CN104276625B - 一种水渣基粒子电极及其制备方法 - Google Patents

一种水渣基粒子电极及其制备方法 Download PDF

Info

Publication number
CN104276625B
CN104276625B CN201310275588.7A CN201310275588A CN104276625B CN 104276625 B CN104276625 B CN 104276625B CN 201310275588 A CN201310275588 A CN 201310275588A CN 104276625 B CN104276625 B CN 104276625B
Authority
CN
China
Prior art keywords
grain slag
granule
electrode
shale
dry
Prior art date
Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
Expired - Fee Related
Application number
CN201310275588.7A
Other languages
English (en)
Other versions
CN104276625A (zh
Inventor
冯岩
张栋
于衍真
范丽莎
李明
柳宗亮
Current Assignee (The listed assignees may be inaccurate. Google has not performed a legal analysis and makes no representation or warranty as to the accuracy of the list.)
University of Jinan
Original Assignee
University of Jinan
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by University of Jinan filed Critical University of Jinan
Priority to CN201310275588.7A priority Critical patent/CN104276625B/zh
Publication of CN104276625A publication Critical patent/CN104276625A/zh
Application granted granted Critical
Publication of CN104276625B publication Critical patent/CN104276625B/zh
Expired - Fee Related legal-status Critical Current
Anticipated expiration legal-status Critical

Links

Classifications

    • C—CHEMISTRY; METALLURGY
    • C02—TREATMENT OF WATER, WASTE WATER, SEWAGE, OR SLUDGE
    • C02F—TREATMENT OF WATER, WASTE WATER, SEWAGE, OR SLUDGE
    • C02F1/00—Treatment of water, waste water, or sewage
    • C02F1/46—Treatment of water, waste water, or sewage by electrochemical methods
    • C02F1/461—Treatment of water, waste water, or sewage by electrochemical methods by electrolysis
    • C02F1/46104—Devices therefor; Their operating or servicing
    • C02F1/46109—Electrodes
    • C—CHEMISTRY; METALLURGY
    • C02—TREATMENT OF WATER, WASTE WATER, SEWAGE, OR SLUDGE
    • C02F—TREATMENT OF WATER, WASTE WATER, SEWAGE, OR SLUDGE
    • C02F1/00—Treatment of water, waste water, or sewage
    • C02F1/46—Treatment of water, waste water, or sewage by electrochemical methods
    • C02F1/461—Treatment of water, waste water, or sewage by electrochemical methods by electrolysis
    • C02F1/46104—Devices therefor; Their operating or servicing
    • C02F1/46109—Electrodes
    • C02F2001/46133—Electrodes characterised by the material

Abstract

本发明涉及一种三维电极反应器的水渣基粒子电极及其制备方法：由水渣、页岩、成孔剂、活化剂组成，按重量百分比计，干燥细水渣颗粒为50-60%、干燥细页岩为10-20%、成孔剂为10-20%、活化剂为10-20%。本发明的水渣粒子电极多孔，且孔径大，具有很大的比表面积，很强的吸附性、导电性和催化性是一种新型高效的粒子电极，用作废水处理时，能将有机物快速分解为小分子有机物或者彻底矿化，COD去除率大于90%，从而提高废水的可生化性。本发明提供的一种水渣基粒子电极及其制备方法，充分利用工业废弃物——水渣，既可以变废为宝，又可以减少环境的污染、解决土地占用等问题。

Description

一种水渣基粒子电极及其制备方法
技术领域
本发明属于废水处理技术领域，特别涉及一种用于处理城市污水中难降解有机物的水渣基粒子电极及其制备方法。
背景技术
三维电极是一种新型的高级氧化方法，其反应区域不再局限于电极的简单几何表面上，而是在整个床层的三维空间表面上进行，尤其适用于降解反应速率低或系统中极限电流密度小的反应体系。三维电极的工作机理在于复极性床（没有隔膜）主要通过主电极间的电场使工作电极粒子（高阻抗）因静电感应而分别带上正负电荷，使每一个粒子成为一个独立的电极，电化学氧化和还原反应可在每一个电极粒子表面同时进行，缩短了传质距离。粒子电极的性能显著影响三维电极反应器的处理效果，常用的几种粒子电极包括活性炭、金属氧化物以及负载的金属或金属氧化物，然而这些粒子电极存在如下问题：活性炭颗粒的阻抗相对较小，装填于三维电极反应器中运行时容易形成短路电流，从而降低电流效率，并且活性炭粒子在电解过程中还会出现粉化现象；金属氧化物粒子电极在电解过程中会有一些有毒的离子溶出，会成为二次污染物，例如PbO2粒子电极；负载的金属或金属氧化物克服了活性炭粒子电极的缺点，提高了废水处理效果，但也存在负载金属易于脱落等问题。目前，对于三维电极体系，为了提高电流效率，在深入了解三维电极催化反应机理的基础上，设计及制备在常温常压条件下具有良好的导电性、吸附性和催化性能粒子电极是今亟待解决的关键问题。
发明内容
本发明的目的是克服上诉粒子电极填料存在的问题，提供一种水渣基粒子电极及其制备方法。本发明所提供的粒子电极材料作为三维电极反应器的工作电极，可有效降解废水中的有机物，且电流效率高，能耗低。
一种水渣基粒子电极，按照重量百分比计，干燥细水渣颗粒占50-60%、干燥细页岩占10-20%、成孔剂占10-20%、活化剂占10-20%。
所述成孔剂可以是炭粉、锯末屑、淀粉、聚乙烯醇(PVA)、聚乙烯醇缩丁醛(PVB)、聚苯乙烯颗粒中的一种。
所述活化剂可以是Fe3O4、Fe2O3、MnO2、ZnO中的一种。
所述水渣是钢铁企业冶炼生铁时，由铁矿石中的非铁成份和焦炭、喷吹煤中的灰份等熔化后，从高炉中排出后经水淬快冷固化形成的副产品，是一种工业废弃物。
上述水渣基粒子电极的制备方法，包括如下步骤：
A、水渣颗粒于球磨机中球磨，取出后洗涤、浸泡(洗涤、浸泡的目的在于解吸杂质)，于烘箱内120℃下烘干，然后过60目筛，取干燥细水渣颗粒备用；
B、页岩放于烘箱内120℃烘干，将烘干的页岩在研钵中粉碎，然后过60目筛，取干燥细页岩备用；
C、将步骤A中的干燥细水渣颗粒、步骤B中的干燥细页岩、成孔剂和活化剂按照一定的重量百分比，混合并搅拌均匀，挤压成生料球；
D、将步骤C中的生料球在烘箱中120℃下烘24小时；
E、将步骤D中烘干后的生料球，置于高温炉中从室温以120℃/h升至300℃，加热2h,然后以60℃/h升至550℃，活化10-30min,再以300℃/h升至1050℃焙烧10-30min，自然冷却至室温，得到水渣基粒子电极材料。
按照重量百分比计，干燥细水渣颗粒占50-60%、干燥细页岩占10-20%、成孔剂占10-20%、活化剂占10-20%。
所述成孔剂可以是炭粉、锯末屑、淀粉、聚乙烯醇(PVA)、聚乙烯醇缩丁醛(PVB)、聚苯乙烯颗粒中的一种。
所述活化剂可以是Fe3O4、Fe2O3、MnO2、ZnO中的一种。
通过上述制备方法制备的水渣基粒子电极，取固体废弃物水渣为原料。水渣中含有多种碱性氧化物（CaO、Al2O3等），制作成粒子电极后在与废水接触后能溶出部分碱性物，与成孔剂混合在一起后，能够产生良好的化学反应，使颗粒表面形成多孔状态，因而对废水中的污染物质具有较好的吸附、去除作用。而且，冶炼生铁过程中产生的废弃物水渣，其堆放不仅需要资金和大面积堆场，而且污染环境。利用水渣制作三维电极用的粒子催化电极，可以变废为宝，减少环境的污染、土地的占用等问题。
本发明提供的水渣基粒子电极及其制备方法，符合当前国家节能减排的环保政策。制备的粒子电极多孔，且孔径大，具有很大的比表面积、很强的吸附性能、良好的导电性和催化性能是一种新型高效的粒子电极。
以下结合具体实施方式对本发明作进一步说明。
具体实施方式
实施例一：
A、水渣颗粒于球磨机中球磨，取出后洗涤、浸泡(洗涤、浸泡的目的在于解吸杂质)，于烘箱内120℃下烘干，然后过60目筛，取干燥细水渣颗粒备用；
B、页岩放于烘箱内120℃烘干，将烘干的页岩在研钵中粉碎，然后过60目筛，取干燥细页岩备用；
C、将步骤A中的干燥细水渣颗粒、步骤B中的干燥细页岩、炭粉和Fe3O4按照50%:20%:20%:10%的重量百分比，混合并搅拌均匀，挤压成生料球；
D、将步骤C中的生料球在烘箱中120℃下烘24小时；
E、将步骤D中烘干后的生料球，置于高温炉中从室温以120℃/h升至300℃，加热2h,然后以60℃/h升至550℃，活化20min,再以300℃/h升至1050℃焙烧30min，自然冷却至室温，得到水渣基粒子电极材料。
取上述实施例中制备的水渣基粒子电极5.0g，填充于反应器中，制得三维电极反应器，在电压为6.0V，电流为0.2A时，通电降解30ml印染废水45min，CODcr去除率达到95%。
实施例二：
A、水渣颗粒于球磨机中球磨，取出后洗涤、浸泡(洗涤、浸泡的目的在于解吸杂质)，于烘箱内120℃下烘干，然后过60目筛，取干燥细水渣颗粒备用；
B、页岩放于烘箱内120℃烘干，将烘干的页岩在研钵中粉碎，然后过60目筛，取干燥细页岩备用；
C、将步骤步A中的干燥细水渣颗粒、步骤B中的干燥细页岩、锯末屑和Fe2O3按照55%:15%:15%:15%的重量百分比，混合并搅拌均匀，挤压成生料球；
D、将步骤C中的生料球在烘箱中120℃下烘24小时；
E、将步骤D中烘干后的生料球，置于高温炉中从室温以120℃/h升至300℃，加热2h,然后以60℃/h升至550℃，活化20min,再以300℃/h升至1050℃焙烧30min，自然冷却至室温，得到水渣基粒子电极材料。
取上述实施例中制备的水渣基粒子电极5.0g，填充于反应器中，制得三维电极反应器，在电压为6.0V，电流为0.2A时，通电降解30ml印染废水45min，CODcr去除率达到94%。
实施例三：
A、水渣颗粒于球磨机中球磨，取出后洗涤、浸泡(洗涤、浸泡的目的在于解吸杂质)，于烘箱内120℃下烘干，然后过60目筛，取干燥细水渣颗粒备用；
B、页岩放于烘箱内120℃烘干，将烘干的页岩在研钵中粉碎，然后过60目筛，取干燥细页岩备用；
C、将步骤A中的干燥细水渣颗粒、步骤B中的干燥细页岩、淀粉和MnO2按照60%:15%:15%:10%的重量百分比，混合并搅拌均匀，挤压成生料球；
D、将步骤C中的生料球在烘箱中120℃下烘24小时；
E、将步骤D中烘干后的生料球，置于高温炉中从室温以120℃/h升至300℃，加热2h,然后以60℃/h升至550℃，活化20min,再以300℃/h升至1050℃焙烧30min，自然冷却至室温，得到水渣基粒子电极材料。
取上述实施例中制备的水渣基粒子电极5.0g，填充于反应器中，制得三维电极反应器，在电压为6.0V，电流为0.2A时，通电降解30ml印染废水45min，CODcr去除率达到94%。
实施例四：
A、水渣颗粒于球磨机中球磨，取出后洗涤、浸泡(洗涤、浸泡的目的在于解吸杂质)，于烘箱内120℃下烘干，然后过60目筛，取干燥细水渣颗粒备用；
B、页岩放于烘箱内120℃烘干，将烘干的页岩在研钵中粉碎，然后过60目筛，取干燥细页岩备用；
C、将步骤A中的干燥细水渣颗粒、步骤B中的干燥细页岩、淀粉和MnO2按照60%:10%:10%:20%的重量百分比，混合并搅拌均匀，挤压成生料球；
D、将步骤C中的生料球在烘箱中120℃下烘24小时；
E、将步骤D中烘干后的生料球，置于高温炉中从室温以120℃/h升至300℃，加热2h,然后以60℃/h升至550℃，活化20min,再以300℃/h升至1050℃焙烧30min，自然冷却至室温，得到水渣基粒子电极材料。
取上述实施例中制备的水渣基粒子电极5.0g，填充于反应器中，制得三维电极反应器，在电压为6.0V，电流为0.2A时，通电降解30ml印染废水45min，CODcr去除率达到96%。
实施例五：
A、水渣颗粒于球磨机中球磨，取出后洗涤、浸泡(洗涤、浸泡的目的在于解吸杂质)，于烘箱内120℃下烘干，然后过60目筛，取干燥细水渣颗粒备用；
B、页岩放于烘箱内120℃烘干，将烘干的页岩在研钵中粉碎，然后过60目筛，取干燥细页岩备用；
C、将步骤A中的干燥细水渣颗粒、步骤B中的干燥细页岩、聚乙烯醇(PVA)和ZnO按照55%:15%:20%:10%的重量百分比，混合并搅拌均匀，挤压成生料球；
D、将步骤C中的生料球在烘箱中120℃下烘24小时；
E、将步骤D中烘干后的生料球，置于高温炉中从室温以120℃/h升至300℃，加热2h,然后以60℃/h升至550℃，活化20min,再以300℃/h升至1050℃焙烧30min，自然冷却至室温，得到水渣基粒子电极材料。
取上述实施例中制备的水渣基粒子电极5.0g，填充于反应器中，制得三维电极反应器，在电压为6.0V，电流为0.2A时，通电降解30ml印染废水45min，CODcr去除率达到96%。
实施例六：
A、水渣颗粒于球磨机中球磨，取出后洗涤、浸泡(洗涤、浸泡的目的在于解吸杂质)，于烘箱内120℃下烘干，然后过60目筛，取干燥细水渣颗粒备用；
B、页岩放于烘箱内120℃烘干，将烘干的页岩在研钵中粉碎，然后过60目筛，取干燥细页岩备用；
C、将步骤A中的干燥细水渣颗粒、步骤B中的干燥细页岩、聚乙烯醇缩丁醛(PVB)和ZnO按照55%:15%:20%:10%的重量百分比，混合并搅拌均匀，挤压成生料球；
D、将步骤C中的生料球在烘箱中120℃下烘24小时；
E、将步骤D中烘干后的生料球，置于高温炉中从室温以120℃/h升至300℃，加热2h,然后以60℃/h升至550℃，活化20min,再以300℃/h升至1050℃焙烧30min，自然冷却至室温，得到水渣基粒子电极材料。
取上述实施例中制备的水渣基粒子电极5.0g，填充于反应器中，制得三维电极反应器，在电压为6.0V，电流为0.2A时，通电降解30ml印染废水45min，CODcr去除率达到97%。
实施例七：
A、水渣颗粒于球磨机中球磨，取出后洗涤、浸泡(洗涤、浸泡的目的在于解吸杂质)，于烘箱内120℃下烘干，然后过60目筛，取干燥细水渣颗粒备用；
B、页岩放于烘箱内120℃烘干，将烘干的页岩在研钵中粉碎，然后过60目筛，取干燥细页岩备用；
C、将步骤A中的干燥细水渣颗粒、步骤B中的干燥细页岩、聚苯乙烯和ZnO按照55%:10%:15%:20%的重量百分比，混合并搅拌均匀，挤压成生料球；
D、将步骤C中的生料球在烘箱中120℃下烘24小时；
E、将步骤D中烘干后的生料球，置于高温炉中从室温以120℃/h升至300℃，加热2h,然后以60℃/h升至550℃，活化20min,再以300℃/h升至1050℃焙烧30min，自然冷却至室温，得到水渣基粒子电极材料。
取上述实施例中制备的水渣基粒子电极5.0g，填充于反应器中，制得三维电极反应器，在电压为6.0V，电流为0.2A时，通电降解30ml印染废水45min，CODcr去除率达到94%。

Claims (3)

1.一种水渣基粒子电极，其特征在于：按照重量百分比计，包括干燥细水渣颗粒50-60%、干燥细页岩10-20%、成孔剂10-20%、活化剂10-20%；其制备方法包括以下步骤：
A、水渣颗粒于球磨机中球磨，取出后洗涤、浸泡，于烘箱内120℃下烘干，然后过60目筛，取干燥细水渣颗粒；
B、页岩放于烘箱内120℃烘干，将烘干的页岩在研钵中粉碎，然后过60目筛，取干燥细页岩；
C、将步骤A中的干燥细水渣颗粒、步骤B中的干燥细页岩、成孔剂和活化剂按照一定的重量百分比，包括干燥细水渣颗粒50-60%、干燥细页岩10-20%、成孔剂10-20%、活化剂10-20%，混合并搅拌均匀，挤压成生料球；
D、将步骤C中的生料球在烘箱中120℃下烘24小时；
E、将步骤D中烘干后的生料球，置于高温炉中从室温以120℃/h升至300℃，加热2h,然后以60℃/h升至550℃，活化10-30min,再以300℃/h升至1050℃焙烧10-30min，自然冷却至室温，得到水渣基粒子电极材料。
2.如权利要求1所述的水渣基粒子电极，其特征在于：成孔剂是锯末屑、淀粉、聚乙烯醇(PVA)、聚乙烯醇缩丁醛(PVB)、聚苯乙烯颗粒中的一种。
3.如权利要求1所述的水渣基粒子电极，其特征在于：活化剂是Fe3O4、Fe2O3中的一种。
CN201310275588.7A 2013-07-03 2013-07-03 一种水渣基粒子电极及其制备方法 Expired - Fee Related CN104276625B (zh)

Priority Applications (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
CN201310275588.7A CN104276625B (zh) 2013-07-03 2013-07-03 一种水渣基粒子电极及其制备方法

Applications Claiming Priority (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
CN201310275588.7A CN104276625B (zh) 2013-07-03 2013-07-03 一种水渣基粒子电极及其制备方法

Publications (2)

Publication Number Publication Date
CN104276625A CN104276625A (zh) 2015-01-14
CN104276625B true CN104276625B (zh) 2016-06-22

Family

ID=52252042

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
CN201310275588.7A Expired - Fee Related CN104276625B (zh) 2013-07-03 2013-07-03 一种水渣基粒子电极及其制备方法

Country Status (1)

Country Link
CN (1) CN104276625B (zh)

Families Citing this family (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN108826975B (zh) * 2018-05-31 2019-10-25 山西太钢不锈钢股份有限公司 用于提高矿棉电炉启炉成功率的方法

Citations (4)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN1358672A (zh) * 2002-01-16 2002-07-17 中山大学 三维电极反应器及其用于处理有机废水
CN101318737A (zh) * 2008-07-10 2008-12-10 济南大学 一种免烧型多孔水渣滤料及其制备方法
CN101352633A (zh) * 2008-09-18 2009-01-28 济南大学 一种多孔水渣滤料及其制备方法
CN102910710A (zh) * 2012-11-12 2013-02-06 清远市灵捷制造化工有限公司 一种用于碱性条件下废水处理的微电极

Family Cites Families (2)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN101781054B (zh) * 2010-02-11 2012-08-22 南京大学 一种三维电极混凝组合深度处理焦化废水的方法
KR101378428B1 (ko) * 2011-02-28 2014-03-27 한국전력기술 주식회사 복합전해방식을 이용한 유기물 처리방법 및 장치

Patent Citations (4)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN1358672A (zh) * 2002-01-16 2002-07-17 中山大学 三维电极反应器及其用于处理有机废水
CN101318737A (zh) * 2008-07-10 2008-12-10 济南大学 一种免烧型多孔水渣滤料及其制备方法
CN101352633A (zh) * 2008-09-18 2009-01-28 济南大学 一种多孔水渣滤料及其制备方法
CN102910710A (zh) * 2012-11-12 2013-02-06 清远市灵捷制造化工有限公司 一种用于碱性条件下废水处理的微电极

Also Published As

Publication number Publication date
CN104276625A (zh) 2015-01-14

Similar Documents

Publication Publication Date Title
CN104276814B (zh) 一种钢渣基多孔粒子电极
WO2014180183A1 (zh) 利用工业废弃物制备抗板结粒状陶制铁碳微电解填料的方法
CN104276629B (zh) 一种粉煤灰基粒子电极及其制备方法
CN104492372B (zh) 一种用于吸附废水中重金属材料的制备方法及其应用
CN104276840B (zh) 一种高炉除尘灰基粒子电极及其制备方法
CN106810204B (zh) 一种芬顿铁泥阴阳极一体化陶粒及利用芬顿铁泥制备陶粒的方法
CN101234332A (zh) 一种利用污泥和废石墨制备活性吸附材料方法
CN106587840B (zh) 转炉钢渣免烧陶粒的制备方法
CN104276630B (zh) 一种赤泥基粒子电极及其制备方法
CN112853091B (zh) 一种高效协同资源化利用含铬废渣和含碳废料的方法
CN104276625B (zh) 一种水渣基粒子电极及其制备方法
CN101735878B (zh) 高效燃煤催化剂及其制备方法
CN104276842B (zh) 一种炼铁污泥基粒子电极及其制备方法
CN104276811B (zh) 一种高炉冶金渣基粒子电极及其制备方法
CN105621543A (zh) 一种用于高效降解废水中苯扎贝特的电催化粒子电极及其制备方法
CN105645526A (zh) 一种新型高效持久性电催化粒子电极及其制备方法
CN104276845B (zh) 一种瓦斯泥基粒子电极及其制备方法
CN107304126A (zh) 一种钢渣陶粒
CN104276844B (zh) 一种锌铝废渣基粒子电极及其制备方法
CN104276813B (zh) 一种转炉泥基粒子电极及其制备方法
CN104276843A (zh) 一种硫铁矿焙烧渣基粒子电极及其制备方法
CN105753503A (zh) 一种用于高效降解废水中双酚a的电催化粒子电极及其制备方法
CN104276812B (zh) 一种硫酸渣基粒子电极及其制备方法
CN104276841B (zh) 一种沸石矿渣基吸附型粒子电极及其制备方法
CN104276626B (zh) 一种黄金尾矿基粒子电极及其制备方法

Legal Events

Date Code Title Description
C06 Publication
PB01 Publication
C10 Entry into substantive examination
SE01 Entry into force of request for substantive examination
C14 Grant of patent or utility model
GR01 Patent grant
CF01 Termination of patent right due to non-payment of annual fee

Granted publication date: 20160622

Termination date: 20200703

CF01 Termination of patent right due to non-payment of annual fee