[发明专利]高硬度活性炭、其制备方法和用途

权利要求书

1.一种高硬度活性炭的制备方法，其特征在于，包括如下步骤：

1)将球形聚合物与活化剂混合后进行碳化；

2)将步骤1)得到的产物活化；

所述高硬度活性炭的球盘硬度不低于95％；

所述高硬度活性炭的磨损指数不高于5mg.min^-1；

步骤1)中，所述活化剂选自磷酸，其用量占球形聚合物质量的0.1～3％；

所述磷酸为其水溶液，质量分数为15～90％；

步骤1)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；

所述碳化在2个温度区域依次进行，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；所述第一温度区域的温度为100～400℃；第二温度区域的温度为500～750℃；

步骤2)中，所述活化包括第一活化步骤和第二活化步骤；所述第一次活化步骤处理的温度为600-1200℃；

所述第二活化步骤的温度为600-1200℃；

所述第一活化步骤在含有水蒸气的气氛中进行；所述第二活化步骤在含有CO₂的气氛中进行。

2.根据权利要求1所述的制备方法，其特征在于，步骤1)中，所述聚合物通过将单体、引发剂混合进行聚合反应制备；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；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、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；

所述第二单体选自丁二烯、戊二烯、异戊二烯、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；

所述聚合反应为悬浮聚合反应；

所述聚合反应在水、分散剂、助分散剂的存在下进行；

水：分散剂：助分散剂的重量比为800～1000：0.5～3.0：0.05～0.2。

3.根据权利要求2所述的制备方法，其特征在于，步骤1)中，所述聚合物是经磺化的聚合物或未经磺化的聚合物；当使用未经磺化的聚合物时，在碳化步骤之前进行磺化和/或碳化过程中原位进行磺化；

所述磺化为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。

4.根据权利要求3所述的制备方法，其特征在于，当在碳化步骤之前进行磺化时，碳化步骤的起始温度等于或高于磺化温度的终结温度。

5.根据权利要求1所述的制备方法，其特征在于，步骤1)中，碳化升温的速度为不超过10℃/min。

6.根据权利要求5所述的制备方法，其特征在于，步骤1)中，碳化时间为1-15小时。

7.根据权利要求1所述的制备方法，其特征在于，步骤1)中，所述惰性气体选自氮气、氦气、氩气中的至少一种；

步骤1)中，混合气氛中氧气的体积百分比为1-3％。

8.根据权利要求1所述的制备方法，其特征在于，步骤2)中，所述第一活化步骤在水蒸气和惰性气体的混合物中进行；

惰性气体和水蒸气的体积比为4:1～10:1。

9.根据权利要求1所述的制备方法，其特征在于，步骤2)中，所述第二活化步骤的气氛为CO₂与氮气的混合物；

氮气与CO₂的体积比为10:1～1:10。

10.根据权利要求8或9所述的制备方法，其特征在于，步骤2)中，所述第一活化步骤的时间为1-24小时；

所述第二活化步骤的时间为1-12小时。