專利名稱：一種用于堿性條件下廢水處理的微電極的制作方法
技術領域：
本發明涉及一種用于廢水微電解處理的微電極更具體地講，本發明涉及一種可直接處理堿性工業廢水的微電極。
背景技術：
近年來，微電解法處理工業廢水的研究成為熱點，其中微電極的組成和構造是該技術的核心。微電解技術利用微電極直接作用于廢水中的各種有害物質，使其降解為無害物質或使其轉化為易降解而便于后續處理的物質。然而，現有文獻報道的微電極幾乎都是以鐵、碳為正、負極材料，其只能在酸性條件下發生氧化還原反應。例如，中國專利02205209. 7公開了一種動態強化微電解廢水處理裝置，該裝置采用電化學方法對廢水進行處理，其主體為一水平放置的轉筒，轉筒內的隔板和石墨板形成惰性電極相復合，等距離安插在隔板的定位條上，并由銅導線連接后引出裝置筒體，在裝置筒體外通過碳刷與固定的電極座定時連通，以強化了鐵-碳床的微電解過程，縮短處理時間,增大處理能力。再如，中國專利201020199670. 8也公開了一種鐵碳微電解廢水處理裝置，其在通過裝置筒體內設置密布填料孔的塑料隔板，隔板與隔板之間用玻璃絲布隔開，從而使填料孔形成以玻璃絲布為底面的小格，鐵碳填料置于密布的填料孔內，同樣的隔板與填料一層層重疊上去，形成一個巨大的蜂巢式鐵碳分解床，這樣各填料孔將鐵碳填料分割成無數小填料體，各小填料體之間不相互接觸，從而克服了現有堆積式電解床的“結疤”、“鈍化”等固有缺陷。中國專利03206783. 6、200920233972. X等也公開了以鐵、碳為正、負極的處理方
法和裝置。但是，在工業廢水中諸多是堿性廢水，因而在微電解法處理時需預先在廢水中加酸，調節其PH值至酸性，經微電解后再用石灰等堿性物質調節回堿性，以便后續處理。這使得處理流程明顯變長，成本顯著增加。因此，業界迫切需要一種能在堿性條件下發生氧化還原反應的微電極，使得廢水處理時無需反復調節廢水的PH值，從而縮短處理流程，并降低成本。
發明內容
本發明的目的是提供一種能在堿性條件下發生氧化還原反應的微電極，使得堿性廢水能直接處理而無需調節其PH值。為實現本發明的目的，本發明人經過大量的研究，設計出一種可直接處理堿性工業廢水的微電極，這種微電極經實驗證明具有良好的處理效果。根據本發明，用于堿性廢水微電解處理的微電極包括負載于多孔性載體上的粉狀陽極材料和粉狀陰極材料。其中，優選的陽極(負極)材料為鋅粉，優選的陰極(陽極)材料為二氧化錳，而且按重量份計，陽極材料、陰極材料和多孔性載體的比例為O. 5 I. 5 :
O.5 I. 5 :0· 2 I. O。堿性廢水是指pH在8 12的廢水。在本發明的微電極中，所采用的多孔性載體優選為比重小于水的載體，以便在處理廢水時，其能夠產生向上的托舉力，防止陽極材料和陰極材料過于沉積在廢水處理池等的底部。這種向上的托舉力有助于提高微電解處理的效率。載體采用多孔性材料，有助于陽極材料和陰極材料的分布，從而有助于形成眾多的原電池，也進而有助于提高微電解處
理的效率。在本發明的微電極中，所采用的多孔性載體也可以是比重較大的載體，此種情況下，為產生托舉力，可以將負載了陽極材料和陰極材料的載體裝載于能產生托舉力的裝置或材料上，如泡沫材料中或者將負載了陽極材料和陰極材料的載體分布在位于廢水處理池等中的不同高度處的隔板上等。當然，也可以采用其它類似的裝置或設計。但這樣的設計會增加裝置本身的復雜性或處理工藝的復雜性，也會帶來成本問題。相比而言，在這一方 面，采用比重小于水的多孔性載體有其特定的優勢，可降低裝置或處理工藝的復雜性。優選地，在本發明的微電極中，所采用的多孔性載體是陶粒。陶粒就是陶質的顆粒，是一種人造輕質粗集料，外殼表面粗糙而堅硬，內部多孔，一般由頁巖、黏土巖等經粉碎、篩分、再高溫下燒結而成。根據原料的不同，陶粒可分為頁巖陶粒、黏土陶粒、粉煤灰陶粒、鋁釩土陶粒砂、煤矸石陶粒等根據強度的不同，陶粒可分為高強度陶粒(強度標號不小于25MPa)和普通陶粒(強度標號小于25MPa)。陶粒自身的堆積密度小于1100kg/m3，一般為300 900kg/m3。陶粒的最大特點是外表堅硬，外殼呈陶質或釉質，而內部有許許多多的微孔。這些微孔賦予陶粒質輕的特性。陶粒按密度分為一般密度陶粒、超輕密度陶粒、特輕密度陶粒三類，其中，一般密度陶粒是指密度大于500kg/m3的陶粒，其強度一般相對較高超輕密度陶粒一般是指300 500kg/m3的陶粒而特輕密度陶粒是指小于300kg/m3的陶粒，其保溫隔熱性能非常優異，但強度較差。陶粒的形狀大多呈圓形或橢圓形球體，但也可以呈不規則碎石狀，其形狀因工藝不同而各異。陶粒的外觀顏色因所采用的原料和工藝不同而各異。焙燒陶粒的顏色大多為暗紅色、赭紅色，也有一些特殊品種為灰黃色、灰黑色、灰白色、青灰色等。陶粒的粒徑一般為5 25mm，在習慣上將小于5mm的細顆粒稱為陶砂或陶粒砂，在本發明中將其統稱為陶粒。陶粒具有許多優良的性能，例如，優良的耐火性能、保溫隔熱性能、抗震性能、抗凍性能、抗滲性能、耐久性能和低吸水性能等。由于這些優良的性能，陶粒廣泛應用于建筑領域等。在本發明中，將陶粒用作本發明微電極的載體取得了出人意料的技術效果，主要是因為除上述優良性能外，陶粒還具有質輕、耐酸、耐堿等特點，而且方便易得、成本低廉，特別是陶粒優良的耐堿能力，使其尤其適合作為處理堿性廢水之微電極的載體。本發明所使用的陶粒沒有特別限制，市場上一般的商用陶粒均可作為本發明微電極的載體，但一般選擇比重低于水的陶粒。在本發明的微電極中，陶粒的粒徑優選為1-lOmm，優選為2_8mm :粉狀陰極材料二氧化錳的粒徑優選為20 120目，更優選為60 100目，例如80目粉狀陽極材料鋅粉的粒徑優選為20 160目，更優選為60 120目，例如80 100目。優選地，在本發明的微電極中，按重量份計，陽極材料(鋅粉)、陰極材料(二氧化錳)和多孔性載體的比例為I. O I. 5 :1. O I. 5 :0. 2 I. 0，更優選的比例為I I. 30 :I I. 35 0. 5 I. O。在本發明微電極中所使用的陰極材料中，可以采用任何市售的二氧化錳粉料。在這種粉料中，二氧化錳的重量百分含量一般> 20%. 一般來說，當二氧化錳粉料中二氧化錳的含量較低時，其價格較低，但在微電極中的用量就要增加。本發明中，二氧化錳的重量百分含量可以為20 95%，優選為60 95%。但本領域的技術人員可以理解，這種對于原材料的限制并非是嚴格的。在本發明微電極中所使用的陽極材料中，可以采用任何市售的鋅粉或含有鋅粉的原料。本發明中，鋅粉的重量百分含量一般為60 99%,優選為80 95%。同樣,本領域的技術人員可以理解，這種對于原材料的限制并非是嚴格的。
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在制備本發明的微電極時，可以采用各種已知的微粒負載方法，將粉狀的陽極材料和粉狀的陰極材料負載于多孔性的載體上。其中，最簡單的方法是將粉狀的陽極材料、粉狀的陰極材料和多孔性的載體在25°C 100°C條件下于混料機內混合10 60分鐘。對于輕污染的廢水，例如輕污染的生活廢水，經本發明的微電極處理后可得到直接排放的標準，但處理時間比普通生化處理系統明顯縮短對于重污染的廢水，可以采用本發明的微電極與生化處理系統進行聯合處理，以實現廢水的達標排放，因為本發明的微電極可在堿性條件下使難于降解的污染物質發生微電解反應。與現有鐵、碳為主要組份的微電極相比，本發明的微電極可在堿性條件下發生氧化還原反應，直接應用于堿性工業廢水的微電解處理，工業廢水無需預先酸化，簡化了流程，降低了成本，對某些廢水的處理效果優于鐵碳微電極。下面結合具體實施方式
來進一步地說明本發明但是可以理解，這些具體的實施方式只是用于說明本發明，而不是對本發明的限制。本領域的普通技術人員完全可以在本發明的啟示下，對本發明的具體實施方式
進行改進，或對某些技術特征進行等同替換，但這些經過改進或替換后的技術方案，仍屬于本發明的保護范圍。
具體實施例方式實施例I取粒度為80目的二氧化錳(市售，二氧化錳的含量彡20% )、粒度為80目的鋅粉(市售，鋅含量彡60% )和粒徑為3mm的陶粒(市售)，按照重量份I :1 :0· 5的比例，在250C 100°C條件下于混合機內混合10 60分鐘，得到本發明的用于處理堿性廢水的微電極。實施例2取粒度為20目的二氧化錳、粒度為20目的鋅分和粒徑為5mm的陶粒，按照重量份I. 5 :1. 5 :0. 3的比例，按實施例I中的條件制備本發明的用于處理堿性廢水的微電極。實施例3取粒度為120目的二氧化錳、粒度為160目的鋅分和粒徑為IOmm的陶粒，按照重量份O. 6 :0.6 :1.0的比例，按實施例I中的條件制備本發明的用于處理堿性廢水的微電極。實施例4取粒度為60目的二氧化錳、粒度為100目的鋅分和粒徑為5mm的陶粒，按照重量份I. O :1. O :1. O的比例，按實施例I中的條件制備本發明的用于處理堿性廢水的微電極。實施例5取粒度為80目的二氧化錳、粒度為80目的鋅分和粒徑為5mm的陶粒，按照重量份I. 30 :1. 35 :1. O的比例，按實施例I中的條件制備本發明的用于處理堿性廢水的微電極。實施例6取粒度為80目的二氧化錳、粒度為80目的鋅分和粒徑為5mm的陶粒，按照重量份
I.30 :1. 35 :0. 5的比例，按實施例I中的條件制備本發明的用于處理堿性廢水的微電極。實施例7將實施例I制備的微電極盛裝在由濾布制成、且其上均布有50 300目的孔以保證透氣透水性的耐蝕網袋中。在設有進出水口的廢水蓄水池的內壁上涂敷有耐堿抗蝕涂料層，在池的下部設有支撐袋裝微電極的隔柵，在池底上設有曝氣管網。此類結構可防止微電極的沉積，從而提高微電解反應的效率和微電極材料的使用壽命，而且利于微電極材料的更換，例如ZL 201110050540. 7中所公開的結構。將來自印染廠的堿性廢水(PH = 11 12)通入上述裝有本發明之堿性微電極的廢水蓄水池內。按如下的工藝流程進行處理A :堿性廢水一堿性微電解(本發明微電極)一后續處理一出水作為對比，將ZL20091003893. I中所公開的鐵碳微電極也盛裝在由濾布制成、且其上均布有50 300目的孔以保證透氣透水性的耐蝕網袋中。在與上述同樣結構的廢水蓄水池中，按如下的工藝流程進行處理來自印染廠的堿性廢水B :堿性廢水一酸化一酸性微電解(鐵碳微電極)一后續處理一出水。下面的表I給出了分別經堿性微電極和酸性微電極處理后該印染廢水的處理效果對照表I
權利要求
1.一種用于堿性廢水微電解處理的微電極，該微電極包括負載于多孔性載體上的粉狀陽極材料和粉狀陰極材料其中，所述的陽極材料為鋅粉，所述的陰極材料為二氧化錳，按重量份計，所述的陽極材料、陰極材料和多孔性載體的比例為O. 5 I. 5 :0. 5 I. 5 :0. 2 I. O。
2.如權利要求I所述的微電極，其中，所述多孔性載體的比重小于水。
3.如權利要求2所述的微電極，其中，所述的多孔性載體是陶粒。
4.如權利要求3所述的微電極，其中，所述陶粒的粒徑為l-10mm。
5.如權利要求I所述的微電極，其中，所述二氧化錳的粒徑為20 120目，所述鋅粉的粒徑為20 160目。
6.如權利要求1-5之一所述的微電極，其中，按重量份計，所述的陽極材料、陰極材料和多孔性載體的比例為I. O I. 5 :1. O I. 5 :0· 2 I. O。
7.如權利要求7所述的微電極，其中，按重量份計，所述的陽極材料、陰極材料和多孔性載體的比例為I I. 30 :1 I. 35 :0. 5 I. O。
8.如權利要求I所述的微電極，其中，在所述的陰極材料中，二氧化錳的重量百分含量為20 95%。
9.如權利要求I所述的微電極，其中，在所述的陽極材料中，鋅粉的重量百分含量為60 99%。
10.如權利要求I所述的微電極，其中，在所述的陽極材料中，鋅粉的重量百分含量為·80 95%。
全文摘要
本發明涉及一種可在堿性工業廢水中直接應用的微電極，由二氧化錳、鋅粉和陶粒組成，包括粒徑為20～120目的二氧化錳組份(A)、粒徑為20～160目的鋅粉組份(B)和粒徑為1～10mm的陶粒組份(C)，其按重量計算的組份比A∶B∶C為0.5～1.50.5～1.50.2～1.0。本發明的微電極與現有鐵碳微電極相比，可直接用于堿性工業廢水的微電解處理，無需像鐵碳微電極體系將堿性工業廢水預先調節至酸性，簡化了流程，節約了成本。
文檔編號C02F1/461GK102910710SQ20121045210
公開日2013年2月6日 申請日期2012年11月12日 優先權日2012年11月12日
發明者魏煥曹 申請人:清遠市靈捷制造化工有限公司