專利名稱：一種用于堿性條件下廢水處理的微電極的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及一種用于廢水微電解處理的微電極更具體地講，本發(fā)明涉及一種可直接處理堿性工業(yè)廢水的微電極。
背景技術(shù)：
近年來(lái)，微電解法處理工業(yè)廢水的研究成為熱點(diǎn)，其中微電極的組成和構(gòu)造是該技術(shù)的核心。微電解技術(shù)利用微電極直接作用于廢水中的各種有害物質(zhì)，使其降解為無(wú)害物質(zhì)或使其轉(zhuǎn)化為易降解而便于后續(xù)處理的物質(zhì)。然而，現(xiàn)有文獻(xiàn)報(bào)道的微電極幾乎都是以鐵、碳為正、負(fù)極材料，其只能在酸性條件下發(fā)生氧化還原反應(yīng)。例如，中國(guó)專利02205209. 7公開(kāi)了一種動(dòng)態(tài)強(qiáng)化微電解廢水處理裝置，該裝置采用電化學(xué)方法對(duì)廢水進(jìn)行處理，其主體為一水平放置的轉(zhuǎn)筒，轉(zhuǎn)筒內(nèi)的隔板和石墨板形成惰性電極相復(fù)合，等距離安插在隔板的定位條上，并由銅導(dǎo)線連接后引出裝置筒體，在裝置筒體外通過(guò)碳刷與固定的電極座定時(shí)連通，以強(qiáng)化了鐵-碳床的微電解過(guò)程，縮短處理時(shí)間,增大處理能力。再如，中國(guó)專利201020199670. 8也公開(kāi)了一種鐵碳微電解廢水處理裝置，其在通過(guò)裝置筒體內(nèi)設(shè)置密布填料孔的塑料隔板，隔板與隔板之間用玻璃絲布隔開(kāi)，從而使填料孔形成以玻璃絲布為底面的小格，鐵碳填料置于密布的填料孔內(nèi)，同樣的隔板與填料一層層重疊上去，形成一個(gè)巨大的蜂巢式鐵碳分解床，這樣各填料孔將鐵碳填料分割成無(wú)數(shù)小填料體，各小填料體之間不相互接觸，從而克服了現(xiàn)有堆積式電解床的“結(jié)疤”、“鈍化”等固有缺陷。中國(guó)專利03206783. 6、200920233972. X等也公開(kāi)了以鐵、碳為正、負(fù)極的處理方
法和裝置。但是，在工業(yè)廢水中諸多是堿性廢水，因而在微電解法處理時(shí)需預(yù)先在廢水中加酸，調(diào)節(jié)其PH值至酸性，經(jīng)微電解后再用石灰等堿性物質(zhì)調(diào)節(jié)回堿性，以便后續(xù)處理。這使得處理流程明顯變長(zhǎng)，成本顯著增加。因此，業(yè)界迫切需要一種能在堿性條件下發(fā)生氧化還原反應(yīng)的微電極，使得廢水處理時(shí)無(wú)需反復(fù)調(diào)節(jié)廢水的PH值，從而縮短處理流程，并降低成本。

發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明的目的是提供一種能在堿性條件下發(fā)生氧化還原反應(yīng)的微電極，使得堿性廢水能直接處理而無(wú)需調(diào)節(jié)其PH值。為實(shí)現(xiàn)本發(fā)明的目的，本發(fā)明人經(jīng)過(guò)大量的研究，設(shè)計(jì)出一種可直接處理堿性工業(yè)廢水的微電極，這種微電極經(jīng)實(shí)驗(yàn)證明具有良好的處理效果。根據(jù)本發(fā)明，用于堿性廢水微電解處理的微電極包括負(fù)載于多孔性載體上的粉狀陽(yáng)極材料和粉狀陰極材料。其中，優(yōu)選的陽(yáng)極(負(fù)極)材料為鋅粉，優(yōu)選的陰極(陽(yáng)極)材料為二氧化錳，而且按重量份計(jì)，陽(yáng)極材料、陰極材料和多孔性載體的比例為O. 5 I. 5 :
O.5 I. 5 :0· 2 I. O。堿性廢水是指pH在8 12的廢水。在本發(fā)明的微電極中，所采用的多孔性載體優(yōu)選為比重小于水的載體，以便在處理廢水時(shí)，其能夠產(chǎn)生向上的托舉力，防止陽(yáng)極材料和陰極材料過(guò)于沉積在廢水處理池等的底部。這種向上的托舉力有助于提高微電解處理的效率。載體采用多孔性材料，有助于陽(yáng)極材料和陰極材料的分布，從而有助于形成眾多的原電池，也進(jìn)而有助于提高微電解處
理的效率。在本發(fā)明的微電極中，所采用的多孔性載體也可以是比重較大的載體，此種情況下，為產(chǎn)生托舉力，可以將負(fù)載了陽(yáng)極材料和陰極材料的載體裝載于能產(chǎn)生托舉力的裝置或材料上，如泡沫材料中或者將負(fù)載了陽(yáng)極材料和陰極材料的載體分布在位于廢水處理池等中的不同高度處的隔板上等。當(dāng)然，也可以采用其它類似的裝置或設(shè)計(jì)。但這樣的設(shè)計(jì)會(huì)增加裝置本身的復(fù)雜性或處理工藝的復(fù)雜性，也會(huì)帶來(lái)成本問(wèn)題。相比而言，在這一方 面，采用比重小于水的多孔性載體有其特定的優(yōu)勢(shì)，可降低裝置或處理工藝的復(fù)雜性。優(yōu)選地，在本發(fā)明的微電極中，所采用的多孔性載體是陶粒。陶粒就是陶質(zhì)的顆粒，是一種人造輕質(zhì)粗集料，外殼表面粗糙而堅(jiān)硬，內(nèi)部多孔，一般由頁(yè)巖、黏土巖等經(jīng)粉碎、篩分、再高溫下燒結(jié)而成。根據(jù)原料的不同，陶?？煞譃轫?yè)巖陶粒、黏土陶粒、粉煤灰陶粒、鋁釩土陶粒砂、煤矸石陶粒等根據(jù)強(qiáng)度的不同，陶?？煞譃楦邚?qiáng)度陶粒(強(qiáng)度標(biāo)號(hào)不小于25MPa)和普通陶粒(強(qiáng)度標(biāo)號(hào)小于25MPa)。陶粒自身的堆積密度小于1100kg/m3，一般為300 900kg/m3。陶粒的最大特點(diǎn)是外表堅(jiān)硬，外殼呈陶質(zhì)或釉質(zhì)，而內(nèi)部有許許多多的微孔。這些微孔賦予陶粒質(zhì)輕的特性。陶粒按密度分為一般密度陶粒、超輕密度陶粒、特輕密度陶粒三類，其中，一般密度陶粒是指密度大于500kg/m3的陶粒，其強(qiáng)度一般相對(duì)較高超輕密度陶粒一般是指300 500kg/m3的陶粒而特輕密度陶粒是指小于300kg/m3的陶粒，其保溫隔熱性能非常優(yōu)異，但強(qiáng)度較差。陶粒的形狀大多呈圓形或橢圓形球體，但也可以呈不規(guī)則碎石狀，其形狀因工藝不同而各異。陶粒的外觀顏色因所采用的原料和工藝不同而各異。焙燒陶粒的顏色大多為暗紅色、赭紅色，也有一些特殊品種為灰黃色、灰黑色、灰白色、青灰色等。陶粒的粒徑一般為5 25mm，在習(xí)慣上將小于5mm的細(xì)顆粒稱為陶砂或陶粒砂，在本發(fā)明中將其統(tǒng)稱為陶粒。陶粒具有許多優(yōu)良的性能，例如，優(yōu)良的耐火性能、保溫隔熱性能、抗震性能、抗凍性能、抗?jié)B性能、耐久性能和低吸水性能等。由于這些優(yōu)良的性能，陶粒廣泛應(yīng)用于建筑領(lǐng)域等。在本發(fā)明中，將陶粒用作本發(fā)明微電極的載體取得了出人意料的技術(shù)效果，主要是因?yàn)槌鲜鰞?yōu)良性能外，陶粒還具有質(zhì)輕、耐酸、耐堿等特點(diǎn)，而且方便易得、成本低廉，特別是陶粒優(yōu)良的耐堿能力，使其尤其適合作為處理堿性廢水之微電極的載體。本發(fā)明所使用的陶粒沒(méi)有特別限制，市場(chǎng)上一般的商用陶粒均可作為本發(fā)明微電極的載體，但一般選擇比重低于水的陶粒。在本發(fā)明的微電極中，陶粒的粒徑優(yōu)選為1-lOmm，優(yōu)選為2_8mm :粉狀陰極材料二氧化錳的粒徑優(yōu)選為20 120目，更優(yōu)選為60 100目，例如80目粉狀陽(yáng)極材料鋅粉的粒徑優(yōu)選為20 160目，更優(yōu)選為60 120目，例如80 100目。優(yōu)選地，在本發(fā)明的微電極中，按重量份計(jì)，陽(yáng)極材料(鋅粉)、陰極材料(二氧化錳)和多孔性載體的比例為I. O I. 5 :1. O I. 5 :0. 2 I. 0，更優(yōu)選的比例為I I. 30 :I I. 35 0. 5 I. O。在本發(fā)明微電極中所使用的陰極材料中，可以采用任何市售的二氧化錳粉料。在這種粉料中，二氧化錳的重量百分含量一般> 20%. 一般來(lái)說(shuō)，當(dāng)二氧化錳粉料中二氧化錳的含量較低時(shí)，其價(jià)格較低，但在微電極中的用量就要增加。本發(fā)明中，二氧化錳的重量百分含量可以為20 95%，優(yōu)選為60 95%。但本領(lǐng)域的技術(shù)人員可以理解，這種對(duì)于原材料的限制并非是嚴(yán)格的。在本發(fā)明微電極中所使用的陽(yáng)極材料中，可以采用任何市售的鋅粉或含有鋅粉的原料。本發(fā)明中，鋅粉的重量百分含量一般為60 99%,優(yōu)選為80 95%。同樣,本領(lǐng)域的技術(shù)人員可以理解，這種對(duì)于原材料的限制并非是嚴(yán)格的。
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在制備本發(fā)明的微電極時(shí)，可以采用各種已知的微粒負(fù)載方法，將粉狀的陽(yáng)極材料和粉狀的陰極材料負(fù)載于多孔性的載體上。其中，最簡(jiǎn)單的方法是將粉狀的陽(yáng)極材料、粉狀的陰極材料和多孔性的載體在25°C 100°C條件下于混料機(jī)內(nèi)混合10 60分鐘。對(duì)于輕污染的廢水，例如輕污染的生活廢水，經(jīng)本發(fā)明的微電極處理后可得到直接排放的標(biāo)準(zhǔn)，但處理時(shí)間比普通生化處理系統(tǒng)明顯縮短對(duì)于重污染的廢水，可以采用本發(fā)明的微電極與生化處理系統(tǒng)進(jìn)行聯(lián)合處理，以實(shí)現(xiàn)廢水的達(dá)標(biāo)排放，因?yàn)楸景l(fā)明的微電極可在堿性條件下使難于降解的污染物質(zhì)發(fā)生微電解反應(yīng)。與現(xiàn)有鐵、碳為主要組份的微電極相比，本發(fā)明的微電極可在堿性條件下發(fā)生氧化還原反應(yīng)，直接應(yīng)用于堿性工業(yè)廢水的微電解處理，工業(yè)廢水無(wú)需預(yù)先酸化，簡(jiǎn)化了流程，降低了成本，對(duì)某些廢水的處理效果優(yōu)于鐵碳微電極。下面結(jié)合具體實(shí)施方式
來(lái)進(jìn)一步地說(shuō)明本發(fā)明但是可以理解，這些具體的實(shí)施方式只是用于說(shuō)明本發(fā)明，而不是對(duì)本發(fā)明的限制。本領(lǐng)域的普通技術(shù)人員完全可以在本發(fā)明的啟示下，對(duì)本發(fā)明的具體實(shí)施方式
進(jìn)行改進(jìn)，或?qū)δ承┘夹g(shù)特征進(jìn)行等同替換，但這些經(jīng)過(guò)改進(jìn)或替換后的技術(shù)方案，仍屬于本發(fā)明的保護(hù)范圍。
具體實(shí)施例方式實(shí)施例I取粒度為80目的二氧化錳(市售，二氧化錳的含量彡20% )、粒度為80目的鋅粉(市售，鋅含量彡60% )和粒徑為3mm的陶粒(市售)，按照重量份I :1 :0· 5的比例，在250C 100°C條件下于混合機(jī)內(nèi)混合10 60分鐘，得到本發(fā)明的用于處理堿性廢水的微電極。實(shí)施例2取粒度為20目的二氧化錳、粒度為20目的鋅分和粒徑為5mm的陶粒，按照重量份I. 5 :1. 5 :0. 3的比例，按實(shí)施例I中的條件制備本發(fā)明的用于處理堿性廢水的微電極。實(shí)施例3取粒度為120目的二氧化錳、粒度為160目的鋅分和粒徑為IOmm的陶粒，按照重量份O. 6 :0.6 :1.0的比例，按實(shí)施例I中的條件制備本發(fā)明的用于處理堿性廢水的微電極。實(shí)施例4取粒度為60目的二氧化錳、粒度為100目的鋅分和粒徑為5mm的陶粒，按照重量份I. O :1. O :1. O的比例，按實(shí)施例I中的條件制備本發(fā)明的用于處理堿性廢水的微電極。實(shí)施例5取粒度為80目的二氧化錳、粒度為80目的鋅分和粒徑為5mm的陶粒，按照重量份I. 30 :1. 35 :1. O的比例，按實(shí)施例I中的條件制備本發(fā)明的用于處理堿性廢水的微電極。實(shí)施例6取粒度為80目的二氧化錳、粒度為80目的鋅分和粒徑為5mm的陶粒，按照重量份
I.30 :1. 35 :0. 5的比例，按實(shí)施例I中的條件制備本發(fā)明的用于處理堿性廢水的微電極。實(shí)施例7將實(shí)施例I制備的微電極盛裝在由濾布制成、且其上均布有50 300目的孔以保證透氣透水性的耐蝕網(wǎng)袋中。在設(shè)有進(jìn)出水口的廢水蓄水池的內(nèi)壁上涂敷有耐堿抗蝕涂料層，在池的下部設(shè)有支撐袋裝微電極的隔柵，在池底上設(shè)有曝氣管網(wǎng)。此類結(jié)構(gòu)可防止微電極的沉積，從而提高微電解反應(yīng)的效率和微電極材料的使用壽命，而且利于微電極材料的更換，例如ZL 201110050540. 7中所公開(kāi)的結(jié)構(gòu)。將來(lái)自印染廠的堿性廢水(PH = 11 12)通入上述裝有本發(fā)明之堿性微電極的廢水蓄水池內(nèi)。按如下的工藝流程進(jìn)行處理A :堿性廢水一堿性微電解(本發(fā)明微電極)一后續(xù)處理一出水作為對(duì)比，將ZL20091003893. I中所公開(kāi)的鐵碳微電極也盛裝在由濾布制成、且其上均布有50 300目的孔以保證透氣透水性的耐蝕網(wǎng)袋中。在與上述同樣結(jié)構(gòu)的廢水蓄水池中，按如下的工藝流程進(jìn)行處理來(lái)自印染廠的堿性廢水B :堿性廢水一酸化一酸性微電解(鐵碳微電極)一后續(xù)處理一出水。下面的表I給出了分別經(jīng)堿性微電極和酸性微電極處理后該印染廢水的處理效果對(duì)照表I
權(quán)利要求
1.一種用于堿性廢水微電解處理的微電極，該微電極包括負(fù)載于多孔性載體上的粉狀陽(yáng)極材料和粉狀陰極材料其中，所述的陽(yáng)極材料為鋅粉，所述的陰極材料為二氧化錳，按重量份計(jì)，所述的陽(yáng)極材料、陰極材料和多孔性載體的比例為O. 5 I. 5 :0. 5 I. 5 :0. 2 I. O。
2.如權(quán)利要求I所述的微電極，其中，所述多孔性載體的比重小于水。
3.如權(quán)利要求2所述的微電極，其中，所述的多孔性載體是陶粒。
4.如權(quán)利要求3所述的微電極，其中，所述陶粒的粒徑為l-10mm。
5.如權(quán)利要求I所述的微電極，其中，所述二氧化錳的粒徑為20 120目，所述鋅粉的粒徑為20 160目。
6.如權(quán)利要求1-5之一所述的微電極，其中，按重量份計(jì)，所述的陽(yáng)極材料、陰極材料和多孔性載體的比例為I. O I. 5 :1. O I. 5 :0· 2 I. O。
7.如權(quán)利要求7所述的微電極，其中，按重量份計(jì)，所述的陽(yáng)極材料、陰極材料和多孔性載體的比例為I I. 30 :1 I. 35 :0. 5 I. O。
8.如權(quán)利要求I所述的微電極，其中，在所述的陰極材料中，二氧化錳的重量百分含量為20 95%。
9.如權(quán)利要求I所述的微電極，其中，在所述的陽(yáng)極材料中，鋅粉的重量百分含量為60 99%。
10.如權(quán)利要求I所述的微電極，其中，在所述的陽(yáng)極材料中，鋅粉的重量百分含量為·80 95%。
全文摘要
本發(fā)明涉及一種可在堿性工業(yè)廢水中直接應(yīng)用的微電極，由二氧化錳、鋅粉和陶粒組成，包括粒徑為20～120目的二氧化錳組份(A)、粒徑為20～160目的鋅粉組份(B)和粒徑為1～10mm的陶粒組份(C)，其按重量計(jì)算的組份比A∶B∶C為0.5～1.50.5～1.50.2～1.0。本發(fā)明的微電極與現(xiàn)有鐵碳微電極相比，可直接用于堿性工業(yè)廢水的微電解處理，無(wú)需像鐵碳微電極體系將堿性工業(yè)廢水預(yù)先調(diào)節(jié)至酸性，簡(jiǎn)化了流程，節(jié)約了成本。
文檔編號(hào)C02F1/461GK102910710SQ20121045210
公開(kāi)日2013年2月6日 申請(qǐng)日期2012年11月12日 優(yōu)先權(quán)日2012年11月12日
發(fā)明者魏煥曹 申請(qǐng)人:清遠(yuǎn)市靈捷制造化工有限公司