申请日2016.11.29
公开(公告)日2017.05.31
IPC分类号C02F1/461; C02F101/20
摘要
本发明涉及一种含铜镍污泥资源化制备三维粒子电极及其制备方法，该含铜镍污泥资源化制备三维粒子电极，按照重量百分比计，包括含铜镍污泥10‑20wt%、粉末活性碳30wt%‑50wt%、陶土20wt%‑40wt%、成孔剂5‑10%、粘结剂1‑5wt%、活化调节剂0.1‑0.5wt%。本发明还包括制备该三维粒子电极的方法。本发明不仅解决了重金属污泥的环保问题，同时实现了有价资源的有效利用，降低了催化三维粒子电极的制造成本。
权利要求书
1.一种含铜镍污泥资源化制备三维粒子电极，其特征在于，按照重量百分比计，包括含铜镍污泥10-20wt%、粉末活性碳30wt%-50wt%、陶土20wt%-40wt%、成孔剂5-10%、粘结剂1-5wt%、活化调节剂0.1-0.5wt%。
2.根据权利要求1所述的一种含铜镍污泥资源化制备三维粒子电极，其特征在于，所述成孔剂为羟丙甲基纤维素。
3.根据权利要求1所述的一种含铜镍污泥资源化制备三维粒子电极，其特征在于，所述粘结剂为木质素磺酸钙或硅酸钠。
4.根据权利要求1所述的一种含铜镍污泥资源化制备三维粒子电极，其特征在于：该三维粒子电极为直径5-6mm，长10-15mm的圆柱形。
5.一种含铜镍污泥资源化制备三维粒子电极的制备方法，其特征在于，包括以下步骤：按配比含铜镍污泥为10-20wt%，活性碳为30wt%-50wt%，陶土为20wt%-40wt%，成孔剂5-10%，混合搅拌均匀后加入所称取的粘结剂和活化调节剂，搅拌均匀，然后采用挤条机压制成直径5-6mm的长条柱形，被切割为约10-15mm长度圆柱形，然后干燥焙烧即可。
6.根据权利要求5所述的一种含铜镍污泥资源化制备三维粒子电极的制备方法，其特征在于，所述活化调节剂的组成分为：铈10-30wt%、钛10-30 wt %、铁20-40wt%、铜0-10wt%和镍0-10 wt%，各组分重量百分数之和为100%。
7.根据权利要求6所述的一种含铜镍污泥资源化制备三维粒子电极的制备方法，其特征在于，所述活化调节剂中铁的加入形式为硝酸铁或氯化铁，铜的加入形式为氢氧化铜，铈的加入形式为二氧化铈或硝酸亚铈，钛的加入形式为二氧化钛，镍为氢氧化镍。
8.根据权利要求5或6所述的一种含铜镍污泥资源化制备三维粒子电极的制备方法，其特征在于，所述的活化调节剂中铜、镍和铁的投加量需根据资源化污泥中铜、镍和铁的含量进行调整。
9.根据权利要求5所述的一种含铜镍污泥资源化制备三维粒子电极的制备方法，其特征在于，干燥温度为80°C，干燥时间为6h。
10.根据权利要求5所述的一种含铜镍污泥资源化制备三维粒子电极的制备方法，其特征在于，焙烧温度为500-1000°C，焙烧时间为4-6h。
说明书
一种含铜镍污泥资源化制备三维粒子电极及其制备方法
技术领域
本发明属于废污水处理领域，具体涉及一种含铜镍污泥资源化制备三维粒子电极及其制备方法。
背景技术
随着工农业的发展和世界人口的增加，生活、生产用水的需求量和废水 排放量大幅增加，废水中含有的有毒有害物质且难降解有机物对水体造成的污染 也日趋严重。对于难降解有机废水的处理，人们常采用的方法主要包括萃取、吸附、化学沉淀、混凝沉淀、膜分离、电化学氧化法和化学氧化法等。近年来，电化学技术受到高度关注，成为难降解有机废水领域最重要的研究与发展方向之一。
电化学催化氧化水处理技术无需投加化学试剂、无二次污染、反应条件温和、对多种有机污染物氧化效果较好。电化学催化氧化过程可分为直接氧化和间接氧化两种。所谓直接氧化是指污染物吸附在阳极表面直接发生电子转移而被氧化的过程，一般在污染物浓度较高的时候发生;间接氧化是指通过电解液中的一些媒介，或者利用电极表面产生的一些活性中间产物( 如OH、OCl-、H2O2、O3等) 来实现污染物的氧化降解。
电化学氧化法研究的逐渐深入，发现传统的二维平板电极反应器普遍存在降解效率低的问题。针对如何提高电化学降解效率的问题，近年来的研究及报道主要侧重于电极结构的优化，如三维电极技术。传统的平板二维电极反应体系，存在面体比小，能耗高，副反应多等问题。三维电极在一定程度上克服了这些缺点，三维电极又称粒子电极或床电极，它是在原有的二维电极之间装填粒状或其他碎屑状工作电极材料，导致装填电极材料表面带电，成为新的一极，即第三极，在工作电极材料表面能发生电化学反应。由于其面积比较大，能以较低电流密度提供较大的电流强度，反应速度快，且粒子之间间距小，物质传质得以极大改善，单位时空产率和电流效率均得以极大提高。
发明内容
为了克服现有技术中所存在的缺陷，本发明的目的是提供一种催化活性高、单位COD 耗能低、活性组分不易流失的含铜镍污泥资源化制备三维电极粒子及其制备方法。
为解决上述技术问题，本发明所采用的技术方案是：
一种含铜镍污泥资源化制备三维粒子电极，按照重量百分比计，包括含铜镍污泥10-20wt%、粉末活性碳30wt%-50wt%、陶土20wt%-40wt%、成孔剂5-10%、粘结剂1-5wt%、活化调节剂0.1-0.5wt%。
进一步地，所述的成孔剂为羟丙甲基纤维素。
进一步地，所述的粘结剂为木质素磺酸钙或硅酸钠。
进一步地，所述的三维粒子电极为直径5-6mm，长10-15mm的圆柱形。
一种含铜镍污泥资源化制备三维粒子电极的制备方法，包括以下步骤：按配比含铜镍污泥为10-20wt%，活性碳为30wt%-50wt%，陶土为20wt%-40wt%，成孔剂5-10%，混合搅拌均匀后加入所称取的粘结剂和活化调节剂，搅拌均匀，然后采用挤条机压制成直径5-6mm的长条柱形，被切割为约10-15mm长度圆柱形，然后干燥焙烧即可。
进一步地，所述的活化调节剂的组成分为：铈10-30wt%、钛10-30 wt %、铁20-40wt%、铜0-10wt%和镍0-10 wt%，各组分重量百分数之和为100%。
进一步地，所述的活化调节剂中铁的加入形式为硝酸铁或氯化铁，铜的加入形式为氢氧化铜，铈的加入形式为二氧化铈或硝酸亚铈，钛的加入形式为二氧化钛，镍为氢氧化镍。
进一步地，所述的活化调节剂中铜、镍和铁的投加量需根据资源化污泥中铜、镍和铁的含量进行调整。
进一步地，所述的干燥温度为80°C，干燥时间为6h。
进一步地，所述的焙烧温度为500-1000°C，焙烧时间为4-6h。
与现有技术相比，本发明具有如下有益效果：
本发明不仅解决了重金属污泥的环保问题，同时实现了有价资源的有效利用，降低了催化三维粒子电极的制造成本。