高活性废水处理微电解材料及其制备方法
【专利摘要】本发明涉及一种高活性废水处理微电解材料及其制备方法，以重量份数计，原料组成如下：基材组份30?65份，电解组份30?65份，制氢组份10?50份，激活组份5?20份，粘合剂3?30份；其中，激活组份为石墨烯粉、负离子粉或远红线粉中的一种或多种复合。本发明工艺简单，操作方便，增强重金属还原效果；提高自吸附净化功能；提高电解效率，抑制板结弊端；废水处理彻底，耗能少，降低运行成本，处理反应速率快，缩短生产周期，处理水量大，作用范围广，适用PH范围宽，在酸性、中性、碱性条件下都有良好的效果。
【专利说明】
高活性废水处理微电解材料及其制备方法
技术领域
[0001 ]本发明涉及一种废水处理材料，具体涉及一种高活性废水处理微电解材料及其制 备方法。
【背景技术】
[0002] 中国是全球水污染最严重的国家之一，全国多达70%的河流、湖泊和水库均受到 影响。一项全国性调查表明，在2007年排入各种水体的有机污染物（以化学需氧量表示）中， 近20 %源自工业。这些工厂致使重要水资源遭受污染，研究表明，中国约20 %-30 %的水污 染是由于制造出口商品而造成的。《GB8978-1996污水综合排放标准》中规定了69种水污染 物的允许排放浓度，主要为传统的、大家已熟知的废水污染物。然而，随着中国成为全世界 发展最快的大型经济体，各类工业排放的众多化学品也随之增加，一些有毒有害的有机污 染物尤其令人担忧。这些有毒有害物质一旦排放到环境中，就会对人类健康和生态系统构 成长期威胁。许多国家甚至全世界都禁止或限制这些有毒有害物质，但是在我国尚未全部 列为禁止或严格限制物质，也未列入相关行业废水排放标准监测污染物名单中，且污水处 理厂的处理工艺也还未针对这些物质进行相关设计。
[0003] 据《全国环境统计公报》统计显示，到2012年我国废水总排放量684.8亿吨，其中工 业废水排放量221.6亿吨，占废水排放总量的32.3 %，而造纸、化工、纺织、钢铁合计排放占 比约为48%，成为工业废水最主要的排放来源。化工废水浓度高、成分复杂，且含有许多难 降解有机物及可生化性低，残留在水中的这些有机物对人类的身体健康和生存环境皆有很 大的危害。废水处理的方法较多，按其作用原理可以分为物理法、化学法、物理化学法和生 物法四大类。工业废水中污染物成分极其复杂多样，任何一种处理方法都难以达到完全净 化的目的，而常常要几种方法组成处理系统，才能达到处理要求。其中，微电解技术因其材 料制造成本低，处理废水效果理想，是众多废水处理技术中较好的一种方式。
[0004] 微电解技术是利用金属腐蚀原理，形成原电池对废水进行处理的良好工艺。它是 在不通电的情况下，利用填充在废水中的微电解材料自身产生1.2V电位差对废水进行电解 处理，以达到降解有机污染物的目的。微电解法具有适用范围广、处理效果好、成本低廉、占 地面积小、材料简便易得、装置易于定型化和工业化等优点，故微电解法被广泛应用到废水 处理系统中。此外，其能耗低，利用废铁肩、炭等为原料，具有以废治废的意义。该技术始于 20世纪70年代，最初在美、日等国家受到重视，目前已有一定的工程实践经验，我国从20世 纪80年代开始这一领域的研究。近几年来，该技术已被越来越多地应用到印染、电镀、石油 化工、制药等废水的处理中，尤其是在高毒性、高C0D、高色度等废水应用较多。得以澄清，经 沉淀分离后使污水得以净化；阴极生成的氢，具有很强的加成还原作用，可与有机物分子反 应，将有机物长链断开分解，提高污染物的可生化性。
[0005] 微电解技术虽然得以推广应用，也取得了一定的效果。但在实际应用过程中，电解 反应器要频繁反冲洗，填料需常更换，限制了该技术的广泛应用。同时铁碳微电解材料在废 水处理过程中反应速度慢、C0D去除效率低、易于钝化，普通铁碳微电解材料长时间浸泡在 废水中极易发生板结、堵塞等问题，在实际工程中难以大规模推广使用。
[0006] 为了使铁炭填料持续放电，保持填料持续高活性，防止铁在使用过程中发生板结 堵塞，中国专利95110508、98242534、02220441.5等专利从铁填料形状、大小等方面进行改 进，以提尚填料的比表面积，提尚铁表面反应范围，从而提尚处理效率，但是由于不能从根 本上解决阳极钝化、阴极放电点少的问题，再大的表面积也会由于反应的进行而逐渐被氧 化膜覆盖，出现钝化、板结和堵塞现象。
【发明内容】
[0007] 本发明的目的是提供一种高活性废水处理微电解材料及其制备方法，工艺简单， 操作方便，增强重金属还原效果;提高自吸附净化功能;提高电解效率，抑制板结弊端;废水 处理彻底，耗能少，降低运行成本，处理反应速率快，缩短生产周期，处理水量大，作用范围 广，适用PH范围宽，在酸性、中性、碱性条件下都有良好的效果。
[0008] 本发明所述的一种高活性废水处理微电解材料，以重量份数计，原料组成如下：
[0009] 基材组份30-65份，电解组份30-65份，制氢组份10-50份，激活组份5-20份，粘合剂 3-30 份；
[0010] 其中，激活组份为石墨烯粉、负离子粉或远红线粉中的一种或多种复合。
[0011] 激活组份由如下重量份数的原料制成:石墨烯粉0.1-1份、负离子粉5-20份、远红 线粉3-20份。
[0012]激活组份中负离子粉、远红线粉的粒径为5-50M1，石墨稀的厚度为2-20纳米。
[0013 ]基材组份为火山石、沸石和凹凸棒石中的一种或多种复合;制氢组份由氧化硅、氧 化钙、金属镁粉、纳米铝粉组成；电解组份由铁粉、活性炭、KDF铜锌合金制成;粘结剂为高纯 蒸馏水、羧丙基纤维素或膨润土中的一种或几种。
[0014] 基材组份为粉体，粒径为50-800目。
[0015] 基材组份以重量份数计，原料组成如下：火山石10-30份，沸石30-70份，凹凸棒石 5-20 份。
[0016]制氢组份中，氧化娃、氧化妈、金属镁粉的粒径均为30-lOOym，纳米铝粉的粒径为 20_200nm。
[0017]电解组份由如下重量份数的原料制成:铁粉50-85份、活性炭30-60份、KDF铜锌合 金1-20份;制氢组份由如下重量份数的原料制成:氧化硅30-85份、氧化钙20-65份、金属镁 粉20-60份、纳米铝粉5-30份;粘结剂由如下重量份数的原料制成:高纯蒸馏水30-65份、羧 丙基纤维素10-30份和膨润土20-50份。
[0018]所述的高活性废水处理微电解材料的制备方法，包括如下步骤：
[0019] (1)混料:将基材组份、电解组份、制氢组份和激活组份按配料比加入混料机，混合 1-5小时；
[0020] (2)成型:将步骤（1)制备得到的混匀的物料加入到成球机成型，成型过程不断喷 洒粘结剂；
[0021] (3)烘焙、筛选:将步骤(2)制备得到的成型后物料进行烘焙、筛选，即得颗粒型高 活性废水处理微电解材料；
[0022]或包括如下步骤：
[0023] (1)混料:将基材组份、电解组份、制氢组份、激活组份和粘结剂按配料比加入混料 机，混合卜5小时；
[0024] (2)成型：将步骤（1)制备得到的混匀的物料加入到冲压机成型，冲压机压力为 0.5-3 吨；
[0025] (3)烘焙、筛选:将步骤(2)制备得到的成型后物料进行烘焙、筛选，即得片状型废 水处理微电解材料。
[0026] 烘焙温度为150-480°C，烘焙时间为5-20h。
[0027]在混料之前将原料进行预处理，具体步骤如下：
[0028] 将火山石、沸石和凹凸棒石混合研磨6-1 Oh，至粉体粒径< 1 OOwii，得基材组份；
[0029] 将铁粉、活性炭和KDF铜锌合金混合研磨3-8h，至粉体粒径< lOOwii，得电解组份；
[0030]将氧化硅、氧化钙、金属镁粉和纳米铝粉混合，得制氢组份；
[0031 ]将石墨烯粉、负离子粉、远红线粉混合得激活组份；
[0032]将高纯蒸馏水、羧丙基纤维素和膨润土混合，得粘结剂。
[0033] 冲压机压力为0 ? 5-3吨，即冲压机的压力为4900N-29400N。
[0034]基于传统铁炭微电解技术存在的诸多问题，以及废水处理中对还原的大量需要， 如印染废水、制药废水、化工废水、农药废水中的污染物往往抗氧化能力强，而抗还原能力 弱，我们采用添加制氢组份产生氢气的方式，大大提高还原性;利用火山石的高比表面积， 提高其吸附自净化能力，采用石墨烯激活方式促进并提高电解和制氢效率，从而使本发明 材料在废水处理运行过程不仅效果显著，还大大减缓了钝化膜的形成，填料的活性恢复周 期达到6个月以上，年补充率为15-20%，而且不会出现结块、沟流等不良现象。
[0035]本发明高活性微电解废水处理材料的工作原理如下：
[0036] (1)污染物由传质作用传输到铁粒(FeO)的表面，在铁粒表面因氧化作用释放出电 子，生成Fe2+，污染物则接受电子发生还原作用。如有机氯化物发生脱氯，酮发生碳链的断裂 等。
[0037] (2)Fe2+进一步释放电子被氧化成Fe3+，污染物则接受电子进一步发生还原作用。
[0038] (3)金属镁和纳米铝粉与水反应产生大量氢气，氢分子则在金属催化剂的催化下 与有机污染物发生氢解反应(Hydrogenolysis)，对污染物的还原也起到重要作用，有机污 染物被分解。
[0039] (4)采用KDF铜锌合金和铁碳双电解系统，不但加速污染物的去除率，而且扩大了 污染物的去除种类，生成的有毒副产物也较少，扩大了技术的应用范围。
[0040] (5)采用火山石的吸附净化能力，不仅吸附废水中有机物，并与废水中的重金属产 生置换反应，提高重金属的去除能力。还调节废水PH值提高净化能力。
[0041 ] 本发明材料在废水处理过程中的主要反应式如下：
[0042] FeO^Fe2++2e E = 0.44V
[0043] Cu2++2e^CuOE = 0.99V
[0044] FeO+Cu2+^CuO+Fe2+E = 1.43 V
[0045] 2Fe+4H20+〇2-2Fe2++2H2+40H-
[0046] Mg+2H2〇==Mg(OH)2+H2
[0047] Al+2H2〇+Ca(OH)2 = Ca(Al〇2)2+3H2。
[0048] 本发明基材组份中沸石具有天然的微孔结构，比表面积非常大。沸石与凹凸棒石、 火山岩混合充分后，再与电解组份、制氢组份、激活组份混料，经低温焙烧后制成的材料具 有较多的微孔结构。在该材料的微孔架构分布着无数个微米级和纳米级的孔道及微孔，加 大了各功能原材料与水的接触面积，从而增强了本发明产品对废水进行微电解的效率。
[0049] 本发明高活性废水处理微电解材料采用火山石作为基础材料。
[0050] 火山石俗称浮石或多孔玄武岩，是一种功能型环保材料，是火山爆发后由火山玻 璃、矿物与气泡形成的非常珍贵的多孔形石材。火山石具有强大的比表面积和双向调节水 PH值功能。本发明用火山石作为基础材料，主要是利用其强大的微孔吸附性，吸附净化废水 中重金属元素。同时利用火山石调节PH值功能，不仅节省强碱型物质的投加，同时促进电解 反应的效果，在废水处理中起到意想不到的作用。同时火山石原料丰富，价格低廉，经济价 值高。
[0051 ]本发明电解组份各金属离子能够协同增效，产生无数个微电解触点，加大对水微 电解的力度，增强了制造氢分子的功能。
[0052]本发明制氢组份金属镁和纳米铝粉，产生大量的氢气，具有很强的加成还原作用。 氢分子与有机物分子反应，将有机物长链断开分解，提高污染物的可生化性。本发明中制氢 组份不仅大大提高电解组份的微电解效率，还促进废水中重金属元素的还原。产生的水溶 氢气在提高水PH值的同时，还将大的水分子团簇震荡成活性的小水分子团簇，提高废水的 自净化能力，显著提高废水处理效率。
[0053]采用石墨烯激活技术:微电解和制氢效率通过添加石墨烯催化。石墨烯具有完美 的二维晶体结构，它的晶格是由六个碳原子围成的六边形，厚度为一个原子层。碳原子之间 由〇键连接，结合方式为sp2杂化，这些 〇键赋予了石墨烯良好的导电性和超大表面积。本发 明采用石墨烯作为激活催化材料之一，具有非常好的催化效果。经测试，添加石墨烯激活材 料后，微电解和制氢效率分别提高12%和35%。
[0054]采用低温烘焙工艺:本发明制备方法采用低温烘焙工艺，大大降低了常规高温烧 结工艺的能源成本，生产周期短和环保等特点。
[0055]采用双电解系统：本发明通过添加 KDF铜锌合金材料，不仅大大提高了微电解效 率。还与铁碳微电解系统形成补充，协同增效，解决铁碳材料板结等问题。
[0056] 本发明制备方法中，基材组份、制氢组份、电解组份、激活组份分开混料，避免了各 组份材料之间因粒径不一致而导致的经济性差和融合不充分缺点。同时根据各材料性能和 经济性来考虑，通过分开混料研磨达到所要求的粒径，然后进行组份复合，既能发挥各材料 的功能，又有较好的经济性。
[0057] 本发明成型过程中不断喷洒粘结剂，能够让本发明在成型过程中形成层状微电解 功能反应层，加大材料的比表面积同时，提高了微电解反应的持久性，增加了产品寿命。 [0058]本发明高活性废水处理微电解材料适用范围：
[0059] 本发明根据应用需要开发成各种形状的产品，具有应用范围宽，经济效益好等优 点。
[0060] 本发明适用于染料、印染废水;焦化废水;石油化工、一般化工废水;石油废水;皮 革废水;造纸废水、医药废水、木材加工废水。上述废水处理水后的B0D/⑶D值大幅度提高。 电镀废水；印刷废水;采矿废水;其他含有重金属的废水;本发明能够从上述废水中去除重 金属。有机磷农业废水;有机氯农业废水;大大提高上述废水的可生化性，且能够除磷，除硫 化物。
[0061] 与现有技术相比，本发明具有以下有有益效果：
[0062] 1、反应速率快，一般工业废水只需要数分钟至数十分钟；
[0063] 2、处理水量大，1吨料可处理废水1-1.2万吨。
[0064] 3、C0D去除率在50%-90%，并且对色度的去除更佳。
[0065] 4、运行成本低，一般不超过0.4元/吨；
[0066] 5、增强了重金属还原效果;提高了自吸附净化功能；
[0067] 6、提高了电解效率，抑制了板结弊端；
[0068] 7、降低了成本，缩短了生产周期；
[0069] 8、工艺简单，操作方便，处理废水彻底；
[0070] 9、作用有机污染物质范围广；
[0071 ] 10、适用PH范围宽，酸性、中性、碱性条件都有良好的效果。
【具体实施方式】
[0072]下面结合实施例对本发明做进一步的说明。
[0073] 实施例1
[0074]本发明所述的一种高活性废水处理微电解材料，以重量份数计，原料组成如下： [0075]基材组份50份，电解组份55份，制氢组份40份，激活组份15份，粘合剂20份；
[0076]激活组份由如下重量份数的原料制成:石墨烯粉0.6份、负离子粉10份、远红线粉 15份。
[0077]激活组份中负离子粉、远红线粉的粒径为40mi，石墨烯的厚度为9纳米。
[0078] 基材组份为火山石30份，沸石70份，凹凸棒石20份。
[0079] 基材组份为粉体，粒径为700目。
[0080]制氢组份中，氧化娃、氧化妈、金属镁粉的粒径均为60ym，纳米铝粉的粒径为 180nm〇
[0081]电解组份由如下重量份数的原料制成:铁粉65份、活性炭40份、KDF铜锌合金9份； 制氢组份由如下重量份数的原料制成:氧化硅70份、氧化钙45份、金属镁粉50份、纳米铝粉 15份;粘结剂由如下重量份数的原料制成:高纯蒸馏水55份、羧丙基纤维素20份和膨润土 30 份。
[0082]所述的高活性废水处理微电解材料的制备方法，包括如下步骤：
[0083] (1)混料:将基材组份、电解组份、制氢组份、激活组份和粘结剂按配料比加入混料 机，混合4小时；
[0084] (2)成型：将步骤（1)制备得到的混匀的物料加入到冲压机成型，冲压机压力为2 吨；
[0085] (3)烘焙、筛选:将步骤(2)制备得到的成型后物料进行烘焙、筛选，即得片状型废 水处理微电解材料。
[0086]烘焙温度为200°C，烘焙时间为13h。
[0087]在混料之前将原料进行预处理，具体步骤如下：
[0088]将火山石、沸石和凹凸棒石混合研磨7h，至粉体粒径< IOOmi，得基材组份；
[0089] 将铁粉、活性炭和KDF铜锌合金混合研磨6h，至粉体粒径< 1 OOmi，得电解组份； [0090]将氧化硅、氧化钙、金属镁粉和纳米铝粉混合，得制氢组份；
[0091 ]将石墨烯粉、负离子粉、远红线粉混合得激活组份；
[0092]将高纯蒸馏水、羧丙基纤维素和膨润土混合，得粘结剂。
[0093] 实施例2
[0094]本发明所述的一种高活性废水处理微电解材料，以重量份数计，原料组成如下： [0095]基材组份55份，电解组份45份，制氢组份40份，激活组份13份，粘合剂20份；
[0096]激活组份由如下重量份数的原料制成:石墨烯粉0.3份、负离子粉15份、远红线粉 14份。
[0097]激活组份中负离子粉、远红线粉的粒径为50mi，石墨烯的厚度为8纳米。
[0098] 基材组份为火山石10份，沸石30份，凹凸棒石20份。
[0099] 基材组份为粉体，粒径为650目。
[010 0 ]制氢组份中，氧化娃、氧化妈、金属镁粉的粒径均为8 0 y m，纳米铝粉的粒径为 120nm〇
[0101] 电解组份由如下重量份数的原料制成:铁粉70份、活性炭35份、KDF铜锌合金14份； 制氢组份由如下重量份数的原料制成:氧化硅75份、氧化钙55份、金属镁粉45份、纳米铝粉 23份;粘结剂由如下重量份数的原料制成:高纯蒸馏水30-65份、羧丙基纤维素21份和膨润 土 35 份。
[0102] 所述的高活性废水处理微电解材料的制备方法，包括如下步骤：
[0103] (1)混料:将基材组份、电解组份、制氢组份、激活组份和粘结剂按配料比加入混料 机，混合4小时；
[0104] (2)成型:将步骤(1)制备得到的混匀的物料加入到冲压机成型，冲压机压力为0.9 吨；
[0105] (3)烘焙、筛选:将步骤(2)制备得到的成型后物料进行烘焙、筛选，即得片状型废 水处理微电解材料。
[0106] 烘焙温度为350°C，烘焙时间为10h。
[0107] 在混料之前将原料进行预处理，具体步骤如下：
[0108] 将火山石、沸石和凹凸棒石混合研磨7h，至粉体粒径< 100M1，得基材组份；
[0109] 将铁粉、活性炭和KDF铜锌合金混合研磨7h，至粉体粒径< 100M1，得电解组份；
[0110] 将氧化硅、氧化钙、金属镁粉和纳米铝粉混合，得制氢组份；
[0111] 将石墨烯粉、负离子粉、远红线粉混合得激活组份；
[0112] 将高纯蒸馏水、羧丙基纤维素和膨润土混合，得粘结剂。
[0113] 实施例3
[0114] 本发明所述的一种高活性废水处理微电解材料，以重量份数计，原料组成如下：
[0115] 基材组份55份，电解组份35份，制氢组份45份，激活组份14份，粘合剂25份；
[0116] 激活组份由如下重量份数的原料制成:石墨烯粉0.7份、负离子粉10份、远红线粉 13份。
[0117] 激活组份中负离子粉、远红线粉的粒径为5mi，石墨烯的厚度为4纳米。
[0118] 基材组份为火山石25份，沸石50份，凹凸棒石15份。
[0119] 基材组份为粉体，粒径为650目。
[0120] 制氢组份中，氧化娃、氧化|丐、金属镁粉的粒径均为5 0 y m，纳米铝粉的粒径为 150nm〇
[0121]电解组份由如下重量份数的原料制成:铁粉68份、活性炭53份、KDF铜锌合金14份； 制氢组份由如下重量份数的原料制成:氧化硅56份、氧化钙44份、金属镁粉46份、纳米铝粉 18份;粘结剂由如下重量份数的原料制成:高纯蒸馏水55份、羧丙基纤维素22份和膨润土 30 份。
[0122] 所述的高活性废水处理微电解材料的制备方法，包括如下步骤：
[0123] (1)混料:将基材组份、电解组份、制氢组份和激活组份按配料比加入混料机，混合 4小时；
[0124] (2)成型:将步骤（1)制备得到的混匀的物料加入到成球机成型，成型过程不断喷 洒粘结剂；
[0125] (3)烘焙、筛选:将步骤(2)制备得到的成型后物料进行烘焙、筛选，即得颗粒型高 活性废水处理微电解材料；
[0126] 烘焙温度为400°C，烘焙时间为14h。
[0127] 在混料之前将原料进行预处理，具体步骤如下：
[0128] 将火山石、沸石和凹凸棒石混合研磨9h，至粉体粒径< 100M1，得基材组份；
[0129] 将铁粉、活性炭和KDF铜锌合金混合研磨7h，至粉体粒径< 100M1，得电解组份；
[0130] 将氧化硅、氧化钙、金属镁粉和纳米铝粉混合，得制氢组份；
[0131] 将石墨烯粉、负离子粉、远红线粉混合得激活组份；
[0132] 将高纯蒸馏水、羧丙基纤维素和膨润土混合，得粘结剂。
[0133] 实施例4
[0134] 本发明所述的一种高活性废水处理微电解材料，以重量份数计，原料组成如下：
[0135] 基材组份50份，电解组份50份，制氢组份40份，激活组份8份，粘合剂25份；
[0136] 激活组份由如下重量份数的原料制成:石墨烯粉0.3份、负离子粉11份、远红线粉 22份。
[0137] 激活组份中负离子粉、远红线粉的粒径为15mi，石墨烯的厚度为15纳米。
[0138] 基材组份为火山石15份，沸石40份，凹凸棒石10份。
[0139] 基材组份为粉体，粒径为700目。
[0140] 制氢组份中，氧化娃、氧化妈、金属镁粉的粒径均为40ym，纳米铝粉的粒径为 150nm〇
[0141] 电解组份由如下重量份数的原料制成:铁粉80份、活性炭40份、KDF铜锌合金15份； 制氢组份由如下重量份数的原料制成:氧化硅65份、氧化钙35份、金属镁粉50份、纳米铝粉 10份;粘结剂由如下重量份数的原料制成:高纯蒸馏水50份、羧丙基纤维素20份和膨润土 40 份。
[0142] 所述的高活性废水处理微电解材料的制备方法，包括如下步骤：
[0143] (1)混料:将基材组份、电解组份、制氢组份、激活组份和粘结剂按配料比加入混料 机，混合3小时；
[0144] (2)成型：将步骤（1)制备得到的混匀的物料加入到冲压机成型，冲压机压力为1 吨；
[0145] (3)烘焙、筛选:将步骤(2)制备得到的成型后物料进行烘焙、筛选，即得片状型废 水处理微电解材料。
[0146] 烘焙温度为200°C，烘焙时间为15h。
[0147] 在混料之前将原料进行预处理，具体步骤如下：
[0148] 将火山石、沸石和凹凸棒石混合研磨8h，至粉体粒径< 100M1，得基材组份；
[0149] 将铁粉、活性炭和KDF铜锌合金混合研磨4h，至粉体粒径< 1 OOwii，得电解组份；
[0150] 将氧化硅、氧化钙、金属镁粉和纳米铝粉混合，得制氢组份；
[0151] 将石墨烯粉、负离子粉、远红线粉混合得激活组份；
[0152] 将高纯蒸馏水、羧丙基纤维素和膨润土混合，得粘结剂。
[0153] 实施例5
[0154] 本发明所述的一种高活性废水处理微电解材料，以重量份数计，原料组成如下：
[0155] 基材组份40份，电解组份40份，制氢组份30份，激活组份10份，粘合剂15份；
[0156] 激活组份由如下重量份数的原料制成:石墨烯粉0.5份、负离子粉10份、远红线粉 15份。
[0157] 激活组份中负离子粉、远红线粉的粒径为25mi，石墨烯的厚度为10纳米。
[0158] 基材组份为火山石30份，沸石55份，凹凸棒石17份。
[0159] 基材组份为粉体，粒径为500目。
[0160] 制氢组份中，氧化娃、氧化妈、金属镁粉的粒径均为80ym，纳米铝粉的粒径为 120nm〇
[0161] 电解组份由如下重量份数的原料制成:铁粉60份、活性炭50份、KDF铜锌合金10份； 制氢组份由如下重量份数的原料制成:氧化硅50份、氧化钙40份、金属镁粉40份、纳米铝粉 20份;粘结剂由如下重量份数的原料制成:高纯蒸馏水40份、羧丙基纤维素20份和膨润土 30 份。
[0162] 所述的高活性废水处理微电解材料的制备方法，包括如下步骤：
[0163] (1)混料:将基材组份、电解组份、制氢组份、激活组份和粘结剂按配料比加入混料 机，混合卜5小时；
[0164] (2)成型：将步骤（1)制备得到的混匀的物料加入到冲压机成型，冲压机压力为2 吨；
[0165] (3)烘焙、筛选:将步骤(2)制备得到的成型后物料进行烘焙、筛选，即得片状型废 水处理微电解材料。
[0166] 烘焙温度为300°C，烘焙时间为10h。
[0167] 在混料之前将原料进行预处理，具体步骤如下：
[0168] 将火山石、沸石和凹凸棒石混合研磨8h，至粉体粒径< 100M1，得基材组份；
[0169] 将铁粉、活性炭和KDF铜锌合金混合研磨6h，至粉体粒径< 100M1，得电解组份；
[0170] 将氧化硅、氧化钙、金属镁粉和纳米铝粉混合，得制氢组份；
[0171] 将石墨烯粉、负离子粉、远红线粉混合得激活组份；
[0172] 将高纯蒸馏水、羧丙基纤维素和膨润土混合，得粘结剂。
[0173] 实施例6
[0174] 本发明所述的一种高活性废水处理微电解材料，以重量份数计，原料组成如下：
[0175] 基材组份65份，电解组份30份，制氢组份50份，激活组份5份，粘合剂3份；
[0176] 激活组份由如下重量份数的原料制成:石墨烯粉1份、负离子粉5份、远红线粉20 份。
[0177] 激活组份中负离子粉、远红线粉的粒径为35mi，石墨烯的厚度为2纳米。
[0178] 基材组份为火山石13份，沸石60份。
[0179] 基材组份为粉体，粒径为800目。
[0180] 制氢组份中，氧化娃、氧化妈、金属镁粉的粒径均为30ym，纳米铝粉的粒径为 200nm〇
[0181] 电解组份由如下重量份数的原料制成:铁粉85份、活性炭30份、KDF铜锌合金20份； 制氢组份由如下重量份数的原料制成:氧化硅85份、氧化钙65份、金属镁粉20份、纳米铝粉5 份;粘结剂由如下重量份数的原料制成：高纯蒸馏水65份、羧丙基纤维素10份和膨润土 20 份。
[0182] 所述的高活性废水处理微电解材料的制备方法，包括如下步骤：
[0183] (1)混料:将基材组份、电解组份、制氢组份和激活组份按配料比加入混料机，混合 1小时；
[0184] (2)成型:将步骤（1)制备得到的混匀的物料加入到成球机成型，成型过程不断喷 洒粘结剂；
[0185] (3)烘焙、筛选:将步骤(2)制备得到的成型后物料进行烘焙、筛选，即得颗粒型高 活性废水处理微电解材料；
[0186] 烘焙温度为480°C，烘焙时间为5h。
[0187] 在混料之前将原料进行预处理，具体步骤如下：
[0188] 将火山石、沸石和凹凸棒石混合研磨1 Oh，至粉体粒径< 100M1，得基材组份；
[0189] 将铁粉、活性炭和KDF铜锌合金混合研磨3h，至粉体粒径< 100M1，得电解组份；
[0190] 将氧化硅、氧化钙、金属镁粉和纳米铝粉混合，得制氢组份；
[0191] 将石墨烯粉、负离子粉、远红线粉混合得激活组份；
[0192] 将高纯蒸馏水、羧丙基纤维素和膨润土混合，得粘结剂。
[0193] 实施例7
[0194] 本发明所述的一种高活性废水处理微电解材料，以重量份数计，原料组成如下：
[0195] 基材组份30份，电解组份65份，制氢组份10份，激活组份20份，粘合剂30份；
[0196] 激活组份由如下重量份数的原料制成:石墨烯粉0.1份、负离子粉20份、远红线粉3 份。
[0197] 激活组份中负离子粉、远红线粉的粒径为30mi，石墨烯的厚度为20纳米。
[0198] 基材组份为火山石17份，沸石65份，凹凸棒石8份。
[0199] 基材组份为粉体，粒径为50目。
[0200]制氢组份中，氧化娃、氧化妈、金属镁粉的粒径均为100ym，纳米铝粉的粒径为 20nm〇
[0201]电解组份由如下重量份数的原料制成:铁粉50份、活性炭60份、KDF铜锌合金1份； 制氢组份由如下重量份数的原料制成:氧化硅30份、氧化钙20份、金属镁粉60份、纳米铝粉 30份;粘结剂由如下重量份数的原料制成:高纯蒸馏水30份、羧丙基纤维素30份和膨润土 50 份。
[0202] 所述的高活性废水处理微电解材料的制备方法，包括如下步骤：
[0203] (1)混料:将基材组份、电解组份、制氢组份和激活组份按配料比加入混料机，混合 5小时；
[0204] (2)成型:将步骤（1)制备得到的混匀的物料加入到成球机成型，成型过程不断喷 洒粘结剂；
[0205] (3)烘焙、筛选:将步骤(2)制备得到的成型后物料进行烘焙、筛选，即得颗粒型高 活性废水处理微电解材料；
[0206]烘焙温度为150°C，烘焙时间为20h。
[0207]在混料之前将原料进行预处理，具体步骤如下：
[0208]将火山石、沸石和凹凸棒石混合研磨6h，至粉体粒径< 100M1，得基材组份；
[0209] 将铁粉、活性炭和KDF铜锌合金混合研磨8h，至粉体粒径< 100M1，得电解组份；
[0210] 将氧化硅、氧化钙、金属镁粉和纳米铝粉混合，得制氢组份；
[0211] 将石墨烯粉、负离子粉、远红线粉混合得激活组份；
[0212] 将高纯蒸馏水、羧丙基纤维素和膨润土混合，得粘结剂。
[0213] 本发明高活性废水处理微电解材料进行试验。
[0214] 1、取用山西省原平市污水站的生活污水，用静态法进行测试。
[0215]所需器材：1L烧杯、曝气装置、微电解填料、酸、碱、检测仪器；
[0216]将需进行处理的废水在1L烧杯中加入800克实施例3微电解材料，烧杯底部放置曝 气装置;将废水倒入烧杯中刚好没过填料，进行曝气;气水比控制在3:1以内，即水面表现沸 腾即可；
[0217] 该试验反应30分钟。反应结束后，把废水倒入另一容器中，用氢氧化钠或氢氧化钙 调节PH值至8-9之间进行沉淀，静置取上清液进行检测。检测数据如表1。
[0218] 表1静态法进行测试的结果
[0220] 2、采用动态试验模拟反应器放置现场进行连续性试验，试验参数为:微电解材料 比重为1.2吨/立方米，微孔孔隙率为65%，微电解处理时间为60min。分别测试化工废水、造 纸废水、印染废水、纺织废水和医药废水经处理后的PH值、色度去除率和C0D去除率。各种废 水的测试结果如表2。
[0221]表2各种废水的测试结果
[0224] 3、采用静态微电解加芬顿试验对电镀废水、化工废水、焦化废水、印染废水、造纸 废水、屠宰废水和橡胶助剂废水的C0D指标进行测试。
[0225] (1)电镀废水:主要含有镀件漂洗水、废槽液、设备冷却水和冲洗地面水等。某五金 电镀厂废水处理结果如表3:
[0226] 表3五金电镀厂废水处理结果
[0228] (2)化工废水:排放量大、毒性大、有机物浓度高、含盐量高、色度高、难降解化合物 含量高。某化工厂水处理结果如表4:
[0229] 表4工厂水处理结果
[0231] (3)焦化废水:含有挥发酚、多环芳烃及氧、硫、氮等杂环化合物的工业废水，是一 种高CODcr、高酚值、高氨氮且很难处理的一种工业有机废水。某焦化厂水样小试结果如表 5：
[0232] 表5焦化厂水样小试结果
[0234] (4)印染废水：属于有机性废水，其中所含的颜色及污染物主要有天然有机物质 (天然纤维所含的蜡质、胶质、半纤维素、油脂等）及人工合成有机物质（染料、助剂、浆料 等）。某印染厂水处理结果如表6:
[0235] 表6某印染厂水处理结果
[0237] (5)造纸废水:主要含有木质素、纤维素、挥发性有机酸、无机胶盐以及油墨、染料 等污染物，有臭味。某造纸厂水处理结果如表7:
[0238] 表7某造纸厂水处理结果
[0240] (6)屠宰废水:废水中含有大量的血水、动物内脏、毛发等含氮有机质，是典型的高 氨氮浓度、高有机物浓度、高悬浮物浓度的"三高"废水。某生猪加工厂水处理结果如表8:
[0241] 表8某生猪加工厂水处理结果
[0243] (7)橡胶助剂废水:废水中主要含有苯胺、促进剂以及大量的硫化物等。某助剂生 产公司水处理结果如表9:
[0244] 表9某助剂生产公司水处理结果
【主权项】
1. 一种高活性废水处理微电解材料，其特征在于，以重量份数计，原料组成如下： 基材组份30-65份，电解组份30-65份，制氢组份10-50份，激活组份5-20份，粘合剂3-30 份； 其中，激活组份为石墨烯粉、负离子粉或远红线粉中的一种或多种复合。2. 根据权利要求1所述的高活性废水处理微电解材料，其特征在于，激活组份由如下重 量份数的原料制成:石墨烯粉0.1-1份、负离子粉5-20份、远红线粉3-20份。3. 根据权利要求1或2所述的高活性废水处理微电解材料，其特征在于，激活组份中负 离子粉、远红线粉的粒径为5-50μηι，石墨稀的厚度为2-20纳米。4. 根据权利要求1所述的高活性废水处理微电解材料，其特征在于，基材组份为火山 石、沸石和凹凸棒石中的一种或多种复合;制氢组份由氧化硅、氧化钙、金属镁粉、纳米铝粉 组成；电解组份由铁粉、活性炭、KDF铜锌合金制成;粘结剂为高纯蒸馏水、羧丙基纤维素或 膨润土中的一种或几种。5. 根据权利要求4所述的高活性废水处理微电解材料，其特征在于，基材组份为粉体， 粒径为50-800目。6. 根据权利要求4所述的高活性废水处理微电解材料，其特征在于，制氢组份中，氧化 硅、氧化钙、金属镁粉的粒径均为30-100μπι，纳米铝粉的粒径为20-200nm。7. 根据权利要求1或4所述的高活性废水处理微电解材料，其特征在于，电解组份由如 下重量份数的原料制成:铁粉50-85份、活性炭30-60份、KDF铜锌合金1-20份;制氢组份由如 下重量份数的原料制成:氧化硅30-85份、氧化钙20-65份、金属镁粉20-60份、纳米铝粉5-30 份;粘结剂由如下重量份数的原料制成:高纯蒸馏水30-65份、羧丙基纤维素10-30份和膨润 土20-50份。8. -种权利要求1所述的高活性废水处理微电解材料的制备方法，其特征在于，包括如 下步骤： (1) 混料:将基材组份、电解组份、制氢组份和激活组份按配料比加入混料机，混合1-5 小时； (2) 成型：将步骤（1)制备得到的混匀的物料加入到成球机成型，成型过程不断喷洒粘 结剂； (3) 烘焙、筛选:将步骤(2)制备得到的成型后物料进行烘焙、筛选，即得颗粒型高活性 废水处理微电解材料； 或包括如下步骤： (1) 混料:将基材组份、电解组份、制氢组份、激活组份和粘结剂按配料比加入混料机， 混合1-5小时； (2) 成型：将步骤（1)制备得到的混匀的物料加入到冲压机成型，冲压机压力为0.5-3 吨； (3) 烘焙、筛选:将步骤(2)制备得到的成型后物料进行烘焙、筛选，即得片状型废水处 理微电解材料。9. 根据权利要求8所述的高活性废水处理微电解材料的制备方法，其特征在于，烘焙温 度为150-480 °C，烘焙时间为5-20h。10. 根据权利要求8所述的高活性废水处理微电解材料的制备方法，其特征在于，在混 料之前将原料进行预处理，具体步骤如下： 将火山石、沸石和凹凸棒石混合研磨6-10h，至粉体粒径< 100μπι，得基材组份； 将铁粉、活性炭和KDF铜锌合金混合研磨3-8h，至粉体粒径< 100μπι，得电解组份； 将氧化硅、氧化钙、金属镁粉和纳米铝粉混合，得制氢组份； 将石墨烯粉、负离子粉、远红线粉混合得激活组份； 将高纯蒸馏水、羧丙基纤维素和膨润土混合，得粘结剂。
【文档编号】C02F1/461GK105967283SQ201610473673
【公开日】2016年9月28日
【申请日】2016年6月24日
【发明人】王家胜, 李霞
【申请人】山东木齐健康科技有限公司