工業(yè)廢水微電解預(yù)處理的鐵碳填料及其制備方法
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001 ]本說明涉及工業(yè)廢水微電解處理填料，特別是工業(yè)廢水微電解的鐵碳填料，及制備這種工業(yè)廢水微電解處理的鐵碳填料的方法，屬于廢水處理技術(shù)領(lǐng)域，尤其是高COD難降解廢水的預(yù)處理領(lǐng)域。
【背景技術(shù)】
[0002]據(jù)《全國環(huán)境統(tǒng)計公報》統(tǒng)計顯示，到2012年我國廢水總排放量684.8億噸，其中工業(yè)廢水排放量221.6億噸，占廢水排放總量的32.3%，而造紙、化工、紡織、鋼鐵合計排放占比約為48%，成為工業(yè)廢水最主要的排放來源。化工廢水濃度高、成分復(fù)雜，且含有許多難降解有機物及可生化性低，殘留在水中的這些有機物對人類的身體健康和生存環(huán)境皆有很大的危害。廢水處理的方法較多，按其作用原理可以分為物理法、化學(xué)法、物理化學(xué)法和生物法四大類。工業(yè)廢水中污染物成分極其復(fù)雜多樣，任何一種處理方法都難以達(dá)到完全凈化的目的，而常常要幾種方法組成處理系統(tǒng)，才能達(dá)到處理要求。
[0003]微電解法又稱內(nèi)電解技術(shù)，具有適用范圍廣、處理效果好、成本低廉、占地面積小、材料簡便易得、裝置易于定型化和工業(yè)化等優(yōu)點，故微電解法被廣泛應(yīng)用到廢水處理系統(tǒng)中。此外，其能耗低，利用廢鐵肩、炭等為原料，具有以廢治廢的意義。該技術(shù)始于20世紀(jì)70年代，最初在美、日等國家受到重視，目前已有一定的工程實踐經(jīng)驗，我國從20世紀(jì)80年代開始這一領(lǐng)域的研究。近幾年來，該技術(shù)已被越來越多地應(yīng)用到印染、電鍍、石油化工、制藥等廢水的處理中，尤其是高毒性、高COD、高色度等廢水。填料由鐵和碳構(gòu)成，當(dāng)填料浸沒在具有傳導(dǎo)性廢水中時，鐵為陽極，碳為陰極，形成無數(shù)個微原電池，體系中加了活性炭，可組成宏觀腐蝕電池;此外，體系中還加了凹凸棒石，部分被微電解反應(yīng)分解成小分子的有機物可直接被凹凸棒石吸附，這也進(jìn)一步促進(jìn)了微電解反應(yīng)。而傳統(tǒng)的微電解技術(shù)在應(yīng)用過程中，填料容易板結(jié)，影響處理效果，微電解反應(yīng)器要頻繁反沖洗，填料需常更換，故限制了該技術(shù)的廣泛應(yīng)用。傳統(tǒng)的鐵碳填料制備條件苛刻，采用的原料參差不齊，燒結(jié)溫度過高導(dǎo)致鐵粉氧化，從而使鐵碳填料的活性低、壽命短。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0004]本發(fā)明的目的在于:針對現(xiàn)有技術(shù)的不足，提供一種工業(yè)廢水微電解預(yù)處理的鐵碳填料及其制備方法，提高鐵碳填料的活性和穩(wěn)定性，簡化工藝過程，降低勞動強度，具有工業(yè)化可行性。
[0005]本發(fā)明采用以下技術(shù)解決方案來實現(xiàn)的:該鐵碳填料由還原性鐵粉、活性炭和凹凸棒石形成，還原性鐵粉和活性炭的質(zhì)量比為1:1?9，凹凸棒石的添加量為還原性鐵粉和活性炭總質(zhì)量的10%?40%。
[0006]上述鐵碳填料的制備方法包含如下步驟:
①混料:將鐵粉、活性炭、凹凸棒石粉末按重量比加入混料機中混合均勻；
②成球:將步驟①混好的原料加入到造粒機中成球； ③焙燒成型:將步驟②所得的成球在燒結(jié)爐中200?400°C焙燒30?120min，得鐵碳填料。
[0007]其中，所述步驟②中成球的顆粒的粒徑為0.5-2.0 cm。
[0008]本發(fā)明的優(yōu)點如下:
①本發(fā)明工業(yè)廢水微電解預(yù)處理的鐵碳填料無板結(jié)、鈍化現(xiàn)象；
②不使用化學(xué)粘結(jié)劑，采用凹凸棒石，使用時穩(wěn)定、不水解且有吸附作用，燒結(jié)溫度低，在此溫度下鐵粉不易被氧化，從而提高了鐵粉的利用率和鐵碳填料的活性；
③鐵碳填料呈球形，與廢水的接觸面積大，處理效果好;鐵碳均勻分散到廢水中，鐵碳特有的比例保持平衡，從而進(jìn)一步提高處理效果；
④本發(fā)明的顆粒填料分散到廢水中的鐵粉和碳粉隨廢水一起流出反應(yīng)器外，只需定期向反應(yīng)器補充填料，而無需清池更換填料，提高了操作便易性，降低了勞動強度，簡化了工藝過程，更具有工業(yè)化可行性。
【具體實施方式】
下面結(jié)合具體實施例對本發(fā)明的技術(shù)方案作詳細(xì)的說明，但它們并不構(gòu)成對本發(fā)明的限定，僅為舉例而已。
[0009]實施例1:依以下步驟制備鐵碳填料
①混料:將鐵粉、活性炭、凹凸棒石粉末按重量比加入混料機中混合均勻;還原性鐵粉和活性炭的質(zhì)量比為1:1，凹凸棒石的添加量為還原性鐵粉和活性炭總質(zhì)量的10%;
②成球:將步驟①混好的原料加入到造粒機中成球；
③焙燒成型:將步驟②所得的成球在燒結(jié)爐中200°C焙燒120min，得鐵碳填料，成球的顆粒的粒徑為0.5-2.0 cm。
[0010]實施例2:依以下步驟制備鐵碳填料
①混料:將鐵粉、活性炭、凹凸棒石粉末按重量比加入混料機中混合均勻;還原性鐵粉和活性炭的質(zhì)量比為1:3，凹凸棒石的添加量為還原性鐵粉和活性炭總質(zhì)量的20%;
②成球:將步驟①混好的原料加入到造粒機中成球；
③焙燒成型:將步驟②所得的成球在燒結(jié)爐中250°C焙燒90min，得鐵碳填料，成球的顆粒的粒徑為0.5-2.0 cm。
[0011]實施例3:依以下步驟制備鐵碳填料
①混料:將鐵粉、活性炭、凹凸棒石粉末按重量比加入混料機中混合均勻;還原性鐵粉和活性炭的質(zhì)量比為1:5，凹凸棒石的添加量為還原性鐵粉和活性炭總質(zhì)量的30%;
②成球:將步驟①混好的原料加入到造粒機中成球；
③焙燒成型:將步驟②所得的成球在燒結(jié)爐中300°C焙燒70min，得鐵碳填料，成球的顆粒的粒徑為0.5-2.0 cm。
[0012]實施例4:依以下步驟制備鐵碳填料
①混料:將鐵粉、活性炭、凹凸棒石粉末按重量比加入混料機中混合均勻;還原性鐵粉和活性炭的質(zhì)量比為1:7，凹凸棒石的添加量為還原性鐵粉和活性炭總質(zhì)量的40%;
②成球:將步驟①混好的原料加入到造粒機中成球；
③焙燒成型:將步驟②所得的成球在燒結(jié)爐中350°C焙燒50min，得鐵碳填料，成球的顆粒的粒徑為0.5-2.0 cm。
[0013]實施例5:依以下步驟制備鐵碳填料
①混料:將鐵粉、活性炭、凹凸棒石粉末按重量比加入混料機中混合均勻;還原性鐵粉和活性炭的質(zhì)量比為1:9，凹凸棒石的添加量為還原性鐵粉和活性炭總質(zhì)量的40%;
②成球:將步驟①混好的原料加入到造粒機中成球；
③焙燒成型:將步驟②所得的成球在燒結(jié)爐中400°C焙燒30min，得鐵碳填料，成球的顆粒的粒徑為0.5-2.0 cm。
[0014]實施例6:依以下步驟制備鐵碳填料
①混料:將鐵粉、活性炭、凹凸棒石粉末按重量比加入混料機中混合均勻;還原性鐵粉和活性炭的質(zhì)量比為1:7，凹凸棒石的添加量為還原性鐵粉和活性炭總質(zhì)量的20%;
②成球:將步驟①混好的原料加入到造粒機中成球；
③焙燒成型:將步驟②所得的成球在燒結(jié)爐中400°C焙燒90min，得鐵碳填料，成球的顆粒的粒徑為0.5-2.0 cm。
[0015]實施例7:依以下步驟制備鐵碳填料
①混料:將鐵粉、活性炭、凹凸棒石粉末按重量比加入混料機中混合均勻;還原性鐵粉和活性炭的質(zhì)量比為1:3，凹凸棒石的添加量為還原性鐵粉和活性炭總質(zhì)量的25%;
②成球:將步驟①混好的原料加入到造粒機中成球；
③焙燒成型:將步驟②所得的成球在燒結(jié)爐中300°C焙燒60min，得鐵碳填料，成球的顆粒的粒徑為0.5-2.0 cm。
[0016]試驗例:廢水處理COD(化學(xué)需氧量)為45442 mg/L和pH為1.82的廢水，當(dāng)控制條件為:廢水與本發(fā)明的鐵碳填料質(zhì)量比為I: 1、pH為2.0、反應(yīng)時間60-90 min，廢水的COD(化學(xué)需氧量)降低到15000 mg/L左右。
[0017]本發(fā)明的技術(shù)方案不限于上述實施例，根據(jù)本發(fā)明的技術(shù)方案得到的其它實施例均應(yīng)落入本發(fā)明的保護(hù)范圍內(nèi)。
【主權(quán)項】
1.工業(yè)廢水微電解預(yù)處理的鐵碳填料，其特征在于:該鐵碳填料由還原性鐵粉、活性炭和凹凸棒石形成，還原性鐵粉和活性炭的質(zhì)量比為1:1?9，凹凸棒石的添加量為還原性鐵粉和活性炭總質(zhì)量的10%?40%。2.權(quán)利要求1所述的工業(yè)廢水微電解預(yù)處理的鐵碳填料的制備方法，其特征在于它包含如下步驟: ①混料:將鐵粉、活性炭、凹凸棒石粉末按重量比加入混料機中混合均勻； ②成球:將步驟①混好的原料加入到造粒機中成球； ③焙燒成型:將步驟②所得的成球在燒結(jié)爐中200?400°C焙燒30?120min，得鐵碳填料。3.根據(jù)權(quán)利要求2所述的工業(yè)廢水微電解預(yù)處理的鐵碳填料的制備方法，其特征在于:所述步驟②中成球的顆粒的粒徑為0.5-2.0 cm。
【專利摘要】本發(fā)明公開了一種工業(yè)廢水微電解預(yù)處理的鐵碳填料及其制備方法，該鐵碳填料由還原性鐵粉、活性炭和凹凸棒石形成，還原性鐵粉和活性炭的質(zhì)量比為1：1~9，凹凸棒石的添加量為還原性鐵粉和活性炭總質(zhì)量的10%~40%。本發(fā)明有鐵碳填料呈球形，無板結(jié)、鈍化現(xiàn)象，不使用化學(xué)粘結(jié)劑，采用凹凸棒石，使用時穩(wěn)定、不水解且有吸附作用，燒結(jié)溫度低，具有高活性，與廢水的接觸面積大，處理效果好，顆粒填料分散到廢水中的鐵粉和碳粉可以隨廢水一起流出反應(yīng)器外，只需定期向反應(yīng)器補充填料，而無需清池更換填料，提高了操作的便易性，降低了勞動強度，簡化了工藝過程，更具有工業(yè)化可行性。
【IPC分類】C02F1/461
【公開號】CN105502588
【申請?zhí)枴緾N201510832740
【發(fā)明人】陳新德, 彭芬, 張海榮, 熊蓮, 郭海軍, 王璨, 楊丹, 黃超, 林曉清
【申請人】中國科學(xué)院廣州能源研究所, 中科院廣州能源所盱眙凹土研發(fā)中心
【公開日】2016年4月20日
【申請日】2015年11月26日