【技术实现步骤摘要】
本申请涉及水处理材料领域，更具体地说，它涉及一种基于兰炭废水回收分馏酚提纯物和气化渣制得的多孔碳碳复合吸附材料及其制备方法和应用。
技术介绍
1、兰炭废水，又称半焦废水，是低变质煤(如不粘煤、弱粘煤、长焰煤)在中低温干馏(约450-650℃)过程以及煤气净化、兰炭蒸汽熄焦过程中形成的一种工业废水。由于兰炭废水是煤炭在中低温干馏过程中产生的废水，煤炭中很多有机物没有被高温裂解，残存在废水中，导致兰炭废水中煤焦油和低分子有机物浓度超过焦化废水10多倍，酚类和芳烃成分更难降解，使得兰炭废水成为更难处理的废水之一。
2、目前兰炭废水中污染物含量多达几百种，成分十分复杂。兰炭废水中有机污染物高达三十几种，主要为酚类物质、焦油类物质、苯的同系化合物以及芳烃族化合物。无机污染物主要有氨氮、硫化物、氰化物等。废水色度极高，废水中污染物质对人类、农作物、水产等构成极大危害，因此必须对废水进行处理，使之达到相关标准才能进行排放，目前开发的脱油-氨酚回收工艺是较为可行的方式，通过上述处理方法能够回收大部分粗油、粗酚物质，但回收物质如何利用仍需研究。
3、此外，我国作为产煤大国，也是煤炭消费的大国，煤气化技术作为重要的煤炭清洁利用技术迅速发展，但是煤气化过程中会产生大量的煤气化渣。煤气化渣主要由sio2、al2o3、fe2o3、cao和残炭组成，残炭在粗渣、细渣中质量分数相近，为30-40％。通过xrd分析气流床煤气化生成的粗渣和细渣的矿物组成，发现细渣中矿物质的主要成分为石英和莫来石，粗渣中矿物质除了石英和莫来石以外还有钙长石
4、如何将上述煤化工业产生的两种工业废弃物(气化渣和兰炭废水回收物)进行高价值再利用，对于资源再利用具有重要作用。
技术实现思路
1、为了实现气化渣和兰炭废水回收物两种工业废弃物的高价值资源再利用，本申请提供一种基于兰炭废水回收分馏酚提纯物和气化渣制得的多孔碳碳复合吸附材料及其制备方法和应用。
2、第一方面，本申请提供一种基于兰炭废水回收分馏酚提纯物和气化渣制得的多孔碳碳复合吸附材料的制备方法，采用如下的技术方案：
3、一种基于兰炭废水回收分馏酚提纯物和气化渣制得的多孔碳碳复合吸附材料的制备方法，包括以下步骤：
4、s1、将气化渣经过酸洗改性制得的预处理气化渣作为增强体基体；
5、s2、采用兰炭废水回收分馏酚提纯物与有机粘结剂、磷酸和溶剂混合后制得前驱体溶液；
6、s3、将步骤s1中制得的预处理气化渣浸渍在前驱体溶液中，升温碳化，制得多孔碳碳复合吸附材料。
7、通过采用上述技术方案，本申请中首先将气化渣经过酸洗改性，将气化渣中金属氧化物洗出，实现对于气化渣的扩孔，形成大孔增强体，然后将兰炭废水回收分馏酚提纯物与有机粘结剂、磷酸和丙三醇混合形成前驱体溶液，将步骤s1中的预处理气化渣浸渍在前驱体溶液中升温碳化，兰炭废水回收分馏酚提纯物中以酚类物质为主，将其作为碳源在后续高温碳化过程中会转化为碳基材料，构成吸附材料部分主体，而且更加关键的是碳化过程中酚类物质会经历缩聚、热解和脱氢碳化等过程，这个过程中会释放出如水、二氧化碳等小分子气体，有助于在吸附材料内部形成丰富的孔隙结构，而且本申请中以兰炭废水分馏提纯得到的酚类物质用于制备碳碳复合吸附材料，实现了废物的资源化利用，既减少了环境污染，还创造了经济价值，实现资源循环利用和可持续发展。
8、磷酸的添加可以促进前驱体溶液中不溶物的溶解，有利于促进材料受热均匀，而且在炭活化过程中磷酸可以抑制焦油的生成，提高碳化过程中固碳率，磷酸的导热系数是co2、水蒸汽和空气的数倍，从而可以降低活化温度，缩短活化时间；h3po4还可以起到骨架的作用，新生成的炭与无机磷通过化学反应结合在一起，去除无机成分后就出现有大量的内表面，产生更多的微孔。
9、h3po4活化剂在活性炭活化中的主要反应机理如下：
10、2h3po4→p2o5+3h2o
11、2h3po4→h2p2o72-+h2o+2h+
12、2h2p2o72-→p4+6o2+2h2o
13、2p2o5+5c→p4+5co2。
14、最终本申请中将酸化改性后气化渣浸渍在含有兰炭废水回收分馏酚提纯物、有机粘结剂以及磷酸和溶剂的前驱体溶液中，前驱体溶液中酚提纯物、有机粘合剂以及磷酸分散进入气化渣的孔隙结构中，有机粘合剂和酚提纯物分散在气化渣孔隙中并覆盖在气化渣上，然后升温碳化，这个过程中，有机粘合剂形成立体网状结构，并与酚提取物同时发生碳化反应和化学刻蚀，碳化反应中前驱体发生缩聚反应，产生二氧化碳、水以及其它小分子有机气体，并再次形成碳架，使得气化渣的原有孔隙被碳化后形成的碳架覆盖，并在表面形成新的孔隙和突触，经过增碳、刻蚀后，制得碳碳复合吸附材料的孔隙数目、孔容都得到明显增长，碘值达到了550-600的水平，对于色素及污水二沉出水均有较好的吸附性能。
15、可选的，步骤s2中兰炭废水回收分馏酚提纯物与有机粘结剂、磷酸和溶剂质量占比如下：
16、50-60％兰炭废水回收分馏酚提纯物、5-10％有机粘合剂、5-10％磷酸以及余量的溶剂。
17、通过以上技术方案，本申请中通过对于上述添加量的控制，尤其是磷酸含量的控制，磷酸含量会影响最终碳基体产生孔隙大小和结构，高剂量磷酸会产生中孔碳，而低剂量磷酸产生更多的微孔，本申请中通过对于磷酸添加量的控制，使得复合材料中微孔、中孔以及大孔数量均有大幅提升，孔隙数目和孔容得到明显增长，具有更好的吸附性能。
18、可选的，步骤s2中兰炭废水回收分馏酚提纯物中含酚量为2-3g/l。
19、通过采用上述技术方案，对于兰炭废水中酚类物质进行分馏并富集提纯后用于多孔碳碳复合吸附材料的制备，提供更多碳基质的同时实现了兰炭废水回收物的资源再利用。
20、可选的，步骤s2中兰炭废水回收分馏酚提纯物经过预处理后添加，具体操作为：将兰炭废水回收分馏酚提纯物与甲醛按照(50-60)：1的质量比混合后，在115-125℃下反应3-5h后干燥，制得以酚醛树脂为主的预处理兰炭废水回收分馏酚提纯物，然后与有机粘合剂和磷酸以及溶剂混合。
21、通过采用上述技术方案，将兰炭废水回收分馏酚提纯物与甲醛反应后制得以酚醛树脂为主的预处理兰炭废水回收分馏酚提纯物，酚醛树脂具有一定的粘性，因此将预处理气化渣在前驱体溶液中浸渍的时候，酚醛树脂附着在预处理气化渣的孔隙结构表面，然后后续经过碳化，形成结构稳定性更好，且以微孔和中孔为主的吸附材料，制得吸附材料的吸附性能更加优异。
22、可选的，步骤s3中将增强体基体浸渍在前驱体溶液中的时候，浸渍压力为1.2-1.5mpa，且浸渍时间为30-60min后再升温碳化处理。...
【技术保护点】
1.一种基于兰炭废水回收分馏酚提纯物和气化渣制得的多孔碳碳复合吸附材料的制备方法，其特征在于，包括以下步骤：
2.根据权利要求1所述的一种基于兰炭废水回收分馏酚提纯物和气化渣制得的多孔碳碳复合吸附材料的制备方法，其特征在于：步骤S2中兰炭废水回收分馏酚提纯物与有机粘结剂、磷酸和溶剂质量占比如下：
3.根据权利要求1所述的一种基于兰炭废水回收分馏酚提纯物和气化渣制得的多孔碳碳复合吸附材料的制备方法，其特征在于：步骤S2中兰炭废水回收分馏酚提纯物中含酚量为2-3g/L。
4.根据权利要求1所述的一种基于兰炭废水回收分馏酚提纯物和气化渣制得的多孔碳碳复合吸附材料的制备方法，其特征在于：步骤S2中兰炭废水回收分馏酚提纯物经过预处理后添加，具体操作为：将兰炭废水回收分馏酚提纯物与甲醛按照（50-60）：1的质量比混合后，在115-125℃下反应3-5h后干燥，制得以酚醛树脂为主的预处理兰炭废水回收分馏酚提纯物，然后与有机粘合剂和磷酸以及溶剂混合。
5.根据权利要求1所述的一种基于兰炭废水回收分馏酚提纯物和气化渣制得的多孔碳碳复合吸附材料的制备
6.根据权利要求1所述的一种基于兰炭废水回收分馏酚提纯物和气化渣制得的多孔碳碳复合吸附材料的制备方法，其特征在于：步骤S2中的有机粘合剂选用乙基纤维素、醋酸丁酸纤维素以及聚乙二醇中的一种或多种；步骤S2中的溶剂选用丙三醇、乙二醇中的一种或多种。
7.根据权利要求1所述的一种基于兰炭废水回收分馏酚提纯物和气化渣制得的多孔碳碳复合吸附材料的制备方法，其特征在于：步骤S1中气化渣酸洗改性的具体方法为：
8.根据权利要求7所述的一种基于兰炭废水回收分馏酚提纯物和气化渣制得的多孔碳碳复合吸附材料的制备方法，其特征在于：步骤S1中气化渣酸洗改性过程中浓硫酸酸洗后依次采用稀盐酸、蒸馏水进行清洗。
9.一种通过如权利要求1-8中任意一项制备方法制得的基于兰炭废水回收分馏酚提纯物和气化渣制得的多孔碳碳复合吸附材料。
10.如权利要求9所述的一种基于兰炭废水回收分馏酚提纯物和气化渣制得的多孔碳碳复合吸附材料作为过滤填料或吸附剂的应用。
...【技术特征摘要】
1.一种基于兰炭废水回收分馏酚提纯物和气化渣制得的多孔碳碳复合吸附材料的制备方法，其特征在于，包括以下步骤：
2.根据权利要求1所述的一种基于兰炭废水回收分馏酚提纯物和气化渣制得的多孔碳碳复合吸附材料的制备方法，其特征在于：步骤s2中兰炭废水回收分馏酚提纯物与有机粘结剂、磷酸和溶剂质量占比如下：
3.根据权利要求1所述的一种基于兰炭废水回收分馏酚提纯物和气化渣制得的多孔碳碳复合吸附材料的制备方法，其特征在于：步骤s2中兰炭废水回收分馏酚提纯物中含酚量为2-3g/l。
4.根据权利要求1所述的一种基于兰炭废水回收分馏酚提纯物和气化渣制得的多孔碳碳复合吸附材料的制备方法，其特征在于：步骤s2中兰炭废水回收分馏酚提纯物经过预处理后添加，具体操作为：将兰炭废水回收分馏酚提纯物与甲醛按照（50-60）：1的质量比混合后，在115-125℃下反应3-5h后干燥，制得以酚醛树脂为主的预处理兰炭废水回收分馏酚提纯物，然后与有机粘合剂和磷酸以及溶剂混合。
5.根据权利要求1所述的一种基于兰炭废水回收分馏酚提纯物和气化渣制得的多孔碳碳复合吸附材料的制备方法，其特征在于：步...
【专利技术属性】
技术研发人员：马頔，冯博，陶坤，张靖宇，王高华，
申请(专利权)人：西安优瑞卡环保科技有限公司，
类型：发明
国别省市：
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