煤热解含酚废水含有大量酚类物质,由于其难以生物降解的特性,成为该种废水处理的一个难题。酚类常被作为杀菌剂,对生物有一定的毒害作用,废水中未处理的酚类会破坏生态环境并可能直接危害人类健康。本文采用活性炭吸附法优化原有煤热解含酚废水处理工艺,利用煤热解沥青制备针对酚类的高吸附性能活性炭,并研究吸附机理。通过实验制备了CO2活化的沥青基成型活性炭,分析了活化温度、活化时间和(C02流量对活性炭微观结构和苯酚吸附性能的影响。900 ℃活化1 h,20 mL/(min · g)CO2流量的工况下制备的成型活性炭的苯酚吸附量为112mg/g(按国标测量),Langmuir拟合的饱和吸附量为175 mg/g,抗压强度为21 MPa。调节工况可继续提高苯酚吸附量,但机械强度会随之降低。对活性炭的孔隙结构的分析表明1-10nm的孔隙为活性炭吸附苯酚的主要结构,C02活化制备的活性炭的孔隙分布在该区间较多。该活性炭由大量5 nm左右的石墨纳米微晶组成,这种微晶堆叠的微观结构导致了活性炭较高的机械强度,而高温热处理和液压成型的形变导致了晶粒细化和这种微观结构。这种纳米晶体堆叠结构比石墨烯层状堆叠结构更容易通过活化来制造和扩大孔隙。表面官能团分析表明含氧官能团并非是苯酚吸附的位点,反而不利于苯酚的吸附,在C02活化过程中部分含氧官能团被还原性气氛除去。同时分析否定了电子供体-受体机理,静电力相互作用在吸附过程中同样作用甚微,π-π相互作用为主要吸附机理。吸附等温线用Langmuir模型拟合最佳,说明了该活性炭吸附苯酚过程中的单分子层吸附和类似的吸附位点。吸附动力学拟合中颗粒内扩散模型拟合效果最佳,说明活性炭吸附苯酚过程分外部扩散和内部扩散两个部分。热力学研究表明活性炭吸附苯酚是自发,熵增和放热过程,更接近于物理吸附,故有利于再生,其吸附热也符合π-π相互作用。吸附热力学实验中温度升高使苯酚吸附量上升的现象,说明了该种活性炭吸附苯酚的过程受扩散阻力的影响大于吸附热的影响。活性炭中低温热再生效果不佳,受到苯酚在活性炭复杂孔隙结构中扩散阻力的影响,而高温热再生和再活化效果较好。本文开发了热再生+酒精蒸汽吹扫的再生方式,再生效率超过90%。该活性炭在实际废水吸附实验中表现出吸附选择性,对酚类吸附效果较好,对醇类和醚类等极性有机小分子(易生物降解)吸附作用不明显。同时,发现其对长链醚类的催化降解和催化成环的现象。本文设计了活性炭吸附和再生气液固循环双流化床,可用于活性炭吸附处理含酚废水和再生的不间断运行。本文设计改进了煤热解含酚废水处理工艺,预期有运行稳定安全的优点,抗冲击性能更好。