Mg-Zn-Ca非晶合金成分优化及在废水处理中的应用研究
本文关键词:Mg-Zn-Ca非晶合金成分优化及在废水处理中的应用研究,由笔耕文化传播整理发布。
【摘要】:非晶合金由于其原子排列具有长程无序、短程有序的特点,因而具有许多优异的性能,非晶合金在磁学性能、耐腐蚀性能、力学性能以及催化性能等方面有许多潜在的应用价值一直被广泛关注。水是人类赖以生存的宝贵资源,废水处理的无害化程度一直是被人们广泛关注的问题。研究废水处理的新材料和新工艺是有效解决这些问题的关键。由于零价Mg和Ca在降解各种有机水化合物时具有很高的活性,结合非晶合金的抗腐蚀性和催化反应特性,使Mg基和Ca基非晶合金在处理有机染料废水方面具有广泛的应用前景。本文制备了Mg71+xZn24-xCa5(x=0,2,4和6)非晶条带和Ca60+xMg15Zn25-x(x=0,5和10)非晶棒材,利用X射线衍射仪(XRD)和差示扫描量热仪(DSC)对合金相组成和热稳定性进行了分析。采用扫面电镜(SEM)对反应后非晶表面形貌进行表征。获得如下主要结论:Mg71+x Zn24-xCa5(x=0,2,4和6)合金在x≤4时,能形成厚度为20-25μm的具有非晶结构的条带。Ca60+xMg15Zn25-x(x=0,5和10)合金在x≤10时,能形成直径为2mm的具有非晶结构的棒材。两种非晶材料对偶氮染料均有较好的处理效果。脱色率和反应速率随Mg基或Ca基非晶中的主元素含量提高而提高,其中采用Mg_(75)Zn_(20)Ca_5非晶条带可使直接蓝和酸性红废水分别在2min和10min后使溶液变得澄清,脱色率分别达到95.41%和87.18%。反应12min后偶氮废水COD去除率约为75%以上。Mg_(75)Zn_(20)Ca_5非晶条带处理直接蓝颜料废水至少可以循环使用4次以上,处理酸性红颜料条带至少可以循环使用三次以上,并且保持对废水的降解能力不低于80%。Mg基非晶条带与直接蓝和酸性红废水反应60min后,其非晶结构基本不变,但随反应时间延长,非晶合金中的Ca元素优先成为矿化物质,而使基体中Mg元素含量增加,从而保持其降解能力在循环使用过程中缓慢降低。本文研究了Mg基非晶条带作为环境材料的应用,拓展了非晶材料的应用范围,具有良好的科研和应用价值。
【关键词】:Mg-Zn-Ca非晶合金 偶氮染料 脱色效果 循环利用 表面形貌
【学位授予单位】:沈阳工业大学
【学位级别】:硕士
【学位授予年份】:2016
【分类号】:TG139.8
【目录】:
- 摘要4-5
- Abstract5-9
- 第1章 绪论9-18
- 1.1 非晶材料9-14
- 1.1.1 非晶材料的基本特征及发展历程9-10
- 1.1.2 非晶合金的制备方法10-12
- 1.1.3 非晶合金的性能及应用12-14
- 1.1.4 Mg基非晶合金简介14
- 1.2 偶氮染料简介14-16
- 1.2.1 偶氮染料的发展及危害14-15
- 1.2.2 偶氮染料废水处理方法15-16
- 1.3 本课题的研究意义16-18
- 第2章 实验材料与方法18-23
- 2.1 成分设计18-19
- 2.2 实验设备19-20
- 2.3 实验样品的制备20
- 2.4 实验的分析方法20-21
- 2.5 实验步骤21-23
- 第3章 Mg-Zn-Ca非晶合金形成能力23-28
- 3.1 引言23
- 3.2 合金XRD分析23-24
- 3.3 合金DSC分析24-26
- 3.4 合金SEM分析26-27
- 3.5 本章小结27-28
- 第4章 Mg-Zn-Ca非晶处理直接染料研究28-45
- 4.1 引言28-29
- 4.2 直接蓝染料废水脱色效果29-35
- 4.2.1 脱色照片对比29-30
- 4.2.2 吸光度对比30-34
- 4.2.3 脱色率对比34
- 4.2.4 COD值对比34-35
- 4.3 第一次反应后Mg基非晶条带研究35-39
- 4.3.1 反应后条带的XRD分析35
- 4.3.2 反应后条带的SEM分析35-39
- 4.4 Mg_(75)Zn_(20)Ca_5重复处理直接染料研究39-42
- 4.4.1 脱色效果分析39-40
- 4.4.2 脱色后条带的SEM分析40-42
- 4.5 讨论42-43
- 4.6 本章小结43-45
- 第5章 Mg-Zn-Ca非晶处理酸性染料研究45-59
- 5.1 引言45
- 5.2 酸性染料废水脱色效果45-51
- 5.2.1 脱色照片对比45-47
- 5.2.2 吸光度对比47-50
- 5.2.3 脱色率对比50
- 5.2.4 COD值对比50-51
- 5.3 第一次反应后Mg基非晶条带研究51-54
- 5.3.1 反应后条带的XRD分析51-52
- 5.3.2 反应后条带的SEM分析52-54
- 5.4 Mg_(75)Zn_(20)Ca_5非晶重复处理废水研究54-57
- 5.4.1 脱色效果分析54-55
- 5.4.2 脱色后条带的SEM分析55-57
- 5.5 讨论57-58
- 5.6 本章小结58-59
- 第6章 结论59-60
- 参考文献60-64
- 在学研究成果64-65
- 致谢65
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本文编号:273180
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