[发明专利]过热水蒸气活化制备球形活性炭的方法及其产物和用途

权利要求书

1.一种球形活性炭的制备方法，其特征在于，包括如下步骤：

1)将球形聚合物碳化；所述碳化是在惰性气氛下进行；

2)将步骤1)得到的产物进行活化；所述活化处理是在过热水蒸气气氛下进行。

2.根据权利要求1所述的制备方法，其特征在于，所述聚合物可以是经磺化的聚合物或未经磺化的聚合物；当使用未经磺化的聚合物时，可以在碳化步骤之前进行磺化和/或碳化过程中原位进行磺化；

所述磺化是将未经磺化的聚合物与磺化剂接触进行。所述磺化剂可以选自硫酸(如浓硫酸)、发烟硫酸、SO₃中的一种或多种的混合物；

未经磺化的球形聚合物与磺化剂的总重量比可以是3:1～1:3，例如2:1～1:2，如1:1～1:1.5；

优选地，当在碳化步骤之前进行磺化时，磺化步骤的温度可以为60-300℃，如70-230℃，例如为80-150℃；

优选地，磺化步骤的时间可以为0.5-12小时，优选1-10小时，如2-10小时；

优选地，所述磺化是在惰性气体气氛下进行的，所述惰性气体可以选自氮气、氦气、氩气中的一种或多种的混合物。

3.根据权利要求1或2所述的制备方法，其特征在于，步骤1)的碳化的温度可以为100-950℃，例如150-900℃，如300-850℃；

当选用球形聚合物，在碳化步骤之前进行磺化时，碳化步骤的起始温度可以等于或高于磺化温度的终结温度。

4.根据权利要求1-3任一项所述的制备方法，其特征在于，所述碳化可在2个或更多个温度区域依次进行，例如在2至10个温度区域依次进行。并且优选地，所述温度区域的温度彼此不相同；或者，碳化可以在梯度上升的温度下进行；

优选地，所述碳化在不同温度区域内可以具有相同或不同的升温速率，和相同或不同的保温时间；

优选地，当碳化在2个或更多个温度区域依次进行时，首先在第一温度区域碳化，然后依次进入下一温度区域，例如第二温度区域碳化；例如，第一温度区域的温度可以是100～500℃，例如150～450℃；第二温度区域的温度可以高于第一温度区域，例如500～650℃，如550～650℃；

优选地，所述碳化在不同温度区域内可以具有相同或不同的碳化气氛；

优选地，当碳化在2个或更多个温度区域依次进行时，首先在第一温度区域碳化，然后依次进入下一温度区域，例如第二温度区域碳化；例如，第一温度区域的碳化是在惰性气体和氧气的混合气氛下进行，混合气氛中氧气的体积百分比为1-5％；第二温度区域的碳化是在惰性气体气氛下进行；

优选地，所述碳化时间为30分钟-10小时，例如1-8小时，如2-6小时；

优选地，所述惰性气体选自氮气、氦气、氩气中的至少一种。

5.根据权利要求1-4任一项所述的制备方法，其特征在于，步骤2)中，所述过热水蒸气的温度为550℃以上，优选地，所述过热水蒸气的温度为600-1050℃；例如650-1000℃，如700-950℃；

优选地，步骤2)中，所述活化处理的气氛还包含惰性气体，优选为氮气。优选地，所述惰性气体和过热水蒸气的体积比(流速比)在3:1以上，例如4:1～10:1，优选4:1～8:1；

优选地，步骤2)中，所述次活化处理的气氛还可以包含其他气体，例如包含氧化碳类(例如CO₂)、氧气和氨；

优选地，步骤2)中，所述活化处理的温度为550℃以上，优选地，所述活化处理的温度为550-1000℃；例如600-950℃，如650-900℃。所述活化处理的时间可以为1-12小时，例如4-8小时。

6.一种球形活性炭，其通过权利要求1-5任一项所述的方法制备得到。

7.权利要求6所述的球形活性炭作为吸附剂的用途。

优选地，所述的球形活性炭可以用于吸附有害性气体，如有机物蒸汽，如苯蒸汽；或者，所述球形活性炭用于吸附有机物，如四氯化碳；或者，所述球形活性炭用于食品工业中，如作为准备和/或脱色食品。