TW200914126A - Sorbent bodies comprising activated carbon, processes for making them, and their use - Google Patents

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Kishor Purushottam Gadkaree
Benedict Y Johnson
Peiqiong Q Kuang
An-Bo Liu
Youchun Shi
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200914126 九、發明說明： 【發明所屬之技術領域】 本發明揭示内容與包括活性碳的吸附劑物體，製造他 們的過程和使用他們的方法有關。吸附劑物體能用來去除 流體例如氣流之有毒的元素。例如，吸附劑物體可能用來 去除元素汞或者煤燃燒煙道氣體氧化狀態之汞。 【先前技#f】 因為對人們健康造成危險，毒素排放至大氣已變為令 人曰显關切的的環境問題。例如，煤燃燒的電廠和醫學廢 物焚化是人類相關活動之汞排放物主要來源。在被沉積到 地球之前，排放到大氣的汞能傳播數千英里。研究也顯示 來自大氣之汞也能沉積在發射源附近地區。 在美國每年估計有48公頓汞從燃煤電廠發出。一項 DOE-Energy informati〇n Administrati〇n 能量展望提出 當成用燃煤的發電容量增加時，魏祕從濯年的 9. 76億公頓增加到在2〇25年的14. 77億公頓。不過，采排放 控制規章沒被嚴格強制燃煤電廠實施。一個主要的原因是 缺之以合理的費用提供有效的控制技術，特別為元素汞之 控制。 已I用來控制兀素汞以及氧化汞之一項技術為活性礙 庄入(ACI)。ACI過程包括把活性碳粉注入該煙道氣流中並 ^使用織品纖維献靜祝殿器收集已經吸附到采的活性 厌叔通系，ACI技術要求而的碳與汞比值以達成被要求的 第5頁. 200914126 與汞比值建議ACI有效地利用碳粉對汞吸附容量。另外，如 果只使用一個粒子收集系統，飛灰的商業價值被犧牲，其由 於飛灰與污染的活性碳粉混合。可使用具有兩分離粉末收 集器以及注入活性碳吸附劑於飛灰第一收集器與活性碳第 一收集器或者袋濾器之間的糸統。有高的收集效率袋濾II 可按裝於電廠設備中。不過，這些措施是昂貴的，可能是不 實用的，特別是小電廠。 由於可溶於水(氧化)之汞為具有高濃度S〇2和HC1煙道 廢氣中主要汞種類，燃燒煙煤的廠能使用—台與胍與沿 控制技術相結合潮濕滌氣器去除90%的汞。由於粒子排放 控制共同益處也能達成汞之排放控制。螯合劑可能被加入 到潮濕/條氣器以再次使汞與排放物隔絕。螯合劑由於金屬 務氣器設備腐姓的問題和處理螯合溶液而導致增加費用。 元素汞是在次煙煤或者褐煤廢氣中主要汞種類，並且潮濕 滌氣器對於元素汞的去除沒有效，除非另外的化學藥品加 入到系統。不過，把另外環境上潛在危險的材料加入廢氣 糸繞是不想要的。 特定工業氣體例如合成氣體和燃燒廢氣會包含像録， 鉻，鋇，鈹，鎳，姑，鈒，鋅，銅，氟銻，銀，銘，坤或者碼，以及 汞之有毒的元素。像汞一樣，這些有毒的元素可能以元素 或者一種包含元素之化合物形式存在。高度需要在合成氣 體供應作為工業和/或居住使用之前或者氣體被排放到空 氣之前，一種或多種這些有毒的元素被實質上降低。 確實需要一種能從廢氣和合成氣體的流體中去除汞及 第6 頁 200914126 /或其他有毒元素之吸附劑材料，並具有較高容量而高於活 性碳粉。也想要這樣的吸附劑材料以合理的費用生產並且 方便地使用。 【發明内容】 本發明實施例包括活性礙，製造他們的過程和使用他 們方法之吸附劑物體。吸附劑物體能用來自例如氣流之流 體去除有毒的元素。例如，吸附劑物體可能用來由燃煤廢 氣中去除元素汞或者氧化狀態汞。 •本發明實施例具有一個或多個下列優勢。具有能夠吸 附高比表面積和許多活性位址。本發明包括活性碳的吸附 劑物體，其能夠有效地生產並且使用作為吸附或者促進一 種有毒元素包括砷，編，汞和碰的吸附。本發明特定實施例 吸附劑物體有效吸附不僅氧化之汞，而且元素汞。更進一 步，根據發明的特定實施例吸附劑物體亦有效於由具有高 濃度及低濃度HC1廢氣中去除采。根據發明的特定實施例 吸附劑物體_具料紐S〇3廢氣拇采也有效。 其他特性及優點將揭示於下列詳細說明中，以及業界 熟知此技術者能夠由說明書立即了解部份，或藉由實施說 明書以及ΐ料概_及_所綱林發明而明瞭。 上述般的及明和底下詳細酬預期提供概念或架構 以了解申請專利範圍界定出之本發明原理及精神。 【實施方式】 除非另作·，在酬纽帽糊細中所使用全 部數目例如成分之重量百分比，尺寸和特定物理性能數值 200914126 勺表示在所有h况下可加上”大約”加以變化。人們了解說 ，及中料利範目所使醇植雜郷縣發明其他 實施例。已努力確保在例子中所揭示數字數值準確。不過 ’任何測量數值本質上包含特定誤差(起因於用它的各自 的測量技術之標準偏差）。 在此所使用不定冠詞”a”或者” an”係指至少一個，以及 不應該局限於明確地表明與之相反的只有一個。因此，例 如提到金屬觸媒包含具有-種或多種金屬觸媒'之實施例， 除非上下文清楚地表明。 、’ 所_成份之"wn”，”重量百分比”除非明顧 明與之相反，否則是依據包含成份之物體或組成份之總重 。像在此所使用的，全部百分比都按重量，除非另外表明。 與氣體相關的單位全部μ ppm體積比表示，除非另外表明。 在此所使用硫包括所有氧化狀態硫元素，包括元素硫 (〇)，硫酸鹽(+6)，亞硫酸鹽(+4)，以及硫化物⑼。因而所 包括任何氧化狀態的硫，例如元素硫或者包含在化合 物或者分子部份之硫。硫的重量百分比依據缝硫為計算 基準’為了計算材辦硫的總數量目的任何其他氧化狀態 之硫將轉變為元素狀態。 ~ .所謂金屬觸媒包含任何氧化狀態金屬成份，如元素金 屬或者包括金屬之化合物或分子部份，其形式將促使由與 ，明吸關物體接觸之流體衫除有毒的元素(例如録， 汞，鉻，斜，鋇，鈹，鎳，姑，飢，鋅，銅，氟銻，銀，飽，珅或碼， 或者例如鎘，汞，砷或者硒)。金屬元素能包括鹼金屬，鹼土 200914126 金屬，過渡金屬，稀土族金屬（包括鑭系元素)，以及其他金 屬例如紹，鎵，銦，錫，鉛，鉈和鉍。 △金屬觸媒的重量百分比係根據元素金屬計算，在其他 狀,的任何金屬為了在材料巾金屬觸媒總量的計算而轉變 成元素狀。存在為雜形式的金屬元素例如無機填充料 ，口物並*考慮為金屬觸媒以及並不歸類於金屬觸媒的重 里百刀比。硫或者金屬觸媒的數量可使肖任何適當的 技術例如質譜儀測定出。 “所》胃在原處擠製係指相關的材料例如硫和金屬觸媒 藉由包含至少部分原料至批料内而加入至材料内，因此形、 成的物體包括加入其中原料。 硫，金屬觸或者其他材料______ 混合物材料能夠以各種的 技術測量，但稀於，雜針，XPS(X射線p光· 及與質譜儀結合的鐳射消蝕加以量測。 a ， 顯現特定材料(例如硫，金屬 其他物體狀平崎种分佈舰的枝將麵如下。談 方法被稱為分佈特徵方法。 假如總截面大於咖微米·微米 嶋繼面的目標觸域。假如小於或等 t 全部斷面為單一目標測試區域 = 總數是p(正整數）。 m Λ •每-目標測試區以格線區分為多個分離2〇微米 未區域。只有极面積(域下絲)並不小於40平方微米 200914126 之區域將被考慮以及有致 於說明於底下數據處理中
有效面積(ATE)為: 面積低於40平方微米之區域說明 。因而目標測试區域所有方形試
(i)之平方微米面積計算如下: 之有效面積，以及η為目標測試區域中方 ae(i) 240平方微米。各別方形區域 汁算如下： ae(i)=400~av(i) 其中aV⑴為方職域1内大於Η)平方微餘何空隙，孔隙 或自由空間以平方微米為單位之總面積。 虽’貝J每方形區域i具有平均濃度c⑴，對於硫以每單 位有效面積硫原子莫耳來表示，或在金屬觸媒情況中以其 他相關材料之莫耳來表示。所有C(i)(i=l至n)再以減少順 序列出形成數列⑽⑴，⑽⑵，CON(3)... CON(n)，其中C0N ⑴為所有n區域中最高C(i)，以及CQN(n)為所有n區域中最 低¢(1)。在目標測試區域中所有]1個區域中具有最高濃度 之5%算術平均濃度為CON(max)。因而：
其中ΙΝΤ(0. 〇5xn)為大於或等於〇. 〇5xn之最小整數。如在 此所使用，運算符號INT(X)產生大於或等於X之最小整數。 在目標測試區域中所有η個區域中具有最低濃度之5% 算術平均濃度為CON(min)。因而： 第10 頁 200914126 η ^CON(m) CON(m\n) =^ΐ-ΙΝΊ (0.95χ/ί) — η-/ΛΤ(〇,95χη) 目標測試區域之算術平均濃度為⑽狀）。因而： η ^CON(m) CON (αν) — _ η 對於所有ρ個目標測試區域，所有c〇N㈤⑽k=1至 再以減小順相出形成麵⑽AV(1)，⑴勝⑵，C()NAV⑶
’…OMV(p)’ QMV(l)為所有p個目標測試區域中最高c〇N
Cav*Kl〇’ O)MV(p)為所有p個目標測試區域之算術平 均濃度為CONAV(av)。因而： tc〇NAV(k) CONAV(av) = ϋ__ Ρ 在依據本發明特定物體或材料實施例中，其中相關材 料分佈於整個物體，或活性碳基質，或材料中，在每一目標 測試區域中要求:其分佈具有下列特性:C〇N(av)/c〇N(min) $30，以及_(_〇/01(^：^3〇。在特定其他實施例中， 需要 C0N(av)/C0N(min) $20,以及 C0N(max)/C0N(av) $20 。在特定其他實施例中，需要⑽(av)/C0N(min)S15,以及 C0N(max)/C0N(av)S15。在特定其他實施例中，需要c〇N (av)/CON(min)S10,以及CON(max)/CON(av)S10。在特定 其他實施例中，需要C0N(av)/C0N(min)S5,以及CON(max)/ C0N(av)S5。在特定其他實施例中，需要c〇N(av)/CON(min) S3,以及C0N(max)/C0N(av)S3。在特定其他實施例中，需 要 C0N(av)/C0N(min)$2,以及 C0N(max)/C0N(av)$2。 200914126 .依據本發明對於均勻分佈之特定材料或成份為在物體 或分料中具有”均勻分佈依據分佈特徵方法之分佈將滿 足下列:在每一目標測試區域中，對於所有CON(m):0. 5S C〇_)/C〇N(av)S2,其中 〇. 1ηΛ$0. 9n。 在特定實施例中，要求〇. 6$C0N(m)/C0N(av)Sl. 7。 在特定實施例中，要求G. 7^a)N(m)/0)N(av)^l. 4。在特 定實施例中，要求〇. 8SC0N(m)/C0N(av)Sl. 2。在特定實 施例中’要求0. 9$CON(m)/CON(av)Sl· 1。在特定實施例 中’對於所有 CON(m):G. 5SCON(m)/CON(av)S2,其中 〇. 05n
SmSO. 95η;在特定實施例中，〇. 6$c〇N(m)/c〇N(av)$l. 7 。在特定實施例中，要求〇· 7SCON(m)/CON(av)$l. 4。在 特定實施例中，要求〇. 8$CON(m)/CON(av)Sl. 2。在特定 實施例中，要求〇. 9$CON(m)/CON(av)Sl. 1。在本發明特 定實施例中（吸附劑物體，擠製混合物物體等)及本發明材 料，以及本段中對於每一目標測試區域上述所說明任何一 個特性，相關材料(例如為硫，金屬觸媒等)相對於所有p個 目標測試區域之分佈具有下列特性:對於所有CONAV(k). 〇. 5SC〇NAV(k)/CONAV(av)S2,其中 〇. lpSkSO. 9P;在特 定實施例中，〇· 6SC0NAV(k)/C0NAV(av)Sl. 7。在特定其 他實施例中，要求 0. 7SC0NAV(k)/C0MAV(av)$l. 4。在特 定實施例中，要求0. 9SC0NAV(k)/C0NAV(av)各1.1。在特 定實施例中，要求 0. 95SCONAV(k)/CONAV(av)$l. 〇5。在 特定實施例中，對於所有CONAV(k):0. 5SCONAVCl〇/c〇iw (av)$2,其中0. 05pSkS0. 95p;在特定實施例中，〇 62 第12 頁 200914126 C0NAV(k)/C0NAV(av)Sl. 7。在特定實施例中，要求〇. C0MV(k)/C0NAV(av)$l· 4。在特定實施例中，要求〇. 8$ C0NAV(k)/C0NAV(av)$l. 2。在特定實施例中，要求 〇, 9S (Dl4V(k)/COMV(av)Sl. 1。在特定實施例中，要求 〇. 95$ CONAV(k)/CONAV(av)$l.〇5。 本發明的一項是吸附劑物體，其包含： 活性碳基質； 硫，可以是任何氧化狀態，為元素硫或是包含硫的化合物 或分子部份;以及 金屬觸媒，可以是任何氧化狀態，為元素金屬，或是包含 金屬的化合物或分子部份;其中金屬觸媒分佈在整個活性 碳基質中。 在本發明這個和任何其他實施例的吸附劑物體中，硫 可以分佈在整個活性碳基質中。在一些實施例中，金屬觸 媒及/或硫基本上均勻地分佈在整個活性碳基質中。在一 些實施例中，至少有部分金屬觸媒跟至少部分硫作化學鍵 結。因此，包含金屬觸媒和硫的化合物，例如金屬硫化物， 可以在吸附劑物體中提供硫和金屬觸媒。硫或金屬觸媒的 ’’至少部分1'-詞餘吸附劑物體中的一些或全部硫或金屬 觸媒的含量。在進—步的實施财，至少有部分的硫跟至 少部分活性碳基質中的碳作化學鍵結。 .在本發明這個和任何其他實施例的吸附劑物體中至 少部分的硫，麵_，或硫和金刺_者處於特定㈣ 可以跟録’汞，鉻，錯，鋇，鈹，鎳，錶飢，鋅，銅，氟銻，銀= 第丨3 頁 200914126 ，神，或石西作化學鍵結。例如，至少部分硫處於可以跟汞作 化學鍵結的狀態。 這裡所彳田述這個和其他實施例的吸附劑物體可以例如 用來攸流體中去除汞和其他有毒元素，例如由煤炭燃燒，垃 圾焚燒，或在煤炭氣化處理期間所產生的合成氣體所造成 的途道氣流。這錢财可能包含獨量躲及/或其他 有毋元素，像録，鉻，錯，鋇，鈹，鎳，始，鈒，鋅，銅，锰，銻，銀， 鉈，砷，和硒。任何有毒元素，像汞，都可能在這些氣流中， 以各種比例以元素狀態或氧化狀態存在，其決定於原料(例 如煙煤，半煙煤，都市廢棄物，和醫學廢棄物)和處理條件。 在一些實施例中，吸附劑物體包含金屬觸媒用來促進從欲 處理的流體中去除砰，鎘，汞及/或硒。 我們相彳§藉由結合物理和化學吸附，本發明的吸附劑 物體可以鍵結，並捕獲元素狀態和氧化狀態的汞和其他有 毋元素。本發明特定實施例的吸附劑物體和材料對於去除 煙道氣流中的元素汞特別有效。跟其他一些通常無法有效 去除元素汞的技術比較起來，這是特別有利的。 本發明的吸附劑物體可以採用各種形狀。例如，吸附 劑物體可以是粉末，顆粒狀，及/或擠製單塊。本發明的吸 附劑物體可以合併到欲處理之流體流過的固定吸附床中。 在特定實施例中，特別是當用來處理發電廠的煤炭燃燒煙 道氣體，或者煤炭氣化處理所產生的合成氣時，高度要求氣 體流過的任何固定床必須具有低壓降。對於這方面，聚集 在固定床上的吸附顆粒必須允許有足夠的氣體通路。 第丨4 頁 200914126 依據特定實施例，吸附劑物體為單體形式。依據本發 明特定實施例，吸附劑物體為具有多個通道之單體性蜂巢 體，氣體或液體能夠流過該通道。 在特定實施例中，本發明具有多個通道之擠製單體性 蜂巢體形式的吸附劑物體為特別有益於的。在擠製過程中 蜂巢體小室密度能夠加以調整以在使用時達到不同程度之 壓力降。在特定實施例中蜂巢體之小室密度能夠在25至 500 ^室每平方英忖(3. 88至77· 5小室每平方公分)，在特定 其他貫把例中為50至2GG小室每平方英忖(7. 至31. 〇小室 ，平方公分)，在特定其他實施例中為5〇至1〇〇小室每平方 央吋(7. 75至15.5小室每平方公分）。在特定實施例中小室 壁贿度範圍為1至50密位(mil)，例如為1G至3Q密位。為 了使氣流與_継體材觸更密讓觸，絲定實施例 中要求部份通道被堵塞於吸附劑物體之一端，以及部份通 道被堵住於吸附體其他端部。在特定實施例中，在吸附劑 物體每-端的餘及/絲紐贼，f要形賴盤樣式。 在特定實施例中，其中-個通道必須在吸附劑物體的一端 被塞住_”參麵”），但是在姆鮮餘，而至少大部 分(在特定其他實施例中，最好是全部)緊鄰此通道(跟此通 遏至少共用—個壁板)的通道，在_劑物_另—端健 ，而不是在參考端塞住。多個蜂_能夠以各種方式堆土 且，域具有各種尺寸，服務舰，諸如此類 以符合不聰霜⑽要求。 ^ 這裡所使用的"活性碳基質”意指由交互連結的碳原子 第15 頁 200914126 及/或顆粒所形成的網狀結構。在一些實施例中，本發明之 吸附體中的活性碳基質是不中斷之連續體形式。如同典型 的活性碳基質，此網狀結構包含定義多俯L隙的壁板結構 。活性碳基質加上硫和金屬觸媒可以提供吸附劑物體的骨 幹結構。此外，活性碳基質中大累積面積的孔隙提供多個 部位，讓汞吸附可以直接發生，或者讓硫和金屬觸媒可以分 佈其中，進一步促進汞的吸附。要注意的是，由活性碳基質 界疋出的孔隙可以跟實際存在吸附劑物體中的孔隙不同。 例如，一部分由活性碳基質所界定出的孔隙可以填滿金屬 觸嬉，硫，無機填充料以及它們的組合和混合物。 在特定實施例中，吸附劑物體包含50%至97%重量比活 性碳’在特定實施例中為60%至97%，或85%至97%。在特定實 施例中，吸附劑物體包含至少50%重量比活性碳，例如至少、 60%重量比，至少70%重量比，至少80%重量比，至少9〇%重量 比，至少95%重量比，或至少97%重量比之活性碳。當依據在 此所說明處理過程製造時製造吸附劑物體處理過程中使用 相同程度碳化作用以及活性化時較高濃度之活性碳通常導 致較南孔隙率。 ’ ,由活性碳基質所界定出的孔隙可以劃分成_:直徑 小於等於奈料絲尺度孔隙，和餘大於⑺奈米的微 型孔隙。根據特定實施例，活性碳基質界定出了多個奈米 尺度孔隙。金屬觸媒或硫可以例如存在至少一部分奈米尺 度孔隙的壁板表面上。根據特定實施例，活性碳基質進一 步界定出了多個微型孔隙。 第16 頁 200914126 吸附劑物體中的子L隙尺寸和分佈可以使用業界可用的 技術來測量，例如氮吸附。奈米尺度孔隙和微型孔隙的表 面兵同提供本發明之吸附劑物體的整體高的比表面積。在 特定實施例中，奈米尺度孔隙的壁板表面構成吸附劑物體 比表面積至少50%，或至少60%，至少70%，至少80%，或至少9〇 本發明的吸附劑物體可以有大的比表面積。在本發明 的特定實施例中，吸附劑物體的比表面積範圍從5〇到2〇〇〇 m/g，200 至 2000m2/g, 400 至 1500m2/g，1〇〇 至 i8〇〇m2/g，2〇〇 至1500in2/g，或300至1200m2/g。吸附體的比表面積越大， 可以在材料中提供更多活性部位，用來吸附有毒元素。然 而’如果吸附劑物體的比表面積過南，例如高於2〇〇〇m2/g 吸附劑物體會變得太多孔，因而吸附劑物體的機械整體性 可月b受害。對特定吸附劑物體強度必須符合某個臨界需求 的應用來說，這是無法令人滿意的。 包含在本發明實施例中的金屬觸媒，可以促進從接觸 吸附體的流體中去除-種或多猶毒元素，像録，汞，鉻鉛 ，氧鈹，鎳，始，鈒，鋅，銅，|孟，銻，銀，蛇，坤，和砸，任何有毒 π素都可以是任何氧化狀態，元素形式，或是包含此元素的 化合物。任何可以促進從欲接觸處理的流體例如流動流體 去除包括汞，砷，録，或砸的有毒元素或化合物(這裡也稱為 有毒元素或化合物的”減量”）的這類金屬觸媒都可以包含 在本發明的吸附劑物體中。”去除”和”減量” 一詞在這裡可 以父互使用。此外，對這些名詞的理解應該涵蓋:將流體中 第17頁 200914126 有毒元素的存在降低某個程度也就是某個比例，而非局限 於元全去除或減量有毒元素。在一些實施例中，金屬觸媒 能夠以一種或多種底下的作用方式來促進從接觸吸附劑物 體的流體中去除(或減量)有毒元素:（丨）有毒元素的暫時或 永久化學吸附(例如，透過共價及/或離子鍵結）;（i i)有毒 元素的暫時或永久物理吸附;（i i i)催化有毒元素，跟吸附 劑物體其他成分的反應/吸附;（iv)催化有毒元素，跟周圍 大氣的反應，而將它從一種开)式轉變成另一種;(V)捕獲已 經被吸附劑物體其他成分所吸附的有毒元素;以及(vi)幫 助有毒元素轉移到活性吸附部位。 根據本發明特定實施例的吸附劑物體以底下的其中一 種形式來提供金屬觸媒:（i)鹼金屬和鹼土金屬的齒化物和 氧化物;（i i)貴金屬及其化合物;（i i i)鈒，鉻，猛，鐵，銘，鎳 ，銅;鋅，錕，銷，銀，鶴，和鑭系元素的氧化物，硫化物，和鹽 類;及(iv)兩個或更多（i)，（ii)和（iii)的組合和混合物。 例如，金屬觸媒可能以底下的其中一種形式來提供:（i) 在孟之氧化物，硫化物和鹽類；（i i)鐵之氧化物，硫化物和鹽 類;（iii)(i)和KI的組合;（iv)(ii)和KI的組合;以及(v)任 兩個或多個（i)，（ii)，（iii)和（iv)的混合物和組合。根據 本發明的特定實施例，吸附劑物體包含鹼土金屬氫氧化物 作為促進去除有毒元素的金屬，例如Ca(0H)2。 貴金屬（Ru，Th, Pd，Ag, Re, 0s，Ir，Pt and Au)和過渡金 屬，*以及它們的化合物，也是金屬觸媒的範例。其他非限定 金屬觸媒包括:鹼金屬和鹼土金屬i化物，氫氧化物，或氧 第18 頁 200914126 化物；以及鈒的氧化物，硫化物和鹽類。金屬觸媒能夠以任 何價位存在。例如，如果包含鐵的話，它可以是+3, +2或0價 ，或是不同價的混合，也能夠以金屬鐵⑻，FeO, FeA，FeA ,FeS, Fed, Fed, FeS〇4專存在。另一個範例是，如果包 含猛的話，它可以是+4, +2或〇價，或是不同價的混合物，也 能夠以金屬錳(0)，MnO, Mn〇2, MnS，MnCU MnCk MnS〇4 存在 。在一些實施例中，金屬觸媒不是氧化物的形式。在其他 實施例中，吸附劑物體包含至少一種非氧化物形式的金屬 觸媒。 在本發明特定實施例的吸附劑物體中，金屬觸媒是底 下的其中一種形式:驗金屬鹵化物；以及猛和鐵的氧化物， 硫化物，和鹽類。在本發明特定實施例的吸附劑物體中，金 屬觸媒是底下的其巾-獅和猛之氧化物，硫化物和 鹽類的組合;KI和鐵之氧化物，硫化物和鹽類的組合;或是 KI和猛及鐵之氧化物’硫化物和鹽類的組合。我們發現這 些組合對於從氣體流中去除汞特別是元素汞為特別有效。 根據本發明的特定實施例，吸附劑物體包含驗土金屬 氣氧化物例如Ca_2ffi來促進有毒元素的去除。試驗顯 不Ca(OH)2對於從氣體流中去除石申，鎘和硒的促進特別有效。 在本發明的-些實施例中，金屬觸媒為驗金屬，像鐘， 鈉或鉀。在其他實施例中，金屬觸媒是驗土金屬，像鎂，鈣， 或鋇。在其他實施例中，金屬觸媒是過渡金屬，像把，銘，金 ，猛或鐵。在其他實施例中，金屬觸媒是稀土金屬，像鈽。 在些貫施例中，金屬觸媒是元素形式。在其他實施例中， 第19頁 200914126 金屬觸媒是金屬硫化物。在其他實施财，金屬觸媒是過 渡金屬之硫化物或氧化物。在其他實施例中，吸附劑物體 包含至少一種非驗金屬，非驗土金屬，與非過渡金屬的觸媒 。在其他實施例中，吸附劑物體包含至少一種非納，钟，鎮， |弓，銘，鈦，錯，鉻，鎂，鐵及/或鋅的觸媒。在其他實施例中， 吸附劑物體至少包含-種金屬觸媒，鋁，釩，鐵，钻，鎳，銅， 或鋅為元素形式或;^酸鹽形式的。 存在吸附劑物體的金屬觸媒量可以選擇，其決定於所 使兩的特定金屬觸媒，使用此吸附劑物體的應用，以及吸附 劑物體預㈣有毒元素去除能力和鱗。在本發明特定實 鈀例的吸附劑物體中，金屬觸媒含量範圍從1%到2〇重量%, 在特疋其他實施例中從2%到18%，在特定其他實施例中從5〇/〇 到15%，在特定其他實施例中從5%到10%。在另一實施例中， 吸附劑物體包含1%至25%重f比金屬觸(在峡實施例中 由1%至20%，由1%至i5〇/❶，由3%至職或由观至5%)。 如果在特定實施例中，只有一種金屬觸媒存在吸附劑 2體中，而此金屬觸媒以某種形式分佈在活性碳基質中，就 思指此金屬觸媒分佈在整個活性碳基質中。如果有多種金 補巾，驗它們當枝少有一種分佈 &整個〉舌性碳基質中。”分佈在整個活性碳基質中"意指此 相關的才曰疋材料(金屬觸媒，硫，諸如此類)不只存在吸附劑 ^體的外表面或小室壁板上，巾且也深入吸附劑物體的内 部。因此，此特定金屬觸媒可以存在於例如：（i)由活性碳 基質所界定出之奈奴度孔隙的壁板表面上;（i i)由活性 第20 頁 200914126 碳基質所界定出之微型孔隙的壁板表面上;（i i i)浸入活性 碳基質的壁板結構中；（iv)部分嵌進活性碳基質的壁板結 構中；（V)部分填滿並/或阻斷由活性碳基質所界定出的一 些孔隙;以及(vi)完全填滿並/或阻斷由活性碳基質所界定 出的一些孔隙。在情況(iii)，（iv), (v)和(vi)中，金屬觸 媒及/或其他分佈在活性碳基質中的成分實際上形成了吸 附劍物體孔隙之壁板結構的一部分。在特定實施例中，有 多種金屬觸媒存在，而它們全部都分佈在整個活性碳基質 中。然而，本發明並不要求所有的金屬觸媒都分佈在整個 活十i碳基質中。因此，在特定實施例中，有多種金屬觸媒存 在，其中至少有一種分佈在整個活性碳基質中，而至少有一 種基本上主要分佈在吸附劑物體的外表面區域及/或小室 壁板，以及/或在外表面區域及/或小室壁板表面底下的薄 層内。在特定實施例中，至少部分金屬觸媒可以跟吸附劑 物體的其他成分像碳或硫作化學鍵結。在特定其他實施例 中，至少部分金屬觸媒可以跟活性碳基質或其他成分作物 理黏結。又在特定其他實施例中，至少部分金屬觸媒以奈 米尺度或微型尺寸的顆粒形式存在吸附劑物體中。 .在依據本發明吸附劑物體或其他物體或材料中金屬觸 媒分佈能夠藉由先前所說明分佈特徵方法加以量測及顯現 特徵。在本發明吸附劑物體之特定實施例中，金屬觸媒分 佈具有下列特徵:在每一目標測試區域中c〇N(av)/c〇N(min) $30，以及〇)队11^)/〇)動¥；^30。在特定其他實施例中 要求(11(^)/〇^(111丨11)$20，以及〇^(11^)/〇^^)$20。 第21 頁 200914126 在特定其他實關巾縣⑽(av)/⑽(min) ^丨5,以及c〇N (max)/C0N(av)S15。在特定其他實施例中要求c〇N(av)/ CON(niin)S10,以及CON(max)/CON(av)Sl〇。在特定其他 實施例中要求 C0N(av)/a)N(min)各5,以及 c〇N(max)/CON (av)S5。在特定其他實施例中要求c〇N(av)/c〇N(min)g3 ’以及C0N(max)/C0N(av)S3。在特定其他實施例中要求 C0N(av)/C0N(min)S2,以及C0N(max)/C0N(av)S2。 在本發明吸附劑物體特定實施例中，至少一種金屬觸 媒依據上述所說明分佈特徵方法均勻地分佈於整個活性碳 基質。因而，在每目標測試區域中對於所有c〇N⑻:〇.5$ C0N(m)/C0N(av)S2。 在特定實施例中要求0· 6SC〇N(m)/CON(av)Sl. 7。在 特定實施例中要求0. 7SC0N(m)/C0N(av)Sl. 4。在特定實 施例中要求0. 8SC0N(m)/C0N(av)Sl. 2。在特定實施例中 要求0. 9SC0N(m)/C0N(av)$l. 1。在特定實施例中對於戶斤 有 CON(m):0. 5SCON(m)/CON(av)$2,其中 〇. 〇5n^ns〇. 95n ;在特定實施例中，〇. 6SC0N(m)/C0N(av)Sl. 7。在特定實 施例中要求0. 7SCON(m)/CON(av) S1.4。在特定實施例中 要求0· 8 SCON(m)/CON(av) S1. 2。在特定實施例中要求〇 βα)Μ〇ι〇/ω·ν)$1· 1。在本發明物體(吸附劑物體，擠 製混合物物體等)及材料之特定實施例中，除了本段對每一 各別目標測試區域上述所說明每一特性，對所有p個目標測 试區域之相關材料(例如硫，金屬觸媒等)分佈具有下列特 徵，對於所有 CONAV(k):0. 5SC〇NAV(k)/CONAV(av)$2,其 第22 頁 200914126 中0. lp^kSO. 9p;在特定實施例中，〇.6sC〇NAV⑻/c〇MV (av)Sl. 7。在特定其他實施例中，要求〇. 7·ΝΑν⑻/ CONAV(av)Sl. 4。在特定其他實施例中，要求〇, 8gC〇NAV (kVCONAV(av)Sl· 2。在特定其他實施例中，要求〇惠 C0MV(k)/C0_av)sU。在特定其他實施例中，要求 〇. gsSCONAVGO/CONAVCav)^ 〇5。在特定實施例中:對 於所有 CONAV(k):0. 5$C〇NAV(k)/CONAV(av)S2,其中 〇. 〇5p 95p;在特定實施例中，〇. 6^c_(k)/c〇NAV(av)^ 1. 7。在特定其他實施例中，要求〇. 7細隱⑻/c〇NAv(av) =1.4。在特定其他實施例中，要求〇. 8測請⑻/c麵 (av)Sl. 2。在特定其他實施例中，縣Q. 9湖順伙 C0NAV(av)$l.：[。在特定其他實施例中，要求%紅画 (k)/CONAV(av)Sl. 05。 在特疋實把例中，金屬觸媒存在於主要微尺度孔隙壁 板表面上。在本發明其他彳校實施僧，金屬觸存在於 至少75%’至少霞或至少95%之微型尺度孔隙壁板表面上。 仕本發明特定實施例中，金屬觸媒存在於至少20%至 $概，至少5Q%，至少75%，或至少_之微小尺寸孔隙壁板 表面。在狀實_巾觸繼體线蚊面積由微小 =寸孔_絲輯難。在這些魏僧，要求較高百 分比之微小尺寸孔_板表面具有金屬觸媒分佈在並上面。 旦本發明的吸附劑物體包含硫。存在吸附劑物體的硫含 卞里I以選擇，其決定於所使用的特定金屬觸媒，使用此吸附 __應用，以及吸附劑物體預定的有毒元素去除能力 第23 頁 200914126 在-些實施例中，吸附劑物體包含1%到2〇%重量比的硫 。硫能夠以騎硫(G價)，硫化物(例如_2價)，亞硫酸鹽(例 如+4價)，硫酸鹽(例如+6價)的形式存在。在一些實施例中 ’瓜不疋in鹽存在’或者，翻^不是吸附劑物體中唯 一的硫來源。最好至少有一部分的硫以某種價位存在，此 價位可以跟欲從_巾去_轉元素，錄味作化學鍵 結。在這方面，最好至少有一部分的硫以J及/或〇價存在 。至少有-部分的硫可以跟活性碳基質的壁板表面作化學 或物理鍵結。至少有一部分的硫可以跟前面所提的金屬觸 媒作化學《物理鍵結，條鳴硫化物的形式。 在-些實施例中，吸附劑物體包含l%至施重量比硫（ 在特定實施例中為^欣，φ ^跳，由2%至繼，由& 1% 至5%，或2%至5%)。硫存在形式可為元素硫(〇價)，硫化物（ -2價)，亞硫酸鹽(+4價)，硫酸鹽(+6價）。在特定實施例中， 硫並不存在輕雜，或硫_並魏關物射硫唯一 來源。需要至少部份硫存在價位能夠化學性地與要被由流 體去除毒性元素例如汞鍵結。關於該方面，需要至少部份 硫存在為-2及/或〇價。至少部份硫可化_&&理^結 至活性碳基質之壁板表面。至少部份硫為硫化物形式㈣ ，MnS，Mo^，CuS等)可化學地或物理_結至上述所說明 之金屬觸媒。 在-些貫施例中，至少有-部分的琉是〇價位。例如， 在活性碳基質孔隙的壁板表面上，至少有應的硫由肥測 第24 200914126 量時基本上是〇價位。在其他實施例中，至少有一部分的硫 不是〇價位。在一些實施例中，吸附劑物體包含一部分〇價 的硫，和一部分非〇價的硫。在一些實施例中，吸附劑物體 包含元素硫,以及存在含硫化合物中的硫，例如金屬硫化物。 在特定實施例中，吸附劑物體最好有至少40%，至少50% ，至少60%，或至少70%莫耳比的硫是〇價位。根據特定實施 例，在孔隙的壁板表面上至少1〇%，至少20%，至少30%,至少 40%，至少50%或至少60%的硫由XPS測量時，基本上是〇價位。 試驗證實除了汞以外，活性碳，硫，和金屬觸媒的吸附 劑物體也可以有效地從氣體流中去除珅，編和砸。試驗證 實包含元素硫的吸附劑物體比不含元素硫但是具有基本上 相同總硫濃度的吸附劑物體擁有較高的汞去除能力。 在特定實施例中，硫分佈在整個活性碳基質中。”分佈 在整個活性碳基質中”意指硫不只存在吸附劑物體的外表 面或小室壁板上，而且也深入吸附劑物體的内部。因此，硫 可以存在例如：（i)奈米尺度孔隙的壁板表面上;（i i)微型 孔隙的壁板表面上;（i i i)浸入活性碳基質的壁板結構中； 以及(iv)部分嵌進活性碳基質的壁板結構中。在情況(iu) 柯iv)中，硫實際上形成了吸附劑物體孔隙之壁板結構的 —部分。因此，在特定實施例中，一些硫可以跟吸附體的其 他成分像碳或金屬觸媒作化學鍵結(共價及/或離子鍵結） 。在特定其他實施例中，一些硫可以跟活性碳基質或其他 成分作物理黏結。又在特定其他實施例中，一些硫以奈米 尺度或微型尺寸的顆粒形式存在吸附劑物體中。 第25 頁 200914126 ，在依據本發明吸附劑物體或其他物體或材料中硫分佈 藉由先前所說明分佈特徵方法加以量測及顯現特徵。 在特定實施例中，在任何目標測試區域中硫分佈具有 下列特性:CON(max)/C〇N(min)2100。在特定實施例中， CON(max)/CON(min)g200。在特定實施例令,CON(max)/ CON(min)2300。在特定實施例中，c〇N(max)/c〇N(min)g 4〇〇。在特定實施例中，c〇N(max)/CON(min)g5〇〇。在特定 實施例中，CON(max)/CON(min)glOOO。在特定實施例中，
C0N(max)/C0N(av)^5G 〇 在特定實施例中，C0N(max)/C0N (狀)—1〇〇。在特定實施例中，〇)]\|(腦()/0取3¥)22〇〇。 在特定實施例中，CON(max)/CON(av)2300。在特定實施例 中，0)1\[(11^)/01^)2400。在特定實施例中，〇)从_()/ CON(av)^500。在特定實施例中，CON(max)/c〇N(av泣 1000。 在特定實施例中，關於在吸附劑物體中硫分佈，在所有 P個目標測試區域中其分佈具有下列特性:conato)/c〇nav (n)22。在特定實施例中，C0NAV⑴/C0NAV(n)^5。在特 定其他實施例中，C0NAV(l)/C0NAV(n)28。在特定其他實 施例中，C0NAV⑴/C0NAV(av)^l. 5。在特定其他實施例中 ，C0NAV⑴/C0NAV(av)22。在特定其他實施例中，⑴請⑴ /C0NAV(av)23。在特定其他實施例中，c〇nav⑴/c〇NAV(av) 24。在特定其他實施例中，C0NAV(l)/C0NAV(av)25。在 特定其他實施例中，C0NAV(l)/C0NAV(av)^8。在特定其他 實施例中，C0NAV( 1 )/C0NAV(av) g 1 〇。 第26 頁 200914126
在特定氣體實施例巾，目於在麵.體巾硫分佈，在 每-目標測試區域中其分佈具有下列特性:a)N(av)/c〇N
(_)‘30。在特定其他實施例中，CON(av)/CON(min)S2〇 。在特定其他實施例中，C〇N(av)/c〇N(min)S15。在特定 貫施例中’01(3¥)/(：〇1\1(1^11)$1〇。在特定其他實施例令， C0N(av)/O)N(min)S5。在特定其他實施例中,C()N(av)/ C0N(min)S3。在特定其他實施例中，c〇N(av)/c〇N(min)g 2。在特定其他實施例中，⑽(max)/c〇N(av)^3〇。在特定 其他實施例中’(：0从11^)/〇^^)^2〇。在特定其他實施 例中，C0N(max)/C0N(av)S15。在特定其他實施例中,c〇N (max)/CON(av)Sl〇。在特定其他實施例中,c〇N(max)/CON —)$5。在特定其他實施例中，測(祖)爛(^)$3。 在4定其他實施例中，CON(max)/CON(a\〇S2。
在本發明吸附劑物體特定實施例中，在每一目標測試 區域中硫分佈具有下列特性:CON(av)/CON(min)^30,以及 CON(max)/CON(av)S30。在特定其他實施例中，需要c〇N (8¥)/(顶(11^11)$20，以及(1^(11^)/〇)?^¥)^20。在特定 其他實施例中，需要C0N(av)/C0N(min)^15,以及CONOnax：) /C0N(av)S15。在特定其他實施例中，需要C0N(av)/C0N (min)SlO,以及CON(max)/CON(av)S10。在特定其他實施 例中，需要C0N(av)/C0N(min)S5,以及C0N(max)/C0N(av) S5’。在特定其他實施例中，需要C0N(av)/C0N(min)S3,以 及0^〇1^)/0裏3乂）^3。在特定其他實施例中，需要(1^ (av)/C0N(min)S2，H&C0N(max)/C0N(av)$2。 第27 頁 200914126 在本發明吸附劑物體特定實施例中，硫依據先前所說 明分佈特徵方法均勻地分佈於整個活性碳基質中。因而在 每一目標測試區域中，對於所有CON(m):0. 5^CON(m)/C〇N (av)各2,其中 〇.1η^η$0,9η。 .在特定實施例中，要求〇. 6^C〇N(m)/CON(av)^l. 7。 在特定其他實施例中，要求〇. 4。 在特定其他實施例中，要求〇. 8$c〇N(m)/CON(av)SL 2。 在特定其他實施例中，要求〇. 1。 在特定實施例中，對於所有c〇N(mh〇· 5SC0N(m)/C0N(av) $2,其中 0. 05nSm$〇. 95η;在特定實施例中，〇. 6SC0N(m) /C0N(av)Sl. 7。在特定其他實施例中，要求〇. 7^c〇N⑻ /C0N(av)Sl. 4。在特定其他實施例中，要求〇· 8$C0N(m) /C0N(av)Sl· 2。在特定其他實施例中，要求〇. 9$c〇N(m) /C0N(av)Sl· 1。在本發明物體(吸附劑物體，擠製混合物 物艟等）以及材料特定實施例中，以及本段中對於每一目標 測試區域上述所說日月任何一個特性，相關材料(例如為硫， 金屬觸媒等)相對於所有p個目標測試區域之分佈具有下列 特性:對於所有 ω膽〇〇:〇· 5SOMV(k)/a)MV(av)S2, 其中0. IpSkSO. 9p;在特定實施例中，〇· 6$c〇NAV⑻/ C0NAV(av)Sl. 7。在特定其他實施例中，要求〇. 7$c〇nav (k)/CONAV(av)$l. 4。树定實施例中，要求〇. 8红麵 CkVC_(：av)Sl· 2 °在特定實施例中，要求〇. 9^c〇nav (k)/CONAV(av)Sl.；[。在特定實施例中，要求 〇. 95^c〇nav (k)*/CONAV(av)$l. 〇5。在特定實施例中，對於所有⑴丽 第28 頁 200914126 (k):0. 5SC0NAV(k)/C0NAV(av)S2,其中 0. 05p$kS0. 95p ;在特定實施例中，0. 6SC0NAV(k)/C0NAV(av)Sl. 7。在特 定實施例中，要求 〇. 7SCONAV(k)/CONAV(av)SI. 4。在特 定實施例中，要求 〇. 8SCONAV(k)/CONAV(av)$l. 2。在特 定實施例中，要求〇. 9SC(MV(k)/COMV(av)S；U。在特 定實施例中，要求 〇. 95SCOMV(k)/CONAV(av)Sl. 05。 在特定實施例中，硫存在於主要微型尺度孔隙壁板表 面上。在特定實施例中，硫存在於至少75%,至少9〇%，或至 少95%微型尺度孔隙壁板表面上。 在特定實施例中，硫存在於至少2〇%,至少3〇%，至少4〇〇/0 ’至少50%，至少75%，或至少85%奈米尺度孔隙壁板表面上。 在特定實施例中，吸附劑物體之主要部份比表面由奈米尺 在特定實施例中，需要高比率所以例如 至少·，至少50%，或至少之奈米孔隙壁板表面具有硫 分佈在其上面。 吸附劑物體可崎—純含無機填紐。跟金屬觸媒 相反，在無機填充材料中的金屬元素都是化學和物理惰性 的。因此’包含在無機填充料中的金屬元素不會以底下的 ”中種或夕種方式作用以促進從接觸本發明吸附劑物體 的抓體中去除有^0素:⑴有毒元素的暫時或永久化學吸 附(例如，透過共價及/或離子鍵結);（⑴有毒元素的暫時 或水久_靖;（i i i)槪有毒域，跟觸獅體其他 成分的反應/紙㈤催化有毒元素，跟觸大氣的反應， 而將它從-種形式轉變成另—種;(V)捕獲已經被吸附劑物 第29 頁 200914126 « 體其他成分所吸附的有毒元素;以及(vi 移到活性吸附部位。 話兀常轉 包含無機·_目駐料輕縣，並且增進吸 附制物體的物理u列如，熱膨脹係數，·破裂模數）或化 ^疋祕雜祕喊，或觀耐靖彳。域填充料 的非限定_包切石，氧她，鍅石，氧化錯，多紹紅柱 =、堇月石，耐火金屬等。在特定實施财，無機填充料本 身是多孔隙的。高孔隙率的無機填充料可以增進吸附劑物 體的機顧度，而不會贿地犧牲比表面積。無機填充料 可以分佈在整個吸附劑物體中。無機填充料能夠以分佈在 吸附劑物體中微小顆粒的形式存在。決定於吸附劑物體的 應用和其朗素，在狀實補巾，珊織體可以包含例 如多到50%重量比的無機填充料，在特定其他實施例中高達 佩在特定其他實施例中高達繼，在狀其他實施例中高 達20%，在特定其他實施例中高達10〇/〇。 為了獲得南的比表面積的吸附劑物體，如果有包含無 機填充料倘，這餘機填祕本躲般乡鶴的，而且 有心提供吸附體為高的比表面積。比表面積可以跟活 性石反相比的無機填充料，通常很難包含在吸附劑物體中，或 者彳成本。因此，雖然這些無機填充料可以讓最終吸附 劑物體的峨增強，峡它也可能纽賴體的整體比表 面積&些情況中，這可能是高度不受歡迎的。高表面 積的吸附劑物體通常意指有更多聽麵有毒元素的活性 第30 頁 200914126 邰位（包含碳部位，可以吸附有毒元素，硫，可以促進或引導 有毒元素的吸附，和金屬觸媒，可以促進有毒元素的吸附） 。我們進一步相信，在吸附劑物體中，鄰近這三種活性吸附 部位的區域對整體的吸附能力是有益的。 加入大量的無機填充料會稀釋碳基質中的金屬觸媒和 硫，增加這三種活性部位之間的整體平均距離。因此，在一 些實施例中，吸附劑物體有相當低比例的無機填充料(吸附 劑物體的剩餘部分是碳，硫和金屬觸媒）。在特定實施例中 ，吸附劑物體包含小於，小於30%，小於20%，小於顺,小 於9%,小於8%,小於7%,小於6%,小於5%,小於4%,小於3%,小 於2%,小於1%,或小於〇. 5%重量比的無機填充料。在一個實 施例中，吸附劑物體不包含無機填料。包含較少量無機填 充料的吸附劑物體可以在整個活性碳基質的壁板截面上產 生更均勻分佈的汞捕獲。因此，在特定實施例中，吸附劑物 體總共包含至少90%(在特定實施例中至少gi%,至少g2%至 少93%,至少94%,至少95%,至少96%,至少97%,或至少98%)重 置比的活性碳，硫和金屬觸媒。 本發明進一步實施例的吸附劑物體包含： 活性複； 硫，可以是任何氧化狀態，為元素硫，或包含硫的化合物 或分子部份;和 金屬觸媒，可以疋任何氧化狀態，為元素金屬，或包含此 金屬的化合物或分子部份； 其中至少有一部分金屬觸媒跟至少一部分硫作化學鍵 200914126 結。 如同這裡所提出之其他實施例的吸附劑物體,至少部 分硫可以跟至少部分活性碳基質中的石炭作化學鍵結。在一 些貫施例中，硫及/或金屬觸媒可以分佈在整個活性碳基質 中在其他貫把例中，硫及/或金屬觸媒沒有分佈在整個活 性石反基質中。這個和任何其他實施例的吸附劑物體可以包 3例如金屬硫化物，像硫化錳。該實施例的吸附劑物體也 可以擁有纟情本刺其他謂麟體峨^的任何一個或 夕個其他特性包括活性碳特性，硫特性，和金屬觸媒特性， 這些在稍早都已經提過。 我們相本發明的吸附劑物體實施例可以從流體像 合成氣流和燃燒煙道氣流中吸附並去除有毒元素，例如锅， 水，鉻’錯’鋇，鈹，鎳，銘，飢，鋅，銅，猛，銻，銀，蛇，钟，和砸 。我們發現這些吸附劑物體對於從煙道氣流中去除汞特別 2效。吸__彼有私素，，的去除能力通 常由兩個參數顯現特徵:初始去除效率和長期去除能力。 以汞為例，底下的公式可以用來將初始汞去除效率和長期 汞去除能力特德L化。 將欲測試的吸附劑物體裝載到固定床中，讓16(TC包含 知·疋組成份的參考煙道氣，以的空間速度通過此固 定床。在吸附床之前和之後，測量氣體流中汞的濃度。在 任何特定柳’瞬贼絲效率(Eff(Hg))料算方式如下: Eff〇feHC〇-G)/G x 1〇〇%，其中c〇是剛好在吸附床之前 煤道氣流巾铸躲濃度，秘〃g/m3,而味剛好在吸附 第32 頁 200914126 床之後煙道氣流中全部的汞濃度，單位gg/m3。初始汞去 除效率定義為在裝載全新測試吸附材料之後，第一小時期 間的平均汞去除效率。通常，固定吸附床的汞去除效率會 隨著時間而減小，因為吸附床負載了越來越多的汞。采去 除能力定義為在上面提及的測試條件下，一直到瞬間汞去 除效率減小到90%為止，由每單位質量的吸附劑物體材料所 « 捕獲的汞總量。汞去除能力通常以每公克吸附材料可以捕 獲多少毫克的采來表示(mg/g)。 範例性測試參考煙道氣體(表示為RFG1)具有下列以體 積比之組成份:5% 〇2,14% C〇2,1500ppm S〇2, 300ppm NOx， 1 OOppm HC1，20-25 微公克/m3 Hg，其餘為氮氣;NOx 為 N〇2, N2O及NO組合物;Hg為元素汞(Hg(〇)，5〇_6〇%莫耳比）以及氧 化之汞(40-50%莫耳比）。在特定實施例中，吸附劑物體對 RFG1之初始汞去除效率至少9〇%，至少91%，至少92%,至少95 %,至少97%,至少98%,至少99%,或至少至少99. 5%。 在特定實施例中，對於包含5% 〇2;14% C〇2;1500ppm S〇2;300ppm NQx; 20-25 #g/m3 Hg,以及高濃度 HC1 和低滚 度HC1的煙道氣，吸附劑物體都很有利地具有至少9〇%，至少 91%，至少93%，至少95%，至少96%,至少98%，至少99%或至少 99. 5%的高初始汞去除效率。”高濃度HC1，，意指在欲處理的 氣體中，HC1的濃度至少2〇ppm。”低濃度HC1”意指在欲處理 的氣體中，HC1的濃度最多lOppj。針對包含:5% 〇2;14% C〇2；1500 ppm S〇2；300ppm Na；5ppm HC1, 20-25jjg/m3 Hg，其餘為沁的煙道氣(稱為咫⑵)，特定實施例的吸附劑物 第33 頁 200914126 體有咼的初始果去除效率至少90%，至少91%，至少93%至少 95%，至少96%，至少98%，至少99%，或至少99. 5%。跟先前技 術比較，這些實施例對於低HC1煙道氣的高汞去除效率是特 別有利的。在先前牵涉到注入活性碳粉末的處理中，通常 需要將HC1加入煙道氣中以便獲得足夠的初始汞去除效率 。這些實施例在低HC1濃度下表現高的汞效率，可以從煙道 氣流中效率高且有效地去除汞，而不需要注入HC1到氣體流 中。 在特定實施例中，對於包含5% 〇2; 14% C〇2,1500 ppm S〇2;300ppm NOx;5ppm HC1，20-25//g/m3 Hg，具有高濃度 S〇3(例如為 5ppm，8ppm, lOppm，15ppm，20ppm，30ppm, 4〇ppm) 以及低濃度 S〇3(例如 〇· 〇ippm, 〇. ippm，〇. 5ppm，ippm, 2ppm) 的煙道氣流，吸附體有至少91%的高初始汞去除效率。”高 濃度S〇3"意指在欲處理的氣體中，S〇3的濃度至少3ppm體積 比。M低濃度S〇3"意指在欲處理的氣體中，sa的濃度小於3 ppm。對於包含 5% 〇2;14% C〇2;1500 ppm S〇2;30〇ppm Να ;5 ppm HCl，20-25/zg/m3 Hg，其餘為 Ν2的煙道氣(稱為 rfg3 )，特定實施例的吸附劑物體很有利地具有至少9〇%,至少91 %，至少95%，至少98%,或至少99%的高初始汞去除效率。跟 先如技術比較，特定實施例對高3〇3煙道氣的高汞去除效率 是特別有利的。在先前牽涉到注入活性碳粉末的處理中， 通常需要將S〇3從煙道氣中去除，以便獲得足夠的初始汞去 除效率。這些實施例在高S〇3濃度下表現高的汞效率，可以 從煤道氣流中效率高且有效地去除汞，而不需要從氣體流 第34 頁 200914126 中去除s〇3。 根據特定實施例，吸附劑物體對於RFG1有〇. 〇5mg/g的 取去除能力，在特定實施例中對於RFG1具有至少〇. 1〇呢/& 至少 〇· 15mg/g，至少 〇. 2〇mg/g，至少 0. 25mg/g，至少 〇· 30mg/ g，至少〇. 50mg/g，至少h 〇呢/g，至少2. 〇mg/g，或至少3. 〇呢 /g。 根據特定實施例，吸附劑物體對於陬⑵有〇. 〇5mg/g的 Hg去除能力，在特定實施例中對於RFG2具有至少〇. lOmg/g， 至少〇. 15mg/g，至少〇. 2〇mg/g，至少〇. 25呢/&至少〇. 3〇呢/ g，至少 0. 50mg/g，至少 1. 〇mg/g，至少 2· Omg/g，或至少 3. 〇mg /g。因而，依據這些實施例吸附劑物體對於低煙道氣流 具有高的汞去除能力。跟先前的汞減量處理比較，這是特 別有利的。 依據特定實施例，吸附劑物體對於ppG3之汞去除容量 為0. 05mg/g，在特定實施例中對於PPG3具有至少〇. i〇mg/g， 至少 0.15mg/g，至少 〇. 2〇mg/g，至少 〇. 25mg/g，至少 〇. 3(^/ & 至少 0. 50mg/g，至少 1· Omg/g，至少 2. Qmg/g，或至少 & 〇mg /g。因而依據這些實施例吸附劑物體對於高沁煙道氣流 具有高的汞去除容量。跟先前的汞減量處理比較，這是特 別有利的。 因此，本發明的進一步實施例是這裡所提出的任何吸 附體，其中吸附劑物體對於RFGi，RpG2及/或RFG3具有至少 90%的初始汞去除效率；或者，對於即队即⑵及/或即⑵，吸 附劑物體有至少0. 〇5mg/g的求去除能力。 第35 頁 200914126 基於上述說明，本發明實施例為吸附劑物體，其包含： 活性碳基質； 硫，可以是任何氧化狀態，為元素硫或是包含硫的化合物 或分子部份；以及 金屬觸媒，可以是任何氧化狀態，為元素金屬，或是包含 金屬的化合物或分子部份； 其中此吸附劑物體對於RFG1，RPG2及/或RFG3,有至少90% 的初始汞去除效率。例如，此吸附劑物體對於RPQ，你⑵及 /或RFG3可以有至少91%，至少95%，至少98%或至少99%的初 始汞去除效率。在一些實施例中，琉及/或金屬觸媒可以分 佈在整個活性碳基質中。在其他實施例中，硫及/或金屬觸 媒沒有分佈在整個活性碳基質中。該實施例的吸附劑物體 也可以擁有針對本發明其他吸附劑物體所提及的任何一個 或多個其他特性，包括活性碳特性，硫特性,和金屬觸媒特 性，這些在稍早都已經提過。 本發明另一實施例為吸附劑物體，其包含： 活性碳； 硫，可以是任何氧化狀態，為元素硫或是包含硫的化合物 或分子部份;以及 金屬觸媒，可以是任何氧化狀態，為元素金屬，或是包含 金屬的化合物或分子部份； 其中吸附劑物體對於RFG1，RFG2及/或帆3具有至少〇. 〇5 m§/g的采去除容量。例如，此吸附劑物體對於咫以,即⑵及 /或即⑵可以具有至少〇. l〇mg/g，至少0.15mg/g,至少〇. 20 第36 頁 200914126 mg/g，至少 〇. 25mg/g，至少 0. 30mg/g，至少 〇. 50mg/g,至少 0.10mg/g，至少〇. 2〇mg/g，或至少〇. 3〇mg/汞去除容量。在 一些實施例中，硫及/或金屬觸媒可以分佈在整個活性;碳基 質中。在其他實施例中，硫及/或金屬觸媒並不分佈在整個 活'li碳基質中。該實施例的吸附劑物體也可以擁有針對本 發明其他吸附劑物體所提及的任何一個或多個其他特性， 包括活性碳特性，硫特性，和金屬觸媒特性，這些在稍早都 已經提過。 本發明的另一項，是從流體中去除有毒元素的方法，其 包括讓包含有毒元素的流體跟本發明的吸附劑物體接觸。 有毒元素包括鎘，汞，鉻，鉛，鋇，鈹，鎳，鈷，釩，鋅，銅，猛，銻 ，銀，鉈，砷，和硒,它們當中的任何一個都可以是任何氧化 狀悲”可以是元素形式，或是包含此元素的化合物。這些吸 附劑物體可以用來處理例如流體，包括包含處理有毒元素 像坤，録，汞及/或砸的氣流和流體，將它們減量。這些處理 通常包括將吸附劑物體放在流體中的步驟。這種處理過程 對於從流體中減少汞特別有利。 由於它們從流體中去除元素汞的能力，因此這個處理 特別有利的實施例包括:將吸附劑物體放在含汞的氣流中， 其中至少10%，至少20%,至少30%，至少40%，至少50%，至少60 %或至少70%莫耳比的汞是元素狀態。 由於它們即使在氣體流包含非常低含量之HC1的情況 下都可以從流體中去除汞，因此這個處理的特別有利的實 施例包括:將吸附劑物體放在含采和HC1的氣流中，其中HC1 第37 頁 200914126 的辰度低於50ppm，低於4〇ppm，低於3〇ppm，低於2〇ppm，或低 於lOppm體積比。 由於匕們即使在氣流包含紐值之％的情況下都可 以傾體中去除汞，因此這個處理的特別有利的實施例包 括.將吸附劑物體放在含汞和s〇3的氣流中，其中s〇3的濃度 至< 3ppm體積，在特定實施例中高於5膜高於8鹏高於 lOppm,或局於 2〇ppm。 本發明的另一項是製造吸附劑物體的過程，其包括： (A) 提供由配料混合物卿成的配料混合物物體，包含碳 源材料，硫源材料，金屬觸媒源材料，和選擇性填充料材料， 其中金屬觸源材料大體上均自地分佈在此混合物中； (B) 碳化此配料混合物物體;並且 (C) 活性化此碳化的配料混合物物體。 在特疋貝知例中，碳源材料包括:合成含碳聚合物材料 ;活性碳粉末;木炭粉末;煤脂焦油類;石油瀝青;木屑;纖維 素和匕們的衍生物;麵粉;堅果殼粉;殿粉;焦碳;煤;或它們 之中任何兩種或多種的組合。所有這些材料中，都有特定 成分的分子層級結構單位中包含碳原子，這些碳原子中至 少有部分會《在目前發0狀_情物體的最終活性碳 基質中。 在一個實施例中，合成聚合物材料可以是合成樹脂在 周圍溫度下呈溶液或低黏度液體的形式。或者，合成聚合 物材料在周圍溫度下可以是固體，可以經由加熱或其他方 式來液化。可用的聚合物碳-源材料範例包括··熱固性樹脂 桌38 頁 200914126 和熱塑性樹脂(例如_二氯乙烯，聚氣乙稀，聚乙稀醇等） 。更進一步的，在—個實施例中黏滯係數相當低的碳前身 產物(例如熱固性樹脂)是較好的，例如黏滯係數範圍從大 ^ 50到100印s。在另-個實施例中，可以使用任何高碳產 I樹脂。在14方面，冑碳產量意指有超過大約的樹脂初 始重量，在碳化時被轉變成碳。在另一個實施例中，合成聚 合物材料可以包括酉分樹脂，或D夫喃甲醇—為主樹脂，例如咬 喃Μ月曰。再次地，盼樹脂是較好的，因為相對於其他前身產 物，它們具有低黏滯係數高碳產量，麵化時高度的交互連 結，以及低的成本。適合的崎脂範例有可溶祕樹脂，例 如多紛樹脂。一個適合的呋喃液態樹脂範例是美國㈧ Chemicals lnc.公司的Furcab_LP。非常適合作為合成碳 前身產物的固體樹脂範例，有固體紛樹脂或熱塑性酌锻樹 月曰(novolak)。再進一步要瞭解的是，熱塑性酚盤樹脂和一 種或多種可溶酚搭樹脂的混合也可以作為適當的聚合物碳 -源材料。當跟其他材料混合來形成混合配料時，紛樹脂可 以被預固化或未固化。當紛樹脂被預固化時，此預固化的 材料可以包含硫，金屬觸媒或是預裝的選擇性無機填充料 。在特定實施例中，S己料混合物中碳-源材料的一部分，需 要包含可固化的未固化樹脂。熱固性或熱塑性的可固化材 料經歷了特定反應，例如鏈加成反應，交互連結等以形成固 化材料，在接受固化條件例如溫和的加熱處理，輕照，化學 活性化等時會具有較高度的聚合作用。 在特定實施例中，通常用在擠製及/或射出成型處理中 第39 頁 200914126 的有機黏結劑也可以是碳-源材料的一部分。可以使用的 黏結劑範例有塑化有機黏結剤像纖維素醚。典型的二 醚包括甲基纖維素，乙經乙纖维素，羥丁纖維素，羥丁甲基 纖維素，經乙纖維素，舒基纖騎，經丙纖維素，經丙甲土基 ，維素，Μ乙甲基纖維素，納質纖維素(幾甲纖維素納)，和土 它們的混合物。此外，齡細，例如技鱗素及/或甲 基纖維素衍生物特別適合作為有機黏結劑，其中甲基纖維 素’無丙甲基纖維素，以及它們的組合是較好的。一個甲基 纖維素的fe例是Dow Chemical Company所販售的meTH〇cel A。羥丙曱基纖維素黏結劑的範例包括也是由^ Chemkai Conbany 所販售的 methocel E，F，J，K。由 D〇w Chemical Company所販售的methoce!^系列黏結劑也可以用在本發 明中。METHOCEL A4M是跟RAM擠製器一起使用的黏結劑範 .METOCEL F240C是跟雙螺旋擠製器一起使用的黏結劑 範例。 在此處理的特定實施例中，可碳化有機填充料可以作 為碳-源材料的一部分。可碳化填充料的範例包括天然和 合成的，疏水性和親水性，纖維狀和非纖維狀填充料。例如 ，一些天然填充料有軟木，像松，雲杉，紅杉等等;硬木，像椁 木，山毛櫸，白樺，楓樹，橡樹等等;鋸木屑，殼纖維,像研磨 杏仁殼，椰子殼，杏核殼，花生殼，薄殼胡桃殼，胡桃殼等等； 棉花纖維，像棉絮，棉織品，纖維素纖維，棉花種子纖維;剁 碎的蔬菜纖維,像大麻，椰子纖維，黃麻，西波爾麻,和其他 材料，例如玉米穗轴，掛橘果肉（烘乾)，黃豆粗粉，泥炭苔蘚 第40 頁 200914126 ’麵粉，羊毛纖維，玉米，馬鈐薯，米，樹薯粉等等。一些合成 材料有再生、截維素，嫘縈織品，賽洛凡(玻璃紙)等等。一個 特別適合的可碳化纖維填充料是由tot聰i Filler • CoriDoration, NorthTonawanda, N. Y. ‘、，.、維。此材料的過筛分析如下:1-2%在40筛孔(420微来)， ' ^ 95/°通過⑽_孔(149微米)，而55-60%通過200篩孔(74 • 微米）。-些财性有機合成填充料是聚丙烯晴纖維，_ 纖、、隹(絮)，尼處纖維，聚丙烯纖維(絮)或粉末，丙稀酸(壓克 力)纖維或粉末，芳綸纖維，聚乙稀醇等等。這些有機纖維 狀填充料可以部分作為碳—源材料的一部分，部分作為混合 物配料物體的機械特性增強劑，而部分作為孔隙形成劑，在 碳化時大部分會被汽化。 ’金屬觸媒源材料的非限定細包括:驗金屬和驗土金 屬之幽化物，氧化物和氫氧化物;飢，鉻，録，鐵，姑，鎳，銅， 鋅，錕，錮，銀，鎮和鑭系元素的氧化物，硫化物和鹽類。金 朗媒源材料中的金屬元素可以是各種價位。例如，如果 鐵被包含在金屬觸媒源材料中，它能夠以+ 3, +2或〇的價位， 或者以不同價位的混合物存在，而且能夠以金屬鐵(0), Fe0 . ’ Fez〇3’ FeaOs, FeS, FeCh, FeCL·，FeS〇4 等存在。另一個範 例是，如果猛存在金屬觸媒源中，它能夠以+4, +2或〇，或不 同價位的混合存在，而且能夠以金屬猛(〇)，此〇, MnCl2，MnCl4，MnS〇4 等存在。 根據特定實施例，金屬觸媒源材料可以是底下所提的 其中種形式:⑴驗金屬和驗土金屬的鹵化物和氧化物； 第41 頁 200914126 (i i)貴金屬及其化合物;（i i i)饥，絡，短，鐵，钻，鎳，銅，辞 銳，翻，銀，鶴，和鋼糸元素的氧化物，硫化物，和鹽類；气者 (〜)兩個或更多（1),(^)和（^〇的組合和混合物。根^| 此處理的實施例，金屬觸媒源材料可以是底下所提的其中 一種形式:（i)錳的氧化物，硫化物，硫酸鹽，醋酸鹽，和鹽類 ;(i‘i)鐵的氧化物，硫化物和鹽類;（iii)(i)和KI的組合. (iv)(ii)和ΚΙ的組合;以及/或(v)任兩個或更多g)，（^) (i i i)和（i v)的混合物和組合。 硫-源材料的非限定範例包括:硫粉末;含硫粉末狀樹 脂;硫化物;硫酸鹽;和其他含硫化合物;或是它們其中任何 兩個或更多個的混合或組合。含硫化合物的範例可以包括 石瓜化氫及/或匕的鹽氣二硫化碳，二氧化硫，塞吩，亞石荒酸 酐，硫鹵化物，硫酸酯鹽，亞硫酸，硫磺酸，sulfat〇1，磺胺酸 ，硫酸酐，硫烷，硫酸和它的鹽類，亞硫酸鹽，磺酸，二笨石風， 以及它們H合物。|使就切。粉末時，在—個實施例 中’它的平均顆粒直徑不要超過大約1〇〇微米。更進一步地 ，在特定實齡彳巾，此元素雜麵平觸減徑最好不超 過大約10微米。 在配料混合物中，未必需要含無機填充料。然而，如果 有的活，此填充材料可以是例如··氧化物玻璃;氧化物陶究； 或其他耐火材料。可以使用的無機填充料範例包括，含氧 礦物或它_翻貞，雜土，私惠料;微鹽，像碳 酸約娜酸鹽，像曼土 (銘石夕酸鹽_，飛灰(煤在發電礙 中燃燒所獲得的銘石夕酸鹽）;石夕酸鹽，像石夕灰石(偏石夕_， 第42 頁 200914126 鈦酉夂鹽威麵鹽，氧化鍅，氧化鍅尖晶石，鎂鋁矽酸鹽，多 二柱石，氧化銘’銘氧三水合物，水紹土，尖晶石，長石，鎮 質膨土;和紹石夕酸鹽纖維，堇青石粉末，多銘紅虹；堇青石 ;石夕石；氧化叙;其他氧化玻璃;其他氧化陶兗;或其他耐火 材料。 ，-些特職合的無機觀料範例是堇青石鉢，滑石， 粘土，以及鋁矽酸鹽纖維，像由Carb〇rundum c〇.㈣卿
Pa^s’ Μ· Υ·所提供赭从咖伽碱心以及它們的 組合。Fiberfax紹石夕酸鹽纖維的測量值直徑大約是2_6微 米’山而長度大約是20-50微米。其他的無機填充料範例有各 種炭化物，像;ε反化石夕，碳化鈦，碳化紹，碳化錯，碳化，和碳 化鋁鈦;碳酸鹽或含—碳酸鹽礦物，像碳酸氮納,蘇打石，方 解石，碳酸芒確和硫碳舞霞石;和氣化物，像氮化石夕。 ^料混合物射爾t地祕形趣_。形· 的範例可以包括肥皂，脂肪酸，像油酸，亞麻油酸等等， =氧乙=脂酸等，或是它們的組合。在—個實施例中，硬 „最好的形成辅助劑。選擇性之擠製輔助劑的最佳 曰、疋於、、且成伤和氣結劑。其他可以用來改進配料之擠製 彳口化特1·生的添加劑有碟酸和油。鱗酸改進固化速率，並 且增加吸眺力。如綠加的話，通常佔配料混合物的大 、勺0.1/。到5/。重$比。再進一步，添加油可以協助擠製並且 增力曰口表面積和孔轉。對於這方面，可喊擇性地加入油， 其^佔配料混姆料的大約Q.糊5%重量比。可以使用的 油粑例包括，石油，分子量從大約25〇到1〇〇〇,包含石壤及/ 第43 頁 200914126 的石蝤、:：或脂環化合物。主要由石蠟和脂環結谢冓成 綱/冰好的選擇。這些都可以包含添加劑，例如防 「二:―防乳化劑都普遍存在市售油中。一些可用的油是涨 〇.公司的三合-油，或是Reckitt and c〇i_ k， _e’ N. J.公司的三合一家庭用機油。其他有用的油包 細聚U烯烴)為主的合成油，醋，聚_合成冷康機油， 聚丁稀，石夕樹脂，聚觀三氟氯乙稀，和其他市售油。蔬菜 ’由，例如蔡化油，芝麻油，花生油，黃豆油等等也可以使用。 制適σ油的黏滞係數在大約1〇到3〇〇哪，最好是大約1〇 到 150cps 。 此配料混合物還可以隨意地包含天然及/或合成孔隙 形成劑。然後，這些孔隙形成劑可以例如在吸附劑物體碳 化及/或活性化之前或期雕皮去除。絲孔隙形成劑可以給 予活11¼的孔隙結構特定特性例如不同大小和維度的空 隙。 在一個實施例中，孔隙形成劑範例可以包括天然或合 成孔隙形成劑，在吸附劑物體碳化時會燒掉，而在吸附劑物 體中留下很少或不訂任何紐。這類孔隙職劑的範例 包括聚合物例如聚合物雜。聚合物，如聚合物珠粒的範 例包括聚丙稀和聚乙稀材料和珠粒。在一個實施例中混 合物配料的孔隙形成劑可以包括:聚丙烯，聚酯或丙烯酸粉 末或纖維，這些在高溫(>400。〇的惰性大氣中會分解，而留 下很少或沒有殘留物。 其他孔隙形成劑包括:天然和合成殿粉。在一些實施 第44 頁 200914126 例I，當孔隙形成劑是水溶性，例如澱粉時，透過碳化前的 水〉谷解，可以在吸附劑物體固化之後將孔隙形成劑去除。 在另-個實施例中，由於雛膨脹，適合的孔隙形成劑會形 成大孔隙。例如，包含酸，像鹽酸，硫酸或硝酸的插層石墨/ 在加熱時由於崎產±的膨脹，@此會形成大孔隙。更^ 一步，大孔隙也可以經由溶解特定短效材料來形成。例如 ，顆粒尺寸相當於預定孔隙尺寸的小蘇打，碳酸舞或石灰岩 ，可以利用含碳材料的擠壓來形成整塊吸著劑。小蘇打，碳 酉病或石灰岩在碳化和潍化處理期間會形成水溶性氧化物 ，接下來將它們浸潰藉由整塊吸附劑物體浸泡在水中而形 成大的孔隙。 .為了讓金屬觸媒遍佈在最終的吸附劑物體中，強烈需 要碳-源材料和金屬觸媒—源材料緊密混合以形成混合物配 料。對於這方面，在特定實施例中各種來源材料必須以細 粉末，或溶液-如果可能的話—的形式來提供，然後使用有效 的混合裝置來緊密混合。當使用粉末時，在特定實施例中， 它們的平均尺寸不超過100微米，在另一些實施例中不超過 10微米，在其他實施例中不超過1微米。 有各種儀器和處理可以用來將配料混合物形成預定形 狀的配料混合物物體。例如，擠製，射出成型（包括反應性 射串成型)，壓縮成型，鑄造，壓鑷，或快速原型設計可以用 來將配料混合物物體成型。此物體可以在成型時固化，例 如當使用射出成型或壓縮成型來成型時。或者，此物體可 以在成型之後固化，例如當使用擠製，鑄造，或快速原型設 第45 頁 200914126 十來成型打。根據—些實施例，擠製的配料混合物，或固化 猶解料巢體形狀。 ，特疋實施例中，播製特別適合絲將配料混合物形 物體。補可贿職準的擠製 單螺紅’雙螺旋等)和訂做的擠製模來完成，製造出各種 幾何形狀的吸附劑物體，例如蜂巢體，丸狀，棒狀，諸如此類 。麵對於製造單體蜂巢體特別有效，此蜂巢體含有多個 空的通道可以作為流體的通道。擠製的優點在於在麵處 理期間所有的來源材料可以高度緊密混合。 =同心狀和尺寸的鎊模也可以透過射出成型，壓縮成 型和鑄造，用來將配料成^|，所有這些都是大家熟知的成型 技術。快速設計是使態無難造來自域構實體 物體也可簡來將配料_。快速财設 它可以絲赴基本上辭任何職錢何雛。快= 型設計包括:獲得虛擬設計，例㈣腦辅助設計，將此設計 轉變成虛擬的_水平麵驗在實體空贼立此設計 的每個截面，-織著-個，直到完成形狀。一個實施例包 括:獲得成型配料的虛擬設計，將此設計轉變成虛擬的薄水 千截面，亚且使则己料在實體空間建立每個截面。快 型設計的一個範例是3D印刷。 ’、 在本發明的特定實施例中，我們希望配料混合物可以 包含未固化的可固化材料。在那些實施例中，當形成配料 混合物物辦，麵雛_常讀__，例如加数 處理，使可固化成分固化，最後形成固化配料混合物物體。 第46 頁 200914126 此固化配料混合物體比它的未固化原有材料具有較好的機 械特性，因此在下游處理步驟中較好操縱。此外，不受限於 特定理論，我們相信此固化步驟可以產生具有碳主鏈的網 狀聚合物，在接下來的'碳化和活性化步驟期間可以形成網狀 碳。在特定實施例中，此固化通常在大氣壓力的空氣中進 行，雨且在大約70°C到大約20(TC的溫度下，加熱所形成的 配料混合物物體大約〇. 5到5. 0小時。在特定實施例中配 料混合物物體從低溫，以階梯式加熱到較高溫度，例如由7〇 C，到90 C’到125°C，到150°C，每個溫度保持一段時間。或 者，當使用特定前身產物物(例如呋喃甲醇或呋喃樹脂)時， 固化也可以經由在室溫下加入固化添加劑例如酸添加劑來 達成。在一個實施例中，此固化可以用來維持金屬觸媒在 碳中的均勻分佈。 在形成配料混合物物體之後，將它供乾，或者選擇性地 將它固化，讓此成型物體接受碳化步驟。例如，配料混合物 物體（固化或未固化)在去除-〇2的大氣中經歷高碳化溫度 來碳化。此碳化温度可以從600到120(rc，在特定實施例中 從700到l〇〇(TC。碳化大氣可以是惰性的，主要包含無反應 性的氣體，像N2, Ne，Ar，它們的混合物等。在去除的大 氣中，在碳化溫度下配料混合物物體中所包含的有機物質 會分解，留下含碳殘留物。如大家所預期的，在這個高溫步 驟中’會有複雜的化學反應發生。這些反應主要可以包括. (1)分解碳源材料，留下含礙物體； (.i i)分解金屬觸媒源材料； 第47 頁 200914126 (III) 分解琉源材料； (IV) 硫躁材料和碳源材料之間的反應·， (v)硫源材料和碳之間的反應；
Mm##和金屬觸媒源材料之間的反應； (VII) 金屬觸媒源材料和碳源材料之間的反應； (VIII) 金屬觸媒源材料和碳之間的反應。 最主要的淨效應包括:（1)金屬觸媒源材料及/或金屬 觸媒的再分佈;⑵销再分佈;⑶從硫-_料(例如硫酸 鹽，琉化物等)形成元素硫;（4)從硫-源材料(例如元素硫） 形成含-硫化合物;（5)形成氧化形式的金屬觸媒;（6)形成 硫化物形式的金屬觸媒;（7)還原部分金屬觸媒源材料。在 碳化期間，有部分的硫(特別是呈元素狀態的那些)，和部分 金屬觸媒源材料(例如ΚΙ)，可以被碳化大氣清除。 碳化步驟之結果為具有硫及金屬觸媒分佈其中之碳化 物體。不過，該碳化配料混合物物體通常並不具有有效吸 附毒性元素所需要之比表面積。為了得到具有高比表面積 ，碳化配料混合物物體更進一步加以活性化。石炭化配料混 合物物體可在例如由C〇2, HA C〇2與Η£)混合物，C〇2及氮氣 混合物，Μ)及氮氣混合物，及c〇2及另一惰性氣體混合物例 如在提高活性化溫度下在含C〇2及/或贴氣體選取出氣體 中活性化。氣體實質上為純CO或恥(蒸氣),C〇2及肋混 合物，或C〇2及/或腦與惰性氣體例如氮氣及/或氬氣。使 用氮氣及C〇2組合物可導致節省費用。可使用c〇2及氮氣具 有C〇2含量可低至2%或更低。一般能夠使用c〇2及氮氣混合 第48 頁 200914126 物，並具有C〇2含量為5-50%以節省處理費用。活性化溫度 能夠在600°C至1000。(：，在特定實施例中為60CTC至90(TC。 在該步驟過程中，碳化配料混合物物體之部份碳結構中度 地被氧化： C〇2(g)+C(s)-> 2C0(g) H2〇(g)+C(s)-> H2(g)+C0(g) 導致碳物體結構受到侵蝕以及活性碳基質之形成,其界定 出夕個奈米尺度及微型尺度之活性碳基質。活性化條件（ 時間，溫度和大氣)可以調整以產生具有預期之比表面積 和組成份的最終產物。類似碳化步驟，由於此活性化步驟 的高溫，因此會發生複雜的化學反應和物理改變。我們高 度要求在此活性化步驟結束時，金屬觸媒可以遍佈此活性 碳基質。我們也高度希望在活性化步驟結束後，金屬觸媒 可以均勻地遍佈此活性碳基質。而且我們也高度要求，在 活性化步驟結束後，金屬觸媒存在至少識的孔隙壁板表面 積上。我們南度要求在活性化步驟結束時，硫可以遍佈此 活性碳基質。我們也高度希望在活性化步驟結束後，硫可 以均勻地遍佈此活性碳基質。而且我們也高度要求，在活 性化步驟結束後，硫存在孔隙壁板表面積至少3〇%，至少概 ’至:6(U，至少80%。面度要求在活性化步驟結束後，硫分 佈於整個活性碳基質。高度要求在活性化步驟結束後，硫 實質上均勻地分佈於整個活性碳基質。高度要求在活性化 步驟結束後，硫存在於至少3〇%，至少4〇%，至少50%,至少 ，或至少80%之孔隙壁板表面積上。 第49 頁 200914126 依據特定實施例，選擇配料混合物材料使得在活性化 後’吸附劑物體包含小於·重量比無機材料而異於礙，硫 以及金屬觸媒(在特定實施例巾小於1G%，在特定其他實施 例中小於5%)。 依據特定實施例，選擇配料混合物材料使得在活性化 後’吸附劑物體包含3〇%-5〇%重量比無機材料而異於碳，硫 以及金屬觸，其依據碳，硫以及金屬觸總重量。 在本發明處理的特定實施例中，所有的金屬觸媒源材 料和所有硫，擔都由原處形成方式包含在配料混合物 物體中，例如原處擠製，禱造等。此處理的最主要優點是： (a)避免接下來將硫裝載到活性碳物體中的步驟(例如浸潰 )’-此潛在地降低了處理步驟，增加整體的處理產量，並且 降低處理成本;（b)可以在吸附劑物體中獲得比一般浸潰還 要更均勻的活性吸附部位(金屬觸媒和琉)分佈；以及(c)讓 金屬觸媒和硫持久並堅固地固定在吸附劑物體中可以在一 段很長的作用時間内忍受欲處理的流體流道流過。浸潰可 以讓浸潰物種(例如金屬觸媒和硫)在大孔隙(例如微型尺 寸的那些)的外小室壁板和壁板表面上較良好的分佈。要 將浸潰物種裝載到奈米尺寸孔隙的高百分比壁板表面上會 相當耗時且困難。對於擁有4〇〇到2〇〇〇m2/g高比表面積的 活性碳，其大部分表面積是由奈米孔隙所構成。因此，我們 相信，典型的浸潰步驟很難將浸潰物種裝載到這類活性碳 材料的大部分比表面積上。此外，我們相信，典型的浸潰步 驟會在大孔隙的外小室壁板及/或壁板表面上產生厚且相 第50 頁 200914126 當摘治的浸潰物種層，因而阻斷進出較小孔隙的流體通道， 大大降低了活性碳的吸附功能。更進—步的，我們相信，在 典型浸潰步驟中，浸潰物種主要是由相當弱的物理力來 • 固定可能不足以在流體流道中長期使用。 • *然而，在特定實施例中所有金屬觸媒及/或硫未必需要 — 遍佈活性碳基質，更不用提大體上均勻分佈。在這些實施 • 例中，並非所有金屬觸媒源材料和硫-源材料都使用原處方 式戦雜觀合物健巾。目此可財餘潍化步驟 之後，進行特定金屬觸媒及/或硫的浸潰步驟。或者，在活 性化步驟之後可以進行一個步驟，使用含_硫及/或含—金屬 觸媒的大氣來處理活性化物體。這種活性化後的金屬觸媒 名載，對於热法忍受碳化及/或碳化步驟的金屬來說特別有 用，例如以有機金屬化合物為主的那些，像乙醯丙酉同鐵。 .旦开)成了本發明的活性化吸附劑物體之後，可以再 讓匕接文後-修整步驟，例如製丸，研磨，堆疊組合等。然後 ’本毛月之各種形狀和組成的吸附劑物體可以被裝載到固 疋床中，此固定床會被放在欲處理的流體通道中。 本發明的另一項是擠製配料混合物物體，其包含： ’ （1)由未固化的可固化聚合樹脂構成的碳源材料； (II)含硫材料顆粒； (π I) A屬觸媒，可以是財形式或含金屬的化合物； 其中金屬觸大體均自地分佈挪鑛製配料混合物 物體的材料中。 依據本發Μ纖崎混合物物麟找關，含硫材 第51 頁 200914126 料顆粒貫^上均自地分佈於顧彡擠製配料混合物物體中。 依據本發明擠製配料混合物物體特定實施例,含硫材 料包含至少50%莫耳比元素之硫。 、、依據本發明擠製配料混合物物體特定實施例，含硫材 料包含元素硫，琉酸鹽，亞硫酸鹽，硫化物,c&，以及其他含 硫化合物。 .依據本發a赠製g琳合物物體彳鍵實施例，擠製配 料混合物更進一步包含： (IV)黏接劑材料;及/或 (Ό無機填充材料;及/或 (VI)潤滑劑。 依據特定實施例,彳齊製配料混合物包含小於20%重量比 胁碳，含硫域概极金細媒，在特定 貫施例中小於⑽，在特定其他實施例中小於5%。 實翻，練配料混合物包含2赃50%重量 比無機材料而異於碳，含硫無機材料，水及金屬觸媒。在特 ^只施例中，材料為抗熱無機材料，其在80(TC下為化學穩 疋的，在特定實施例中為l〇〇〇°C。 依據特定實施例，擠製配料混合物包含抗熱無機材料， -、由堇月石，莫來石，矽石，礬土，其他氧化物玻璃，其他氧 ，物陶瓷，其他耐火性材料，以及其混合物及組合。依據特 定實施例，抗熱無機材料由微型尺度孔隙所構成。 本發明藉由下列非限制性範例顯示出。 範例： 第52 頁 200914126 範例1: 一個播製組成份的配方是46%液態可溶紛搭樹脂，1%潤 滑油，13%堇青石粉末，9%硫粉末，7%乙酿丙酮鐵，1跳纖維素 • 纖維，5% Methocel黏結劑和1%硬脂酸鈉。將此混合物混合 • ，然後擠製。然後將擠製蜂巢體在15(TC的空氣中烘乾並固 化，接下來在氮氣中碳化，並在二氧化碳中活性化。然後利 用此/舌性石反蜂巢體試樣來測試汞去除能力。此測試是在16 〇 C, 22^^/111入口元素汞濃度下進行。汞的載體氣體包含 N2, ^〇2, 〇2和C〇2。氣體流動流量是750毫升/分鐘。總汞除 去效率是86%,而元素汞去除效率是ι〇〇〇/〇。 範例2: 另一擠製組成份進行擠製，其類似於範例1，但是12%堇 青石粉末替代13%以及4%乙醯丙酮鐵以及4%硬化鉀替代7〇/〇 乙醯丙酮鐵。在活街匕後，這些試樣顯示出總采去除效率 是霞，而元素汞去除效率是1〇〇%。在組成份中存在耵因而 提局效率。
'V 範例3: •在忒5式驗中，擠製組成份為59%可溶紛搭樹脂，1 酸， 1%成9%硫粉末’ 3°鐵氧化物，ι9%纖維素纖維,7% 黏接劑以及財脂酸納。這些試樣加以擠製，固化，碳化， 活性化以及蝴細1分職對總綠元絲絲性能作 測試。總汞及元素汞去除率分別為87%及97%。 範例4: 在該試驗中使用氧化疑作為金屬觸媒來源，其組成份 第53 頁 200914126 為6% Mn〇2,13%堇青石，7%硫，19%纖維素纖維,5% Methocel 黏斧劑，1%硬脂酸納，47%可溶酚醛樹脂,1%磷酸以及1%油。 依據該組成份試樣之汞去除效率為總汞及元素汞去除率分 別為92¾及98%。 範例5: 在該試驗中硫與锰以MnS加入以替代元素硫。組成份 為15%堇青石，10% MnS, 20%纖維素纖維，5% Methocel黏接 劑，1似更脂酸鈉，47%可溶酚醛樹脂，以及1%油。 由於固化，碳化以及活性化，這些蜂巢體對總汞及元素 汞去除率分別為84%及93%。 範例6: 重複範例5之試驗，但是利用硫化鉬(μ〇&)替代MnS。 這些試樣對總汞及元素汞去除率分別為90%及96%。 這些範例顯示本發明之吸附劑物體能夠顯現高效率去 除汞。預期本發明吸附劑物體亦有用於作為由流體中吸附 其他毒性元素例如鎘，鉻，鉛，鋇，鈹，鎳，鈷，鈒，鋅，銅，猛， 銻，銀，鉈，砷，和硒，該流體例如煙道以及煤氣化之氣體。 範例7: 在該試驗中，擠製組成份為14%焦煤，47%g分樹脂，7%硫， 7%氧化锰，18%纖維素纖維，5%黏接劑以及1獅更脂酸納。這 些言之樣加以擠製，固化，碳化以及活性化如同範例1。 試樣再進行汞去除容量測試。測試在下進行入 口元素水濃度為24/ig/m。汞承載氣體含有n2, hq N〇x 〇2以及C〇2。氣流流量為650ml/分鐘。總采及元素采去除 第54 頁 200914126 率分別為100%及99%。參閱底下表η。 範例8: 在該範例中，擠製組成份為丨跳固化含硫之紛樹脂,45% 盼樹脂，8¾硫，7%氧化猛，18%纖維素纖維，4%黏接劑以及1% 硬脂酸鈉。這些試樣加以擠製，固化，碳化以及活性化如同 範例1。活性碳試樣進行測試如同範例。總汞及元素采去 除率分別為100%及99%。參閱底下表π。範例7及8兩者達 成極良好的去除效果。 包含不同成份之各種吸附劑物體對鞏去除效率作測試 。測試結果列於底下表I中。本案所有表以及附圖中取〇或 Hg(0)係指元素之汞;HgT或Hg(T)係指總汞，包含元素及氧 化之汞。Eff(Hg。)或Eff(Hg(〇))係指相對於元素汞之快速 汞去除效率，以及Eff(HgT)或Eff(Hg(T))係指相對於所有 氧化狀態汞之快速汞。如上述所說明，Eff(Hg(x))依下列 公式計算:Eff(Hg(x))KC〇-Ci)/Cd*10〇% 其中C。為在某一測試時間Hg(x)入口處濃度，以及 之出口濃度。 在表I中试樣編號C及D清楚地顯示出假如配料混合物 材料中亦包含元素硫，則包含MnS之吸附劑物體傾向具有較 尚的性能，而高於假如配料混合物材料中亦並不包含元素 硫情況。 圖1是比較根據本發明的吸附劑物體測試試樣，和比較 用之吸附劑物體一段時間内的采去除能力圖。左邊垂直軸 疋每單位質量，被吸附劑物體測試試樣所捕獲的汞聚集量（ m 55頁 200914126 MSS, mg/g)。右邊垂直軸是測試吸附劑物體的瞬間采去除 效率(Eff(Hg))，是根據上面公式_量並計算 汞去除效率。水平軸是試樣曝露於測試氣體的時間。部分 此圖中的Eff(Hg)也顯示在底下的表m中。根據本發明的 吸附劑物體包含硫，原處擠製此〇2作為金屬觸媒來源，和大 約45%重量比的堇青石作為無機填充料。試樣2. 2是比較性 吸—物體，其包含非原處擠製金屬觸媒來源，比較性硫和 堇月石里，以及/文’貝FeSCk和。曲線1〇1和1〇3分別顯示根 據本發明之吸附劑物體的Eff (Hg)和MSS。曲線210和203分 別顯示比較性吸附劑物體的Eff(Hg)和MSS。從此圖和表ΠΙ 的資料可以看出，即使在曝露於包含大約2〇 A g/m3之總汞 量的模擬煙道氣中250小時之後，吸附體也沒有顯示急遽下 降的汞去除效率，這表示在達到飽和(或汞失效點)之前，有 相當大量的汞可以被吸附材料捕獲。曲線21〇和表ΙΠ的資 料顯示在50小時一直到大約7〇小時測試終止期間，比較性 吸附劑物體的瞬間汞去除效率有急遽的連續下降，這表示 此吸附劑物體短時間就飽和了。曲線1〇3和203在測試早期 有某種程度的重疊，但是2〇3在大約69小時結束。 圖1顯示本發明這個實施例的吸附劑物體，包含原處擠 製金屬觸媒來源，可以比含有浸潰金屬觸媒來源的吸附劑 物體具有高很多的汞去除能力，特別是長時間下來。不受 限於特定理論，我們相信本發明之吸附劑物體的優越效能 是由於更均勻的金屬觸媒分佈，以及活性破基質中的孔隙 較少被金屬觸媒所阻斷。 第56 頁 200914126 圖2顯示針對各種入口汞濃度，根據本發明一個實施例 之吸附劑物體的入口汞濃度(CHgO)和出口汞濃度(CHgl)。 此圖很清楚地表示本發明特定實施例的吸附劑物體可以用 來有效地去除各種汞濃度的汞(從超過70到大約25/zg/m3 的範圍）。 圖3為依據本發明吸附劑物體之部份斷面sem影像，其 包含在原處擠製之金屬觸媒。由影像，並未觀察到金屬觸 媒或硫累積。圖4為包含後活性化浸潰金屬觸媒的比較性 吸晌劑物體部份斷面SEM影像。小室壁板上清楚可見白色 材料層為浸潰金屬觸媒。相信該相當密實浸潰層金屬觸媒 能夠封閉入口進入小室壁板内側許多大尺度以及微小孔隙 ，降低比較性吸附劑物體整體性能。 熟知此技術者能夠對本發明作許多變化及改變而並不 會脫離本發明找神及_。本發明將含芸這 些變化及改變，只要其在下列巾請專概圍及同等情^ 圍内。 第57 頁 200914126 表1 mmm 舖觸媒源 沏撕間 (柳 HgT入口濃 度(μ*3) Eff(Hg°) (%) E_gT) (%) A Mn〇2 20 22 98 92 B MoS2 24 22 96 90 C ΜηίΗ酉屮呉有 儿素硫） 20 22 98 92 D MnS (酉脚中不具 有滴硫） 19 22 93 84 E Cr203 24 22 98 88 F CuO 及 Cu2S 19 22 97 90 G Fe2〇3 20 22 97 87 H 乙醯内_載 (FeAT) 19 22 100 87 I FeAT 及 ΚΙ 20 22 100 90 第58 頁 200914126
表II s'纖fl號 灘却寺間 (/術） Hg(T)，入口濃 度.(μ咖3) Hg(0)纖 纖％) Hg〇T)揚 效萌％) 7 ' 72 24 99 100 8 72 22 99 100 第59 頁 200914126 1—» 編號 汞去除效韦（％) ο — 時間(小時） 00 NJ οο ο to L*J OC OC Lk) S g 00 00 oo K) OC 00 00 U) oo Lk) 00 K> 00 兰 g 00 OC 00 00 s 1 00 00 1 00 1 00 00 100 1 00 150 1 00 KM 200 1 OC 〇\ 250 ΪΙΙ 200914126 【圖式簡單說明】 了 g本發明，以及在此加入構成 說明書之一部份。 圖1是曲線圖，其比較根據本發明在原處擠製金屬觸媒 所構成吸附劑以及包含經過一段時間浸潰金屬但是並非原 處擠製金屬觸所構成吸附劑測試試樣之汞去除容量。 圖2是曲線圖，其顯示根據本發明一項實施例在入口處 不同的汞濃度下吸附劑物體入口汞濃度(CHg〇)以及出口汞 濃度(CHgl)。 圖3為依據本發明在原處擠製金屬觸媒實施例之吸附 劑物體部份斷面的SEM影像圖。 圖4為依據浸潰金屬觸媒後活性化所構成吸附劑物體 部份斷面之SEM影像圖。 【主要元件符號說明】 本發明吸附劑物體之Eff(Hg)曲線101;本發明吸附劑 物體之MSS曲線103;比較性吸附劑物體之Eff(Hg)曲線 210.;比較性吸附劑物體之MSS曲線203。 第61 頁

Claims (1)

  1. 200914126 十、申請專利範圍： 1. 一種吸附劑物體，其包含： 活性碳基質； 竣，可以是任何氧化狀態，為元素硫或是包含硫的化合物 或分子部份;以及 金屬觸媒，可以是任何氧化狀態，為元素金屬，或是包含 金屬的化合物或分子部份； 其中金屬觸媒分佈在整個活性碳基質中。 2. 依據申請專利範圍第1項之吸附劑物體，其中硫分佈於整 個活性碳基質中。 3. 依據申請專利範圍第1或2項之吸附劑物體，其中金屬觸 媒貫質上均勻地分佈於整個活性礙基質中。 4·依據申請專利範圍第1或2項之吸附劑物體，其中硫實質 上均勻地分佈於整個活性碳基質中。 5·依據申凊專利範圍第1或2項之吸附劑物體，其中至少部 份金屬觸媒化學地鍵結至至少部份琉。 6. 依據申請專利範圍第1或2項之吸附劑物體，其中至少部 份硫化學地鍵結至至少部份活性5炭基質中之碳。 7. 依據申請專利範圍第1或2項之吸附劑物體，其中至少部 份硫或金屬觸媒之狀態能夠與録，汞，鉻，鉛，鋇，鈹，鎳，鈷 ，飢，鋅，銅，猛，錄，銀，銳，坤或石西化學地鍵結。 8. 依據申請專利範圍第1或2項之吸附劑物體，其中至少部 份硫之狀悲能夠與采化學地鍵結。 9. 依據申請專利範圍第1或2項之吸附劑物體，其中至少部 第62 頁 200914126 份硫為零價。 10. 依據申請專利範圍第9項之吸附劑物體，其中在活性碳 基質孔隙壁板表面上至少1〇鮮危為零價，其以XPS量測。 11. 依據申請專利範圍第1或2項之吸附劑物體，其中至少部 份硫為非零價。 12. 依據申请專利範圍第1或2項之吸附劑物體，其中吸附劑 物體包含金屬觸媒，其由下列形式選取出：（i)鹼金屬和鹼 土金屬的鹵化物，氧化物及氳氧化物;（i i)貴金屬及其化合 物;（1 i i)鈒，鉻，猛，鐵，銘，鎳，銅，辞，銳，鉬，銀，鶴，和鋼系 元素的氧化物，硫化物:和鹽類;及(iv)兩種或多種(i)，（ii) 和（iii)的組合和混合物。 13. 依據申請專利範圍第1或2項之吸附劑物體，其中吸附劑 物體包含金屬觸媒，其由下列形式選取出：⑴猛之氧化物， 硫化物和鹽類;（i i)鐵之氧化物，硫化物和鹽類;（i i i)⑴ 和ΚΙ的組合;（iv) (i〇和ΚΙ的組合;以及(v)任兩種或多種 (i)，（ii), (iii)和（iv)的混合物和組合。 14’依據申请專利範圍第1或2項之吸附劑物體，其中吸附劑 物體包含鹼土金屬氫氧化物。 15·依據申請專利範圍第1或2項之吸附劑物體，其中金屬觸 媒促使一種或多種下列有毒元素由與吸附劑物體接觸之流 體专除:鎘，汞，鉻，錯，鋇，鈹，鎳，钻，鈒，辞，銅，氟錄，銀， !匕，坤或砸，其任何一種能夠為任何氧化整體以及可為元素 形式或包含元素之化合物形式。 16.依據申請專利細第15項之吸_物體，其中金屬觸媒 第63 頁 200914126 促使一種或多種坤，鑛，采及碼由與吸附劑物體接觸之流體 去除。 17. 依據申請專利範圍第1或2項之吸附劑物體，其中包含5〇 %至97%重量比之活性碳。 18. 依據申請專利範圍第1或2項之吸附劑物體，其中包含至 少60%重量比之活性碳。 19. 依據申請專利範圍第1或2項之吸附劑物體，其中包含數 量小於40%重量比之無機填充料。 20. 依據申請專利範圍第1或2項之吸附劑物體，其中包含代 至20%重量比之硫。 21. 依據申請專利範圍第1或2項之吸附劑物體，其中包含 至25%重量比之金屬觸媒。 22. 依據申請專利範圍第1或2項之吸附劑物體，其中包含至 少91%重量比之活性碳，硫以及金屬觸媒。 23. 依據申請專利範圍第1或2項之吸附劑物體，其中活性碳 基質為未中斷及連續性物體形式。 24. 依據申請專利範圍第1或2項之吸附劑物體，其中吸附劑 物體為單體形式。 25. 依據申請專利範圍第24項之吸附劑物體，其中吸附劑物 體為蜂巢體單體形式。 26. —種吸附劑物體，其包含： 活性碳； 石参，可以是任何氧化狀態，為元素硫，或包含硫的化合物 或分子部份;和 第64 頁 200914126 金屬觸媒，可以是任何氧化狀態，為元素金屬，或包含此 金屬的化合物或分子部份； 其中至少有一部分金屬觸媒化學地鍵結至至少部分硫。 27. 依據申請專利範圍第部項之吸附劑物體，其中至少部份 硫化學地鍵結至至少部份活性碳基質中之碳。 28. 依據申請專利範圍第丨或26項之吸附劑物體，其中吸附 劑物體對RFG1，RFG2及/或哪3之初始汞去除效率至少為 90°/〇。 29. 依據申請專利範圍第丨或26項之吸附劑物體，其中吸附 劑物體對RFG1，RFG2及/或哪3之汞去除容量至少為〇. 〇5 mg/g ° 30. —種吸附劑物體，其包含： 活性碳； 硫，可以是任何氧化狀態，為元素硫，或包含硫的化合物 或分子部份;和 觸媒，可岐任何氧化狀態，為元素金屬，或包含此 金屬的化合物或分子部份； 其中吸附劑_對_，RFG2及/或RFG3之初蛛去除效 率至少為90%。 31. —種吸附劑物體，其包含： 活性石炭； 硫，可以是任何氧化狀態，為元素硫，或包含硫的化合物 或分子部份;和 金屬觸媒，可叹任何氧化雜，私素金屬， 或包含此 第65 頁 200914126 金屬的化合物或分子部份； 其中吸關物體對RFG1，_及/貞_ U 少為 0. 05mg/g。 32. -種製造吸_碰之處理祕，鱗理過程包含. (A)提供由配料混合物材料所形成的配料混合物物體該 材料包含碳珊料，硫賴料,金侧獅、材料，和選擇^ 填充料材料，其巾麵親爾楊趨均皱分佈在此 混合物中； (P)碳化此配料混合物物體;並且 (C)活性化此碳化的配料混合物物體。 33. 鎌申請專利範圍第32項之處理過程，其中在步驟⑴ 令，碳源材料包含:合成含碳聚合物材料活性碳粉末;木炭 粉末;煤脂焦油類;石油遞青;木屬;纖維素和它們的衍生物 ;麵粉;堅果殼粉;婦;焦碳;煤;或它們之中任何兩種或多 種的組合。 34依據申請專利細第32或33項之處理過程，其中在步驟 (A)中’硫源材料包含:硫粉末;含硫粉末狀樹脂;硫化物;硫 酸鹽;和其他含硫化合物;或是它們其中任何兩種或多種的 混合物或組合。 35.依據申請專利範圍第32或33項之處理過程，其中在步驟 (A)中’金屬觸媒源材料由下列選取出：（丨）貴金屬及其化合 物;（η)鹼金屬和鹼土金屬的鹵化物，氧化物以及氫氧化物 ’（111)叙’絡，猛，鐵，銘，鎳，銅，鋅，銳，紙銀，鶴，和鑭系元 素的氧化物，硫化物，硫酸鹽，醋酸鹽和鹽類；以及(iv)兩種 第66 頁 200914126 或多種(i), (ii)和（iii)的組合和混合物。 36.據申凊專利範圍第32或33項之處理過程，其中在步驟 (A)中，金屬觸媒源材料由下列選取出：⑴猛之氧化物碎 化物和鹽類;（i i)鐵之氧化物，硫化物和鹽類;（丨丨丨）（i) 和KI的組合;（iv) (ii)和KI的組合;以及(v)任兩種或多種 (i)，（ii), (iii)和（iv)的混合物和組合。 37·據申請專利範圍第32或33項之處理過程，其中在步驟 中，配料混合物材料包含酚樹脂及/或呋喃醇為主樹脂。 38. 據申請專利範圍第32或33項之處理過程，其中在步驟(A) 中，配料混合物材料當在固化溫度下施以熱處理時配料混合 物為可固化。 39. 據申凊專利範圍弟32或33項之處理過程，其中步驟(a) 包含擠製配料混合物材料以形成擠製之配料混合物物體。 40. 據申請專利範圍第32或33項之處理過程，其中步驟(a) 包含在固化溫度下固化擠製配料混合物物體以得到固化之 配料混合物物體。 41. 據申請專利範圍第32或33項之處理過程，其中步驟(B) 包含藉由對配料混合物物體在缺氧氣體中施以提高之碳化 溫度而碳化。 42. 據申請專利範圍第32或33項之處理過程，其中步驟(C) « 包含在提高活性化溫度氣體中使碳化配料混合物物體活性 化，該氣體由C〇2, HA及C〇2與之混合物,C〇2及氮氣之 混合物,C〇2及氮氣之混合物,M)及氮氣之混合物，以及C〇2 及另一惰性氣體之混合物選取出。 第67 頁 200914126 43. 據申請專利範圍第32或33項之處理過程，其中配料混合 物材料之選擇使得在步驟(C)結束時，吸附劑物體包含小於 20%重量比異於碳，硫以及金屬觸媒之無機材料。 44. 據申請專利範圍第32或33項之處理過程，其中配料混合 物材料之選擇使得在步驟(C)結束時,吸附劑物體包含小於 30%至50%重量比異於碳，硫以及金屬觸媒之無機材料。 45. —種擠製配料混合物物體，其包含： ⑴碳源材料，其包含未固化，可固化之聚合物樹脂； (II) 含硫材料之顆粒； (III) 金屬觸媒，為元素形式或為包含金屬觸媒之化合物 中； 其中金屬觸媒實質上均勻地分佈於形成擠製配料混合物 物體之材料中。 46. 據申請專利範圍第45項之擠製配料混合物物體，其中含 硫材料之顆粒實質上均勻地分佈於形成擠製配料混合物物 體之材料中。 47. 據申凊專利細第45或站項之擠製配料混合物物體，其 中含硫材料包含至少50%莫耳比之元素硫。 48. 據申請專利範圍第45或46項之姆配料混合物物體，其 中包s小於20%重1比異於水，碳，含硫材料以及金屬觸媒 之热機材料。 饥據申請專利細第45或46項之擠製配料混合物物體，其 中包3 2G%至50%重量比異於水，碳，含硫材料以及金屬觸媒 之無機材料。 200914126 50· —種由流體去除毒性元素之方法，該方法包含將流體與 依據申請專利範圍第1項之吸附劑物體接觸。 51. 依據申請專利範圍第50項之方法其中有毒元素為鑛， 汞，鉻，紙鋇，鈹，鎳，鈷，鈒，鋅，銅，結，銻，銀，銘，钟或石西， 其可為任何氧條態以及可為;^素财或&含元素之化合 物肀。 52. 依據申請專利細帛5〇項之方法，其中流體為包含采之 氣流以及在氣流巾至彡、顺料味為元素采。 53. 依據申請專利範圍第5〇項之方法，其中流體為包含采之 氣流以及在氣齡至少50%莫耳味為元素汞。 54. 依據申請專利範圍帛5〇項之方法，其中流體為氣體，該 氣體包含汞以及小於5〇ppm體積比之hci。 55. 依據申請專利細帛50項之方法，其中流體為氣體，該 氣體包含汞以及小於3ppm體積比之s〇3。 56. 依據申請專利範圍第54項之方法，其中流體為氣體，該 氣體包含汞以及小於3ppm體積比之s〇3。 57. 依據申凊專利範圍第50-56項任何一項之方法，其中流 體為煤燃燒煙道氣體。 58. 依據申請專利範圍第26或27項之吸附劑物體，其中吸附 劑物體包含金屬硫化物。 59. 依據申請專利範圍第26或27項之吸附劑物體，其中吸附 劑物體包含FeS，MnS，Μ〇2&,或CuS。 60. 依據申請專利範圍第26或27項之吸附劑物體，其中吸附 劑物體更進一步包含元素;5危。 第69 頁 200914126 61.依據申請專利範圍第26或
    !匕，石申以及石西，其可為任何氧化狀態以及可為元素形式或包 含元素之化合物。 7項之吸附劑物體，其中金屬 f寸劑物體之流 ，猛，銻，銀， 62.依據申請專利範圍第26或27項之吸附劑物體，其中金屬 觸媒促使一種或多種砷，鎘，汞以及硒由接觸吸附劑物體之 流體去除。 63·依據申請專利範圍第26或27項之吸附劑物體，其中吸附 劑物體為蜂巢體單體形式。 第70 頁
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