一種鋅鋁廢渣基粒子電極及其制備方法
【專利摘要】本發(fā)明涉及一種三維電極反應(yīng)器的鋅鋁廢渣基粒子電極及其制備方法：由鋅鋁廢渣、頁巖、成孔劑、活化劑組成，按重量百分比計，干燥細(xì)鋅鋁廢渣顆粒為50-60%、干燥細(xì)頁巖為10-20%、成孔劑為10-20%、活化劑為10-20%。本發(fā)明的鋅鋁廢渣基粒子電極多孔，且孔徑大，具有很大的比表面積，很強的吸附性、導(dǎo)電性和催化性是一種新型高效的粒子電極，用作廢水處理時，能將有機物快速分解為小分子有機物或者徹底礦化，COD去除率大于90%，從而提高廢水的可生化性。本發(fā)明提供的一種鋅鋁廢渣基粒子電極及其制備方法，充分利用工業(yè)廢棄物——鋅鋁廢渣，既可以變廢為寶,又可以減少環(huán)境的污染、解決土地占用等問題。
【專利說明】 一種鋅鋁廢渣基粒子電極及其制備方法
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001]本發(fā)明屬于廢水處理【技術(shù)領(lǐng)域】，特別涉及一種用于處理城市污水中難降解有機物的鋅鋁廢渣基粒子電極及其制備方法。
【背景技術(shù)】
[0002]鋅鋁廢渣是彩鋼行業(yè)產(chǎn)生的一種多元合金的工業(yè)廢料，呈無規(guī)則形狀，其中熔點比較高的鐵與鋅和鋁等金屬生成一些固溶化合物，熔點較高，很難處理且處理成本較高，大量堆積不僅占用了周邊的土地而且降低了廠區(qū)周圍居民的生活環(huán)境質(zhì)量水平，因此鍍鋁鋅渣的回收利用具有重要的現(xiàn)實意義。根據(jù)文獻所述，一般鋅鋁廢渣Al、Zn的含量較高，這些元素恰恰也是粒子電極制備的活化促進劑成分。因此利用鋅鋁廢渣中的這些可利用元素來合成高效、環(huán)保的粒子電極，用于處理城市污水，可使鋅鋁廢渣得到有效利用，從而達(dá)到“以廢治廢”的目的，獲得良好的經(jīng)濟效益。
【發(fā)明內(nèi)容】
[0003]本發(fā)明的目的是以鋅鋁廢渣為基質(zhì)，提供一種鋅鋁廢渣基粒子電極及其制備方法。本發(fā)明所提供的粒子電極材料作為三維電極反應(yīng)器的工作電極，可有效降解廢水中的有機物，且電流效率高，能耗低。
[0004]一種鋅鋁廢渣基粒子電極，按照重量百分比計，干燥細(xì)鋅鋁廢渣顆粒占50-60%、干燥細(xì)頁巖占10-20%、成孔劑占10-20%、活化劑占10-20%。
[0005]所述成孔劑可以是炭粉、鋸末屑、淀粉、聚乙烯醇(PVA)、聚乙烯醇縮丁醛(PVB)、聚苯乙烯顆粒中的一種。
[0006]所述活化劑可以是Fe304、Fe203、Mn02、ZnO中的一種。
[0007]所述鋅鋁廢渣是彩鋼行業(yè)產(chǎn)生的一種多元合金的工業(yè)廢料，呈無規(guī)則形狀，其中熔點比較高的鐵與鋅和鋁等金屬生成一些固溶化合物，熔點較高，是一種工業(yè)廢棄物。
[0008]上述鋅鋁廢渣基粒子電極的制備方法，包括如下步驟:
A、鋅鋁廢渣顆粒于球磨機中球磨，取出后洗滌、浸泡(洗滌、浸泡的目的在于解吸雜質(zhì))，于烘箱內(nèi)120°C下烘干，然后過60目篩，取干燥細(xì)鋅鋁廢渣顆粒備用；
B、頁巖放于烘箱內(nèi)120°C烘干，將烘干的頁巖在研缽中粉碎，然后過60目篩，取干燥細(xì)頁巖備用；
C、將步驟A中的干燥細(xì)鋅鋁廢渣顆粒、步驟B中的干燥細(xì)頁巖、成孔劑和活化劑按照一定的重量百分比，混合并攪拌均勻，擠壓成生料球；
D、將步驟C中的生料球在烘箱中120°C下烘24小時；
E、將步驟D中烘干后的生料球，置于高溫爐中從室溫以120°C/h升至300°C，加熱2h，然后以 60°C /h 升至 550°C，活化 10-30min,再以 300°C /h 升至 1050°C焙燒 10_30min，自然冷卻至室溫，得到鋅鋁廢渣基粒子電極材料。
[0009]按照重量百分比計，干燥細(xì)鋅鋁廢渣顆粒占50-60%、干燥細(xì)頁巖占10-20%、成孔劑占10-20%、活化劑占10-20%。
[0010]所述成孔劑可以是炭粉、鋸末屑、淀粉、聚乙烯醇(PVA)、聚乙烯醇縮丁醛(PVB)、聚苯乙烯顆粒中的一種。
[0011]所述活化劑可以是Fe3O4、Fe203、MnO2、ZnO中的一種。
[0012]通過上述制備方法制備的鋅鋁廢渣基粒子電極，取固體廢棄物鋅鋁廢渣為原料。鋅鋁廢渣中含有多種元素，其中Al、Zn的含量較高，這些元素恰恰也是粒子電極制備的活化促進劑成分。鋅鋁廢渣基粒子電極顆粒表面粗燥，對廢水中的污染物質(zhì)具有較好的吸附、去除作用。而且，鋅鋁廢渣的堆放不僅需要資金和大面積堆場，而且污染環(huán)境。利用鋅鋁廢渣制作三維電極用的粒子催化電極，可以變廢為寶，減少環(huán)境的污染、土地的占用等問題。
[0013]本發(fā)明提供的鋅鋁廢渣基粒子電極及其制備方法，符合當(dāng)前國家節(jié)能減排的環(huán)保政策。制備的粒子電極多孔，且孔徑大，具有很大的比表面積、很強的吸附性能、良好的導(dǎo)電性和催化性能是一種新型高效的粒子電極。
[0014]以下結(jié)合【具體實施方式】對本發(fā)明作進一步說明。
【具體實施方式】
[0015]實施例一:
A、鋅鋁廢渣顆粒于球磨機中球磨，取出后洗滌、浸泡(洗滌、浸泡的目的在于解吸雜質(zhì))，于烘箱內(nèi)120°C下烘干，然后過60目篩，取干燥細(xì)鋅鋁廢渣顆粒備用；
B、頁巖放于烘箱內(nèi)120°C烘干，將烘干的頁巖在研缽中粉碎，然后過60目篩，取干燥細(xì)頁巖備用；
C、將步驟A中的干燥細(xì)鋅鋁廢渣顆粒、步驟B中的干燥細(xì)頁巖、炭粉和Fe3O4按照50%: 20%: 20%: 10%的重量百分比，混合并攪拌均勻，擠壓成生料球；
D、將步驟C中的生料球在烘箱中120°C下烘24小時；
E、將步驟D中烘干后的生料球，置于高溫爐中從室溫以120°C/h升至300°C，加熱2h，然后以60°C/h升至550°C，活化20min，再以300°C/h升至1050°C焙燒30min，自然冷卻至室溫，得到鋅鋁廢渣基粒子電極材料。
[0016]取上述實施例中制備的鋅鋁廢渣基粒子電極5.0g，填充于反應(yīng)器中，制得三維電極反應(yīng)器，在電壓為6.0V,電流為0.2A時，通電降解30ml印染廢水45min，CODcr去除率達(dá)到 95%。
[0017]實施例二:
A、鋅鋁廢渣顆粒于球磨機中球磨，取出后洗滌、浸泡(洗滌、浸泡的目的在于解吸雜質(zhì))，于烘箱內(nèi)120°C下烘干，然后過60目篩，取干燥細(xì)鋅鋁廢渣顆粒備用；
B、頁巖放于烘箱內(nèi)120°C烘干，將烘干的頁巖在研缽中粉碎，然后過60目篩，取干燥細(xì)頁巖備用；
C、將步驟A中的干燥細(xì)鋅鋁廢渣顆粒、步驟B中的干燥細(xì)頁巖、鋸末屑和Fe2O3按照55%: 15%: 15%: 15%的重量百分比，混合并攪拌均勻，擠壓成生料球；
D、將步驟C中的生料球在烘箱中120°C下烘24小時；
E、將步驟D中烘干后的生料球，置于高溫爐中從室溫以120°C/h升至300°C，加熱2h，然后以60°C/h升至550°C，活化20min，再以300°C/h升至1050°C焙燒30min，自然冷卻至室溫，得到鋅鋁廢渣基粒子電極材料。
[0018]取上述實施例中制備的鋅鋁廢渣基粒子電極5.0g，填充于反應(yīng)器中，制得三維電極反應(yīng)器，在電壓為6.0V,電流為0.2A時，通電降解30ml印染廢水45min，CODcr去除率達(dá)到 94%ο
[0019]實施例三:
A、鋅鋁廢渣顆粒于球磨機中球磨，取出后洗滌、浸泡(洗滌、浸泡的目的在于解吸雜質(zhì))，于烘箱內(nèi)120°C下烘干，然后過60目篩，取干燥細(xì)鋅鋁廢渣顆粒備用；
B、頁巖放于烘箱內(nèi)120°C烘干，將烘干的頁巖在研缽中粉碎，然后過60目篩，取干燥細(xì)頁巖備用；
C、將步驟A中的干燥細(xì)鋅鋁廢渣顆粒、步驟B中的干燥細(xì)頁巖、淀粉和MnO2按照60%: 15%: 15%: 10%的重量百分比，混合并攪拌均勻，擠壓成生料球；
D、將步驟C中的生料球在烘箱中120°C下烘24小時；
E、將步驟D中烘干后的生料球，置于高溫爐中從室溫以120°C/h升至300°C，加熱2h，然后以60°C/h升至550°C，活化20min，再以300°C/h升至1050°C焙燒30min，自然冷卻至室溫，得到鋅鋁廢渣基粒子電極材料。
[0020]取上述實施例中制備的鋅鋁廢渣基粒子電極5.0g，填充于反應(yīng)器中，制得三維電極反應(yīng)器，在電壓為6.0V,電流為0.2A時，通電降解30ml印染廢水45min，CODcr去除率達(dá)到 94%ο
[0021]實施例四:
A、鋅鋁廢渣顆粒于球磨機中球磨，取出后洗滌、浸泡(洗滌、浸泡的目的在于解吸雜質(zhì))，于烘箱內(nèi)120°C下烘干，然后過60目篩，取干燥細(xì)鋅鋁廢渣顆粒備用；
B、頁巖放于烘箱內(nèi)120°C烘干，將烘干的頁巖在研缽中粉碎，然后過60目篩，取干燥細(xì)頁巖備用；
C、將步驟A中的干燥細(xì)鋅鋁廢渣顆粒、步驟B中的干燥細(xì)頁巖、淀粉和MnO2按照60%: 10%: 10%: 20%的重量百分比，混合并攪拌均勻，擠壓成生料球；
D、將步驟C中的生料球在烘箱中120°C下烘24小時；
E、將步驟D中烘干后的生料球，置于高溫爐中從室溫以120°C/h升至300°C，加熱2h，然后以60°C/h升至550°C，活化20min，再以300°C/h升至1050°C焙燒30min，自然冷卻至室溫，得到鋅鋁廢渣基粒子電極材料。
[0022]取上述實施例中制備的鋅鋁廢渣基粒子電極5.0g，填充于反應(yīng)器中，制得三維電極反應(yīng)器，在電壓為6.0V,電流為0.2A時，通電降解30ml印染廢水45min，CODcr去除率達(dá)到 96%ο
[0023]實施例五:
A、鋅鋁廢渣顆粒于球磨機中球磨，取出后洗滌、浸泡(洗滌、浸泡的目的在于解吸雜質(zhì))，于烘箱內(nèi)120°C下烘干，然后過60目篩，取干燥細(xì)鋅鋁廢渣顆粒備用；
B、頁巖放于烘箱內(nèi)120°C烘干，將烘干的頁巖在研缽中粉碎，然后過60目篩，取干燥細(xì)頁巖備用；
C、將步驟A中的干燥細(xì)鋅鋁廢渣顆粒、步驟B中的干燥細(xì)頁巖、聚乙烯醇(PVA)和ZnO按照55%: 15%:20%: 10%的重量百分比，混合并攪拌均勻，擠壓成生料球； D、將步驟C中的生料球在烘箱中120°C下烘24小時；
E、將步驟D中烘干后的生料球，置于高溫爐中從室溫以120°C/h升至300°C，加熱2h，然后以60°C/h升至550°C，活化20min，再以300°C/h升至1050°C焙燒30min，自然冷卻至室溫，得到鋅鋁廢渣基粒子電極材料。
[0024]取上述實施例中制備的鋅鋁廢渣基粒子電極5.0g，填充于反應(yīng)器中，制得三維電極反應(yīng)器，在電壓為6.0V,電流為0.2A時，通電降解30ml印染廢水45min，CODcr去除率達(dá)到 96%ο
[0025]實施例六:
A、鋅鋁廢渣顆粒于球磨機中球磨，取出后洗滌、浸泡(洗滌、浸泡的目的在于解吸雜質(zhì))，于烘箱內(nèi)120°C下烘干，然后過60目篩，取干燥細(xì)鋅鋁廢渣顆粒備用；
B、頁巖放于烘箱內(nèi)120°C烘干，將烘干的頁巖在研缽中粉碎，然后過60目篩，取干燥細(xì)頁巖備用；
C、將步驟A中的干燥細(xì)鋅鋁廢渣顆粒、步驟B中的干燥細(xì)頁巖、聚乙烯醇縮丁醛(PVB)和ZnO按照55%: 15%:20%: 10%的重量百分比，混合并攪拌均勻，擠壓成生料球；
D、將步驟C中的生料球在烘箱中120°C下烘24小時；
E、將步驟D中烘干后的生料球，置于高溫爐中從室溫以120°C/h升至300°C，加熱2h，然后以60°C/h升至550°C，活化20min，再以300°C/h升至1050°C焙燒30min，自然冷卻至室溫，得到鋅鋁廢渣基粒子電極材料。
[0026]取上述實施例中制備的鋅鋁廢渣基粒子電極5.0g，填充于反應(yīng)器中，制得三維電極反應(yīng)器，在電壓為6.0V,電流為0.2A時，通電降解30ml印染廢水45min，CODcr去除率達(dá)到 97%。
[0027]實施例七:
A、鋅鋁廢渣顆粒于球磨機中球磨，取出后洗滌、浸泡(洗滌、浸泡的目的在于解吸雜質(zhì))，于烘箱內(nèi)120°C下烘干，然后過60目篩，取干燥細(xì)鋅鋁廢渣顆粒備用；
B、頁巖放于烘箱內(nèi)120°C烘干，將烘干的頁巖在研缽中粉碎，然后過60目篩，取干燥細(xì)頁巖備用；
C、將步驟A中的干燥細(xì)鋅鋁廢渣顆粒、步驟B中的干燥細(xì)頁巖、聚苯乙烯和ZnO按照55%: 10%: 15%:20%的重量百分比，混合并攪拌均勻，擠壓成生料球；
D、將步驟C中的生料球在烘箱中120°C下烘24小時；
E、將步驟D中烘干后的生料球，置于高溫爐中從室溫以120°C/h升至300°C，加熱2h，然后以60°C/h升至550°C，活化20min，再以300°C/h升至1050°C焙燒30min，自然冷卻至室溫，得到鋅鋁廢渣基粒子電極材料。
[0028]取上述實施例中制備的鋅鋁廢渣基粒子電極5.0g，填充于反應(yīng)器中，制得三維電極反應(yīng)器，在電壓為6.0V,電流為0.2A時，通電降解30ml印染廢水45min，CODcr去除率達(dá)到 94%ο
【權(quán)利要求】
1.一種鋅鋁廢渣基粒子電極，其特征在于:按照重量百分比計，包括干燥細(xì)鋅鋁廢渣顆粒50-60%、干燥細(xì)頁巖10-20%、成孔劑10-20%、活化劑10_20%。
2.如權(quán)利要求1所述的鋅鋁廢渣基粒子電極，其特征在于:成孔劑可以是炭粉、鋸末屑、淀粉、聚乙烯醇(PVA)、聚乙烯醇縮丁醛(PVB)、聚苯乙烯顆粒中的一種。
3.如權(quán)利要求1所述的鋅鋁廢渣基粒子電極，其特征在于:活化劑可以是Fe304、Fe203、MnO2、ZnO 中的一種。
4.一種鋅鋁廢渣基粒子電極的制備方法，其特征在于，包括以下步驟: A、鋅鋁廢渣顆粒于球磨機中球磨，取出后洗滌、浸泡(洗滌、浸泡的目的在于解吸雜質(zhì))，于烘箱內(nèi)120°C下烘干，然后過60目篩，取干燥細(xì)鋅鋁廢渣顆粒； B、頁巖放于烘箱內(nèi)120°C烘干，將烘干的頁巖在研缽中粉碎，然后過60目篩，取干燥細(xì)頁巖； C、將步驟A中的干燥細(xì)鋅鋁廢渣顆粒、步驟B中的干燥細(xì)頁巖、成孔劑和活化劑按照一定的重量百分比，混合并攪拌均勻，擠壓成生料球； D、將步驟C中的生料球在烘箱中120°C下烘24小時； E、將步驟D中烘干后的生料球，置于高溫爐中從室溫以120°C/h升至300°C，加熱2h，然后以 60°C /h 升至 550°C，活化 10-30min,再以 300°C /h 升至 1050°C焙燒 10_30min，自然冷卻至室溫，得到鋅鋁廢渣基粒子電極材料。
5.如權(quán)利要求4所述的鋅鋁廢渣基粒子電極的制備方法，其特征在于:按照重量百分比計，干燥細(xì)鋅鋁廢渣顆粒占50-60%、干燥細(xì)頁巖占10-20%、成孔劑占10-20%、活化劑占10-20%ο
6.如權(quán)利要求4所述的鋅鋁廢渣基粒子電極的制備方法，其特征在于:所述成孔劑可以是炭粉、鋸末屑、淀粉、聚乙烯醇(PVA)、聚乙烯醇縮丁醛(PVB)、聚苯乙烯顆粒中的一種。
7.如權(quán)利要求4所述的鋅鋁廢渣基粒子電極的制備方法，其特征在于:所述活化劑可以是 Fe304、Fe203、Mn02、ZnO 中的一種。
【文檔編號】C04B38/06GK104276844SQ201310275590
【公開日】2015年1月14日 申請日期:2013年7月3日 優(yōu)先權(quán)日:2013年7月3日
【發(fā)明者】馮巖, 范麗莎, 于衍真, 柳宗亮, 李明, 張棟 申請人:濟南大學(xué)