CN108178246A - 一种环保型微电解陶粒及其制备方法 - Google Patents

Abstract

本发明提供一种环保型微电解陶粒及其制备方法。本发明环保型微电解陶粒，其由下述原料按质量百分比制成：纳米零价铁30~40%，活性炭20~30%，河湖淤泥20~30%，分散剂5~10%，粘合剂5~10%，造孔剂5~10%，催化剂5~10%，石墨烯0.1~0.5%。本发明利用河湖淤泥制备环保型微电解陶粒，有利于河湖淤泥资源化利用，且陶粒具有比表面积大、吸附性能好、机械强度高、使用寿命长、理化性能稳定、不易钝化和板结、可活化重复利用等优点，有效结合电化学、氧化还原、物理吸附及絮凝沉淀于一体，在处理废水的同时可提高废水的可生化性。

Description

一种环保型微电解陶粒及其制备方法

技术领域

本发明属于废水处理用环保填料领域，具体涉及一种环保型微电解陶粒，同时涉及该环保型微电解陶粒的制备方法。

背景技术

随着工业化、城镇化和农业现代化进程的迅速发展，我国工业废水和生活污水排放的种类和数量迅猛增加，水污染治理难度与日俱增，水体污染也日趋严重。据《2015年全国环境统计公报》显示，全国废水排放总量为735.3亿吨，其中工业废水排放量199.5亿吨、城镇生活污水排放量535.2亿吨，工业废水排放量占全国废水排放总量的27.1%。

针对有机物浓度大、毒性强、色度高、可生化性差的化工、电镀、印染、制浆、制药等工业废水，国内外主要采用物化处理、化学处理及生物处理技术。近年来，高浓度难降解工业废水多采用物化-生物、化学-生物等联用技术处理，且逐渐向高效、节能、环保的技术发展，如先用絮凝、微电解、高级氧化等技术提高废水的可生化性，再耦合厌氧、好氧等生物方法进行深度处理。

微电解填料利用电位差在废水处理过程中生成的[H]、Fe²⁺可与废水中的污染组分发生氧化还原反应从而降解污染物；此外，反应生成的Fe³⁺可形成具有较强吸附、絮凝活性的氢氧化亚铁和氢氧化铁胶体，进一步去除污染物。微电解填料基于电化学、氧化还原、物理吸附及絮凝沉淀的共同作用对废水进行处理，可大幅度降低COD和色度，提高废水的可生化性。普通微电解填料采用还原铁粉、活性炭、粘合剂、造孔剂等原料制成，需在特定酸性或碱性环境下处理废水，且容易钝化板结，不可活化再生，使用寿命短；此外，普通微电解填料比表面积小、孔隙率小、吸附性能差、抗冲击负荷性能差等缺陷，长时间使用后对COD和色度的去除效果差，导致微电解填料更换频繁，严重影响废水处理效果和效率。

发明内容

本发明目的是针对上述存在的问题提供一种环保型微电解陶粒及其制备方法，利用河湖淤泥生产环保型微电解陶粒，生产成本低且有利于河湖淤泥资源化利用，陶粒具有比表面积大、吸附性能好、机械强度高、使用寿命长、理化性能稳定、不易钝化和板结、可活化重复利用等优点。

为实现本发明目的，提供了以下技术方案：一种环保型微电解陶粒，其由下述原料按质量百分比制成：纳米零价铁30~40%，活性炭20~30%，河湖淤泥20~30%，分散剂5~10%，粘合剂5~10%，造孔剂5~10%，催化剂5~10%，石墨烯0.1~0.5%。

上述环保型微电解陶粒的制备方法，其包括如下步骤：

(1) 将纳米零价铁、活性炭、河湖淤泥、分散剂、粘合剂、造孔剂、催化剂和石墨烯按比例搅拌并混合均匀；

(2) 将混合原料置于粉碎机中粉碎30~60 min，粉碎料粒径为100~200目；

(3) 向粉碎料中加入适量水调和，并用造粒机制成粒径为0.5~2 cm的球状颗粒；

(4) 将球状颗粒置于马弗炉中，于100~120 ℃条件下干燥30~60 min；随后充入氮气防止半成品氧化，并以20~30 ℃/min的速度逐渐升温至1000~1200 ℃烧结1~3 h，自然冷却后即得到环保型微电解陶粒。

作为优选，所述的活性炭为颗粒活性炭或粉末活性炭。

作为优选，所述的河湖淤泥含水率低于50%，且其他指标不低于卫生填埋标准。

作为优选，所述的一种环保型微电解陶粒为粒径0.5~2 cm的球状颗粒。

作为优选，所述的一种环保型微电解陶粒含有纳米零价铁、金属催化剂和石墨烯等材料。

作为优选，所述的一种环保型微电解陶粒及其制备方法可选用一种或多种催化剂；

作为优选，所述的一种环保型微电解陶粒及其制备方法可针对处理对象调整成份比例，应用范围广。

本发明与现有技术比较，具有以下有益效果：

(1) 本发明所述的一种环保型微电解陶粒由纳米零价铁、催化剂和石墨烯等材料制成，具有比表面积大、吸附性能好、机械强度高、使用寿命长、理化性能稳定、不易钝化和板结、可活化重复利用等优点；

(2) 本发明所述的一种环保型微电解陶粒可有效吸附废水中的色素、重金属等污染物，同时可与废水中的污染物发生氧化还原反应，将其降解为小分子物质、二氧化碳和水，提高废水可生化性；

(3) 本发明所述的一种环保型微电解陶粒制备方法中的原材料河湖淤泥为固体废弃物，有利于固体废弃物的资源化利用；

(4) 本发明所述的一种环保型微电解陶粒制备方法工艺简单，生产成本低。

具体实施方式

具体实施例仅为本发明的部分体现，不能涵盖本发明的全部，在不脱离本发明设计的前提下，任何熟悉本技术领域的技术人员在本发明的技术范围内，可轻易想到的变化、改进或替换，都应覆盖在本发明权利要求书确定的保护范围之内。

实施例1：

一种环保型微电解陶粒，其由下述原料按质量百分比制成：纳米零价铁30 g，活性炭25g，河湖淤泥25 g，分散剂5 g，粘合剂5 g，造孔剂5 g，催化剂4.8 g和石墨烯0.2 g。

上述环保型微电解陶粒的制备方法，其包括如下步骤：

(1) 将纳米零价铁、活性炭、河湖淤泥、分散剂、粘合剂、造孔剂、催化剂和石墨烯搅拌并混合均匀；

(2) 将混合后的原料置于粉碎机中粉碎30 min，粉碎料粒径为150目；

(3) 向粉碎料中加入15 ml水调和，并用造粒机制成粒径为1 cm的球状颗粒；

(4) 将球状颗粒置于马弗炉中，于120 ℃条件下干燥30 min；随后充入氮气防止半成品氧化，并以30 ℃/min的速度逐渐升温至1000 ℃烧结2 h，自然冷却后即得到环保型微电解陶粒。

实施例2：

一种环保型微电解陶粒，其由下述原料按质量百分比制成：纳米零价铁40 g，活性炭20g，河湖淤泥20 g，分散剂5 g，粘合剂5 g，造孔剂5 g，催化剂4.8 g和石墨烯0.2 g。

上述环保型微电解陶粒的制备方法，其包括如下步骤：

(1) 将纳米零价铁、活性炭、河湖淤泥、分散剂、粘合剂、造孔剂、催化剂和石墨烯搅拌并混合均匀；

(2) 将混合后的原料置于粉碎机中粉碎40 min，粉碎料粒径为100目；

(3) 向粉碎料中加入20 ml水调和，并用造粒机制成粒径为0.5 cm的球状颗粒；

(4) 将球状颗粒置于马弗炉中，于100 ℃条件下干燥40 min；随后充入氮气防止半成品氧化，并以30 ℃/min的速度逐渐升温至1200 ℃烧结1 h，自然冷却后即得到环保型微电解陶粒。

实施例3：

一种环保型微电解陶粒，其由下述原料按质量百分比制成：纳米零价铁30 g，活性炭20g，河湖淤泥30 g，分散剂6 g，粘合剂6 g，造孔剂6 g，催化剂1.5 g和石墨烯0.5 g。

上述环保型微电解陶粒的制备方法，其包括如下步骤：

(1) 将纳米零价铁、活性炭、河湖淤泥、分散剂、粘合剂、造孔剂、催化剂和石墨烯搅拌并混合均匀；

(2) 将混合后的原料置于粉碎机中粉碎30 min，粉碎料粒径为200目；

(3) 向粉碎料中加入20 ml水调和，并用造粒机制成粒径为2 cm的球状颗粒；

(4) 将球状颗粒置于马弗炉中，于100 ℃条件下干燥50 min；随后充入氮气防止半成品氧化，并以25 ℃/min的速度逐渐升温至1100 ℃烧结1 h，自然冷却后即得到环保型微电解陶粒。

将本发明不同实施例制备得到的环保型微电解陶粒与市售微电解填料产品在相同条件下用于处理某废水。具体操作如下：在有效容积为20L的圆柱形反应器(高度为80cm、直径为20 cm)中分别加入微电解陶粒500 g，反应器底部曝气，水力停留时间保持1 h。废水处理前后COD和色度去除效果见表1。

表1 环保型微电解陶粒与市售微电解填料产品去除COD和色度比较

Claims (5)

1.一种环保型微电解陶粒，其特征在于，由下述原料按质量百分比制成：纳米零价铁30~40%，活性炭20~30%，河湖淤泥20~30%，分散剂5~10%，粘合剂5~10%，造孔剂5~10%，催化剂5~10%，石墨烯0.1~0.5%。

2.根据权利要求1所述的活性炭，其特征在于活性炭为颗粒活性炭或粉末活性炭。

3.根据权利要求1所述的河湖淤泥，其特征在于河湖淤泥含水率低于50%，且其他指标不低于卫生填埋标准。

4.一种如权利要求1~3之一所述的环保型微电解陶粒的制备方法，其特征在于包括如下步骤：

(1) 将纳米零价铁、活性炭、河湖淤泥、分散剂、粘合剂、造孔剂、催化剂和石墨烯按比例搅拌并混合均匀；

(2) 将混合原料置于粉碎机中粉碎30~60 min，粉碎料粒径为100~200目；

(3) 向粉碎料中加入适量水调和，并用造粒机制成粒径为0.5~2 cm的球状颗粒；

(4) 将球状颗粒置于马弗炉中，于100~120 ℃条件下干燥30~60 min；随后充入氮气防止半成品氧化，并以20~30 ℃/min的速度逐渐升温至1000~1200 ℃烧结1~3 h，自然冷却后即得到环保型微电解陶粒。

5.根据权利要求1所述的一种环保型微电解陶粒的制备方法，其特征在于可用于工业废水及生活污水处理。