一种铁碳微电解填料及其制备方法技术

本申请涉及废水处理技术领域，具体公开了一种铁碳微电解填料及其制备方法，铁碳微电解填料包括中心球形载体、包覆在中心球形载体表面的铁碳微电解层；其由包含以下原料制成：中心球形载体、铁碳微电解混合料、水、表面改性剂；中心球形载体和铁碳微电解混合料的重量配比为1:(3‑5)；中心球形载体为大孔体积二氧化硅载体；铁碳微电解混合料由包含以下原料制成：海绵铁粉、活性炭粉、碳纤维、黏结剂、二氧化硅粉、珍珠岩、脱水好氧污泥、矿物纤维。该铁碳微电解填料，降低其孔隙堵塞的情况，从而降低其出现板结，并提高铁碳微电解填料对废水的处理效果和使用寿命。

【技术实现步骤摘要】
一种铁碳微电解填料及其制备方法
本申请涉及废水处理
，更具体地说，它涉及一种铁碳微电解填料及其制备方法。
技术介绍
铁碳微电解技术是利用金属腐蚀原理，在不通电的情况下，使铁、碳等物质形成原电池，并产生电位差对废水中的有机污染物进行降解，以达到除去有机污染物的目的。铁碳微电解技术由于具有价格低廉、技术操作简单、实用性强等特点，已经被广泛的应用于印染、造纸、石油、制药等行业的废水处理中，且对废水处理取得了良好的处理效果。铁碳微电解技术中，铁碳微电解填料是其对废水处理效果优良的核心部分，传统的铁碳微电解填料一般直接将铁屑、炭粒、黏结剂进行混合，然后经过焙烧得到，铁碳微电解填料在使用时，铁屑、炭粒于废水中形成无数个微小原电池，整体空间上形成电场，并在废水中形成原子H、二价铁离子，原子H、二价铁离子具有较高的化学活性，能够与废水中的有机污染物发生氧化还原反应，并使有机污染物发生断链、开环等作用，达到降解有机污染物的效果。但是，申请人在实际应用中发现，该铁碳微电解填料在使用过程中，很容易出现板结，并降低铁碳微电解填料对废水的处理效果。
技术实现思路
为了降低铁碳微电解填料出现板结，提高铁碳微电解填料使用寿命，本申请提供一种铁碳微电解填料及其制备方法。第一方面，本申请提供一种铁碳微电解填料，采用如下的技术方案：一种铁碳微电解填料，铁碳微电解填料包括中心球形载体、包覆在中心球形载体表面的铁碳微电解层；铁碳微电解填料由包含以下原料制成：中心球形载体、铁碳微电解混合料、水、表面改性剂；中心球形载体和铁碳微电解混合料的重量配比为1:(3-5)，水的添加量为铁碳微电解混合料总重量的5-10%，表面改性剂的用量为铁碳微电解混合料总重量的80-90%；中心球形载体为大孔体积二氧化硅载体；表面改性剂为硫酸钠溶液，硫酸钠溶液中硫酸钠的质量百分浓度为5-10%，并利用硫酸溶液调节表面改性剂的pH值到2-3，硫酸溶液中硫酸的质量百分浓度为50-60%；铁碳微电解混合料由包含以下重量份的原料制成：海绵铁粉40-50份、活性炭粉5-15份、碳纤维4-7份、黏结剂7-9份、二氧化硅粉7-10份、珍珠岩9-11份、脱水好氧污泥7-9份、矿物纤维4-6份。通过采用上述技术方案，申请人发现，在铁碳微电解填料使用时，有机污染物吸附在铁碳微电解填料的孔隙内，然后进一步对有机污染物进行降解，而在对有机污染物进行降解过程中，消耗氢离子，减少氢离子含量，使得铁碳微电解填料孔隙中的pH值升高，且相比铁碳微电解填料孔隙外的pH值增加，形成类浓度梯度的情况，铁碳微电解填料孔隙中的二价铁离子在空气中氧气的作用下氧化为三价铁离子，三价铁离子容易在铁碳微电解填料的孔隙中形成氢氧化铁并堵塞铁碳微电解填料中的孔隙，然后出现板结的情况。本申请的铁碳微电解填料，具有较高的孔隙率，也对废水具有良好的处理效果，初始孔隙率为60.9-64.8%，孔隙率达到60%以上，且在运行6个月后，孔隙率为49.0-55.0%，孔隙率下降量为8.3-14.2%，孔隙率下降量小于15%，降低铁碳微电解填料孔隙堵塞的情况。同时，初始COD去除率为71.4-77.3%，初始COD去除率达到70%以上，且在运行6个月后，COD去除率为63.1-69.8%，COD去除率下降量为5.4-9.5%，COD去除率下降量小于10%。本申请的铁碳微电解填料，通过原料之间的协同作用，提高铁碳微电解填料的使用效果和使用寿命。本申请中，申请人发现，在铁碳微电解混合料的原料中加入珍珠岩、脱水好氧污泥、矿物纤维，珍珠岩具有良好的膨胀性能，增加铁碳微电解层的大孔隙，脱水好氧污泥中含有残留水分、微生物、微生物呼吸而自身氧化的残留物，脱水好氧污泥中还包括在其使用过程中而吸附的难降解有机物和无机物等，脱水好氧污泥在高温下分解并形成气体、碳、残渣，碳不仅能够增加铁碳微电解层的碳含量，而且还能够通过分解的气体对铁碳微电解层的孔径分布进行优化。矿物纤维具有良好的稳定性，能够在矿物纤维的外周面形成大孔隙的连通通道。通过珍珠岩、脱水好氧污泥、矿物纤维之间的协同作用，在铁碳微电解催化层内部形成大孔隙连通通道，便于二价铁离子、三价铁离子、氢氧化铁等从孔隙内排出，降低铁碳微电解催化层堵塞的情况，提高铁碳微电解填料对废水的处理效果。申请人发现，在铁碳微电解混合料的原料中还加入碳纤维，碳纤维不仅增加了铁碳微电解层中的碳含量，而且利用碳纤维、活性炭粉之间的协同作用，在铁碳微电解层中形成三维连接网络，提高铁碳微电解结合强度，而且还提高铁碳微电解填料对废水的处理效果。申请人发现，在中心球形载体表面包覆铁碳微电解层，利用铁碳微电解混合料、水、表面改性剂形成铁碳微电解层，不仅有效的增加铁碳微电解层和有机污染物的接触面积，更为重要的是，待铁碳微电解填料对有机污染物进行降解时，有机污染物在铁碳微电解层内部的孔隙内降解，不会在中心球形载体内部的孔隙内进行降解，此时，铁碳微电解层于其自身内部的孔隙内形成的二价铁离子，由于在铁碳微电解层中心设置了中心球形载体，相比没有设置中心球形载体而言，便于二价铁离子从铁碳微电解层内部的孔隙内排出，降低铁碳微电解层于其自身孔隙内形成三价铁离子的情况，也降低铁碳微电解层于其自身孔隙内形成氢氧化铁的情况，即便形成少量氢氧化铁，由于铁碳微电解层内形成大孔隙连通通道，也便于氢氧化铁从铁碳微电解层的孔隙内排出，降低氢氧化铁堵塞铁碳微电解填料孔隙的情况，从而降低铁碳微电解填料出现板结，提高铁碳微电解填料对废水的处理效果。可选的，所述海绵铁粉、活性炭粉、二氧化硅粉的粒径均为10-30μm连续级配；珍珠岩采用三级级配，且珍珠岩由以下重量百分比的原料配制而成：0.1-0.3mm连续级珍珠岩10-20%、0.3-1mm连续级珍珠岩30-40%、1-1.5mm连续级珍珠岩40-50%。通过采用上述技术方案，对海绵铁粉、活性炭粉、二氧化硅粉的粒径进行优化，提高铁碳微电解层的结合强度。还对珍珠岩的级配进行优化，由于不同粒径珍珠岩的膨胀性能有所差异，利用不同粒径珍珠岩的膨胀性，优化铁碳微电解层中的孔径分布，进一步提高铁碳微电解填料对废水的处理效果。可选的，所述矿物纤维的平均长度为100-150μm、平均直径为5-10μm；碳纤维的平均长度为100-150μm、平均直径为5-10μm。通过采用上述技术方案，对矿物纤维、碳纤维的长度和直径进行优化，避免矿物纤维、碳纤维的长度过长而影响铁碳微电解催化层和中心球形载体的结合强度，也避免矿物纤维、碳纤维的长度过短而影响铁碳微电解催化层对废水的处理效果。可选的，所述中心球形载体的平均粒径为2-4cm。通过采用上述技术方案，由于中心球形载体和铁碳微电解混合料的配比一定，对中心球形载体的粒径进行优化，从而实现对铁碳微电解填料粒径的优化。铁碳微电解颗粒填料使用时，铁碳微电解颗粒填料填充到反应器中，同时还向反应器中通入废水，并进行曝气增加废水扰动。在铁碳微电解颗粒填料的粒径过大时，堆积密度较小本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种铁碳微电解填料，其特征在于：铁碳微电解填料包括中心球形载体、包覆在中心球形载体表面的铁碳微电解层；/n铁碳微电解填料由包含以下原料制成：中心球形载体、铁碳微电解混合料、水、表面改性剂；/n中心球形载体和铁碳微电解混合料的重量配比为1:(3-5)，水的添加量为铁碳微电解混合料总重量的5-10%，表面改性剂的用量为铁碳微电解混合料总重量的80-90%；/n中心球形载体为大孔体积二氧化硅载体；/n表面改性剂为硫酸钠溶液，硫酸钠溶液中硫酸钠的质量百分浓度为5-10%，并利用硫酸溶液调节表面改性剂的pH值到2-3，硫酸溶液中硫酸的质量百分浓度为50-60%；/n铁碳微电解混合料由包含以下重量份的原料制成：海绵铁粉40-50份、活性炭粉5-15份、碳纤维4-7份、黏结剂7-9份、二氧化硅粉7-10份、珍珠岩9-11份、脱水好氧污泥7-9份、矿物纤维4-6份。/n

【技术特征摘要】
1.一种铁碳微电解填料，其特征在于：铁碳微电解填料包括中心球形载体、包覆在中心球形载体表面的铁碳微电解层；
铁碳微电解填料由包含以下原料制成：中心球形载体、铁碳微电解混合料、水、表面改性剂；
中心球形载体和铁碳微电解混合料的重量配比为1:(3-5)，水的添加量为铁碳微电解混合料总重量的5-10%，表面改性剂的用量为铁碳微电解混合料总重量的80-90%；
中心球形载体为大孔体积二氧化硅载体；
表面改性剂为硫酸钠溶液，硫酸钠溶液中硫酸钠的质量百分浓度为5-10%，并利用硫酸溶液调节表面改性剂的pH值到2-3，硫酸溶液中硫酸的质量百分浓度为50-60%；
铁碳微电解混合料由包含以下重量份的原料制成：海绵铁粉40-50份、活性炭粉5-15份、碳纤维4-7份、黏结剂7-9份、二氧化硅粉7-10份、珍珠岩9-11份、脱水好氧污泥7-9份、矿物纤维4-6份。


2.根据权利要求1所述的一种铁碳微电解填料，其特征在于：所述海绵铁粉、活性炭粉、二氧化硅粉的粒径均为10-30μm连续级配；
珍珠岩采用三级级配，且珍珠岩由以下重量百分比的原料配制而成：0.1-0.3mm连续级珍珠岩10-20%、0.3-1mm连续级珍珠岩30-40%、1-1.5mm连续级珍珠岩40-50%。


3.根据权利要求2所述的一种铁碳微电解填料，其特征在于：所述矿物纤维的平均长度为100-150μm、平均直径为5-10μm；
碳纤维的平均长度为100-150μm、平均直径为5-10μm。


4.根据权利要求1所述的一种铁碳微电解填料，其特征在于：所述中心球形载体的平均粒径为2-4cm。


5.根据权利要求1所述的一种铁碳微电解填料，其特征在于：所述中心球形载体上开设有贯穿其中心的孔道。


6.根据权利要求...

【专利技术属性】
技术研发人员：陈福泰，褚永前，刘栋，
申请(专利权)人：清大国华环境集团股份有限公司，
类型：发明
国别省市：北京;11