KR20130111527A - 연료 연소 도중 발생된 배기가스로부터 수은을 제거하기 위한 향상된 흡착제 - Google Patents
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Abstract
활성탄은 할로겐화되지 않은 첨가물, 그리고 임의로 할로겐 및/또는 할로겐-함유 화합물에 노출됨으로써 더욱 열적으로 안정하게 된다. 그렇게 처리된 탄소는 연도 가스, 특히 약 100℃ 내지 약 420 ℃ 범위 내의 온도를 가지는 연도 가스 내 유해 물질의 함량을 낮추는데 사용하기에 적절하다.
Description
배경
산업 연도 가스의 유해 물질 함량을 감소시키는 것은 바람직하고도 필요한 일이 되었다. 유해 물질은 공중 위생 및 환경에 해로운 효과를 가질 수 있다. 산업계와 정부는 그러한 물질의 배출을 감소시키기 위해 일해 왔고 진척을 이루고 있다. 발전 플랜트에서 발견되는 것과 같은 석탄-연소 보일러로부터의 연도 가스에 특별히 관심이 집중되었다. 최근의 관심은 또한 시멘트 가마로부터의 배기가스에 쏠렸다. 하지만 그것이 전부가 아니다. 유해 물질은 입자상물질, 예컨대 비산회(fly ash), 산 가스, 예컨대 SOx, NOx, 그리고 다이옥신, 퓨란, 중금속 등을 포함한다.
유해 물질의 배출을 줄이기 위해 사용되는 방법은 유해 물질의 성질, 원하는 최소 배출 수준, 단위 시간당 처리되어야 할 배출 가스의 부피 및 저감 방법의 비용에 의존적이다. 일부 유해 물질은 기체 배출물로부터 기계적 수단, 예컨대 전기집진장치 (ESP), 직물 여과기 (FF) 또는 습식 스크러버(scrubber)를 이용한 포획 및 제거에 의해 제거하기에 적합하다. 다른 물질들은 직접적인 기계적 제거에 적합하지 않다.
가스 스트림으로부터 어느 특정한 기체 성분의 직접적인 기계적 제거가 문제라는 점에서, 기체 배출물에 존재하는 유해한 기체 물질은 흥미로운 도전과제를 제시한다. 그러나, 미세한 입자상 흡착제를 배출물 내에 균일하게 분산시켜 돌아다니는, 표적하는 기체 성분에 접촉시키고 포획함으로써 유해한 기체 성분을 기체 배출물로부터 제거하는 것이 공지이고 산업적 실시이다. 이후 배출물 증기로부터 흡착제를 그의 흡착물질과 함께 ESP, FF 또는 습식 스크러버에 의해 기계적으로 제거한다. 고도로 효과적인 흡착제는 탄소이며, 예컨대, 분말화 활성탄 (PAC)과 같은 형태의 셀룰로스-계 탄소 및 석탄-계 탄소이다. 그러한 PAC는, 예를 들면, 개질하거나 개질 없이 사용될 수 있다. 개질된 PAC는 흡착 효율을 증진시킴으로써 표적 유해 물질의 포획을 증진할 수 있다. PAC 개질은 US 4,427,630; US 5,179,058; US 6,514,907; US 6,953,494; US 2001/0002387; US 2006/0051270; 및 US 2007/0234902에 예시되어 있다. 셀룰로스-계 탄소는 제한 없이, 목재 물질, 코코넛 껍질 물질, 또는 기타 식생 물질로부터 유래된 탄소를 포함한다. 석탄-계 PAC는 제한 없이, 토탄, 갈탄, 역청탄, 무연탄, 또는 기타 유사 원료물질로부터 유래된 탄소를 포함한다.
산업적 응용분야에서 탄소의 사용이 갖는 문제는, 이들의 신뢰할 수 없는 열적 안정성인데, 즉, 이들이 자가-점화에 저항성인지에 대한 확신의 결여이다. 자가-점화는 탄소가 중온 또는 고온의 기체 배출물의 처리에 사용되는 경우 또는 다량으로 포장되거나 수집될 때 특히 문제가 된다. 예를 들면, 다량의 PAC는 (i) PAC가 수퍼-색(super-sack) 내와 같이 포장되는 경우 또는 (ii) FF 유닛 내 여과 케익으로서 형성되는 경우를 만나거나, ESP, Toxecon 유닛, 및 공기여과기(baghouse)와 관련된 사일로(silo) 또는 호퍼에 수집된다. 자가-점화는 탄소의 줄지 않는 산화를 통해 발생하며 그의 그을음 또는 연소를 야기할 수 있다. 자가-점화는 탄소가 중온 또는 고온인 것에 의해 악화되며, 이는 석탄-연소 보일러 배출물을 처리하는데 사용될 시의 경우와 같을 것이다. 산소(공기)가 산화 장소에 대해 차단되지 못했거나 산화 장소가 냉각되지 않으면, 초기 산화로부터의 열이 탄소가 그을거나 점화될 때까지 전파될 것이다. 이러한 점화는 재앙이 될 수 있다. 공공 플랜트는 유출 라인 내 그을음 또는 화재가 이용 소비자에게 미치는 광범위한 결과로 플랜트 정지를 야기할 수 있기 때문에 자가-점화에 대해 특히 민감하다.
PAC 열적 안정성에 대한 추가적인 정보는 US 6,843,831, "Process for the Purification of Flue Gas"에서 찾을 수 있다. 일부 탄소는 다른 것들에 비해 자가-점화에 더 저항성이다. 예를 들면, 미국에서, 석탄-유래 PAC의 사용은 공공 연도 가스 처리를 위해 흔히 사용되는데, 부분적으로 석탄-유래된 PAC의 일반적으로 인식된 양호한 열적 안정성 때문이다.
특정 셀룰로스-계 탄소에서 유래된 것들과 같은 더 낮은 열적 안정성의 PAC가 더욱 열적으로 안정하게 개질될 수 있어서 전문가가 셀룰로스-계 탄소의 우수한 흡착 품질의 이익을 즐길 수 있다면 유익할 것이다. 또한 갈탄-계 부류와 같은 특정 석탄-계 PAC의 열적 안정성을 향상하는 것이 유익할 것이며, 이는 심지어 이들 탄소도 자가-점화 및 그을음 발생을 수반해왔기 때문이다.
본 발명
본 발명은 황, 황산, 설팜산, 붕산, 인산, 황산 암모늄, 우레아, 설팜산 암모늄, 일인산 암모늄, 이인산 암모늄, 멜라민, 멜라민 포스페이트, 붕산/붕산염 조합, 실리카겔/탄산 나트륨, 또는 우레아/포름알데히드를 포함하는 할로겐화되지 않은 첨가물 및, 임의로 할로겐 및/또는 할로겐-함유 화합물에 노출되고, 다음 중 적어도 하나를 가지는 활성탄을 제공함으로써 상기 기술된 필요를 충족한다: (i) 할로겐화되지 않은 첨가물 및, 임의로, 할로겐 및/또는 할로겐-함유 화합물에 노출되지 않은 동일한 활성탄에 대한 초기 에너지 방출의 온도보다 더 높은 초기 에너지 방출의 온도; (ii) 노출되지 않은 동일한 활성탄에 대한 자가-지속 점화 온도보다 더 높은 자가-지속 점화 온도; 또는 (iii) 노출되지 않은 동일한 활성탄에 대한 조기 단계 에너지 방출값보다 더 낮은 조기 단계 에너지 방출값. 본 발명에 따르면 노출되지 않은 동일한 활성탄에 비해, (i), (ii) 및 (iii)에 나열된 하나 이상의 성질 중 어느 하나는 하나 이상의 할로겐화되지 않은 첨가물, 및 임의로 할로겐 및/또는 할로겐-함유 화합물에 노출된 활성탄의 열적 안정성의 강화를 나타내는 것으로 생각된다. 본 발명은 또한 활성탄의 열적 안정성을 강화시키기 위한 공정에 관한 것이다. 상기 공정은 황, 설팜산, 붕산, 인산, 황산 암모늄, 우레아, 설팜산 암모늄, 일인산 암모늄, 이인산 암모늄, 멜라민, 멜라민 포스페이트, 붕산/붕산염 조합, 실리카겔/탄산 나트륨, 또는 우레아/포름알데히드를 포함하는 할로겐화되지 않은 첨가물 및, 임의로, 할로겐 및/또는 할로겐-함유 화합물에 활성탄을, 노출된 활성탄이 다음 중 적어도 하나를 가지기에 충분한 온도 및 시간에서 노출시키는 단계를 포함한다: (i) 할로겐화되지 않은 첨가물 및, 임의로, 할로겐 및/또는 할로겐-함유 화합물에 노출되지 않은 동일한 활성탄에 대한 초기 에너지 방출의 온도보다 더 높은 초기 에너지 방출의 온도; (ii) 노출되지 않은 동일한 활성탄에 대한 자가-지속 점화 온도보다 더 높은 자가-지속 점화 온도; 또는 (iii) 노출되지 않은 동일한 활성탄에 대한 조기 단계 에너지 방출값보다 더 낮은 조기 단계 에너지 방출값. 본 발명은 또한 기체 유해 물질을 함유하는 연도 가스로부터 그러한 물질이 대기로 방출되는 것을 줄이기 위한 공정에 관한 것이며, 상기 공정은 황, 설팜산, 붕산, 인산, 황산 암모늄, 우레아, 설팜산 암모늄, 일인산 암모늄, 이인산 암모늄, 멜라민, 멜라민 포스페이트, 붕산/붕산염 조합, 실리카겔/탄산 나트륨, 또는 우레아/포름알데히드를 포함하는 할로겐화되지 않은 첨가물 및, 임의로, 할로겐 및/또는 할로겐-함유 화합물에 노출되고, 다음 중 적어도 하나를 가지는 활성탄과 연도 가스를 접촉시키는 단계를 포함한다: (i) 할로겐화되지 않은 첨가물 및, 임의로, 할로겐 및/또는 할로겐-함유 화합물에 노출되지 않은 동일한 활성탄에 대한 초기 에너지 방출의 온도보다 더 높은 초기 에너지 방출의 온도; (ii) 노출되지 않은 동일한 활성탄에 대한 자가-지속 점화 온도보다 더 높은 자가-지속 점화 온도; 또는 (iii) 노출되지 않은 동일한 활성탄에 대한 조기 단계 에너지 방출값보다 더 낮은 조기 단계 에너지 방출값.
본 발명의 활성탄은, 앞서 언급된 바와 같이, 셀룰로스-계 및 석탄-계 물질 둘 다로부터 유래될 수 있다.
활성화 셀룰로스-계 탄소, 예컨대, 목재-계 PAC의 제조는 널리 공지되어 있고 일반적으로 열적 활성화 또는 화학적 활성화 공정을 수반한다. 더 많은 설명을 위해, Kirk - Othmer Encyclopedia of Chemical Technology , 4th Edition, 제4권, 페이지 1015-1037 (1992)를 참조하라. 활성화 목재-계 탄소는 임의의 목재 물질, 가령 톱밥, 목재칩, 코코넛 껍질 물질, 또는 기타 식생 물질로부터 제조될 수 있다. 활성화 석탄-계 탄소, 예컨대, 갈탄-계 PAC의 제조는 유사한 공정에 의해 제조된다.
활성화 셀룰로스-계 탄소는 시중에서 구매할 수 있다. 예를 들면, 활성화 목재-계 탄소는 MeadWestvaco Corporation, Specialty Chemical Division으로부터 입수할 수 있다. 활성화 석탄-계 탄소 또한 시중에서 구매할 수 있다. 활성화 갈탄-계 탄소는 Norit Americas, Inc.로부터 입수할 수 있는 반면, 활성화 역청탄-계 탄소는 Calgon Corporation으로부터 입수할 수 있다. 활성탄은 이들의 입자 크기 분포 (D10, D50 및 D90); 평균 입자 크기; BET 표면적; 요오드 수; 전체 공극 부피; 공극 부피 분포 (매크로/메소 및 마이크로 공극); 원소 분석; 수분 함량; 및 회분의 종류 및 함량으로 특징지어질 수 있다. 특히 유용한 활성탄은 다음 특징들 중 하나 이상을 갖는다:
황, 설팜산, 붕산, 인산, 황산 암모늄, 우레아, 설팜산 암모늄, 일인산 암모늄, 이인산 암모늄, 멜라민, 멜라민 포스페이트, 붕산/붕산염 조합, 실리카겔/탄산 나트륨, 또는 우레아/포름알데히드를 포함하는 할로겐화되지 않은 첨가물은 본 발명에 따라 탄소를 처리하는데 사용될 수 있다.
본 발명에 따라 셀룰로스-유래 탄소를 처리하는데 임의로 사용되는 할로겐 및/또는 할로겐-함유 화합물은 브롬, 염소, 불소, 요오드, 브롬화 암모늄, 기타 질소-함유 할로겐 염, 브롬화 나트륨, 브롬화 칼슘, 칼륨 브롬, 기타 무기 할로겐화물, 등을 포함할 수 있다.
탄소의 할로겐화되지 않은 첨가물 및, 임의로, 할로겐 및/또는 할로겐-함유 화합물 처리는 회분식 또는 연속식 방법에 의해 실행될 수 있다. 적절한 회분식 공정은 탄소를 회전식 반응기(tumble reactor)/건조기에 공급하고 여기서 탄소는 비-할로겐 화합물과 혼합된다. 상기 비-할로겐 화합물은 비-할로겐 화합물의 물리적 및/또는 용해 특성에 따라 결정질 물질, 건조 분말, 슬러리 또는 용액으로서 부가될 수 있다. 비-할로겐 화합물의 공급이 완료되면, 처리된 탄소 물질은, 특히 그의 수분 함량이 공급된 탄소의 총 중량을 기초로 5 wt%를 초과하는 경우 필요한 만큼 건조될 수 있다. 한 적용예에서, 기체 Br2는, 그의 비점 온도에서, 약 75 ℃ 내지 약 82 ℃의 초기 온도에서 반응기/건조기에 임의로 공급된다. 반응기/건조기 압력은 편리하게는 약 주변 압력으로 유지된다. 건조기는 공급 도중 및 그 후에 회전 모드로 가동된다. 공급 후 회전 시간은 약 30분 내지 한 시간이다. 정량적으로, 공급된 Br2의 양은 자가-점화 저항성 탄소의 바람직한 브롬 함량과 동일하거나 거의 동일하게 상응한다. 예를 들면, 약 5 wt%의 브롬 함량을 가지는 자가-점화 저항성 탄소가 요망되는 경우에는, 공급된 Br2의 양은 처리되는 탄소의 95부당 5부의 Br2이다. Br2 공급 속도는 Br2 공급 시간 전반에 걸쳐 본질적으로 균일하다. 공급 후 회전 시간 후에, 자가-점화 저항성 탄소는 저장 또는 포장을 위해 반응기/건조기로부터 제거된다.
탄소를 처리하기 위한 적절한 연속식 공정은 연속식 반응기에 할로겐화되지 않은 첨가물, 및 임의로, 할로겐 및/또는 할로겐-함유 화합물, 그리고 탄소를 개별적으로 공급하는 것을 특징으로 한다. 상기 할로겐화되지 않은 첨가물 및 임의적인 할로겐 및/또는 할로겐-함유 화합물은 또한 동시-공급될 수 있다. 입자상 탄소는 공기 및/또는 질소와 같은 가스에 의해 연속식 반응기에 그리고 이를 통과하여 편리하게 운송된다. 혼합을 증진하기 위해, 하류 배출기(eductor)를 사용하여 회전식 혼합을 확실히 할 수 있다. 정량적으로, 회분식 방법에서 사용된 것과 동일한 비율이 연속식 방법에 사용된다.
회분식 및 연속식 모드 모두에서, 할로겐화되지 않은 첨가물의 특성에 따라, 할로겐화되지 않은 첨가물을 상기 기술된 방법에 의해 도입하기 이전에 임의적인 할로겐 및/또는 할로겐-함유 화합물을 도입하는 것이 바람직할 수 있다.
기술된 회분식 및 연속식 방법 모두에서, 모든 임의적인 할로겐 및/또는 할로겐-함유 화합물은 자가-점화 저항성 탄소 물질 내에 포함된다. 따라서, 반응기에 공급되는 처리되는 탄소 및 Br2의 양을 참조하여 자가-점화 저항성 탄소 물질 내 Br2의 양을 알아보는 것이 편리하다. 5 kg의 Br2 공급물 및 95 kg의 처리될 공급물이 5 wt% 브롬을 함유하는 기체 브롬 처리된 자가-점화 저항성 탄소 물질을 생성하는 것으로 간주될 것이다. 그러나, 당업자가 포함되는 브롬을 직접 측정하고자 할 경우, 그러한 측정은 쇠니거 연소법(
) 이후 질산은 적정에 의해 실행될 수 있다.
임의적인 할로겐 및/또는 할로겐-함유 자가-점화 저항성 탄소 물질은 약 2 내지 약 20 wt%의 할로겐을 함유할 수 있고, 상기 wt%는 자가-점화 저항성 탄소의 총 중량을 기초로 한다. 약 5 내지 약 15 wt% 범위 내의 wt% 할로겐 값이 석탄-연소 보일러로부터의 연도 가스를 처리하는 경우에 특히 유용하다.
물질의 열적 특성을 측정하기 위한 여러 가지 기술이 존재한다. 예를 들면, (i) 초기 에너지 방출의 온도; (ii) 자가-지속 점화 온도; 및/또는 (iii) 조기 단계 에너지 방출값이 측정될 수 있다. 이들의 측정을 위해서 처리된 및 처리안된 활성화 셀룰로스-계 탄소 샘플의 열 유량 값 대비 온도 (℃)를, 이들이 제어적으로 가열되게 하면서 시차 주사 열량법(Differential Scanning Calorimetry, DSC)으로 추적하는 것이 유용하다. DSC 조건은 다음과 같을 수 있다: 샘플 크기는 약 10 mg이고; 운반 기체는 100 ml/분의 유속의 공기이고; 온도 상승 속도는 주변 온도부터 850 ℃까지 10 도씨/분이다. DSC는 Model 2960 DSC/TGA 모듈을 갖는 TA Instruments Thermal Analyst 5000 Controller상에서 실시될 수 있다. DSC 시험 결과로부터 생성된 DSC 추적은 TA Instruments Universal Analysis Software, 버전 4.3.0.6을 이용하여 분석될 수 있다. 샘플은 DSC 시험으로 처리되기 전에 완전하게 건조될 수 있다. 열 건조가 허용되며, 예컨대, 0.5 내지 5.0 그램 샘플을 110 ℃의 온도에서 1 시간 동안 건조한다. DSC 시험으로부터 수득된 값은 열 유량 (와트/그램) 대비 온도 (℃) 그래프 상에서 추적될 수 있다.
물질의 열적 안정성은, 예컨대, 물질의 초기산화점(point of initial oxidation, PIO)으로 알려진 초기 에너지 방출의 온도를 통해 평가될 수 있다. 청구범위를 비롯하여 본 명세서에 사용된 본 발명의 조성물 및/또는 흡착제의 PIO는 DSC에 의해 측정시, 100 ℃에서 제로로 보정된 기준선을 가지고 열 유량이 1.0 W/g 상승된 온도로서 정의된다. PIO는 특히 일반적으로 적절한 열적 안정성을 가졌다고 알려진 PAC, 즉 "벤치마크 탄소"에 대한 값과 비교할 때, 열적 안정성의 좋은 예측자인 것으로 발견되었다. 그러한 한 가지 벤치마크 탄소는 Norit Americas, Inc.에서 판매하는 NaBr가 함침된, DARCO Hg-LH이란 명칭의 갈탄 석탄 유래 PAC를 예로 들 수 있고, 상기 코팅된 PAC는 343 ℃의 PIO 값을 가지는 것으로 밝혀졌다.
또다른 비교의 열적 안정성 평가 방법은 자가-지속 점화 온도 (SIT)이다. SIT는 보통 온도 곡선의 함수로서 열 유량의 변곡점에서 기준선 및 기울기의 교차점으로서 정의된다. 변곡점은 TA Instruments Universal Analysis Software를 이용하여 결정될 수 있다. 일반적으로, 변곡점은 미분법에서 곡률이 모양을 바꾸는 곡선상의 지점으로서 정의된다. 곡선은 위쪽으로 오목한 것 (양의 곡률)에서 아래로 오목하게 (음의 곡률), 또는 그 반대로 변화한다.
마지막 한 가지 열적 안정성 평가 방법은 125 ℃ 내지 425 ℃ 및 125 ℃ 내지 375 ℃에서 DSC 추적을 통합함으로써 조기 단계 에너지 방출값을 결정하는 것을 포함한다. 이러한 두가지 통합으로부터의 값들은 일반적으로 적절한 열적 안정성을 가지는 것으로 알려진 PAC, 즉 "벤치마크 탄소"에 대해 수득된 동일한 값들에 대해 각각 비교된다. 그러한 벤치마크 탄소는 다시 DARCO Hg-LH라는 명칭의 갈탄 석탄 유래 PAC를 예로 들 수 있고, 이것은 1,378 줄(joule)/그램의 조기 단계 에너지 방출값 (125 ℃ 내지 425 ℃) 및 125 ℃ 내지 375 ℃에 대해 370 줄/그램을 가지는 것으로 밝혀졌다.
실시예
표 1에 요약된 다음의 실시예는 본 발명의 원리를 예시한다. 본 발명이 실시예에서든 본 명세서의 다른 부분에서든, 본 명세서에 예시된 어느 한 특정 구체예에 제한되지 않음이 이해된다. 샘플을 제조하기 위해 사용된 일반적 절차는 할로겐화되지 않은 첨가물의 용액을 활성탄과 배합하는 단계를 포함하였다. 특정 할로겐화되지 않은 첨가물 (예컨대, 원소 황)은, 이들의 특별한 조작 및 용해 특성으로 인해, 더 바람직하게는 건조 분말로서 탄소와 배합된다. 상기 활성탄 혼합물을 재순환 공기 오븐에서 밤새 건조하여 처리된 탄소를 제공하였다. 처리된 탄소는 임의로 US 6953494에 개시된 공정에 따라 원소 브롬을 이용하여 브롬화하거나, 다른 할로겐 공급원, 가령 브롬화 나트륨, 브롬화 칼륨, 브롬화 칼슘, 브롬화 수소, 및/또는 브롬화 암모늄과 배합하였다.
실시예
1-56.
다음의 표는 일련의 샘플에 대한 PIO 값을 나열한다. PAC 명칭은 다음과 같다:
-DARCO Hg LH - 브롬화 나트륨으로 처리된 시판되는 갈탄-계 분말화 활성탄; 입자 크기, 평균 = 18.1 ㎛.
-TWPAC - MeadWestvaco사의 열적으로-활성화 목재-계 분말화 활성탄; 입자 크기 = 15.4 ㎛; 표면적 = 756 m2/g; 공극 직경, 평균 = 21.0 Å.
-CCN - Jacobi 사의 활성화 코코넛-계 분말화 활성탄; 입자 크기, 평균. = 20.7 ㎛.
-CWPAC - MeadWestvaco 사의 화학적으로-활성화 목재-계 분말화 활성탄; 입자 크기 = 16.2 ㎛.
표 1. 할로겐화되지 않은 첨가물 및 (임의로) 할로겐의 공급원으로 처리된
셀룰로스
PAC
의 열적 특성
다음의 데이터는 본 발명의 공정이 브롬화 및 브롬화되지 않은 활성탄의 열적 특성을 향상시킬 뿐만 아니라 또한 양호한 수은 포획 결과를 역시 제공함을 나타낸다. 이들 데이터는 US 6953494에 기술된 수은 포획 장치를 이용하여 수득하였다.
표 2.
실시예
2, 3, 8, 10, 12, 15, 18, 20, 23, 25, 26, 27, 28, 29, 30, 33, 36, 40, 47, 48의 처리된
PAC
에 대한 수은 포획 데이터
단수로나 복수로 지칭되었든 간에, 본 명세서 또는 그의 청구 범위 내 임의부분에서 화학적 명칭 또는 화학식에 의해 지칭된 시약 또는 성분들은, 화학적 명칭 또는 화학적 유형으로 지칭되는 또다른 물질(예컨대, 또다른 시약, 용매, 등)과 조합되거나 접촉되기 전에 이들이 존재하던 것으로서 식별됨이 이해되어야 한다. 해당되는 경우, 수득된 조합 또는 용액 또는 반응 매체에서 어떠한 화학적 변화, 전환 및/또는 반응이 일어나는지는 중요하지 않으며, 왜냐하면 그러한 변화, 전환 및/또는 반응은 명시된 시약 및/또는 성분을 본 개시에 따른 것으로 불리는 조건 하에 가져옴에 따른 자연적인 결과이기 때문이다. 따라서 시약 및 성분은 바람직한 화학 반응을 수행하는 것과 관련하여 또는 바람직한 반응을 수행하는데 사용되기 위한 조합을 형성하는데 필요한 요소로서 식별된다. 그러므로, 이하의 청구 범위가 물질, 성분 및/또는 요소를 현재 시제("~를 포함하는", "~인", 등)로 지칭할 수 있음에도 불구하고, 상기 지칭은 본 개시에 따라 하나 이상의 다른 물질, 성분 및/또는 요소와 최초로 접촉하거나, 조합되거나, 배합되거나 혼합되기 직전 시점에 존재하던 물질, 성분 또는 요소에 대한 것이다. 해당된다면, 반응이 수행될 때 인시추(in situ)로 발생하는 어떠한 전환도 청구범위가 포괄하는 것으로 의도하는 것이 된다. 따라서 본 개시에 따라 그리고 일반적 상식 및 화학자의 기술의 적용을 이용하여 수행된다면, 물질, 성분 또는 요소가 접촉, 조합, 배합 또는 혼합 작업의 과정 도중의 화학적 반응 또는 전환을 통해 그의 원래 본성을 손실할 수 있다는 사실은 본 개시 및 그의 청구범위의 진정한 의미 및 내용의 정확한 이해 및 숙지에 있어서 따라서 전혀 중요하지 않다. 당해 분야의 숙련가에게 익숙할 바와 같이, 본 명세서에 사용된 용어 "조합된", "조합되는", 등은 "조합된 "성분 또는 "조합되는" 성분이 용기, 예컨대, 연소 챔버, 파이프, 등으로 서로 함께 들어가는 것을 의미한다. 유사하게 성분들의 "조합"은 그러한 용기 내에 함께 들어간 성분들을 의미한다.
본 발명은 하나 이상의 바람직한 구체예의 측면에서 기술되었지만, 하기 청구 범위에서 제시되는 본 발명의 범위를 벗어나지 않고, 다른 변형이 만들어 질 수 있음이 이해되어야 한다.
Claims (8)
- 황, 황산, 설팜산, 붕산, 인산, 황산 암모늄, 우레아, 설팜산 암모늄, 일인산 암모늄, 이인산 암모늄, 멜라민, 멜라민 포스페이트, 붕산/붕산염 조합, 실리카겔/탄산 나트륨, 또는 우레아/포름알데히드를 포함하는 할로겐화되지 않은 첨가물 및, 임의로 할로겐 및/또는 할로겐-함유 화합물에 노출되고, 다음 중 적어도 하나를 가지는 활성탄: (i) 할로겐화되지 않은 첨가물 및, 임의로, 할로겐 및/또는 할로겐-함유 화합물에 노출되지 않은 동일한 활성탄에 대한 초기 에너지 방출의 온도보다 더 높은 초기 에너지 방출의 온도; (ii) 노출되지 않은 동일한 활성탄에 대한 자가-지속 점화 온도보다 더 높은 자가-지속 점화 온도; 또는 (iii) 노출되지 않은 동일한 활성탄에 대한 조기 단계 에너지 방출값보다 더 낮은 조기 단계 에너지 방출값.
- 제1항에 있어서, 할로겐 및/또는 할로겐-함유 화합물은 브롬, 염소, 불소, 요오드, 브롬화 암모늄, 다른 질소-함유 할로겐 염, 또는 브롬화 나트륨, 브롬화 칼륨, 브롬화 칼슘, 또는 기타 무기 브롬화물 염을 포함하는 활성탄.
- 활성탄의 열적 안정성을 강화시키기 위한 공정이되, 상기 공정은 황, 설팜산, 붕산, 인산, 황산 암모늄, 우레아, 설팜산 암모늄, 일인산 암모늄, 이인산 암모늄, 멜라민, 멜라민 포스페이트, 붕산/붕산염 조합, 실리카겔/탄산 나트륨, 또는 우레아/포름알데히드를 포함하는 할로겐화되지 않은 첨가물 및, 임의로, 할로겐 및/또는 할로겐-함유 화합물에 활성탄을, 상기 할로겐화되지 않은 첨가물 및, 임의로 상기 할로겐 및/또는 상기 할로겐-함유 화합물에 노출된 활성탄이 다음 중 적어도 하나를 가지기에 충분한 온도 및 시간에서 노출시키는 단계를 포함하는 공정: (i) 할로겐화되지 않은 첨가물 및, 임의로, 할로겐 및/또는 할로겐-함유 화합물에 노출되기 전의 동일한 활성탄에 대한 초기 에너지 방출의 온도보다 더 높은 초기 에너지 방출의 온도; (ii) 노출되기 전의 동일한 활성탄에 대한 자가-지속 점화 온도보다 더 높은 자가-지속 점화 온도; 또는 (iii) 노출되기 전의 동일한 활성탄에 대한 조기 단계 에너지 방출값보다 더 낮은 조기 단계 에너지 방출값.
- 제3항에 있어서, 할로겐 및/또는 할로겐-함유 화합물은 브롬, 염소, 불소, 요오드, 브롬화 암모늄, 다른 질소-함유 할로겐 염, 또는 브롬화 나트륨, 브롬화 칼륨, 브롬화 칼슘, 또는 기타 무기 브롬화물 염을 포함하는 공정.
- 황, 황산, 설팜산, 붕산, 인산, 황산 암모늄, 우레아, 설팜산 암모늄, 일인산 암모늄, 이인산 암모늄, 멜라민, 멜라민 포스페이트, 붕산/붕산염 조합, 실리카겔/탄산 나트륨, 또는 우레아/포름알데히드를 포함하는 할로겐화되지 않은 첨가물 및, 임의로 할로겐 및/또는 할로겐-함유 화합물에 노출된, 약 2 내지 약 20 wt% 할로겐을 함유하고 다음 중 적어도 하나를 가지는 활성탄: (i) 할로겐화되지 않은 첨가물 및, 임의로, 할로겐 및/또는 할로겐-함유 화합물에 노출되기 전의 동일한 활성탄에 대한 초기 에너지 방출의 온도보다 더 높은 초기 에너지 방출의 온도; (ii) 노출되기 전의 동일한 활성탄에 대한 자가-지속 점화 온도보다 더 높은 자가-지속 점화 온도; 또는 (iii) 노출되기 전의 동일한 활성탄에 대한 조기 단계 에너지 방출값보다 더 낮은 조기 단계 에너지 방출값.
- 제5항에 있어서, 할로겐 및/또는 할로겐-함유 화합물은 브롬, 염소, 불소, 요오드, 브롬화 암모늄, 다른 질소-함유 할로겐 염, 또는 브롬화 나트륨, 브롬화 칼륨, 브롬화 칼슘, 또는 기타 무기 브롬화물 염을 포함하는 공정.
- 기체 유해 물질을 함유하는 연도 가스로부터 그러한 물질이 대기로 방출되는 것을 줄이기 위한 공정이되, 상기 공정은 황, 설팜산, 붕산, 인산, 황산 암모늄, 우레아, 설팜산 암모늄, 일인산 암모늄, 이인산 암모늄, 멜라민, 멜라민 포스페이트, 붕산/붕산염 조합, 실리카겔/탄산 나트륨, 또는 우레아/포름알데히드를 포함하는 할로겐화되지 않은 첨가물 및, 임의로, 할로겐 및/또는 할로겐-함유 화합물에 노출되고, 다음 중 적어도 하나를 가지는 활성탄과 연도 가스를 접촉시키는 단계를 포함하는 공정: (i) 할로겐화되지 않은 첨가물 및, 임의로, 할로겐 및/또는 할로겐-함유 화합물에 노출되기 전의 동일한 활성탄에 대한 초기 에너지 방출의 온도보다 더 높은 초기 에너지 방출의 온도; (ii) 노출되기 전의 동일한 활성탄에 대한 자가-지속 점화 온도보다 더 높은 자가-지속 점화 온도; 또는 (iii) 노출되기 전의 동일한 활성탄에 대한 조기 단계 에너지 방출값보다 더 낮은 조기 단계 에너지 방출값.
- 제7항에 있어서, 연도 가스는 약 100 ℃ 내지 약 420 ℃ 범위 내의 온도를 가지는 공정.
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