申请日2012.05.10
公开(公告)日2012.09.12
IPC分类号C02F1/461; C02F1/78; C02F1/72
摘要
用于废水处理的电催化氧化材料，包括铁粉30～60%;氧化铝1～2%;氧化镍1～2%;氧化钛2～4%;硅酸铝2～4%;水玻璃3～5%;活性炭粉20～30%;聚乙烯醇1～3%;石墨粉10～20%。上述材料的制备是将原料加水调成稠状物再通过成型机压制成粒状、块状或盘状，脱模后送至烘箱中烘干，再放入高温炉中煅烧，便制得成品率达95%以上的多孔碳电极材料。将多孔碳电极材料置于反应器中，在进水时调节废水PH值并进行曝气及投加双氧水协同工作时产生芬顿反应，对净化垃圾渗滤液NF、RO膜浓缩液等高浓度有机废水处理指标中，COD、氨氮浓度及色度均取得较佳的技术效果，实现了工业废水达标排放的目的。
权利要求书
1.一种用于废水处理的电催化氧化材料，其特征在于，包括下述重量百分比的组分：
铁粉 30～60%;氧化铝1～2%;氧化镍1～2%;氧化钛2～4%;硅酸铝 2～4%;
水玻璃3～5% ;活性炭粉 20～30%;聚乙烯醇1～3 %;石墨粉10～20% 。
2.根据权利要求1所述的用于废水处理的电催化氧化材料，其特征在于，所述铁粉含铁量≥65%。
3.根据权利要求1所述的用于废水处理的电催化氧化材料，其特征在于，所述活性炭粉的含碳量≥95%。
4.根据权利要求1所述的用于废水处理的电催化氧化材料，其特征在于，所述铁粉粒径为250-400目，氧化铝粒径≤100纳米，氧化镍粒径≤100纳米，氧化钛粒径≤100纳米，活性炭粉粒径250-400目和石墨粉粒径250-400目。
5.一种如权利要求1-4任一项所述的用于废水处理的电催化氧化材料的制备方法，其特征在于：包括下列步骤：
a.将铁粉、活性炭粉、石墨粉、氧化铝、氧化镍、氧化钛、硅酸铝、水玻璃、聚乙烯醇按配比配料;
其中铁粉粒径250-400目、氧化铝粒径≤100纳米、氧化镍粒径≤100纳米、氧化钛粒径≤100纳米，将活性炭粉和石墨粉碾磨后过250-400目筛网;
b. 将碾磨后的活性炭粉、石墨粉以及上述铁粉、氧化铝、氧化镍、氧化钛、硅酸铝材料放在反应釜中混合搅匀，再加入水玻璃、聚乙烯醇及水，调成含水率在20%左右的稠状物;
c. 将步骤b中制得的稠状物通过造粒机造粒或在成型机中压制成粒状、块状或盘状，脱模后送至烘箱中，在100-120℃下烘干3-4h，成粒或成硬块或盘状后将成型物放入高温炉中经800～1150℃下煅烧60～90min，制得成品率达95%以上电催化氧化材料。
6.一种如权利要求1-4任一项所述的用于废水处理的电催化氧化材料的应用，其特征在于包括：
a、用稀盐酸对电催化材料表面进行活化，时间为20-30min;
b、调节废水PH值至4-6;
c、将电催化材料置于反应器中;
d、反应器在进水的同时进行曝气 ;反应器为砂滤罐或滤塔，或铁碳管组件，反应器设置微孔曝气头和反冲洗装置;
e、在处理垃圾渗滤液纳滤或RO膜产生浓液时，在进水的同时投加臭氧及双氧水产生芬顿反应;
f、废水流入反应器后，通过上述电催化材料进行氧化还原停留处理;
g、净化完毕后的出水回调PH值至中性，沉淀后的浓缩液排至污泥池，上清液排放或进入下一工艺段。
7.根据权利要求6所述的用于废水处理的电催化氧化材料的应用，其特征在于：所述步骤f之氧化还原停留处理中：染料废水停留时间为30-40min;硝基苯废水停留时间为40～60min;制罐废水停留时间为7～1Oh;制药生产废水停留时间为3-4h;含油废水停留时间为30～40min。
说明书
用于废水处理的电催化氧化材料及制备方法和应用
技术领域
本发明涉及新材料领域，具体涉及一种可对难生化废水、电镀废水、纳滤或RO膜产生浓液、印染废水等进行净化处理的电催化氧化材料及其制备方法和应用。
背景技术
随着社会经济的高速发展，人类社会的工业化和城市化日益加剧，水污染现象日趋严重。仅化工行业每年产生的废水就达上百亿吨，其中染料、医药及中间体等生产废水，因其浓度高、毒性大、难以降解而成为世界公认的难题。如何提高处理效率、降低投资对于高浓度、难降解有机工业废水处理项目来说十分关键，这是高浓度有机废水治理亟待解决的瓶颈问题。目前我国工业生产中产生的高浓度有机废水，主要采用厌氧与好氧相结合的方法进行处理，由于厌氧处理工艺的运行条件要求高，出水水质难以保证。随着污水处理工艺技术研究的不断深入，水处理思路从多种工艺的组合逐渐转向单一工艺，以满足多种工艺功能的要求，力图构建一种工艺，能较好地降低COD、BOD并去除氮、磷等污染物的研究已经成为行业的共同研究目标，但是此目标需要一些新材料应用支持。
在废水处理领域中，难生化处理的废水一般包括石化、制药、印染、制漆、电镀、皮革、垃圾渗滤液等各种废水。目前，国内外处理电镀废水方法比较多，如采用化学法，虽然其工艺较为成熟，但流程复杂，其中铬废水需分流处理，六价铬投加还原剂还原三价铬，表面活性剂化学破乳、除油等分类处理后再进行综合处理，操作环节多，劳动强度大。因配制、投加药剂污泥量大，运行费用通常为10-15元/吨，且处理COD、油、磷酸盐等有机污染物不易达标。
近年来，用微电解法处理印染废水、电镀废水、石油、化工废水、煤气洗涤废水、农药废水等的研究报道越来越多。以上各种有机工业废水的特点是污染物种类多，毒性大，C O D值高，酸碱性强，大部分都是生物难降解的污染物质，对生态环境和人体健康有很大的危害。如果采用生化方法或其他单项处理技术处理此类废水，不仅经济上不合算，同时也难以达到良好的处理效果。电催化氧化工艺与生化处理工艺相结合则在提高废水可生化性，改善废水水质，减轻后续处理负荷以及提高处理效果方面具有明显的优势。 电催化氧化工艺是利用电化学作用、氧化还原作用和絮凝作用，该工艺无论是在试验研究还是实际应用方面都已有几十年的经历，而且在去除COD、色度等方面都取得了令人非常满意的处理效果，COD的去除率在45%~80%，色度的去除率高达75%~90%。由于其具有工艺简单、操作方便、处理效果好等优点，目前在电镀废水、石油化工废水及制药废水处理过程中被广泛研究及应用，特别是石油化工废水和电镀废水方面的应用尤为广泛，电催化氧化技术在制革及印染废水中的研究也被广泛关注。
发明内容
本发明的目的在于克服现有技术缺陷，首先提供了一种对难生化废水、电镀废水、纳滤或RO膜产生浓液、印染废水等进行净化处理效果好的电催化氧化材料。
本发明用于废水处理的电催化氧化材料包括下述重量百分比的组分：铁粉 30～60%;氧化铝1～2%;氧化镍1～2%;氧化钛2～4%;硅酸铝 2～4%;水玻璃3～5% ;活性炭粉 20～30%;聚乙烯醇1～3 %;石墨粉10～20% 。
具体地，所述铁粉含铁量≥65%。
具体地，所述活性炭粉的含碳量≥95%。
具体地，所述铁粉粒径为250-400目，氧化铝粒径≤100纳米，氧化镍粒径≤100纳米，氧化钛粒径≤100纳米，活性炭粉粒径250-400目和石墨粉粒径250-400目。
本发明还提供了上述电催化氧化材料的制备方法，其包括下述步骤：
a.将铁粉、活性炭粉、石墨粉、氧化铝、氧化镍、氧化钛、硅酸铝、水玻璃、聚乙烯醇按配比配料;其中铁粉粒径250-400目、氧化铝粒径≤100纳米、氧化镍粒径≤100纳米、氧化钛粒径≤100纳米，将活性炭粉和石墨粉碾磨后过250-400目筛网;
b. 将碾磨后的活性炭粉、石墨粉以及上述铁粉、氧化铝、氧化镍、氧化钛、硅酸铝材料放在反应釜中混合搅匀，再加入水玻璃、聚乙烯醇及水，调成含水率在20%左右的稠状物;
c. 将步骤b中制得的稠状物通过造粒机造粒或在成型机中压制成粒状、块状或盘状，脱模后送至烘箱中，在100-120℃下烘干3-4h，成粒或成硬块或盘状后将成型物放入高温炉中经800～1150℃下煅烧60～90min，制得成品率达95%以上电催化氧化材料。
本发明更进一步提供了电催化氧化材料的应用，其包括：
a、用稀盐酸对电催化材料表面进行活化，时间为20-30min;
b、调节废水PH值至4-6;
c、将电催化材料置于反应器中;
d、反应器在进水的同时进行曝气 ;反应器为砂滤罐或滤塔，或铁碳管组件，反应器设置微孔曝气头和反冲洗装置;
e、在处理垃圾渗滤液纳滤或RO膜产生浓液时，在进水的同时投加臭氧及双氧水产生芬顿反应。
f、废水流入反应器后，通过上述电催化材料进行氧化还原停留处理：其中染料废水停留时间为30-40min;硝基苯废水停留时间为40～60min;制罐废水停留时间为7～1Oh;制药生产废水停留时间为3-4h;含油废水停留时间为30～40min;
g、净化完毕后的出水回调PH值至中性，沉淀后的浓缩液排至污泥池，上清液排放或进入下一工艺段。
本发明提供的电催化氧化材料，其组分中铁粉、活性炭粉含有电催化反应所需的基本元素：Fe和C，通过低电位的Fe与高电位的C在废水中产生电位差，使具有一定导电性的废水充当电解质，形成无数的原电池，同时佐以氧化铝、氧化镍、氧化钛产生电极反应和由此所引起的电催化氧化作用，从而达到废水处理的目的。
采用本发明制备方法制备的电催化氧化材料，起模快，生产率高，成品不脆不裂，透气好，燃烧无死结，无堵塞，无过热烧结现象，并且在成本，原料来源等方面具有综合优势。
采用本发明电催化氧化材料产品在废水处理过程中，对净化垃圾渗滤液NF、RO膜浓缩液等高浓度有机废水取得了非常满意的效果，对于可生化性差的有机工业废水的处理，以本发明电催化材料作为预处理工艺， 和其他各种生化工艺组成复合工艺， 可实现工业废水达标排放的目的。
