具有fcc-Al+Al13Fe4两种主相的细晶条带。
上述铝合金条带在印染污水降解处理中的应用。
优选地，所述应用过程中，印染污水中染料的浓度20～1000mg/L，铝合金条带的加入量为0.1～100g/L。
优选地，所述应用过程中，处理的温度控制为室温～100℃，pH值范围为1～13，机械搅拌为0～1000r/min。
本发明的制备方法及所得铝合金条带具有如下优点及有益效果：
(1)本发明通过甩带获得的铝合金具有纳米晶或者超细晶的结构，相对于非晶合金具有更加宽泛的成分范围，可以加入提高降解速度的元素，同时减少为了提高非晶形成能力的元素如Y和Ni等，相比于非晶合金具有更加宽泛的应用前景和更低的成本。
(2)本发明所得铝合金条带的降解速度比文献中铝基非晶合金的降解速度有了大幅度的提升，对直接蓝和金橙Ⅱ染料溶液具有明显的降解效果，其染料的去除率分别高达87.6％和81.2％。
(3)本发明所得铝合金条带在不同的偶氮染料和不同的染料pH范围内均具有良好的降解性能。
附图说明
图1是本发明实施例1所得Al84Fe14Y2铝合金条带、实施例2所得Al82Fe16Y2铝合金条带和实施例3所得Al80Fe18Y2铝合金条带的XRD测试谱图。
图2是本发明实施例1所得Al84Fe14Y2铝合金条带对金橙Ⅱ溶液的紫外-可见光光谱图。
图3是本发明实施例2所得Al82Fe16Y2铝合金条带对直接蓝2B溶液的紫外-可见光光谱图。
图4是本发明实施例3所得Al80Fe18Y2铝合金条带对直接蓝2B溶液的紫外-可见光光谱图。
具体实施方式
下面结合实施例及附图对本发明作进一步详细的描述，但本发明的实施方式不限于此。
实施例1
本实施例Al84Fe14Y2铝合金条带的制备：
(1)选择市售高纯Al块、Fe块、Y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，按照原子比含量为84％、14％、和2％进行配比。
(2)以海绵钛为吸氧剂，以高纯氩气作为保护气体的条件下，将步骤(1)配好的原料置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，得到铝合金母锭。
(3)将步骤(2)制得的铝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，在惰性气氛利用中频感应炉熔化均匀，调节单辊滚轮的表面线速度为42m/s，将熔化后的金属液体喷到惰性气体保护下的铜辊滚轮上进行甩带，制得宽度约为3mm，厚度约为40μm，长度约为5mm的Al84Fe14Y2铝合金条带。
本实施例所得Al84Fe14Y2铝合金条带的XRD测试图谱如图1所示。图中存在fcc-Al+Al13Fe4两种主相。
本实施例所得Al84Fe14Y2铝合金条在含有偶氮染料污水降解处理中的应用，具体过程如下：
(1)使用蒸馏水配制金橙Ⅱ溶液，溶液中金橙Ⅱ染料浓度为40mg/L，待用。
(2)称取0.5g本实施例所得Al84Fe14Y2铝合金条带，倒入配置好的500mL的金橙Ⅱ溶液，在恒温水浴35℃温度下，采用机械搅拌器对溶液进行搅拌，搅拌器的转速为200r/min，每隔一段时间提取4～5mL溶液，进行紫外-可见光光度计的对比，结果如图2所示。由图2结果计算得出，反应240分钟之后，染料去除率达到81.2％。
实施例2
本实施例Al82Fe16Y2铝合金条带的制备：
(1)选择市售高纯Al块、Fe块、Y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，按照原子比含量为82％、16％、和2％进行配比。
(2)以海绵钛为吸氧剂，以高纯氩气作为保护气体的条件下，将步骤(1)配好的原料置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，得到铝合金母锭。
(3)将步骤(2)制得的铝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，在惰性气氛利用中频感应炉熔化均匀，调节单辊滚轮的表面线速度为42m/s，将熔化后的金属液体喷到惰性气体保护下的铜辊滚轮上进行甩带，制得宽度约为3mm，厚度约为40μm，长度约为5mm的铝合金条带。
本实施例所得Al82Fe16Y2铝合金条带的XRD测试图谱如图1所示。图中存在fcc-Al+Al13Fe4两种主相。
本实施例所得Al82Fe16Y2铝合金条带在含有偶氮染料污水降解处理中的应用，具体过程如下：
(1)使用蒸馏水配置直接蓝2B溶液，溶液中直接蓝2B染料的浓度为100mg/L，待用。
(2)称取0.5g本实施例所得Al82Fe16Y2铝合金条带，倒入配置好的500mL的直接蓝2B溶液，在恒温水浴35℃温度下，采用机械搅拌器对溶液进行搅拌，搅拌器的转速为200r/min，用HCl调节pH值为3，每隔60分钟提取4～5mL溶液，进行紫外-可见光光度计的对比，结果如图3所示。由图3结果计算得出，反应240分钟之后，染料去除率达到85.9％。
实施例3
本实施例Al80Fe18Y2铝合金条带的制备：
(1)选择市售高纯Al块、Fe块、Y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，按照原子比含量为80％、18％、和2％进行配比。
(2)以海绵钛为吸氧剂，以高纯氩气作为保护气体的条件下，将步骤(1)配好的原料置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，得到铝合金母锭。
(3)将步骤(2)制得的铝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，在惰性气氛利用中频感应炉熔化均匀，调节单辊滚轮的表面线速度为42m/s，将熔化后的金属液体喷到惰性气体保护下的铜辊滚轮上进行甩带，制得宽度约为3mm，厚度约为40μm，长度约为5mm的铝合金条带。
本实施例所得Al80Fe18Y2铝合金条带的XRD测试图谱如图1所示。图中存在fcc-Al+Al13Fe4两种主相。
本实施例所得Al82Fe16Y2铝合金条带在含有偶氮染料污水降解处理中的应用，具体过程如下：
(1)使用蒸馏水配置直接蓝2B溶液，溶液中直接蓝2B染料的浓度为100mg/L，待用。
(2)称取0.5g本实施例所得Al82Fe16Y2铝合金条带，倒入配置好的500mL的直接蓝2B溶液，在恒温水浴35℃温度下，采用机械搅拌器对溶液进行搅拌，搅拌器的转速为350r/min，每隔60分钟提取4～5mL溶液，进行紫外-可见光光度计的对比，结果如图4所示。由图4结果计算得出，反应570分钟之后，染料去除率达到87.6％。
上述实施例为本发明较佳的实施方式，但本发明的实施方式并不受上述实施例的限制，其它的任何未背离本发明的精神实质与原理下所作的改变、修饰、替代、组合、简化，均应为等效的置换方式，都包含在本发明的保护范围之内。

Claims (9)

1.一种铝合金条带，其特征在于所述铝合金条带的元素原子百分比组成为：Al 80％～84％，Fe 14％～18％，Y 2％。
2.根据权利要求1所述的一种铝合金条带，其特征在于所述铝合金条带的规格范围为：条带宽度2～6mm，条带厚度20～100μm，条带长度1～20mm。
3.权利要求1或2所述的一种铝合金条带的制备方法，其特征在于包括如下制备步骤：
(1)按Al 80％～84％，Fe 14％～18％，Y 2％的元素百分比进行配料，将Al、Fe、Y的金属块体原料进行表面预处理；
(2)在以海绵钛为吸氧剂，以高纯氩气作为保护气体的条件下，将步骤(1)预处理后的原料于真空熔炼炉中熔炼均匀，得到铝合金母锭；
(3)将步骤(2)所得铝合金母锭进行表面预处理后，在惰性气氛或真空中利用中频感应炉熔化均匀，然后将熔化后的金属液体喷到惰性气体保护或空气气氛条件下的铜辊滚轮上进行甩带，得到所述铝合金条带。
4.根据权利要求3所述的一种铝合金条带的制备方法，其特征在于：步骤(3)中所述铜辊滚轮的表面线速度为30～50m/s。
5.根据权利要求3所述的一种铝合金条带的制备方法，其特征在于：步骤(1)和步骤(3)中所述的表面预处理是指进行表面氧化皮脱离。
6.根据权利要求3所述的一种铝合金条带的制备方法，其特征在于：所述铝合金条带具有fcc-Al+Al13Fe4两种主相的细晶条带。
7.权利要求1或2所述的一种铝合金条带在印染污水降解处理中的应用。
8.根据权利要求7所述的一种铝合金条带在印染污水降解处理中的应用，其特征在于：所述应用过程中，印染污水中染料的浓度20～1000mg/L，铝合金条带的加入量为0.1～100g/L。
9.根据权利要求7所述的一种铝合金条带在印染污水降解处理中的应用，其特征在于：所述应用过程中，处理的温度控制为室温～100℃，pH值范围为1～13，机械搅拌为0～1000r/min。
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