公布日：2022.02.08
申请日：2021.11.08
分类号：C02F1/461(2006.01)I;C02F1/463(2006.01)I;C02F1/467(2006.01)I;C02F103/14(2006.01)N
摘要
本发明提供一种用于处理喷涂废水的高活性三维粒子电极材料，包括铁精粉(45～65wt.％)、活性炭(20～40wt.％)、配方催化剂(5～15wt.％)、辅料成分(5～10wt.％)，所述高活性三维粒子电极材料为球形蜂窝多微孔结构的圆球，直径为8‑18mm，在20℃时电阻率在20～200mΩ•cm之间；将废旧压电陶瓷压制成200～400目的细微粉末，更小的粒径，基本上处于无定形态因而具有更高的表面活性，纳米至微米级催化剂具有更大的比表面积，有效提高了电化学效率，处理效果得到显著改善，更好的分散性，更易于在最终产品中均匀分布。
权利要求书
1.一种用于处理喷涂废水的高活性三维粒子电极材料，其特征在于，包括铁精粉(45～65wt.％)、活性炭(20～40wt.％)、配方催化剂(5～15wt.％)、辅料成分(5～10wt.％)，所述高活性三维粒子电极材料为球形蜂窝多微孔结构的圆球，直径为8~18mm，在20℃时电阻率在20～200mΩ•cm之间。
2.根据权利要求1所述的一种用于处理喷涂废水的高活性三维粒子电极材料，其特征在于：所述配方催化剂使用纳米级或微纳米级材料。
3.根据权利要求2所述的一种用于处理喷涂废水的高活性三维粒子电极材料，其特征在于：所述配方催化剂为含有氧化锆、二氧化钛过渡金属的压电陶瓷提取物。
4.根据权利要求1所述的一种用于处理喷涂废水的高活性三维粒子电极材料，其特征在于：所述配方催化剂是以废旧的压电陶瓷为主要成分的复合物且制成200～400目的细微粉末。
5.根据权利要求1所述的一种用于处理喷涂废水的高活性三维粒子电极材料，其特征在于：所述铁精粉与活性炭摩尔比为1:1。
6.一种用于处理喷涂废水的高活性三维粒子电极材料的制备方法，其特征在于，包括如下步骤：S1、将铁精粉、活性炭、配方催化剂、辅料成分分别磨碎，过200~400目筛；S2、按配方称取各组分，经过球磨混合均匀后造粒成直径为8~18mm的圆球，并将其在120℃干燥2h，制得球形料；S3、将步骤S2制得的球形料进行装罐，并在还原气氛中加热至1000~1100℃，加热烧结成型，制得罐装三维粒子电极材料材料；S4、将步骤S3制得的罐装铁碳材料冷却出罐，去除罐体，即得三维粒子电极材料。
7.根据权利要求6所述的一种用于处理喷涂废水的高活性三维粒子电极材料的制备方法，其特征在于：所述配方催化剂的制备方法包括如下步骤：S01、选用废旧压电陶瓷，经过多级磨碎，过200~400目筛；再采用压电陶瓷粉末质量5倍的硝酸溶解提纯，提取的溶液制成硝酸盐M；S02、将步骤S01制得的硝酸盐M溶于水，为提高其稳定性，再加入固体有机酸配置成溶液N；S03、将步骤S02制得的溶液N在80~120℃蒸发干燥，得到干态物质O；S04、将步骤S03制得的干态物质O在400~800℃煅烧100~150min，得到物质P；S05、将步骤S04制得的物质P研磨至纳米级粉末，即得物质Q，即配方催化剂。
发明内容
为解决上述技术问题，本发明提供一种用于处理喷涂废水的高活性三维粒子电极材料及其制备方法，具体的技术方案为：
一种用于处理喷涂废水的高活性三维粒子电极材料，包括铁精粉(45～65wt.％)、活性炭(20～40wt.％)、配方催化剂(5～15wt.％)、辅料成分(5～10wt.％)，所述高活性三维粒子电极材料为球形蜂窝多微孔结构的圆球，直径为8~18mm，在20℃时电阻率在20～200mΩ•cm之间。
进一步地，所述配方催化剂使用纳米级或微纳米级材料。
进一步地，所述配方催化剂为含有氧化锆、二氧化钛过渡金属的压电陶瓷提取物。
进一步地，所述配方催化剂是以废旧的压电陶瓷为主要成分的复合物且压制成200～400目的细微粉末。
进一步地，所述铁精粉与活性炭摩尔比为1:1。
一种用于处理喷涂废水的高活性三维粒子电极材料的制备方法，包括如下步骤：
S1、将铁精粉、活性炭、配方催化剂、辅料成分分别磨碎，过200~400目筛；
S2、按配方称取各组分，经过球磨混合均匀后造粒成直径为8~18mm的圆球，并将其在120℃干燥2h，制得球形料；
S3、将步骤S2制得的球形料进行装罐，并在还原气氛中加热至1000~1100℃，加热烧结成型，制得罐装三维粒子电极材料材料；
S4、将步骤S3制得的罐装铁碳材料冷却出罐，去除罐体，即得三维粒子电极材料。
进一步地，所述配方催化剂的制备方法包括如下步骤：
S01、选用废旧压电陶瓷，经过多级磨碎，过200~400目筛；再采用压电陶瓷粉末质量5倍的硝酸溶解提纯，提取的溶液制成硝酸盐M；
S02、将步骤S01制得的硝酸盐M溶于水，为提高其稳定性，再加入固体有机酸配置成溶液N；
S03、将步骤S02制得的溶液N在80~120℃蒸发干燥，得到干态物质O；
S04、将步骤S03制得的干态物质O在400~800℃煅烧100~150min，得到物质P；
S05、将步骤S04制得的物质P研磨至纳米级粉末，即得物质Q，即配方催化剂。
本发明地有益效果
1、更小的粒径，制成的高活性三维粒子电极材料材料为直径8~18mm的圆球，基本上处于无定形态因而具有更高的表面活性。纳米至微米级催化剂具有更大的比表面积，有效提高了电化学效率，处理效果得到显著改善，更好的分散性，更易于在最终产品中均匀分布。纳米至微米级材料可以被三维粒子电极材料材料中的活性炭吸附，使材料中的活性炭作为催化剂的吸附载体，因而可以进一步提高催化剂的活性；
2、变废为宝，综合利用。添加有废旧压电陶瓷粉末提取物的催化剂材料，含有大量氧化锆、二氧化钛等过渡金属，同时在辅料成分中适量加入压电陶瓷粉末调节导电的电阻，且电阻率在20℃时约在20～200mΩ•cm之间，提高增加了催化剂的反应活性点，提升了反应效率，最终制得的三维粒子电极材料产品具有更好的污水处理效果。
（发明人：李小琴;魏完星;徐成龙;姚谋清;李嘉茵;冯樱艳）
