[发明专利]含活性炭的涂覆基材的制备和使用方法以及由此制得的产品

说明书

相关申请的交叉参考

本申请要求于20.04.09提交的美国申请第12/426,486号的优先权。

技术领域

本发明涉及含活性炭的涂覆基材的制备和使用方法，以及由此制备的产品。

背景技术

可使用含活性炭的成形主体，例如蜂窝体，作为催化剂基材，或者作为用来从流体，例如气流或液流中俘获微粒、液体或气体物质的吸附剂/过滤器。例如，可使用所述成形主体作为吸附剂，用来从气流俘获重金属。

传统上，包含活性炭的成形主体可以通过以下方式制备：首先对未加工的或者“生坯”成形主体进行一次或多次热处理，并且/或者然后对所述处理过的成形主体进行一次或多次受控制的氧化烧制。例如，可以通过以下方式制造蜂窝体：对合成树脂源进行挤出，然后进行烧制，使其碳化和活化。所述蜂窝体可以任选地用硫和/或催化剂进行浸渍。尽管这些传统的方法是令人满意的，但是特别在一些实施方式中，具有一些其它的用来制造含活性炭的成形主体的方法可能是有益的。

本发明人现已发现另外一些含活性炭的涂覆基材和成形主体的新颖的制造和使用方法，以及由此制得的产品。

发明概述

根据本发明的详述以及本文所述的各种示例性的实施方式，本发明涉及包含活性炭的涂覆基材和成形主体的制备和使用方法，以及由此制得的产品。在各种实施方式中，本发明涉及制备包含活性炭的基材的制备方法，所述方法包括，对至少一个基材施涂至少一种吸附剂材料，其中所述吸附剂材料包含活性炭。各种实施方式还涉及一些方法，其中所述涂覆基材可以成形，可以进一步造型为成形主体。本发明还涉及含活性炭的成形主体，涉及使用本文所述的包含活性炭的涂覆基材和成形主体从流体流中吸附至少一种重金属。

附图简要说明

包括的附图提供了对本发明的进一步理解，附图被结合在本说明书中并构成说明书的一部分。附图不是用来对要求保护的本发明构成限制，而是用来图示本发明的实施方式，与说明书一起用来解释本发明的原理。

图1是根据本发明一个实施方式的示例性涂覆基材的截面的SEM显微照片。

图2是根据本发明的一个实施方式制造涂覆和成形的基材的一种示例性方法的示意图；

图3是根据本发明的一个实施方式使用涂覆和成形的基材制造含活性炭的成形主体的一种示例性方法的示意图。

发明详述

应理解，前面的一般性描述和以下的详细描述都只是示例和说明性的，不构成对要求保护的本发明的限制。本领域技术人员通过研究说明书和实施本文所述的本发明将会明显看出本发明的其它实施方式。

本发明涉及含活性炭的涂覆基材以及成形主体的制备方法。在各种实施方式中，所述方法包括对至少一个基材施涂至少一种吸附剂材料，还可以包括对所述涂覆基材进行成形，还可以包括形成成形主体。

如本文所述，所述至少一种吸附剂材料包括活性炭。在各种实施方式中，所述活性炭的形式是例如活性炭粉末、颗粒状活性炭或其组合。在至少一个实施方式中，示例性的活性炭颗粒包括中值粒径未1-100微米的那些。在另一个示例性实施方式中，所述活性炭是中孔与微孔之比约为0.5的活性炭粉末。在另一个实施方式中，所述活性炭的形式是连续的不间断的碳结构。所述连续结构可以通过以下方式获得，例如通过本领域已知的方法，通过碳化将含碳的合成聚合物物质转化为连续的碳结构，然后对该连续的碳结构进行活化。

在各种示例性的实施方式中，所述至少一种吸附剂材料还可以包含：硫，其为任意的氧化态，可以为元素硫或者包含硫的化合物或部分；以及/或者金属催化剂，其为任意的氧化态，例如元素金属或包含金属的化合物或部分。

硫可包括任何氧化态的硫，包括元素硫(0)、硫酸盐(+6)、亚硫酸盐(+4)和硫化物(-2)。如本文中，术语“硫”包括元素硫或者以化合物或部分存在的硫。本领域技术人员可以很容易地确定吸附剂材料中存在的硫的量，可以根据例如具体的金属催化剂(如果存在话)、该吸附剂预期的用途、以及吸附剂所需的污染物去除能力和效率来选择硫的量。在一些实施方式中，所述吸附剂材料可以包含1-20重量％的硫，例如1-15重量％，3-8重量％，2-10重量％，0.1-5重量％，或者2-5重量％的硫。因此，硫的重量百分数是以元素硫为基准计算，为计算吸附剂材料中总硫量，将其他状态的硫转化为元素态。