一种泡沫镍与铁碳的组合式生物填料制造技术

本实用新型专利技术公开了一种泡沫镍与铁碳的组合式生物填料，包括泡沫镍，所述泡沫镍内包覆有铁碳颗粒；所述泡沫镍为超薄织网型片状结构；所述铁碳颗粒基体为圆柱状颗粒，其外表布满铁素针状体；所述铁质针状网均匀覆盖于铁碳颗粒表面。采用本实用新型专利技术技术方案，能够大大降低废水、废气净化系统的能量消耗，工艺处理过程不涉及二次污染，而且能够充分提高难降解有机污染物的净化效率。

【技术实现步骤摘要】
一种泡沫镍与铁碳的组合式生物填料
本技术属于电化学方法处理有机废水、有机废气
，具体涉及一种泡沫镍与铁碳的组合式生物填料。
技术介绍
水和大气是人类生活生产的重要基础，是人类不可缺少的资源。然而，自二十世纪以来，随着工业迅速发展，越来越多的未经处理或经部分处理的工业废液渗入地下、注入河流或湖泊等地面水体，废水的种类和数量迅猛增加，严重影响蓄水层和地面水体的水质，加重了水资源的危机，世界水体质量普遍受到威胁。由于工业废水的成分复杂，有机废水处理比城市污水处理更困难也更重要。有机废水不仅成分复杂、含有毒性物质，而且废水中有机物以芳香族化合物和杂环化合物居多，还多含有硫化物、有毒有机物。且色度高，有异味。有些废水散发出刺鼻恶臭，给周围环境造成不良影响，对人类的健康和安全产生威胁。此外，随着经济发展涌出的数量众多的化工企业，每年都排放大量的工业废气，大量工业有机废气的排放，使得大气环境质量急剧下降，不达标的工业废气排放到大气中，导致大气的有机化合物越来越多，这类物质往往带有恶臭，不仅对人体各种感官有刺激作用，而且不少有机化合物具有一定毒性，严重影响了人类生活的健康与安全，这大大制约了人类社会的生存和经济的发展。为解决大量增加的有机废水以及有机废气的处理问题，尤其是严重破坏水质和空气质量的难降解的有毒有害污染物，就必须寻求投资低、运行费用低、高效、稳定、具有对污染物去除的多功能特性，特别对难生物降解的废水、废气领域等深度处理具有良好效能的污水处理先进工艺技术，长期以来生物难降解有机废水、有机废气的处理技术一直是环境治理中的难点，传统的生物法在处理这些有机物时显得无能为力，就目前情况看,对难降解有机污染物的净化工艺还有待研发提高。目前已经存在的废水处理技术包括物理法、化学法、生物处理法等，与其他方法相比，生物法由于具有运行成本低、处理能力大、适用范围广和无二次污染等优点而备受关注；已经存在的废气处理技术包括吸附法、吸收法、氧化法、生物处理法等，与其它处理技术相比，废气生物处理技术具有处理效率高、成本低及环境友好等优点，因此受到人们广泛的关注。但是由于有机污染物成分复杂，废水中存在很多难以生物降解的有毒有害污染物，传统的生物法在处理这些有机污染物方面显得无能为力；废气生物处理技术涉及有机物的气-液传质问题，传统的生物法处理成分复杂的有机废气时传质效率较低，对废气的净化效率不高。所以，学者们在生物法的基础上做了大量研究与改进，发现电极生物膜法不仅节约成本，还能提高有机污染物的净化效率。而近期高级氧化法因其具有反应速度快、处理完全、无公害、适用范围广等优点也逐渐引起了世界各国的重视，并相继开展了该方向的研究与开发工作。电芬顿法作为一种高级氧化技术，因其工艺相对成熟、简单、不需要特殊的装置即可实现，而且铁作为氧化反应的反应物与催化剂，有经济优势，所以广泛应用于难生物降解的废水领域。国内外学者对电极生物膜法和电芬顿技术做了大量研究工作，相较于传统的生物法，电极生物膜法和电芬顿技术利用了电极的优点，不仅具有流程短、投资少、运行费用低、操作管理方便等优点，电子供体还增强了微生物对有机污染物的降解效率，进一步推动了有机废水、有机废气净化系统向高效低耗方向发展，工程应用前景十分广阔。专利号为ZL201020166785.7的中国技术专利公开了一种拉西环填料，包括环本体，在环本体的环壁上设有2～5个圆孔，提高了拉西环的孔隙率和流体的流通量，使流量分散更加均匀，从而提高了填料的工作效率，但是该拉西环的牢固强度下降，而且该拉西环填料比表面积较小，在生物滴滤装置中，不利于生物挂膜，还会存在填料层压降较高而引起生物滴滤装置阻塞的问题。该拉西环填料比较适合作为化工填料。公开号为CN102060374A的中国技术专利申请公开了一种复合生物填料的制备方法，以有机填料聚氯乙烯为骨架，有机填料聚氯乙烯骨架为多面空心球形或鲍尔环形；通过将有机填料聚氯乙烯骨架浸入质量浓度为25％～35％的聚乙烯醇溶液，再将沸石与膨胀蛭石颗粒(40～60目)按一定比例混匀后粘附在处理过的聚氯乙烯骨架表面，通风干燥后制得复合生物填料；该复合生物填料为无机填料与有机填料的结合，表面粗糙，缩短了微生物挂膜的时间，提高了微生物种群的抗冲击能力。虽然该复合生物填料在有机填料聚氯乙烯骨架表面附着无机填料沸石与膨胀蛭石颗粒，使得微生物容易挂膜，但是对填料层压降几乎没有影响，比较适合用在处理有机废水，当用在生物滴滤装置中处理有机废气时，其比表面积较小，导致挂膜生物量少，而且并不能保证表面复合材料的稳定性，可能会因表面复合材料及生物膜的脱落引起生物滴滤装置的阻塞问题。良好的生物填料应具有比表面积大、孔隙率高、有利于老化生物膜的剥落更新、廉价易得以及支撑强度好等特点。因此，针对当前工业有机废气、废水的排放特性，研究开发出高效、适用的生物填料，将成为工业有机废气、废水的生物处理装置长期高效、稳定运行的关键一步。无论是电极生物膜法还是电芬顿技术，都需要合适的生物填料，既能很好的负载生物膜，又有较强的导电性。以往的电化学方法处理废水、废气中，由于电极材料利用率低，难于附着生物膜而大大降低了有机污染物的降解效率。所以寻求较为合适的电极材料极为重要。
技术实现思路
针对当前废水、废气污染特性及现有生物技术的不足，本技术提供了一种泡沫镍与铁碳的组合式生物填料，能够大大降低废水、废气净化系统的能量消耗，工艺处理过程不涉及二次污染，而且能够充分提高难降解有机污染物的净化效率。一种泡沫镍与铁碳的组合式生物填料，包括泡沫镍，所述的泡沫镍内包覆有铁碳颗粒。用在废水、废气净化处理系统中的泡沫镍与铁碳颗粒的组合式生物填料，包括若干个包覆有铁碳颗粒、基于铁质针状网支撑的泡沫镍，在电芬顿反应器中呈散乱状态堆放，堆积密度小，具有比表面积大、孔隙率高、单位体积生物量大且沉降性好、导电性强，堆积密度小，阻力系数低、支撑强度好且利于液态流体均匀流动等特性。作为优选，所述的泡沫镍为超薄连续泡沫镍，所述的泡沫镍为三维网状，大大增加了该泡沫镍的比表面积、产H2O2的能力，且有利于液态流体的均匀流动。进一步优选，所述的泡沫镍的孔径为0.5mm～1mm，厚度为1mm～2mm，几何尺寸为15mm×15mm。对泡沫镍的孔径和厚度限定在合适的范围，使得泡沫镍大小在合适的范围，基于泡沫镍大小，对铁碳颗粒的大小及形状做进一步的限定，并于铁碳颗粒表面分布铁质针状网支撑泡沫镍，的使得本技术泡沫镍与铁碳的组合式生物填料具有比表面积大、易生物挂膜、沉降性好、活性强、导电性强且产H2O2和Fe2+的能力强、利于液态流体均匀流动。所述的铁碳颗粒为铁碳粉末制成的实体，呈圆柱状，所述的呈圆柱状是大致呈圆柱体，不排除有些不规则的圆柱体，铁碳颗粒表面分布铁质针状网支撑并包覆于泡沫镍中，以增强泡沫镍的强度和沉降性。所述的圆柱状铁碳颗粒，具有易于产生Fe2+的特性，且能有效减少反应过程中物质和电子的传递引起的阻抗，具有沉降性能好、导电性强的特点。作为优选，所述的铁碳颗粒的内径为10mm～12mm，所述铁碳颗粒的高度为8mm～10mm。所述铁碳颗粒表面的铁质针状网，材质为铁质，以针状交叉分布，其长度为1.5mm～2.5mm。具有比表面本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种泡沫镍与铁碳的组合式生物填料，包括泡沫镍(2)，其特征在于，所述泡沫镍(2)内包覆有铁碳颗粒(1)。

【技术特征摘要】
1.一种泡沫镍与铁碳的组合式生物填料，包括泡沫镍(2)，其特征在于，所述泡沫镍(2)内包覆有铁碳颗粒(1)。2.根据权利要求1所述的一种泡沫镍与铁碳的组合式生物填料，其特征在于，所述泡沫镍(2)为超薄织网型片状结构。3.根据权利要求1所述的一种泡沫镍与铁碳的组合式生物填料，其特征在于，所述铁碳颗粒(1)基体为圆柱状颗粒，其外表布满铁质针状网(3)。4.根据权利要求3所述的一种泡沫镍与铁碳的组合式生物填料，其特征在于，所述铁质针状网(3)均匀覆盖于铁碳颗粒(1)表面。5.根据权利要求1所述的一种泡沫镍与铁碳的组合式生物填料...

【专利技术属性】
技术研发人员：刘楠，李营营，杨海龙，陈润，古德宁，刘杨，赵继红，
申请(专利权)人：郑州轻工业学院，
类型：新型
国别省市：河南,41