专利名称：一种多孔化的碳基复合微电解滤料的制备方法
技术领域：
本发明涉及一种用于污水处理的多孔化的碳基复合微电解滤料的制备方法，属于微电解滤料的材料制备技术领域。
背景技术：
传统的微电解滤料在20世纪70年代就已经开始应用，它主要是将铁屑颗粒和焦炭颗粒混合后使用，利用铁和碳这两种电位差较大的材料在酸性废水中形成原电池反应， 利用原电池的微电解产生的电流来氧化还原水中的有机物或重金属离子。传统的铁碳微电解法具有成本低、适应性广的优点，但也存在容易板结、钝化等问题，影响持久的反应效果。 如果用定期反冲的办法来防止板结和钝化，由于铁屑和焦炭颗粒的比重差别太大，反冲后下落的速度会有较大差异，几次反冲后，铁屑和焦炭颗粒就会逐渐分层，从而影响到了微电解的效果。另外，由于微电解反应只有铁屑在消耗，焦炭颗粒基本是不损耗的，时间长了之后，铁碳比会发生变化，微电解的效果也会发生变化，无法达到稳定工作的效果。因此，传统的铁碳微电解法的推广受到阻碍。为了解决传统铁碳微电解存在的问题，也有人考虑了各种办法，通过对现有技术文献的检索，授权公告号为CN1048005C的中国发明专利“铁碳絮凝床装置”中提到，在传统的铁碳微电解滤料中添加如泡沫塑料粒之类的疏松材料颗粒来抑制板结，但仍然不能解决反应后铁碳比逐步发生变化的问题。公开号为CN1569656A的中国发明专利“用于内电解工艺的多孔催化填料的制备方法”中提到，采用超高分子聚乙烯将铁粉、碳粉以及少量催化剂粘接压制成有许多纵横垂直交错的直径为50mm的蜂窝孔的大块胚体，再通过220°C左右的热处理方法进行固化。这种用聚乙烯粘接压制成有蜂窝孔的大块，一定程度上能避免板结问题，但制备成本高，体积占用大，而且也无法解决铁碳比逐步变化的问题。
发明内容
本发明的目的是针对上述存在的不足，提供一种多孔化碳基复合微电解滤料的制备方法，不添加其他不参与微电解反应的填充材料或粘结材料，直接将一种或多种金属粉与碳质中间相粉充分混合后压制烧结而成。为实现上述目的，本发明采用的技术方案是
一种多孔化的碳基复合微电解滤料的制备方法，在常温下将质量比为1一9 1的一种或多种金属粉末与碳质中间相粉末进行充分的混合，然后压制成型，在绝氧的条件下对其加热，控制温度为500— 900°C，保温40— 80min，然后自然冷却至室温即可。上述提到的金属粉末为铁粉，所述铁粉的粒径范围为10 — 60目。
或者为铁粉与铜粉、铁粉与锰粉或铁粉与铜粉、锰粉的混合物，其中铁粉占混合物质量的 50% — 90%。上述提到的碳质中间相粉末其粒径范围为10 — 60目。本发明所制备的多孔化的碳基复合微电解滤料具有明显的特点，不但微电解的正负极材料复合在同一个强度很好的整体颗粒中，可以耐受反复的定期反冲而不发生金属与碳的分层分离问题，避免了板结；同时该颗粒还具有多孔结构。这种多孔不是像前述的 CN1569656A发明专利中的蜂窝状的宏观的大孔，而是类似活性炭的纳米级微孔，比表面积达到30平方米/克以上，因而具有一定的吸附富集污染物的能力，将颗粒内部的污染物浓度升高，有利于微电解反应效果的提高。由于该碳基复合微电解滤料使用的金属粉和碳粉都比较细，尺寸小于60目，并且是混合均勻后未使用其他的粘接成分压制烧结而成的，随着微电解反应的进行，金属粉发生的腐蚀和消耗后，与之相邻的碳粉就会脱落，并且由于碳粉很细很轻，能够在反冲和正常运行的过程中，自然随这水流排出，保证了碳基复合微电解滤料颗粒的金属与碳的质量比保持稳定，因而反应效果也比较稳定。由于碳粉能够顺利自然排出，不存在成分比例的变化，又不会出现板结和钝化，因此就无需进行滤料的更换，只需定期补充即可，降低了运行难度。本发明的优点是以一种或多种金属粉末与碳质中间相粉末进行充分的混合，然后压制成型并经过高温烧结后，得到多孔化的碳基复合微电解滤料，利用该方法制备的碳基复合微电解滤料颗粒是金属和碳的复合体，本身能形成较多的微孔，比表面积达到30平方米/克以上，能够在吸附富集的同时进行微电解反应，提高反应效率；同时具有以上的抗压强度，耐受强力反冲洗，解决了传统微电解滤料的钝化和板结的问题。
具体实施例方式下面结合具体实施方式
对本发明作进一步详细叙述。其中所列举的实施例只是为了说明本发明，而不在于限定本发明的保护范围。本发明一种多孔化的碳基复合微电解滤料的制备方法为在常温下将质量比为 1-9 1的一种或多种金属粉末与碳质中间相粉末进行充分的混合，然后压制成型，在绝氧的条件下对其加热，控制温度为500—900°C，保温40—80min，然后自然冷却至室温即可。实施例1
将60目的铁粉与60目的碳质中间相粉以质量为1 :1的比例混合后，压制成12mm 直径，厚度3mm的圆片状颗粒，然后加热到500°C保温1小时后自然冷却至室温。实施例2
将60目的铁粉与60目的碳质中间相粉以质量为9:1的比例混合，压制成12mm直径， 厚度3mm的圆片状颗粒，然后加热到900°C保温40min后自然冷却至室温。实施例3
将60目的铁粉与60目的铜粉按质量各50%的比例充分混合均勻后，将混合金属粉与碳质中间相粉末以质量比2 :1的比例混合，压制成12mm直径，厚度3mm的圆片状颗粒，然后加热至800°C保温80min后自然冷却至室温。实施例4
将60目的铁粉和60目的锰粉以质量比10 1的比例混合后，然后再将混合金属粉与碳质中间相粉末以质量比4 :1的比例混合，压制成12mm直径，厚度3mm的圆片状颗粒，然后加热至700°C保温50min后自然冷却至室温。实施例5
将60目的铁粉和60目的铜粉以及60目的锰粉以质量比20 :1 :1的比例混合后，然后将混合金属粉与碳质中间相粉末以质量比5 1的比例混合，压制成12mm直径，厚度3mm的圆片状颗粒，然后加热至600°C保温1小时后自然冷却至室温。
权利要求
1.一种多孔化的碳基复合微电解滤料的制备方法，其特征是在常温下将质量比为 1-9 1的一种或多种金属粉末与碳质中间相粉末进行充分的混合，然后压制成型，在绝氧的条件下对其加热，控制温度为500—900°C，保温40—80min，然后自然冷却至室温即可。
2.根据权利要求1所述的一种多孔化的碳基复合微电解滤料的制备方法，其特征是 所述的金属粉末为铁粉，所述铁粉的粒径范围为10—60目。
3.根据权利要求1所述的一种多孔化的碳基复合微电解滤料的制备方法，其特征是 所述的金属粉末为铁粉与铜粉、铁粉与锰粉或铁粉与铜粉、锰粉的混合物，其中铁粉占混合物质量的50%—90%。
4.根据权利要求1所述的一种多孔化的碳基复合微电解滤料的制备方法，其特征是 所述的碳质中间相粉末其粒径范围为10 — 60目。
全文摘要
本发明公开了一种多孔化的碳基复合微电解滤料的制备方法，其特征是在常温下将质量比为1—9∶1的一种或多种金属粉末与碳质中间相粉末进行充分的混合，然后压制成型，在绝氧的条件下对其加热，控制温度为500—900℃，保温40—80min，然后自然冷却至室温即可。本发明的优点是利用该方法制备的碳基复合微电解滤料颗粒是金属和碳的复合体，本身能形成较多的微孔，比表面积达到30平方米/克以上，能够在吸附富集的同时进行微电解反应，提高反应效率；同时具有5MPa以上的抗压强度，耐受强力反冲洗，解决了传统微电解滤料的钝化和板结的问题。
文档编号C02F1/461GK102167425SQ20111007057
公开日2011年8月31日 申请日期2011年3月23日 优先权日2011年3月23日
发明者李宇, 甘奇, 赵斌元 申请人:江苏陆博环保材料有限公司