00、750、 800、850、900或者950°C，W及在它们之间的所有范围和子范围）对碳前体加热预定的时间 (例如0.5、1、2、4、8小时或更久，W及在它们之间的所有范围和子范围），然后任选地进行冷 却。在碳化过程中，碳前体可W被还原或者分解W形成碳原料。
[0030] 在各种实施方式中，可W采用常规炉或者通过采用微波能在微波反应室内加热， 来进行碳化。例如，可将碳前体暴露于微波能量，从而在微波反应器之内将该碳前体加热和 还原成焦炭W形成碳原料，该碳原料随后与活化剂组合来形成原料混合物。设想了可使用 单一碳前体材料或前体材料的组合来优化活性炭产品的性质。
[0031] 根据其它实施方式，碳化可与活化同时进行，例如，当使碳原料接触等离子体羽流 时。在该实施方式中，碳原料包含碳前体材料，例如，未碳化的含碳材料。又在其它实施方式 中，碳原料是碳化的材料，例如它在等离子体羽流中经历很少的碳化或者不经历碳化。
[0032] 在一些实施方式中，至少一种活化剂可选自K0H，化0H，曲P〇4，Na2C〇3，KC1，化C1， 1邑札,1((^，41(：13，？2〇5瓜0)3和/或化亂。根据各种非限制性实施方式，至少一种活化剂可选 自碱金属盐，例如，碱金属氨氧化物例如氨氧化钢、氨氧化裡和/或氨氧化钟。
[00削方法
[0034]如本文所使用，术语"原料颗粒"及其变体用于指碳原料的颗粒，至少一种活化剂 的颗粒，用至少一种活化剂涂覆或W其它方式与其结合的碳原料的颗粒，或运些的任意组 合。无论W怎样的形式出现和无论在何处出现，在本文中，将碳原料与至少一种活化剂的颗 粒的组合或混合物称作"原料混合物"。
[0035] 原料混合物可通过组合碳原料与至少一种活化剂的任何已知方法来制备。例如， 在一些非限制性实施方式中，可使用活化剂的水性溶液，且溶液中活化剂浓度可为约10重 量％-约90重量％。活化剂溶液可为室溫或可进行加热。在其它实施方式中，可将碳原料与 至少一种活化剂组合来形成干燥的原料混合物，例如，无需使用任何液体或溶剂。
[0036] 可W任意合适的比例，将碳原料和至少一种活化剂组合地和/或分别地引入等离 子体羽流，从而形成原料混合物和发生碳的化学活化。合适的比例的具体值可取决于，例 如，碳原料和活化剂的物理形式和类型，W及浓度(如果它们中的一种或两种是混合物或溶 液形式的话）。W干燥的材料重量为基准计，活化剂和碳原料的比例可为例如，约0.5:1到约 5:1。例如，比例可为约1:1到约4:1，或约2:1到约3:1，包含在它们之间的所有范围和子范 围。在一些实施方式中，活化剂和碳原料的质量比例可为约1:1,2:1，3:1，4:1，或5:1，包含 在它们之间的所有范围和子范围。根据其它实施方式，活化剂和碳原料的质量比例可小于 约12:1，例如，小于约11:1，小于约10:1，或小于约8:1，包含在它们之间的所有范围和子范 围。
[0037] 原料颗粒可通过娠磨或研磨颗粒来进一步制备。例如，碳原料和/或至少一种活化 剂可分别进行娠磨，并随后任选地混合在一起。在其它实施方式中，可在混合碳原料和至少 一种活化剂的过程中同时娠磨原料混合物。根据其它实施方式，可在将碳原料和至少一种 活化剂混合在一起之后，娠磨原料混合物。
[0038] 任选的造粒步骤可包含任选地使用加热、通过漉压实、转鼓颗粒化、真空干燥、冷 冻干燥和/或适用于混合和/或造粒原料混合物的任何其它方法，来混合碳原料和至少一种 活化剂。任选地，造粒可通过使用粘合剂添加剂例如C A R B 0 W A X (陶氏化学公司 (Dow化emical))来实现，其是可分解但对活性炭只有很少或没有残留的污染的石蜡。还可 在造粒方法中使用运种粘合剂，其包括但不限于通过漉压实颗粒化、转鼓颗粒化和/或挤出 混合和/或磨碎（grating)。
[0039] 作为非限制性例子，原料颗粒可被娠磨到小于约100微米的平均粒度，例如，小于 约100，50，25，10，或5微米，和在它们之间的所有范围和子范围。在各种实施方式中，原料混 合物的平均粒度可小于约5微米，例如小于约4,3,2,或1微米，和在它们之间的所有范围和 子范围。在其它实施方式中，碳原料混合物的平均粒度可为约0.5-约25微米，例如约0.5微 米-约5微米。
[0040] 在其它实施方式中，原料颗粒可通过预热颗粒来进一步制备。作为非限制性例子， 原料颗粒可在混合和/或娠磨混合物之时和/或之后进行预热。在运些实施方式中，原料颗 粒可被预热到低于混合物的烙化溫度的任意溫度。例如，可将原料加热到小于约400°C的溫 度，例如小于约350，300，250，200，或100°C，和在它们之间的所有范围和子范围。根据各种 实施方式，可将原料加热到约50°C-约400°C的溫度，例如约50°C-约150°C，约90°C-约120 °C，约200°C-约400°C，或约300°C-约400°C，包含在它们之间的所有范围和子范围。
[0041] 可一起作为原料混合物或分别作为独立的组分，将碳原料和至少一种活化剂引入 等离子体羽流。例如，在一种实施方式中，将包含碳原料和至少一种活化剂的原料混合物引 入等离子体羽流。在另一种实施方式中，例如在等离子体羽流中的不同位置处，将碳原料和 活化剂分开引入等离子体羽流。根据其它实施方式，可将原料混合物引入等离子体羽流，且 独立地引入额外的活化剂。在一些方面中，额外的活化剂可与原料混合物中所用的活化剂 相同或不同。
[0042] 可在第一气体的流中将原料颗粒引入等离子体羽流，在各种实施方式中，该第一 气体可选自环境空气和惰性气体例如氮气，氣气，氮气，和它们的混合物。可将原料组分携 带进入第一气体，从而颗粒在气体的流中自由地浮动。应理解的是，在暴露于空气之后，诸 如钢和钟的碱金属会自发地燃烧。可通过引入蒸汽作为第一气体的组分，来防止或减少碱 金属形成。例如，设想了蒸汽与空气，氮气，氣气，和/或氮气的混合物。或者，可将原料颗粒 引入作为水性混合物的第一流中。水蒸气将捕捉碱性原子，并反应来形成不可燃烧的碱性 氧化物或氨氧化物。因此，在一些实施方式中，可将在惰性气体例如氮气或氣气中携带的蒸 汽或水蒸气引入等离子体羽流。
[0043] 第一流可为环境溫度或其可任选地进行加热。作为非限制性例子，第一气体的溫 度可为约25 °C -约400 °C，例如约50 °C -约350 °C，约 100 °C -约300 °C，或约 150 °C -约250 °C，包 含在它们之间的所有范围和子范围。第一流的加料速率可为例如，约10化PM-约200SLPM，例 如，约30化PM-约150SLPM，或约50-约100SLPM，包含在它们之间的所有范围和子范围。本领 域普通技术人员能选择适用于所需操作和结果的加料速率。
[0044] 根据各种实施方式，通过接触等离子体羽流来快速加热原料颗粒。等离子体羽流 可设想为具有基本上圆柱状或稍微的锥形形状，并具有给定长度和圆形横截面。该圆形横 截面通过圆屯、或忍和各种同屯、环或銷来限定。等离子体羽流的溫度因此可描述成横截面梯 度，其中等离子体羽流的忍的溫度可为至少约11，〇〇〇°Κ，等离子体羽流的外部銷或外部边 缘可具有至少约300°Κ的较低的溫度。例如，忍的溫度可为约9,000°Κ-约11，000°Κ，外部銷 的溫度可为约300°Κ-约1，000°Κ，例如约300°Κ-约500°Κ。等离子体羽流可使用各种加热方 法来产生，例如介电(RF)加热，直流电流(DC)加热，及其组合。
[0045] 在引入等离子体羽流之后，原料颗粒可W气旋的模式沿着羽流的长度流动。作为 非限制性例子，可沿着与等离子体羽流的流动相切的方向，将第二气体的第二流引入等离 子体羽流。引入的角度可随设备而变化，但相对于等离子体的流动，例如相对于沿着等离子 体羽流的长度的流动，通常可为约15°-约90°。羽流之内的气旋流动不仅用于延长原料颗粒 在等离子体中的停留时间，还用于产生离屯、力，其将原料颗粒驱动到等离子体羽流的更冷 的外部边缘。一旦颗粒到达所需的活化溫度，气旋作用与等离子体羽流的向前的速度还可 一起将颗粒驱出等离子体羽流并进入收集腔室。
[0046] 虽然无意受限于理论，但在至少一些实施方式中，据信使用等离子体羽流会在足 W避免形成液相的时间内，将原料颗粒快速加热，使其经历理论烙化溫度范围并最高