[发明专利]负载金属氧化物的球形活性炭、其制备方法和用途

说明书

本发明涉及负载金属氧化物的球形活性炭、其制备方法和用途，属于活性炭材料的技术领域。本发明的球形活性炭表面负载金属氧化物，其具有良好的吸附性能，并且对H₂S等气体的选择性吸附性能优异，应用范围非常广泛。本发明的制备方法简便，实现了在碳化过程中对聚合物的原位处理，而无需在碳化步骤前使用硫酸对原料聚合物进行预处理，显著提高了效率。

技术领域

本发明涉及负载金属氧化物的球形活性炭、其制备方法和用途，属于活性炭材料的技术领域。

背景技术

活性炭是由含炭为主的物质作原料，经高温炭化和活化制得的疏水性吸附剂。活性炭含有大量微孔，可具有较大的表面积，因此成为应用最广泛的吸附剂之一。目前，活性炭不仅用于去除色度、臭味，还可用于去除水中的部分有机污染物和某些无机物，包含某些有毒的重金属。

活性炭通常通过对合适的含碳原料的碳化以及随后的活化而制备。研究发现，原料的不同可能影响活性炭产品的性质，例如其组成、孔隙度、硬度等。通常使用的原料包括但不限于椰子壳、废木料、泥炭、烟煤、沥青以及某些塑料。根据需要，活性炭可具有多种形式，例如碳粉、暗硬煤、碳粒、成型碳，以及从20世纪70年代末兴起的球形活性炭(SphericalActive Carbon,SAC)。

相对于前述其它形式的活性炭如碳粉、暗硬煤、碳粒等，球形活性炭在流动性、耐磨性及硬度等方面具有很多优点。然而，由于性能单一、衍生产品少、制备工艺复杂，导致其应用范围存在局限，且成本居高不下。

发明内容

为改善现有技术中存在的问题，本发明提供一种球形活性炭制备方法，包括：

1)提供负载有金属氧化物和/或金属离子的球形聚合物；

2)将步骤1)得到的产物碳化；

3)将步骤2)得到的产物活化。

根据本发明，步骤1)中，所述金属可以选自例如化学元素周期表第五周期的过渡金属元素，例如Y、Zr、Nb、Mo、Tc、Ru、Rh和Pd中的任意一种或其组合，优选选自Y、Zr、Nb、Mo和Tc中的任意一种或其组合，更优选选自Y、Zr、Nb和Mo中的任意一种或其组合。

根据本发明，所述金属氧化物优选为含有上述金属的金属氧化物；

根据本发明，所述金属离子优选为含有上述金属离子的无机盐，例如为氯化盐、硝酸盐、碳酸盐、硫酸盐；

根据本发明，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。

优选地，所述共聚物的聚合物母体由衍生自第一单体和第二单体的结构单元构成，其中所述第一单体具有2～10个碳原子且含有一个碳碳双键，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。优选地，在所述共聚物的聚合物母体中，衍生于所述第一单体的结构单元占所述聚合物网络的总结构单元的75％到98％，优选为80％到90％；衍生于所述第二单体的结构单元占所述聚合物网络的总结构单元的25％到2％，优选为20％到10％。