公布日：2022.02.08
申請日：2021.11.08
分類號：C02F1/461(2006.01)I;C02F1/463(2006.01)I;C02F1/467(2006.01)I;C02F103/14(2006.01)N
摘要
本發(fā)明提供一種用于處理噴涂廢水的高活性三維粒子電極材料，包括鐵精粉(45～65wt.％)、活性炭(20～40wt.％)、配方催化劑(5～15wt.％)、輔料成分(5～10wt.％)，所述高活性三維粒子電極材料為球形蜂窩多微孔結(jié)構(gòu)的圓球，直徑為8‑18mm，在20℃時電阻率在20～200mΩ•cm之間；將廢舊壓電陶瓷壓制成200～400目的細(xì)微粉末，更小的粒徑，基本上處于無定形態(tài)因而具有更高的表面活性，納米至微米級催化劑具有更大的比表面積，有效提高了電化學(xué)效率，處理效果得到顯著改善，更好的分散性，更易于在最終產(chǎn)品中均勻分布。
權(quán)利要求書
1.一種用于處理噴涂廢水的高活性三維粒子電極材料，其特征在于，包括鐵精粉(45～65wt.％)、活性炭(20～40wt.％)、配方催化劑(5～15wt.％)、輔料成分(5～10wt.％)，所述高活性三維粒子電極材料為球形蜂窩多微孔結(jié)構(gòu)的圓球，直徑為8~18mm，在20℃時電阻率在20～200mΩ•cm之間。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種用于處理噴涂廢水的高活性三維粒子電極材料，其特征在于：所述配方催化劑使用納米級或微納米級材料。
3.根據(jù)權(quán)利要求2所述的一種用于處理噴涂廢水的高活性三維粒子電極材料，其特征在于：所述配方催化劑為含有氧化鋯、二氧化鈦過渡金屬的壓電陶瓷提取物。
4.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種用于處理噴涂廢水的高活性三維粒子電極材料，其特征在于：所述配方催化劑是以廢舊的壓電陶瓷為主要成分的復(fù)合物且制成200～400目的細(xì)微粉末。
5.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種用于處理噴涂廢水的高活性三維粒子電極材料，其特征在于：所述鐵精粉與活性炭摩爾比為1:1。
6.一種用于處理噴涂廢水的高活性三維粒子電極材料的制備方法，其特征在于，包括如下步驟：S1、將鐵精粉、活性炭、配方催化劑、輔料成分分別磨碎，過200~400目篩；S2、按配方稱取各組分，經(jīng)過球磨混合均勻后造粒成直徑為8~18mm的圓球，并將其在120℃干燥2h，制得球形料；S3、將步驟S2制得的球形料進行裝罐，并在還原氣氛中加熱至1000~1100℃，加熱燒結(jié)成型，制得罐裝三維粒子電極材料材料；S4、將步驟S3制得的罐裝鐵碳材料冷卻出罐，去除罐體，即得三維粒子電極材料。
7.根據(jù)權(quán)利要求6所述的一種用于處理噴涂廢水的高活性三維粒子電極材料的制備方法，其特征在于：所述配方催化劑的制備方法包括如下步驟：S01、選用廢舊壓電陶瓷，經(jīng)過多級磨碎，過200~400目篩；再采用壓電陶瓷粉末質(zhì)量5倍的硝酸溶解提純，提取的溶液制成硝酸鹽M；S02、將步驟S01制得的硝酸鹽M溶于水，為提高其穩(wěn)定性，再加入固體有機酸配置成溶液N；S03、將步驟S02制得的溶液N在80~120℃蒸發(fā)干燥，得到干態(tài)物質(zhì)O；S04、將步驟S03制得的干態(tài)物質(zhì)O在400~800℃煅燒100~150min，得到物質(zhì)P；S05、將步驟S04制得的物質(zhì)P研磨至納米級粉末，即得物質(zhì)Q，即配方催化劑。
發(fā)明內(nèi)容
為解決上述技術(shù)問題，本發(fā)明提供一種用于處理噴涂廢水的高活性三維粒子電極材料及其制備方法，具體的技術(shù)方案為：
一種用于處理噴涂廢水的高活性三維粒子電極材料，包括鐵精粉(45～65wt.％)、活性炭(20～40wt.％)、配方催化劑(5～15wt.％)、輔料成分(5～10wt.％)，所述高活性三維粒子電極材料為球形蜂窩多微孔結(jié)構(gòu)的圓球，直徑為8~18mm，在20℃時電阻率在20～200mΩ•cm之間。
進一步地，所述配方催化劑使用納米級或微納米級材料。
進一步地，所述配方催化劑為含有氧化鋯、二氧化鈦過渡金屬的壓電陶瓷提取物。
進一步地，所述配方催化劑是以廢舊的壓電陶瓷為主要成分的復(fù)合物且壓制成200～400目的細(xì)微粉末。
進一步地，所述鐵精粉與活性炭摩爾比為1:1。
一種用于處理噴涂廢水的高活性三維粒子電極材料的制備方法，包括如下步驟：
S1、將鐵精粉、活性炭、配方催化劑、輔料成分分別磨碎，過200~400目篩；
S2、按配方稱取各組分，經(jīng)過球磨混合均勻后造粒成直徑為8~18mm的圓球，并將其在120℃干燥2h，制得球形料；
S3、將步驟S2制得的球形料進行裝罐，并在還原氣氛中加熱至1000~1100℃，加熱燒結(jié)成型，制得罐裝三維粒子電極材料材料；
S4、將步驟S3制得的罐裝鐵碳材料冷卻出罐，去除罐體，即得三維粒子電極材料。
進一步地，所述配方催化劑的制備方法包括如下步驟：
S01、選用廢舊壓電陶瓷，經(jīng)過多級磨碎，過200~400目篩；再采用壓電陶瓷粉末質(zhì)量5倍的硝酸溶解提純，提取的溶液制成硝酸鹽M；
S02、將步驟S01制得的硝酸鹽M溶于水，為提高其穩(wěn)定性，再加入固體有機酸配置成溶液N；
S03、將步驟S02制得的溶液N在80~120℃蒸發(fā)干燥，得到干態(tài)物質(zhì)O；
S04、將步驟S03制得的干態(tài)物質(zhì)O在400~800℃煅燒100~150min，得到物質(zhì)P；
S05、將步驟S04制得的物質(zhì)P研磨至納米級粉末，即得物質(zhì)Q，即配方催化劑。
本發(fā)明地有益效果
1、更小的粒徑，制成的高活性三維粒子電極材料材料為直徑8~18mm的圓球，基本上處于無定形態(tài)因而具有更高的表面活性。納米至微米級催化劑具有更大的比表面積，有效提高了電化學(xué)效率，處理效果得到顯著改善，更好的分散性，更易于在最終產(chǎn)品中均勻分布。納米至微米級材料可以被三維粒子電極材料材料中的活性炭吸附，使材料中的活性炭作為催化劑的吸附載體，因而可以進一步提高催化劑的活性；
2、變廢為寶，綜合利用。添加有廢舊壓電陶瓷粉末提取物的催化劑材料，含有大量氧化鋯、二氧化鈦等過渡金屬，同時在輔料成分中適量加入壓電陶瓷粉末調(diào)節(jié)導(dǎo)電的電阻，且電阻率在20℃時約在20～200mΩ•cm之間，提高增加了催化劑的反應(yīng)活性點，提升了反應(yīng)效率，最終制得的三維粒子電極材料產(chǎn)品具有更好的污水處理效果。
（發(fā)明人：李小琴;魏完星;徐成龍;姚謀清;李嘉茵;馮櫻艷）
