[发明专利]流通型基材及其制造和使用方法

说明书

本申请要求2008年12月19日提交的题为“Flow-Through Substrates and Methods for Making and Using Them(流通型基材及其制造和使用方法)”的美国临时专利申请序列号第61/139,097号的权益和优先权，该专利全文参考结合入本文中并且作为本文的依据。

发明领域

本发明涉及一种流通型基材，例如蜂窝体，该流通型基材可以例如用来从流体中除去重金属。

背景技术

重金属排放已经成为日益受到关注的环境问题，因为它们威胁人类健康。例如，在煤炭和城市固体废料燃烧的过程中，一些重金属具有高挥发性，因此转移到气相中。重金属排放到大气中之后，它们会长时间保持在环境中，造成长期的污染。

目前提出的许多消除污染的技术无法有效地控制重金属的气相排放，特别是在公用工业烟气(flue gas)排放带来的重金属的气相排放。例如，一些控制汞排放的技术，例如使用各种吸收剂进行吸附，直接碳注入，烟气脱硫技术(FGD)，湿法涤气，湿法过滤等，仍然处于研究阶段。

发明概述

本发明人制备了例如可以用来从流体中俘获重金属的新材料。本发明的实施方式涉及一种流通型基材，例如蜂窝体，其包含分散在所述流通型基材结构中的含硫化合物。所述流通型基材可以用于例如从气流之类的流体中除去重金属。

具体实施方式

本发明的第一个实施方式涉及一种流通型基材，例如蜂窝体，该基材包含分散在该流通型基材结构中的含硫化合物，所述含硫化合物选自非元素态和非金属硫化物的硫化合物；多硫化物；有机单硫化物或多硫化物；所述流通型基材基本不含活性炭；所述流通型基材结构包含至少50重量％的玻璃、陶瓷、无机水泥或玻璃-陶瓷。

本发明的第二个实施方式涉及一种流通型基材，例如蜂窝体，其包含分散在所述流通型基材结构中的含硫化合物；所述含硫化合物选自金属多硫化物以及有机单硫化物或多硫化物。

本发明的第三个实施方式涉及一种流通型基材，例如蜂窝体，其包含分散在所述流通型基材结构中的含硫化合物；所述流通型基材不含金属单硫化物，或者包含小于30重量％的金属单硫化物；所述流通型基材基本不含活性炭；所述流通型基材结构包含至少50重量％的玻璃、陶瓷、无机水泥或玻璃陶瓷。

在本文中，术语“流通型基材”表示成形的主体，其包括内部通路，例如笔直的或曲折的通道和/或多孔网络，其允许流体流从所述主体流过。所述流通型基材从入口到出口，沿着流通方向的尺寸至少为1厘米，至少为2厘米，至少为3厘米，至少为4厘米，至少为5厘米，至少为6厘米，至少为7厘米，至少为8厘米，至少为9厘米，或者至少为10厘米。

在一个实施方式中，所述流通型基材包括网状的或开放孔道(cell)陶瓷泡沫体。

在一个实施方式中，所述流通型基材具有蜂窝体结构，其包括入口端和出口端，以及从所述入口端延伸到所述出口端的内部通道。在一个实施方式中，所述蜂窝体包括从入口端延伸到出口端的多条孔道，所述孔道由交叉的孔道壁限定。所述蜂窝体基材可任选地包括一个或多个选择性堵塞的蜂窝体基材孔道端，以提供能使流体流和孔道壁之间更紧密地接触的壁流通型结构。

在本发明的一些实施方式中，流通型基材包含至少50重量％的玻璃，陶瓷，无机水泥或玻璃-陶瓷。这些材料的一些例子包括堇青石、富铝红柱石、粘土、氧化镁、金属氧化物、滑石、锆石、氧化锆、锆酸盐、氧化锆-尖晶石、铝-硅酸镁、尖晶石、沸石、氧化铝、二氧化硅、硅酸盐、硼化物、氧化铝-钛酸盐、铝-硅酸盐、例如瓷、铝硅酸锂、氧化铝-二氧化硅、长石、二氧化钛、熔融石英、氮化物、硼化物、碳化物(例如碳化硅)、氮化硅和金属氧化物、金属硫酸盐、金属碳酸盐或金属磷酸盐，其中所述金属可以是例如Ca，Mg，Al，B，Fe，Ti，Zn，或其组合。在其它的实施方式中，所述流通型基材包含至少60重量％，至少70重量％，至少80重量％，至少90重量％，或者至少95重量％的玻璃、陶瓷、无机水泥或玻璃-陶瓷。

无机水泥的另外的例子包括波特兰水泥掺混物，例如波特兰高炉渣水泥，波特兰粉煤灰水泥，波特兰火山灰水泥，波特兰硅灰水泥，砌筑水泥，膨胀水泥，白掺混水泥，彩色水泥，或者极细的研磨水泥；或者非波特兰水硬水泥，例如火山灰-石灰水泥，矿渣-石灰水泥，富硫酸盐水泥，铝酸钙水泥，磺基硫酸钙水泥，天然水泥或土工聚合物水泥。