一种煤基固废微电解球及制备方法、染料废水处理方法技术

本申请涉及一种煤基固废微电解球及制备方法、染料废水处理方法，其中，煤基固废微电解球由固体混合物与硅铝酸钠水溶液混匀后经高温焙烧制成；所述固体混合物包括煤基固废、钢渣和高岭土，煤基固废和钢渣的质量比为0.5

【技术实现步骤摘要】
一种煤基固废微电解球及制备方法、染料废水处理方法


[0001]本申请属于煤基固废综合利用
，具体而言涉及一种煤基固废微电解球及制备方法、染料废水处理方法。

技术介绍

[0002]染料废水色度大、有机物浓度高、组分复杂、难生物降解物质多、含有大量的无机盐、硫化物等，属于难处理的工业废水。尤其是对于强酸性偶氮染料，需在酸性浴染中染色，且在染色的过程中需要加入中性盐起缓染的作用，其产生的强酸高盐废水硫酸含量在10％左右，无法用生物法直接处理，常规物理化学处理技术的成本难以满足预处理实际需求。在废水的处理过程中，废水的pH对每个工段的处理效果起到关键作用，使用化学试剂直接调控pH，成本较高，且增加了盐度对后续处理工艺的负荷，石灰石或石灰乳的投放也会产生大量的固废。
[0003]煤基固废的年产量约15亿吨，大量临时堆存的现状不仅会造成严重的环境污染问题，对煤基固废中的特含资源也是一种浪费。煤基固废主要分为煤矸石、粉煤灰、煤气化渣等，富含硅铝碳，具有较丰富的多孔结构和较大的比表面积，在水处理方向上有很大的应用前景。
[0004]目前，有技术方案利用煤基固废(气化细渣)制成的铁碳填料处理废水，取得的了较好的效果。但是，在实际应用过程中发现，这种铁碳填料/废水处理方法在强酸性废水中损耗较多，材料中电子利用率较低，没有充分利用微电解球在每个pH值下的作用机制，污水处理效果差以及铁碳材料利用率低的问题。

技术实现思路

[0005]鉴于上述的分析，本专利技术实施例旨在提供一种煤基固废微电解球及制备方法、染料废水处理方法，用以解决现有技术中存在的上述问题。
[0006]本专利技术的目的是这样实现的：
[0007]第一方面，提供一种煤基固废微电解球，由固体混合物与硅铝酸钠水溶液混匀后经高温焙烧制成；所述固体混合物包括煤基固废、钢渣和高岭土，煤基固废和钢渣的质量比为0.5
‑
2，高岭土的含量为固体混合物质量的20％；硅铝酸钠水溶液的质量分数为2
‑
5％，硅铝酸钠水溶液与固体混合物的固液比为1
‑
5g/ml。
[0008]进一步地，煤基固废可以采用煤矸石、粉煤灰和气化细渣中的一种或多种组合。
[0009]进一步地，所述固体混合物还包括碳源，所述固体混合物中铁组分与碳组分的质量比为1
‑
5。
[0010]进一步地，所述固体混合物还包括灰分源，所述固体混合物中酸溶灰分的质量占比为20
‑
60％。
[0011]进一步地，煤基固废微电解球包括第一微电解球、第二微电解球和第三微电解球；
[0012]在制备所述第一微电解球时，控制固体混合物中的铁组分和碳组分质量比为1:5，
可酸溶性灰分含量占总质量比50
‑
60％，硅铝酸钠水溶液的质量分数为2％；第一微电解球的粒径为1cm；焙烧时，在氮气氛围下700℃恒温焙烧1h，升温速率为20℃/min；
[0013]在制备所述第二微电解球时，控制固体混合物中的铁组分和碳组分质量比为1:1，可酸溶性灰分含量占总质量比30
‑
40％，硅铝酸钠水溶液的质量分数为5％；第二微电解球的粒径为5cm；焙烧时，在氮气氛围下800℃恒温焙烧1h，升温速率为10℃/min；
[0014]在制备所述第三微电解球时，控制固体混合物中的铁组分和碳组分质量比为1:2，可酸溶性灰分含量占总质量比10
‑
20％，硅铝酸钠水溶液的质量分数为3
‑
4％；第二微电解球的粒径为2
‑
3cm；焙烧时，在氮气氛围下900℃恒温焙烧1h，升温速率为15℃/min。
[0015]第二方面，提供一种煤基固废微电解球制备方法，包括如下步骤：
[0016]将煤基固废、钢渣和高岭土充分混合成固体混合物，煤基固废和钢渣的质量比为0.5
‑
2，高岭土的含量为固体混合物质量的20％；
[0017]配制质量分数为2
‑
5％的硅铝酸钠水溶液，在造粒过程中与所述固体混合物混合搅拌，固液比为1
‑
5g/ml；
[0018]制造球形颗粒，先对所述球形颗粒进行烘干，再对烘干后的所述球形颗粒进行焙烧，得到煤基固废微电解球。
[0019]进一步地，在对所述球形颗粒进行烘干时，将所述球形颗粒在70℃真空条件下烘干至水分含量为5％以下。
[0020]进一步地，利用管式炉对所述烘干后的球形颗粒焙烧，在氮气氛围下700
‑
900℃高温焙烧1h，升温速率为10
‑
20℃/min。
[0021]第三方面，提供一种染料废水处理方法，使用上述的煤基固废微电解球处理染料废水；所述染料废水处理方法包括如下步骤：
[0022]在第一电解槽、第二电解槽、第三电解槽中分别装入第一微电解球、第二微电解球、第三微电解球；待处理的染料废水依次在第一电解槽、第二电解槽、第三电解槽进行电解。
[0023]进一步地，原始废水pH小于1，在第一电解槽中反应过程中，使用浆式叶轮在微电解球填料柱下方搅拌，搅拌速度为50
‑
80r/min，得到第一阶段处理后的废水；
[0024]将第一阶段处理后的废水供入第二电解槽中，调控第二电解槽中的废水的pH保持在2
‑
4，并在第二电解槽中添加0.001
‑
0.005mol/L的乙二酸四乙酸二钠，反应过程中曝气，微电解反应60
‑
120min，得到第二阶段处理后的废水；
[0025]第二阶段处理后的废水供入第三电解槽中，调控第三电解槽中的废水的pH保持在4
‑
6，并在第二电解槽中添加0.001
‑
0.005mol/的叔丁醇作为起泡剂，反应过程中曝气，微电解反应40
‑
60min。
[0026]与现有技术相比，本专利技术至少可实现如下有益效果之一：
[0027]a)本专利技术提供的煤基固废微电解球，将煤基固废和钢渣制备铁碳微电解球，钢渣与煤基固废在废水中构成原电池，通过微电解作用强化处理效果；煤基固废含有一定比例残碳且具有较高比表面积，可提高微电解反应中电子利用率；利用煤基固废中的灰分调控废水中的酸性，经济成本高；酸浸脱灰后的煤基固废可用于锅炉掺烧或是制备多孔硅碳材料，提高附加价值。
[0028]b)本专利技术提供的煤基固废微电解球的制备方法，制备工艺简单，成本低。
[0029]c)本专利技术提供的染料废水处理方法，采用三个微电解槽串联，并在三个微电解槽中分别加入三种不同特性的微电解球，强化微电解球在不同pH下表现出不同的作用机制，将煤基固废和酸性废水的特点相互结合，以废治废，符合可持续发展的理念。
附图说明
[0030]为了更清楚地说明本说明书实施例或现有技术中的技术方案，下面将对实施例或现有技术描述中所需要使用的附图本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种煤基固废微电解球，其特征在于，由固体混合物与硅铝酸钠水溶液混匀后经高温焙烧制成；所述固体混合物包括煤基固废、钢渣和高岭土，煤基固废和钢渣的质量比为0.5
‑
2，高岭土的含量为固体混合物质量的20％；硅铝酸钠水溶液的质量分数为2
‑
5％，硅铝酸钠水溶液与固体混合物的固液比为1
‑
5g/ml。2.根据权利要求1所述的煤基固废微电解球，其特征在于，煤基固废可以采用煤矸石、粉煤灰和气化细渣中的一种或多种组合。3.根据权利要求1所述的基于煤基固废微电解球，其特征在于，所述固体混合物还包括碳源，所述固体混合物中铁组分与碳组分的质量比为1
‑
5。4.根据权利要求1所述的煤基固废微电解球，其特征在于，所述固体混合物还包括灰分源，所述固体混合物中酸溶灰分的质量占比为20
‑
60％。5.根据权利要求1所述的煤基固废微电解球，其特征在于，包括第一微电解球、第二微电解球和第三微电解球；在制备所述第一微电解球时，控制固体混合物中的铁组分和碳组分质量比为1:5，可酸溶性灰分含量占总质量比50
‑
60％，硅铝酸钠水溶液的质量分数为2％；第一微电解球的粒径为1cm；焙烧时，在氮气氛围下700℃恒温焙烧1h，升温速率为20℃/min；在制备所述第二微电解球时，控制固体混合物中的铁组分和碳组分质量比为1:1，可酸溶性灰分含量占总质量比30
‑
40％，硅铝酸钠水溶液的质量分数为5％；第二微电解球的粒径为5cm；焙烧时，在氮气氛围下800℃恒温焙烧1h，升温速率为10℃/min；在制备所述...

【专利技术属性】
技术研发人员：万克记，袁金纪，苗真勇，贺琼琼，许恩乐，高明强，范津津，
申请(专利权)人：中国矿业大学，
类型：发明
国别省市：