专利名称：多元催化铁碳微电解填料及其制备方法
技术领域：
本发明涉及一种铁碳微电解填料，具体地说是一种多元催化铁碳微电解填料及其制备方法，属于铁碳微电解填料领域。
背景技术：
微电解技术是目前处理高浓度有机废水的一种理想工艺，又称内电解法。它是在不通电的情况下，利用填充在废水中的微电解材料自身产生I. 2V电位差对废水进行电解处理，以达到降解有机污染物的目的。当系统通水后，设备内会形成无数的微电池系统，在其作用空间构成一个电场。在处理过程中产生 的新生态[H]、Fe2+等能与废水中的许多组分发生氧化还原反应，比如能破坏有色废水中的有色物质的发色基团或助色基团，甚至断链，达到降解脱色的作用；生成的Fe2+进一步氧化成Fe3+，它们的水合物具有较强的吸附_絮凝活性，特别是在加碱调PH值后生成氢氧化亚铁和氢氧化铁胶体絮凝剂，它们的吸附能力远远高于一般药剂水解得到的氢氧化铁胶体，能大量吸附水中分散的微小颗粒，金属粒子及有机大分子。传统上微电解工艺所采用的微电解材料一般为铁屑和木炭，使用前要加酸碱活化，使用的过程中很容易钝化板结，又因为铁与炭是物理接触，之间很容易形成隔离层使微电解不能继续进行而失去作用，这导致了频繁地更换微电解材料，不但工作量大成本高还影响废水的处理效果和效率。另外，传统微电解材料表面积太小也使得废水处理需要很长的时间，增加了吨水投资成本，这都严重影响了微电解工艺的利用和推广。
发明内容
为了解决上述问题，本发明设计了一种多元催化铁碳微电解填料及其制备方法，在两种有色金属粉末和无机催化剂的多元催化下，形成了铁一有色金属一活性炭三位一体的微电池团体，使铁碳微电池电位差增大、反应速度更快，而且反应比例可控，污染物与微电池接触比例增大三倍，污水氧化处理效率增大2-3倍，由于铁原子之间不再直接接触，所以不再形成板结现象，无需更换或再生填料，制备方法简单。本发明的技术方案为
一种多元催化铁碳微电解填料，所述填料主要由以下质量份的成分组成
铁粉55-75份、活性炭粉10-30份、有色金属粉末催化剂A 5-20份、有色金属粉末催化剂B 5-10份和无机催化剂C 5-10份；
优选地，铁粉65份、活性炭粉20份、有色金属粉末催化剂A 5份、有色金属粉末催化剂B 5份和无机催化剂C 5份；
优选地，铁粉68份、活性炭粉14份、有色金属粉末催化剂AS份、有色金属粉末催化剂B 5份和无机催化剂C 5份；
其中，所述的铁粉颗粒直径为60-120目，优选为70目；
所述的活性炭粉颗粒直径为100-160目，优选为110目；所述的有色金属粉末催化剂A的颗粒直径为100-140目，优选为120目；
所述的有色金属粉末催化剂B的颗粒直径为100-140目，优选为120目；
所述的无机催化剂C的颗粒直径为80-120目，优选为90目； 所述的有色金属粉末催化剂A包括铝、铜或钯等，优选为钯或铜；
所述的有色金属粉末催化剂B包括钛、铑或锌等，优选钛或锌；
所述的无机催化剂C包括碳酸盐、硅酸盐或硼酸盐，优选为硅酸盐或硼酸盐。进一步地，所述的多元催化铁碳微电解填料还含有粘结剂，所述的粘结剂为黑土粘结剂，所述的粘结剂占所述填料总重量的5-10%。上述多元催化铁碳微电解填料的制备方法，包括以下步骤
(O按照上述比例称量各组分；
(2)将称量好的各组分混合，在滚轴压力机250KN的压力下压成椭圆形；
(3)在温度30-80°C下烘干24小时初步成型；
(4)在高温850-1050°C充氮条件下烧结4-6小时，冷却后成型即可。本发明的优点在于本发明多元催化铁碳微电解填料解决了传统铁屑容易板结，以及微电池反应过量无法控制反应速度而导致反应后污泥增加三四倍的弊端，同时在两种有色金属粉末和无机催化剂的多元催化下，形成了铁一有色金属(无机催化剂)-活性炭三位一体的微电池团体，减少了铁碳之间的接触电阻，最大限度发挥铁碳之间的最高电位差，使铁碳微电池接触后的实际电位差增大、反应速度更快，而且反应比例可控，污染物与微电池接出比例增大三倍，污水氧化处理效率增大2-3倍，由于铁原子之间不再直接接触，所以不再形成板结现象，无需更换或再生填料。
具体实施例方式以下对本发明的优选实施例进行说明，应当理解，此处所描述的优选实施例仅用于说明和解释本发明，并不用于限定本发明。除非另有说明，本发明中所采用的百分数均为重量百分数。实施例I
一种多元催化铁碳微电解填料，所述填料主要由以下质量份的成分组成
铁粉70份、活性炭粉10份、有色金属粉末催化剂A 5份、有色金属粉末催化剂B 10份和无机催化剂C 5份；
其中，所述的铁粉颗粒直径为120目；
所述的活性炭粉颗粒直径为100目；
所述的有色金属粉末催化剂A的颗粒直径为100目；
所述的有色金属粉末催化剂B的颗粒直径为140目；
所述的无机催化剂C的颗粒直径为80目；
所述的有色金属粉末催化剂A为铝；
所述的有色金属粉末催化剂B包括钛；
所述的无机催化剂C包括碳酸盐。实施例2
一种多元催化铁碳微电解填料，所述填料主要由以下质量份的成分组成铁粉58份、活性炭粉12份、有色金属粉末催化剂A 15份、有色金属粉末催化剂B 10份和无机催化剂C 5份
其中，所述的铁粉颗粒直径为70目；
所述的活性炭粉颗粒直径为110目；
所述的有色金属粉末催化剂A的颗粒直径为130目；
所述的有色金属粉末催化剂B的颗粒直径为140目；
所述的无机催化剂C的颗粒直径为80目；
所述的有色金属粉末催化剂A为铜；
所述的有色金属粉末催化剂B为铑；
所述的无机催化剂C包括硅酸盐。实施例3
一种多元催化铁碳微电解填料，所述填料主要由以下质量份的成分组成
铁粉68份、活性炭粉14份、有色金属粉末催化剂A 8份、有色金属粉末催化剂B 5份和无机催化剂C 5份；
其中，所述的铁粉颗粒直径为70目；
所述的活性炭粉颗粒直径为110目；
所述的有色金属粉末催化剂A的颗粒直径为110目；
所述的有色金属粉末催化剂B的颗粒直径为100 ；
所述的无机催化剂C的颗粒直径为80目；
所述的有色金属粉末催化剂A为钯；
所述的有色金属粉末催化剂B为锌锌；
所述的无机催化剂C为硼酸盐。实施例4
一种多元催化铁碳微电解填料，所述填料主要由以下质量份的成分组成
铁粉65份、活性炭粉20份、有色金属粉末催化剂A 5份、有色金属粉末催化剂B 5份和无机催化剂C 5份。其中，所述的铁粉颗粒直径为70目；
所述的活性炭粉颗粒直径为110目；
所述的有色金属粉末催化剂A的颗粒直径为100目；
所述的有色金属粉末催化剂B的颗粒直径为100 ；
所述的无机催化剂C的颗粒直径为80 ；
所述的有色金属粉末催化剂A为铜；
所述的有色金属粉末催化剂B为锌；
所述的无机催化剂C为硅酸盐。实施例5
一种多元催化铁碳微电解填料，所述填料主要由以下质量份的成分组成
铁粉55份、活性炭粉10份、有色金属粉末催化剂A 5份、有色金属粉末催化剂B 5份和无机催化剂C 5份；
其中，所述的铁粉颗粒直径为60 ；所述的活性炭粉颗粒直径为100 ；
所述的有色金属粉末催化剂A的颗粒直径为100 ；
所述的有色金属粉末催化剂B的颗粒直径为100 ；
所述的无机催化剂C的颗粒直径为80 ；
所述的有色金属粉末催化剂A为铝 所述的有色金属粉末催化剂B为钛；
所述的无机催化剂C为碳酸盐。 实施例6
一种多元催化铁碳微电解填料，所述填料主要由以下质量份的成分组成
铁粉75份、活性炭粉30份、有色金属粉末催化剂A 20份、有色金属粉末催化剂B 10份和无机催化剂C 10份；
其中，所述的铁粉颗粒直径为120目；
所述的活性炭粉颗粒直径为160目；
所述的有色金属粉末催化剂A的颗粒直径为140目；
所述的有色金属粉末催化剂B的颗粒直径为140目；
所述的无机催化剂C的颗粒直径为120目；
所述的有色金属粉末催化剂A为钯；
所述的有色金属粉末催化剂B为铑；
所述的无机催化剂C为硼酸盐。实施例7
一种多元催化铁碳微电解填料的制备方法，首先用55-75目的原生颗粒状铁粉与颗粒直径为80-120目的有色金属粉A和颗粒直径为100-140目的有色金属粉B，按质量份55-75 5-20 5-10的比例混合搅拌30分钟，使之均匀混合，然后添加100-160目的粉末活性炭10-30份，混合搅拌20分钟，最后添加颗粒直径80-120目的无机催化剂C 5_10份搅拌20分钟，使金属粉末催化剂和无机催化剂均匀包围在铁粉周围，按以上总质量的5-10%添加黑土粘结剂，搅拌混合均匀后送入滚轴压力机，在250-350KN的压力下压成2 X I. 5厘米的椭圆球。在自然条件下晾干72小时或30-80摄氏度条件下烘干24小时，然后在充氮气的马弗炉里烧结4-6小时，自然降温24小时后待用。实验效果比较
上述实施例1-6所述的电解填料在铁碳微电池电位差、反应速度提高比例、色度去除比例、污染物与微电池接触比例、污水氧化处理效率(C0D去除比例％)等方面的进行实验，并与传统的电解填料进行对比，其它条件相同，结果见下表
权利要求
1.一种多元催化铁碳微电解填料，其特征在于所述填料主要由以下质量份的成分组成 铁粉55-75份、活性炭粉10-30份、有色金属粉末催化剂A 10-30份、有色金属粉末催化剂B 5-10份和无机催化剂C 5-10份； 其中，所述的铁粉颗粒直径为60-120目； 所述的活性炭粉颗粒直径为100-160目； 所述的有色金属粉末催化剂A的颗粒直径为100-140目； 所述的有色金属粉末催化剂B的颗粒直径为100-140目； 所述的无机催化剂C的颗粒直径为80-120目； 所述的有色金属粉末催化剂为铝、铜或钯； 所述的有色金属粉末催化剂B为钛或铑； 所述的无机催化剂C为碳酸盐、硅酸盐或硼酸盐。
2.根据权利要求I所述的多元催化铁碳微电解填料，其特征在于，所述填料主要由以下质量份的成分组成 铁粉65份、活性炭粉20份、有色金属粉末催化剂A 5份、有色金属粉末催化剂B 5份和无机催化剂C 5份。
3.根据权利要求I所述的多元催化铁碳微电解填料，其特征在于所述的铁粉颗粒直径为70目。
4.根据权利要求I所述的多元催化铁碳微电解填料，其特征在于所述的活性炭粉颗粒直径为110目。
5.根据权利要求I所述的多元催化铁碳微电解填料，其特征在于所述的有色金属粉末催化剂A的颗粒直径为120目。
6.根据权利要求I所述的多元催化铁碳微电解填料，其特征在于所述的有色金属粉末催化剂B的颗粒直径为120目。
7.根据权利要求I所述的多元催化铁碳微电解填料，其特征在于所述的无机催化剂C的颗粒直径为90目。
8.—种如权利要求I所述的多元催化铁碳微电解填料的制备方法，其特征在于，包括以下步骤 (1)按照上述比例称量各组分； (2)将称量好的各组分混合，在滚轴压力机250KN的压力下压成椭圆形； (3)在温度30-80°C下烘干24小时初步成型； (4)在高温850-1050°C充氮条件下烧结4-6小时，冷却后成型即可。
全文摘要
本发明公开了一种多元催化铁碳微电解填料及其制备方法，所述填料主要由铁粉55-75份、活性炭粉10-30份、有色金属粉末催化剂A5-20份、有色金属粉末催化剂B5-10份和无机催化剂C5-10份组成，制备方法包括称量、挤压、初步成型和高温烧结步骤；本发明的优点在于本发明多元催化铁碳微电解填料解决了传统铁屑容易板结，以及微电池反应过量无法控制反应速度而导致反应后污泥增加三四倍的弊端，使铁碳微电池电位差增大、反应速度更快，而且反应比例可控，污染物与微电池接出比例增大三倍，污水氧化处理效率增大2-3倍，由于铁原子之间不再直接接触，所以不再形成板结现象，无需更换或再生填料。
文档编号C02F1/461GK102951708SQ201210357608
公开日2013年3月6日 申请日期2012年9月24日 优先权日2012年9月24日
发明者吴茂玉 申请人:潍坊海洁环保设备有限公司