[發(fā)明專利]一種用于污水處理的改性球形海綿鐵及制備方法無效
| 申請?zhí)枺?/td> | 200810054941.8 | 申請日： | 2008-05-12 |
| 公開（公告）號： | CN101269315A | 公開（公告）日： | 2008-09-24 |
| 發(fā)明（設(shè)計）人： | 李俊國;田薇;閆小林 | 申請（專利權(quán)）人： | 河北理工大學(xué) |
| 主分類號： | B01J20/02 | 分類號： | B01J20/02;B01J20/30;C02F1/28;C21B13/00 |
| 代理公司： | 石家莊冀科專利商標(biāo)事務(wù)所有限公司 | 代理人： | 周曉萍;曹淑敏 |
| 地址： | 063009*** | 國省代碼： | 河北;13 |
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| 摘要： | |||
| 搜索關(guān)鍵詞： | 一種 用于 污水處理 改性 球形 海綿 制備 方法 | ||
技術(shù)領(lǐng)域
本發(fā)明涉及一種用于水處理的改性球形海綿鐵及生產(chǎn)工藝方法，屬冶金生產(chǎn)技術(shù)領(lǐng)域。
背景技術(shù)
隨著科學(xué)技術(shù)進步，工業(yè)污染物的排放量日益增加，大量重金屬和有機污染物進入環(huán)境，給環(huán)境保護帶來很大的壓力。目前，污水處理主要通過物理化學(xué)法、植物修復(fù)和生物法，其中，傳統(tǒng)的物理化學(xué)法存在水處理劑使用量大、反應(yīng)不易控制等問題；植物修復(fù)技術(shù)需要培育超積累植物，植物的選擇性強；生物修復(fù)技術(shù)需要控制好微生物適宜的生存環(huán)境，在進行大規(guī)模應(yīng)用過程中受到很大制約，不能處理毒性較高的廢水。
20世紀(jì)90年代后，國內(nèi)外學(xué)者開始利用零價鐵材料去除水體污染物的相關(guān)研究，并取得了可喜的成果。應(yīng)用的零價鐵材料主要包括鐵屑、鐵粉、納米鐵粉和海綿鐵。鐵是活潑金屬，電極電位E°(Fe2+/Fe)＝-0.440V，具有很強的還原能力，可將在金屬活動順序表中排于其后的金屬置換出來而沉積在鐵的表面，還可將氧化性較強的離子或化合物及某些有機物還原。此外，F(xiàn)e2+離子也具有還原性，電極點位E°(Fe3+/Fe2+)＝0.771V，因而當(dāng)水中有氧化劑存在時，F(xiàn)e2+可進一步氧化成Fe3+，從而具有進一步去除水體污染物的能力。鐵屑、鐵粉等作為用于去除水體污染物的零價鐵材料時，具有的成本低、操作簡便，運行費用低等優(yōu)點，但同時也具有需要除銹，比表面積小，存在二次污染和去除效率低等缺陷。納米鐵具有很高的比表面積和極高的表面活性，因此具有獨特的物理化學(xué)性能，同時納米鐵粒徑極小，可以被直接注入污染場所，在地下水的污染修復(fù)過程中能夠顯示除獨特的優(yōu)勢，但與普通零價鐵材料相比，納米鐵材料制備主要通過化學(xué)法制取，因此成本較高、具有潛在的生態(tài)毒性(可穿過生物膜直接進入生物體內(nèi))和環(huán)境二次污染等缺陷。
海綿鐵是指用固態(tài)的礦石或固態(tài)的球團高溫加熱還原得到的低碳、帶有多孔的幾近純鐵的顆粒狀煉鋼預(yù)產(chǎn)品，也稱為直接還原鐵。與鐵屑、鐵粉等普通零價鐵材料相比，海綿鐵具有比表面積大、比表面能高、還原性強、物理吸附及絮凝沉淀能力強等優(yōu)點。專利申請“一種用于水處理的球形海綿鐵及制備方法”(申請?zhí)枺?00710139300.8)是在碳基直接還原生產(chǎn)海綿鐵的基礎(chǔ)上研究開發(fā)的，其產(chǎn)品球形海綿鐵晶粒可達到10μm以下，具有比表面能高、還原性較強的特點，但存在問題如下：1.球形海綿鐵制備過程中還原劑為木炭，根據(jù)木炭氣化反應(yīng)(C+CO2＝2CO)的特點，該還原反應(yīng)的溫度較高，需要控制在900℃以上，這對還原設(shè)備的要求較高、能耗高，產(chǎn)品制備成本較高；2.由于還原溫度較高，鐵晶粒存在持續(xù)長大的過程，因此鐵晶粒相對較大、海綿鐵比表面積和活性受到一定的影響。3.該海綿鐵在空氣中極易發(fā)生二次氧化，為了防止二次氧化需要對海綿鐵進行特殊保存，給儲存和應(yīng)用都帶來了很大困難，大大削弱了球形海綿鐵實際應(yīng)用中的可操作性。
發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明所要解決的技術(shù)問題：提供一種生產(chǎn)能耗較低、水化學(xué)活性高，同時在空氣中穩(wěn)定性高、不易二次氧化的用于去除污水中污染物的改性球形海綿鐵及制備方法。
本發(fā)明的所稱問題是由以下技術(shù)方案解決的：
一種用于污水處理的改性球形海綿鐵，其特別之處是：所述改性球形海綿鐵為多孔性結(jié)構(gòu)，球體直徑為1-10mm，內(nèi)部單質(zhì)鐵晶粒小于1μm，比表面積10-50m2/g；其表層為滲碳體，滲碳層厚度為10-100nm。
上述用于污水處理的改性球形海綿鐵的制備方法，它由下述步驟組成：
a.原料混配：選取鐵精粉、氧化鐵皮等含鐵原料的一種，細(xì)磨到150～200目，再加入含鐵原料重量0.5-1％粘結(jié)劑后，混合均勻；
b.造球：將上述混配原料經(jīng)造球機，球體直徑控制在1-10mm，料球自然干燥；
c.氧化焙燒：將上述干燥料球在1200℃-1400℃溫度下氧化焙燒30min-90min，得到氧化球團；
d.直接還原：將上述氧化球團置于還原爐內(nèi)，在600℃-800℃通入1-3NL/min的H2，經(jīng)1h-3h還原，得到球形海綿鐵；
e.球形海綿鐵滲碳：得到球形海綿鐵后，在還原爐內(nèi)停止通H2，通入1-3NL/min的含碳?xì)怏w滲碳30-90min，冷卻后即可制成改性球形海綿鐵。
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