CN105967283A - 高活性废水处理微电解材料及其制备方法 - Google Patents

高活性废水处理微电解材料及其制备方法 Download PDF

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Abstract

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。

Description

高活性废水处理微电解材料及其制备方法
技术领域
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
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。
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。
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，利用废铁屑、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COD、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。
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、COD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。
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，以提高填料的比表面积，提高铁表面反应范围，从而提高处理效率，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
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。
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：
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。
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。
激活组份中负离子粉、远红线粉的粒径为5-50μm，石墨烯的厚度为2-20纳米。
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。
基材组份为粉体，粒径为50-800目。
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。
制氢组份中，氧化硅、氧化钙、金属镁粉的粒径均为30-100μm，纳米铝粉的粒径为20-200nm。
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。
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：
(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。
烘焙温度为150-480℃，烘焙时间为5-20h。
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＜100μm，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＜100μm，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。
冲压机压力为0.5-3吨，即冲压机的压力为4900N-29400N。
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。
本发明高活性微电解废水处理材料的工作原理如下：
(1)污染物由传质作用传输到铁粒(Fe0)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。
(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。
(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。
(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。
(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。
本发明材料在废水处理过程中的主要反应式如下：
Fe0→Fe2++2e E＝0.44V
Cu2++2e→Cu0E＝0.99V
Fe0+Cu2+→Cu0+Fe2+E＝1.43V
2Fe+4H2O+O2→2Fe2++2H2+4OH-
Mg+2H2O＝＝Mg(OH)2+H2
Al+2H2O+Ca(OH)2＝Ca(AlO2)2+3H2。
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。
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。
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。
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。
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。
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σ键连接，结合方式为sp2杂化，这些σ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％。
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。
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。
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。
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。
本发明高活性废水处理微电解材料适用范围：
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。
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BOD/COD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。
与现有技术相比，本发明具有以下有有益效果：
1、反应速率快，一般工业废水只需要数分钟至数十分钟；
2、处理水量大，1吨料可处理废水1-1.2万吨。
3、COD去除率在50％-90％，并且对色度的去除更佳。
4、运行成本低，一般不超过0.4元/吨；
5、增强了重金属还原效果；提高了自吸附净化功能；
6、提高了电解效率，抑制了板结弊端；
7、降低了成本，缩短了生产周期；
8、工艺简单，操作方便，处理废水彻底；
9、作用有机污染物质范围广；
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
下面结合实施例对本发明做进一步的说明。
实施例1
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：
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；
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。
激活组份中负离子粉、远红线粉的粒径为40μm，石墨烯的厚度为9纳米。
基材组份为火山石30份，沸石70份，凹凸棒石20份。
基材组份为粉体，粒径为700目。
制氢组份中，氧化硅、氧化钙、金属镁粉的粒径均为60μm，纳米铝粉的粒径为180nm。
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。
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：
(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；
(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；
(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。
烘焙温度为200℃，烘焙时间为13h。
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7h，至粉体粒径＜100μm，得基材组份；
将铁粉、活性炭和KDF铜锌合金混合研磨6h，至粉体粒径＜100μm，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。
实施例2
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：
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；
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。
激活组份中负离子粉、远红线粉的粒径为50μm，石墨烯的厚度为8纳米。
基材组份为火山石10份，沸石30份，凹凸棒石20份。
基材组份为粉体，粒径为650目。
制氢组份中，氧化硅、氧化钙、金属镁粉的粒径均为80μm，纳米铝粉的粒径为120nm。
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。
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：
(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；
(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；
(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。
烘焙温度为350℃，烘焙时间为10h。
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7h，至粉体粒径＜100μm，得基材组份；
将铁粉、活性炭和KDF铜锌合金混合研磨7h，至粉体粒径＜100μm，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。
实施例3
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：
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；
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。
激活组份中负离子粉、远红线粉的粒径为5μm，石墨烯的厚度为4纳米。
基材组份为火山石25份，沸石50份，凹凸棒石15份。
基材组份为粉体，粒径为650目。
制氢组份中，氧化硅、氧化钙、金属镁粉的粒径均为50μm，纳米铝粉的粒径为150nm。
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。
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：
(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；
(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；
烘焙温度为400℃，烘焙时间为14h。
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9h，至粉体粒径＜100μm，得基材组份；
将铁粉、活性炭和KDF铜锌合金混合研磨7h，至粉体粒径＜100μm，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。
实施例4
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：
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；
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。
激活组份中负离子粉、远红线粉的粒径为15μm，石墨烯的厚度为15纳米。
基材组份为火山石15份，沸石40份，凹凸棒石10份。
基材组份为粉体，粒径为700目。
制氢组份中，氧化硅、氧化钙、金属镁粉的粒径均为40μm，纳米铝粉的粒径为150nm。
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。
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：
(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；
(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；
(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。
烘焙温度为200℃，烘焙时间为15h。
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8h，至粉体粒径＜100μm，得基材组份；
将铁粉、活性炭和KDF铜锌合金混合研磨4h，至粉体粒径＜100μm，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。
实施例5
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：
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；
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。
激活组份中负离子粉、远红线粉的粒径为25μm，石墨烯的厚度为10纳米。
基材组份为火山石30份，沸石55份，凹凸棒石17份。
基材组份为粉体，粒径为500目。
制氢组份中，氧化硅、氧化钙、金属镁粉的粒径均为80μm，纳米铝粉的粒径为120nm。
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。
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：
(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2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。
烘焙温度为300℃，烘焙时间为10h。
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8h，至粉体粒径＜100μm，得基材组份；
将铁粉、活性炭和KDF铜锌合金混合研磨6h，至粉体粒径＜100μm，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。
实施例6
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：
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；
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。
激活组份中负离子粉、远红线粉的粒径为35μm，石墨烯的厚度为2纳米。
基材组份为火山石13份，沸石60份。
基材组份为粉体，粒径为800目。
制氢组份中，氧化硅、氧化钙、金属镁粉的粒径均为30μm，纳米铝粉的粒径为200nm。
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。
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：
(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；
(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；
烘焙温度为480℃，烘焙时间为5h。
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10h，至粉体粒径＜100μm，得基材组份；
将铁粉、活性炭和KDF铜锌合金混合研磨3h，至粉体粒径＜100μm，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。
实施例7
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：
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；
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。
激活组份中负离子粉、远红线粉的粒径为30μm，石墨烯的厚度为20纳米。
基材组份为火山石17份，沸石65份，凹凸棒石8份。
基材组份为粉体，粒径为50目。
制氢组份中，氧化硅、氧化钙、金属镁粉的粒径均为100μm，纳米铝粉的粒径为20nm。
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。
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：
(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；
(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；
烘焙温度为150℃，烘焙时间为20h。
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6h，至粉体粒径＜100μm，得基材组份；
将铁粉、活性炭和KDF铜锌合金混合研磨8h，至粉体粒径＜100μm，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。
本发明高活性废水处理微电解材料进行试验。
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。
所需器材：1L烧杯、曝气装置、微电解填料、酸、碱、检测仪器；
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；
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。
表1静态法进行测试的结果
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COD去除率。各种废水的测试结果如表2。
表2各种废水的测试结果
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COD指标进行测试。
(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：
表3五金电镀厂废水处理结果
(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：
表4工厂水处理结果
(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：
表5焦化厂水样小试结果
(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：
表6某印染厂水处理结果
(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：
表7某造纸厂水处理结果
(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：
表8某生猪加工厂水处理结果
(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：
表9某助剂生产公司水处理结果

Claims (10)

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5-50μm，石墨烯的厚度为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30-100μm，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。
8.一种权利要求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℃，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＜100μm，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＜100μm，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。
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