[發明專利]球形活性炭的活化方法及其產物和用途

有效

• 申請號: 201810779186.3
• 申請日: 2018-07-16
• 公開（公告）號: CN108996503B
• 公開（公告）日: 2020-11-03
• 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;C01B32/312;C08F212/12;C08F232/08;B01J20/20;B01D53/02;B01J20/30
• 代理公司: 北京知元同創知識產權代理事務所(普通合伙) 11535
• 代理人: 劉元霞

1.一種球形活性炭的活化方法，其特征在于，包括如下步驟：

1）將碳化后的球形聚合物浸泡于堿性醇溶液，所述堿性醇溶液為堿性化合物溶解于液態醇溶劑中形成的堿性醇溶液，所述堿性化合物選自氫氧化鉀或氫氧化鈉，所述液態醇溶劑選自甲醇、乙醇或丙醇，所述堿性醇溶液中堿性化合物和液態醇溶劑的摩爾比為1:12~20；所述堿性醇溶液中堿性化合物的質量和碳球質量比為1: 20；

步驟1）所述碳化在2個或更多個溫度區域依次進行，首先在第一溫度區域碳化，然后進入第二溫度區域碳化；第一溫度區域的溫度是150~500℃；第二溫度區域的溫度為500~950℃；碳化升溫的速度不超過10℃/min，碳化時間為1-8小時；

所述碳化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3-5%；第二溫度區域的碳化是在惰性氣體氣氛下進行；

所述碳化后的球形聚合物的中值粒徑D₅₀為0.2-1.5 mm；

2）堿性醇溶液處理后的碳化后的球形聚合物經液態醇溶劑洗滌干燥后，將步驟1）得到的產物進行活化；

所述活化包括第一活化步驟和第二活化步驟；

所述第一活化步驟在含有水蒸氣的氣氛中進行；所述第二活化步驟在含有CO₂的氣氛中進行；所述第一次活化處理的溫度為800-1200℃，所述第一活化步驟的時間為3-13小時；所述第一活化步驟的氣氛包含水蒸氣/氮氣的混合物；所述氮氣和水蒸氣的流速比在4:1~10:1；所述第一活化步驟的氣氛不包含其他氣體；

所述第二活化步驟的溫度為800-1200℃，時間為1-8小時；所述第二活化步驟的氣氛包含CO₂與氮氣的混合物，所述氮氣與CO₂的流速比為10:1~2:1；所述第二活化步驟的氣氛不包含其他氣體；

所述聚合物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，在碳化之前進行磺化和/或碳化過程中原位進行磺化；

在碳化步驟之前進行磺化，磺化步驟的溫度為70-230℃，時間為0.5-12小時；

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

2.根據權利要求1所述的活化方法，其特征在于，步驟1）中，所述堿性醇溶液中堿性化合物和液態醇溶劑的摩爾比為1:15。

3.根據權利要求1所述的活化方法，其特征在于，步驟1）中，堿性醇溶液處理后的碳化后的球形聚合物經洗滌干燥后再進行活化處理。

4.根據權利要求1所述的活化方法，其特征在于，所述磺化是將未經磺化的聚合物與磺化劑接觸進行；所述磺化劑選自硫酸、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是2:1~1:2。

5.根據權利要求4所述的活化方法，其特征在于，所述硫酸為濃硫酸，未經磺化的球形聚合物與磺化劑的總重量比是1:1~1:1.5。

6.根據權利要求1所述的活化方法，其特征在于，磺化步驟的溫度為80-150℃，時間為2-10小時。

7.根據權利要求1所述的活化方法，其特征在于，所述碳化升溫的速度為不超過5℃/min。

8.根據權利要求7所述的活化方法，其特征在于，碳化升溫的速度為不超過3℃/min，碳化時間為2-6小時。

9.根據權利要求1所述的活化方法，其特征在于，所述碳化后的球形聚合物的中值粒徑D₅₀為0.2-0.8 mm。

10.根據權利要求9所述的活化方法，其特征在于，所述碳化后的球形聚合物的中值粒徑D₅₀為0.3-0.6 mm。