14KV，IOmA)下運(yùn)行。半 球電子能量分析器以160eV的恒定通能運(yùn)行以獲得全譜，并以20eV的恒定通能運(yùn)行以獲得 高分辨譜。結(jié)合能（BE)標(biāo)度相對于CIs峰的BE進(jìn)行校準(zhǔn)。以相對于樣品表面的90°飛 離角獲得光譜。用PHIMultiPakV8.2B, 2006和CasaXPS版本2.3. 16Dev41軟件進(jìn)行數(shù) 據(jù)處理。在對適當(dāng)Scofield電離截面進(jìn)行校正后，由所測量的全譜中的光電子峰面積來計(jì) 算表面組成。所報(bào)告的總原子濃度是由在多個(gè)隨機(jī)選擇的樣品區(qū)域處收集的全譜得出的平 均值。通過Cls、0ls、NIs和S2p核層光譜的去卷積/曲線擬合分析來測定催化官能團(tuán) 的表面含量。該曲線擬合分析基于疊加的高斯/洛倫茲GL(Gaussian/LorentzianGL)函 數(shù)以及Shirley類型背景扣除。
[0153] 制備碳塊樣品
[0154] 將40cm3的所選碳基質(zhì)（80X325目標(biāo)稱粒度）加入摻混機(jī)中。在最大未壓縮 密度下測定碳的體積。在其最大未壓縮密度下測量40cm3的TiconaGUR2126超高分 子量聚乙烯（UHMffPE)粉末（得自肯塔基州佛羅倫薩的泰科納工程聚合物公司（Ticona EngineeringPolymers，F(xiàn)lorenceKY))，并將其置于慘混機(jī)中。將碳和UHMffPE共混3分 鐘。隨后，將混合物定量地轉(zhuǎn)移到具有中空圓柱形芯體的圓柱形模具，其尺寸為1.35英 寸（34. 3mm)外徑、0. 375英寸（9. 5mm)內(nèi)徑和3. 6英寸（91. 4mm)長度。使用如美國專利 No. 8, 206, 627 (Stouffer等人）中所述的脈沖填充法將模具填充到最大未壓縮密度。覆蓋 該模具并隨后在180°C下在對流烘箱中加熱50分鐘。在加熱后，立即用活塞將模具壓縮到 3.1英寸（78. 7_)的固定塊長度。將模具冷卻到室溫，并且將所得碳塊從模具中取出。使 用熱熔膠將端蓋施加到該塊。
[0155] 碳基質(zhì)A
[0156] 碳基質(zhì)A為基于木材的活性炭（標(biāo)稱80X325目，以商品名"AQUAGUARD325"得 自南卡羅來納州北查爾斯頓的美德維實(shí)偉克特種化學(xué)品公司（MeadWestvacoSpecialty Chemicals,NorthCharleston,SC))，以原樣使用而無進(jìn)一步處理。碳基質(zhì)A是目前以專 門設(shè)計(jì)用于控制水中的氯胺、氯、味道和氣味的形式而商業(yè)銷售的。據(jù)稱其具有無與倫比 的高氯胺容量，并且是針對氯胺減少容量較重要的使用點(diǎn)式水過濾器所選擇的催化碳。參 見2012年6月修訂的產(chǎn)品手冊"AQUAGUARD200和325 :催化活性炭"（AQUAGUARD200and 325:CatalyticActivatedCarbon)。
[0157] 碳基質(zhì)B
[0158] 碳基質(zhì)B為椰子殼活性炭（標(biāo)稱80X325目，以商品名"PGW-100MP"得自日本大 阪的可樂麗化學(xué)株式會社（KurarayChemical,Osaka,Japan))。其具有標(biāo)稱100微米的中 值粒度。
[0159] 碳基質(zhì)C
[0160] 碳基質(zhì)C為椰子殼活性炭（標(biāo)稱80X325目，以商品名"PGW-120MP"得自日本大 阪的可樂麗化學(xué)株式會社（KurarayChemical,Osaka,Japan))。其具有標(biāo)稱120微米的中 值粒度。
[0161] 碳基質(zhì)1
[0162] 將碳基質(zhì)B在坩堝中加熱到180°C，然后在攪拌下加入單質(zhì)硫（0. 2g硫/克碳，得 自馬薩諸塞州沃德希爾的阿法埃莎公司（AlfaAesar，WardHill,MA)，-325目，99. 5%)。 硫熔化并且摻入到碳基質(zhì)B中。
[0163] 將松散配合的蓋子置于裝有碳基質(zhì)-硫混合物的坩堝上。隨后將坩堝置于氮?dú)獯?掃的馬弗爐中，平衡到550°C并且保持在該溫度下30分鐘。從爐中取出坩堝并且轉(zhuǎn)移到氮 氣吹掃的容器中以便冷卻到接近室溫。當(dāng)按照上述"氫、氮和硫的燃燒分析"工序測試時(shí)， 發(fā)現(xiàn)碳基質(zhì)1具有8. 44重量％的硫、0. 12重量％的氮，并且氫低于檢測極限。
[0164] 碳基質(zhì)2
[0165] 以與碳基質(zhì)1相同的方式制備碳基質(zhì)2。當(dāng)按照上述"氫、氮和硫的燃燒分析"工 序測試時(shí)，發(fā)現(xiàn)碳基質(zhì)2具有14. 79重量％的硫，并且氫和氮含量低于檢測極限（0. 10重 量％ )O
[0166] 碳基質(zhì)3
[0167] 以與碳基質(zhì)1相同的方式制備碳基質(zhì)3,不同的是使用碳基質(zhì)C代替碳基質(zhì)B。當(dāng) 按照上述"氫、氮和硫的燃燒分析"工序測試時(shí)，發(fā)現(xiàn)碳基質(zhì)3具有15. 43重量％的硫，并且 氫和氮含量低于檢測極限（〇. 10重量％ )。
[0168] 碳基質(zhì)4
[0169] 如碳基質(zhì)2中那樣制備碳基質(zhì)4,并且通過以上"表面分析"方法進(jìn)行測試。發(fā)現(xiàn) 碳基質(zhì)4包含91. 1原子％的碳、0. 6原子％的氮、2. 1原子％的氧和5. 3原子％的硫。在樣 品表面上的5. 3原子％的硫中：7. 4%處于-2氧化態(tài)，65. 9 %處于0氧化態(tài)，13. 4%處于+2 氧化態(tài)，9. 5 %處于+4氧化態(tài)并且3. 8 %處于+6氧化態(tài)。
[0170] 碳基質(zhì)5
[0171] 如碳基質(zhì)3中那樣制備碳基質(zhì)5,并且通過以上"表面分析"方法進(jìn)行測試。發(fā)現(xiàn) 碳基質(zhì)5包含92. 1原子％的碳、0.4原子％的氮、2. 3原子％的氧和5. 1原子％的硫。在樣 品表面上的5. 1原子％的硫中：7. 5 %處于-2氧化態(tài)，62. 2 %處于0氧化態(tài)，14. 1 %處于+2 氧化態(tài)，10. 6 %處于+4氧化態(tài)并且5. 6 %處于+6氧化態(tài)。
[0172]實(shí)例 1
[0173] 按照上述"制備碳塊樣品"工序?qū)⑻蓟|(zhì)1制備成碳塊。
[0174] 比較例A
[0175] 按照上述"制備碳塊樣品"工序?qū)⑻蓟|(zhì)A制備成碳塊。
[0176] 實(shí)例1和比較例A各自獨(dú)立地按照氯胺除去測試進(jìn)行測試。圖1中示出了對于實(shí) 例1和比較例A而言所檢測的氯胺的量與以加侖計(jì)的通過量的關(guān)系。碳塊樣品的容量被報(bào) 告為在流出物中的氯胺濃度升高到0. 5mg/L以上之前所達(dá)到的通過量。對于用碳基質(zhì)1 (實(shí) 例1)制備的碳塊而言，容量為約440加侖，而用碳基質(zhì)A(比較例A)碳塊制備的碳塊為約 40加侖。
[0177]實(shí)例 2
[0178] 用下列物質(zhì)填充摻混機(jī)：50重量％的碳基質(zhì)2、20重量％的碳基質(zhì)3、7重量％ 的TiconaGUR2126超高分子量聚乙烯（UHMffPE)粉末（得自肯塔基州佛羅倫薩的泰科 納工程聚合物公司）和18重量％的Ticona⑶R4150-3超高分子量聚乙烯（UHMffPE)粉 末（得自肯塔基州佛羅倫薩的泰科納工程聚合物公司）。將碳基質(zhì)和UHMffPE共混3分 鐘。隨后，將混合物定量地轉(zhuǎn)移到具有中空圓柱形芯體的圓柱形模具，其尺寸為1. 35英寸 (34. 3mm)的外徑、0.375英寸（9. 5mm)的內(nèi)徑和3. 6英寸（91.4mm)的長度。使用如美國專 利No. 8, 206, 627 (Stouffer等人）中所述的脈沖填充法將模具填充到最大未壓縮密度。覆 蓋該模具并隨后在180°C對流烘箱中加熱50分鐘。在加熱后，立即用活塞將模具壓縮到4. 5 英寸（Ilcm)的固定塊長度。將模具冷卻到室溫，并且將所得碳塊從模具中取出。使用熱熔 膠將端蓋施加到該塊并且將該塊置于過濾器殼體中。
[0179] 按照上述粒子減少測試來測試實(shí)例2。該測試表明2微米粒子減少>99. 98%。
[0180] 比較例B
[0181] 以如在以上實(shí)例2中所述的相同方式制備碳塊，不同的是碳基質(zhì)2被替換為碳基 質(zhì)B并且碳基質(zhì)3被替換為碳基質(zhì)C。
[0182] 按照汞除去測試來測試實(shí)例2和比較例B的汞減少。結(jié)果示于圖2 (實(shí)例2-以一 式兩份運(yùn)行）和圖3(比較例3-以一式兩份運(yùn)行）中。比較例B除去汞的容量為100加侖， 而實(shí)例2的容量超過700加侖。注意：在700加侖時(shí)終止測試之前，未超過汞的最大污染物 水平。
[0183] 在不脫離本發(fā)明的范圍和實(shí)質(zhì)的前提下，本發(fā)明的可預(yù)知修改和更改對于本領(lǐng)域 的技術(shù)人員來說將顯而易見。本發(fā)明不應(yīng)受限于本申請中出于示例性的目的所示出的實(shí)施 例。如果在本說明書和以引用方式并入本文的任何文件中的公開內(nèi)容之間存在沖突或矛盾 之處，則以本說明書為準(zhǔn)。
【主權(quán)項(xiàng)】
1. 一種從水性溶液中除去氯胺和汞的方法，所述方法包括： 提供包含氯胺和汞的水性溶液；以及 使所述水性溶液與包含多孔碳基質(zhì)的介質(zhì)接觸，其中所述多孔碳基質(zhì)包含至少1. 5質(zhì) 量％的硫。2. 根據(jù)權(quán)利要求1所述的方法，其中所述多孔碳基質(zhì)主要為微孔的。3. 根據(jù)權(quán)利要求1所述的方法，其中所述多孔碳基質(zhì)的表面包含COxSy物質(zhì)，其中X不 超過0. 1，并且y為0.005至0.3。4. 根據(jù)權(quán)利要求1所述的方法，其中所述多孔碳基質(zhì)還包含氮，并且所述硫與氮的總 和為至少4. 0質(zhì)量％。5. 根據(jù)權(quán)利要求1所述的方法，其中所述多孔碳基質(zhì)為活性炭。6. 根據(jù)權(quán)利要求1所述的方法，其中基于XPS表面分析，至少0. 2質(zhì)量％的所述介質(zhì)包 含處于高于0的氧化態(tài)的硫。7. 根據(jù)權(quán)利要求1所述的方法，其中所述介質(zhì)的體密度大于0. 6g/cc。8. 根據(jù)權(quán)利要求1所述的方法，其中所述介質(zhì)的灰分含量小于3%。9. 一種從水性溶液中除去有機(jī)化合物的方法，所述方法包括： 使包含至少〇. 5ppm的氯胺和汞的水性溶液與包含具有至少1. 5質(zhì)量％硫的多孔碳基 質(zhì)的介質(zhì)接觸，以及收集所述洗出液，其中所述洗出液包含小于〇. Ippm的氯胺。10. -種方法，所述方法包括： 提供通過對（i)碳載體的表面和（ii)包含硫的反應(yīng)物化合物進(jìn)行熱處理而制備的介 質(zhì)；以及 使所述介質(zhì)與包含氯胺和汞的水性溶液接觸， 其中在與所述介質(zhì)接觸之后，所述水性溶液具有減少量的氯胺和減少量的汞。
【專利摘要】本文描述了一種從水性溶液中除去汞的方法，所述方法包括：提供包含氯胺和汞的水性溶液；以及使所述水性溶液與包含多孔碳基質(zhì)的介質(zhì)接觸，所述多孔碳基質(zhì)包含至少1.5質(zhì)量％的硫。
【IPC分類】C02F1/58, C02F1/68, C02F1/28
【公開號】CN105102377
【申請?zhí)枴緾N201480014578
【發(fā)明人】馬克·R·斯托弗, 梅雷迪思·M·多伊勒, 安格拉·M·莫雷諾, 埃里克·C·彭伯頓, 艾倫·R·西德爾
【申請人】3M創(chuàng)新有限公司
【公開日】2015年11月25日
【申請日】2014年3月3日
【公告號】CA2904929A1, WO2014164013A1