0. 05質(zhì)量％的金屬。
[0079] 在一個(gè)實(shí)施例中，金屬（諸如鈣、鎂、鐵等）可以低水平存在于本公開的介質(zhì)中，這 是由于低水平的金屬是植物來源材料諸如由堅(jiān)果殼或煤制成的碳所固有的。
[0080] 在一個(gè)實(shí)施例中，本公開的介質(zhì)包含CNpSy其中p和r獨(dú)立地大于0。在一個(gè)實(shí)施 例中，P可以大于 〇? 004、0. 008、0. 013、0. 020、0. 025、0. 035、0. 045、0. 065 或甚至 0? 10,并且 r可以大于 0? 004、0. 006、0. 008、0. 015、0. 025、0. 035 或甚至 0? 42。
[0081] 在一個(gè)實(shí)施例中，本公開的介質(zhì)包含COxSy，其中在一個(gè)實(shí)施例中，X為0或?yàn)橹辽?0? 005、0. 01、0. 02、0. 03、0. 04 或甚至 0? 05 ;且至多 0? 07、0. 08、0. 09、0. 1、0. 12、0. 15 或甚至 0? 2 ;并且y為至少 0? 001、0. 005、0. 01、0. 02、0. 03、0. 04、0. 05 或甚至 0? 06 ;且至多 0? 12、 0? 14、0. 15、0. 16、0. 18、0. 2、0. 22、0. 25、0. 3、0. 35 或甚至 0? 4。在一個(gè)實(shí)施例中，碳基質(zhì)具 有基本上由COxSy組成的表面，意味著該表面必然包括碳、氧和硫并且還可以包括其他原 子，只要其他原子不本質(zhì)上影響本發(fā)明的基本和新型性質(zhì)。換句話講，除了碳、氧和硫，基 質(zhì)的表面包含總計(jì)小于10%或甚至小于5%的其他原子。這些其他原子可源于熱處理期 間使用的起始物質(zhì)和/或氣氛。以組合物的重量計(jì)，雜質(zhì)通常為小于5%、2%、1%、0. 1%、 0. 05%或甚至0. 01 %的具體雜質(zhì)原子。
[0082] 在一個(gè)實(shí)施例中，反應(yīng)產(chǎn)物的碳、氧和硫彼此化學(xué)相互作用，意味著這些元素可化 合（即鄰接元素之間的共價(jià)化學(xué)鍵合）或非鄰接元素之間可存在較弱相互作用，諸如氫鍵。
[0083] 在一個(gè)實(shí)施例中，本發(fā)明的組合物具有高熱穩(wěn)定性。例如，對(duì)于包含COxSy的碳基 質(zhì)，在高達(dá)800°C的溫度（遠(yuǎn)超過硫的沸點(diǎn)）和氮下沒有明顯重量損失，這表明這些組合物 并非僅僅是起始物質(zhì)的物理混合物。
[0084] 基于對(duì)本公開的組合物的分析，在至少一個(gè)實(shí)施例中，硫和氧在碳基質(zhì)的表面上 化合。氧和碳為碳基質(zhì)表面的整體部分，并且加熱到400°C不易除去。結(jié)構(gòu)和鍵合的性質(zhì) 是復(fù)雜的。包含COxSy的碳基質(zhì)的謹(jǐn)慎去卷積XPS(X射線光電子能譜）光譜反映出硫處 于四種不同的化學(xué)環(huán)境，并且S2p3/2鍵合能為約162. 0、164. 3、165. 8和168. 9eV[C(ls)= 285.OeV]。它們因此以三個(gè)正式價(jià)態(tài)[S(VI)、S(IV)和S(II)]和四種不同化學(xué)環(huán)境含有化 學(xué)組合的硫。這些化學(xué)環(huán)境為：（I)S(VI)，如在SO42或有機(jī)砜，C-SO2-C中；（2)S(IV)，如在 有機(jī)亞砜、C-SO-C中；(3)S(II)，如在噻吩中；和（4)S(II)，如在有機(jī)硫化物，C-S-C或二硫 化物，C-S-S-C中。
[0085] 在一個(gè)實(shí)施例中，反應(yīng)產(chǎn)物的體密度大于0? 50、0? 57、0? 60或甚至大于0? 65g/cc。
[0086] 在一個(gè)實(shí)施例中，反應(yīng)產(chǎn)物的灰分含量小于4%或小于3%或甚至小于2%。
[0087] 由于硫與臭雞蛋味相關(guān)，并且本公開涉及處理水性溶液（例如，飲用水）的用途， 這可能會(huì)阻礙人們使用含硫材料來處理飲用水。然而，有利地，雖然本文所公開的反應(yīng)產(chǎn)物 包含硫并且在一些情況下包含大量硫（例如，10重量％ )，但反應(yīng)產(chǎn)物不具有明顯氣味。
[0088] 碳?jí)K
[0089] 在一個(gè)實(shí)施例中，將反應(yīng)產(chǎn)物設(shè)置在基體中以形成過濾器。該基體可以是管表面 上或允許水性溶液通過其的另一種結(jié)構(gòu)內(nèi)的幅材、含聚合物的復(fù)合材料塊。在一個(gè)實(shí)施例 中，反應(yīng)產(chǎn)物可與粘合劑材料諸如聚乙烯例如超高分子量聚乙烯或高密度聚乙烯（HDPE) 共混并壓縮。在另一個(gè)實(shí)施例中，反應(yīng)產(chǎn)物可加載到幅材諸如吹塑微纖維中，其可如或可不 如美國(guó)專利公布No. 2009/0039028 (Eaton等人）中所述被壓實(shí)，該專利全文并入本文。
[0090] 在一個(gè)實(shí)施例中，反應(yīng)產(chǎn)物對(duì)汞的減少較敏感。在一個(gè)實(shí)施例中，反應(yīng)產(chǎn)物對(duì)水性 溶液中鉛的減少不敏感。
[0091] 在一個(gè)實(shí)施例中，基體（包括本公開的反應(yīng)產(chǎn)物）還包含氧化物或硅酸鹽形式的 鈦的粒子?？蓪⑦@些粒子加入基體中以改善非期望金屬諸如鉛的除去。通常，這些粒子具 有20至50微米的尺寸。如果與本文所公開的反應(yīng)產(chǎn)物結(jié)合使用，則可使用減少量的鈦粒 子。
[0092] 在一個(gè)實(shí)施例中，包含本文所公開的反應(yīng)產(chǎn)物的本公開過濾介質(zhì)基本上不含氧化 物或硅酸鹽形式的鈦的粒子，或其他金屬清除化合物。如本文所用，基本上不含金屬清除物 意指小于5、4、3、2或甚至1重量％存在于過濾介質(zhì)中。
[0093] 負(fù)載量，表示為以過濾器（包含反應(yīng)產(chǎn)物、基體和另外的添加劑）的總重量計(jì)的反 應(yīng)產(chǎn)物的重量，其可根據(jù)所用的基體而變化。在一個(gè)實(shí)施例中，反應(yīng)產(chǎn)物的量占過濾器的 至少10、25、40、50、60、75或甚至80質(zhì)量％ ;至多90、92、95、97或99質(zhì)量％或甚至100質(zhì) 量％。例如，當(dāng)使用碳?jí)K時(shí)，過濾器可包含約50-85質(zhì)量％的反應(yīng)產(chǎn)物，而對(duì)于碳加載的幅 材，過濾器可包含約80-95質(zhì)量％的反應(yīng)產(chǎn)物。
[0094] 在一個(gè)實(shí)施例中，反應(yīng)產(chǎn)物設(shè)置在流體導(dǎo)管中，其中流體導(dǎo)管流體地連接到流體 入口和流體出口。此類系統(tǒng)可包括填充床。
[0095] 臉去
[0096] 本公開的介質(zhì)可用于從流體流，具體是液體流體流，更具體為水性流體流中除去 氯胺和萊。
[0097] 氯胺由氨和氯（次氯酸鹽）之間的水性反應(yīng)形成。因此，將氨（NH3)加入氯化系 統(tǒng)使氯轉(zhuǎn)化為氯胺。具體地講，低濃度的一氯胺（下文中稱為"氯胺"）來自飲用水源的消 毒。在一個(gè)實(shí)施例中，在如本文所公開使水性溶液與本公開的介質(zhì)接觸之后，所得水性溶液 包含減少量的氯胺。
[0098] 存在于飲用水源中的不期望的金屬包括汞。使用通常在使用點(diǎn)式水過濾器中 使用的鈦基介質(zhì)時(shí)，萊比鉛更難除去。國(guó)家公共衛(wèi)生基金組織（NationalSanitation Foundation)NSF/ANSI標(biāo)準(zhǔn)第53號(hào)（"飲用水處理裝置，健康影響"（Drinkingwater TreatmentUnits,HealthEffects))可用于測(cè)試萊的減少。用于除去的過濾介質(zhì)的除去能 力的量度是用水中的6ppb汞測(cè)試過濾介質(zhì)并且測(cè)量經(jīng)處理的加侖數(shù)直到觀察到超過2ppb 的穿透點(diǎn)。
[0099] 在上文引用的申請(qǐng)人之前的申請(qǐng)案中，已發(fā)現(xiàn)在各種反應(yīng)物諸如含硫化合物和/ 或含硫和氮的化合物的存在下熱處理碳基質(zhì)產(chǎn)生了對(duì)于除去氯胺有活性的材料。已發(fā)現(xiàn)與 未處理活性炭（包括用于除去氯胺的市售活性炭）相比，這些材料具有類似或甚至更高的 從水性溶液中除去氯胺的活性?，F(xiàn)已發(fā)現(xiàn)除了除去氯胺之外，反應(yīng)產(chǎn)物還可減少水性樣品 中某些不期望的金屬、特別是汞的水平。這是有利的，因?yàn)閱我唤M分可起到多種作用（除去 氯胺和汞等）并且加入過濾器中的傳統(tǒng)金屬清除化合物可能較昂貴。此外，出乎意料的是， 如本文所公開的一種碳處理可用于引入碳基質(zhì)除去兩種非常不相似的化學(xué)品即氯胺和汞 的能力。
[0100] 當(dāng)溶液與介質(zhì)接觸時(shí)，本公開的介質(zhì)減少了水性溶液中的氯胺和汞的量。在一個(gè) 實(shí)施例中，水性溶液包含3ppm至小于0. 5ppm的氯胺。在與介質(zhì)接觸后，水性溶液具有減少 到0.Ippm或更少的氯胺含量。例如，在一個(gè)實(shí)施例中，當(dāng)用包含3ppm氯胺的溶液測(cè)試時(shí)， 氯胺的量減少至少70%、75%、80%、85%、90%、95%、99%或甚至100%。在一個(gè)實(shí)施例 中，水性溶液包含約6ppb汞，在與介質(zhì)接觸后，水性溶液具有減少的2ppb或更小的汞含量。 例如，在一個(gè)實(shí)施例中，當(dāng)用包含15ppb氯仿的溶液測(cè)試時(shí)，汞的量減少至少50%、60%、 65%、70%、75%、80%、85%、90%、95%、99% 或甚至 100%。
[0101] 在一個(gè)實(shí)施例中，本公開的介質(zhì)具有除去氯胺的高容量（例如，以每體積反應(yīng)產(chǎn) 物所除去的氯胺的量計(jì)，至少0.lg/cc或甚至0.2g/cc)。在一個(gè)實(shí)施例中，使用本公開的介 質(zhì)制備的過濾介質(zhì)具有除去含汞金屬化合物的高容量（例如，以每體積反應(yīng)產(chǎn)物所除去的 汞的量計(jì)，至少〇. 〇〇〇25g/cc或甚至0. 0005g/cc)。該容量，進(jìn)而水的通過量，是用于設(shè)計(jì)具 有可接受地長(zhǎng)的使用壽命的過濾器的關(guān)鍵。
[0102] 包含本文所公開的反應(yīng)產(chǎn)物的碳?jí)K樣品的容量（或使用壽命）作為在流出物中氯 胺濃度升至〇. 5mg/L以上之前達(dá)到的通過量記錄。在一個(gè)實(shí)施例中，當(dāng)用3ppm氯胺測(cè)試 時(shí)介質(zhì)在9. 5秒的空床接觸時(shí)間時(shí)在3ppm氯胺下每克介質(zhì)將具有至少0. 05、0. 1或甚至 〇. 19g氯胺的容量。
[0103] 在設(shè)計(jì)過濾介質(zhì)中，還有利的是具有能夠與所關(guān)注污染物快速反應(yīng)的介質(zhì)。已發(fā) 現(xiàn)，使用本文所公開的反應(yīng)產(chǎn)物制成的過濾介質(zhì)可提供快速反應(yīng)速率，因此得到用于除去 氯胺和/或某些不期望的金屬化合物的良好性能且空床接觸時(shí)間低至3至5秒。空床接觸 時(shí)間被定義為以加侖計(jì)的過濾器體積除以以加侖/秒計(jì)的水流量。快速且有效地除去氯胺 和/或不期望的金屬化合物的能力是減小過濾器所需尺寸的關(guān)鍵。在許多應(yīng)用中，空間是 受限的，因此使過濾器體積"小型化"是得到顧客認(rèn)可的關(guān)鍵?？臻g受限的應(yīng)用包括冷藏機(jī) 過濾器、水龍頭端部過濾器、工作臺(tái)面的過濾器、用于便攜式和家用透析系統(tǒng)的過濾器、重 力流裝置（儲(chǔ)罐）和進(jìn)入點(diǎn)家用過濾器。因此，本文所公開的介質(zhì)可擴(kuò)展對(duì)于顧客而言從 水中除去氯胺和重金屬化合物是可行且所需的應(yīng)用的范圍。目前，用于上述應(yīng)用的此類過 濾器在容量方面太大或太低而對(duì)于廣泛的使用者而言不實(shí)用。
[0104] 如本文所公開的反應(yīng)產(chǎn)物可用于下列應(yīng)用：家用或商用的使用點(diǎn)式或集中處理式 過濾器，以及用于滲析水以便除去水性流中的污染物（諸如氯胺、汞等）的過濾器。
[0105] 如本文所公開的反應(yīng)產(chǎn)物可不僅用于除去氯胺和/或有機(jī)化合物，還可用于除去 其他污染物。如美國(guó)臨時(shí)申請(qǐng)No. 61/777017和61/875998(與本申請(qǐng)同日提交，其全文以引 用方式并入本文）所示，可使用所述反應(yīng)產(chǎn)物除去有機(jī)化合物（諸如三鹵甲烷如氯仿）和/ 或氯。在一些情況下，由于供水系統(tǒng)的變化，水性溶液從處理源到使用點(diǎn)暴露于污染物，因 此最終使用者可能不知道其水性流中有什么污染物。從而，可能需要專用于每種污染物的 多種過濾器。擁有能夠除去多種污染物的過濾介質(zhì)可節(jié)省占地尺寸和/或費(fèi)用。在一些情 況下，供