[发明专利]一种零价铁-钝化铁微电解填料及其制备方法

说明书

本发明公开了一种零价铁‑钝化铁微电解填料，所述填料包括混合均匀的零价铁和钝化铁；所述钝化铁为经钝化处理后在零价铁表面形成一层氧化物钝化膜的零价铁。本发明还公开了一种零价铁‑钝化铁微电解填料的制备方法，包括下列步骤：（1）钝化零价铁，在零价铁表面形成钝化膜，得到钝化铁；（2）清洗和干燥；（3）混合得到填料。本发明公开的一种零价铁‑钝化铁微电解填料能有效的解决填料板结严重的问题，提高废水处理效率和降低废水处理成本；本发明提供的一种零价铁‑钝化铁微电解填料的制备方法工艺简单，填料的成本低廉，制备的微电解填料使用寿命长，有利于有效的降低废水处理成本。

技术领域

本发明属于废水处理技术领域，具体涉及一种零价铁-钝化铁微电解填料及其制备方法。

背景技术

基于零价铁的固定床废水处理系统已经广泛地应用于地下水、地表水等天然水体的原位修复，以及污水和废水的处理。铁基材料能有效去除水中的硝酸根、重金属离子等无机离子，并可有效地转化水中的有机物，提高废水的可生化性。为了进一步提升废水处理效果，以零价铁和其他过渡金属单质或炭混合所构建的铁基微电解体系，例如，Fe⁰/Cu⁰微电解体系、Fe⁰/Ni⁰微电解体系、Fe⁰/C微电解体系等，已被应用到固定床废水处理系统中。铁基微电解体系中，通过零价铁和过渡金属或炭之间存在的电势差来形成宏观原电池（铁腐蚀电偶），加速电子传递的速率，从而能够加快反应速率、提高处理效率。

然而，现有的零价铁体系和铁基微电解体系还存在着诸多问题。零价铁体系只适用于酸性环境，存在着pH值适用范围小和处理效率低的不足。对于铁基微电解体系，加入相对廉价的活性炭会使得体系的活性和使用寿命提升程度较为有限，而加入过渡金属虽然能够更大程度地提升体系的活性，但过渡金属相对昂贵，会使得体系的填料成本急剧上升，导致废水的处理成本大幅增加，同时，过渡金属的溶解会造成水体的二次重金属污染，也会造成铁基微电解体系活性降低。

此外，基于零价铁体系和铁基微电解体系构建的固定床废水处理系统都面临着较为严重的填料板结问题。填料板结的原因主要是零价铁被氧化或者与废水中的某些离子反应在其表面形成钝化膜，使得零价铁填料相互之间粘连在一起进而板结成块。例如，在处理含磷酸根的工业废水时，磷酸根能与铁腐蚀生成的Fe²⁺和Fe³⁺快速结合生成磷酸亚铁和磷酸铁，磷酸亚铁和磷酸铁以晶体的形式覆盖在零价铁表面形成致密的钝化膜，导致填料板结。与零价铁体系相比，虽然铁基微电解体系因过渡金属或者炭的加入能在一定程度上缓解填料板结，但是，由于零价铁和过渡金属或者炭具有不同的物理性质，例如密度和尺寸大小不同，会导致废水处理过程中因受到外应力的冲击而出现零价铁和过渡金属或炭受力情况不一致的问题，进而填料容易出现分层现象，而填料一旦出现分层就容易出现板结问题。填料板结会大幅降低固定床废水处理系统的处理效率并会阻碍水流的正常流动，造成能量的损失和使用寿命的减短，进而增加处理成本。

基于上述技术现状，若能开发出新的铁基微电解填料，以有效解决填料板结问题和延长填料使用寿命，避免因过渡金属溶解造成的活性降低和二次污染问题，对于提高废水处理效率和降低废水处理成本都将产生积极的意义。

发明内容

本发明针对现有技术中零价铁的固定床体系板结严重的问题，提供了一种零价铁-钝化铁微电解填料，有效的解决填料板结严重的问题，提高废水处理效率和降低废水处理成本。

本发明还提供了一种零价铁-钝化铁微电解填料的制备方法，该制备方法工艺简单，填料的成本低廉，制备的微电解填料使用寿命长，有利于有效的降低废水处理成本。

本发明提供的一种零价铁-钝化铁微电解填料，包括混合均匀的零价铁和钝化铁；所述钝化铁为经钝化处理后在零价铁表面形成一层氧化物钝化膜的零价铁。

所述零价铁与铁镀铜的质量比为0.3~3:1，所述零价铁为干净无锈的铁粉、铁颗粒或铁刨花中的一种。