[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

说明书

本发明涉及一种酚类废渣为原料的磁性活性炭及其制备和应用方法，以化工制药酚类废渣和甲醛反应生成酚醛类树脂，在酚醛类树脂形成前掺杂磁性材料前驱体，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，并对形成的磁性活性炭进行空气氧化，得到综合性能优良的磁性活性炭粉末。本发明中采用磁性活性炭粉末吸附处理经过预处理和生化处理的酚类废水，在废水出水口设置掺杂永磁体的橡胶坝拦截回收磁性活性炭粉末，实现了以废治废和循环利用。本发明提供了一种酚类废渣处置和综合利用的新途径，可大幅降低了酚类废渣处置成本。

技术领域

本发明涉及一种酚类废渣为原料的磁性活性炭及其制备和应用方法，特别是将化工制药酚类废渣转化为磁性活性炭粉末，并将磁性活性炭粉末应用于酚类废水吸附处理的方法，属于化工和新材料领域。

技术背景

中国是世界上最大的化学制药中间体生产国，例如，药物阿莫西林中间体对羟基苯海因和对羟基苯甘氨酸年产近万吨，药物原料香兰素年产过万吨，药物对乙酰氨基苯酚中间体对氨基苯酚和药物阿司匹林年产达数万吨。这些药物及中间体生产过程中产生了大量酚类废渣和酚类废水。随着国家对环保监管政策的日益严格，化工制药行业中的酚类废渣和废水处理问题受到行业企业的高度重视。因为酚类废渣属于危险废弃物，国家对其处置有严格的法规限制。以对羟基苯海因生产的酚类废渣处理为例，焚烧法处置成本为0.3-0.5万元/吨，企业难以承受高昂的废渣处置成本，再加上各地具有危险废弃物处理资质的企业较少，许多对羟基苯海因生产企业被迫关停。酚类废水属于难生化处理废水，仅通过常规的化学预处理和生化处理方法很难实现达标排放，需要配合采用活性炭吸附深度处理，导致高浓度酚类废水处理成本高达50-150元/吨，废水产生量大的企业被迫大幅降低产量维持生产和生存。

化工制药酚类废渣和废水处理是世界性技术难题，至今没有经济合理的处理方法。申请人所在学校受企业委托寻求化工制药酚类废渣和废水处理适用技术，均因投资过大和处理成本过高无法达到企业基本要求，被迫转向产学研合作自主开发。近年来探索利用化工制药酚类废渣制备活性炭取得进展，已构建了化工制药酚类废渣综合利用专利群。例如，申请人在中国专利CN108946726A（2018-12-07）中公开了一种利用酚类废弃物制备高性能活性炭的方法，利用对羟基苯海因生产废渣制备高性能活性炭，实现了酚类废弃物的综合利用。申请人在中国专利CN10891088A（2018-11-30）中公开了一种制备高性能活性炭的复合活化剂及其应用，以廉价的Na₂CO₃-nKC1复合活化剂代替原料成本高的碳酸钾活化剂，克服了碳酸钠活化剂活化能力低的缺陷，在经济上具有很大的优势。申请人在中国专利CN108993397A（2018-12-14）公开了一种化工制药废弃物为原料的磁性活性炭及制备方法，以对羟基苯甘氨酸生产废渣为原料制备磁性活性炭，以可溶性铁盐作为磁性材料前驱体和活性炭制备的无机活化剂，从而提高了磁性活性炭的稳定性。合作企业对申请人新近开发的酚类废渣为原料的磁性活性炭在酚类废水处理中的应用更感兴趣，希望优化改进磁性活性炭性能和降低其生产成本，研究开发其在企业现有酚类废水处理中的应用，努力提升现有废水处理系统的处理能力。

发明内容

本发明的目的是提供一种酚类废渣为原料的磁性活性炭，以解决目前存在的酚类废渣处理的技术经济难题，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。