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TWI619550B - 煙道氣吸附劑、其製造方法及其自氣流移除汞之用途 - Google Patents

煙道氣吸附劑、其製造方法及其自氣流移除汞之用途 Download PDF

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TWI619550B
TWI619550B TW103108065A TW103108065A TWI619550B TW I619550 B TWI619550 B TW I619550B TW 103108065 A TW103108065 A TW 103108065A TW 103108065 A TW103108065 A TW 103108065A TW I619550 B TWI619550 B TW I619550B
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威廉Ｓ 彼克瑞爾
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亞比馬利股份有限公司
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Abstract

本案揭示吸附劑，其尤其在半乾燥(CDS)、高濕氣(SDA)以及全濕SO2洗滌器中用作吸附劑時具有優異的水可瀝濾性性能特徵。本案亦揭示用於產生此等性能增強吸附劑之方法，以及使用此等吸附劑來自各種氣流移除汞及可能的一或多種其他重金屬或其他污染物之方法。該等吸附劑為用含溴化合物、尤其氣態溴以及用含有至少一個烯系雙鍵的至少一種有機化合物處理的含碳基質。

Description

煙道氣吸附劑、其製造方法及其自氣流移除汞之用途
本發明係關於尤其在半乾燥(CDS)、高濕氣(SDA)及全濕SO2洗滌器中用作汞吸附劑時具有優異性能特徵之吸附劑，並且係關於用於產生此等性能增強吸附劑之方法，以及此等新穎吸附劑自氣流及水溶液或水流移除汞及可能的一或多種其他重金屬之用途。
氣相溴化粉狀活性碳(例如，由Albemarle Corporation生產之B-PAC)為用於含汞氣流之汞排放控制的有效吸附劑。在各種參考文獻中，用於汞的溴化粉狀活性碳吸附劑之合成及用途參見Nelson,Jr之美國專利第6,953,494號。
市售溴化含碳吸附劑中約70%至約100%之溴為水可瀝濾的(WL)。這種可瀝濾溴負面地影響諸如循環吸收體洗滌器(CDS)之半濕SO2洗滌器、諸如噴霧乾燥器吸收體(SDA)之高濕氣洗滌器以及全濕SO2洗滌器中溴化含碳吸附劑之性能，因為該吸附劑被再循環至系統。此外，經溶解的溴物質可對自此等SO2洗滌器排出的廢水具有負面影響。
將為可觀優點的是：如果找到用於在暴露於水或水性懸浮液或溶液之後有效增加餘留在吸附劑中的溴化含碳吸附劑之非水可瀝濾(NWL)組分及/或物質的量的方法，亦即，找到減少最初存在於吸附劑中而於處置及/或使用期間藉由暴露於水或水性系統或在暴露於水或水性系統之後自該吸附劑移除的含溴組分及/或含溴物質之量的方法。若可完成此目標，這將增強此等吸附劑於半乾燥CDS、高濕氣SDA以及全濕SO2洗滌器中之實用性。另外，此等吸附劑將可用於配備濕靜電集塵器(WESP)之工廠中作為微粒控制裝置。
咸信，本發明已以有效及經濟高效之方式成功地完成前述目標。
本發明在其實施例之一中提供用於增加溴化含碳吸附劑之表面上的非水可瀝濾(NWL)的溴物質之分率的方法。根據該實施例，在溴化(較佳氣相溴化)之前、期間及/或之後，用足以增加吸附劑對溴物質之水瀝濾的抵抗力之量的有機化合物處理(接觸)含碳基質，該有機化合物之分子中含有至少一個烯系雙鍵。當進行含碳基質之溴化時，此等材料之間的接觸時間應足夠長，以便達成所要程度之溴化。這又輔助防止吸附劑由於該吸附劑之溴內容物的水瀝濾引起的有效性損失。
在以上操作方法中，烯系處理劑由含碳吸附劑吸收，且變得以某種方式與該含碳吸附劑牢固締合或鍵結，無論該吸附劑自身是否在用烯系處理劑處理之 前、期間及/或之後溴化。驚人地，在溴化之前、期間及/或之後的此等處理增加溴化含碳吸附劑之表面上的耐水性(對由水萃取之抵抗力)的溴物質之量。藉以達成此有利結果之實際機制目前尚不知曉。已知的是，陰離子溴化物(Br-)及物理吸附Br2物質為水可瀝濾的，而可涉及共價、化學吸附及/或其他機制之其他形式不可由水瀝濾，且根據本發明之用烯系處理劑的處理，得到溴化含碳吸附劑對由於水瀝濾引起的溴及/或含溴組分及/或含溴物質之損失的更大抵抗力。
如下文更詳細地展示，本發明已使得能夠形成溴化含碳吸附劑，該等溴化含碳吸附劑中之水可瀝濾的溴物質之量自70%減少至小於10%。此外，此等經處理的NWL溴化粉狀活性碳吸附劑之汞俘獲(capture)性能類似於尚未經受此處理之溴化粉狀活性碳吸附劑(亦即商業B-PAC)之汞俘獲性能。因此，迄今所進行之實驗工作中用烯系處理劑的處理本身對由溴化產生之汞螯合有效性並無顯著的負面作用。如本文(包括申請專利範圍)所使用，術語「螯合(sequestration/sequestering)及經螯合的(sequestered)」以及術語「俘獲(capture)」中每一者意指或係指移除。
因此，在本發明之另一實施例中，提供一種溴化含碳吸附劑組合物，其在處置或使用期間暴露於水、水溶液及/或水懸浮液時具有對水瀝濾的增加抵抗力，其中該吸附劑在溴化(較佳氣相溴化)之前、期間及/或之後與烯系處理劑接觸。此接觸係使用足以增加溴化 吸附劑對溴物質之水瀝濾的抵抗力之量的烯系處理劑來進行。溴化較佳為氣相溴化。
本發明之另一實施例為一種用於自含汞氣流移除汞及/或含汞化合物及/或含汞物質，及/或用於自氣流移除一或多種其他重金屬或其他污染物之方法，該方法包含以下步驟：提供溴化含碳吸附劑，該溴化含碳吸附劑係藉由以下來製備：用有效量的呈氣體或液體形式之含溴化合物處理含碳基質，以便增加該含碳基質吸附汞及/或含汞化合物及/或含汞物質之能力，且在用含溴化合物處理(溴化處理)之前、期間及/或之後，用足以增加該吸附劑對溴及/或含溴組分及/或含溴物質藉由水之水瀝濾的抵抗力之量的至少一種烯系處理劑來處理該含碳基質；將已用呈氣體或液體形式之含溴化合物以及至少一種烯系處理劑處理的該吸附劑注入含有汞及/或一或多種其他重金屬或其他污染物的氣流中，藉以一定量的該吸附劑以足以自該如此處理的氣流中吸附汞及/或含汞化合物及/或含汞物質、及/或一或多種其他重金屬或其他污染物之量廣泛分散於該氣流之一部分中；以及自該如此處理的氣流中收集並移除該吸附劑。
本發明之又一實施例為用於製造溴化含碳吸附劑之方法，該溴化含碳吸附劑具有增加的對溴物質之水瀝濾的抵抗力，該方法包含使含碳基質與呈氣體或液體形式之含溴化合物接觸充分時間，以便增加該含碳基質吸附汞及/或含汞化合物及/或含汞物質之能力，且使 該含碳基質與足以增加該溴化吸附劑對由於水瀝濾引起的溴物質損失之抵抗力之量的烯系處理劑接觸。
本發明之另一實施例為用於產生溴化吸附劑之方法，該溴化吸附劑具有增加的對溴物質之水瀝濾的抵抗力。該方法包含使溴化含碳吸附劑與至少一種烯系處理劑接觸。
在其中將本發明之含溴化合物或烯系處理劑進料來與含碳基質接觸以形成本發明之溴化含碳吸附劑的所有情形下，進料的含溴化合物及/或烯系處理劑之總量應足以達成提供其獲使用時之功能的適合目標量。亦即，欲進料的含溴化合物之目標總量應至少足以改良所得溴化及烯烴處理含碳基質之汞移除有效性。類似地，欲進料的烯系處理劑之總量應至少足以改良溴化及烯烴處理含碳基質對溴物質之水瀝濾的抵抗力。因此，含溴化合物及烯系處理劑之各別進料之速率應受控制，以便各別進料時間為充分持續時間，從而在適合時間期限內提供各別物質之適合目標量。因此，進料速率愈高，進料時間愈短，且相反地，進料速率愈低，進料時間愈長。
本發明之以上及其他實施例與特徵將自後續描述、附加申請專利範圍及圖式中各圖而變得更加明白。
圖1為例示實驗中水可瀝濾的溴(若存在)之程度的條形圖，其中四種不同溴化粉狀活性碳組合物係由Albemarle Corporation經由氣相溴化生產，以及四種不同溴化物鹽浸漬的粉狀活性碳組合物之一係來自另一 生產商的市售產品，而另三個係藉由鹽浸漬方法在實驗室中製備。此等結果例示本發明之先前技術狀態。
圖2為例示全尺度汞控制試驗之結果的圖，該全尺度汞控制試驗比較配備用於俘獲微粒之織物過濾器的SDA中若干類型的溴化粉狀活性碳組合物之汞控制特徵。在此等試驗中，評估一種溴化粉狀活性碳組合物，即B-PAC(由Albemarle Corporation經由氣相溴化生產)；以及兩種不同溴化物鹽浸漬的粉狀活性碳組合物，即溴鹽PAC B及溴鹽PAC C，二者皆為市售的。以B-PAC獲得的最佳汞降低結果係歸因於一些溴經由B-PAC吸附劑之再循環及再使用而保留於該吸附劑中。此等結果亦例示本發明之先前技術狀態。
圖3為例示六種不同溴化粉狀活性碳組合物中的水可瀝濾的溴物質及非水可瀝濾的溴物質之條形圖。在此條形圖中，實例1、2、3及4為本發明之組合物，其包括經氣態溴及烯系處理劑(環己烯)二者處理的商業PAC，且比較實例1及2為非本發明之組合物，因為在以氣態溴及鹽相溴化物(NaBr)溴化時，其未經烯系處理劑處理。圖3之資料亦呈現於表1中。
圖4為比較實例1、2、3及4於水萃取之前及之後的汞吸附程度的條形圖。圖4亦展示比較實例1及2於水萃取減少後的汞吸收之程度。比較實例2中吸附劑之汞移除降低至大約普通PAC之級別，因為幾乎無溴保留於表面上。比較實例1具有比普通PAC高的汞吸附，推測是因為其於水萃取之後保留其溴的大約30%。 此外，在此條形圖中，實例1、2、3及4例示根據本發明達成之結果。比較實例1及2為使用非本發明之溴化粉狀活性碳組合物所達成之結果。圖3與圖4之間的差異在於：圖4展示自水萃取之前及水萃取之後的樣本獲得的汞吸附結果(水萃取之後的樣本與圖3中的樣本相同)。
為方便起見，術語「在分子中含有一或多個烯系雙鍵的有機化合物」在下文常稱為「烯系處理劑」，無論該術語是否進一步以「本發明之」來修飾。另外，術語「烯系處理劑」無論是否如此修飾皆係指其中僅提及在分子中含有一或多個烯系雙鍵的單一有機化合物之情況，且亦係指其中提及在分子中含有一或多個烯系雙鍵的有機化合物之混合物(複數種有機化合物)之情況。
除非另作說明，否則如貫穿本文件所使用之術語「溴化吸附劑(brominated sorbent)」及「溴化吸附劑(brominated sorbents)」係指本發明之溴化含碳吸附劑。
含碳基質組合物
含碳基質為碳基吸附劑。咸信本發明可適於大多數(但未必所有)自不同原料生產的碳基吸附劑組合物，儘管預期有效性存在一些差異。因此，在其中尚未確立給定含碳基質之有效性的給定情形下，此基質之適合性可藉由以下簡單權宜措施來判定：使用如下文或另外於先前技術中提及之彼等技術來執行此等組合物之水可萃取性的一些實驗室實驗。
適合含碳基質包括活性碳、活性木炭、活化焦炭、炭黑、炭、來自燃燒製程的未燃或部分已燃的碳，及類似物。可使用含碳基質之混合物。較佳含碳基質為活性碳，更佳為粉狀活性碳(PAC)。有時較佳的是，粉狀活性碳由椰子殼、木材、褐炭、褐煤、無煙煤、次煙煤及/或煙煤產生。用於PAC之其他來源仍可證明為適用的。
適合粉狀活性碳基質之說明如下：
第1型PAC(PAC1)-由各種類型之木材產生的PAC。
第2型PAC(PAC2)-由煙煤產生之PAC。
第3型PAC(PAC3)-由各種類型之椰子殼產生的PAC。
第4型PAC(PAC4)-由各種無煙煤產生之PAC。
第5型PAC(PAC5)-由褐煤產生之PAC，褐煤為一種柔軟褐色燃料，特徵為將其置放於煤與泥炭之間的某處。
以上類型之PAC係用於圖式及/或實例中所報導之實驗運作(run)中。
如上所述，PAC可根據本發明利用以下之組合來增強：(i)用溴的溴化及尤其藉由氣相溴化的溴化，及(ii)用烯系處理劑的處理，其中該溴化發生在用該烯系處理劑的該處理之前、期間及/或之後。亦如上所述，不同含碳基質的增強程度將可能由於該等不同含碳基質之構成、性質及特徵的差異而不同。
本發明之烯系處理劑
迄今已報導的是，活性碳可吸附諸如烯烴之有機材料。然而，如至今所知，尚無人提出任何資訊來指導技藝者預期或甚至預見藉由用烯系處理劑處理溴化PAC來增強水可萃取性之抵抗力的可能性，其中根據本發明，溴化係於用烯系處理劑的處理之前、期間及/或之後進行。
烯系處理劑為含有至少一個烯系雙鍵的至少一種有機化合物。一般而言，存在五種基本類型之烯系處理劑，其皆獲推薦用於本發明之實踐。此等烯系處理劑如下：
第1)型 含有包含單個烯系雙鍵之脂族或環脂族部分的有機脂族或環脂族化合物，該部分由下式表示-CH=CH-
或兩種或兩種以上此等化合物之混合物。
第2)型 含有包含單個烯系雙鍵之脂族或環脂族部分的有機脂族或環脂族化合物，該部分由下式表示-CR1=CR2-
其中R1為C1-3烷基且R2獨立地為C1-3烷基或氫原子；或兩種或兩種以上此等化合物之混合物。
第3)型 含有共軛或非共軛雙鍵對且由下式表示之非環狀脂族有機化合物R1CH2=CH-(R3)n-CH=CHR2
其中R1為氫原子或具有1至約4個碳原子範圍的烷基，R2獨立地為氫原子或具有2至約4個碳原子範圍的 烷基，且R3為含有1至約4個碳原子範圍的伸烷基，且n為0或1；或兩種或兩種以上此等化合物之混合物。
第4)型 環脂族有機化合物，其在飽和脂族5員環情況下含有共軛雙鍵對，或在飽和脂族6至10員環系統情況下含有共軛或非共軛雙鍵對。
第5)型 含有直接鍵結至芳族環系統的一或兩個乙烯基取代基之有機化合物，該芳族環系統較佳為經取代或未經取代苯環。
以上第1)型有機化合物之非限制性說明性實例包括此等直鏈脂族單不飽和化合物，如1-戊烯；2-戊烯；1-戊烯及2-戊烯之混合物；1-己烯；2-己烯；3-己烯；1-己烯、2-己烯及3-己烯中任何兩者或所有三者之混合物；1-庚烯；2-庚烯；3-庚烯；1-庚烯、2-庚烯及3-庚烯中任何兩者或所有三者之混合物；一或多種液體辛烯異構物，諸如1-辛烯；一或多種液體壬烯異構物，諸如1-壬烯；一或多種液體癸烯異構物，諸如1-癸烯；及前述直鏈脂族化合物中任何兩種或兩種以上者之混合物，諸如戊烯及己烯異構物之混合物、己烯及辛烯異構物之混合物，及類似物。以上第1)型有機化合物之非限制性說明性實例進一步包括此等遠端分支開鏈脂族化合物，其非限制性實例包括3-3-二甲基-1-戊烯；3-甲基-1-戊烯；4-甲基-1-戊烯；4-甲基-1-己烯；5-甲基-1-己烯；5-甲基-2-己烯；及前述遠端分支開鏈單不飽和脂族化合物中兩種或兩種以上者之混合物。另一組單不飽和化合物為環狀單烯烴，其非限制性實例包括環戊烯；環己烯；環庚 烯；及環戊烯、環己烯及環庚烯中任何兩者或所有三者之混合物。另外，若需要，則可使用由一或多種開鏈單烯烴與一或多種環狀單烯烴組成之混合物，其滿足以上第1)型有機化合物之式。
第2)型化合物類似於第1)型化合物，例外為雙鍵碳原子之一藉由C1-3烷基取代。此等第2)型化合物之一些非限制性說明性實例包括2-甲基-1-戊烯；2-乙基-1-戊烯；2,3-二甲基-1-戊烯；2,4-二甲基-1-戊烯；2-甲基-2-戊烯；2,3-二甲基-2-戊烯；3,4-二甲基-2-戊烯。
以上第3)型含二烯有機化合物之非限制性說明性實例包括1,3-戊二烯(代表性共軛液體二烯)及1,4-戊二烯(代表性非共軛液體二烯)。
以上第4)型含二烯環脂族有機化合物之非限制性說明性實例包括1,3-環戊二烯、環戊二烯二聚物、1,3-環己二烯及1,4-環己二烯，該第4)型含二烯環脂族有機化合物在飽和脂族5員環情況下含有共軛雙鍵對，或在飽和脂族6至10員環系統情況下含有共軛或非共軛雙鍵對。
以上第5)型有機化合物之非限制性說明性實例包括苯乙烯、至少一種C1-4-單烷基-環取代的苯乙烯、二乙烯基苯或二乙烯基苯及乙基乙烯基苯異構物之混合物。
可購自Sigma-Aldrich之一種此混合物由55%的二乙烯基苯異構物(CAS®號1321-74-0)與剩餘主要為3-乙基乙烯基苯及4-乙基乙烯基苯之混合物所組 成。第1)型至第5)型的一或多種化合物可含有不干擾其根據本發明之性能的官能取代基。醚官能性(-O-)用作典型實例。慮及成本及可用性，第1)型至第5)型之碳氫化合物通常較佳。
烯系處理劑可以液體形式或氣態形式來使用；液體形式較佳。烯系處理劑相對於溴化含碳吸附劑之總重量的量通常在約0.5wt%至約20wt%之範圍內，更佳在約1wt%至約15wt%之範圍內，更佳在約1.5wt%至約10wt%之範圍內，且甚至更佳相對於溴化含碳吸附劑之總重量為約2.5wt%至約7.5wt%。通常，將全部烯系處理劑併入溴化含碳吸附劑中。
此外，「液體」及「氣態」意指化合物在實際運用條件下於暴露所處的溫度下處於液態及/或氣態。因此，化合物可在室溫下為固體，其限制條件是其在實際運用或使用條件期間所遇到的溫度下處於液態及/或氣態。可影響所選反應條件之一因素為烯系處理劑之閃點。
溴源
含溴化合物為元素溴(Br2)及/或溴化氫(HBr)，其通常以氣態形式或液體形式來使用。元素溴及/或溴化氫通常且較佳以氣態形式來使用。元素溴為較佳含溴化合物。通常，元素溴尤其在以氣態形式來使用時為適用於實踐本發明之各種實施例的較佳溴源。如美國專利第6,953,494號中所述，可使用氣態溴化氫。類似地，可使用氣態溴及氣態溴化氫之混合物。
溴化反應條件
含碳基質之處理較佳進行以使得吸附劑具有在約0.1至約20wt.%之範圍內的溴含量，該含量係以與含溴化合物接觸(溴化)之後溴化含碳吸附劑之重量計。較佳地，溴化吸附劑具有以該溴化吸附劑之重量計約0.5wt%至約15wt%的溴，更佳約2wt%至約12wt%的溴。若需要，則可將大於20wt%之量的溴併入含碳基質中。然而，隨吸附劑中溴量之增加，在某些情形下，一些溴可能自吸附劑釋出之可能性會較大。通常將來自含溴化合物的所有溴併入溴化吸附劑。較佳溴化含碳吸附劑為溴化粉狀活性碳，尤其為具有約2wt%至約12wt%的溴之彼等溴化粉狀活性碳；此等吸附劑可以為B-PAC、C-PAC及H-PAC購自Albemarle Corporation。
溴化通常為在高溫下藉由批次方法及飛行(in-flight)方法進行的氣相溴化。為以其氣態形式來利用元素溴，應將溴加熱且維持在約60℃以上。約60℃至多約140℃之範圍內的溫度為適用於以氣態元素溴氣相溴化用於汞的粉狀活性碳吸附劑之典型溫度。用氣態溴的處理為有利的，因為在氣態下，溴更均勻地接觸粉狀活性碳吸附劑，且在用於含汞氣流中時容易與通常存在於該氣流中的汞雜質相互作用。將液體溴轉化成含溴氣體之較佳方法將使用加熱噴管。液體溴可計量至加熱噴管系統之一端處，且以氣體分配至在另一端處之基質材料。就此而論，關於氣相溴化之另一詳細描述，參見美國專利第6,953,494號。
進料以形成NWL吸附劑之模式
如上所述，本發明涉及呈液體或氣態形式之含溴化合物及本發明之烯系處理劑的單獨進料。因此，最小量之單獨進料有兩種，一種進料因此提供充分量之含溴化合物，且另一進料提供充分量之本發明之烯系處理劑。然而，含溴化合物及本發明之烯系處理劑的所要總量可經由此等材料中任一者或兩者之多次進料來達成。因此，本發明不限於任何特定量之各別進料，其限制條件為各別進料在成品或所得產品中提供所進料材料之量，該量足以提供本發明之優點，即因為溴化及由於用本發明之烯系處理劑的處理而增加對溴物質之水瀝濾的抵抗力，而改良了用於汞的吸附劑之汞移除有效性。
含碳基質之溴化可在用烯系處理劑的處理之前、期間及/或之後進行。較佳地，溴化在用烯系處理劑的處理之前或之後進行；更佳地，溴化在用烯系處理劑的處理之後進行。
為進一步瞭解本發明之實踐及優點，提出以下實例，其涉及在氣相溴化之前及/或之後用烯系處理劑處理粉狀活性碳(PAC)。此等實例並非意欲使本發明僅僅限制於本發明所揭示之標的。
實例1至4
由Albemarle Corporation生產的兩種市售產品PAC3吸附劑及B-PAC3吸附劑用於此等實驗中。PAC3吸附劑由未溴化的粉狀活性碳組成，且B-PAC3吸附劑由溴化粉狀活性碳組成，該溴化粉狀活性碳係由 Albemarle Corporation經由用溴的氣相溴化來生產。兩種產品之樣本分別於烘箱中130℃下預乾燥2小時。
將本發明之烯系處理劑-環己烯轉移至兩個3mL小瓶，每一小瓶隨後單獨地置放於含有預乾燥PAC3吸附劑或B-PAC3吸附劑之樣本的玻璃瓶底部中心中。樣本瓶隨後緊密封蓋，且置放於維持在80℃下的烘箱中。在所有液體環己烯已汽化之後攪拌樣本瓶，且隨後使樣本冷卻降至室溫。實例1及2由用環己烯處理且隨後用氣相溴溴化的PAC3組成。實例3及4由先前已經受用溴的氣相溴化且隨後單獨地於瓶中以目標量之環己烯處理的PAC3吸附劑之樣本所組成。氣相溴化按照美國專利第6,953,494號中所揭示之程序。個別處理溫度以環己烯作為烯系處理劑。用於此等四種樣本之環己烯之目標值以成品吸附劑計為3或6wt.%之環己烯。實例1、2、3及4之總實際溴含量分別為吸附劑的5.32wt.%、5.85wt.%、6.62wt.%及6.86wt.%。環己烯處理的樣本係按照標準溶劑萃取方法以水來萃取。
環己烯處理的B-PAC3之非水可瀝濾(NWL)的溴物質顯著增加。此等實驗之結果可參見表1，且在圖3中以條形圖表示。如圖4所示，環己烯處理的B-PAC3之汞螯合性能可與市售B-PAC3之汞螯合性能相比(圖4)。因此，用環己烯烯系處理劑的處理對環己烯處理的B-PAC3之性能不具有顯著的負面作用。水萃取之後，此等樣本之汞吸附效率輕微降低。應注意，藉由環己烯處理的樣本的汞吸附動力學稍微減慢。據斷定，根據本發 明之處理適於且可合需要地用於涉及CDS或SDA之氣體洗滌操作，以及使用全濕SO2洗滌器之系統。另一方面，此等處理可在諸如飛行系統及一遍式系統的涉及短反應時間條件的洗滌操作中得到有限的使用。
NWL溴化含碳吸附劑之應用
在半乾燥SO2洗滌器(CDS)或高濕氣洗滌器(SDA)中，本發明之此等溴化吸附劑係注入至洗滌器裝置之氣流上游中，且溴化吸附劑之至少一部分將在系統中循環許多次。當注入氣流中時，溴化吸附劑通常以約0.5至約15 lb/MMacf(8x10-6至240x10-6kg/m3)之速率注入。較佳注入速率為約1至約10 lb/MMacf(16x10-6至160x10-6kg/m3)；更佳注入速率為約2至約5 lb/MMacf(32x10-6至80x10-6kg/m3)，然而應瞭解，較佳注入速率隨汞物質與吸附劑之反應動力學、吸附劑之汞容量、相關汞排放極限及特定系統組態而變化。
溴化吸附劑將循環地短期(如CDS之情況)及長期(如SDA之情況)與水接觸。因為，其溴內容物為非可瀝濾的，此等吸附劑在其應用期間維持其高的汞俘 獲能力(溴為用於汞移除或俘獲之活性物質)。在全濕SO2洗滌器中，溴化吸附劑係注入至濕洗滌器之氣流上游中，或直接注入至洗滌器之液體中。溴化吸附劑與液體一起在該洗滌器中再循環多次，且將維持其汞俘獲能力。在鮮明對比中，表1所示及圖3中所顯示的比較實例2之結果指示：溴化物鹽PAC穿過系統一次時損失幾乎其所有的溴，且將不如根據本發明產生的非水可瀝濾(NWL)的溴化含碳吸附劑一樣有效，其中烯系處理劑係於溴化之前、期間及/或之後使用。
如遍及本文件中所使用，片語「氣流」係指在一方向上移動的一定量的氣體。氣流之實例包括燃燒氣體及煙道氣，二者常常含有汞物質及/或其他污染物。
本發明之非水可瀝濾的溴化吸附劑可適用於移除不同於汞的污染物，諸如其他重金屬，或移除除汞之外的污染物，諸如其他重金屬。
應注意，於實際運用溫度條件下使用時，本發明之NWL溴化含碳吸附劑將通常暴露於小於300℉(約149℃)之溫度。咸信，NWL溴化含碳吸附劑在此等溫度條件下為熱穩定的。
吸附劑粒子藉由氣物運送至微粒收集裝置，吸附劑粒子收集於該微粒收集裝置中。典型微粒收集裝置包括靜電集塵器(ESP)及織物過濾器(袋式集塵過濾器)。對於在半乾燥、高濕氣及濕式應用中的使用而言，織物過濾器為較佳收集裝置。
如結合本發明之方法及/或組合物所使用，在本文(包括申請專利範圍)中任何處出現此使用的情況下，術語「用於汞的吸附劑(adsorbent for mercury/sorbent for mercury)」、「汞吸附劑(mercury adsorbent/mercury sorbent)意指同一種物質。此等術語只是同一物質的不同表達方式。
本說明書或其申請專利範圍中任何處的由化學名稱或化學式提及之組分，無論以單數亦或複數來提及，均係識別為其與由化學名稱或化學型提及之另一物質(例如，另一組分、溶劑等等)接觸之前之存在狀態。不必考慮所得混合物或溶液發生化學改變、轉變及/或反應(若存在)，因為該等改變、轉變及/或反應乃是將指定組分按照本揭示所要求之條件下彙集於一起時之自然結果。
本發明可包含本文中敘述之材料及/或程序，由該等材料及/或程序所組成，或基本上由該等材料及/或程序所組成。
除非可另外明確指出，如本文中使用(若有)之冠詞「一(個或種)」不欲使申請專利範圍限制(且不應解釋為限制)於該冠詞所指之單個要素。相反，除非文中另外明確指出，如本文中使用(若有)之冠詞「一(個或種)」意欲涵蓋一或多個該等要素。
本發明之實踐易傾向諸多顯著改變。因此，先前之描述不欲將本發明僅限制(且不應解釋為限制)於上文提呈之特定範例。

Claims (18)

  1. 一種用於增加溴化含碳吸附劑對溴物質之水瀝濾的抵抗力的方法，該方法包含：將液體或氣體形式之至少一種有機化合物與含碳基質接觸，該至少一種有機化合物含有至少一個烯系雙鍵，其中使用含溴化合物之該含碳基質之溴化係於用該有機化合物與該含碳基質接觸之前、期間及/或之後進行；其中該含有至少一個烯系雙鍵之有機化合物係相對於溴化含碳吸附劑之總重量的量在0.5wt%至20wt%之範圍內；且其中以與含溴化合物接觸之後的溴化含碳吸附劑之重量計，該吸附劑具有在0.1至20wt%之範圍內的溴含量。
  2. 如請求項第1項之方法，其中該溴化係用氣態元素溴來進行。
  3. 如請求項第2項之方法，其中該溴化僅於用該有機化合物與該含碳基質接觸之前、僅於用該有機化合物與該含碳基質接觸期間、或僅於用該有機化合物與該含碳基質接觸之後進行。
  4. 如請求項第3項之方法，其中該有機化合物係呈液體形式。
  5. 如請求項第1項之方法，其中該含碳基質為粉狀活性碳。
  6. 一種移除方法，其係用於自氣流中移除汞及/或含汞物質、及/或用於自氣流中及/或洗滌器中移除一或多種其他重金屬或其他污染物，該方法包含以下步驟： a-i)將吸附劑注入含有汞及/或一或多種其他重金屬或其他污染物的氣流中，藉以一定量的該吸附劑以足以自該氣流吸附汞及/或含汞物質、及/或一或多種其他重金屬或其他污染物之量廣泛分散於該氣流之至少一部分中；以及a-ii)自經步驟a-i)處理的氣流中收集並移除該吸附劑；或b)將吸附劑注入至洗滌器裝置之氣流上游中，其中該洗滌器裝置為一種半乾洗滌器或高濕度洗滌器；或c)將吸附劑注入至濕洗滌器之氣流上游中或直接注入至濕洗滌器之液體中；其中以至少一種有機化合物與含碳基質接觸而形成吸附劑，該至少一種有機化合物含有至少一個烯系雙鍵，其中使用含溴化合物之該含碳基質之溴化係於用該有機化合物與該含碳基質接觸之前、期間及/或之後進行；其中該含有至少一個烯系雙鍵之有機化合物係相對於吸附劑之總重量的量在0.5wt%至20wt%之範圍內；且其中以與含溴化合物接觸之後的吸附劑之重量計，該吸附劑具有在0.1至20wt%之範圍內的溴含量。
  7. 如請求項第1至6項中任一項之方法，其中含有至少一個烯系雙鍵的該有機化合物：1)為含有包含單個烯系雙鍵之脂族或環脂族部分的有機脂族或環脂族化合物，該部分由下式表示-CH=CH- 或兩種或兩種以上此等化合物之混合物；或2)為含有包含單個烯系雙鍵之脂族或環脂族部分的有機脂族或環脂族化合物，該部分由下式表示-CR1=CR2-其中R1為C1-3烷基且R2獨立地為C1-3烷基或氫原子；或兩種或兩種以上此等化合物之混合物；或3)為含有共軛或非共軛雙鍵對且由下式表示之非環狀脂族有機化合物R1CH2=CH-(R3)n-CH=CHR2其中R1為氫原子或具有1至4個碳原子範圍的烷基，R2獨立地為氫原子或具有2至4個碳原子範圍的烷基，且R3為含有1至4個碳原子範圍的伸烷基，且n為0或1；或兩種或兩種以上此等化合物之混合物；或4)為環脂族有機化合物，其在飽和脂族5員環情況下含有共軛雙鍵對，或在飽和脂族6至10員環系統情況下含有共軛或非共軛雙鍵對，或兩種或兩種以上此等化合物之混合物；或5)為含有直接鍵結至芳族環系統的一或兩個乙烯基取代基之有機化合物，或兩種或兩種以上此等化合物之混合物。
  8. 如請求項第7項之方法，其中5)之含有直接鍵結至芳族環系統的一或兩個乙烯基取代基之該有機化合物的該芳族環系統為經取代或未經取代苯環。
  9. 如請求項第7項之方法，其中含有至少一個烯系雙鍵 的該有機化合物為含有包含單個烯系雙鍵之脂族或環脂族部分的有機脂族或環脂族化合物，該部分由下式表示-CH=CH-或兩種或兩種以上此等化合物之混合物。
  10. 如請求項第9項之方法，其中含有至少一個烯系雙鍵的該有機化合物為環己烯。
  11. 如請求項第1至6項中任一項之方法，其中含有至少一個烯系雙鍵的該有機化合物之量相對於該溴化含碳吸附劑之總重量而言在1wt%至15wt%之範圍內；及/或其中該吸附劑在與該含溴化合物接觸之後具有以該溴化含碳吸附劑之該重量計0.5至15wt%範圍內的溴含量。
  12. 如請求項第6項之方法，其中於步驟b)及/或c)，該注入係以8x10-6至240x10-6kg/m3之速率注入。
  13. 一種溴化含碳吸附劑，其在處置或使用期間暴露於水、水溶液及/或水懸浮液時具有增加的對水瀝濾的抵抗力，其中該吸附劑係已藉由如請求項第1至3項中任一項之方法形成。
  14. 如請求項第13項之吸附劑，其中含有至少一個烯系雙鍵的該有機化合物：1)為含有包含單個烯系雙鍵之脂族或環脂族部分的有機脂族或環脂族化合物，該部分由下式表示-CH=CH-或兩種或兩種以上此等化合物之混合物；或 2)為含有包含單個烯系雙鍵之脂族或環脂族部分的有機脂族或環脂族化合物，該部分由下式表示-CR1=CR2-其中R1為C1-3烷基且R2獨立地為C1-3烷基或氫原子；或兩種或兩種以上此等化合物之混合物；或3)為含有共軛或非共軛雙鍵對且由下式表示之非環狀脂族有機化合物R1CH2=CH-(R3)n-CH=CHR2其中R1為氫原子或具有1至4個碳原子範圍的烷基，R2獨立地為氫原子或具有2至4個碳原子範圍的烷基，且R3為含有1至4個碳原子範圍的伸烷基，且n為0或1；或兩種或兩種以上此等化合物之混合物；或4)為環脂族有機化合物，其在飽和脂族5員環情況下含有共軛雙鍵對，或在飽和脂族6至10員環系統情況下含有共軛或非共軛雙鍵對，或兩種或兩種以上此等化合物之混合物；或5)為含有直接鍵結至芳族環系統的一或兩個乙烯基取代基之有機化合物，或兩種或兩種以上此等化合物之混合物。
  15. 如請求項第13項之吸附劑，其中5)之該有機化合物的該芳族環系統為經取代或未經取代苯環。
  16. 如請求項第14項之吸附劑，其中含有至少一個烯系雙鍵的該有機化合物為含有包含單個烯系雙鍵之脂族或環脂族部分的有機脂族或環脂族化合物，該部分由 下式表示-CH=CH-或兩種或兩種以上此等化合物之混合物。
  17. 如請求項第16項之吸附劑，其中含有至少一個烯系雙鍵的該有機化合物為環己烯。
  18. 如請求項第13至17項中任一項之吸附劑，其中含有至少一個烯系雙鍵的該有機化合物之量相對於該溴化含碳吸附劑之總重量而言在1wt%至15wt%之範圍內，及/或其中該吸附劑在與該含溴化合物接觸之後具有以該溴化含碳吸附劑之該重量計0.5至15wt%範圍內的溴含量。
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