多元微电解填料及其制备方法技术

本发明专利技术多元微电解填料及其制备方法，属于填料制备领域。本发明专利技术多元微电解填料由还原性铁粉、石墨粉、膨润土、碳酸氢铵和催化剂组成，催化剂包括铝粉、铜粉、镍粉、硅粉、锰粉。本发明专利技术多元微电解填料的制备方法是将各个材料按质量比进行混合，制作成20‑50mm的颗粒、真空环境下进行干燥及烧结，最后冷却至室温。利用本发明专利技术多元微电解填料的制备方法将制备好的多元微电解填料应用到含磷废水处理中，除磷效果好。

【技术实现步骤摘要】
多元微电解填料及其制备方法
本专利技术属于填料制备领域，具体涉及一种用于处理含磷废水的多元微电解填料。
技术介绍
铁碳微电解是最常见的二元原电池，二元微电解反应体系，是铁作为阳极，碳作为阴极。微电解具有两方面的作用，一方面通过电极间电子的得失，产生电化学作用，另一方面是通过金属腐蚀，还原能力很强的Fe2+及[H]。近年来，铁碳微电解技术在处理含磷废水方面己经有了许多应用。铁碳填料制备技术也有很大的演变，传统的制备方式有铁屑堆填、铁碳堆填和规整填料等，其中以规整填料应用最为广泛。铁屑堆填处理时间较长且易发生填料板结问题；铁碳堆填构成的铁碳原电池获得良好的除磷效果，但随着处理时间的增加，会出现阴阳极分离和板结问题；利用粘合剂将碳粉、铁粉按照一定比例混合并通过烧制规整成型，进行规整后的填料强化了阴阳极接触避免了分离问题，是目前主要的商业应用填料，但是使用前需加入酸碱活化，且磷去除效果不稳定。
技术实现思路
本专利技术要解决的一个技术问题是提供一种多元微电解填料，其可以提高处理后的出水水质。本专利技术要解决的另一个技术问题是提供一种多元微电解填料的制备方法，该制备方法可以增强填料强度，避免填料板结、钝化。本专利技术多元微电解填料，主要由以下质量百分数的材料制备而成：还原性铁粉10-40％、石墨粉18-25％、膨润土30-50％、碳酸氢铵1-2％、催化剂14-48％。本专利技术多元微电解填料，其中，所述催化剂包括铝粉10-40％、铜粉1-2％、镍粉1-2％、硅粉1-2％、锰粉1-2％。本专利技术多元微电解填料，其中，所述多元微电解填料填料的压碎强度≥140kg/cm3，堆积密度≤0.856g/cm3，空隙率≥61.34％。本专利技术多元微电解填料中，添加多种催化剂，促进了电化学作用及金属腐蚀，反应过程中产生的新生态[H]与Fe2+能与废水中污染物发生还原反应，破坏发色基团(如偶氮基团),使其脱色，在曝气条件下，Fe2+及Fe3+可以形成强于一般絮凝剂的氢氧化亚铁与氢氧化铁胶体(俗称铁泥)，通过絮凝沉淀作用将废水中的磷进行去除，磷去除率高，出水水质提高。本专利技术多元微电解填料中，催化剂的加入不仅提高了填料的化学性能，而且提高了填料的物理性能；催化剂中的铝为一种两性金属，其在酸性或碱性条件下均有较高活性，应用广泛，可降低因废水PH调节消耗酸碱所产生的成本。本专利技术多元微电解填料的制备方法，包括如下步骤：步骤一：将制备多元微电解填料的材料加水混合均匀放入填料成型机中成型；步骤二：将成型后的填料置于真空干燥箱中进行干燥；步骤三：将干燥后的填料在高温下进行真空烧结，冷却备用。本专利技术多元微电解填料的制备方法，其中，所述步骤一中，制备多元微电解填料的材料加水混合后在填料成型机中加工成20-50mm椭球形。本专利技术多元微电解填料的制备方法，其中，所述步骤二中，干燥温度为120℃，干燥时间为60min。本专利技术多元微电解填料的制备方法，其中，所述步骤三中，干燥后的填料置于真空气氛箱式炉中进行真空烧结，真空气氛箱式炉中的真空度为-0.05-0.10MPa，升温程序为：首先，真空气氛箱式炉内温度调至120℃，保持30min；其次，升温至600℃，保持30min；然后，继续升温至900℃-1300℃，烧结90min。本专利技术多元微电解填料的制备方法，其中，所述步骤三中，填料烧结完成后，自然冷却至室温。本专利技术多元微电解填料的制备方法，其中，所述步骤三中，冷却后的填料进行浸泡清洗，备用。本专利技术多元微电解填料的制备方法，使填料在真空环境下干燥，可防止填料氧化，降低了填料含水率，防止烧结过程出现破碎，升温时采用逐步升温的方式，防止填料开裂，烧结温度的控制可使烧结的填料具有合金特点，增强了填料的强度，使用时可避免填料板结、钝化。具体实施方式下面将对本专利技术实施例进行清楚、详细地描述。本专利技术实施例中未作详细描述的内容属于本领域专业技术人员公知的现有技术，在没有创造性的工作下获得的成果属于本专利技术的保护范围。本专利技术多元微电解填料，主要由以下质量百分数的材料制备而成：还原性铁粉10-40％、石墨粉18-25％、膨润土30-50％、碳酸氢铵1-2％、催化剂14-48％，其中，催化剂包括铝粉10-40％、铜粉1-2％、镍粉1-2％、硅粉1-2％、锰粉1-2％。多元微电解填料的压碎强度≥140kg/cm3，堆积密度≤0.856g/cm3，空隙率≥61.34％。多元微电解填料的材料按照质量比组成：还原性铁粉占总质量的10-40％，铝粉占总质量的10-40％，石墨粉占总质量的18-25％，膨润土占总质量的10-50％，碳酸氢铵占总质量的1-2％，铜粉占总质量的1-2％，镍粉占总质量的1-2％，硅粉占总质量的1-2％，锰粉占总质量的1-2％。其中，铝粉和还原性铁粉的总质量与石墨粉总质量比例最优为5:2，物质比例按照物质量比进行混合，使得微电解体系中原电池数量最大，微电解作用效果提高。其中，膨润土的含量最好为30％。含量低于30％，随着膨润土含量的减少烧结填料强度出现不足。含量高于30％，随着膨润土含量的增加，去除效果受到影响。本专利技术多元微电解填料的制备方法，包括如下步骤：步骤一：将制备多元微电解填料的材料加水混合均匀放入填料成型机中加工成20-50mm椭球形；填料成型颗粒粒径的最优值为20mm，填料的尺寸决定了填料的表面积，表面积越大，微电解作用效果越明显。步骤二：将成型后的填料置于真空干燥箱中进行干燥，干燥温度为120℃，干燥时间为60min；真空环境干燥，可防止填料氧化，降低填料含水率，防止烧结过程出现破碎。步骤三：将干燥后的填料置于真空气氛箱式炉中进行真空烧结，真空气氛箱式炉中的真空度为-0.05-0.10MPa，升温程序为：首先，真空气氛箱式炉内温度调至120℃，保持30min；其次，升温至600℃，保持30min；然后，继续升温至900℃-1300℃，烧结90min；填料烧结完成后，自然冷却至室温；冷却后的填料进行浸泡清洗，备用。升温程序采用逐步升温，防止填料开裂，烧结温度可以为900-1300℃，但最好在1200℃烧结90min，烧结填料具有合金特点，强度较大。为了更加清晰地展现出本专利技术所提供的技术方案及所产生的技术效果，下面以具体实施例对本专利技术多元微电解填料及其制备方法进行详细描述。实施例1本实施例多元微电解填料的制备方法，包括如下步骤：步骤一：将还原性铁粉、铝粉、石墨粉、膨润土、碳酸氢铵、铜粉、镍粉、硅粉、锰粉按照质量比为25％、25％、20％、30％、1％、1％、2％、1％、1％加水混合，混合后放入填料成型机，制成粒径为20mm的椭球形填料。步骤二：将制备好的填料置于120℃的真空干燥箱中干燥60min。步骤三：干燥后的填料置于真空气氛箱式炉中，真空度为-0.05-0.10MPa，升温程序：首先120℃保持30min；其次升温至600℃，本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种多元微电解填料，其特征在于，主要由以下质量百分数的材料制备而成：还原性铁粉10-40％、石墨粉18-25％、膨润土30-50％、碳酸氢铵1-2％、催化剂14-48％。/n

【技术特征摘要】
1.一种多元微电解填料，其特征在于，主要由以下质量百分数的材料制备而成：还原性铁粉10-40％、石墨粉18-25％、膨润土30-50％、碳酸氢铵1-2％、催化剂14-48％。


2.根据权利要求1所述的多元微电解填料，其特征在于，所述催化剂包括铝粉10-40％、铜粉1-2％、镍粉1-2％、硅粉1-2％、锰粉1-2％。


3.根据权利要求2所述的多元微电解填料，其特征在于，所述多元微电解填料的压碎强度≥140kg/cm3，堆积密度≤0.856g/cm3，空隙率≥61.34％。


4.一种如权利要求1-3中任一项所述的多元微电解填料的制备方法，其特征在于包括如下步骤：
步骤一：将制备多元微电解填料的材料加水混合均匀放入填料成型机中成型；
步骤二：将成型后的填料置于真空干燥箱中进行干燥；
步骤三：将干燥后的填料在高温下进行真空烧结，冷却备用。


5.根据权利要求4所述的多元微电解...

【专利技术属性】
技术研发人员：张雷，张娇，马保龙，秦延朋，李雷雨，王艳军，
申请(专利权)人：北京市高速公路交通工程有限公司，
类型：发明
国别省市：北京;11