CN109399779A - 用于降解偶氮染料的铁基非晶/氧化石墨烯复合材料 - Google Patents

用于降解偶氮染料的铁基非晶/氧化石墨烯复合材料 Download PDF

Info

Publication number
CN109399779A
CN109399779A CN201710701250.1A CN201710701250A CN109399779A CN 109399779 A CN109399779 A CN 109399779A CN 201710701250 A CN201710701250 A CN 201710701250A CN 109399779 A CN109399779 A CN 109399779A
Authority
CN
China
Prior art keywords
graphene oxide
based amorphous
composite material
degradation
amorphous
Prior art date
Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
Granted
Application number
CN201710701250.1A
Other languages
English (en)
Other versions
CN109399779B (zh
Inventor
秦凤香
王凤
淡振华
翁楠
张帅
陈�峰
Current Assignee (The listed assignees may be inaccurate. Google has not performed a legal analysis and makes no representation or warranty as to the accuracy of the list.)
Nanjing University of Science and Technology
Original Assignee
Nanjing University of Science and Technology
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by Nanjing University of Science and Technology filed Critical Nanjing University of Science and Technology
Priority to CN201710701250.1A priority Critical patent/CN109399779B/zh
Publication of CN109399779A publication Critical patent/CN109399779A/zh
Application granted granted Critical
Publication of CN109399779B publication Critical patent/CN109399779B/zh
Active legal-status Critical Current
Anticipated expiration legal-status Critical

Links

Classifications

    • C—CHEMISTRY; METALLURGY
    • C02—TREATMENT OF WATER, WASTE WATER, SEWAGE, OR SLUDGE
    • C02F—TREATMENT OF WATER, WASTE WATER, SEWAGE, OR SLUDGE
    • C02F1/00—Treatment of water, waste water, or sewage
    • C02F1/70—Treatment of water, waste water, or sewage by reduction
    • C02F1/705—Reduction by metals
    • C—CHEMISTRY; METALLURGY
    • C02—TREATMENT OF WATER, WASTE WATER, SEWAGE, OR SLUDGE
    • C02F—TREATMENT OF WATER, WASTE WATER, SEWAGE, OR SLUDGE
    • C02F1/00—Treatment of water, waste water, or sewage
    • C02F1/28—Treatment of water, waste water, or sewage by sorption
    • C02F1/283—Treatment of water, waste water, or sewage by sorption using coal, charred products, or inorganic mixtures containing them
    • C—CHEMISTRY; METALLURGY
    • C02—TREATMENT OF WATER, WASTE WATER, SEWAGE, OR SLUDGE
    • C02F—TREATMENT OF WATER, WASTE WATER, SEWAGE, OR SLUDGE
    • C02F2101/00—Nature of the contaminant
    • C02F2101/30—Organic compounds
    • C02F2101/308—Dyes; Colorants; Fluorescent agents

Landscapes

  • Life Sciences & Earth Sciences (AREA)
  • Hydrology & Water Resources (AREA)
  • Engineering & Computer Science (AREA)
  • Environmental & Geological Engineering (AREA)
  • Water Supply & Treatment (AREA)
  • Chemical & Material Sciences (AREA)
  • Organic Chemistry (AREA)
  • Carbon And Carbon Compounds (AREA)
  • Water Treatment By Sorption (AREA)

Abstract

本发明公开了一种用于降解偶氮染料的铁基非晶/氧化石墨烯复合材料。所述铁基非晶/氧化石墨烯复合材料通过将氧化石墨烯超声分散在水中，得到氧化石墨烯分散液，按氧化石墨烯与铁基非晶合金粉末的质量比为(0.1～2):100，加入铁基非晶合金粉末，混合均匀制得。本发明的铁基非晶/氧化石墨烯复合材料制备方法简单、成本低。本发明的铁基非晶/氧化石墨烯复合材料，对50mL偶氮染料废水，25分钟内甲基橙的降解率达99.8％，直接蓝6溶液的降解率为99.2％，降解效果优异，在偶氮染料降解领域具有广泛的应用前景。

Description

用于降解偶氮染料的铁基非晶/氧化石墨烯复合材料
技术领域
本发明属于环境功能材料技术领域，涉及一种铁基非晶/氧化石墨烯复合材料及其制备方法，以及其在降解偶氮染料中的应用。
背景技术
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方法可分为物理法和生物法等。工业上降解偶氮污水中所用铁基非晶合金对污染物降解的所使用的都是条带。目前国内应用非晶合金进行污染物降解的研究还处于起步阶段。边秀房课题组除了关注于将铁基非晶合金用于芬顿氧化外，大部分的研究均研究非晶合金作为零价金属去直接还原降解偶氮染料([1]Lin B,et al.Application of Fe-based metallic glasses inwastewater treatment.Mater Sci Eng B-Adv,2012,177(1):92-95.；[2]Wang P,etal.Catalytic oxidation of phenol in wastewater-A new application of theamorphous Fe78Si9B13alloy.Chinese Sci Bull,2012,57(1):33-40.；[3]Yang J F,etal.Rapid organism degradation function of Fe-based alloys in highconcentration wastewater.JNon-crystal Solids.2012,358(18-19):2571-2574.)。张海峰课题组发现通过单辊旋淬法制备得到的Fe-Mo-Si-B以及Fe-Si-B非晶合金条带具有超过同成分晶态合金条带的降解效率，但是条带制备复杂，且反应时间较长，降解率相对低([4]Zhang C Q,et al.Decolorization of azo dye solution by Fe-Mo-Si-B amorphousalloy.J Non-Cryst Solids,2010,356(33–34):1703-1706.；[5]Zhang C Q,et al.On thedecolorization property of Fe-Mo-Si-B alloys with different structures.J Non-Cryst Solids,2012,358(1):61-64.；[6]Zhang C Q,et al.Rapid reductivedegradation of azo dyes by a unique structure of amorphous alloys.Chinese SciBull,2011,56(36):3988-3992.；[7]Zhang C,et al.Rapid decolorization of AcidOrange II aqueous solution by amorphous zero-valent iron.J Environ Sci-China,2012,24(6):1021-1026.)。
零价铁材料降解偶氮染料因成本低廉、操作简单在工业生产中受到极大的关注，最常使用的有零价铁粉和铁基非晶粉。其中铁粉在污水处理中存在明显缺陷，铁粉的易腐蚀性会导致其降解速率快速衰退并且氧化的铁粉还可能对溶液造成二次污染。铁基非晶因其亚稳态具有更高的活性，对偶氮染料的降解具有更加良好的效果。
发明内容
本发明的目的在于提供一种用于降解偶氮染料的铁基非晶/氧化石墨烯复合材料的制备方法。
实现上述目的的技术方案如下：
用于降解偶氮染料的铁基非晶/氧化石墨烯复合材料的制备方法，具体步骤如下：
将氧化石墨烯超声分散在水中，得到氧化石墨烯分散液，按氧化石墨烯与铁基非晶合金粉末的质量比为(0.1～2):100，加入铁基非晶合金粉末，混合均匀，得到铁基非晶/氧化石墨烯复合材料。
优选地，所述的氧化石墨烯的浓度为0.1～2mg/mL。
所述的铁基非晶合金可以是Fe76Si9B10P5非晶粉末，Fe83.3Si4B8P4Cu0.7非晶条带，Fe73.3Co10Si4B8P4Cu0.7非晶条带，Fe79.3Co4Si4B8P4Cu0.7非晶条带。
本发明进一步提供上述制备方法制得的铁基非晶/氧化石墨烯复合材料。
更进一步地，本发明还提供上述铁基非晶/氧化石墨烯复合材料在降解偶氮染料中的应用，具体应用方法为：将铁基非晶/氧化石墨烯复合材料加入到偶氮染料废水中，搅拌进行降解吸附。
铁基非晶材料具有零价铁使偶氮染料褪色的功能，氧化石墨烯一方面具有高的比表面积和官能团，将氧化石墨烯与铁基非晶混合，铁基非晶分散在氧化石墨烯中，使得铁基非晶与偶氮染料接触更为充分。另一方面，氧化石墨烯在偶氮染料溶液中能够促进铁基非晶粉的活性，偶氮染料的降解速率增快。
与现有技术相比，本发明具有以下显著优点：
(1)本发明的铁基非晶/氧化石墨烯复合材料制备方法简单、成本低，制备得到的铁基非晶/氧化石墨烯复合材料能够有效处理偶氮染料废水；
(2)本发明的铁基非晶/氧化石墨烯复合材料，对50mL偶氮染料废水，25分钟内甲基橙的降解率达99.8％，直接蓝6溶液的降解率为99.2％，降解效果优异，在偶氮染料降解领域具有广泛的应用前景。
附图说明
图1为Fe76Si9B10P5非晶粉(a)，铁粉(b)，铁基非晶/氧化石墨烯复合材料(c)和氧化石墨烯(d)的SEM图。
图2为铁基非晶/氧化石墨烯复合材料降解甲基橙(a)和直接蓝6(b)的紫外光谱图。
图3是铁基非晶/氧化石墨烯复合材料、非晶粉、铁粉降解偶氮染料的紫外光谱图拟合图。
图4为不同质量比的氧化石墨烯和Fe76Si9B10P5非晶合金粉末复合得到的铁基非晶/氧化石墨烯复合材料，降解偶氮染料甲基橙、直接蓝6的紫外光谱图拟合图。
图5为对比例制得的铁基非晶/氧化石墨烯复合材料降解偶氮染料的紫外光谱图拟合图。
具体实施方式
下面结合实施例和附图对本发明作进一步详述。
实施例1
将氧化石墨烯超声分散在水中，得到2mg/mL的氧化石墨烯分散液。按氧化石墨烯与Fe76Si9B10P5非晶粉末的质量比为0.2:100，将气体雾化法得到的Fe76Si9B10P5非晶合金粉末与分散后的氧化石墨烯混合，得到铁基非晶/氧化石墨烯复合材料。
图1为Fe76Si9B10P5非晶粉(a)，铁粉(b)，铁基非晶/氧化石墨烯复合材料(c)和氧化石墨烯(d)的SEM图，可以看出分散后的氧化石墨烯附着在Fe76Si9B10P5粉末上，分散后的氧化石墨烯为片层状。
将制得的铁基非晶/氧化石墨烯复合粉(AM powders+GO)置于偶氮染料中进行褪色处理，偶氮染料选择50mg/L甲基橙(MO)和50mg/L直接蓝6(DB6)，同时与同等质量的铁粉(Fe powders)和铁基非晶粉(AM powders)进行对比。
图2为相同条件下铁基非晶/氧化石墨烯复合材料降解甲基橙和50mg/L直接蓝6的紫外光谱图。
图3是铁基非晶/氧化石墨烯复合材料、非晶粉、铁粉降解偶氮染料的紫外光谱图拟合图。图中，在相同的条件下，铁基非晶/氧化石墨烯复合材料降解MO所需时间仅为25分钟，且降解率能达到99.8％；Fe76Si9B10P5非晶粉所需时间为55分钟，降解率为96.4％；只添加铁粉时，降解1小时后，降解率仅为49.8％。铁基非晶/氧化石墨烯复合材料降解DB6所需时间仅为15分钟，且降解率能达到99.2％；Fe76Si9B10P5非晶粉降解DB6所需时间为25分钟，降解率为99.12％。只添加铁粉时，降解DB6时间为35分钟，降解为96.4％，以上结果表明铁基非晶/氧化石墨烯复合材料粉的降解速率和降解率最高。
实施例2
将氧化石墨烯超声分散在水中，得到2mg/mL的氧化石墨烯分散液。分别按氧化石墨烯与Fe76Si9B10P5非晶粉末的质量比为0.1:100，0.6:100，1:100，2:100，将气体雾化法得到的Fe76Si9B10P5非晶合金粉末与分散后的氧化石墨烯混合，得到不同质量比的铁基非晶/氧化石墨烯复合材料。
将不同质量比的铁基非晶/氧化石墨烯复合粉(AM powders+GO)置于偶氮染料中进行褪色处理，偶氮染料选择50mg/L甲基橙(MO)和50mg/L直接蓝6(DB6)。
图4为不同质量比的氧化石墨烯和Fe76Si9B10P5非晶合金粉末复合得到的铁基非晶/氧化石墨烯复合材料，降解偶氮染料甲基橙、直接蓝6的紫外光谱图拟合图。从图中可以看出，在相同条件下降解甲基橙时，铁基非晶/氧化石墨烯的质量比为0.1:100，降解时间为25分钟，降解率为99.8％；铁基非晶/氧化石墨烯的质量比为0.6:100，降解时间为40分钟，降解率为96％；铁基非晶/氧化石墨烯的质量比为1:100，降解时间为50分钟，降解率为92％；铁基非晶/氧化石墨烯的质量比为2:100，降解时间为60分钟，降解率为92％。降解直接蓝6时，铁基非晶/氧化石墨烯的质量比为0.1:100，降解时间为15分钟，降解率为99.2％；铁基非晶/氧化石墨烯的质量比为0.6:100，降解时间为30分钟，降解率为95％；铁基非晶/氧化石墨烯的质量比为1:100，降解时间为40分钟，降解率为93％；铁基非晶/氧化石墨烯的质量比为2:100，降解时间为50分钟，降解率为92％。
对比例1
将氧化石墨烯超声分散在水中，得到2mg/mL的氧化石墨烯分散液。按氧化石墨烯与Fe76Si9B10P5非晶粉末的质量比为0.04:100，将气体雾化法得到的Fe76Si9B10P5非晶合金粉末与分散后的氧化石墨烯混合，得到铁基非晶/氧化石墨烯复合材料。
将制得的铁基非晶/氧化石墨烯复合粉(AM powders+GO)置于偶氮染料中进行褪色处理，偶氮染料选择50mg/L甲基橙(MO)和50mg/L直接蓝6(DB6)；
图5为对比例制得的铁基非晶/氧化石墨烯复合材料降解偶氮染料的紫外光谱图拟合图。从图中可以看出，氧化石墨烯与Fe76Si9B10P5非晶粉末的质量比为0.04:100制得的铁基非晶/氧化石墨烯复合材料降解甲基橙所需时间为60分钟，但是降解率仅为59.6％；降解直接蓝6所需时间为35分钟，且降解率仅能达到86.1％。通过对比例可知，虽然复合材料中起降解作用的主要为铁基非晶，但是在复合材料中，并不是铁基非晶的占比越多，其降解效率越高，氧化石墨烯与铁基非晶的质量比为(0.1～2):100时，降解效果最为优异。

Claims (5)

1.用于降解偶氮染料的铁基非晶/氧化石墨烯复合材料的制备方法，其特征在于，具体步骤如下：
将氧化石墨烯超声分散在水中，得到氧化石墨烯分散液，按氧化石墨烯与铁基非晶合金粉末的质量比为(0.1～2):100，加入铁基非晶合金粉末，混合均匀，得到铁基非晶/氧化石墨烯复合材料。
2.根据权利要求1所述的制备方法，其特征在于，所述的氧化石墨烯的浓度为0.1～2mg/mL。
3.根据权利要求1所述的制备方法，其特征在于，所述的铁基非晶合金可以是Fe76Si9B10P5非晶粉末，Fe83.3Si4B8P4Cu0.7非晶条带，Fe73.3Co10Si4B8P4Cu0.7非晶条带，Fe79.3Co4Si4B8P4Cu0.7非晶条带。
4.根据权利要求1～3所述的制备方法制得的铁基非晶/氧化石墨烯复合材料。
5.根据权利要求4所述的铁基非晶/氧化石墨烯复合材料在降解偶氮染料中的应用，具体应用方法为：将铁基非晶/氧化石墨烯复合材料加入到偶氮染料废水中，搅拌进行降解吸附。
CN201710701250.1A 2017-08-16 2017-08-16 铁基非晶/氧化石墨烯复合材料在降解偶氮染料中的应用 Active CN109399779B (zh)

Priority Applications (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
CN201710701250.1A CN109399779B (zh) 2017-08-16 2017-08-16 铁基非晶/氧化石墨烯复合材料在降解偶氮染料中的应用

Applications Claiming Priority (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
CN201710701250.1A CN109399779B (zh) 2017-08-16 2017-08-16 铁基非晶/氧化石墨烯复合材料在降解偶氮染料中的应用

Publications (2)

Publication Number Publication Date
CN109399779A true CN109399779A (zh) 2019-03-01
CN109399779B CN109399779B (zh) 2022-02-01

Family

ID=65454429

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
CN201710701250.1A Active CN109399779B (zh) 2017-08-16 2017-08-16 铁基非晶/氧化石墨烯复合材料在降解偶氮染料中的应用

Country Status (1)

Country Link
CN (1) CN109399779B (zh)

Citations (5)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
KR100723167B1 (ko) * 2005-12-24 2007-05-30 주식회사 포스코 미시메탈을 함유하는 철계 벌크 비정질 합금
CN103880149A (zh) * 2014-03-20 2014-06-25 上海理工大学 铁基非晶合金/双氧水类芬顿系统降解染料污水的方法
CN104525157A (zh) * 2015-01-13 2015-04-22 张一梅 一种以修饰后氧化石墨烯为载体的纳米零价铁的制备方法
CN105314726A (zh) * 2014-07-01 2016-02-10 中国科学院宁波材料技术与工程研究所 一种印染污水的处理方法
CN106000313A (zh) * 2016-07-08 2016-10-12 天津工业大学 一种用于吸附染料的磁性氧化石墨烯吸附剂的制备方法

Patent Citations (5)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
KR100723167B1 (ko) * 2005-12-24 2007-05-30 주식회사 포스코 미시메탈을 함유하는 철계 벌크 비정질 합금
CN103880149A (zh) * 2014-03-20 2014-06-25 上海理工大学 铁基非晶合金/双氧水类芬顿系统降解染料污水的方法
CN105314726A (zh) * 2014-07-01 2016-02-10 中国科学院宁波材料技术与工程研究所 一种印染污水的处理方法
CN104525157A (zh) * 2015-01-13 2015-04-22 张一梅 一种以修饰后氧化石墨烯为载体的纳米零价铁的制备方法
CN106000313A (zh) * 2016-07-08 2016-10-12 天津工业大学 一种用于吸附染料的磁性氧化石墨烯吸附剂的制备方法

Non-Patent Citations (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Title
王韬等: "Fe3O4/GO复合材料对甲基橙的吸附性能", 《天津工业大学学报》 *

Also Published As

Publication number Publication date
CN109399779B (zh) 2022-02-01

Similar Documents

Publication Publication Date Title
CN105088048A (zh) 一种用于污水降解的高熵合金及其制备方法
CN109434120A (zh) 用于降解染料废液的铁基非晶合金粉末及其制备方法与应用
CN103952648B (zh) 用于污水处理的材料、制备方法及其应用
CN111533191B (zh) 一种利用高熵合金降解染料废水的方法
CN109317147A (zh) 一种磁性氧缺位铁酸钴双金属氧化物复合催化剂的制备方法
CN107118477B (zh) 一种碳包覆金属纳米颗粒负载pvdf膜及其制备方法和应用
CN112452346A (zh) 一种制备金属单原子碳基催化剂的普适性方法及应用
CN114409051B (zh) 一种球磨木质素磺酸化零价铁高效还原去除污染物的方法
CN109824044A (zh) 一种金属单原子掺杂石墨烯的制备方法
CN102699322A (zh) 一种包铜铁粉的生产方法
CN103317144A (zh) 一种表面修饰剂改性铁基纳米双金属颗粒的制备方法
CN101804318A (zh) 一种镧掺杂二氧化铈多孔微球的制备及其对Cr6+的去除应用
CN106335981B (zh) 一种镍渣与赤泥综合利用的方法
CN104437546A (zh) 一种非均相臭氧催化剂及其制备方法
CN104607189B (zh) 一种反应速度可控的铁－二氧化钛－碳三元微电解复合纳米催化剂及其制备方法
CN109202096B (zh) 一种零价铁陶粒及其制备方法
CN102794449A (zh) 一种包铜铁粉的生产方法
CN106006916A (zh) 一种利用铁基非晶合金降解焦化废水的方法
CN113441142B (zh) 一种富含氧空位的石墨烯负载多孔纳米氧化铁电催化剂的制备方法及应用
CN109399779A (zh) 用于降解偶氮染料的铁基非晶/氧化石墨烯复合材料
CN109574122A (zh) 利用粉煤灰与过硫酸盐协同去除染料的方法
Yang et al. Enhancing the efficiency of wastewater treatment by addition of Fe-based amorphous alloy powders with H 2 O 2 in ferrofluid
CN105858853B (zh) 一种重金属离子废水处理用纳米粉体水悬浮液及其制备方法
CN105175719A (zh) 一种具有吸附和还原性能的纳米铁-聚苯胺多孔材料的制备方法
CN101531843B (zh) 纳米金颗粒在涂料中的应用

Legal Events

Date Code Title Description
PB01 Publication
PB01 Publication
SE01 Entry into force of request for substantive examination
SE01 Entry into force of request for substantive examination
GR01 Patent grant
GR01 Patent grant