[发明专利]高抗压强度的球形活性炭及其制备方法和用途

说明书

本发明提供高抗压强度的球形活性炭及其制备方法和用途。本发明的制备方法，例如使磺化阶段的温度保持在200‑350℃，以中值粒径D₅₀为0.10‑2.5mm的球形聚合物为原料，能够以良好的收率和较低的成本制备得到具有较小粒径的球形活性炭，例如中值粒径D₅₀为0.05‑2.0mm的球形活性炭，制备得到的球形活性炭的具有高抗压强度，其可以达到85‑300N的范围内。并且本发明的产品相对于现有已知产品球形度更高，空心结构更好。此外，在磺化阶段以梯度升温的方式进行加热，可大幅减少形成半球的几率，所得产品开裂率下降。所述活性炭具有优异的物理或机械特性，以及显著降低的开裂率。并且，所述活性炭还具有优异的吸附特性，可以高效地吸附有害性气体。

技术领域

本发明属于吸附材料技术领域，特别涉及一种高抗压强度的球形活性炭及其制备方法和用途。

背景技术

活性炭具有宽泛的非特异性吸附性能，并且因此是使用最广泛的吸附剂。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。

球形活性炭今天仍然主要是通过多阶段和非常昂贵的方法来生产的。最广为人知的方法包括由石煤焦油沥青和来自石化工业的合适的沥青残留物来生产小球体，氧化所述的沥青以使得它们不可熔化，然后低温碳化和活化。例如，球形活性炭还可以在多阶段方法中由沥青来制造。这些多阶段方法是非常昂贵的，并且这种球形活性炭相关的高成本阻止了许多的应用，在这些应用中球形活性炭因为其性能而本应是优选的。

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，获得令人满意的孔径和强度特性，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、球形度、开裂率等参数与其吸附性能的协同。进一步地，现有球形活性炭的制备方法能耗高，不利于工艺化生产。同理，对于较小粒径的球形活性炭同样存在粒径和其他参数无法协同实现最优的情况。

发明内容

为了改善现有技术的不足，本发明提供了一种球形活性炭，其中值粒径D₅₀为0.05-2.0mm，例如0.1-1.8mm，如0.15-1.6mm。

根据本发明，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。

根据本发明，所述球形活性炭的比表面积B可以为1200m²/g以上，例如，比表面积B为1250m²/g≤B≤2000m²/g，如比表面积B为1450m²/g≤B≤1800m²/g，如为1500、1600、1700、1800m²/g。

根据本发明，所述球形活性炭的抗压强度可以为85-300N，例如88-200N，如90-150N，例如90-110N。

所述抗压强度是指每粒球形活性炭能够承受的最大压力值。