一种用于含硫氰酸盐废水的微电解填料的制备方法及其应用与流程

本发明属于含硫氰酸盐的废水处理，尤其涉及一种用于含硫氰酸盐废水的微电解填料的制备方法及应用。

背景技术：

1、硫氰酸盐是焦炭制造工业排出物的主要成分之一，是一种有毒污染物，对人类健康和水生物种有毒害影响，硫氰酸盐还广泛存在于冶金、纺织、印染、橡胶等工业生产废水中。虽然硫氰酸盐的毒性比氰化物低，但是它比氰化物更难降解和水解，其不完全氧化还可能导致氰化物的产生；并且硫氰酸盐的浓度超过一定范围时，会对环境和人类造成极大的危害。针对含硫氰酸盐废水的无害化处理主要包括生物、物理、化学等处理方法：生物法因其较脆弱的微生物活性，只能用于低浓度的硫氰酸盐处理；物理方法如吸附、离子交换法等，不能实现硫氰酸盐的无害化处理且效果较差。化学方法包括混凝沉淀、湿法氧化和臭氧氧化法等，较物理法更有效但是实施成本高。化学法作为高效的处理方法收到广泛关注，目前较常用的是碱性氯化法，在氯化作用较强时，硫氰酸盐可直接被氧化为二氧化碳和氮气；但是该处理方法会产生污泥，并且会形成剧毒的氯化氰。而且，在用化学法进行废水处理时，还常常会受到较为严苛的酸碱度的限制，适用废水的ph范围仅局限于酸性或仅限于碱性，尤其是使用化学法处理硫氰酸盐时，由于其处理不慎易产生有毒有害的氰化物，导致现有技术中缺乏有效低成本的硫氰酸盐化学处理技术。

2、铁碳微电解技术的研发和应用，为降低难降解废水处理成本和实现“以废治废”提供了一种可行途经。微电解体系存在氧化、还原、吸附及混凝沉淀等多种作用，可以实现污染物的降解甚至是完全矿化，能够作为含硫氰酸盐废水的处理技术。但作为铁碳微电解技术的物质基础——微电解填料目前仍存在低ph限制即在偏酸性条件下才有较高的微电解能力，且运行过程中容易出现易钝化的问题。因此，针对含硫氰酸盐废水亟需开发一种宽ph范围适应性、抗板结能力强的功能性铁碳微电解填料。

技术实现思路

1、本发明的目的为：提供一种磁化改性三元微电解填料及其制备方法，可适用ph范围广，长期使用稳定性高，用于含硫氰酸盐废水处理时具有高效的去除效率。

2、本发明的技术方案为：

3、一种用于含硫氰酸盐废水的微电解填料的制备方法，包括以下步骤：

4、步骤一，制球体：

5、将原料过筛后，按以下质量份混合均匀，然后加水并造粒成粒径为1～1.5cm的球体，于105～120℃烘干；

6、所述原料包括：铁粉14～50份，活性炭粉6～47份，铜粉4～35份，粘结剂20～40份，造孔剂1～5份,所述粘结剂为钠基膨润土；其中，铁粉先过60目筛，所得筛下物过80目筛，取筛上物为原料；活性炭粉先过80目筛，所得筛下物过100目筛，取筛上物为原料；铜粉先过160目筛，所得筛下物过200目筛，取筛上物为原料；所述粘结剂过200～240目筛，取筛下物为原料；

7、步骤二，煅烧：

8、将所述球体在氮气气氛下煅烧，煅烧温度650～800℃，煅烧时间1.5～2.5h；在氮气气氛中冷却至室温，得微电解填料前体；

9、步骤三，磁化改性：

10、将所得微电解填料前体置于磁场强度为10～40mt的磁场中磁化10～40min。

11、本发明的方法中，在步骤一制球体的原料中，铁粉、活性炭粉、铜粉和粘结剂的粒径依次减小，这样，在制成球体后，较为细小颗粒的粘结剂能够填充在铁粉、活性炭粉和铜粉之间，将三者均匀且牢固地粘结在一起，由此种粘结牢固的球体煅烧后具有更好的粘结强度，铁碳组分空间分布规整，在废水处理过程中不易粉化开裂。如果采用过大的粘结剂颗粒，则不易填充铁粉、活性炭粉和铜粉三者之间的空隙，导致粘结效果差，所制成的球体状填料易开裂和粉化，粉化填料之间的空隙变小而造成板结，进一步影响硫氰酸根与铁、碳的接触面积，导致硫氰酸根的去除率降低或填料过早的失效。在本发明的方法中，所制球体中铜粉的粒径小于铁粉和活性炭粉，铁粉的粒径大于活性碳粉和铜粉，这种不同原料进行不同层级的颗粒设置可以达到以下效果：作为催化颗粒的铜粉能够连结在铁粉和碳粉颗粒之间，在铁和碳发生氧化还原反应时如同桥梁一样将两者保持连接，更好地对反应进行催化，提高电子传递速率，产生更多的反应活性氧；较大颗粒的铁粉则有较大的磁化系数，有利于被磁化改性，也有利于磁化后保留有较多的剩磁，且剩磁不易消失。活性炭粉粒径范围适中，还可以利用活性炭本身的孔隙结构，为填料内部的结构做支撑。本发明的方法，采用铁粉、活性炭粉、铜粉和粘结剂的粒径依次减小的技术方案，有利于使所制备的微电解填料磁性强、反应活性高且不易板结，能同时满足弱酸性和弱碱性废水中硫氰酸根的去除，且使用寿命长。原料中添加的造孔剂在煅烧过程中产生气体，使得球体中产生小孔，增加了硫氰酸根与铁、碳的接触面积，使反应面积增大，提高微电解填料的活性。另外，本发明的方法通过对微电解填料前体进行磁化，剩磁的存在对体系中的铜，包括cu+、cu2+等产生磁场力的作用，使得所制备的微电解填料中铜的催化能力增强，增强了cu元素在三元体系中的催化作用，并且拓宽了填料适用ph范围。

12、优选地，所述造孔剂为碳酸氢铵。碳酸氢铵水溶性好，在制球体时可以通过水溶液与各原料均匀地混合，干燥后均匀分布在球体内部，因此，在煅烧产气时可以在球体中产生均匀贯通的气孔，从而使所制备的填料多孔，反应活性高。

13、优选地，所述磁场为钕铁硼永磁体产生的磁场。钕铁硼永磁体产生磁场方便，适合于小批量微电解填料的制备。当然，在制备大批量微电解填料时，使用直流电产生的磁场用于磁化更为方便和高效。

14、优选地，所述铁粉为还原铁粉。还原铁粉具有较为疏松的微观结构，比表面积大，这使得其与活性碳粉及铜粉混合时更易混合均匀，由此制成的微电解填料反应活性较高，硫氰酸根的去除能力强。

15、本发明还提供一种用于含硫氰酸盐废水的微电解填料，由上述方法制成。本发明的方法所制备的微电解填料，由于采用了铁粉、活性炭粉、铜粉和粘结剂的粒径依次减小的原料，并且在煅烧制成微电解填料前体后进行磁化处理，使得所制备的微电解填料不仅不易开裂和粉化、反应活性高，适用废水的ph范围宽，而且硫氰酸根的去除效率高，使用寿命长。

16、本发明还提供所述用于含硫氰酸盐废水的微电解填料的应用，包括以下步骤：

17、步骤一，将含有硫氰酸盐的废水调节至ph为3～9；

18、步骤二，在废水中投入所述用于含硫氰酸盐废水的微电解填料，向水中曝入氧气或空气。

19、本发明的用于含硫氰酸盐废水的微电解填料处理含有硫氰酸盐的废水，能在ph为3～9范围内均具有较高的去除率和较长的使用寿命。

20、本发明的有益效果为：

21、本发明的方法所制备的磁化改性三元微电解填料，用于含硫氰酸盐废水的处理时，能在废水ph为3～9范围内具有较高的去除率和较长的使用寿命，在工程应用中大大减少了微电解前期的酸投加量，降低工艺成本。本发明的方法所制备的磁化改性三元微电解填料用于其他工业废水处理领域中，也可以达到以上目的。

技术特征：

1.一种用于含硫氰酸盐废水的微电解填料的制备方法，其特征在于，包括以下步骤：

2.如权利要求1所述用于含硫氰酸盐废水的微电解填料的制备方法，其特征在于，所述造孔剂为碳酸氢铵。

3.如权利要求1所述用于含硫氰酸盐废水的微电解填料的制备方法，其特征在于，所述磁场为钕铁硼永磁体产生的磁场。

4.如权利要求1所述用于含硫氰酸盐废水的微电解填料的制备方法，其特征在于，所述铁粉为还原铁粉。

5.一种用于含硫氰酸盐废水的微电解填料，其特征在于，采用权利要求1至4之一的方法制成。

6.如权利要求5所述用于含硫氰酸盐废水的微电解填料的应用，其特征在于，包括以下步骤：

技术总结
本发明公开了一种用于含硫氰酸盐废水的微电解填料的制备方法：原料过筛混匀制成1～1.5cm的球体，烘干：原料包括铁粉14～50份，活性炭粉6～47份，铜粉4～35份，钠基膨润土20～40份，造孔剂1～5份。其中铁粉过60目筛后将筛下物过80目筛，取筛上物；活性炭粉过80目筛所得筛下物过100目筛，取筛上物；铜粉过160目筛所得筛下物过200目筛，取筛上物；粘结剂过200～240目筛取筛下物；球体煅烧后10～40MT磁场中磁化10～40min。本发明还公开了所制备填料用于处理硫氰酸盐的微电解应用。本发明制备的用于含硫氰酸盐废水的微电解填料，在废水pH为3～9范围有较高的除率和较长使用寿命。

技术研发人员：岳正波,王非,王进,朱训农,詹欣源,吕良露
受保护的技术使用者：中国石油化工股份有限公司
技术研发日：
技术公布日：2024/1/14