一种铁碳铜合金微电解复合材料及其制备方法和应用技术

本发明专利技术属于废水处理技术领域，本发明专利技术提供了一种铁碳铜合金微电解复合材料，所述复合材料的制备原料包含碳化硼、煤粉、铁粉、氧化铜粉末、造孔剂和水；碳化硼、煤粉、铁粉、氧化铜粉末和造孔剂的质量比为5～10:10～20:60～80:5～10:0.5～1.5；铁粉和水的质量体积比为0.6～0.8kg：100～150mL。本发明专利技术还提供了一种铁碳铜合金微电解复合材料的制备方法和应用。本发明专利技术的铁碳铜合金微电解复合材料的结构密实，硬度高，强度和耐腐蚀性显著提升；无粘结剂添加，有效成分高，铁元素比例达到70％以上，无效残渣析出量显著减少。析出量显著减少。析出量显著减少。

【技术实现步骤摘要】
一种铁碳铜合金微电解复合材料及其制备方法和应用


[0001]本专利技术涉及废水处理
,尤其涉及一种铁碳铜合金微电解复合材料及其制备方法和应用。

技术介绍

[0002]微电解技术是一种催化还原水处理技术，可实现有机污染物分子链的断裂、化学键的改变、结构内部能量的转移，可消减有机污染物的毒性，提高废水的可生化性，实现难降解废水的强化处理，该技术已广泛应用在工业废水处理中。此外，该技术还可与双氧水联用，形成微电解
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芬顿氧化
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絮凝沉淀工艺，可有效降低化学耗氧量(COD)、氨氮、色度、悬浮物浓度(SS)等多种污染物的指标。目前，对于微电解复合材料的制备工艺已做了大量工作，以铁、碳、黏土等原料为主，在外形、结构上不断的革新，主要特征在于碳的前驱体不同，黏土的选择不同等。现有技术中公开了以竹粉为碳前驱物烧结形成多孔碳，制备微电解复合材料，虽然节省了成本但该材料黏土比例可达40％，铁碳有效成分较低，且压溃强度较小，限制其工业应用。现有技术还公开了一种铁基多金属合金微电解材料的制备方法，采用多种金属高温烧结，但在成型时还主要依靠黏土与粘结剂的作用，且比例达20％以上；再如一种抗板结铁碳微电解填料及其制备方法，利用石墨和氧化铝为催化剂，加强了电子在微电解材料内部的传递，加速了氧化膜的扩散。但催化剂制作需单独烧制，且工艺较为复杂，难以在市场上规模化应用。
[0003]因此，研究开发一种高硬度和压溃强度、稳定性、耐腐蚀性和废水处理效果良好，降低氧化板结，制备工艺简单的微电解复合材料，具有重要的价值和意义。

技术实现思路

[0004]本专利技术的目的在于为了克服现有技术的不足而提供一种铁碳铜合金微电解复合材料及其制备方法和应用，用以解决现有技术中微电解水材料硬度低、强度低、易板结、粘土掺量较大、有效成分低、稳定性差的问题。
[0005]为了实现上述专利技术目的，本专利技术提供以下技术方案：
[0006]本专利技术提供了一种铁碳铜合金微电解复合材料，所述复合材料的制备原料包含碳化硼、煤粉、铁粉、氧化铜粉末、造孔剂和水；
[0007]所述碳化硼、煤粉、铁粉、氧化铜粉末和造孔剂的质量比为5～10:10～20:60～80:5～10:0.5～1.5；
[0008]所述铁粉和水的质量体积比为0.6～0.8kg：100～150mL。
[0009]作为优选，所述碳化硼的制备方法包含如下步骤：将炭黑和硼酸混合后进行煅烧，得到碳化硼；
[0010]所述煅烧的温度为1600～1700℃，时间为1～2h；所述煅烧在隔绝空气条件下进行；
[0011]所述炭黑和硼酸的质量比为50～60:40～50；所述炭黑的粒径为50～150μm。
[0012]作为优选，所述煤粉、铁粉和氧化铜粉末的粒径独立的为50～150μm。
[0013]作为优选，所述造孔剂包含草酸和/或酒石酸。
[0014]本专利技术还提供了一种所述的铁碳铜合金微电解复合材料的制备方法，包含如下步骤：
[0015]1)将碳化硼、煤粉、铁粉、氧化铜粉末、造孔剂和水混合后压制成型，得到成型产物；
[0016]2)对成型产物顺次进行煅烧、淬火处理，得到铁碳铜合金微电解复合材料。
[0017]作为优选，步骤1)所述混合的时间为0.5～2h，所述压制成型的压力为4～10MPa。
[0018]作为优选，步骤2)所述煅烧的温度为1700～1900℃，时间为1～2h；所述煅烧在隔绝空气条件下进行。
[0019]作为优选，步骤2)所述淬火处理的时间为20～50s；所述淬火处理的介质为水或氯化钠溶液。
[0020]作为优选，所述氯化钠溶液的质量浓度为0.8～1.2％。
[0021]本专利技术还提供了一种所述的铁碳铜合金微电解复合材料在废水处理中的应用。
[0022]本专利技术的有益效果包括以下几点：
[0023]1)碳化硼基于碳硼共价键作用形成的原子团簇使铁碳铜合金微电解复合材料具有坚硬、膨胀系数低等特性，能够提高复合材料的空间结构稳定性、硬度、压溃强度、抗化学腐蚀性和抗板结性，提高复合材料使用过程中的机械稳定性；改变了材料的电位差，促进复合材料氧化膜的扩散，提高复合材料的抗板结效应。
[0024]2)氧化铜粉末在高温下电离成离子晶体，经煅烧后可改变微观晶面角度，对复合材料的电化学性能有提升作用，并且增强了其耐腐蚀性。
[0025]3)本专利技术的铁碳铜合金微电解复合材料的结构密实，硬度高，强度和耐腐蚀性显著提升；无粘结剂添加，有效成分高，铁元素比例达到70％以上，无效残渣析出量显著减少。
[0026]4)本专利技术的铁碳铜合金微电解复合材料重复利用率高，在多种工业废水如印染、电镀、造纸、制药等废水的微电解、类芬顿反应中具有优异的性能，能够强化处理工业废水。
附图说明
[0027]图1为实施例1的铁碳铜合金微电解复合材料的SEM图；
[0028]图2为实施例1的铁碳铜合金微电解复合材料的形貌图；
[0029]图3为实施例1的铁碳铜合金微电解复合材料的能谱图。
具体实施方式
[0030]本专利技术提供了一种铁碳铜合金微电解复合材料，所述复合材料的制备原料包含碳化硼、煤粉、铁粉、氧化铜粉末、造孔剂和水；
[0031]所述碳化硼、煤粉、铁粉、氧化铜粉末和造孔剂的质量比为5～10:10～20:60～80:5～10:0.5～1.5；
[0032]所述铁粉和水的质量体积比为0.6～0.8kg：100～150mL。
[0033]本专利技术所述碳化硼、煤粉、铁粉、氧化铜粉末和造孔剂的质量比优选为6～9:12～18:65～75:6～9:0.7～1.2，进一步优选为7～8:14～16:67～72:7～8:0.8～1.1，更优选为
7.5:15:70:7.5:0.9～1。
[0034]本专利技术所述铁粉和水的质量体积比优选为0.65～0.75kg：110～140mL，进一步优选为0.68～0.72kg：120～130mL，更优选为0.7kg：125mL。
[0035]本专利技术所述碳化硼的制备方法优选包含如下步骤：将炭黑和硼酸混合后进行煅烧，得到碳化硼；
[0036]所述煅烧的温度优选为1600～1700℃，进一步优选为1620～1680℃，更优选为1640～1660℃；所述煅烧的时间优选为1～2h，进一步优选为1.5h；所述煅烧优选在隔绝空气条件下进行；隔绝空气是为了提供绝氧条件。
[0037]本专利技术所述煅烧处理后优选对产物进行冷却、压碎、筛分处理，得到碳化硼；所述碳化硼的粒径优选为50～150μm，进一步优选为75～125μm，更优选为90～100μm。
[0038]本专利技术所述炭黑和硼酸的质量比优选为50～60:40～50，进一步优选为52～58:42～48，更优选为54～56:44～46；所述炭黑的粒径优选为50～150μm，进一步优选为75～125μm，更优选为90～100本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种铁碳铜合金微电解复合材料，其特征在于，所述复合材料的制备原料包含碳化硼、煤粉、铁粉、氧化铜粉末、造孔剂和水；所述碳化硼、煤粉、铁粉、氧化铜粉末和造孔剂的质量比为5～10:10～20:60～80:5～10:0.5～1.5；所述铁粉和水的质量体积比为0.6～0.8kg：100～150mL。2.根据权利要求1所述的铁碳铜合金微电解复合材料，其特征在于，所述碳化硼的制备方法包含如下步骤：将炭黑和硼酸混合后进行煅烧，得到碳化硼；所述煅烧的温度为1600～1700℃，时间为1～2h；所述煅烧在隔绝空气条件下进行；所述炭黑和硼酸的质量比为50～60:40～50；所述炭黑的粒径为50～150μm。3.根据权利要求1或2所述的铁碳铜合金微电解复合材料，其特征在于，所述煤粉、铁粉和氧化铜粉末的粒径独立的为50～150μm。4.根据权利要求3所述的铁碳铜合金微电解复合材料，其特征在于，所述造孔剂包含草酸和/或酒石...

【专利技术属性】
技术研发人员：孔令涛，谢超，刘锦淮，
申请(专利权)人：中国科学院合肥物质科学研究院，
类型：发明
国别省市：