一种微电解填料及其制备方法
【专利摘要】本发明公开了一种微电解填料及其制备方法，微电解填料包括铁粉、铁屑、紫砂、硼砂、膨润土、活性炭粉、氢氧化钠、沸石、玉米淀粉、羧甲基纤维素钠，各成分含量如下(wt％)：铁粉：60?70；铁屑：15?20；紫砂：2?3；硼砂：2?3；膨润土：5?8；活性炭粉：6?8；氢氧化钠：0.2?1；沸石：0.1?0.5；玉米淀粉：0.2?0.5；羧甲基纤维素钠：0.1?0.8。制备方法包括原料筛选；原料混合；压膜成型；烘干烧结。相比现有技术，本发明具有微电解效率高、无板结、成本低、使用寿命长、过滤净化效果好的特点。
【专利说明】
一种微电解填料及其制备方法
技术领域
[0001] 本发明属于环保领域，尤其涉及一种微电解填料及其制备方法。
【背景技术】
[0002] 铁碳微电解技术主要利用了铁的还原性、铁的电化学性、铁离子的絮凝吸附三者 共同作用来净化废水。
[0003] 铁碳微电解工艺的电解材料一般采用铸铁肩和活性炭或者焦炭，当材料浸没在废 水中时，发生内部和外部两方面的电解反应。一方面铸铁中含有微量的碳化铁，碳化铁和纯 铁存在明显的氧化还原电势差，这样在铸铁肩内部就形成了许多细微的原电池，纯铁作为 原电池的阳极，碳化铁作为原电池的阴极，在含有酸性电解质的水溶液中发生电化学反应， 使铁变为二价铁离子进入溶液。此外，铸铁肩和其周围的炭粉又形成了较大的原电池，因此 在利用微电解进行废水处理的过程实际上是内部和外部双重电解的过程，或者称之为存在 微观和宏观的原电池反应。另外，为了增加电位差，促进铁离子的释放，也可在铁碳微电解 填料中加入一定比例催化剂。
[0004] 发生电化学反应过程如下：
[0005] 阳极(Fe):Fe-2e-Fe2+ E(Fe/Fe2+) =0.44V
[0006] 阴极（C):2H++2e-H2 E(H+/H2) =0.00V
[0007] 反应中，产生了初生态的Fe2+和原子H，它们具有高化学活性，能改变废水中许多有 机物的结构和特性，使有机物发生断链、开环等作用。
[0008] 若有曝气，还会发生下面的反应：
[0009] 〇2+4H++4e^2H20 E(02) = 1.23V
[0010] 〇2+2H2〇+4e-40H- E(〇2/OH-)=0.41V
[0011] Fe2++02+4H+^2H20+Fe 3+
[0012] 反应中生成的0『是出水pH值升高的原因，而由Fe2+氧化生成的Fe3+逐渐水解生成 聚合度大的Fe(0H) 3胶体絮凝剂，可以有效地吸附、凝聚水中的悬浮物及重金属离子，且吸 附性能远远高于一般的Fe(0H)3,从而增强对废水的净化效果。
[0013] 微电解技术在印染废水、造纸废水、焦化废水、炸药废水、制药废水、含油废水、垃 圾渗滤液、高盐度废水等废水进行了大量的试验研究，采用微电解技术，对C0D有一定的去 除，同时大大的改善了废水的可生化性，尤其是对酸性废水，PH值提高很多，也大大节约了 中和药剂的费用，因此目前，微电解技术应用前景广阔，但是采用传统的微电解存在如下问 题:长时间运行后会有机物在铁电极上沉积，形成一层钝化膜，阻碍了铁与碳形成稳定的原 电池;铁碳填料容易出现板结，阻碍了废水与填料的有效接触，形成短流，从而降低了废水 的处理效果;铁、碳电极反应需要在酸性条件下进行反应才能达到较好的效果，若进水pH值 波动较大，则调节pH值加入的酸和碱大大的提高了废水处理的成本。
【发明内容】
[0014] 发明目的:本发明的目的是一种基于以上不足，本发明提出一种微电解效率高、无 板结、成本低、使用寿命长、过滤净化效果好的微电解填料及其制备方法。
[0015] 技术方案:本发明所述的一种微电解填料，包括铁粉、铁肩、紫砂、硼砂、膨润土、活 性炭粉、氢氧化钠、沸石、玉米淀粉、羧甲基纤维素钠，各成分含量如下(wt % ):
[0016] 铁粉:60-70;
[0017] 铁肩：15-20;
[0018] 紫砂:2-3;
[0019] 硼砂:2-3;
[0020]膨润土 :5-8;
[0021] 活性炭粉:6-8;
[0022]氢氧化钠:0.2-1;
[0023] 沸石：0·1-〇·5;
[0024] 玉米淀粉:0.2-0.5;
[0025] 羧甲基纤维素钠:0.1-0.8。
[0026]所述的铁粉为工业级还原铁粉，颗粒直径为90目-100目。
[0027] 所述的铁肩颗粒直径为3mm-6mm。
[0028] 所述的活性炭粉颗粒直径为80目-90目。
[0029]所述的膨润土颗粒直径为80目-90目。
[0030] -种微电解填料，各成分含量如下(wt%):
[0031] 铁粉:64;
[0032]铁肩：16;
[0033] 紫砂：2.5;
[0034] 硼砂：2.5;
[0035] 膨润土:6;
[0036] 活性炭粉:7;
[0037] 氢氧化钠:0.6;
[0038] 沸石：0.4;
[0039] 玉米淀粉:0.3;
[0040] 羧甲基纤维素钠:0.7。
[0041 ] -种微电解填料的制备方法，包括下述步骤，
[0042] (1)原料筛选:按要求将各种原料去杂质、筛选；
[0043] (2)原料混合:将所述的铁粉、铁肩、紫砂、硼砂、膨润土、活性炭粉、氢氧化钠、沸 石、玉米淀粉、羧甲基纤维素钠根据配比通过机械搅拌机混合均匀，搅拌时间60min;
[0044] (3)压膜成型：加水搅拌陈化稳定20min-30min后将混合料经机械挤压成型，得到 直径80mm-l 20mm、高度60mm-l 00mm的成型填料，经过脱模制成湿的填料还体；
[0045] (4)烘干烧结：自然干燥后将填料坯体置于60°C_80°C下烘干120min，隔绝空气条 件下置于825 °C -1000 °C下烧结lOOmin，待填料坯体冷却后，即得到所述的微电解填料。
[0046]有益效果:与现有技术相比，本发明具有以下显著优点:本发明微电解填料的制备 方法采用以铁、活性炭为填料主体，通过粉末冶金技术将材料固相烧结成具有一定合金结 构的载体，能够保证微电解技术持续作用，不会像铁炭物理混合组配那样容易出现阴阳极 分离，影响微电解反应。同时，本发明的微电解填料为微孔合金结构，比表面积大，活性强， 不钝化，不板结，阴阳极针对不同废水进行配比，对废水处理提供了更大的电流密度和更好 的微电解反应效果，反应速率快。
[0047]而且，本发明微电解填料使用过程中反应核心铁在不断的消耗，而炭则以粉末活 性炭的形式随水漂出，并在后续处理中起到良好的吸附和催化载体作用。本发明微电解填 料在填料使用到一定周期后，无需更换，可通过直接少量投加的方式实现填料的补充，保证 微电解系统持续、稳定，同时极大地减少了工人的操作强度，降低了人工成本。
[0048]同时，本发明中添加了紫砂，选用江苏无锡地区特有的紫砂为添加剂，在同等条件 下，添加紫砂后对废水的处理效果增加了5%左右，这在添加之前是没有想到的。原因可能 是紫砂具有强大的吸附和记忆功能，可以对同类废水中的某些物质进行吸附聚合，最终成 为一个结石，不仅处理效果好，而且便于清理。
【具体实施方式】
[0049]下面对本发明的技术方案作进一步说明。
[0050] 实施例1:
[0051 ] -种微电解填料，各成分含量如下(wt % ):铁粉:60;铁肩：15;紫砂:2;硼砂:2;膨 润土:5;活性炭粉:6;氢氧化钠:0.2;沸石:0.1;玉米淀粉:0.2;羧甲基纤维素钠:0.1。制备 方法，包括下述步骤(1)原料筛选:按要求将各种原料去杂质、筛选；（2)原料混合:将所述的 铁粉、铁肩、紫砂、硼砂、膨润土、活性炭粉、氢氧化钠、沸石、玉米淀粉、羧甲基纤维素钠根据 配比通过机械搅拌机混合均勾，搅拌时间60min; (3)压膜成型：加水搅拌陈化稳定20min后 将混合料经机械挤压成型，得到直径80mm、高度60mm的成型填料，经过脱模制成湿的填料还 体；（4)烘干烧结：自然干燥后将填料坯体置于60°C下烘干120min，隔绝空气条件下置于825 °C下烧结lOOmin，待填料坯体冷却后，即得到所述的微电解填料。
[0052] 本发明制备的微电解填料与传统微电解填料的对比实验：
[0053]
[0054]
[0055] 实施例2:
[0056] -种微电解填料，各成分含量如下(wt % ):铁粉:60;铁肩：15;紫砂:3;硼砂：1;膨 润土 :8;活性炭粉:8;氢氧化钠：1;沸石:0.5;玉米淀粉:0.5;羧甲基纤维素钠:0.8。制备方 法，包括下述步骤(1)原料筛选:按要求将各种原料去杂质、筛选；（2)原料混合:将所述的铁 粉、铁肩、紫砂、硼砂、膨润土、活性炭粉、氢氧化钠、沸石、玉米淀粉、羧甲基纤维素钠根据配 比通过机械搅拌机混合均勾，搅拌时间60min; (3)压膜成型：加水搅拌陈化稳定20min后将 混合料经机械挤压成型，得到直径120mm、高度100mm的成型填料，经过脱模制成湿的填料还 体；（4)烘干烧结：自然干燥后将填料坯体置于80°C下烘干120min，隔绝空气条件下置于 1000°C下烧结lOOmin，待填料坯体冷却后，即得到所述的微电解填料。
[0057] 本发明制备的微电解填料与传统微电解填料的对比实验：
[0058]
[0059] 实施例3:
[0060] -种微电解填料，各成分含量如下(wt % ):铁粉:64;铁肩：16;紫砂:2;硼砂:2.5; 膨润土:5;活性炭粉:5;氢氧化钠:0.6;沸石:0.4;玉米淀粉:0.3;羧甲基纤维素钠:0.7。制 备方法，包括下述步骤(1)原料筛选:按要求将各种原料去杂质、筛选；（2)原料混合:将所述 的铁粉、铁肩、紫砂、硼砂、膨润土、活性炭粉、氢氧化钠、沸石、玉米淀粉、羧甲基纤维素钠根 据配比通过机械搅拌机混合均勾，搅拌时间60min; (3)压膜成型：加水搅拌陈化稳定25min 后将混合料经机械挤压成型，得到直径90mm、高度80mm的成型填料，经过脱模制成湿的填料 坯体；（4)烘干烧结：自然干燥后将填料坯体置于75°C下烘干120min，隔绝空气条件下置于 900°C下烧结lOOmin，待填料坯体冷却后，即得到所述的微电解填料。
[0061] 本发明制备的微电解填料与传统微电解填料的对比实验：
[0062]
【主权项】
1. 一种微电解填料，其特征在于:包括铁粉、铁肩、紫砂、硼砂、膨润土、活性炭粉、氢氧 化钠、沸石、玉米淀粉、羧甲基纤维素钠，各成分含量如下(wt%) : 铁粉:60-70; 铁肩：15-20; 紫砂:2-3; 硼砂:2_3; 膨润土: 5-8; 活性炭粉:6-8; 氢氧化钠:0.2-1; 沸石:0.1-0.5; 玉米淀粉:0.2-0.5; 羧甲基纤维素钠:〇. 1-0.8。2. 根据权利要求1所述的微电解填料，其特征在于:所述的铁粉为工业级还原铁粉，颗 粒直径为90目-100目。3. 根据权利要求1所述的微电解填料，其特征在于:所述的铁肩颗粒直径为3mm-6mm。4. 根据权利要求1所述的微电解填料，其特征在于:所述的活性炭粉颗粒直径为80目-90目。5. 根据权利要求1所述的微电解填料，其特征在于:所述的膨润土颗粒直径为80目-90 目。6. 根据权利要求1所述的微电解填料，其特征在于:所述的各成分含量如下(wt % ): 铁粉:64; 铁肩：16; 紫砂:2.5 硼砂:2.5; 膨润土:6; 活性炭粉:7; 氢氧化钠:〇. 6; 沸石:0.4; 玉米淀粉:0.3; 羧甲基纤维素钠:0.7。7. -种微电解填料的制备方法，其特征在于:包括下述步骤， (1) 原料筛选:按要求将各种原料去杂质、筛选； (2) 原料混合:将所述的铁粉、铁肩、紫砂、硼砂、膨润土、活性炭粉、氢氧化钠、沸石、玉 米淀粉、羧甲基纤维素钠根据配比通过机械搅拌机混合均匀，搅拌时间为60min; (3) 压膜成型：加水搅拌陈化稳定20min-30min后将混合料经机械挤压成型，得到直径 80mm-120mm、高度60mm-100mm的成型填料，经过脱模制成湿的填料还体； (4) 烘干烧结：自然干燥后将填料坯体置于60°C_80°C下烘干120min，隔绝空气条件下 置于825 °C -1000 °C下烧结lOOmin，待填料坯体冷却后，即得到所述的微电解填料。
【文档编号】C02F1/461GK105936526SQ201610446671
【公开日】2016年9月14日
【申请日】2016年6月21日
【发明人】周亚强, 陈欢, 周萍, 周敏, 陈艳, 吴正强, 吴虎强
【申请人】江苏保瑞工业水处理有限公司