[发明专利]球形活性炭的制备和再生方法

说明书

本发明涉及球形活性炭的制备和再生方法；将碳化后的球形产物直接通入过热蒸汽进行活化处理，即低于550℃的惰性气氛下进行碳化处理；再经升温至550℃以上，利用550℃以上的过热水蒸气进行高温水蒸汽活化处理，大大缩短活化处理的时间，节省能耗，同时有利于保证强度的前提下，获得更大的比表面积，且还可以保持球形活性炭的形貌特征。即在制备得到球形活性炭的前提下，还获得了具有较高强度和较大比表面积的性能。利用该活化处理后的过热水蒸气直接对球形活性炭进行吹扫，即可完成对其的再生处理；同时，为了进一步提高再生的效率，还可以将碳化过程中的气氛直接对球形活性炭进行保温处理，提高其吸附质分子的运动能力，提升再生效率。

技术领域

本发明属于吸附材料技术领域，特别涉及球形活性炭的制备和再生方法。

背景技术

活性炭具有宽泛的非特异性吸附性能，并且因此是最广泛使用的吸附剂。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。

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，当其具有特定的比表面积时，能够具有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，获得尽可能大的粒径。同时，现有工艺中的碳化和活化过程往往能耗过大，致使制备成本大幅提升；因此，还需要开发更为稳定、适合低成本、规模化生产的球形活性炭制备方法。

不仅如此，对于活性炭的制备已经引起人们的广泛关注，但是对于吸附后的活性炭的再生问题一直是被关心的课题，再生效果的好坏直接影响再生操作的可行性。活性炭再生，是指用物理或化学方法在不破坏其原有结构的前提下，去除吸附于活性炭微孔的吸附质，恢复其吸附性能的过程。活性炭吸附过程中，对吸附质和溶剂都有吸附作用，因亲和力的不同，经过一定时间的吸附，达到吸附平衡。活性炭再生就是要采取办法破坏这种平衡关系。常见的活性炭再生方法主要有热再生法、生物再生法、溶剂再生法、湿式氧化再生法、电化学再生法、溶剂萃取再生法、超声波再生法、光催化再生法及微波辐照再生法等。其中，热再生法主要适用于吸附有机物的活性炭的再生，其是根据有机物对在不同温度下产生不同的变化实现活性炭的再生，其可以分为干燥、高温碳化和活化阶段；在高温碳化阶段可以将吸附在活性炭上的有机物汽化脱附，或是加热分解，以小分子物质脱附出来；在活化阶段，通入水蒸气或是二氧化碳清理活性炭内部结构的微孔，使其恢复活性，但是，其并不适用于吸附于金属离子的活性炭，且高温碳化过程中炭损失较为严重，可以达到5-10％，且再生后的机械性能也有所有降低；生物再生法是利用微生物的新陈代谢，将吸附在活性炭上的污染物质氧化分解来实现的，但是活性炭的孔径一般只有几纳米，微生物难以实现孔径内吸附物的脱附处理，且微生物再生法实施周期较长，再生环境的要求较高，造成制备成本高昂，同时，多数微生物具有选择性，故很难将吸附的全部物质进行分解处理。对于其他的传统的活性炭再生方法，还有如下缺陷，活性炭的炭含量损失较大，再生后的吸附能力明显下降等等。因而，提供一种球形活性炭的制备和再生联合工艺具有重要的研究意义。

发明内容

为了改善现有技术的不足，本发明提供一种球形活性炭的制备和再生方法，所述球形活性炭的制备方法包括如下步骤：

1)将球形聚合物碳化；所述碳化是在惰性气氛下进行；

2)将步骤1)得到的产物进行活化；所述活化处理是在过热水蒸气气氛下进行，制备得到球形活性炭；

所述球形活性炭的再生方法包括如下步骤：