[发明专利]一种铁碳微电解填料及其制备方法

说明书

技术领域

本发明涉及环境工程材料技术领域，尤其涉及一种铁碳微电解填料及其制备方法。

背景技术

铁碳微电解就是利用金属腐蚀原理，形成原电池对废水进行处理，又称内电解法。微电解技术是目前处理高浓度有机废水的一种理想工艺，该工艺原料来源广泛，成本低廉，处理效果好，它是在不通电的情况下，利用填充在废水中的微电解材料自身产生1.2V电位差对废水进行电解处理，以达到降解有机污染物的目的。

微电解法处理含油废水工艺中，最主要的就是铁碳填料，目前，市场上大部分的填料都存在或多或少的不足，如填料的机械强度不够，填料使用一段时间后，易出现钝化、板结现象，以及填料在废水中的处理效果不好。

中国专利文献上公开了“一种工业废水降解微电解铁碳填料及其制备方法”，其公告号为CN104724794A，该发明的填料无板结、钝化现象，在常规设备中即可制备，条件温和，但是其机械强度不够大，产生电流密度不够大，吸附絮凝效果不是很好，作用效率不是很稳定；中国专利文献上公开了“一种规整化铁碳微电解填料及其制备方法”，其公告号为CN105366773A，该发明的填料可有效降低废水的COD和色度，提高可生化性，并能去除各种重金属离子，运行使用效果稳定，但是微电池反应过量无法控制反应速度，会导致反应后污泥增加，影响去除效果；中国专利文献上公开了“一种铁碳微电解填料及其制备方法和应用”，其公告号为CN105858821A，该发明的填料使用周期长，可大幅度降低废水中的COD、重金属含量及色度等，但是填料活性不是很强，电流密度不大，影响去除效果。

发明内容

本发明为了克服现有技术中存在的上述问题，提供了一种比表面积大、无板结、机械强度高的铁碳微电解填料。

本发明还提供了一种工艺简单的铁碳微电解填料的制备方法。

为了实现上述目的，本发明采用以下技术方案：

一种铁碳微电解填料，以铁碳微电解填料总质量为基准，所述铁碳微电解填料由以下质量百分含量的组分组成：磁铁粉18.75～73％，椰壳生物质炭14.5～18.75％，粘结剂10～50％，致孔剂0.5～2.5％和催化剂2～10％。

本发明铁碳微电解填料中的椰壳来自海南省，成本低廉，材料丰富，实现了资源化利用。

作为优选，所述磁铁粉为Fe₃O₄粉末。

Fe₃O₄不仅具有顺磁性，提高填料对含油废水的处理效果，而且具有抗腐蚀性，防止铁粉在使用过程中被腐蚀消耗，降低其处理效率，并且增大了填料的机械强度。

作为优选，所述粘结剂为钙基膨润土。

作为优选，所述致孔剂为草酸铵。

作为优选，所述催化剂为过100～120目筛的镍粉。

镍粉，作为在微电解反应体系中的过渡金属元素，可与废水中的一些污染物质形成不稳定的配合物中间产物，电化学反应中能起到配位催化的作用，同时还能为反应提供适宜的反应表面，起到催化作用。

作为优选，所述椰壳生物质炭的粒径为60～80目。

作为优选，所述振荡条件为温度25～30℃，速率200～20r/min，时间12～15h。

一种铁碳微电解填料的制备方法，包括以下步骤：

(1)磁铁粉的预处理：将磁铁粉于1～2g/L的NaOH溶液中静置30～45min，去除铁表面的油污，取出，用蒸馏水清洗干净，再浸没在质量浓度为1～2％的稀H₂SO₄溶液中静置30～45min，使铁表面的氧化物基本溶解，取出，用蒸馏水清洗干净，于105～120℃烘干，备用；

(2)椰壳生物质炭预处理：将椰壳生物质炭置于1～1.5g/L的含油废水中，恒温振荡，至椰壳生物质炭达到吸附饱和，取出，于105～120℃烘干，备用；

(3)造粒：按照上述配比，将经过步骤(1)处理的磁铁粉与经过步骤(2)处理的椰壳生物质炭、粘结剂、致孔剂和催化剂混合均匀，加入蒸馏水，造粒成球状，于105～120℃下烘干，得到球状坯体；

(4)焙烧：将步骤(3)中所制得的球状坯体置于坩埚中，盖好，用锡箔纸严实包裹好，于马弗炉中焙烧，冷却至室温，即制得铁碳微电解填料。

作为优选，步骤(2)中，所述振荡条件为温度25～30℃，速率200～220r/min，时间12～15h。

作为优选，步骤(4)中，焙烧温度为850～950℃，焙烧时间为2～3h。