一种硅藻土基铁炭陶粒填料及其制备方法
【专利摘要】本发明公开了一种硅藻土基铁炭陶粒填料，由铁屑、活性炭粉末、硅藻土、硫酸铵和淀粉溶液组成。本发明还具体公开了该陶粒填料的制备方法：将铁屑、活性炭粉末、硅藻土和硫酸铵和淀粉溶液均匀混合，并把混合物压制成泥饼，然后造粒、灼烧即得。本发明陶粒填料，铁屑和活性炭粉末以硅藻土为基材，造粒后通过高温烧结融合为一体，在增强剂淀粉和造孔剂硫酸铵的作用下，形成强度高且内部多孔的球形陶粒，解决铁屑相互粘结和铁炭分布不均匀的问题，既可以克服传统铁炭微电解填料板结、钝化的弊端，提高微电解反应效率，又可以简化补充填料的操作，降低劳动强度。
【专利说明】
一种硅藻土基铁炭陶粒填料及其制备方法
技术领域
[0001]本发明属于水处理技术领域，具体涉及一种硅藻土基铁炭陶粒填料，本发明还公开了该陶粒填料的制备方法。
【背景技术】
[0002]微电解法是利用金属腐蚀原理形成原电池对废水进行处理的良好工艺，又称内电解法、铁肩过滤法等。微电解法反应的结果是铁受到腐蚀变成二价的铁离子进入溶液，由于铁离子有混凝作用，它与污染物中带微弱负电荷的微粒异性相吸，形成比较稳定的絮凝物而去除。该法具有适用范围广、处理效果好、使用寿命长、成本低廉及操作维护方便等优点。
[0003]微电解处理废水自诞生以来，便引起国内外环保研究学者的关注，并进行了大量的研究，最近几年，微电解处理工业废水发展十分迅速，现已用于印染、电镀、石油化工、制药、煤气洗涤、印刷电路板生产等工业废水及含砷、含氟废水的处理工程，并收到了良好的经济效益和环保效果。微电解工艺对废水的脱色有良好的处理效果，且具有以废治废，运行费用低的优点，因此在我国将具有良好的工业应用前景。目前国内外微电解填料多采用粉末状材料，设备多采用固定床结构，其特点是结构简单，推流性好，但存在不少实用性问题:一是效率不高，反应速度不快;二是填料易板结，造成短路和死区；三是铁肩补充劳动强度大。
[0004]传统填料(铁肩+炭渣)存在板结和钝化的主要原因是由于废铁肩的活性太强，长时间接触会相互粘接在一起，形成填料板结和反应器内部沟流;而且铁肩和碳渣的密度不同，随着水流和气流的冲击，原本铁炭均匀分布的状态会被打破，密度比较大的铁肩会下沉到底部，密度比较小的碳渣会上升到上部，导致填料分布不均，而且铁肩间的炭渣分离后进一步助长了铁肩的相互粘结。
【发明内容】
[0005]本发明的目的是提供一种硅藻土基铁炭陶粒填料，解决了现有传统填料存在板结和钝化的问题。
[0006]本发明的另一个目的是提供一种硅藻土基铁炭陶粒填料的制备方法。
[0007]本发明所采用的技术方案是，一种硅藻土基铁炭陶粒填料，由铁肩、活性炭粉末、硅藻土、硫酸铵和淀粉溶液组成。
[0008]本发明的特点还在于，
[0009]铁肩、活性炭粉末、硅藻土、硫酸铵的质量比为9.5?13:2.25?2.5:12?16:1。
[0010]淀粉溶液中淀粉与硫酸铵的质量比为1:3?4。
[0011 ]淀粉溶液的的质量百分数浓度为5%。
[0012]本发明所采用的另一个技术方案是，一种硅藻土基铁炭陶粒填料的制备方法，具体按照以下步骤实施:
[0013]步骤I，将铁肩、活性炭粉末和硅藻土经100目筛，将淀粉配制成质量百分数浓度为5%的水溶液；
[0014]步骤2，将铁肩、活性炭粉末、硅藻土和硫酸铵和淀粉溶液均匀混合，并把混合物压制成泥饼；
[0015]步骤3，将步骤2得到的泥饼送入造粒机，制成直径10?15mm的球形填料，然后灼烧，得到球形铁炭陶粒填料。
[0016]本发明的特点还在于，
[0017]步骤2中铁肩、活性炭粉末、硅藻土、硫酸铵的质量比为9.5?13:2.25?2.5:12?
16:lo
[0018]步骤2中淀粉溶液中淀粉与硫酸铵的质量比为1:3?4。
[0019]步骤3中灼烧是将球形填料放入气氛炉，通入氮气作为保护气，在400?600°C下灼烧30?60min。
[0020]本发明的有益效果是，本发明陶粒填料，铁肩和活性炭粉末以硅藻土为基材，造粒后通过高温烧结融合为一体，在增强剂淀粉和造孔剂硫酸铵的作用下，形成强度高且内部多孔的球形陶粒，解决铁肩相互粘结和铁炭分布不均匀的问题，既可以克服传统铁炭微电解填料板结、钝化的弊端，提高微电解反应效率，又可以简化补充填料的操作，降低劳动强度。
【具体实施方式】
[0021 ]下面结合【具体实施方式】对本发明进行详细说明。
[0022]本发明硅藻土基铁炭陶粒填料，由铁肩、活性炭粉末、硅藻土、硫酸铵和淀粉溶液组成。
[0023]铁肩、活性炭粉末、硅藻土、硫酸铵的质量比为9.5?13:2.25?2.5:12?16:1。
[0024]淀粉溶液中淀粉与硫酸铵的质量比为1:3?4;淀粉溶液的的质量百分数浓度为
[°°25]上述娃藻土基铁炭陶粒填料的制备方法，具体按照以下步骤实施:
[0026]步骤I，将铁肩、活性炭粉末和硅藻土经100目筛，将淀粉配制成质量百分数浓度为5%的水溶液；
[0027]步骤2，将铁肩、活性炭粉末、硅藻土和硫酸铵和淀粉溶液均匀混合，铁肩、活性炭粉末、硅藻土、硫酸铵的质量比为9.5?13:2.25?2.5:12?16:1，淀粉溶液中淀粉与硫酸铵的质量比为I: 3?4，并把混合物压制成泥饼；
[0028]步骤3，将步骤2得到的泥饼送入造粒机，制成直径10?15mm的球形填料，然后将球形填料放入气氛炉，通入氮气作为保护气，在400?600 °C下灼烧30?60min，得到球形铁炭陶粒填料。
[0029]实施例1
[0030](I)备料
[0031]将铁肩、活性炭粉末和硅藻土经100目细筛进行筛选，以除去较大的颗粒;将淀粉配制成质量百分数浓度为5%的水溶液；
[0032](2)混合与制饼
[0033]将过筛后的铁肩、活性炭粉末、硅藻土、硫酸铵和淀粉溶液均匀混合，其中铁肩、活性炭粉末、硅藻土和硫酸铵的质量比为13:2.5:16:1，淀粉溶液中淀粉含量与硫酸铵的质量比为1:3，并把混合物压制成泥饼；
[0034](3)造粒
[0035]将泥饼送入造粒机，制成直径10_15mm的球形填料；
[0036](4)灼烧
[0037]将球形填料放入气氛炉，通入氮气作为保护气，在600°C下灼烧30min，烧制成球形铁炭陶粒填料。
[0038]制得的填料气孔率为15.10%，压溃强度为150.3N。
[0039]将实施例1得到的球形铁炭陶粒填料应用于废水处理，其工艺流程为:pH调节—微电解反应—pH回调—混凝沉淀，首先用硫酸将CODcr为120mg/L，色度为120倍的待处理废水的PH调节为5.0，进入微电解反应器进行反应，球形铁炭陶粒用量为3g/L，反应时间为30min;反应终止后，用NaOH将微电解出水的pH调节为7.5，加入用量为0.5mg/L的PAM进行混凝反应，反应时间8min，反应后的废水沉淀2h，实现泥水分离，上清液即为此工艺流程的最终出水。经上述工艺流程处理的废水，CODcr去除率54.98%，色度去除率56.56%。
[0040]实施例2[0041 ] (I)备料
[0042]将铁肩、活性炭粉末和硅藻土经100目细筛进行筛选，以除去较大的颗粒;将淀粉配制成质量百分数浓度为5%的水溶液；
[0043](2)混合与制饼
[0044]将过筛后的铁肩、活性炭粉末、硅藻土、硫酸铵和淀粉溶液均匀混合，其中铁肩、活性炭粉末、硅藻土和硫酸铵的质量比为13:2.5:16:1，淀粉溶液中淀粉含量与硫酸铵的质量比为1:3，并把混合物压制成泥饼；
[0045](3)造粒
[0046]将泥饼送入造粒机，制成直径10-15_的球形填料；
[0047]⑷灼烧
[0048]将球形填料放入气氛炉，通入氮气作为保护气，在500°C下灼烧60min，烧制成球形铁炭陶粒填料。
[0049]制得的填料气孔率为18.66%，压溃强度为135.9N。
[0050]实施例2得到的球形铁炭陶粒填料应用于废水处理，其工艺流程为:pH调节—微电解反应—pH回调—混凝沉淀，首先用硫酸将CODcr为120mg/L，色度为120倍的待处理废水的pH调节为5.0，进入微电解反应器进行反应，球形铁炭陶粒用量为3g/L，反应时间为30min;反应终止后，用NaOH将微电解出水的pH调节为7.5，加入用量为0.5mg/L的PAM进行混凝反应，反应时间8min，反应后的废水沉淀2h，实现泥水分离，上清液即为此工艺流程的最终出水。经上述工艺流程处理的废水，CODcr去除率56.12%，色度去除率57.14%。
[0051 ] 实施例3
[0052](I)备料
[0053]将铁肩、活性炭粉末和硅藻土经100目细筛进行筛选，以除去较大的颗粒;将淀粉配制成质量百分数浓度为5%的水溶液；
[0054](2)混合与制饼
[0055]将过筛后的铁肩、活性炭粉末、硅藻土、硫酸铵和淀粉溶液均匀混合，其中铁肩、活性炭粉末、硅藻土和硫酸铵的质量比为12:2.4:13:1，淀粉溶液中淀粉含量与硫酸铵的质量比为1:3.5，并把混合物压制成泥饼；
[0056](3)造粒
[0057]将泥饼送入造粒机，制成直径10-15_的球形填料；
[0058]⑷灼烧
[0059]将球形填料放入气氛炉，通入氮气作为保护气，在400°C下灼烧50min，烧制成球形铁炭陶粒填料。
[0060]制得的填料气孔率为22.10%，压溃强度为123.4N。
[0061]实施例3得到的球形铁炭陶粒填料应用于废水处理，其工艺流程为:pH调节—微电解反应—pH回调—混凝沉淀，首先用硫酸将CODcr为120mg/L，色度为120倍的待处理废水的pH调节为5.0，进入微电解反应器进行反应，球形铁炭陶粒用量为3g/L，反应时间为30min;反应终止后，用NaOH将微电解出水的pH调节为7.5，加入用量为0.5mg/L的PAM进行混凝反应，反应时间8min，反应后的废水沉淀2h，实现泥水分离，上清液即为此工艺流程的最终出水。经上述工艺流程处理的废水，CODcr去除率57.78%，色度去除率58.99%。
[0062]实施例4
[0063](I)备料
[0064]将铁肩、活性炭粉末和硅藻土经100目细筛进行筛选，以除去较大的颗粒;将淀粉配制成质量百分数浓度为5%的水溶液；
[0065](2)混合与制饼
[0066]将过筛后的铁肩、活性炭粉末、硅藻土、硫酸铵和淀粉溶液均匀混合，其中铁肩、活性炭粉末、硅藻土和硫酸铵的质量比为9.5: 2.25:12:1，淀粉溶液中淀粉含量与硫酸铵的质量比为1:4，并把混合物压制成泥饼；
[0067](3)造粒
[0068]将泥饼送入造粒机，制成直径10-15_的球形填料；
[0069](4)灼烧
[0070]将球形填料放入气氛炉，通入氮气作为保护气，在600°C下灼烧40min，烧制成球形铁炭陶粒填料。
[0071]制得的填料气孔率为19.98%，压溃强度为140.9N。
[0072]实施例4得到的球形铁炭陶粒填料应用于废水处理，其工艺流程为:pH调节—微电解反应—pH回调—混凝沉淀，首先用硫酸将CODcr为120mg/L，色度为120倍的待处理废水的pH调节为5.0，进入微电解反应器进行反应，球形铁炭陶粒用量为3g/L，反应时间为30min;反应终止后，用NaOH将微电解出水的pH调节为7.5，加入用量为0.5mg/L的PAM进行混凝反应，反应时间8min，反应后的废水沉淀2h，实现泥水分离，上清液即为此工艺流程的最终出水。经上述工艺流程处理的废水，CODcr去除率57.23%，色度去除率58.43%。
[0073]实施例5
[0074](I)备料
[0075]将铁肩、活性炭粉末和硅藻土经100目细筛进行筛选，以除去较大的颗粒;将淀粉配制成质量百分数浓度为5%的水溶液；
[0076](2)混合与制饼
[0077]将过筛后的铁肩、活性炭粉末、硅藻土、硫酸铵和淀粉溶液均匀混合，其中铁肩、活性炭粉末、硅藻土和硫酸铵的质量比为9.5: 2.25:12:1，淀粉溶液中淀粉含量与硫酸铵的质量比为1:4，并把混合物压制成泥饼；
[0078](3)造粒
[0079]将泥饼送入造粒机，制成直径10-15_的球形填料；
[0080](4)灼烧
[0081 ]将球形填料放入气氛炉，通入氮气作为保护气，在500 °C下灼烧30min，烧制成球形铁炭陶粒填料。
[0082]制得的填料气孔率为23.78%，压溃强度为129.4N。
[0083]实施例5得到的球形铁炭陶粒填料应用于废水处理，其工艺流程为:pH调节—微电解反应—pH回调—混凝沉淀，首先用硫酸将CODcr为120mg/L，色度为120倍的待处理废水的pH调节为5.0，进入微电解反应器进行反应，球形铁炭陶粒用量为3g/L，反应时间为30min;反应终止后，用NaOH将微电解出水的pH调节为7.5，加入用量为0.5mg/L的PAM进行混凝反应，反应时间8min，反应后的废水沉淀2h，实现泥水分离，上清液即为此工艺流程的最终出水。经上述工艺流程处理的废水，CODcr去除率58.34%，色度去除率59.26%。
[0084]实施例6
[0085](I)备料
[0086]将铁肩、活性炭粉末和硅藻土经100目细筛进行筛选，以除去较大的颗粒;将淀粉配制成质量百分数浓度为5%的水溶液；
[0087](2)混合与制饼
[0088]将过筛后的铁肩、活性炭粉末、硅藻土、硫酸铵和淀粉溶液均匀混合，其中铁肩、活性炭粉末、硅藻土和硫酸铵的质量比为12:2.5:15:1，淀粉溶液中淀粉含量与硫酸铵的质量比为1:4，并把混合物压制成泥饼；
[0089](3)造粒
[0090]将泥饼送入造粒机，制成直径10-15_的球形填料；
[0091](4)灼烧
[0092]将球形填料放入气氛炉，通入氮气作为保护气，在400°C下灼烧30min，烧制成球形铁炭陶粒填料。
[0093]制得的填料气孔率为25.37%，压溃强度为115.9N。
[0094]实施例6得到的球形铁炭陶粒填料应用于废水处理，其工艺流程为:pH调节—微电解反应—pH回调—混凝沉淀，首先用硫酸将CODcr为120mg/L，色度为120倍的待处理废水的pH调节为5.0，进入微电解反应器进行反应，球形铁炭陶粒用量为3g/L，反应时间为30min;反应终止后，用NaOH将微电解出水的pH调节为7.5，加入用量为0.5mg/L的PAM进行混凝反应，反应时间8min，反应后的废水沉淀2h，实现泥水分离，上清液即为此工艺流程的最终出水。经上述工艺流程处理的废水，CODcr去除率60.46%，色度去除率60.78%。
【主权项】
1.一种娃藻土基铁炭陶粒填料，其特征在于，由铁肩、活性炭粉末、娃藻土、硫酸钱和淀粉溶液组成。2.根据权利要求1所述的娃藻土基铁炭陶粒填料，其特征在于，铁肩、活性炭粉末、娃藻土、硫酸铵的质量比为9.5?13:2.25?2.5:12?16:1。3.根据权利要求1所述的娃藻土基铁炭陶粒填料，其特征在于，淀粉溶液中淀粉与硫酸铵的质量比为1:3?4。4.根据权利要求1?3任一所述的娃藻土基铁炭陶粒填料，其特征在于，淀粉溶液的的质量百分数浓度为5 %。5.一种娃藻土基铁炭陶粒填料的制备方法，其特征在于，具体按照以下步骤实施: 步骤I，将铁肩、活性炭粉末和硅藻土经100目筛，将淀粉配制成质量百分数浓度为5%的水溶液； 步骤2，将铁肩、活性炭粉末、硅藻土和硫酸铵和淀粉溶液均匀混合，并把混合物压制成泥饼； 步骤3，将步骤2得到的泥饼送入造粒机，制成直径10?15mm的球形填料，然后灼烧，得到球形铁炭陶粒填料。6.根据权利要求5所述的娃藻土基铁炭陶粒填料的制备方法，其特征在于，步骤2中铁肩、活性炭粉末、硅藻土、硫酸铵的质量比为9.5?13:2.25?2.5:12?16:1。7.根据权利要求5或6所述的娃藻土基铁炭陶粒填料的制备方法，其特征在于，步骤2中淀粉溶液中淀粉与硫酸铵的质量比为1:3?4。8.根据权利要求5所述的娃藻土基铁炭陶粒填料的制备方法，其特征在于，步骤3中灼烧是将球形填料放入气氛炉，通入氮气作为保护气，在400?600 °C下灼烧30?60min。
【文档编号】C02F1/461GK105967284SQ201610496233
【公开日】2016年9月28日
【申请日】2016年6月28日
【发明人】罗清, 张安龙, 景立明, 刘叶, 吴养育, 王森, 张希娟, 张丹
【申请人】陕西科技大学