一种球形催化微电解环保材料及其制备方法
【技术领域】
[0001]本发明涉及一种用于污水处理的微电解铁碳材料，特别是一种球形催化微电解铁碳环保材料及其制备方法。
技术背景
[0002]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。基本原理是铁粒在污水中形成无数个微小原电池，其中铁为阳极失去电子，外加煤碳为阴极使水中阳离子得到电子，电极过程如下:
[0003]阳极反应:
[0004]Fe-2e — Fe2+E0 (Fe2+/Fe) = -0.44V
[0005]进一步氧化Fe2+_e — Fe3+
[0006]阴极反应:
[0007]H++e — H
[0008]进一步反应H+H — H2 i E0 (HVH2) = 0.0OV
[0009]铁的氧化还原反应可使(有机)污染物官能团断链降解，从而去除C0D，提高污水B/C值即废水的可生化性提高，同时有机物双键或其他共轭键断开后，发色基团被破坏，从而降低了废水色度；一些无机物也参与反应生成沉淀得以去除，如:S2+Fe2+ —FeS丨；另一方面，阳极反应生成的Fe3+经石灰中和生成新生态的Fe(OH)3絮体，具有极强的吸附能力，将废水中污染物吸附分离，使水得以澄清，经沉淀分离后使污水得以净化；阴极生成的氢，具有很强的加成还原作用，可与有机物分子反应，将有机物长链断开分解，提高污染物的可生化性。
[0010]目前铁碳微电解材料在废水处理过程中反应速度慢、COD去除效率低、易于钝化，同时普通铁碳微电解材料长时间浸泡在废水中极易发生板结、堵塞等问题，在实际工程中难以大规模推广使用。
[0011]为使铁填料持续放电，保持填料持续高活性，防止铁在使用过程中发生板结堵塞，中国专利95110508、98242534、02220441.5等专利从铁填料形状、大小等方面进行改进，以提高填料的比表面积，提高铁表面反应范围，从而提高处理效率，但是由于不能从根本上解决阳极钝化、阴极放电点少的问题，再大的表面积也会由于反应的进行而逐渐被氧化膜覆盖，钝化、板结和堵塞迟早会发生。
【发明内容】
[0012]本发明的目的在于提供一种球形催化微电解环保材料及其制备方法，主要解决现有技术所存在的技术缺陷，它是以零价活性铁、碳、特制催化剂组成的一体化催化铁碳微电解环保材料，该催化剂能大幅度提高微电解材料在废水中的反应速度和COD去除率，尤其在制药废水、焦化废水、石油化工废水等多种高浓度、有毒废水处理中，反应速度及COD去除率比普通铁碳微电解材料提高20?30%，同时彻底解决钝化、板结和堵塞问题。
[0013]本发明的技术方案是:
[0014]—种球形催化微电解环保材料,其特征在于:它由零价活性铁(78?88wt.% )、碳(10?14wt.% )、催化剂(I?5wt.% )、其它(I?3wt.% )组成。
[0015]一种上所述的微电解环保填料的制备方法，其特征在于:所述的生产原料由铁精粉130?147份、煤碳25?29份、催化剂I?5份、烧结剂I?3份组成。
[0016]所述的方法，其特征在于:所述的催化剂为特制的二氧化铈粉末。
[0017]所述的方法，其特征在于:所述的烧结剂为四硼酸钠。
[0018]所述的方法，其特征在于:生产原料经研磨过筛、混料造球、干燥装罐、高温烧结、冷却出罐后得到产品。
【附图说明】
[0019]图1是本发明球形催化微电解环保材料的生产工艺流程图。
【具体实施方式】
[0020]本发明提供了一种球形催化微电解环保材料，它由零价活性铁(78?88wt.% )、碳(10?14wt.% )、催化剂(I?5wt.% )、其它(I?3wt.% )组成。
[0021]该球形催化微电解环保材料颗粒内同时存在铁和碳元素，即同一颗粒中提供了大量的铁(放电阳极)、碳(放电阴极)，同时催化剂M均匀分布在材料表面。在废水处理过程中，铁、碳分别作为电化学反应的阳极和阴极，催化剂的存在提高了污染物断链、开环电化学反应的速度；另外催化剂的作用降低污染物开环、断链反应的活化能，从而在实际控制的有效时间内也提高反应的转化率、彻底解决了材料的钝化问题；由于球形催化微电解材料反应器内只有一种球形颗粒材料，可以用反冲洗方法定期松床清洗，彻底解决系统板结和堵塞等问题，使用方便，便于推广应用。
[0022]原料经烘干、研磨过筛、混料造球、干燥装罐、高温烧结、冷却出罐处理后得到产品，合格产品中零价活性铁(78?88wt.% )、碳(10?14wt.% )、催化剂(I?5wt.% )。
[0023]球形催化微电解环保材料的生产工艺流程见附图1。
[0024]实施例1铁精粉130-147份、煤碳25_29份、催化剂1_5份、烧结剂1_3份
[0025]实施例1将干燥的铁精粉(品位60)、煤碳(品位5000卡以上)、特制二氧化铈、四硼酸钠分别研磨至200目，过筛备用；将备好的原料按重量称取铁精粉130份、煤碳29份、催化剂5份、烧结剂3份混合均匀；将混合均匀的细料造粒成12?16_直径的小球，干燥脱水后装罐，在还原气氛中升温至1000?1050摄氏度烧结4小时后冷却出罐即成。产品组成为:零价活性铁(78wt.% )、碳(14wt.% )、催化剂(5wt.% )。
[0026]实施例2将干燥的铁精粉(品位60)、煤碳(品位5000卡以上)、特制二氧化铈、四硼酸钠分别研磨至200目，过筛备用；将备好的原料按重量称取铁精粉140份、煤碳27份、催化剂3份、烧结剂2份混合均匀；将混合均匀的细料造粒成12?16_直径的小球，干燥脱水后装罐，在还原气氛中升温至1000?1050摄氏度烧结4小时后冷却出罐即成。产品组成为:零价活性铁(84wt.% )、碳(12wt.% )、催化剂(3wt.% ) a
[0027]实施例3将干燥的铁精粉(品位60)、煤碳(品位5000卡以上)、特制二氧化铈、四硼酸钠分别研磨至200目，过筛备用；将备好的原料按重量称取铁精粉147份、煤碳25份、催化剂I份、烧结剂I份混合均匀；将混合均匀的细料造粒成12?16mm直径的小球，干燥脱水后装罐，在还原气氛中升温至1000?1050摄氏度烧结4小时后冷却出罐即成。产品组成为:零价活性铁(88wt.% )、碳(1wt.% )、催化剂(lwt.% ) ο
【主权项】
1.一种球形催化微电解环保材料，其特征在于:它由零价活性铁(78?88wt.% )、碳(10?14wt.% )、催化剂(I?5wt.% )、其它(I?3wt.% )组成。2.根据权利要求1所述的方法，其特征在于:产品的生产原料为铁精粉130-147份、煤碳25-29份、催化剂1-5份、烧结剂1-3份组成。3.如权利要求2所述，其特征在于:所述的生产原料中的催化剂为特制的复合二氧化铈。4.根据权利要求2所述，其特征在于:所述的生产原料中的烧结剂为四硼酸钠。5.根据权利要求1所述的方法，其特征在于:生产原料经研磨过筛、混料造球，干燥装罐、高温烧结、冷却出罐后得到产品。
【专利摘要】本发明涉及一种球形催化微电解环保材料及其制备方法。针对现有铁碳微电解材料反应速度慢、COD去除率低、易钝化等缺陷，本发明的球形催化微电解环保材料在生产加工过程中加入了特制的催化剂，主要组成为零价活性铁78～88wt.％、碳10～14wt.％、催化剂1～5wt.％，其它1～3wt.％，它是一种铁、碳及催化剂为一体的复合球形材料，其生产原料为铁精粉、煤碳、催化剂及烧结剂，经研磨过筛、混料造球，干燥装罐、高温还原烧结、冷却出罐而得，其中催化剂为特制复合二氧化铈，烧结剂为四硼酸钠。本催化剂在制药废水、焦化废水、石油化工废水等多种高浓度、有毒废水处理中，反应速度及COD去除率比普通铁碳微电解材料提高20～30％。
【IPC分类】C02F1/463
【公开号】CN105084470
【申请号】CN201410193720
【发明人】李小琴
【申请人】广州桑尼环保科技有限公司
【公开日】2015年11月25日
【申请日】2014年5月9日