[发明专利]一种铁碳铜合金微电解复合材料及其制备方法和应用

说明书

本发明属于废水处理技术领域，本发明提供了一种铁碳铜合金微电解复合材料，所述复合材料的制备原料包含碳化硼、煤粉、铁粉、氧化铜粉末、造孔剂和水；碳化硼、煤粉、铁粉、氧化铜粉末和造孔剂的质量比为5～10:10～20:60～80:5～10:0.5～1.5；铁粉和水的质量体积比为0.6～0.8kg：100～150mL。本发明还提供了一种铁碳铜合金微电解复合材料的制备方法和应用。本发明的铁碳铜合金微电解复合材料的结构密实，硬度高，强度和耐腐蚀性显著提升；无粘结剂添加，有效成分高，铁元素比例达到70％以上，无效残渣析出量显著减少。

技术领域

本发明涉及废水处理技术领域,尤其涉及一种铁碳铜合金微电解复合材料及其制备方法和应用。

背景技术

微电解技术是一种催化还原水处理技术，可实现有机污染物分子链的断裂、化学键的改变、结构内部能量的转移，可消减有机污染物的毒性，提高废水的可生化性，实现难降解废水的强化处理，该技术已广泛应用在工业废水处理中。此外，该技术还可与双氧水联用，形成微电解-芬顿氧化-絮凝沉淀工艺，可有效降低化学耗氧量(COD)、氨氮、色度、悬浮物浓度(SS)等多种污染物的指标。目前，对于微电解复合材料的制备工艺已做了大量工作，以铁、碳、黏土等原料为主，在外形、结构上不断的革新，主要特征在于碳的前驱体不同，黏土的选择不同等。现有技术中公开了以竹粉为碳前驱物烧结形成多孔碳，制备微电解复合材料，虽然节省了成本但该材料黏土比例可达40％，铁碳有效成分较低，且压溃强度较小，限制其工业应用。现有技术还公开了一种铁基多金属合金微电解材料的制备方法，采用多种金属高温烧结，但在成型时还主要依靠黏土与粘结剂的作用，且比例达20％以上；再如一种抗板结铁碳微电解填料及其制备方法，利用石墨和氧化铝为催化剂，加强了电子在微电解材料内部的传递，加速了氧化膜的扩散。但催化剂制作需单独烧制，且工艺较为复杂，难以在市场上规模化应用。

因此，研究开发一种高硬度和压溃强度、稳定性、耐腐蚀性和废水处理效果良好，降低氧化板结，制备工艺简单的微电解复合材料，具有重要的价值和意义。

发明内容

本发明的目的在于为了克服现有技术的不足而提供一种铁碳铜合金微电解复合材料及其制备方法和应用，用以解决现有技术中微电解水材料硬度低、强度低、易板结、粘土掺量较大、有效成分低、稳定性差的问题。

为了实现上述发明目的，本发明提供以下技术方案：

本发明提供了一种铁碳铜合金微电解复合材料，所述复合材料的制备原料包含碳化硼、煤粉、铁粉、氧化铜粉末、造孔剂和水；

所述碳化硼、煤粉、铁粉、氧化铜粉末和造孔剂的质量比为5～10:10～20:60～80:5～10:0.5～1.5；

所述铁粉和水的质量体积比为0.6～0.8kg：100～150mL。

作为优选，所述碳化硼的制备方法包含如下步骤：将炭黑和硼酸混合后进行煅烧，得到碳化硼；

所述煅烧的温度为1600～1700℃，时间为1～2h；所述煅烧在隔绝空气条件下进行；

所述炭黑和硼酸的质量比为50～60:40～50；所述炭黑的粒径为50～150μm。

作为优选，所述煤粉、铁粉和氧化铜粉末的粒径独立的为50～150μm。

作为优选，所述造孔剂包含草酸和/或酒石酸。

本发明还提供了一种所述的铁碳铜合金微电解复合材料的制备方法，包含如下步骤：

1)将碳化硼、煤粉、铁粉、氧化铜粉末、造孔剂和水混合后压制成型，得到成型产物；

2)对成型产物顺次进行煅烧、淬火处理，得到铁碳铜合金微电解复合材料。

作为优选，步骤1)所述混合的时间为0.5～2h，所述压制成型的压力为4～10MPa。