[发明专利]一种利用处理工业无机废水的阳离子树脂催化制备石墨化颗粒的方法

说明书

技术领域

本发明属于工业无机废水处理及资源化领域，具体涉及一种利用处理工业无机废水的阳离子树脂催化制备石墨化颗粒的方法。

背景技术

石墨是一种优良的碳材料，具有良好的热稳定性、热导性、润滑性以及化学稳定性，被广泛运用于冶金、机械、电气、化工等领域。由于需求量大，天然石墨已不能满足人类的使用需求，这使得人造石墨备受关注。现今，工业上制造石墨主要在2500℃左右绝氧的条件下煅烧石油焦、沥青焦、无烟煤等含碳原料，过高的温度加重了生产石墨的成本。因此，如何降低反应温度进而降低生产成本一直是生产石墨研究的重要方向。树脂由于碳含量高，热解时杂质少、石墨化温度低等优势而被引入石墨化领域。研究表明，通过在石墨化的过程中添加Ni、Fe、Cr、Cu、Mn等元素的单质及其化合物作为催化剂可有效降低所需温度至600℃。

工业的发展产生了大量无机废水，无机废水中含有过量的金属离子诸如镍、铁、铬、铜、锰等，直接排放会对土壤、水源、空气造成严重的污染，直接影响人体健康，这也使得对于工业排放废水中金属离子含量有着严格的标准。目前处理工业无机废水主要有物理法和化学法，这些方法处理成本过高且未能有效实现废水的资源化利用。因此，如何有效处理工业无机废水减少二次污染，实现废水高效资源化，提升工艺经济性成为了亟待解决的问题。

发明内容

本发明提供一种利用处理工业无机废水的阳离子树脂催化制备石墨化颗粒的方法，旨在一定程度上实现工业无机废水高效资源化，并生产高附产值的石墨。

本发明实现上述目标的技术方案如下：一种利用处理工业无机废水的阳离子树脂催化制备石墨化颗粒的方法，包括如下步骤：

S1.将工业无机废水进行过滤和浓缩的预处理，将阳离子树脂投入预处理后的工业无机废水中充分混合，进行离子交换反应；

S2.将反应后的混合物进行过滤，得到的固体在惰性气体保护下进行高温煅烧，得到粗产物；

S3.取S2中所得粗产物洗涤、过滤、干燥，得到石墨颗粒。

在上述技术方案的基础上，本发明还可以有如下进一步的改进。

优选的，所述S1中所述过滤是将工业无机废水过滤至无大于100μm的颗粒。S1中所述浓缩是将工业无机废水加热浓缩至金属离子总浓度为300-1000mg/L。上述对工业无机废水进行的预处理仅为初步处理，操作简单。

具体的，S1中所述阳离子树脂投入预处理后的工业无机废水的投料比为5-20g:1L。

优选的，S1中所述工业无机废水主要为镀镍废水、电镀废水、矿物加工废水中的一种或多种的组合。具体地，S1中所述工业无机废水含有镍、铁、锰、铬和铜对应的阳离子中的至少一种。

优选的，S1中所述离子交换反应是在室温条件下进行，使用磁力搅拌或者利用摇床进行振荡，搅拌或者振荡6-48h。

具体的，S2中所述高温煅烧是在600-1600℃条件下煅烧1-3h，升温速率为5-20℃/min。

优选的，S2中所述惰性气体是N₂、Ar、He中的一种或多种，流量为0.2-2L/min。

具体的，S3中所述洗涤为使用盐酸进行酸洗，所述盐酸浓度为0.5-1mol/L。所述酸洗洗液与粗产物配比为5-30mL:1g，持续搅拌1-3h。

需要说明的是，S3中所述干燥指的是在105℃条件下放置24h以上。本领域技术人员可以针对具体情况对上述反应条件进行进一步选择。

与现有技术相比，本发明的有益效果为：针对现有技术中石墨化需要的温度高，耗能严重的问题，本发明将工业无机废水高效资源化与生产高附产值的石墨有效结合，巧妙地利用了工业无机废水中的金属阳离子作为催化剂，催化树脂进行石墨化。本发明实现了资源的合理再利用，降低了能耗并为生产石墨提供了新思路。

附图说明

图1为本发明提供的一种利用处理工业无机废水的阳离子树脂催化制备石墨化颗粒的方法的工艺流程。

具体实施方式

以下结合附图及具体实施例对本发明作进一步的详细描述，所举实例只用于解释本发明，并非用于限定本发明的范围。

实施例1

一种利用处理工业无机废水的阳离子树脂催化制备石墨化颗粒的方法，其包括如下步骤：

S1.取一定量镀镍废水进行过滤和浓缩的预处理，使镀镍废水中无大于100μm的颗粒，加热浓缩镀镍废水至其中镍离子浓度为1000mg/L，将阳离子树脂按照投料比为5g/L投入镀镍废水中，所得产品置于旋转摇床上室温下振荡6h；