[發明專利]一種鐵?污泥基生物碳微電解填料的制備方法及其在處理含鈾廢水中的應用

在審

• 申請號: 201810022268.3
• 申請日: 2018-01-10
• 公開（公告）號: CN107935129A
• 公開（公告）日: 2018-04-20
• 發明（設計）人: 吳曉燕;于守富;張曉文;李密
• 申請（專利權）人: 南華大學
• 主分類號: C02F1/461
• 分類號: C02F1/461;G21F9/06
• 代理公司: 鄭州金成知識產權事務所(普通合伙)41121
• 代理人: 白毅明

技術領域

本發明涉及一種鐵碳微電解法處理含鈾廢水的方法及其填料制備，尤其是涉及一種資源化鐵碳微電解填料的制備與利用該填料高效處理含鈾廢水的方法。

背景技術

隨著經濟的快速發展，我國對核能的需求不斷增加。核能的大力發展勢必產生大量的含鈾廢水，該類廢水的生成，對人與自然環境造成巨大的威脅。含鈾廢水的來源有鈾礦井廢水和后處理工藝工廠的外排廢水，鈾尾礦滲水和鈾尾礦污染地下水，核電站、實驗室和工廠等含鈾廢液的部分排放，此外還有各種核武器試驗及核戰爭、異常事故等。鈾進入動植物體內后，仍能發生脫變而放出射線刺激影響動植物的生長，其進入人體則嚴重危害身體器臟，導致相應的并發癥。因此，含鈾廢水的處理或者快速處理至關重要。

鐵碳微電解技術是利用金屬的電化學腐蝕原理來處理污水中污染物的一種較優異的工藝技術。當緊密接觸的鐵和碳浸泡在廢液中，由于鐵與碳之間會形成1.2 V左右的電位差，從而形成無數個微型原電池，加快反應的進行。相關機理大致為：陽極（鐵）失電子可溶出Fe²⁺，酸性有氧條件下陰極（碳）得電子形成H₂O₂，Fe²⁺與H₂O₂形成芬頓體系氧化污染物，而Fe²⁺還可形成Fe³⁺，其能將污染物粒子膠凝在一起，通過裹挾和吸附等作用使懸浮的膠體共沉。

目前，大量的研究試驗表明傳統的通過還原性鐵粉和活性碳粉簡單混合形成的微電解技術往往存在填料容易板結、鈍化的缺點，進而導致微電解過程中斷，影響處理效果。為克服傳統的微電解技術的各項缺點，研制出了規整化的鐵碳微電解填料，該填料通常包含還原性鐵粉、活性碳粉和粘結劑等，以上材料壓制成型化后，燒結形成規整化鐵碳微電解材料。利用規整化的填料處理高濃度有機廢水和一些難降解的廢水中已經有諸多報道。而將規整化的鐵碳微電解填料用來處理含鈾廢水還鮮有報道。此外，制備規整化的微電解填料的碳源基本為活性碳粉，創新地選用剩余污泥基生物碳來作為該類材料的碳源也鮮有報道。

發明內容

本發明針對現有鐵碳填料的高成本及易板結、易鈍化的技術缺陷，提出了規整化鐵碳微電解填料及其制備方法。并創造性的使用鐵碳微電解填料來處理含鈾廢水。

本發明所采用的技術方案：

一種鐵-污泥基生物碳微電解填料的制備方法，以還原性鐵粉、剩余污泥基生物碳為原料，以硅酸鈉或/和膨潤土為粘結劑，以有色重金屬銅粉和鈷粉作為催化劑，將這些材料按照一定的比例混合，通過高溫焙燒，燒結形成規整化鐵碳微電解材料。

所述的鐵-污泥基生物碳微電解填料的制備方法，各材料的混合比例按重量份計，其中還原性鐵粉40-70份，剩余污泥基生物碳20-50份，硅酸鈉或/和膨潤土15-25份，銅粉5-10份，鈷粉1-5份，造粒干燥后，進行燒結，燒結終溫400-900℃。

所述的鐵-污泥基生物碳微電解填料的制備方法，剩余污泥基生物碳的制備過程如下：從污水處理廠取脫水后的剩余污泥，進行干燥，將污泥攪碎，放置于石英舟中，在厭氧氣氛條件下于馬弗爐中，在300-600℃下焙燒兩個小時，優先選取400℃，在無氧氣氛下讓其自然冷卻至室溫，取出樣品于研缽中研磨過120-160目篩，優先選取150目。

所述的鐵-污泥基生物碳微電解填料制備方法制備的規整化鐵碳微電解材料，應用于含鈾廢水的處理。

本發明的有益效果：

1、本發明鐵-污泥基生物碳微電解填料的制備方法，采用還原性鐵粉和剩余污泥基生物碳以及粘結劑和催化劑等材料造粒干燥，經高溫燒結制成規整化填料，與傳統微電解填料相比，本發明制成的規整化鐵碳填料克服了傳統鐵碳微電解填料容易板結、鈍化的缺點。

2、本發明鐵-污泥基生物碳微電解填料的制備方法，高效利用剩余污泥基生物碳，制備的新型規整化填料可高效率處理中低濃度的含鈾廢水，實驗室級別水量處理效果良好，達到了以廢治廢，廢物資源化利用的目的，制作成本低廉，制作方法簡單，處理效果更為優異。

附圖說明

圖1是本發明的鐵/污泥基生物碳規整化填料表面微觀圖；

圖2是本發明的鐵/污泥基生物碳規整化填料處理含鈾廢水后微觀圖。

具體實施方式

下面通過具體實施方式，對本發明的技術方案做進一步的詳細描述。

實施例1