CN112320897B - 一种球状铁碳微电解填料及其制备方法 - Google Patents

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Abstract

本发明创造提供了一种球状铁碳微电解填料材料，其成分为氧化铁粉，活性炭、粘结剂、催化剂、造孔剂组成，组分以铁碳微电解填料总质量为基准，由以下质量百分比含量组成：氧化铁粉：30‑70％，活性炭：20‑50％，粘结剂：10‑30％，催化剂1‑5％，造孔剂：1‑5％。粘结剂为莫来石；催化剂为掺锑氧化锡；造孔剂为聚甲基丙烯酸酯。本发明创造具有制备方法工艺性能好、简单和产品质量容易控制的优势。可以用于各种工业废水处理件的应用。

Description

一种球状铁碳微电解填料及其制备方法
技术领域
本发明属于环境工程材料技术领域，具体涉及一种球状铁碳微电解填料及其制备方法，该铁碳微电解填料为球状多孔结构，填料孔隙率高，表面无板结、钝化现象，同时使用了还原气氛烧结工艺，提高填料的反应活性。
背景技术
随着我国经济的迅速发展，危害较大的难降解工业废水排放量也日益增大，高浓度难降解工业废水的处理已成为国内外废水处理界公认的难题。工业废水的来源主要有：化学工业、农药、制药、炼焦等行业所排放的废水。工业污水是导致水体污染的重要来源。工业废水组分繁杂，许多污水含有有毒物质，污水中难降解污染物的去除是污水治理的关注重点。
微电解法是以金属腐蚀为原理，通过利用Fe/C之间的电位差形成原电池达到对废水进行处理的一种工艺。铁碳微电解在难治理废水中的应用展现出较强的实力，例如在印染、制药、垃圾渗沥液和重金属废水处理中可获得较理想的处理效果。不仅可高效去除COD，而且可大幅提高废水可生化性。而传统微电解工业也存在着许多不足之处。当经过一段反应时间后，铁屑容易形成板结，形成沟流、短流等现象，致使处理废水的效果下降。
针对传统微电解工业也存在着许多不足之处，采用一种球状铁碳微电解填料及其制备方法，铁碳微电解作为一种有效的预处理方法之一，在实际应用中的研究价值日益增加。
发明内容
本发明的目的是提供一种球状铁碳微电解填料及其制备方法。
本发明所提供的一种球状铁碳微电解填料材料，其成分为氧化铁粉，活性炭、粘结剂、催化剂、造孔剂组成，组分以铁碳微电解填料总质量为基准，由以下质量百分比含量组成：氧化铁粉：30-70％，活性炭：20-50％，粘结剂：10-30％，催化剂1-5％，造孔剂：1-5％。
进一步，粘结剂为莫来石。
进一步，催化剂为掺锑氧化锡。
进一步，造孔剂为聚甲基丙烯酸酯。
铁碳微电解填料及其制备方法，包括以下步骤：
a)将铁粉、活性炭、粘结剂、催化剂、造孔剂等加入混料机，混合5-10小时，混合均匀。将混匀的物料加入球团机，成球型，将球状坯体在105℃-130℃烘干，得到直径为φ5-φ30mm的球状坯体。
b)将烘干的球状坯体置于坩埚中，放入高温马弗炉中，室温以升温速率5-10℃/分钟升至1050℃-1400℃，在含氮的氢气气氛下处理1-10小时，然后自然冷却至室温，得到直径为φ5-φ30mm球状多孔铁碳微电解填料。
本发明具有以下主要特点：
(1)利用莫来石作为粘合剂，聚甲基丙烯酸酯为造孔剂，掺锑氧化锡为催化剂以及含氮的氢气气氛(含氢5wt％)，得到稳定的球形多孔铁碳微电解填料。通过高温还原性气氛将氧化铁还原成零价铁，同时聚甲基丙烯酸酯转变成碳粒，填料坯体在固相反应中形成了一定的陶瓷结构，具有较强的机械性能，同时，碳在高温过程中分解，在填料内部形成了大量的微孔结构，增大了接触面积，强化反应过程，提高了反应效率，并对常见的材料的板结堵塞问题有显著改善。
(2)具有制备方法工艺性能好、简单和产品质量容易控制。可以用于各种工业废水处理件的应用。
具体实施方式
实施例1
根据铁碳微电解填料由48wt％铁粉，32％活性炭，14％莫来石，3％掺锑氧化锡和3％聚甲基丙烯酸酯组成，并按下述方法制备而成：
(a)一种铁碳微电解填料粉体材料的制备
按照实施例1配比，将铁粉、活性炭、莫来石、掺锑氧化锡、聚甲基丙烯酸酯等加入混料机，混合6小时，混合均匀。将混匀的物料加入球团机，成球型，，将球状坯体在120℃烘干，得到直径为φ12mm的球状坯体。
(b)将烘干的球状坯体置于坩埚中，放入高温马弗炉中，室温以升温速率5-10℃/分钟升至1200℃，在含氮的氢气气氛下处理4小时，然后自然冷却至室温，得到直径为φ10mm球形多孔铁碳微电解填料材料。
实施例2
根据铁碳微电解填料由52wt％铁粉，28％活性炭，16％莫来石，2％掺锑氧化锡和2％聚甲基丙烯酸酯组成，并按下述方法制备而成：
(a)一种铁碳微电解填料粉体材料的制备
按照实施例2配比，按照权利要求1的配比，将铁粉、活性炭、粘结剂、催化剂、造孔剂等加入混料机，混合6小时，混合均匀。将混匀的物料加入球团机，成球型，将球状坯体在120℃烘干，得到直径为φ25mm的球状坯体。
(b)将烘干的球状坯体置于坩埚中，放入高温马弗炉中，室温以升温速率5-10℃/分钟升至1250℃，在含氮的氢气气氛下处理2小时，然后自然冷却至室温，得到直径为φ20mm球状的多孔铁碳微电解填料材料。
实施例3
根据铁碳微电解填料由45wt％铁粉，35％活性炭，14％菁青石，5％掺锑氧化锡和1％聚甲基丙烯酸酯组成，并按下述方法制备而成：
(a)一种铁碳微电解填料粉体材料的制备
按照实施例2配比，按照权利要求1的配比，将铁粉、活性炭、粘结剂、催化剂、造孔剂等加入混料机，混合6小时，混合均匀。将混匀的物料加入球团机，成球型，球状坯体的直径为φ25mm，将球状坯体在130℃烘干。
(b)将烘干的球状坯体置于坩埚中，放入高温马弗炉中，室温以升温速率5-10℃/分钟升至1300℃，在含氮的氢气气氛下处理5小时，然后自然冷却至室温，得到直径为φ20mm的球状多孔铁碳微电解填料。
实施例4
根据铁碳微电解填料由55wt％铁粉，30％活性炭，11％菁青石，2％掺锑氧化锡和2％聚甲基丙烯酸酯组成，并按下述方法制备而成：
(a)一种铁碳微电解填料粉体材料的制备
按照实施例2配比，按照权利要求1的配比，将铁粉、活性炭、粘结剂、催化剂、造孔剂等加入混料机，混合6小时，混合均匀。将混匀的物料加入球团机，成球型，将球状坯体在130℃烘干，得到直径为φ18mm的球状坯体。
(b)将烘干的球状坯体置于坩埚中，放入高温马弗炉中，室温以升温速率5-10℃/分钟升至1350℃，在含氮的氢气气氛下处理3小时，然后自然冷却至室温，得到直径为φ15mm的球状多孔铁碳微电解填料。

Claims (2)

1.一种球状铁碳微电解填料材料，其成分包括氧化铁粉，活性炭、粘结剂、催化剂、造孔剂组成，组分以铁碳微电解填料总质量为基准，由以下质量百分比含量组成：氧化铁粉：30-70％，活性炭：20-50％，粘结剂：10-30％，催化剂1-5％，造孔剂：1-5％；
所述粘结剂为莫来石；
所述催化剂为掺锑氧化锡；
所述造孔剂为聚甲基丙烯酸酯。
2.一种根据权利要求1所述球状铁碳微电解填料的制备方法，其特征在于，包括以下步骤：
a)将铁粉、活性炭、粘结剂、催化剂、造孔剂等加入混料机，混合5-10小时，混合均匀，将混匀的物料加入球团机，成球型，将球状坯体在105℃-130℃烘干，得到直径为
Figure FDA0003649234260000011
的球状坯体；
b)将烘干的球状坯体置于坩埚中，放入高温马弗炉中，室温以升温速率5-10℃/分钟升至1200℃-1400℃，在含氮的氢气气氛下处理1-10小时，然后自然冷却至室温，得到直径为
Figure FDA0003649234260000012
球状多孔铁碳微电解填料。
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