[发明专利]表面含有磺酸基的球形活性炭的制备方法及其产物和用途

说明书

本发明提供球一种表面含有磺酸基的球形活性炭的制备方法。发明人惊讶地发现，经过磺化和碳化处理后的产物的磺酸基的密度可以达到1.0‑1.4mmol/g；实现对表面磺酸基团的改性，改性处理后的活性炭表面带有磺酸基，其与水等大极性的有机物具有较好的亲和力，故可以高效地吸附有害性气体，如CO、H₂S、HCl、SO₂、NO_X中的一种或多种；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。不仅如此，通过本发明制备得到的球形活性炭的比表面积也有所提高。进一步地，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。

技术领域

本发明属于吸附材料技术领域，特别涉及表面含有磺酸基的球形活性炭的制备方法及其产物和用途。

背景技术

球形活性炭相对于其他形式的活性炭具有众多的优点。但是，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。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，当其具有良好比表面积时，还可实现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，获得期望的粒径。更进一步地，还需要开发更为稳定、适合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，本发明提供一种表面含有磺酸基的球形活性炭的制备方法，包括如下步骤：

1)将球形聚合物进行第一次磺化处理和碳化处理，任选地随后进行第二次磺化处理，

其中，步骤1)得到的产物的磺酸基的密度为1.0-1.4mmol/g；

2)将步骤1)得到的产物活化。

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。

优选地，在所述共聚物的聚合物母体中，衍生自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％；衍生自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％。

根据本发明，所述第一单体选自苯乙烯、甲基苯乙烯、丙烯酸、甲基丙烯酸、丙烯酸甲酯、甲基丙烯酸甲酯和碳原子数为2～6的单烯烃中的一种或更多种，所述碳原子数为2～6的单烯烃例如为乙烯、丙烯、异丙烯、丁烯、异丁烯、戊烯、异戊烯、新戊烯、己烯、异己烯、新己烯等。

根据本发明，所述第二单体选自丁二烯、戊二烯、异戊二烯、戊二烯、异己二烯、二乙烯苯和二乙二醇二乙烯基醚中的一种或更多种。

根据本发明，所述聚合反应可以为悬浮聚合反应；优选地，聚合反应还在水、分散剂、助分散剂的存在下进行。