本發(fā)明屬于廢污水處理領(lǐng)域，具體涉及一種含銅鎳污泥資源化制備三維粒子電極及其制備方法。

背景技術(shù)：

隨著工農(nóng)業(yè)的發(fā)展和世界人口的增加，生活、生產(chǎn)用水的需求量和廢水 排放量大幅增加，廢水中含有的有毒有害物質(zhì)且難降解有機(jī)物對(duì)水體造成的污染 也日趨嚴(yán)重。對(duì)于難降解有機(jī)廢水的處理，人們常采用的方法主要包括萃取、吸附、化學(xué)沉淀、混凝沉淀、膜分離、電化學(xué)氧化法和化學(xué)氧化法等。近年來(lái)，電化學(xué)技術(shù)受到高度關(guān)注，成為難降解有機(jī)廢水領(lǐng)域最重要的研究與發(fā)展方向之一。

電化學(xué)催化氧化水處理技術(shù)無(wú)需投加化學(xué)試劑、無(wú)二次污染、反應(yīng)條件溫和、對(duì)多種有機(jī)污染物氧化效果較好。電化學(xué)催化氧化過(guò)程可分為直接氧化和間接氧化兩種。所謂直接氧化是指污染物吸附在陽(yáng)極表面直接發(fā)生電子轉(zhuǎn)移而被氧化的過(guò)程，一般在污染物濃度較高的時(shí)候發(fā)生；間接氧化是指通過(guò)電解液中的一些媒介，或者利用電極表面產(chǎn)生的一些活性中間產(chǎn)物( 如OH、OCl－、H2O2、O3等) 來(lái)實(shí)現(xiàn)污染物的氧化降解。

電化學(xué)氧化法研究的逐漸深入，發(fā)現(xiàn)傳統(tǒng)的二維平板電極反應(yīng)器普遍存在降解效率低的問(wèn)題。針對(duì)如何提高電化學(xué)降解效率的問(wèn)題，近年來(lái)的研究及報(bào)道主要側(cè)重于電極結(jié)構(gòu)的優(yōu)化，如三維電極技術(shù)。傳統(tǒng)的平板二維電極反應(yīng)體系，存在面體比小，能耗高，副反應(yīng)多等問(wèn)題。三維電極在一定程度上克服了這些缺點(diǎn)，三維電極又稱粒子電極或床電極，它是在原有的二維電極之間裝填粒狀或其他碎屑狀工作電極材料，導(dǎo)致裝填電極材料表面帶電，成為新的一極，即第三極，在工作電極材料表面能發(fā)生電化學(xué)反應(yīng)。由于其面積比較大，能以較低電流密度提供較大的電流強(qiáng)度，反應(yīng)速度快，且粒子之間間距小，物質(zhì)傳質(zhì)得以極大改善，單位時(shí)空產(chǎn)率和電流效率均得以極大提高。

技術(shù)實(shí)現(xiàn)要素：

為了克服現(xiàn)有技術(shù)中所存在的缺陷，本發(fā)明的目的是提供一種催化活性高、單位COD 耗能低、活性組分不易流失的含銅鎳污泥資源化制備三維電極粒子及其制備方法。

為解決上述技術(shù)問(wèn)題，本發(fā)明所采用的技術(shù)方案是：

一種含銅鎳污泥資源化制備三維粒子電極，按照重量百分比計(jì)，包括含銅鎳污泥10-20wt%、粉末活性碳30wt%-50wt%、陶土20wt%-40wt%、成孔劑5-10%、粘結(jié)劑1-5wt%、活化調(diào)節(jié)劑0.1-0.5wt%。

進(jìn)一步地，所述的成孔劑為羥丙甲基纖維素。

進(jìn)一步地，所述的粘結(jié)劑為木質(zhì)素磺酸鈣或硅酸鈉。

進(jìn)一步地，所述的三維粒子電極為直徑5-6mm，長(zhǎng)10-15mm的圓柱形。

一種含銅鎳污泥資源化制備三維粒子電極的制備方法，包括以下步驟：按配比含銅鎳污泥為10-20wt%，活性碳為30wt%-50wt%，陶土為20wt%-40wt%，成孔劑5-10%，混合攪拌均勻后加入所稱取的粘結(jié)劑和活化調(diào)節(jié)劑，攪拌均勻，然后采用擠條機(jī)壓制成直徑5-6mm的長(zhǎng)條柱形，被切割為約10-15mm長(zhǎng)度圓柱形，然后干燥焙燒即可。

進(jìn)一步地，所述的活化調(diào)節(jié)劑的組成分為：鈰10-30wt%、鈦10-30 wt %、鐵20-40wt%、銅0-10wt%和鎳0-10 wt%，各組分重量百分?jǐn)?shù)之和為100%。

進(jìn)一步地，所述的活化調(diào)節(jié)劑中鐵的加入形式為硝酸鐵或氯化鐵，銅的加入形式為氫氧化銅，鈰的加入形式為二氧化鈰或硝酸亞鈰，鈦的加入形式為二氧化鈦，鎳為氫氧化鎳。

進(jìn)一步地，所述的活化調(diào)節(jié)劑中銅、鎳和鐵的投加量需根據(jù)資源化污泥中銅、鎳和鐵的含量進(jìn)行調(diào)整。

進(jìn)一步地，所述的干燥溫度為80°C，干燥時(shí)間為6h。

進(jìn)一步地，所述的焙燒溫度為500-1000°C，焙燒時(shí)間為4-6h。

與現(xiàn)有技術(shù)相比，本發(fā)明具有如下有益效果：

本發(fā)明不僅解決了重金屬污泥的環(huán)保問(wèn)題，同時(shí)實(shí)現(xiàn)了有價(jià)資源的有效利用，降低了催化三維粒子電極的制造成本。

附圖說(shuō)明

圖1是本發(fā)明的工藝流程圖。

具體實(shí)施方式

下面實(shí)施例對(duì)發(fā)明作詳細(xì)說(shuō)明，所提供的實(shí)施例是在本發(fā)明的技術(shù)方案為前提下進(jìn)行實(shí)施，但本發(fā)明的保護(hù)范圍不限于下述實(shí)施例。

如圖1所示，本實(shí)施方式一種含銅鎳污泥資源化制備三維粒子電極及其制

備方法，具體是按照以下步驟進(jìn)行的：

1）活性碳粉末預(yù)處理：選用粒徑100目左右的活性碳粉末，用去離子水將活性碳粉末洗滌、浸泡、離心，在80℃烘干12h；

2）所述含銅鎳污泥主要為來(lái)自電鍍行業(yè)含銅含鎳廢水處理的含銅含鎳污泥或者是其他行業(yè)含銅含鎳污泥，先進(jìn)行溫度在90-130℃干燥12h，然后采用粉碎機(jī)將其粉碎為約100目的粉末；

3）催化劑調(diào)整劑制備：取氯化鐵、二氧化鈰和二氧化鈦，按照50wt%、20wt%、30wt%重量百分?jǐn)?shù)，混合均勻，得到復(fù)合催化劑；

4）成孔劑制備：取羥丙甲基纖維素配置成10%溶液待用；

5）粘結(jié)劑制備：取硅酸鈉配置成10%溶液待用；

6）將步驟1-5得到的污泥、活性碳粉末、陶土、成孔劑、粘結(jié)劑和催化調(diào)整劑，以17%污泥粉末、45wt%活性碳粉末、40wt%陶土、5wt%成孔劑、2.5wt%粘結(jié)劑和0.3wt%復(fù)合催化劑為比例混合，制成直徑5-6mm，長(zhǎng)度10-15mm的圓柱長(zhǎng)條；

7）干燥：將上步所得的圓柱長(zhǎng)條置于干燥箱中，在80℃下干燥6h；

8）焙燒：將上步所得干燥后的球狀粒子填料放入馬弗爐，在800℃的溫度下燒制4h，冷卻至室溫，得到復(fù)合催化三維粒子電極填料；

9）將實(shí)施例中制備的粒子電極填充在三維電極反應(yīng)器中進(jìn)行處理對(duì)硝基苯酚的電解實(shí)驗(yàn)，其中電解質(zhì)NaCl的添加量為0.4%，陰陽(yáng)極板均為石墨電極。粒子電極進(jìn)行降解實(shí)驗(yàn)前用150mg/L對(duì)硝基苯酚溶液反復(fù)浸泡，直至吸附飽和。工作壓力為10V，極板間距為15cm，降解60min對(duì)硝基苯酚去除率為95%。