[發明專利]過熱水蒸氣活化制備球形活性炭的方法及其產物和用途

在審

• 申請號: 201810779175.5
• 申請日: 2018-07-16
• 公開（公告）號: CN108840335A
• 公開（公告）日: 2018-11-20
• 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;B01J20/28;B01J20/30;A61K47/04
• 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

1.一種球形活性炭的制備方法，其特征在于，包括如下步驟：

1)將球形聚合物碳化；所述碳化是在惰性氣氛下進行；

2)將步驟1)得到的產物進行活化；所述活化處理是在過熱水蒸氣氣氛下進行。

2.根據權利要求1所述的制備方法，其特征在于，所述聚合物可以是經磺化的聚合物或未經磺化的聚合物；當使用未經磺化的聚合物時，可以在碳化步驟之前進行磺化和/或碳化過程中原位進行磺化；

所述磺化是將未經磺化的聚合物與磺化劑接觸進行。所述磺化劑可以選自硫酸(如濃硫酸)、發煙硫酸、SO₃中的一種或多種的混合物；

未經磺化的球形聚合物與磺化劑的總重量比可以是3:1～1:3，例如2:1～1:2，如1:1～1:1.5；

優選地，當在碳化步驟之前進行磺化時，磺化步驟的溫度可以為60-300℃，如70-230℃，例如為80-150℃；

優選地，磺化步驟的時間可以為0.5-12小時，優選1-10小時，如2-10小時；

優選地，所述磺化是在惰性氣體氣氛下進行的，所述惰性氣體可以選自氮氣、氦氣、氬氣中的一種或多種的混合物。

3.根據權利要求1或2所述的制備方法，其特征在于，步驟1)的碳化的溫度可以為100-950℃，例如150-900℃，如300-850℃；

當選用球形聚合物，在碳化步驟之前進行磺化時，碳化步驟的起始溫度可以等于或高于磺化溫度的終結溫度。

4.根據權利要求1-3任一項所述的制備方法，其特征在于，所述碳化可在2個或更多個溫度區域依次進行，例如在2至10個溫度區域依次進行。并且優選地，所述溫度區域的溫度彼此不相同；或者，碳化可以在梯度上升的溫度下進行；

優選地，所述碳化在不同溫度區域內可以具有相同或不同的升溫速率，和相同或不同的保溫時間；

優選地，當碳化在2個或更多個溫度區域依次進行時，首先在第一溫度區域碳化，然后依次進入下一溫度區域，例如第二溫度區域碳化；例如，第一溫度區域的溫度可以是100～500℃，例如150～450℃；第二溫度區域的溫度可以高于第一溫度區域，例如500～650℃，如550～650℃；

優選地，所述碳化在不同溫度區域內可以具有相同或不同的碳化氣氛；

優選地，當碳化在2個或更多個溫度區域依次進行時，首先在第一溫度區域碳化，然后依次進入下一溫度區域，例如第二溫度區域碳化；例如，第一溫度區域的碳化是在惰性氣體和氧氣的混合氣氛下進行，混合氣氛中氧氣的體積百分比為1-5％；第二溫度區域的碳化是在惰性氣體氣氛下進行；

優選地，所述碳化時間為30分鐘-10小時，例如1-8小時，如2-6小時；

優選地，所述惰性氣體選自氮氣、氦氣、氬氣中的至少一種。

5.根據權利要求1-4任一項所述的制備方法，其特征在于，步驟2)中，所述過熱水蒸氣的溫度為550℃以上，優選地，所述過熱水蒸氣的溫度為600-1050℃；例如650-1000℃，如700-950℃；

優選地，步驟2)中，所述活化處理的氣氛還包含惰性氣體，優選為氮氣。優選地，所述惰性氣體和過熱水蒸氣的體積比(流速比)在3:1以上，例如4:1～10:1，優選4:1～8:1；

優選地，步驟2)中，所述次活化處理的氣氛還可以包含其他氣體，例如包含氧化碳類(例如CO₂)、氧氣和氨；

優選地，步驟2)中，所述活化處理的溫度為550℃以上，優選地，所述活化處理的溫度為550-1000℃；例如600-950℃，如650-900℃。所述活化處理的時間可以為1-12小時，例如4-8小時。

6.一種球形活性炭，其通過權利要求1-5任一項所述的方法制備得到。

7.權利要求6所述的球形活性炭作為吸附劑的用途。

優選地，所述的球形活性炭可以用于吸附有害性氣體，如有機物蒸汽，如苯蒸汽；或者，所述球形活性炭用于吸附有機物，如四氯化碳；或者，所述球形活性炭用于食品工業中，如作為準備和/或脫色食品。