CN107129014A - 纳米铁碳微电解填料的制备方法 - Google Patents

Abstract

本发明提供了一种纳米铁碳微电解填料的制备方法，它由还原铁粉、石墨、活性炭及粘土制备，各组分占总重量的质量百分数是：还原铁粉40%~75%，石墨与活性炭总量10~30%，粘土15~30%；其中，石墨质量分数占石墨和活性炭混合物的5~100%；将还原铁粉、石墨、活性炭以及粘土混匀，加水后用煤球挤压机挤压成φ2cmx1cm~φ6cmx3cm扁圆形，300~500℃焙烧1~3h，得到纳米铁碳微电解填料。本发明的纳米铁碳微电解填料能处理多种工业废水，无板结、钝化现象，不产生二次污染，烧制工艺简单，能耗低，平均孔径小于30nm，吸附性能好，处理效率高。

Description

纳米铁碳微电解填料的制备方法

技术领域

本发明属于铁碳微电解污水处理技术领域，具体涉及一种纳米铁碳微电解填料的制备方法。

背景技术

伴随着经济高速发展的是水体污染已经威胁到国民经济发展及人民健康的窘状。工业废水的排放量占污水总量的44%，但水污染中有70%来源于工业废水污染，未经处理直接排放和经过一定处理但仍达不到排放标准的工业废水是造成水污染的重要原因。这类废水主要来自化学工业、合成制药、农药、粮食加工、发酵、炼焦等行业的废水，有机废水的组分复杂、浓度高，含有各种有机酸、醛、醇、酮、酯、醚等，其COD很高，甚至高达几万乃至几十万mg/L；有机废水中的苯、硫、酚、胺（腈）等污染物具有明显的毒性，无法用常规污水处理手段处理，国家对污染物排放指标实施严密监控，随着十三五规划的出台，诞生了“最严格”的环保管理制度，标准的制定和修订也愈发严格，倒逼化工行业废水处理技术发展。

铁碳微电解法利用电化学反应能有效的氧化降解有机物质，去除COD，提高废水的可生化系数（BOD/COD），废水中生化法难以降解的物质，通过改性，得以变成能生化降解的物质或直接被去除；同时其电絮凝作用，有效的沉降去除有机物含量，铁碳微电解法配合芬顿工艺对富含高浓度难降解有机污染物的化工废水处理效果十分明显。

铁碳微电解处理废水过程中最关键的是铁碳微电解填料的性能。公开号为CN101486509的发明专利公开了一种块状微电解填料及其制备工艺，该填料由炼焦用煤20～40 份、铁屑40～70份和粘结剂2～15份组成，炼焦用煤、铁屑和粘结剂按比例在80～300℃条件下混合均匀，在5～15MPa 压力下加压成型，成型后的材料在1300～1800℃条件下高温干馏3～8小时，得到块状填料。公开号为CN101817574 的发明专利公开了一种规整化铁碳微电解填料及其制备方法，由铁屑、粉末状活性炭和粘土组成，制备时，将原料按比例混合后加水制成颗粒状填料，烘干，再移入马弗炉中，在隔氧条件下于250～600℃下焙烧2～4小时。公开号为CN 104724794 A的发明专利公开了一种工业废水降解微电解铁碳微电解填料，由55～70重量份铁粉、30～40重量份活性炭和1～2重量份粘结剂组成。其中，铁粉为碳含量4％的铁粉；粘结剂由5～6重量份硅酸钠、1～3重量份氯化钙和1～3重量份羟丙基纤维素组成，制成15～30mm的球后250～300℃烘干。公开号为CN 105502588 A的专利公开了一种工业废水微电解预处理的铁碳微电解填料及其制备方法，该铁碳微电解填料由还原性铁粉、活性炭和凹凸棒石形成，还原性铁粉和活性炭的质量比为1:1~9，凹凸棒石的添加量为还原性铁粉和活性炭总质量的10%~40%，成型焙烧后制得0.5-2.0cm球形填料。

以上铁碳微电解填料的问题在于，或者所用的铁粉参差不齐，或制备条件苛刻，并且烧结温度过高导致铁粉氧化、填料的活性降低，或粘接剂还存在强度不够、容易在水中分解、影响填料的使用效果以及引起二次污染等缺点，或成本高强度和孔隙率不够等。

发明内容

本发明的目的在于：针对现有技术的不足，提供一种纳米铁碳微电解填料的制备方法，简化填料制备工艺过程，铁碳微电解填料的性能稳定、活性好、成本低、堆积孔隙率高，适用于高浓度难降解有机废水的处理。

本发明采用以下技术解决方案来实现的：该纳米铁碳微电解填料由还原铁粉、石墨、活性炭及粘土制备，各组分占总重量的质量百分数是：还原铁粉40%~75%，石墨与活性炭总量10~30%，粘土15~30%；其中，石墨质量分数占石墨和活性炭混合物的5~100%。

其中，还原铁粉、石墨、活性炭、粘土粒度均小于200目。

其中，所述还原铁粉中铁含量大于95%。

其中，所述石墨为晶质石墨或土状石墨，其碳含量大于70%。

其中，所述粘土粘度大于190mpa.s（30rpm、2号转子，NDJ-5S数显粘度计）。

其中，所述制备方法包括如下步骤：

①混料：将铁粉、石墨、活性炭、粘土粉末按重量比加入混料机中混合均匀；

②初步成型：向步骤①混好的料中逐步加水至湿润度达到手捏可成型；

③挤压成型：将步骤②的混合料用煤球挤压机挤压成φ2cmx1cm~φ6cmx3cm扁圆形；

④焙烧：将步骤③所得的扁圆形料在烧结炉中300~500℃焙烧1~3h，得到所述纳米铁碳微电解填料。

本发明的优点如下：

1）本发明的纳米铁碳微电解填料无板结、钝化现象；

2）本发明不使用化学粘结剂，采用粘土，使用时稳定，不水解且有吸附作用，不产生二次污染，烧结温度低，在此温度下铁粉不易被氧化，制备过程中不需要氮气保护或抽真空操作简便；

3）石墨使导电性加强，有助于提高处理效果，防止原电池短路

4）制得的填料呈扁圆形，强度大，孔隙率高，与废水的接触面积大，处理效果好；

5）平均孔径小于30nm，吸附性能好，处理效率高。

具体实施方式

下面结合具体实施例对本发明的技术方案作详细的说明，但它们并不构成对本发明的限定，仅为举例。

实施例1：将200目的还原铁粉（铁含量＞95%）40kg、晶质石墨（碳含量＞70%）1.5kg、活性炭28.5kg及粘土（粘度为195mpa.s/30rpm、2号转子，NDJ-5S数显粘度计）30kg在混料机中混匀；再向混合料中逐步加水至湿润度达到手捏可成型；接着送入煤球挤压机压成φ6cmx3cm扁圆形；最后在烧结炉中500℃焙烧3h，得到纳米铁碳微电解填料。

实施例2：将200目的还原铁粉（铁含量＞95%）75kg、土质石墨（碳含量80%）0.5kg、活性炭9.5kg及粘土（粘度为500mpa.s/30rpm、2号转子，NDJ-5S数显粘度计）15kg在混料机中混匀；再向混合料中逐步加水至湿润度达到手捏可成型；接着送入煤球挤压机压成φ2cmx1cm扁圆形；最后在烧结炉中500℃焙烧3h，得到纳米铁碳微电解填料。

实施例3：将325目的还原铁粉（铁含量＞95%）60kg、晶质石墨（碳含量90%）10kg、活性炭10kg及粘土（粘度为195mpa.s/30rpm、2号转子，NDJ-5S数显粘度计）20kg在混料机中混匀；再向混合料中逐步加水至湿润度达到手捏可成型；接着送入煤球挤压机压成φ6cmx3cm扁圆形；最后在烧结炉中300℃焙烧2h，得到纳米铁碳微电解填料。

实施例4：将200目的还原铁粉（铁含量＞95%）60kg、土质石墨（碳含量80%）15kg、粘土（粘度为195mpa.s/30rpm、2号转子，NDJ-5S数显粘度计）15kg在混料机中混匀；再向混合料中逐步加水至湿润度达到手捏可成型；接着送入煤球挤压机压成φ2cmx1cm扁圆形；最后在烧结炉中400℃焙烧2h，得到纳米铁碳微电解填料。

试验例1：废水：COD（化学需氧量）为81975 mg/L，pH为9.8，色度500；处理时：废水与实施例1和2的纳米铁碳填料依质量比为2:1，pH为3.2，反应时间60-120 min；配合芬顿反应，废水的COD（化学 需氧量）降低到65000 mg/L左右，色度160倍。

试验例2：松节油废水：COD25000mg/L，pH1.0；处理时：废水与实施例3和4的纳米铁碳填料质量比为2:1，反应时间60-120 min；废水的COD（化学需氧量）直接降低到20000 mg/L左右，连续运行十天无板结，处理效果保持稳定。

本发明的技术方案不限于上述实施例，根据本发明的技术方案得到的其它实施例均应落入本发明的保护范围内。

Claims (6)

1.纳米铁碳微电解填料的制备方法，其特征是：该纳米铁碳微电解填料由还原铁粉、石墨、活性炭及粘土制备，各组分占总重量的质量百分数是：还原铁粉40%~75%，石墨与活性炭总量10~30%，粘土15~30%；其中，石墨质量分数占石墨和活性炭混合物的5~100%。

2.权利要求1所述的纳米铁碳微电解填料的制备方法，其特征是：还原铁粉、石墨、活性炭、粘土的粒度均小于200目。

3.权利要求1所述的纳米铁碳微电解填料的制备方法，其特征是：所述还原铁粉中铁含量大于95%。

4.权利要求1所述的纳米铁碳微电解填料的制备方法，其特征是：所述石墨为晶质石墨或土状石墨，其碳含量大于70%。

5.权利要求1所述的纳米铁碳微电解填料的制备方法，其特征是：所述粘土粘度大于190mpa.s（30rpm、2号转子，NDJ-5S数显粘度计）。

6.权利要求1所述的纳米铁碳微电解填料的制备方法，其特征是所述制备方法包括如下步骤：

①混料：将铁粉、石墨、活性炭、粘土粉末按重量比加入混料机中混合均匀；

②初步成型：向步骤①混好的料中逐步加水至湿润度达到手捏可成型；

③挤压成型：将步骤②的混合料用煤球挤压机挤压成φ2cmx1cm~φ6cmx3cm扁圆形；

④焙烧：将步骤③所得的扁圆形料在烧结炉中300~500℃焙烧1~3h，得到所述纳米铁碳微电解填料。