[发明专利]涂覆的流通型基材及其制备和使用方法

说明书

本申请要求2008年12月19日提交的题为“Coated Flow-Through Substrates and Methods for Making and Using Them(涂覆的流通型基材及其制备和使用方法)”的美国临时专利申请序列号第61/139,103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

本发明涉及一种涂覆的流通型基材，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，因此会转移到气相中。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涂覆的流通型基材，该基材包括流通型基材，例如蜂窝体，还包括以涂层方式设置在所述流通型基材上的含硫化合物。所述涂覆的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。

实施方式详述

本发明的第一个实施方式涉及一种涂覆的流通型基材，其包含基本不含微粒状碳的流通型基材，例如蜂窝体；以及作为涂层设置在所述流通型基材上的含硫化合物，所述硫的氧化态为零价或低于零价；所述涂覆的流通型基材基本不含活性炭。

第二个实施方式涉及一种涂覆的流通型基材，其包含：流通型基材，例如蜂窝体；以及作为涂层设置在所述流通型基材上的含硫化合物；其中，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。

第三个实施方式涉及一种用来从流体除去重金属的方法，该方法包括：提供涂覆了含硫化合物的流通型基材，例如蜂窝体，所述涂覆的流通型基材基本不含活性炭，以及使得包含重金属的流体与所述涂覆的流通型基材接触。

本发明任意实施方式的示例性的流通型基材包括：包含玻璃、玻璃-陶瓷、陶瓷或无机水泥、及其组合的基材。基材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(例如氮化硅)、硼化物、碳化物(例如碳化硅)、氮化硅、金属硫酸盐、金属碳酸盐、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。

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，磺基铝酸钙水泥，天然水泥或土工聚合物水泥。

本发明任意实施方式的示例性的流通型基材还可以包括聚合物基材。所述聚合物基材可以是线性的或者交联的，可以包括例如有机聚合物，例如环氧树脂，聚酰胺，聚酰亚胺或酚醛树脂，或者硅酮聚合物，例如甲基或苯基硅酮，以及它们的组合。

所述流通型基材可以是多孔性的，可以包括由例如无机材料形成的一个或多个涂层，所述无机材料形成的涂层也可以是多孔性的。无机材料的涂层可以作为无机材料的外涂层(washcoat)提供。示例性的无机涂料包括堇青石、氧化铝(例如α-氧化铝和γ-氧化铝)，富铝红柱石，钛酸铝，二氧化钛，氧化锆，二氧化铈颗粒，二氧化硅，沸石以及它们的混合物。

在一个实施方式中，所述流通型基材的表面的表面积等于或大于100米²/克，等于或大于200米²/克，等于或大于300米²/克，等于或大于400米²/克，或者等于或大于500米²/克。