一種微電解填料及其制備方法
【專利摘要】本發(fā)明公開(kāi)了一種微電解填料及其制備方法，微電解填料包括鐵粉、鐵屑、紫砂、硼砂、膨潤(rùn)土、活性炭粉、氫氧化鈉、沸石、玉米淀粉、羧甲基纖維素鈉，各成分含量如下(wt％)：鐵粉：60?70；鐵屑：15?20；紫砂：2?3；硼砂：2?3；膨潤(rùn)土：5?8；活性炭粉：6?8；氫氧化鈉：0.2?1；沸石：0.1?0.5；玉米淀粉：0.2?0.5；羧甲基纖維素鈉：0.1?0.8。制備方法包括原料篩選；原料混合；壓膜成型；烘干燒結(jié)。相比現(xiàn)有技術(shù)，本發(fā)明具有微電解效率高、無(wú)板結(jié)、成本低、使用壽命長(zhǎng)、過(guò)濾凈化效果好的特點(diǎn)。
【專利說(shuō)明】
一種微電解填料及其制備方法
技術(shù)領(lǐng)域
[0001] 本發(fā)明屬于環(huán)保領(lǐng)域，尤其涉及一種微電解填料及其制備方法。
【背景技術(shù)】
[0002] 鐵碳微電解技術(shù)主要利用了鐵的還原性、鐵的電化學(xué)性、鐵離子的絮凝吸附三者 共同作用來(lái)凈化廢水。
[0003] 鐵碳微電解工藝的電解材料一般采用鑄鐵肩和活性炭或者焦炭，當(dāng)材料浸沒(méi)在廢 水中時(shí)，發(fā)生內(nèi)部和外部?jī)煞矫娴碾娊夥磻?yīng)。一方面鑄鐵中含有微量的碳化鐵，碳化鐵和純 鐵存在明顯的氧化還原電勢(shì)差，這樣在鑄鐵肩內(nèi)部就形成了許多細(xì)微的原電池，純鐵作為 原電池的陽(yáng)極，碳化鐵作為原電池的陰極，在含有酸性電解質(zhì)的水溶液中發(fā)生電化學(xué)反應(yīng)， 使鐵變?yōu)槎r(jià)鐵離子進(jìn)入溶液。此外，鑄鐵肩和其周圍的炭粉又形成了較大的原電池，因此 在利用微電解進(jìn)行廢水處理的過(guò)程實(shí)際上是內(nèi)部和外部雙重電解的過(guò)程，或者稱之為存在 微觀和宏觀的原電池反應(yīng)。另外，為了增加電位差，促進(jìn)鐵離子的釋放，也可在鐵碳微電解 填料中加入一定比例催化劑。
[0004] 發(fā)生電化學(xué)反應(yīng)過(guò)程如下：
[0005] 陽(yáng)極(Fe):Fe-2e-Fe2+ E(Fe/Fe2+) =0.44V
[0006] 陰極（C):2H++2e-H2 E(H+/H2) =0.00V
[0007] 反應(yīng)中，產(chǎn)生了初生態(tài)的Fe2+和原子H，它們具有高化學(xué)活性，能改變廢水中許多有 機(jī)物的結(jié)構(gòu)和特性，使有機(jī)物發(fā)生斷鏈、開(kāi)環(huán)等作用。
[0008] 若有曝氣，還會(huì)發(fā)生下面的反應(yīng)：
[0009] 〇2+4H++4e^2H20 E(02) = 1.23V
[0010] 〇2+2H2〇+4e-40H- E(〇2/OH-)=0.41V
[0011] Fe2++02+4H+^2H20+Fe 3+
[0012] 反應(yīng)中生成的0『是出水pH值升高的原因，而由Fe2+氧化生成的Fe3+逐漸水解生成 聚合度大的Fe(0H) 3膠體絮凝劑，可以有效地吸附、凝聚水中的懸浮物及重金屬離子，且吸 附性能遠(yuǎn)遠(yuǎn)高于一般的Fe(0H)3,從而增強(qiáng)對(duì)廢水的凈化效果。
[0013] 微電解技術(shù)在印染廢水、造紙廢水、焦化廢水、炸藥廢水、制藥廢水、含油廢水、垃 圾滲濾液、高鹽度廢水等廢水進(jìn)行了大量的試驗(yàn)研究，采用微電解技術(shù)，對(duì)C0D有一定的去 除，同時(shí)大大的改善了廢水的可生化性，尤其是對(duì)酸性廢水，PH值提高很多，也大大節(jié)約了 中和藥劑的費(fèi)用，因此目前，微電解技術(shù)應(yīng)用前景廣闊，但是采用傳統(tǒng)的微電解存在如下問(wèn) 題:長(zhǎng)時(shí)間運(yùn)行后會(huì)有機(jī)物在鐵電極上沉積，形成一層鈍化膜，阻礙了鐵與碳形成穩(wěn)定的原 電池;鐵碳填料容易出現(xiàn)板結(jié)，阻礙了廢水與填料的有效接觸，形成短流，從而降低了廢水 的處理效果;鐵、碳電極反應(yīng)需要在酸性條件下進(jìn)行反應(yīng)才能達(dá)到較好的效果，若進(jìn)水pH值 波動(dòng)較大，則調(diào)節(jié)pH值加入的酸和堿大大的提高了廢水處理的成本。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0014] 發(fā)明目的:本發(fā)明的目的是一種基于以上不足，本發(fā)明提出一種微電解效率高、無(wú) 板結(jié)、成本低、使用壽命長(zhǎng)、過(guò)濾凈化效果好的微電解填料及其制備方法。
[0015] 技術(shù)方案:本發(fā)明所述的一種微電解填料，包括鐵粉、鐵肩、紫砂、硼砂、膨潤(rùn)土、活 性炭粉、氫氧化鈉、沸石、玉米淀粉、羧甲基纖維素鈉，各成分含量如下(wt % ):
[0016] 鐵粉:60-70;
[0017] 鐵肩：15-20;
[0018] 紫砂:2-3;
[0019] 硼砂:2-3;
[0020]膨潤(rùn)土 :5-8;
[0021] 活性炭粉:6-8;
[0022]氫氧化鈉:0.2-1;
[0023] 沸石：0·1-〇·5;
[0024] 玉米淀粉:0.2-0.5;
[0025] 羧甲基纖維素鈉:0.1-0.8。
[0026]所述的鐵粉為工業(yè)級(jí)還原鐵粉，顆粒直徑為90目-100目。
[0027] 所述的鐵肩顆粒直徑為3mm-6mm。
[0028] 所述的活性炭粉顆粒直徑為80目-90目。
[0029]所述的膨潤(rùn)土顆粒直徑為80目-90目。
[0030] -種微電解填料，各成分含量如下(wt%):
[0031] 鐵粉:64;
[0032]鐵肩：16;
[0033] 紫砂：2.5;
[0034] 硼砂：2.5;
[0035] 膨潤(rùn)土:6;
[0036] 活性炭粉:7;
[0037] 氫氧化鈉:0.6;
[0038] 沸石：0.4;
[0039] 玉米淀粉:0.3;
[0040] 羧甲基纖維素鈉:0.7。
[0041 ] -種微電解填料的制備方法，包括下述步驟，
[0042] (1)原料篩選:按要求將各種原料去雜質(zhì)、篩選；
[0043] (2)原料混合:將所述的鐵粉、鐵肩、紫砂、硼砂、膨潤(rùn)土、活性炭粉、氫氧化鈉、沸 石、玉米淀粉、羧甲基纖維素鈉根據(jù)配比通過(guò)機(jī)械攪拌機(jī)混合均勻，攪拌時(shí)間60min;
[0044] (3)壓膜成型：加水?dāng)嚢桕惢€(wěn)定20min-30min后將混合料經(jīng)機(jī)械擠壓成型，得到 直徑80mm-l 20mm、高度60mm-l 00mm的成型填料，經(jīng)過(guò)脫模制成濕的填料還體；
[0045] (4)烘干燒結(jié)：自然干燥后將填料坯體置于60°C_80°C下烘干120min，隔絕空氣條 件下置于825 °C -1000 °C下燒結(jié)lOOmin，待填料坯體冷卻后，即得到所述的微電解填料。
[0046]有益效果:與現(xiàn)有技術(shù)相比，本發(fā)明具有以下顯著優(yōu)點(diǎn):本發(fā)明微電解填料的制備 方法采用以鐵、活性炭為填料主體，通過(guò)粉末冶金技術(shù)將材料固相燒結(jié)成具有一定合金結(jié) 構(gòu)的載體，能夠保證微電解技術(shù)持續(xù)作用，不會(huì)像鐵炭物理混合組配那樣容易出現(xiàn)陰陽(yáng)極 分離，影響微電解反應(yīng)。同時(shí)，本發(fā)明的微電解填料為微孔合金結(jié)構(gòu)，比表面積大，活性強(qiáng)， 不鈍化，不板結(jié)，陰陽(yáng)極針對(duì)不同廢水進(jìn)行配比，對(duì)廢水處理提供了更大的電流密度和更好 的微電解反應(yīng)效果，反應(yīng)速率快。
[0047]而且，本發(fā)明微電解填料使用過(guò)程中反應(yīng)核心鐵在不斷的消耗，而炭則以粉末活 性炭的形式隨水漂出，并在后續(xù)處理中起到良好的吸附和催化載體作用。本發(fā)明微電解填 料在填料使用到一定周期后，無(wú)需更換，可通過(guò)直接少量投加的方式實(shí)現(xiàn)填料的補(bǔ)充，保證 微電解系統(tǒng)持續(xù)、穩(wěn)定，同時(shí)極大地減少了工人的操作強(qiáng)度，降低了人工成本。
[0048]同時(shí)，本發(fā)明中添加了紫砂，選用江蘇無(wú)錫地區(qū)特有的紫砂為添加劑，在同等條件 下，添加紫砂后對(duì)廢水的處理效果增加了5%左右，這在添加之前是沒(méi)有想到的。原因可能 是紫砂具有強(qiáng)大的吸附和記憶功能，可以對(duì)同類廢水中的某些物質(zhì)進(jìn)行吸附聚合，最終成 為一個(gè)結(jié)石，不僅處理效果好，而且便于清理。
【具體實(shí)施方式】
[0049]下面對(duì)本發(fā)明的技術(shù)方案作進(jìn)一步說(shuō)明。
[0050] 實(shí)施例1:
[0051 ] -種微電解填料，各成分含量如下(wt % ):鐵粉:60;鐵肩：15;紫砂:2;硼砂:2;膨 潤(rùn)土:5;活性炭粉:6;氫氧化鈉:0.2;沸石:0.1;玉米淀粉:0.2;羧甲基纖維素鈉:0.1。制備 方法，包括下述步驟(1)原料篩選:按要求將各種原料去雜質(zhì)、篩選；（2)原料混合:將所述的 鐵粉、鐵肩、紫砂、硼砂、膨潤(rùn)土、活性炭粉、氫氧化鈉、沸石、玉米淀粉、羧甲基纖維素鈉根據(jù) 配比通過(guò)機(jī)械攪拌機(jī)混合均勾，攪拌時(shí)間60min; (3)壓膜成型：加水?dāng)嚢桕惢€(wěn)定20min后 將混合料經(jīng)機(jī)械擠壓成型，得到直徑80mm、高度60mm的成型填料，經(jīng)過(guò)脫模制成濕的填料還 體；（4)烘干燒結(jié)：自然干燥后將填料坯體置于60°C下烘干120min，隔絕空氣條件下置于825 °C下燒結(jié)lOOmin，待填料坯體冷卻后，即得到所述的微電解填料。
[0052] 本發(fā)明制備的微電解填料與傳統(tǒng)微電解填料的對(duì)比實(shí)驗(yàn)：
[0053]
[0054]
[0055] 實(shí)施例2:
[0056] -種微電解填料，各成分含量如下(wt % ):鐵粉:60;鐵肩：15;紫砂:3;硼砂：1;膨 潤(rùn)土 :8;活性炭粉:8;氫氧化鈉：1;沸石:0.5;玉米淀粉:0.5;羧甲基纖維素鈉:0.8。制備方 法，包括下述步驟(1)原料篩選:按要求將各種原料去雜質(zhì)、篩選；（2)原料混合:將所述的鐵 粉、鐵肩、紫砂、硼砂、膨潤(rùn)土、活性炭粉、氫氧化鈉、沸石、玉米淀粉、羧甲基纖維素鈉根據(jù)配 比通過(guò)機(jī)械攪拌機(jī)混合均勾，攪拌時(shí)間60min; (3)壓膜成型：加水?dāng)嚢桕惢€(wěn)定20min后將 混合料經(jīng)機(jī)械擠壓成型，得到直徑120mm、高度100mm的成型填料，經(jīng)過(guò)脫模制成濕的填料還 體；（4)烘干燒結(jié)：自然干燥后將填料坯體置于80°C下烘干120min，隔絕空氣條件下置于 1000°C下燒結(jié)lOOmin，待填料坯體冷卻后，即得到所述的微電解填料。
[0057] 本發(fā)明制備的微電解填料與傳統(tǒng)微電解填料的對(duì)比實(shí)驗(yàn)：
[0058]
[0059] 實(shí)施例3:
[0060] -種微電解填料，各成分含量如下(wt % ):鐵粉:64;鐵肩：16;紫砂:2;硼砂:2.5; 膨潤(rùn)土:5;活性炭粉:5;氫氧化鈉:0.6;沸石:0.4;玉米淀粉:0.3;羧甲基纖維素鈉:0.7。制 備方法，包括下述步驟(1)原料篩選:按要求將各種原料去雜質(zhì)、篩選；（2)原料混合:將所述 的鐵粉、鐵肩、紫砂、硼砂、膨潤(rùn)土、活性炭粉、氫氧化鈉、沸石、玉米淀粉、羧甲基纖維素鈉根 據(jù)配比通過(guò)機(jī)械攪拌機(jī)混合均勾，攪拌時(shí)間60min; (3)壓膜成型：加水?dāng)嚢桕惢€(wěn)定25min 后將混合料經(jīng)機(jī)械擠壓成型，得到直徑90mm、高度80mm的成型填料，經(jīng)過(guò)脫模制成濕的填料 坯體；（4)烘干燒結(jié)：自然干燥后將填料坯體置于75°C下烘干120min，隔絕空氣條件下置于 900°C下燒結(jié)lOOmin，待填料坯體冷卻后，即得到所述的微電解填料。
[0061] 本發(fā)明制備的微電解填料與傳統(tǒng)微電解填料的對(duì)比實(shí)驗(yàn)：
[0062]
【主權(quán)項(xiàng)】
1. 一種微電解填料，其特征在于:包括鐵粉、鐵肩、紫砂、硼砂、膨潤(rùn)土、活性炭粉、氫氧 化鈉、沸石、玉米淀粉、羧甲基纖維素鈉，各成分含量如下(wt%) : 鐵粉:60-70; 鐵肩：15-20; 紫砂:2-3; 硼砂:2_3; 膨潤(rùn)土: 5-8; 活性炭粉:6-8; 氫氧化鈉:0.2-1; 沸石:0.1-0.5; 玉米淀粉:0.2-0.5; 羧甲基纖維素鈉:〇. 1-0.8。2. 根據(jù)權(quán)利要求1所述的微電解填料，其特征在于:所述的鐵粉為工業(yè)級(jí)還原鐵粉，顆 粒直徑為90目-100目。3. 根據(jù)權(quán)利要求1所述的微電解填料，其特征在于:所述的鐵肩顆粒直徑為3mm-6mm。4. 根據(jù)權(quán)利要求1所述的微電解填料，其特征在于:所述的活性炭粉顆粒直徑為80目-90目。5. 根據(jù)權(quán)利要求1所述的微電解填料，其特征在于:所述的膨潤(rùn)土顆粒直徑為80目-90 目。6. 根據(jù)權(quán)利要求1所述的微電解填料，其特征在于:所述的各成分含量如下(wt % ): 鐵粉:64; 鐵肩：16; 紫砂:2.5 硼砂:2.5; 膨潤(rùn)土:6; 活性炭粉:7; 氫氧化鈉:〇. 6; 沸石:0.4; 玉米淀粉:0.3; 羧甲基纖維素鈉:0.7。7. -種微電解填料的制備方法，其特征在于:包括下述步驟， (1) 原料篩選:按要求將各種原料去雜質(zhì)、篩選； (2) 原料混合:將所述的鐵粉、鐵肩、紫砂、硼砂、膨潤(rùn)土、活性炭粉、氫氧化鈉、沸石、玉 米淀粉、羧甲基纖維素鈉根據(jù)配比通過(guò)機(jī)械攪拌機(jī)混合均勻，攪拌時(shí)間為60min; (3) 壓膜成型：加水?dāng)嚢桕惢€(wěn)定20min-30min后將混合料經(jīng)機(jī)械擠壓成型，得到直徑 80mm-120mm、高度60mm-100mm的成型填料，經(jīng)過(guò)脫模制成濕的填料還體； (4) 烘干燒結(jié)：自然干燥后將填料坯體置于60°C_80°C下烘干120min，隔絕空氣條件下 置于825 °C -1000 °C下燒結(jié)lOOmin，待填料坯體冷卻后，即得到所述的微電解填料。
【文檔編號(hào)】C02F1/461GK105936526SQ201610446671
【公開(kāi)日】2016年9月14日
【申請(qǐng)日】2016年6月21日
【發(fā)明人】周亞強(qiáng), 陳歡, 周萍, 周敏, 陳艷, 吳正強(qiáng), 吳虎強(qiáng)
【申請(qǐng)人】江蘇保瑞工業(yè)水處理有限公司