CN109851002A

CN109851002A - 一种实现铁泥资源化的微电解填料及其制备方法和用途

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Publication number: CN109851002A
Application number: CN201910111661.4A
Authority: CN
Inventors: 李克伦; 张生军; 田士东; 张红星; 谭晓婷; 王奕晨; 杜秉霖; 岳婷婷
Original assignee: Shaanxi Coal and Chemical Technology Institute Co Ltd
Current assignee: Shaanxi Coal and Chemical Technology Institute Co Ltd
Priority date: 2019-02-12
Filing date: 2019-02-12
Publication date: 2019-06-07

Abstract

本发明涉及废水处理技术领域，具体涉及一种实现铁泥资源化的微电解填料及其制备方法和用途，以质量份数计，微电解填料的原料包括：炭：25～45份；铁：50～80份；粘结剂：5～15份，其中所述的铁来自于铁泥。制备本发明的微电解填料时先将炭、铁和粘结剂按照比例混合均匀，进行陈化；然后将得到的混合料制成生坯，将生坯干燥；然后将干燥的生坯在600～1200℃的无氧条件下烧结2～8h，待冷却后得到本发明的实现铁泥资源化的微电解填料。本发明的微电解填料能够用于处理有机废水。本发明针对生产及废水处理过程中产生的铁泥，利用碳热还原的原理，进行铁泥资源化利用。

Description

一种实现铁泥资源化的微电解填料及其制备方法和用途

技术领域

本发明涉及废水处理技术领域，具体涉及一种实现铁泥资源化的微电解填料及其制备方法和用途。

背景技术

铁炭微电解工艺作为一种重要的废水处理技术，已经成功应用于煤化工、印染、电镀、制药、造纸、石油炼化等废水处理领域。在所有的工艺影响因素中，填料是铁炭微电解处理工艺的核心部分，对铁炭微电解处理工艺的效果和效率有着直接的影响。目前，铁炭微电解填料所使用的铁大多是铁屑、钢渣等单质铁。作为铁资源的替代，铁泥可以进行资源化利用以制备铁炭微电解填料。以芬顿工艺为例，该技术具有出水稳定、药剂来源广泛、使用方便等优点，但该过程伴随大量铁泥的产生。通常，铁泥中铁的含量极高，一般高于50％，若不进行处理回用，造成资源浪费；此外，铁泥中含有大量的微生物、多种金属离子、有机污染物等，若处置不当还会对环境造成严重的二次污染。随着污泥处置无害化、稳定化、减量化和资源化的发展要求，铁泥资源化制备铁炭微电解填料同时符合经济和环保要求。目前，尚未发现利用铁泥作为铁源制备微电解填料的相关技术。

发明内容

本发明的目的是，针对生产及废水处理过程中产生的铁泥，利用碳热还原的原理，进行铁泥资源化利用，通过填料配方的替代和制备工艺的优化，提供一种实现铁泥资源化的微电解填料及其制备方法和用途。

本发明采用的技术方案如下：

一种实现铁泥资源化的微电解填料，以质量份数计，其原料包括：

炭：25～45份；铁泥：50～80份；粘结剂：5～15份。

以质量百分数计，所述铁泥中含有10～80％的铁。

所述的炭来自于活性炭、焦炭和兰炭中的一种或几种的组合。

所述的铁来自于铁泥。

所述的粘结剂为膨润土、硅酸钠、酚醛树脂、淀粉和焦油中的一种或几种的组合。

以质量百分数计，所述实现铁泥资源化的微电解填料的组分包括：

炭：30～40份；铁：60～75份；粘结剂，7～12份。

制备上述实现铁泥资源化的微电解填料的方法，包括以下步骤：

步骤1，将炭、铁泥和粘结剂按照比例混合均匀，进行陈化；

步骤2，将步骤1得到的混合料制成生坯，将生坯干燥；

步骤3，将干燥的生坯在600～1200℃的无氧条件下烧结2～8h，待冷却后得到所述实现铁泥资源化的微电解填料。

所述步骤1中，陈化时间为2～6h。

所述步骤2中，将步骤1得到的混合料经机械挤压成型，得到成型生坯，将生坯自然干燥后，经60～120℃下烘干2～8h。

所述步骤3中，所述无氧条件指在真空环境下、N₂气氛、Ar气氛、N₂气含水蒸气氛或Ar含水蒸气氛。

作为本发明制备上述实现铁泥资源化的微电解填料的一种优化，过程如下：

步骤1中将炭、铁泥和粘结剂按照比例混合均匀，陈化3～4h；

步骤2中成型生坯自然干燥后经70～90℃烘干4～6h；

步骤3中干燥后的成型生坯于850～1100℃的无氧条件下烧结4～6h。

上述实现铁泥资源化的微电解填料的用途，所述实现铁泥资源化的微电解填料用于处理有机废水，处理有机废水的过程为：废水经过所述实现铁泥资源化的微电解填料进行微电解处理，水力停留时间为2～6h，温度20～45℃。

本发明具有如下有益效果：

本发明的实现铁泥资源化的微电解填料中以质量份数计，原料包括炭：25～45份；铁泥：50～80份；粘结剂：5～15份；首先本发明的微电解填料采用铁泥作为铁源，不仅成本低廉而且解决了铁泥污染问题。本发明的微电解填料能够用于对废水进行处理，在节省药剂费、污泥处置费用方面有较大优势，为降低芬顿和铁炭微电解等废水处理成本及实现污泥资源化提供了经济可行的方法。废水经过本发明的微电解填料进行微电解处理后，有机废水中的COD去除率达到30～50％。

进一步的，本发明微电解填料中的炭来自于采用普通或废弃的炭材料，如活性炭、焦炭和兰炭中的一种或几种的组合，因此成本低廉且提升了附加值。

进一步的，本发明的粘结剂中，酚醛树脂、淀粉、焦油作为有机粘结剂，主要提高生坯在中低温下的机械强度，随着烧结温度升高有机粘结剂不断分解，颗粒之间的孔道变大，孔隙率变高，有利于废水中有机物的吸附和降解；硅酸钠、膨润土作为无机粘结剂可提高生坯在高温下的机械强度，有利于填料的完整；此外，膨润土还具有良好的吸附作用，有助于废水中有机物等的去除。

本发明制备微电解填料的方法时先将炭、铁泥和粘结剂按照比例混合均匀，进行陈化；然后将得到的混合料制成生坯，将生坯干燥；然后将干燥的生坯在600～1200℃的无氧条件下烧结2～8h，待冷却后得到本发明的实现铁泥资源化的微电解填料。由本发明的制备工艺可知，本发明的制备方法主要原理为碳热还原，通过还原性物料在高温下将铁泥还原为零价铁，同时炭转变为活性炭，实现铁-炭为主体的填料制备；同时，填料坯体在固相烧结过程中形成一定的合金结构，不仅有助于铁-炭结合形成原电池，还使填料具有较强的机械性能。此外，炭在高温烧结过程中继续分解，使填料内部产生大量的微孔结构，增大了废水与填料的接触面积，强化了反应过程，提高了反应效率。本发明利用高温铁炭还原技术，无需CO、H₂等还原气氛，工艺简单，易于工业化。

本发明制备的微电解填料用于微电解技术，能有效去除煤化工废水中有机物的含量，有效改善了废水的可生化性，保证了水处理过程稳定进行。

附图说明

图1为本发明制备实现铁泥资源化的微电解填料方法的流程图。

具体实施方式

以下结合实施例对本发明进一步详细地说明，应当理解，本实施例仅用于说明本发明，而不用于限定本发明的保护范围(下述实施例中采用物料的份数均以质量分数计)。

实施例1

首先将兰炭、铁泥和粘结剂按照比例混合均匀，其中兰炭25份、铁泥75份、粘结剂12份，12份粘结剂是由5份膨润土、5份硅酸钠和2份酚醛树脂形成的混合物，物料混合均匀后陈化4h；然后，陈化物料经机械挤压得到成型生坯，生坯自然干燥后在120℃下进行烘干，烘干的时间为2h；烘干后的生坯于1200℃的N₂气氛下烧结2h，待冷却后即得实现铁泥资源化的微电解填料。

将制备的微电解填料对兰炭废水进行处理效果如下：

COD浓度为6500mg/L的兰炭废水经调酸后进行微电解处理，水力停留时间为6h，温度35℃，COD去除率达到30％。

实施例2

首先将焦炭、铁泥和粘结剂按照比例混合均匀，其中焦炭45份、铁泥50份、粘结剂5份，5份粘结剂是由3份硅酸钠、1份酚醛树脂和1份焦油形成的混合物，物料混合均匀后陈化2h；然后，陈化物料经机械挤压得到成型生坯，生坯自然干燥后在90℃下烘干，烘干时间为4h；烘干后的生坯于850℃的Ar气氛下烧结6h，待冷却后即得实现铁泥资源化的微电解填料。

将制备的微电解填料对气化废水进行处理效果如下：

COD浓度为5000mg/L的气化废水经调酸后进行微电解处理，水力停留时间为4h，温度40℃，COD去除率达到38％。

实施例3

首先将活性炭、铁泥和粘结剂按照比例混合均匀，其中活性炭30份、铁泥60份、粘结剂15份，15份粘结剂是由10份膨润土、2份酚醛树脂和3份淀粉形成的混合物，物料混合均匀后陈化3h；然后，陈化物料经机械挤压得到成型生坯，生坯自然干燥后在70℃下烘干，烘干时间为6h；烘干后的生坯于1100℃的含水蒸气N₂气氛下烧结4h，待冷却后即得实现铁泥资源化的微电解填料。

将制备的微电解填料对焦化废水进行处理效果如下：

COD浓度为3500mg/L的焦化废水经调酸后进行微电解处理，水力停留时间为3h，温度45℃，COD去除率达到46％。

实施例4

首先将兰炭、铁泥和粘结剂按照比例混合均匀，其中兰炭40份、铁泥80份、粘结剂7份，7份粘结剂是由1份硅酸钠、3份酚醛树脂、2份淀粉和1份焦油混合形成的混合物，物料混合均匀后陈化6h；然后，陈化物料经机械挤压得到成型生坯，生坯自然干燥后在60℃下烘干，烘干时间为8h；烘干后的生坯于600℃的真空气氛下烧结8h，待冷却后即得实现铁泥资源化的微电解填料。

将制备的微电解填料对印染废水进行处理效果如下：

COD浓度为1000mg/L的印染废水经调酸后进行微电解处理，水力停留时间为2h，温度20℃，COD去除率达到50％。

实施例5

首先将焦炭、铁泥和粘结剂按照比例混合均匀，其中焦炭35份、铁泥65份、粘结剂10份，10份粘结剂是由5份膨润土、2份硅酸钠、1份淀粉和2份焦油形成的混合物，物料混合均匀后陈化3h；然后，陈化物料经机械挤压得到成型生坯，生坯自然干燥后在80℃下烘干，烘干时间为5h；烘干后的生坯于1000℃的N₂气氛下烧结5h，待冷却后即得实现铁泥资源化的微电解填料。

将制备的微电解填料对造纸废水进行处理效果如下：

COD浓度为2500mg/L的造纸废水经调酸后进行微电解处理，水力停留时间为4h，温度30℃，COD去除率达到43％。

综上，本发明很好的解决了铁泥再生及利用的问题，进行了微电解填料配方的替代，提供一种铁泥资源化制备的铁炭微电解填料的方法。本发明中，铁泥资源化的微电解填料，具有生产效率高、工艺简单、性能优异、成本低、重现性好的特点，可广泛应用于废水处理。

Claims

1.一种实现铁泥资源化的微电解填料，其特征在于，以质量份数计，其原料包括：

炭：25～45份；铁泥：50～80份；粘结剂：5～15份。

2.根据权利要求1所述的一种实现铁泥资源化的微电解填料，其特征在于，所述的炭来自于活性炭、焦炭和兰炭中的一种或几种的组合。

3.根据权利要求1所述的一种实现铁泥资源化的微电解填料，其特征在于，所述的粘结剂为膨润土、硅酸钠、酚醛树脂、淀粉和焦油中的一种或几种的组合。

4.根据权利要求1所述的一种实现铁泥资源化的微电解填料，其特征在于，以质量百分数计，所述实现铁泥资源化的微电解填料的组分包括：

炭：30～40份；铁：60～75份；粘结剂，7～12份。

5.制备权利要求1-4任意一项所述的实现铁泥资源化的微电解填料的方法，其特征在于，包括以下步骤：

步骤1，将炭、铁泥和粘结剂按照比例混合均匀，进行陈化；

步骤2，将步骤1得到的混合料制成生坯，将生坯干燥；

6.根据权利要求5所述的方法，其特征在于，所述步骤1中，陈化时间为2～6h。

7.根据权利要求5所述的方法，其特征在于，所述步骤2中，将步骤1得到的混合料经机械挤压成型，得到成型生坯，将生坯自然干燥后，经60～120℃下烘干2～8h。

8.根据权利要求5所述的方法，其特征在于，所述步骤3中，所述无氧条件指在真空环境下、N₂气氛、Ar气氛、N₂气含水蒸气氛或Ar含水蒸气氛。

9.权利要求1所述的实现铁泥资源化的微电解填料的用途，其特征在于，所述实现铁泥资源化的微电解填料用于处理有机废水。

10.根据权利要求9所述的用途，其特征在于，处理有机废水的过程为：废水经过所述实现铁泥资源化的微电解填料进行微电解处理，水力停留时间为2～6h，温度20～45℃。