CN102659215B - 一种极化改性的铁碳微电解材料的制备方法 - Google Patents
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Abstract
本发明涉及一种极化改性的铁碳微电解材料的制备方法，属于水处理技术领域。该材料的制备方法为先选取含铁量为60～70％低碳钢铁材料；然后用粉碎机将上述材料粉碎成100～300目的细粉；再将上述细粉经过磁选加工使其含铁量达到90％以上；接着在温度为1500℃条件下加入异氰酸酯到经磁选后的材料中，待进入发泡阶段时融入纳米凹凸棒土；反应15min后，加入二甲基硅油，搅拌15min，冷却至室温；将冷却材料通过粉碎机粉碎到20～120目颗粒，即得到本发明所述的极化改性的铁碳微电解材料。本发明的微电解材料可循环利用、比表面积大、无污染，反应速度快且运行成本低。
Description
技术领域
本发明属于水处理技术领域，具体涉及一种极化改性的铁碳微电解材料及其制备方法。
背景技术
在难降解的污水处理过程中，铁碳微电解方法在实际中已得到广泛的应用。目前国内外已有的传统铁碳微电解大多是将铁碳按一定比例混合后一次性投加反应器内，即形成固定床铁碳反应器，其主要作用机理是将铁碳混合颗粒料投放待处理的水中，由于铁、碳颗粒之间存在电位差，待处理的水中会形成大量的微电池，其中电位低的的铁为阳极，电位高的碳为阴极。在离子的作用下，是水中的有机物的的分子键发生断裂或开环，从而达到降解的目的。这种采用铁屑废料和普通活性炭混合使用传统的微电解填料工艺操作较简单，处理成本较低。
但在实际中存在很多缺陷：铁屑废料含铁量较低，反应时溶出的Fe2+、Fe3+离子偏少，导致原电池、电化学富集等反应不能有效充分的进行，致使传统铁碳微电解处理效果低；废料裁剪困难，导致铁原料规格不一及比重较大、与活性炭混和不均匀，易发生板结；对于较大一点的污水处理工程，常采用将铁屑或钢屑丝状废料压拢成一定的长方体，和活性炭分层装填，不仅导致铁炭混和不均而影响反应效果，更主要的是运行一段时间后，长方体的铁屑或钢屑块会塌陷，发生局部板结，最终使水流无法均匀通过，使反应池报废。
发明内容
本发明的目的是为了克服现有技术的不足，提供一种可循环利用、比表面积大、无污染，反应速度快、运行成本低的极化改性的铁碳微电解材料。
本发明解决上述技术问题的技术方案如下：一种极化改性的铁碳微电解材料，该材料由以下按重量份数计的原料组成：
所述的铁粉中的碳含量为0.2-0.5％。
优选地，该材料由以下按重量份数计的原料组成：
所述的铁粉中的碳含量为0.2-0.5％。
与现有技术相比，本发明的有益效果是：含铁量高，比表面积大，大大提高了反应速度；加工后的铁材料呈粒状与活性炭能均匀混合，并能循环定期补充，避免了普通铁屑无法与活性炭均匀混合、利用率低的缺点；采用与铁原料性能相匹配的优质活性炭，提高了处理性能；反应速度快，大大节约了设备投资与运行成本。
本发明的另一目的是提供了一种极化改性的铁碳微电解材料的制备方法，该方法包括以下步骤：
A、选取含铁量为60～70％低碳钢铁材料；
B、用粉碎机将上述材料粉碎成100～300目的细粉；
C、将上述细粉经过磁选加工使其含铁量达到90％以上；
D、在温度为1500℃条件下加入异氰酸酯到C步骤中的材料中，待进入发泡阶段时融入纳米凹凸棒；
E、反应15min后，加入二甲基硅油，搅拌15min，冷却至室温；
F、将E步骤中的冷却材料通过粉碎机粉碎到20～120目颗粒；
G、将F步骤的颗粒在500℃条件下经一氧化碳气流的加热炉中反应2h后，冷却即得极化改性的铁碳微电解材料。
本发明所使用的原料都可以在市场上通过商购的方式获得，其中，所述的二甲基硅油是由青岛兴业有机硅新材料有限公司生产的，所述的粉碎机是由福建丰力机械公司生产的ACM-B粉碎机，所述的磁选机郑州开元机械生产的XCT465型磁选机。本发明提供的极化改性的铁碳微电解材料的制备方法主要是利用了极化改性的技术手段，在制备过程中通过1500℃条件下加入纳米凹凸棒对该材料进行极化改性处理，使此材料具有良好的亲水性，并增强其氧化还原反应的阴阳极性能。
具体实施方式
以下对本发明的原理和特征进行描述，所举实例只用于解释本发明，并非用于限定本发明的范围。
实施例1
一种极化改性的铁碳微电解材料的制备：
A、选取含铁量为60％的低碳钢铁材料300重量份；
B、用粉碎机将上述材料粉碎成100目的细粉；
C、将上述细粉经过磁选加工，使加工后的铁材料中的含铁量达到90％；
D、在温度为1500℃加入8重量份异氰酸酯到上述材料中，待其进入发泡阶段时融入8重量份纳米凹凸棒，对该材料进行极化处理，使此材料具有良好的亲水性，并增强其氧化还原反应的阴阳极性能；
E、上述极化反应15min后，加入1.5重量份二甲基硅油，搅拌15min，冷却至室温；
F、将经极化后的材料进行粉碎机粉碎到20目颗粒；
G、将F步骤的颗粒在500℃条件下经一氧化碳气流的加热炉中反应2h后，冷却即得极化改性的铁碳微电解材料。
实施例2：
一种极化改性的铁碳微电解材料的制备：
A、选取含铁量为70％的低碳钢铁材料200重量份；
B、用粉碎机将上述材料粉碎成300目的细粉；
C、将上述细粉经过磁选加工，使加工后的铁材料中的含铁量达到90％；
D、在温度为1500℃加入3重量份异氰酸酯到上述材料中，待其进入发泡阶段时融入5重量份纳米凹凸棒，对该材料进行极化改性处理，使此材料具有良好的亲水性，并增强其氧化还原反应的阴阳极性能。
E、上述极化反应15min后，加入1重量份二甲基硅油，搅拌15min，冷却至室温；
F、将经极化改性后的材料进行粉碎机粉碎到120目颗粒；
G、将F步骤的颗粒在500℃条件下经一氧化碳气流的加热炉中反应2h后，冷却即得极化改性的铁碳微电解材料。
以下通过具体应用实施例来进一步描述本发明。
实施例3
某公司使用本发明材料处理高浓度有机化工废水的应用实施例
1、本发明极化改性的铁碳微电解材料的制备：
A、选取含铁量为65％的低碳钢铁材料100重量份；
B、用粉碎机将上述材料粉碎成200目的细粉；
C、将上述细粉经过磁选加工，使加工后的铁材料中的含铁量达到90％；
D、在温度为1500℃加入5重量份异氰酸酯到上述材料中，待其进入发泡阶段时融入10重量份纳米凹凸棒，对该材料进行极化处理，使此材料具有良好的亲水性，并增强其氧化还原反应的阴阳极性能；
E、上述极化反应15min后，加入0.5重量份二甲基硅油，搅拌15min，冷却至室温；
F、将经极化后的材料进行粉碎机粉碎到80目颗粒；
G、将F步骤的颗粒在500℃条件下经一氧化碳气流的加热炉中反应2h后，冷却即得极化改性的铁碳微电解材料。
2、化工废水水质
表废水水质
3、具体水处理过程
采用现有的微电解流化床装置，再加有曝气装置，形成曝气微电解反应床。为了防止传统微电解所出现的板结问题，将在曝气微电解床内先添加本发明的极化改性的铁碳微电解材料。该材料消耗完后，再定期投加，循环利用。
4、采用本发明的极化改性的铁碳微电解材料处理高浓度化工废水的效果
当反应时间为60min时，出水COD平均去除率为55％；B／C值由原来的0.15提搞到0.38左右。
Claims (1)
1.一种极化改性的铁碳微电解材料的制备方法，其特征在于该方法包括以下步骤：
A、选取含铁量为60～70％低碳钢铁材料；
B、用粉碎机将上述材料粉碎成100～300目的细粉；
C、将B步骤的细粉经过磁选机在功率为5.5瓦的条件下加工使其含铁量达到90％以上；
D、在温度为1500℃条件下加入异氰酸酯到C步骤中的材料中，待进入发泡阶段时融入纳米凹凸棒土；
E、反应15min后，加入二甲基硅油，搅拌15min，冷却至室温；
F、将E步骤中的冷却材料通过粉碎机粉碎到20～120目颗粒；
G、将F步骤的颗粒在500℃条件下经一氧化碳气流的加热炉中反应2h后，冷却即得极化改性的铁碳微电解材料，该极化改性的铁碳微电解材料由以下按重量份数计的原料组成：极化铁粉100-300重量份，异氰酸酯3-10重量份，纳米凹凸棒土5-10重量份，二甲基硅油0.5-1.5重量份。
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