高效多相催化氧化铁碳微电解填料及其制备方法技术

本发明专利技术公开了一种高效多相催化氧化铁碳微电解填料及其制备方法，所述填料由下述重量份的原料组成：纯铁粉45～65，生铁粉10～25，石墨粉2～8，活性炭粉5～15，铜粉2～10，锰粉2～10，铝粉2～10，细木屑2～10，硅酸钠1～6，硼酸钠1～6，硫铁矿粉2～6，粘合剂5～15；本发明专利技术的高效多相催化氧化铁碳微电解填料是以具有高电位差的多相金属合金作为催化剂，并采用高温焙烧微孔技术制成，具有多相金属与铁碳一体化、微孔架构式合金结构、比表面积大、密度轻、活性强、电流密度大等特点，对有机废水处理可高效去除COD、氨氮、总磷，并能降低色度、提高可生化性，处理效果极为稳定，可避免运行过程中的填料钝化、板结等现象。

【技术实现步骤摘要】

本专利技术涉及铁碳微电解填料
，特别是一种高效多相催化氧化铁碳微电解填料及其制备方法。
技术介绍
微电解技术，又称内电解、铁还原、铁碳法、零价铁法等技术，是目前处理高浓度有机废水的一种理想工艺。它无需通电，是利用废水自身作为电解液，填充在酸性废水中的铁作为阳极，碳作为阴极，自身产生1.2V电位差，形成千千万万个微小电池对废水进行电解处理，达到降解废水中有机污染物的目的。现有的铁碳床微电解填料所使用的材料为铁屑刨花（含碳量为8～15%）和碳渣，市场价格约1800元/吨，制成微电解填料成品为3.0～3.5吨/立方米，市场价格约0.6～0.8万元/立方米。但是现有的铁碳床微电解处理器能够维持初始处理效果的时间仅为1～2个月，此后就会存在板结、钝化、铁泥堵塞等问题，对设备带来损伤，并需要更换新的填料，实际使用成本高得惊人。经本专利技术人研究，现有铁碳床微电解填料存在上述问题的原因是：（1）所使用的废铁屑活性太强；（2）废铁屑的密度和碳渣的密度不同；（3）水流和气流的冲击作用；（4）废铁屑和碳渣不能够均匀分布。因为废铁屑活性太强，如果废铁屑之间没有东西把他们间隔开来就会相互粘接在一起，形成一个铁疙瘩，就会形成板结和沟流。这种填料在设备刚开始运行时效果良好，但是存在很大的缺点：废铁屑和碳渣的密度不同，随着水流和气流的冲击，原本铁碳均匀分布的状态被打破，密度比较大的铁屑就会下降到废水底部，密度比较小的碳渣会上升到废水表面，这样废铁屑相互粘接到一起，就重新形成了板结的条件，继而发生钝化板结、铁泥堵塞等问题，而且铁与碳是物理接触，铁与碳之间很容易形成隔离层，使微电流产生断流而失去作用。在这种情况下，就需要更换填料来解决这一问题，但是在实际工程应用中更换填料的工作量极大，另外，现有微电解填料比表面积小，使得废水处理需要很长时间，这也严重影响了微电解技术的推广和应用。事实上，目前现有的微电解填料，不论用在哪个领域废水处理中，都存在上述诸多问题，因此，目前的微电解技术在实际环保工程中基本上行不通。
技术实现思路
本专利技术的目的就是要解决现有铁碳填料存在运行时间短，填料易板结、容易造成处理设备铁泥堵塞等问题，提供一种高效多相催化氧化铁碳微电解填料及其制备方法，本专利技术填料具有比表面积大、密度轻、活性强、电流密度大等特点，针对高浓度有机废水处理可高效去除COD、氨氮、总磷，并能降低色度、提高可生化性，处理效果极为稳定。本专利技术的高效多相催化氧化铁碳微电解填料，由下述重量份的原料组成：纯铁粉           45～65           生铁粉          10～25石墨粉           2～8             活性炭粉        5～15铜粉             2～10            锰粉            2～10铝粉             2～10            细木屑          2～10硅酸钠           1～6             硼酸钠          1～6硫铁矿粉         2～6             粘合剂          5～15；其中所述纯铁粉纯度≥99%，粒径为90～100目，生铁粉纯度≥95%，粒径为90～100目；所述石墨粉及活性炭粉的含碳量≥98%，粒径为90～100目；所述铜粉的纯度≥90%，粒径为90～100目；所述锰粉的纯度≥98%，粒径为90～100目；所述细木屑的粒径为15～30目。本专利技术的高效多相催化氧化铁碳微电解填料，其优选配方由下述重量份的原料组成：纯铁粉           50～60           生铁粉          15～20石墨粉           3～6             活性炭粉        8～12铜粉             3～8             锰粉            3～8铝粉             3～8             细木屑          3～8硅酸钠           2～5             硼酸钠          2～5硫铁矿粉         2～5             粘合剂          5～10。本专利技术的高效多相催化氧化铁碳微电解填料，其最优选配方由下述重量份的原料组成：纯铁粉           55               生铁粉          18石墨粉           5                活性炭粉        10铜粉             5                锰粉            5铝粉             5                细木屑          5硅酸钠           3.5              硼酸钠          3.5硫铁矿粉         2.5              粘合剂          6.5。本专利技术的高效多相催化氧化铁碳微电解填料的制备方法，包括以下步骤：（1）按量准确称取上述各组分，先将纯铁粉和生铁粉混合均匀，然后将石墨粉和活性碳粉混合均匀，再将混合好的铁粉与铜粉、锰粉、铝粉混合均匀，将混合好的金属粉末、混合好的碳粉、细木屑、硅酸钠、硼酸钠、硫铁矿粉混合搅拌均匀，然后添加粘合剂，搅拌混合均匀，将混合物置于滚轴压力机中在250KN的压力下压制成直径为4～7cm的不规则形状；（2）在温度为20～30℃下自然晾干24小时，使其成型；（3）在高温850～950℃充氮条件下烧结4～6小时，冷却后成型即可。本专利技术中所用的滚轴压力机中，所采用的滚轴上设置有圆柱状或圆球状凸起，在混合物进行滚压时，可以将填料压制成不规则形状。本专利技术填料采用不规则外形的主要目的是增大填料的表面积，从而增加废水与填料的接触面积。本专利技术微电解填料中，同时采用纯度为99%纯铁粉和纯度为95%的生铁粉，并采用纯度为98%的石墨粉和活性炭粉，主要是铁粉作为微电池反应（或原电池反应）的阳极，碳粉或石墨粉作为微电池反应的阴极，在一定的酸度和一定浓度的溶解氧的条件下，阴极和阳极纯度越高，原电池反应才会更完全更彻底，而且阴极和阳极纯度越高，杂质越少，越不会形成板结和堵塞；采用铜粉、锰粉、铝粉的主要原因是在微电解反应氧化某些高分子难降解有机物时，少量的铜粉、锰粉及铝粉可以作为氧化还原反应的催化剂；细木屑主要是在高温850～950℃充氮条件下烧结4～6小时后，细木屑会化为灰烬，其所占的细微空间最后形成微孔结构；硅酸钠及硼酸钠作为无机催化剂，主要是协助金属催化剂形成多元催化，最大限度的发挥微电解效果；硫铁矿粉主要增强高碳铁的强度和硬度，粘合剂可以确保高碳铁在烧结过程中成型不松散。本专利技术是在充分研究了本文档来自技高网...

【技术保护点】
高效多相催化氧化铁碳微电解填料，其特征在于由下述重量份的原料组成：纯铁粉           45～65           生铁粉          10～25石墨粉           2～8             活性炭粉        5～15铜粉             2～10            锰粉            2～10铝粉             2～10            细木屑          2～10硅酸钠           1～6             硼酸钠          1～6硫铁矿粉         2～6             粘合剂          5～15；其中所述纯铁粉纯度≥99%，粒径为90～100目，生铁粉纯度≥95%，粒径为90～100目；所述石墨粉及活性炭粉的含碳量≥98%，粒径为90～100目；所述铜粉的纯度≥90%，粒径为90～100目；所述锰粉的纯度≥98%，粒径为90～100目；所述细木屑的粒径为15～30目。

【技术特征摘要】
1.高效多相催化氧化铁碳微电解填料，其特征在于由下述重量份的原料组成：
纯铁粉           45～65           生铁粉          10～25
石墨粉           2～8             活性炭粉        5～15
铜粉             2～10            锰粉            2～10
铝粉             2～10            细木屑          2～10
硅酸钠           1～6             硼酸钠          1～6
硫铁矿粉         2～6             粘合剂          5～15；
其中所述纯铁粉纯度≥99%，粒径为90～100目，生铁粉纯度≥95%，粒径为90～100目；
所述石墨粉及活性炭粉的含碳量≥98%，粒径为90～100目；
所述铜粉的纯度≥90%，粒径为90～100目；
所述锰粉的纯度≥98%，粒径为90～100目；
所述细木屑的粒径为15～30目。
2.根据权利要求1所述的高效多相催化氧化铁碳微电解填料，其特征在于由下述重量份的原料组成：
纯铁粉           50～60           生铁粉          15～20
石墨粉           3～6             活性炭粉        8～12
铜粉             3～8             锰粉            3～8
铝粉             3～8             细木屑        ...

【专利技术属性】
技术研发人员：徐博，黄治耀，
申请(专利权)人：湖北泉盛环保科技有限公司，
类型：发明
国别省市：湖北;42