一種鋁碳銅微電解填料及其制作方法
【專利摘要】本發(fā)明公開(kāi)了一種鋁碳銅微電解填料及其制作方法，包括以下步驟：（ⅰ）活性炭原料的處理；（ⅱ）活性炭與鋁粉、銅粉的混合；（ⅲ）沖壓成型；（ⅳ）活性炭原料的炭化、活化。本發(fā)明提供了一種鋁碳銅微電解填料的制作方法，利用本發(fā)明的方法制備鋁碳銅微電解填料與直接用碳顆粒和鋁顆粒作填料相比，不受不同比重影響，鋁、銅和碳以最大限度表面相互接觸，同直接用碳顆粒和鋁、銅顆粒作填料相比，相同體積填料形成原電池?cái)?shù)量大，產(chǎn)生微電流大，處理能力強(qiáng)；而且利用本發(fā)明方法制備的鋁碳銅微電解填料為塊狀，性狀穩(wěn)定，不易隨水流流失。
【專利說(shuō)明】一種鋁碳銅微電解填料及其制作方法
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001]本發(fā)明屬于廢水或污水的處理領(lǐng)域，具體涉及一種鋁碳銅微電解填料及其制作方法。
【背景技術(shù)】
[0002]微電解技術(shù)是目前處理高濃度有機(jī)廢水的一種理想工藝，又稱內(nèi)電解法。它是在不通電的情況下，利用填充在廢水中的微電解材料自身產(chǎn)生1.2V電位差對(duì)廢水進(jìn)行電解處理，以達(dá)到降解有機(jī)污染物的目的。
[0003]微電解技術(shù)的工作原理是:當(dāng)系統(tǒng)通水后，設(shè)備內(nèi)會(huì)形成無(wú)數(shù)的微電池系統(tǒng)，在其作用空間構(gòu)成一個(gè)電場(chǎng)。在處理過(guò)程中產(chǎn)生的新生態(tài)[H]、Fe2+等能與廢水中的許多組分發(fā)生氧化還原反應(yīng)，比如能破壞有色廢水中的有色物質(zhì)的發(fā)色基團(tuán)或助色基團(tuán)，甚至斷鏈，達(dá)到降解脫色的作用；生成的Fe2+進(jìn)一步氧化成Fe3+，它們的水合物具有較強(qiáng)的吸附-絮凝活性，特別是在加堿調(diào)PH值后生成氫氧化亞鐵和氫氧化鐵膠體絮凝劑，它們的吸附能力遠(yuǎn)遠(yuǎn)高于一般藥劑水解得到的氫氧化鐵膠體，能大量吸附水中分散的微小顆粒，金屬粒子及有機(jī)大分子，其工作原理基于電化學(xué)、氧化-還原、物理吸附以及絮凝沉淀的共同作用對(duì)廢水進(jìn)行處理。該法具有適用范圍廣、處理效果好、成本低廉、操作維護(hù)方便，不需消耗電力資源等優(yōu)點(diǎn)。該工藝用于難降解高色度廢水的處理不但能大幅度地降低COD和色度，而且可大大提高廢水的可生化性。
[0004]傳統(tǒng)上微電 解工藝所采用的微電解材料一般為鐵屑和木炭，使用前要加酸堿活化，使用的過(guò)程中很容易鈍化板結(jié)，又因?yàn)殍F與炭是物理接觸，之間很容易形成隔離層使微電解不能繼續(xù)進(jìn)行而失去作用，這導(dǎo)致了頻繁地更換微電解材料，不但工作量大成本高還影響廢水的處理效果和效率。另外，傳統(tǒng)微電解材料表面積太小也使得廢水處理需要很長(zhǎng)的時(shí)間，增加了噸水投資成本，之后出現(xiàn)的鐵粉和碳粉制作的塊狀微電解填料雖能彌補(bǔ)上述微電解填料缺陷，但對(duì)成分復(fù)雜的污廢水處理效果欠佳，這都嚴(yán)重影響了微電解工藝的利用和推廣。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0005]本發(fā)明是為了克服現(xiàn)有技術(shù)中存在的缺點(diǎn)而提出的，其目的是提供一種鋁碳銅微電解填料及其制作方法。
[0006]本發(fā)明的工作原理是:
將鋁粉或鋁顆粒、銅粉或銅顆粒與活性炭粉或顆粒加入污水中，因鋁(銅)_活性炭顆粒之間存在著電位差而形成了無(wú)數(shù)個(gè)細(xì)微原電池。這些細(xì)微電池是以電位低的鋁、銅成為陰極，電位高的活性炭做陽(yáng)極，微電流會(huì)使水溶液中污染物發(fā)生電化學(xué)反應(yīng)。反應(yīng)的結(jié)果是鋁、銅和污水中污染物反應(yīng)生成水不溶物?；钚蕴坑休^強(qiáng)的表面吸附能力，將污染物與鋁、銅反應(yīng)生成的微小顆粒吸附，從而使水得到凈化。微電解反應(yīng)在有氧的狀態(tài)下反應(yīng)效果明顯，在使用當(dāng)中，一般都通過(guò)曝氣，增加水中溶解氧量，使氧化反應(yīng)加速。但由于活性炭與鋁、銅的比重不同，曝氣會(huì)使兩者分層，由于距離太遠(yuǎn)形不成原電池，故本發(fā)明所提供的鋁碳銅微電解填料是在活性炭制造過(guò)程中加入鋁、銅成分形成幾何狀固體，保證了鋁、銅和活性炭最大限度表面相互接觸。
[0007]本發(fā)明的技術(shù)方案是:
一種鋁碳銅微電解填料，所述填料的組分和重量百分比為:
活性炭 35%~60%
銅粉 5%~15%
鋁粉 35%~50% ；
所述填料的粒徑為10mnT30mm，形狀是圓球狀、橢圓狀或中空柱狀的任意一種。
[0008]一種鋁碳銅微電解填料的制作方法，包括以下步驟:
(i )活性炭原料的處理
將活性炭原料粉碎、球磨至粒 徑為0.5mnTlmm的粉末狀；
(? )活性炭與鋁粉、銅粉的混合
向呈粉末狀的活性炭原料中加入銅粉和鋁粉，使活性炭原料與銅粉、鋁粉充分混合；
(iii)沖壓成型
將步驟(? )得到的混合物加入模具中，使用壓力機(jī)在500MPa~1000Mpa的壓力下使混合物沖壓成具有固定形狀的顆粒；
(iv)活性炭原料的炭化、活化
對(duì)步驟(iii)所得的沖壓成型的顆粒在300°C ~750°C下干燥，使顆粒中的活性炭原料炭化，再將炭化后的顆粒加入反應(yīng)爐中，通入活化劑，于650°C~1000°C對(duì)其進(jìn)行活化處理，活化完成即可獲得鋁碳銅微電解填料的成品。
[0009]步驟(i )中所述的活性炭原料是果殼或者杉木。
[0010]步驟(ii )中所述鋁粉和銅粉的粒徑為100目~300目。
[0011]步驟(iii)中所述顆粒的形狀是圓球狀、橢圓狀或中空柱狀的任意一種。
[0012]步驟(iii)中所述顆粒的粒徑為10mnT30mm。
[0013]步驟(iv)中所述活化劑由氧化氣和還原氣組成，其中氧化氣為水蒸氣，還原氣為氨氣、氫氣、乙烯或者乙炔中的任意一種。
[0014]所述還原氣和氧化氣的體積比為1:2、9。
[0015]本發(fā)明的有益效果是:
本發(fā)明提供了一種鋁碳銅微電解填料的制作方法，利用本發(fā)明的方法制備鋁碳銅微電解填料與直接用碳顆粒和鋁顆粒作填料相比，不受不同比重影響，鋁和碳以最大限度表面相互接觸，同直接用碳顆粒和鋁顆粒作填料相比，相同體積填料形成原電池?cái)?shù)量大，產(chǎn)生微電流大，處理能力強(qiáng)；而且利用本發(fā)明方法制備的鋁碳銅微電解填料為塊狀，性狀穩(wěn)定，不易隨水流流失；具有活性炭特性，比表面積大，活性強(qiáng)，填料中存在大量微孔。污染物在微電流作用下與填料中的鋁反應(yīng)生成水不溶物可直接被填料吸附，使水得到凈化。填料中的鋁與污染物反應(yīng)生成疏松物質(zhì)層，隨反應(yīng)時(shí)間延長(zhǎng)厚度不斷增加，當(dāng)達(dá)到一定厚度時(shí)，在水流和曝氣氣泡的作用下，填料連同被吸附的污染物一起脫落，形成污泥隨水流排出，保證填料表面不被鈍化。只須按填料消耗量進(jìn)行補(bǔ)充，便能保證填料發(fā)揮功能?！揪唧w實(shí)施方式】
[0016]下面結(jié)合實(shí)施例對(duì)本發(fā)明一種鋁碳銅微電解填料及其制作方法進(jìn)行詳細(xì)說(shuō)明:
一種鋁碳銅微電解填料，所述填料的組分和重量百分比為:
活性炭 35%~60%
銅粉 5%~15%
鋁粉 35%~50% ；
所述填料的粒徑為10mnT30mm，形狀是圓球狀、橢圓狀或中空柱狀的任意一種。
[0017]一種鋁碳銅微電解填料的制作方法，包括以下步驟:
(i )活性炭原料的處理
將活性炭原料粉碎、球磨至粒徑為0.5mnTlmm的粉末狀；
(? )活性炭與鋁粉、銅粉的混合
向呈粉末狀的活性炭原料中加入銅粉和鋁粉，使活性炭原料與銅粉、鋁粉充分混合；
(iii)沖壓成型 將步驟(ii )得到的混合物加入模具中，使用壓力機(jī)在500MPa~1000Mpa的壓力下使混合物沖壓成具有固定形狀的顆粒；
(iv)活性炭原料的炭化、活化
對(duì)步驟(iii)所得的沖壓成型的顆粒在300°C ~750°C下干燥，使顆粒中的活性炭原料炭化，再將炭化后的顆粒加入反應(yīng)爐中，通入活化劑，于650°C~1000°C對(duì)其進(jìn)行活化處理，活化完成即可獲得鋁碳銅微電解填料的成品。
[0018]步驟(i )中所述的活性炭原料是果殼或者杉木。
[0019]步驟(ii)中所述鋁粉和銅粉的粒徑為100目~300目。
[0020]步驟(iii)中所述顆粒的形狀是圓球狀、橢圓狀或中空柱狀的任意一種。
[0021]步驟(iii)中所述顆粒的粒徑為10mnT30mm。
[0022]步驟(iv)中所述活化劑由氧化氣和還原氣組成，其中氧化氣為水蒸氣，還原氣為氨氣、氫氣、乙烯或者乙炔中的任意一種。
[0023]所述還原氣和氧化氣的體積比為1:2、9。
[0024]實(shí)施例1
一種鋁碳銅微電解填料的制作方法，包括以下步驟:
(i )活性炭原料的處理
將35kg活性炭原料粉碎、球磨至粒徑為0.5mm的粉末狀；
(ii)活性炭與鋁粉的混合
向呈粉末狀的活性炭原料中加入粒徑均為100目的50kg鋁粉和15kg銅粉，使活性炭原料與鋁粉、銅粉充分混合；
(iii)沖壓成型
將步驟(ii )得到的混合物加入模具中，使用壓力機(jī)在500MPa~1000Mpa的壓力下使混合物沖壓成粒徑為IOmm呈圓球狀的顆粒；
(iv)活性炭原料的炭化、活化
對(duì)步驟(iii)所得的圓球狀的顆粒在300°C下干燥，使顆粒中的活性炭原料炭化，再將炭化后的顆粒加入反應(yīng)爐中，通入水蒸氣和氨氣，水蒸氣和氨氣的體積比1: 2，于650°C對(duì)其進(jìn)行活化處理，活化完成即可獲得鋁碳銅微電解填料的成品。
[0025]實(shí)施例2
一種鋁碳銅微電解填料的制作方法，包括以下步驟:
(i )活性炭原料的處理
將50kg活性炭原料粉碎、球磨至粒徑為0.8mm的粉末狀；
(ii)活性炭與鋁粉的混合
向呈粉末狀的活性炭原料中加入粒徑均為200目的40kg鋁粉和IOkg銅粉，使活性炭原料與鋁粉、銅粉充分混合；
(iii)沖壓成型
將步驟(ii )得到的混合物加入模具中，使用壓力機(jī)在500MPa~1000Mpa的壓力下使混合物沖壓成粒徑為20mm呈橢圓狀的顆粒；
(iv)活性炭原料的炭化、活化 對(duì)步驟(iii)所得的橢圓狀的顆粒在300°C下干燥，使顆粒中的活性炭原料炭化，再將炭化后的顆粒加入反應(yīng)爐中，通入水蒸氣和氫氣，水蒸氣和氫氣的體積比1:50，于650°C對(duì)其進(jìn)行活化處理，活化完成即可獲得鋁碳銅微電解填料的成品。
[0026]實(shí)施例3
一種鋁碳銅微電解填料的制作方法，包括以下步驟:
(i )活性炭原料的處理
將60kg活性炭原料粉碎、球磨至粒徑為1.0mm的粉末狀；
(? )活性炭與鋁粉、銅粉的混合
向呈粉末狀的活性炭原料中加入粒徑均為300目的35kg鋁粉和5kg銅粉，使活性炭原料與鋁粉、銅粉充分混合；
(iii)沖壓成型
將步驟(ii )得到的混合物加入模具中，使用壓力機(jī)在500MPa~1000Mpa的壓力下使混合物沖壓成粒徑為30mm呈中空柱狀的顆粒；
(iv)活性炭原料的炭化、活化
對(duì)步驟(iii)所得的中空柱狀的顆粒在300°C下干燥，使顆粒中的活性炭原料炭化，再將炭化后的顆粒加入反應(yīng)爐中，通入水蒸氣和乙烯，水蒸氣和乙烯的體積比1:99，于650°C對(duì)其進(jìn)行活化處理，活化完成即可獲得鋁碳銅微電解填料的成品。
[0027]利用鐵碳填料處理電鍍廢水水力停留時(shí)間為1.5小時(shí)，而利用本發(fā)明方法所制作的鋁碳銅填料處理電鍍廢水水力停留時(shí)間為5分鐘；鐵碳填料處理含硫酸鹽廢水時(shí)不能完全脫色，而利用本發(fā)明方法所制作的鋁碳銅填料處理含硫酸鹽廢水時(shí)處理色度為2。
[0028]本發(fā)明提供了一種鋁碳銅微電解填料的制作方法，利用本發(fā)明的方法制備鋁碳銅微電解填料與直接用碳顆粒和鋁、銅顆粒作填料相比，不受不同比重影響，鋁、銅和碳以最大限度表面相互接觸，同直接用碳顆粒和鋁、銅顆粒作填料相比，相同體積填料形成原電池?cái)?shù)量大，產(chǎn)生微電流大，處理能力強(qiáng)；而且利用本發(fā)明方法制備的鋁碳銅微電解填料為塊狀，性狀穩(wěn)定，不易隨水流流失；具有活性炭特性，比表面積大，活性強(qiáng)，填料中存在大量微孔。污染物在微電流作用下與填料中的鋁、銅反應(yīng)生成水不溶物可直接被填料吸附，使水得到凈化。填料中的鋁、銅與污染物反應(yīng)生成疏松物質(zhì)層，隨反應(yīng)時(shí)間延長(zhǎng)厚度不斷增加，當(dāng)達(dá)到一定厚度時(shí)，在水流和曝氣氣泡的作用下，填料連同被吸附的污染物一起脫落，形成污泥隨水流排出 ，保證填料表面不被鈍化。只須按填料消耗量進(jìn)行補(bǔ)充，便能保證填料發(fā)揮功倉(cāng)泛。
【權(quán)利要求】
1.一種鋁碳銅微電解填料，其特征在于:所述填料的組分和重量百分比為: 活性炭 35%~60% 銅粉 5%~15% 鋁粉 35%~50% ； 所述填料的粒徑為10mnT30mm，形狀是圓球狀、橢圓狀或中空柱狀的任意一種。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種鋁碳銅微電解填料的制作方法，其特征在于:包括以下步驟: (i )活性炭原料的處理 將活性炭原料粉碎、球磨至粒徑為0.5mnTlmm的粉末狀； (? )活性炭與鋁粉、銅粉的混合 向呈粉末狀的活性炭原料中加入銅粉和鋁粉，使活性炭原料與銅粉、鋁粉充分混合； (iii)沖壓成型 將步驟(? )得到的混合物加入模具中，使用壓力機(jī)在500MPa~1000Mpa的壓力下使混合物沖壓成具有固定形狀的顆粒； (iv)活性炭原料的炭化、活化 對(duì)步驟(iii)所得的沖壓成型的顆粒在300°C ~750°C下干燥，使顆粒中的活性炭原料炭化，再將炭化后的顆粒加入反應(yīng)爐中，通入活化劑，于650°C~1000°C對(duì)其進(jìn)行活化處理，活化完成即可獲得鋁碳銅微電解填料的成品。
3.根據(jù)權(quán)利要求2所述的一種鋁碳銅微電解填料的制作方法，其特征在于:步驟(i)中所述的活性炭原料是果殼或者杉木。
4.根據(jù)權(quán)利要求2所述的一種鋁碳銅微電解填料的制作方法，其特征在于:步驟(ii)中所述鋁粉和銅粉的粒徑為100目~300目。
5.根據(jù)權(quán)利要求2所述的一種鋁碳銅微電解填料的制作方法，其特征在于:步驟(iii)中所述顆粒的形狀是圓球狀、橢圓狀或中空柱狀的任意一種。
6.根據(jù)權(quán)利要求2所述的一種鋁碳銅微電解填料的制作方法，其特征在于:步驟(iii)中所述顆粒的粒徑為10mnT30mm。
7.根據(jù)權(quán)利要求2所述的一種鋁碳銅微電解填料的制作方法，其特征在于:步驟(iv)中所述活化劑由氧化氣和還原氣組成，其中氧化氣為水蒸氣，還原氣為氨氣、氫氣、乙烯或者乙炔中的任意一種。
8.根據(jù)權(quán)利要求7所述的一種鋁碳銅微電解填料的制作方法，其特征在于:所述還原氣和氧化氣的體積比為1:2、9。
【文檔編號(hào)】C02F1/461GK103979645SQ201410240671
【公開(kāi)日】2014年8月13日 申請(qǐng)日期:2014年6月3日 優(yōu)先權(quán)日:2014年6月3日
【發(fā)明者】郝聿銘, 郝守余 申請(qǐng)人:天津市潤(rùn)杰創(chuàng)新環(huán)?？萍加邢薰?br>