CN108946721B - 高抗压强度的球形活性炭及其制备方法和用途 - Google Patents

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Abstract

本发明提供高抗压强度的球形活性炭及其制备方法和用途。本发明的制备方法，例如使磺化阶段的温度保持在200‑350℃，以中值粒径D50为0.10‑2.5mm的球形聚合物为原料，能够以良好的收率和较低的成本制备得到具有较小粒径的球形活性炭，例如中值粒径D50为0.05‑2.0mm的球形活性炭，制备得到的球形活性炭的具有高抗压强度，其可以达到85‑300N的范围内。并且本发明的产品相对于现有已知产品球形度更高，空心结构更好。此外，在磺化阶段以梯度升温的方式进行加热，可大幅减少形成半球的几率，所得产品开裂率下降。所述活性炭具有优异的物理或机械特性，以及显著降低的开裂率。并且，所述活性炭还具有优异的吸附特性，可以高效地吸附有害性气体。

Description

高抗压强度的球形活性炭及其制备方法和用途
技术领域
本发明属于吸附材料技术领域，特别涉及一种高抗压强度的球形活性炭及其制备方法和用途。
背景技术
活性炭具有宽泛的非特异性吸附性能，并且因此是使用最广泛的吸附剂。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。
由于工艺的不同，活性炭可以以不同的形式来使用，例如有粉末碳，碎片状碳，粒状碳(Kornkohle)，成型碳(Formkohle)以及从二十世纪七十年代末开始使用的球形活性炭。
球形活性炭相对于其他形式的活性炭例如粉末碳，碎片状碳，粒状碳，成型碳等而言具有众多的优点，这使得其对于某些应用而言是有用的或者甚至是必不可少的：它是自由流动的，耐磨损的或者更准确的说不起灰尘的，以及硬的。球形活性炭对于例如特定的应用领域而言是非常需要的，这是因为它特定的形状，以及还因为它高的耐磨损性。
球形活性炭今天仍然主要是通过多阶段和非常昂贵的方法来生产的。最广为人知的方法包括由石煤焦油沥青和来自石化工业的合适的沥青残留物来生产小球体，氧化所述的沥青以使得它们不可熔化，然后低温碳化和活化。例如，球形活性炭还可以在多阶段方法中由沥青来制造。这些多阶段方法是非常昂贵的，并且这种球形活性炭相关的高成本阻止了许多的应用，在这些应用中球形活性炭因为其性能而本应是优选的。
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，获得令人满意的孔径和强度特性，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、球形度、开裂率等参数与其吸附性能的协同。进一步地，现有球形活性炭的制备方法能耗高，不利于工艺化生产。同理，对于较小粒径的球形活性炭同样存在粒径和其他参数无法协同实现最优的情况。
发明内容
为了改善现有技术的不足，本发明提供了一种球形活性炭，其中值粒径D50为0.05-2.0mm，例如0.1-1.8mm，如0.15-1.6mm。
根据本发明，所述球形活性炭具有空心结构，所述空心结构的直径为球形活性炭的粒径的1/5-1/2。
根据本发明，所述球形活性炭的比表面积B可以为1200m2/g以上，例如，比表面积B为1250m2/g≤B≤2000m2/g，如比表面积B为1450m2/g≤B≤1800m2/g，如为1500、1600、1700、1800m2/g。
根据本发明，所述球形活性炭的抗压强度可以为85-300N，例如88-200N，如90-150N，例如90-110N。
所述抗压强度是指每粒球形活性炭能够承受的最大压力值。
根据本发明，所述球形活性炭的孔容为0.5-2.0cm3/g。
根据本发明，所述球形活性炭的堆密度可以为450-800g/L，优选为500-700g/L。
优选地，所述球形活性炭的中值孔径为0.5～3.5nm，例如1.5～2.5nm，如1.6～2.0nm。
所述球形活性炭的开裂率可以为3.0％以下，如0～2.0％，如0.01～1.0％。
根据本发明，所述球形活性炭的碘吸附值可以为500-1300mg/g，优选为600-1200mg/g，例如800-1000mg/g。
根据本发明，所述球形活性炭的制备原料为球形聚合物。
本发明还提供一种如上所述球形活性炭的制备方法，包括如下步骤：
a1)将球形聚合物进行磺化，所述球形聚合物的中值粒径D50为0.10-2.5mm，例如0.15-2.4mm，如0.2-2.3mm；
a2)将步骤a1)得到的产物碳化；
a3)将步骤a2)得到的产物活化。
根据本发明，步骤a1)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。
优选地，在所述共聚物的聚合物母体中，衍生自第一单体的结构单元占所述聚合物网络的总结构单元的75％到98％，优选为80％到90％；衍生自第二单体的结构单元占所述聚合物网络的总结构单元的25％到2％，优选为20％到10％。
根据本发明，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、甲基丙烯酸甲酯和碳原子数为2～6的单烯烃中的一种或更多种，所述碳原子数为2～6的单烯烃例如为乙烯、丙烯、异丙烯、丁烯、异丁烯、戊烯、异戊烯、新戊烯、己烯、异己烯、新己烯等。
根据本发明，所述第二单体选自丁二烯、戊二烯、异戊二烯、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。
根据本发明，所述聚合反应可以为悬浮聚合反应；优选地，聚合反应还在水、分散剂、助分散剂的存在下进行。
例如，水：分散剂：助分散剂的重量比为800～1000：0.5～3.0：0.05～0.2；
当所述聚合物为均聚物时，其单体：引发剂的重量比可以为1：0.003～0.01。
如果存在，第一单体：第二单体：引发剂的重量比可以为0.75～0.98：0.02～0.25：0.003～0.01。
优选地，水、分散剂、助分散剂构成水相，均聚物的单体、共聚物的第一单体、第二单体和/或引发剂构成油相；所述油相与水相的重量比可以为1:4～6。
根据本发明，悬浮聚合反应可以包括：
将各成分加入反应釜中，向反应釜中通入压缩空气或氮气，使反应釜中压力保持在表压小于等于0.5MPa的正压状态下，升温至70℃～90℃，保温2小时～24小时，再升温至100℃～150℃，保温4小时～36小时，然后水洗、干燥、筛分，得到球形聚合物。
在优选的实施方案中，分散剂为无机分散剂或有机分散剂或其组合，所述无机分散剂例如为硅酸盐、碳酸盐或磷酸盐、或其组合，所述有机分散剂例如为聚乙烯醇、明胶、羧甲基纤维素或聚丙烯酸盐、或其组合。
在优选的实施方案中，助分散剂为十二烷基硫酸钠、十二烷基苯磺酸钙、十二烷基苯磺酸钠、石油磺酸钙、石油磺酸钠或硬脂酸钡、或其组合。
在优选的实施方案中，所述引发剂为有机过氧化合物、无机过氧化合物或偶氮化合物、或其组合。
在优选的实施方案中，所述引发剂为过氧化二酰类、过氧化二烷类、过氧化酯类、偶氮二异丁腈或过硫酸盐、或其组合。
优选地，所述聚合反应还可以在致孔剂的存在下进行。所述致孔剂可以选自石蜡、硫酸镁、碳酸钠、明胶或甘油、或其组合。
根据本发明，步骤a1)，所述磺化的温度可以为200-350℃，如220-330℃，例如为240-310℃；
优选地，磺化步骤可以在上述温度范围内，在升温的同时进行反应。升温的速度可以为不超过10℃/min，例如不超过5℃/min，如不超过3℃/min。
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，所述磺化是在惰性气体气氛下进行的，所述惰性气体可以选自氮气、氦气、氩气中的一种或多种的混合物。
所述磺化可使用本领域已知的原料进行，例如将未经磺化的聚合物与磺化剂接触进行。所述磺化剂可以选自硫酸(如浓硫酸)、发烟硫酸、SO3中的一种或多种的混合物。
根据本发明，未经磺化的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。
根据本发明，步骤a2)的碳化可以在惰性气氛或者在惰性气体和氧气的混合气氛下进行。
通常，所述碳化的温度可以为30-1300℃，例如50-1000℃，如150-950℃。
优选地，碳化步骤可以在上述温度范围内，在升温的同时进行反应。升温的速度可以为不超过10℃/min，例如不超过5℃/min，如不超过3℃/min。
优选地，所述碳化可在2个或更多个温度区域依次进行，例如在2至10个温度区域依次进行。并且优选地，所述温度区域的温度彼此不相同。或者，碳化可以在梯度上升的温度下进行。
优选地，所述碳化在不同温度区域内可以具有相同或不同的升温速率，和相同或不同的保温时间。
优选地，当碳化在2个或更多个温度区域依次进行时，首先在第一温度区域碳化，然后依次进入下一温度区域，例如第二温度区域碳化；例如，第一温度区域的温度可以是30～450℃；第二温度区域的温度可以高于第一温度区域，例如450～560℃；第三温度区域的温度可以高于第二温度区域，例如560～800℃。
优选地，所述碳化时间为30分钟-20小时，例如1-18小时。
优选地，所述惰性气体选自氮气、氦气、氩气中的至少一种；
优选地，当碳化在惰性气体和氧气的混合气氛下进行时，混合气氛中氧气的体积百分比为1-5％。
根据本发明，可以在步骤a2)碳化过程中可以同时进行步骤a1)磺化。
根据本发明，步骤a3)的活化可以包括第一活化步骤和/或第二活化步骤、或第三活化步骤。
优选地，所述第一活化步骤在含有水蒸气的气氛中进行。
优选地，所述第一活化步骤的温度为700-1300℃，例如700-1000℃，如750-950℃；所述第一活化步骤的时间可以为1-15小时，例如5-10小时，如6-8小时。
优选地，所述第一活化步骤的气氛包含水蒸气，特别是水蒸气和惰性气体的混合物，优选是水蒸气和氮气的混合物，或者由上述组成。
优选地，所述水蒸气的用量是步骤a2)的产物的重量的5％-100％，例如为25-100％。
根据本发明，所述第一活化步骤的气氛可以不包含其他气体，例如不包含氧化碳类(例如CO2)、氧气和氨。
优选地，所述第二活化步骤在含有CO2的气氛中进行。
优选地，所述第二活化步骤的温度为700-1300℃，优选为800-1200℃；所述第二活化步骤的时间为1-10小时，例如为2-8小时。
优选地，所述第二活化步骤的气氛包含CO2，例如CO2或者CO2与惰性气体的混合物，如CO2与氮气的混合物。
优选地，当所述第二活化气氛包含氮气与CO2的混合物时，氮气与CO2的体积比(流速比)可以为10:1～1:10，如10:1～2:1，例如8:1～4:1，如3:1～2:1。
根据本发明，所述第二活化步骤的气氛可以不包含其他气体，例如不包含水蒸气。
根据本发明，升温可以使用梯度升温。作为选择，可以在升温至一定温度时，停留1～240min，例如5～150min，然后再次升温。
根据本发明，当步骤a3)包括第一活化步骤和第二活化步骤时，第一活化步骤优选在第二活化步骤之前进行。当步骤a3)包括第一活化步骤和第三活化步骤时，第一活化步骤优选在第三活化步骤之前进行。
优选地，所述第三活化步骤同时在含有CO2和水蒸气的气氛中进行。
优选地，所述第三活化步骤的温度为700-1300℃，例如800-1200℃，如650-750℃；所述第三活化步骤的时间可以为1-12小时，例如5-8小时，如6-8小时。
优选地，所述第三活化步骤的气氛包含CO2和水蒸气，例如是CO2、水蒸气和惰性气体的混合物。
优选地，所述水蒸气的用量是步骤a2)的产物的重量的25％-75％，例如为50％。
根据本发明，所述第三活化步骤的气氛可以不包含其他气体，例如不包含氧气和氨。
优选地，所述第一活化步骤和/或第三活化步骤中，通入的水蒸气的温度可以为300-800℃，例如为500-700℃。
优选地，本发明方法的升温过程可以是连续或间歇的。
本发明还提供所述球形活性炭作为吸附剂的用途。
本发明所述的球形活性炭可以用于吸附有害性气体，如有机物蒸汽，如苯蒸汽或是氯乙烷蒸汽中的一种或多种；或者，所述球形活性炭用于食品工业中，如作为准备和/或脱色食品。
本发明还提供上述球形活性炭用于制备药物的用途。
本发明还提供一种胶囊，所述胶囊包含上述球形活性炭。
本发明还提供一种吸附剂，包含上述球形活性炭。
本发明还提供一种防护服，包含上述球形活性炭。
有益效果
1)本发明提供高抗压强度的球形活性炭及其制备方法和用途。发明人惊讶地发现，使用本发明的制备方法，例如使磺化阶段的温度保持在200-350℃，以中值粒径D50为0.10-2.5mm的球形聚合物为原料，能够以良好的收率和较低的成本制备得到具有高强度的球形活性炭，例如中值粒径D50为0.05-2.0mm的高强度球形活性炭，其抗压强度得到显著提高。并且，本发明的产品相对于现有已知产品球形度更高，空心结构更好。此外，发明人意外地发现，在磺化阶段以本发明的升温方式进行加热，可有助于大幅减少形成半球的几率，所得产品开裂率下降，这显著优于现有技术工艺。
2)发明人还出人意料地发现，在磺化阶段，磺化剂分解得到的酸性气体可通过碳化后的树脂的空隙，深入到树脂内部参与树脂内部的磺化反应，同样有助于减少形成半球的几率，开裂率下降。
3)发明人还发现，在通入水蒸气时，控制水蒸气的通入温度同样可以降低半球的几率，使开裂率下降。
4)本发明工艺得到的活性炭具有优异的物理或机械特性，以及显著降低的开裂率。并且，所述活性炭还具有优异的吸附特性，可以高效地吸附有害性气体，如有机物蒸汽，如苯蒸汽或是氯乙烷蒸汽中的一种或多种；或者，所述球形活性炭用于食品工业中，如作为准备和/或脱色食品。
5)本发明的制备方法中，活化温度为850℃以下，相对于现有工艺(900℃以上)，在改善活性炭性能的同时降低了生产能耗，更适于规模化生产。
具体实施方式
下文将结合具体实施例对本发明的技术方案做更进一步的详细说明。应当理解，下列实施例仅为示例性地说明和解释本发明，而不应被解释为对本发明保护范围的限制。凡基于本发明上述内容所实现的技术均涵盖在本发明旨在保护的范围内。
除非另有说明，以下实施例中使用的原料和试剂均为市售商品，或者可以通过已知方法制备。
仪器和设备
实施例中的比表面积通过MicrotracBEL Corp.的型号为Belsorp mini II的氮气物理吸附仪测试。抗压强度通过上海益环仪器科技有限公司的压力测试仪测试。
本申请中开裂率的计算方法为：随机取约300颗左右的碳球样品，在体式显微镜下，数出开裂的碳球的个数，利用开裂的炭球个数除以总颗数即得到开裂率。
制备例1球形聚合物基体的制备
在50升的聚合釜中加入16升水，加热至50℃，在搅拌状态下分别加入8g碳酸镁、19g明胶和0.13g次甲基蓝，搅匀后加入由2.7kg甲基苯乙烯、0.9kg双戊烯和18g过氧化苯甲酰混合而成的油相，再加入1.0kg石蜡，封闭聚合釜，向聚合釜内通入干净的压缩空气，保持釜内气相压力为0.02MPa。然后，快速搅拌，以将釜内液珠调至适当粒度，升温至80℃，保温10小时，再升温至110℃，保温18小时，经过滤、洗涤、干燥和筛分，得到白球状聚合物1.95kg。
实施例1
1.1磺化
将质量比为1:1的制备例1得到的球形聚合物(200g，中值粒径为0.5-3.0mm)与浓硫酸混合，随后将混合物加入耐酸旋转管式炉，在氮气气氛下，以5℃/min的加热速度进行如下加热处理：
加热至200℃，停留60分钟；
以4℃/min的加热速度进行如下加热处理：
加热至300℃，停留120分钟；
加热至310℃，停留120分钟得到磺化产物224g。
1.2碳化
在氮气和氧气的混合气氛下将步骤1.1磺化得到的产物以6℃/min的加热速度进行如下加热处理：
加热至400℃，停留120分钟；
加热至550℃，停留120分钟；
然后加热至800℃，停留100分钟。降温，得到碳化产物196g。
1.3活化
在旋转管式炉中，流速比为1:4.5(L/min)通入98g的水蒸汽和二氧化碳，在水蒸气和二氧化碳的混合气氛下，将步骤1.2得到的碳化产物以4℃/min的速度加热至800℃，停留240min后，以3℃/min的速度加热至950℃，停留120min。降温，得到球形活性炭GSC 1，产品中值粒径为1.4mm，中值孔径为1.66nm，比表面积为1326.7m2/g，抗压强度98.31N，开裂率0.99％，孔容0.58cm3/g，堆积密度469g/L。
实施例2
2.1磺化
将质量比为1:5的制备例1得到的球形聚合物(200g，中值粒径为0.5～3.0mm)与发烟硫酸混合，随后将混合物加入耐酸旋转管式炉，在氮气气氛下，以4℃/min的加热速度进行如下加热处理：
加热至210℃，停留120分钟；
以5℃/min的加热速度进行如下加热处理：
加热至280℃，停留120分钟；
加热至300℃，停留240分钟得到磺化产物218g。
2.2碳化
在氮气和氧气的混合气氛下将步骤2.1磺化得到的产物以5℃/min的加热速度进行如下加热处理：
加热至400℃，停留120分钟；
加热至550℃，停留120分钟；
然后加热至850℃，停留120分钟。降温，得到碳化产物192g。
2.3活化
在旋转管式炉中，在CO2和氮气的混合气氛下，将步骤2.2得到的碳化产物以5℃/min的速度加热至850℃，停留240min后，以4℃/min的速度加热至900℃，停留120min。降温，得到球形活性炭GSC2，产品中值粒径为1.3mm，中值孔径为1.66nm，比表面积为1550.3m2/g，抗压强度97.2N，开裂率0.67％，孔容0.64cm3/g，堆积密度469g/L。
实施例3
3.1磺化和碳化
将质量比为1:5的制备例1得到的球形聚合物(200g，中值粒径为0.5～3.0mm)与发烟硫酸混合，随后将混合物加入耐酸旋转管式炉，在氮气气氛下，以3℃/min的加热速度进行如下加热处理：
加热至210℃，停留120分钟；
以4℃/min的加热速度进行如下加热处理：
加热至280℃，停留120分钟；
加热至300℃，停留240分钟；
以5℃/min的加热速度进行如下加热处理：
加热至400℃，停留120分钟；
加热至550℃，停留120分钟；
然后加热至850℃，停留120分钟。降温，得到碳化产物186g。
3.2活化
在旋转管式炉中，在93g水蒸气和氮气的混合气氛下，将步骤3.1得到的碳化产物以5℃/min的速度加热至900℃，停留240min后，以4℃/min的速度加热至950℃，停留120min。降温，得到球形活性炭GSC3，产品中值粒径为1.5mm，中值孔径为1.68nm，比表面积为1615.5m2/g，抗压强度101.39N，开裂率5.32％，孔容0.98cm3/g，堆积密度492g/L。
实施例4
将上述实施例1制备得到的多孔球形活性炭按照GB/T7702.10-2008中的方法分别进行苯蒸汽防护时间和氯乙烷蒸汽防护时间的测定，检测结果如下：
Figure BDA0001732147190000121
由上述结果可知，本申请方法得到的球形活性炭的吸附能力强。
以上，对本发明的实施方式进行了说明。但是，本发明不限定于上述实施方式。凡在本发明的精神和原则之内，所做的任何修改、等同替换、改进等，均应包含在本发明的保护范围之内。

Claims (15)

1.一种球形活性炭，其中值粒径D50为0.05-2.0mm，所述球形活性炭具有空心结构，所述空心结构的直径为球形活性炭的粒径的1/5-1/2；所述球形活性炭的抗压强度为85-300N。
2.根据权利要求1所述的球形活性炭，其特征在于，所述球形活性炭的抗压强度为88-200N。
3.根据权利要求2所述的球形活性炭，其特征在于，所述球形活性炭的抗压强度为90-150 N。
4.根据权利要求3所述的球形活性炭，其特征在于，所述球形活性炭的抗压强度为90-110N。
5.根据权利要求1所述的球形活性炭，其特征在于，所述球形活性炭的中值粒径D50为0.1-1.8mm。
6.根据权利要求5所述的球形活性炭，其特征在于，所述球形活性炭的所述球形活性炭的中值粒径D50为0.15-1.6mm。
7.权利要求1-6任一项所述的球形活性炭的制备方法，包括如下步骤：
a1）将球形聚合物进行磺化，所述球形聚合物的中值粒径D50为0.10-2.5mm；
a2）将步骤a1）得到的产物碳化；
a3）将步骤a2）得到的产物活化；
步骤a1），所述磺化的温度为200-350℃；磺化步骤的时间为0.5-12小时；
所述磺化是在惰性气体气氛下进行的，所述惰性气体选自氮气、氦气、氩气中的一种或多种的混合物；所述磺化是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；未经磺化的球形聚合物与磺化剂的总重量比是3:1~1:3；
步骤a2）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；所述惰性气体选自氮气、氦气、氩气中的至少一种；
当碳化在惰性气体和氧气的混合气氛下进行时，混合气氛中氧气的体积百分比为1-5%；
所述碳化在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；或者，碳化在梯度上升的温度下进行；所述碳化在不同温度区域内具有相同或不同的升温速率，和相同或不同的保温时间；
当碳化在2个或更多个温度区域依次进行时，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和第三温度区域；第一温度区域的温度是30~450℃；第二温度区域的温度是450~560℃；第三温度区域的温度是560~800℃；所述碳化时间为30分钟-20小时；
步骤a3）的活化包括第一活化步骤和/或第二活化步骤、或第三活化步骤；当步骤a3）包括第一活化步骤和第二活化步骤时，第一活化步骤在第二活化步骤之前进行；当步骤a3）包括第一活化步骤和第三活化步骤时，第一活化步骤在第三活化步骤之前进行；
所述第一活化步骤的温度为700-1300℃；所述第一活化步骤的时间为1-15小时；所述第一活化步骤的气氛包含水蒸气，或者水蒸气和氮气的混合物，或者由上述组成；所述水蒸气的用量是步骤a2）的产物的重量的5%-100%；所述第一活化步骤的气氛不包含氧化碳类、氧气和氨；
所述第二活化步骤的温度为700-1300℃；所述第二活化步骤的时间为1-10小时；所述第二活化步骤的气氛包含CO2，或者CO2与氮气的混合物；当所述第二活化气氛包含氮气与CO2的混合物时，氮气与CO2的体积比为10:1~1:10；所述第二活化步骤的气氛不包含水蒸气；
所述第三活化步骤同时在含有CO2和水蒸气的气氛中进行；所述第三活化步骤的温度为700-1300℃；所述第三活化步骤的时间为1-12小时；所述水蒸气的用量是步骤a2）的产物的重量的25%-75%；所述第三活化步骤的气氛不包含氧气和氨。
8.根据权利要求7所述的制备方法，其特征在于，在步骤a2）碳化过程中同时进行步骤a1）磺化。
9.根据权利要求8所述的制备方法，其特征在于，所述第一活化步骤和/或第三活化步骤中，通入的水蒸气的温度为300-800℃。
10.权利要求1-6任一项所述的球形活性炭作为吸附剂的用途。
11.根据权利要求10所述的用途，其特征在于，所述的球形活性炭用于吸附有害性气体，所述有害气体为苯蒸汽或是氯乙烷蒸汽中的一种或多种；或者，所述球形活性炭用于食品工业中，作为准备和/或脱色食品。
12.权利要求1-6任一项所述的球形活性炭用于制备药物的用途。
13.一种防护服，包含权利要求1-6任一项所述的球形活性炭。
14.一种吸附剂，包含权利要求1-6任一项所述的球形活性炭。
15.一种胶囊，包含权利要求1-6任一项所述的球形活性炭。
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