[发明专利]一种物化-生化耦合水净化材料及其制作方法

说明书

本发明涉及一种物化‑生化耦合水净化材料及其制作方法，其原料组成按照体积百分比包括：高纯铁粉占45‑70％，活性炭粉占20‑45％，粘合剂占5‑8％，铜粉占3‑5％，金属催化剂1‑2％，以上原料总和为100％，制作方法包括以下步骤：(1)将高纯铁粉、活性炭粉、粘合剂、铜粉、金属催化剂按上述比例混合均匀；(2)将混合均匀的原料投入造粒机中加纯水制成10‑20mm的颗粒；(3)将制成的颗粒自然晾干后放入耐火罐内，将耐火罐放在高温炉的低温区干燥1‑2天；(4)将干燥后的耐火罐放入高温炉的高温区烧制1‑2天，烧制的温度不超过1300℃；(5)将高温烧结之后的耐火罐内的颗粒取出冷却至室温，本发明以铁碳颗粒为载体，将生物作用与电化学作用进行耦合，实现同步硝化反硝化高效脱氮。

技术领域

本发明涉及水处理领域，具体涉及一种物化-生化耦合水净化材料及其制作方法。

背景技术

铁是植物体内许多重要的酶(如细胞色素氧化酶、过氧化氢酶)和电子递体(如细胞色素)的组成部分，铁是光合作用的物质基础，它还参与叶绿素-蛋白复合体的形成，是光合作用时所必要的成分，硝酸和亚硝酸的还原酶也需要铁。

在自然生态系统中，铁和氮元素之间存在强烈的相互作用关系，被称之为“铁氮耦合”理论。铁氮耦合过程的本质是Fe2+与Fe3+相互转化过程与硝化、反硝化过程的耦合。

铁碳微电解是利用铁碳自身产生1.2V电位差，通水后，材料内会形成无数的微电池系统，在其作用空间构成一个电场，对废水进行电解处理，以达到降解有机污染物的目的。充分利用铁的还原性、铁的电化学性、铁离子的絮凝吸附三者共同作用来净化废水。

目前景观水体富营养化、污水处理厂站提标、功能性湿地低温脱氮效率低，传统工艺难以进行生物反硝化脱氮。

发明内容

针对此类污水特征及处理中存在的问题，本发明的目的是提供一种物化-生化耦合水净化材料及其制作方法，即以铁碳颗粒为载体，将生物作用与电化学作用进行耦合，实现同步硝化反硝化高效脱氮。

本发明的目的是通过以下技术方案来实现：

一种物化-生化耦合水净化材料，其原料组成按照体积百分比包括：高纯铁粉占45-70％，活性炭粉占20-45％，粘合剂占5-8％，铜粉占3-5％，金属催化剂1-2％，以上原料总和为100％。

在优选的实施方案中，所述金属催化剂为钒、钛、铂和钯的一种或两种或两种以上的组合，当所述金属催化剂的成分为两种或两种以上时每种成分的体积相同。

在优选的实施方案中，所述粘合剂为植物胶。植物胶中有淀粉、糊精、松香、阿拉伯树胶、天然橡胶等，优选为淀粉粘合剂，淀粉粘合剂是水、生淀粉、熟浆糊、苛性钠、硼砂和甲醛的混合物，比例是：水80％；淀粉20％(其中生淀粉占85％，熟淀粉占15％)；苛性钠(淀粉总量的)2.4-2.8％；硼砂(淀粉总量的)2.7-3.2％，约10摩尔；甲醛微量。

在优选的实施方案中，其表面积≥500㎡/g、孔隙率≥60％、堆积密度≥1100kg/m³、比重≤2.0g/cm³。

一种物化-生化耦合水净化材料的制作方法，包括以下步骤：

(1)将高纯铁粉、活性炭粉、粘合剂、铜粉、金属催化剂按上述比例混合均匀；

(2)将步骤(1)中混合均匀的原料投入造粒机中加纯水制成10-20mm的颗粒；纯水的量根据原料的量来调节，只需加入少量的水达到压制湿度即可。

(3)将步骤(2)中制成的颗粒自然晾干后放入耐火罐内，将耐火罐放在高温炉的低温区干燥1-2天；

(4)将步骤(3)中干燥后的耐火罐放入高温炉的高温区烧制1-2天，烧制的温度不超过1300℃；