CN1296859A - 涂敷的活性炭 - Google Patents

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Abstract

本发明公开了一种在颗粒状或成型的活性炭上涂敷一聚合物涂层,从而基本消除或明显降低由粉尘导致的产物损耗,而不减少活性炭的吸附速度和吸吮能力。在干燥聚合物涂层后,除去任何残留的粉尘。同时,本发明也公开了由所公开的方法形成的新型产品。

Description

涂敷的活性炭
本发明涉及一种粉尘性能得到改善的活性炭微珠和活性炭颗粒。本发明特别涉及一种因磨损而对粉尘损耗敏感的活性炭，其中粉化可导致产物损失，并经常产生与产物最终用途有关的其它问题。
活性炭由于其较高的吸附能力长时间用于从液体或气体中除去杂质和回收有用的物质。通常，“活化”指用各种方法使孔结构得到改善的任何过程。典型的商购活性炭产物表现出至少300m2/g的表面积(用B.E.T标准中的氮吸附法测量)。为了说明这一问题，术语“活性炭”和“活化碳”可以交换使用。典型的活化过程包括碳源如树脂废料、煤、煤焦炭、石油焦炭、褐煤、聚合物材料、和木质纤维材料(包括纸浆和纸、纸浆生产的残留物、木(如碎木块、锯末和木板)、果壳(如杏壳、椰子壳)、核、和果皮(如橄榄皮和樱桃核))的热处理(使用氧化气体)或化学处理(通常使用磷酸或金属盐如氯化锌)。
在US31093中公开了用磷酸(H3PO4)对木质碳进行化学活化以改善碳的脱色和吸附气体能力的过程。同时，US5162286提出特别致密并含有较高褐煤(30％)的木质材料如果壳、果核和核的磷酸活化的方法。在US5204310中也提出了木质纤维材料的磷酸活化过程，它是制备高活性、高密度碳的一个步骤。
同时，US4769359提出通过用NaOH和KOH的混合物处理煤焦炭和炭、褐煤、或褐煤，并在惰性气氛中将它们加热到至少500EC的过程。US5102855公开了通过用磷酸或磷酸铵处理报纸和棉毛来制备能达到较高表面积的活性炭的方法。在US5143889中将煤型沥青作为前体通过用NaOH和/或KOH进行处理从而制备活性炭。
然而，一旦制得活性炭产物，在其使用之前或使用期间，其可能要有一些老化。在材料处理和活性炭实际使用期间，磨损会以粉尘的形式使材料损耗。产物的粉尘特性是其相对硬度和形状、以及在物料进出工厂、运输装卸、受体负载时如何对其处理、和产物实际应用时受体如何对其处理的函数。在某些应用中，如在其中活性炭总是震动并可能不得不经受碰撞的汽车滤罐中使用时，由粉尘性导致的产物老化可延续至产物使用寿命终结时。
活性炭材料的硬度主要是前体材料硬度的函数，例如典型的煤型活性炭比典型的木型活性炭硬。活性炭颗粒的形状也是前体材料形状的函数。活性炭颗粒形状的不规则性、即存在多个尖锐的边角会导致粉尘问题，当然，活性炭的相对硬度和形状都可以进行改进。例如，US4677086、5324703、5538932提出由木质纤维前体来制备高密度微粒产物的方法。还有，US5039651提出一种由片形、板形、微粒形、块形等形状的纤维素和淀粉前体来制备成型活性炭的方法。还有，US4221695公开了通过以下步骤制取用于人造器官的微珠状吸附剂的方法，包括将石油沥青与芳香化合物和链烃的聚合物或共聚物混合、溶解，并将所得到的混合物分散在水中，从而形成微珠，对这些微珠进行除去芳香烃、不熔化、碳化、和最后活化等一系列处理。
尽管这些方法和其它方法会影响活性炭的硬度和形状，然而，产物粉尘性一直成为在某些应用中的一个问题。例如，在上述US4221695中，专利权人描述了用作人造器官吸附剂的石油沥青基活性炭的常规微珠，其中，血液通过该吸附剂直接注入，从而致使血液中不是完全没有碳粉尘。他们观察到在活性炭制备的过程中，一些粉尘不知不觉进入到一些原料中，并且当对模制的微珠进行清洗或其它处理时形成一些粉尘。专利权人指出：当在吸附剂表面涂敷成膜物质时，预计不会有什么效果，因为涂敷的物质起到减少吸附在吸附剂上的材料的吸附速度、并限制所吸附的材料分子尺寸的作用。
图1是表示所涂敷的聚合物、各种来源的成型活性炭的丁烷工作能力值(BWC)以及在其各自的BWC值时所涂敷的聚合物的效果的曲线，其如表3所示。
图2是表示涂敷的聚合物、各种来源的成型活性炭的初始粉尘值、以及在其各自的初始粉尘值时所涂敷的聚合物的效果的曲线，其如表3所示。
图3是表示涂敷的聚合物、各种来源的成型活性炭的粉尘率数值、以及在其各自的粉尘率数值时所涂敷的聚合物的效果的曲线，其如表3所示。
现已知道：事实上，通过在颗粒状、或成型活性炭上面涂敷一层连续的薄聚合物涂层，由颗粒状和成型活性炭的粉尘导致的产物损耗可以被明显降低，或基本消除，而不减少活性炭的吸附速度或吸附能力。在将涂敷的聚合物涂层干燥后，除去任何残留的碳粉尘。涂敷聚合物的颗粒状或成型活性炭产物表现出大于15g/100g的丁烷活度。优选地，涂敷聚合物的颗粒状或成型活性炭也表现出大于9.0g/dL的丁烷工作能力。
特别是，粉尘化的自动活性炭微珠在材料处理和滤罐应用中存在着一个势能问题。有人公开了一种其基础是“在最终产物上面涂敷一层可见聚合物涂层并随后消除任何残留的粉尘”的方法。当“初始粉尘”值≤0.3mg/dL和“粉尘率”值≤0.01mg/min/dL时，表明该产物可被认为没有粉尘，但二者均低于标准粉尘磨损试验的检测极限。当“粉尘率”值≤0.06mg/min/dL时，表明该产物基本没有粉尘，如以下实施例表中所示，大大低于未涂敷的活性炭粉尘率的可检测值在本发明经处理的活性炭的粉尘率中是最高的。尽管从上述所提到的现有技术来看，二者是意想不到的，并且是人们所不期望的，但丁烷吸附能力和工作能力等性能的保留程度是涂敷的微珠一个重要的性能。如以下实施例所示，涂敷的微珠保留了未涂敷的微珠丁烷活度的94-100％和丁烷工作能力(BWC)的88-100％。例如，本发明涂敷的成型和颗粒状活性炭具有大于15克/100克、优选大于25克/100克、更优选大于35克/100克、更加优选大于45克/100克、更加更优选大于55克/100克、更加更加优选大于65克/100克、而最优选大于75克/100克的丁烷活度。同时，本发明涂敷的成型和颗粒状活性炭具有大于9.0g/dL，优选大于10.0/dL、更优选大于11.0g/dL、更加优选大于12.0g/dL、更加更优选大于13.0g/dL、更加更加优选大于14.0g/dL，而最优选大于15.0g/dL的丁烷工作能力。
另一特征是该涂层使微珠具有了一个光滑、诱人的外观，它唤起人们对产品清洁度的关注。涂层光滑的特性来源于聚合物的成膜特性和以乳液形式将聚合物涂敷到微珠上的乳液。由本发明组合物和方法提供的额外便利和优点可通过涂层材料的天然颜色或通过向聚合物乳液中加入着色剂如颜料和任选的光亮剂来达到。特别是，可通过不同的颜色编号确定不同的碳产品。颜色编号可涉及产品的用途、工厂来源、顾客标识、或任何所需要的标识。
涂敷的成型和颗粒状活性炭也是疏水的，这可通过其在水中飘浮而不是迅速润湿和沉降来得到证明。在涂敷的活性炭微珠的试验中，当将未涂敷的微珠放入水中时，在26秒钟内，有一半微珠下沉，而涂敷的微珠在水中却不会被水渗透，并在六天以上仍然是飘浮的。抗润湿性和气孔抗液态水填充的性能在一些散装烃储存应用中对气体吸附剂块体特别实用。在那些应用中，吸附剂会偶然注入一些水，以便快速冷却热的部位，但如果水保留在碳的孔隙内，吸附剂则难以重新使用。涂敷的成型或颗粒状活性炭的另一个潜在的用途是用于从水中除去痕量的有机化合物，其中对微珠中水浓度的限制增加了对有机化合物吸附的选择性。涂层可设计成对待吸附的痕量有机化合物渗透多，而对主要成分渗透少，这样就改善了活性炭的吸附能力。
用本发明乳液涂敷后的光滑微珠和用以前分散液涂敷后的微珠之间的外观差别是由用于涂敷涂层的聚合物的不同形式导致的。乳液粒径小于分散液，因而当载体液体干燥时，由于毛细管力的作用，乳液形成连续的膜。而仅靠干燥分散液无法形成连续的膜，并且它们留下了尺寸与初始分散的颗粒相似的离散(即不连续的)聚合物颗粒。另一方面，连续的、用乳液涂敷的聚合物膜提供了光滑的外观，涂层的整体性、使微珠粉尘减少的特性、及疏水性，而这些是用分散液涂敷的、非连续的膜所没有的。
还有，应该指出：在成型或颗粒状碳上涂敷聚合物乳液而形成的聚合物膜是一种连续膜，它可以是多孔的或无孔的，这取决于碳材料表面形状的不规则性。多孔连续膜的外观在形状较不规则的颗粒状活性炭上比在成型的活性炭上更容易形成。
可将本发明方法描述成：一种通过涂敷活性炭材料而基本消除活性炭材料粉尘损耗的方法，其包括以下步骤：
(a)在活性炭材料的裸露表面上喷射聚合物乳液，同时在高于室温的工艺温度下使活性炭处于涡流态；
(b)在高于室温的温度下，干燥涂敷的活性炭材料。
该方法可任选地包括将活性炭材料预热至室温以上的温度这一初始步骤。还有，本发明所要求保护的方法还可包括另一步骤：
(c)通过除去其上的任何残留粉尘，而对干燥的涂敷活性炭材料进行脱粉尘化。
如熟悉现有技术的专业人员所理解的那样，各种工艺条件通常是相互关联的，如处理时间和处理温度。这些操作条件可能取决于待涂敷的碳材料(是成型的还是颗粒状的、是煤质的还是木质纤维质的等等)和涂敷材料(相对挥发度、粘度等等)的特性。因此，对于涂层的涂敷和干燥步骤而言，温度范围可为室温至280F(138℃)，而处理时间可为大约5分钟-大约12小时。对于成型的或颗粒状活性炭材料和涂敷材料的大多数组合情况而言，涂敷和干燥步骤的优选操作温度范围大约是175F(80℃)-250F(121℃)，而处理时间大约是30分钟-6小时。
通过各种已知的方法能够诱发活性炭材料的涡流态。例如，颗粒状或成型(通常为微珠)的碳材料可被放入旋转的滚筒搅拌设备中或放在流化床上。活性炭材料处于动态中而不是静态中是至关重要的，同时涂敷涂层材料时的状态要确保在活性炭材料的表面区域上面形成相对均匀的涂层。如何达到动态并不是重要的。
本发明方法的产品可描述为：一种包括活性炭材料的物质的组合物，该活性炭表现出初始、预涂敷丁烷活度和丁烷工作能力，并且其表面被一层连续的聚合物模所覆盖。所说的聚合物膜用于基本消除由粉尘导致的活性炭材料的损耗，并且其中涂敷的活性炭材料分别表现出为初始、预涂敷丁烷活度和丁烷工作能力值90-100％的最终、涂敷后的丁烷活度和丁烷工作能力。
可用于要求保护的本发明中的涂层材料是那些可形成连续膜的物质。特别是，适合作为涂层材料的聚合物、共聚物和聚合物混合物包括聚烯烃如聚乙烯、聚丙烯、聚异丁烯、聚苯乙烯、聚异戊二烯、聚氯戊二烯、聚-4-甲基1-戊烯、聚丁二烯、和聚丁烯；聚丙烯酸如聚丙烯酸酯、聚甲基丙烯酸甲酯、聚甲基丙烯酸丁酯、聚甲基丙烯酸酯、和聚丙烯酸；卤代链烷烃如聚四氟乙烯、三氟乙烯、氟乙烯、氟代亚乙烯、氟丁烯、和氟丙烯；和其它聚合物，包括聚氨酯、聚对苯二甲酸乙酯、苯乙烯基丁二烯、改性的聚丁二烯、环氧衍生物、改性的醇酸、聚酯、淀粉、甲基纤维素、乙基纤维素、羧甲基纤维素、聚乙酸乙烯酯、乙酸纤维素、硝酸纤维素、三乙酸纤维素、乙酸纤维素、邻苯二甲酸酯、码啉代丁酸丙酸纤维素、羟丙基甲基纤维素、乙烯乙酸乙烯酯、丙烯酸共聚物、聚砜、聚醚砜、聚醚、聚乙二醇、聚亚胺、聚丁烯、聚乙烯醚、聚乙烯酯、聚烷基硫醚、聚芳基硫醚、醚、聚乙烯酯、聚烷基硫醚、聚芳基硫醚、木质素磺酸酯、聚丙烯酰胺、氰基丙烯酸酯、酰胺、聚酰亚胺、聚硅氧烷、甲基丙烯腈、聚丙烯腈、聚乙烯吡啶、聚乙烯苯、聚乙酸乙烯酯、聚乙烯吡咯烷(pyrrolidene)、聚乙烯醇缩丁醛、聚乙烯醇、聚氯乙烯、聚乙烯醇缩甲醛缩合物、聚甲醛缩合物、聚碳酸酯、和聚偏二氯乙烯。
本发明在此所描述的成型或颗粒状活性炭材料可从任何已知的活性炭前体中得到，前体包括煤、木质纤维材料(包括纸浆和纸、纸浆生产的残留物、木(例如碎木块、锯末和木板))、果壳(如杏壳和椰子壳)、核、和果核(如橄榄核和樱桃核)、石油、骨煤、和血。
以下实施例描述本发明方法和按照本发明方法处理的材料的性能。
实施例1
在Westvaco Corporation BAX 1100活性炭的微珠上面涂敷以下两种涂层以便提供无粉尘的碳：高密度的聚乙烯(ChemCor聚乙烯乳液Poly Emusion325N35)和氨(animo)乙基氨丙基聚硅氧烷(GeneralElectric硅氧烷乳液SM2059)。包括聚丙烯和聚苯乙烯的其它聚合物也可用作可选择的涂层材料。相对于特定的重量、密度、粒径、和/或交联度而言，涂层性能如耐磨性、渗透性、和孔隙率可进一步提高。
使活性炭微珠在旋转的滚筒中翻滚并用热的空气枪将其开始加热到250F(121℃)，从而对活性炭微珠可进行涂敷。当活性炭在热空气流的作用下温度保持在大约150F(66℃)时，可随后连续地将聚合物乳液喷射到碳上面。(聚乙烯乳液固含量为3.5重量％，聚硅氧烷乳液固含量为3.9重量％)。随后在220F(105℃)下干燥该涂敷的活性炭一整夜。干燥后，通过最初10-20分钟粉尘磨损试验(以下描述)的震动和空气流处理，除去微珠外部的任何残留粉尘。与未涂敷材料的黯淡外表相比，最终涂敷的产物具有明亮、光滑的外观。
表1比较了未涂敷和涂敷微珠的粉尘磨损性能、和丁烷性能。表中也包括了仅使用去离子水进行喷射的基准试样的数据，以便证明聚合物涂层对改变粉尘性能的重要性。在30分钟的试验(以下描述)中用两点法对粉尘磨损率进行测量。
表1试样ID 涂层负载 初始粉尘量 粉尘率     AD    丁烷活度 丁烷活度 BWC    丁烷比
   (重量％)  (mg/dL) (mg/mim/dL) (g/mL) (g/100g) (g/dL)   (g/dL)未涂敷1                            0.361   35.0    12.6     10.9    0.864聚乙烯           11.4     0.69       0.353   35.0    12.4     10.9    0.883乳液RunlA  2.92     0.00     0.00       0.361   33.0    11.9     10.2    0.858RunlB  1.63     0.00     0.00       0.356   33.7    12.0     10.3    0.860硅氧烷乳液Run2    3.44    0.00     0.00       0.349   32.3    11.3      9.6    0.854
1相同试样、重复测量-从而获得可重复的平均读数，
3由湿基重量增量(1.0重量％)和所用乳液重量(4.8重量％)的平均值得出，
3由湿基重量增量(0.5重量％)和所用乳液重量(2.8重量％)的平均值得出，
4由湿基重量增量(0.5重量％)和所用乳液重量(2.8重量％)的平均值得出。
用改进的“颗粒状碳粉尘磨损标准试验方法”(ASTM D5159-91)中3-过滤器版本中的方法对初始粉尘量和粉尘率等数值进行测量。将1.0dL碳试样放入在试验器件固定器上的筛孔为0.250mm的筛中，并进行40m/s/s RMS加速震动，同时每间隔十分钟就向下吹7升/分钟空气流。放置在试样筛下面的玻璃纤维过滤器收集来自试样中的粉尘。用三种不同的过滤器进行震动步骤和吹空气流步骤三次。用以下等式计算粉尘率：
粉尘率(mg/min/dL)、DR=0。0732W3
其中，W3是第三个过滤器的毫克重量增量。
由该等式算出的粉尘率在占用标准ASTM方法获得的粉尘率±13％的标准误差之内，标准ASTM方法使用了又补充了三次十分钟的试验间隔后获得的过滤器重量数据。
用第一过滤器毫克重量增量W1减十分钟内磨损的粉尘量(10×DR)来计算初始粉尘量：
初始粉尘量(mg/dL)=W1-10DR
注意：第二过滤器的重量增量W2并没有直接用在这些计算中。然而，W2通过显示重量增量是零或负值对确认试样是否达到粉尘率探测极限有用。
粉尘率的固有误差是±0.01mg/dL。其通过对计算等式进行偏微分误差分析而获得，并且在该过程中要求按克计算以四位数表示数值读取到0.1毫克。同样，初始粉尘量的固有误差为±0.3mg/dL。因而，无法探测到的粉尘率为0.01mg/min/dL，而无法探测到的初始粉尘量为0.3mg/dL。
与初始粉尘的减少量相比、粉尘率的急剧降低是本发明涂敷的成型或颗粒状活性炭材料的一个很重要的特征。按定义，0.01mg/min/dL或更少的粉尘率意味着在磨损试验中消除了初始粉尘，从而达到了试验的探测极限，并且证明通过其它方法同样能够较容易地消除初始粉尘。另外，通过比较，完全除去初始粉尘而不是大大减少粉尘率看来没有什么实际意义，因为当通过震动、搅拌和在其上施加其它动力使试样处于颗粒间相互运动的状态之中时，预计粉尘很容易再会出现。
按照在US5204310中公开的方法测定丁烷活度和丁烷工作能力，并且该文献记载的内容在此引入作为参考。
作为聚合物涂层的结果，实施例1的数据表明：处理后的试样显示出其初始粉尘量和粉尘率数值在探测不到的范围内。
实施例2
进一步的试验表明：进行相似涂敷的活性炭微珠(Westvaco CorporationBAX 1500)耐磨性增加，耐磨性用标准微珠硬度试验法进行测量(CTC Procedure960-130)，该方法是ASTM D3802-79(球平面硬度)的一个改进版本。微珠硬度试验包括在含有不锈钢球(直径为3/4英寸的钢球有10个、直径为1/2英寸的钢球有20个)的Ro-Tap Sieve震动机中震动试样(2mm挤出成型的微珠)，并根据收集在一组等高(足够的高度)的六层筛子(由#6、#8、#10、#12、#14、#18、和#60组成)底部特定平面上的颗粒平均粒径的变化来测量微珠的破损量。步骤1：对100克试样材料进行标准筛分析，并对各筛上面的那部分材料称重。步骤2：随后将各部分材料放在具有30个钢球的特定平面上，并在Ro-Tap上面震动该平面20分钟，其后，将震动后的试样放入上述那组筛的顶部筛上面。除了步骤2的Ro-Tap时间是10分钟外，重复步骤1和步骤2。计算平均粒径。通过用初始平均粒径除粉磨后的平均粒径并将该比值乘以100，从而来计算强度值。
用本发明制备的一个试样(“Run 3A”)是用实施例1的聚合物涂敷方法制备的10个复制品试样的混合物。以不同的方式制备另一个用本发明方法制备的试样(“Run 3B”)。使用直径为2(英尺)的带有提升器的较大旋转滚筒，用间接和直接燃烧的燃烧器而不是直接用热的空气流来最初加热试样。没有使用脱尘步骤。
表2比较了未涂敷和涂敷微珠的硬度、丁烷性能和粉尘磨损性能。用3-过滤器试验法测量粉尘数据。
表Ⅱ试样ID  涂层    微珠    AD    丁烷    丁烷    BWC    丁烷比    初始    粉尘率
    量      硬度   (g/mL) 活度    活度    (g/dL)           粉尘量  (mg/min/dL)
    (重量％)              (g/100g)(g/dL)                   (mg/dL)未涂敷  -       68.6   0.295  60.2    17.7    15.4    0.870    3.2     0.22涂敷Run3A1 3.3     99.9   0.304  60.0    18.2    15.5    0.849    0.9     0.01Run3B2 2.6     100.0  0.298  59.7    17.8    15.3    0.860    1.8     0.031混合试样：丁烷比，活度和BWC是10个组成复制的试样的平均值。2对应于Run3A的不同制备方法，没有采用除去初始粉尘的脱尘步骤。
证明在涂敷前直径为2mm的BAX1500微珠增加后的硬度为68.6，而用大约1-3重量％的聚乙烯涂敷后的微珠硬度为99.9-100.0，并且表明：在试验中平均粒径没有变化。与未涂敷的微珠相比，涂敷后的微珠保留了原丁烷工作能力的97-100％。
实施例3
为了证明本发明减少或消除粉尘磨损的方法可用于各种不同的工业活性炭中，用聚乙烯(乳液固含量为9.0重量％)涂敷成型的工业煤质活性炭(Kuraray3GX)和成型的工业橄榄质活性炭微珠(Norit CNR 115)试样，并比较相似地涂敷的成型工业木质活性炭(Westvaco Corporation BAX 1500)。聚合物涂层具有与木质BAX 1100和BAX 1500微珠减少粉尘的上述优点相同的优点，但其对关键性能没有明显影响。
用上述实施例1的方法涂敷涂层。在分析之前不进行脱尘步骤。通过将试样加热到932F(500℃)、并用经已知聚乙烯含量的碳校验的烃分析议测量挥发组成的数量，从而确定聚合物负载量(涂层重量％)。
结果表示在表Ⅲ和图1、2和3中。
表Ⅲ试样ID    测试的    AD   丁烷活度 丁烷活度 BWC    丁烷比    初始    粉尘率
      涂敷量   (g/mL) (％)    (g/dL)   (g/dL)           粉尘量  (mg/min/dL)
     (重量％)                                                  (mg/dL)2mm木质    --       0.282  66.5    18.8    16.2   0.865    2.24    0.15未涂敷*   --       0.283  62.9    17.8    15.8   0.890    3.31    0.11
平均            0.283  64.7    18.3    16.0   0.878    2.78    0.13涂敷Run4A     0.4       0.279  65.1    18.2    15.7   0.863    1.42    0.06Run4B     1.1       0.282  65.1    18.4    16.0   0.868    0.81    0.03Run4C     2.4       0.288  63.8    18.4    15.9   0.867    0.28    0.022.8mm煤质未涂敷*   --       0.326  51.3    16.7    14.4   0.859
       --       0.323  50.7    16.4    14.2   0.870    6.76    0.53
平均            0.325  51.0    16.6    14.3   0.864    6.76    0.53涂敷Run5A     0.7       0.328  52.6    17.3    14.6   0.847    3.00    0.00Run5B     1.5       0.334  51.3    17.1    14.5   0.847    0.70    0.00Run5C     2.8       0.337  51.2    17.3    14.5   0.838    0.00    0.002mm橄榄质    --        0.355  41.4    14.7    12.4   0.847    5.7     0.22未涂敷涂敷Run6A     0.7       0.347  44.2    15.4    12.3   0.801    1.24    0.04Run6B     1.4       0.353  44.2    15.6    12.3   0.789    0.23    0.01Run6C     2.4       0.356  43.5    15.5    12.2   0.791    1.60    0.00
*相同试样，重复测试-以获得具有代表性的平均读数。
分别比较它们各自的未涂敷碳，初始粉尘量和粉尘率大大减少。按体积计，丁烷工作能力和丁烷活度没有受影响。
实施例4
除了上述聚乙烯和硅氧烷材料外，丙烯酸共聚物是活性炭涂层材料的另一种实例。在本发明中，在实验室用JONREZE-2062、一种丙烯酸共聚物盐溶液(由Westvaco Corporation生产)涂敷BAX1100和BAX1500活性炭微珠。
用上述实施例1的方法涂敷涂层。在评估两种未涂敷BAX1500的试样性能后，用固含量为9重量％的丙烯酸共聚物乳液涂敷同样的BAX1500工厂生产的试样。同样，在测量未涂敷BAX1100试样的性能后，用固含量为6重量％的丙烯酸共聚物乳液涂敷同样的BAX1100工厂生产的试样。在分析涂敷的试样之前，不进行脱尘步骤。通过将试样加热到932F(500℃)，并用经已知共聚物含量的碳校验的烃分析仪测量挥发组分的数量，从而来确定在BAX1500上面的涂层量。由涂敷试样的湿基重量增量和所涂敷的乳液喷射量得到在BAX1100上面的涂层加载量。丙烯酸共聚物涂层具有与聚乙烯和硅氧烷减少粉尘的上述优点同样的优点，而对关键性能没有显著影响，其如表Ⅳ所示。
表Ⅳ试样ID    涂敷量   AD      丁烷活 丁烷活 BWC    丁烷比   初始    粉尘率
     (重量％)  (g/mL)   度    度     (g/dL)          粉尘量  (mg/min/
                      (％)   (g/dL)                 mg/dL    dL)未涂敷BAX15001  --      0.282    66.5  18.8   16.2   0.865    2.24    0.15
       --      0.283    62.9  17.8   15.8   0.890    3.31    0.11
平均           0.283    64.7  18.3   16.0   0.878    2.78    0.13用丙烯酸共聚物涂敷Run7A    1.62     0.277    65.0  18.0   15.6   0.868    1.93    0.01Run7B    3.42     0.283    64.7  18.3   15.8   0.862    1.30    0.00未涂敷BAX11003  -       0.361    35.0  12.6   10.9   0.864
      --       0.353    35.0  12.4   10.9   0.883    11.40   0.69
平均           0.357    35.0  12.5   10.9   0.874    11.40   0.69用丙烯酸共聚物涂敷Run8    4.34     0.352     34.0  12.0   10.2   0.856     1.02   0.001注明：表3中的未涂敷木质试样2用烃分析法测量3注明：表1中的“未涂敷”试样41.0重量％和7.7重量％的平均值(分别从湿基重量增量和乳液固体喷射量中得出)
数据表明：在BAX1500成型活性炭上涂敷1.6重量％的聚合物涂层基本消除了粉尘，而仅仅BWC有明显损失。更加吃惊的是在同样的活性炭材料上涂敷3.4重量％的涂层完全消除了粉尘，并且BWC反而是负损失。还有，在BAX1100成型活性炭上涂敷4.3重量％的涂层完全消除了粉尘，而BWC仅减少6.4％。
因此，本申请人发明的主题是：
(1)一种包括活性炭材料的物质的组合物，该活性炭表现出初始、预涂敷丁烷活度和丁烷工作能力，并且其表面被一层连续的聚合物膜所覆盖。所说的聚合物膜用于基本消除由粉尘导致的活性炭材料的损耗，并且其中涂敷的活性炭材料分别表现出至少为初始、预涂敷丁烷活度和工作能力值90％的最终、涂敷后的丁烷活度和丁烷工作能力。
(2)一种基本消除活性炭材料粉尘磨损的方法，该活性炭表现出初始、预涂敷丁烷活度和丁烷工作能力，该方法包括在活性炭材料表面上涂敷一层连续的聚合物膜的步骤。其中涂敷的活性炭材料分别表现出至少为初始、预涂敷丁烷活度和工作能力值90％的最终、涂敷后的丁烷活度和丁烷工作能力。
(3)一种通过涂敷活性炭材料基本消除活性炭材料粉尘磨损的方法，该方法包括以下步骤：
(a)在活性炭材料的裸露表面上喷射聚合物乳液。同时在高于室温的工艺温度下使活性炭处于涡流态；
(b)在高于室温的温度下，干燥涂敷的活性炭材料。
(4)一种包括活性炭材料的物质的组合物，其表面被一层连续的聚合物膜所覆盖，所说的聚合物膜用于基本消除由粉尘导致的活性炭材料的损耗，涂敷后的活性炭表现出大于15克/100克的丁烷活度。
同时描述了本发明优选的技术方案，应该明白：对本发明可作出不脱离本发明实质和不超出所附权利要求书范围的各种变化、变通。因此，也应该明白：本发明不限于在优选的技术方案和附图中用于辅助描述本发明的具体细节，并且，对于熟悉本领域的专业人员来说，对辅助性的具体细节作出变通是显而易见的。因此，权利要求书与对现有技术作出改进的范围的同等范围一致。

Claims (30)

1．一种包括活性炭材料的物质的组合物，该活性炭表现出初始、预涂敷丁烷活度和丁烷工作能力，并且其表面被一层连续的聚合物膜所覆盖。所说的聚合物膜用于基本消除由粉尘导致的活性炭材料的损耗，其中涂敷的活性炭材料分别表现出至少为初始、预涂敷丁烷活度和丁烷工作能力值90％的最终、涂敷后的丁烷活度和丁烷工作能力。
2．一种权利要求1的组合物，其中，最终、涂敷后的丁烷活度和丁烷工作能力分别至少为初始、预涂敷丁烷活度和丁烷工作能力值的95％。
3．一种权利要求1的组合物，其中，最终、涂敷后的丁烷活度和丁烷工作能力分别至少为初始、预涂敷丁烷活度和丁烷工作能力值的98％。
4．一种权利要求1的组合物，其中，最终、涂敷后的丁烷活度和丁烷工作能力分别至少为初始、预涂敷丁烷活度和丁烷工作能力值的100％。
5．一种基本消除活性炭材料粉尘磨损的方法，该活性炭表现出初始、预涂敷丁烷活度和丁烷工作能力，该方法包括在活性炭材料表面上涂敷一层连续的聚合物膜的步骤，其中涂敷的活性炭材料表现出分别至少为初始、预涂敷丁烷活度和丁烷工作能力值90％的最终、涂敷后的丁烷活度和丁烷工作能力。
6．一种权利要求5的方法，其中，最终、涂敷后的丁烷活度和丁烷工作能力分别至少为初始、预涂敷丁烷活度和丁烷工作能力值的95％。
7．一种权利要求6的方法，其中，最终、涂敷后的丁烷活度和丁烷工作能力分别至少为初始、预涂敷丁烷活度和丁烷工作能力值的98％。
8．一种权利要求7的方法，其中，最终、涂敷后的丁烷活度和丁烷工作能力分别至少为初始、预涂敷丁烷活度和丁烷工作能力值的100％。
9．一种通过涂敷活性炭材料基本消除活性炭材料粉尘磨损的方法，该方法包括以下步骤：
(a)在活性炭材料的裸露表面上喷射聚合物乳液，同时在高于室温的工艺温度下使活性炭处于涡流态；
(b)在高于室温的温度下，干燥涂敷的活性炭材料。
10．一种权利要求9的方法，其还包括以下步骤：
(c)通过除去其上面的任何残留粉尘，从而使干燥的涂敷活性炭材料脱尘。
11．一种权利要求9的方法，它还包括在高于室温的温度下加热活性炭材料的初始步骤。
12．一种权利要求9的方法，其中，将工艺温度保持在大约室温-280F(138℃)下大约1分钟-12小时。
13．一种权利要求12的方法，其中将工艺温度保持在大约100F(38℃)-大约250F(121℃)下大约5分钟-6小时。
14．一种权利要求1的组合物，其中聚合物选自于聚乙烯、聚丙烯、聚异丁烯、聚苯乙烯、聚异戊二烯、聚氯戊二烯、聚-4-甲基1-戊烯、聚丁二烯、和聚丁烯；聚丙烯酸如聚丙烯酸酯、聚甲基丙烯酸甲酯、聚甲基丙烯酸丁酯、聚甲基丙烯酸酯、和聚丙烯酸；卤代烷烃如聚四氟乙烯、三氟乙烯、氟乙烯、氟代亚乙烯、氟丁烯、和氟丙烯；和其它聚合物，包括聚氨酯、聚对苯二甲酸乙酯、苯乙烯基丁二烯、改性的聚丁二烯、环氧衍生物、改性的醇酸、聚酯、淀粉、甲基纤维素、乙基纤维素、羧甲基纤维素、聚乙酸乙烯酯、乙酸纤维素、硝酸纤维素、三乙酸纤维素、乙酸纤维素、邻苯二甲酸酯、码啉代丁酸丙酸纤维素、羟丙基甲基纤维素、乙烯乙酸乙烯酯、丙烯酸共聚物、聚砜、聚醚砜、聚醚、聚乙二醇、聚亚胺、聚丁烯、聚乙烯醚、聚乙烯酯、聚烷基硫醚、聚芳基硫醚、醚、聚乙烯酯、聚烷基硫醚、聚芳基硫醚、木质素磺酸酯、聚丙烯酰胺、氰基丙烯酸酯、酰胺、聚酰亚胺、聚硅氧烷、甲基丙烯腈、聚丙烯腈、聚乙烯吡啶、聚乙烯苯、聚乙酸乙烯酯、聚乙烯吡咯烷(pyrrolidene)、聚乙烯醇缩丁醛、聚乙烯醇、聚氯乙烯、聚乙烯醇缩甲醛缩合物、聚甲醛缩合物、聚碳酸酯、和聚偏二氯乙烯。
15．一种权利要求14的组合物，其中聚合物选自于丙烯酸聚合物和聚乙烯。
16．一种权利要求1的组合物，其中活性炭材料从煤、木质纤维材料、石油、骨煤和血液中得到。
17．一种权利要求16的组合物，其中木质纤维材料选自于纸浆、纸、纸浆生产的残余物、木块、锯末、木板、果壳、核、和果核。
18．权利要求5的方法，其中聚合物选自于聚乙烯、聚丙烯、聚异丁烯、聚苯乙烯、聚异戊二烯、聚氯戊二烯、聚-4-甲基1-戊烯、聚丁二烯、和聚丁烯；聚丙烯酸如聚丙烯酸酯、聚甲基丙烯酸甲酯、聚甲基丙烯酸丁酯、聚甲基丙烯酸酯、和聚丙烯酸；卤代烷烃如聚四氟乙烯、三氟乙烯、氟乙烯、氟代亚乙烯、氟丁烯、和氟丙烯；和其它聚合物，包括聚氨酯、聚对苯二甲酸乙酯、苯乙烯基丁二烯、改性的聚丁二烯、环氧衍生物、改性的醇酸、聚酯、淀粉、甲基纤维素、乙基纤维素、羧甲基纤维素、聚乙酸乙烯酯、乙酸纤维素、硝酸纤维素、三乙酸纤维素、乙酸纤维素、邻苯二甲酸酯、码啉代丁酸丙酸纤维素、羟丙基甲基纤维素、乙烯乙酸乙烯酯、丙烯酸共聚物、聚砜、聚醚砜、聚醚、聚乙二醇、聚亚胺、聚丁烯、聚乙烯醚、聚乙烯酯、聚烷基硫醚、聚芳基硫醚、醚、聚乙烯酯、聚烷基硫醚、聚芳基硫醚、木质素磺酸酯、聚丙烯酰胺、氰基丙烯酸酯、酰胺、聚酰亚胺、聚硅氧烷、甲基丙烯腈、聚丙烯腈、聚乙烯吡啶、聚乙烯苯、聚乙酸乙烯酯、聚乙烯吡咯烷(pyrrolidene)、聚乙烯醇缩丁醛、聚乙烯醇、聚氯乙烯、聚乙烯醇缩甲醛缩合物、聚甲醛缩合物、聚碳酸酯、和聚偏二氯乙烯。
19．一种权利要求18的方法，其中聚合物选自于聚硅氧烷、丙烯酸共聚物、和聚乙烯。
20．一种权利要求l的方法，其中活性炭材料选自于煤、木质纤维材料、石油、骨煤和血液。
21．一种权利要求20的组合物，其中木质纤维材料选自于纸浆、纸、纸浆生产的残余物、木块、锯末、木板、果壳、核、和果核。
22．一种包括活性炭材料的物质的组合物，其表面被一层连续的聚合物膜所覆盖，所说的聚合物膜用于基本消除由粉尘导致的活性炭材料的损耗，并且涂敷后的活性炭表现出大于15克/100克的丁烷活度。
23．一种权利要求22的组合物，其中涂敷后的活性炭表现出大于25克/100克的丁烷活度。
24．一种权利要求23的组合物，其中涂敷后的活性炭表现出大于35克/100克的丁烷活度。
25．一种权利要求24的组合物，其中涂敷后的活性炭表现出大于45克/100克的丁烷活度。
26．一种权利要求25的组合物，其中涂敷后的活性炭表现出大于55克/100克的丁烷活度。
27．一种权利要求26的组合物，其中涂敷后的活性炭表现出大于65克/100克的丁烷活度。
28．一种权利要求27的组合物，其中涂敷后的活性炭表现出大于75克/100克的丁烷活度。
29．一种权利要求22的组合物，其粉尘率值不大于0.06mg/min/dL。
30．一种权利要求1的组合物，其粉尘率值不大于0.06mg/min/dL。
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