CN109650492A - 一种铁碳微电解填料及其制备方法 - Google Patents

Abstract

本发明涉及一种铁碳微电解填料，包括以下重量份数的成分：铁精粉60～80wt％，煤粉10～25wt％，粘结剂0.5～2wt％，添加剂6～10wt％，金属催化剂0.2～1wt％。本发明还涉及上述铁碳微电解填料的制备方法，将过筛粒径为100目以上且TFe＞70％的铁精粉、100目的煤粉与粘结剂、添加剂和金属催化剂按比例混合搅拌制成混合料；将混合料送入圆盘造粒机中造球；将球粒进行烘干；将已烘干的球粒装入耐高温罐内焙烧；将球型铁碳微电解填料取出，检测后包装。本发明具有处理效果好、生产成本低、适用范围广，且处理反应速度快、效果稳定，不会造成二次污染的特点，可提高废水的可生化性，达到化学沉淀除磷，有利于污泥的沉降且自身产生污泥量很少的特点。

Description

一种铁碳微电解填料及其制备方法

技术领域

本发明涉及污水处理技术领域，具体是指一种铁碳微电解填料及其制备方法。

背景技术

污水处理中的微电解工艺，常采用铁屑(或还原铁粒)作为填料，利用铁在水中发生氧化还原(电化学腐蚀)作用，去除污水中的污染物，净化水质。目前微电解填料存在的主要问题是铁屑(或还原铁粒)填料在使用过程中极易发生钝化(铁粒表面生成连续致密的氧化膜)、板结和堵塞等现象，使微电解效果降低，甚至无法继续运行。其主要原因是铁屑(或还原铁粒)填料纯度高，一般铁含量均高于98％以上，铁粒中碳(阴电极)等含量少，铁粒在腐蚀过程中，其表面易产生致密的氧化膜，阻止电解过程的继续高效进行，产生钝化，使微电解效率降低。为提高电化学反应活性，采用外加活性炭(或焦碳)颗粒增加阴极时，由于活性炭(或焦碳)等外加填料密度比铁粒低，在实际使用过程中无法装填均匀，仍会产生局部钝化与板结。由于反冲洗会加剧铁—碳的不均匀性，加速钝化、板结和堵塞的发生，最终使系统无法连续运行。

发明内容

为解决上述技术问题，本发明提供的技术方案为：

一种铁碳微电解填料，包括以下重量份数的成分：铁精粉60～80wt％，煤粉10～25wt％，粘结剂0.5～2wt％，添加剂6～10wt％，金属催化剂0.2～1wt％。

优选地，包括以下重量份数的成分：铁精粉70wt％，煤粉18wt％，粘结剂1.5wt％，添加剂7wt％，金属催化剂0.7wt％。

优选地，所述粘接剂由0.3～0.8％的硅藻土和0.4～1.2％的膨润土组成。

优选地，所述添加剂由2～6％的四硼酸钠、2～4％的HPMC及1～2％的碳酸钾组成。

优选地，所述金属催化剂由铂、铜、钴、镍中的一种或几种混合制成。

优选地，所述铁精粉为铁矿石经破碎、磨碎并经磁选或浮选后制备而成，氧化铁的粒度在0.350～0.175mm范围内；所述煤粉为粉煤灰、焦煤或活性炭中的一种或几种。

优选地，所述四硼酸钠为Na₂B₄O₇·10H₂O。

本发明还提供了一种技术方案：

一种铁碳微电解填料的制备方法，其特征在于，所述铁碳微电解填料为上述所述的铁碳电解填料，制备步骤具体为：

(1)将过筛粒径为100目以上且TFe＞70％的铁精粉、100目的煤粉与粘结剂、添加剂和金属催化剂按比例混合搅拌制成混合料；

(2)将混合均匀后的混合料送入圆盘造粒机中并喷入占混合料总重量为10-15％的水，加水过程造球使其直径在30mm左右；

(3)将球粒进行烘干，使其所含水量≤3％；

(4)将已烘干的球粒装入耐高温罐内加盖密封，置于高温焙烧炉在800～1200℃左右焙烧2～4h，采用快速冷却或自然冷却的方式并冷却至接近常温出炉；

(5)将球型铁碳微电解填料从罐中取出，检测后包装。

采用以上成分以及制备方法后，本发明具有如下优点：

本发明用铁矿石经破碎、磨碎并经磁选或浮选后制备而成的铁精粉为原料制备的、同时含有铁碳元素(铁碳一体)的微电解填料，由于将原料制作成极细的粉末，铁粉、碳粉以及微量元素以恰当的比例充分混合均匀，使其任何地方都均匀分布，当表面的铁反应析出后，表面的碳随着构架的松动而剥离表面，即填料永远保持同等的质量配比。在保证高效净化功能的同时，可解决钝化、板结和堵塞问题，且填料的生产成本低。

具体实施方式

下面对本发明做进一步的详细说明。

实施例一

一种铁碳微电解填料，包括以下重量份数的成分：铁精粉70wt％，煤粉18wt％，粘结剂1.5wt％，添加剂7wt％，金属催化剂0.7wt％。

其中：粘接剂由0.3～0.8％的硅藻土和0.4～1.2％的膨润土组成，且二者的比重为2∶1-5∶1。

添加剂由2～6％的四硼酸钠、2～4％的HPMC及1～2％的碳酸钾组成，且三者的比重为2∶1∶1。

金属催化剂由铂、铜、钴、镍中的一种或几种混合制成。

铁精粉为铁矿石经破碎、磨碎并经磁选或浮选后制备而成，氧化铁的粒度在0.350～0.175mm范围内；所述煤粉为粉煤灰、焦煤或活性炭中的一种或几种。

四硼酸钠为Na₂B₄O₇·10H₂O，是一种既软又轻、且无臭的透明晶体或白色粉末，350-400℃失去结晶水，熔点为830℃，可用于金属除锈剂使用，净化及保护金属表面。采用在原料中加入四硼酸钠，可制成强度较高、比表面积较大的填料。

羟丙基甲基纤维素(简称HPMC)，外观为白色或类白色粉末；利用其良好的增稠能力、pH稳定性、保水性、尺寸稳定性、优良的成膜性、以及广泛的耐酶性、分散性和粘结性等特点来提高填料的性能。

在整个过程中，加入碱金属盐碳酸钾强化还原过程的原因是：氧化铁与碱金属盐相互作用后，氧化铁内部结构起了变化，当铁阳离子(Fe²⁺)被碱金属阳离子(Mg⁺)取代时，或者在铁的结晶点阵的结点上形成空位时，氧化铁点阵中的空穴浓度增加，从而加速了反应的进行。

在具体制备时：

(1)将过筛粒径为100目以上且TFe＞70％的铁精粉、100目的煤粉与粘结剂、添加剂和金属催化剂按比例混合搅拌制成混合料；

(2)将混合均匀后的混合料送入圆盘造粒机中并喷入占混合料总重量为10-15％的水，加水过程造球使其直径在30mm左右；

(3)将球粒进行烘干，使其所含水量≤3％；

(4)将已烘干的球粒装入耐高温罐内加盖密封，置于高温焙烧炉在800～1200℃左右焙烧2～4h，采用快速冷却或自然冷却的方式并冷却至接近常温出炉；

(5)将球型铁碳微电解填料从罐中取出，检测后包装。

在步骤(4)中加盖密封的原因是：为了确保铁碳微电解填料不被氧化。

本发明提供的铁碳微电解填料与现有技术相比具有处理效果好、生产成本低、适用范围广，且处理反应速度快、效果稳定，不会造成二次污染的特点，可提高废水的可生化性，达到化学沉淀除磷的目的，有利于污泥的沉降且自身产生污泥量很少。

Claims (8)

1.一种铁碳微电解填料，其特征在于，包括以下重量份数的成分：铁精粉60～80wt％，煤粉10～25wt％，粘结剂0.5～2wt％，添加剂6～10wt％，金属催化剂0.2～1wt％。

2.根据权利要求1所述的一种铁碳微电解填料，其特征在于，包括以下重量份数的成分：铁精粉70wt％，煤粉18wt％，粘结剂1.5wt％，添加剂7wt％，金属催化剂0.7wt％。

3.根据权利要求1所述的一种铁碳微电解填料，其特征在于，所述粘接剂由0.3～0.8％的硅藻土和0.4～1.2％的膨润土组成。

4.根据权利要求1所述的一种铁碳微电解填料，其特征在于，所述添加剂由2～6％的四硼酸钠、2～4％的HPMC及1～2％的碳酸钾组成。

5.根据权利要求1所述的一种铁碳微电解填料，其特征在于，所述金属催化剂由铂、铜、钴、镍中的一种或几种混合制成。

6.根据权利要求1所述的一种铁碳微电解填料，其特征在于，所述铁精粉为铁矿石经破碎、磨碎并经磁选或浮选后制备而成，氧化铁的粒度在0.350～0.175mm范围内；所述煤粉为粉煤灰、焦煤或活性炭中的一种或几种。

7.根据权利要求1所述的一种铁碳微电解填料，其特征在于，所述四硼酸钠为Na₂B₄O₇·10H₂O。

8.一种铁碳微电解填料的制备方法，其特征在于，所述铁碳微电解填料为上述权利要求1所述的铁碳电解填料，制备步骤具体为：

(1)将过筛粒径为100目以上且TFe＞70％的铁精粉、100目的煤粉与粘结剂、添加剂和金属催化剂按比例混合搅拌制成混合料；

(2)将混合均匀后的混合料送入圆盘造粒机中并喷入占混合料总重量为10-15％的水，加水过程造球使其直径在30mm左右；

(3)将球粒进行烘干，使其所含水量≤3％；

(4)将已烘干的球粒装入耐高温罐内加盖密封，置于高温焙烧炉在800～1200℃左右焙烧2～4h，采用快速冷却或自然冷却的方式并冷却至接近常温出炉；

(5)将球型铁碳微电解填料从罐中取出，检测后包装。