铁碳微电解填料及其制备方法和应用
【专利摘要】本发明涉及一种铁碳微电解填料，其由下述重量百分比原料制成：铁粉40－50%、活性炭粉20－30%，厌氧污泥15－25%，锰粉3－5%，石墨烯0.1－0.5%，3－5%羟丙基甲基纤维素和5－8%硅酸钠。该铁碳微电解填料制备工艺简单，强度大，使用周期长，用于工业废水的处理，可大幅度降低废水中的COD、重金属含量及色度等。
【专利说明】
铁碳微电解填料及其制备方法和应用
技术领域
[0001] 本发明属于废水处理技术领域，具体涉及一种铁碳微电解填料及其制备方法和应 用。
【背景技术】
[0002] 铁碳微电解技术处理工业废水，因其工艺简单、操作方便且可以达到以废治废的 目的而在近年来受到广泛重视。微电解又称为内电解，主要是基于电化学中的电池反应，涉 及到氧化还原、电富集、物理吸附和絮凝沉降等多种作用。反应过程是以铁为阳极，含碳物 质作为阴极，废水中的离子作为电解质，从而形成电池反应。不但可以去除部分难降解物 质，大幅度降低色度，还可以改变部分有机物形态和结构，提高废水的可生化性，达到污水 处理的目的。
[0003] 但目前市场上的大部分微电解填料都存在诸多缺点，如:填料使用一段时间后，由 于填料的强度不够以及铁的腐蚀，容易出现流失、结块等;或者在处理工业废水时，对C0D、 色度及部分重金属去除率低等。因此研发一种性能稳定、强度大、活性高、废水处理效果好、 制备工艺简单的微电解填料迫在眉睫。
【发明内容】
[0004] 本发明目的在于克服现有技术缺陷，提供一种强度大、活性高、废水处理效果好的 铁碳微电解填料。
[0005] 本发明还提供了上述铁碳微电解填料的制备方法及其在工业废水处理方面的应 用。
[0006] 为实现上述目的，本发明采用如下技术方案： 一种铁碳微电解填料，其由下述重量百分比原料制成：铁粉40 - 50%、活性炭粉20 - 30%，厌氧污泥(取自驻马店市第三污水处理厂）15 - 25%，锰粉3 - 5%，石墨烯0.1 - 0.5%，3 - 5%轻丙基甲基纤维素和5 - 8%娃酸钠。
[0007] 具体的，铁碳微电解填料的粒径优选为2.5 - 3cm。
[0008] 上述铁碳微电解填料的制备方法，其包括如下步骤： 1) 按比例称取铁粉、活性炭粉、厌氧污泥、锰粉和石墨烯，加水(水的添加量占原料铁 粉、活性炭粉、厌氧污泥、锰粉与石墨烯质量之和的60 - 70%，其中优选65%左右)混合均匀得 到半成品A; 2) 向半成品A中加入羟丙基甲基纤维素和硅酸钠(两者用作粘合剂），混合均匀得到半 成品B; 3) 将半成品B制成粒径为2 - 3cm的球状颗粒，然后置于烘箱中于100°C - 120°C下干燥 8h - IOh，再置于马弗炉中于500°C - 600°C焙烧IOh - 12h，自然冷却至室温，即得。
[0009] 上述铁碳微电解填料在工业废水处理方面的应用。具体的，直接将铁碳微电解填 料浸没于工业废水中，在曝气条件下进行，并保持气水体积比为3 - 5:1，处理时间为 120min - 150min。处理结束后静置，排出上清液，废水处理完毕。所述的工业废水可以为高 COD、高色度、铜含量较高的化工废水。
[0010] 本发明针对现有技术中的不足，提供了一种以铁粉、活性炭粉、厌氧污泥、锰粉、石 墨烯、羟丙基甲基纤维素和硅酸钠为主要原料，并且经称量、制粒、烘干、焙烧等步骤制成的 铁碳微电解填料。该铁碳微电解填料制备工艺简单，强度大，使用周期长，用于工业废水的 处理，可大幅度降低废水中的COD、重金属含量及色度等。
[0011] 和现有技术相比，本发明的有益效果： 1) 本发明制备的微电解填料使用厌氧污泥作为模板剂，经焙烧后，厌氧污泥内的微生 物被碳化，形成孔状结构，增加了填料内部的成孔率和孔隙度，提供了均匀的水气流动通 道，促进内外水流的交换，对废水的处理提供了更大的电流密度和更好的催化反应效果。同 时实现了废弃物的资源化利用； 2) 本发明制备的微电解填料中含有锰元素，可以提高废水处理过程中原电池反应效率 和防止填料表面的钝化，同时能促进废水中重金属的去除； 3) 本发明制备的微电解填料中添加微量的石墨烯，较大的提高了微电解填料的强度， 降低了填料在使用过程中的磨损； 4) 传统的微电解填料在使用时，必须进行pH调节，本发明所制备的微电解填料在进行 废水处理时不需要调节pH，适用于碱性和中性废水的处理，大大降低了废水处理成本； 5) 本发明所制备的微电解填料在进行废水处理时，不仅能有效去除废水中的COD和色 度，同时能除去部分废水中含有的大量重金属离子，如金属铜离子等。
【具体实施方式】
[0012] 以下结合实施例对本发明的技术方案作进一步地详细介绍，但本发明的保护范围 并不局限于此。
[0013] 实施例1 一种铁碳微电解填料，其由下述重量配比的原料制成:铁粉45g、活性炭粉23g，厌氧污 泥20g，锰粉4g，石墨烯0.3g，3g羟丙基甲基纤维素和5g硅酸钠。
[0014] 上述铁碳微电解填料的制备方法，其包括如下步骤： 1) 按比例称取铁粉、活性炭粉、厌氧污泥、锰粉和石墨烯，加65g水混合均匀得到半成品 A； 2) 向半成品A中加入羟丙基甲基纤维素和硅酸钠，混合均匀得到半成品B; 3) 将半成品B制成粒径为2 -3cm的球状颗粒，然后置于烘箱中于120°C下干燥8h，再置 于马弗炉中于500°C焙烧12h，自然冷却至室温，即得。
[0015] 实施例2 一种铁碳微电解填料，其由下述重量配比的原料制成:铁粉40g、活性炭粉27g，厌氧污 泥18g，锰粉5g，石墨烯0.5g，4g羟丙基甲基纤维素和6g硅酸钠。
[0016] 上述铁碳微电解填料的制备方法，其包括如下步骤： 1) 按比例称取铁粉、活性炭粉、厌氧污泥、锰粉和石墨烯，加65g水混合均匀得到半成品 A； 2) 向半成品A中加入羟丙基甲基纤维素和硅酸钠，混合均匀得到半成品B; 3)将半成品B制成粒径为2 - 3cm的球状颗粒，然后置于烘箱中于KKTC下干燥10h，再置 于马弗炉中于600°C焙烧10h，自然冷却至室温，即得。
[0017]应用实例 将上述实施例1和2制备得到的铁碳微电解填料用于某工业废水处理，废水为高C0D、高 色度、铜含量较高的化工废水。具体操作为:在容积Im3的立方体反应器中装入0.3m3的铁碳 微电解填料，加入500L废水，进行曝气，保持气水体积比为4:1，反应150min，静置后排出上 清液，检测处理后排出的上清液的水质。废水处理前后的水质指标具体如下： 采用实施例1铁碳微电解填料处理废水前后的水质指标
【主权项】
1. 一种铁碳微电解填料，其特征在于，由下述重量百分比原料制成:铁粉40 - 50%、活性 炭粉20 - 30%，厌氧污泥15 - 25%，锰粉3 - 5%，石墨烯0.1 - 0.5%，3 - 5%轻丙基甲基纤维素和 5 -8%硅酸钠。2. 如权利要求1所述的铁碳微电解填料，其特征在于，铁碳微电解填料的粒径为2.5 - 3cm〇3. 权利要求1所述铁碳微电解填料的制备方法，其特征在于，包括如下步骤： 1) 按比例称取铁粉、活性炭粉、厌氧污泥、猛粉和石墨烯，加水混合均匀得到半成品A; 2) 向半成品A中加入羟丙基甲基纤维素和硅酸钠，混合均匀得到半成品B; 3) 将半成品B制成粒径为2 - 3cm的球状颗粒，然后于100°C - 120°C下干燥8h - 10h，再 于500 °C - 600 °C焙烧1 Oh - 12h，自然冷却至室温，即得。4. 权利要求1所述铁碳微电解填料在工业废水处理方面的应用。5. 如权利要求4所述铁碳微电解填料在工业废水处理方面的应用，其特征在于，直接将 铁碳微电解填料浸没于工业废水中，在曝气条件下进行，并保持气水体积比为3 - 5:1，处理 时间为120min - 150min。
【文档编号】C02F1/461GK105858821SQ201610238197
【公开日】2016年8月17日
【申请日】2016年4月18日
【发明人】李丰登, 孙长城, 桑书梅, 凡月慧, 韩娟, 李云飞
【申请人】河南弘康环保科技有限公司