[发明专利]利用废旧含铜活性炭催化剂和钻井泥浆制备的轻质阴极催化微电解填料及方法

说明书

本发明涉及利用废旧含铜活性炭催化剂和钻井泥浆制备的轻质阴极催化微电解填料及方法，该填料以干基计，包括如下质量百分比的原料组成：铁矿粉30～40％，含铜活性炭废催化剂5～10％，钻井泥浆50～65％。将含铜活性炭废催化剂和铁矿粉粉碎，备用；将含铜活性炭废催化剂、铁矿粉、钻井泥浆按比例混合均匀，造粒制成生料球；将生料球，在隔绝空气的条件下，分别经过预热、烧结，得到微电解填料。本发明制得的含铜活性炭废催化剂联合钻井泥浆制备的轻质阴极催化微电解填料，既有利于含铜活性炭废催化剂和钻井泥浆的资源化利用，又能优于普通微电解电料的性能。

技术领域

本发明涉及一种利用废旧含铜活性炭催化剂和钻井泥浆制备的轻质阴极催化微电解填料及方法，属于固体废物资源化领域。

背景技术

高纯度气体、液体、炼油、石化行业中常用含铜活性炭作为催化剂，经长时间使用后，由于含铜活性炭催化剂会由于铜的氧化而失效并以废催化剂的方式存放在企业中。由于催化剂中铜的丰度不高，不具备回收价值，作为载体的活性炭由于铜元素的存在不具备后续利用的价值。在石油天然气挖掘、开采、修井等过程当中，会进行产生大量废弃泥浆。废弃钻井泥浆中存在的岩屑、加重剂等添加剂、各种有机与无机盐、重金属元素等会对环境造成一定危害。

微电解技术是处理高浓度有机废水的一种理想工艺，又称为内电解，利用铁-碳颗粒之间的电位差而产生了无数微小电池的作用，使废水中的污染物通过电化氧化—还原反应、凝聚、气浮和沉降等作用，达到净化的目的。现有关于微电解填料方面的技术报道，例如：CN110818034A公开了一种多相催化微电解填料及制备方法，它包括有以下组分经混合，成型和烧结而成，各组分含量wt％为：无烟煤5％～25％，氧化铝粉8％～20％、粘土13％～26％，王仙石5％～10％，粘结剂1-2％，还原铁粉30-50％，稀贵金属0.5％～2％，复合塑性剂0.5％～3％，所述复合塑性剂包括水曲柳粘土、维罗球粘土、南坑高岭土；制备方法包括有以下步骤研磨、脱水、真空、成型、烘干、烧结。然而，其不仅成分复杂，而且使用稀贵金属，成本较高。CN104174440A公开了一种铜基铁碳微电解催化剂，它由工业用氧化铜、三氧化二铁、褐煤、结构助剂、高粘剂组成，其特征在于按其重量组份工业用氧化铜10-20、三氧化二铁30-40、褐煤35-42、结构助剂5-40、高粘剂5-20配制，用常规真空混捏合后用模具压制成铜基铁碳微电解催化剂初坯，用模具压制成型后，经150℃干燥，再在1100-1300℃窑炉中焙烧，即得铜基铁碳微电解催化剂。然而，该电解催化剂均是采用工业原料，成本较高。

目前，现有技术中对钻井泥浆的处理多是采用铁碳微电解等处理后进行资源化利用，例如：CN101475285A公开的天然气田污水及固体污染物综合处理工艺方法，CN104355476A公开的一种用于油气田钻井废弃物整体达标处理的工艺及装置。但是，现有技术中没有将钻井泥浆用于制备微电解填料方面的报道。

因此，迫切需要找到废旧含铜活性炭催化剂和钻井泥浆的消纳途径，将其制备性能良好的轻质阴极催化微电解填料，未见报道。

发明内容

针对现有技术的不足，本发明提供一种利用废旧含铜活性炭催化剂和钻井泥浆制备的轻质阴极催化微电解填料及方法。本发明以含铜活性炭废催化剂、铁矿粉、钻井泥浆为原料，联合制备轻质阴极催化微电解填料。其中，钻井泥浆和铁矿粉可提供制备轻质陶粒的骨架部分，钻井泥浆中的碱性金属还可以起到助熔作用；铁矿粉可起产气作用，使陶粒膨胀；铁矿粉和活性炭组成微电解体系，可还原处理废水，活性炭中的铜可作为催化材料，提高铁矿粉的还原能力。而金属铜的加入又能大大提高铁的还原能力，提高了反应效率，使难降解有机物得到较充分的还原，适用pH范围也更广。更重要的是，本发明将废旧含铜活性炭催化剂和钻井泥浆成功进行了资源化再利用，变废为宝，得到的微电解填料催化性能良好，一举两得。

本发明的技术方案如下：

一种轻质阴极催化微电解填料，以干基计，包括如下质量百分比的原料组成：

铁矿粉30～40％，含铜活性炭废催化剂5～10％，钻井泥浆50～65％。