TW200938291A - Process for abating toxic metals from a fluid stream - Google Patents

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200938291 九、發明說明： 【發明所屬之技術領域】 本發明係關於由流體流去除毒性金屬之處理過程以及 製造去除毒性元素處理過程之吸附顆粒的處理過程。特別 是’本發明係關於減少毒性元素處理過程，其包含將含有毒 性元素流體流與含有活性碳及硫吸附劑材料顆粒接觸，以 及能夠由流體流例如氣流去除毒性元素以及藉由空氣乾 燥處理過程製造該吸附劑材料顆粒之處理過程。本發明有 用於例如由碳燃燒產生煙道氣流去除汞。 【先前技術】 汞為全球性污染物及污染劑，其能夠在自然情況下轉 移為潛在性毒性物種(例如甲基汞）。排放至大氣之汞能夠 在沉積到地球之前運行數千英哩。研究顯示出來自大氣之 汞亦能夠沉積於靠近排放源附近之區域。被人類特別是小 孩攝入之汞會導致各種健康之問題。 燃燒煤發電廠以及醫藥以及大眾廢棄物焚化爐為有關 汞排放至大氣人類活動之主要來源。人們估計在美國每年 由燃燒煤發電廠排出汞約為48公頓。不過，到目前並無以 合理價格有效控制汞排放之技術可供利用，特別是元素汞 之排放控制。 業界技術狀態顯示能夠控制元素汞以及氧化汞為活性 碳注入(ACI)。ACI處理過程包含注入活性碳粉末至煙道氣 流以及使用織品過渡器（FF)或靜電沉澱器（ESP)以收集已 吸附汞之活性碳粉末。通常，ACI技術受限於活性碳材料之 200938291 性月b，其需要兩的碳與Hg比值以達成所需要采去除數值(> 90%)，其導致高價格之吸附材料。高的碳與Hg比值建議使 用傳統活性碳材料之ACI技術無法有效地利用碳粉末之汞 吸附容量。 由於水溶性（氧化）汞為具有高濃度s〇2及HC1瀝青質煤 煙道氣體之主要汞物種，燃燒瀝青質煤發電廠使用溼式洗 滌器結合ΝΟχ及/或S02控制技術能夠去除90%汞。汞排放控 制亦能夠達成微粒排放控制。螯合劑能夠加入溼式洗滌器 以由排放物隔絕汞。不過，螯合劑増加費用，其由於金屬洗 務器腐姓以及處理螯合劑溶液問題所導致。不過，元素汞 為次瀝青質煤或褐煤煙道氣體中主要汞種類以及溼式洗滌 器並未有效去除元素汞，除非額外化學物加入系統内。先 刖技術揭示出將不同的化學物加入至氣流以協助汞之去除 。不過，將額外潛在環境有害物質加入至煙道氣體系統為 並不想要的。 特疋工業瓦斯例如在煤汽化製造出合成瓦斯會含有毒 性元素例如砷，鎘及硒，以及汞。高度要求所有這些毒性元 素在合成瓦斯供應作為工業及/或住宅使用之前必需實質 上加以去除。 存在破實需要吸附劑材料及/或處理過程，其能夠由流 體例如煙道氣體以及合成瓦斯以高容量去除汞及/或其他 毒性元素。 【發明内容】 因而’本發明提供一種處理過程以由流體流去除至少一 ❹ ❿ 200938291 種As, Cd, Hg及Se，其包含： (I)提供多種群組A顆粒之群組A吸附劑材料，該群組 附劑材料包含： 、 界定出多個孔隙之活性碳基質； 硫；以及 添加劑，使用作為促使由流體流去除至少一種As，Cd，

Se，其中 ’ ’ 添加劑分佈於整個活性碳基質；以及 (Π)將流體流與多種群組a顆粒接觸。 依據本發明處理過程之特定實施例，步驟（I)包含： (1.1)提供前身產物吸附劑物體，其標稱體積至少為1立 方毫米，實質上包含群組A吸附劑材料；以及 (I. 2)將前身產物吸附劑物體粉末化以形成多種群組a顆 粒。 依據本發明處理過程之特定實施例，步驟α· 1)中前身 產物吸附劑物體中硫分佈於整個活性碳基質中。 依據本發明處理過程之特定實施例，步驟（I. 1)中前身 產物吸附獅體巾添加劑實質上均自齡條整個活性碳 基質中。 依據本發明處理過程之特定實施例，步驟（I. 1)中前身 產物吸附劑物體中硫實質上均勻地分佈於整個活性碳基質 中。 依據本發明處理過程之特定實施例，步驟（I. 1)包含下 列步驟： 200938291 (A)提供配料混合物材料形成之配料混合物物體，該材料 〇 3炭來源材料，硫來源材料，添加劑來源材料以及附加上 填充劑材料，其中添加劑材料實質上均句地分佈於混合物 中； ⑻藉由將配料混合物物體在缺乏氧氣大氣中提高至碳 化溫度而加以碳化；以及 (с) 將碳化之配料混合物物體在含有⑶心或H2〇大氣中 ^ 提高活性化溫度下加以活性化。 依縣判處理棘之做實_，倾⑴包含下列 步驟： ⑷提供多種配料混合物顆粒，該材料包含碳來源材料， 石爪來源材料，添加劑來源材料以及附加上填充劑材料，其中 添加劑材料實質上均勻地分佈於顆粒中； ⑹藉由將配料混合物顆粒在缺乏氧氣大氣中提高至碳 化溫度而加以碳化；以及 ❹ ㈤將碳化之配料混合物顆粒在含有C〇2及/或H2〇大氣中 提高活性化溫度下加以活性化。 依據本發明歧過程之狀實_，步驟⑷包含： (al)混合碳來源材料，硫來源材料，添加劑來源材料以及 附加上填細材料以制實冑上均自混合物； (a2)由混合物形成溼式顆粒；以及 (аз) 將澄式麵乾燥轉到配觀合物顆粒。 依據本發明處理過程之特定實施例(稱為粉末實施例）: 在步驟（11)中，至少部份多種群組A顆粒在群組A顆粒加 200938291 入位置處以吸附劑粉末形式加入至流體流； 吸附劑粉末之群組A顆粒能夠與流體流運行至下游群組A 顆粒收集位置；以及 處理過程更進一步包含步驟（III)如下： (III)收集至少部份吸附劑粉末之群組A顆粒於群組a顆 粒收集位置處。 依據本發明包含上述步驟（ΙΠ)粉末之特定實施例，吸 Φ 附劑粉末之多種群組A顆粒實質上具有相同的組成份。 依據本發明包含上述步驟（III)粉末之特定實施例，步 驟（III)包含:藉由織物過遽器粉末收集器，靜電沉澱器，以 及其組合收集吸附劑粉末之群組A顆粒主要部份。 依據本發明包含上述步驟（ΠΙ)粉末之特定實施例，步 驟（111)包含:吸附劑粉末之群組A顆粒平均顆粒尺寸範圍 為1至200微米。在特定實施例中為5至微米；在特定實 施例中為5至30微米。 鲁 依據本發明處理過程之特定實施例（稱為粉末實施例） ，在步驟（II)中，至少部份多種群組A顆粒形成吸附劑床。 在特定實施例中，吸附劑床為堆聚吸附劑床。在特定實施 例中，吸嶋床為流化床。在特^實施财，制劑床為流 化床及堆聚吸附劑床之組合。 依據本發明處理過程之吸附劑床特定實施例，包含於 吸附劑床令多種群組A顆粒實質上具有相同的組成份。 依據本發明處理過程之特定實施例，其中在步驟（II) 中至少部份多種群組A顆粒包含於堆聚吸附劑床中，包含於 200938291 堆聚吸附劑床中群組A顆粒平均顆粒尺寸範圍為5至1〇〇〇微 米；在特定實施例中為1〇至200微米；在特定其他實施例中 為10至100微米。 依據本發明處理過程之特定實施例，其中在步驟（11) 中至少部份多種群組A顆粒包含於流化吸附劑床中，包含於 流化吸附劑床中群組A顆粒平均顆粒尺寸範圍為丨至2〇〇微 米；在特定實施例中為1〇至100微米；在特定其他實施例中 為1至50微米；在特定其他實施例中為1至2〇微米。 依據本發明處理過程之特定實施例（在此稱為吸附劑 床-粉末組合實施例"）： 在步驟（II)中，部份多種群組A顆粒包含於吸附劑床中； 在步驟（11)中，部份多種群組A顆粒在群組a顆粒加入位 置處以吸附劑粉末形式加入至流體流； 吸附劑粉末之群組A顆粒能夠與流體流運行至下游群組A 顆粒收集位置；以及 處理過程更進一步包含步驟（Η丨）如下： (III)收集至少部份吸附劑粉末之群組Α顆粒於群組a顆 粒收集位置處。 依據本發明處理過程之吸附劑床—粉末組合特定實施 例，吸附劑粉末之群組A顆粒收集位置在相對於吸附劑床上 游以及吸附劑粉末之群組A顆粒收集位置在相對於吸附劑 床下游。 依據本發明處理過程之吸附劑床_粉末組合特定實施 例，吸附讎末之群組A顆粒實壯具有相_組成份，以 200938291 及包含於吸附劑床中之群組A顆粒實質上具有相同的組成 份。 依據本發明處理過程之吸附劑床-粉末組合特定實施 例，吸附劑粉末之群組A顆粒以及包含於吸附劑床中之群組 A顆粒實質上具有相同的組成份。 依據本發明處理過程之吸附劑床-粉末組合特定實施 例，吸附劑粉末之群組A顆粒以及包含於吸附劑床中之群組 A顆粒具有不同的的組成份。 依據本發明處理過程之特定實施例（在此稱為"混合實 施例”），處理過程更進一步包含： (I )提供群組B吸附劑材料之多種群組β顆粒，該材料與 群組Α吸附劑材料不同；以及 (II )將流體流與群組B吸附劑材料之多種群組B顆粒接 觸。 依據本發明處理過程之混合型式特定實施例，群組B吸 附劑材料包含界定出多種孔隙之活性碳基質以及實質上不 含硫。 、 依據本發_理過程之混合型式實關，群組B吸 附劑材料包含界定出多種孔隙之活性碳基質以及實質上不 含包含於群組A吸附劑材料中添加劑。 依據本發日歧理雜之混合型式特定實關，群組B吸 附劑材料實質上包含活性碳。 依據本發明處理過程之混合型式特定實施例： 在步驟（Π)中，至少部份多種群組㈣粒包含於吸附劑床 200938291 中； 在步驟（π )中，至少部份多種群組B顆粒在群組㈣粒加 入位置處以吸附劑粉末形式加入至流體流； 吸附劑粉末之群組B顆粒能夠與流體流運行至下游群組B 顆粒收集位置；以及 處理過程更進一步包含步驟（III，）如下： (III )收集至少部份吸附劑粉末之群組B顆粒於群組B顆 赢 粒收集位置處。 響 依據本發明處理過程之混合型式特定實施例，群組B吸 附劑材料實質上包含活性碳。 依據本發明處理過程之混合型式特定實施例： 在步驟（IΓ )中，至少部份多種群組B顆粒包含於吸附劑 床中； 在步驟（ΙΓ )中，至少部份多種群組八顆粒在群組請粒加 入位置處以吸附劑粉末形式加入至流體流； 〇 吸附劑粉末之群組A顆粒能夠與流體流運行至下游群組a 顆粒收集位置；以及 處理過程更進一步包含步驟（III)如下： (111 )收集至少部份吸附劑粉末之群組A顆粒於群組A顆 粒收集位置處。 依據本發明處理過程之混合型式特定實施例，群組B吸 附劑材料實質上包含活性碳。 依據本發明處理過程之混合型式特定實施例，步驟（11) 及（ΙΓ )至少部份同時地進行。 第12頁 200938291 依據本發日歧理聰找合型式特定實施例， 及(in )至少在部份姻位置處至少雜啊地進 依據本發明處理雜之特定倾例，硫分佈I 組Λ吸附劑材料之活性碳基質。 1似砰 依據本發明處理過程之特定實施例，添加劑實質上均 勻地分佈於群組Α吸附劑材料之活性碳基質中。 :

依據本發明處理過程之特定實施例，硫實質上均句地 分佈於群組A吸附劑材料之活性碳基質中。 依據本發日鱗理過程之特定實施例，在群組A吸附劑材 料中，至少部份硫存在狀態能夠與汞化學性地鍵結。在特 定實施例中，在群組A吸附劑材料中，當以xps量測時在孔隙 壁板表面上至少10%硫實質上為零價。 依據本發明處理過程之特定實施例，在群組A吸附劑材 料中，添加劑選擇來自於：（i)鹼金屬以及鹼土金屬之氧化 物，硫化物以及氫氧化物；（i i)貴金屬以及其化合物；（i i 土） 鈒’鉻，鍾，鐵，鉛，鎳，銅，鋅，錕，翻，銀，鶴及鑭之氧化物，硫 化物以及鹽類；以及（iv)兩種或多種（i)，（ii)及（ni)之組 合物及混合物。 依據本發明處理過程之特定實施例，在群組A吸附劑材 料中，添加劑選擇來自於：（i)錳之氧化物，硫化物以及鹽類 ;(ii)鐵之氧化物，硫化物以及鹽類；（iii)KI與（〇之組合 物；（iv)KI與（ii)之組合物；以及(v)兩種或多種（i)，（ϋ)， (111)及（iv)之組合物及混合物。 依據本發明處理過程之特定實施例，群組A吸附劑材料 200938291 包含驗土金屬氫氧化物。 依據本發明處理過程之特定實施例，群組A吸附劑材料 包含至少91%重量比活性碳，硫以及其添加劑。 依據本發明處理過程之特定實施例，群組A吸附劑材料 包含50%至97%重量比活性碳。 依據本發明處理過程之特定實施例，群組A吸附劑材料 包含1%至20°/。重量比硫。 ❹ 依據本發明處理過程之特定實施例，群組A吸附劑材料 包含1 %至25%重量比添加劑。 依據本發明處理過程之特定實酬，群組A吸附劑材料 具有對RFG1之初始果去除效率至少為91%。 依據本發明處理過程之特定實施例，群組A吸附劑材料 具有對RFG2之初始汞去除效率至少為91%。 依據本發明處理過程之特定實補，群組A吸附劑材料 具有對RFG3之初始汞去除效率至少為91%。 ❹ 依據本發明處_程之特定實關，雜A吸附劑材料 具有對RFG1之初始采去除容量至少為〇. 1〇_。 依據本發明處理過程之特定實劇，群組A吸附劑材料 具有對RFG2之初始果去除容量至少為〇. 1〇呢々。 依據本發明處理過程之特定實關，群組A吸附劑材料 具有對RFG3之初始果去除容量至少為〇. 1〇mg/g。 ，依據本發明處理過程之特定實施例，流體流為包含汞 之氣流以及在流體流中至少⑽莫耳比汞為元素狀態。 依據本發明處理過程之特定實施例，流體流為包含汞 200938291 之氣流以及在流體流中至少5〇%莫耳比汞為元素狀態。 产依據本發明處理過程之特定實施例，流體流為包含采 之氣流以及小於5〇ppm體積比之HQ。 依據本發明處理過程之特定實施例，流體流為包含汞 之氣流以及至少3Ppm體積比之s〇3。

依據本發明處理触之較#酬，供處理過程 為製造包含吸_材料之雕;該㈣包含界定出多種孔 隙;硫；以及添加劑使用作為促使由流體流去除至少-種^ ，Cd，Hg，及Se，其中添加劑分佈於整個活性碳基質；其包含. ⑷提供錄配料―混合物齡，其包含絲源材料，硫來 源材料，添加練轉糾及附加上填細娜，其中添加 劑材料實質上均勻地分佈於顆粒中； ⑻藉由將配料混合物顆粒在缺乏氧氣大氣中提高至碳 化/皿度而加以 <化崎顺化之配料混合物物體；以及

(C)將碳化之配舰合物職在含有⑽及/或脱大氣中 提尚活性化溫度下加以活性化。 依據本發料二項目處理過程之特定實關 包含： ()此口反來源材料，硫來源材料，添加劑來源材料以及 附加上填充劑材料以得到實質上均勻混合物； (a2)由混合物形成溼式顆粒；以及 (a3)將澄式顆粒乾燥以得到乾燥配料混合物顆粒。 卢理2月特疋實關具有—種或多種下列優點。第一， 處理過程之狀實關_具麵⑼初始Hg去除效率以 200938291 及非常局Hg去除容量。第二，本發明處理過轉^實施例 能夠有效吸附不只氧化汞，同時也有效吸附元素采。更進 -步，依據本發明特定實_之處理擁_有效於由具 有高及低濃度HC1等之煙道氣流去除汞。第四，依據本發明 特定實施例之處理過程能財效於由具有高及低濃度娜 之煙道氣流去除汞。最後，依據本發明特定實施例之處理 過程能夠方便地被具有預先存在ACI|置燃煤發電廠採用。 本發明其他雜及伽將揭祕下解細說明中，業 界熟知此技術者將由說明書立即地瞭解部份或藉由實施說 明書以及申請專利範圍及附圖内容而明瞭。 人們瞭解先前-紐說明以及下_細說明只作為本 發明之範例，以及麵提供一個架構或概念以瞭解申請專 利範圍所界定本發明之原理及特徵。 所包含附®在於提供更進—步瞭縣㈣，以及在此 加入以及構成說明書之一部份。 【實施方式】 除非另作說明，在說明書及申請專利範圍中所使用全 部數目例如成分之重量百分比，尺寸和特定物理性能數值 的表示在所有情況下可加上"大約"加以變化。人們了解說 明書及申請專利範圍所使用準確數字數值形成本發明其他 實施例。已努力確贴例子巾_讀字數鮮確。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 200938291 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一種或多種金屬觸媒之實施例， 除非上下文清楚地表明。 像在此所使用成份之” wtVV1重量百分比，，除非明確說 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以ppm體積比表示除非另外表明。 在本發明中，存在於吸附劑物體及/或吸附劑材料中每 一元素係指所有情況，包含任何元素在任何氧化狀態，除非 另有說明。因而，在此所使用硫包括所有氧化狀態硫元素， 包括元素硫(0)，硫酸鹽（+6)，亞硫酸鹽（+4)，以及硫化物 (-2)。因而所謂硫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 據元素硫為計算基準，為了計算材料中硫的總數量目的任 何其他氧化狀態之硫將轉變為元素狀態。 所β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。 使用本發明處理過程中吸附劑物體群組Α顆粒可直接 地藉由使用各種在原處製造處理過程，或藉由將較大前身 產物吸附劑物體例如小粒，蜂巢體及其他單體粉末化製造 成具有所需要顆粒尺寸以及尺寸分佈之群組A顆粒。前身 產物吸附劑物體為所需要的以具有實質上相同的化學組成 份以及關鍵的物理雜例如整體孔隙料由於群組A顆粒 200938291 將使用於本發明處理過程之各種實施例中。因而，組成份 特性及群組A顆粒之物理特性可實施於顆粒或前身產物吸 附劑物體。 硫’金屬觸媒或者其他材料分佈於本發明吸附劑物體， 或擠製配料混合物物體，或配料混合物材料能夠以各種的 技術測量，但稀於，微探針，xps(x射線p光電#譜儀)，以 及與質譜儀結合的鐳射消餘加以量測。 ❹ 顯現特疋材料(例如 < 金屬觸媒等)在吸附劑物體或 八他物體特定平©斷面巾分佈特㈣方法·述如下。該 方法被稱為分佈特徵方法。

假如總截面大於5〇〇微米χ5〇〇微米選擇至少5〇〇微米X 5〇〇微米橫截面的目標試驗區域。假如小於或等於_微米 χ500微米，全部斷面為單—目標測試區域。目標測試區域 總數是p(正整數）。 、，每一目標測試區以格線區分為多個分離20微米x20微 ❹ 米區域。只有有效面積(如底下定義）並不小於4〇平方微米 之區域將被考慮以及有效面積低於40平方微米之區域說明 於說明於底下數據處理中。因而目標測試區域所有方形試 樣區域之總有效面積(ate)為. ATE = Y]ae(i) 其中ae⑴為區域i之有效面積，以及n為目標測試區域中方 形試樣總數目，其中ae⑴_平方微米。各別方形區域 (i)之平方微米面積計算如下： ae(i)=400-av(i) 200938291 其中aV(1)為方形區域i内大於10平方微米任何空隙孔隙 或自，空間以平方微米為單位之總面積。 ’” μ 1測每—方形區域i具有平均濃度c(i)，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 ^相關材料之莫耳來表示。所有C(i)(i=l至1〇再以減少順 序列出形成數歹,j⑽⑴，⑽⑵，⑽⑶…⑽(n)，其中⑽

⑴為所有η區域中最高c⑴以及⑽⑹為所有η區域中最 低C (1)。在目標測試區域中所有η個區域中具有最高濃度 之5%算術平均濃度為CON(max) 。因而： /ΛΤ(〇.〇5χ«) T,CON(m) CCW(max) =—㈣__ INT(0.05xn) 其中INT(0.05xn)為大於或等於ο』—之最小整數。如在 此所使用，運算瓶INT⑴產生大於或等於χ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： η y^CON(m) CON(mm)^^l=mm95xn) 一 η — ΙΝΤ(0·95 χ η) 目標測試區域之算術平均濃度為c〇N(av) 。因而： η ^CONim) CON {αν) = ^- η 對於所有Ρ個目標測試區域，所有C0N(av)(k)(k=1至Ρ) 再以減小順序列出形成數列CONAV(l)，C0NAV(2), C0NAV(3) ，·. · CONAV(p)’ CONAV(l)為所有p個目標測試區域中最高c〇N (av)(k)’以及CONAV(p)為所有p個目標測試區域之算術平 200938291 均濃度為CONAV(av)。因而： J^CONAV(k) CONAV(av) =坦-

P 在能夠使用於本發明處理過程之特定實施例中作為顆 粒，前身產物吸附劑物體或兩者之特定群組A吸附劑材料中 有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) ❹ 以及(胍x)/CON(av)S30。在特定其他實施例中， 需要 CON(av)/CON(min)S20,以及 CON(max)/CON(av)S20 。在特定其他實施例中，需要C〇N(av)/c(M(min)S15,以及 a}MCmax)/〇)M(av)$15。在特定其他實施例中，需要c〇N (av)/CON(min)Sl〇,以及 CON(max)/c〇N(av)g1〇。在特定 其他實施例中，需要C0N(av)/C0N(min)g5,以及CON(max)/ C0N(av)S5。在特定其他實施例中，需要c〇N(av)/c〇N(min) $3,以及C0N(max)/C0N(av)S3。在特定其他實施例中，需 ⑩ 要 C0N(av)/C0N(min)$2,以及 C0N(max)/C0N(av)S2。 對於均勻分佈之特定材料或成份為在物體或材料中具 有π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(n〇:0. 5SC0N(m)/C0N(av) $2,其中0.1nsms〇. 9n。在特定實施例中，要求〇.6$c〇N(m) /C0N(av)$l. 7。在特定實施例中要求 〇. 7$c〇N(m)/c〇N(av) ^1.4 ° 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)Sl. 1。在特定實 施例中，對於所有 CON(m):〇. 5SCON(m)/CON(av)S2,其中 0. 05η 200938291 $mS〇. 95n;在特定實施例中，0. 6SC0N(m)/C0N(av)gi 7 。在特定實施例中，要求〇.7gC〇N(m)/c〇N(av)Sl 4。在 特定實施例中，要求2。在特定 實施例中，要求0. 9gC0N(m)/C0N(av)Sl. 1。在本發明特 定實施例中（吸附劑物體，擠製混合物物體等）及本發明材 料，以及本段中對於每一目標測試區域上述所說明任何一 個特性，相關材料(例如為硫，金屬觸媒等）相對於所有p個 目標測試區域之分佈具有下列特性：對於所有c〇NAV(k): 〇. 5SCONAV(k)/CONAV(av)S2,其中 〇. lpgkgO. 9p;在特 定實施例中，0· 6SC0NAV(k)/C0NAV(av)Sl_ 7。在特定其 他實施例中，要求 0. 7SC0NAV(k)/C0NAV(av)Sl. 4。在特 定實施例中，要求 0· 9SC0NAV(k)/C0NAV(av)Sl· 1。在特 定實施例中，要求 0· 95SCOMV(k)/COMV(av)gl. 〇5。在 特定實施例中，對於所有CONAV(k):0. 5SC0NAV(k)/〇)MV (av)S2,其中0· 〇5p$k$0. 95p;在特定實施例中，〇 CONAV(k)/CONAV(av)Sl. 7。在特定實施例中，要求 〇. COMV(k)/CONAV(av)Sl. 4。在特定實施例中，要求〇. C0MV(k)/C0MV(av)Sl. 2。在特定實施例中，要求〇. CONAV(k)/CONAV(av)$l. 1。在特定實施例中要求 〇. 95$ CONAV(k)/CONAV(av)Sl.〇5。 在特定實施例中，群組A吸附劑材料之顆粒注入至流體 流，例如在煙道氣流氣流路徑特定位置處(群組A顆粒加入 位置）燃煤發電廠蒸八產生器煙道氣流，允許與管線中煙道 氣流運行，再下游位置處(群組A顆粒收集位置）收集。該實 200938291 施例類似於實施處理過程相關傳統Acu支術，不同 組A吸_之雜具擔高初始Hg麵效率以= Hg去除容量高於傳統活性碳粉末。群組A吸附劑材料之乂 = 粒與運載氣體注入至煙道氣流。在運行於管線過程中顆 粒混合煙道驗錢_雜金屬例如Hg，化w以及义。 該粉末實酬之顆粒尺寸通常在丨至2⑻微米細内. 定實施例中由5至⑽微米;機絲例為5至％微米。不

，假如顆粒太微細，其難以在收集位置處藉由使用灰塵收集 裝置例如靜電沉澱器收集。 在特定實施例中（”吸附劑床實施例”），群組A吸附劑材 料之顆粒包含於吸附劑床中，其按裝於要被處理流體流之 路徑之中間。如先前所提及，在流體處理過程中顆粒可保 持實質上為靜止的，誠床實質上絲集床。在其他實施 例^顆粒包含於流化床中。在流化床中，流體流例如為煙 道氣流以相當高速度進入流化床，使得受限制於其中之顆 於粒在流化床内移動以及實質上在流化床内保持懸浮。使 用於聚集吸附劑床内之群組A顆粒平均顆粒尺寸在5至1〇〇〇 微米範圍内；在特定實施例中為10至2〇〇微米；在特定其他 實知例中為1〇至1〇〇微米。使用於流化床中群組A顆粒平均 顆粒尺寸在1至2〇〇微米範圍内；在特定實施例中為1至1〇〇 微米；在特定其他實施例中為丨至5〇微米；在特定其他實施例 中為1至20微米。 在特定其他實施例（n粉末-吸附劑-床組合實施例”）中 ’部份群組A顆粒注入至要被處理之流體流内如同粉末實施 200938291 例情況，以及部份群組A顆粒包含於吸附劑床例如流化床或 聚集床中如同吸附劑床實施例中情況。優先地，在含有以 及限制群組A顆粒之吸附劑床為流化吸附劑床。在一些組 合實施例中，運行於管線中並不受限於吸附劑床之群組A顆 粒傾向具有較小的顆粒而小於受限及包含於吸附劑床中之 情況。該較小"飛行"顆粒有益於運行於特定實施例中整個 吸附劑床内。人們相信假如飛行顆粒運行通過吸附劑床， 在顆粒中及其之間會發生碰撞。人們亦相信碰撞會導致一 些飛行顆粒聚集，其促使離開吸附劑床之飛行顆粒平均尺 寸擴大。此有益於擴大顆粒傾向較為容易被傳統灰塵收集 器例如靜電沉澱器捕獲及收集。 圖5示意性地顯示出實施本發明粉末—吸附劑床組合 實施例之裝置。在該關巾，群組A顆粒5()5流體注入至 煙道氣流5G3中。混合物再進入至流化或聚集吸附劑床5〇7 内。顆粒隨即在下游收集位置處藉由靜電沉澱器5〇9加以 收集。被清理煙道氣體511離開靜電沉殺器5〇g。 在粉末-吸附劑-床組合實施例中，包含於吸附劑床中 之顆粒以及並不包含於吸附劑床中情況能夠具有相同的或 不同的平均組成份。 亦已考慮群組A顆粒能夠隨同具有不同組成份特定群 組B顆粒加以使用。例如，群組_粒在特定實施例中可實 質上包含活性碳。群㈣難實f切含硫聽含於申且 A吸附劑材料中之添加劑。使用群組A及群組b顆粒能約潛 在地減少處理過程之整體費用。 200938291 如人們想像，群組A顆粒及群組B顆粒可使用作為密切 關係之混合物，或分別地注入於流體流路徑之不同位置處 。可加以變化’群組A及群組B顆粒能夠使用作為飛行顆粒 (顆粒並不受限或限制於吸附劑床中）以及固定顆粒(被限 制及包含於吸附劑床中）實施例中，其類似於上述對只使用 群組A吸附劑材料處理過程實施例所說明之粉末_吸附劑— 床組合實施例。 使用於本發明處理過程之群組A吸附劑材料適用於由 流體流例如煙道氣流去除汞及其他毒性元素，其氣流由於 煤燃燒或廢棄物焚化或煤氣處理過程中產生合成瓦斯所導 致。如上述所5兒明其通常已知該氣流在進行任何減少處 理過程之前，其含有不同數量汞及/或其他毒性元素例如As ，Cd及Se。這些氣流之汞去除為主要環境關切的問題之一 。汞能夠以元素狀態或氧化狀態以不同的比例存在於氣流 中，其決定於來源材料(例如瀝青煤，次瀝青煤，大眾廢棄物 ，以及醫藥廢棄物）以及處理條件。 使用於本發明處理過程之群組A吸附劑材料包含活性 碳基質’硫以及添加冑彳，其適合促使&要彳鍵理氣流去除As ，Cd，Hg及/或Se。添加舰含金屬元素。人們相信藉由物 理及化學吸雜合，雜A蘭撕料㈣結合以及捕獲元 素狀態以及氧化狀態之汞。使用於本發明特定實施例之^ 附劑物體及材料制有效於絲煙道氣流中元素狀態之采 。與特定先前技術(例如傳統ACI技術）比較為特別地有益 的，因為先前技術通常在去除元素汞較為無效。 200938291 使用於本發明前身產物吸附劑物體可採用各種形狀。 例如，吸附劑物體可以是粉末，顆粒狀，及/或擠製單塊。本 發明的前身產物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。在特定實施例中，使用於本發明處理過程之前身產物 吸附劑材料為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小室每平方英吋(3. 88 至77. 5小室每平方公分)，在特定其他實施例中為5〇至2⑽ 小室每平方英忖(7. 75至31· 〇小室每平方公分)，在特定其他 實施例中為50至100小室每平方英吋(7· 75至15 5小室 每平方公分）。為了使氣流與吸附劑物體材料間更密切接 觸，在特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，在吸附劑物體每一端的塞住及/或未塞住通道，需 要形成棋盤樣式。在特定實施例中，其中一個通道必須在 吸附劑物體的-端被塞住(稱為”參考端"），但是在相對端 不塞住，至少大部分(在特定其他實施例中最好是全部） 緊鄰此通道(跟此通道至少共用一個壁板）的通道，在吸附 劑物體的另-端被塞住，科是在參考端塞住。多個蜂巢體 200938291 此夠以各種方式堆疊，形成具有各種尺寸，服務綱諸如此 類的實際_床以符合;j；同使时況的要求。 通常為高比表面積之活性碳使用作為由燃煤發電廠之 煙道氣流去除汞。不過，如先前所綱，單獨㈣活性碳並 不具有充份之去除容量。使用硫及活性碳組合以去除汞為 已知的。因而該組合提供適當改善優於單獨使用活性碳去 除汞之容量，具有較高汞去除效料及容量為高度需要的， 特別是使用於固定床情況時。 這裡所使用的'活性碳基質"意指由交互連結的碳原子 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個孔隙的壁板結構 。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 界定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 觸媒，硫，無機填充劑以及它們的組合和混合物。 使用於本發明處理過程特定實施例之群組A吸附劑材 料包含50%至97%重量比活性碳，在特定實施例中為60%至 97%，在特定實施例中為85%至97%。當依據在此所說明處理 過程製造時製造該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高孔隙率。 200938291 使用於本發明處理過程在吸附劑材料中由活性碳基質 所界定出的孔隙可以劃分成兩類：直徑小於等於10奈米的 奈米尺度孔隙，和直徑大於10奈米的微型孔隙。使用於本 發明處理過程之吸附劑材料中其孔隙尺寸及分佈可以使用 業界可用的技術來測量，例如氮吸附。奈米尺度孔隙和微型 孔隙的表面共同提供本發明之吸附劑材料整體高的比表面 積。在使用於本發明處理過程之吸附劑材料特定實施例中， 奈米尺度孔隙的壁板表面構成吸附劑物體及/或吸附劑材料 比表面積至少50%。在特定其他實施例中，奈米尺度孔隙的 壁板表面構成吸附劑物體及/或吸附劑材料比表面積至少7〇 %。在特定其他實施例中，奈米尺度孔隙的壁板表面構成吸附 劑物體及/或吸附劑材料比表面積至少。在特定其他實 施例中，奈米尺度孔隙的壁板表面構成吸附劑物體及/或吸附 劑材料比表面積至少90%。 使用於本發明處理過程之吸附劑物體及/或吸附劑材料 主要特徵為大的比表面積。在本發明的特定實施例中，吸附劑 物體及/或吸附劑材料的比表面積範圍從5〇到2〇〇〇mVg，2〇〇 至2000m2/g。在特定其他實施例中，使用於本發明吸附劑物體 及/或吸附劑材料的比表面積範圍從100到18〇〇mVg。在特定其 他實施例中，使用於本發明吸附劑物體及/或吸附劑材料的比 表面積範圍從200到1500m2/g。在特定其他實施例中，使用於 本發明吸附劑物體及/或吸附劑材料的比表面積範圍從3〇〇到 1200m2/g。吸附劑物體及/或吸附劑材料較高比表面積可以在材 料中提供更乡活性部位，帛來觸有毒元素。_，如果吸附劑 第27頁 200938291 物體及/或吸_㈣的比絲_高肩料於綱仏 吸附劑物體會變得太多孔，因而吸附劑物體的機械整體性 可能受害。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。 如先前所說明，使驗本發a聽理過歡_劑物體及 /或吸附劑材料可包含特定數量之無機填充劑材料。為了得 到吸附劑物體及/或吸附劑材料之高比表面積，假如包含無 機填充劑，該無機填絲本身為纽性以及部份地構成吸附 劑物體及/或吸附劑材料之高比表面積。儘管如此，如先前 所說明，使胁本發日聽理财之吸賴㈣之高比表面積 由活性碳基質之孔隙特別是奈米尺度孔隙所提供。比表面 積可以跟活性碳相比的無機填充劑，通常很難包含在吸附劑 物體中，或者很耗成本。因此，雖然這些無機填充劑可以讓 最終吸附劑物體的機械增強，但是它也可能危及吸附體的整 體比表面積。在-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用來吸附有毒元素的 活性部位（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 填充劑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，有需要使用於本發明處理過 程之群組A吸附劑材料具有相當低比例的無機填充劑而異於 碳，含硫無機材料及添加劑。在使用於本發明處理過程之群組 第28頁 200938291 A吸附劑材料特定實施例巾，要求材料包含小於職在特定 實施例中小於8%，在特定其他實施例中小於5%，在特定其他 實施例中小於3%，在特定其他實施例中小於2%)重量比的 無機填充劑而異於碳，含硫無機材料及添加劑。 包含於群組A吸附劑材料中添加劑通常包含金屬元素 。任何能夠促使毒性元素或化合物特別是Hg，As, Cd或Se由 要被處理流體流藉由接觸加以去除之添加劑能夠包含於使 用於本發明處理過程之吸附劑材料中。添加劑能夠以一種 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：（i)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）；（ii)有毒元素的暫時 或永久物理吸附；（iii)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， 而將它從一種形式轉變成另一種；（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。貴金屬（ru，Th，pd, Ag, Re, 0s，Ir，Pt及 Au)和過渡金屬，以及它們的化合物已知為有效作為該處理 過程之觸媒。能夠包含於使用作為本發明處理過程之吸附 劑材料中之添加劑非限定範例包括：驗金屬和驗土金屬鹵 化物’氫氧化物，或氧化物；以及飢，鉻，锰，鐵，結，鎳，銅，鋅 ，錕，銷，銀，鎢，和鑭系元素的氧化物，硫化物，和鹽類的氧 化物，硫化物和鹽類。在添加劑中金屬元素能夠以任何價 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（〇)，FeO, Fe2〇3, Fe3〇8 第29頁 200938291 ’FeS’FeCUFeCUFeSO4等存在。另一個範例是，如果包 含錳的話，它可以是+4, +2或0價，或是不同價的混合物， 也能夠以金屬錳(〇)，MnO, Mn〇2, MnS，MnCL·，MnCk MnS〇4 等存 在。 在使用於本發明處理過程之群組A吸附劑材料的特定 實施例中，所包含添加劑有利地為：鹼金屬函化物以及錳及 鐵之氧(化物，硫化物以及鹽類。使用於本發明之吸附劑物 體及/或吸附劑材料特定實施例中，所包含添加劑有利地為 :κι以及錳之氧化物，硫化物以及鹽類的組合;KI以及鐵之 氧化物，硫化物以及鹽類的組合；或以及猛及鐵之氧化物 ，硫化物以及鹽類的組合。這些組合發現特別地有效於去 除水，特別疋由氣流中去除元素采。 根據本發明的特定實施例，群組A吸附劑材料及/或其 刖身產物吸附劑物體包含鹼土金屬氫氧化物例如Ca(〇H)2 用來促進有毒元素的去除。試驗顯示Ca(〇H)2對於從氣體 流中去除珅，顧I和硒的促進特別有效。 存在於本發明所使用群組A吸附劑材料及/或其前身 產物吸附劑物體中添加劑量可以選擇，其決定於所使用的 特定所使用之添加劑，及使用此吸附劑物體的應用，以及吸 附劑物體預定的有毒元素去除能力和效率。在本發明所使 用群組A吸附劑材料之特定實施例中，添加劑含量範圍為 材料總重量之1%到20%重量比，在特定其他實施例中為2% 到18%，在特定其他實施例中為5%到15%，在特定其他實施 例中為5%到10%。 200938291 如果在特疋實施例中，只有一種金屬觸媒存在吸附劑 物體中，而此金屬觸媒以某種形式分佈在活性碳基質中，就 意指此金屬觸媒分佈在整個活性碳基質中。如果有多種金 屬觸媒存在這些實施例中，那麼它們當中至少有一種分佈 在整個活性碳基質中。”分佈在整個活性碳基質中"意指此 相關的指定材料（金屬觸媒，硫，諸如此類）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 0 部。因此，此特定金屬觸媒可以存在於例如：（i)由活性碳 基質所界定出之奈米尺度孔隙的壁板表面上；（ii)由活性 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 癰 附劑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 活性碳基質中。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 第31頁 200938291 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及/或吸附 劑材料中。 在使用於本發明之吸附劑物體及/或吸附劑材料或其 匕物體及/或材料中添加劑之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。在使用於本發明處理 過程之群組A吸附劑材料或吸附劑物體之特定實施例中， 添加劑分佈具有下列特徵:在每一目標測試區域中c〇N(av) /CON(min)S30,以及 CON(max)/CON(av)S30。在特定其他 實施例中要求 CON(av)/CON(min)S20,以及 C0N(max)/C0N (av)S20。在特定其他實施例中要求c〇N(av)/CON(min)S 15，以及(](^(11^)/(1^(&¥)^15。在特定其他實施例中要 *CON(av)/CON(min)$l〇j：^CON(max)/CON(av)Sl〇。 在特定其他實施例中要求C0N(av)/C0N(min)S5,以及CON (max)/C0N(av)S5。在特定其他實施例中要求CON(av)/c〇N (min)$3,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)$2。 在使用於本發明處理過程之群組A吸附劑材料或吸附劑 物體之特定實施例中，至少一種添加劑依據上述所說明分佈 特徵方法均勻地分佈於整個活性碳基質。因而，在每目標測試 區域中對於所有CON(m):0. 5SCON(m)/CON(av)S2。在特定 實施例中要求0· 6SC0N(m)/C0N(av)Sl. 7。在特定實施例中 要求0. 7SC0N(m)/C0N(av)Sl. 4。在特定實施例中要求〇. 8 200938291 SC0N(m)/O)lV(av)si. 2。在特定實施例中要求0.尬⑽㈣ C〇N(av)^l. 1。在特定實施例中對於所有c〇N(m):〇· 5^c〇_) /C0N(av)S2,其中〇· 〇5nsms〇 95η;在特定實施例中，〇. 6幺 ⑽〇n)/CON(aV)$l. 7。在特定實施例中要求〇. 7各⑽(心/⑽ (av)Sl. 4。在特定實施例中要求〇. 2。 在特定實施例中要求〇. 9湖N(m)/c〇N(av)幻.！。在群組a吸 附劑材料或吸附劑物體之特定實施例中，除了本段對每一各別 瘺 目標測試區域上述所說明每一特性，對所有p個目標測試區域 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 C〇NAV(k):0. 5SCONAV(k)/CONAV(av)S2,其中 〇. Ipskgo· 9p; 在特定實施例中，〇· 6SC0NAV(k)/C0NAV(av)Sl. 7。在特定其他 實施例中，要求〇· 7$C0NAV(k)/C0NAV(av)Sl. 4。在特定其他 實施例中，要求〇. 8SC0NAV(k)/C0NAV(av)gl. 2。在特定其他 實施例中，要求〇. 9SC0NAV(k)/C0NAV(av)Sl· 1。在特定其他 實施例中，要求〇. 95$C0NAV(k)/C0NAV(av)幻.〇5。在特定實施 ❹ 例中，：對於所有 CONAV(k):0. 5SCOMV(k)/CONAV(av)S2,其中 〇· 各〇. 95p;在特定實施例中，〇· 6SC0NAV(k)/C0NAV(av) $1. 7。在特定其他實施例中，要求〇. 7$c〇NAV(k)/c〇NAV(av) 各1· 4。在特定其他實施例中，要求〇. 8^c〇NAV(k)/c〇NAV(av) 2。在特定其他實施例中，要求〇· 9^c〇NAV(k)/c〇NAV(av) ^1.1。在特定其他實施例中，要求〇. 95SCONAV(k)/c〇MV(av) 各 1.05。 在特定實施例中，添加劑存在於使用於本發明處理過程之 群紐 A吸附劑材料及/或前身產物吸附劑物體主要微尺度孔隙 200938291 壁板表面上。在本發明其他特定實施例中，添加劑存在於至 ;75%之微尺度孔隙壁板表面上。在本發明其他特定實施例 中’添加劑存在於至少90%之微尺度孔隙壁板表面上。在本 發明其他特定實施例中，添加劑存在於至少95%之微尺度孔 隙壁板表面上。 在本發明特定實施例中，添加劑存在於使用於本發明處 理過程之群組A吸附劑材料及/或前身產物吸附劑物體主要 奈米尺度孔隙壁板表面上至少20%。在本發明其他特定實施 例中，添加劑存在於至少30%之奈米尺度孔隙壁板表面上。 在本發明其他特定實施例中，添加劑存在於至少75%之奈米 尺度孔隙壁板表面上。在本發明其他特定實施例中，添加劑 存在於至少85%之奈米尺度孔隙壁板表面上。在本發明特定 實施例中，吸附劑材料及/或附劑物體主要比表面積由奈米尺 度孔隙壁板表面所提供。在這些實施例中，要求較高百分比 之奈米尺寸孔隙壁板表面具有添加劑分佈在其上面。 使用於本發明處理過程之群組A吸附劑材料包含硫。 石”l月b夠以元素硫(〇價），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，硫不是以硫酸鹽存在，或者，硫酸鹽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 心位可以跟欲從流體中去除的有毒元素，例如汞，作化學鍵 結。在這方面，最好至少有一部分的硫以_2及/或〇價存在 。至少有一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 200938291 媒作化學或物理鍵結，例如為硫化物(FeS，MnS，Μ〇Α3等）形式 。在特定實施例中，在吸附劑物體及/或吸附劑材料中要求 至少40%莫耳比硫為零價。在特定實施例中，在吸附劑物體 及/或吸附劑材料中要求至少50%莫耳比硫為零價。在特定 實施例中，在吸附劑物體及/或吸附劑材料中要求至少6〇%莫 耳比硫為零價。在特定實施例中，在吸附劑物體及/或吸附 劑材料中要求至少70%莫耳比硫為零價。 試驗已證實注入硫之活性碳能夠有效地作為由氣流去 除As, Cd以及Se加上Hg。試驗已證實包含元素硫之吸附劑 物體具有較高汞去除容量高於並無元素硫但是具有實質上 相同的總硫濃度。 存在使用於本發明吸附劑物體及/或吸附劑材料中硫 數量能夠加以選擇，其決定於所使用特定添加劑，以及所使 用吸附劑物體之應用（在聚集床，流化床，或為流動顆粒等） ，以及所需要吸附劑物體及/或吸附劑材料去除毒性元素之 容量以及效率。在使用於本發明吸附劑物體及/或吸附劑 材料之特定實施例中，硫數量範圍為物體/材料總重量之i 至20%重量比，在特定實施例中為1至μ%，在特定其他實施 例中為2至10%,在特定其他實施例中為3至8%。 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；（ϋ)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,· 200938291 以及（iv)部分嵌進活性碳基質的壁板結構中。在情況（iii) 和（iv)中，硫實際上形成了吸附劑物體孔隙之壁板結構的 邻刀。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。 ❺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)/CON(min)glOO。在特定實施例中， CON(max)/CON(min)2200。在特定實施例中，cON(max)/ CON(min)2300。在特定實施例中，cONCmaxVCONCmirO- ^O 。 在特定實施例中， CON(max)/c〇N(min)g5〇() 。 在特定 實施例中，CON(max)/CON(min)glOOO。在特定實施例中，

_ CON(max)/CON(av)^50 〇 在特定實施例中，c〇N(max)/0)N (av)21〇〇。在特定實施例中，CON(max)/c〇N(av)g2〇()。 在特定實施例中，CON(max)/CON(av)^3〇〇。在特定實施例 中，CON(max)/CON(av)^400。在特定實施例中，c〇N(max)/ CON(av)g500。在特定實施例中，c〇N(max)/CON(av)2 1000。 在使用於本發明群組A吸附劑材料及/或其前身產物 之特定實施例十，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:c〇nav(d/comv 第36頁 200938291 (n)22。在特定實施例中，C0NAV(l)/C0NAV(n)25。在特 定其他實施例中，C0NAV(l)/C0NAV(n)28。在特定其他實 施例中，C0NAV(l)/C0NAV(av)21. 5。在特定其他實施例中 ，C0MV(l)/C0NAV(av)22。在特定其他實施例中，CONAV(l) /C0NAV(av)23。在特定其他實施例中，C0NAV(l)/C0NAV(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)28。在特定其他 實施例中，CONAV(l)/CONAV(av)210。 在使用於本發明群組A吸附劑材料及/或其前身產物 之特定實施例中，關於在吸附劑物體中硫分佈，在每一目標 測試區域中其分佈具有下列特性.丄〇!^(&¥)/(1^(11^1〇$30。 在特定其他實施例中，CON(av)/CON(min)S20。在特定其 他實施例中，C0N(av)/C0N(min)S15。在特定實施例中， CON(av)/CON(min)S10。在特定其他實施例中，c〇N(av)/ C0N(min)S5。在特定其他實施例中，C0N(av)/C0N(min)$ 3。在特定其他實施例中，C0N(av)/C0N(min)S2。在特定 其他實施例中，CON(max)/CON(av)S30。在特定其他實施 例中，CON(max)/CON(av)S20。在特定其他實施例中，c〇N (max)/C0N(av)S15。在特定其他實施例中，c〇N(max)/CON (av)S10。在特定其他實施例中，C0N(max)/C0N(ave5。 在特定其他實施例中，C0N(max)/C0N(av)S3。在特定其他 實施例中，C0N(max)/C0N(av) S 2。 在使用於本發明群組A吸附劑材料及/或其前身產物 之特定實施例中，在母一目標測試區域中硫分佈具有下列 200938291 特性:CON(av)/CON(min)S30,以及 CON(max)/CON(av)S30 。在特定其他實施例中，需要CON(av)/CON(min)S20,以及 CON(max)/CON(av)S20。在特定其他實施例中，需要c〇N(av) /(观(111丨11)$15，以及(^(11^)/(1^(8¥)$15。在特定其他實 施例中，需要 CON(av)/CON(min)Sl〇,以及 C0N(max)/C0N(av) $10。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c〇N (av)/C0N(min)S3,以及 C0N(max)/C0N(av)S3。在特定其 他實施例中，需要 C0N(av)/C0N(min)S2,及 C0N(max)/C0N (av)^2 ° 在使用於本發明群組A吸附劑材料及/或其前身產物之 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_ 5SC0N(m)/C0N(av)$2，其中 0. lngmSO. 9n。 在特定實施例中，要求0.6$〇)从111)/〇)1^¥)$1.7。在特 定其他實施例中，要求0.7$〇)从111)/〇^^)$1.4。在特 定其他實施例中，要求0. 8SC0N(m)/C0N(av)$l. 2。在特 定其他實施例中，要求〇.9紅〇]\[(111)/0)1^^)$1.；1。在特 定實施例中，對於所有 CON(m):0. 5SCON(m)/CON(av)S2， 其中0· 05n^mS〇. 95η;在特定實施例中，〇. 6sc〇N(n〇/ C〇N(av)Sl. 7。在特定其他實施例中，要求〇. 7各c〇N(m) /C0M(av)Sl. 4。在特定其他實施例中，要求〇· 8gC〇N(m) /C0N(av)Sl. 2。在特定其他實施例中，要求〇. 9紅⑽(m) /C0N(av)Sl. 1。在本發明物體（吸附劑物體，擠製混合物 200938291 物體等）以及材料特定實施例中以及本段帽於每一 測試區域上觸說明任何—個娜，侧㈣(例如為硫矿 金屬觸媒等)相對於所有P個目標測試區域之分佈具有下列 CONAV(k)：〇. 5^CONAV(k)/CONAV(av)^2, 其中0. lp^kSO. 9P;在特定實施例中，〇. 6湖NAV(k)/ C0NAY(av)^1.7。在特定其他實施射，要求〇. 7湖謝 (l〇/C_(av)gl. 4。在特定實施例中要求〇. 8^c_ a)/COMV(av)Sl. 2 °在特定實施例中要求〇. 9刻Mv avaMvcavhu。在特定實施例中要求〇. 95刻謝 (k)/0)MV(：av)$l· 〇5。在特定實施例中對於所有c〇NAv (k)：〇. 5^CONAV(k)/CONAV(av)^2, 〇.〇5p^k^〇. 95p ;在特定實施例中，0· 6SC0NAV(k)/C0NAV(av)Sl. 7。在特 定實施例中，要求0. 7$C0MV(k)/C0NAV(av)Sl. 4。在特 定實施例中，要求 0. 8$C0NAV(k)/C0NAV(av)Sl. 2。在特 定實施例中，要求 0. 9$C0NAV(k)/C0NAV(av)Sl. 1。在特 定實施例中，要求 0· 95SC〇NAV(k)/CONAV(av)$l. 〇5。 在特定實施例中，硫存在於主要使用於本發明處理過 程群組A吸附劑材料及/或其前身產物之微型尺度孔隙壁 板表面上。在本發明特定實施例中，硫存在於至少75%微 型尺度孔隙壁板表面上。在本發明其他特定實施例中，硫 存在於至少90%微型尺度孔隙壁板表面上。在本發明其他 特定實施例中，硫存在於至少95%微型尺度孔隙壁板表面 在特定實施例中，硫存在於至少20%使用於本發明處 200938291 理過程群組A吸_材料及/或其前身產物之奈米尺度孔 隙壁板表面上。在本發明特定實施例中，硫存在於至少3〇% 奈米尺度孔隙壁板表面上。在本發明其他特定實施例中， 硫存在於至少40%微型尺度孔隙壁板表面上。在本發明其 他特定實施例中，硫存在於至少5〇%微型尺度孔隙壁板表 面上。在本發明其他特定實施例中，硫存在於至少85%微型 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度壁板表面提供。在特定實施例中，需 要高比率（例如至少40%，在特定實施例中至少5〇%，或在特 定其他實施例令至少60%)之奈米孔隙壁板表面具有硫分佈 在其上面。 在本發明特定實施例中，除了活性碳，硫以及添加劑， 吸附劑材料及/或其吸附劑物體可更進一步包含無機填充 劑。包含該無機填充劑的目的主要有：降低成本，並且增 進吸附劑物體的物理（例如，熱膨脹係數;破裂模數)，或化 學特性(例如，抗水性;抗高溫性;抗腐蝕性）。這類無機填 充劑可以是氧化玻璃，氧化陶瓷，或特定耐火材料。無機填 充劑的非限定範例包含:矽石，氧化鋁，鍅石，氧化鍅，多鋁 紅柱石，堇青石，耐火金屬等。在特定實施例中，無機填充 劑本身是多孔隙的。高孔隙率的無機填充劑可以增進吸附 劑物體的機械強度，而不會過度地犧牲比表面積。無機填 充劑可以分佈在整個吸附劑物體中。無機填充劑能夠以分 佈在吸附劑物體中微小顆粒的形式存在。決定於吸附劑物 體的應用和其他因素，在特定實施例中，吸附劑物體可以包 200938291 含例如多到5G%重量比的無機填充劑，在特定其他實施例中 南達佩在狀其他實施财高達，在特定其他實施例 中同達20%，在特定其他實施例中高達1⑽。 在特定實施例中，使用於本發明處理過程之群组A吸附 劑材料及/或其前身產物物體包含至少_重量比(在特定 實施例中至少95%，在特定其他實施例中至少概)之活性碳 ，硫以及添加劑，其以物體或材料之總重量為基準。 人們相信本㈣之雜A吸_機㈣由煤汽化處 理過程中產生一般合成瓦斯去除As，Cd，Hg及&。已發現使 用於本發明處理過程之群組A吸附劑材料特別有效於由煙 道氣流去除汞。群組A吸附劑材料對特定毒性元素例如汞 之去除能力主要特徵為：初始去除效率以及長期去除容量 。以汞為例，底下的公式可以用來將初始汞去除效率和長 期汞去除容量特徵化。 將欲測試的吸附劑物體裝載到固定床中，讓丨6〇<t包含 特定組成份的參考煙道氣，以7500/hr的空間速度通過此固 定床。在吸附床之前和之後，測量氣體流十汞的濃度。在 任何特定時間，瞬間汞去除效率(Eff(Hg))的計算方式如下. Eff(Hg)-(C〇-Ci)/C。X 100%，其中C。是剛好在吸附床之前 煤道氣流中全部的汞濃度，單位#g/m3,而Cl是剛好在吸附 床之後煙道氣流中全部的汞濃度，單位〆g/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。汞去 200938291 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 獲多少毫克的汞來表示(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 N〇x， lOOppm HC1，20-25 微公克/m3 Hg，其餘為氮氣;NOx為 N〇2， M及NO組合物;Hg為元素汞(Hg⑻，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，使用於本發明處理過程之群組A吸 附劑材料對RFG1之初始汞去除效率至少為91%，在特定實 施例中至少為92%，在特定其他實施例中至少為95%,在特 定其他實施例中至少為97%,在特定其他實施例中至少為 98%，在特定其他實施例中至少為99%，或在特定其他實施 例中至少為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 N〇x;20-25/zg/m3 Hg，以及高濃度 HC1 和低濃 度HC1的煙道氣，群組A吸附劑材料很有利地具有至少 91%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20ppm。π低濃度HCln意指在欲 處理的氣體中，HC1的濃度最多l〇ppm。本發明特定實施 例之吸附劑物體及/或吸附劑材料有利地對煙道氣體（表 示為RFG2)具有至少91%的高初始汞去除效率（在特定實 施例中至少為95%，在特定其他實施例中至少為98%，在 第42頁 200938291 特定其他實施例中至少為99%，在特定其他實施例中至少 為99.5%)，該煙道氣體具有下列組成份：5% 〇2;14% C〇2; 1500 ppm S〇2;300ppm N〇x;5ppm HCl，20-25pg/m3Hg， 其餘為N2。跟先前技術比較，本發明群組a吸附劑材料 之這些實施例對於低HC1煙道氣的高汞去除效率是特別 有利的。在先前牽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。 在本發明特定實施例中，群組A吸附劑材料對於包 含 5% 〇2;14% C〇2，1500 ppm S〇2;300ppm NOx;5ppm HC1，20 -25/zg/m Hg，具有向濃度 S〇3(例如為 5ppm, 8ppm, lOppm， 15ppm，20ppm，30ppm, 40ppm)以及低濃度 S〇3(例如 〇. 〇lppm, 0· lppm，0· 5ppm, lppm, 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。"低濃度s〇3"意指在欲 處理的氣體中，S〇3的濃度小於3ppm。對於包含5% 〇2;14% C〇2；1500 ppm S〇2；300ppm N0x；5 ppm HC1, 20-25//g/m3 Hg, 其餘為％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91%，（在特定實施例中至少93%，在特定 實施例中至少95%，在特定實施例中至少96%，在特定實施 例中或至少98%，在特定實施例中至少99%，在特定實施例 中至少99. 5%)的高初始汞去除效率。跟先前技術比較，特 200938291 定實施例對高S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果去除效率。這也實 施例在咼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，而不需要預先從氣體流中去除S03。 除此，在本發明特定實施例中，群組A吸附劑材料對於 RFG1有0. l〇mg/g具有高的汞去除能力，在特定實施例中 對於RFG1具有至少〇_2〇mg/g，在特定實施例中至少〇 25 mg/g，在特定實施例中至少〇. 3〇mg/g。 除此’在本發明特定實施例中，群組A吸附劑材料對於 RFG2有0· 10mg/g具有高的汞去除能力，在特定實施例中 對於RFG2具有至少〇. 2〇mg/g，在特定實施例中至少〇. 25 mg/g，在特疋實施例中至少〇. 3〇mg/g。因而，依據這些實 施例吸附劑物體對於低HC1煙道氣流具有高的汞去除能力 。跟先前的采減量處理比較，這是特別有利的。 除此，在本發明特定實施例中，群組A吸附劑材料對於 RFG3有0. 20mg/g具有高的汞去除能力，在特定實施例中 對於RFG3具有至少、〇. 25mg/g，在特定實施例中至少〇. 3〇 mg/g。因而’依據這些實施例吸附劑物體對於高s〇3煙道氣 "IL具有问的水去除能力。跟先前的汞減量處理比較，這是特 別有利的。 由吸附劑物體及/或吸附劑材料流體流去除元素汞之 月匕力所致，處理過程實施例特別有利地包含放置吸附劑物 體及/或吸附劑材料於包含汞之氣流中，其中包含於氣流中 200938291 至少10%汞原子為元素狀態。在特定實施例中，包含於氣流 中至少20%汞原子為元素狀態，在特定其他實施例中至少別 %，在特定其他實施例中至少40%，在特定其他實施例中至少 50%，在特定其他實施例中至少6〇%，在特定其他實施例中至 少 70%。 由本發明特定實施例之吸附劑物體及/或吸附劑材料 流體流去除元素汞之能力所致，甚至於氣流包含非常低含 量HC1,處理過程實施例特別有利地包含放置吸附劑物體及 /或吸附劑材料於包含汞及HC1之氣流中，HC1濃度低於5〇 ppm體積比，在特定實施例中低於4〇ppm，在特定其他實施例 中低於30ppm，在特定其他實施例中低於2〇_，在特定其他 實施例中低於l〇ppm。 由吸附劑物體及/或吸附劑材料流體流去除元素汞之 能力所致，甚至於氣流包含非常高含量s〇3,處理過程實施 例特別有利地包含放置吸附劑物體及/或吸附劑材料於包 含汞及S03之氣流中，S03濃度高於3ppm體積比，在特定實施 例中高於5ppm，在特定其他實施例中高於8ppm，在特定其他 實施例中高於l〇ppm，在特定其他實施例中高於2〇ppm。 使用於本發明之群組A吸附劑材料的前身產物物體能 夠藉由包含下列步驟之處理過程製造出： (A)提供配料混合物材料形成之配料混合物物體，該材料 包含碳來源材料，硫來源材料，添加劑來源材料以及附加上 填充劑材料，其中添加劑材料實質上均勻地分佈於混合物 中； ° 第45頁 200938291 (B)藉由將配料混合物倾在缺乏魏絲巾提高至碳 化溫度而加以碳化；以及 將碳化之配料混合物物體在含有c〇2及/或H2〇大氣中 提高活性化溫度下加以活性化。 、在特定實施例中，碳來源材料包括: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；焦破;煤；或它們 φ <巾任何兩種或多種的組合。所有這些材射，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 少有部分會被保留在目前發明之吸_物_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 Φ 和熱塑性樹脂（例如聚偏二氯乙烯，聚氣乙烯，聚乙烯醇等） 。更進一步的，在一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i〇〇cps。在另一個實施例中可以使用任何高碳產 量樹脂。在這方面，高碳產量意指有超過大約1〇%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 合物材料可以包括酚樹脂，或呋喃曱醇_為主樹脂,例如呋 β南樹脂。再次地，酚樹脂是較好的，因為相對於其他前身產 物，它們具有低黏滯係數高碳產量，在固化時高度的交互連 200938291 結，以及低的成本。適合的_脂範例有可溶騎樹脂，例 如多酚樹脂。一個適合的呋喃液態樹脂範例是美國⑻ Chemicals Inc.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，有固體酚樹脂或熱塑 ^ 脂(novolak)。再進一步要暸解的是，熱塑性酚醛樹脂和一 種或多種可溶祕樹脂的混合也可以作為適當的聚合物碳 -源材料。t跟其他材料混合來形錢合配料時，盼樹脂可 α被預固化或未固化。當紛樹脂被預固化時，此預固化的 #料可吨含硫，金屬_或是雜的選擇性無機填充劑 。在特定實施例中，配料混合物中碳-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，輻照，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 0 的有機黏結劑也可以是碳—源材料的一部分。可以使用的 雜劑範例有塑化有機黏結劑像纖維素峻。典型的纖維素 醚包括甲基纖維素’乙紅纖維素，經了_素，羥丁甲基 纖維素，經乙纖維素，羥甲基纖維素，羥丙纖維告，經丙甲土基 纖維素’經乙甲基纖維素，鈉質纖維素(竣甲纖維素納)，和 它們的混合物。此外，纖維素峻，例如甲基纖維素及/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，經丙甲基纖維素，以及它們的組合是較好的。—個甲基 、纖維素的範例是Dow Chemical Com卿所販售的晒 200938291 A。經丙甲基纖維素黏結劑的範例包括也是由Dqw Company 所販售的 METH0CEL E，F，了，κ。由 _ C，轉所販售的圓_〇系列黏結劑也可以用在本發 明中。METH0CEL mm是跟疆擠製器一起使用的黏結劑範 例。圓瓶F24()c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，可碳化有機填充劑可以作 為碳-源材料的-部分。可碳化填充劑的範例包括天然和 合成的，疏水性和親水性，纖維狀和非纖維狀填充劑。例如 ’-些天然填充劑有軟木，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 杏仁忒，椰子殼，杏核殼，花生殼，薄殼胡桃殼，胡桃殼等等； 棉钯纖維，像棉絮，棉織品，纖維素纖維，棉花種子纖維;剝 碎的蔬菜纖維，像大麻，椰子纖維，黃麻，西波爾麻，和其他 材料’例如玉米穗軸，柑橘果肉（烘乾)，黃豆粗粉，泥炭苔蘚 ，麵粉，羊毛纖維，玉米，馬鈴薯，米，樹薯粉等等。一些合成 材料有再生纖維素，嫘縈織品，赛洛凡(玻璃紙）等等。一個 特別適合的可碳化纖維填充劑是由Internati〇nal FiUef

Corporation, NorthTonawanda，N. Y.公司所供應的纖維素 纖維。此材料的過篩分析如下：卜2%在40篩孔(420微米）， 90-95%通過100 _孔（149微米），而55-60%通過200筛孔（74 微米）。一些疏水性有機合成填充劑是聚丙烯晴纖維，聚酯 纖維（絮），尼龍纖維，聚丙烯纖維（絮）或粉末，丙烯酸(壓克 力）纖維或粉末，芳論纖維，聚乙烯醇等等。這些有機纖維 200938291 狀填充劑可以部分作為碳-源材料的-部分，部分作為混合 物配料物體的機械特性增賴，娜分躺孔細彡成劑，在 石厌化時大部分會被汽化。 添加劑來源材料的非限定範例包括:驗金屬和驗土金 屬之鹵化物’氧化物和氫氧化物；鈒，鉻，錫，鐵，銘，錄，銅， 鋅，銳，鉬，銀，鶴和鑭系元素的氧化物，硫化物和鹽類。金 屬觸媒源材料t的金屬元素可以是各種價位。例如，如果 鐵被包含在添加劑來源材料中它能夠以+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(〇)，Fe〇 ，Fe2〇3, Fe3〇8, FeS，FeCl2, FeCh，FeS〇4 等存在。另一個範 例是，如果猛存在添加劑來源中，它能夠以+4,+2或〇,或不 同價位的混合存在，而且能夠以金屬錳(〇)，Mn〇, Mn〇2, MnS, MnCK MnCU MnS〇4 等存在。 硫-源材料的非限定範例包括:硫粉末;含硫粉末狀樹 月曰；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;U·化氮及/或匕的鹽類，一硫化碳，二氧化硫，塞吩，亞硫酸 肝，石齒化物，硫酸醋鹽，亞硫酸，硫項酸，sulfatol，續胺酸 ，硫酸針，硫烧，硫酸和它的鹽類，亞硫酸鹽，績酸，二苯石風 以及它們的混合物。當使用元素硫粉末時，在一個實施例 中，它的平均顆粒直徑不要超過大約1〇〇微米。更進—步地^ ，在特定實施例中，此元素硫粉末的平均顆粒直徑最好不超 過大約10微米。 在配料混合物中，未必需要含無機填充劑。然而，如果 200938291 有的話，此填充材料可以是例如：氧化物玻璃；氧化物陶瓷. 或其他耐火材料。可以使用的無機填充劑範例包括，含―氧 礦物或它們的鹽類，像粘土，沸石，滑石等等；碳酸鹽，像礙 酸鈣；鋁矽酸鹽，像瓷土（鋁矽酸鹽粘土)，飛灰(煤在發電廠 中燃燒所獲得的鋁矽酸鹽）;矽酸鹽，像矽灰石（偏矽酸鈣)， 鈦酸鹽類，鍅酸鹽，氧化鍅，氧化鍅尖晶石，鎂鋁矽酸鹽，多’ 鋁紅柱石，氧化鋁，鋁氧三水合物，水鋁土，尖晶石，長石鎂 質膨土，和鋁矽酸鹽纖維，堇青石粉末等。一些特別適合' 的無機填充劑範例是堇青石粉末，滑石，招土，以及鋁矽^ 鹽纖維，像由 Carborundum Co. NiagaraFalls，N. Y.所提 供商標名為Fiberfax的產品，以及它們的組合。灿咐狀 ^呂石夕酸鹽纖維的測量值直徑大約是2_6微米，而長度大約 是20-50微米。其他的無機填充劑範例有各種碳化物，像 碳化矽，碳綠，碳他，碳傾，碳化删，和碳化減;碳酸 鹽或含-碳酸鹽礦物，像碳酸氫納，蘇打石，方解石，碳酸芒 靖和硫碳鈣霞石；和氮化物，像氮化矽。 此配料混合物還可更進一步包含其他成份，例如形成 輔助劑時性填充劑(在後續碳化及/或活性化步驟過程 中填充劑材料通常被去除以在成形物體中遺留下空隙）。 。關於此方面，形成輔助劑的範例可以包括肥專，脂肪酸， $油酸，亞麻油酸科，聚氧乙稀硬猶等，或是它們的組 °在 <固實施例中，硬脂酸納是最好的形成輔助劑。選 ^生之擠衣H助躺最佳量決定於組成份和黏結劑。其他 可以用來改舰料之擠製和固化特性的添加财雜和油 第50頁 200938291 。磷酸改㈣化速率，並且增加吸附能力。如果添加的話，通 常佔配料混合物的大約〇·_糧量比。再進—步添加油 可以協助補，並謂加表面積和⑽率。對概方面可以 選擇性地加入油，其量佔配料混合材料的大約0.1%到5%重量 比可以使用的油範例包括石油分子量從大約25〇到酬 ，包含石躐及/或芳香族和/或脂環化合物。主要由石蝶和脂環 結構構成的石躐油是較好的選擇。這些都可以包含添加劑，例 ❺ 如防錄劑或防氧化劑都普遍存在市售油中。一些可用的油是 3M Co.公司的三合-油，或是_咖晒—，

Wayne，]〇.公司的三合—家庭關油。其他有用的油包括以 聚U稀烴)為主的合成油，醋，聚_合成冷凌機油，聚丁稀， f樹脂，聚苯轉，三氟氯乙烯，和其他市售油。蔬菜油，例如葵 花油，芝麻油，花生油，黃豆油轉也可赠用。制適合油的 黏滞係數在大約1〇到300cps，最好是大約1〇到Ups。 為了在最終吸附劑材料中得到所需要孔隙結構，附加 φ 性孔隙形成劑能夠加入至配料混合物材料中。在一個實施 例中，範例性孔隙形成劑可以包括··聚丙烯，聚醋或丙歸酸 粉末或纖維，這些在高溫⑽〇。〇的惰性大氣中會分解，而 留下很少或沒有前物。其他孔_成馳括天然和合成 殺粉。在-些實施射，纽_賴是水雜，例如殿粉 時’透過碳化前的水溶解，可以在吸附劑物體固化之後將孔 隙形成劑去除。在另一個實施例中，由於顆粒膨脹，適合的 t隙形成劑會形成大孔隙。例如，包含酸，像鹽酸，硫酸或確 酸的插層;5墨在加鱗由於酸所產生觸脹，因此會形成大 200938291 孔隙。更進一步，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，碳酸鈣或石 灰岩，可以利用含碳材料的擠壓來形成整塊吸著劑。小蘇打， 石反酸_或石灰岩在碳化和活性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 ⑩ 魏’材料和金>8觸-源材鮮H合㈣姐合物配 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 的此&裳置來緊松混合。當使用粉末時，在特定實施例中， 它們的平均尺寸不超過⑽微米在另一些實施例中不超過 1〇微米，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 ❹ 射出成型），壓縮成型，铸造，壓鑄，或快速原型設計可以用 來將配料混合物物體成型。這些中，在特定實施例中擠製 為特別優先的。擠製可以使用標準的擠製器（單螺旋雙螺 旋等)和訂_擠製模來完成以製造出各種幾何形狀的吸 附，物體，例如蜂㈣，丸狀，棒狀，諸如此類。擠製對於製 造早體蜂巢體_有效，此蜂㈣含衫健的通道可以 =為流體的通道。擠製的優點在於在擠壓處理期間所有的 來源材料可以高度緊密混合。 在本發明的特定實施例中，我們希望配料混合物可以 200938291 包含未固化的可固化材料。在那些實施例中，當形成配料 混合物物體時，吸附劑物體通常會遭受固化條件，例如加熱 處理，使可固化成分固化，最後形成固化配料混合物物體。 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，此固化通常進行於大氣壓力的空氣中 以及通常在100 C至200°c溫度下加熱成形配料混合物物體 歷時0· 5至5. 0小時。或者，當使用特定前身產物物(例如 呋喃曱醇或呋喃樹脂）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，將它烘乾，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。此碳化溫度可以從600到120(rc，在特定實施中 從700到1000°C。碳化大氣可以是惰性的主要包含無反應 性的氣體，像仏，此，41'，它們的混合物等。在去除_〇2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 驟中，會有複雜的化學反應發生。這些反應主要可以 (i)分解碳來源材料，留下含碳物體； (i i)分解添加劑來源材料； 200938291 (iii)分解硫來源材料； (i v)硫來源材料和碳來源材料之間的反應； (v)硫來源材料和碳之間的反應； (v i)硫來源材料和添加劑來源材料之間的反應； (vi i)添加劑來源材料和碳來源材料之間的反應； (v i i i)添加劑來源材料和碳之間的反應。 最主要的淨效應包括：（1)添加劑來源材料及/或金屬 觸媒的再分佈；（2)硫的再分佈；（3)從硫-源材料(例如硫酸 鹽，硫化物等）形成元素硫；（4)從硫-源材料(例如元素硫） 形成含-硫化合物；（5)形成氧化形式的添加劑來；（6)形成 硫化物形式的添加劑來；（7)還原部分添加劑來源材料。在 碳化期間，有部分的硫(特別是呈元素狀態的那些），和部分 添加劑來源材料(例如KI),可以被碳化大氣清除。 碳化步驟之結果為具有硫及添加劑來分佈其中之碳化 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。碳化配料混 合物物體可在含C〇2及/或H2〇氣體中活性化。活性化溫度

能夠為600°C至1000°c，在特定實施例中為60(TC至900°C 。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钱以及活性碳基質之形成甘界定 200938291 出多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ifj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，添加劑來可以遍佈此活性 碳基質。我們也高度希望在活性化步驟結束後，添加劑來 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，添加劑來存在至少30%的孔隙壁板表面 積上。我們高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%，在特定 實施例中至少40%，在特定其他實施例中至少6〇%，在特定 其他實施例中至少80%。高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 鲁 ，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%之孔隙壁板表面積上， 在特定實施例中至少4〇%，在特定其他實施例中至少5〇%， 在特定其他實施例中至少6〇%，或在特定其他實施例中至少 80%。 在本發明處理的特定實施例中，所有的添加劑來源材 料和所有硫-源材料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，鑄造等。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 200938291 )’因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（添加劑來和硫）分佈；以及（C)讓 添加劑來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(例如添加劑來和硫)在大孔隙（例如微型尺 寸的那些）的外小至壁板和壁板表面上較良好的分佈。要 ❹ H責物種裝制奈米尺寸孔隙的高百分比壁板表面上會 相當耗時且困難。對於擁有棚到2〇〇〇mVg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_浸潰步雜難較潰物種裝翻這類活性碳 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 虽稠岔的浸潰物種層，因而阻斷進出較小孔隙的流體通道， 大大降低了活性碳的觸魏。更進一步的，我們相信，在 魯 I型浸潰步驟中，浸潰物種主要是由相當微弱的物理力來 固疋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添加劑來及/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，並非所有添加劑來源材料和硫—耐料都使用原處方 式形成到配料混合物碰巾。目此可財慮在活性化步驟 之後’進行特定添加劑來及/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。這種活性化後的添加劑來 200938291 褒载’對於無法忍受碳化及/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，像乙醯丙綱鐵。 一旦形成了本發明的活性化吸附劑物體之後，可以再 讓它接受後-修整步驟，例如製丸，研磨，堆疊組合等。然後 ’本發明之各種形狀和組成的吸附劑物體可以被裝载到固 疋床中，此固定床會被放在欲處理的流體通道中。 如上述所提及，群組A顆粒能夠藉由上述所說明任何 φ 方法將群組A前身產物物體粉末化而形成。 或者，群組A顆粒能夠藉由包含下列步驟之處理過程 形成： (a) 提供多種配料混合物顆粒，該材料包含碳來源材料， 硫來源材料，添加劑來源材料以及附加上填充劑材料，其中 添加劑材料實質上均勻地分佈於顆粒中； (b) 藉由將配料混合物顆粒在缺乏氧氣大氣中提高至碳 化溫度而加以碳化以得到碳化之配料混合物物體；以及 % 將碳化之配料混合物顆粒在含有C〇2及/或M)大氣中 提高活性化溫度下加以活性化。 能夠使用碳化之配料混合物顆粒，由於其在使用作為群 級A顆粒之前可更進一步粉末化。 在一項實施例中，在步驟(a)中配料混合物顆粒藉由流動乾 燥混合物形成，該混合物包含含碳樹脂，硫來源以及添加劑來源 材料。因而流動-乾燥顆粒在後續步驟中再加以碳化以及活性 化以得到群組A吸附劑材料或其前身產物物體。 本發明更進一步藉由下列非限制性吸附劑材料及吸附劑物 200938291 體以及其製造處理過程之範例顯示出。 範例： 範例1 : 一個擠製組成份的配方是46%液態可溶酚醛樹脂，1%潤 滑/由，13%堇青石粉末，9%硫粉末，7%乙醯丙_鐵，a%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 用此活性石反蜂巢體試樣來測試汞去除能力。此測試是在 C，22 //g/m入口元素汞泼度下進行。果的載體氣體包含 N2, S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。 範例2: 另一擠製組成份進行擠製，其類似於範例丨，但是12%堇 月石粉末替代13%以及4%乙醯丙酿|鐵以及4%峨化卸替代7% 乙醯丙酮鐵。在活性化後，這些試樣顯示出總汞去除效率 是90%，而元素汞去除效率是1〇〇%。在組成份中存在π因而 提高效率。 範例3: 在該試驗中，擠製組成份為59%可溶酚醛樹脂，1%鱗酸， 1%油，9%硫粉末，3%鐵氧化物，19%纖維素纖維，7% Meth〇cel 黏接劑以及1%硬脂酸納。這些試樣加以擠製，固化，碳化， 活性化以及如同範例1分別地對總汞及元素汞去除性能作 測試。總汞及元素汞去除率分別為87%及97〇/〇。 200938291 範例4: 在該試驗中使用氧化錳作為添加劑來來源，其組成份 為6% Mn〇2,13%堇青石，7%硫，19%纖維素纖維，5% Methocel 黏接劑，1%硬脂酸納，47%可溶盼搭樹脂，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92%及98%。 範例5: _ 在該試驗中硫與猛以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%硬脂酸納，47%可溶紛酸樹脂，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（M〇Sz)替代MnS。 這些試樣對總汞及元素汞去除率分別為9〇%及96%。 ® 這些範例顯示各種添加劑組合當以原處觸媒加入於 擠製組成份時將導致具有高汞去除效率之活性碳蜂巢體。 預期這些蜂巢體亦有用於作為由煙道氣流煤氣化之氣 體中去除其他汗染物例如砸，缺其他毒性金屬。 範例7: 在邊喊驗中，擠製組成份為14%焦煤，47%酚樹脂，7%硫， 化猛’ 1⑽纖維素娜，獅接綱及1%硬脂酸納。這 二試f加以擠製，固化，碳化以及活性化如同範例卜 試樣再進行汞去除容量測試。測試在14(TC下進行，入 200938291 口元素汞濃度為24//g/m3。汞承載氣體含有N2，hci，N〇x， 〇2以及C〇2。氣流流量為650ml/分鐘。總汞及元素汞去除 率分別為100%及99%。參閱底下表π。 範例8: 在該範例中，擠製組成份為16%固化含硫之齡樹脂， 酚樹脂，8%硫，7%氧化錳，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。總汞及元素汞去 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或 Hg(0)係指元素之汞;HgT4 Hg(T)係指總汞，包含元素及氧 化之汞。Eff(Hg°)或Eff(Hg(0))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：

Ef f (Hg(x) )=(C〇-Ci )/C〇*l 〇〇% 其中C〇為在某-測試時間Hg⑴入口處濃度，以及⑽取⑴ 之出口濃度。 在表I中試樣編號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 高的性能，而高於假如配料混合物材料中亦並不包含元素 硫情況。 200938291 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汞去除能力圖。左邊垂直轴 是每單位質量，被吸附劑物體測試試樣所捕獲的汞聚集量（ MSS，mg/g)。右邊垂直軸是測試吸附劑物體的瞬間汞去除 效率（Eff(Hg))，疋根據上面公式所測量並計算出的瞬間總 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Mn〇2作為添加劑來來源，和大 約45%重量比的堇青石作為無機填充劑。試樣2 2是比較性 吸附劑物體，其包含非原處擠製添加劑來來源，比較性硫和 堇青石量，以及浸潰FeS〇4和KI。曲線1〇1和103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 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103和203在測試早期 有某種程度的重疊，但是203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，包含原處擦 製添加劑來來源，可以比含有浸潰添加劑來來源的吸附劑 物體具有高很多的汞去除能力，特別是長時間下來。不受 200938291 限於特定理論，我們相信本發明之吸附劑物體的優越效能 是由於更均勻的添加劑來分佈以及活性碳基質中的孔隙 較少被添加劑所阻斷。

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)。 此圖报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#g/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 包含在原處擠製之添加劑來。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添加劑來的比較性 吸附劑物體部份斷面SEM影像。小室壁板上清楚可見白色 材料層為浸潰添加劑來。相信該相當密實浸潰層添加劑來 此夠封閉入口進入小室壁板内侧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 會脫離本發明之精神及範圍。因而，預期本發明將含蓋這 些變化及改變，只要其在下列申請專利範圍及同等情況範 圍内。 200938291 表1 試樣編號 添加劑來源 測試時間 (小時） HgT人σ濃 度(pg/m3) Eff(Hg°) (%) Eff(HgT) (%) A Μη02 20 22 98 92 B M0S2 24 22 96 90 C MnS (配料中具 有7L素硫） 20 22 98 92 D MnS (配料中不 具有元素硫） 19 22 93 84 E C「2〇3 24 22 98 88 F CuO 及 CU2S 19 22 97 90 G F©2〇3 20 22 97 87 Η 乙醯丙酮鐵 (FeAT) 19 22 100 87 1 FeAT 及 ΚΙ 20 22 100 90

表II 試樣編號 測試時間 (小時） Hg(T)，入口濃 度 _(pg/m3) Hg(0)去除 效率(％) Hg(T)去除 效率(％) 7 72 24 99 100 8 72 22 99 100 200938291

表III 汞去除效率（％) 時間(小時） 編 號 1 2 3 5 10 15 20 25 30 35 101 94 94 92 91 91 90 88 87 87 87 201 79 81 85 83 83 84 84 84 84 83 汞去除效率（％) 時間(小時） 編 號 40 45 50 60 70 80 100 150 200 250 101 87 87 87 88 88 89 88 85 85 86 201 82 80 77 70

第64頁 200938291 【圖式簡單說明】 提供附_更進-步了解本翻，以及在此加4成 說明書之一部份。 圖1為曲線圖，其比較依據本發明包含在原處擠製添加 劑之吸附劑測試試樣隨著時間變化之去除汞容量與包含浸 潰添力π劑並非在原處擠製添力σ劑之吸附劑情況。 圖2為曲線圖，其顯示出依據本發明一項實施例在不同 的入口汞濃度下吸附劑物體之入口汞濃度(CHg〇)及出口果 濃度(CHgl)。 圖3為依據本發明包含在原處擠製添加劑之前身產物 吸附劑物體部份斷面之SEM影像。 圖4為依據本發明包含後活性作用浸潰添加劑之比較 性吸附劑物體部份斷面之SEM影像。 圖5示意性地顯示出實施本發明處理過程實施例之言史 備。 【主要元件符號說明】 本發明吸附劑物體之Ef f (Hg)曲線1 〇丨；本發明吸附劑 物體之MSS曲線103;比較性吸附劑物體之Eff(jjg)曲線 210;比較性吸附劑物體之MSS曲線203。

Claims (1)

1. 200938291 十、申請專利範圍： 1. 一種吸附劑物體，其包含： 活性碳基質； 石瓜’可以疋任何氧化狀態，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i項之吸附劑物體其中硫分佈於整 個活性碳基質中。 3·依據申請專利細第1或2項之吸附劑物體，其中金屬觸 媒實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·依據申請專利範圍第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硫。 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碳基質中之碳。 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編，汞，鉻，鉛，鋇，鈹，鎳，姑 ，飢，鋅，銅，猛，銻，銀，I它，石申或石西化學地鍵結。 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 份硫之狀態能夠與汞化學地鍵結。 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 200938291 份硫為零價。 1〇·依據申請專利範圍第9項之吸晴物體其中在活性碳 基質孔隙壁板表面上至少10%硫為零價，其以XPS量測。 11. 依據申請專利細第丨或2項之吸附劑物體，其中至少部 份硫為非零價。 12. 依據申請專利範圍第i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鹼金屬和鹼 土金屬的齒化物，氧化物及氫氧化物;（i i)貴金屬及其化合 物;（ui)鈒，鉻，錘，鐵，钻，錄，銅，鋅，銳，鉬，銀，鎢,和鑭系 元素的氧化物，硫化物，和鹽類;及(iv)兩種或多種⑴，（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：（i)錳之氧化物， 硫化物和鹽類;（ii)鐵之氧化物，硫化物和鹽類;（i⑴⑴ 和KI的組合;（iv) (Π)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。 14. 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 體去除:鎘，汞，鉻，鉛，鋇，鈹，鎳，鈷，釩，鋅，銅，錳，銻，銀， 銘，砷或砸，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.依據申請專利範圍第15項之吸附劑物體，其中金屬觸媒 200938291 促使種或夕種砷，鎘，汞及蜗由與吸附劑物體接觸之流體 去除。 17.依據申請專利範圍第】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i或2項之吸痛物體，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%重量比之無機填充劑。 20. 依據申請專利細第}或2項之吸附劑物體，其中包含1% 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1% 至25%重量比之金屬觸媒。 22. 依據申请專利範圍第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： 活性石炭； 疏，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 200938291 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琉。 27·依據申請專利範圍第26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1或26項之吸附劑物體，其中吸附 劑物體對RFG1，RFG2及/或RFG3之初始采去除效率至少為 90%。 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/或之汞去除容量至少為〇. 〇5 mg/g 〇 30. —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； 其中吸附劑物體對胍1，RFG2及/或RFG3之初始汞去除效 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，可叹任何氧化祕，為元素金屬，或包含此 200938291 金屬的化合物或分子部份； 其中吸附劑物體對RFGl，RFG2及/或rfG3之汞去除容量至 少為 0. 05mg/g。 32· —種製造吸附劑物體之處理過程，該處理過程包含· (A) 提供由配料混合物材料所形成的配料混合物物體該 材料包含碳來源材料，硫來源材料，金屬觸媒源材料，和^擇性 填充劑材料，其中金屬觸媒源材料大體上均勻地分佈在此 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。 33. 依據申請專利範圍第32項之處理過程，其中在步驟(A) 中，碳來源材料包含:合成含碳聚合物材料;活性碳粉末;木炭 粉末;煤脂焦油類;石油瀝青;木屑；纖維素和它們的衍生物 ;麵粉;堅果殼粉;澱粉;焦碳;煤；或它們之中任何兩種或多 種的組合。 34. 依據申請專利範圍第32或33項之處理過程，其中在步驟 (A)中，硫來源材料包含: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 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 ⑷中’金屬觸媒源材料由下列選取出:⑴責金屬及其化合 物’（i i)驗金屬和驗土金屬的鹵化物氧化物以及氳氧化物 ’（111)鈒，鉻，鐘，鐵，姑，錄，銅，鋅，鈮，翻，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 200938291 或多種(i)，（ii)和(iii)的組合和混合物。 36. 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)錳之氧化物: 化物和鹽類;（ii)鐵之氧化物，硫化物和鹽類;（出）⑴"· 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(A) 中’配料混合物材料包含紛樹脂及/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. 據申請專利範圍第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s青專利耽圍第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⑻ 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(〇 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, Μ),及C〇2與H2〇之混合物，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71頁 200938291 43. 據申凊專利範圍第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(〇結束時，吸附劑物體包含小於 20%重量比異於碳，硫以及金層觸媒之無機材料。 44. 據申清專利範圍第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(〇結束時，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：

   (I) 碳來源材料，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冑化^^ 中； 其中金屬觸媒實質上均自地分佈郷成讎配料混合物 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⑽粒實質上均句地分佈_成__#_ 體之材料中。 47. 據申明專利|a圍第45或46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或妨項之擠製崎混合物物體，其 中包^於2(U重量比異於水，碳含硫材料以及金屬觸媒 之無機材料。 49.據申明專利範圍第45或46項之擠製配料混合物物體，其 ❶峨重量比異於水，碳，含硫材料以及金屬觸媒 之無機材料。 200938291 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，其中有毒元素為錦， 水，鉻，錯，銳鈹，錄，鈷，飢，鋅，銅，猛，録，銀，銘，碎或石西， 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 物中。 52. 依據申請專利範圍第50項之方法，其中流體為包含采之 _ 氣流以及在氣流中至少10%莫耳比汞為元素汞。 53·依據申請專利範圍第5〇項之方法，其中流體為包含果之 氣流以及在氣流中至少50%莫耳比汞為元素汞。 54.依據申請專利範圍第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ppn體積比之HC1。 55·依據申請專利範圍第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·依據申請專利範圍第50_56項任何一項之方法其中流 體為煤燃燒煙道氣體。 ' 机 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硫。 第73頁 200938291 61. 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下列有毒元素由接觸吸附劑物體之流 體去除:錫，汞’鉻’錯，氧鈹，錄，銘，鈒，鋅，銅，锰，銻，銀， 銘，砷以及碰，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。 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。