负载金属铁元素的球形活性炭、其制备方法和用途.pdf

(19)中华人民共和国国家知识产权局(12)发明专利申请(10)申请公布号CN108940198A(43)申请公布日2018.12.07(21)申请号201810799392.0C02F101/32(2006.01)(22)申请日2018.07.19(71)申请人深圳市环球绿地新材料有限公司地址518100广东省深圳市南山区粤海街道深圳湾科技生态园2栋A座7层04号(72)发明人常明珠(74)专利代理机构武汉智元知识产权代理事务所(普通合伙)42234代理人张炳楠谢蓉(51)Int.Cl.B01J20/20(2006.01)C02F1/28(2006.01)C01B32/318(2017.01)B01J20/30(2006.01)C02F101/20(2006.01)权利要求书3页说明书9页(54)发明名称负载金属铁元素的球形活性炭、其制备方法和用途(57)摘要本发明提供一种负载金属铁元素的球形活性炭、其制备方法和用途；所述的球形活性炭表面负载金属铁元素，其具有良好的吸附性能，并且对甲苯等有机物以及金属铜离子的选择性吸附性能优异。磺化步骤中引入了大量的磺酸基团或磺酰基团，既可以防止球形聚合物在碳化过程中因为高温引起坍塌，降低收率，同时由于其在碳化过程中可能被完全去除或是被部分去除，还可以对活性炭表面进行表面改性处理，提高活性炭表面酸性基团的含量；本发明的制备方法简便，可以实现在碳化步骤前使用硫酸对原料聚合物进行预处理，或者在碳化过程中对聚合物的原位处理，且通过与碱液和铁盐溶液的配合使用，实现金属铁元素的负载，所述负载量可调节，高达30重量％。CN108940198ACN108940198A权利要求书1/3页1.一种负载金属铁元素的球形活性炭制备方法，其中，包括：1)将球形聚合物磺化和碳化；2)将步骤1)得到的产物浸泡于碱液中；3)将步骤2)得到的产物活化；4)将步骤3)得到的产物浸入铁盐溶液中，调节pH值为碱性，无氧条件下干燥，制备得到负载金属铁元素的球形活性炭。2.根据权利要求1所述的制备方法，其中，所述球形聚合物为未负载有金属氧化物和/或金属离子的球形聚合物；优选地，所述球形聚合物优选经磺化和/或经硫酸处理的聚合物。3.根据权利要求1或2所述的制备方法，其中，所述磺化是将球形聚合物与磺化剂接触进行；所述磺化剂可以选自硫酸、发烟硫酸、SO3中的一种或多种的混合物；优选地，所述球形聚合物与磺化剂的总重量比可以是3:1～1:3，例如2:1～1:2，如1:1～1:1.5；优选地，当在碳化步骤之前进行磺化时，磺化步骤的温度可以为60-200℃，如70-180℃，例如为80-150℃；磺化步骤的时间可以为0.5-12小时，优选1-10小时，如2-10小时；优选地，所述碳化的温度可以为50～1200℃，例如100～1000℃；优选地，碳化可在2个或更多个温度区域依次进行，所述温度区域的温度彼此不相同；优选地，在2至8个温度区域依次进行，碳化可以在梯度上升的温度下进行；优选地，当碳化在2个温度区域依次进行时，首先在第一温度区域碳化，然后进入第二温度区域碳化；第一温度区域的温度可以是50～500℃，例如200～450℃；第二温度区域的温度可以是800～1200℃，例如850～950℃。4.根据权利要求1-3任一项所述的方法，其中，在碳化步骤中，水蒸汽或水蒸汽和惰性气体的混合物可通过碳化中的喷洒或喷射而注入；在水蒸汽和惰性气体的混合物中，水蒸汽的比例可以为1～30体积％，例如2～20体积％，如5～15体积％；优选地，碳化步骤在氧气的存在下进行；例如，氧气或含有氧气的混合物可在碳化中引入或注入，优选在出口或在加工流动方向上在碳化工艺或装置的下游；优选地，碳化步骤在硫酸和/或发烟硫酸的存在下进行；优选地，在碳化步骤中，球形聚合物与硫酸和/或发烟硫酸接触；优选地，球形聚合物与硫酸和/或发烟硫酸均匀地接触；优选地，所述硫酸和/或发烟硫酸可在碳化开始前、碳化开始时和/或碳化开始后与球形聚合物混合；所述硫酸和/或发烟硫酸可以通过喷射或喷洒的方式与球形聚合物混合；优选地，所述发烟硫酸为三氧化硫的硫酸溶液，其中三氧化硫的重量百分比可以是5～40重量％，例如10～30重量％，如20重量％。5.根据权利要求1-4任一项所述的方法，其中，所述碱液优选为碱性醇溶液，所述碱性醇溶液可以为碱性化合物(如碱金属氢氧化物、碱土金属氢氧化物、碱金属、碱土金属或碱性氧化物等)溶解于液态醇(如甲醇、乙醇、丙醇、丁醇、戊醇或己醇等)溶剂中形成的碱性醇溶液；优选地，所述碱性醇溶液为碱金属氢氧化物、碱土金属氢氧化物溶解于甲醇、乙醇、丙醇或丁醇中形成的碱性醇溶液；2CN108940198A权利要求书2/3页优选地，所述碱性醇溶液为碱金属氢氧化物溶解于甲醇、乙醇或丙醇中形成的碱性醇溶液；优