[发明专利]铁碳微电解填料的制备方法

说明书

技术领域

铁碳微电解填料的制备方法，涉及到一种用于废水处理的微电解填料的制备方法。具体是以铁屑和粉末活性炭为主要原料制备微电解填料的方法。 

背景技术

20世纪80年代微电解技术引入我国以来，在染料、石油化工、重金属、制药、农药等废水的处理中有广泛应用，技术也从单一的微电解技术发展为与其他技术有机组合的联合废水处理技术。铁碳微电解法可对生物难处理废水进行预处理，从而实现大分子有机污染物的开环、断链，提高废水的可生化性，以利于后续生化反应的进行 

微电解法是利用金属腐蚀原理，形成的原电池通过一系列过程和作用对废水中有机污染物进行电化学处理。在含有传导性的电解质溶液中，铁屑和炭粒会形成无数个微小的原电池，在其作用空间形成电场，于是在溶液中就发生了电化学腐蚀作用、电极上新生态氢的还原作用、电极上产生的铁离子的混凝作用、电场作用、铁的还原作用等一系列物理化学反应过程。由于电化学腐蚀作用，阳极产生的新生态Fe²⁺是良好的絮凝剂，能将废水中的染料粒子交联在一起，消除离子间电荷的排斥作用，形成以为胶凝中心的絮凝体，捕集和裹挟悬浮的胶体颗粒而共沉淀。而在有氧和碱性条件下还会反应生成Fe(0H)₂和Fe(0H)₃。生成的Fe(0H)₃是胶体凝聚剂，它比一般絮凝剂水解得到的Fe(0H)₃吸附能力强，废水中的悬浮物以及由内电解作用产生的不溶物和构成色度的不溶性染料可被其吸附凝聚。 

铁碳微电解工艺用于废水工程中，运行一段时间后，填料表面会形成钝化膜，同时填料易结块、出现沟流等现象，从而减少了填料与废水的有效接触面积导致处理效果逐渐降低，同时还存在填料反冲洗和填料补充困难等问题，限制了该技术在实际工程中的应用。许多研究者分别提出用单纯的铁屑、铁-铜组合填料、铁-铜-改性沸石填料、活性炭-锰铁矿组合填料、粉煤灰-铁屑组合填料等代替铁碳填料；在运行方式上，采用转动式滚筒状絮凝床来防止板结；在填料形式上， 提出填料的规整化，即利用规整化填料代替现有的微电解填料。单纯以铁屑作填料的微电解工艺主要问题在于铁屑含杂质量有限(铸铁中杂质不足5％)，微电解作用相对较弱，且以还原反应为主，应用受到制约。使用铜作为阴极，可提高还原反应速率，但铁-铜组合填料成本高。预防和解决填料表面钝化、填料板结问题是今后微电解技术发展的关键所在。 

发明内容

本发明的目的是以铁屑、粉末活性炭为主要原材料，提供一种用于铁碳微电解反应的填料制备方法。该填料具有良好的强度、比表面积及原电池反应效应，并能有效防止填料表面钝化及填料的板结。 

具体工艺如下： 

以粒径小于60目铁屑、粒径小于100目粉末活性炭及稀土金属粉末为原材料，先用5％质量百分比的盐酸溶液对铁屑酸洗20min使铁屑活化，再用蒸馏水冲洗干净备用；然后量取活化的铁屑∶粉末活性炭∶稀土金属粉末＝85％∶(14.91～14.99)％∶(0.01～0.09)％质量百分比，然后，将它们混合均匀后加入鲍尔环形状的模型中，用粉末压力机在200kN压力下将混合物压制成型，脱摸取出得到毛坯，最后将毛坯隔绝空气在1050～1200℃加热90～100min后淬火，制得定型的铁碳微电解填料。 

所述的稀土金属粉末由包头华美稀土高科技有限公司提供，规格为混合金属-B-2，总含量＞98％，其中50～56％Ce，20～30％La，4～8％Pr，8～16％Nd，Mg＜0.8％，Fe＜1％，Si＜0.2％，P＜0.01％，Pb＜0.1％，0＜0.05％。 

所述的鲍尔环形为直径50mm，高30mm。 

本发明的优点如下： 

1.本发明制备的填料具有特殊的鲍尔环形结构形状，有效的增加了填料的比表面积，利于原电池反应。 

2.本发明制备的填料过程中添加了稀土金属，有效的促进了填料的原电池反应效率，并有效防止了填料表面的钝化。 

3.本发明填料通过淬火而使其结构强度大大增强，在反应过程中能保持其固有形态而不破碎，有效防止板结沟流现象。 

4.本发明的工艺较为容易推广，易于工业化生产。 

图1为本发明的流程示意图 

图2为用本发明的铁碳微电解填料对有机硅废水处理COD、BOD效果图 

图3为用本发明的铁碳微电解填料对有机硅废水处理B/C效果图