中孔活性炭及其制备方法技术

本申请公开了中孔活性炭。在至少一些实施方案中，待加工的原始活性炭可以是椰子壳-基的。增强型活性炭可以具有至少约10%的中孔结构。所述增强型活性炭可以通过钙催化的活化方法制备。也可以使用螯合剂。可以进行催化的热活化直到实现期望的质量损失。

【技术实现步骤摘要】
【国外来华专利技术】
一个或多个方面主要涉及活性炭。更特别地，一个或多个方面涉及。背景 在其他应用中，活性炭广泛用于气体净化、水净化、金属提取和污水处理。活性炭通常为已经物理或化学加工过的以增大其孔隙率和表面积从而有效于吸附和化学反应的碳形式。粉末状活性炭(PAC)和粒状活性炭(GAC)属于常见形式。概述 各个方面主要涉及活性炭和用于制备中孔活性炭的各种技术。根据一个或多个实施方案，制备增强型活性炭的方法可以包括:提供主要为微孔的原始(virgin)活性炭，将含水钙-基催化剂引入原始活性炭以制备催化剂浸溃的活性炭，并在热解温度下加热催化剂浸溃的活性炭直到实现至少约10%的中孔体积，同时基本保持与原始活性炭相关联(associated with)的微孔结构，以制备增强型活性炭。在一些实施方案中，所述方法可能与至少约10%的质量损失相关。含水钙-基催化剂可以包含氯化钙。含水钙-基催化剂可以包含螯合剂。在一些实施方案中，螯合剂可以包括柠檬酸。在至少一些实施方案中，原始活性炭是椰子壳-基的。在一些实施方案中，原始活性炭为至少约90%微孔。在达到热解温度前，催化剂浸溃的活性炭可以保持在中温。原始活性炭可以用含水钙-基催化剂喷雾或者浸泡在含水钙-基催化剂中。在一些实施方案中，所述方法可以进一步包括用二氧化碳氧化催化剂浸溃的活性炭。在其他实施方案中，可以用二氧化碳和水蒸气(steam)氧化催化剂浸溃的活性炭。根据一个或多个实施方案，制备增强型活性炭的方法可以包括:提供具有大于或等于约0.5重量％的钙含量的用过的活性炭，并将用过的活性炭加热至热解温度直到实现至少约10%的中孔体积，以制备增强型活性炭。在一些实施方案中，用过的活性炭主要是微孔的。用过的活性炭可以是椰子壳-基的。所述方法可以进一步包括用二氧化碳和水蒸气的至少一种来氧化用过的活性炭。根据一个或多个实施方案，促进水处理的方法可以包括:提供包含中孔体积为至少约10%的椰子壳-基活性炭的容器，和将水源流体连接至反应器以用于通过与椰子壳-基活性炭接触来处理。在一些实施方案中，所述方法可以进一步包括在预定时间后再活化椰子壳-基活性炭。根据一个或多个实施方案，椰子壳-基活性炭可以包括至少约10%的中孔体积。在一些实施方案中，椰子壳-基活性炭可以具有约0.43 g/cc至约0.49 g/cc的表观密度。在其他实施方案中，椰 子壳-基活性炭可以具有约1100 mg/g的碘值。再其他的方面、实施方案以及这些示例性方面和实施方案的优点在以下详细描述。此外，将理解为前述信息和以下的详述都仅是各个方面和实施方案的示例性实例，并且旨在提供用于理解所要求保护的方面和实施方案的性质和特征的综述或框架。包括了附图以提供各个方面和实施方案的说明和进一步理解，附图被引入并且构成本说明书的一部分。附图与说明书的其余部分一起用于解释所述和所要求保护的方面和实施方案的原理和操作。附图简述 下文参照附图论述至少一个实施方案的各个方面。附图出于示例和解释的目的提供，并且不意在作为本专利技术范围的限定。在附图中: 附图说明图1-8示出了在附随的实施例中涉及的数据。详述 根据一个或多个实施方案，可以处理活性炭以增多其中孔体积同时保持其固有的微孔结构。增强型中孔结构可以为较大分子量的化合物提供改进的吸附动力学和吸附容量。完整的微孔结构可以提供挥发性有机化合物(VOC)吸附容量。活性炭材料的改性的孔结构可以产生在碳交换之间更长的床寿命和更低的生命周期成本。增强型活性炭可以符合各种应用的各种工业限定的物理和性能要求，例如用于饮用水生产的可浸出性。增强型活性炭可以提供微量VOC去除能力和吸附性能以去除味道、气味和其他有机杂质。随后可以将增强型活性炭再活化。根据一个或多个实施方案，活性炭可以是粉末状活性炭(PAC)或粒状活性炭(GAC)。可以将主要为微孔结构的活性炭材料化学处理和/或热改性以增多其中孔体积。在至少一些实施方案中，可以处理具有至少约90%的微孔体积的任何起始原料以增多其中孔体积。这样的 处理可以使得微孔结构没有显著损失，不过微孔体积相对于总孔体积的相对百分比可能改变。因此通过与吸附物例如天然有机物的竞争，在吸附期间有机杂质进入微孔的传输速率可以增大和/或较少地受阻。在一些非限定性实施方案中，以体积计，起始原料可以为多于约95%微孔。在一些非限定性实施方案中，起始原料可以为少于约5%中孔。在其他实施方案中，起始原料可以为少于约10%中孔。在再其他的实施方案中，起始原料可以为少于约20%中孔。根据一个或多个非限定性实施方案处理的活性炭的中孔体积可以增多。在一些实施方案中，增强型活性炭可以具有至多约10%的中孔体积。因此，在一些非限定性实施方案中，中孔体积可以从少于约5%增加到至多约10%。在其他实施方案中，增强型活性炭可以具有至多约20%的中孔体积。在至少一些实施方案中，处理的活性炭可以具有至多约30%的中孔体积。为了一个或多个公开的实施方案的目的，基于本领域那些技术人员公知的并且被国际纯粹和应用化学联合会(IUPAC)采用的定义，术语微孔是指约2—约20埃直径的孔，而术语中孔是指约20—约500埃直径的孔。在上文并且贯穿本文使用的涉及微孔体积和中孔体积的百分比，或者与术语微孔和中孔结合的百分比可以基本上是指由气体吸附等温线计算并且被本领域那些技术人员普遍认可的总孔体积的百分比。可以处理任何主要为微孔的活性炭以增强其的性能。在一些实施方案中，待增强的起始原料可以是原始活性炭。在其他实施方案中，起始原料可以是用过的活性炭，其已经用于处理并且可以已经达到其吸附容量。在一些非限定性实施方案中，用作起始原料的用过的活性炭可以具有大于或等于约0.5重量％的钙含量。在其他非限定性实施方案中，用作起始原料的用过的活性炭可以具有大于或等于约I重量％的钙含量。在至少一个实施方案中，起始原料可以已经经历至少一个物理或化学处理过程，例如作为原始活性炭的情形。在其他实施方案中，起始原料可以不经历预先处理。根据一个或多个实施方案，增强型活性炭例如中孔活性炭可以由各种碳质源材料，包括坚果壳、泥煤、木材、椰子壳纤维、褐煤、煤和石油浙青制成。在一些实施方案中，起始原料可以是椰子壳-基的。在一些非限定性实施方案中，增强型活性炭可以是椰子壳-基的活性炭。在至少一个实施方案中，可以处理并增强可从 Siemens Industry, Inc.(ffarrendale, PA)商购获得的 Westates 椰子壳-基的粒状活性炭(AquaCarb 830C、1230C和1230AWC)。在一些实施方案中，起始原料可以为少于约10%中孔。在至少一些实施方案中，起始原料可以为少于约5%中孔。在一些实施方案中，起始原料可以具有至多约1%至约5%中孔体积，和约95%至约99%微孔体积。在至少一些非限定性实施方案中，起始原料可以为约95%微孔和约5%中孔。根据一个或多个实施方案，增强型活性炭可以具有约5% —约50%的中孔体积，其余是基本微孔的。在至少一些实施方案中，中孔体积可以为约10% —约30%，其余是基本微孔的。在再其他的实施方案中，中孔体积可以为约15%—约25%，其余是基本微孔的。除了中孔和微孔外，可以有大孔或其他孔结构，例如具有大本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
【国外来华专利技术】2010.10.08 US 61/3913281.制备增强型活性炭的方法，其包括: 提供主要为微孔的原始活性炭； 将含水钙-基催化剂引入原始活性炭以制备催化剂浸溃的活性炭；和在热解温度下加热催化剂浸溃的活性炭直到实现至少约10%的中孔体积，同时基本保持与原始活性炭相关联的微孔结构，以制备增强型活性炭。2.权利要求1的方法，其中所述方法与至少约10%的质量损失相关联。3.权利要求1的方法，其中所述含水钙-基催化剂包含氯化钙。4.权利要求1的方法，其中所述含水钙-基催化剂包含螯合剂。5.权利要求4的方法,其中所述螯合剂包括朽1檬酸。6.权利要求1的方法，其中所述原始活性炭为椰子壳-基的。7.权利要求1的方法，其中所述原始活性炭为至少约90%微孔。8.权利要求1的方法，其中在达到热解温度前将催化剂浸溃的活性炭保持在中温下。9.权利要求1的方法，其中原始活性炭用所述含水钙-基催化剂喷雾或者浸泡在所述含水钙-基催化剂中。10.权利要求1的方法，其进一步包括用二氧化碳氧化所述催化剂浸溃的活...

【专利技术属性】
技术研发人员：AM雷丁，
申请(专利权)人：西门子工业公司，
类型：
国别省市：