[发明专利]一种酚类废渣为原料的磁性活性炭及其制备和应用

权利要求书

1.一种酚类废渣为原料的磁性活性炭，其特征在于以化工制药酚类废渣和甲醛反应生成酚醛类树脂，以磁性材料前驱体作为形成磁性活性炭的辅助活化剂和磁性材料原料，在无机活化剂作用下进行炭化活化反应，得到磁性活性炭的质量化学组成为：碳含量91%-95%，氧含量4%-6%，磁性材料含量为1%-4%，其比表面积为1000-1500m²/g，亚甲基蓝吸附值为120-150 mg/g；所述的化工制药酚类废渣为对羟基苯海因、对羟基苯甘氨酸、对乙酰氨基苯酚、乙酰水杨酸或香兰素产品生产过程中产生的酚类废渣；所述的磁性材料前驱体为含铁、钴、镍、钕或钐元素之一的可溶性盐、高浓度废液、废催化剂或矿渣。

2.一种酚类废渣为原料的磁性活性炭的生产方法，其特征在于以酚类废渣和甲醛反应生成酚醛类树脂前掺杂磁性材料前驱体，使磁性材料前驱体中的铁、钴、镍、钕或钐元素和酚醛类树脂中含氧官能团形成配位体，作为形成磁性活性炭的辅助活化剂和磁性材料原料，在无机活化剂作用下炭化活化得到性能稳定的磁性活性炭，采用的无机活化剂为磁性材料前驱体与碳酸钠和氯化钾的混合物，采取的技术方案包括以下步骤：

（1）将酚类废渣、缩合固化剂、磁性材料前驱体和活化剂以质量比为：1:0.12-0.18:0.01-0.02:0.7-2混合均匀，粉碎研磨1-2h，在此过程中酚类废渣和甲醛已开始进行缩合反应生成酚醛树脂低聚物与无机活化剂的混合物，以固体甲醛或乌洛托品作为缩合固化剂；

（2）将酚醛类树脂低聚物与无机活化剂的混合物在110-150℃下加热0.5-2h，酚类废渣和甲醛的缩合反应完成，进一步交联为高分子量的固化酚醛类树脂，然后将其粉碎到100-200目，在此过程中酚醛类树脂含碳原料均匀负载在无机活化剂上，有利于后续炭化活化反应进行；

（3）将粉碎后的固化酚醛类树脂放入坩埚中，置于通氮气保护的箱式高温炉中，以5-10℃/min的加热速度升温到700℃，并在650-750℃下保温活化1-2h，然后停止加热和开始降温，在无机活化剂的作用下酚醛树脂热分解反应和热缩聚反应同时进行，树脂分子中的C-O、C-N、C-H键断裂使氧、氮和氢原子不断减少，稠环化合物的形成使炭化物的含碳量不断提高，无机活化剂刻蚀炭化物形成大量微孔；

（4）在降温到450-500℃时停止通入氮气，炭化物在空气存在下自然冷却到室温，在此过程中，被炭化物还原的铁、钴、镍、钕或钐元素又被氧化为磁性材料，给活性炭赋予磁性；

（5）向冷却后的活化料中分次加入去离子水，在70-80℃下浸渍溶解活化剂3次，浸渍溶液蒸发浓缩后作为无机活化剂循环使用；然后用去离子水洗涤到pH为6-8，在110-120℃下烘干得到磁性活性炭粉末产品。

3.一种酚类废渣为原料的磁性活性炭的应用方法，其特征在于先将酚类废水进行常规的化学预处理和生化处理，将磁性活性炭粉末以质量比0.02%-0.5%的比例加入待处理的废水中，在常温下通入空气鼓泡混合，对废水进行深度吸附处理0.2-1.0h，磁性活性炭上吸附的酚类有机污染物在活性炭表面、磁场和太阳光的催化作用下分解，处理后废水的COD去除率为75%-95%，COD去除率为80%-95%，氨氮去除率为70%-90%，色度去除率为50%-85%，用永磁体回收废水中的磁性活性炭粉末，磁性活性炭回收率95%-99%，循环使用10次后对酚类废水的处理效果没有明显变化；所述的酚类废水为对羟基苯海因、对羟基苯甘氨酸、对乙酰氨基苯酚、乙酰水杨酸或香兰素产品生产中产生的难生化废水，其COD为3000-5000mg/L，BOD为1000-2000mg/L，氨氮为1000-3000mg/L，悬浮物为200-500mg/L，色度为100-350，pH为6-9。