[發明專利]一種鐵基非晶復合材料催化降解廢水中有機污染物的方法

有效

• 申請號: 202210278019.7
• 申請日: 2022-03-16
• 公開（公告）號: CN114604958B
• 公開（公告）日: 2023-01-03
• 發明（設計）人: 謝小芬;楊衛明;薛琳;余秀東;劉海順
• 申請（專利權）人: 安徽中科艾瑞智能環境技術有限公司;中國礦業大學
• 主分類號: C02F1/72
• 分類號: C02F1/72;B01J23/847;C02F101/30
• 代理公司: 北京東方盛凡知識產權代理有限公司 11562
• 代理人: 陳光磊

本發明涉及金屬材料領域，尤其涉及一種鐵基非晶復合材料催化降解廢水中有機污染物的方法。所述鐵基非晶復合材料，分子式為Fe_xNb_yB₁₄Cu_z，其中x選自83～84，y選自1～2，z選自0～1，并且x+y+z＝86。通過調整待降解廢水pH值至3～9后加入雙氧水，形成混合溶液，然后投加所述的鐵基非晶復合材料，攪拌混合反應，實現廢水中有機污染物的降解。本發明的FeNbBCu非晶復合材料作為活性催化劑用于降解染料中的有機污染物，降解速率快，且循環使用穩定性好，合金成本低廉，制備工藝簡單，且明顯沒有磷等的二次污染，在廢染料治理方面具有良好的應用前景，對發展綠色和可持續經濟具有重要意義。

技術領域

本發明涉及金屬材料領域，尤其涉及一種具有低成本、工藝簡單、無污染的鐵基非晶復合材料催化降解廢水中有機污染物的方法。

背景技術

隨著染料工業快速發展，染料廢水排放導致的環境污染日益嚴重。由于合成染料的色度大、污染物濃度高、毒性大、且化學穩定性好，不易分解等特點給環境帶來嚴重危害，因此，如何有效治理廢水成為當今環境保護的重點關注問題。現有處理廢水方法主要包括物理法、生物法和化學法，其中，芬頓/類芬頓氧化法特別引起人們關注。一方面，它適用于難以分解的有機物染料；另一方面，分解的產物直接礦化為CO₂和H₂O等無機物，無二次污染、凈化徹底且能耗相對較低，是當前處理環境污水的重要手段之一。傳統的用于染料廢水凈化的催化劑主要以還原鐵粉和鑄鐵廢屑為主。它們的比表面積較大，在實際污水中會發生嚴重氧化，造成鐵的腐蝕消耗。相比之下，鐵基非晶及其復合材料的開發為難分解的合成染料降解帶來新的機遇。眾所周知，鐵基非晶合金是快速凝固形成的具有較高能量的亞穩態合金，其原子呈長程無序、短程有序排列，且沒有晶界、相界、位錯等缺陷存在，因此成為催化劑降解染料分子的理想材料。同時，熱處理后形成的非晶+α-Fe納米晶復合結構為染料降解提供更多的活性位點。因此，以鐵基非晶及其復合材料為催化劑用于染料廢水的降解，一方面通過零價鐵的氧化來還原染料分子，另一方面，該合金可以對染料分子起到催化加氫作用，從而大幅度提高反應速率。除此之外，鐵基合金的耐腐蝕性能優異，在降解染料廢水的過程中，零價鐵的氧化及腐蝕損耗會大幅減少，這就緩解了商業鐵粉等在染料降解過程中的嚴重腐蝕問題。

目前，科研工作者用鐵基非晶合金作為催化劑降解染料廢水已開展諸多實驗并申請了多項國家發明專利，具體包括：

中國專利申請CN102070236B公開了一種鐵基非晶合金條帶用于印染料廢水處理的應用，具體化學成分為(Fe_0.99Mo_0.01)₇₈Si₉B₁₃。結果顯示該合金用于直接藍2B染料降解可在1小時內完成褪色，然而，由于重金屬Mo元素的存在可能導致其生產成本增加。

中國專利文件CN108525688A提供了一種鐵基非晶合金用于降解染料廢水中亞甲基藍的應用，鐵基非晶成分為Fe₈₀P₁₃C₇，給出的最優降解時間也為10分鐘以上，且該合金中含有較多的P元素，有可能會對溶液造成二次污染。

發明內容

基于上述內容，本發明提供一種成本低、制備工藝簡單、降解速率快、沒有二次污染的鐵基非晶復合材料作為活性催化劑降解廢水具有極好的工業應用前景。

本發明的技術方案之一，一種鐵基非晶復合材料，分子式為Fe_xNb_yB₁₄Cu_z，其中x選自83～84，y選自1～2，z選自0～1，并且x+y+z＝86。