申请日2016.07.18
公开(公告)日2016.10.12
IPC分类号C02F1/70; B22F9/04
摘要
本发明公开了一种利用铁基非晶合金降解焦化废水的方法，属于废水处理领域。铁基非晶合金中铁元素的原子百分比在50%以上，合金以粉末形式存在。铁基非晶合金中的铁原子相对于传统的还原铁粉或铸铁铁屑处于更高的能量状态，在还原降解焦化废水的同时可以实现高表面催化作用，且经过高能球磨的铁基非晶合金粉末具有高的比表面积，为降解反应提供了更多的活性位点。非晶合金的成分均匀性大大降低了铁的腐蚀速率，参与降解焦化废水后的粉末仍可保持非晶结构，这种稳定性加之铁基非晶合金的磁性使其可以回收重复利用，延长了使用寿命。将铁基非晶合金应用于焦化废水的降解不仅操作简单，成本低，而且可以达到高的降解效率，具备非常好的应用前景。
权利要求书
1.一种利用铁基非晶合金降解焦化废水的方法，其特征在于：该方法是采用高能球磨法制备的铁基非晶合金粉末降解焦化废水，所述铁基非晶合金粉末在焦化废水中的浓度大于0.1g/L;所述铁基非晶合金中铁元素的原子百分比大于50%。
2.根据权利要求1所述的利用铁基非晶合金降解焦化废水的方法，其特征在于：所述焦化废水溶液的COD为200mg/L～10000mg/L，焦化废水温度为环境温度到100℃，焦化废水的pH值为1～12。
3.根据权利要求1所述的利用铁基非晶合金降解焦化废水的方法，其特征在于：所述铁基非晶合金中铁元素的原子百分比为68-84%。
4.根据权利要求1所述的利用铁基非晶合金降解焦化废水的方法，其特征在于：所述高能球磨法中，原料为通过气体雾化方法制备的铁基非晶合金粉末，高能球磨过程中原料与轴承钢球按1:(4～10)的重量比例混合。
5.根据权利要求1或4所述的利用铁基非晶合金降解焦化废水的方法，其特征在于：高能球磨法制备的铁基非晶合金粉末的比表面积≥0.304m2/g。
6.根据权利要求1所述的利用铁基非晶合金降解焦化废水的方法，其特征在于：所述铁基非晶合金降解焦化废水过程中，用机械搅拌器以200rpm～600rpm的转速对焦化废水进行搅拌，保证铁基非晶合金粉末在焦化废水中均匀分散。
7.根据权利要求1所述的利用铁基非晶合金降解焦化废水的方法，其特征在于：所述铁基非晶合金粉末能够多次回收再利用。
说明书
一种利用铁基非晶合金降解焦化废水的方法
技术领域
本发明涉及铁基非晶合金材料及其应用技术领域，具体涉及一种用于焦化废水降解的铁基非晶合金粉末及其应用。
背景技术
焦化废水成分非常复杂，含有酚类、多环芳香类化合物以及氰化物、硫化物等多种污染物质，色度及化学需氧量(COD)高，且具有较大的生物毒性，是较难生化降解的高浓度有机工业废水。目前，焦化废水一般要通过一级处理(预处理)、二级处理(一般采用生化法)和三级处理(深度处理)才能排放。一级处理主要采用氨水脱酚、氨水蒸馏等方法降低剩余氨水和终冷水中的氨、酚等的浓度，避免对微生物产生抑制或毒害作用。二级处理主要对酚、氰污染物进行无害化处理。传统活性污泥法对酚、氰污染物去除效果较好，但对难降解有机物和氨氮去除效果差，且废水中高浓度的氨氮、氰化物对活性污泥中的微生物有毒害作用。改进的生物脱氮处理技术，如缺氧/好氧(A/O)、厌氧-缺氧/好氧(A2/O)、缺氧/好氧-好氧(A/O2)、序批式反应器(SBR)等多种工艺，在较难处理的COD、氨氮等因子方面取得了很大进展。但是生化法处理设施规模大，停留时间长，投资费用较高，对废水的水质条件要求严格，而且由于难降解有机物的存在，生化处理后的出水仍未达到排放标准，需进一步深度处理。现有的焦化废水深度处理方法主要有物理化学法、生物处理法、催化湿式氧化法等技术。物理化学法包含的絮凝-吸附法、Fenton氧化法、臭氧氧化法等由于吸附剂和氧化剂等价格昂贵、运行成本高而在实际应用中有所限制。催化湿式氧化法属于高级氧化技术，净化效率高、操作简单，具有较好的经济效益，但存在酸度范围窄、催化剂溶出污染、催化剂昂贵等问题。
铁炭内电解法(零价铁法)在工业废水处理中有重要应用，可以去除部分难降解物质，大幅度降低工业废水色度和COD，提高废水可生化性。该方法操作方便，处理成本低，适用范围广，易于与其他方法联合使用，而且能以废治废，因此备受关注。然而零价铁在处理废水时在一定的pH范围内才能起到明显作用，且降解反应缓慢，另外还原铁粉或铁屑在废水中的锈蚀消耗使得成本升高，这都限制了该方法的广泛应用。
发明内容
本发明的目的在于提供一种利用铁基非晶合金降解焦化废水的方法，该铁基非晶合金粉末在焦化废水的处理过程中既表现出对废水的降解能力，又具较好的耐腐蚀性能，为其回收再重复利用提供了保障。
本发明的技术方案如下：
一种利用铁基非晶合金降解焦化废水的方法，该方法是采用高能球磨法制备的铁基非晶合金粉末降解焦化废水，所述铁基非晶合金粉末在焦化废水中的浓度大于0.1g/L;所述铁基非晶合金中铁元素的原子百分比大于50%，铁基非晶合金中铁元素优选的原子百分比为68-84%。
所述焦化废水溶液的COD为200mg/L～10000mg/L，焦化废水温度为环境温度到100℃，焦化废水的pH值为1～12。
所述高能球磨法中，原料为通过气体雾化方法制备的铁基非晶合金粉末，高能球磨过程中原料与轴承钢球按1:(4～10)的重量比例混合。采用高能球磨法制备的铁基非晶合金粉末具有高的比表面积，比表面积不小于0.304m2/g。
所述铁基非晶合金降解焦化废水过程中，用机械搅拌器以200rpm～600rpm的转速对焦化废水进行搅拌，保证铁基非晶合金粉末在焦化废水中均匀分散。
所述铁基非晶合金粉末能够多次回收再利用。
相对于传统的晶态零价铁，本发明具有以下优点：
1.相对于传统晶态的零价铁，本发明铁基非晶合金粉末中的铁将晶态零价铁的氧化性能与非晶合金优异的耐腐蚀性能集于一体，不仅保持了晶态零价铁的还原降解焦化废水的能力，而且铁基非晶合金中的铁原子处于更高的能量状态，在还原降解焦化废水的同时可以实现高表面催化作用。
2.本发明铁基非晶合金粉末在降解焦化废水时稳定性好、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，提高了用于还原降解焦化废水的铁原子的利用率，为其回收再重复利用提供了保障。
4.铁基非晶合金粉末在高能球磨过程中产生的残余应力以及塑性变形能对焦化废水的降解反应起促进作用。
5.本发明涉及的制备方法操作简单，生产成本低，技术成熟，无需大量资金、技术投入即可投入生产，产业化较为容易，铁基非晶合金作为一种环境友好型材料应用于焦化废水的降解，具备非常好的应用前景。
