鐵碳微電解填料及其制備方法和應(yīng)用
【專利摘要】本發(fā)明涉及一種鐵碳微電解填料，其由下述重量百分比原料制成：鐵粉40－50%、活性炭粉20－30%，厭氧污泥15－25%，錳粉3－5%，石墨烯0.1－0.5%，3－5%羥丙基甲基纖維素和5－8%硅酸鈉。該鐵碳微電解填料制備工藝簡單，強(qiáng)度大，使用周期長，用于工業(yè)廢水的處理，可大幅度降低廢水中的COD、重金屬含量及色度等。
【專利說明】
鐵碳微電解填料及其制備方法和應(yīng)用
技術(shù)領(lǐng)域
[0001] 本發(fā)明屬于廢水處理技術(shù)領(lǐng)域，具體涉及一種鐵碳微電解填料及其制備方法和應(yīng) 用。
【背景技術(shù)】
[0002] 鐵碳微電解技術(shù)處理工業(yè)廢水，因其工藝簡單、操作方便且可以達(dá)到以廢治廢的 目的而在近年來受到廣泛重視。微電解又稱為內(nèi)電解，主要是基于電化學(xué)中的電池反應(yīng)，涉 及到氧化還原、電富集、物理吸附和絮凝沉降等多種作用。反應(yīng)過程是以鐵為陽極，含碳物 質(zhì)作為陰極，廢水中的離子作為電解質(zhì)，從而形成電池反應(yīng)。不但可以去除部分難降解物 質(zhì)，大幅度降低色度，還可以改變部分有機(jī)物形態(tài)和結(jié)構(gòu)，提高廢水的可生化性，達(dá)到污水 處理的目的。
[0003] 但目前市場上的大部分微電解填料都存在諸多缺點(diǎn)，如:填料使用一段時間后，由 于填料的強(qiáng)度不夠以及鐵的腐蝕，容易出現(xiàn)流失、結(jié)塊等;或者在處理工業(yè)廢水時，對C0D、 色度及部分重金屬去除率低等。因此研發(fā)一種性能穩(wěn)定、強(qiáng)度大、活性高、廢水處理效果好、 制備工藝簡單的微電解填料迫在眉睫。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0004] 本發(fā)明目的在于克服現(xiàn)有技術(shù)缺陷，提供一種強(qiáng)度大、活性高、廢水處理效果好的 鐵碳微電解填料。
[0005] 本發(fā)明還提供了上述鐵碳微電解填料的制備方法及其在工業(yè)廢水處理方面的應(yīng) 用。
[0006] 為實(shí)現(xiàn)上述目的，本發(fā)明采用如下技術(shù)方案： 一種鐵碳微電解填料，其由下述重量百分比原料制成：鐵粉40 - 50%、活性炭粉20 - 30%，厭氧污泥(取自駐馬店市第三污水處理廠）15 - 25%，錳粉3 - 5%，石墨烯0.1 - 0.5%，3 - 5%輕丙基甲基纖維素和5 - 8%娃酸鈉。
[0007] 具體的，鐵碳微電解填料的粒徑優(yōu)選為2.5 - 3cm。
[0008] 上述鐵碳微電解填料的制備方法，其包括如下步驟： 1) 按比例稱取鐵粉、活性炭粉、厭氧污泥、錳粉和石墨烯，加水(水的添加量占原料鐵 粉、活性炭粉、厭氧污泥、錳粉與石墨烯質(zhì)量之和的60 - 70%，其中優(yōu)選65%左右)混合均勻得 到半成品A; 2) 向半成品A中加入羥丙基甲基纖維素和硅酸鈉(兩者用作粘合劑），混合均勻得到半 成品B; 3) 將半成品B制成粒徑為2 - 3cm的球狀顆粒，然后置于烘箱中于100°C - 120°C下干燥 8h - IOh，再置于馬弗爐中于500°C - 600°C焙燒IOh - 12h，自然冷卻至室溫，即得。
[0009] 上述鐵碳微電解填料在工業(yè)廢水處理方面的應(yīng)用。具體的，直接將鐵碳微電解填 料浸沒于工業(yè)廢水中，在曝氣條件下進(jìn)行，并保持氣水體積比為3 - 5:1，處理時間為 120min - 150min。處理結(jié)束后靜置，排出上清液，廢水處理完畢。所述的工業(yè)廢水可以為高 COD、高色度、銅含量較高的化工廢水。
[0010] 本發(fā)明針對現(xiàn)有技術(shù)中的不足，提供了一種以鐵粉、活性炭粉、厭氧污泥、錳粉、石 墨烯、羥丙基甲基纖維素和硅酸鈉為主要原料，并且經(jīng)稱量、制粒、烘干、焙燒等步驟制成的 鐵碳微電解填料。該鐵碳微電解填料制備工藝簡單，強(qiáng)度大，使用周期長，用于工業(yè)廢水的 處理，可大幅度降低廢水中的COD、重金屬含量及色度等。
[0011] 和現(xiàn)有技術(shù)相比，本發(fā)明的有益效果： 1) 本發(fā)明制備的微電解填料使用厭氧污泥作為模板劑，經(jīng)焙燒后，厭氧污泥內(nèi)的微生 物被碳化，形成孔狀結(jié)構(gòu)，增加了填料內(nèi)部的成孔率和孔隙度，提供了均勻的水氣流動通 道，促進(jìn)內(nèi)外水流的交換，對廢水的處理提供了更大的電流密度和更好的催化反應(yīng)效果。同 時實(shí)現(xiàn)了廢棄物的資源化利用； 2) 本發(fā)明制備的微電解填料中含有錳元素，可以提高廢水處理過程中原電池反應(yīng)效率 和防止填料表面的鈍化，同時能促進(jìn)廢水中重金屬的去除； 3) 本發(fā)明制備的微電解填料中添加微量的石墨烯，較大的提高了微電解填料的強(qiáng)度， 降低了填料在使用過程中的磨損； 4) 傳統(tǒng)的微電解填料在使用時，必須進(jìn)行pH調(diào)節(jié)，本發(fā)明所制備的微電解填料在進(jìn)行 廢水處理時不需要調(diào)節(jié)pH，適用于堿性和中性廢水的處理，大大降低了廢水處理成本； 5) 本發(fā)明所制備的微電解填料在進(jìn)行廢水處理時，不僅能有效去除廢水中的COD和色 度，同時能除去部分廢水中含有的大量重金屬離子，如金屬銅離子等。
【具體實(shí)施方式】
[0012] 以下結(jié)合實(shí)施例對本發(fā)明的技術(shù)方案作進(jìn)一步地詳細(xì)介紹，但本發(fā)明的保護(hù)范圍 并不局限于此。
[0013] 實(shí)施例1 一種鐵碳微電解填料，其由下述重量配比的原料制成:鐵粉45g、活性炭粉23g，厭氧污 泥20g，錳粉4g，石墨烯0.3g，3g羥丙基甲基纖維素和5g硅酸鈉。
[0014] 上述鐵碳微電解填料的制備方法，其包括如下步驟： 1) 按比例稱取鐵粉、活性炭粉、厭氧污泥、錳粉和石墨烯，加65g水混合均勻得到半成品 A； 2) 向半成品A中加入羥丙基甲基纖維素和硅酸鈉，混合均勻得到半成品B; 3) 將半成品B制成粒徑為2 -3cm的球狀顆粒，然后置于烘箱中于120°C下干燥8h，再置 于馬弗爐中于500°C焙燒12h，自然冷卻至室溫，即得。
[0015] 實(shí)施例2 一種鐵碳微電解填料，其由下述重量配比的原料制成:鐵粉40g、活性炭粉27g，厭氧污 泥18g，錳粉5g，石墨烯0.5g，4g羥丙基甲基纖維素和6g硅酸鈉。
[0016] 上述鐵碳微電解填料的制備方法，其包括如下步驟： 1) 按比例稱取鐵粉、活性炭粉、厭氧污泥、錳粉和石墨烯，加65g水混合均勻得到半成品 A； 2) 向半成品A中加入羥丙基甲基纖維素和硅酸鈉，混合均勻得到半成品B; 3)將半成品B制成粒徑為2 - 3cm的球狀顆粒，然后置于烘箱中于KKTC下干燥10h，再置 于馬弗爐中于600°C焙燒10h，自然冷卻至室溫，即得。
[0017]應(yīng)用實(shí)例 將上述實(shí)施例1和2制備得到的鐵碳微電解填料用于某工業(yè)廢水處理，廢水為高C0D、高 色度、銅含量較高的化工廢水。具體操作為:在容積Im3的立方體反應(yīng)器中裝入0.3m3的鐵碳 微電解填料，加入500L廢水，進(jìn)行曝氣，保持氣水體積比為4:1，反應(yīng)150min，靜置后排出上 清液，檢測處理后排出的上清液的水質(zhì)。廢水處理前后的水質(zhì)指標(biāo)具體如下： 采用實(shí)施例1鐵碳微電解填料處理廢水前后的水質(zhì)指標(biāo)
【主權(quán)項】
1. 一種鐵碳微電解填料，其特征在于，由下述重量百分比原料制成:鐵粉40 - 50%、活性 炭粉20 - 30%，厭氧污泥15 - 25%，錳粉3 - 5%，石墨烯0.1 - 0.5%，3 - 5%輕丙基甲基纖維素和 5 -8%硅酸鈉。2. 如權(quán)利要求1所述的鐵碳微電解填料，其特征在于，鐵碳微電解填料的粒徑為2.5 - 3cm〇3. 權(quán)利要求1所述鐵碳微電解填料的制備方法，其特征在于，包括如下步驟： 1) 按比例稱取鐵粉、活性炭粉、厭氧污泥、猛粉和石墨烯，加水混合均勻得到半成品A; 2) 向半成品A中加入羥丙基甲基纖維素和硅酸鈉，混合均勻得到半成品B; 3) 將半成品B制成粒徑為2 - 3cm的球狀顆粒，然后于100°C - 120°C下干燥8h - 10h，再 于500 °C - 600 °C焙燒1 Oh - 12h，自然冷卻至室溫，即得。4. 權(quán)利要求1所述鐵碳微電解填料在工業(yè)廢水處理方面的應(yīng)用。5. 如權(quán)利要求4所述鐵碳微電解填料在工業(yè)廢水處理方面的應(yīng)用，其特征在于，直接將 鐵碳微電解填料浸沒于工業(yè)廢水中，在曝氣條件下進(jìn)行，并保持氣水體積比為3 - 5:1，處理 時間為120min - 150min。
【文檔編號】C02F1/461GK105858821SQ201610238197
【公開日】2016年8月17日
【申請日】2016年4月18日
【發(fā)明人】李豐登, 孫長城, 桑書梅, 凡月慧, 韓娟, 李云飛
【申請人】河南弘康環(huán)?？萍加邢薰?br>