[發(fā)明專利]過熱水蒸氣活化制備球形活性炭的方法及其產(chǎn)物和用途

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• 申請(qǐng)?zhí)枺?/td>: 201810779175.5
• 申請(qǐng)日: 2018-07-16
• 公開（公告）號(hào): CN108840335A
• 公開（公告）日: 2018-11-20
• 發(fā)明（設(shè)計(jì)）人: 常明珠
• 申請(qǐng)（專利權(quán)）人: 深圳市環(huán)球綠地新材料有限公司
• 主分類號(hào): C01B32/336
• 分類號(hào): C01B32/336;B01J20/20;B01J20/28;B01J20/30;A61K47/04
• 代理公司: 武漢智元知識(shí)產(chǎn)權(quán)代理事務(wù)所(普通合伙) 42234
• 代理人: 張炳楠;謝蓉

本發(fā)明屬于吸附材料技術(shù)領(lǐng)域，特別涉及熱水蒸氣活化制備球形活性炭的方法及其產(chǎn)物和用途。發(fā)明人驚訝地發(fā)現(xiàn)，使用本發(fā)明的制備方法，即碳化后的球形產(chǎn)物直接通入過熱蒸汽進(jìn)行活化處理，即低于550℃的惰性氣氛下進(jìn)行碳化處理；然后再經(jīng)升溫至550℃以上，利用550℃以上的過熱水蒸氣進(jìn)行高溫水蒸氣活化處理。由于球形活性炭的孔型結(jié)構(gòu)、比表面積和抗壓強(qiáng)度與活化的時(shí)間、溫度和氣氛有關(guān)；而采用本發(fā)明上述所述的碳化和活化處理方式，大大縮短活化處理的時(shí)間，節(jié)省能耗，同時(shí)有利于保證強(qiáng)度的前提下，獲得更大的比表面積，且還可以保持球形活性炭的形貌特征。

技術(shù)領(lǐng)域

本發(fā)明屬于吸附材料技術(shù)領(lǐng)域，特別涉及過熱水蒸氣活化制備球形活性炭的方法及其產(chǎn)物和用途。

背景技術(shù)

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(duì)含碳起始化合物進(jìn)行碳化，隨后進(jìn)行活化來獲得的，所述的含碳起始化合物優(yōu)選是這樣的能夠產(chǎn)生經(jīng)濟(jì)合理的產(chǎn)率的化合物。這是因?yàn)樵谔蓟^程中揮發(fā)性成分的離去以及隨后在活化過程中的燒盡而產(chǎn)生的重量損失是顯著的。

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(jì)七十年代末開始使用的球形活性炭。

球形活性炭相對(duì)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(yōu)點(diǎn)，這使得其對(duì)于某些應(yīng)用而言是有用的或者甚至是必不可少的：它是自由流動(dòng)的，耐磨損的或者更準(zhǔn)確的說不起灰塵的，以及硬的。球形活性炭對(duì)于例如特定的應(yīng)用領(lǐng)域而言是非常需要的，這是因?yàn)樗囟ǖ男螤睿约斑€因?yàn)樗叩哪湍p性。

對(duì)于球形活性炭的生產(chǎn)工藝有很多，例如采用含碳原始材料經(jīng)過碳化和活化處理，分別調(diào)控各個(gè)階段的處理工藝參數(shù)，實(shí)現(xiàn)球形活性炭的制備。但是，當(dāng)使用現(xiàn)有工藝制備球形活性炭時(shí)，還存在諸多缺陷。例如，現(xiàn)有工藝在實(shí)際生產(chǎn)中難以在得到較大粒徑的球形活性炭的同時(shí)，獲得令人滿意的機(jī)械和強(qiáng)度特性，實(shí)際應(yīng)用范圍受到較大限制。并且，現(xiàn)有工藝難以實(shí)現(xiàn)球形活性炭的粒徑、強(qiáng)度、孔徑、比表面積等參數(shù)與其吸附性能的協(xié)同。為此，需要提供這樣的球形活性炭，當(dāng)其具有特定的比表面積時(shí)，能夠具有優(yōu)于現(xiàn)有技術(shù)的力學(xué)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。同時(shí)，現(xiàn)有工藝中的碳化和活化過程往往能耗過大，致使制備成本大幅提升；因此，還需要開發(fā)更為穩(wěn)定、適合低成本、規(guī)模化生產(chǎn)的球形活性炭制備方法。

發(fā)明內(nèi)容

為了改善現(xiàn)有技術(shù)的不足，本發(fā)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；所述碳化是在惰性氣氛下進(jìn)行；

2)將步驟1)得到的產(chǎn)物進(jìn)行活化；所述活化處理是在過熱水蒸氣氣氛下進(jìn)行。

根據(jù)本發(fā)明，步驟1)中，所述聚合物可以通過將單體、引發(fā)劑混合進(jìn)行聚合反應(yīng)制備。作為實(shí)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(fā)生聚合反應(yīng)制備的聚合物，所述共聚物是指由兩種或更多種的單體發(fā)生聚合反應(yīng)制備的聚合物。

根據(jù)本發(fā)明，所述單體可以選自具有2～60個(gè)碳原子，并且具有至少1個(gè)碳碳雙鍵的化合物，例如具有2～20個(gè)碳原子，并且具有至少1個(gè)碳碳雙鍵的化合物。例如，所述單體可以選自下列物質(zhì)：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。

作為選擇，所述共聚物的聚合物母體包括衍生自第一單體的結(jié)構(gòu)單元和衍生自第二單體的結(jié)構(gòu)單元，其中所述第一單體具有2～10個(gè)碳原子且含有至少一個(gè)碳碳雙鍵，所述第二單體具有4～15個(gè)碳原子且含有至少兩個(gè)碳碳雙鍵。