申请日2006.12.05
公开(公告)日2007.05.16
IPC分类号C02F1/46
摘要
本发明是一种用于处理难生物降解废水的内电解材料及制备方法。它包括铁屑、高分子树脂(聚乙烯树脂、聚丙烯树脂和聚氨酯)和高分子树脂单体(环氧树脂和丙烯酸酯)为原料混合制备而成，它们的重量百分比组成是：50～85%∶5～50%∶0.2～30%。本发明可以防止铁屑填料锈成大块，甚至与设备锈在一起的问题，使铁屑填料可以悬浮在水中，有利于铁表面沉积的碳(不能用酸除去的)和铁的氧化物在水的流动下及时除去以保持铁屑表面良好的传质状态和电化学性能，并且降低流化能耗。本发明具有显著的效果及经济和社会效益。
权利要求书
1、一种用于处理难生物降解废水的内电解材料，其特征在于它包括铁屑、高分子树 脂和高分子树脂单体为原料混合制备而成，重量百分比组成是：
铁屑 50～85%
高分子树脂 5～50%
高分子树脂单体 0.2～30%。
2、按照权利要求1所说的内电解材料，其特征在于所说的高分子树脂单体是环氧树 脂和丙烯酸酯。
3、按照权利要求2所说的内电解材料，其特征在于所说的环氧树脂和丙烯酸酯的重 量百分比：35-50%∶50-65%。
4、按照权利要求2所说的内电解材料，其特征在于所说的丙烯酸酯是甲基丙烯酸丁 二烯酯或甲基丙烯酸甲酯。
5、按照权利要求1所说的内电解材料，其特征在于所说的高分子树脂是聚乙烯树脂、 聚苯乙烯树脂、聚丙烯树脂和聚氨酯中至少任选一种或两种;
所说的高分子树脂中重量百分比组成是：
聚乙烯树脂 0.3～50%
聚苯乙烯树脂 1～95%
聚氨酯 3.5～95%
聚丙烯树脂 0.2～30%
6、按照权利要求5所说的内电解材料，其特征在于所说的高分子树脂是聚氨酯、聚 丙烯树脂和聚乙烯树脂。
7、按照权利要求5所说的内电解材料，其特征在于所说的高分子树脂是聚乙烯树脂 和聚丙烯树脂。
8、按照权利要求5所说的内电解材料，其特征在于所说的高分子树脂是聚氨酯和聚 乙烯树脂。
9、按照权利要求1所说的内电解材料，其特征在于所说的铁屑是灰口铸铁或球墨铸 铁。
10、权利要求1所说的内电解材料的制备方法，其特征在于它是经过下述步骤：在 5～50℃温度下，将高分子树脂和高分子树脂单体等依次加入反应器，搅拌混合均匀， 0～45℃反应2～60分钟，加入铁屑，0～50℃、0.1～0.3Mpa下反应4～30小时。
说明书
用于处理难生物降解废水的内电解材料及制备方法
技术领域
本发明涉及环保水处理技术，特别是一种用于处理难生物降解废水的内电解材料及 制备方法。
背景技术
对于含高浓度且难以生物降解有机物的废水，一般采用氧化(如光催化氧化、化学 氧化——Feton法、臭氧法、辐射氧化、超临界氧化等)、电解和膜技术等物化处理方法， 通常这些方法的处理成本高，设备投资大，尤其对于大流量废水的处理(如印染、化工 等废水)处理成本较高更为突出，处理成本高已成为环境保护事业的瓶颈。
目前生化法是通常公认的最经济且有效的废水处理的方法。但对许多含高浓度有机 物工业废水(如印染、染料和制药等)难以生物降解，用一般的物理化学方法也难以处 理。近年来，因废铁屑内电解的电化学处理方法成本较低，效果较好，实验研究很活跃。
废铁屑内电解处理方法对印染、偶氮类染料、活性染料、染料生产综合废水可以降 低COD(COD去除率25～80%)，对高浓度染料生产废水脱色性能非常突出，脱色率高 (50～99%);对电镀废水(如六价铬的还原)，酒精废水、二硝基氯苯、二氯酚废水、氯 代烃等许多有毒物、难生物降解的污染物具有处理效果好，成本低的优点。
童玲等(铁屑在染料生产废水处理中的应用试验研究，《再生资源研究》2005年1 期)、杨颖等(零价铁法处理活性艳橙X-GN染料废水清华大学学报《自然科学版》 2005，45(3)：359～362，366)和于峰等[H酸综合废水治理工艺试验研究及工程应用《环 境保护科学》1999年26(4)]公开的电化学处理方法主要是用铁屑、碳粒、焦碳和粉 煤灰作为内电解材料(或填料)，以静态固定床(滴流床)或过滤床的形式运行。
现有技术主要问题是：运行一段时间后铁屑(或含碳量高的铁球、凹凸定型铁材等) 填料的表面钝化，须用酸活化，但铁屑锈成实体，空隙率低活化困难。其关键问题是随 微原电池电化学反应的进行，铁表面沉积的碳(不能用酸除去)和铁的氧化物越来越多， 原电池的阴极的电极电位(极化)升高，废水传质状况变坏，从而其处理效率明显降低， 并且铁填料锈成大块有时甚至与设备锈在一起。因此，许多企业(如浙江宁波染料化工 厂、安徽省凤阳染料化工有限公司)开始运行处理效果较好，渐渐处理效率明显降低， 后来几乎没有处理效果以至最后将其停止运行。
另外，谢娟等公开的铁屑流化床预处理—催化氧化—混凝沉淀组合工艺处理有机硅 废水(化工环保2006年2月26卷1期)和詹朝晖等(有色金属2001年3月17卷2期) 公开了转动式微电解方法处理染料废水的工艺处理方法，其中的主要缺点是因铁屑比重 大，流化能耗高;当铁屑流化或转动起来，对设备磨损大。
发明内容
本发明的目的是提供一种用于处理难生物降解废水的内电解材料及制备方法，可以 克服现有技术的缺点。本发明废铁屑内电解的电化学处理方法可以防止铁屑填料锈成大 块，甚至与设备锈在一起的问题，使铁屑填料可以悬浮在水中，有利于铁表面沉积的碳 (不能用酸除去的)和铁的氧化物在水的流动下及时除去以保持铁屑表面良好的传质状 态和电化学性能，并且降低流化能耗。
本发明用于处理难生物降解废水的内电解材料包括铁屑、高分子树脂和高分子树脂 单体为原料混合制备而成，它们的重量百分比组成是：
铁屑 50～85%
高分子树脂 5～50%
高分子树脂单体 0.2～30%。
所说的高分子树脂单体是环氧树脂和丙烯酸酯，重量百分比：35-50%∶50-65%。所 说的丙烯酸酯是甲基丙烯酸丁二烯酯或甲基丙烯酸甲酯等。
所说的高分子树脂是聚乙烯树脂、聚苯乙烯树脂、聚丙烯树脂和聚氨酯中至少任选 一种或两种。所说的高分子树脂中重量百分比组成是：
聚乙烯树脂 0.3～50%
聚苯乙烯树脂 1～95%
聚氨酯 3.5～95%
聚丙烯树脂 0.2～30%
本发明可选择的高分子树脂配方：
所说的高分子树脂是聚氨酯、聚丙烯树脂和聚乙烯树脂。
所说的高分子树脂是聚乙烯树脂和聚丙烯树脂。
所说的高分子树脂是聚氨酯和聚乙烯树脂。
所说的铁屑是灰口铸铁或球墨铸铁。
本发明所说的内电解材料的制备方法是经过下述步骤：在5～50℃温度下，将高分子 树脂和高分子树脂单体等依次加入反应器，搅拌混合均匀，0～45℃反应2～60分钟，加入 铁屑，0～50℃、0.1～0.3Mpa下反应4～30小时。
本发明的内电解材料可以悬浮在水中或用扬程很低的水泵(如1.5m水柱)可使其 悬浮，有利于铁表面沉积物的及时除去，防止铁屑生锈形成坚硬的大块;本发明可以悬 浮在水中，比重小，因此大大降低了流化时的能耗。具体地讲，由于已知技术是铁屑或 铁屑、碳粒、焦碳和粉煤灰作为内电解材料(填料)，如以静态固定床(滴流床)或过滤 床的形式运行，运行一段时间后铁屑(或含碳量高的铁球、凹凸定型铁材等)填料的表 面钝化，易锈成实体，空隙率低活化困难，并且甚至与设备锈在一起而失去活性。如以 流化床的形式运行，能耗大，对设备磨损大;另外铁屑与碳粒、焦碳和粉煤灰比重相差 大(约5～8倍)，流化条件难以确定，碳粒、焦碳和粉煤灰临界流化速度远远小于铁屑的 临界流化速度，流化造成碳粒、焦碳和粉煤灰与铁屑的分离段;当流化程度小时，又有 可能使铁屑集中而生锈形成大块。本发明内电解材料(铁屑填料)比重小，可以悬浮在 水中或用扬程很低的水泵(如1.5m水柱)可使其悬浮，既有利于铁表面沉积物的及时除 去，防止铁屑生锈形成坚硬的大块又可以大大降低流化时的能耗。
仅就我国纺织印染行业而言，印染废水中有许多有机物，可生化性差。许多企业废 水处理后色度、COD依然难达到企业、国家规定的排放标准。据不完全统计，纺织印染 行业每年排放废水量达9亿多吨，其中印染废水排放量占纺织工业废水排放量的80%即 每年排放废水量达7.2亿多吨，居我国工业废水排放量的第六位。染料、制药和化工等行 业生产废水中污染物更加复杂、可生化性差且难以处理。如果利用本发明的可悬浮铁屑 内电解材料，可使处理成本低、处理效率高的内电解处理废水方法工程化。若20%的印 染废水用此方法，每年就可处理1.4亿多吨废水，这仅为印染废水，还没有考虑其他行业 的废水。因此，本发明具有显著的效果及经济和社会效益。