JP2023138567A - 大量輸送を強化するための穿孔付き吸着剤ポリマー複合材シート - Google Patents
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Abstract
【課題】少なくとも１枚のシートの形で吸着剤ポリマー複合材料を利用するデバイス及び方法を提供すること。【解決手段】少なくとも１枚のシートは、内部液体ネットワークの形成を助長する複数の穿孔を有することができる。幾つかの実施形態において、複数の穿孔の各穿孔は０．１ｍｍ～６．５ｍｍの範囲のサイズを有し、少なくとも１枚のシートは、少なくとも１枚のシートの総表面積に基づいて０．１４％～５０％の範囲の穿孔密度を有する。【選択図】図２
Description
本開示は、ガス流から化合物及び微粒子状物質を除去するための汚染防止システム及び方法の分野に関する。
石炭火力発電所、都市ごみ焼却炉及び石油精製所は、硫黄酸化物（ＳＯ２、ＳＯ３）、窒素酸化物（ＮＯ、ＮＯ２）、水銀（Ｈｇ）蒸気及び粒子状物質（ＰＭ）などの、実質的に多種でかつ多量の環境汚染物質を含む大量のガス（限定するものではないが排煙など）を発生する。米国では、石炭を燃やすだけで、毎年約２，７００万トンのＳＯ２及び４５トンのＨｇが発生する。したがって、石炭火力発電所の排煙などの産業ガスから硫黄酸化物、水銀蒸気及び微粒子状物質を除去するための制御システム及び方法を改善する必要がある。
この要旨は、様々な態様の高レベルの概要であり、以下の「詳細な説明」セクションでさらに説明される幾つかの概念を紹介する。主題は、明細書全体、一部又はすべての図面及び各特許請求の範囲の適切な部分を参照することによって理解されるべきである。
本開示の幾つかの態様は、吸着剤及びポリマー材料を含む少なくとも１枚のシートの形態にある吸着剤ポリマー複合材料、を含んでなるデバイスであって、該少なくとも１枚のシートは、第一の表面と、該第一の表面の反対側の第二の表面と、複数の穿孔とを含み、該第一の表面は、少なくとも１つのガス成分を有するガス流（限定するものではないが排煙流など）が該第一の表面の上を流れるときに、該少なくとも１つのガス成分が該吸着剤ポリマー複合材料内で反応して少なくとも１つの液体生成物を生成するように構成されており、該複数の穿孔の各穿孔は、０．１ｍｍ～６．５ｍｍの範囲のサイズを有し、該少なくとも１枚のシートは、０．１４％～５０％の範囲の穿孔密度を有し、該複数の穿孔の各穿孔は、該少なくとも１枚のシートを通して延在しており、該少なくとも１枚のシートは、該少なくとも１つの液体生成物が該少なくとも１枚のシート内に蓄積するとき、該少なくとも１つの液体生成物の蓄積によって、該少なくとも１つの液体生成物が少なくとも該複数の穿孔を通して浸透する内部ネットワークを形成するように構成されており、かつ、該内部ネットワークの形成が、該少なくとも１つの液体生成物の、該少なくとも１枚のシートの該第二の表面へのアクセスを可能ならしめる、そのようなデバイスに関する。
幾つかの態様において、前記複数の穿孔の各穿孔は０．５ｍｍ～４ｍｍの範囲のサイズを有する。
幾つかの態様において、前記少なくとも１枚のシートは２％～２０％の範囲の穿孔密度を有する。
幾つかの態様において、複数のシートは複数のチャネルを形成し、ここで、前記デバイスは、前記少なくとも１つの液体生成物が前記複数のチャネルの各チャネルを通って排出可能であるように構成されている。
幾つかの態様において、前記複数のチャネルは隣接する複数のチャネルを含み、ここで、前記隣接する複数のチャネルの隣接する各チャネルは接続されている。
幾つかの態様において、前記デバイスは複数のプリーツシートと複数の平坦シートとを交互する構成で含む。
幾つかの態様において、前記少なくとも１つのガス成分は、水銀蒸気、少なくとも１つのＳＯｘ化合物、硫化水素のうちの少なくとも１つ又はそれらの組み合わせを含む。
幾つかの態様において、前記少なくとも１つの液体生成物は、硫酸、液体元素硫黄のうちの少なくとも１つ又はそれらの組み合わせを含む。
幾つかの態様において、前記ポリマー材料は、ポリテトラフルオロエチレン（ＰＴＦＥ）、ポリフルオロエチレンプロピレン（ＰＦＥＰ）、ポリペルフルオロアクリレート（ＰＰＦＡ）、ポリフッ化ビニリデン（ＰＶＤＦ）、テトラフルオロエチレンとヘキサフルオロプロピレンとフッ化ビニリデンとのターポリマー（ＴＨＶ）又はポリクロロトリフルオロエチレン（ＰＣＦＥ）のうちの１つ又はそれらの組み合わせを含む。
幾つかの態様において、前記吸着剤は、活性炭、シリカゲル、ゼオライトのうちの少なくとも１つ又はそれらの組み合わせを含む。
幾つかの態様において、前記吸着剤ポリマー複合材料はハロゲン源をさらに含む。
本開示の幾つかの態様は、吸着剤及びポリマー材料を含む少なくとも１枚のシートの形態にある吸着剤ポリマー複合材料、を含むデバイスであって、該少なくとも１枚のシートは、第一の表面と、該第一の表面の反対側の第二の表面と、複数の穿孔とを含み、該複数の穿孔の各穿孔は、０．１ｍｍ～６．５ｍｍの範囲のサイズを有し、該少なくとも１枚のシートは、該少なくとも１枚のシートの全表面積に基づいて０．１４％～５０％の範囲の穿孔密度を有し、かつ、該複数の穿孔の各穿孔は、該少なくとも１枚のシートを通して延在している、そのようなデバイスを得ること、該第一の表面の上に、少なくとも１つのガス成分を有するガス流を流すこと、該吸着剤ポリマー複合材料の内部で該少なくとも１つのガス成分を反応させて、少なくとも１つの液体生成物を生成させること、該少なくとも１枚のシートの内部に該少なくとも１つの液体生成物を蓄積させること、該少なくとも１枚のシートの内部に該少なくとも１つの液体生成物の内部ネットワークを形成すること、該少なくとも１つの液体生成物を少なくとも該複数の穿孔を通して浸透させること、及び該シートの該第二の表面に、該少なくとも１つの液体生成物をアクセスさせること、を含んでなる方法に関する。
幾つかの態様において、前記デバイスは複数のシートを含み、前記複数のシートは複数のチャネルを形成し、この方法は、前記複数のチャネルのうちの少なくとも１つのチャネルを通して前記少なくとも１つの液体生成物を排出する工程を含む。
幾つかの態様において、この方法は、前記複数のチャネルのうちの少なくとも１つのチャネルから前記少なくとも１つの液体生成物を回収する工程を含む。
本開示の幾つかの実施形態は、添付の図面を参照して、例としてのみ本明細書に記載されている。ここで詳細に図面を具体的に参照すると、示される実施形態は、例として、そして、本開示の実施形態の例示的な議論を目的とするものである。これに関して、図面とともに述べられた記載は、本開示の実施形態がどのように実施されうるかを当業者に明らかにする。
開示されたこれらの利点及び改善の中で、本開示の他の目的及び利点は、添付の図面と併せて以下の説明から明らかになるであろう。本開示の詳細な実施形態は、本明細書に開示されている。しかしながら、開示された実施形態は、様々な形態で具体化されうる開示の単なる例示である。さらに、本開示の様々な実施形態に関して与えられた実施例のそれぞれは、例示的であり、限定的ではないことが意図されている。
明細書及び特許請求の範囲全体を通じて、文脈が明確に別段の指示をしない限り、以下の用語は本明細書に明示的に関連付けられた意味をとる。本明細書で使用されるときに、「１つの実施形態において」、「実施形態において」及び「幾つかの実施形態において」という語句は、必ずしも同じ実施形態を指すとは限らない。さらに、本明細書で使用されるときに、「別の実施形態において」及び「幾つかの他の実施形態において」という語句は、必ずしも異なる実施形態を指すとは限らない。本開示のすべての実施形態は、本開示の範囲又は主旨から逸脱することなく組み合わせることができることが意図されている。
本明細書で使用されるときに、「に基づく」という用語は排他的ではなく、文脈が明らかに他のことを指示しない限り、記載されていない追加の要因に基づくことを可能にする。さらに、本明細書全体を通して、「ａ」、「ａｎ」及び「ｔｈｅ」の意味は、複数形の参照を含む。「ｉｎ」の意味は、「ｉｎ」及び「ｏｎ」を含む。
本明細書で参照されるすべての従来の特許、刊行物及び試験方法は、それらの全体が参照により取り込まれる。
本開示の幾つかの実施形態が説明されてきたが、これらの実施形態は例示にすぎず、限定的ではなく、多くの変更が当業者に明らかになることができる。例えば、本明細書で論じられるすべての寸法は、例としてのみ提供されており、例示的であり、限定的ではないことが意図されている。
本開示の幾つかの実施形態は吸着剤ポリマー複合材料を含むデバイスに関する。本明細書で使用されるときに、「吸着剤ポリマー複合材料」は、ポリマー材料のマトリックス内に埋め込まれた吸着剤として定義される。
幾つかの実施形態において、前記吸着剤ポリマー複合材料のポリマー材料は、ポリフルオロエチレンプロピレン（ＰＦＥＰ）、ポリペルフルオロアクリレート（ＰＰＦＡ）、ポリフッ化ビニリデン（ＰＶＤＦ）、テトラフルオロエチレンとヘキサフルオロプロピレンとフッ化ビニリデンのターポリマー（ＴＨＶ）もしくはポリクロロトリフルオロエチレン（ＰＣＦＥ）のうちの少なくとも１つ、又はそれらの組み合わせを含む。幾つかの実施形態において、ポリマー材料はポリテトラフルオロエチレン（ＰＴＦＥ）を含む。幾つかの実施形態において、ポリマー材料は延伸ポリテトラフルオロエチレン（ｅＰＴＦＥ）を含む。
幾つかの実施形態において、前記吸着剤ポリマー複合材料の吸着剤は、活性炭、石炭由来炭素、リグナイト由来炭素、木材由来炭素、ココナッツ由来炭素、シリカゲル、ゼオライトのうちの少なくとも１つ又はその任意の組み合わせを含む。
幾つかの実施形態において、吸着剤ポリマー複合材料はハロゲン源をさらに含む。幾つかの実施形態において、ハロゲン源は、限定するものではないが、吸収、含浸、吸着、混合、散布、噴霧、浸漬、塗装、コーティング、イオン交換を含むことができる任意の適切な技術によって、又は、他の方法でハロゲン源を吸着剤ポリマー複合材料に適用することによって、吸着剤ポリマー複合材料に取り込まれることができる。幾つかの実施形態において、ハロゲン源は、吸着剤ポリマー複合材料の任意の孔内など、吸着剤ポリマー複合材料内に配置することができる。幾つかの実施形態において、ハロゲン源は、システム操作条件下で、吸着剤ポリマー複合材料とその場で接触しうる溶液中に提供されることができる。
幾つかの実施形態において、吸着剤ポリマー複合材料のハロゲン源は、ハロゲン塩、元素ハロゲン又はそれらの任意の組み合わせである。幾つかの実施形態において、ハロゲン源は、塩化ナトリウム、塩化カリウム、臭化ナトリウム、臭化カリウム、ヨウ化ナトリウム、ヨウ化カリウム、テトラメチルアンモニウムヨージド、テトラブチルアンモニウムヨージド、テトラエチルアンモニウムヨージド、テトラプロピルアンモニウムヨージド、テトラメチルアンモニウムブロミド、テトラエチルアンモニウムブロミド、テトラプロピルアンモニウムブロミド、テトラブチルアンモニウムブロミド、テトラメチルアンモニウムクロリド、テトラエチルアンモニウムクロリド、テトラプロピルアンモニウムクロリド、テトラブチルアンモニウムクロリド、元素ヨウ素（Ｉ２）、元素塩素（Ｃｌ２）、元素臭化物（Ｂｒ２）のうちの少なくとも１つ又はそれらの任意の組み合わせから選ばれる。
本明細書に記載の吸着剤ポリマー複合材料の追加の構成及び本明細書に記載のハロゲン源の追加の例は、Hardwickらの米国特許第９，８２７，５５１号明細書及びLuらの米国特許第７，４４２，３５２号明細書に記載されており、これらのそれぞれの全体を参照により本明細書に取り込む。
本開示の幾つかの実施形態は、反応体（少なくとも１つのガス成分など）が吸着剤ポリマー複合材料を含むデバイスの表面上に（及びそれに沿って）流れるので、「フローバイ」システムと呼ばれる。これは、反応体が触媒材料を通って流れる「フロースルー」システムとは対照的である。幾つかの実施形態において、吸着剤ポリマー複合材料は、少なくとも１枚のシートの形態である。幾つかの実施形態において、少なくとも１枚のシートは、第一の表面と、該第一の表面の反対側の第二の表面とを含む。幾つかの実施形態において、第一の表面は、少なくとも１つのガス成分を有するガス流（限定するものではないが排煙流など）が少なくとも１枚のシートの第一の表面上に（そしてそれに沿って）流れるときに、少なくとも１つのガス成分は少なくとも１枚のシートの吸着剤ポリマー複合材料内で反応して少なくとも１つの液体生成物を生成するように構成されている。幾つかの実施形態において、少なくとも１つのガス成分は、少なくとも１枚のシートの第一の表面及び第二の表面の両方の上に（そしてそれに沿って）流れる。
幾つかの実施形態において、少なくとも１つのガス成分は、水銀蒸気、少なくとも１つのＳＯｘ化合物、硫化水素のうちの少なくとも１つ又はそれらの組み合わせを含む。幾つかの実施形態において、少なくとも１つの液体生成物は、硫酸、液体元素硫黄のうちの少なくとも１つ又はそれらの組み合わせを含む。少なくとも１つのＳＯｘ化合物に関して、ＳＯｘの除去は、酸化によってＨ２ＳＯ４（硫酸）を生成するために十分なＳＯｘ、Ｏ２及びＨ２Ｏの輸送を必要とする複雑なプロセスになる可能性がある。ＳＯｘ酸化による硫酸の蓄積の影響を克服するために、吸着剤ポリマー複合材料は「逆スポンジ」として機能し、硫酸を排出することができる。
吸着剤ポリマー複合材料から形成された特定の比較デバイスは、液体の蓄積のために重大な課題に直面することがある。液体が吸着剤ポリマー複合材料内に浸透されたネットワークを形成するときに、性能は時間の経過とともに低下する可能性がある。最終的に、このネットワークは吸着剤ポリマー複合材料の表面と連続するようになり、さらに液体が生成されると、液体が吸着剤ポリマー複合材料の表面に排出される。汚染物質の溶解度及び拡散性が低いために、吸着剤ポリマー複合材料の液体湿潤画分は、乾燥したままの領域よりも性能が低くなる可能性がある。したがって、幾つかの実施形態において、吸着剤ポリマー複合材料の吸着剤は、最大可能量の標的汚染物質を除去する。
幾つかの実施形態において、液体生成物が生成される前に、少なくとも１枚のシートの内部部分は、反応体に暴露された乾燥粒子の形態をとる。個々の粒子の周りで、液体（例えば、硫酸＋水）膜が成長し始めることができる。幾つかの実施形態において、酸を含みうるこの液体は、吸着剤ポリマー複合材料のポリマー材料と吸着剤ポリマー複合材料の吸着剤との間の相対表面エネルギーの違いにより、吸着剤ポリマー複合材料のポリマー部分との接触を優先的に回避しうる。
幾つかの実施形態において、ポリマー材料は、３１ダイン／ｃｍ未満の表面エネルギーを有する。幾つかの実施形態において、ポリマー材料は、３０ダイン／ｃｍ未満の表面エネルギーを有する。幾つかの実施形態において、ポリマー材料は、２５ダイン／ｃｍ未満の表面エネルギーを有する。幾つかの実施形態において、ポリマー材料は、２０ダイン／ｃｍ未満の表面エネルギーを有する。幾つかの実施形態において、ポリマー材料は、１５ダイン／ｃｍ未満の表面エネルギーを有する。
幾つかの実施形態において、ポリマー材料は、１５ダイン／ｃｍ～３１ダイン／ｃｍの範囲の表面エネルギーを有する。幾つかの実施形態において、ポリマー材料は、２０ダイン／ｃｍ～３１ダイン／ｃｍの範囲の表面エネルギーを有する。幾つかの実施形態において、ポリマー材料は、２５ダイン／ｃｍ～３１ダイン／ｃｍの範囲の表面エネルギーを有する。幾つかの実施形態において、ポリマー材料は、３０ダイン／ｃｍ～３１ダイン／ｃｍの範囲の表面エネルギーを有する。
幾つかの実施形態において、ポリマー材料は、１５ダイン／ｃｍ～３０ダイン／ｃｍの範囲の表面エネルギーを有する。幾つかの実施形態において、ポリマー材料は、１５ダイン／ｃｍ～２５ダイン／ｃｍの範囲の表面エネルギーを有する。幾つかの実施形態において、ポリマー材料は、１５ダイン／ｃｍ～２０ダイン／ｃｍの範囲の表面エネルギーを有する。
幾つかの実施形態において、ポリマー材料は、２０ダイン／ｃｍ～２５ダイン／ｃｍの範囲の表面エネルギーを有する。
個々の粒子からの液体は連続的に成長することができ、液体粒子が衝突するときに湿潤領域が結合して、吸着剤ポリマー複合材料のポリマーリッチ領域を乾燥させ、吸着剤ポリマー複合材料の吸着剤領域を湿潤状態のままにすることができる。内部で生成された液圧が少なくとも１枚のシートの毛管圧を超えるならば、液体ネットワークは疎水性ポリマーリッチ（すなわち、吸着剤と比較して比較的大量のポリマー材料を含む）領域に侵入しうる。したがって、液体生成物の浸透されたネットワークは、吸着剤ポリマー複合材料内にマイクロスケールで存在すると言うことができる。
幾つかの実施形態において、少なくとも１枚のシートは複数の穿孔を含む。本明細書で使用されるときに、「穿孔」という用語は、少なくとも１枚のシートを穴開けすることによって、少なくとも１枚のシートを貫通することによって、少なくとも１枚のシートを打ち抜くことによって、又は、少なくとも１枚のシートの一部が変形、変位又は除去される他の任意の機構によって作られた穴を意味する。
幾つかの実施形態において、複数の穿孔は、吸着剤ポリマー複合材料内の液圧を制限することによって、内部浸透ネットワークの発達を変えることができる。幾つかの実施形態において、内部ネットワークの形成により、少なくとも１つの液体生成物が少なくとも１枚のシートの第二の表面にアクセスすることが可能になる。幾つかの実施形態において、第二の表面へのアクセスは、複数の穿孔の存在によって部分的に提供される少なくとも１枚のシートの少なくとも１つの表面の有効表面積の増加によって補助されうる。
幾つかの実施形態において、複数の穿孔は、液体ネットワークを通る全体的な浸透を改善し、連続的な浸透液体ネットワークを作るために必要な液体の量を制限することができる。少なくとも１つの液体生成物が酸を含む実施形態において、液体（例えば、酸）の蓄積の過程で、毛細管作用により、複数の穿孔が少なくとも１つの液体生成物で満たされるようになることができる。この現象は、少なくとも１枚のシートの第二の表面への少なくとも１つの液体（例えば、酸）生成物のアクセスを容易にし、吸着剤ポリマー複合材料から液体（例えば、酸）が排出されるための追加の表面積を提供することができる。本明細書に記載の「逆スポンジ」効果のこの増強は、液体（例えば、酸）生成プロセスに関連する液圧を緩和することによって、少なくとも１つの液相（酸を含みうる）の飽和度を低下させることができる。
複数の穿孔のサイズは、問題の反応の操作条件に応じてそして吸着剤ポリマー複合材料自体の内部の細孔の存在に基づいて変化されうる。幾つかの実施形態において、穿孔は、それらが液相によって完全に満たされ、内部液体ネットワークと連続するようなサイズになっている。幾つかの実施形態において、複数の穿孔は、吸着剤ポリマー複合材料内の細孔又は空隙よりも大きいサイズである。
幾つかの実施形態において、複数の穿孔は、互いに十分な距離だけ離間されており、その結果、内部液体ネットワークの領域がなく、近傍穿孔への近傍アクセスを欠く。幾つかの実施形態において、より大きな穿孔は、隣接する穿孔の間のより大きな空間を含むことができ、一方、より小さな穿孔は、隣接する穿孔の間のより小さな空間を含むことができる。幾つかの実施形態において、複数の穿孔は、外部液体（例えば、再循環された希Ｈ２ＳＯ４又は洗浄水）が、物質移動抵抗が低減された吸着剤ポリマー複合材料内で内部生成された液体ネットワークにアクセスできるように十分に大きい。これは、幾つかの実施形態において、少なくとも１枚のシートの内部状態（例えば、ｐＨ）が汚染物質除去性能に影響を及ぼしうる場合に、追加の操作制御を提供することができる。
幾つかの実施形態において、複数の穿孔の各穿孔は、少なくとも１枚のシートを通って延在している。幾つかの実施形態において、各穿孔は、少なくとも１つの適切な操作によって形成することができ、これには、限定するものではないが、少なくとも１枚のシートの材料を打ち抜きしそして変位させながら、シートを通してニードルを押し通すことが含まれる。ニードルパンチング操作は、少なくとも１枚のシートの一部を除去するためのニードルパンチの使用を含むことができる。一般に、ニードリング操作は材料を貫通して変形させ、一方、ニードルパンチング操作は材料の小さなプラグをも取り除き、ただし、どちらの操作も「ニードリング」と呼ばれる場合がある。
幾つかの実施形態において、複数の穿孔の各穿孔は０．１ｍｍ～６．５ｍｍの範囲の直径を有する。幾つかの実施形態において、複数の穿孔の各穿孔は０．２ｍｍ～６ｍｍの範囲の直径を有する。幾つかの実施形態において、複数の穿孔の各穿孔は０．３ｍｍ～５．５ｍｍの範囲の直径を有する。幾つかの実施形態において、複数の穿孔の各穿孔は０．４ｍｍ～５ｍｍの範囲の直径を有する。幾つかの実施形態において、複数の穿孔の各穿孔は０．５ｍｍ～４ｍｍの範囲の直径を有する。幾つかの実施形態において、複数の穿孔の各穿孔は１ｍｍ～４ｍｍの範囲の直径を有する。幾つかの実施形態において、複数の穿孔の各穿孔は２ｍｍ～４ｍｍの範囲の直径を有する。幾つかの実施形態において、複数の穿孔の各穿孔は３ｍｍ～４ｍｍの範囲の直径を有する。
幾つかの実施形態において、複数の穿孔の各穿孔は０．１ｍｍ～６ｍｍの範囲の直径を有する。幾つかの実施形態において、複数の穿孔の各穿孔は０．１ｍｍ～５．５ｍｍの範囲の直径を有する。幾つかの実施形態において、複数の穿孔の各穿孔は０．１ｍｍ～５ｍｍの範囲の直径を有する。幾つかの実施形態において、複数の穿孔の各穿孔は０．１ｍｍ～４ｍｍの範囲の直径を有する。幾つかの実施形態において、複数の穿孔の各穿孔は０．１ｍｍ～３ｍｍの範囲の直径を有する。幾つかの実施形態において、複数の穿孔の各穿孔は０．１ｍｍ～２ｍｍの範囲の直径を有する。幾つかの実施形態において、複数の穿孔の各穿孔は０．１ｍｍ～１ｍｍの範囲の直径を有する。幾つかの実施形態において、複数の穿孔の各穿孔は０．１ｍｍ～０．５ｍｍの範囲の直径を有する。幾つかの実施形態において、複数の穿孔の各穿孔は０．２ｍｍ～０．５ｍｍの範囲の直径を有する。幾つかの実施形態において、複数の穿孔の各穿孔は０．３ｍｍ～０．５ｍｍの範囲の直径を有する。幾つかの実施形態において、複数の穿孔の各穿孔は０．４ｍｍ～０．５ｍｍの範囲の直径を有する。
幾つかの実施形態において、複数の穿孔の各穿孔は０．２ｍｍ～６．５ｍｍの範囲の直径を有する。幾つかの実施形態において、複数の穿孔の各穿孔は０．３ｍｍ～６．５ｍｍの範囲の直径を有する。幾つかの実施形態において、複数の穿孔の各穿孔は０．４ｍｍ～６．５ｍｍの範囲の直径を有する。幾つかの実施形態において、複数の穿孔の各穿孔は０．５ｍｍ～６．５ｍｍの範囲の直径を有する。幾つかの実施形態において、複数の穿孔の各穿孔は１ｍｍ～６．５ｍｍの範囲の直径を有する。幾つかの実施形態において、複数の穿孔の各穿孔は２ｍｍ～６．５ｍｍの範囲の直径を有する。幾つかの実施形態において、複数の穿孔の各穿孔は３ｍｍ～６．５ｍｍの範囲の直径を有する。幾つかの実施形態において、複数の穿孔の各穿孔は４ｍｍ～６．５ｍｍの範囲の直径を有する。幾つかの実施形態において、複数の穿孔の各穿孔は５ｍｍ～６．５ｍｍの範囲の直径を有する。幾つかの実施形態において、複数の穿孔の各穿孔は６ｍｍ～６．５ｍｍの範囲の直径を有する。
本明細書で使用されるときに、デバイスのシートの「穿孔密度」という用語は、以下のように定義される。
上記の式において、シートにｎ個の穿孔があり、Ａ１は第一の穿孔の開放断面積であり、Ａ２は、存在するならば（すなわち、ｎ＞１ならば）第二の穿孔の開放断面積であり、Ａ３は、存在するならば（すなわち、ｎ＞２ならば）第三の穿孔の開放断面積であり、そして…Ａｎはｎ番目の穿孔の開放断面積である。Ａｓはシートの総断面積である。シートの総断面積Ａｓは、各穿孔の開放断面積を差し引かずに計算される。デバイスが複数のシートを含む実施形態において、デバイスの穿孔密度は、まず、上記の式を使用して各シートの穿孔密度を決定し、次に平均を計算することによって計算される。
幾つかの実施形態において、少なくとも１枚のシートは０．１４％～５０％の範囲の穿孔密度を有する。幾つかの実施形態において、少なくとも１枚のシートは０．５％～５０％の範囲の穿孔密度を有する。幾つかの実施形態において、少なくとも１枚のシートは１％～５０％の範囲の穿孔密度を有する。幾つかの実施形態において、少なくとも１枚のシートは１．５％～５０％の範囲の穿孔密度を有する。幾つかの実施形態において、少なくとも１枚のシートは２％～５０％の範囲の穿孔密度を有する。幾つかの実施形態において、少なくとも１枚のシートは５％～５０％の範囲の穿孔密度を有する。幾つかの実施形態において、少なくとも１枚のシートは１０％～５０％の範囲の穿孔密度を有する。幾つかの実施形態において、少なくとも１枚のシートは２０％～５０％の範囲の穿孔密度を有する。幾つかの実施形態において、少なくとも１枚のシートは３０％～５０％の範囲の穿孔密度を有する。幾つかの実施形態において、少なくとも１枚のシートは４０％～５０％の範囲の穿孔密度を有する。幾つかの実施形態において、少なくとも１枚のシートは４５％～５０％の範囲の穿孔密度を有する。
幾つかの実施形態において、少なくとも１枚のシートは０．１４％～４５％の範囲の穿孔密度を有する。幾つかの実施形態において、少なくとも１枚のシートは０．１４％～４０％の範囲の穿孔密度を有する。幾つかの実施形態において、少なくとも１枚のシートは０．１４％～３０％の範囲の穿孔密度を有する。幾つかの実施形態において、少なくとも１枚のシートは０．１４％～２０％の範囲の穿孔密度を有する。幾つかの実施形態において、少なくとも１枚のシートは０．１４％～１０％の範囲の穿孔密度を有する。幾つかの実施形態において、少なくとも１枚のシートは０．１４％～５％の範囲の穿孔密度を有する。幾つかの実施形態において、少なくとも１枚のシートは０．１４％～２％の範囲の穿孔密度を有する。幾つかの実施形態において、少なくとも１枚のシートは０．１４％～１％の範囲の穿孔密度を有する。幾つかの実施形態において、少なくとも１枚のシートは０．１４％～０．５％の範囲の穿孔密度を有する。幾つかの実施形態において、少なくとも１枚のシートは０．１４％～０．２％の範囲の穿孔密度を有する。
幾つかの実施形態において、少なくとも１枚のシートは０．５％～４５％の範囲の穿孔密度を有する。幾つかの実施形態において、少なくとも１枚のシートは１％～４０％の範囲の穿孔密度を有する。幾つかの実施形態において、少なくとも１枚のシートは１．５％～３０％の範囲の穿孔密度を有する。幾つかの実施形態において、少なくとも１枚のシートは２％～２０％の範囲の穿孔密度を有する。幾つかの実施形態において、少なくとも１枚のシートは４％～１０％の範囲の穿孔密度を有する。幾つかの実施形態において、少なくとも１枚のシートは６％～９％の範囲の穿孔密度を有する。幾つかの実施形態において、少なくとも１枚のシートは７％～８％の範囲の穿孔密度を有する。
幾つかの実施形態において、穿孔は所定のパターンで形成される。幾つかの実施形態において、所定のパターンは、少なくとも１枚のシートの領域にわたって均一な分布で離間された穿孔を含む。これは、少なくとも１枚のシート内に均一な内部液体ネットワークの形成を可能にしうる。幾つかの実施形態において、所定のパターンは、少なくとも１枚のシートを横切って均一に組織化されて、少なくとも１枚のシート内の均一な内部液体ネットワークを確保する。幾つかの適切なパターンとしては、正方形のパターン、三角形の密集した間隔のパターン、不定形パターン、又は、本明細書で概説される穿孔密度範囲に概して準拠する任意の他の同等のパターンを挙げることができる。幾つかの実施形態において、所定のパターンは、少なくとも１枚のシートの領域にわたってランダムな分布で離間された穿孔を含む。本明細書に記載の少なくとも１枚のシートを穿孔する追加の穿孔構成及び方法は、参照により全体が本明細書に取り込まれる、EvesらのＷＩＰＯ公開番号ＷＯ２０１９０９９０２５に見出すことができる。
幾つかの実施形態において、少なくとも１枚のシートは、少なくとも１つの液体生成物が少なくとも１枚のシート内に蓄積するときに、少なくとも１つの液体生成物の蓄積が、少なくとも１つの液体生成物に、少なくとも複数の穿孔を通して浸透する内部ネットワークを形成させるように構成されている。本明細書で使用されるときに、「少なくとも複数の穿孔を通して浸透する内部ネットワーク」という句は、液体ネットワークが、複数の穿孔を通して、そして場合により、少なくとも１枚のシート内の１つ以上の追加の開口部を通して形成されることを意味する。例えば、吸着剤ポリマー複合材料が多孔性であるときに、１つ以上の追加の開口部は１つ以上の細孔を含むことができ、その結果、液体ネットワークは、吸着剤ポリマー複合材料の細孔及び複数の穿孔の両方を通して形成することができる。さらに、ポリマー材料がｅＰＴＦＥを含む幾つかの実施形態において、吸着剤ポリマー複合材料のポリマー材料は、複数のフィブリル及び複数のノードを有する微細構造（以下、「ノード及びフィブリル微細構造」）を含むことができ、その結果、液体ネットワークは複数のフィブリル又は複数のノードのうちの少なくとも１つを通して形成される。
幾つかの実施形態において、デバイスは複数のシートを含む。幾つかの実施形態において、デバイスは、複数のチャネルを形成する複数のシートを含む。幾つかの実施形態において、複数のシートは、少なくとも１つの液体生成物が複数のチャネルの各チャネルを通って排出可能であるように構成されている。幾つかの実施形態において、複数のチャネルは、複数の隣接するチャネルを含み、複数の隣接するチャネルの各隣接するチャネルが接続されている。
幾つかの実施形態において、デバイスは、吸着剤ポリマー複合材料の吸着剤の充填された粒状床を通して得られるよりも低い圧力降下で高効率の水銀捕捉を提供するように構成されうる。すなわち、デバイスの複数のチャネルは、少なくとも１枚のシートの１つ以上の表面上でのガス成分などの反応体の流れを促進し、少なくとも１つの液体生成物の排出を促進することができる。幾つかの実施形態において、デバイスは、複数のプリーツシートと複数の平坦シートとを交互の構成で含む。
幾つかの実施形態において、プリーツシートは、平坦シートの間の間隔を維持し、それによって通路の構成を画定するための起伏を有する形状（例えば、Ｕ字形及び／又はＶ字形のプリーツ）であることができる。幾つかの実施形態において、前記複数のプリーツシート及び前記複数の平坦シートのうちの１つの少なくとも一部は、その上に形成された液体含有ドロップレットの排出のために角度が付けられた上端を有するシートを含む。
幾つかの実施形態において、本明細書に記載のデバイスは、対応する複数の支持フレーム内にプリーツシートと平坦シートの交互の層を配置することによって組み立てることができ、ここで、支持フレームのそれぞれは、ガス流の通過のために少なくとも部分的に開放されている少なくとも２つの対向する端部を有することができる。幾つかの実施形態において、直長方形プリズム構成及び／又は傾斜長方形プリズム構成である複数の支持フレームを利用することができる。
その点に関して、直長方形プリズム構成フレームを利用して、プリーツシートと平坦シートの交互の層を支持可能に含むことができ、その結果、平坦シートの層及びプリーツシートのプリーツの層は、フレームの対向する開放端によって画定される平行面に実質的に垂直に配向されており、プリーツシートのプリーツは、対向する開放端を通って延在するフレームの中心軸に実質的に平行に配向されている。代替的に及び／又は追加的に、傾斜長方形プリズム構成フレームを利用して、プリーツシートと平坦シートの交互の層を支持可能に含むことができ、その結果、平坦シート及びプリーツシートは、フレームの対向する開放端によって画定された平行面に対してある角度（すなわち、非垂直）に配向されており、プリーツシートのプリーツは、対向する開放端を通って延在するフレームの中心軸に実質的に平行に配向されている。
幾つかの実施形態において、複数のフレームの少なくとも幾つかは、その上面から延在しているスタッキング部材を備えることができ、スタッキング部材は、別のフレームの上に直接スタッキングされた前記別のフレームの横方向の動きを抑制するように機能することができる。これに関して、１つの実施形態において、スタッキングを容易にするために、実質的に同一の上端形状及び下端形状を有する複数のフレームを提供することができ、複数のスタッキング部材はフレームの上面の周囲に配置されている。幾つかの実施形態において、複数のシートから形成されたデバイスは、押出されたテッセレーションされた２Ｄ幾何形状を有することができ、これは、例えば、「ハニカム」の形状を提供することができる。
本明細書に記載の複数のシートから形成されるデバイスの追加の構成は、参照により全体が本明細書に取り込まれる、Ｓｔａｒｋらの米国特許第９，３８１，４５９号明細書に見出すことができる。
本開示の幾つかの実施形態は、第一の表面上に少なくとも１つのガス成分を有するガス流（限定するものではないが排煙流など）を流す工程を含む方法に関する。幾つかの実施形態において、この方法は、吸着剤ポリマー複合材料内で少なくとも１つのガス成分を反応させて、少なくとも１つの液体生成物を生成させることを含む。幾つかの実施形態において、この方法は、少なくとも１枚のシート内に少なくとも１つの液体生成物を蓄積させることを含む。幾つかの実施形態において、この方法は、少なくとも１つの液体生成物を少なくとも複数の穿孔を通して浸透させて、少なくとも１つの液体生成物が少なくとも１枚のシート内に内部ネットワークを形成することを可能にすることを含む。幾つかの実施形態において、この方法は、少なくとも１つの液体生成物をシートの第二の表面に流すことを含む。幾つかの実施形態において、この方法は、複数のチャネルのうちの少なくとも１つのチャネルを通して少なくとも１つの液体生成物を排出することを含む。幾つかの実施形態において、この方法は、複数のチャネルのうちの少なくとも１つのチャネルから少なくとも１つの液体生成物を回収することを含む。
本開示の例示的な実施形態を図１に示す。示されるように、例示的なデバイスは、吸着剤ポリマー複合材料１０２の少なくとも１枚のシートを含む。少なくとも１枚のシートは複数の穿孔１０３を含む。
図２の例示的な実施形態に示されるように、排煙流であることができるガス流１０１は、複数の穿孔１０３を含む少なくとも１枚のシート上を流れる。複数の穿孔のそれぞれは、少なくとも１枚のシートを通して少なくとも１枚のシートの第一の表面から第二の表面まで延在している。ガス流１０１内の汚染物質は、吸着剤ポリマー複合材料１０２内で反応し、少なくとも１つの液体生成物が操作条件下で生成される。液体生成物の蓄積は、内部浸透液体ネットワーク１０４を形成する。この内部浸透ネットワーク１０４は、１０５で示す液体生成物によって示されるように、少なくとも１枚のシートの第二の表面へのアクセスが達成されるまで成長する。１０６で示したように、液体生成物の一部は、本明細書に記載の「逆スポンジ効果」のために、依然としてシートの非穿孔部分の第二の表面に到達することができる。１０７の破線の矢印によって示されるように、少なくとも１つの液体生成物は、一旦形成されると、少なくとも１枚のシートの第二の表面を流れ落ちることができる。
吸着剤ポリマー複合材料１０２の非限定的な例を図３に示す。示されるように、幾つかの実施形態において、吸着剤ポリマー複合材料１０２の微細構造は、ポリマー材料１０８のマトリックス内に埋め込まれた吸着剤１０９の粒子を含むことができる。幾つかの非限定的な実施形態において、吸着剤１０９の粒子は活性炭粒子である。幾つかの非限定的な実施形態において、ポリマー材料１０８はＰＴＦＥ（限定するものではないがｅＰＴＦＥなど）であり、かつ、マトリックスはポリマー材料１０８のノード及びフィブリルの微細構造である。
試験方法：
Ｈｇ及びＳＯ２除去の試験を、以下を含む装置を使用して実施した。（１）送風機によって調整された空気供給ガス。ガス予熱器及び加熱加湿チャンバを含む加湿システムを通して流すことによって空気流の湿度レベルを制御した。（２）温度制御されたビーズ浴に置かれた液体水銀の容器に少量の窒素パージを流すことによって生成される水銀供給。（３）ＳＯ２生成システムからのＳＯ２供給。ＳＯ２は、少量の窒素パージによって輸送されるメタ重亜硫酸ナトリウムの溶液と濃硫酸を混合することによって生成された。（４）ガス流が水銀及びＳＯ２供給流とともに加湿空気と混合されるガス混合ゾーン。（５）サンプルの前後にガスサンプリングポートが取り付けられ、オーブン内に配置されたサンプルセル。（６）総水銀を測定する水銀分析装置（分析装置の前に、塩化第一スズ／ＨＣｌバブラを通してガスサンプリングラインを流して、酸化された水銀を元素水銀に転化させる）。（７）ＳＯ２検出分析装置。
Ｈｇ及びＳＯ２除去の試験を、以下を含む装置を使用して実施した。（１）送風機によって調整された空気供給ガス。ガス予熱器及び加熱加湿チャンバを含む加湿システムを通して流すことによって空気流の湿度レベルを制御した。（２）温度制御されたビーズ浴に置かれた液体水銀の容器に少量の窒素パージを流すことによって生成される水銀供給。（３）ＳＯ２生成システムからのＳＯ２供給。ＳＯ２は、少量の窒素パージによって輸送されるメタ重亜硫酸ナトリウムの溶液と濃硫酸を混合することによって生成された。（４）ガス流が水銀及びＳＯ２供給流とともに加湿空気と混合されるガス混合ゾーン。（５）サンプルの前後にガスサンプリングポートが取り付けられ、オーブン内に配置されたサンプルセル。（６）総水銀を測定する水銀分析装置（分析装置の前に、塩化第一スズ／ＨＣｌバブラを通してガスサンプリングラインを流して、酸化された水銀を元素水銀に転化させる）。（７）ＳＯ２検出分析装置。
効率は、入口水銀レベル（サンプルをバイパス）と出口レベル（サンプルを通過）の差として報告される。％効率は以下のように定義される：％効率＝１００×[濃度（入口）－濃度（出口）]／[濃度（入口）]。
例1：
吸着剤ポリマー複合材（ＳＰＣ）材料のサンプルシートを、米国特許第７，７９１，８６１号明細書で教示されている一般的な乾式混合方法を使用して調製し、複合材サンプルを形成し、次にＧｏｒｅの米国特許第３，９５３，５６６号明細書の教示に従って一軸延伸した。ＳＰＣ材料のサンプルシートは、６５部の活性炭、２０部のＰＴＦＥ及び１０部のテトラブチルアンモニウムヨージド（ＴＢＡＩ）の形のハロゲン源を含んだ。
吸着剤ポリマー複合材（ＳＰＣ）材料のサンプルシートを、米国特許第７，７９１，８６１号明細書で教示されている一般的な乾式混合方法を使用して調製し、複合材サンプルを形成し、次にＧｏｒｅの米国特許第３，９５３，５６６号明細書の教示に従って一軸延伸した。ＳＰＣ材料のサンプルシートは、６５部の活性炭、２０部のＰＴＦＥ及び１０部のテトラブチルアンモニウムヨージド（ＴＢＡＩ）の形のハロゲン源を含んだ。
ノースカロライナのｉＰＳの回転工具を使用して、サンプルＳＰＣシートに穴を開け、以下の表１に示す穿孔直径及び穿孔密度を有する穿孔付きＳＰＣサンプルシート（以下「サンプル１」）を作成した。
比較サンプルＳＰＣシート（以下「サンプル２」）は、サンプル1と同じ方法で作成したが、穿孔は開けなかった。
Ｈｇ及びＳＯ２蒸気を含むガス流を、サンプル１及び２のそれぞれが垂直構成で配向されている間に、サンプル１及び２のシートの少なくとも1つの表面で「フローバイ」させた。ガス流のガス面速度は３．６ｍ/sであり、ガス流中のＳＯ２濃度は１５０体積ｐｐｍであった。Ｈｇ蒸気濃度は、１０μｇ／ｃｍ３未満の公称濃度であった。Ｈｇ蒸気及びＳＯ２の除去効率を、「試験方法」のセクションに記載されているように試験及び計算した。
穿孔密度及び穿孔直径の結果として生じる例示的な効果を以下の表１に示す。
上記の結果によって示されるように、本開示の範囲内の穿孔サイズ及び密度を有するサンプルデバイスは、適合する非穿孔サンプルデバイスと比較して、ＳＯ２除去及びＨｇ除去の両方において性能の向上を提供する。
例１（すなわち、サンプル１及び比較サンプル２の比較）における穿孔による除去効率の増加率を以下のように計算した：％増加＝１００×［ＲＥ％（穿孔）－ＲＥ％（非穿孔）］／［ＲＥ％（非穿孔）]。
上記の計算により、１ｍｍの穿孔直径及び５．５％の穿孔密度を有する例示的なサンプルデバイスは、適合する非穿孔サンプルデバイスよりも１６．８％高いＳＯ２除去効率を提供する。さらに、１ｍｍの穿孔直径及び５．５％の穿孔密度を有する例示的なサンプルデバイスは、適合する非穿孔サンプルデバイスよりも４．０％高いＨｇ除去効率を提供する。
本開示の幾つかの実施形態を記載してきたが、これらの実施形態は例示にすぎず、限定的ではなく、多くの変更は当業者に明らかになることができる。例えば、本明細書で論じられるすべての寸法は、例としてのみ提供されており、例示的であり、限定的ではないことが意図されている。以下、本発明の態様を列挙する。
［態様１］
吸着剤及びポリマー材料を含む少なくとも１枚のシートの形態にある吸着剤ポリマー複合材料、を含んでなるデバイスであって、
該少なくとも１枚のシートは、第一の表面と、該第一の表面の反対側の第二の表面と、複数の穿孔とを含み、
該第一の表面は、少なくとも１つのガス成分を有するガス流が該第一の表面の上を流れるときに、該少なくとも１つのガス成分が該吸着剤ポリマー複合材料内で反応して少なくとも１つの液体生成物を生成するように構成されており、
該複数の穿孔の各穿孔は、０．１ｍｍ～６．５ｍｍの範囲のサイズを有し、
該少なくとも１枚のシートは、０．１４％～５０％の範囲の穿孔密度を有し、
該複数の穿孔の各穿孔は、該少なくとも１枚のシートを通して延在しており、
該少なくとも１枚のシートは、該少なくとも１つの液体生成物が該少なくとも１枚のシート内に蓄積するとき、該少なくとも１つの液体生成物の蓄積によって、該少なくとも１つの液体生成物が少なくとも該複数の穿孔を通して浸透する内部ネットワークを形成するように構成されており、かつ
該内部ネットワークの形成が、該少なくとも１つの液体生成物の、該少なくとも１枚のシートの該第二の表面へのアクセスを可能ならしめることを特徴とする、デバイス。
［態様２］
前記複数の穿孔の各穿孔は０．５ｍｍ～４ｍｍの範囲のサイズを有する、態様１記載のデバイス。
［態様３］
前記少なくとも１枚のシートは２％～２０％の範囲の穿孔密度を有する、態様１又は２記載のデバイス。
［態様４］
複数のシートを含み、該複数のシートは複数のチャネルを形成しており、前記デバイスは、前記少なくとも１つの液体生成物が前記複数のチャネルの各チャネルを通して排出可能であるように構成されている、態様１～３のいずれか１項記載のデバイス。
［態様５］
前記複数のチャネルは隣接する複数のチャネルを含み、該隣接する複数のチャネルの隣接する各チャネルが接続されている、態様４記載のデバイス。
［態様６］
前記デバイスは、複数のプリーツシートと複数の平坦シートとを交互する構成で含む、態様４又は５記載のデバイス。
［態様７］
前記少なくとも１つのガス成分は、水銀蒸気、少なくとも１つのＳＯｘ化合物、硫化水素のうちの少なくとも１つ又はそれらの組み合わせを含む、態様１～６のいずれか１項記載のデバイス。
［態様８］
前記少なくとも１つの液体生成物は、硫酸、液体元素硫黄のうちの少なくとも１つ又はそれらの組み合わせを含む、態様１～７のいずれか１項記載のデバイス。
［態様９］
前記ポリマー材料は、ポリテトラフルオロエチレン（ＰＴＦＥ）、ポリフルオロエチレンプロピレン（ＰＦＥＰ）、ポリペルフルオロアクリレート（ＰＰＦＡ）、ポリフッ化ビニリデン（ＰＶＤＦ）、テトラフルオロエチレンとヘキサフルオロプロピレンとフッ化ビニリデンとのターポリマー（ＴＨＶ）、ポリクロロトリフルオロエチレン（ＰＣＦＥ）のうちの１つ又はそれらの組み合わせを含む、態様１～８のいずれか１項記載のデバイス。
［態様１０］
前記吸着剤は、活性炭、シリカゲル、ゼオライトのうちの少なくとも１つ又はそれらの組み合わせを含む、態様１～９のいずれか１項記載のデバイス。
［態様１１］
前記吸着剤ポリマー複合材料はハロゲン源をさらに含む、態様１～１０のいずれか１項記載のデバイス。
［態様１２］
吸着剤及びポリマー材料を含む少なくとも１枚のシートの形態にある吸着剤ポリマー複合材料、を含むデバイスであって、
該少なくとも１枚のシートは、第一の表面と、該第一の表面の反対側の第二の表面と、複数の穿孔とを含み、
該複数の穿孔の各穿孔は、０．１ｍｍ～６．５ｍｍの範囲のサイズを有し、
該少なくとも１枚のシートは、該少なくとも１枚のシートの全表面積に基づいて０．１４％～５０％の範囲の穿孔密度を有し、かつ
該複数の穿孔の各穿孔は、該少なくとも１枚のシートを通して延在しているデバイス、を得ること、
該第一の表面の上に、少なくとも１つのガス成分を有するガス流を流すこと、
該吸着剤ポリマー複合材料の内部で該少なくとも１つのガス成分を反応させて、少なくとも１つの液体生成物を生成させること、
該少なくとも１枚のシートの内部に該少なくとも１つの液体生成物を蓄積させること、
該少なくとも１枚のシートの内部に該少なくとも１つの液体生成物の内部ネットワークを形成すること、
該少なくとも１つの液体生成物を少なくとも該複数の穿孔を通して浸透させること、及び
該シートの該第二の表面に、該少なくとも１つの液体生成物をアクセスさせること、
を含んでなる方法。
［態様１３］
前記デバイスは複数のシートを含み、該複数のシートは複数のチャネルを形成し、かつ、該複数のチャネルのうちの少なくとも１つのチャネルを通して前記少なくとも１つの液体生成物を排出する工程をさらに含む、態様１２記載の方法。
［態様１４］
前記複数のチャネルのうちの少なくとも１つのチャネルから前記少なくとも１つの液体生成物を回収する工程をさらに含む、態様１２又は１３記載の方法。
［態様１５］
前記ガス流は排煙流である、態様１２～１４のいずれか１項記載の方法。
［態様１］
吸着剤及びポリマー材料を含む少なくとも１枚のシートの形態にある吸着剤ポリマー複合材料、を含んでなるデバイスであって、
該少なくとも１枚のシートは、第一の表面と、該第一の表面の反対側の第二の表面と、複数の穿孔とを含み、
該第一の表面は、少なくとも１つのガス成分を有するガス流が該第一の表面の上を流れるときに、該少なくとも１つのガス成分が該吸着剤ポリマー複合材料内で反応して少なくとも１つの液体生成物を生成するように構成されており、
該複数の穿孔の各穿孔は、０．１ｍｍ～６．５ｍｍの範囲のサイズを有し、
該少なくとも１枚のシートは、０．１４％～５０％の範囲の穿孔密度を有し、
該複数の穿孔の各穿孔は、該少なくとも１枚のシートを通して延在しており、
該少なくとも１枚のシートは、該少なくとも１つの液体生成物が該少なくとも１枚のシート内に蓄積するとき、該少なくとも１つの液体生成物の蓄積によって、該少なくとも１つの液体生成物が少なくとも該複数の穿孔を通して浸透する内部ネットワークを形成するように構成されており、かつ
該内部ネットワークの形成が、該少なくとも１つの液体生成物の、該少なくとも１枚のシートの該第二の表面へのアクセスを可能ならしめることを特徴とする、デバイス。
［態様２］
前記複数の穿孔の各穿孔は０．５ｍｍ～４ｍｍの範囲のサイズを有する、態様１記載のデバイス。
［態様３］
前記少なくとも１枚のシートは２％～２０％の範囲の穿孔密度を有する、態様１又は２記載のデバイス。
［態様４］
複数のシートを含み、該複数のシートは複数のチャネルを形成しており、前記デバイスは、前記少なくとも１つの液体生成物が前記複数のチャネルの各チャネルを通して排出可能であるように構成されている、態様１～３のいずれか１項記載のデバイス。
［態様５］
前記複数のチャネルは隣接する複数のチャネルを含み、該隣接する複数のチャネルの隣接する各チャネルが接続されている、態様４記載のデバイス。
［態様６］
前記デバイスは、複数のプリーツシートと複数の平坦シートとを交互する構成で含む、態様４又は５記載のデバイス。
［態様７］
前記少なくとも１つのガス成分は、水銀蒸気、少なくとも１つのＳＯｘ化合物、硫化水素のうちの少なくとも１つ又はそれらの組み合わせを含む、態様１～６のいずれか１項記載のデバイス。
［態様８］
前記少なくとも１つの液体生成物は、硫酸、液体元素硫黄のうちの少なくとも１つ又はそれらの組み合わせを含む、態様１～７のいずれか１項記載のデバイス。
［態様９］
前記ポリマー材料は、ポリテトラフルオロエチレン（ＰＴＦＥ）、ポリフルオロエチレンプロピレン（ＰＦＥＰ）、ポリペルフルオロアクリレート（ＰＰＦＡ）、ポリフッ化ビニリデン（ＰＶＤＦ）、テトラフルオロエチレンとヘキサフルオロプロピレンとフッ化ビニリデンとのターポリマー（ＴＨＶ）、ポリクロロトリフルオロエチレン（ＰＣＦＥ）のうちの１つ又はそれらの組み合わせを含む、態様１～８のいずれか１項記載のデバイス。
［態様１０］
前記吸着剤は、活性炭、シリカゲル、ゼオライトのうちの少なくとも１つ又はそれらの組み合わせを含む、態様１～９のいずれか１項記載のデバイス。
［態様１１］
前記吸着剤ポリマー複合材料はハロゲン源をさらに含む、態様１～１０のいずれか１項記載のデバイス。
［態様１２］
吸着剤及びポリマー材料を含む少なくとも１枚のシートの形態にある吸着剤ポリマー複合材料、を含むデバイスであって、
該少なくとも１枚のシートは、第一の表面と、該第一の表面の反対側の第二の表面と、複数の穿孔とを含み、
該複数の穿孔の各穿孔は、０．１ｍｍ～６．５ｍｍの範囲のサイズを有し、
該少なくとも１枚のシートは、該少なくとも１枚のシートの全表面積に基づいて０．１４％～５０％の範囲の穿孔密度を有し、かつ
該複数の穿孔の各穿孔は、該少なくとも１枚のシートを通して延在しているデバイス、を得ること、
該第一の表面の上に、少なくとも１つのガス成分を有するガス流を流すこと、
該吸着剤ポリマー複合材料の内部で該少なくとも１つのガス成分を反応させて、少なくとも１つの液体生成物を生成させること、
該少なくとも１枚のシートの内部に該少なくとも１つの液体生成物を蓄積させること、
該少なくとも１枚のシートの内部に該少なくとも１つの液体生成物の内部ネットワークを形成すること、
該少なくとも１つの液体生成物を少なくとも該複数の穿孔を通して浸透させること、及び
該シートの該第二の表面に、該少なくとも１つの液体生成物をアクセスさせること、
を含んでなる方法。
［態様１３］
前記デバイスは複数のシートを含み、該複数のシートは複数のチャネルを形成し、かつ、該複数のチャネルのうちの少なくとも１つのチャネルを通して前記少なくとも１つの液体生成物を排出する工程をさらに含む、態様１２記載の方法。
［態様１４］
前記複数のチャネルのうちの少なくとも１つのチャネルから前記少なくとも１つの液体生成物を回収する工程をさらに含む、態様１２又は１３記載の方法。
［態様１５］
前記ガス流は排煙流である、態様１２～１４のいずれか１項記載の方法。
Claims (15)
- 吸着剤及びポリマー材料を含む少なくとも１枚のシートの形態にある吸着剤ポリマー複合材料、を含んでなるデバイスであって、
該少なくとも１枚のシートは、第一の表面と、該第一の表面の反対側の第二の表面と、複数の穿孔とを含み、
該第一の表面は、少なくとも１つのガス成分を有するガス流が該第一の表面の上を流れるときに、該少なくとも１つのガス成分が該吸着剤ポリマー複合材料内で反応して少なくとも１つの液体生成物を生成するように構成されており、
該複数の穿孔の各穿孔は、０．１ｍｍ～６．５ｍｍの範囲のサイズを有し、
該少なくとも１枚のシートは、０．１４％～５０％の範囲の穿孔密度を有し、
該穿孔密度は下式で定義され、
該複数の穿孔の各穿孔は、該少なくとも１枚のシートを通して延在しており、
該少なくとも１枚のシートは、該少なくとも１つの液体生成物が該少なくとも１枚のシート内に蓄積するとき、該少なくとも１つの液体生成物の蓄積によって、該少なくとも１つの液体生成物が少なくとも該複数の穿孔を通して浸透する内部ネットワークを形成するように構成されており、かつ
該内部ネットワークの形成が、該少なくとも１つの液体生成物の、該少なくとも１枚のシートの該第二の表面へのアクセスを可能ならしめることを特徴とする、デバイス。 - 前記複数の穿孔の各穿孔は０．５ｍｍ～４ｍｍの範囲のサイズを有する、請求項１記載のデバイス。
- 前記少なくとも１枚のシートは２％～２０％の範囲の穿孔密度を有する、請求項１又は２記載のデバイス。
- 複数のシートを含み、該複数のシートは複数のチャネルを形成しており、前記デバイスは、前記少なくとも１つの液体生成物が前記複数のチャネルの各チャネルを通して排出可能であるように構成されている、請求項１～３のいずれか１項記載のデバイス。
- 前記複数のチャネルは隣接する複数のチャネルを含み、該隣接する複数のチャネルの隣接する各チャネルが接続されている、請求項４記載のデバイス。
- 前記デバイスは、複数のプリーツシートと複数の平坦シートとを交互する構成で含む、請求項４又は５記載のデバイス。
- 前記少なくとも１つのガス成分は、水銀蒸気、少なくとも１つのＳＯｘ化合物、硫化水素のうちの少なくとも１つ又はそれらの組み合わせを含む、請求項１～６のいずれか１項記載のデバイス。
- 前記少なくとも１つの液体生成物は、硫酸、液体元素硫黄のうちの少なくとも１つ又はそれらの組み合わせを含む、請求項１～７のいずれか１項記載のデバイス。
- 前記ポリマー材料は、ポリテトラフルオロエチレン（ＰＴＦＥ）、ポリフルオロエチレンプロピレン（ＰＦＥＰ）、ポリペルフルオロアクリレート（ＰＰＦＡ）、ポリフッ化ビニリデン（ＰＶＤＦ）、テトラフルオロエチレンとヘキサフルオロプロピレンとフッ化ビニリデンとのターポリマー（ＴＨＶ）、ポリクロロトリフルオロエチレン（ＰＣＦＥ）のうちの１つ又はそれらの組み合わせを含む、請求項１～８のいずれか１項記載のデバイス。
- 前記吸着剤は、活性炭、シリカゲル、ゼオライトのうちの少なくとも１つ又はそれらの組み合わせを含む、請求項１～９のいずれか１項記載のデバイス。
- 前記吸着剤ポリマー複合材料はハロゲン源をさらに含む、請求項１～１０のいずれか１項記載のデバイス。
- 吸着剤及びポリマー材料を含む少なくとも１枚のシートの形態にある吸着剤ポリマー複合材料、を含むデバイスであって、
該少なくとも１枚のシートは、第一の表面と、該第一の表面の反対側の第二の表面と、複数の穿孔とを含み、
該複数の穿孔の各穿孔は、０．１ｍｍ～６．５ｍｍの範囲のサイズを有し、
該少なくとも１枚のシートは、該少なくとも１枚のシートの全表面積に基づいて０．１４％～５０％の範囲の穿孔密度を有し、
該穿孔密度は下式で定義され、
該複数の穿孔の各穿孔は、該少なくとも１枚のシートを通して延在しているデバイス、を得ること、
該第一の表面の上に、少なくとも１つのガス成分を有するガス流を流すこと、
該吸着剤ポリマー複合材料の内部で該少なくとも１つのガス成分を反応させて、少なくとも１つの液体生成物を生成させること、
該少なくとも１枚のシートの内部に該少なくとも１つの液体生成物を蓄積させること、
該少なくとも１枚のシートの内部に該少なくとも１つの液体生成物の内部ネットワークを形成すること、
該少なくとも１つの液体生成物を少なくとも該複数の穿孔を通して浸透させること、及び
該シートの該第二の表面に、該少なくとも１つの液体生成物をアクセスさせること、
を含んでなる方法。 - 前記デバイスは複数のシートを含み、該複数のシートは複数のチャネルを形成し、かつ、該複数のチャネルのうちの少なくとも１つのチャネルを通して前記少なくとも１つの液体生成物を排出する工程をさらに含む、請求項１２記載の方法。
- 前記複数のチャネルのうちの少なくとも１つのチャネルから前記少なくとも１つの液体生成物を回収する工程をさらに含む、請求項１２又は１３記載の方法。
- 前記ガス流は排煙流である、請求項１２～１４のいずれか１項記載の方法。
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