[發明專利]球形活性炭的制備方法及其產物和用途

在審

• 申請號: 201710780469.5
• 申請日: 2017-09-01
• 公開（公告）號: CN108394900A
• 公開（公告）日: 2018-08-14
• 發明（設計）人: 常明珠
• 申請（專利權）人: 深圳市環球綠地新材料有限公司
• 主分類號: C01B32/336
• 分類號: C01B32/336;B01J20/20;B01D53/02;B01D15/08
• 代理公司: 武漢智元知識產權代理事務所(普通合伙) 42234
• 代理人: 張炳楠;謝蓉

本發明屬于吸附材料技術領域，特別涉及球形活性炭的制備方法及其產物和用途。使用本發明的制備方法，能夠以良好的收率和較低的成本制備得到現有技術中無法制備的具有較大粒徑的球形活性炭。并且，所制備得到的活性炭具有本領域技術人員預料不到的物理或機械性能。

技術領域

本發明屬于吸附材料技術領域，特別涉及球形活性炭的制備方法及其產物和用途。

背景技術

活性炭具有寬泛的非特異性吸附性能，并且因此是最廣泛使用的吸附劑。活性炭通常是通過對含碳起始化合物進行碳化，隨后進行活化來獲得的，所述的含碳起始化合物優選是這樣的能夠產生經濟合理的產率的化合物。這是因為在碳化過程中揮發性成分的離去以及隨后在活化過程中的燒盡而產生的重量損失是顯著的。

所生產的活性炭的性質(如細孔性或者粗孔性、堅固性或者脆性等)取決于起始材料的不同。常規的起始材料是椰子殼、木炭和木材、泥煤、石煤、瀝青等，由于其來源廣泛，因為使得活性炭的應用價值得到更多的提升。

但是，由于工藝的不同，活性炭可以以不同的形式來使用，例如有粉末碳，碎片狀碳，粒狀碳(Kornkohle)，成型碳(Formkohle)以及從二十世紀七十年代末開始使用的球形活性炭。

球形活性炭相對于其他形式的活性炭例如粉末碳，碎片狀碳，粒狀碳，成型碳等而言具有眾多的優點，這使得其對于某些應用而言是有用的或者甚至是必不可少的：它是自由流動的，耐磨損的或者更準確的說不起灰塵的，以及硬的。球形活性炭對于例如特定的應用領域而言是非常需要的，這是因為它特定的形狀，以及還因為它高的耐磨損性。

球形活性炭今天仍然主要是通過多階段和非常昂貴的方法來生產的。最廣為人知的方法包括由石煤焦油瀝青和來自石化工業的合適的瀝青殘留物來生產小球體，氧化所述的瀝青以使得它們不可熔化，然后低溫碳化和活化。例如，球形活性炭還可以在多階段方法中由瀝青來制造。這些多階段方法是非常昂貴的，并且這種球形活性炭相關的高成本阻止了許多的應用，在這些應用中球形活性炭因為其性能而本應是優選的。

對于球形活性炭的生產工藝有很多，例如采用含碳原始材料經過碳化和活化處理，分別調控各個階段的處理工藝參數，實現球形活性炭的制備。但是，當使用現有工藝制備球形活性炭時，還存在諸多缺陷。例如，現有工藝在實際生產中難以在得到較大粒徑的球形活性炭的同時，獲得令人滿意的機械和強度特性，實際應用范圍受到較大限制。并且，現有工藝難以實現球形活性炭的粒徑、強度、孔徑、比表面積等參數與其吸附性能的協同。為此，需要提供這樣的球形活性炭，當其具有特定的比表面積時，能夠具有優于現有技術的力學特性。并且，所述球形活性炭能夠在避免其性能降低的前提下，獲得盡可能大的粒徑。更進一步地，還需要開發更為穩定、適合規模化生產的球形活性炭制備方法。

發明內容

為了改善現有技術的不足，本發明提供一種球形活性炭的制備方法，包括如下步驟：

1)將球形聚合物碳化；

2)將步驟1)得到的產物活化。

根據本發明，步驟1)中，所述聚合物可以通過將單體、引發劑混合進行聚合反應制備。作為實例，所述聚合物可以是均聚物或共聚物。其中，所述均聚物是指由一種單體發生聚合反應制備的聚合物，所述共聚物是指由兩種或更多種的單體發生聚合反應制備的聚合物。

根據本發明，所述單體可以選自具有2～60個碳原子，并且具有至少1個碳碳雙鍵的化合物，例如具有2～20個碳原子，并且具有至少1個碳碳雙鍵的化合物。例如，所述單體可以選自下列物質：乙烯、丙烯、異丙烯、丁烯、異丁烯、戊烯、異戊烯、新戊烯、己烯、異己烯、新己烯、苯乙烯、甲基苯乙烯、丙烯酸、甲基丙烯酸、丙烯酸甲酯、甲基丙烯酸甲酯、丁二烯、戊二烯、異戊二烯、戊二烯、異己二烯、二乙烯苯、二乙二醇二乙烯基醚。