本發(fā)明屬于鐵碳微電解污水處理技術(shù)領(lǐng)域,具體涉及一種納米鐵碳微電解填料的制備方法。
背景技術(shù):
伴隨著經(jīng)濟(jì)高速發(fā)展的是水體污染已經(jīng)威脅到國(guó)民經(jīng)濟(jì)發(fā)展及人民健康的窘狀。工業(yè)廢水的排放量占污水總量的44%,但水污染中有70%來源于工業(yè)廢水污染,未經(jīng)處理直接排放和經(jīng)過一定處理但仍達(dá)不到排放標(biāo)準(zhǔn)的工業(yè)廢水是造成水污染的重要原因。這類廢水主要來自化學(xué)工業(yè)、合成制藥、農(nóng)藥、糧食加工、發(fā)酵、煉焦等行業(yè)的廢水,有機(jī)廢水的組分復(fù)雜、濃度高,含有各種有機(jī)酸、醛、醇、酮、酯、醚等,其cod很高,甚至高達(dá)幾萬乃至幾十萬mg/l;有機(jī)廢水中的苯、硫、酚、胺(腈)等污染物具有明顯的毒性,無法用常規(guī)污水處理手段處理,國(guó)家對(duì)污染物排放指標(biāo)實(shí)施嚴(yán)密監(jiān)控,隨著十三五規(guī)劃的出臺(tái),誕生了“最嚴(yán)格”的環(huán)保管理制度,標(biāo)準(zhǔn)的制定和修訂也愈發(fā)嚴(yán)格,倒逼化工行業(yè)廢水處理技術(shù)發(fā)展。
鐵碳微電解法利用電化學(xué)反應(yīng)能有效的氧化降解有機(jī)物質(zhì),去除cod,提高廢水的可生化系數(shù)(bod/cod),廢水中生化法難以降解的物質(zhì),通過改性,得以變成能生化降解的物質(zhì)或直接被去除;同時(shí)其電絮凝作用,有效的沉降去除有機(jī)物含量,鐵碳微電解法配合芬頓工藝對(duì)富含高濃度難降解有機(jī)污染物的化工廢水處理效果十分明顯。
鐵碳微電解處理廢水過程中最關(guān)鍵的是鐵碳微電解填料的性能。公開號(hào)為cn101486509的發(fā)明專利公開了一種塊狀微電解填料及其制備工藝,該填料由煉焦用煤20~40份、鐵屑40~70份和粘結(jié)劑2~15份組成,煉焦用煤、鐵屑和粘結(jié)劑按比例在80~300℃條件下混合均勻,在5~15mpa壓力下加壓成型,成型后的材料在1300~1800℃條件下高溫干餾3~8小時(shí),得到塊狀填料。公開號(hào)為cn101817574的發(fā)明專利公開了一種規(guī)整化鐵碳微電解填料及其制備方法,由鐵屑、粉末狀活性炭和粘土組成,制備時(shí),將原料按比例混合后加水制成顆粒狀填料,烘干,再移入馬弗爐中,在隔氧條件下于250~600℃下焙燒2~4小時(shí)。公開號(hào)為cn104724794a的發(fā)明專利公開了一種工業(yè)廢水降解微電解鐵碳微電解填料,由55~70重量份鐵粉、30~40重量份活性炭和1~2重量份粘結(jié)劑組成。其中,鐵粉為碳含量4%的鐵粉;粘結(jié)劑由5~6重量份硅酸鈉、1~3重量份氯化鈣和1~3重量份羥丙基纖維素組成,制成15~30mm的球后250~300℃烘干。公開號(hào)為cn105502588a的專利公開了一種工業(yè)廢水微電解預(yù)處理的鐵碳微電解填料及其制備方法,該鐵碳微電解填料由還原性鐵粉、活性炭和凹凸棒石形成,還原性鐵粉和活性炭的質(zhì)量比為1:1~9,凹凸棒石的添加量為還原性鐵粉和活性炭總質(zhì)量的10%~40%,成型焙燒后制得0.5-2.0cm球形填料。
以上鐵碳微電解填料的問題在于,或者所用的鐵粉參差不齊,或制備條件苛刻,并且燒結(jié)溫度過高導(dǎo)致鐵粉氧化、填料的活性降低,或粘接劑還存在強(qiáng)度不夠、容易在水中分解、影響填料的使用效果以及引起二次污染等缺點(diǎn),或成本高強(qiáng)度和孔隙率不夠等。
技術(shù)實(shí)現(xiàn)要素:
本發(fā)明的目的在于:針對(duì)現(xiàn)有技術(shù)的不足,提供一種納米鐵碳微電解填料的制備方法,簡(jiǎn)化填料制備工藝過程,鐵碳微電解填料的性能穩(wěn)定、活性好、成本低、堆積孔隙率高,適用于高濃度難降解有機(jī)廢水的處理。
本發(fā)明采用以下技術(shù)解決方案來實(shí)現(xiàn)的:該納米鐵碳微電解填料由還原鐵粉、石墨、活性炭及粘土制備,各組分占總重量的質(zhì)量百分?jǐn)?shù)是:還原鐵粉40%~75%,石墨與活性炭總量10~30%,粘土15~30%;其中,石墨質(zhì)量分?jǐn)?shù)占石墨和活性炭混合物的5~100%。
其中,還原鐵粉、石墨、活性炭、粘土粒度均小于200目。
其中,所述還原鐵粉中鐵含量大于95%。
其中,所述石墨為晶質(zhì)石墨或土狀石墨,其碳含量大于70%。
其中,所述粘土粘度大于190mpa.s(30rpm、2號(hào)轉(zhuǎn)子,ndj-5s數(shù)顯粘度計(jì))。
其中,所述制備方法包括如下步驟:
①混料:將鐵粉、石墨、活性炭、粘土粉末按重量比加入混料機(jī)中混合均勻;
②初步成型:向步驟①混好的料中逐步加水至濕潤(rùn)度達(dá)到手捏可成型;
③擠壓成型:將步驟②的混合料用煤球擠壓機(jī)擠壓成φ2cmx1cm~φ6cmx3cm扁圓形;
④焙燒:將步驟③所得的扁圓形料在燒結(jié)爐中300~500℃焙燒1~3h,得到所述納米鐵碳微電解填料。
本發(fā)明的優(yōu)點(diǎn)如下:
1)本發(fā)明的納米鐵碳微電解填料無板結(jié)、鈍化現(xiàn)象;
2)本發(fā)明不使用化學(xué)粘結(jié)劑,采用粘土,使用時(shí)穩(wěn)定,不水解且有吸附作用,不產(chǎn)生二次污染,燒結(jié)溫度低,在此溫度下鐵粉不易被氧化,制備過程中不需要氮?dú)獗Wo(hù)或抽真空操作簡(jiǎn)便;
3)石墨使導(dǎo)電性加強(qiáng),有助于提高處理效果,防止原電池短路
4)制得的填料呈扁圓形,強(qiáng)度大,孔隙率高,與廢水的接觸面積大,處理效果好;
5)平均孔徑小于30nm,吸附性能好,處理效率高。
具體實(shí)施方式
下面結(jié)合具體實(shí)施例對(duì)本發(fā)明的技術(shù)方案作詳細(xì)的說明,但它們并不構(gòu)成對(duì)本發(fā)明的限定,僅為舉例。
實(shí)施例1:將200目的還原鐵粉(鐵含量>95%)40kg、晶質(zhì)石墨(碳含量>70%)1.5kg、活性炭28.5kg及粘土(粘度為195mpa.s/30rpm、2號(hào)轉(zhuǎn)子,ndj-5s數(shù)顯粘度計(jì))30kg在混料機(jī)中混勻;再向混合料中逐步加水至濕潤(rùn)度達(dá)到手捏可成型;接著送入煤球擠壓機(jī)壓成φ6cmx3cm扁圓形;最后在燒結(jié)爐中500℃焙燒3h,得到納米鐵碳微電解填料。
實(shí)施例2:將200目的還原鐵粉(鐵含量>95%)75kg、土質(zhì)石墨(碳含量80%)0.5kg、活性炭9.5kg及粘土(粘度為500mpa.s/30rpm、2號(hào)轉(zhuǎn)子,ndj-5s數(shù)顯粘度計(jì))15kg在混料機(jī)中混勻;再向混合料中逐步加水至濕潤(rùn)度達(dá)到手捏可成型;接著送入煤球擠壓機(jī)壓成φ2cmx1cm扁圓形;最后在燒結(jié)爐中500℃焙燒3h,得到納米鐵碳微電解填料。
實(shí)施例3:將325目的還原鐵粉(鐵含量>95%)60kg、晶質(zhì)石墨(碳含量90%)10kg、活性炭10kg及粘土(粘度為195mpa.s/30rpm、2號(hào)轉(zhuǎn)子,ndj-5s數(shù)顯粘度計(jì))20kg在混料機(jī)中混勻;再向混合料中逐步加水至濕潤(rùn)度達(dá)到手捏可成型;接著送入煤球擠壓機(jī)壓成φ6cmx3cm扁圓形;最后在燒結(jié)爐中300℃焙燒2h,得到納米鐵碳微電解填料。
實(shí)施例4:將200目的還原鐵粉(鐵含量>95%)60kg、土質(zhì)石墨(碳含量80%)15kg、粘土(粘度為195mpa.s/30rpm、2號(hào)轉(zhuǎn)子,ndj-5s數(shù)顯粘度計(jì))15kg在混料機(jī)中混勻;再向混合料中逐步加水至濕潤(rùn)度達(dá)到手捏可成型;接著送入煤球擠壓機(jī)壓成φ2cmx1cm扁圓形;最后在燒結(jié)爐中400℃焙燒2h,得到納米鐵碳微電解填料。
試驗(yàn)例1:廢水:cod(化學(xué)需氧量)為81975mg/l,ph為9.8,色度500;處理時(shí):廢水與實(shí)施例1和2的納米鐵碳填料依質(zhì)量比為2:1,ph為3.2,反應(yīng)時(shí)間60-120min;配合芬頓反應(yīng),廢水的cod(化學(xué)需氧量)降低到65000mg/l左右,色度160倍。
試驗(yàn)例2:松節(jié)油廢水:cod25000mg/l,ph1.0;處理時(shí):廢水與實(shí)施例3和4的納米鐵碳填料質(zhì)量比為2:1,反應(yīng)時(shí)間60-120min;廢水的cod(化學(xué)需氧量)直接降低到20000mg/l左右,連續(xù)運(yùn)行十天無板結(jié),處理效果保持穩(wěn)定。
本發(fā)明的技術(shù)方案不限于上述實(shí)施例,根據(jù)本發(fā)明的技術(shù)方案得到的其它實(shí)施例均應(yīng)落入本發(fā)明的保護(hù)范圍內(nèi)。