[发明专利]多金属微电解填料及其制备方法与应用

说明书

技术领域

本发明属于环境污染处理技术领域，尤其是涉及多金属微电解填料及其制备方法与应用。

背景技术

随着化工企业的迅猛发展，化工废水的产生量也越来越多。化工废水COD高，重金属离子含量高，废水可生化性差，采用普通生物法难以去除，需采用物理化学工艺方可去除。工业废水排放标准规定COD≤100mg/L，Ni≤1.0mg/L的废水方可达标排放。

如今，化工废水的处理主要采用物化-生化工艺，常用的物化方法为投加絮凝剂，该方法产生大量絮凝沉淀，危废处置成本极高；生化处理常采用厌氧-好氧处理工艺，该方法水力停留时间长，处理效率低。

公开号为CN105366773A的中国专利公开了一种规整化铁碳微电解填料及其制备方法，将填料用于工业水处理，但是该制备过程需高温焙烧，消耗大量能量。

公开号为CN105858821A的中国专利公开了铁碳微电解填料及其制备方法和应用，但是该技术使用多种化学药剂，制备工艺复杂，成本较高。

发明内容

本发明的目的就是为了克服上述现有技术存在的缺陷而提供多金属微电解填料及其制备方法与应用。本发明制备的填料可用于高效去除工业废水中的有机物和重金属离子，满足工业废水排放标准。

本发明的目的可以通过以下技术方案来实现：

本发明提供多金属微电解填料的制备方法，包括以下步骤：

(1)将碳纳米管进行活化处理，去除杂质；

(2)碳纳米管与金属盐在水溶液中充分混合；

(3)加入还原剂，使金属离子还原为金属单质，附着在碳纳米管上；

(4)将所得固体经后续处理，得到多金属微电解填料。

在本发明一个优选实施例中，所述活化剂为HNO₃与H₂SO₄的混合溶剂，HNO₃的浓度为10-30％(V/V)，H₂SO₄的浓度为15-20％(V/V)，HNO₃与H₂SO₄的体积比为1:1-3:1。活化处理的条件为：活化的温度为45-65℃，活化时间为4-10h。

在本发明一个优选实施例中，优选HNO₃的浓度为30％(V/V)，H₂SO₄的浓度为15％(V/V)，HNO₃与H₂SO₄的体积比为1:1，活化温度为50℃，活化时间为8h。

在本发明一个优选实施例中，所述金属盐为FeSO₄·7H₂O、Al₂(SO₄)₃、CuSO₄·5H₂O，m(Fe²⁺):m(C)＝2:1-4:1，n(Fe²⁺):n(Al³⁺)＝1.5:1-2:1，n(Fe²⁺):n(Cu²⁺)＝1.5:1-3:1。进一步优选m(Fe²⁺):m(C)＝2:1，n(Fe²⁺):n(Al³⁺)＝2:1，n(Fe²⁺):n(Al³⁺)＝1.5:1。

在本发明一个优选实施例中，使碳纳米管与金属盐在水溶液中充分混合的方法包括：使用磁力搅拌机在600-1000rpm转速下搅拌30-60min，进一步优选磁力搅拌速度为800rpm，搅拌时间为45min。

在本发明一个优选实施例中，所述还原剂为NaBH₄或者KBH₄，投加还原剂的质量为理论投加量的1.3-1.8倍，优选为1.5倍，还原剂理论投加量为与金属离子发生还原反应的理论需求量。

在本发明一个优选实施例中，还原剂使金属离子还原为金属单质的反应条件包括：还原反应在N₂氛围中，N₂的流速为15-35mL/min，反应时间为2-5h，进一步优选N₂流速为25mL/min，反应时间为3.5h。