该催化剂属专利技术，适用于在20~25℃条件下处理含酚废水和焦化废水。 含酚废水是一种对人类危害十分严重而又普遍存在的工业废水，酚类化合物，可使蛋白质凝固，对人类、水产生物及农作物都有极大危害。钢铁工业、煤气化工业中的炼焦工艺是以煤为原料，在隔绝空气条件下将煤加热到960~1000℃，得到焦碳和一些化工产品，同时，在生产过程中产生大量难以生物降解的芳香族有机化合物、杂环及多环化合物，且酚含量较高，处理比较困难，这些污染物如果未经处理或处理不当随废水排放，将对水体产生严重污染。寻找高效、经济、环境友好的处理方法一直是含酚废水处理领域的研究热点。 含酚废水处理目前常用的方法有：生化法、Feton试剂氧化法、催化湿式氧化法等。华中科技大学环境科学与工程学院提到（华中科技大学学报22(2005，4)79~81）生化法对焦化废水进行处理，处理后水的酚、氰含量基本达标，但生化处理后的废水色度仍然很高，含有大量难降解有机物，其COD不能达到国家排放标准，在不改变主体生化法工艺的情况下，还需要对生化系统的外排水进行深度处理。Fenton试剂是Fe2+和H2O2的组合（Chem. Soc．65(1894)899~9lo），在酸性（2.5~4.0）条件下Fe2+能有效地催化H2O2产生OH—，OH— 具有极强的氧化能力，它可将有机污染物在短时间内氧化降解。由于Fe2+是溶解在溶液中的，Fe2+难与反应介质分离回收，易流失和引起二次污染。催化湿式氧化法是八十年代国际上发展起来的一种处理高浓度难生物降解有机废水的处理技术（U S 4699720,1987）。它是在反应釜中，在催化剂作用下，于高温高压条件下用氧气或空气直接将污水中的有机物氧化成CO2、H2O等无害物，以达到净化的目的。至今有多种过渡金属氧化物被认为对湿式氧化有催化活性，大连化学物理研究所的杜鸿章、房廉清等人在（水处理技术23(1997，2)83-87）提到的贵金属系列催化剂的活性高、寿命长，是催化湿式氧化法较有效的催化剂，但由于该方法所用的催化剂价格昂贵，污水处理所用的设备成本高，使其应用受到极大限制。 技术内容： 主要解决的技术问题是：提出一种价格低廉，可回收的，在20~25℃条件下处理含酚污水简便易行的催化剂。 活性炭载氧化铁催化剂，其组分和含量为： 氧化铁重量百分比含量为1.0~10.0％，活性炭重量百分比含量为90.0~99.0％。 活性炭载氧化铁催化剂处理含酚废水的方法： 取含酚废水或焦化废水100mL放入250mL锥型瓶中，加入制备好的氧化铁重量百分比含量为1.0％的活性炭载氧化铁催化剂1.5g，调节溶液pH=5．0，于20-25℃搅拌20~30min，过滤，滤液即为处理过的含酚废水。用氧化铁重量百分比含量为2.0％或5.0％的活性炭载氧化铁催化剂处理含酚废水，具有与氧化铁重量百分比含量为1.0％的活性炭载氧化铁催化剂同样的效果。 与现有技术相比所具有的优点： 活性炭载氧化铁催化剂制备方法简便易行，价格低廉，可回收，在20~25℃条件下处理含酚污水简便易行。活性炭载氧化铁催化剂的制备是以三氯化铁(FeCl3)和活性炭为原料，将铁氧化物载到活性炭上，催化剂制备方法简便、价格低廉、稳定性好、易于回收、催化活性高。用该催化剂处理含酚废水，可在pH=5.0的弱酸性条件下，在20~25℃的室温条件下直接进行，不需要加热，大大地节约了能源，活性炭载氧化铁催化剂可直接处理污水，不需要加H2O2或通O2，易于操作，反应条件温和，处理成本低廉，COD能达到国家排放标准(<150mg/L)，COD去除率高，可达到94％以上。

人类在发展过程中目前面临能源危机和环境污染双重压力。在能源消费方面，目前世界能源消耗91%的是一次性矿物燃料能源，但矿物燃料是有限的，不可能成为人类的永久性能源。因此寻找可替代化石能源的新能源是人类可持续发展的必由之路。 据估计，全世界每年由光合作用而固定的碳达2×1011 吨，含能量达3×1018 千焦，可开发的能源约相当于全世界每年耗能量的10 倍；生成的可利用干生物质约为1700 亿吨，而目前将其作为能源来利用的仅为13 亿吨，约占其总产量的0.76％，生物质资源开发利用潜力巨大。据测算，我国拥有的生物质能资源为50 亿吨左右，是我国目前总能耗的4 倍左右[5]。生物质资源虽然丰富，但由于保存和转化的技术落后导致生物质资源浪费严重，如秸秆等农业废弃物在田间焚烧，林业产品加工产生的木屑、锯末等被直接丢弃，食品加工的壳、皮等被当作垃圾填埋，这不仅污染了环境，还造成了生物质资源的巨大浪费 利用生物质制备炭材料，在能源领域利用可以直接作为燃料使用，可以避免生物质原料本身能量密度低、体积庞大难于运输等弊端，同时相对于燃煤可以减少硫排放，从而减少对环境的污染，但目前制造成本高，只有在特定的场合才使用，目前生物质炭在能源方面主要作为高端的燃料电池正极材料。另一方面生物质炭本身的多孔性致使它具有巨大的比表面积、发达的孔隙结构以及较好的化学稳定性和机械强度，在环保领域对重金属良好的吸附性能，因此对重金属废水处理及土壤恢复与改良具有巨大的应用潜力[8-14]。 由于传统工艺制造活性炭成本高，因此限制了其应用范围。如何最大限度降低制造成本是科研工作必须努力的方向。 生物质炭的制备方法主要分为：热分解法，微波炭化法，水热炭化法。热分解炭化法是目前制备生物质炭的主要方法，热分解制备生物质炭是在隔绝空气条件下生物质的高温裂解成炭，一般需要炭化与活化两个过程且二者可分步或同步进行。首先炭化过程是在300 –1000 0C下使生物质中分子链中C-O、C-C键断裂成炭，随着温度的升高, 生物质炭的产量降低, 含碳量逐渐增加。活化的目的是利用气体或化学物质改变炭化料的内部结构, 扩大孔体积, 增加活性炭的吸附性能。物理活化采用如水蒸气、空气、CO2进行活化；化学活化则采用化学物质如NaOH，ZnCl2，KOH, K2CO3等在600~11000C下活化，得到活性生物质炭产品。热分解法的缺点在于反应时间长，反应耗能大，传热效率低和反应原料加热不均匀等。微波炭化法则是通过被加热体内部偶极分子的高频往复运动，使分子间相互碰撞产生大量摩擦热量，继而使物料内外部同时快速均匀升温从而达到裂解及炭化的目的。微波加热具有操作简单、升温速率快、反应效率高、可选择性均匀加热等优点。生物质通过微波炭化处理其活性炭得率较高(一般达到40%左右)且表面积大。但微波炭化的不足在于物料的反应温度不能精确控制，过量的微波辐射将对人体健康有损害且工业化放大过程比较困难。水热炭化法是在一定温度(一般200 ℃)和压强（下将水热反应釜内的生物质( 碳水化合物、有机分子和废弃生物质等) 、催化剂和水进行加热，实现对生物质炭化的过程。水热炭化一般制得的生物质表面积小一般500m2/g以下，同时反应时间长，因此生产成本较高。 总之制备生物质炭材料具有丰富的原料来源，同时在能源及环境方面具有广阔的应用前景，尤其在重金属污染治理及土壤恢复及改良前景更为广阔。但目前生物质转化为炭流程长，分解温度高，造成生产成本高而致使生物质的利用率低。如何更高效、成本更低廉实现生物质的炭转化，无论对于人类能源结构优化及环境保护均有十分重要的现实意义。 本项目提出了一种酸催化裂解炭化生物质原料的方法，采用酸催化直接将生物质分解及炭化，并在低温下(2000C左右)加速炭化及活化(6000C以下) 过程，吸收炭化及活化过程蒸发的酸及液态有机物，酸进行循环利用，实现生物质炭材料绿色制备。由此可以制备出生物质炭材料比表面在1000m2/g以上，得率达到50%以上，从而降低生物质炭的制造成本，拓宽其应用范围。二．技术路线酸催化生产技术路线见下图，生物质粉碎后，采用一定酸浸湿润，干燥后进行炭化及活化，控制在4000C下炭化完全冷却，炭化活化过程进行酸回收并返回使用，炭化完全后冷却，加粘结剂压块便得到生物质炭。  图1 酸催化制备生物质炭工艺流程三．技术开发内容及指标技术开发内容生物质原料的筛选及酸种类的筛选温度、时间工艺参数的优化；粘结剂的选择与添加工艺确定日处理1吨中试放大设备选择与设计；技术指标生物质炭得率大于50%；生物质炭的碳含量高于80%；生物质炭燃烧后的灰分小于5%；生物质炭材料比表面在1000m2/g以上。四．经济效益初步分析生物质炭售价按3000元/吨计算，原材料及处理成本约1500元/吨；按年生产1万吨计算，年效益为=（3000-1500）x10000=1500万元。 本项目作为生物质炭新工艺相对于传统工艺，大幅度提高了生物质炭的转化效率及降低了生产成本，因此经济效益非常显著，如果作为活性炭使用效益更加显著。同时具有很好的推广前景。

利用农业废弃物秸秆生产生物炭，返施农田，并辅助其它技术， 可以达到固定重金属污染农田，在微污染农田中生产出合格产品，挽 救因重金属污染造成的农田损失；同时可以减少化肥施用量，达到减 施以保护地表环境免受富营养化污染。目前重金属造成农田的污染修 复以及化肥减施大部分属于国家公益项目。 农田重金属固定技术已经在天津东丽区区示范运行 3 年，运行效 果好，蔬菜重金属达到标准，增加农作物产量，减少化肥施用，因此， 广受农民欢迎。

由生物质制成的炭具有无烟、无味、热值高等特点，可以直接施放到土壤中或作为炭基肥的原料使用，一方面改良土壤、增加肥力，另一方面利用其耐降解性质，延长碳在土壤中的封存时间，降低温室效应对全球气候变化的负面影响。此外，生物炭是一种很好的吸附剂，具有较大的比表面积，其表面含有丰富的含氧活性功能团，可净化水质，吸附土壤中一些常见的环境污染物如重金属、农药等。因成本较低，已广泛使用于化工、冶金、环保、农业等领域。 目前，已有的生物炭生产系统都会至少存在下列问题之一：①产能小，难以满足大规模生产需求，如窑式炉、釜式、螺旋推进炉等；②炉内温度难以控制，生物炭品质难以保证，如竖流式炉等；③对原料要求高，应用范围受到限制，如回转窑；④能耗大，生产成本高，存在环境污染（特别是焦油难处置）。针对以上问题，东南大学将炭化过程产生的副产品（焦油和热解气）进行燃烧，燃烧产生的高温烟气采用内外联合加热方式为生物质炭化过程提供热量，无焦油产生，实现连续式进出料和能量梯级利用。目前已建成日处理秸秆量7吨和24吨的成套工程，日产生物炭约2.1吨和7.5吨。工程连续稳定运行。 本技术已申请国家发明专利3件（授权2件），发表学术论文12篇，获国家“973”、江苏省环保厅科技项目支持。

利用农业废弃物秸秆生产生物炭，返施农田，并辅助其它技术，可以达到固定重金属污染农田，在微污染农田中生产出合格产品，挽救因重金属污染造成的农田损失；同时可以减少化肥施用量，达到减施以保护地表环境免受富营养化污染。目前重金属造成农田的污染修复以及化肥减施大部分属于国家公益项目。 农田重金属固定技术已经在天津东丽区区示范运行 3 年，运行效果好，蔬菜重金属达到标准，增加农作物产量，减少化肥施用，因此，广受农民欢迎。

活性炭是现代化学工业，石油工业，食品工业，医药工业，饮用水处理等行业不可缺少的处理吸附，脱色，净化剂，应用范围十分广泛，尤以粒状活性炭最为重要，世界上许多国家和地区都十分重视它。在日本，丹麦，瑞典，美国等发达国家研究，生产应用活性炭的历史近百年；在中国虽然起步较晚，但在应用硬果壳制备活性炭的生产工艺方面有较大的成功，先后有采用核桃壳，椰子壳，棕榈壳，桃核，杏仁壳及木屑等为原料来制备粒状或粉状活性炭，由硬果壳制备的活性炭均为粒状，可再生重复使用，应用价值大；由木屑制备的粒状活性炭，生产成本较低，一般为一次性使用，不便于再生。活性炭生产方法可分为物理活化法和化学活化法两大类，各有优缺点，但化学活化法由于活化剂种类及浓度的不同而使活性炭的孔径大小，长短等主要技术指标有较大的差异，人们通过控制选择活化剂，活化剂浓度，PH值大小；活化温度高低等条件来达到制备出不同规格型号的粒状活性炭，以供不同用途选用。

由生物质制成的炭具有无烟、无味、热值高等特点，可以直接施放到土壤中或作为炭基肥的原料使用，一方面改良土壤、增加肥力，另一方面利用其耐降解性质，延长碳在土壤中的封存时间，降低温室效应对全球气候变化的负面影响。此外，生物炭是一种很好的吸附剂，具有较大的比表面积，其表面含有丰富的含氧活性功能团，可净化水质，吸附土壤中一些常见的环境污染物如重金属、农药等。因成本较低，已广泛使用于化工、冶金、环保、农业等领域。 目前，已有的生物炭生产系统都会至少存在下列问题之一：①产能小，难以满足大规模生产需求，如窑式炉、釜式、螺旋推进炉等；②炉内温度难以控制，生物炭品质难以保证，如竖流式炉等；③对原料要求高，应用范围受到限制，如回转窑；④能耗大，生产成本高，存在环境污染（特别是焦油难处置）。针对以上问题，东南大学将炭化过程产生的副产品（焦油和热解气）进行燃烧，燃烧产生的高温烟气采用内外联合加热方式为生物质炭化过程提供热量，无焦油产生，实现连续式进出料和能量梯级利用。目前已建成日处理秸秆量7吨和24吨的成套工程，日产生物炭约2.1吨和7.5吨。工程连续稳定运行。

活性炭作为一种多孔材料，由于其具有发达的孔径结构和丰富的表面官能 团，所以广泛应用于国民经济部门和人们的日常生活。活性炭不仅可用于液相 脱色，上下水净化，气相吸附，溶剂回收，空气净化；还可用于催化剂的合成， 作为贵金属催化剂的载体。寻求新原料制备高性能的活性炭具有重要的意义。 湿地植物在冬季出现枯萎的现象，若不及时收割，会导致基质阻塞和腐烂 等问题。当前湿地植物秸秆大多通过焚烧和填埋的方式进行处理，利用率低且 污染环境。本项目技术在研究过程中发现，湿地植物秸秆具有孔结构发达、碳 含量高等特点，故采用湿地植物秸秆作为生产活性炭的原料，既能解决湿地植 物秸秆利用率低、污染环境的问题，又能降低活性炭的生产成本，废物利用。 本技术采用新型的改性方法和活化方法：首先，采用表面改性的方法来提 升活性炭的吸附性能；其次，采用原位改性的方法，节约成本，简化工艺，提 升活性炭性能；再次，使用新型活化剂，实现一步法直接活化生产目标活性炭， 使其具有特定孔径结构和官能团。 本项目技术制备出的新型活性炭，比表面积高，表面官能团丰富，对重金 属、有毒有害有机污染物具有高效的吸附性能。以植物生物质为原料制备活性 炭，过程简单，速度快，制备成本低，产品性能优异，具有良好的实用性能。

　活性炭是利用富碳的原料，通过物理或化学的方法，经炭化活化制得的产品。制造活性炭的原料包括各种煤炭（约占52%）、木材（约33%）、椰子壳和各种坚果壳、果核（10%）、以及其它农林副产品（少于5%）。煤炭作为一种重要的化工原料，特别是在我国的煤炭供应严重不足的情况下，用煤炭生产活性炭成本较高。近年来，由於我国天然林保护工程的实施，国内木材产量锐减，扩大木质活性炭生产规模也受到限制。而另一方面，国际市场上商业活性炭的价格持续下降。随着我国社会经济快速发展和世界经济一体化进程，寻找价格低廉且资源丰富的活性炭生产原料已成为我们的当务之急。竹材，是一种可再生的林业产品，它的化学组成与木材基本相同（纤维素、半纤维素和木素等），作为活性炭的生产原料有着广阔的前景。采用竹材生产活性炭不仅能获得经济效益、社会效益和生态效益，又能促进竹类资源的产业化开发与提升。研究中的有关成果（例如表面化学特性与相吸附能力的关系、一步法制备高效活性炭工艺、炭化过程的两步连续反应数学模型、和活性炭的表面官能团及其化学吸附机理的研究等）引起国内外同行的广泛关注，纷纷来信索取论文单行本，并通过电子邮件深入讨论。正是基于创造性地利用农业废弃物转换成高效的环保产品，2001年10月与新加坡南洋理工大学赖奕章(Lua Aik Chong)教授共享由Asian Economic Review 主办的2001年亚洲发明大奖(Asian Innovation Award 2001)。本人愿为我国竹材资源的合理利用、高效低价活性炭的开发生产、吸附分离理论体系的完善、以及开发活性炭的应用新领域贡献自己微薄的力量。