[发明专利]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

说明书

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。

技术领域

本发明涉及废水处理材料技术领域，具体涉及为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。

背景技术

喷涂废水是在制造业喷漆处理工序中产生的一种工业废水，其中含有大量的悬浮物和难以生物降解有机物污染物。喷涂废水一旦直接排到环境中，很难被分解，在水体、土壤等环境介质中长期滞留。另外，废水中含有难降解性有机物，一般具有低水溶性、高脂溶性的特征，能够在多数生物脂肪中发生生物蓄积，而且有的难降解性有机物具有半挥发性，可以在大气环境中远距离迁移，它们对人和动物一般具有毒性作用，有的可以导致生物体内分泌紊乱生殖及免疫机能失调，有的甚至引起癌症等严重疾病。因此，我们必须对废水进行处理达标后排放。

三维电极催化氧化技术是处理高浓度有机废水的一种工艺，通过三维电极和电芬顿方法的复合，组成催化粒子氧化系统，也称粒子电极法。粒子电极法是针对传统的双电极法进行的改进方法,具体是指在传统的二维电解电极间填充粒状电极材料，使之带电，并在材料表面发生电化学反应的电化学处理方法。采用粒子电极法，使用高频脉冲电源，在反应器中的电极上施加脉冲电压，实现三维电极、电催化氧化和微电解三种作用体系的联合。反应过程集氧化还原、絮凝吸附、催化氧化及沉积等作用为一体。外加电场提供高频脉冲电压0-15V，电极产生OH，利用其强氧化性氧化有机物及络合物，降解废水中的有机物。

传统三维粒子材料采用高温烧结，在烧制的原料中加入催化剂的方法或者产品相对较少。而在其中加入催化剂时，大部分是直接使用商品金属氧化物。这种商品金属氧化物的结晶较好，粒径相对较大，其比表面积相对较低，因而催化活性低。

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。