[发明专利]一种废水处理用铁基非晶电极材料及其应用

说明书

技术领域

本发明涉及铁基非晶合金材料及其应用，具体涉及一种铁基非晶合金作为电化学废水处理用电极材料及其在工业废水处理领域的应用。

背景技术

随着工业的迅猛发展，排放的废水的种类和数量快速增加，对水体的污染也日趋广泛和严重，已严重威胁人类的健康和安全。因此，对于保护环境和可持续发展而言，工业废水的处理比城市污水的处理更为重要。目前，难降解工业废水处理方法主要有物理法、生物法和化学法等。物理法主要包括吸附法、絮凝法、超滤法等，然而由于吸附剂的不可再生、价格昂贵，絮凝剂的投加量大、产生的淤泥多，超滤法的分离困难等等原因而不被看好。而且物理法仅仅是将污染物收集起来，并未达到真正降解污染物的目的。生物法是利用微生物酶对污染物分子，特别是有机污染物分子进行降解，但由于微生物对外界环境，如营养物质、温度、pH等要求较为苛刻，且对成分复杂、污染物浓度高、毒性大的染料废水抵抗力低等缺点而限制了其广泛应用。电化学处理技术具有降解效率高、二次污染低、运行操作简单等优点，其作为环境友好型处理工艺在工业废水降解中有独特的优势。根据污染物降解原理不同，又可细分为电化学氧化还原、电凝聚、电气浮、光电化学氧化、内电解等。然而能耗高、电极损耗严重、稳定性差成为制约电化学技术处理工业废水的共性问题。因此，电极材料技术是 解决以上问题的关键途径之一。研制高稳定性、高耐蚀、高电催化活性的电极材料是推动这类技术广泛应用的急需。

非晶合金长程无序、短程有序的结构特征以及体系处于的高能量状态赋予其优异的化学以及催化性能，同时由于成分的均匀性，相比晶态合金而言，具有更高的耐蚀性。已有文献报道将铁基非晶合金条带作为一种内电解材料放入染料废水中，均匀搅拌，可以实现脱色效果。与传统零价铁方法相比，铁基非晶合金的脱色效率明显提高。然而，针对于实际应用，铁基非晶合金的处理效率相对较低和质量损失大仍然是亟待解决的关键问题。如何充分发挥铁基非晶合金的性能优势，开发一种高效、稳定、低成本的工业废水处理技术，是当前迫切需要解决的问题。

发明内容

本发明的目的在于提供一种利用铁基非晶合金材料作为电极材料高效降解工业废水的方法，该铁基非晶合金条带作为电极在电化学降解工业废水的过程中具有很好的稳定性，在使工业废水达到很高降解效率的同时，还大大降低了电能耗。

本发明的技术方案如下：

一种废水处理用铁基非晶电极材料，其特征在于：所述材料为铁基非晶合金，作为电极用于电化学降解工业废水，该合金成分中铁元素的原子百分比在40～84%，优选65～84%，最优选范围是70～84%，其他合金元素优选自Si、B、P、C、Mo、Nb、Cu、Ni、Co中一种或几种。

一种利用铁基非晶合金降解工业废水的方法，其特征在于：采用铁基非晶合金作为电极电化学降解工业废水（优选染料废水），合金成分中铁元 素的原子百分比在65～84%，优选范围70～84%。

采用的铁基非晶合金条带通过甩带法制备，条带厚度为15μm～100μm。

所述的铁基非晶合金条带在染料废水溶液中的比表面积浓度大于100cm²/(g·L)。

所述染料废水溶液的浓度为20mg/L～2000mg/L，溶液的温度为环境温度到100℃,溶液的pH值为1～12。

所述的铁基非晶合金降解染料废水的方法中，铁基非晶合金条带作为电极，其电极电位为0～5V，流过其的电流为0.005A～1A。

所述的铁基非晶合金降解染料废水的方法中，通过搅拌器以100rpm～800rpm的转速对染料废水进行搅拌。

相对于传统的铝、铁等金属电极，PbO₂等金属氧化物电极，本发明具有以下优点：

1.本发明所述的铁基非晶合金条带作为电极电化学降解偶氮染料，不仅可以使废水达到很高的降解效率，而且可以大大降低能耗。

2.铁基非晶合金条带在降解染料废水时稳定性好、适用范围广。

3.铁基非晶合金的成分均匀性大大降低了铁的腐蚀速率，参加降解染料废水后的条带仍可保持非晶结构，且电极质量损失小，为其回收再重复利用提供了保障，延长了电极的使用寿命。

4.本发明涉及的铁基非晶合金来源广。随着非晶变压器的广泛应用，铁基非晶合金条带已有且将会有更多的废料，这包括在甩带、变压器加工过程中产生的次品以及变压器达到受用寿命后产生的废品等等。而将这些 废弃的条带应用于染料废水的电化学降解可以达到以废治废的效益。不仅价格便宜，而且能实现对废弃能源整合利用。