一种用于废水处理的铁碳微电解填料及其制备方法与流程

1.本发明属于废水治理技术领域，具体涉及一种用于废水处理的铁碳微电解填料及其制备方法。


背景技术：

2.随着工业的发展，在工业生产过程中产生大量的工业废水，其中来自造纸、医药、石化、油气开采等行业这类工业废水具有成分复杂、高cod、高含盐量、有毒含量高和难降解的特点。此类难降解工业废水若不经过处理而直接排放，会污染地表水、地下水、土壤和耕地，影响植物及微生物的正常生长，从而影响人类的身体健康。
3.目前难降解工业废水已成为国内外水处理领域的一大研究热点及难题。微电解技术是目前处理难降解高浓度有机废水的一种理想工艺，它能够在不通电的情况下，利用填充在废水中的微电解材料自身产生1.2v电位差对废水进行电解处理，以达到降解有机污染物的目的。然而，微电解填料经过一段时间的运行后，填料表面会形成钝化膜，废水中的悬浮颗粒也会部分沉积在填料表面上，这样就阻隔了填料与废水的有效接触，导致铁床处理效果降低。同时填料一段时间后易板结，导致微电解反应器内部废水流态恶化致使处理效果降低外，还会使填料更换的难度大大增加。


技术实现要素：

4.本发明的目的是提供一种用于废水处理的铁碳微电解填料的制备方法，至少可以解决现有技术中存在的部分缺陷。
5.为实现上述目的，本发明采用如下技术方案：一种用于废水处理的铁碳微电解填料的制备方法，包括如下步骤：1)将破碎粉磨后的赤泥、碎焦与预热后的沥青、水混合搅拌均匀，造粒，干燥，得到预制料；2)将预制料在隔绝氧气条件下加热进行烧制，一段时间后向体系中通入水蒸气进行活化，最后冷却降温至室温，得到铁碳微电解填料。
6.进一步的，所述步骤1)中赤泥、碎焦、沥青、水的质量比为（55～65）:（5～15）:1:（2～5）。
7.进一步的，所述赤泥为拜耳法赤泥，包括按质量百分比计的如下组分：铁品位tfe 30～60%、al2o
3 10～45％、sio
2 5～15％、na2o 1～10％、tio
2 1～10％。
8.进一步的，所述步骤1)中造粒粒径为2～3cm。
9.进一步的，所述步骤2)中预制料加热烧制过程如下：在250～350℃条件下保温10～30min，然后升温至750～850℃保温30～60min，再将体系温度升至1050～1150℃，通入水蒸气且在此温度下保温20～30min。
10.进一步的，所述预制料加热烧制过程中由250～350℃升温至750～850℃的升温速率为10～30℃/min，由750～850℃升温至1050～1150℃的升温速率为10～30℃/min。
11.进一步的，所述步骤2)中水蒸气与碎焦的质量比为1：（1~3）。
12.另外，本发明还提供了一种由上述的方法制备的用于废水处理的铁碳微电解填料，包括按质量份数计的如下原料制成：赤泥55～65份、碎焦5～15份、沥青1份、水2～5份。
13.与现有技术相比，本发明的有益效果：(1)本发明提供的这种用于废水处理的铁碳微电解填料的制备方法采用有色冶炼中产生的难处理的赤泥与活性焦生产中产生的碎焦为原料，以废治废，实现了赤泥与碎焦的协同处理与资源化利用，而且制得的铁碳微电解填料比表面积大、强度高，为废水处理提供了更大的电流密度，微电解效果好，长期运行稳定，不易钝化和板结。
14.(2)本发明提供的这种用于废水处理的铁碳微电解填料的制备方法以工业生产中的固体废弃物为原料，且制备过程简单，具有投资小、运营成本低、操作简单等优点。
具体实施方式
15.下面对本发明实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例仅仅是本发明一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其它实施例，都属于本发明保护的范围。
16.实施例1：本实施例提供了一种用于废水处理的铁碳微电解填料的制备方法，具体过程如下：首先，将赤泥、碎焦、预热后的沥青、水按60:10:1:5的质量比混合搅拌均匀，其中，赤泥采用拜耳法赤泥，包括按质量百分比计的如下组分：铁品位tfe 30～60%、al2o
3 10～45％、sio
2 5～15％、na2o 1～10％、tio
2 1～10％。
17.然后，将上述的混合物缓慢倒入造粒机中造粒，粒径2～3cm；再将上述造粒后的填料置于通风良好的区域晾干，晾晒时间不少于24h，得到预制料。
18.最后，将烧制所用的管式炉由室温预先加热至300℃，随后立即将上述预制料置于该管式炉中，在300℃下保持20min，随后将温度以25℃/min的升温速率升至800℃并保持40min，再以20℃/min的速率将温度升至1100℃，通入水蒸气，碎焦与水蒸气质量比为1:1，并保持20min，此烧制过程在隔绝氧气条件下进行，随后关闭水蒸气开始降温，此降温过程在隔绝氧气条件下进行，降至室温后所得样品，即为最终的铁碳微电解填料。
19.实施例2：本实施例提供了一种用于废水处理的铁碳微电解填料的制备方法，具体过程如下：首先，将赤泥、碎焦、预热后的沥青、水按55:15:1:2的质量比混合搅拌均匀，其中，赤泥采用拜耳法赤泥，包括按质量百分比计的如下组分：铁品位tfe 30～60%、al2o
3 10～45％、sio
2 5～15％、na2o 1～10％、tio
2 1～10％。
20.然后，将上述的混合物缓慢倒入造粒机中造粒，粒径2～3cm；再将上述造粒后的填料置于通风良好的区域晾干，晾晒时间不少于24h，得到预制料。
21.最后，将烧制所用的管式炉由室温预先加热至250℃，随后立即将上述预制料置于该管式炉中，在250℃下保持30min，随后将温度以10℃/min的升温速率升至750℃并保持
60min，再以10℃/min的速率将温度升至1050℃，通入水蒸气，碎焦与水蒸气质量比为3:1，并保持30min，此烧制过程在隔绝氧气条件下进行，随后关闭水蒸气开始降温，此降温过程在隔绝氧气条件下进行，降至室温后所得样品，即为最终的铁碳微电解填料。
22.实施例3：本实施例提供了一种用于废水处理的铁碳微电解填料的制备方法，具体过程如下：首先，将赤泥、碎焦、预热后的沥青、水按65:5:1:4的质量比混合搅拌均匀，其中，赤泥采用拜耳法赤泥，包括按质量百分比计的如下组分：铁品位tfe 30～60%、al2o
3 10～45％、sio
2 5～15％、na2o 1～10％、tio
2 1～10％。
23.然后，将上述的混合物缓慢倒入造粒机中造粒，粒径2～3cm；再将上述造粒后的填料置于通风良好的区域晾干，晾晒时间不少于24h，得到预制料。
24.最后，将烧制所用的管式炉由室温预先加热至350℃，随后立即将上述预制料置于该管式炉中，在350℃下保持10min，随后将温度以30℃/min的升温速率升至850℃并保持30min，再以30℃/min的速率将温度升至1150℃，通入水蒸气，碎焦与水蒸气质量比为2:1，并保持20min，此烧制过程在隔绝氧气条件下进行，随后关闭水蒸气开始降温，此降温过程在隔绝氧气条件下进行，降至室温后所得样品，即为最终的铁碳微电解填料。
25.对比例1：本对比例提供了一种用于废水处理的铁碳微电解填料的制备方法，其具体过程与上述实施例1大致相同，所不同之处在于：本对比例在烧制过程中，预制料直接在1100℃条件下烧制，而不经过在300℃下保持20min后升温至800℃，再由800℃升温至1100℃的阶段式升温处理过程。
26.对比例2：本对比例提供了一种用于废水处理的铁碳微电解填料的制备方法，其具体过程与上述实施例1大致相同，所不同之处在于：本对比例在烧制过程中，不经过向体系中通入水蒸气进行活化处理过程。
27.对比例3：本对比例提供了一种用于废水处理的铁碳微电解填料的制备方法，其具体过程与上述实施例1大致相同，所不同之处在于：本对比例在预制料制备过程中，其原料不包括赤泥。
28.对比例4：本对比例提供了一种用于废水处理的铁碳微电解填料的制备方法，其具体过程与上述实施例1大致相同，所不同之处在于：本对比例在预制料制备过程中，其原料不包括碎焦。
29.对上述实施例1
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3以及对比例1
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4制得的用于废水处理的铁碳微电解填料的性能进行检测，其检测结果如表1所示。
30.表1： 比重(t/m3)比表面积(m2/g)空隙率(%)物理强度(kg/cm2)实施例11.3251.4575856实施例21.3231.4070823
实施例31.3221.4272842对比例11.3241.1431968对比例21.3211.2552913对比例30.6061.2173578对比例41.7840.9848896应用上述实施例1
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3以及对比例1
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4制得的用于废水处理的铁碳微电解填料处理某工业焦化废水，其cod为9000 mg/l，色度为1650倍，将废水ph调节至3
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4，在水力停留时间为2h的条件下，处理结果如表2所示，且采用本发明的铁碳微电解填料连续运行处理1个月，运行处理效果稳定，未出现板结现象。
31.表2： 反应时间(h)色度去除率(%)cod去除率(%)实施例1299.560实施例2298.955实施例3298.557对比例1278.825对比例2280.634对比例3216.424对比例426.57以上例举仅仅是对本发明的举例说明，并不构成对本发明的保护范围的限制，凡是与本发明相同或相似的设计均属于本发明的保护范围之内。