一种残渣沥青再利用的铁碳材料及其制备方法和应用技术

本发明专利技术公开了一种残渣沥青再利用的铁碳材料及其制备方法和应用，涉及污水处理技术领域，将铁屑、炭粉、残渣沥青粉碎；将粉碎所得铁屑、炭粉、残渣沥青按照不同比例混合后放入球磨机中进行球磨，使其均质化；将所得混合物分别放入造粒机中进行造粒，造粒过程中缓慢滴加使混合物凝聚成球状的介质；将所得球状混合物分别放入烘箱进行烘烤定型；将所得球状混合物放入炭化室炭化，得到铁碳材料。本发明专利技术提供的残渣沥青再利用的铁碳材料的制备方法及应用，对残渣沥青进行了合理的处理和有效的回收利用，制备所得铁碳材料能够催化氧化还原反应，降低铁氧化反应的电势，有效降低COD值。有效降低COD值。

【技术实现步骤摘要】
一种残渣沥青再利用的铁碳材料及其制备方法和应用


[0001]本专利技术涉及污水处理
，具体为一种残渣沥青再利用的铁碳材料及其制备方法和应用。

技术介绍

[0002]随着社会不断发展，人民生活水平不断提高，可持续发展思想也应运而生，在经济发展的同时要兼顾并协调资源及生态环境可承受能力，减少甚至杜绝因过快发展在造成的环境污染问题。现阶段主要污染涉及多个层面例如水污染、大气污染、噪声污染、核放射性污染、重金属污染等。其中水资源污染与人民生活最为密切相关，工业废水、畜牧污水、农药污水、生活垃圾渗滤液等污水来源若是未经处理直接排放，势必会严重影响生态环境，并随着水循环系统以及生物富集过程，最终对人类身体健康造成极大危害。如何以低成本处理各行业存在的污水，有效吸收或降解污染物，成为企业、政府和社会关注的重要议题。微电解法因制备工艺成熟、成本低投资少、可循环使用、操作条件简单等特点成为众多水处理厂家首选方案。微电解法开始于二十世纪七十年代，首次以零价铁作为电极处理地下水，到八十年代逐步发展为处理工业废水。微电解法中铁碳微电解填料使用最为广泛，以炭粉和铁屑为原料，分别构成微电解原电池的正负两极，利用两电极间约为1.2V的电势差在废水体系中形成若干个微电解原电池体系，具体电池反应如下，阳极反应：Fe
ꢀ‑ꢀ
2e
‑
ꢀ→ꢀ
Fe
2+
， E
θ (Fe
2+
/Fe)=
ꢀ‑ꢀ
0.44 V而阴极反应在不同条件下电极反应也有所不同，酸性条件下：2 H
+ + 2 e
‑
ꢀ→ꢀ
2 [H]ꢀ→ꢀ
H2，E
θH+/ H2
= 0 V酸性且设置曝气装置：O
2 + 4H
+ + 4e
‑
ꢀ→ꢀ
2 O
·
+ 4 [H]ꢀ→ꢀ
2H2O，E
θO2/H2O
= + 1.23 V中性、碱性且设置曝气装置：O
2 + 2H2O + 4e
‑
ꢀ→ꢀ
4OH
‑
，E
θO2/ OH
‑
= + 0.40 V基于零价铁的还原过程以及原电池电解过程中不断生成的三价铁离子的絮凝作用以有效降解或吸附废水体系中的有机污染物及重金属离子。零价铁的还原性会使得废水中的有机大分子降解，染料分子的脱色基团分解，在曝气条件下有机污染物可以部分转化为CO2、H2O，以降低COD值，而三价铁离子的絮凝沉淀作用可以通过吸附螯合去除重金属离子，从而有效实现污水净化。微电解法所用的铁碳微电解填料中除了作为电极的铁屑、炭粉之外，还会加入粘结剂和催化剂组分来提高稳定性及电降解活性，各组分充分混合，经过高温煅烧成型，然后进行污水处理。
[0003]CN201611153603公开了一种以废弃物作为粘合剂的粉煤成型干馏方法，将重质煤焦油沥青、焦油渣、聚合氯化铝铁混合，加入白云石粉中制成粘稠糊状物质，得到粘合剂。再将粘合剂与粉煤冷压成型得到型煤，型煤在干馏炉中低温热解得到型兰炭、煤焦油、煤气。
该方法为生产兰炭提供了原料块煤，并且有效利用焦油渣中的煤焦油，提高型煤的出油率，实现废物再利用。 但不足的是焦油沥青只发挥了粘结作用，并未没有充分利用其中的催化组分，发挥催化作用。CN201310012452公开了一种利用铁碳微电解和催化剂处理甲萘酚废水的方法，该方法主要制备了催化剂TiO2/γ
‑
Al2O3，将钛酸乙酯或钛酸正丁酯、无水乙醇和蒸馏水、盐酸混合搅拌，形成均匀透明的淡黄色溶胶，再取一定量γ
‑
Al2O3多孔小球载体浸渍在所制备的淡黄色溶胶中，而后在马弗炉中煅烧2h，得到所制备的催化剂。在紫外灯照射下，加入铁屑、活性炭、TiO2/γ
‑
Al2O3催化剂处理后，可以将甲萘酚废水的COD去除68.7%。该专利技术专门制备了铁碳催化剂，并且利用了紫外灯进行光催化，但相比于其他铁碳材料COD降解率提高程度有限，而且制备成本较高。
[0004]在煤化工行业中，大量煤炭直接燃烧不仅产生大量温室气体，而且容易产生二噁英、NO
x
等环境污染物，因此煤的液化则成为煤清洁化利用的主要途径。将煤在氢气和催化剂作用下通过加氢裂化直接转变为液体燃料的过程，被称为煤直接液化，因过程主要采用加氢手段，故又称煤的加氢液化法。煤直接液化技术产物经固液分离后会产生约30%的重质副产物，称为煤直接液化残渣。这些液化残渣中约45%为未反应煤、矿物质和煤直接液化过程所使用的催化剂等，约30%的重质油组分，以及约25%的沥青类物质。以重油悬浮床加氢为首的重油深度加氢转化过程也同样产生大量黏稠重质沥青组分，其组成与煤直接液化过程相似，均残留大量铁系催化剂或镍、钼和钴类催化剂，另外煤与重油本身具有一定硫含量，而硫化物可以作为煤直接液化的助催化剂，经过加氢液化后这些煤直接液化残渣沥青中就含有较多硫化铁、硫化钼、硫化镍、硫化钒等催化剂组分。煤直接液化与重油深度加氢转化所得残渣在组成和物理性质上与天然沥青相似，目前的主要应用局限于将其添加到天然沥青中作为改性沥青，可以提高道路沥青的性能并降低改性沥青的价格。
[0005]煤除了直接液化工艺，还可以与重油加氢共炼，可以在煤液化时促进重油轻质化，具有较好的经济性和工业化前景。煤
‑
重油共炼和煤直接液化的核心是催化剂，其中的催化剂主要源自煤直接液化催化剂，即铁、钴、钼、镍、钨系催化剂。当在高温高压下反应完成后，体系也会产生一定量的残渣沥青，残渣沥青具有较高的黏度，且包含一定量具有部分活性的废催化剂，如硫化铁、硫化钼等，以及硫、氮、金属等活性非烃组分。残渣沥青的黏度主要源于其富含稠环芳烃、胶质、沥青质等组分，从而将废催化剂从该体系中稀释分离出来的难度巨大、成本很高，并导致残渣沥青的后续处理及回收困难。据统计计算，从残渣沥青体系中稀释分离出废催化剂中有效组分所得的催化剂成本比重新制备催化剂高三倍左右，难以通过经济合理的手段实现残渣沥青的后续处理和再利用。

技术实现思路

[0006]本专利技术的目的在于:提供一种残渣沥青再利用的铁碳材料及其制备方法和应用，以解决上述
技术介绍
中提出的难以通过经济合理的手段实现残渣沥青的后续处理和再利用的问题。
[0007]为实现上述目的，本专利技术采用如下技术方案：本专利技术的第一方面，提供一种残渣沥青再利用的铁碳材料，包含以下成分及其重量份数：0价活性铁100～400份、碳组分100～400份、残渣沥青100～400份。
[0008]本专利技术的第二个方面，提供一种残渣沥青再利用的铁碳材料及其制备方法，包含
如下步骤：步骤1：粉碎：将铁屑、炭粉、残渣沥青粉碎至30～80目，优选80目。
[0009]步骤2：均质化：将步骤1中所得铁屑、炭粉、残渣沥青按照4：1：1、3：1：1、2：1：1、1：1：1、1：2：2、1：3：3、1：4：4不同比本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种残渣沥青再利用的铁碳材料，其特征在于，包含以下重量份数的成分：0价活性铁100～400份、碳组分100～400份、残渣沥青100～400份。2.一种残渣沥青再利用的铁碳材料及其制备方法，其特征在于：包括以下步骤：步骤1：粉碎：将铁屑、炭粉、残渣沥青粉碎至30～80目，优选为80目；步骤2：均质化：将步骤1粉碎所得铁屑、炭粉、残渣沥青按照4
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1:1
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4:1
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4比例混合，分别放入球磨机中进行球磨，使其均质化；步骤3：造粒：将步骤2均质化后的混合物分别放入造粒机中进行造粒，造粒过程中缓慢滴加凝聚介质，使混合物凝聚成粒径为0.5～1.5cm的球状混合物；步骤4：定型：将步骤3所得球状混合物分别放入烘箱进行烘烤，使球状混合物初步定型；步骤5：煅烧：将步骤4所得球状混合物分别放入炭化室，通入惰性气体，以10 K/min的升温速率升至炭化温度，反应一定时间后自然降至室温，取出固体产物，得到铁碳材料。3.根据权利要求1所述的一种残渣沥青再利用的铁碳材料及其制备方法，其特征在于：所述步骤2中铁屑、炭粉、残渣沥青具体按照4：1：1、3：1：1、2：1：1、1：1...

【专利技术属性】
技术研发人员：宫明慧，杨聪，陈坤，沈加华，李振汉，任成坤，
申请(专利权)人：渤瑞环保股份有限公司，
类型：发明
国别省市：