[发明专利]氯胺和氯去除材料及其制备方法

说明书

描述了吸附剂材料在除去氯和氯胺以及其他有毒化合物方面具有增强的性能。吸附剂材料通过包括氧化、添加含氮化合物和煅烧吸附剂的步骤的方法形成。还披露了形成吸附剂材料的方法。吸附剂材料具有通过氯胺和/或氯消灭数测量的优异的性能，并且吸附剂保持高氮边缘浓度。吸附剂材料也可以结合到诸如过滤器组件的装置中。

相关申请的交叉引用：

本申请要求于2017年2月13日提交的美国临时申请62/458,371的优先权，所述申请的全部内容通过引用结合。

政府利益：不适用

联合研究协议的缔约方：不适用

通过引用光盘上提交的材料结合：不适用

背景技术

具有高表面积并且经过化学改性以具有催化特性的吸附剂材料因其氧化和分解性质而众所周知。这些特性可用于各种领域，特别是去除和消灭在消毒水时形成的氯、氯胺、三卤甲烷、卤代乙酸和过氧化氢。吸附剂材料通常由各种活性炭和碳质炭形成，其中所述活性炭和碳质炭用含氮前体热处理，然后活化以产生催化活性炭。可替代地，可以将含氮前体烧焦并活化。活化通常在高温下用活化气体如蒸汽(水)、二氧化碳或氧气进行。这些方法在几个美国专利中有所描述，包括US 6,342,129、US 6,706,194、US 5,356,849、US 5,338,458和US 9,174,205，所有这些专利均通过引用整体结合。

现有技术的氮预处理和活化技术存在缺点。活化过程使碳质炭或其它吸附剂材料的表面部分气化，这导致当吸附剂颗粒表面上的碳或其他材料蒸发时形成小孔。这些孔导致吸附剂材料的高总表面积，并且因此导致其高性能。然而，在活化过程中的这种气化对通过蒸发从表面除去的材料没有选择性。结果，在活化过程中除去了大部分掺入的氮，所述氮产生催化活性并且是吸附剂材料的表面骨架的一部分。这是适得其反的并且降低了吸附剂材料的催化特性，因此降低了其在从水中除去和消灭有害化合物方面的性能。

需要一种方法，该方法不仅允许形成具有提供吸附剂性能的高表面积的吸附剂材料，而且还使吸附剂材料具有增加的催化特性。本发明通过一种新方法解决了上述和其它问题，该方法允许形成具有高表面积和优异催化活性的吸附剂。

发明内容

本发明披露了制备吸附剂的方法，以及通过本发明方法制备的吸附剂。本发明还披露了通过包含本文披露的吸附剂形成的过滤器组件。所披露的实施例包括：

1.一种制备吸附剂的方法，包括：

提供吸附剂原料，

氧化所述吸附剂原料，

向所述吸附剂原料中加入含氮前体，其中所述含氮前体是还原的氮化合物，并且

在惰性气氛下将所述吸附剂原料加热至至少约400℃的温度。

2.如实施例1所述的方法，其中所述含氮前体的氧化态为-3。

3.如实施例2所述的方法，其中所述含氮前体选自下组，该组由以下项组成：氨、铵盐、碳酸铵和碳酸氢铵、硫氰酸铵、偶氮二甲酰胺、磷酸二铵、双氰胺、盐酸胍、硫氰酸胍、鸟嘌呤、三聚氰胺、硫脲、脲及其组合。

4.如实施例1所述的方法，其中加热步骤在至少约700℃的温度下进行。

5.如实施例1所述的方法，其中氧化的吸附剂原料选自下组，该组由以下项组成：碳质炭、活性炭、再活化碳、炭黑、石墨、沸石、二氧化硅、硅胶、氧化铝粘土、金属氧化物、石墨烯、碳纳米管及其组合。

6.如实施例1所述的方法，其中所述吸附剂原料是活性炭，并且所述活性炭由烟煤、次烟煤、褐煤、无烟煤、泥煤、坚果壳、核、椰子壳、巴巴苏坚果、澳洲坚果、棕榈果(dendenut)、桃核、樱桃核、橄榄核、核桃壳、木材、木质素、聚合物、含氮聚合物、树脂、石油沥青、稻壳、甘蔗渣、玉米秸秆、小麦壳、石墨烯、碳纳米管及其组合形成。