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J·P·奥德维尔; Q·周; G·H·兰贝思; C·J·奈尔帕; Y·张
通过暴露于卤素和/或含卤素的化合物，热活化的纤维素-基碳被赋予更具热稳定性。这样处理的纤维素-基碳适用于降低烟道气、特别是温度在约100℃至约420℃的范围内的烟道气中危险物质的含量。
1： 一种热活化的纤维素 - 基碳， 其已经暴露于卤素和 / 或含卤素的化合物并且具有下 列中的至少一种 ： (i) 初始能量释放的温度大于未暴露于所述卤素和 / 或含卤素的化合物 的相同热活化的纤维素 - 基碳的初始能量释放的温度 ； (ii) 自维持点火温度大于未暴露 于所述卤素和 / 或含卤素的化合物的相同热活化的纤维素 - 基碳的自维持点火温度 ； 以及 (iii) 早期阶段的能量释放值小于未暴露于所述卤素和 / 或含卤素的化合物的相同热活化 的纤维素 - 基碳的早期阶段的能量释放值。
2： 权利要求 1 所述的热活化的纤维素 - 基碳， 其中所述卤素和 / 或含卤素的化合物包 括溴、 氯、 氟、 碘、 溴化铵、 其他含氮卤素盐、 或溴化钙。
3： 权利要求 1 所述的热活化的纤维素 - 基碳， 其中所述已经暴露于卤素和 / 或含卤素 的化合物的热活化的纤维素 - 基碳含有约 5 至约 20 重量％的卤素， 所述重量％基于所述已 经暴露于卤素和 / 或含卤素的化合物的热活化的纤维素 - 基碳的总重量。
4： 一种提高热活化的纤维素 - 基碳的热稳定性的方法， 该方法包括 ： 在一定温度下使 所述热活化的纤维素 - 基碳暴露于卤素和 / 或含卤素的化合物足够的时间， 使得所述已经 暴露于卤素和 / 或含卤素的化合物的热活化的纤维素 - 基碳具有下列中的至少一种 ： (i) 初始能量释放的温度大于暴露于所述卤素和 / 或含卤素的化合物之前相同热活化的纤维 素 - 基碳的初始能量释放的温度 ； (ii) 自维持点火温度大于暴露于所述卤素和 / 或含卤素 的化合物之前相同热活化的纤维素 - 基碳的自维持点火温度 ； 以及 (iii) 早期阶段的能量 释放值小于暴露于所述卤素和 / 或含卤素的化合物之前相同热活化的纤维素 - 基碳的早期 阶段的能量释放值。
5： 权利要求 4 所述的方法， 其中所述卤素和 / 或含卤素的化合物包括溴、 氯、 氟、 碘、 溴 化铵、 其他含氮卤素盐、 或溴化钙。
6： 权利要求 4 所述的方法， 其中所述热活化的纤维素 - 基碳在约 82 至约 105℃的温度 下暴露于所述卤素和 / 或含卤素的化合物约 0.1 至约 3 秒内的时间。
7： 一种暴露于卤素和 / 或含卤素的化合物的热活化的纤维素 - 基碳， 其含有约 2 至约 20 重量％的卤素， 并且具有下列中的至少一种 ： (i) 初始能量释放的温度大于暴露于所述 卤素和 / 或含卤素的化合物之前相同热活化的纤维素 - 基碳的初始能量释放的温度 ； (ii) 自维持点火温度大于暴露于所述卤素和 / 或含卤素的化合物之前相同热活化的纤维素 - 基 碳的自维持点火温度 ； 以及 (iii) 早期阶段的能量释放值小于暴露于所述卤素和 / 或含卤 素的化合物之前相同热活化的纤维素 - 基碳的早期阶段的能量释放值。
8： 权利要求 7 所述的热活化的纤维素 - 基碳， 其中所述卤素和 / 或含卤素的化合物包 括溴、 氯、 氟、 碘、 溴化铵、 其他含氮卤素盐、 或溴化钙。
9： 一种降低气态危险物质从含有这些物质的烟道气中大气释放的方法， 该方法包括 ： 使所述烟道气接触热活化的纤维素 - 基碳， 所述热活化的纤维素 - 基碳已经暴露于卤素和 / 或含卤素的化合物并且具有下列中的至少一种 ： (i) 初始能量释放的温度大于暴露于所述 卤素和 / 或含卤素的化合物之前相同热活化的纤维素 - 基碳的初始能量释放的温度 ； (ii) 自维持点火温度大于暴露于所述卤素和 / 或含卤素的化合物之前相同热活化的纤维素 - 基 碳的自维持点火温度 ； 以及 (iii) 早期阶段的能量释放值小于暴露于所述卤素和 / 或含卤 素的化合物之前相同热活化的纤维素 - 基碳的早期阶段的能量释放值。
10： 权利要求 9 所述的方法， 其中所述烟道气的温度在约 100℃至约 420℃的范围内。
本发明涉及耐自燃性热活化的纤维素 - 基碳及其制备方法。此外， 本发明涉及使 用这种耐自燃性碳从烟道气中除去危险物质。背景技术
期望和必须的是减少工业烟道气的危险物质含量。 危险物质可对于公众健康和环 境造成有害的影响。工业界和政府已经努力使用发展的良好的方法来减少这些物质的排 放。 特别关注于燃煤炉的烟道气， 例如发电厂中发现的那些。 但是有更多事情要来处理。 危 险物质包括颗粒， 例如飞灰、 酸性气体如 Sox、 NAG真人 AG平台Ox、 二恶英、 呋喃、 重金属等。
用于减轻危险物质的排放的方法取决于危险物质的性质、 寻求的最小排放水平、 每单位时间待处理的排放气体的体积、 以及降低方法的成本。一些危险物质通过机械方式 使它们从气态流出物中除去， 例如使用静电除尘器 (ESP)、 织物过滤器 (FF) 或湿式除尘器 来捕获和除去。其他物质不使它们直接机械除去。
考虑到从气流中直接机械除去任何特定气态组分是有困难的， 气态流出物中存在 的危险气态物质展现出吸引人的挑战。然而， 已知工业实践通过下列方式从气态流出物中 除去危险气态组分 ： 使微细颗粒吸附物均匀地分散在流出物中， 以在飞行中接触和捕获靶 气态组分。 这在下列步骤之后 ： 通过 ESP、 FF 或湿式除尘器来从流出物蒸汽中使吸附剂和其 被吸附物机械除去。高效吸附剂是碳， 例如纤维素 - 基碳、 粉末活性炭 (PAC) 等。PAC 例如 可在使用或不使用改性的条件下来使用。改性的 PAC 可通过增强吸附效果来增强靶危险物 质的捕获。PAC 改性示例于 US 4,427,630 ； US 5,179,058 ； US 6,514,907 ； US 6,953,494 ； US 2001/0002387 ； US 2006/0051270 和 US2007/0234902。纤维素 - 基碳包括但不限于衍生 自木材材料、 椰子壳材料或其他蔬菜材料的碳。
在工业应用中使用纤维素 - 基碳的问题在于它们不可靠的热稳定性， 即缺乏保证 它们是耐自燃的。当纤维素 - 基碳用于处理暖或热的气态流出物时或当包装或收集为大量 时， 自燃是特别成问题的。 例如， 当下列情况时遇到大批 PAC ： (i)PAC 被包装时， 例如在超级 麻袋中 ； 或 (ii) 当在 FF 单元中形成为过滤器滤饼时或在和 ESP、 TOXECON 单元与集尘室有 关的料槽或贮煤槽中收集时。 自燃源自碳的未减轻的氧化， 并且可导致其阴燃或燃烧。 自燃 通过温暖或加热碳而加剧， 当用于处理燃煤炉流出物时可能是这样的情况。如果氧气 ( 空 气 ) 不否认是氧化位点或如果该位点未被冷却， 来自初始氧化的热量将传播直到碳阴燃或 点燃。这种点燃可以是灾难性的。公用厂关于自燃特别敏感， 因为流出物线内的阴燃或燃 烧可引起工厂关闭， 并且对服务的客户造成普遍的后果。
如果纤维素 - 基碳 ( 包括纤维素 - 基 PAC) 可以被改性以更加热稳定， 使得从业者 可以享受到纤维素 - 基碳的优异的吸附质量的益处， 这将是有利的。发明概述
本发明涉及一种热活化的纤维素 - 基碳， 其已经暴露于卤素和 / 或含卤素的化合 物并且具有下列中的至少一种 ： (i) 初始能量释放的温度大于未暴露于所述卤素和 / 或含 卤素的化合物的相同热活化的纤维素 - 基碳的初始能量释放的温度 ； (ii) 自维持点火温度 大于未暴露于所述卤素和 / 或含卤素的化合物的相同热活化的纤维素 - 基碳的自维持点火 温度 ； 以及 (iii) 早期阶段的能量释放值小于未暴露于所述卤素和 / 或含卤素的化合物的 相同热活化的纤维素 - 基碳的早期阶段的能量释放值。据信 (i)， (ii) 和 (iii) 中引用的 任何一种或多种质量都指示 ： 和未暴露于卤素和 / 或含卤素的化合物的相同热活化的纤维 素 - 基碳相比， 卤素和 / 或含卤素的化合物暴露处理的热活化的纤维素 - 基碳的热稳定性 增强。从商业观点考虑， 对于煤衍生的碳 /PAC 获得相等或者近似相等的能量释放的数值， 这高度预测了良好的、 可接受的热稳定性。参照下文的表 (I)， 示出本发明的卤素和 / 或含 卤素的化合物处理的纤维素 - 基碳和报道的非纤维素衍生的碳 /PAC 相比是有利的。卤素 例如可以是 Br2。本发明还涉及一种提高热活化的纤维素 - 基碳的热稳定性的方法。该方 法包括 ： 在一定温度下使所述热活化的纤维素 - 基碳暴露于卤素和 / 或含卤素的化合物足 够的时间， 使得所述暴露的热活化的纤维素 - 基碳具有下列中的至少一种 ： (i) 初始能量释 放的温度大于未暴露于所述卤素和 / 或含卤素的化合物的相同热活化的纤维素 - 基碳的初 始能量释放的温度 ； (ii) 自维持点火温度大于未暴露于所述卤素和 / 或含卤素的化合物的 相同热活化的纤维素 - 基碳的自维持点火温度 ； 以及 (iii) 早期阶段的能量释放值小于未 暴露于所述卤素和 / 或含卤素的化合物的相同热活化的纤维素 - 基碳的早期阶段的能量释 放值。本发明还涉及一种暴露于卤素和 / 或含卤素的化合物的热活化的纤维素 - 基碳， 其 含有约 2 至约 20 重量％的卤素， 并且具有下列中的至少一种 ： (i) 初始能量释放的温度大 于暴露于所述卤素和 / 或含卤素的化合物之前相同热活化的纤维素 - 基碳的初始能量释放 的温度 ； (ii) 自维持点火温度大于暴露于所述卤素和 / 或含卤素的化合物之前相同热活化 的纤维素 - 基碳的自维持点火温度 ； 以及 (iii) 早期阶段的能量释放值小于暴露于所述卤 素和 / 或含卤素的化合物之前相同热活化的纤维素 - 基碳的早期阶段的能量释放值。本 发明还涉及一种降低气态危险物质从含有这些物质的烟道气中大气释放的方法， 该方法包 括： 使所述烟道气接触热活化的纤维素 - 基碳， 所述热活化的纤维素 - 基碳已经暴露于卤素 和 / 或含卤素的化合物并且具有下列中的至少一种 ： (i) 初始能量释放的温度大于暴露于 所述卤素和 / 或含卤素的化合物之前相同热活化的纤维素 - 基碳的初始能量释放的温度 ； (ii) 自维持点火温度大于暴露于所述卤素和 / 或含卤素的化合物之前相同热活化的纤维 素 - 基碳的自维持点火温度 ； 以及 (iii) 早期阶段的能量释放值小于暴露于所述卤素和 / 或含卤素的化合物之前相同热活化的纤维素 - 基碳的早期阶段的能量释放值。
图 1 是未处理的热活化的木材 - 基碳和溴蒸汽处理的热活化的木材 - 基碳的热流 对温度的比较图。
图 2 是未处理的热活化的椰子壳衍生的 PAC 和溴蒸汽处理的热活化的椰子衍生的 PAC 的热流对温度的比较图。
图 3 是未处理的热活化的烟煤衍生的 PAC 和溴蒸汽处理的热活化的烟煤衍生的 PAC 的热流对温度的比较图。图 4 是未处理的热活化的无烟煤衍生的 PAC 和溴蒸汽处理的热活化的无烟煤衍生 的 PAC 的热流对温度的比较图。
图 5 是未处理的热活化的褐煤衍生的 PAC 和 2.5 重量％ NaBr 处理的热活化的褐 煤衍生的 PAC 的热流对温度的比较图。
热活化的纤维素 - 基碳例如木材 - 基 PAC 的制备是熟知的， 并且通常需要 ： (i) 纤 维素材料的脱挥发或碳化以制备木炭 ； (ii) 木炭的活化 ； 以及 (iii) 活化的木炭的冷却 / 淬火。更多细节参见 Kirk-Othmer Encyclopedia of Chemical Technology， lst 版， 卷 4， 页 741-761 2001。 热活化的木材 - 基碳可从任何木材源来制备， 例如锯末、 木材屑或其他颗 粒状木材产品。
热活化的纤维素 - 基碳是市售的。 例如， 热活化的木材 - 基碳可得自 MeadWestvaco Corporation， Specialty Chemical Division。热活化的纤维素 - 基碳的特征可以为它们 10 的粒径分布 (D 、 D50 和 D90) ； 平均粒径 ； BET 表面积 ； 碘 No. ； 总孔体积 ； 孔体积分布 ( 大 / 中 和小孔 ) ； 元素分析 ； 含水量 ； 以及灰分规格和含量。特别有用的热活化的纤维素 - 基碳具 有一种或多种下列特性 ：
依照本发明用于处理纤维素衍生的碳的卤素和 / 或含卤素的化合物可包括溴、 氯、 氟、 碘、AG平台真人 真人AG 平台官网 溴化铵、 其他含氮卤素盐、 溴化钙、 其他无机卤化物等。
纤维素 - 基碳的卤素和 / 或含卤素的化合物的处理可受到分批法或连续法的影 响。 合适的分批法将纤维素 - 基碳供料至烘干反应器 / 干燥器。 在完成供料后， 供入的纤维 素 - 基碳可根据需要干燥， 特别是如果其含水量超过 5 重量％ ( 基于供入的纤维素 - 基碳
的总重量 )。获得约 75℃至约 82℃的初始温度。在一种应用中，AG平台真人 真人AG 平台官网 气态 Br2( 在其沸点温度 ) 加入反应器 / 干燥器。反应器 / 干燥器压力便捷地保持为大致周围压力。在供料过程和之 后， 干燥器以烘干方式运行。供料后的烘干周期为约 30 分钟至 1 小时。定量地， 供料的 Br2 的量和处理的纤维素 - 基碳的期望溴含量对应相等或接近相等。例如， 如果期望处理的纤 维素 - 基碳的溴含量为约 5 重量％ ( 基于处理的纤维素 - 基碳的总重量 )， 则供料的 Br2 的 量为 5 份 Br2/95 份纤维素 - 基碳。Br2 的供料速率在整个 Br2 的供料期间是基本上均匀的。 在供料后的烘干周期后， 处理的纤维素 - 基碳从反应器 / 干燥器除去以储存或包装。
处理纤维素 - 基碳的合适的连续法的特征在于气态 Br2 和纤维素 - 基碳单独共同 供料至混合 T。颗粒纤维素 - 基碳通过空气运输至并通过混合 T。纤维素 - 基碳的温度为 约 80℃至约 105℃。气态 Br2 在其沸点下供入 T 的其他支路。可以使用周围压力。混合 T 提供约 0.5 至约 2.0 秒的停留时间。为了提高混合， 下游排泄器可用于确保涡轮混合。定 量地， 和分批法中使用的比例相同的比例用于连续法。
在所述的分批法和连续法中， 所有 Br2 引入进料引入到纤维素 - 基碳中。因此， 便 捷的是通过参考供料至反应器的 Br2 和纤维素 - 基碳的量来参考处理的纤维素 - 基碳中的 Br2 的量。5kg 的 Br2 的供料和 95kg 的纤维素 - 基碳的供料将被认为产生含有 5 重量％溴 的气态溴处理的纤维素 - 基碳。然而， 如果参与者应该期望直接测量引入的溴， 这种测量可 通过下列方式来实施 ： 进行 Schoniger 燃烧， 然后进行硝酸盐滴定。 气态卤素接触的纤维素 - 基碳可含有约 2 至约 20 重量％的溴， 所述重量％基于接 触的纤维素 - 基碳的总重量。当处理来自燃煤炉的烟道气时， 溴的重量％在约 5 至约 15 重 量％的范围内是有用的。
从 DSC 测试获得的数值可在热流 ( 瓦特 / 克 ) 对温度 (℃ ) 的图上追踪到。图 1-5 是可以获得的 DSC 痕迹的例子。
初始能量释放的温度， 又称为初始氧化点 (PIO) 为这样的温度， 在该温度下由于 氧化反应达到任意水平的显著性， 表面性能开始改变。建议 PIO 定义为这样的温度， 在该温 度下作为温度曲线W/g， 热流值被调节以在 125℃的温度下给出零值 基线。
自维持点火温度通常定义为基线和作为温度曲线的函数的热流拐点的斜率的交 叉。该拐点通过上述软件测定。通常， 拐点在微分学上定义为曲线的点， 在该曲线处出现曲 率改变。从凹形向上 ( 正曲率 ) 至凸形向下 ( 负曲率 ) 的曲线改变， 或反之亦然。例如， 在 图 1 中， 未处理的 TAWPAC( 热活化的木材 - 基粉末活性炭 ) 的自维持点火温度为约 400℃， 并且气态溴处理的 TAWPAC 的自维持点火温度为约 434℃。
早期阶段的能量释放值通过在 125℃至 425℃和在 125℃至 375℃之间积分 DSC 痕 迹来测定。来自这两个积分的值分别针对获得用于 PAC 的相同数值进行比较， 所述 PAC 已 知通常具有合适的热稳定性， 即 “基准碳” 。这样的基准碳的例子是褐煤衍生的 PAC， 其浸渍 Norit Americas， Inc. 销售的类型 NaBr， 发现涂覆的 PAC( 参见图 5) 的早期阶段的能量释 放值 (125 ℃至 425 ℃ ) 为 1,378 焦耳 / 克， 和 125 ℃至 375 ℃的早期阶段的能量释放值为 370 焦耳 / 克。在图 1 中， 纤维素衍生的未处理的 TAWPAC 的值为 5,873 焦耳 / 克 (125 ℃ 至 425℃ ) 和 2,709 焦耳 / 克 (125℃至 375℃ )。气态溴处理的 TAWPAC 示于图 1， 其值为 1,247(125℃至 425℃ ) 和 345 焦耳 / 克 (125℃至 375℃ )。 可以看出， 气态溴处理的 TAWPAC 的早期阶段的能量释放值和 Norit benchmark 的碳产品的早期阶段的能量释放值相当。未 处理的 TAWPAC 的早期阶段的能量释放值和 Norit benchmark 的碳产品的早期阶段的能量 释放值相差较大。
基于 DSC 分析， 下表 (I) 记录了各种 PAC 的初始能量释放的温度 (PIO)、 自维持点 火温度 (SIT) 和早期阶段的能量释放值。
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3、9)中华人民共和国国家知识产权局 (12)发明专利申请 权利要求书 1 页 说明书 5 页 附图 5 页 CN 102365254 A1/1 页 2 1. 一种热活化的纤维素 - 基碳， 其已经暴露于卤素和 / 或含卤素的化合物并且具有下 列中的至少一种 ： (i) 初始能量释放的温度大于未暴露于所述卤素和 / 或含卤素的化合物 的相同热活化的纤维素 - 基碳的初始能量释放的温度 ； (ii) 自维持点火温度大于未暴露 于所述卤素和 / 或含卤素的化合物的相同热活化的纤维素 - 基碳的自维持点火温度 ； 以及 (iii) 早期阶段的能量释放值小于未暴露于所述卤素和 / 或含卤素的化合物的相同热。
4、活化 的纤维素 - 基碳的早期阶段的能量释放值。 2. 权利要求 1 所述的热活化的纤维素 - 基碳， 其中所述卤素和 / 或含卤素的化合物包 括溴、 氯、 氟、 碘、 溴化铵、 其他含氮卤素盐、 或溴化钙。 3. 权利要求 1 所述的热活化的纤维素 - 基碳， 其中所述已经暴露于卤素和 / 或含卤素 的化合物的热活化的纤维素 - 基碳含有约 5 至约 20 重量的卤素， 所述重量基于所述已 经暴露于卤素和 / 或含卤素的化合物的热活化的纤维素 - 基碳的总重量。 4. 一种提高热活化的纤维素 - 基碳的热稳定性的方法， 该方法包括 ： 在一定温度下使 所述热活化的纤维素 - 基碳暴露于卤素和。
5、 / 或含卤素的化合物足够的时间， 使得所述已经 暴露于卤素和 / 或含卤素的化合物的热活化的纤维素 - 基碳具有下列中的至少一种 ： (i) 初始能量释放的温度大于暴露于所述卤素和 / 或含卤素的化合物之前相同热活化的纤维 素 - 基碳的初始能量释放的温度 ； (ii) 自维持点火温度大于暴露于所述卤素和 / 或含卤素 的化合物之前相同热活化的纤维素 - 基碳的自维持点火温度 ； 以及 (iii) 早期阶段的能量 释放值小于暴露于所述卤素和/或含卤素的化合物之前相同热活化的纤维素-基碳的早期 阶段的能量释放值。 5. 权利要求 4 所述的方法， 其中所述卤素和 / 或含卤素的化合物包括溴、 。
6、氯、 氟、 碘、 溴 化铵、 其他含氮卤素盐、 或溴化钙。 6. 权利要求 4 所述的方法， 其中所述热活化的纤维素 - 基碳在约 82 至约 105的温度 下暴露于所述卤素和 / 或含卤素的化合物约 0.1 至约 3 秒内的时间。 7. 一种暴露于卤素和 / 或含卤素的化合物的热活化的纤维素 - 基碳， 其含有约 2 至约 20 重量的卤素， 并且具有下列中的至少一种 ： (i) 初始能量释放的温度大于暴露于所述 卤素和 / 或含卤素的化合物之前相同热活化的纤维素 - 基碳的初始能量释放的温度 ； (ii) 自维持点火温度大于暴露于所述卤素和/或含卤素的化合物之前相同热活化的纤维素-基 碳的。
7、自维持点火温度 ； 以及 (iii) 早期阶段的能量释放值小于暴露于所述卤素和 / 或含卤 素的化合物之前相同热活化的纤维素 - 基碳的早期阶段的能量释放值。 8. 权利要求 7 所述的热活化的纤维素 - 基碳， 其中所述卤素和 / 或含卤素的化合物包 括溴、 氯、 氟、 碘、 溴化铵、 其他含氮卤素盐、 或溴化钙。 9. 一种降低气态危险物质从含有这些物质的烟道气中大气释放的方法， 该方法包括 ： 使所述烟道气接触热活化的纤维素-基碳， 所述热活化的纤维素-基碳已经暴露于卤素和/ 或含卤素的化合物并且具有下列中的至少一种 ： (i) 初始能量释放的温度大于暴露于所述 卤素和 / 或含卤素的化。
8、合物之前相同热活化的纤维素 - 基碳的初始能量释放的温度 ； (ii) 自维持点火温度大于暴露于所述卤素和/或含卤素的化合物之前相同热活化的纤维素-基 碳的自维持点火温度 ； 以及 (iii) 早期阶段的能量释放值小于暴露于所述卤素和 / 或含卤 素的化合物之前相同热活化的纤维素 - 基碳的早期阶段的能量释放值。 10. 权利要求 9 所述的方法， 其中所述烟道气的温度在约 100至约 420的范围内。 权 利 要 求 书 CN 102365233 A CN 102365254 A1/5 页 3 耐自燃性热活化的碳 技术领域 0001 本发明涉及耐自燃性热活化的纤维素 - 基碳及其制备方法。此。
9、外， 本发明涉及使 用这种耐自燃性碳从烟道气中除去危险物质。 背景技术 0002 期望和必须的是减少工业烟道气的危险物质含量。 危险物质可对于公众健康和环 境造成有害的影响。工业界和政府已经努力使用发展的良好的方法来减少这些物质的排 放。 特别关注于燃煤炉的烟道气， 例如发电厂中发现的那些。 但是有更多事情要来处理。 危 险物质包括颗粒， 例如飞灰、 酸性气体如 Sox、 NOx、 二恶英、 呋喃、 重金属等。 0003 用于减轻危险物质的排放的方法取决于危险物质的性质、 寻求的最小排放水平、 每单位时间待处理的排放气体的体积、 以及降低方法的成本。一些危险物质通过机械方式 使它们从气态流出物。
10、中除去， 例如使用静电除尘器 (ESP)、 织物过滤器 (FF) 或湿式除尘器 来捕获和除去。其他物质不使它们直接机械除去。 0004 考虑到从气流中直接机械除去任何特定气态组分是有困难的， 气态流出物中存在 的危险气态物质展现出吸引人的挑战。然而， 已知工业实践通过下列方式从气态流出物中 除去危险气态组分 ： 使微细颗粒吸附物均匀地分散在流出物中， 以在飞行中接触和捕获靶 气态组分。 这在下列步骤之后 ： 通过ESP、 FF或湿式除尘器来从流出物蒸汽中使吸附剂和其 被吸附物机械除去。高效吸附剂是碳， 例如纤维素 - 基碳、 粉末活性炭 (PAC) 等。PAC 例如 可在使用或不使用改性的条件。
11、下来使用。改性的 PAC 可通过增强吸附效果来增强靶危险物 质的捕获。PAC 改性示例于 US 4,427,630 ； US 5,179,058 ； US 6,514,907 ； US 6,953,494 ； US 2001/0002387 ； US 2006/0051270 和 US2007/0234902。AG平台真人 真人AG 平台官网纤维素 - 基碳包括但不限于衍生 自木材材料、 椰子壳材料或其他蔬菜材料的碳。 0005 在工业应用中使用纤维素 - 基碳的问题在于它们不可靠的热稳定性， 即缺乏保证 它们是耐自燃的。当纤维素 - 基碳用于处理暖或热的气态流出物时或当包装或收集为大量 时， 自燃是特别成问题的。 例如， 。
12、当下列情况时遇到大批PAC ： (i)PAC被包装时， 例如在超级 麻袋中 ； 或 (ii) 当在 FF 单元中形成为过滤器滤饼时或在和 ESP、 TOXECON 单元与集尘室有 关的料槽或贮煤槽中收集时。 自燃源自碳的未减轻的氧化， 并且可导致其阴燃或燃烧。 自燃 通过温暖或加热碳而加剧， 当用于处理燃煤炉流出物时可能是这样的情况。如果氧气 ( 空 气 ) 不否认是氧化位点或如果该位点未被冷却， 来自初始氧化的热量将传播直到碳阴燃或 点燃。这种点燃可以是灾难性的。公用厂关于自燃特别敏感， 因为流出物线内的阴燃或燃 烧可引起工厂关闭， 并且对服务的客户造成普遍的后果。 0006 对于 PAC 。
14、热活化的纤维素 - 基碳， 其已经暴露于卤素和 / 或含卤素的化合 物并且具有下列中的至少一种 ： (i) 初始能量释放的温度大于未暴露于所述卤素和 / 或含 卤素的化合物的相同热活化的纤维素 - 基碳的初始能量释放的温度 ； (ii) 自维持点火温度 大于未暴露于所述卤素和/或含卤素的化合物的相同热活化的纤维素-基碳的自维持点火 温度 ； 以及 (iii) 早期阶段的能量释放值小于未暴露于所述卤素和 / 或含卤素的化合物的 相同热活化的纤维素 - 基碳的早期阶段的能量释放值。据信 (i)， (ii) 和 (iii) 中引用的 任何一种或多种质量都指示 ： 和未暴露于卤素和 / 或含卤素的化合。
15、物的相同热活化的纤维 素 - 基碳相比， 卤素和 / 或含卤素的化合物暴露处理的热活化的纤维素 - 基碳的热稳定性 增强。从商业观点考虑， 对于煤衍生的碳 /PAC 获得相等或者近似相等的能量释放的数值， 这高度预测了良好的、 可接受的热稳定性。参照下文的表 (I)， 示出本发明的卤素和 / 或含 卤素的化合物处理的纤维素 - 基碳和报道的非纤维素衍生的碳 /PAC 相比是有利的。卤素 例如可以是 Br2。本发明还涉及一种提高热活化的纤维素 - 基碳的热稳定性的方法。该方 法包括 ： 在一定温度下使所述热活化的纤维素 - 基碳暴露于卤素和 / 或含卤素的化合物足 够的时间， 使得所述暴露的热活。
16、化的纤维素 - 基碳具有下列中的至少一种 ： (i) 初始能量释 放的温度大于未暴露于所述卤素和/或含卤素的化合物的相同热活化的纤维素-基碳的初 始能量释放的温度 ； (ii) 自维持点火温度大于未暴露于所述卤素和 / 或含卤素的化合物的 相同热活化的纤维素 - 基碳的自维持点火温度 ； 以及 (iii) 早期阶段的能量释放值小于未 暴露于所述卤素和/或含卤素的化合物的相同热活化的纤维素-基碳的早期阶段的能量释 放值。本发明还涉及一种暴露于卤素和 / 或含卤素的化合物的热活化的纤维素 - 基碳， 其 含有约 2 至约 20 重量的卤素， 并且具有下列中的至少一种 ： (i) 初始能量释放的温度。
17、大 于暴露于所述卤素和/或含卤素的化合物之前相同热活化的纤维素-基碳的初始能量释放 的温度 ； (ii) 自维持点火温度大于暴露于所述卤素和 / 或含卤素的化合物之前相同热活化 的纤维素 - 基碳的自维持点火温度 ； 以及 (iii) 早期阶段的能量释放值小于暴露于所述卤 素和 / 或含卤素的化合物之前相同热活化的纤维素 - 基碳的早期阶段的能量释放值。本 发明还涉及一种降低气态危险物质从含有这些物质的烟道气中大气释放的方法， 该方法包 括 ： 使所述烟道气接触热活化的纤维素-基碳， 所述热活化的纤维素-基碳已经暴露于卤素 和 / 或含卤素的化合物并且具有下列中的至少一种 ： (i) 初始能量。
18、释放的温度大于暴露于 所述卤素和 / 或含卤素的化合物之前相同热活化的纤维素 - 基碳的初始能量释放的温度 ； (ii) 自维持点火温度大于暴露于所述卤素和 / 或含卤素的化合物之前相同热活化的纤维 素 - 基碳的自维持点火温度 ； 以及 (iii) 早期阶段的能量释放值小于暴露于所述卤素和 / 或含卤素的化合物之前相同热活化的纤维素 - 基碳的早期阶段的能量释放值。 0010 附图简述 0011 图 1 是未处理的热活化的木材 - 基碳和溴蒸汽处理的热活化的木材 - 基碳的热流 对温度的比较图。 0012 图2是未处理的热活化的椰子壳衍生的PAC和溴蒸汽处理的热活化的椰子衍生的 PAC 的热。
19、流对温度的比较图。 0013 图 3 是未处理的热活化的烟煤衍生的 PAC 和溴蒸汽处理的热活化的烟煤衍生的 PAC 的热流对温度的比较图。 说 明 书 CN 102365233 A CN 102365254 A3/5 页 5 0014 图4是未处理的热活化的无烟煤衍生的PAC和溴蒸汽处理的热活化的无烟煤衍生 的 PAC 的热流对温度的比较图。 0015 图 5 是未处理的热活化的褐煤衍生的 PAC 和 2.5 重量 NaBr 处理的热活化的褐 煤衍生的 PAC 的热流对温度的比较图。 0016 发明详述 0017 如上所述， 本发明的热活化的纤维素 - 基碳可衍生自纤维素材料。 0018 热。
21、 Chemical Division。热活化的纤维素 - 基碳的特征可以为它们 的粒径分布 (D10、 D50和 D90) ； 平均粒径 ； BET 表面积 ； 碘 No. ； 总孔体积 ； 孔体积分布 ( 大 / 中 和小孔 ) ； 元素分析 ； 含水量 ； 以及灰分规格和含量。特别有用的热活化的纤维素 - 基碳具 有一种或多种下列特性 ： 0020 0021 0022 依照本发明用于处理纤维素衍生的碳的卤素和 / 或含卤素的化合物可包括溴、 氯、 氟、 碘、 溴化铵、 其他含氮卤素盐、 溴化钙、 其他无机卤化物等。 0023 纤维素 - 基碳的卤素和 / 或含卤素的化合物的处理可受到分批法。
22、或连续法的影 响。 合适的分批法将纤维素-基碳供料至烘干反应器/干燥器。 在完成AG真人 AG平台供料后， 供入的纤维 素 - 基碳可根据需要干燥， 特别是如果其含水量超过 5 重量 ( 基于供入的纤维素 - 基碳 说 明 书 CN 102365233 A CN 102365254 A4/5 页 6 的总重量 )。获得约 75至约 82的初始温度。在一种应用中， 气态 Br2( 在其沸点温度 ) 加入反应器 / 干燥器。反应器 / 干燥器压力便捷地保持为大致周围压力。在供料过程和之 后， 干燥器以烘干方式运行。供料后的烘干周期为约 30 分钟至 1 小时。定量地， 供料的 Br2 的量和处理的纤维素 - 基碳的。
23、期望溴含量对应相等或接近相等。例如， 如果期望处理的纤 维素 - 基碳的溴含量为约 5 重量 ( 基于处理的纤维素 - 基碳的总重量 )， 则供料的 Br2的 量为 5 份 Br2/95 份纤维素 - 基碳。Br2的供料速率在整个 Br2的供料期间是基本上均匀的。 在供料后的烘干周期后， 处理的纤维素 - 基碳从反应器 / 干燥器除去以储存或包装。 0024 处理纤维素 - 基碳的合适的连续法的特征在于气态 Br2和纤维素 - 基碳单独共同 供料至混合 T。颗粒纤维素 - 基碳通过空气运输至并通过混合 T。纤维素 - 基碳的温度为 约 80至约 105。气态 Br2在其沸点下供入 T 的其他支。
24、路。可以使用周围压力。混合 T 提供约 0.5 至约 2.0 秒的停留时间。为了提高混合， 下游排泄器可用于确保涡轮混合。定 量地， 和分批法中使用的比例相同的比例用于连续法。 0025 在所述的分批法和连续法中， 所有 Br2引入进料引入到纤维素 - 基碳中。因此， 便 捷的是通过参考供料至反应器的 Br2和纤维素 - 基碳的量来参考处理的纤维素 - 基碳中的 Br2的量。5kg 的 Br2的供料和 95kg 的纤维素 - 基碳的供料将被认为产生含有 5 重量溴 的气态溴处理的纤维素 - 基碳。然而， 如果参与者应该期望直接测量引入的溴， 这种测量可 通过下列方式来实施 ： 进行 Schon。
25、iger 燃烧， 然后进行硝酸盐滴定。 0026 气态卤素接触的纤维素 - 基碳可含有约 2 至约 20 重量的溴， 所述重量基于接 触的纤维素 - 基碳的总重量。当处理来自燃煤炉的烟道气时， 溴的重量在约 5 至约 15 重 量的范围内是有用的。 0027 为了测定 (i) 初始能量释放的温度 ； (ii) 自维持点火温度 ； 和 (iii) 早期阶段的 能量释放值， 有用的是当它们被可控加热时， 具有处理的和未处理的热活化的纤维素 - 基 碳样品的热流值对温度 ( ) 的差示扫描热量法 (DSC) 痕迹。DSC 条件可如下所示 ： 样品 尺寸约 10mg ； 载气是流速为 100ml/ 分。
27、/ 克 ) 对温度 ( ) 的图上追踪到。图 1-5 是可以获得的 DSC 痕迹的例子。 0029 初始能量释放的温度， 又称为初始氧化点 (PIO) 为这样的温度， 在该温度下由于 氧化反应达到任意水平的显著性， 表面性能开始改变。建议 PIO 定义为这样的温度， 在该温 度下作为温度曲线W/g， 热流值被调节以在 125的温度下给出零值 基线 自维持点火温度通常定义为基线和作为温度曲线的函数的热流拐点的斜率的交 叉。该拐点通过上述软件测定。通常， 拐点在微分学上定义为曲线的点， 在该曲线处出现曲 率改变。从凹形向上 ( 正曲率 ) 至凸形向下 ( 负曲率。
28、 ) 的曲线改变， 或反之亦然。例如， 在 图 1 中， 未处理的 TAWPAC( 热活化的木材 - 基粉末活性炭 ) 的自维持点火温度为约 400， 并且气态溴处理的 TAWPAC 的自维持点AG真人 AG平台火温度为约 434。 说 明 书 CN 102365233 A CN 102365254 A5/5 页 7 0031 早期阶段的能量释放值通过在 125至 425和在 125至 375之间积分 DSC 痕 迹来测定。来自这两个积分的值分别针对获得用于 PAC 的相同数值进行比较， 所述 PAC 已 知通常具有合适的热稳定性， 即 “基准碳” 。这样的基准碳的例子是褐煤衍生的 PAC， 其浸渍 Norit。
