[发明专利]一种催化微电解材料及其制备方法

说明书

技术领域

本发明属于环保工程及化工领域，具体涉及一种重金属污水及其他废水处理的催化微电解材料及其制备方法。

背景技术

20世纪80年代微电解技术引入到我国以来，在重金属、染料、石油化工、制药、农药等废水处理有广泛应用。对生物难以处理废水进行预处理，从而实现有机污染物开环、断链，重金属去除，提高废水可生化性，有利于后续生物处理。

铁碳微电解工艺用于废水处理过程中，运行一段时间后，随着PH值不断上升，铁碳微电解作用减弱，放电作用减弱，对有机污染物的降解减弱，往往达不到理想效果。如何保证微电解作用持续、稳定放电，甚至提高反应速度是今后微电解技术发展的关键所在。

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、重金属进行电化学处理。在含有传导性的电解溶液中，铁粉和碳粒会形成无数个微小的原电池，在其作用空间形成电场。铁碳原电池反应机理如下：

酸性条件下：

阳极：Fe-2e→Fe²⁺；

阴极：2H^﹢+2e→H₂；

有氧存在条件下：

O₂+4H^﹢+4e→2H₂O；

O₂+2H₂O+4e→4OH^-；

从以上反应式可看到，电极上产生的新生态的氢起还原作用，电极上产生的新生态的铁离子起混凝作用。在有氧和碱性条件下会形成新生态的Fe(OH)₂和Fe(OH)₃，它们是极好的胶体絮凝剂，比一般絮凝剂水解得到的Fe(OH)₂和Fe(OH)₃吸附能力强。废水中的悬浮物和构成色度的不溶性染料可被其吸附凝聚。

然而，大量实验结果表明铁碳微电解还存在许多缺陷，表现在：运行一段时间后，填料表面形成钝化膜，易结块，出现沟流现象，从而导致填料和废水的有效接触面积减小，处理效果降低。因此，预防和解决填料表面钝化和板结问题是今后微电解技术发展关键所在。

发明内容

本发明的目的之一在于针对现有技术中存在的上述缺陷，提供一种催化微电解材料即CMEC，本发明的CMEC具有高活性、高比表面及原电池和碱性电池反应效应，并能有效防止废水PH值增大及微电解作用减弱，彻底解决材料表面钝化和板结的问题。

本发明的催化微电解材料，由以下重量比的原料制备而成：粒径小于40目、重量百分比为65～85％的铁粉，粒径小于80目、重量百分比为7～25％的石墨粉，粒径小于100目、重量百分比为3～10％的二氧化锰，粒径小于120目、重量百分比为0.01～0.09％的催化剂。

具体地说，所述催化剂为CuCl₂。

本发明的目的之一在于提供上述催化微电解材料的制备方法，该方法包括如下步骤：

(1)准备如下原料：粒径小于40目、重量百分比为65～85％的铁粉，粒径小于80目、重量百分比为7～25％的石墨粉，粒径小于100目、重量百分比为3～10％的二氧化锰，粒径小于120目、重量百分比为0.01～0.09％的催化剂；

(2)将步骤(1)所述重量百分比的原料用混料机均匀混合；

(3)加水将混合物放入造粒机造成Φ3～8mm或Φ8～20mm颗粒状材料；

(4)将步骤(3)所述述颗粒状材料放在地上自然晾干；

(5)将晾干后的颗粒状材料隔绝空气在900℃～1200℃加热100～120min；

(6)待颗粒状材料焙烧结束，自然冷却后，制得催化微电解材料即CMEC。具体地说，所述催化剂为CuCl₂。

本发明工艺简单，易于工业化生产，相比于现有技术，具有如下优点：

(1)本发明制备的CMEC具有多孔球形结构形状，有效增加材料比表面，利于原电池和碱性电池反应；

(2)本发明制备CMEC过程中添加催化剂，有效地促进CMEC的原电池和碱性电池反应效率，并有效防止表面钝化；

(3)本发明制备的CMEC通过高温烧结，其强度增大，在反应过程中能保持固有的形态而不破碎，有效防止板结、沟流现象；