[发明专利]活性炭、水热炭及其制备方法

权利要求书

1.一种用于制备活性炭的方法，包括：

提供生物质；

将所述生物质与氧化剂混合以形成生物质-氧化剂混合物；

使所述生物质-氧化剂混合物经受水热碳化过程以形成与所述生物质相比具有增加的含氧官能团含量的水热炭；

将所述水热炭与活化剂混合以形成水热炭-活化剂混合物；以及

使所述水热炭-活化剂混合物经受化学活化过程以形成活性炭，

其中所述氧化剂为过氧化氢，其中所述水热炭具有比所述生物质多30％至70％的含氧官能团含量，

其中所述活化剂为氯化锌，以及

其中在所述水热炭-活化剂混合物中所述活化剂相对所述水热炭之比为2:1至10:1。

2.根据权利要求1所述的用于制备活性炭的方法，其中所述生物质包含以下一种或更多种：木材、坚果壳、荚、果核、皮。

3.根据权利要求1所述的用于制备活性炭的方法，其中所述生物质包含以下一种或更多种：椰子壳、棕榈仁壳、锯屑、籽、甘蔗渣、泥炭、褐煤和次烟煤。

4.根据权利要求1所述的用于制备活性炭的方法，其中以颗粒直径为0.5mm至5mm的粗颗粒的形式提供所述生物质。

5.根据权利要求1所述的用于制备活性炭的方法，其中所述生物质-氧化剂混合物包含60重量％至80重量％的所述生物质。

6.根据权利要求1所述的用于制备活性炭的方法，其中在200℃至300℃的温度下进行所述水热碳化过程20分钟至200分钟的时间。

7.根据权利要求1所述的用于制备活性炭的方法，其中所述水热炭具有比所述生物质多40％至60％的含氧官能团含量。

8.根据权利要求1所述的用于制备活性炭的方法，其中所述水热炭的含氧官能团含量为1.2meq/g至1.6meq/g。

9.根据权利要求8所述的用于制备活性炭的方法，其中所述含氧官能团含量为1.29meq/g、1.42meq/g或1.58meq/g。

10.根据权利要求8所述的用于制备活性炭的方法，其中所述含氧官能团含量包含以下一种或更多种：羧基、内酯基和酚基。

11.根据权利要求1所述的用于制备活性炭的方法，其中在350℃至650℃的处理温度下进行化学活化过程0.5小时至3小时的时间。

12.根据权利要求11所述的制备活性炭的方法，其中以5℃/分钟至15℃/分钟的速率使所述化学活化过程升温至所述处理温度。

13.根据权利要求1所述的用于制备活性炭的方法，其中在流量为20ml/分钟至100ml/分钟的氮气存在下进行所述化学活化过程。

14.根据权利要求1所述的用于制备活性炭的方法，其中所述活性炭具有1300m²/g至2000m²/g的介孔表面积，1.9cm³/g至3.8cm³/g的介孔体积，以及大于70％的介孔孔隙率。

15.根据权利要求14所述的用于制备活性炭的方法，其中对于所述活性炭来说：

所述介孔表面积为1331m²/g，所述介孔体积为1.98cm³/g，以及所述介孔孔隙率为76％；

所述介孔表面积为1780m²/g，所述介孔体积为3.5cm³/g，以及所述介孔孔隙率为100％；或者

所述介孔表面积为1815m²/g，所述介孔体积为2.8cm³/g，以及所述介孔孔隙率为98％。