一種基于球磨化學(xué)法原位制備高活性Ni-Fe合金的方法及應(yīng)用的制作方法
【專利摘要】本發(fā)明涉及一種基于球磨化學(xué)法原位制備高活性Ni-Fe合金的方法，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(zhì)量體積比為40-60：1，單位g/L，磨球與鐵粉的質(zhì)量比為20～50:1，球磨結(jié)束后離心處理，于零下40-50℃進行冷凍干燥，冷凍干燥時間為2-4h，制得高活性Ni-Fe合金，本發(fā)明所述的方法工藝簡單，能耗較低，反應(yīng)條件溫和，常溫常壓下即可進行；本發(fā)明所述的方法對環(huán)境安全無害，設(shè)備簡單，并且便于工業(yè)大規(guī)模批量生產(chǎn)，產(chǎn)量可以放大；本發(fā)明產(chǎn)品的處理反應(yīng)活性高，且穩(wěn)定性好，反應(yīng)為原位反應(yīng)，反應(yīng)活性位點多，相比于其他傳統(tǒng)方法，處理活性有明顯的提高。
【專利說明】一種基于球磨化學(xué)法原位制備高活性N1-Fe合金的方法及應(yīng)用
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001]本發(fā)明涉及一種基于球磨化學(xué)法原位制備高活性N1-Fe合金的方法，屬于材料加工制備領(lǐng)域。
【背景技術(shù)】
[0002]持久性有機污染物(Persistent Organic Pollutants,POPs)是當(dāng)今全球面臨的重大環(huán)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(guān)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(huán)境樣品中濃度較高，POPs在環(huán)境中具有長期穩(wěn)定性、可遷徙性以及生物富集性等特點，能干擾生物內(nèi)分泌系統(tǒng)，損壞生物的神經(jīng)系統(tǒng)，已對環(huán)境造成了極大的污染，常規(guī)的方法往往難以實現(xiàn)無害化，迫切需要發(fā)展一種高效、經(jīng)濟的處理方法。
[0003]目前對于鹵代有機物的降解研究當(dāng)中，以零價鐵作為催化劑的領(lǐng)域十分熱門。相比于電化學(xué)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(yīng)條件溫和，有更大的發(fā)展前景。在零價鐵催化分解當(dāng)中，人們嘗試使用兩種金屬的合金來提高污染物分解率，N1-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(tǒng)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(tǒng)的鎳鐵雙金屬材料不具有量產(chǎn)的特點，在工業(yè)應(yīng)用中難以實現(xiàn)批量制備，所以現(xiàn)在亟待找到一種新的工藝來制備具有高活性且高穩(wěn)定性的鎳鐵合金。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0004]針對現(xiàn)有技術(shù)的不足，本發(fā)明提供一種基于球磨化學(xué)法原位制備高活性N1-Fe合金的方法，本發(fā)明制備的高活性N1-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(yīng)用。能夠高效、穩(wěn)定地處理鹵代有機物，從而實現(xiàn)對環(huán)境中的鹵代有機物的高效處理。
[0005]本發(fā)明的技術(shù)方案如下:
[0006]一種基于球磨化學(xué)法原位制備高活性N1-Fe合金的方法，包括如下步驟:
[0007](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(zhì)量體積比為40-60:1，單位g/L，磨球與鐵粉的質(zhì)量比為20~50:1，球磨過程在室溫下進行，球磨結(jié)束后，制得混合物；
[0008](2)步驟(1)制得的混合物離心處理，于零下40_50°C進行冷凍干燥，冷凍干燥時間為2-4h，即得高活性N1-Fe合金。
[0009]本發(fā)明制備的高活性N1-Fe合金中鎳金屬質(zhì)量含量為20% _30wt%。 [0010]本發(fā)明優(yōu)選的，步驟(1)中，NiCl2乙醇溶液中NiCl2濃度為30_50g/L。
[0011]本發(fā)明優(yōu)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(zhì)量比為45~50:1。
[0012]本發(fā)明優(yōu)選的，步驟⑴中，。
[0013]還原鐵粉為現(xiàn)有市購常規(guī)產(chǎn)品，海綿鐵粉是海綿鐵經(jīng)機械球磨2~3h后制得，海綿鐵為塊狀多孔，質(zhì)軟質(zhì)輕。
[0014]本發(fā)明優(yōu)選的，步驟(1)中，鐵粉與NiCl2乙醇溶液的質(zhì)量體積比為50-55:1。
[0015]本發(fā)明優(yōu)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(zhuǎn)速250~300r/min，球磨時間2~3h。本發(fā)明的球磨罐為現(xiàn)有市購產(chǎn)品。
[0016]本發(fā)明優(yōu)選的，步驟(2)中，離心處理的離心轉(zhuǎn)速為轉(zhuǎn)速2500-3000r/min，離心時間為 20-30min。
[0017]本發(fā)明制得的高活性N1-Fe合金的應(yīng)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N1-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(lián)苯(PCBs)、多溴二苯醚(PBDEs)或六氯環(huán)己烷(HCB)。
[0018]本發(fā)明的化學(xué)原理如下:
[0019]Fe+2H+ — Fe2++H2 (酸性溶液)
[0020]Fe+2H20 — Fe (OH) 2+H2 (中性或堿性溶液)
[0021]
【權(quán)利要求】
1.一種基于球磨化學(xué)法原位制備高活性N1-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(zhì)量體積比為40-60:1，單位g/L，磨球與鐵粉的質(zhì)量比為20~50:1，球磨過程在室溫下進行，球磨結(jié)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°C進行冷凍干燥時間為2-4h，即得本發(fā)明的高活性N1-Fe合金。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的基于球磨化學(xué)法原位制備高活性N1-Fe合金的方法，其特征在于，制備的高活性N1-Fe合金中鎳金屬質(zhì)量含量為20% -30wt%。
3.根據(jù)權(quán)利要求1所述的基于球磨化學(xué)法原位制備高活性N1-Fe合金的方法，其特征在于，步驟(1)中，NiCl2乙醇溶液中NiCl2濃度為30-50g/L。
4.根據(jù)權(quán)利要求3所述的基于球磨化學(xué)法原位制備高活性N1-Fe合金的方法，其特征在于，步驟(1)中，NiCl2乙醇溶液中NiCl2濃度為45-50g/L。
5.根據(jù)權(quán)利要求1所述的基于球磨化學(xué)法原位制備高活性N1-Fe合金的方法，其特征在于，所述的磨球為直徑6-10mm的304不銹鋼鋼球,磨球與鐵粉的質(zhì)量比為45~50:1。
6.根據(jù)權(quán)利要求1所述的基于球磨化學(xué)法原位制備高活性N1-Fe合金的方法，其特征在于，步驟(1 )中，所述的鐵粉為還原鐵粉或海綿鐵經(jīng)機械球磨2~3h后的海綿鐵粉。
7.根據(jù)權(quán)利要求1所述的基于球磨化學(xué)法原位制備高活性N1-Fe合金的方法，其特征在于，步驟(1)中，鐵粉與NiCl2乙醇溶液的質(zhì)量體積比為50-55:1。
8.根據(jù)權(quán)利要求1所述的基于球磨化學(xué)法原位制備高活性N1-Fe合金的方法，其特征在于，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(zhuǎn)速250~300r/min,球磨時間2~3h。
9.根據(jù)權(quán)利要求1所述的基于球磨化學(xué)法原位制備高活性N1-Fe合金的方法，其特征在于，步驟(2)中，離心處理的離心轉(zhuǎn)速為轉(zhuǎn)速2500-3000r/min，離心時間為20_30min。
10.權(quán)利要求1所述的基于球磨化學(xué)法原位制備高活性N1-Fe合金的方法制得的高活性N1-Fe合金的應(yīng)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N1-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(lián)苯(PCBs)、多溴二苯醚(PBDEs)或六氯環(huán)己烷(HCB)。
【文檔編號】C02F1/70GK103993177SQ201410236181
【公開日】2014年8月20日 申請日期:2014年5月29日 優(yōu)先權(quán)日:2014年5月29日
【發(fā)明者】倪壽清, 占金華, 楊寧 申請人:山東大學(xué)