工业废水微电解预处理的铁碳填料及其制备方法
【技术领域】
[0001 ]本说明涉及工业废水微电解处理填料，特别是工业废水微电解的铁碳填料，及制备这种工业废水微电解处理的铁碳填料的方法，属于废水处理技术领域，尤其是高COD难降解废水的预处理领域。
【背景技术】
[0002]据《全国环境统计公报》统计显示，到2012年我国废水总排放量684.8亿吨，其中工业废水排放量221.6亿吨，占废水排放总量的32.3%，而造纸、化工、纺织、钢铁合计排放占比约为48%，成为工业废水最主要的排放来源。化工废水浓度高、成分复杂，且含有许多难降解有机物及可生化性低，残留在水中的这些有机物对人类的身体健康和生存环境皆有很大的危害。废水处理的方法较多，按其作用原理可以分为物理法、化学法、物理化学法和生物法四大类。工业废水中污染物成分极其复杂多样，任何一种处理方法都难以达到完全净化的目的，而常常要几种方法组成处理系统，才能达到处理要求。
[0003]微电解法又称内电解技术，具有适用范围广、处理效果好、成本低廉、占地面积小、材料简便易得、装置易于定型化和工业化等优点，故微电解法被广泛应用到废水处理系统中。此外，其能耗低，利用废铁肩、炭等为原料，具有以废治废的意义。该技术始于20世纪70年代，最初在美、日等国家受到重视，目前已有一定的工程实践经验，我国从20世纪80年代开始这一领域的研究。近几年来，该技术已被越来越多地应用到印染、电镀、石油化工、制药等废水的处理中，尤其是高毒性、高COD、高色度等废水。填料由铁和碳构成，当填料浸没在具有传导性废水中时，铁为阳极，碳为阴极，形成无数个微原电池，体系中加了活性炭，可组成宏观腐蚀电池;此外，体系中还加了凹凸棒石，部分被微电解反应分解成小分子的有机物可直接被凹凸棒石吸附，这也进一步促进了微电解反应。而传统的微电解技术在应用过程中，填料容易板结，影响处理效果，微电解反应器要频繁反冲洗，填料需常更换，故限制了该技术的广泛应用。传统的铁碳填料制备条件苛刻，采用的原料参差不齐，烧结温度过高导致铁粉氧化，从而使铁碳填料的活性低、寿命短。
【发明内容】
[0004]本发明的目的在于:针对现有技术的不足，提供一种工业废水微电解预处理的铁碳填料及其制备方法，提高铁碳填料的活性和稳定性，简化工艺过程，降低劳动强度，具有工业化可行性。
[0005]本发明采用以下技术解决方案来实现的:该铁碳填料由还原性铁粉、活性炭和凹凸棒石形成，还原性铁粉和活性炭的质量比为1:1?9，凹凸棒石的添加量为还原性铁粉和活性炭总质量的10%?40%。
[0006]上述铁碳填料的制备方法包含如下步骤:
①混料:将铁粉、活性炭、凹凸棒石粉末按重量比加入混料机中混合均匀；
②成球:将步骤①混好的原料加入到造粒机中成球； ③焙烧成型:将步骤②所得的成球在烧结炉中200?400°C焙烧30?120min，得铁碳填料。
[0007]其中，所述步骤②中成球的颗粒的粒径为0.5-2.0 cm。
[0008]本发明的优点如下:
①本发明工业废水微电解预处理的铁碳填料无板结、钝化现象；
②不使用化学粘结剂，采用凹凸棒石，使用时稳定、不水解且有吸附作用，烧结温度低，在此温度下铁粉不易被氧化，从而提高了铁粉的利用率和铁碳填料的活性；
③铁碳填料呈球形，与废水的接触面积大，处理效果好;铁碳均匀分散到废水中，铁碳特有的比例保持平衡，从而进一步提高处理效果；
④本发明的颗粒填料分散到废水中的铁粉和碳粉随废水一起流出反应器外，只需定期向反应器补充填料，而无需清池更换填料，提高了操作便易性，降低了劳动强度，简化了工艺过程，更具有工业化可行性。
【具体实施方式】
下面结合具体实施例对本发明的技术方案作详细的说明，但它们并不构成对本发明的限定，仅为举例而已。
[0009]实施例1:依以下步骤制备铁碳填料
①混料:将铁粉、活性炭、凹凸棒石粉末按重量比加入混料机中混合均匀;还原性铁粉和活性炭的质量比为1:1，凹凸棒石的添加量为还原性铁粉和活性炭总质量的10%;
②成球:将步骤①混好的原料加入到造粒机中成球；
③焙烧成型:将步骤②所得的成球在烧结炉中200°C焙烧120min，得铁碳填料，成球的颗粒的粒径为0.5-2.0 cm。
[0010]实施例2:依以下步骤制备铁碳填料
①混料:将铁粉、活性炭、凹凸棒石粉末按重量比加入混料机中混合均匀;还原性铁粉和活性炭的质量比为1:3，凹凸棒石的添加量为还原性铁粉和活性炭总质量的20%;
②成球:将步骤①混好的原料加入到造粒机中成球；
③焙烧成型:将步骤②所得的成球在烧结炉中250°C焙烧90min，得铁碳填料，成球的颗粒的粒径为0.5-2.0 cm。
[0011]实施例3:依以下步骤制备铁碳填料
①混料:将铁粉、活性炭、凹凸棒石粉末按重量比加入混料机中混合均匀;还原性铁粉和活性炭的质量比为1:5，凹凸棒石的添加量为还原性铁粉和活性炭总质量的30%;
②成球:将步骤①混好的原料加入到造粒机中成球；
③焙烧成型:将步骤②所得的成球在烧结炉中300°C焙烧70min，得铁碳填料，成球的颗粒的粒径为0.5-2.0 cm。
[0012]实施例4:依以下步骤制备铁碳填料
①混料:将铁粉、活性炭、凹凸棒石粉末按重量比加入混料机中混合均匀;还原性铁粉和活性炭的质量比为1:7，凹凸棒石的添加量为还原性铁粉和活性炭总质量的40%;
②成球:将步骤①混好的原料加入到造粒机中成球；
③焙烧成型:将步骤②所得的成球在烧结炉中350°C焙烧50min，得铁碳填料，成球的颗粒的粒径为0.5-2.0 cm。
[0013]实施例5:依以下步骤制备铁碳填料
①混料:将铁粉、活性炭、凹凸棒石粉末按重量比加入混料机中混合均匀;还原性铁粉和活性炭的质量比为1:9，凹凸棒石的添加量为还原性铁粉和活性炭总质量的40%;
②成球:将步骤①混好的原料加入到造粒机中成球；
③焙烧成型:将步骤②所得的成球在烧结炉中400°C焙烧30min，得铁碳填料，成球的颗粒的粒径为0.5-2.0 cm。
[0014]实施例6:依以下步骤制备铁碳填料
①混料:将铁粉、活性炭、凹凸棒石粉末按重量比加入混料机中混合均匀;还原性铁粉和活性炭的质量比为1:7，凹凸棒石的添加量为还原性铁粉和活性炭总质量的20%;
②成球:将步骤①混好的原料加入到造粒机中成球；
③焙烧成型:将步骤②所得的成球在烧结炉中400°C焙烧90min，得铁碳填料，成球的颗粒的粒径为0.5-2.0 cm。
[0015]实施例7:依以下步骤制备铁碳填料
①混料:将铁粉、活性炭、凹凸棒石粉末按重量比加入混料机中混合均匀;还原性铁粉和活性炭的质量比为1:3，凹凸棒石的添加量为还原性铁粉和活性炭总质量的25%;
②成球:将步骤①混好的原料加入到造粒机中成球；
③焙烧成型:将步骤②所得的成球在烧结炉中300°C焙烧60min，得铁碳填料，成球的颗粒的粒径为0.5-2.0 cm。
[0016]试验例:废水处理COD(化学需氧量)为45442 mg/L和pH为1.82的废水，当控制条件为:废水与本发明的铁碳填料质量比为I: 1、pH为2.0、反应时间60-90 min，废水的COD(化学需氧量)降低到15000 mg/L左右。
[0017]本发明的技术方案不限于上述实施例，根据本发明的技术方案得到的其它实施例均应落入本发明的保护范围内。
【主权项】
1.工业废水微电解预处理的铁碳填料，其特征在于:该铁碳填料由还原性铁粉、活性炭和凹凸棒石形成，还原性铁粉和活性炭的质量比为1:1?9，凹凸棒石的添加量为还原性铁粉和活性炭总质量的10%?40%。2.权利要求1所述的工业废水微电解预处理的铁碳填料的制备方法，其特征在于它包含如下步骤: ①混料:将铁粉、活性炭、凹凸棒石粉末按重量比加入混料机中混合均匀； ②成球:将步骤①混好的原料加入到造粒机中成球； ③焙烧成型:将步骤②所得的成球在烧结炉中200?400°C焙烧30?120min，得铁碳填料。3.根据权利要求2所述的工业废水微电解预处理的铁碳填料的制备方法，其特征在于:所述步骤②中成球的颗粒的粒径为0.5-2.0 cm。
【专利摘要】本发明公开了一种工业废水微电解预处理的铁碳填料及其制备方法，该铁碳填料由还原性铁粉、活性炭和凹凸棒石形成，还原性铁粉和活性炭的质量比为1：1~9，凹凸棒石的添加量为还原性铁粉和活性炭总质量的10%~40%。本发明有铁碳填料呈球形，无板结、钝化现象，不使用化学粘结剂，采用凹凸棒石，使用时稳定、不水解且有吸附作用，烧结温度低，具有高活性，与废水的接触面积大，处理效果好，颗粒填料分散到废水中的铁粉和碳粉可以随废水一起流出反应器外，只需定期向反应器补充填料，而无需清池更换填料，提高了操作的便易性，降低了劳动强度，简化了工艺过程，更具有工业化可行性。
【IPC分类】C02F1/461
【公开号】CN105502588
【申请号】CN201510832740
【发明人】陈新德, 彭芬, 张海荣, 熊莲, 郭海军, 王璨, 杨丹, 黄超, 林晓清
【申请人】中国科学院广州能源研究所, 中科院广州能源所盱眙凹土研发中心
【公开日】2016年4月20日
【申请日】2015年11月26日