零价金属多孔复合结构、制备方法及在废水处理中的应用技术

本发明专利技术提供一种零价金属多孔复合结构、制备方法及在废水处理中的应用，所述零价金属多孔复合结构包括零价金属粉屑及多孔结构骨架，所述零价磁性金属粉屑通过磁力作用吸附在所述多孔结构骨架上。

【技术实现步骤摘要】
零价金属多孔复合结构、制备方法及在废水处理中的应用
本专利技术属于废水处理
，特别是涉及一种零价金属多孔复合结构、制备方法及在废水处理中的应用。
技术介绍
我国是印染业大国，印染工艺耗水量巨大，其排放的废水约占工业废水的20％。而偶氮染料是印染工艺中应用最为广泛的一类染料，使用量约占合成染料的80％。偶氮染料作为印染废水中的主要污染物，其分子结构中含有一个或者多个偶氮双键(-N＝N-)，其化学性质比较稳定，难以在自然环境中降解，由于其有色性和生物毒性，大量偶氮染料废水的排放对水体生态和人类健康造成了严重的威胁。因此，降解染料废水是工业废水治理的一个重要课题之一。降解偶氮染料废水的首要问题是破坏染料分子当中起发色作用的偶氮键。目前，工业上主要采用还原法降解偶氮染料，零价金属可以提供打断偶氮键所需要的电子。在零价金属中，零价铁因其廉价的优势以及氧化产物对环境友好的特性备受人们关注。最早在1964年，零价铁被用于有机废水的脱氮。研究人员通过多种手段利用零价铁的还原活性，主要包括以下几种形式：机械方式，例如切削或研磨得到的铁屑/铁粉；化学法合成的纳米铁、零价铁双金属、铁基非晶合金以及纳米多孔零价铁等。但是由于零价金属材料与水溶液之间具有巨大的密度差异(铁和铁基非晶的密度均大于7g/cm3)，因此就算在外力搅拌下，零价金属仍难以与溶液充分混合，其参与反应的表面积远小于其理论表面积，利用率较低。
技术实现思路
基于此，有必要针对零价金属参与反应的比表面积小、利用率低的问题，提供一种零价金属多孔复合结构、制备方法及在废水处理中的应用。本专利技术提供一种用于废水处理的零价金属多孔复合结构，包括零价金属粉屑及多孔结构骨架，所述零价金属粉屑通过磁力作用吸附在所述多孔结构骨架上。在其中一实施例中，所述零价金属多孔复合结构还包括提供磁场的磁体，所述磁体吸附在所述多孔结构骨架上使所述多孔结构骨架磁化。在其中一实施例中，所述多孔结构骨架为提供磁场的磁体。在其中一实施例中，所述多孔结构骨架为泡沫金属或合金，或者由金属丝或合金丝编织成的二维或三维网络结构。在其中一实施例中，所述零价金属粉屑的形态为碎屑和粉末中的至少一种，材料为铁、晶态铁合金和铁基非晶合金中的至少一种。在其中一实施例中，所述零价金属多孔复合结构整体为多孔结构。在其中一实施例中，所述零价金属粉屑以相互搭接的方式吸附在所述多孔结构骨架上，在所述多孔结构骨架的外表面形成放射状结构。在其中一实施例中，所述零价金属多孔复合结构的外围尺寸大于所述多孔结构骨架的外围尺寸，优选的，所述零价金属多孔复合结构的外围尺寸为所述多孔结构骨架的外围尺寸的1.5～3倍。在其中一实施例中，所述零价金属粉屑与所述多孔结构骨架之间存在电位差。本专利技术还提供一种所述的零价金属多孔复合结构的制备方法，包括以下步骤：提供所述零价金属粉屑和所述多孔结构骨架；将所述零价金属粉屑通过磁力作用吸附在所述多孔结构骨架上。在其中一个实施例中，所述将所述零价金属粉屑通过磁力作用吸附在所述多孔结构骨架上的步骤包括：将所述零价金属粉屑与非磁性材料粉屑均匀混合；将均匀混合的所述零价金属粉屑与所述非磁性材料粉屑填充在所述多孔结构骨架的孔隙中；使所述零价金属粉屑与所述多孔结构骨架之间产生所述磁力作用；以及通过重力或振荡使所述非磁性材料粉屑与所述多孔结构骨架分离。在其中一实施例中，所述将所述零价金属粉屑通过磁力作用吸附在所述多孔结构骨架上的步骤包括：将所述零价金属粉屑在容置有所述多孔结构骨架的容器中振荡，使所述零价金属粉屑分散在所述容器内的空间中；在所述振荡的过程中，使所述多孔结构骨架对所述零价金属粉屑产生所述磁力作用，使所述零价金属粉屑吸附在所述多孔结构骨架上。本专利技术还提供所述的零价金属多孔复合结构在废水处理中的应用，所述应用使废水流过所述零价金属多孔复合结构。在其中一实施例中，所述废水为偶氮染料废水。本专利技术提供的零价金属多孔复合结构、制备方法及在废水处理中的应用，通过磁力作用将零价金属粉屑吸附在多孔结构骨架上，简单有效，容易实现。零价金属粉屑被多孔结构骨架支撑，无需搅拌振荡也能够均匀分布在处理废水的容器或管道中，与废水接触的比表面积增大，简单有效的提高了零价金属的利用率，具有降解速率高、零价铁利用率高、可控性强、回收简单等优势，在废水处理，尤其是染料废水降解领域具有良好的应用前景。附图说明图1为本专利技术实施例的零价金属粉屑和多孔结构骨架的光学照片，以及零价金属多孔复合结构的光学照片；图2为实施例1制备的多孔Ni+Fe粉复合结构处理的金橙II溶液的紫外-可见吸收光谱图；图3为对比例1Fe粉处理的金橙II溶液的紫外-可见吸收光谱谱图；图4为实施例2制备的多孔Ni+Fe基非晶粉复合结构处理的金橙II溶液的紫外-可见吸收光谱图；图5为对比例2Fe基非晶合金粉处理的金橙II溶液的紫外-可见吸收光谱图；图6为实施例1-2和对比例1-2处理金橙II溶液的归一化浓度与时间的关系曲线；图7为实施例2的多孔Ni+Fe基非晶粉复合结构在循环处理金橙II溶液试验中第1、50和100次试验得到的染料归一化浓度与时间的关系曲线。具体实施方式为了使本专利技术的目的、技术方案及优点更加清楚明白，以下通过实施例，并结合附图，对本专利技术进行进一步详细说明。应当理解，此处所描述的具体实施例仅用以解释本专利技术，并不用于限定本专利技术。本专利技术实施例提供一种零价金属多孔复合结构，包括零价金属粉屑及多孔结构骨架，所述零价金属粉屑通过磁力作用吸附在所述多孔结构骨架上。本专利技术提供的零价金属多孔复合结构、制备方法及应用，通过磁力作用将零价金属粉屑吸附在多孔结构骨架上，简单有效，容易实现。零价金属粉屑被多孔结构骨架支撑，无需搅拌振荡也能够均匀分布在处理废水的容器或管道中，与废水接触的比表面积增大，简单有效的提高了零价金属的利用率，具有降解速率高、零价铁利用率高、可控性强、回收简单等优势，在废水处理，尤其是染料废水降解领域具有良好的应用前景。所述零价金属粉屑的形态可以为碎屑和粉末中的至少一种，例如颗粒、碎片或细丝，粒径优选为微米级或纳米级。在一实施例中，所述零价金属粉屑的目数为100目至500目。所述零价金属粉屑的材料可以为具有铁磁性或亚铁磁性的金属，如铁、镍、钴中的至少一种的单质、晶态合金、非晶合金、双金属等。优选的，所述零价金属粉屑的材料为铁、晶态铁合金和铁基非晶合金中的至少一种，可充分利用工业生产和报废的铁基非晶带材、铁屑、铁粉制备，降低污水处理成本。所述多孔结构骨架可以为泡沫金属或合金，或者由金属丝或合金丝编织成的二维或三维网络结构。所述多孔结构骨架的孔径优选为0.5mm～10cm。所述多孔结构骨架支撑所述零价金属粉屑，使零价金属粉屑能够均匀分布在较大体积的空间中。当增大多孔结构骨架的大小和孔径时，本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种用于废水处理的零价金属多孔复合结构，其特征在于，包括零价金属粉屑及多孔结构骨架，所述零价金属粉屑通过磁力作用吸附在所述多孔结构骨架上。/n

【技术特征摘要】
1.一种用于废水处理的零价金属多孔复合结构，其特征在于，包括零价金属粉屑及多孔结构骨架，所述零价金属粉屑通过磁力作用吸附在所述多孔结构骨架上。


2.根据权利要求1所述的零价金属多孔复合结构，其特征在于，还包括提供磁场的磁体，所述磁体吸附在所述多孔结构骨架上使所述多孔结构骨架磁化。


3.根据权利要求1所述的零价金属多孔复合结构，其特征在于，所述多孔结构骨架为提供磁场的磁体。


4.根据权利要求1所述的零价金属多孔复合结构，其特征在于，所述多孔结构骨架为泡沫金属或合金，或者由金属丝或合金丝编织成的二维或三维网络结构。


5.根据权利要求1所述的零价金属多孔复合结构，其特征在于，所述零价金属粉屑的形态为碎屑和粉末中的至少一种，材料为铁、晶态铁合金和铁基非晶合金中的至少一种。


6.根据权利要求1所述的零价金属多孔复合结构，其特征在于，整体为多孔结构。


7.根据权利要求1所述的零价金属多孔复合结构，其特征在于，所述零价金属粉屑以相互搭接的方式吸附在所述多孔结构骨架上，在所述多孔结构骨架的外表面形成放射状结构。


8.根据权利要求1所述的零价金属多孔复合结构，其特征在于，所述零价金属粉屑与所述多孔结构骨架之间存在电位差。


9.一种根据权利要求1～8中任一项所述的零价金属多孔复合结...

【专利技术属性】
技术研发人员：姚可夫，斯佳佳，杨兴龙，谷佳伦，栾亨伟，邵洋，
申请(专利权)人：清华大学，
类型：发明
国别省市：北京;11