一種用於難降解廢水處理的複合微電解填料及其製備方法與流程
2023-06-03 12:40:41 1
本發明涉及廢水處理技術領域，具體涉及一種用於難降解廢水處理的複合微電解填料及其製備方法。
技術背景：
在難降解工業廢水的處理技術中，微電解技術正日益受到重視，並已在工程實際中。微電解的工作原理基於電化學，氧化還原，物理吸附以及絮凝沉澱的共同作用對於廢水進行處理。該方法適用範圍廣、處理的效果好、成本低廉、操作維護方便、不需要消耗電力資源等優點。
目前，傳統的微電解技術大多採用鐵屑和活性炭的簡單混合物作為微電解材料，在實際工程應用過程中，此類填料表面會形成鈍化膜，阻斷有毒有害物質和填料的接觸，影響處理效果；常規的鐵碳微電解填料對廢水COD的去除率很低，在PH＝3、氣水比1:3的情況下反應2h,COD的去除率通常只能達到20％左右；於是在常規鐵碳微電解填料的基礎上，形成了複合微電解填料，以期增加降解效率。例如專利CN103222929A製備的微電解填料除了鐵粉、碳粉、粘結劑、表面活性劑外、還添加了微量的鋁粉和鉻粉；專利CN104174440A公開了一種銅基鐵碳微電解填料，由氧化銅、三氧化二鐵、褐煤，助劑等組成；專利CN102372343A在鐵碳的基礎上加入了菱鎂礦粉和沸石粉；專利CN101898819A公開的微電解填料包括鐵碳、銅、釩、鋁、銻。以上專利採用添加劑復配的方法提高了對廢水COD、色度的去除率，同時B/C比也有所提高。但是，目前的鐵碳微電解填料還存在使用效率不高、去除COD能力不強，容易發生板結等現象，需要開發去除COD和脫色效果更加優異、性能更加穩定的微電解填料。
微電解填料由鐵、碳混合而成，但該種類的填料易板結，處理效率低；人們採用高溫燒結填料克服這一缺陷，但存在生產成本高的缺點，因此，開發一種效果優、成本低的免燒型填料十分重要。
技術實現要素：
：
針對傳統微電解填料的上述缺點，本發明提供一種用於難降解廢水處理的複合微電解填料及其製備方法。
該微電解填料以鐵粉、活性炭粉、鈰粉、鑭粉、鈉基膨潤土、矽酸鹽水泥、聚合氯化鋁、十六烷基三甲基溴化銨為主要原料，經過稱量、混勻、加水、擠壓成型、養護、改性等步驟得到，將該微電解填料用於汙水處理中，可使廢水生化性顯著提高，得到意想不到的淨化效果。
本發明提供一種用於難降解廢水處理的複合微電解填料，由以下重量份的原料製備而成：
鐵粉45份；
活性炭粉15份；
鈰粉8份；
鑭粉8份；
鈉基膨潤土15份；
聚合氯化鋁10份；
矽酸鹽水泥10份；
十六烷基三甲基溴化銨5份。
上述所述的微電解填料中，所述的鐵粉顆粒直徑為2-5mm；所述的活性炭粉、鈰粉、鑭粉的直徑為60-80目；所述的鈉基膨潤土的直徑200目；所述的分子篩的直徑為1-2mm；所述的聚合氯化鋁為鹽基度50％以上、Al2O3含量9.5％以上的黃色粉末。
本發明提供一種用於難降解廢水處理的複合微電解填料的製備方法，該製備方法包括以下步驟：
1)混合：將鐵粉、活性炭粉、鈰粉、鑭粉、鈉基膨潤土、矽酸鹽水泥、聚合氯化鋁等各種原料按比例混合，得到混合物A；
2)加水：向步驟1)得到的混合物A中加入適量的水並充分攪拌，製成半成品B；
3)擠壓成型：將步驟2)得到的半成品B注入蜂窩狀模具，擠壓，製成正方體形，然後將其置於室溫下，避光養護7天，得到半成品C；
4)改性：按比例稱取改性劑十六烷基三甲基溴化銨，配置成溶液5g/L的改性劑溶液；將步驟3)半成品C加入改性劑溶液中，改性劑溶液PH為7，在水浴振蕩器上50℃震蕩4h,取出後自然風乾即得到微電解填料。
本發明提供一種用於難降解廢水處理的複合微電解填料的製備方法，所述的步驟2)中加入水的量為混合物A的10％。
相對於現有技術，本發明的有益效果在於：
1、本發明提供的複合多元微電解填料為碳-鐵-鋅-鑭一體化的催化微電解填料，無須高溫燒結，通過擠壓成型，在矽酸鹽水泥的作用下高度粘合，且加入的鈉基膨潤土能使得填料具有豐富的微孔結構，改性之後整個填料的顆粒空隙增加，表面相對光滑，由於表面活性劑在顆粒表面進行負載，同時進行吸附交換，膨潤土顆粒孔道打開，空隙增加，吸附效果增強；
2、加入的聚合氯化鋁具有絮凝淨化作用，有利於協同處理難降解工業廢水，提高脫色效果；
3、稀土元素的加入，使填料在廢水中形成微原電池時，陰陽兩極之間的電動勢大，稀土元素鈰和鑭是典型的金屬元素，由於它們的原子半徑大又極易失去外層的6s電子和5d或4f電子，化學活性很強，摻雜稀土元素對鐵炭微電解的效率顯著提高，而且鈰和鑭同時加入存在協同作用。
4、生產製造簡單，成本低，有利於工業化大規模生產。
附圖說明：
圖1為一種用於難降解廢水處理的複合微電解填料的製備工藝流程圖。
具體實施方式：
以下結合實施例對本發明作進一步說明。
實施例1：一種用於難降解廢水處理的複合微電解填料及其製備方法
一種用於難降解廢水處理的複合微電解填料，由以下重量份的組分製備得到：鐵粉45份；活性炭粉15份；鈰粉8份；鑭粉8份；鈉基膨潤土15份；聚合氯化鋁10份；矽酸鹽水泥10份。其中，鐵粉顆粒直徑為2-5mm；所述的活性炭粉、鈰粉、鑭粉的直徑為60-80目；所述的鈉基膨潤土的直徑200目；所述的分子篩的直徑為1-2mm；所述的聚合氯化鋁為鹽基度50％以上、Al2O3含量9.5％以上的黃色粉末。
上述難生化廢水處理微電解填料的製備方法，包括以下步驟：
1)混合：將鐵粉、活性炭粉、鈰粉、鑭粉、鈉基膨潤土、矽酸鹽水泥、聚合氯化鋁等各種原料按比例混合，得到混合物A；
2)加水：向步驟1)得到的混合物A中加入適量的水並充分攪拌，加入水的量為混合物A的10％，製成半成品B；
3)擠壓成型：將步驟2)得到的半成品B注入蜂窩狀模具，擠壓，製成正方體形，然後將其置於室溫下，避光養護7天，得到半成品C；
4)改性：按比例稱取改性劑十六烷基三甲基溴化銨，配置成溶液5g/L的改性劑溶液；將步驟3)半成品C加入改性劑溶液中，改性劑溶液PH為7，在水浴振蕩器上50℃震蕩4h,取出後自然風乾即得到微電解填料。
實施例2：本發明製備的微電解填料與市售微電解填料用於難降解廢水處理的對比試驗
在2個平行的圓柱形反應器(高80cm，直徑10cm)中，加入曝氣頭，分別裝入堆積高度為50cm的實施例1製備的微電解填料和市售微電解填料，然後分別向4個反應器中加入取自印染行業的廢水(COD為4200mg/L，色度為2000倍)，加入至反應器的60cm處，開啟曝氣，控制溶解氧為2mg/L，反應2小時後，靜置沉澱30min，取上層清液，進行COD、色度的檢測。
表1難降解廢水處理的對比試驗結果
由上述結果可知，在處理難降解廢水時，本發明微電解填料處理COD降解率可達70％以上，色度脫除率達到80％以上；而普通市售填料的實驗效果COD降解率和色度脫除率僅為50％左右，本發明得到的填料製備方法簡單，免燒結，效果優異，特別是由於兩種稀土元素的協同作用顯著提高微電解效果，鈉基膨潤土顯著提高填料可吸附性，加上改性劑(十六烷基三甲基溴化銨)、絮凝劑(聚合氯化鋁)的協同作用，使得本發明的填料效果顯著優於現有市售水平。