专利名称：一种微电解填料及其制备方法
技术领域：
本发明涉及一种微电解填料及其制备方法。
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1. 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] Ie2+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；生成的狗2+进一步氧化成狗3+，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。其工作原理基于电化学、氧化-还原、物理吸附以及絮凝沉淀的共同作用对废水进行处理。该法具有适用范围广、处理效果好、成本低廉、操作维护方便，不需消耗电力资源等优点。该工艺用于难降解高浓度废水的处理可大幅度地降低COD和色度，提高废水的可生化性，同时可对氨氮的脱除具有很好的效果。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
本发明所要解决的技术问题在于克服了现有的微电解填料在使用过程中容易钝化板结，不能长时间使用从而需要频繁地更换微电解填料，由此导致吨水投资成本高等缺陷，提供了一种新型微电解填料及其制备方法。本发明的微电解填料具有比表面积大、比重轻、活性强、电流密度大、作用水效率高等特点，作用于废水可高效去除C0D，降低色度，提高可生化性，处理效果稳定，能够适用于各种类型的工业废水，可避免运行过程中的填料钝化、板结等现象。本发明的目的之一在于提供一种微电解填料的制备方法，其包括下述步骤将原料铁屑、活性炭以及分散剂混合；在无氧条件下，升温至1080°C _1180°C，于该温度下焙烧；冷却，破碎后筛选，即可；其中，所述铁屑的用量为所述原料质量的60-70% ；所述活性炭的用量为所述原料质量的20-30% ；所述分散剂的用量为所述原料质量的5-10%，较佳地为9-10% ；所述原料指铁屑、活性炭以及分散剂。其中，所述铁屑可采用普通铁屑，也可采用工业废铁屑，考虑到控制成本，较佳地采用回收废铁屑。所述铁屑在使用前较佳地经过烘干处理，所述烘干处理可采用本领域常规方法进行，较佳地为于180-220°C烘干1-1. 5小时。所述铁屑的粒径较佳地为200目以上，该粒径范围较现有技术范围更加广，更便于生产。本发明中可采用本领域常规的方法使所述铁屑的粒径满足上述要求，如研磨后过200目筛网。其中，所述活性炭可市场采购，其较佳地需满足下述参数要求0. 15%亚甲基兰吸着力彡12ml ；pH值为7-9 ；总铁含量彡0. IOwt % ；氯化物含量彡0. 25wt% ；钙镁(以MgO 计)彡0. 25 ；酸溶物含量彡3. 5wt% ；灼烧残渣彡8wt% ；干燥减重彡IOwt%, 为占所述活性炭质量的百分比。其中，所述分散剂可根据常识，选择不与废水发生反应从而影响其发挥分散效果的分散剂，较佳地为氧化铝、四硼酸钠和二氧化硅等中的一种或多种。所述分散剂可有效降低铁泥产量，减缓结疤阻垢。其中，所述的焙烧可采用本领域常规的焙烧设备进行，较佳地在高温炉中进行。其中，所述焙烧的时间可根据本领域常规方法进行选择，较佳地为9-11小时。其中，所述的升温较佳地为在4小时内从室温升温至1080°C -1180°C。所述的冷却较佳地为从焙烧的温度冷却8-10小时至室温。其中，所述的破碎后筛选中的筛选较佳地为过200目以上的筛网。本发明的目的之二在于提供了一种由上述制备方法制得的微电解填料。所述微电解填料的化学成分为铁60-70%，碳20-30%，分散剂5-10%。本发明中，上述优选条件在符合本领域常识的基础上可任意组合，即得本发明各较佳实施例。本发明的原料和试剂皆市售可得。本发明的积极进步效果在于1、本发明的微电解填料能够保证“原电池”效应的持续作用，不会像铁炭物理混合组配那样容易出现阴阳极分离，影响原电池反应。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，一般工业废水只需要30-60分钟，长期运行稳定有效。2、所述微电解填料的比重为0. 8-1. 0吨/立方米，比表面积1. 0-1. 5平方米/ 克，空隙率50-60%，物理强度> 1500Kg/cm2。所述微电解填料的尺寸可根据实际使用需要进行定制。相对于现有的微电解填料，本发明的微电解填料铁含量相对更低，因此大大降低了比重，更利于装运，便于使用。活性炭的使用范围增大，便于采购生产。本发明可使用的分散剂的种类增多，可根据不同废水加以调节。本发明的微电解填料对各种废水都有较好的处理效果。3、本发明的微电解填料对于废水COD的去除，色度的降低都有显著的效果，并且能够很好地提高废水的可生化性，处理效果稳定。
具体实施例方式下面通过实施例的方式进一步说明本发明，但并不因此将本发明限制在所述的实施例范围之中。下述实施例中使用的活性炭的参数为0. 15%亚甲基兰吸着力(ml)彡12 ；pH值为7-9 ；总铁含量(％ )彡0. 10 ；氯化物)彡0. 25 ；钙镁(以MgO计)彡0. 25 ；酸溶物)彡3. 5 ；灼烧残渣)彡8 ；干燥减重)彡10 ；wt%为占活性炭质量的百分比。COD 检测标准为 GB/T 11914-1989;B/C 比检测标准为 GB/T 7488-1987 ；色度检测标准为GB/T 11903-1989。实施例1取废铁屑于200°C下烘干处理1小时后冷却过200目筛，将原料废铁屑68%、活性炭22%和氧化铝10%混合装罐(百分比为占原料质量的百分比)，进入高温炉还原，在无氧条件下升温4小时至1080°C保温10小时降温8小时冷却后出炉，经破碎后过200目筛，得微电解填料。其中铁含量64%，活性炭22%，氧化铝10%，余量为杂质。微电解填料的性能指标比重为0. 9吨/立方米，比表面积1. 2平方米/克，空隙率52%，物理强度 1550Kg/cm2。实施例2取废铁屑于180°C下烘干处理1. 5小时后冷却过200目筛，将废铁屑70%、活性炭21%和四硼酸钠9%混合装罐(百分比为占原料质量的百分比)，进入高温炉还原，在无氧条件下升温4小时至1080°C保温10小时降温8小时冷却后出炉，经破碎后过200目筛， 得微电解填料。其中铁含量70%，活性炭21%，四硼酸钠8%，余量为杂质。微电解填料的性能指标比重为0. 99吨/立方米，比表面积1. 1平方米/克，空隙率51 %，物理强度为 1600Kg/cm2。实施例3取废铁屑于180°C下烘干处理1. 5小时后冷却过200目筛，将原料废铁屑60%、 活性炭30%和二氧化硅10%混合装罐(百分比为占原料质量的百分比)，进入高温炉还原， 在无氧条件下升温3小时至1180°C保温9小时降温10小时冷却后出炉，经破碎后过200目筛，得微电解填料。其中铁含量59%，活性炭30%，二氧化硅10%，余量为杂质。微电解填料的性能指标比重为0. 8吨/立方米，比表面积1. 25平方米/克，空隙率56%，物理强度为 1510Kg/cm2。实施例4取废铁屑于180°C下烘干处理1. 5小时后冷却过200目筛，将原料废铁屑65%、 活性炭30%和二氧化硅5%混合装罐(百分比为占原料质量的百分比)，进入高温炉还原， 在无氧条件下升温4小时至1180°C保温11小时降温10小时冷却后出炉，经破碎后过200 目筛，得微电解填料。其中铁含量64%，活性炭30%，二氧化硅4%，余量为杂质。微电解填料的性能指标比重为0. 8吨/立方米，比表面积1. 0平方米/克，空隙率60%，物理强度为 1500Kg/cm2。效果实施例1微电解填料对COD的去除效果测试1、用实施例2的微电解填料对印染厂废水进行处理，检测处理后COD值。测试方法为取印染厂废水进行5t/h废水处理测试，罐体总停留时间2小时，微电解填料停留时间ι. ο小时，出水絮凝沉淀后应用国标法进行COD检测。微电解填料在处理过程中不钝化、不板结。
测试结果见表1 表 权利要求
1.一种微电解填料的制备方法，其特征在于其包括下述步骤将原料铁屑、活性炭以及分散剂混合；在无氧条件下，升温至1080°c -1180°C，于该温度下焙烧；冷却，破碎后筛选，即可；其中，所述铁屑的用量为所述原料质量的60-70%;所述活性炭的用量为所述原料质量的20-30% ；所述分散剂的用量为所述原料质量的5-10%。
2.如权利要求1所述的制备方法，其特征在于所述铁屑为回收废铁屑。
3.如权利要求1或2所述的制备方法，其特征在于所述铁屑在使用前经过烘干处理， 所述烘干处理较佳地为于180-220°C烘干1-1. 5小时。
4.如权利要求1或2所述的制备方法，其特征在于所述铁屑的粒径为200目以上。
5.如权利要求1或2所述的制备方法其特征在于所述活性炭的参数要求为0.15% 亚甲基兰吸着力彡12ml ；pH值为7-9;总铁含量彡0. IOwt% ；氯化物含量彡0. 25wt% ；以 MgO计的钙镁< 0. 25 ；酸溶物含量< 3. 5衬％;灼烧残渣< 8衬％;干燥减重< 10wt%，wt% 为占所述活性炭质量的百分比。
6.如权利要求1、2或5所述的制备方法，其特征在于所述分散剂为氧化铝、四硼酸钠和二氧化硅中的一种或多种。
7.如权利要求1 6中任一项所述的制备方法，其特征在于所述焙烧的时间为9-11 小时。
8.如权利要求1或7所述的制备方法，其特征在于所述的升温为在4小时内从室温升温至1080°C -IlSO0C ；所述的冷却为从焙烧温度冷却8-10小时至室温。
9.如权利要求1所述的制备方法，其特征在于所述破碎后筛选中所述的筛选为过200 目以上的筛网。
10.由权利要求1 9中任一项所述的制备方法制得的微电解填料。
全文摘要
本发明公开了一种微电解填料的制备方法，将原料铁屑、活性炭以及分散剂混合；在无氧条件下，升温至1080℃-1180℃，于该温度下焙烧；冷却，破碎后筛选；所述铁屑的用量为60-70％；所述活性炭的用量为20-30％；所述分散剂的用量为5-10％。本发明的微电解填料对于废水COD的去除，色度的降低都有显著的效果，并且能够很好地提高废水的可生化性，在处理过程中不钝化、不板结，反应速率快，一般工业废水只需要30-60分钟，长期运行稳定有效。本发明的微电解填料铁含量相对更低，因此大大降低了比重，更利于装运，便于使用。活性炭的使用范围增大，便于采购生产。本发明可使用的分散剂的种类增多，可根据不同废水加以调节，对各种废水都有较好的处理效果。
文档编号C02F1/461GK102557201SQ20101059947
公开日2012年7月11日 申请日期2010年12月17日 优先权日2010年12月17日
发明者王炜 申请人:上海洗霸科技股份有限公司