[发明专利]一种净水剂用海绵铁生产工艺

说明书

本发明涉及一种海绵铁净水剂生产工艺，包括以下步骤：(1)将经干燥、细磨后的含铁原料与碳质材料、成孔助剂及粘结剂配料、混匀并压球；(2)生球干燥后与还原剂、脱硫剂混匀，在煤基竖炉中进行预热、还原和冷却，得到海绵铁混合料；(3)含海绵铁混合料经磁选分离后获得海绵铁金属化球团和残煤；将海绵铁金属化球团经破碎、筛分后的海绵铁颗粒作为净水剂使用。本发明具有生产工艺先进可靠、能够实现大规模生产、产品质量稳定、生产成本低、生产效率高和环保好等显著优点；所生产的海绵铁净水剂具有比表面积大、比表面能高以及较强的电化学富集、物理吸附以及絮凝沉淀等优点，可广泛用于处理各类难生化降解的废水。

技术领域

本发明涉及净水剂技术领域，具体涉及一种海绵铁净水剂生产工艺，主要用于生产满足不同废水净化、脱氧及脱H₂S处理所需的海绵铁净水剂。

背景技术

铁属于活泼金属，具有较强的还原性，电极电位E₀(Fe²⁺/Fe)＝-0.44V。单质铁不仅能加速硝酸盐、高氯酸盐和重金属等的转化，还能加速氯代有机物、偶氮染料、硝基芳香族等毒害性污染物的降解过程。因此，零价铁还原与氧化技术作为一种高效、廉价、简单、可靠的方法，已被用于水处理的各个领域。

海绵铁作为一种新型的零价铁材料，是目前水处理技术领域优质铁材料的首选。其主要原因是，与铁屑相比，可加工成定型的产品、质量稳定，比表面积大、表面能更高，更能发挥零价铁的技术优势，且抗板结性能与再生效果好；与纳米铁粉相比，具有比表面积大、低成本、无潜在毒性污染和易规模化生产等优势。

海绵铁在水处理方面的技术特点和优势具体归纳为以下几个方面：

(1)吸附功能：海绵铁是一种金属多空吸附剂，结构疏松、比表面能能大，能够对水中的污染颗粒产生吸附作用，从而增加表面的反应浓度；同时，巨大的比表面提供了更多的电化学反应活点，极大的提高了反应速度；

(2)微电解功能：海绵铁是铁和碳组成的合金，即由纯铁、Fe₃C、C及一些杂质组成，当处在电解质溶液中时容易形成无数个腐蚀微电池，电极反应生成的新生态Fe²⁺和进一步氧化生成的Fe³⁺，同时将污染物还原；

(3)絮凝沉淀功能：Fe²⁺和进一步氧化生成的Fe³⁺在环境中易形成Fe(OH)₂和Fe(OH)₃絮状沉淀，具有吸附和沉淀作用，可将不溶性性污染物从水体中去除；

(4)间接氧化功能：在酸性条件下，H₂O₂在Fe²⁺或Fe³⁺的催化作用下分解成羟基自由基(-OH)，其氧化电极电位为2.8V，可使难降解的有机物迅速氧化降解；

(5)生物协同互促功能：海绵铁具有特殊海绵状立体结构，为水体中各种好氧、兼氧及厌氧微生物的协同、共生提供了良好的“微环境”，一定环境下易于生成Fe(Ⅲ)还原菌和铁氧化菌，有利于有机污染物的转化分解。

目前海绵铁作为水处理领域一种新型的零价铁材料，主要来源于工业海绵铁；其具有高金属化率、低杂质含量特点，但存在海绵铁强度以及还原铁晶粒的结晶程度等问题，同时，海绵铁中C含量低、活性炭组分少、自发微电解作用功能差，导致工业海绵铁在水处理时出现表面能不高、易于粉化、污染物的除去效率低的现象。

因此，工业海绵铁主要被用作净水剂的基料，需要改性处理后才能直接作为净水剂使用。如专利ZL104261549A所述：在工业海绵铁中添加Zn粉、Ag粉等金属，辅以活性粘土、成孔助剂等进行隔氧二次低温烧结，获得用于处理各类难生化降解的废水、锅炉和工业用水的脱氧剂和油田回注水的除氧剂或H₂S脱除剂。如黄蒸等人实验中所述：将工业海绵铁制备成双金属颗粒，用于降解四溴双酚A废水(《改性海绵铁降解四溴双酚A的特性及机理》)。