[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

说明书

本发明属于吸附材料技术领域，特别涉及热水蒸气活化制备球形活性炭的方法及其产物和用途。发明人惊讶地发现，使用本发明的制备方法，即碳化后的球形产物直接通入过热蒸汽进行活化处理，即低于550℃的惰性气氛下进行碳化处理；然后再经升温至550℃以上，利用550℃以上的过热水蒸气进行高温水蒸气活化处理。由于球形活性炭的孔型结构、比表面积和抗压强度与活化的时间、温度和气氛有关；而采用本发明上述所述的碳化和活化处理方式，大大缩短活化处理的时间，节省能耗，同时有利于保证强度的前提下，获得更大的比表面积，且还可以保持球形活性炭的形貌特征。

技术领域

本发明属于吸附材料技术领域，特别涉及过热水蒸气活化制备球形活性炭的方法及其产物和用途。

背景技术

活性炭具有宽泛的非特异性吸附性能，并且因此是最广泛使用的吸附剂。活性炭通常是通过对含碳起始化合物进行碳化，随后进行活化来获得的，所述的含碳起始化合物优选是这样的能够产生经济合理的产率的化合物。这是因为在碳化过程中挥发性成分的离去以及随后在活化过程中的烧尽而产生的重量损失是显著的。

由于工艺的不同，活性炭可以以不同的形式来使用，例如有粉末碳，碎片状碳，粒状碳(Kornkohle)，成型碳(Formkohle)以及从二十世纪七十年代末开始使用的球形活性炭。

球形活性炭相对于其他形式的活性炭例如粉末碳，碎片状碳，粒状碳，成型碳等而言具有众多的优点，这使得其对于某些应用而言是有用的或者甚至是必不可少的：它是自由流动的，耐磨损的或者更准确的说不起灰尘的，以及硬的。球形活性炭对于例如特定的应用领域而言是非常需要的，这是因为它特定的形状，以及还因为它高的耐磨损性。

对于球形活性炭的生产工艺有很多，例如采用含碳原始材料经过碳化和活化处理，分别调控各个阶段的处理工艺参数，实现球形活性炭的制备。但是，当使用现有工艺制备球形活性炭时，还存在诸多缺陷。例如，现有工艺在实际生产中难以在得到较大粒径的球形活性炭的同时，获得令人满意的机械和强度特性，实际应用范围受到较大限制。并且，现有工艺难以实现球形活性炭的粒径、强度、孔径、比表面积等参数与其吸附性能的协同。为此，需要提供这样的球形活性炭，当其具有特定的比表面积时，能够具有优于现有技术的力学特性。并且，所述球形活性炭能够在避免其性能降低的前提下，获得尽可能大的粒径。同时，现有工艺中的碳化和活化过程往往能耗过大，致使制备成本大幅提升；因此，还需要开发更为稳定、适合低成本、规模化生产的球形活性炭制备方法。

发明内容

为了改善现有技术的不足，本发明提供一种球形活性炭的制备方法，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。

根据本发明，步骤1)中，所述聚合物可以通过将单体、引发剂混合进行聚合反应制备。作为实例，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种单体发生聚合反应制备的聚合物，所述共聚物是指由两种或更多种的单体发生聚合反应制备的聚合物。

根据本发明，所述单体可以选自具有2～60个碳原子，并且具有至少1个碳碳双键的化合物，例如具有2～20个碳原子，并且具有至少1个碳碳双键的化合物。例如，所述单体可以选自下列物质：乙烯、丙烯、异丙烯、丁烯、异丁烯、戊烯、异戊烯、新戊烯、己烯、异己烯、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、异戊二烯、戊二烯、异己二烯、二乙烯苯、二乙二醇二乙烯基醚。

作为选择，所述共聚物的聚合物母体包括衍生自第一单体的结构单元和衍生自第二单体的结构单元，其中所述第一单体具有2～10个碳原子且含有至少一个碳碳双键，所述第二单体具有4～15个碳原子且含有至少两个碳碳双键。