[發明專利]一種基于球磨化學法原位制備高活性Ni-Fe合金的方法及應用

有效

• 申請號: 201410236181.8
• 申請日: 2014-05-29
• 公開（公告）號: CN103993177A
• 公開（公告）日: 2014-08-20
• 發明（設計）人: 倪壽清;占金華;楊寧
• 申請（專利權）人: 山東大學
• 主分類號: C22B5/04
• 分類號: C22B5/04;B22F9/24;C22C1/04;C02F1/70;C02F101/36;C02F101/34
• 代理公司: 濟南金迪知識產權代理有限公司 37219
• 代理人: 張宏松

技術領域

本發明涉及一種基于球磨化學法原位制備高活性Ni-Fe合金的方法，屬于材料加工制備領域。

背景技術

持久性有機污染物(Persistent?Organic?Pollutants，POPs)是當今全球面臨的重大環境問題之一。2001年5月23日召開的斯德哥爾摩會議，通過了《關于持久性有機污染物的斯德哥爾摩公約》，列舉了12種公認的POPs。在2009年舉行的第四次締約方大會上，新增了9種新POPs，它們多屬于鹵代有機污染物，由于之前無限制的使用使得它們在環境樣品中濃度較高，POPs在環境中具有長期穩定性、可遷徙性以及生物富集性等特點，能干擾生物內分泌系統，損壞生物的神經系統，已對環境造成了極大的污染，常規的方法往往難以實現無害化，迫切需要發展一種高效、經濟的處理方法。

目前對于鹵代有機物的降解研究當中，以零價鐵作為催化劑的領域十分熱門。相比于電化學催化、光催化等方法，零價鐵催化氯代有機物分解成本低廉，原料易得，反應條件溫和，有更大的發展前景。在零價鐵催化分解當中，人們嘗試使用兩種金屬的合金來提高污染物分解率，Ni-Fe雙金屬合金以其低價的成本和豐富的原料成為了熱門的催化劑材料。但是用傳統的鐵鎳雙金屬制備方法所得到的合金在處理有毒有機物的時候，處理效率不是很高，而且，傳統的鎳鐵雙金屬材料不具有量產的特點，在工業應用中難以實現批量制備，所以現在亟待找到一種新的工藝來制備具有高活性且高穩定性的鎳鐵合金。

發明內容

針對現有技術的不足，本發明提供一種基于球磨化學法原位制備高活性Ni-Fe合金的方法，本發明制備的高活性Ni-Fe合金對有毒有機物還原脫氯等作用，運行成本低，易于工程應用。能夠高效、穩定地處理鹵代有機物，從而實現對環境中的鹵代有機物的高效處理。

本發明的技術方案如下：

一種基于球磨化學法原位制備高活性Ni-Fe合金的方法，包括如下步驟：

(1)將鐵粉和NiCl₂乙醇溶液混合后在30～50Hz下進行球磨2～3h，所述鐵粉與NiCl₂乙醇溶液的質量體積比為40-60：1，單位g/L，磨球與鐵粉的質量比為20～50:1，球磨過程在室溫下進行，球磨結束后，制得混合物；

(2)步驟(1)制得的混合物離心處理，于零下40-50℃進行冷凍干燥，冷凍干燥時間為2-4h，即得高活性Ni-Fe合金。

本發明制備的高活性Ni-Fe合金中鎳金屬質量含量為20％-30wt％。

本發明優選的，步驟(1)中，NiCl₂乙醇溶液中NiCl₂濃度為30-50g/L。

本發明優選的，所述的磨球為直徑6-10mm的304不銹鋼鋼球，磨球與鐵粉的質量比為45～50:1。

本發明優選的，步驟(1)中，。

還原鐵粉為現有市購常規產品，海綿鐵粉是海綿鐵經機械球磨2～3h后制得，海綿鐵為塊狀多孔，質軟質輕。

本發明優選的，步驟(1)中，鐵粉與NiCl₂乙醇溶液的質量體積比為50-55：1。

本發明優選的，步驟(1)中，將鐵粉和NiCl₂乙醇溶液混合后放入球磨罐中進行球磨，球磨罐的轉速250～300r/min，球磨時間2～3h。本發明的球磨罐為現有市購產品。

本發明優選的，步驟(2)中，離心處理的離心轉速為轉速2500-3000r/min，離心時間為20-30min。

本發明制得的高活性Ni-Fe合金的應用，用于降解廢水中的有機鹵代物，所述廢水的pH值2～5，高活性Ni-Fe合金的投加量以1.5～5.0g/mg；所述的鹵代有機物包括4-氯苯酚、多氯聯苯(PCBs)、多溴二苯醚(PBDEs)或六氯環己烷(HCB)。

本發明的化學原理如下：

F_e+2H⁺→F_e²⁺+H₂??????(酸性溶液)

Fe+2H₂O^→Fe(OH)₂+H₂??????(中性或堿性溶液)

RCl+2H^*→RH+Cl^-+H⁺