[發明專利]三維電極用活性炭及其制備和在難生物降解有機物廢水治理上的應用

有效

• 申請號: 201310503071.9
• 申請日: 2013-10-23
• 公開（公告）號: CN103495419A
• 公開（公告）日: 2014-01-08
• 發明（設計）人: 林天安
• 申請（專利權）人: 林天安
• 主分類號: B01J23/72
• 分類號: B01J23/72;B01J20/20;C02F1/461;C02F101/30
• 代理公司: 福州智理專利代理有限公司 35208
• 代理人: 丁秀麗

技術領域

本發明涉及特種活性炭制造領域；特別涉及一種適用于難降解有機物廢水治理的活性炭制備及其制備和應用。

背景技術

生物難降解有機污染物的處理是當前世界工業廢水處理的熱點和難點。針對這個問題研究者曾提出過許多處理方法，其中電化學法處理廢水具有技術經濟指標先進、無毒、清潔等特點，越來越受到人們的重視。1992年Glaze等人提出的深度氧化技術（AOPs）為治理有機污染物提供一條重要的途徑（W.H.Glaze,F.BeltranandT.Tuhkanen,WaterPollutionRes.J.Canada,1992,17:33）其特點是充分利用自由基，特別是羥基自由基（.OH）的極強的氧化性，會徹底地氧化降解有機污染物。

三維電極電催化氧化反應器是能有效提供羥基自由基（.OH）的一種裝置。它包括陰陽極。該種反應器除了選擇較適合的陰陽極電極材料和合適的電極間距及電極形狀、結構、排布、面積等因素外，找到一種適合作為三維電極的粒子物質是三維電極電催化氧化反應器能否發揮較高效能的最為重要的、最為首要的最為關鍵的所在。

目前三維電極大都選用活性炭或改性碳類物質作為三維電極粒子。它雖然具有適用范圍較廣、材料來源多、價格相對較低的優點，但也存在有如下缺點：1.催化能力低，對于特種特定污水內某些物質含量高時，其效能較低；2.因其粒子表面硬度很低，在反應過程中容易破損而使顆粒變小而失去電活性；3.因其堆比重小容易與不導電粒子（例如石英砂）分離，短路電流增大，電流效率低，也增加運行成本；4.炭粒子廢棄后雖無二次污染之優點，但無利用價值也給污水處理增加成本。

為了克服上述技術的不足，本發明提出一種經濟的、高效的、環境友好的三維電極用的活性炭的制備及其應用方法。

發明內容

本發明的目的在于提供一種具有一定硬度且催化活性大的三維電極用活性炭及其制備和在難生物降解有機物廢水治理上的應用。

本發明的目的是通過以下方案實現的：

三維電極用活性炭的制備如下：

其工序如下：將多種木質纖維素的混合物與有機含氮化合物之間進行混合，之后將木質纖維素與有機含氮化合物的混合物置于磷酸溶液中浸漬，之后進行捏和并造粒，造粒的產物分別經過熟化和炭化，炭化后的產物再進行活化，然后對活化后的產物分別進行水洗、堿煮、二次水洗、浸酸、浸鹽、固化獲得產品；

其中所述的浸鹽的具體步驟為：將浸酸后活性炭，加入7%～13%硝酸銅溶液，浸漬20～26小時后，瀝干回收硝酸銅。

進一步：將所述的將多種木質纖維素與制備成乳液的有機含氮化合物的混合；所述的木質纖維包括經過篩選除去雜物并干燥，保持水分5%--15%且長度20-30mm的秸稈、竹、鋸屑、木粉、果皮、果殼、核仁、褐煤、瀝青、紙漿、造紙廠黑液；所述的有機含氮化合物包括氰酸鹽、三聚氰胺、尿素、甲基脲、脲醛樹脂、聚氨基樹脂、三聚氰胺樹脂、甲殼素、海藻等;木質纖維素的混合物與有機含氮化合物之間的重量比為1：1-7。

木質纖維素與有機含氮化合物的混合物置于磷酸溶液中浸漬，其浸漬條件為磷酸溶液與混合物的重量比為1-1.5：1，浸漬時間不少于24小時，其中磷酸溶液的質量濃度為70-85%。

所述的捏合為將浸漬的產物放入捏合機中進行捏合，捏合的條件為溫度150-260℃,時間2-5小時。

所述的造粒在對齒造粒機中進行，制造出多邊形短柱狀顆粒，其粒徑為3-4mm。

所述的熟化、碳化為將造粒產品放置在加熱轉爐中，保持轉速5-10轉/min,在爐溫160-260℃的條件下熟化，熟化時間為24-64小時；之后調整溫度至300-400℃進行碳化，碳化時間為1-3小時。

所述的活化為將碳化的產物置于間接火加熱轉爐，在轉速為5-10轉/min的條件下，保持在溫度450-600℃，反應時間1-6小時。

水洗：將活化后的產物用水萃取回收磷酸烘干；

堿煮：經過水洗活性炭加入體積3-4倍10～15%NaOH溶液，壓力0.12-0.15MPa，蒸煮1-3小時，?；痨o置12-24小時；

二次水洗：將堿煮后的活性炭用水洗至pH5-6；

浸酸：上述水洗炭，加15%～25%HNO3,浸漬20～28小時，瀝干后，再用水漂洗1-2次，藉以改進活性炭的微孔結構；

固化：浸鹽后活性炭需要在100～120C下干燥1-3小時，在250-300℃中固化1--3小時。

三維電極用活性炭性能指標綜合如下：

形狀：多邊形短柱狀顆粒大小4-5mm.,