CN103379952A - 表面改性的活性碳吸附剂 - Google Patents

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Abstract

一种具有经处理的活性碳表面的流通式衬底，所述流通式衬底用于例如从流体中除去有毒金属。

Description

表面改性的活性碳吸附剂
相关申请案
本申请案根据专利法请求2010年11月9日提出申请的美国申请案第12/942,308号的优先权权利，本案依据所述申请案的内容且所述申请案的内容以全文引用的方式并入本文中。
技术领域
本公开案通常涉及具有经处理的活性碳表面的流通式衬底，所述流通式衬底用于例如从流体中除去有毒金属。
背景技术
由于对人体健康造成的危害，有毒金属的排放已成为越来越受关注的环境问题。例如，燃煤发电厂和医疗废弃物焚烧是与向大气中排放有毒金属相关的人类活动的主要来源。然而，对于燃煤发电厂，排放控制法规并未严格实施。主要原因在于缺乏可以合理成本使用的有效控制技术。
目前用于控制来自燃煤发电厂的汞排放的技术为活性碳注入（ACI）。ACI方法包含将活性碳粉末注入烟道气流中和使用纤维过滤器或静电除尘器收集吸附了汞的活性碳粉末。ACI技术通常需要高C:Hg比来达到需要的除汞水平这导致吸附剂材料的高成本。高C:Hg比表示ACI并未有效地利用碳粉末的汞吸附能力。
活性碳填充床能够达到高的除汞水平，同时能更有效地利用吸附剂材料。另一方面，典型的粉末或小球填充床具有极高的压降，这会显著地降低能效。而且，这些固定床通常是干扰性技术，因为这些固定床需要频繁地更换吸附剂材料。
一些气流可能含有会抑制吸附剂（例如蜂窝活性碳及其他吸附剂组合物和结构）吸附有毒金属的制剂。
发明内容
本文公开一种流通式衬底，所述流通式衬底用于克服活性碳吸附剂降解或克服由酸性气体产生的毒害，且包含一种处理活性碳吸附剂以提高活性碳吸附剂在存在酸性气体的情况下捕获有毒金属的性能的方法。
本文所公开的实施方式包括流通式衬底，所述流通式衬底包含经处理的活性碳表面，其中经处理的活性碳表面包含酸性官能基，且其中经处理的活性碳表面包含疏水化合物。
还公开了一种方法，所述方法包含以下步骤：处理包含活性碳表面的流通式衬底以形成经处理的活性碳表面，其中所述处理步骤包含：使酸或氧化剂与活性碳表面接触，及使疏水化合物与活性碳表面接触。
此外，公开一种方法，所述方法包含以下步骤：使包含有毒金属的流体流与如上文所描述的流通式衬底接触，及从流体流中除去所述有毒金属的至少一部分。
额外特征和优点将在随后的详细描述中加以阐述，并且对于所属领域的技术人员来说，额外特征和优点将部分地从描述中显而易见或通过实践在书面说明及书面说明的权利要求书中所描述的实施方式了解。
应理解，前述一般描述及以下的详细描述仅为示例性的，且意在提供概述或框架以理解权利要求书的性质及特征。
具体实施方式
本文所公开的实施方式包括流通式衬底，所述流通式衬底包含经处理的活性碳表面，其中经处理的活性碳表面包含酸性官能基，且其中经处理的活性碳表面包含疏水化合物。
流通式衬底包含经处理的活性碳表面。在一些实施方式中，流通式衬底可包含活性碳、玻璃、玻璃陶瓷、陶瓷、金属或以上各者的组合。在一些实施方式中，活性碳可经涂覆或者安置在流通式衬底上。
处理活性碳表面包括对活性碳表面进行氧化或酸改性以将酸性官能基引入到表面，及用疏水化合物浸渍活性碳表面。经处理的活性碳表面包含酸性官能基，例如，苯酚、羰基、内酯、羧基、奎宁及羟基。经处理的活性碳表面包含疏水化合物，例如，全氟醇、甲基化中链烷基硅烷，及通式CnH2n+2的直链烃或支链烃，其中n等于9至12，例如壬烷。
在一些实施方式中，经处理的活性碳表面具有从约2至约7的pH，例如，约2.5、约3、约4、约5、约6，或约7。
如本文所使用的术语“流通式衬底”表示包含内部通路（直通式通道或蛇形通道）及/或多孔网络的成形主体，所述多孔网络将允许气流流经所述结构。流通式衬底包含流通方向的尺寸，所述尺寸为从入口到出口至少1cm、至少2cm、至少3cm、至少4cm、至少5cm、至少6cm、至少7cm、至少8cm、至少9cm，或至少10cm。
在一些实施方式中，流通式衬底为蜂窝形，所述流通式衬底包含入口端、出口端及从入口端延伸到出口端的内部通道。在一些实施方式中，蜂窝形流通式衬底包含大量从入口端延伸到出口端的孔，所述孔由相交的孔壁界定。蜂窝形流通式衬底可任选包含一或多个选择性堵塞的孔端以提供壁流通式结构，所述壁流通式结构允许流体流与孔壁之间更密切的接触。在一些实施方式中，流通式衬底是整体式的。
流通式衬底的一些实施方式可具有相对较高的表面积与重量比。例如，在一些实施方式中，本文所公开的活性碳蜂窝流通式衬底可具有至少5m2/g、至少100m2/g、至少250m2/g、至少400m2/g、至少500m2/g、至少750m2/g，或甚至至少1000m2/g的表面积与重量比。在一些实施方式中，经处理的活性碳表面的表面积与重量比在从50m2/g到2500m2/g、从200m2/g到1500m2/g，从400m2/g到1200m2/g的范围内。
本文所公开的流通式衬底可具有孔隙微结构。例如，在一个实施方式中，流通式衬底包含至少约10%、至少约15%、至少约25%或至少约35%的总开孔体积或孔隙率。在一些实施方式中，总孔隙率是在从约15%到约70%的范围内，包括约20%到约60%、约20%到约40%及约40%到约60%的孔隙率。
在一些实施方式中，本文所公开的蜂窝形流通式衬底的通道密度范围可从6个孔/平方英寸（cpsi）到1200cpsi，例如，9cpsi到50cpsi、50cpsi到100cpsi、100cpsi到300cpsi、300cpsi到500cpsi、500cpsi到900cpsi，或900cpsi到1000cpsi。在一些实施方式中，通道之间的壁厚范围可从0.001英寸到0.100英寸，或0.02英寸到0.08英寸。
一些实施方式的示例性流通式衬底可通过挤压、压缩、注射成型或浇铸而制成。流通式衬底可例如通过以下步骤制成：制备批料混合物、挤压批料混合物通过形成蜂窝形状的模具、干燥，及任选地烧制支撑体。
在一些示例性实施方式中，包含活性碳的流通式衬底可通过以下步骤制成：提供包含活性碳颗粒的批料组合物及有机或无机粘接剂，使批料组合物成形，及任选地热处理流通式衬底。在其他示例性实施方式中，包含活性碳的流通式衬底可通过以下步骤制成：提供包含碳前驱体的批料组合物，使批料组合物成形，任选地使组合物固化，使组合物碳化，及活化所述碳化的组合物。
碳前驱体包含合成含碳聚合材料、有机树脂、木炭粉、煤焦油沥青、石油沥青、木粉、纤维素及纤维素的衍生物、天然有机材料（例如小麦粉、木粉、玉米粉、坚果壳粉、淀粉、焦炭、煤）或所述材料中的任何两种或两种以上材料的混合物或组合。
在一些实施方式中，批料组合物包含作为碳前驱体的有机树脂。示例性有机树脂包括热固性树脂及热塑性树脂（例如，聚偏二氯乙烯、聚氯乙烯、聚乙烯醇等）。可使用合成聚合材料，例如，酚醛树脂或糠醇基树脂（例如呋喃树脂）。示例性适合的酚醛树脂是可熔性酚醛树脂，例如plyophen树脂。示例性适合的呋喃液体树脂是来自QO化学公司（QO Chemicals Inc.,IN,U.S.A）的Furcab-LP。示例性固体树脂是固体酚醛树脂或酚醛清漆树脂。
批料组合物还可任选地包含惰性无机填料、（可碳化或不可碳化）有机填料，及/或粘接剂。无机填料可包括氧化物玻璃、氧化物陶瓷或其他耐热材料。可使用的示例性无机填料包括：含氧矿物或含氧矿物的盐，例如粘土、沸石，滑石等；碳酸盐，例如碳酸钙；铝硅酸盐，例如高岭土（一种铝硅酸盐粘土）、粉煤灰（发电厂烧煤后获得的一种铝硅酸盐灰）；硅酸盐，例如钙硅石（偏硅酸钙）；碳酸盐；锆酸盐；氧化锆；氧化锆尖晶石；硅酸镁铝；富铝红柱石；氧化铝；三水合氧化铝；勃姆石；尖晶石；长石；硅镁土；及铝硅酸盐纤维；堇青石粉末；富铝红柱石；堇青石；硅石；氧化铝；其他氧化物玻璃；其他氧化物陶瓷；或其他耐热材料。
可使用额外的填料，例如短效填料，所述短效填料在碳化期间烧尽而留下孔隙，或可从形成的流通式衬底中过滤掉以留下孔隙。此类填料的实例包括聚合物珠、蜡、淀粉，及本领域中已知的各种天然或合成材料。
示例性有机粘接剂包括纤维素化合物。纤维素化合物包括纤维素醚，例如甲基纤维素、乙基羟基乙基纤维素、羟丁基纤维素、羟丁基甲基纤维素、羟乙基纤维素、羟甲基纤维素、羟丙基纤维素、羟丙基甲基纤维素、羟乙基甲基纤维素、羧甲基纤维素钠及以上各者的混合物。一种示例性甲基纤维素粘接剂为Dow Chemical Company公司出售的METHOCELTM A。示例性羟丙基甲基纤维素粘接剂包括METHOCELTM E,F,J,K，同样是由Dow ChemicalCompany公司出售。还可以使用METHOCELTM310系列的粘接剂，同样是由Dow Chemical Company公司出售。METHOCELTM A4M是一种用于RAM挤压机的示例性粘接剂。METHOCELTM F240C是一种用于双螺杆挤压机的示例性粘接剂。
批料组合物还可任选地包含成形助剂。示例性成形助剂包括肥皂、脂肪酸（例如油酸、亚麻油酸、硬脂酸钠等、脂肪酸聚氧乙烯酯等），及以上各者的组合。可用于改进批料的挤压特性及固化特性的其他添加剂为磷酸和油。示例性油包括分子量从约250到1000的石油油料，所述石油油料含有链烷烃（paraffinic）化合物及/或芳香族化合物及/或脂环族化合物。一些可用的油为来自3M Co.,的3合1油，或Reckitt and Coleman Inc.（Wayne,N.J）的3合1家用润滑油。其他可用的油可包括聚（α-烯烃）基合成油、酯类、聚烷撑二醇、聚丁烯、聚硅酮、聚苯醚、CTFE油及其他商品油。也可使用植物油，例如葵花籽油、芝麻油、花生油、大豆油等。
在从批料组合物（例如包含可固化有机树脂的批料组合物）使流通式衬底成形后，可任选地在适合条件下固化流通式衬底。固化例如可在空气中、在大气气压下进行，通常是通过在70℃到200℃的温度下加热组合物约0.5小时到约5.0小时来进行固化。在一些实施方式中，阶段式地从低温到高温加热流通式衬底，例如，从70℃到90℃、到125℃，再到150℃，每一温度都保持一段时间。此外，还可通过在室温下添加固化添加剂（例如酸性添加剂）来实现固化。
然后可使经固化的流通式衬底经历碳化步骤。例如，可通过使经固化的流通式衬底在O2耗尽气氛下经历升高的碳化温度来碳化经固化的流通式衬底。碳化温度范围可从600℃到1200℃，在一些实施方式中，从700℃到1000℃。碳化气氛可为惰性的，主要包含非反应性气体，比如N2、Ne、Ar，以上气体的混合物等。在O2耗尽气氛下的碳化温度下，经固化的流通式衬底中所含的有机物质分解留下碳质残渣。
然后可活化所碳化的流通式衬底。例如，可在选自CO2、H2O、CO2与H2O的混合物、CO2与氮气的混合物、H2O与氮气的混合物，及CO2与另一种惰性气体的混合物的气体氛围中，例如，在含CO2及/或含H2O的气氛中在升高的活化温度下活化所碳化的流通式衬底。气氛可为基本上纯CO2或H2O（蒸汽）、CO2与H2O的混合物，或CO2及/或H2O与惰性气体（例如氮气及/或氩气）的组合。利用氮气与CO2的组合例如可带来成本节省。例如，可使用CO2与氮气的混合物，其中CO2含量低至2%或更低。通常，可使用CO2与氮气的混合物（CO2含量为5%到50%）来降低处理成本。活化温度范围可从600℃到1000℃，在某些实施方式中，从600℃到900℃。在此步骤期间，轻度氧化所碳化的流通式衬底的部分碳质结构：
CO2(g)+C(s)→2CO(g),
H2O(g)+C(s)→H2(g)+CO(g),
导致对碳质流通式衬底的结构的蚀刻及活性碳基质的形成，所述活性碳基质可界定多个纳米级及微米级的孔隙。可调整活化条件（时间、温度及气氛）以生产具有所需要的比表面积的最终产品。
在一些实施方式中，活性碳表面作为流通式衬底上的层而存在。例如，流通式衬底涂覆有包含活性碳的层。本文所使用的术语“层”是指活性碳是安置在流通式衬底的暴露表面上。所述层可完全覆盖流通式衬底或覆盖流通式衬底的一部分，且例如在包含具有多孔表面的流通式衬底的实施方式中，所述层可在一定程度上浸渍流通式衬底。例如，所述层可覆盖流通式衬底的内孔隙及/或通道表面，及/或流通式衬底的其他外表面。在一些实施方式中，活性碳是呈在流通式衬底的整个表面或部分表面上的不间断及连续的层的形式。在其他实施方式中，活性碳的层包括裂纹、针孔，或其他间断点。除活性碳之外，所述层可进一步包含其他合适的材料。
本文所公开的实施方式包括一种方法，所述方法包含以下步骤：处理包含活性碳表面的流通式衬底，其中所述处理步骤包含：使酸或氧化剂与活性碳表面接触，及使疏水化合物与活性碳表面接触。使酸或氧化剂与活性碳表面接触用于将酸性官能基引入到活性碳表面，从而降低及/或抑制活性碳表面对酸性气体的吸附。使酸或氧化剂与活性碳表面接触可通过浸渍涂覆、喷雾干燥或真空涂覆而发生。例如，可通过以下方式应用酸或氧化剂：将活性碳表面浸渍在包含酸或氧化剂的溶液中；将包含酸或氧化剂的溶液喷涂在活性碳表面上，或利用真空将包含酸或氧化剂的溶液“吸取”到活性碳衬底中并穿过所述活性碳衬底。或者，酸或氧化剂可在气相中与活性碳表面接触。
选择合适的溶剂制备包含酸或氧化剂的溶液。例如，可使用水作为溶剂来制备包含酸或氧化剂的溶液。其他合适的溶剂包括有机溶剂，例如乙醇、乙酸乙酯，或异丙醇。
例如，在使用酸来处理蜂窝形流通式衬底的活性碳表面的一些实施方式中，在室温或更高的温度下将活性碳蜂窝体浸泡在酸的水溶液中约5分钟到约60分钟。然后，移除活性碳蜂窝体且使用蒸馏水清洗活性碳蜂窝体，直到活性碳蜂窝体大体上不含有来自酸的离子。然后，在约90℃到约120℃的温度下干燥活性碳蜂窝体约30分钟到约24小时。在一些实施方式中，酸是选自盐酸、磷酸、硫酸、苯甲酸，及以上各者的组合。选择适合浓度的酸来防止活性碳表面降解。例如，如果酸浓度过高，则活性碳表面可能在与酸接触期间降解。
例如，在使用氧化剂处理蜂窝形流通式衬底的活性碳表面的一些实施方式中，在室温或更高的温度下将活性碳蜂窝体浸泡在氧化剂的水溶液中约30分钟。然后在约90℃到约120℃的温度下移除活性碳蜂窝体并干燥约30分钟或30分钟以上。在一些实施方式中，氧化剂是选自酚式羟基、奎宁、羧酸、含氧酸、过氧化物、过硫酸盐，及以上各者的组合。通常有利的是在氧化剂与活性碳表面接触期间将氧化剂保持在一浓度及时间下，所述浓度及时间足以将氧气以含氧官能基（例如酚式羟基、奎宁及羧酸基）的形式并入活性碳孔隙表面上。
使疏水化合物与活性碳表面接触用于使活性碳表面的孔隙表面斥水，从而降低及/或抑制活性碳表面对水的吸附。使疏水化合物与活性碳表面接触可通过浸渍涂覆或喷雾干燥而发生。例如，可通过以下方式应用疏水化合物：将活性碳表面浸泡在包含疏水化合物的溶液中，或将包含疏水化合物的溶液喷涂到活性碳表面上。
例如，在使用疏水化合物处理蜂窝形流通式衬底的活性碳表面的实施方式中，在室温或更高的温度下将活性碳蜂窝体浸泡在包含疏水化合物的溶液中约5分钟到约60分钟。然后在约50℃到约120℃的温度下将活性碳蜂窝体干燥约30分钟或30分钟以上。在实施方式中，疏水化合物是选自全氟醇、甲基化中链烷基硅烷，及通式CnH2n+2的直链烃或支链烃，其中n等于9至12。在一个实施方式中，疏水化合物是壬烷。适合的疏水化合物并不干扰或抑制活性碳吸附有毒金属的能力。
在一些实施方式中，氧化剂是过硫酸铵，且疏水化合物是壬烷。在一些实施方式中，酸或氧化剂及疏水化合物可得以组合且同时与活性碳表面接触。
酸或氧化剂及疏水化合物可共同地被称为表面改性剂。在一些实施方式中，选择使表面改性剂与活性碳表面接触的方法，以使得活性碳表面的孔隙结构大体上并未被表面改性剂改变。通常来说，有利的是达到经处理的活性碳表面上的最大量的酸性官能基及疏水化合物而不降低流通式衬底捕获有毒金属的能力。
在一些实施方式中，流通式衬底包含至少3重量%到20重量%的表面改性剂。例如，5重量%、10重量%或15重量%的表面改性剂存在于流通式衬底之中或之上。
本文所公开的实施方式包括一种处理包含有毒金属的流体流的方法，所述方法包含以下步骤：使包含有毒金属的流体流与如上文所描述的流通式衬底接触，及从流体流中除去所述有毒金属的至少一部分。流通式衬底（例如蜂窝形流通式衬底）的实施方式可用于例如通过与流体接触而从流体中吸附有毒金属。例如，可使流体流从入口端到出口端流过流通式衬底的内部通路。流体流可呈气体或液体的形态。气体或液体还可含有其他相，例如气流或液体流中的固体颗粒物，或气流中液体的液滴。示例性气流包括煤燃烧烟道气体（例如来自烟煤及次烟煤类型或褐煤），及在煤气化过程中产生的合成气流。
在一些实施方式中，流体流与流通式衬底的接触发生在范围从100℃到300℃的温度下。
用于描述从流体流中除去有毒金属的术语“除去”是指在任意程度上降低流体流中的有毒金属的含量。因此，从流体流中除去有毒金属包括从流体流中除去（例如）至少50%、至少60%、至少70%、至少80%、至少90%或至少95%的有毒金属，或者从流体流中除去100%的有毒金属。
在本文所公开的实施方式中，通过吸附从流体流中除去有毒金属的至少一部分。此处及其他上下文中的术语“至少一部分”是指所描述的一些或全部材料。因此，在这些实施方式中，可从流体流中除去一些或全部有毒金属。术语“吸附”（sorb）、“吸附作用”（sorption）及“所吸附的”（sorbed）是指在流通式衬底上对有毒金属的吸附、吸附作用或其他截留，所述吸附、吸附作用或其他截留係物理式地、化学式地，或物理式地与化学式地。
待除去的有毒金属包括（例如）流体流中3重量%或3重量%以下的有毒金属，例如，2重量%或2重量%以下，或者1重量%或1重量%以下。有毒金属还可包括（例如）流体流中10,000μg/m3或10,000μg/m3以下的有毒金属。本文中的术语“有毒金属”及按名称对特定金属的提及包括金属的元素状态以及氧化状态。因此，除去有毒金属包括除去金属的元素状态以及除去包含金属的任何有机或无机化合物或组合物。
可被吸附的示例性“有毒金属”包括镉、汞、铬、铅、钡、铍、砷、硒，及包含所述元素的化学化合物或组合物。例如，金属汞可为元素态（Hgo）或氧化态（Hg+或Hg2+）。氧化汞的示例性形态包括HgO及卤代汞，例如Hg2Cl2及HgCl2。
在本公开案的各种实施方式中，本文所公开的流通式衬底能够从流体流中除去至少一种有毒金属。在一些实施方式中，有毒金属是汞。
有毒金属可处于可被吸附于流通式衬底上的任何相中。因此，有毒金属可例如作为液体存在于气液流（gas fluid steam）中或作为液体存在于液体流体流中。或者，有毒金属可作为气相污染物存在于气液流或液体流体流中。
本文所公开的制品及方法是用于通过减少对酸性气体（例如SO2）及水分的吸附来增加用于吸附有毒金属的流通式衬底的有效性和寿命。烟道气中的硫化物与吸附于碳的表面上的水反应形成硫酸，所述硫酸渗透孔隙且影响流通式衬底的吸附能力。硫酸在碳表面上的形成可由以下反应步骤表示：
Figure BDA00003260372100091
与气流中不含有硫酸的情况相比，硫酸的存在可使得在流通式衬底上对有毒金属的吸附降低到一定程度，或完全阻止对有毒金属的吸附。例如，硫酸可通过以下方式降低对有毒金属的吸附：降低吸附剂材料的能力、降低流通式衬底的捕获效率、降低流通式衬底对有毒金属的捕获率，或以上作用的组合。硫酸可通过物理及/或化学机制来降低在流通式衬底上对有毒金属的吸附。例如，硫酸可物理地占据或者阻塞通往流通式衬底上的孔隙位置的通路。或者或另外，硫酸可不利地与流通式衬底化学反应。
在不受理论限制的情况下，据信疏水处理将使活性碳表面斥水，因此减少孔隙中水分的积聚。也据信，氧化剂将含氧官能基引入到活性碳表面或直接占据活性碳表面的碱性中心，不论哪种情况都减少用于吸附酸性气体尤其是SO2的碱性中心。
各种实施方式将通过以下实例得以进一步阐明。
实例1
根据上文所描述的方法将未处理的活性碳蜂窝体（ACH）和用三甲基氯硅烷（TMSCL）、疏水化合物处理的ACH暴露于不含汞的模拟烟道气中达18小时。测试在150℃下进行。烟道气含有N2、CO2、5%的O2、900ppm的SO2及6%的水分。在暴露于模拟烟道气中达18小时之后，未处理的样本显示3.9%的增重，而由疏水化合物处理的样本显示零增重。
实例2
根据上文所描述的方法将未处理的ACH和用苯甲酸（BZA）及双-[3-(三乙氧基硅)丙基]-四硫化物（TS4）预处理的ACH在150℃下分别暴露于标准的含汞粉河盆地（Powder River Basin;PRB）模拟烟道气中达6天。未处理的ACH的pH从暴露于烟道气之前的9.8变为暴露于烟道气之后的2.5。经处理的ACH的pH从暴露于烟道气之前的8.8变为暴露于烟道气之后的7.9。
实例3
根据上文所描述的方法将未处理的ACH和用苯甲酸（BZA）、壬烷和碳9（NON）预处理的ACH在150℃下暴露于标准的PRB模拟烟道气中。暴露于烟道气中之后，未处理的ACH显示在硫酸盐水平中12.5%的增重，而经处理的ACH显示在硫酸盐水平中0.83%的增重。
所公开的实例证明，在暴露于模拟烟道气之前，用酸或氧化剂和疏水化合物处理ACH能实质上降低活性碳表面对气流中的酸性气体的吸附亲和力。
除非另有明确说明，则无论如何不意在将本文中所阐述的任何方法理解为要求以特定顺序执行所述方法的步骤。因此，在方法项实际上没有叙述所述方法项的步骤所要遵循的顺序的情况下，或者在权利要求书或说明书中没有另外具体说明步骤受限于特定顺序的情况下，无论如何不意在推断任何特定。
将对本领域的普通技术人员显而易见的是，可在不背离本发明的精神或范围的情况下作出各种修改及变化。由于本领域的普通技术人员可想到併入了本发明的精神和实质的所公开的实施方式的修改组合、子组合及变化，所以本发明应被理解为包括处于附加权利要求书及附加权利要求书的等效物的范围内的所有事物。

Claims (20)

1.一种流通式衬底，所述流通式衬底包含经处理的活性碳表面；
其中所述经处理的活性碳表面包含酸性官能基；且
其中所述经处理的活性碳表面包含疏水化合物。
2.根据权利要求1所述的流通式衬底，其中所述经处理的活性碳表面具有大于400m2/g的表面积。
3.根据权利要求1所述的流通式衬底，其中所述流通式衬底为蜂窝形。
4.根据权利要求1所述的流通式衬底，其中所述经处理的活性碳表面是位于流通式衬底上的层。
5.根据权利要求1所述的流通式衬底，其中所述经处理的活性碳表面具有从2到7的pH。
6.根据权利要求1所述的流通式衬底，其中所述经处理的活性碳表面包含至少3重量百分数到20重量百分数的组合的酸性官能基及疏水化合物。
7.一种方法，所述方法包含以下步骤：
处理包含活性碳表面的流通式衬底以形成经处理的活性碳表面；
其中所述处理步骤包含以下步骤：
使酸或氧化剂与所述活性碳表面接触；及
使疏水化合物与所述活性碳表面接触。
8.根据权利要求7所述的方法，其中所述酸或氧化剂是选自盐酸、磷酸、硫酸、苯甲酸、酚式羟基、奎宁、羧酸、含氧酸、过氧化物、过硫酸盐，及以上各者的组合。
9.根据权利要求7所述的方法，其中所述酸是选自盐酸、磷酸、硫酸、苯甲酸，及以上各者的组合。
10.根据权利要求7所述的方法，其中所述氧化剂是选自酚式羟基、奎宁、羧酸、含氧酸、过氧化物、过硫酸盐，及以上各者的组合。
11.根据权利要求7所述的方法，其中所述氧化剂是过硫酸铵。
12.根据权利要求7所述的方法，其中所述疏水化合物是选自全氟醇、甲基化中链烷基硅烷，及通式CnH2n+2的直链烃或支链烃，其中n等于9至12。
13.根据权利要求7所述的方法，其中所述疏水化合物是壬烷。
14.根据权利要求7所述的方法，其中所述经处理的活性碳表面具有大于400m2/g的表面积。
15.根据权利要求7所述的方法，其中所述流通式衬底为蜂窝形。
16.根据权利要求7所述的方法，其中所述活性碳表面是位于流通式衬底上的层。
17.根据权利要求7所述的方法，其中使酸或氧化剂与所述活性碳表面接触的所述步骤发生在使所述疏水化合物与所述活性碳表面接触的所述步骤之前。
18.一种方法，所述方法包含以下步骤：
使包含有毒金属的流体流与根据权利要求1所述的流通式衬底接触；及从所述流体流中除去所述有毒金属的至少一部分。
19.根据权利要求18所述的方法，其中所述流体流是液体或气体。
20.根据权利要求18所述的方法，其中所述有毒金属是汞。
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