[发明专利]一种复合微电解填料的制备方法及处理废水的方法

说明书

本发明公开了一种复合微电解填料的制备方法及处理废水的方法。该方法制备的复合微电解填料在使用过程中能和氧气反应原位产生H₂O₂并发生Fenton氧化反应，解决了目前常规微电解填料联合Fenton氧化时面临的H₂O₂药剂成本高，而且难以运输和贮存的问题，且本发明配方简单，烧结温度低，在常温常压下能和水中的溶解氧反应生成过氧化氢、羟基自由基等强氧化性物种，有效降解水中的有机污染物，具有明显的经济效益和环境效益。因此，本发明方法操作简单、制备方便、环境友好、成本低、适用于工业化大规模生产。

技术领域

本发明属于废水处理技术领域，具体涉及一种复合微电解填料的制备方法及处理废水的方法。

背景技术

微电解技术又称内电解技术，其主要技术原理是将铁碳微电解填料浸入废水中，由于铁和碳之间存在电极电位差，在废水中会形成无数个以电位低的铁为阴极，电位高的碳为阳极的腐蚀微电池。这些细微电池以废水为电解质溶液，发生电化学的电极反应，产生活性电极产物如新生态H等，能与废水中的有机污染物发生氧化还原反应，使其降解去除；同时电极反应过程中产生的铁离子可通过絮凝和吸附作用进一步去除水中的有机污染物。该技术已在高色度、高含盐量、难生物降解有机废水处理中得到了广泛应用。

铁碳微电解填料是影响微电解技术处理废水效果的关键因素。传统的微电解填料一般为铁屑和木炭，铁与炭之间物理接触，使用前不仅需要加酸碱活化，而且在发生电极反应过程中，电子难以有效传递而效果较差。近年来，人们通过高温烧结来增强铁与炭之间的接触，可以提高微电解填料使用过程中的电极反应效率。尽管如此，改进后的铁碳微填料在废水处理过程中产生的活性物种的种类和数量仍然很少，对有机污染物的降解效率较差。这就使得很多废水在进行微电解处理后，还要利用水中产生的铁离子在外加H₂O₂的条件下发生Fenton氧化才能实现有机污染物的有效降解。外加H₂O₂不仅造成药剂成本高，而且H₂O₂易分解的特性会造成其运输和贮存的安全风险。如何利用微电解联合Fenton氧化过程来提高有机污染物的降解效率是目前微电解填料研制中的一个难点。因此，急需研发一种新型、高效、操作简单的微电解填料使其在使用过程中能原位产生H₂O₂并发生Fenton氧化反应的微电解技术来处理废水。

发明内容

本发明的目的在于克服现有技术的缺点，提供一种在使用过程中能和氧气反应原位产生H₂O₂并发生Fenton氧化反应的新型微电解填料的制备和应用方法，解决了目前常规微电解填料联合Fenton氧化时面临的H₂O₂药剂成本高，而且难以运输和贮存的问题。

本发明的目的通过以下技术方案来实现：一种复合微电解填料的制备方法，它采用以下方法制备：

将铁碳复合物和铜盐加入去离子水中，在温度为40～60℃、溶解氧浓度为0.1～6mg/L、搅拌速率为150～250r/min的条件下进行置换和氧化反应5～15min，反应后将溶液固液分离，所得固体在冷阱温度为-40～-80℃，真空度为1～10Pa的条件下冷冻干燥2～4h，即制得复合微电解填料。

进一步地，所述的铁碳复合物采用以下方法制备：将铁盐、鞣酸和导电性碳材料混合均匀，放入高能球磨罐中以粒径为3～6mm的锆球为研磨介质在氩气保护下进行球磨，球磨转速为400～800r/min，球磨时间为2～4h，将球磨后的样品放入管式炉中，在温度为450～650℃，氩气流速为80～120ml/min的条件下烧结1.5～3h，冷却至室温后制得铁碳复合物。

进一步地，所述铁盐为氯化铁或硫酸铁，所述导电性碳材料为碳纳米管、石墨或碳黑中的任意一种。

进一步地，所述铁盐、鞣酸和导电性碳材料的质量比为1～10:1:1。