[发明专利]高抗压强度的球形活性炭及其制备方法和用途

权利要求书

1.一种球形活性炭，其中值粒径D₅₀为0.05-2.0mm，所述球形活性炭具有空心结构，所述空心结构的直径为球形活性炭的粒径的1/5-1/2；所述球形活性炭的抗压强度为85-300N。

2.根据权利要求1所述的球形活性炭，其特征在于，所述球形活性炭的抗压强度为88-200N。

3.根据权利要求2所述的球形活性炭，其特征在于，所述球形活性炭的抗压强度为90-150 N。

4.根据权利要求3所述的球形活性炭，其特征在于，所述球形活性炭的抗压强度为90-110N。

5.根据权利要求1所述的球形活性炭，其特征在于，所述球形活性炭的中值粒径D₅₀为0.1-1.8mm。

6.根据权利要求5所述的球形活性炭，其特征在于，所述球形活性炭的所述球形活性炭的中值粒径D₅₀为0.15-1.6mm。

7.权利要求1-6任一项所述的球形活性炭的制备方法，包括如下步骤：

a1）将球形聚合物进行磺化，所述球形聚合物的中值粒径D₅₀为0.10-2.5mm；

a2）将步骤a1）得到的产物碳化；

a3）将步骤a2）得到的产物活化；

步骤a1），所述磺化的温度为200-350℃；磺化步骤的时间为0.5-12小时；

所述磺化是在惰性气体气氛下进行的，所述惰性气体选自氮气、氦气、氩气中的一种或多种的混合物；所述磺化是将未经磺化的聚合物与磺化剂接触进行；所述磺化剂选自硫酸、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是3:1~1:3；

步骤a2）的碳化在惰性气氛或者在惰性气体和氧气的混合气氛下进行；所述惰性气体选自氮气、氦气、氩气中的至少一种；

当碳化在惰性气体和氧气的混合气氛下进行时，混合气氛中氧气的体积百分比为1-5%；

所述碳化在2个或更多个温度区域依次进行，所述温度区域的温度彼此不相同；或者，碳化在梯度上升的温度下进行；所述碳化在不同温度区域内具有相同或不同的升温速率，和相同或不同的保温时间；

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，然后依次进入第二温度区域碳化和第三温度区域；第一温度区域的温度是30~450℃；第二温度区域的温度是450~560℃；第三温度区域的温度是560~800℃；所述碳化时间为30分钟-20小时；

步骤a3）的活化包括第一活化步骤和/或第二活化步骤、或第三活化步骤；当步骤a3）包括第一活化步骤和第二活化步骤时，第一活化步骤在第二活化步骤之前进行；当步骤a3）包括第一活化步骤和第三活化步骤时，第一活化步骤在第三活化步骤之前进行；

所述第一活化步骤的温度为700-1300℃；所述第一活化步骤的时间为1-15小时；所述第一活化步骤的气氛包含水蒸气，或者水蒸气和氮气的混合物，或者由上述组成；所述水蒸气的用量是步骤a2）的产物的重量的5%-100%；所述第一活化步骤的气氛不包含氧化碳类、氧气和氨；

所述第二活化步骤的温度为700-1300℃；所述第二活化步骤的时间为1-10小时；所述第二活化步骤的气氛包含CO₂，或者CO₂与氮气的混合物；当所述第二活化气氛包含氮气与CO₂的混合物时，氮气与CO₂的体积比为10:1~1:10；所述第二活化步骤的气氛不包含水蒸气；

所述第三活化步骤同时在含有CO₂和水蒸气的气氛中进行；所述第三活化步骤的温度为700-1300℃；所述第三活化步骤的时间为1-12小时；所述水蒸气的用量是步骤a2）的产物的重量的25%-75%；所述第三活化步骤的气氛不包含氧气和氨。

8.根据权利要求7所述的制备方法，其特征在于，在步骤a2）碳化过程中同时进行步骤a1）磺化。