[发明专利]三维电极用活性炭及其制备和在难生物降解有机物废水治理上的应用

说明书

技术领域

本发明涉及特种活性炭制造领域；特别涉及一种适用于难降解有机物废水治理的活性炭制备及其制备和应用。

背景技术

生物难降解有机污染物的处理是当前世界工业废水处理的热点和难点。针对这个问题研究者曾提出过许多处理方法，其中电化学法处理废水具有技术经济指标先进、无毒、清洁等特点，越来越受到人们的重视。1992年Glaze等人提出的深度氧化技术（AOPs）为治理有机污染物提供一条重要的途径（W.H.Glaze,F.BeltranandT.Tuhkanen,WaterPollutionRes.J.Canada,1992,17:33）其特点是充分利用自由基，特别是羟基自由基（.OH）的极强的氧化性，会彻底地氧化降解有机污染物。

三维电极电催化氧化反应器是能有效提供羟基自由基（.OH）的一种装置。它包括阴阳极。该种反应器除了选择较适合的阴阳极电极材料和合适的电极间距及电极形状、结构、排布、面积等因素外，找到一种适合作为三维电极的粒子物质是三维电极电催化氧化反应器能否发挥较高效能的最为重要的、最为首要的最为关键的所在。

目前三维电极大都选用活性炭或改性碳类物质作为三维电极粒子。它虽然具有适用范围较广、材料来源多、价格相对较低的优点，但也存在有如下缺点：1.催化能力低，对于特种特定污水内某些物质含量高时，其效能较低；2.因其粒子表面硬度很低，在反应过程中容易破损而使颗粒变小而失去电活性；3.因其堆比重小容易与不导电粒子（例如石英砂）分离，短路电流增大，电流效率低，也增加运行成本；4.炭粒子废弃后虽无二次污染之优点，但无利用价值也给污水处理增加成本。

为了克服上述技术的不足，本发明提出一种经济的、高效的、环境友好的三维电极用的活性炭的制备及其应用方法。

发明内容

本发明的目的在于提供一种具有一定硬度且催化活性大的三维电极用活性炭及其制备和在难生物降解有机物废水治理上的应用。

本发明的目的是通过以下方案实现的：

三维电极用活性炭的制备如下：

其工序如下：将多种木质纤维素的混合物与有机含氮化合物之间进行混合，之后将木质纤维素与有机含氮化合物的混合物置于磷酸溶液中浸渍，之后进行捏和并造粒，造粒的产物分别经过熟化和炭化，炭化后的产物再进行活化，然后对活化后的产物分别进行水洗、碱煮、二次水洗、浸酸、浸盐、固化获得产品；

其中所述的浸盐的具体步骤为：将浸酸后活性炭，加入7%～13%硝酸铜溶液，浸渍20～26小时后，沥干回收硝酸铜。

进一步：将所述的将多种木质纤维素与制备成乳液的有机含氮化合物的混合；所述的木质纤维包括经过筛选除去杂物并干燥，保持水分5%--15%且长度20-30mm的秸秆、竹、锯屑、木粉、果皮、果壳、核仁、褐煤、沥青、纸浆、造纸厂黑液；所述的有机含氮化合物包括氰酸盐、三聚氰胺、尿素、甲基脲、脲醛树脂、聚氨基树脂、三聚氰胺树脂、甲壳素、海藻等;木质纤维素的混合物与有机含氮化合物之间的重量比为1：1-7。

木质纤维素与有机含氮化合物的混合物置于磷酸溶液中浸渍，其浸渍条件为磷酸溶液与混合物的重量比为1-1.5：1，浸渍时间不少于24小时，其中磷酸溶液的质量浓度为70-85%。

所述的捏合为将浸渍的产物放入捏合机中进行捏合，捏合的条件为温度150-260℃,时间2-5小时。

所述的造粒在对齿造粒机中进行，制造出多边形短柱状颗粒，其粒径为3-4mm。

所述的熟化、碳化为将造粒产品放置在加热转炉中，保持转速5-10转/min,在炉温160-260℃的条件下熟化，熟化时间为24-64小时；之后调整温度至300-400℃进行碳化，碳化时间为1-3小时。

所述的活化为将碳化的产物置于间接火加热转炉，在转速为5-10转/min的条件下，保持在温度450-600℃，反应时间1-6小时。

水洗：将活化后的产物用水萃取回收磷酸烘干；

碱煮：经过水洗活性炭加入体积3-4倍10～15%NaOH溶液，压力0.12-0.15MPa，蒸煮1-3小时，停火静置12-24小时；

二次水洗：将碱煮后的活性炭用水洗至pH5-6；

浸酸：上述水洗炭，加15%～25%HNO3,浸渍20～28小时，沥干后，再用水漂洗1-2次，藉以改进活性炭的微孔结构；

固化：浸盐后活性炭需要在100～120C下干燥1-3小时，在250-300℃中固化1--3小时。

三维电极用活性炭性能指标综合如下：

形状：多边形短柱状颗粒大小4-5mm.,