CN116288076B - 一种降解有机废水中苯胺及电解水析氢析氧的Fe基纳米晶/非晶合金和应用 - Google Patents
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Abstract
一种降解有机废水中苯胺及电解水析氢析氧的Fe基纳米晶/非晶合金和应用，它涉及一种Fe基非晶纤维及应用。本发明要解决废弃钢铁材料制备非晶合金催化剂材料降解污水效率低，以及退火手段形成的纳米晶尺寸大小不好控制的问题。Fe基纳米晶/非晶合金，按照原子百分数计，它的化学通式为FeaBbPcCdCoeNif；应用：以Fe基纳米晶/非晶合金作为催化剂，在过硫酸盐体系中降解有机废水中的苯胺，或在电解液中电解水析氢析氧。本发明利用废弃钢铁及外加原料制成的纳米晶/非晶合金，在过硫酸盐体系下降解苯胺或在电解液环境中电解水析氢析氧都具有优异的催化效果，且通过调控辊轮转速非晶纤维内部形成纳米晶。
Description
技术领域
本发明涉及一种Fe基非晶纤维及应用。
背景技术
非晶合金作为亚稳态材料，在污水处理中和电解水中分别表现出了良好的性能，但将污水处理与电解水催化剂耦合的研究还比较少。此外，研究所用的材料一般为高纯材料，在工业大规模生产中不经济，投入受限。将废弃钢铁与非晶合金催化剂的制备相结合，一方面可减少成本，促进可持续发展，废物利用，具有经济性，但由于废弃钢铁中的杂质以及催化剂制备手段等因素，导致降解性能比较差。
除材料的设计之外，催化剂内部结构也是关乎催化性能的重要影响因素，非晶材料的内部结构无序，无位错、晶界等缺陷，表面具有丰富的活性位点等特点，造就了它优异的催化性能。现有技术公布了利用退火等手段使非晶合金内部形成纳米晶结构，比无纳米晶结构的非晶合金具有更优秀的催化性能，但退火手段形成的纳米晶尺寸大小不好控制。
发明内容
本发明要解决废弃钢铁材料制备非晶合金催化剂材料降解污水效率低，以及退火手段形成的纳米晶尺寸大小不好控制的问题，而提供一种降解有机废水中苯胺及电解水析氢析氧的Fe基纳米晶/非晶合金和应用。
一种降解有机废水中苯胺及电解水析氢析氧的Fe基纳米晶/非晶合金，按照原子百分数计，它的化学通式为FeaBbPcCdCoeNif，其中，50≤a≤90，0≤b≤40，0≤c≤40，0≤d≤40，0≤e≤15，0≤f≤15，且a+b+c+d+e+f＝100。
一种降解有机废水中苯胺及电解水析氢析氧的Fe基纳米晶/非晶合金的应用，以Fe基纳米晶/非晶合金作为催化剂，在过硫酸盐体系中降解有机废水中的苯胺；以Fe基纳米晶/非晶合金作为催化剂，在电解液中电解水析氢析氧；
所述的Fe基纳米晶/非晶合金按照原子百分数计，它的化学通式为FeaBbPcCdCoeNif，其中，50≤a≤90，0≤v≤40，0≤c≤40，0≤d≤40，0≤e≤15，0≤f≤15，且a+b+c+d+e+f＝100。
本发明的有益效果是：
(1)利用废弃钢铁及外加原料制成的FeaBbPcCdCoeNif纳米晶/非晶合金，能显著降低成本，更具经济性，且在过硫酸盐体系下降解苯胺或在电解液环境中电解水析氢析氧都具有优异的催化效果，100s左右便可将苯胺完全降解，具有比较低的305mV析氢过电位和313mV析氧过电位。其中B元素及P元素对非晶材料在污水降解中具有积极影响，可以在非晶中形成原电池，促进电子转移；Co及Ni元素对电解水析氢析氧有促进作用。
(2)通过调控辊轮转速在FeaBbPcCdCoeNif非晶纤维内部形成纳米晶，纳米晶与非晶基体形成原电池，表现出优异的非晶形成能力和催化性能，在中性条件下，1700r/min的Fe75B6P6C3Co7Ni3纳米晶/非晶合金纤维100s左右便可将苯胺完全降解。
本发明用于一种降解有机废水中苯胺及电解水析氢析氧的Fe基纳米晶/非晶合金和应用。
附图说明
图1为实施例一制备的Fe75B6P6C3Co7Ni3纳米晶/非晶合金的扫描电镜图片；
图2为实施例一制备的Fe75B6P6C3Co7Ni3纳米晶/非晶合金的EDS面扫描图；
图3为实施例一至五及对比例一至三制备的非晶合金的XRD图，1为实施例一，2为实施例二，3为实施例三，4为实施例四，5为实施例五，6为对比例一，7为对比例二，8为对比例三；
图4为实施例一至二及对比例一至三制备的非晶合金在过硫酸盐体系下且pH值为7时分别降解苯胺的降解曲线图，1为实施例二，2为实施例一，3为对比例一，4为对比例二，5为对比例三；
图5为实施例三至五制备的Fe76B8C7Co5Ni4纳米晶/非晶合金在过硫酸盐体系下且pH值为7时分别降解苯胺的降解曲线图，1为实施例三，2为实施例四，3为实施例五。
具体实施方式
具体实施方式一：本实施方式一种降解有机废水中苯胺及电解水析氢析氧的Fe基纳米晶/非晶合金，按照原子百分数计，它的化学通式为FeaBbPcCdCoeNif，其中，50≤a≤90，0≤b≤40，0≤c≤40，0≤d≤40，0≤e≤15，0≤f≤15，且a+b+c+d+e+f＝100。
本实施方式的有益效果是：
(1)利用废弃钢铁及外加原料制成的FeaBbPcCdCoeNif纳米晶/非晶合金，能显著降低成本，更具经济性，且在过硫酸盐体系下降解苯胺或在电解液环境中电解水析氢析氧都具有优异的催化效果，100s左右便可将苯胺完全降解，具有比较低的305mV析氢过电位和313mV析氧过电位。其中B元素及P元素对非晶材料在污水降解中具有积极影响，可以在非晶中形成原电池，促进电子转移；Co及Ni元素对电解水析氢析氧有促进作用。
(2)通过调控辊轮转速在FeaBbPcCdCoeNif非晶纤维内部形成纳米晶，纳米晶与非晶基体形成原电池，表现出优异的非晶形成能力和催化性能，在中性条件下，1700r/min的Fe75B6P6C3Co7Ni3纳米晶/非晶合金纤维100s左右便可将苯胺完全降解。
具体实施方式二：本实施方式与具体实施方式一不同的是：所述的降解有机废水中苯胺及电解水析氢析氧的Fe基纳米晶/非晶合金具体是按以下步骤进行制备：
按照化学通式为FeaBbPcCdCoeNif的原子百分数称取废弃钢铁及各单质原料，其中50≤a≤90，0≤b≤40，0≤c≤40，0≤d≤40，0≤e≤15，0≤f≤15，且a+b+c+d+e+f＝100，得到称取的原料；将称取的原料及钛分别置于真空电弧熔炼炉中，抽真空并充入氩气进行保护，首先引弧熔炼钛，然后引弧熔炼称取的原料，得到母合金铸锭，将母合金铸锭引弧熔炼并吸铸，得到合金棒料；将合金棒料置于高真空精密熔体抽拉设备内，抽真空后充入氩气进行保护，设置铜轮转速并启动，感应加热合金棒，启动母合金进给，在Cu辊轮预定转速为1400r/min～1700r/min的条件下，熔体抽拉得到FeaBbPcCdCoeNif纳米晶/非晶合金。其它与具体实施方式一相同。
具体实施方式三：本实施方式与具体实施方式一或二之一不同的是：所述的废弃钢铁为45钢、生铁或熟铁。其它与具体实施方式一或二相同。
具体实施方式四：本实施方式与具体实施方式一至三之一不同的是：在真空度为5.8×10-3Pa～6.2×10-3Pa、电源加热功率为18kW～21kW、Cu辊轮预定转速为1400r/min～1700r/min、母合金进给速度为25μm/s～28μm/s及辊轮夹角为58°～62°的条件下，熔体抽拉。其它与具体实施方式一至三相同。
具体实施方式五：本实施方式与具体实施方式一至四之一不同的是：所述的FeaBbPcCdCoeNif纳米晶/非晶合金的直径为30μm～50μm。其它与具体实施方式一至四相同。
具体实施方式六：本实施方式一种降解有机废水中苯胺及电解水析氢析氧的Fe基纳米晶/非晶合金的应用，以Fe基纳米晶/非晶合金作为催化剂，在过硫酸盐体系中降解有机废水中的苯胺；以Fe基纳米晶/非晶合金作为催化剂，在电解液中电解水析氢析氧；
所述的Fe基纳米晶/非晶合金按照原子百分数计，它的化学通式为FeaBbPcCdCoeNif，其中，50≤a≤90，0≤v≤40，0≤c≤40，0≤d≤40，0≤e≤15，0≤f≤15，且a+b+c+d+e+f＝100。
具体实施方式七：本实施方式与具体实施方式六不同的是：以Fe基纳米晶/非晶合金作为催化剂，在过硫酸盐体系中降解有机废水中的苯胺，具体是按以下步骤进行：
调节含有苯胺的有机废水的pH为3～7，再加入过硫酸钠溶液至含有苯胺的有机废水中过硫酸钠浓度为1mmol/L～10mmol/L，然后加入Fe基纳米晶/非晶合金，在磁力搅拌器转速为2200r/min～2500r/min及室温的条件下降解1min～10min；
所述的含有苯胺的有机废水中苯胺的浓度为20mg/L～150mg/L；所述的Fe基纳米晶/非晶合金的加入量为0.5g/L～1g/L。其它与具体实施方式六相同。
具体实施方式八：本实施方式与具体实施方式六或七之一不同的是：利用浓度为1mol/L的稀盐酸或浓度为1mol/L的稀氢氧化钠溶液，调节含有苯胺的有机废水的pH为3～7。其它与具体实施方式六或七相同。
具体实施方式九：本实施方式与具体实施方式六至八之一不同的是：以Fe基纳米晶/非晶合金为催化剂，在过硫酸盐体系中降解有机废水中的苯胺，重复使用次数为20次～30次。其它与具体实施方式六至八相同。
具体实施方式十：本实施方式与具体实施方式六至九之一不同的是：以Fe基纳米晶/非晶合金作为催化剂，在电解液中电解水析氢析氧时，所述的电解液为浓度为0.5mol/L的H2SO4溶液。其它与具体实施方式六至九相同。
采用以下实施例验证本发明的有益效果：
实施例一：
一种降解有机废水中苯胺及电解水析氢析氧的Fe基纳米晶/非晶合金，按照原子百分数计，它的化学通式为FeaBbPcCdCoeNif，其中，a＝75，b＝6，c＝6，d＝3，e＝7，f＝3。
所述的降解有机废水中苯胺及电解水析氢析氧的Fe基纳米晶/非晶合金具体是按以下步骤进行制备：
按照化学通式为FeaBbPcCdCoeNif的原子百分数称取废弃钢铁及及各单质原料，其中a＝75，b＝6，c＝6，d＝3，e＝7，f＝3，得到称取的原料；将称取的原料及钛分别置于真空电弧熔炼炉中，抽真空至6.6×10-3Pa，然后充入氩气进行保护，首先引弧熔炼钛1min，然后引弧熔炼称取的原料，熔炼翻转5次以上，得到母合金铸锭，将母合金铸锭引弧熔炼并吸铸，得到长为9.0cm及直径10mm合金棒料；将合金棒料置于高真空精密熔体抽拉设备内，抽真空至6.0×10-3Pa后充入氩气进行保护，设置铜轮转速并启动，感应加热合金棒，启动母合金进给，在真空度为6.0×10-3Pa、电源加热功率为20kW、Cu辊轮预定转速为1700r/min、母合金进给速度为28μm/s及辊轮夹角为60°的条件下，熔体抽拉得到Fe75B6P6C3Co7Ni3纳米晶/非晶合金；
所述的废弃钢铁为熟铁，所述的熟铁的含碳量在0.02％以下；由于磷不能单独加入，需要以铁磷的方式加入，因此按铁及磷的原子百分数计算需要的熟铁及铁磷质量，即按Fe75B6P6C3Co7Ni3的原子百分数称取熟铁、硼、铁磷、碳、钴、镍；且熟铁中部分杂质会在高温熔炼及熔体抽拉中挥发，因此，降解有机废水中苯胺及电解水析氢析氧的Fe基纳米晶/非晶合金中杂质的总质量百分数小于0.04％。
所述的Fe75B6P6C3Co7Ni3纳米晶/非晶合金的直径为35μm。
制备过程中称取的原料总重为40g，原料清洗干净后用精度为万分之一的分析天平配料，将轻质、易挥发组元或低熔点原料置于大块的高熔点组元下，以减少挥发。
实施例二：本实施例与实施例一不同的是：Cu辊轮预定转速为1400r/min。其它与实施例一相同。
实施例三：本实施例与实施例一不同的是：一种降解有机废水中苯胺及电解水析氢析氧的Fe基纳米晶/非晶合金，按照原子百分数计，它的化学通式为FeaBbPcCdCoeNif，其中，a＝76，b＝8，c＝0，d＝7，e＝5，f＝4；制备得到Fe76B8C7Co5Ni4纳米晶/非晶合金。其它与实施例一相同。
实施例四：本实施例与实施例三不同的是：所述的废弃钢铁为生铁，所述的生铁中碳含量为3.37％，并含Si、Mn、S等杂质元素，按铁的原子百分数计算需要的生铁质量，从而得到生铁中已有的碳含量，剩下的碳含量需用碳单质进行补充，即按Fe76B8C7Co5Ni4的原子百分数称取生铁、硼、碳、钴、镍；且在高温熔炼及熔体抽拉时Mn、S等杂质会挥发一部分，因此，降解有机废水中苯胺及电解水析氢析氧的Fe基纳米晶/非晶合金中杂质的总质量百分数小于1.5％，对非晶及纳米晶形成能力无影响。其它与实施例三相同。
实施例五：本实施例与实施例三不同的是：所述的废弃钢铁为45钢，所述的45钢中碳含量为0.46％，Si含量为0.23％，Mn含量为0.68％，S含量为0.001％，P含量为0.02％，以及其他极少量的Cu、Ni、Al元素，按铁的原子百分数计算需要的45钢质量，从而得到45钢中已有的碳、镍含量，剩下的碳、镍含量需用碳、镍单质进行补充，即按Fe76B8C7Co5Ni4的原子百分数称取45钢、硼、碳、钴、镍；在高温熔炼及熔体抽拉时Mn、S等杂质会挥发，因此，降解有机废水中苯胺及电解水析氢析氧的Fe基纳米晶/非晶合金中杂质的总质量百分数小于0.1％，对非晶及纳米晶形成能力无影响。其它与实施例三相同。
对比例一：本实施例与实施例一不同的是：Cu辊轮预定转速为2000r/min。其它与实施例一相同。
对比例二：本实施例与实施例一不同的是：Cu辊轮预定转速为1100r/min。其它与实施例一相同。
对比例三：本实施例与实施例一不同的是：Cu辊轮预定转速为800r/min。其它与实施例一相同。
对比例四：本实施例与实施例一不同的是：按照原子百分数计，它的化学通式为FeaBbCcMndSie，其中，a＝76，b＝6，c＝10，d＝3，e＝5；制备得到Fe76B6C10Mn3Si5非晶合金。其它与实施例一相同。
对比例五：本实施例与实施例一不同的是：按照原子百分数计，它的化学通式为FeaCbMncSid，其中，a＝80，b＝10，d＝5，e＝5；制备得到Fe80C10Mn5Si5非晶合金。其它与实施例一相同。
图1为实施例一制备的Fe75B6P6C3Co7Ni3纳米晶/非晶合金的扫描电镜图片；可以看出微丝表面比较光滑。
图2为实施例一制备的Fe75B6P6C3Co7Ni3纳米晶/非晶合金的EDS面扫描图；可以看出各元素分布均匀，没有明显元素偏聚，说明为无序化的非晶态。
图3为实施例一至五及对比例一至三制备的非晶合金的XRD图，1为实施例一，2为实施例二，3为实施例三，4为实施例四，5为实施例五，6为对比例一，7为对比例二，8为对比例三。可以看出实施例一至五及对比例二至三仅在45°左右出现一个尖锐的晶化峰，而其他角度没有明显峰，即产生纳米晶；对比例一仅在45°左右出现非晶的漫散射峰，没有晶化衍射峰，即该微丝为纯非晶态。
(一)实施例一至五及对比例一至五制备的非晶合金作为催化剂，分别在过硫酸盐体系中降解有机废水中的苯胺。具体是按以下步骤进行：
(1)根据实验内容，称量20mg苯胺，使用去离子水配置浓度为100mg/L的苯胺溶液于200mL的容量瓶中；称量过硫酸钠粉末，用去离子水配置成浓度为1mol/L的过硫酸钠溶液；使用去离子水配置浓度为1mol/L的HCl溶液及浓度为1mol/L的NaOH溶液；称量0.05g长度为40mm的非晶合金。
(2)将100mL的苯胺溶液放置于100mL的烧杯中，使用梅特勒pH计测量pH值，滴加稀盐酸或者稀氢氧化钠溶液至pH值分别为3、5、7，然后滴加浓度为1mol/L的过硫酸钠溶液，使烧杯中过硫酸钠浓度为10mmol/L。装有该将待降解溶液的烧杯放置于DF-101S型集热式磁力搅拌器中，向烧杯中放置转子和称量好的0.05g非晶合金，同时打开搅拌器按钮，转速调至2500r/min，室温25℃下降解苯胺。
(3)在操作上述步骤的同时打开秒表开始计时，依次在不同的时间取样，在取样过程中用针管吸入3mL反应液并加入淬灭剂叔丁醇和无水乙醇以终止反应，保持检测的真实性。在实验进行过程中，依次对取好的样品使用高效液相色谱仪进行检测，检测波长为250nm～800nm，流动相为甲醇和水，测试苯胺的色谱峰曲线的衰减过程以表征非晶微丝的催化降解性能。
图4为实施例一至二及对比例一至三制备的非晶合金在过硫酸盐体系下且pH值为7时分别降解苯胺的降解曲线图，1为实施例二，2为实施例一，3为对比例一，4为对比例二，5为对比例三。由图可以看出实施例一1700r/min的非晶微丝降解速率最快，100s左右便可将苯胺完全降解，原因可能是由于纳米晶与非晶基体之间的协同作用，促进原电池的形成，从而提高降解效率；实施例二1400r/min的非晶微丝内部纳米晶尺寸比1700r/min的非晶微丝略大，120s左右可将苯胺完全降解，两者降解性能差异不大；对比例一2000r/min的非晶微丝内部未形成纳米晶结构，为完全非晶态，300s左右可将苯胺完全降解；对比例二1100r/min和对比例三800r/min的非晶微丝降解速率差别不大，其内部的纳米晶尺寸比1400r/min的更大，在300s时可将苯胺降解88％左右。
实施例一在1700r/min下制备的Fe75B6P6C3Co7Ni3纳米晶/非晶合金在pH为3时，70s左右可将苯胺完全降解，在pH为5时，85s左右可将苯胺完全降解；实施例二在1400r/min下制备的Fe75B6P6C3Co7Ni3纳米晶/非晶合金在pH为3和5时，在pH为3时，85s左右可将苯胺完全降解，在pH为5时，100s左右可将苯胺完全降解。
对比例一在2000r/min下制备的Fe75B6P6C3Co7Ni3非晶合金在pH为3时，150s左右可将苯胺完全降解，在pH为5时，190s左右可将苯胺完全降解；对比例二在1100r/min下制备的Fe75B6P6C3Co7Ni3纳米晶/非晶合金在pH为3时，220s左右可将苯胺完全降解，在pH为5时，270s左右可将苯胺完全降解；对比例三在800r/min下制备的Fe75B6P6C3Co7Ni3纳米晶/非晶合金在pH为3时，240s左右可将苯胺完全降解，在pH为5时，275s左右可将苯胺完全降解。
图5为实施例三至五制备的Fe76B8C7Co5Ni4纳米晶/非晶合金在过硫酸盐体系下且pH值为7时分别降解苯胺的降解曲线图，1为实施例三，2为实施例四，3为实施例五。由图可知，实施例三由熟铁制备的纳米晶/非晶合金具有最好的降解效率，100s左右可将苯胺降解90％，实施例四由生铁制备的纳米晶/非晶合金在180s时将苯胺降解80％，实施例五由45钢制备的纳米晶/非晶合金在150s时将苯胺降解85％。其降解效率差异的原因可能是由于微量杂质元素对其的影响，但在熔炼和制备非晶纤维过程中，部分杂质元素的挥发以及添加的B等对降解性能有利的元素，使其仍具有优异的降解性能。
实施例三制备的Fe76B8C7Co5Ni4纳米晶/非晶合金在pH为3时，90s左右可将苯胺完全降解，在pH为5时，100s左右可将苯胺完全降解；实施例四制备的Fe76B8C7Co5Ni4纳米晶/非晶合金在pH为3时，150s左右可将苯胺完全降解，在pH为5时，185s左右可将苯胺完全降解；实施例五制备的Fe76B8C7Co5Ni4纳米晶/非晶合金在pH为3时，125s左右可将苯胺完全降解，在pH为5时，150s左右可将苯胺完全降解。
对比例四制备的Fe76B6C10Mn3Si5非晶合金pH为3时，在300s左右将苯胺完全降解，在pH为5时，在600s左右将苯胺降解75％左右，pH为7时，在600s左右将苯胺降解46％左右，对比例五制备的Fe80C10Mn5Si5非晶合金pH为3时，在480s左右将苯胺完全降解，在pH为5时，在600s左右将苯胺降解80％左右，pH为7时，在600s左右将苯胺降解50％左右。
(二)以实施例一制备的Fe75B6P6C3Co7Ni3纳米晶/非晶合金作为催化剂，按(一)(在pH＝7下)所述降解实验与检测过程进行。在进行完一次降解实验后将Fe75B6P6C3Co7Ni3纳米晶/非晶合金纤维收集，用去离子水简单冲洗后放入乙醇溶液中清洗并烘干，防止锈蚀。重复(一)中溶液配比及实验过程，将使用过的纤维继续投入下一次降解实验，如此往复，记录实验数据。
在前10次降解实验中，100s内均可将苯胺完全降解；随着重复使用次数增加，降解效率有所下降，但在第10～20次降解实验中，70s内降解率都为80％左右，90s降解率为90％左右，在110s左右降解完全；在第25次时，可在150s左右降解完全，由此可知，Fe75B6P6C3Co7Ni3纳米晶/非晶合金纤维可重复使用25次而降解性能不明显下降，表现出了优异的降解性能。
(三)以实施例一至二及对比例一至三制备的非晶合金作为测试对象，利用透射电镜、选区电子衍射手段测出纳米晶的尺寸。实施例一纳米晶尺寸为7nm左右，实施例二纳米晶尺寸为10纳米左右；对比例一为纯非晶态，无纳米晶结构；对比例二纳米晶尺寸为18nm左右，对比例三纳米晶尺寸为25nm左右。
(四)实施例一至二及对比实验一至五制备的非晶合金在酸性环境下的析氢析氧性能，具体是按以下步骤进行：
实验采用的电化学工作站型号为上海辰华CHI760E，在测试过程中，电解液为0.5mol/L的H2SO4溶液，参比电极为汞-氧化汞电极，对电极为铂片电极，将一根非晶合金纤维置于铂片电极夹中，利用皮筋将微丝几乎全部置于电解液中，铂电极不接触电解液，计算好纤维的表面积，打开电化学工作站软件，析氢反应在-0.8V到-1.8V做100圈CV循环，析氧反应在0V-1.2V做100圈CV循环之后，再进行性能测试。将测试好的微丝从铂电极夹下取出，利用电化学工作站导出的数据和纤维的比表面积、电解液的pH、参比电极的标准电位进行数据的处理，可以得到非晶合金纤维催化的塔菲尔斜率。
处理完析氢反应过电位后，发现在10mA/cm2时实施例一至二的不同纳米晶大小的Fe75B6P6C3Co7Ni3纳米晶/非晶合金的过电位分别为305mV、315mV；而对比实验一至三的非晶合金的过电位分别为318mV、331mV、346mV；对比实验四至五Fe76B6C10Mn3Si5非晶合金、Fe80C10Mn5Si5非晶合金的过电位分别为443mV、406mV。
处理完析氧反应过电位后，发现在10mA/cm2时实施例一至二的Fe75B6P6C3Co7Ni3纳米晶/非晶合金的过电位分别为313mV、322mV；而对比实验一至三的非晶合金过电位分别为338mV、401mV、386mV；对比实验四至五Fe76B6C10Mn3Si5非晶合金、Fe80C10Mn5Si5非晶合金的过电位分别为485mV、507mV。
Claims (5)
1.一种降解有机废水中苯胺的Fe基纳米晶非晶合金的应用，其特征在于以Fe基纳米晶非晶合金作为催化剂，在过硫酸盐体系中降解有机废水中的苯胺，重复使用次数为20次~30次；
所述的Fe基纳米晶非晶合金按照原子百分数计，它的化学式为Fe75B6P6C3Co7Ni3或Fe76B8C7Co5Ni4；
以Fe基纳米晶非晶合金作为催化剂，在过硫酸盐体系中降解有机废水中的苯胺，具体是按以下步骤进行：
利用浓度为1mol/L的稀盐酸或浓度为1mol/L的稀氢氧化钠溶液，调节含有苯胺的有机废水的pH为3~7，再加入过硫酸钠溶液至含有苯胺的有机废水中过硫酸钠浓度为1mmol/L~10mmol/L，然后加入Fe基纳米晶非晶合金，在磁力搅拌器转速为2200r/min~2500r/min及室温的条件下降解1min~10min；
所述的含有苯胺的有机废水中苯胺的浓度为20mg/L~150mg/L；所述的Fe基纳米晶非晶合金的加入量为0.5g/L~1g/L。
2.根据权利要求1所述的一种降解有机废水中苯胺的Fe基纳米晶非晶合金的应用，其特征在于所述的Fe基纳米晶非晶合金具体是按以下步骤进行制备：
按照化学式为Fe75B6P6C3Co7Ni3或Fe76B8C7Co5Ni4的原子百分数称取废弃钢铁及各单质原料，得到称取的原料；将称取的原料及钛分别置于真空电弧熔炼炉中，抽真空并充入氩气进行保护，首先引弧熔炼钛，然后引弧熔炼称取的原料，得到母合金铸锭，将母合金铸锭引弧熔炼并吸铸，得到合金棒料；将合金棒料置于高真空精密熔体抽拉设备内，抽真空后充入氩气进行保护，设置铜轮转速并启动，感应加热合金棒，启动母合金进给，在Cu辊轮预定转速为1400r/min~1700r/min的条件下，熔体抽拉得到Fe基纳米晶非晶合金。
3.根据权利要求2所述的一种降解有机废水中苯胺的Fe基纳米晶非晶合金的应用，其特征在于所述的废弃钢铁为45钢、生铁或熟铁。
4.根据权利要求2所述的一种降解有机废水中苯胺的Fe基纳米晶非晶合金的应用，其特征在于在真空度为5.8×10-3Pa~6.2×10-3Pa、电源加热功率为18kW~21kW、Cu辊轮预定转速为1400r/min~1700r/min、母合金进给速度为25μm/s~28μm/s及辊轮夹角为58°~62°的条件下，熔体抽拉。
5.根据权利要求2所述的一种降解有机废水中苯胺的Fe基纳米晶非晶合金的应用，其特征在于所述的Fe基纳米晶非晶合金的直径为30μm~50μm。
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Legal Events
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| PB01 | Publication | ||
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| SE01 | Entry into force of request for substantive examination | ||
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| GR01 | Patent grant | ||
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