CN110028135B

CN110028135B - 一种用于分离净化水体有机物的微电解填料及应用

Info

Publication number: CN110028135B
Application number: CN201910337393.8A
Authority: CN
Inventors: 韩桂洪; 刘兵兵; 黄艳芳; 刘炯天; 杨淑珍; 王文娟; 孙慧娜; 苏盛鹏; 武宏阳; 苗焕焕; 赵菁; 刘培元; 韩雪纯
Original assignee: Zhengzhou University
Current assignee: Zhengzhou University
Priority date: 2019-04-25
Filing date: 2019-04-25
Publication date: 2021-11-19
Anticipated expiration: 2039-04-25
Also published as: CN110028135A

Abstract

本发明公开了一种用于分离净化水体有机物的微电解填料及应用，微电解填料的制备：首先将前驱体1和前驱体2组成按照一定的质量份组成进行混合得到混合物，前驱体1由高铁赤泥、高钛渣、锌冶炼渣、锰铁渣组成，前驱体2由木质素、褐煤、风化煤组成；混合物经活化焙烧、超细磨制备成微电解填料原料，再配加复合粘结制备成具有一定粒度的微电解填料；应用时，将微电解填料置于充填式浮选柱中进行水体中有机污染物的去除，浮选泡沫产品为有机污染物物，浮选残余液为净化水。采用本发明所述的方法，可以高效脱除水体中的有机物，可同时实现无机冶金固废和劣质有机资源的合理利用。本方法具有原料来源广泛、工艺简单、成本低，易于实现工业化生产。

Description

一种用于分离净化水体有机物的微电解填料及应用

技术领域

本发明属于废水治理领域，具体涉及一种用于分离净化水体有机物的微电解填料及应用。

背景技术

随着工业技术的发展和人们日常生活的需求，产生了大量的高浓度COD废水，其主要来源为造纸业、印染业、焦化生产、制药、垃圾渗滤液、高盐度废水等领域。为了解决高浓度COD对环境造成的危害，国内外进行了大量的实验研究。传统的微电解技术，对COD的去除取得了一定的成效，大大改善了废水的可生化性，可以调节溶液pH，节约了中和药剂的费用。

但是传统的铁碳微电解技术存在大量的不足之处，主要表现在：微电解过程中会出现结块现象，从而降低铁碳微电解的作用效果；过程中难以冲洗，表面难以及时更新；后期采用絮凝剂进行沉降，会产生大量的污泥。例如，陈建荣等在“一种铁碳微电解填料及其使用方法”（CN108689455A）中提出了以混合矿物质为基，混合若干铁铝微球和铜碳微球制备的微电解填料，该填料能够降低钝化率，消除结块效应，但是反应时间较长。王炜在“多金属微电解填料及其制备方法与应用”（CN107879428A）中提出了首先将金属离子还原，并附着至碳纳米管上，再经过后续处理获得微电解填料，实现了水体中污染物的去除，但是过程中水体中的污染物容易沉积，产生大量污泥，难以处理。吴朋至在“一种微电解填料及其制备方法”（CN107777759A）中提出将铁粉、铁屑、紫砂、硼砂、膨润土、活性炭粉、氢氧化钠、沸石、玉米淀粉、羧甲基纤维素钠按照一定的质量份组成来制备微电解填料，实现了无板结、高效的废水净化技术。因此，基于微电解技术原理，开发新型微电解填料及工艺技术，可为解决传统微电解方法的现存问题和水体中有机污染物的高效净化提供重要的技术支撑；与此同时，也实现了实现无机冶金固废和劣质有机资源的合理利用。

发明内容

针对现有微电解技术处理废水中有机物存在结块、难冲洗，沉降难，污泥多等问题，本发明提供一种用于分离净化水体有机物的微电解填料及其制备方法，既实现无机冶金固废和劣质有机资源的合理利用，也实现了水体有机物的分离净化。

为了实现上述目的，本发明采取的技术方案是：

一种用于分离净化水体有机物的微电解填料，由前驱体1和前驱体2组成，将前驱体1和前驱体2混合均匀得到混合物，活化焙烧、超细磨制备微电解填料原料，再通过复合粘结制备微电解填料，所述的前驱体1的质量份组成为：高铁赤泥（二氧化钛质量百分含量≥5%、铁的质量百分含量为30~40%）60~85份、高钛渣（二氧化钛质量百分含量≥20%）5~20份、锌冶炼渣5~10份、锰铁渣5~10份，前驱体1中：Fe平均质量含量不低于20%，Na质量含量为0.5~1%，颗粒粒径不大于200µm；所述的前驱体2的质量份组成为：木质素50~70份、褐煤20~30份、风化煤10~20份，前驱体2中：碳平均质量含量不低于30%，颗粒粒径不大于200µm。

进一步地，混合物中前驱体1的质量百分比为75~85%，前驱体1和前驱体2混合时搅拌时间不低于10min。

进一步地，前驱体1与前驱体2的混合物要在氮气气氛升温至800~1150℃进行活化焙烧，焙烧时间为15~60min，焙烧产物经行星式球形机细磨得到微电解填料原料，细磨后粒度不高于200µm，Fe平均质量含量不低于30%，碳平均质量含量不低于10%。

进一步地，复合粘结剂的质量份组成为：聚丙烯酸（分子量2000）80~90份、聚氨酯（分子量10000）7~15份、黄腐酸3~5份，复合粘结剂质量用量为前驱体1与前驱体2的混合物质量的3~8%。

本发明的技术方案中微电解填料原料与粘结剂预先混合，经压球机压制成球形或椭球型，平均直径为5~15mm。

上述用于分离净化水体有机物的微电解填料在分离净化废水中有机物的应用，所述的微电解填料填充于浮选柱中，浮选柱中设有微电解填料层，充填式浮选柱高度为500~1000mm，直径为200~400mm，微电解填料的充填率为5~10%，水体与微电解材料的反应时间为10~40min。

所述单层填料层的高度为50~100mm，直径为200~400mm。

所述废水中有机物为氨氮基团、黄原酸基团、氰根、苯酚基，总含量为60~360mg/L，pH为3~9。优选地，废水中氨氮基团、黄原酸基团、氰根、苯酚基的含量均为15~90mg/L。

本发明的有益效果是：

（1）本发明的方法实现了无机冶金固废和劣质有机资源的合理利用；

（2）本发明的方法实现了水体中有机物的高效脱除，达到水体分离净化的目的；

（3）本发明的方法工艺简单，耗能低，成本低廉。

附图说明

图1是本发明的工艺流程图。

具体实施方式

下面结合具体实施例对本发明作进一步说明。需要说明的是，这些实施例仅为了更好的理解本发明，而不是限制本发明所保护的范围。

下述实施例中高钛渣为二氧化钛质量百分含量≥20%的废渣，高铁赤泥为二氧化钛质量百分含量≥5%的含铁赤泥、铁的质量百分含量为30~40%，聚丙烯酸的分子量Mw2000，聚氨酯分子量为Mw10000。

【实施例1】

一种用于分离净化水体有机物的微电解填料在分离净化废水中有机物的应用，废水中有机物为氨氮基团、黄原酸基团、氰根、苯酚基，总含量为60mg/L，pH为3。

如图1所示，微电解填料的具体制备步骤如下：以质量份组成为高铁赤泥75份、高钛渣15份、锌冶炼渣5份、锰铁渣5份配制为前驱体1，其中Fe平均质量含量为20%，Na质量含量为0.5%，颗粒粒径为180µm；以质量份组成为木质素50份、褐煤30份、风化煤20份配制为前驱体2，其中碳平均质量含量为32%，颗粒粒径为180µm；采用搅拌磨将质量份组成为75份的前驱体1、25份的前驱体2搅拌混合均匀获得混合物，搅拌时间为10min；在氮气气氛下，将前驱体1与前驱体2的混合物在800℃活化焙烧60min，焙烧产物经行星式球形机细磨得到微电解填料原料，原料粒度为160µm，Fe平均质量含量为30%，碳平均质量含量为15%；将用量为前驱体1和前驱体2总质量的3%，质量份组成为聚丙烯酸80份、聚氨酯15份、黄腐酸5份的复合粘结剂与微电解填料原料预先混合，经压球机压制成球形，平均直径为8mm；将该微电解填料用于充填式浮选柱净化分离净化水体有机物，其中浮选柱的高度为1000mm，直径为400mm，微电解填料的充填率为5%，填料层的高度为50mm，直径为400mm，共有一层填料。将含有有机物的水体通入充填式浮选柱进行浮选分离，浮选分离时间为30min。其中，有机物的脱除率见表1。

表1实施例1具体参数及结果表

【实施例2】

一种用于分离净化水体有机物的微电解填料在分离净化废水中有机物的应用，废水中有机物为氨氮基团、黄原酸基团、氰根、苯酚基，总含量为180mg/L，pH为6。

如图1所示，微电解填料的具体制备步骤如下：以质量份组成为高铁赤泥76份、高钛渣13份、锌冶炼渣5份、锰铁渣6份配制为前驱体1，其中Fe平均质量含量为25%，Na质量含量为0.7%，颗粒粒径为170µm；以质量份组成为木质素55份、褐煤17份、风化煤18份配制为前驱体2，其中碳平均质量含量为35%，颗粒粒径为170µm；采用搅拌磨将质量份组成为78份的前驱体1、22份的前驱体2搅拌混合均匀获得混合物，搅拌时间为15min；在氮气气氛下，将前驱体1与前驱体2的混合物1150℃活化焙烧15min，焙烧产物经行星式球形机细磨得到微电解填料原料，原料粒度为140µm，Fe平均质量含量为38%，碳平均质量含量为12%；将用量为前驱体1和前驱体2总质量的5%，质量份组成为聚丙烯酸85份、聚氨酯10份、黄腐酸5份的复合粘结剂与微电解填料原料预先混合，经压球机压制成球形，平均直径为7mm；将该微电解填料用于充填式浮选柱净化分离净化水体有机物，其中浮选柱的高度为1000mm，直径为400mm，微电解填料的充填率为10%，单层填料层的高度为50mm，直径为400mm，共有两层填料层。将含有有机物的水体通入充填式浮选柱进行浮选分离，浮选分离时间为30min。其中，有机物的脱除率见表2。

表2实施例2具体参数及结果表

【实施例3】

一种用于分离净化水体有机物的微电解填料在分离净化废水中有机物的应用，废水中有机物为氨氮基团、黄原酸基团、氰根、苯酚基，总含量为360mg/L，pH为9。

如图1所示，微电解填料的具体制备步骤如下：以质量份组成为高铁赤泥82份、高钛渣6份、锌冶炼渣6份、锰铁渣6份配制为前驱体1，其中Fe平均质量含量为35%，Na质量含量为1.0%，颗粒粒径为150µm；以质量份组成为木质素58份、褐煤30份、风化煤26份配制为前驱体2，其中碳平均质量含量为40%，颗粒粒径为150µm；采用搅拌磨将质量份组成为80份的前驱体1、20份的前驱体2搅拌混合均匀获得混合物，搅拌时间为12min；在氮气保护下，将前驱体1与前驱体2的混合物在1050℃活化焙烧30min，焙烧产物经行星式球形机细磨得到微电解填料原料，原料粒度为100µm，Fe平均质量含量为45%，碳平均质量含量为10%；将用量为前驱体1和前驱体2总质量的4%，质量份组成为聚丙烯酸82份、聚氨酯14份、黄腐酸4份的复合粘结剂与微电解填料原料预先混合，经压球机压制成椭球形，平均直径为10mm；将该微电解填料用于充填式浮选柱净化分离净化水体有机物，其中浮选柱的高度为1000mm，直径为400mm，微电解填料的充填率为7%，单层填料层的高度为70mm，直径为400mm，共设有一层填料层。将含有有机物的水体通入充填式浮选柱进行浮选分离，浮选分离时间为30min。其中，有机物的脱除率见表3。

表3实施例3具体参数及结果表

Claims

1.一种用于分离净化水体有机物的微电解填料，其特征在于：由前驱体1和前驱体2组成，将前驱体1和前驱体2混合均匀得到混合物，经活化焙烧、超细磨制备微电解填料原料，再通过复合粘结制备微电解填料；所述的前驱体1的质量份组成为：高铁赤泥60~85份、高钛渣5~20份、锌冶炼渣5~10份、锰铁渣5~10份，前驱体1中：Fe平均质量含量不低于20%，Na质量含量为0.5~1%，颗粒粒径不大于200µm；所述的前驱体2的质量份组成为：木质素50~70份、褐煤20~30份、风化煤10~20份，前驱体2中：碳平均质量含量不低于30%，颗粒粒径不大于200µm；混合物中前驱体1的质量百分比为75~85%；前驱体1与前驱体2的混合物要在氮气气氛升温至800~1150℃进行活化焙烧，焙烧时间为15~60min，焙烧产物经行星式球形机细磨得到即为微电解填料原料，细磨粒度不高于200µm，Fe平均质量含量不低于30%，碳平均质量含量不低于10%；复合粘结剂的质量份组成为：聚丙烯酸80~90份、聚氨酯7~15份、黄腐酸3~5份，复合粘结剂质量用量为前驱体1与前驱体2总质量的3~8%。

2.根据权利要求1所述的用于分离净化水体有机物的微电解填料，其特征在于，微电解填料原料与粘结剂预先混合，经压球机压制成球形或椭球型，平均直径为5~15mm。

3.根据权利要求1所述的用于分离净化水体有机物的微电解填料在分离净化废水中有机物的应用，其特征在于，所述的微电解填料填充于浮选柱中，浮选柱中设有微电解填料层，充填式浮选柱高度为500~1000mm，直径为200~400mm，微电解填料的充填率为5~10%，水体与微电解材料的反应时间为10~40min，单层填料层的高度为50~100mm，直径为200~400mm，所述废水中有机物为氨氮基团、黄原酸基团、氰根、苯酚基，总含量为60~360mg/L，pH为3~9。