一种Fe修饰的改性生物质稀土尾矿粒子电极、制备方法及其应用技术

本发明专利技术提供一种Fe修饰的改性生物质稀土尾矿粒子电极、制备方法及其应用，其用于高浓度难降解有机工业废水的微电解深度处理，通过采用稀土尾矿掺杂生物质基为载体，负载Fe修饰后制备为规整的粒子电极，提高粒子电极的机械强度，同时能吸附废水中的难降解有机物，实现工业废水中有机物的微电解深度处理的稳定钝化；制备方法包括分别制备稀土尾矿粉、铸铁粉末和高粘性土粉；制备生物炭粉，将生物炭粉、稀土尾矿粉和高粘性土份的质量比按照5:3:2混合生成炭基质；生成Fe修饰后的第二基质，将铸铁粉末和炭基质按质量比5:1混合，将第二基质干燥后造粒，再置于管式炉中400℃缺氧焙烧2h，冷却生成稀土尾矿粒子电极。却生成稀土尾矿粒子电极。却生成稀土尾矿粒子电极。

【技术实现步骤摘要】
一种Fe修饰的改性生物质稀土尾矿粒子电极、制备方法及其应用


[0001]本专利技术涉及工业废水治理领域，具体而言，涉及一种Fe修饰的改性生物质稀土尾矿粒子电极、制备方法及其应用。

技术介绍

[0002]高浓度难降解有机物工业废水的一般产生于化工、农药、制革、炼焦、染料等行业，因其生产工艺特点都会产生成分复杂、浓度高、含有难降解、有毒有害的物质的有机废水，此类废水采用传统生化方法处理难度较大。
[0003]特别是化工行业因生产工艺复杂，涉及的化工原料、化工产品多种多样。在生产中产生的有机化工废水通常具有以下特点:废水主要具有以下特点:
[0004]①
有机物浓度高，COD一般在2000mg/L以上，有的甚至高达几万乃至几十万mg/L，相对而言，BOD较低，很多废水BOD与COD的比值小于0.3；
[0005]②
成分复杂，含有毒性物质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、氮化物、重金属和有毒有机物；
[0006]③
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；
[0007]④
具有强酸强碱性。
[0008]因此，高浓度难降解有机工业废水的高级氧化技术降解废水将会成为最主要的方式之一。
[0009]高级氧化技术中常用的有臭氧高级氧化、光催化、电解等技术。其中微电解技术因运行成本低、工艺简单易操作等优点作为高浓度难降解有机工业废水的深度处理而被广泛运用。
[0010]微电解是依据金属的电化学腐蚀原理，利用形成的无数微小原电池效应对废水进行治理的良好工艺，又称内电解法、铁炭法、铁屑过滤法、零价铁法等。传统上微电解工艺所采用的微电解材料一般为铁屑和木炭，使用前要加酸碱活化，使用的过程中很容易钝化板结，又因为铁与炭是物理接触，之间很容易形成隔离层使微电解不能继续进行而失去作用，这导致了频繁地更换微电解材料，不但工作量大成本高还影响废水的处理效果和效率。

技术实现思路

[0011]本专利技术的目的在于提供一种Fe修饰的改性生物质稀土尾矿粒子电极具有活性强，比表面积大、反应速率快，作用有机污染物质范围广，使用寿命长等特点，且在微电解过程中Fe修饰的改性生物质稀土尾矿粒子电极中的Fe形态的变化，不仅可实现催化微电解工艺亦可兼容混凝的处理工艺，还有协同增效作用；
[0012]本专利技术的另一目的在于提供一种Fe修饰的改性生物质稀土尾矿粒子电极的准备方法，采用的生物炭的稀土尾矿成型后焙烧造孔后通过负载Fe修饰粒子电极；当填料在废水中后，可以形成无数微小原电池，发生电极反应，同时因为填料中的铁、炭及其杂质又根
据电解活性又可组成宏观电池，提高废水深度处理效率。
[0013]本专利技术的另一目的在于提供Fe修饰的改性生物质稀土尾矿粒子电极的应用，用于有机工业废水处理，可高效去除废水中的有机物，降低色度，提高可生化性，处理效果稳定的同时可避免运行过程中的填料钝化、板结等现象。
[0014]本专利技术的实施例是这样实现的：
[0015]一种Fe修饰的改性生物质稀土尾矿粒子电极的制备方法，该制备方法包括如下步骤：
[0016]S1：分别制备稀土尾矿粉、铸铁粉末和高粘性土粉：
[0017]稀土尾矿粉的原材料为稀土尾矿，稀土尾矿的主要稀土载体矿物主要是氟碳铈矿，主要矿物为萤石、重晶石和天青石、硅铝酸盐矿物和石英，以及少量的铁氧化物；
[0018]S2：制备生物炭粉，生成炭基质：
[0019]将生物炭粉、稀土尾矿粉和高粘性土份的质量比按照5:3:2混合，加入适量水用超声分散设备分散并形成第一悬浊液，将第一悬浊液置于真空干燥箱中干燥得到炭基质；
[0020]S3：生成Fe修饰后的第二基质：
[0021]将S1中的铸铁粉末和S2中的炭基质按质量比5:1混合，加入适量水用超声分散设备分散并形成第二悬浊液，将第二悬浊液置于干燥箱中干燥得到Fe修饰后的第二基质；
[0022]S4：生成稀土尾矿粒子电极：
[0023]将第二基质干燥后造粒，再置于管式炉中400℃缺氧焙烧2h，冷却后取出。
[0024]在本专利技术的较佳实施例中，上述稀土尾矿粉的制备方法包括：稀土尾矿为大陆槽稀土矿，将稀土尾矿粉碎筛分出50～100目的稀土尾矿粉，备用。
[0025]在本专利技术的较佳实施例中，上述铸铁粉末的制备方法包括：选用机械加工厂的废弃铸铁屑，利用粉碎机粉碎筛分出50
‑
100目的铸铁粉末。
[0026]在本专利技术的较佳实施例中，上述高粘性土粉的制备方法包括：将砖瓦窑厂的高粘性土利用粉碎机粉碎、筛分出50
‑
100目的黄色细粉末，制得高粘性土粉。
[0027]在本专利技术的较佳实施例中，上述生物炭粉的制备方法包括：将稻壳、麦秆、秸秆等天然再生性植物纤维缺氧400℃碳化后粉碎至100～150目，形成生物炭粉。
[0028]在本专利技术的较佳实施例中，上述炭基质的具体生成方法为：
[0029]将生物炭粉、稀土尾矿粉与高粘性土粉按质量比为5﹕3﹕2混合，加适量水，保持固液比为1﹕40
‑
50；
[0030]用30
‑
50kHZ，50W/L的超声对生物质碳粉与稀土尾矿粉进行分散，形成第一悬浊液；
[0031]将第一悬浊液置于40℃真空干燥箱中干燥2h后得到炭基质，备用。
[0032]在本专利技术的较佳实施例中，上述Fe修饰后的第二基质的具体生成方法包括：
[0033]将铸铁粉末与炭基质按质量比5﹕1混合，加适量水，保持固液比为1：30
‑
40；
[0034]用30
‑
50kHZ，50W/L的超声进行分散，形成第二悬浊液；
[0035]将第二悬浊液置于40℃干燥箱中干燥1h，得到Fe修饰后的第二基质。
[0036]在本专利技术的较佳实施例中，上述第二基质造粒方法包括：采用挤条机挤压为圆柱形颗粒，颗粒直径为5mm，长度为10mm。
[0037]一种Fe修饰的改性生物质稀土尾矿粒子电极，，由上述任一的制备方法得到的稀
土尾矿粒子电极。
[0038]一种Fe修饰的改性生物质稀土尾矿粒子电极的应用，由稀土尾矿粒子电极在有机工业废水微电解深度处理的应用。
[0039]本专利技术实施例相较于现有技术具有如下优势：
[0040]1、本专利技术获得的用于高浓度难降解有机工业废水所用的电极材料，以稀土尾矿、生物炭、高粘性土为载体，掺杂Fe修饰，在真空焙烧过程中，防止Fe的完全氧化，通过焙烧温度不同使生物炭在热分解过程中形成的孔径及表面积不同，其中大陆槽稀土尾矿中主要的稀土载体矿物主要是氟碳铈矿，主要矿物为萤石、重晶石和天青石、硅铝酸盐矿物和石英，少量的铁氧化物，在焙烧过程中会释放二氧化碳，使尾矿矿物晶型发生改变，增加了孔隙率具有较大的比表面积具有较强的吸附能力；
[0041]2、大陆本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种Fe修饰的改性生物质稀土尾矿粒子电极的制备方法，其特征在于，所述制备方法包括如下步骤：分别制备稀土尾矿粉、铸铁粉末和高粘性土粉，所述稀土尾矿粉的原材料为稀土尾矿，所述稀土尾矿的主要稀土载体矿物主要是氟碳铈矿，主要矿物为萤石、重晶石和天青石、硅铝酸盐矿物和石英，以及少量的铁氧化物；制备生物炭粉，生成炭基质，将所述生物炭粉、所述稀土尾矿粉和所述高粘性土份的质量比按照5
‑
5.5:3:1.5
‑
2混合，加入适量水用超声分散设备分散并形成第一悬浊液，将所述第一悬浊液置于真空干燥箱中干燥得到炭基质；生成Fe修饰后的第二基质，将所述铸铁粉末和所述炭基质按质量比5
‑
7:1混合，加入适量水用超声分散设备分散并形成第二悬浊液，将所述第二悬浊液置于干燥箱中干燥得到Fe修饰后的第二基质；生成稀土尾矿粒子电极，将所述第二基质干燥后造粒，再缺氧焙烧，冷却得到生成稀土尾矿粒子电极。2.根据权利要求1所述的Fe修饰的改性生物质稀土尾矿粒子电极的制备方法，其特征在于，所述稀土尾矿粉的制备方法包括：所述稀土尾矿为大陆槽稀土矿，将所述稀土尾矿粉碎筛分出50～100目的稀土尾矿粉，备用。3.根据权利要求1所述的Fe修饰的改性生物质稀土尾矿粒子电极的制备方法，其特征在于，所述铸铁粉末的制备方法包括：选用机械加工厂的废弃铸铁屑，利用粉碎机粉碎筛分出50
‑
100目的铸铁粉末。4.根据权利要求1所述的Fe修饰的改性生物质稀土尾矿粒子电极的制备方法，其特征在于，所述高粘性土粉的制备方法包括：将砖瓦窑厂的高粘性土利用粉碎机粉碎、筛分出50
‑
100目的黄色细粉末，制得高粘性土粉。5.根据...

【专利技术属性】
技术研发人员：朱天菊，汪钰翠，周铭朗，王兵，任宏洋，张象洪，穆邦宏，
申请(专利权)人：西南石油大学，
类型：发明
国别省市：