[发明专利]利用工业废弃物制备抗板结粒状陶制铁碳微电解填料的方法

说明书

技术领域

本发明涉及一种抗板结粒状陶制铁碳微电解填料及其制备的方法，属污水处理技术领域，尤其是高浓度难降解废水的预处理领域。

背景技术

进入20世纪60年代以来，随着化学化工产业的迅猛发展，大量的人工合成的有机材料进行工业化生产，如橡胶、塑料、尼龙、合成纤维等大分子有机物。在这些有机材料生产的过程中，会产生大量的高浓度的有机废水。据《全球环境统计公报》显示，截至2008年，我国工业有机废水的排放量占废水总排放量的44.3%。其成分复杂，以芳香族化合物和杂环化合物居多，还有含有硫化物、氰化物、重金属等有害物质。其中一些有机物有极强的致癌、致突变和毒性，并且可生化性低，难以生化降解，对人类健康和自然环境都有巨大的危害。传统的处理及预处理方法，或者处理成本较大，或者技术手段不完善，难以广泛推行。

在自然界中，木质素的储量仅次于纤维素，而且每年都以500亿吨的速度再生。制浆造纸工业每年要从植物中分离出大约1.4亿吨纤维素，同时得到5000万吨左右的木质素副产品，但迄今为止，超过95%的木质素仍以“黑液”直接排入江河或浓缩后烧掉，木质素的再利用需要寻找一个合适的方法。铁屑是机械厂生产过程中的一种固废，大量铁屑长期堆放不仅占用土地，而且会影响生态环境。废铁屑的资源化利用也已被广泛研究。赤泥是制铝工业提取氧化铝时排出的污染性废渣，一般平均每生产1吨氧化铝，附带产生1.0～2.0吨赤泥。中国作为世界第4大氧化铝生产国，每年排放的赤泥高达数百万吨。赤泥的pH值很高，其中：浸出液的pH值为12.1‐13.0，因此，赤泥（含附液）属于有害废渣（强碱性土）。中国相关行业过去一般只能堆存，既占用了大量土地，又对土壤、水源、大气等造成污染。因此，赤泥的处理处置及资源化利用也成为了世界性环保难题。

微电解技术是目前处理高浓度、高色度、高含盐量、难生物降解有机废水的一种理想工艺，又称内电解法。铁碳微电解填料浸入废水中时，由于铁和碳之间的电极电位差，废水中会形成无数个微原电池。这些细微电池是以电位低的铁成为阴极,电位高的碳做阳极,在含有酸性电解质的水溶液中发生电化学反应，使污染物降解。80年代此方法引入我国，目前已成功应用于印染、制药、农药等废水的处理。其优点有成本低廉、工艺简单、应用范围广泛，但传统微电解工艺在设备运行一段时间后，填料中的铁屑会发生板结，污水在填料中产生沟流，影响出水水质，使得微电解反应器要频繁反冲洗和填料更换，这也是限制此方法推广的重要原因。陶制铁碳填料，在抗板结方面较传统填料有较大的优势。

传统的陶制铁碳填料，如CN201010184817.0公布的一种污水处理用的微电解填料，在其制备的过程中大都要加入活性炭或木炭作为铁碳原电池的阳极材料。活性炭或木炭在填料烧制的过程中形态稳定，不会产生气体，从而使填料密度较大。此外，活性炭和木炭都是经过烧制而成的工业原料，用来再度烧制填料浪费资源能源。

发明内容

本发明针对现有技术的不足，为了充分利用生物质木质素和工业废弃物赤泥、铁屑，就铁碳微电解填料制备的原料及工艺进行改进，提供一种抗板结粒状陶制铁碳微电解填料的制备方法。

本发明技术方案如下：

一种利用工业废弃物制备抗板结粒状陶制铁碳微电解填料的方法，包括以下步骤：

（1）将铁屑、木质素、赤泥、粘土分别在105‐110℃进行烘干处理2‐4小时，然后粉碎，过100目筛；

上述原材料中，铁屑中含铁90%-95%；木质素含纤维素60%-70%；赤泥为拜耳法赤泥：SiO₂含量18-20%，Al₂O₃含量12-15%，Fe₂O₃含量14-17%；均为质量百分含量；

（2）将步骤（1）中经过预处理的原材料，按照铁屑：木质素：赤泥：粘土=(4‐5):(2‐3):(1‐3):3质量比混合均匀后，按现有技术造粒；过5‐6目筛，筛选出的生料粒置于干燥通风处放置20‐24小时，室温干燥，得生料粒；

（3）干燥的生料粒在无氧条件下进行烧结，首先在300‐400℃焙烧10‐15分钟，然后温度升至800‐900℃焙烧20‐25分钟。然后在炉内无氧的环境下自然冷却至100℃以下，取出放在通风处继续冷却至室温，密封保存。

为防止填料中的铁在高温下被氧化，经步骤（3）烧制的填料必须在炉内无氧的环境下自然冷却至100℃以下。

根据本发明优选的，步骤（2）中铁粉、木质素、赤泥、粘土的质量比为4:2:3:3。