【技术实现步骤摘要】
本申请属于铁碳微电解填料，具体涉及一种微电解中空铁碳填料管及其制备方法与应用。
技术介绍
1、铁碳微电解技术是以铁和碳作为电极形成原电池，使废水中的难降解有机污染物分解成易生物降解的小分子有机物，不仅能够去除污染物，而且同步提高废水的可生化性。微电解反应过程主要包括原电池反应(铁和碳之间形成电位差，电化学降解水中有机物)、氧化还原反应(系统中产生新生态的fe2+和[h]，易与水中氧化性物质发生反应，从而改变一些有机高分子的结构)、吸附沉淀作用(系统产生的fe2+和fe3+水解生成的氢氧化铁络合物具有网捕吸附作用，辅助共沉去除部分污染物)等。
2、目前，市场上的铁碳填料有多种规格，如圆球形，扁圆形，柱状或齿轮状等，尺寸基本在1～5cm范围内，在应用过程中多采用固定床方式，即在池底设置布水布气管路，上方设置多孔承托板，承托板上部安装铁碳填料进行废水的处理反应。不同规格的铁碳填料多采用无序倾倒置于反应器内，填充高度依据处理水质不同而有所区别，通常为数米高度，填料颗粒之间相互接触，中间形成无规则的大小空隙，预先调节至酸性的水流和气流经填料底部穿过填料空隙三相接触反应，污染物被降解，同时由于电化学反应，铁碳中的单质铁析出生成二价铁离子，后续通过回调ph形成铁泥沉淀分离实现出水。运行过程中，铁碳填料常常会发生板结钝化，这是由于生成的亚铁离子在曝气环境下部分水解产生氢氧化亚铁和氢氧化铁络合物，这些络合物容易覆盖在气流和水流未充分湍动的部分铁碳填料颗粒空隙和填料表面形成钝化膜，从而阻碍铁碳之间的接触面，降低原电池效率，并且随着运行时
3、在相关技术中，比如公开号为cn102336456a的中国专利技术专利记载了一种不规则微电解铁碳填料，并公开了以下技术方案：一种不规则微电解铁碳填料，呈块状，在所述填料的相对两端面上分别布设有至少一个不规则凸起和至少一个不规则凹槽；不规则凸起和不规则凹槽在相对两端面上上下对应布设；填料的相对两端面之间夹有第一侧面，第一侧面的相对面为第二侧面，不规则凸起和/或不规则凹槽位于第一侧面与第二侧面之间；不规则凸起的高度和/或不规则凹槽的深度在第一侧面、第二侧面上不同；不规则凸起和不规则凹槽大致呈齿轮状；填料整体倾斜并/或具有弧度；填料的高度为40～60mm，长度为50～120mm。该专利技术的铁碳填料由于不规则性，可以大大增加接触反应面积，提高污水处理效果，并且因填料凹凸的不规则性，反冲洗不仅容易，而且清洗效果好，大大延长填料的使用寿命。但是，这种不规则填料由于齿轮状的凸起，存在凸起边角的磨损可能，凸起边角相对填料整体强度和硬度偏低，在装填过程中容易破碎掉渣，不利于保持结构稳定。
技术实现思路
1、1.要解决的问题
2、本申请的目的是克服现有铁碳填料使用过程中的有效表面积较小，接触反应效率偏低，且无序固定床堆积易造成填料板结钝化的技术问题之一，提供一种微电解中空铁碳填料管及其制备方法与应用；该铁碳填料为中空管状，且管壁分布向管内弯折的半圆孔凸片，采用挤压成型、高温还原烧结、冲压制孔制备，应用于铁碳微电解处理废水时，向内凸出的半圆凸片起到多次气混和水混的作用，使管内形成多向流的湍动，并能带动管壁外形成湍流，增加气液固三相接触效率，同时提高了气水对管内外壁的擦洗效果，防止反应生成的亚铁和铁氢氧化物在填料表面生成钝化膜，避免填料的性能衰减甚至失效。
3、2.技术方案
4、为了解决上述问题，本申请所采用的技术方案如下：
5、本申请提供了一种微电解中空铁碳填料管的制备方法，该方法包括将四氧化三铁粉、碳粉、聚乙烯醇粉和催化剂前驱体粉按比例均匀混合，加入水经挤压注塑制得中空铁碳管生坯，送入高温还原气氛炉下煅烧，后经钻孔冲压在管壁上造成向管内弯折的半圆孔凸片，最终制得微电解中空铁碳填料管。
6、进一步地，上述半圆形凸片在管壁同一圆周位置上为正反双开孔形成两片对称。
7、进一步地，上述四氧化三铁粉、碳粉、聚乙烯醇粉和催化剂前驱体粉的添加质量比例为90～95：10～15：3～5：0～3。
8、进一步地，上述碳粉为焦炭、活性炭、石墨中的一种。
9、进一步地，上述催化剂前驱体粉为氧化钛、氧化镍、氧化铜中的一种或多种组合。
10、进一步地，上述四氧化三铁、碳粉、聚乙烯醇粉和催化剂前驱体粉的粒径均大于等于200目。
11、进一步地，上述水用量为四氧化三铁粉、碳粉、聚乙烯醇粉和催化剂前驱体粉混合总质量的8％～12％。
12、进一步地，上述加入水经挤压注塑制得中空铁碳管生坯的具体步骤包括：
13、(1)将预先混合均匀的物料粉与水混合搅打，接触物料粉的搅打设备均为硬塑料材质，避免与四氧化三铁发生磁吸从而影响物料均匀性；
14、(2)物料粉中的聚乙烯醇遇水反应形成胶粘性，混合物料成为湿物料，进入中空管模具经高压推动挤压挤出中空铁碳管生坯。
15、进一步地，上述中空铁碳管生坯的外直径为4～5cm，外直径与内直径差值为1～1.6cm，即壁厚0.5～0.8cm。
16、进一步地，上述中空铁碳管生坯的长度为0.5～2m。
17、进一步地，上述高温还原气氛采用氢气或一氧化碳作为还原气。
18、进一步地，上述煅烧温度为1180～1230℃，煅烧时间为48～72h。
19、进一步地，上述钻孔冲压在管壁上造成向管内弯折的半圆孔凸片包括：煅烧后的中空铁碳管经冲床固定，经刀片式钻头在中空铁碳管壁由外向内冲压，切开管壁并连带向内弯折形成半圆形凸片。
20、进一步地，上述半圆形凸片向内弯折角度为30～45°，半圆孔凸片的直径为1.25～1.75cm。更进一步地，半圆孔凸片的直径为1.5cm。
21、本申请还提供了上述一种微电解中空铁碳填料管的制备方法制备的中空铁碳填料管。
22、本申请还提供了上述中空铁碳填料管在铁碳微电解处理废水的应用。
23、进一步地，上述应用包括在处理池或器中架设带有镂空圆孔的板网，将上述中空铁碳填料管竖直穿插入板网的镂空圆孔，圆孔与圆孔之间间距0.5～1cm，圆孔数量由处理池或器横截面大小折算。
24、进一步地，上述板网的镂空圆孔直径比中空铁碳填料管外直径大0.5～1cm。通常铁碳微电解反应在酸性环境下进行，板网在满足支撑强度的同时具有耐酸腐蚀功能，且板网开孔相比铁碳填料管外直径要稍大，在工程实施过程中便于装填和后期更换，并且也能使气水从孔间隙顺利上流，接触和擦洗管外壁，提高本文档来自技高网...
【技术保护点】
1.一种微电解中空铁碳填料管的制备方法，其特征在于，所述方法包括将四氧化三铁粉、碳粉、聚乙烯醇粉和催化剂前驱体粉按比例均匀混合，加入水经挤压注塑制得中空铁碳管生坯，送入高温还原气氛炉下煅烧，后经钻孔冲压在管壁上造成向管内弯折的半圆孔凸片，最终制得微电解中空铁碳填料管。
2.根据权利要求1所述的一种微电解中空铁碳填料管的制备方法，其特征在于，所述半圆形凸片在管壁同一圆周位置上为正反双开孔形成两片对称。
3.根据权利要求1或2所述的一种微电解中空铁碳填料管的制备方法，其特征在于，所述半圆形凸片向内弯折角度为30～45°。
4.根据权利要求3所述的一种微电解中空铁碳填料管的制备方法，其特征在于，四氧化三铁粉、碳粉、聚乙烯醇粉和催化剂前驱体粉的添加质量比例为90～95：10～15：3～5：0～3。
5.根据权利要求4所述的一种微电解中空铁碳填料管的制备方法，其特征在于，所述水用量为四氧化三铁粉、碳粉、聚乙烯醇粉和催化剂前驱体粉混合总质量的8％～12％。
6.根据权利要求5所述的一种微电解中空铁碳填料管的制备方法，其特征在于，所述
7.根据权利要求6所述的一种微电解中空铁碳填料管的制备方法，其特征在于，所述中空铁碳管生坯的外直径为4～5cm，外直径与内直径差值为1～1.6cm。
8.根据权利要求7所述的一种微电解中空铁碳填料管的制备方法，其特征在于，所述高温还原气氛采用氢气或一氧化碳作为还原气；煅烧温度为1180～1230℃，煅烧时间为48～72h。
9.权利要求1-8任一所述的一种微电解中空铁碳填料管的制备方法制备的中空铁碳填料管。
10.权利要求9所述的中空铁碳填料管在铁碳微电解处理废水的应用，其特征在于，所述应用包括在处理池或器中架设带有镂空圆孔的板网，将中空铁碳填料管竖直穿插入板网的镂空圆孔，圆孔与圆孔之间间距0.5～1cm；板网的镂空圆孔直径比中空铁碳填料管外直径大0.5～1cm。
...【技术特征摘要】
1.一种微电解中空铁碳填料管的制备方法，其特征在于，所述方法包括将四氧化三铁粉、碳粉、聚乙烯醇粉和催化剂前驱体粉按比例均匀混合，加入水经挤压注塑制得中空铁碳管生坯，送入高温还原气氛炉下煅烧，后经钻孔冲压在管壁上造成向管内弯折的半圆孔凸片，最终制得微电解中空铁碳填料管。
2.根据权利要求1所述的一种微电解中空铁碳填料管的制备方法，其特征在于，所述半圆形凸片在管壁同一圆周位置上为正反双开孔形成两片对称。
3.根据权利要求1或2所述的一种微电解中空铁碳填料管的制备方法，其特征在于，所述半圆形凸片向内弯折角度为30～45°。
4.根据权利要求3所述的一种微电解中空铁碳填料管的制备方法，其特征在于，四氧化三铁粉、碳粉、聚乙烯醇粉和催化剂前驱体粉的添加质量比例为90～95：10～15：3～5：0～3。
5.根据权利要求4所述的一种微电解中空铁碳填料管的制备方法，其特征在于，所述水用量为四氧化三铁粉、碳粉、聚乙烯醇粉和催化剂前驱体...
【专利技术属性】
技术研发人员：孙琦，牛涛，夏梦，石伟，许加俊，王冠平，李浙英，
申请(专利权)人：徐州市市政设计院有限公司，
类型：发明
国别省市：
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