[发明专利]高硬度活性炭、其制备方法和用途

说明书

本发明属于活性炭技术领域，特别涉及高硬度活性炭、其制备方法和用途。所述高硬度活性炭的球盘硬度不低于95％。使用本发明的制备方法，例如在活化过程中加入磷酸，能够以良好的收率和温和的反应条件制备得到高硬度的活性炭。由于其高硬度，因此在使用过程中灰份少。并且，所述活性炭还具有优异的吸附特性，可以用于吸附黄金，还可以高效地吸附有害性气体，如CO、H₂S、HCl、SO₂、NO_X、甲醛、芳烃类气体、氨等中的一种或多种；所述高硬度活性炭还可以用于制备防化服的材料。

技术领域

本发明属于活性炭技术领域，特别涉及高硬度活性炭、其制备方法和用途。

背景技术

活性炭一般是以椰子壳、木炭和木材、泥煤、石煤、沥青等为原料，经过加工成型、炭化、活化等工艺过程制成的一种多孔性炭素物质。它具有一定的机械强度，很大的比表面积和极强的吸附性能。能脱色、脱臭、脱硫、脱苯，还能选择性地脱除液相或气相中某些化学杂质和机械杂质。也能吸附某些催化剂，使化学反应速度大大加快，是良好的催化剂载体。因此活性炭在国防、化工、石油、纺织、食品、医药、原子能工业、城市建设、环境保护以及人类生活的各个方面都有着广泛的用途。

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。现有工艺在实际生产中难以得到较大粒径的活性炭的同时，获得令人满意的机械和强度特性。例如在重金属吸附领域，活性炭硬度低在吸附过程中容易磨损，而磨损产生的粉炭吸附而带走黄金，会导致黄金的流失。因此，有必要提高活性炭的硬度，使其满足生产的需要。

发明内容

为了改善现有技术的不足，本发明提供了一种高硬度活性炭，其球盘硬度不低于95％，例如不低于96％，如不低于98％。

根据本发明，所述高硬度活性炭的磨损指数不高于5mg.min^-1，例如为5、4.5mg.min^-1。

根据本发明，所述高硬度活性炭的中值粒径D₅₀可以为0.2-2.5mm，例如0.5-2.3mm，如0.7-1.2mm，具体可以为0.7mm、0.8mm、0.9mm、1.0mm、1.1mm或1.2mm。

根据本发明，所述高硬度活性炭的制备原料为球形聚合物。

本发明还提供一种所述高硬度活性炭的制备方法，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。

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。