[發明專利]一種催化微電解材料及其制備方法

有效

• 申請號: 201410399005.6
• 申請日: 2014-09-05
• 公開（公告）號: CN104150568A
• 公開（公告）日: 2014-11-19
• 發明（設計）人: 劉理方
• 申請（專利權）人: 劉理方
• 主分類號: C02F1/461
• 分類號: C02F1/461;B01J27/10
• 代理公司: 湘潭市匯智專利事務所(普通合伙) 43108
• 代理人: 宋向紅

技術領域

本發明屬于環保工程及化工領域，具體涉及一種重金屬污水及其他廢水處理的催化微電解材料及其制備方法。

背景技術

20世紀80年代微電解技術引入到我國以來，在重金屬、染料、石油化工、制藥、農藥等廢水處理有廣泛應用。對生物難以處理廢水進行預處理，從而實現有機污染物開環、斷鏈，重金屬去除，提高廢水可生化性，有利于后續生物處理。

鐵碳微電解工藝用于廢水處理過程中，運行一段時間后，隨著PH值不斷上升，鐵碳微電解作用減弱，放電作用減弱，對有機污染物的降解減弱，往往達不到理想效果。如何保證微電解作用持續、穩定放電，甚至提高反應速度是今后微電解技術發展的關鍵所在。

微電解法是利用金屬腐蝕原理形成的原電池，通過一系列過程和作用對廢水中有機污染物、重金屬進行電化學處理。在含有傳導性的電解溶液中，鐵粉和碳粒會形成無數個微小的原電池，在其作用空間形成電場。鐵碳原電池反應機理如下：

酸性條件下：

陽極：Fe-2e→Fe²⁺；

陰極：2H^﹢+2e→H₂；

有氧存在條件下：

O₂+4H^﹢+4e→2H₂O；

O₂+2H₂O+4e→4OH^-；

從以上反應式可看到，電極上產生的新生態的氫起還原作用，電極上產生的新生態的鐵離子起混凝作用。在有氧和堿性條件下會形成新生態的Fe(OH)₂和Fe(OH)₃，它們是極好的膠體絮凝劑，比一般絮凝劑水解得到的Fe(OH)₂和Fe(OH)₃吸附能力強。廢水中的懸浮物和構成色度的不溶性染料可被其吸附凝聚。

然而，大量實驗結果表明鐵碳微電解還存在許多缺陷，表現在：運行一段時間后，填料表面形成鈍化膜，易結塊，出現溝流現象，從而導致填料和廢水的有效接觸面積減小，處理效果降低。因此，預防和解決填料表面鈍化和板結問題是今后微電解技術發展關鍵所在。

發明內容

本發明的目的之一在于針對現有技術中存在的上述缺陷，提供一種催化微電解材料即CMEC，本發明的CMEC具有高活性、高比表面及原電池和堿性電池反應效應，并能有效防止廢水PH值增大及微電解作用減弱，徹底解決材料表面鈍化和板結的問題。

本發明的催化微電解材料，由以下重量比的原料制備而成：粒徑小于40目、重量百分比為65～85％的鐵粉，粒徑小于80目、重量百分比為7～25％的石墨粉，粒徑小于100目、重量百分比為3～10％的二氧化錳，粒徑小于120目、重量百分比為0.01～0.09％的催化劑。

具體地說，所述催化劑為CuCl₂。

本發明的目的之一在于提供上述催化微電解材料的制備方法，該方法包括如下步驟：

(1)準備如下原料：粒徑小于40目、重量百分比為65～85％的鐵粉，粒徑小于80目、重量百分比為7～25％的石墨粉，粒徑小于100目、重量百分比為3～10％的二氧化錳，粒徑小于120目、重量百分比為0.01～0.09％的催化劑；

(2)將步驟(1)所述重量百分比的原料用混料機均勻混合；

(3)加水將混合物放入造粒機造成Φ3～8mm或Φ8～20mm顆粒狀材料；

(4)將步驟(3)所述述顆粒狀材料放在地上自然晾干；

(5)將晾干后的顆粒狀材料隔絕空氣在900℃～1200℃加熱100～120min；

(6)待顆粒狀材料焙燒結束，自然冷卻后，制得催化微電解材料即CMEC。具體地說，所述催化劑為CuCl₂。

本發明工藝簡單，易于工業化生產，相比于現有技術，具有如下優點：

(1)本發明制備的CMEC具有多孔球形結構形狀，有效增加材料比表面，利于原電池和堿性電池反應；

(2)本發明制備CMEC過程中添加催化劑，有效地促進CMEC的原電池和堿性電池反應效率，并有效防止表面鈍化；

(3)本發明制備的CMEC通過高溫燒結，其強度增大，在反應過程中能保持固有的形態而不破碎，有效防止板結、溝流現象；