[发明专利]一种三维电极材料及其制备方法、处理高浓度含磷有机废水的电化学氧化法

说明书

本发明涉及一种三维电极材料及其制备方法、处理高浓度含磷有机废水的电化学氧化法。该三维电极材料的制备方法包括制备生物炭、制备改性生物炭，及煅烧等步骤。本发明以污泥为基体来得到生物炭，并利用金属盐对生物炭进行改性，可得到三维电极材料，该将电极材料作为微电极应用于含磷废水的电化学氧化法中时，不仅可提升电解效率，将有机磷高效氧化成磷酸根离子并将磷酸根离子高效沉淀、回收，适用于各类水质情况的含磷废水；还实现了污泥和矿渣的废物利用。

技术领域

本发明属于废水处理领域，具体涉及一种三维电极材料及其制备方法、处理高浓度含磷有机废水的电化学氧化法。

背景技术

含磷较高的废水主要包括生活污水、磷肥生产废水、有机磷农药废水、磷矿开采废水、养殖废水、肉食品加工废水等。此废水的COD常在10000以上，磷含量常在3000mg/L以上。含磷废水的特点有COD高、含磷量高、危害大、生物难降解、毒性大等。若不对其处理而直接排放到自然水体中会对环境和人体产生潜在的威胁如：造成水体富营养化、间接或直接导致动植物死亡以及危害人类健康。

目前常用的含磷废水处理法主要为化学法和生物法(席欢等,高盐废水除磷技术研究进展[J]China Academic Journal Electronic Publishing House,1994-2021)。化学法通过产生化学污泥，高效沉淀无机磷，但是无法对废水中的有机磷物质有效去除，且污泥会产生二次污染，增加处理成本；生物法通过功能微生物或藻类富集水中的磷，但是其除磷效率受限于污水成分和硝态氮浓度。

发明名称为一种除磷用生物炭的制备方法的专利公开了一种除磷用生物炭，利用污泥和鸡蛋壳经热处理得到生物炭，可实现污废水中磷的去除。但其主要是利用物理吸附污废水中的磷，去除效果有限，且无法实现各种水质情况含磷废水的处理。

因此，开发一种能高效处理各种水质情况含磷废水的方法，是十分必要的。

发明内容

本发明的目的在于克服现有含磷废水的处理方法的缺陷或不足，提供一种三维电极材料的制备方法。本发明以污泥为基体来得到生物炭，并利用矿渣对生物炭进行改性，可得到三维电极材料，该将电极材料作为微电极应用于含磷废水的电化学氧化法中时，不仅可提升电解效率，将有机磷高效氧化成磷酸根离子并将磷酸根离子高效沉淀、回收，适用于各类水质情况的含磷废水；还实现了污泥和矿渣的废物利用。

本发明的另一目的在于提供一种三维电极材料。

本发明的另一目的在于提供一种处理高浓度含磷有机废水的电化学氧化法。

本发明的另一目的在于提供一种高浓度含磷无机废水的处理方法。

为实现上述发明目的，本发明采用如下技术方案：

一种三维电极材料的制备方法，包括如下步骤：

S11：将污泥干燥，研磨，煅烧得生物炭；

S12：将生物炭、金属盐和水混合得悬浮液，然后向悬浮液中加入碱剂和造孔剂调节pH为11～11.5，超声搅拌，静置，离心，洗涤，干燥得改性生物炭；

S13：将改性生物炭研磨，在700～800℃煅烧，即得所述三维电极材料。

本发明的制备方法中，S1步骤中将污泥煅烧得到生物炭，该生物炭具有比表面积大、粒径小的优点。

S2步骤中，金属盐在碱性及超声搅拌下经均匀沉淀(或共沉淀)反应得到金属氢氧化物并均匀负载在生物炭上实现改性生物炭的制备。

S3步骤中，对改性生物炭进行高温煅烧处理，另外造孔剂在煅烧过程中造孔，使得生物炭形成多孔结构可进一步提高比表面积；金属氢氧化物经煅烧后得到均匀负载在生物炭上的金属氧化物；金属氧化物在含磷废水处理过程中可与磷酸根离子吸附结合，实现磷酸根离子沉淀、回收。