TW202146102A - 包括鹵化鏻之吸收劑聚合物複合物及利用其之煙道氣處理裝置與煙道氣處理方法 - Google Patents

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Abstract

本揭示之一些實施例有關於一種包含吸收劑聚合物複合物及至少一種鹵化鏻之裝置。在一些實施例中，該裝置配置成用於處理煙道氣流。在一些實施例中，該煙道氣流包含氧氣、水蒸氣、至少一種SOx化合物及汞蒸氣。本揭示之一些實施例有關於一種方法，其包含利用下列處理該煙道氣流：將該煙道氣流通過該裝置，使該煙道氣流中的氧氣及水蒸氣與該至少一種SOx化合物在該吸收劑聚合物複合物上反應，以便形成硫酸，及使該汞蒸氣與該至少一種鹵化鏻反應，以便將該汞蒸氣中的分子固定至該吸收劑聚合物複合物上。

Description

包括鹵化鏻之吸收劑聚合物複合物及利用其之煙道氣處理裝置與煙道氣處理方法
發明領域
本揭示之一些實施例有關於一種包括鹵化鏻之吸收劑聚合物複合物。此實施例中之吸收劑聚合物複合物可應用於本文中所述的裝置及方法。
發明背景
燃煤發電廠、都市垃圾焚化爐及煉油廠會產生大量的煙道氣，其含有多種及大量的環境污染物，如硫氧化物(SO2 及SO3 )、氮氧化物(NO、NO2 )、汞(Hg)蒸氣及懸浮微粒(PM)。在美國，每年僅燃燒煤就會產生約2仟7百萬噸的SO2 及45噸的Hg。
持續存在著可提供低成本地移除多種煙道氣污染物如，但不限於，SOx、Hg蒸氣及懸浮微粒之系統的需求。
發明概要
透過參考整體說明書之適當部分、任一個或全部的圖式及各個發明申請專利範圍，應可理解本發明之主題。
本揭示之一些態樣有關於一種包含吸收劑聚合物複合物之裝置，其中該吸收劑聚合物複合物包含：一吸收劑、聚合物及至少一種鹵化鏻。在一些此等態樣中，該鹵化鏻具有非常高的熱安定性。據此，在此等態樣中，該鹵化鏻可能與高溫應用有關。在一些此等態樣中，該至少一種鹵化鏻可安置於該吸收劑聚合物複合物上、安置於該吸收劑聚合物複合物內或其等之任一組合。在一些態樣中，該至少一種鹵化鏻可安置於該吸收劑聚合物複合物內。在一些態樣中，該裝置亦可配置成用於處理煙道氣流。
在一些態樣中，該至少一種鹵化鏻包含具化學式：P(R1 R2 R3 R4 )X之化合物，其中X=I- 、Br- 、I3 - 、BrI2 - 、Br2 I- 或Br3 - ，及其中R1 、R2 、R3 或R4 中之至少一個是具有1至18個碳原子之烴。在一些態樣中，該烴係選自烷基、芳基或環烷基。在一些態樣中，該至少一種鹵化鏻包含碘化季鏻。在一些態樣中，該至少一種鹵化鏻包含溴化季鏻。在一些態樣中，該至少一種鹵化鏻包含三碘化季鏻。在一些態樣中，該至少一種鹵化鏻包含三溴化季鏻。在一些態樣中，該至少一種鹵化鏻包含乙基三苯基碘化鏻(ETPPI)。在一些態樣中，該至少一種鹵化鏻包含四丁基碘化鏻(TBPI)、乙基三苯基三碘化鏻(ETPPI3 )、四丁基溴化鏻(TBPBr)、乙基三苯基溴化鏻(ETPPBr)或其等之任一組合。
在一些態樣中，該至少一種鹵化鏻是熱安定的，使得該至少一種鹵化鏻在超過180℃之溫度下保持單一分子式。在一些態樣中，該至少一種鹵化鏻是熱安定的，使得該至少一種鹵化鏻在180℃至400℃之溫度下保持單一分子式。在一些態樣中，該至少一種鹵化鏻是熱安定的，使得該至少一種鹵化鏻在200℃至400℃之溫度下保持單一分子式。在一些態樣中，該吸收劑聚合物複合物中之吸收劑具有超過400m2 /g之表面積。在一些態樣中，該吸收劑聚合物複合物中之吸收劑具有範圍從400m2 /g至2000m2 /g之表面積。在一些態樣中，該吸收劑聚合物複合物中之吸收劑係選自：活性碳、矽膠、沸石或其等之任一組合。在一些態樣中，該吸收劑聚合物複合物中之聚合物具有小於31達因/公分之表面能。在一些態樣中，該吸收劑聚合物複合物中之聚合物具有範圍從15達因/公分至31達因/公分之表面能。在一些態樣中，該吸收劑聚合物複合物中之聚合物包含氟聚合物。在一些態樣中，該氟聚合物是發脹聚四氟乙烯(ePTFE)。在一些態樣中，該至少一種鹵化鏻安置於該吸收劑聚合物複合物內。
本揭示之一些態樣有關於一種處理煙道氣流之方法。在一些此等態樣中，該煙道氣流可包含氧氣、水蒸氣、至少一種SOx化合物及汞蒸氣。在一些此等態樣中，該方法可包含將該煙道氣流通過一裝置，在此該裝置包含一吸收劑聚合物複合物，及在此該吸收劑聚合物複合物包含一吸收劑、聚合物及至少一種鹵化鏻。在一些態樣中，該至少一種鹵化鏻安置於該吸收劑聚合物複合物上、安置於該吸收劑聚合物複合物內，或其等之任一組合。在一些態樣中，該方法可進一步包含使該氧氣及水蒸氣與該至少一種SOx化合物在該吸收劑聚合物複合物上反應，以便形成硫酸。在一些態樣中，該方法可進一步包含使該汞蒸氣與該至少一種鹵化鏻反應，以便將該汞蒸氣中之分子固定至該吸收劑聚合物複合物上。在一些態樣中，該方法進一步包含，在該處理步驟之前，從至少一個燃燒過程中獲得該煙道氣流。在一些態樣中，該至少一種SOx化合物包含二氧化硫(SO2 )、三氧化硫(SO3 )，或其等之任一組合。
詳細說明
除了該等已經揭示的優勢及改進外，根據下列的說明結合所附的圖式，此揭示之其它目的及優點將變得顯而易見。在本文中揭示了本揭示之詳細的實施例；然而，應理解，該揭示的實施例僅為本揭示可具體實施之各種形式的例示說明。此外，關於本揭示的各種實施例給出的每個範例都是示例性的，而不是限制性的。
在整個說明書及發明申請專利範圍中，除非上下文另有明確規定，否則下列術語具有與本文明確相關的意思。本文中使用的詞組"在一個實施例中" “在實施例中”及"在一些實施例中"不一定是指相同的實施例，雖然有可能是相同的。此外，本文中使用的詞組"在另一個實施例中"及"在一些其它實施例中"不一定指不同的實施例，雖然其可能是不同的。在不逸離本揭示之技術思想之情況下，本揭示之所有的實施例係可以組合的。
除非上下文另有明確規定，否則本文中使用的術語"基於"不是排他的，而是容許基於沒有述及的額外因子。此外，在整個說明書中，"一"、"一個"、"一種"及"該"包括複數形式。"在…中"的意思包括"在…中"及"在…上"。
本文中使用的術語“包含” “包括”及“具有”並沒有將一具體請求項之範圍限制至該請求項中所述的材料或步驟。
本文中使用的術語“基本上由…所構成”將一具體請求項之範圍限制至具體材料或步驟以及該等不會實質上影響該具體請求項之基本及新穎特徵之部分。
本文中使用的術語，如“由…所構成”及“由…組成”將一具體請求項之範圍限制至該請求項中所述的材料或步驟。
本文中所引用之所有的先前專利案、公開案及測試方法完整地在此併入本案以為參考。
本文中使用的術語“吸收劑”意指具有可通過吸收、吸附或其等之組合中之至少一種方式收集另一物質中的分子之特性的物質。
本文中使用的術語“複合物”意指包括二或多種具不同物化性質之組成材料之材料，當其等結合時，產生具有與該個別組份不同的特性之材料。
本文中使用的“吸收劑聚合物複合物”是包括吸收劑及聚合物之複合物。在實施例中，該吸收劑聚合物複合物可包含併入聚合物之微結構中的吸收劑粒子。
本文中使用的“熱安定的”意指在一特定溫度範圍內保持單一分子式的化合物。
本文中使用的“煙道氣”意指包含燃燒過程(如，但不限於，燃煤過程)之至少一種副產物的氣態混合物。在一些實施例中，煙道氣可完全由燃燒過程之副產物所構成。在一些實施例中，煙道氣可包括至少一種氣體，其相對於由燃燒過程產生的濃度，具有提高的濃度。例如，在一非限制性範例中，可對煙道氣進行“洗滌”處理，期間可於該煙道氣中添加水蒸氣。據此，在一些此等實施例中，該煙道氣可包括至少一種水蒸氣，其相對於因燃燒產生的初始水蒸氣濃度，具有提高的濃度。相似地，在一些實施例中，煙道氣可包括至少一種氣體，其相對於從燃燒過程排出的至少一種氣體的初始濃度，具有較低的濃度。此可在，例如，於燃燒後移除至少一種氣體的至少一部分而發生。在一些實施例中，煙道氣可為氣態混合物之形式，其為多個燃燒過程的副產物之組合。
本文中使用的“SOx 化合物”意指硫之任何的氧化物。在一些非限制性實施例中，“SOx 化合物”可具體地指硫之氣態氧化物，其為已知的環境污染物。SOx 化合物之非限制性例子包括二氧化硫(SO2 )及三氧化硫(SO3 )。SOx 化合物之額外的非限制性例子包括一氧化硫(SO)、一氧化二硫(S2 O)及二氧化二硫(S2 O2 )。
本文中使用的“汞蒸氣”意指含汞的氣態化合物。汞蒸氣之非限制性例子包括元素態汞蒸氣及氧化態汞蒸氣。
本文中使用的“氧化態汞蒸氣”定義為包括正價態汞之蒸氣相化合物。氧化態汞蒸氣之非限制性例子包括鹵化亞汞及鹵化汞。
本揭示之一些實施例有關於一種裝置。圖1顯示根據本揭示之一些非限制性實施例的示範裝置示意圖。如所示的，可利用熱交換器將從燃燒器來的煙道氣10流降溫，然後將其導入靜電集塵器或袋濾室11中。在一些實施例中，可利用處理單元12使該處理過的煙道氣流進一步降溫。在一些實施例中，處理單元12包括水噴霧，其會額外地增加氣體濕度。在一些實施例中，處理單元12可包括用於除去SO2 的石灰石洗滌器。在一些實施例中，將該處理過的煙道氣導入吸收劑室13中，其包括根據本揭示之一些實施例之吸收劑聚合物複合物100。在一些實施例中，(未示出)，該吸收劑室可方便地置於石灰石洗滌器的頂部。在圖1所示的示範裝置之一些實施例中，至少一種SOx 化合物在吸收劑聚合物複合物100之表面上被轉換成硫酸。在一些實施例中，處理過的煙道氣10中的汞蒸氣被吸收至吸收劑聚合物複合物100上。在一些實施例中，可讓排出的硫酸滴到酸貯器14中。在一些實施例中，該處理過的煙道氣離開吸收劑室13及離開煙囪15。
在一些實施例中，本文中所述的裝置配置成用於處理煙道氣流。在一些實施例中，該煙道氣流包含下列中之至少一種：氧氣、水蒸氣、至少一種SOx 化合物、汞蒸氣或其等之任一組合。在一些實施例中，該煙道氣流包含氧氣、水蒸氣及至少一種SOx 化合物。在一些實施例中，該煙道氣流包含氧氣、水蒸氣及多種SOx 化合物。在一些實施例中，該煙道氣流包含氧氣、水蒸氣及汞蒸氣。在一些實施例中，該煙道氣流包含氧氣、水蒸氣、至少一種SOx 化合物及汞蒸氣。在一些實施例中，該煙道氣流包含氧氣、水蒸氣、多種SOx 化合物及汞蒸氣。在一些實施例中，氧氣可以存在空氣中，這樣該煙道氣流包含氮氣。
在一些實施例中，該煙道氣流中之至少一種SOx 化合物或多種SOx 化合物係選自二氧化硫(SO2 )、三氧化硫(SO3 )、一氧化硫(SO)、一氧化二硫(S2 O)、二氧化二硫(S2 O2 )或其等之任一組合。在一些實施例中，該煙道氣流中之至少一種SOx 化合物或多種SOx 化合物係選自於由下所構成的群組：二氧化硫(SO2 )、三氧化硫(SO3 )、一氧化硫(SO)、一氧化二硫(S2 O)、二氧化二硫(S2 O2 )及其等之任一組合。
在一些實施例中，該煙道氣流中之至少一種SOx 化合物或多種SOx 化合物係選自二氧化硫(SO2 )、三氧化硫(SO3 )或其等之任一組合。在一些實施例中，該煙道氣流中之至少一種SOx 化合物或多種SOx 化合物係選自於由下列所構成的群組：二氧化硫(SO2 )、三氧化硫(SO3 )及其等之任一組合。
在一些實施例中，該汞蒸氣係選自元素態汞蒸氣、氧化態汞蒸氣或其等之任一組合。在一些實施例中，該汞蒸氣係選自於由下列所構的群組：元素態汞蒸氣、氧化態汞蒸氣及其等之任一組合。
在一些實施例中，該氧化態汞蒸氣包含一或多種汞鹵化物。在一些實施例中，該汞鹵化物是鹵化汞。在一些實施例中，該鹵化汞包括氯化汞(II)、溴化汞(II)或碘化汞(II)中之一或多種。在一些實施例中，該汞鹵化物是鹵化亞汞。在一些實施例中，該鹵化亞汞包括氯化汞(I)、溴化汞(I)或碘化汞(I)中之一或多種。
在一些實施例中，該裝置包含一吸收劑聚合物複合物(SPC)。在一些實施例中，該吸收劑聚合物複合物包含一吸收劑及聚合物。
吸收劑聚合物複合物(SPC)，如，但不限於，包含活性碳填充的聚四氟乙烯(PTFE)之SPC，已經證實在從煙道氣中除去不要的組份方面特別有效。此等不要的組份可包括，但不限於，至少一種SOx化合物及汞蒸氣。在一些實施例中，該吸收劑聚合物複合物(SPC)可包括一或多種均聚物、共聚物或三元共聚物，其含有至少一種氟單體，帶有或不帶有額外的非氟化單體。
在一些實施例中，該吸收劑聚合物複合物中之聚合物包括下列中之至少一種：聚氟乙烯丙烯(PFEP)；聚全氟丙烯酸酯(PPFA)；聚偏二氟乙烯(PVDF)；四氟乙烯、六氟丙烯-偏二氟乙烯之三元共聚物(THV)、聚氯三氟乙烯(PCFE)、聚(乙烯-共-四氟乙烯) (ETFE)；超高分子量聚乙烯(UHMWPE)、聚乙烯、聚對二甲苯(PPX)；聚乳酸(PLLA)；聚乙烯(PE)；發脹聚乙烯(ePE)；聚四氟乙烯(PTFE)；發脹聚四氟乙烯(ePTFE)或其等之組合。在一些實施例中，該聚合物是聚四氟乙烯(PTFE)。在一些實施例中，該聚合物是發脹聚四氟乙烯(ePTFE)。在一些實施例中，該聚合物之結構在拉伸時可變成多孔的，如此可在該聚合物之原纖維與節點之間形成空隙。
在一些實施例中，該吸收劑聚合物複合物(SPC)之聚合物材料可包括聚偏二氟乙烯(PVDF)。在一些實施例中，該PVDF可為PVDF均聚物。在一些實施例中，該PVDF可為PVDF共聚物。在一些實施例中，該PVDF共聚物是PVDF與六氟丙烯(HFP)之共聚物。適合於本揭示之一些實施例之PVDF均聚物或共聚物之非限制性商業例子包括，但不限於，Kynar Flex®及Kynar Superflex®，其各可從Arkema公司購得。
在一些實施例中，該吸收劑聚合物複合物中之聚合物具有小於31達因/公分之表面能。在一些實施例中，該吸收劑聚合物複合物中之聚合物具有小於30達因/公分之表面能。在一些實施例中，該吸收劑聚合物複合物中之聚合物具有小於25達因/公分之表面能。在一些實施例中，該吸收劑聚合物複合物中之聚合物具有小於20達因/公分之表面能。在一些實施例中，該吸收劑聚合物複合物中之聚合物具有小於15達因/公分之表面能。
在一些實施例中，該吸收劑聚合物複合物中之聚合物具有範圍從15至31達因/公分之表面能。在一些實施例中，該吸收劑聚合物複合物中之聚合物具有範圍從20至31達因/公分之表面能。在一些實施例中，該吸收劑聚合物複合物中之聚合物具有範圍從25至31達因/公分之表面能。在一些實施例中，該吸收劑聚合物複合物中之聚合物具有範圍從30至31達因/公分之表面能。
在一些實施例中，該吸收劑聚合物複合物中之聚合物具有範圍從15達因/公分至30達因/公分之表面能。在一些實施例中，該吸收劑聚合物複合物中之聚合物具有範圍從15達因/公分至25達因/公分之表面能。在一些實施例中，該吸收劑聚合物複合物中之聚合物具有範圍從15達因/公分至20達因/公分之表面能。
在一些實施例中，該吸收劑聚合物複合物中之聚合物具有範圍從20達因/公分至25達因/公分之表面能。
在一些實施例中，該吸收劑聚合物複合物中之吸收劑包含活性碳、矽膠、沸石或其等之組合。在一些實施例中，該吸收劑聚合物複合物(SPC)中之吸收劑包含活性碳。在一些實施例中，該活性碳是煤衍生碳、褐煤衍生碳、木頭衍生碳、椰子衍生碳或其等之任一組合。在一些實施例中，當該吸收劑與該聚合物結合時，所產生的混合物可在不置換該吸收劑之情況下被拉伸形成多孔結構。
在一些實施例中，該吸收劑聚合物複合物中之吸收劑具有超過400m2 /g之表面積。在一些實施例中，該吸收劑聚合物複合物中之吸收劑具有超過600m2 /g之表面積。在一些實施例中，該吸收劑聚合物複合物中之吸收劑具有超過800m2 /g之表面積。在一些實施例中，該吸收劑聚合物複合物中之吸收劑具有超過1000m2 /g之表面積。在一些實施例中，該吸收劑聚合物複合物中之吸收劑具有超過1200m2 /g之表面積。在一些實施例中，該吸收劑聚合物複合物中之吸收劑具有超過1400m2 /g之表面積。在一些實施例中，該吸收劑聚合物複合物中之吸收劑具有超過1600m2 /g之表面積。在一些實施例中，該吸收劑聚合物複合物中之吸收劑具有超過1800m2 /g之表面積。在一些實施例中，該吸收劑聚合物複合物中之吸收劑具有超過2000m2 /g之表面積。
在一些實施例中，該吸收劑聚合物複合物中之吸收劑具有範圍從400m2 /g至2000m2 /g之表面積。在一些實施例中，該吸收劑聚合物複合物中之吸收劑具有範圍從600m2 /g至2000m2 /g之表面積。在一些實施例中，該吸收劑聚合物複合物中之吸收劑具有範圍從800m2 /g至2000m2 /g之表面積。在一些實施例中，該吸收劑聚合物複合物中之吸收劑具有範圍從1000m2 /g至2000m2 /g之表面積。在一些實施例中，該吸收劑聚合物複合物中之吸收劑具有範圍從1200m2 /g至2000m2 /g之表面積。在一些實施例中，該吸收劑聚合物複合物中之吸收劑具有範圍從1400m2 /g至2000m2 /g之表面積。在一些實施例中，該吸收劑聚合物複合物中之吸收劑具有範圍從1600m2 /g至2000m2 /g之表面積。在一些實施例中，該吸收劑聚合物複合物中之吸收劑具有範圍從1800m2 /g至2000m2 /g之表面積。
在一些實施例中，該吸收劑聚合物複合物中之吸收劑具有範圍從400m2 /g至1800m2 /g之表面積。在一些實施例中，該吸收劑聚合物複合物中之吸收劑具有範圍從400m2 /g至1600m2 /g之表面積。在一些實施例中，該吸收劑聚合物複合物中之吸收劑具有範圍從400m2 /g至1400m2 /g之表面積。在一些實施例中，該吸收劑聚合物複合物中之吸收劑具有範圍從400m2 /g至1200m2 /g之表面積。在一些實施例中，該吸收劑聚合物複合物中之吸收劑具有範圍從400m2 /g至1000m2 /g之表面積。在一些實施例中，該吸收劑聚合物複合物中之吸收劑具有範圍從400m2 /g至800m2 /g之表面積。在一些實施例中，該吸收劑聚合物複合物中之吸收劑具有範圍從400m2 /g至600m2 /g之表面積。
在一些實施例中，該吸收劑聚合物複合物中之吸收劑具有範圍從600m2 /g至1800m2 /g之表面積。在一些實施例中，該吸收劑聚合物複合物中之吸收劑具有範圍從800m2 /g至1600m2 /g之表面積。在一些實施例中，該吸收劑聚合物複合物中之吸收劑具有範圍從1000m2 /g至1400m2 /g之表面積。
圖2A描繪本文中所述的吸收劑聚合物複合物100之非限制性實施例之橫截面視圖。在此非限制性實施例中，吸收劑聚合物複合物100包括吸收劑102，其部分或完全覆蓋聚合物101。在一些非限制性實施例中，至少一種鹵化鏻103 (如本文中所述的)可部分或完全覆蓋部分的吸收劑102。在一些實施例中，至少一種鹵化鏻103可被吸入吸收劑102之孔中。
圖2B描繪本文中所述的吸收劑聚合物複合物100之另一非限制性實施例。如所示的，吸收劑聚合物複合物100可包含併入聚合物之微結構201中之吸收劑102粒子。在一些實施例中，吸收劑102粒子可為活性碳粒子。在一些實施例中，該聚合物之微結構201可包含原纖維。在一些實施例中，該聚合物可為發脹PTFE。
本文中所述的吸收劑聚合物複合物之另一非限制性形態述於Hardwick等人的美國專利案第9,827,551號及Lu等人的美國專利案第7,442,352號中，其各個整體在此併入本案以為參考。
在一些實施例中，該吸收劑聚合物複合物(SPC)可用如美國專利案第7,710,877號、美國專利申請案第2010/0119699號、美國專利案第5,849,235號、美國專利案第6,218,000號或美國專利案第4,985,296號(各出於各自的所有目的之整體，在此併入本案以為參考)中大致教示的方法，通過摻合聚合物粒子與吸收劑粒子而形成。
在一些實施例中，該吸收劑聚合物複合物包含至少一種鹵化鏻。在一些實施例中，該至少一種鹵化鏻安置於該吸收劑聚合物複合物上。在一些實施例中，該至少一種鹵化鏻安置於該吸收劑聚合物複合物內。在一些實施例中，該至少一種鹵化鏻安置於該至少一種鹵化鏻上及內。在一些實施例中，該至少一種鹵化鏻可安置於該吸收劑聚合物複合物材料之任一孔隙內。在一些實施例中，該至少一種鹵化鏻可通過任何適合的技術併入該吸收劑聚合物複合物中，其可包括，但不限於，吸入、浸漬(impregnating)、吸附、混合、噴灑、噴霧、浸入(dipping)、塗刷、塗佈、離子交換，或以不同方式將該至少一種鹵化鏻施加於該吸收劑聚合物複合物上之方法。
在一些實施例中，該至少一種鹵化鏻包含具化學式：P(R1 R2 R3 R4 )X之化合物。在一些實施例中，X=I− 、Br− 、I3 − 、BrI2 − 、Br2 I− 或Br3 - 。
在一些實施例中，R1 、R2 、R3 或R4 中之至少一個為氫。
在一些實施例中，R1 、R2 、R3 或R4 中之至少一個為具有1至18個碳原子之烴。在一些實施例中，R1 、R2 、R3 或R4 中之至少一個為具有2至18個碳原子之烴。在一些實施例中，R1 、R2 、R3 或R4 中之至少一個為具有3至18個碳原子之烴。在一些實施例中，R1 、R2 、R3 或R4 中之至少一個為具有4至18個碳原子之烴。在一些實施例中，R1 、R2 、R3 或R4 中之至少一個為具有5至18個碳原子之烴。在一些實施例中，R1 、R2 、R3 或R4 中之至少一個為具有6至18個碳原子之烴。在一些實施例中，R1 、R2 、R3 或R4 中之至少一個為具有7至18個碳原子之烴。在一些實施例中，R1 、R2 、R3 或R4 中之至少一個為具有8至18個碳原子之烴。在一些實施例中，R1 、R2 、R3 或R4 中之至少一個為具有9至18個碳原子之烴。在一些實施例中，R1 、R2 、R3 或R4 中之至少一個為具有10至18個碳原子之烴。在一些實施例中，R1 、R2 、R3 或R4 中之至少一個為具有11至18個碳原子之烴。在一些實施例中，R1 、R2 、R3 或R4 中之至少一個為具有12至18個碳原子之烴。在一些實施例中，R1 、R2 、R3 或R4 中之至少一個為具有13至18個碳原子之烴。在一些實施例中，R1 、R2 、R3 或R4 中之至少一個為具有14至18個碳原子之烴。在一些實施例中，R1 、R2 、R3 或R4 中之至少一個為具有15至18個碳原子之烴。在一些實施例中，R1 、R2 、R3 或R4 中之至少一個為具有16至18個碳原子之烴。在一些實施例中，R1 、R2 、R3 或R4 中之至少一個為具有17至18個碳原子之烴。
在一些實施例中，R1 、R2 、R3 或R4 中之至少一個為具有1至17個碳原子之烴。在一些實施例中，R1 、R2 、R3 或R4 中之至少一個為具有1至16個碳原子之烴。在一些實施例中，R1 、R2 、R3 或R4 中之至少一個為具有1至15個碳原子之烴。在一些實施例中，R1 、R2 、R3 或R4 中之至少一個為具有1至14個碳原子之烴。在一些實施例中，R1 、R2 、R3 或R4 中之至少一個為具有1至13個碳原子之烴。在一些實施例中，R1 、R2 、R3 或R4 中之至少一個為具有1至12個碳原子之烴。在一些實施例中，R1 、R2 、R3 或R4 中之至少一個為具有1至11個碳原子之烴。在一些實施例中，R1 、R2 、R3 或R4 中之至少一個為具有1至10個碳原子之烴。在一些實施例中，R1 、R2 、R3 或R4 中之至少一個為具有1至9個碳原子之烴。在一些實施例中，R1 、R2 、R3 或R4 中之至少一個為具有1至8個碳原子之烴。在一些實施例中，R1 、R2 、R3 或R4 中之至少一個為具有1至7個碳原子之烴。在一些實施例中，R1 、R2 、R3 或R4 中之至少一個為具有1至6個碳原子之烴。在一些實施例中，R1 、R2 、R3 或R4 中之至少一個為具有1至5個碳原子之烴。在一些實施例中，R1 、R2 、R3 或R4 中之至少一個為具有1至4個碳原子之烴。在一些實施例中，R1 、R2 、R3 或R4 中之至少一個為具有1至3個碳原子之烴。在一些實施例中，R1 、R2 、R3 或R4 中之至少一個為具有1至2個碳原子之烴。
在一些實施例中，R1 、R2 、R3 或R4 中之至少一個為具有2至18個碳原子之烴。在一些實施例中，R1 、R2 、R3 或R4 中之至少一個為具有3至17個碳原子之烴。在一些實施例中，R1 、R2 、R3 或R4 中之至少一個為具有4至16個碳原子之烴。在一些實施例中，R1 、R2 、R3 或R4 中之至少一個為具有5至15個碳原子之烴。在一些實施例中，R1 、R2 、R3 或R4 中之至少一個為具有6至14個碳原子之烴。在一些實施例中，R1 、R2 、R3 或R4 中之至少一個為具有7至13個碳原子之烴。在一些實施例中，R1 、R2 、R3 或R4 中之至少一個為具有8至12個碳原子之烴。在一些實施例中，R1 、R2 、R3 或R4 中之至少一個為具有9至11個碳原子之烴。
在一些實施例中，該至少一種鹵化鏻中之烴是選自烷基、芳基或環烷基。在一些實施例中，該至少一種鹵化鏻中之烴是選自於由烷基、芳基或環烷基所構成的群組。
在一些實施例中，該至少一種鹵化鏻包含碘化季鏻、溴化季鏻、三碘化季鏻或其等之任一組合。在一些實施例中，該至少一種鹵化鏻係選自於由下列所構成的群組：碘化季鏻、溴化季鏻、三碘化季鏻或其等之任一組合。
在一些實施例中，該至少一種鹵化鏻包含碘化季鏻。在一些實施例中，該至少一種鹵化鏻包含溴化季鏻。在一些實施例中，該至少一種鹵化鏻包含三碘化季鏻。在一些實施例中，該至少一種鹵化鏻包含三溴化季鏻。
在一些實施例中，該至少一種鹵化鏻包含四丁基碘化鏻(TBPI)、乙基三苯基三碘化鏻(ETPPI3 )、四丁基溴化鏻(TBPBr)、乙基三苯基溴化鏻(ETPPBr)、乙基三苯基碘化鏻(ETPPI)或其等之任一組合。在一些實施例中，該至少一種鹵化鏻係選自於由下列所構成的群組：四丁基碘化鏻(TBPI)、乙基三苯基三碘化鏻(ETPPI3 )、四丁基溴化鏻(TBPBr)、乙基三苯基溴化鏻(ETPPBr)、乙基三苯基碘化鏻(ETPPI)及其等之任一組合。
在一些實施例中，該至少一種鹵化鏻包含四丁基碘化鏻(TBPI)、乙基三苯基三碘化鏻(ETPPI3 )、四丁基溴化鏻(TBPBr)、乙基三苯基溴化鏻(ETPPBr)或其等之任一組合。在一些實施例中，該至少一種鹵化鏻係選自於由下列所構成的群組：四丁基碘化鏻(TBPI)、乙基三苯基三碘化鏻(ETPPI3 )、四丁基溴化鏻(TBPBr)、乙基三苯基溴化鏻(ETPPBr)及其等之任一組合。
在一些實施例中，該至少一種鹵化鏻係乙基三苯基碘化鏻 (ETPPI)。
在一些實施例中，該至少一種鹵化鏻是熱安定的，使得該至少一種鹵化鏻在超過180℃之溫度下保持單一分子式。在一些實施例中，該至少一種鹵化鏻是熱安定的，使得該至少一種鹵化鏻在超過200℃之溫度下保持單一分子式。在一些實施例中，該至少一種鹵化鏻是熱安定的，使得該至少一種鹵化鏻在超過220℃之溫度下保持單一分子式。在一些實施例中，該至少一種鹵化鏻是熱安定的，使得該至少一種鹵化鏻在超過240℃之溫度下保持單一分子式。在一些實施例中，該至少一種鹵化鏻是熱安定的，使得該至少一種鹵化鏻在超過260℃之溫度下保持單一分子式。在一些實施例中，該至少一種鹵化鏻是熱安定的，使得該至少一種鹵化鏻在超過280℃之溫度下保持單一分子式。在一些實施例中，該至少一種鹵化鏻是熱安定的，使得該至少一種鹵化鏻在超過300℃之溫度下保持單一分子式。在一些實施例中，該至少一種鹵化鏻是熱安定的，使得該至少一種鹵化鏻在超過320℃之溫度下保持單一分子式。在一些實施例中，該至少一種鹵化鏻是熱安定的，使得該至少一種鹵化鏻在超過340℃之溫度下保持單一分子式。在一些實施例中，該至少一種鹵化鏻是熱安定的，使得該至少一種鹵化鏻在超過360℃之溫度下保持單一分子式。在一些實施例中，該至少一種鹵化鏻是熱安定的，使得該至少一種鹵化鏻在超過380℃之溫度下保持單一分子式。在一些實施例中，該至少一種鹵化鏻是熱安定的，使得該至少一種鹵化鏻在超過400℃之溫度下保持單一分子式。
在一些實施例中，該至少一種鹵化鏻是熱安定的，使得該至少一種鹵化鏻在180℃至400℃之溫度下保持單一分子式。在一些實施例中，該至少一種鹵化鏻是熱安定的，使得該至少一種鹵化鏻在200℃至400℃之溫度下保持單一分子式。在一些實施例中，該至少一種鹵化鏻是熱安定的，使得該至少一種鹵化鏻在220℃至400℃之溫度下保持單一分子式。在一些實施例中，該至少一種鹵化鏻是熱安定的，使得該至少一種鹵化鏻在240℃至400℃之溫度下保持單一分子式。在一些實施例中，該至少一種鹵化鏻是熱安定的，使得該至少一種鹵化鏻在260℃至400℃之溫度下保持單一分子式。在一些實施例中，該至少一種鹵化鏻是熱安定的，使得該至少一種鹵化鏻在280℃至400℃之溫度下保持單一分子式。在一些實施例中，該至少一種鹵化鏻是熱安定的，使得該至少一種鹵化鏻在300℃至400℃之溫度下保持單一分子式。在一些實施例中，該至少一種鹵化鏻是熱安定的，使得該至少一種鹵化鏻在320℃至400℃之溫度下保持單一分子式。在一些實施例中，該至少一種鹵化鏻是熱安定的，使得該至少一種鹵化鏻在340℃至400℃之溫度下保持單一分子式。在一些實施例中，該至少一種鹵化鏻是熱安定的，使得該至少一種鹵化鏻在360℃至400℃之溫度下保持單一分子式。在一些實施例中，該至少一種鹵化鏻是熱安定的，使得該至少一種鹵化鏻在380℃至400℃之溫度下保持單一分子式。
在一些實施例中，該至少一種鹵化鏻是熱安定的，使得該至少一種鹵化鏻在180℃至380℃之溫度下保持單一分子式。在一些實施例中，該至少一種鹵化鏻是熱安定的，使得該至少一種鹵化鏻在180℃至360℃之溫度下保持單一分子式。在一些實施例中，該至少一種鹵化鏻是熱安定的，使得該至少一種鹵化鏻在180℃至340℃之溫度下保持單一分子式。在一些實施例中，該至少一種鹵化鏻是熱安定的，使得該至少一種鹵化鏻在180℃至320℃之溫度下保持單一分子式。在一些實施例中，該至少一種鹵化鏻是熱安定的，使得該至少一種鹵化鏻在180℃至300℃之溫度下保持單一分子式。在一些實施例中，該至少一種鹵化鏻是熱安定的，使得該至少一種鹵化鏻在180℃至280℃之溫度下保持單一分子式。在一些實施例中，該至少一種鹵化鏻是熱安定的，使得該至少一種鹵化鏻在180℃至260℃之溫度下保持單一分子式。在一些實施例中，該至少一種鹵化鏻是熱安定的，使得該至少一種鹵化鏻在180℃至240℃之溫度下保持單一分子式。在一些實施例中，該至少一種鹵化鏻是熱安定的，使得該至少一種鹵化鏻在180℃至220℃之溫度下保持單一分子式。在一些實施例中，該至少一種鹵化鏻熱安定的，使得該至少一種鹵化鏻在180℃至200℃之溫度下保持單一分子式。
在一些實施例中，該至少一種鹵化鏻是熱安定的，使得該至少一種鹵化鏻在200℃至380℃之溫度下保持單一分子式。在一些實施例中，該至少一種鹵化鏻是熱安定的，使得該至少一種鹵化鏻在220℃至360℃之溫度下保持單一分子式。在一些實施例中，該至少一種鹵化鏻是熱安定的，使得該至少一種鹵化鏻在240℃至340℃之溫度下保持單一分子式。在一些實施例中，該至少一種鹵化鏻是熱安定的，使得該至少一種鹵化鏻在260℃至320℃之溫度下保持單一分子式。在一些實施例中，該至少一種鹵化鏻是熱安定的，使得該至少一種鹵化鏻在280℃至300℃之溫度下保持單一分子式。
本揭示之一些實施例有關於一種方法。在一些實施例中，該方法包含處理煙道氣流，如，但不限於，本文中所述的任何煙道氣流。在一些實施例中，該方法包含從燃燒過程獲得煙道氣流。在一些實施例中，該方法包含直接從燃燒過程獲得該煙道氣流，使得該煙道氣流完全由燃燒副產物所構成。在一些實施例中，該方法包含間接從燃燒過程獲得該煙道氣流，從而在進行本文中所述的任一其它處理步驟之前，先對該煙道氣流進行至少一個中間步驟(如，洗滌)。
在一些非限制性實施例中，待處理的煙道氣流係通過將水蒸氣及氧氣加至包括至少一種本文中所述的SOx 化合物之初始煙道氣流中而獲得。然而，在一些實施例中，沒有於初始煙道氣流中添加水蒸氣及氧氣，而是以燃燒過程之副產物的形式存在。在一些非限制性實施例中，待處理的煙道氣流係通過將水蒸氣及氧氣加至包括汞蒸氣之初始煙道氣流中而獲得。在一些非限制性實施例中，待處理的煙道氣流係通過將水蒸氣及氧氣加至包括至少一種本文中所述的SOx 化合物與汞蒸氣之混合物之初始煙道氣流中而獲得。在一些非限制性實施例中，待處理的煙道氣流係通過下列獲得：首先將水蒸氣及氧氣加至包括至少一種SOx 化合物之第一初始煙道氣流中以形成一混合物；之後將包括汞蒸氣之一第二初始煙道氣流加至該混合物中。在一些非限制性實施例中，待處理的煙道氣流係通過下列獲得：首先將水蒸氣及氧氣加至包括汞蒸氣之第一初始煙道氣流中以形成一混合物；之後將包括至少一種SOx 化合物之一第二初始煙道氣流加至該混合物中。在一些實施例中，任何待處理的煙道氣流、任何本文中所述的初始煙道氣流或其等之任一組合，可為從燃燒過程而來的廢氣流。
在一些實施例中，處理該煙道氣流之方法進一步包含將該煙道氣流通過一裝置，如，但不限於，本文中所述的任一裝置。在一些實施例中，處理該煙道氣流之方法進一步包含使來自該煙道氣流之氧氣及水蒸氣與該煙道氣流中之至少一種SOx 化合物在吸收劑聚合物複合物(如，本文中所述的任一吸收劑聚合物複合物)上反應，以便形成硫酸。在一些實施例中，處理該煙道氣流之方法進一步包含使汞蒸氣與至少一種鹵化鏻(如，本文中所述的任一鏻離子)反應，以便將該汞蒸氣中之分子固定至該吸收劑聚合物複合物上。範例
下列範例說明本揭示之某些實施例，且不為限制性的。
圖3是顯示根據本揭示之一些實施例中各例示鹵化鏻之蘭繆爾吸附等溫線圖表。具體地，圖3描繪TBPI及ETPPI在活性碳吸收劑上的例示性吸附作用。在一些實施例中，溶液中TBPI及ETPPI的吸附可以相關K值表徵，其可提供吸附能力的指示。換個說法，較高的K值表明指定鹵化鏻對指定吸收劑具有親和力。如圖3之範例中所示，針對ETPPI之K值為~34,000mg碘/g碳/(莫耳/L)。
通過將圖3或類似圖的數據擬合至蘭繆爾吸附等溫線可得到K值。具體地，蘭繆爾吸附等溫線，𝛳 = (KCeq /(1+KCeq )。蘭繆爾吸附等溫線𝛳可表徵為無因次表面覆蓋率分數。蘭繆爾吸附等溫線𝛳可定義為測得的吸取(吸附劑之g/g)除以最大吸取能力(吸附劑之g/g)。最大吸取能力可從擬合數據獲得。K可視為吸附平衡常數。例如，ETTPI在碳吸收劑上的平衡反應如下：ETPPI(aq)+碳⬌ ETPPI(ads)，在此“aq”指定為液相ETTPI之數量，而“ads”指定為碳吸收劑上所吸附的ETTPI之數量。當然，本文中所述的其它類型之吸收劑及鏻鹽可能存在相似的平衡反應。
大致上，提到的K值越大，平衡越靠右(即，朝向吸附相)，因此被吸附的物質(如，該至少一種鹵化鏻)更耐淋溶 。
圖4-8顯示某些鹵化鏻分解之溫度的熱重分析(TGA)。熱重分析之進行是通過將樣本溫度慢慢地從室溫提高至800℃，同時分別地利用TA Instruments Hi-Res動態方法，使用TA Instruments製造的TGA V5000熱重分析儀，測量在空氣環境下之質量損失。在吸收劑聚合物複合物之生產方面以及在後續的處理步驟中，該吸收劑聚合物複合物在一定期間內受到超過180℃之處理的情況並不少見。偶爾，製程失控可能導致曝露在高溫下較長的時間。相似地，在應用時，製程失控可能導致該吸收劑聚合物複合物曝露於高溫煙道氣流中。具尖峰分解溫度超過200℃之鏻鹽，在一些實施例中，可能適合於到達此等溫度之應用。
在圖4-8之各個圖中，實線指出質量變化。虛線是一階導數。導數中波峰指出最大分解率，且可取作為鹵化鏻之相對熱安定性的指示劑。
圖4及5是分別針對ETPPI (402)及TBPI (403)之TGA數據，其分別具有280℃及313℃之尖峰分解溫度。據此，在一些實施例中，對於某些鹵化鏻，併入該鏻的吸收劑聚合物複合物可忍受超過200℃的處理，而沒有顯著的降解。
圖6及7是分別在ETPPBr及TBPBr上之TGA數據。此等化合物之尖峰分解溫度分別為304℃及355℃，其將可用範圍延伸至超過300℃。ETPPBr在304℃處具有最大脫附尖峰，而TBPBr在355℃處具有最大脫附尖峰。
圖8同樣顯示ETPPI3 之TGA。ETPPI3 之最大分解率發生在297℃ (即，297℃)，與ETPPI之分解溫度相似，但低於200℃即開始初始分解，使得ETPPI更適合於一些實施例中高達150℃的應用。
於吸收劑聚合物複合物中併入碘化季鏻，可通過任何一種此領域之技術人員已知的方法完成。其可在初始調配期間成為組份加入，或可從溶液或熔化物中被吸入預成型的複合物中。為說明之目的，TPBI及ETTPI係從甲醇溶液中被吸入吸收劑聚合物複合物中。在一些實施例中，可在該吸收劑加工成為吸收劑聚合物複合物之前、期間或之後，將其與碘鹽浸漬在一起。
汞蒸氣移除之示範測試
使用包括下列之設備進行汞蒸氣移除之示範測試，(1)由質量流控制器調節的空氣供應、(2)透過少量氮氣吹掃包含汞滲透管之DYNACALIBRATOR校正氣體產生器(VICI Metronics, Inc., Poulsbo, WA, USA)產生的汞源、(3)裝配有旁路之試樣管，安置於維持在65℃下的烘箱中及(4)氯化亞錫/H2 SO4 起泡器，用於將任何的氧化態汞轉換成元素態汞及(5)通過裝配短路徑氣室之RA915 +汞分析儀(OHIO LUMEX Co., Inc., OH, USA)檢測汞。
汞整治效率(η)報告為入口汞位準(繞過樣品)與出口位準(通過該樣品)間之差除以該入口濃度。
𝜼= (入口濃度–出口濃度)/(入口濃度)
碘化鏻範例：
碘化鏻範例1：吸入ETPPI的55/45碳/PTFE吸收劑聚合物複合物之汞蒸氣吸附
依美國專利案第7,442,352號中所述，製備包含55份活性碳(Westvaco NUCHAR SA20)及45份PTFE之吸收劑聚合物複合物。將此材料切成10mm x 150mm長條，重0.63g。將此長條與10ml含0.1克ETPPI (Deepwater Chemicals Inc., OK, USA)溶於甲醇(Sigma Aldrich Inc., MI, USA)中之溶液接觸一整夜。移出此處理過的長條或帶，並用空氣乾燥，然後於1cm × 1cm方形玻璃容器中測試汞移除效率。總流速為10slpm (標準升每分鐘)及汞濃度為120μg/m3 。移除效率係通過使用短路徑室之RA915+汞分析儀測得的入口與出口汞濃度之比較而決定。使用乾空氣及加濕至80-90%相對濕度之空氣測量分別的效率，在乾及濕空氣流中分別測得的效率為27.3%及26.3%。
碘化鏻比較例1：未經處理的55/45碳/PTFE吸收劑聚合物複合物之汞吸附
同樣使用與範例1中所述相同的條件，測試在沒有添加鹵化鏻之情況下，來自碘化鏻範例1之未經處理的吸收劑聚合物複合物之樣本的效率。在乾及濕空氣流中分別測得的效率為9.5%及1.6%。處理過與未經處理的碳/聚合物之效率間的比較指出，雖然單獨懸浮碳似乎吸附了一部分的汞，但包含碘化鏻會增加吸附率，特別是在濕空氣流中。
碘化鏻範例2：吸入ETPPI的80/20碳/PTFE吸收劑聚合物複合物之汞吸附
使用Mitchell等人的美國專利案第7,791,861 B2號教示的一般乾式摻合方法，製備包含80份活性碳(NORIT-CABOT PAC20BF)及20份PTFE之吸收劑聚合物複合物，用以形成複合物帶，之後根據Gore之美國專利案第3,953,566號的教示進行單軸發脹。將此材料切成10mm x 150mm長條，重0.87g。如以上針對碘化物範例1所述的，使該長條與10ml含0.1克ETPPI溶於甲醇(Sigma Aldrich Inc., MI, USA)中之溶液接觸一整夜，之後從該溶液中取出並乾燥。在與碘化鏻範例1之相同條件下，於1cm x 1cm方形玻璃容器中測試此材料之汞移除效率，即總流速為10slpm及汞濃度為120μg/m3 。同樣根據碘化鏻範例1中相同的方法，使用短路徑室之RA915+汞分析儀測定移除效率，在乾及濕空氣中分別測得的效率為31.6%及29.2%。
碘化鏻比較例2：未經處理的80/20碳/PTFE吸收劑聚合物複合物之汞吸附
同樣使用與碘化鏻範例2中相同的方法，測試來自碘化鏻範例2之未經處理的吸收劑聚合物複合物薄片樣本之效率。在乾及80-90%濕空氣流中分別測得的效率為24.1%及12.7%。如碘化鏻範例1，處理過與未經處理的吸收劑聚合物複合物間的比較顯示出，在一些實施例中，包含鹵化鏻大幅地改善汞捕獲能力，特別是在濕空氣流中。
碘化鏻範例3：吸入TBPI的55/45碳/PTFE吸收劑聚合物複合物之汞吸附
如美國專利案第7,442,352號所述，製備包含55份活性碳(Westvaco NUCHAR SA20)及45份PTFE之吸收劑聚合物複合物。將該材料切成10mm x 150mm長條(0.61 g)。將0.5g TBPI (Alfa Aesar, Inc., MA, USA)溶於100ml去離子(DI)水中，製備TBPI溶液。將該吸收劑聚合物複合物長條與10ml TBPI溶液及10ml DI水接觸一整夜，之後從溶液中取出，在120℃下乾燥1小時。在與針對之前範例之相同條件下，於1cm x 1cm方形玻璃容器中，以總流速10slpm及汞濃度120μg/m3 測試此材料之汞移除效率。亦根據範例1中相同的方法測定移除效率，在乾及80-90%濕空氣中分別測得的效率為32.8%及31.8%。
碘化鏻範例4：吸入TBPI的80/20碳/PTFE吸收劑聚合物複合物之汞吸附
使用Mitchell等人的美國專利案第7,791,861號中教示的一般乾式摻合方法，製備包含80份活性碳(NORIT-CABOT PAC20BF)及20份PTFE之吸收劑聚合物複合物，用以形成複合物帶，之後根據Gore之美國專利案第3,953,566號的教示進行單軸發脹。將此材料切成10mm x 150mm長條，重0.85g。將0.5g TBPI溶於100ml DI水中，製備TBPI溶液。使該吸收劑聚合物複合物長條與10ml TBPI溶液及10ml DI水接觸一整夜，之後從溶液中取出，在120℃下乾燥1小時。在與針對之前範例之相同條件下，於1cm x 1cm方形玻璃容器中測試此材料之汞移除效率，總流速為10slpm及汞濃度為120μg/m3 。亦根據碘化鏻範例1中相同的方法測定移除效率，在乾及80-90%濕空氣中分別測得的效率為26.1及23.6%。
如上所述，使用ETPPI與TBPI形成之處理過的複合物，達到汞移除效率大約為26-32% (ETPPI)及24-33% (TBPI)，其等全部證實，處理過的複合物與單獨使用碳的複合物相比，具有改良的汞捕獲能力。
乙基三苯基三碘化鏻(ETPPI3 )的製備
使ETPPI溶液與碘溶液反應，製備ETPPI3 ，如下。將1g ETPPI溶於100ml異丙醇(IPA)中製備ETPPI溶液。將30ml此溶液(標稱0.72毫莫耳)與15ml 0.1N碘溶液(1.5毫當量)反應。15分鐘後，加入100ml DI水幫助溶解該碘溶液中的過量KI及降低三碘化物鹽的溶解度。將產物過濾及於真空乾燥機中乾燥一整夜。回收到0.4657克青銅棕色結晶產物。
該反應如下：EtPh3 PI + I2 → EtPh3 PI3
將反應產物送到位於Knoxville, TN之Galbraith Laboratories進行微量分析。ETPPI3 之理論組成為：C=35.7%、H=3.0%、P=4.6%、I = 56.6%；而該分析獲得的組成為：C=36.4%、H=2.94%、P=4.63%及I=56.96%。該產物之微量分析與理論組成高度一致。
碘化鏻範例5：吸入ETPPI3 的80/20碳/PTFE吸收劑聚合物複合物之汞吸附
使用Mitchell等人的美國專利案第7,791,861號中教示的一般乾式摻合方法，製備含80份活性碳(NORIT-CABOT PAC20BF)及20份PTFE之吸收劑聚合物複合物，用以形成複合物帶，之後根據Gore之美國專利案第3,953,566號的教示進行單軸發脹。將此材料切成10mm x 150mm長條，重0.8g。之後使該長條與含0.0211g ETPPI3 之溶液(如上所述製備，溶於3ml二氯甲烷中)接觸15分鐘的時間，之後在120℃烘箱中乾燥1小時。根據之前範例中所述的測試方法，於1cm x 1cm方形玻璃容器中測試此處理過的複合物之汞移除效率，總流速為10slpm及汞濃度為120μg/m3 。亦根據前述範例中相同的方法測定移除效率，在乾及80-90%濕空氣中分別測得的效率為26.5及24.6%。
溴化鏻範例：
溴化鏻範例1：吸入ETPPBr的60/40碳/PTFE吸收劑聚合物複合物之汞吸附
如美國專利案第7,442,352號中所述，製備包含60份活性碳(Westvaco NUCHAR SA20)及40份PTFE之吸收劑聚合物複合物。將此材料切成10mm x 150mm長條，重0.67g。之後使該長條與含0.1克ETPPBr溶於10ml甲醇(均獲自Sigma Aldrich Inc., MI, USA)中之溶液接觸約1小時。從溶液中取出處理過的帶並空氣乾燥，然後在總流速10slpm及汞濃度120μg/m3 下，1cm x 1cm方形玻璃容器中，測試汞移除效率。移除效率係通過使用短路徑室之RA915+汞分析儀測得的入口與出口汞濃度之比較而決定。使用乾空氣及加濕至80-90%相對濕度之空氣測量分別的效率，在乾及濕空氣中分別測得的效率為28.6%及20.0%。
溴化鏻比較例1：未經處理的60/40碳/PTFE吸收劑聚合物複合物之汞吸附
亦使用與範例1中所述相同的條件，測試來自溴化物範例1之未經處理的吸收劑聚合物複合物薄片之樣本的效率。在乾及濕空氣流中分別測得的效率為0.2%及1.1%。吸入與未經處理的碳/聚合物之效率間的比較指出，雖然單獨懸浮碳似乎吸附了一部分的汞，但包含溴化鏻會增加吸附率，特別是在濕空氣流中，與上述碘化鏻範例具相似的性能。
溴化鏻範例2：吸入ETPPBr的70/30碳/PTFE吸收劑聚合物複合物之汞吸附
如美國專利案第7,442,352號所述，製備包含70份活性碳(NORIT-CABOT PAC20BF)及30份PTFE之吸收劑聚合物複合物。將該材料切成10mm x 150mm長條，重1.1g。使處理過的長條與10ml含0.1克ETPPBr溶於10ml甲醇(Sigma Aldrich Inc., MI, USA)中之溶液接觸約1小時。從溶液中取出該帶，空氣乾燥，之後於1cm x 1cm方形玻璃容器中，總流速10slpm及汞濃度120μg/m3 下測試汞移除效率。移除效率係通過使用短路徑室之RA915+汞分析儀測得的入口與出口汞濃度之比較而決定。使用乾空氣及加濕至80-90%相對濕度之空氣測量分別的效率，在乾及濕空氣中分別測得的效率為31.9%及24.9%。
溴化鏻比較例2：未經處理的70/30碳/PTFE吸收劑聚合物複合物之汞吸附
亦可使用與上述相同的條件，測試溴化鏻範例2中之未經處理的吸收劑聚合物複合物薄片之樣本。在乾及濕空氣流中分別測得的效率為19.6%及5.7%，亦指出包含溴化鏻會增加吸附率，特別是在濕空氣流中。
溴化物範例3：吸入TBPBr的60/40碳/PTFE吸收劑聚合物複合物之汞吸附
如美國專利案第7,442,352號所述，製備包含60份活性碳(Westvaco NUCHAR SA20)及40份PTFE之吸收劑聚合物複合物。將該材料切成10mm x 150mm長條(0.66g)。製備含0.1g TBPBr溶於10ml甲醇(均來自Sigma Aldrich Inc., MI, USA)中之溶液。使該吸收劑聚合物複合物長條與10ml TBPBr溶液接觸約1小時，之後從溶液中取出，在120℃烘箱中乾燥1小時。於1cm x 1cm方形玻璃容器中，總流速10slpm及汞濃度120μg/m3 下，測試該處理過的材料之汞移除效率。移除效率係通過使用短路徑室之RA915+汞分析儀測得的入口與出口汞濃度之比較而決定。使用乾空氣及加濕至80-90%相對濕度之空氣測量分別的效率，在乾及濕空氣中分別測得的效率為28.0%及20.3%。
溴化鏻範例4：吸入TBPBr的70/30碳/PTFE吸收劑聚合物複合物之汞吸附
如美國專利案第7,442,352號所述，製備包含70份活性碳(NORIT-CABOT PAC20BF)及30份PTFE之吸收劑聚合物複合物。將該材料切成10mm x 150mm長條，重1.1g。製備含0.1g TBPBr溶於10ml甲醇(均來自Sigma Aldrich Inc., MI, USA)中之溶液。使該吸收劑聚合物複合物長條與10ml TBPBr溶液接觸約1小時，之後從溶液中取出，在120℃烘箱中乾燥1小時。於1cm x 1cm方形玻璃容器中測試此材料之汞移除效率。總流速為10slpm及汞濃度為120μg/m3 。移除效率係通過使用短路徑室之RA915+汞分析儀測得的入口與出口汞濃度之比較而決定。使用乾空氣及加濕至80-90%相對濕度之空氣測量分別的效率，在乾及濕空氣中分別測得的效率為28.8%及22.7%。
以上所述關於碘化鏻範例1-6及溴化鏻範例1-4之汞移除效率，總結於以下表1中。
表1：吸入鹵化鏻的吸收劑聚合物複合物之汞吸附
碘化鏻範例
  碳/PTFE 碘化鏻 乾η % 濕η % 比較例乾η % 比較例濕η %
範例1 55/45 ETPPI 27.3 26.3 9.5 1.6
範例2 80/20 ETPPI 31.6 29.3 24.2 12.7
範例3 55/45 TBPI 32.8 31.8 9.5 1.6
範例4 80/20 TBPI 26.1 23.6 24.2 12.7
範例5 80/20 ETPPI3 26.5 24.6 24.2 12.7
 溴化鏻範例
  碳/PTFE 溴化鏻 乾η % 濕η % 比較例乾% 比較例濕η %
範例1 60/40 ETPPBr 28.6 20 0.2 1.1
範例2 70/30 ETPPBr 31.9 24.9 19.6 5.7
範例3 60/40 TBPBr 28 20.3 0.2 1.1
範例4 70/30 TBPBr 28.8 22.7 19.6 5.7
以上所述本揭示的實施例之變化、修飾及修改，對於本領域技術人員來說將是顯而易見的。所有此等變化、修飾、修改等等均落在本揭示之技術思想範圍內，本揭示僅受所附的發明請專利範圍之限制。
雖然敘述了本揭示之許多實施例，但應了解，此等實施例僅供例示說明用，不具限制性，且對於本領域普通技術人員而言，許多修飾可以變得顯而易見。例如，本文中所討論的所有的方面僅提供作為範例，是例示性，而不是限制性的。
在此說明書中明確確認的任何特徵或元件，亦可具體地排除為發明申請專利範圍中所界定的本發明之實施例中的特徵或元件。
本文中所述的揭示內容，可在無任何本文中具體揭示的元件、限制之情況下實施。因此，例如，在本文之各情況下，在不改變其等在本文中所定義的各別意思之情況下，術語"包含"、"基本上由…所構成"及"由…所構成”中之任一個，可由其它二個術語中之一個取代。所使用的術語及字詞係用作為描述的術語，不是限制，不意圖使用此類術語和字詞來排除所顯示和描述的特徵或其部分的任何等同形式，應當認知到，在本揭示的範圍內可以進行各種的修飾。
10:煙道氣 11:靜電集塵器或袋濾室 12:處理單元 13:吸收劑室 14:酸貯器 15:煙囪 100:吸收劑聚合物複合物 101:聚合物 102:吸收劑 103:鹵化鏻 201:微結構
在此以僅作為範例之方式，參考所附的圖式來說明本揭示的一些實施例。現在具體詳細參考圖式，需強調的是，所示的實施例是例示之形式，目的是說明討論本揭示之實施例。在此方面，附圖說明使得本領域之技術人員明暸可如何實施本揭示之實施例。
圖1是根據本揭示之一些實施例之煙道氣處理單元形式的裝置之圖解。
圖2A及2B是根據本揭示之一些實施例之吸收劑聚合物複合物之簡化圖解。
圖3是顯示根據本揭示之一些實施例中各種例示鹵化鏻之蘭繆爾吸附等溫線圖表。
圖4是顯示根據本揭示之一些實施例之熱重分析中，乙基三苯基碘化鏻(ETPPI)之安定性為溫度之函數圖表。
圖5是顯示根據本揭示之一些實施例之熱重分析中，四丁基碘化鏻之安定性為溫度之函數圖表。
圖6是顯示根據本揭示之一些實施例之熱重分析中，乙基三苯基溴化鏻(ETPPBr)之安定性為溫度之函數圖表。
圖7是顯示根據本揭示之一些實施例之熱重分析中，四丁基溴化鏻(TBPBr)之安定性為溫度之函數圖表。
圖8是顯示根據本揭示之一些實施例之熱重分析中，乙基三苯基三碘化鏻(ETPPI3 )之安定性為溫度之函數圖表。
10:煙道氣
11:靜電集塵器或袋濾室
12:處理單元
13:吸收劑室
14:酸貯器
15:煙囪
100:吸收劑聚合物複合物

Claims (23)

  1. 一種裝置，其包含： 一吸收劑聚合物複合物； 其中該吸收劑聚合物複合物包含： 一吸收劑；及 聚合物；及 至少一種鹵化鏻， 其中該至少一種鹵化鏻： 安置於該吸收劑聚合物複合物上， 安置於該吸收劑聚合物複合物內，或 其等之任一組合；及 其中該裝置配置成用於處理一煙道氣流。
  2. 如請求項1之裝置，其中該至少一種鹵化鏻包含具化學式：P(R1 R2 R3 R4 )X之化合物，其中X=I- 、Br- 、I3 - 、BrI2 - 、Br2 I- 或Br3 - ，及其中R1 、R2 、R3 或R4 中之至少一個是具有1至18個碳原子之烴。
  3. 如請求項2之裝置，其中該烴係選自烷基、芳基或環烷基。
  4. 如請求項1至3中任一項之裝置，其中該至少一種鹵化鏻包含碘化季鏻。
  5. 如請求項1至4中任一項之裝置，其中該至少一種鹵化鏻包含溴化季鏻。
  6. 如請求項1至5中任一項之裝置，其中該至少一種鹵化鏻包含三碘化季鏻。
  7. 如請求項1至6中任一項之裝置，其中該至少一種鹵化鏻包含三溴化季鏻。
  8. 如請求項1至7中任一項之裝置，其中該至少一種鹵化鏻包含乙基三苯基碘化鏻(ETPPI)。
  9. 如請求項1至8中任一項之裝置，其中該至少一種鹵化鏻包含四丁基碘化鏻(TBPI)、乙基三苯基三碘化鏻(ETPPI3 )、四丁基溴化鏻(TBPBr)、乙基三苯基溴化鏻(ETPPBr)或其等之任一組合。
  10. 如請求項1至9中任一項之裝置，其中該至少一種鹵化鏻是熱安定的，使得該至少一種鹵化鏻在超過180℃之溫度下保持單一分子式。
  11. 如請求項10之裝置，其中該至少一種鹵化鏻是熱安定的，使得該至少一種鹵化鏻在180℃至400℃之溫度下保持單一分子式。
  12. 如請求項11之裝置，其中該至少一種鹵化鏻是熱安定的，使得該至少一種鹵化鏻在200℃至400℃之溫度下保持單一分子式。
  13. 如請求項1至12中任一項之裝置，其中該吸收劑聚合物複合物中之吸收劑具有超過400m2 /g之表面積。
  14. 如請求項13之裝置，其中該吸收劑聚合物複合物中之吸收劑具有範圍從400m2 /g至2000m2 /g之表面積。
  15. 如請求項1至14中任一項之裝置，其中該吸收劑聚合物複合物中之吸收劑係選自：活性碳、矽膠、沸石或其等之任一組合。
  16. 如請求項1至15中任一項之裝置，其中該吸收劑聚合物複合物中之聚合物具有低於31達因/公分之表面能。
  17. 如請求項16之裝置，其中該吸收劑聚合物複合物中之聚合物具有範圍從15達因/公分至31達因/公分之表面能。
  18. 如請求項1至17中任一項之裝置，其中該吸收劑聚合物複合物中之聚合物包含氟聚合物。
  19. 如請求項20之裝置，其中該氟聚合物是發脹聚四氟乙烯(ePTFE)。
  20. 一種方法，其包含： 處理一煙道氣流， 其中該煙道氣流包含： 氧氣、 水蒸氣、 至少一種SOx化合物，及 汞蒸氣； 其中處理該煙道氣流包含： 使該煙道氣流通過一裝置， 其中該裝置包含： 一吸收劑聚合物複合物； 其中該吸收劑聚合物複合物包含： 一吸收劑；及 聚合物；及 至少一種鹵化鏻， 其中該至少一種鹵化鏻：安置於該吸收劑聚合物複合物上、安置於該吸收劑聚合物複合物內或其等之任一組合； 使該氧氣及水蒸氣與該至少一種SOx化合物在該吸收劑聚合物複合物上反應，以便形成硫酸；及 使該汞蒸氣與該至少一種鹵化鏻反應，以便將該汞蒸氣中之分子固定至該吸收劑聚合物複合物上。
  21. 如請求項20之方法，其進一步包含在該處理步驟之前，從至少一種燃燒過程獲得該煙道氣流。
  22. 如請求項20至21中任一項之方法，其中該至少一種SOx化合物包含二氧化硫(SO2 )、三氧化硫(SO3 )或其等之任一組合。
  23. 如請求項1至19中任一項之裝置，其中該至少一種鹵化鏻安置於該吸收劑聚合物複合物內。
TW110116988A 2020-05-12 2021-05-11 包括鹵化鏻之吸收劑聚合物複合物及利用其之煙道氣處理裝置與煙道氣處理方法 TWI856248B (zh)

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