【技术实现步骤摘要】
本专利技术涉及水处理，更具体地，涉及一种陶粒及其制备方法和应用。
技术介绍
1、芬顿(fenton)法是高级氧化技术的一种，通过产生高活性的自由基降解水中有机污染物，在水处理领域收到广泛关注。芬顿法/类芬顿法具有反应速率快，反应条件温度、操作简单方便、反应高效、使用范围广等特点。其中催化剂是决定芬顿反应/类芬顿反应速率和条件的关键因素。
2、根据催化剂的形态，芬顿法分为均相芬顿和异相芬顿。均相芬顿法(即fe2++h2o2)是目前污水的处理常用的方法。该方法工艺优势明显，但仍存在诸多缺陷。如芬顿试剂在处理有机废水时发生反应产生大量的铁水络合物，这些络合物使芬顿反应具有了絮凝功能，同时也产生大量的铁泥。此外均相芬顿反应不能充分矿化有机物，初始有机物分解成中间产物，这些中间产物或与fe3+形成络合物，或与自由基生成路线发生竞争，可能对环境造成更大的危害。另外，均相芬顿反应的fe2+易被氧化成fe3+，而fe3+的催化活性较差，基本不能活化h2o2，使得h2o2的利用率不高，导致处理成本很高。
3、另外一种目前研究比较多的就是异相芬顿法。异相芬顿法的处理效果又受限于催化剂的活性位点分散度。工业化应用过程中红往往无法达到实验室制备的活性位点高分散的催化剂。并且实际使用的整体式水处理催化材料一般通过表面负载具备催化性能的活性组分制备而成。该方法需要对整体式催化剂载体做前处理，并在一定条件下合成或通过浸泡负载再煅烧获得具备一定催化活性和机械性能的水处理催化剂。该过程工艺繁琐，能耗高，且催化剂生产过程也会产生大量废水废气
4、现有技术公开了一种多孔陶粒芬顿催化剂的制备方法，将污泥、粘土、高岭土、粉煤灰、硅源、含铜化合物、含铁化合物混合成陶粒胚料，烧结后制备得到多孔陶粒。然而，该技术中起关键作用的是fe3+/h2o2。fe3+在酸性条件下就能生成fe(oh)3沉淀，且fe3+须先被还原成fe2+才能活化h2o2。还原过程消耗了大量h2o2，因此其对有机污染物的降解性能远远低于fe2+/h2o2体系。而且，这种多孔陶粒芬顿催化剂的含铁氧化物，附着在材料表面容易被外界物质附着、掩盖或冲刷造成损失。
技术实现思路
1、本专利技术要解决的技术问题是克服现有利用芬顿反应进行水处理的多孔陶粒芬顿催化剂的活性成分附着在材料表面容易被外界物质附着、掩盖或冲刷造成损失，而且难以有效降解有机物的缺陷和不足，提供一种陶粒，活性成分被包裹在壳层内部，不容易被外界物质附着、掩盖或冲刷，而且能够有效降解有机物。
2、本专利技术的另一目的在于提供一种陶粒的制备方法。
3、本专利技术的又一目的在于提供一种陶粒在降解水体有机物中的应用。
4、本专利技术的再一目的在于提供一种陶粒在处理水中含氧氟沙星中的应用。
5、本专利技术上述目的通过以下技术方案实现：
6、一种陶粒，具有核壳结构，所述核为粉末状组分，所述粉末状组分包括活性炭粉末以及含有fe2+的粉末，所述壳为多孔陶瓷。
7、本专利技术的陶粒，具有核壳结构，内部的核为包括活性炭粉末以及含有fe2+的粉末，核为粉末状活性组分催化材料，核层的活性成分fe2+可通过外壳的孔隙结构缓慢连续地释放到外界环境如水体中，产生芬顿反应激发如h2o2等氧化剂产生活性基自由基，氧化分解有机物。而且核内部粉末状结构的活性组分具备较大的比表面积和高分散性。活性碳的作用为防止亚铁盐释放较快形成铁络合物，还能防止在陶粒热塑成型过程中fe2+被氧化成fe3+。
8、本专利技术的陶粒具备坚硬多孔的陶瓷外壳结构，保护核内部活性组分的稳定性，防止核内部活性组分不受外界物质的附着掩盖，以及水力冲刷造成的损失。
9、而且，该陶粒还具备过滤杂质的作用。
10、优选地，所述粉末状组分的平均粒径为0.075～0.5mm；所述壳的孔隙率为35％～65％，平均孔径为50～500nm。
11、更优选地，所述粉末状组分的平均粒径为0.075～0.15mm。
12、优选地，所述含有fe2+的粉末为亚铁盐或含铁矿物粉末中的一种或几种；所述壳为活性炭、高岭土、膨润土或陶瓷废渣中的一种或几种加热而成。
13、优选地，所述亚铁盐为feso4·7h2o、fecl2·4h2o中的一种或几种；所述含铁矿物粉末为黄铁矿、磁黄铁矿、磁铁矿中的一种或几种；
14、本专利技术的陶粒中，核中的亚铁盐粉末或含铁矿物粉末可释放fe2+，实现芬顿/类芬顿反应。
15、优选地，所述壳由活性炭、高岭土、膨润土和陶瓷废渣的混合物加热而成，活性炭、高岭土、膨润土和陶瓷废渣的重量比为(5-20)：(10-30)：(10-30)：(10-40)。
16、陶瓷废渣和高岭土是陶粒的骨料。其中陶瓷废渣的主要成分为sio2、al2o3，陶瓷废渣较硬，可增加陶粒的硬度，但其可塑性稍差。将陶瓷废渣粉碎成0.3～0.15毫米的粉末，可增加陶粒外壳的颗粒堆积孔隙，陶瓷废渣添加稍多会影响陶粒成型，会较容易裂开。高岭土在陶粒中的作用是引入al2o3，有利于莫来石的生成，提高其化学稳定性和烧结强度。活性炭为造孔剂，活性炭稍少会影响陶粒的孔隙率，稍多会影响陶粒的成型。膨润土是粘结剂，稍少会影响陶粒的成型，稍多会减少孔隙率。
17、优选地，所述核中，含有fe2+的粉末和活性炭粉末的质量比为(75～98)：(2～25)。
18、亚铁盐和活性炭的质量比会影响陶粒的催化降解性能和稳定性。亚铁盐稍少，催化降解性能较弱。活性碳稍少，亚铁盐释放较快，易形成铁络合物，且在陶粒热塑成型过程中较易被氧化成fe3+。
19、优选地，所述壳为球形，所述壳的内径为3～5mm。
20、壳的内径会影响陶粒的稳定性。内径稍大，成型稍难，抗压强度稍弱。陶粒稍小，处理完后易与水分离难度稍大。
21、优选地，所述核与壳的重量比为(1～1.5)：1。
22、核与壳的重量比会影响陶粒的催化降解和稳定性。核稍大，陶粒更易不稳定，加热过程易破裂。壳稍大，fe2+不易释放，影响降解效果。
23、本专利技术还保护上述任一项所述陶粒的制备方法，包括如下步骤：
24、s1.将核材料与水混合，制备成颗粒，得到核结构；
25、s2.将壳材料与水混合，包覆步骤s1制备得到的核结构，得到核壳结构；
26、s3.将步骤s2得到的核壳结构表面包覆sic，陈化，微波加热，去除sic后，即得陶粒。
27、本专利技术采用一步法微波快速合成具有壳核结构的整体式催化陶粒，减少催化剂制备过程中产生的废水、废气、废渣污染。
28、本专利技术陶粒的制备方法上，与传统的加热方式相比，微波加热具有加热时间非常短本文档来自技高网...
【技术保护点】
1.一种陶粒，其特征在于，具有核壳结构，所述核为粉末状组分，所述粉末状组分包括活性炭粉末以及含有Fe2+的粉末，所述壳为多孔陶瓷。
2.如权利要求1所述陶粒，其特征在于，所述粉末状组分的平均粒径为0.075～0.5mm；所述壳的孔隙率为35％～65％，平均孔径为50～500nm。
3.如权利要求1所述陶粒，其特征在于，所述含有Fe2+的粉末为亚铁盐或含铁矿物粉末中的一种或几种；所述壳为活性炭、高岭土、膨润土或陶瓷废渣中的一种或几种加热而成。
4.如权利要求3所述陶粒，其特征在于，所述壳由活性炭、高岭土、膨润土和陶瓷废渣的混合物加热而成，活性炭、高岭土、膨润土和陶瓷废渣的重量比为(5-20)：(10-30)：(10-30)：(10-40)。
5.如权利要求1所述陶粒，其特征在于，所述核中，含有Fe2+的粉末和活性炭的质量比为(75～98)：(2～25)。
6.如权利要求1所述陶粒，其特征在于，所述壳为球形，所述壳的内径为3～5mm。
7.权利要求1～6任一项所述陶粒的制备方法，其特征在于，包括如下步骤：
...【技术特征摘要】
1.一种陶粒，其特征在于，具有核壳结构，所述核为粉末状组分，所述粉末状组分包括活性炭粉末以及含有fe2+的粉末，所述壳为多孔陶瓷。
2.如权利要求1所述陶粒，其特征在于，所述粉末状组分的平均粒径为0.075～0.5mm；所述壳的孔隙率为35％～65％，平均孔径为50～500nm。
3.如权利要求1所述陶粒，其特征在于，所述含有fe2+的粉末为亚铁盐或含铁矿物粉末中的一种或几种；所述壳为活性炭、高岭土、膨润土或陶瓷废渣中的一种或几种加热而成。
4.如权利要求3所述陶粒，其特征在于，所述壳由活性炭、高岭土、膨润土和陶瓷废渣的混合物加热而成，活性炭、高岭土、膨润土和陶瓷废渣的重量比为(5-20)：(10-30)：(10-30)：(10-40)。
5.如权利要求1所述...
【专利技术属性】
技术研发人员：黎雯，詹景怡，梁雅婷，邓韵卓，徐慧珊，杨艾玲，叶思俊，钟政瑶，张敏毅，许天镕，
申请(专利权)人：广东环境保护工程职业学院，
类型：发明
国别省市：
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