專利名稱：一種包含鎢基浸漬劑并用于從空氣或其它氣體中過濾污染物的廣譜過濾系統(tǒng)的制作方法
技術領域：
本發(fā)明涉及用于從空氣或其它氣體中去除污染物的過濾介質。更具體地說，本發(fā)明涉及這樣的介質，其結合有至少一種過濾介質顆粒，所述過濾介質顆粒結合有含鎢材料和其它浸漬劑，以便提供廣譜過濾性能。
背景技術：
具有大的表面積的基質顆粒，例如活性炭、氧化鋁、沸石等等，被廣泛用于空氣過濾，這是因為這些材料具有能去除大范圍不同材料的能力。這些材料的過濾特性來自于高度多孔的或者復雜的表面結構。對于活性炭來說，其表面多孔性來自于制造過程“活化”階段中的控制氧化?；钚蕴恳呀浻糜谶^濾空氣數(shù)十年了。
碳通過直接吸附從空氣中去除污染物的能力取決于氣體分子和碳表面之間的分子級相互作用。這種相互作用的程度取決于以下因素碳的物理和化學表面性能，氣體化合物的分子形狀和大小，氣體化合物在所要過濾的氣流中的濃度，在碳床中的停留時間，溫度，壓力，以及其它化學物質的存在。根據經驗，對于單一的污染物，吸附的程度主要取決于沸點。通常，沸點越高，碳去除化學物質的能力越大。
因此，碳本身沒有很大的能力來去除沸點較低的氣體。人們已經想出處理方法，其中將化學物質涂覆在碳上，以對沸點較低的氣體提供過濾能力。這些處理方法通常稱為“浸漬”法，處理得到的產品是“浸漬”碳。
在本世紀進程中，浸漬技術的不斷發(fā)展使得人們已得到多種浸漬劑來去除大范圍的不同化學物質。在戰(zhàn)爭期間，當實際的和察覺到的威脅促使專用碳的開發(fā)時，浸漬技術的發(fā)展是加速進行的。但是，軍用和工業(yè)用的過濾介質顆粒類型之間迄今一直存在差別。軍事上的要求使得過濾介質顆粒必須能去除一定范圍的化學物質，由此開發(fā)了多組分浸漬劑配方。在工業(yè)中，有害物的性質事先是知道的，實際措施是選擇一種適用于已知有害物的過濾器。因此，人們開發(fā)了有能力去除具體某一種化學物質或一類化學物質的過濾器以用于工業(yè)應用。
隨著時間的過去，用于選擇和使用呼吸保護裝置的規(guī)范組織與認可體系一起得到發(fā)展，從而保證市場上裝置的設計能夠滿足必要的性能要求。出于工業(yè)目的，這樣的認可體系已經在國際上形成。這些包括在歐洲和世界其它國家被廣泛采用的歐洲標準體系。另外的例子是在美國、加拿大和某些其它國家采用的美國職業(yè)安全與健康國立研究所的認可要求。對于軍事上的要求，性能規(guī)格是根據每個國家的需要確定的，但在北大西洋條約組織中存在一些國際間認可的標準。
第一個將碳處理以去除多種軍事上的氣體的美國專利是在第一次世界大戰(zhàn)中為保護人身安全而作的開發(fā)中誕生的，在當時的戰(zhàn)爭中化學品被過多使用。Joshua C.Whetzel和R.E.Wilson的專利(美國專利1,519,470，1924年)披露了可使用碳酸銅的氨溶液來浸漬顆粒狀活性炭。該技術成為公知的“Whetlerization”，所得碳產品為“Whetlerite”。在過去的時間內，該技術已經發(fā)展出很多變化(美國專利2,920,050，美國專利2,920,051，德國專利1,098,579，法國專利1,605,363，日本專利7384,984，捷克專利149,995)。
在第二次世界大戰(zhàn)中，對浸漬碳的使用進行了實質性技術研究。在此領域內的美國研究總結在文獻“Military Problems with Aerosols andNonpersistent Gases”的第4章“Impregnation of Charcoal”(Grabenstetter，R.J.和Blacet，F(xiàn).E.著，Division 10 Report of US NationalDefense Research Committee(1946)，第40-87頁)中。此報告深入地提供了大量浸漬劑配方。
英國開發(fā)了一種略微不同的浸漬方法。其中，在碳化和活化之前將一氧化銅與煤混合，使得活性炭含有在其整個結構中分布的金屬銅。這種材料是第二次世界大戰(zhàn)使用的過濾器碳的基礎。
通過施加胺吡啶，或者單獨用重鉻酸鈉形式的鉻來浸漬，碳去除氯化氰(CK)的能力得以提高。這種形式的碳與吡啶浸漬劑一起用于20世紀70年代制造的軍用呼吸過濾器。
第二次世界大戰(zhàn)后，人們研究了在浸漬碳中添加有機物是如何提高保存期的。在英國、法國和其它地方開展了用不同的胺進行的實驗。一種這樣的材料被發(fā)現(xiàn)能提高針對氯化氰的保存期，這就是三亞乙基二胺(也以其它名稱而被公知，例如TEDA、DABCO或1，4-二氮雜二環(huán)-2，2，2-辛烷)。當被浸漬在碳上時，發(fā)現(xiàn)TEDA本身能直接與氯化氰反應，也非常有能力去除甲基溴和甲基碘。TEDA可強烈地吸附在碳上，并且穩(wěn)定，在低含量下也有效，并且與其它胺化合物相比具有最小的毒性。TEDA在室溫下是固體，但容易升華。
傳統(tǒng)上，鉻在軍事應用中作為碳的浸漬劑，這是因為它有助于符合要求地去除氰化氫和氯化氰(CK)。因為鉻的六價離子被認定是一種有可能導致肺癌的物質，因此在近期以及回溯到以前在20世紀70年代早期所開展的研究探索了一些配方，其中浸漬劑避免使用鉻酸鹽或減少鉻酸鹽用量。
最近，軍事力量的傳統(tǒng)角色已經從多少可預見的戰(zhàn)場沖突變成制造和平和維護和平的角色，以及在緊急事件反應中支持民政當局。這樣的行動可能包括負責解決偶然或故意釋放的化學物質。故意釋放化學物質，稱為“化學恐布手段”，實際已經發(fā)生并以此多次相威脅。這些事件可能涉及傳統(tǒng)上被認為是軍事威脅的化學品或可能涉及通常在工業(yè)中使用的有害化學物質。對這些有害物的處理最終可能涉及民政和軍事當局，并且可能需要能夠達到工業(yè)認可以及軍事性能要求的保護系統(tǒng)。
基于過濾的保護系統(tǒng)適合于個人在離開化學品釋放點一定距離處執(zhí)行各種任務。對于這類情況，最需要能快速地處理有害物而沒有延遲。但是通常延遲可能是不可避免的，這是因為必須首先識別威脅是什么，以便選擇適當?shù)倪^濾器。為了能處理大范圍的可能有害物，必須具有很多不同種類的過濾器的存貨。這會更加需要一種能對很多不同有害物進行防護的過濾器類型。希望的是，這種多用途過濾器能同時滿足工業(yè)和軍事需要。
美國專利No.5,492,882披露了一種用銅化合物、鋅化合物、硫酸銨、水分、鉬化合物和其它制劑浸漬的過濾器介質顆粒。鉬化合物傾向于具有強烈的酸性，并且不但用于幫助針對HCN和氯化氰(CK)的防護，還用于幫助針對諸如氨的堿性氣體的防護。但是，鉬以較高的重量加載量用在這些配方中，從而占據了較大部分的基質顆粒，否則如果鉬是有效的并/或在較低加載量下使用，就可以用其它浸漬劑。鉬化合物傾向于具有強酸性，從而將配方的靈活性限制在那些功能未被鉬化合物的酸性過度削弱的共同浸漬劑上。鉬相比之下也相當貴。
然而，僅是減少或消除配方中的鉬不是一個簡單的任務。主要的挑戰(zhàn)是要發(fā)現(xiàn)一種減少或消除鉬的方法，同時不但仍提供針對HCN和CK的防護，還提供針對氨和其它堿性污染物的防護。
發(fā)明概述本發(fā)明提供具有非常廣泛過濾能力的過濾系統(tǒng)。本發(fā)明提供這樣的過濾系統(tǒng)，其能有效地去除大范圍的污染物，所述污染物包括HCN、氯化氰(CK)、酸性污染物和堿性污染物(例如氨)，而不需要使用含鉬和鉻的材料(但如果需要，也可以任選使用含鉬和鉻的材料)。傳統(tǒng)配方傾向于要求使用鉬材料(或更加有毒的含鉻材料)以獲得同時去除氨和HCN的滿意性能?？扇芜x地從配方中除去鉬，這為配方提供了更大的靈活性(這是因為鉬是強酸性的)，并且避免了與鉬相關的高成本。
本發(fā)明的過濾系統(tǒng)特別適合于個人呼吸保護的主要應用，以去除工業(yè)環(huán)境中的大范圍有毒氣體和蒸氣，以及作為化學戰(zhàn)爭制劑的化學物質。本發(fā)明的過濾系統(tǒng)成功達到了適用的工業(yè)過濾器認可規(guī)范以及國際上承認的軍事過濾器性能規(guī)范所要求的性能水平。本發(fā)明優(yōu)選地涉及對活性炭施加的處理方法，以便提高活性炭去除低沸點有毒氣體的能力。在優(yōu)選應用中，得到的過濾系統(tǒng)與呼吸保護裝置相關用于過濾呼吸的空氣。但是，本發(fā)明的用途并不限于呼吸保護裝置，還可以與工業(yè)過程相關用于凈化空氣或其它氣體。
本發(fā)明的過濾系統(tǒng)的廣泛能力使得可對過濾器進行構造，這可以用于很多用途，包括裝在面罩上，或者將單一或多個過濾器裝在配有動力的空氣凈化呼吸系統(tǒng)上。一種這樣的動力系統(tǒng)可以從明尼蘇達礦業(yè)及制造公司(3M)購買，商品的商標為“BREATHE-EASY”。
有優(yōu)勢的是，本發(fā)明的過濾系統(tǒng)不但具有廣譜過濾性能，而且緊湊和便于使用。例如，本發(fā)明的過濾介質可以結合在與目前的市售過濾系統(tǒng)中所使用的相同的外殼和濾毒罐內。在達到廣譜性能和方便性的同時，還保持優(yōu)秀的空氣流動特性。本發(fā)明過濾介質的氣流阻力容易符合當前的工業(yè)和軍事上的規(guī)范。
由于廣譜的過濾特性，本發(fā)明的過濾系統(tǒng)使人員能反應并進入與化學事件相關的輔助行動中，而這些化學事件中存在的化學物質的準確類型事先不知道或不可預測。這種反應的靈活性避免了對不同過濾器保持大量庫存的需要。在很多情況下，使用此過濾系統(tǒng)使反應行動沒有延遲，這是因為此過濾系統(tǒng)的廣譜防護作用可降低下列行動的緊迫性首先分析待解決的化學物質、鑒別化學物質、再選擇適合的過濾器、而后才對有害物做出反應。
優(yōu)選的是，本發(fā)明的過濾系統(tǒng)包括結合在基質(諸如過濾介質顆粒)中的鎢基材料和其它浸漬劑。這些基質本身就可以使用，或者也可以與其它過濾材料組合使用。例如，含有鎢材料的顆粒可以與高效顆粒過濾介質相互混合、裝成層或者使用，以便對氣體類、蒸氣類和顆粒類污染物提供綜合防護。作為另一個例子，含有鎢材料的顆粒可以與過濾介質顆粒(其構成歐洲標準委員會(CEN)定義的B類過濾材料)相互混合、裝成層或者使用。
在一個方面，本發(fā)明涉及一種過濾系統(tǒng)，其包含具有大的表面積的基質。在所述基質上設置了包括含鎢材料的第一浸漬劑，該第一浸漬劑的量能有效地使過濾介質具有去除HCN污染物的過濾效力。在過濾介質顆粒上的第二浸漬劑的量能有效地使過濾介質具有去除堿性污染物的過濾效力。在所述基質上設置了第三浸漬劑，該第三浸漬劑的量能有效地使過濾介質具有去除酸性污染物的過濾效力。
在另一個方面，本發(fā)明涉及一種過濾介質。該過濾介質包含基質。在所述基質上設置了含銅浸漬劑，該含銅浸漬劑的量能有效地使過所述濾介質具有去除酸性污染物的過濾效力。在所述基質上設置了含鎢浸漬劑，該含鎢浸漬劑的量能有效地使所述過濾介質具有去除HCN污染物的過濾效力。在所述基質上設置了含硫酸鹽的酸性浸漬劑，該酸性浸漬劑的量能有效地使所述過濾介質具有去除堿性污染物的過濾效力。
在另一個方面，本發(fā)明涉及一種制造過濾介質的方法。該方法包括以下步驟將包括單一的或組合的碳酸鹽、硫酸鹽、氫氧化物、含銅材料以及含鎢材料的成分結合在一種或多種混合物中，其中至少一種所述成分包括銨成分。將所述的一種或多種混合物浸漬性地接觸基質，由此形成浸漬過的基質。將所述的浸漬過的基質干燥，其中至少一部分所述干燥過程是在真空中進行的，并且至少一部分所述干燥過程的溫度足以使酸性硫酸鹽化合物在所述基質上原位形成。
在另一個方面，本發(fā)明涉及一種制造過濾介質的方法.該方法包括以下步驟提供信息，該信息指示過濾介質針對有機蒸氣的性能是如何與設置在該過濾介質上能去除HCN的浸漬劑的量相關的。使用所述信息制造過濾介質，該過濾介質包含一定量的能去除HCN的浸漬劑。
在另一個方面，本發(fā)明涉及一種制造過濾介質的方法。該方法包括以下步驟提供信息，該信息指示能去除HCN的浸漬劑的效力與每單位基質所用的所述制劑的摩爾數(shù)之間的關系。使用所述信息制造過濾介質，該過濾介質包含一定量的浸漬在所述基質上的能去除HCN的浸漬劑。
優(yōu)選實施方案詳述下面描述的本發(fā)明的實施方案并不意圖要窮舉或者要將本發(fā)明限制在下面詳細描述所給出的精確形式中。相反，選擇和說明實施方案是為使本領域內的一般技術人員可以認識和理解本發(fā)明的原理和實踐應用。
本發(fā)明的過濾系統(tǒng)一般包含過濾介質，過濾介質包含具有大的表面積的基質，基質浸漬有、或者處理后結合有浸漬劑的有利組合(這將在下面進一步描述)，從而對多種污染物具有過濾效力，這些污染物包括氰化氫、氯化氰、酸污染物、堿污染物、有機蒸氣等等。本發(fā)明不需要采用鉬或鉻(但如果需要，也可以任選使用鉬或鉻)，就可達到這樣廣泛的性能。術語“(具有)過濾效力”一般是指，與沒有浸漬劑的其它相同介質相比，結合有浸漬劑的過濾介質有更高的能力去除氣體混合物中的指定污染物。在優(yōu)選的實施方案中，具有過濾效力是指，根據所需的政府法規(guī)(例如美國的NIOSH標準和/或歐洲的CEN標準)，浸漬劑能針對指定的污染物提供過濾防護。當一種浸漬劑其本身和/或與一種或多種其它浸漬劑組合使用時，這種浸漬劑可以具有這樣的過濾效力。
術語“具有大的表面積的基質”是指表面十分復雜或多孔(優(yōu)選處于某一微觀和/或宏觀級別)的基質，以使得基質能夠浸漬到的浸漬劑的量(以下面進一步描述的至少第一浸漬劑、第二浸漬劑和第三浸漬劑的累積量計)占基質的至少約0.5重量％、優(yōu)選至少約3重量％、更優(yōu)選至少約5重量％或更多。例子包括紡織織物或非織造織物，粘結、熔凝或燒結的塊，具有大的表面積的顆粒和/或類似的材料。具有大的表面積的顆粒是優(yōu)選的。適合的具有大的表面積的基質顆粒傾向具有的BET比表面積至少約為85m2/g，更通常的是至少約為500m2/g到2000m2/g，并且優(yōu)選約為900m2/g到1500m2/g。在實施本發(fā)明時，顆粒的BET比表面積可以通過ISO 92771995中說明的程序測定，其全部內容在此以引用方式并入本文。
具有大的表面積的基質顆粒的代表性例子包括活性炭、沸石、氧化鋁、二氧化硅、催化劑載體、上述材料的組合，以及類似的材料。作為浸漬劑宿主的基質顆?？梢韵嗤虿煌；钚蕴款w粒目前是優(yōu)選組分，占具有大的表面積的基質顆粒的至少一部分、更優(yōu)選的是占其至少基本上全部。適合的活性炭顆?？梢詮暮芏喾N來源得到，包括煤、椰子、泥煤、任何來源的任何活性炭、至少上述兩種的組合和/或類似材料。
基質顆粒優(yōu)選地可以具有微孔性、中孔性和/或大孔性特征，如IUPAC Compendium of Chemical Technology(第2版，1997)的適用版本中所定義。一般量的活性炭基質顆粒會傾向于具有微孔性、中孔性和/或大孔性的組合。特別是對于某些實施方案，其中通過包括溶液浸漬而后真空處理步驟的方法而得到過濾介質顆粒，優(yōu)選的是，本發(fā)明中至少一部分基質顆粒是大孔性的。在這類實施方案中，浸漬劑能更加徹底和完全地浸漬到基質顆粒的孔隙結構中。
具有大的表面積的基質顆?？梢栽诤艽蟮某叽绶秶鷥染哂腥魏纬叽纭＿^濾器工業(yè)中的基質顆粒尺寸一般用粒度表示。粒度的典型表示是“a×b”，其中“a”表示基本上所有顆粒都能通過的網孔密度，“b”表示足以使基本上所有顆粒都不能通過的網孔密度。例如，粒度12×30是指基本上所有顆粒都能通過網孔密度為每英寸12線的網，而基本上所有顆粒都不能通過網孔密度為每英寸30線的網。由粒度12×30表征的過濾顆粒包括直徑為約0.5mm到約1.5mm的顆粒。
合適的基質顆粒粒度的涉及到包括使密度和過濾能力與氣流阻力之間平衡。通常，粒度越細(即，顆粒越小)傾向于不但有較大的密度和過濾能力，同時也有較高的氣流阻力。平衡這些參數(shù)時，“a”通常在5到20的范圍內，“b”通常在15到約40的范圍內，條件是a和b之差一般在約5到約30的范圍內。在實施本發(fā)明時適合的具體粒度包括12×20、12×30和12×40。
為了得到本發(fā)明的過濾介質顆粒，將至少三種浸漬劑浸漬到基質顆粒上或結合在基質顆粒中。第一浸漬劑包括含鎢材料。含鎢材料有助于提供針對諸如HCN和氯化氰(CK)的污染物的過濾效力。而且，含鎢材料傾向于僅是略帶酸性。含鎢材料還有助于提供針對諸如氨之類的堿性污染物的過濾效力。與傳統(tǒng)使用的鉻和/或鉬基浸漬劑相比，含鎢材料在較低摩爾重量加載量下也能提供針對HCN和/或CK的同等防護。
含鎢材料可以以多種不同形式提供，但方便的是以鎢酸鹽的形式提供，因為這可以從商業(yè)渠道獲得。這些鹽的具體例子包括偏鎢酸銨和仲鎢酸銨。雖然偏鎢酸銨的準確化學組成還不確定，但這種鹽在技術文獻中用分子式(NH4)6(H2W12O40)·4H2O標識。仲鎢酸銨在技術文獻中用分子式(NH4)10(H2W12O42)·4H2O標識。與仲鎢酸鹽相比，具有一個或多個適當平衡離子的偏鎢酸鹽是更加優(yōu)選的，因為在顆粒生產過程中生成較少的氨副產物。偏鎢酸鹽在水溶液中也更易溶解。另外，在同等的重量加載量下，偏鎢酸鹽能提供針對HCN的更持久的防護。
浸漬在基質顆粒上的含鎢材料的量可以在寬范圍內改變。如果用量太少，針對CK、HCN和/或NH3的防護就不可能持續(xù)所需的時間長度。另一方面，如果使用較多的含鎢材料，將變成即使加入額外材料也幾乎不能提供任何額外的防護。使用過多的浸漬劑也將占據本來可能被一種或多種其它浸漬劑有利地占據的部分基質顆粒。平衡這些因素，本發(fā)明的代表性實施方案在每100重量份基質顆粒中具有0.5到10重量份、更優(yōu)選為3到6重量份的含鎢材料。
在一些實施方案中，更為有利的是基于摩爾量確定含鎢材料或任何其它浸漬劑的適當加載量。這對于鎢酸鹽特別適合，鎢酸鹽中含有除鎢以外的很多其它元素組成。含鎢材料的明顯優(yōu)勢在于它們在較低摩爾加載量下提供針對需要去除的污染物的優(yōu)秀防護。例如，已經確定，每克基質顆粒僅僅含有約0.001mol鎢的過濾介質顆粒，實際上與每克基質顆粒含有約0.08mol鉬的相同過濾介質顆粒對HCN具有相同的過濾效力。
因此，本發(fā)明還提供一種方法，其中使HCN性能與摩爾加載量關聯(lián)，然后使用這樣的相互關系來幫助更好地配制過濾介質顆粒。具體地說，通常通過實驗得到信息，以確定HCN防護如何隨一種或多種浸漬劑的摩爾加載量變化，這些浸漬劑具有或者在研究中當做具有對HCN的過濾效力。接著使用該信息使過濾介質顆粒具有對應于所需的HCN防護水平的一定量的浸漬劑。使用此方法已經確定，在本發(fā)明的優(yōu)選實施方案中，過濾介質顆粒物每克基質顆粒含有少于約0.025摩爾的鎢，更優(yōu)選地含有少于約0.015摩爾的鎢，最優(yōu)選的是每克基質顆粒含有約0.0001到0.02摩爾的鎢。
還應該認識到，本發(fā)明還中，過濾介質顆粒提供的有機蒸氣防護與設置在顆粒上的或結合在顆粒中的能去除HCN的浸漬劑的量相關。具體地說，根據能去除HCN的浸漬劑的性質，針對有機蒸氣的防護性能一般可以隨著能去除HCN的浸漬劑在所關注的重量加載量形式上的增大而增大和/或減小。這樣，可以提供通常通過初始實驗得到的信息，以確定針對有機蒸氣的防護如何隨一種或多種對HCN具有過濾效力的浸漬劑的摩爾加載量的變化而變化。接著，使用此信息制造含有所需量(例如，平衡了所需有機蒸氣防護和HCN防護水平的量)的能去除HCN的浸漬劑的過濾介質顆粒。
在實施本發(fā)明時也可使用第二浸漬劑。第二浸漬劑是對堿性污染物有過濾效力的一種或多種材料。例如，氨是需要防護的一種典型的堿性污染物。很多這樣的制劑是公知的，這包括酸性材料，例如硫酸氫鹽、氨基磺酸、氯化鋅、這些材料的組合以及類似的材料。需要注意的是，第二浸漬劑的優(yōu)選實施方案包括酸性材料，而第三浸漬劑(在下面說明)的優(yōu)選實施方案包括堿性材料。當使用優(yōu)選的溶液浸漬技術時，同時將酸性和堿性浸漬劑結合在相同基質顆粒中是有技術挑戰(zhàn)性的。為了戰(zhàn)勝這種挑戰(zhàn)，本發(fā)明使用一種優(yōu)選的方法，其中首先將所需的第二和/或第三浸漬劑的前體浸漬到顆粒上，隨后再原位轉化成所需的浸漬劑。因此，酸性和堿性浸漬劑能共同處在相同基質顆粒上并起作用。
硫酸銨為一種中性鹽，其是可以原位轉化成酸性材料的優(yōu)選前體的一個例子。例如，當硫酸銨浸漬到諸如碳粒的基質上、然后干燥并熱處理(例如，在5分鐘到50小時、優(yōu)選18小時到20小時的一段時間內，在約140℃到約450℃加熱、優(yōu)選在約190℃到200℃加熱)，硫酸銨將轉化成相信是包括酸性硫酸氫鹽的酸性材料。硫酸氫鹽有足夠的酸性而能與氨反應，易于從空氣流或其它氣體流中去除氨污染物。這導致裝有得到的浸漬碳的罐具有較長的氨防護時間(service life)。有優(yōu)勢的是，原位形成強酸性硫酸氫鹽避免了過度地降低或破壞也在熱處理過程中存在的和/或原位形成的堿性氧化物/氫氧化物浸漬劑。銨鹽在浸漬溶液中的存在還有助于提高過濾器去除空氣流中有毒甲醛蒸氣的性能。硫酸鹽材料也被認為是有助于控制過濾介質使用過程中的pH值的。代表性過濾介質顆?？梢园?.1重量％到10重量％、優(yōu)選2.5重量％到4.5重量％的含硫酸鹽的材料，來作為前體和/或所需的浸漬劑。
所需的加熱條件取決于一些因素，包括加熱時的設備和氣氛。例如，在真空和/或惰性氣氛中，可以使用較高溫度。在空氣中，可以使用較低加熱溫度，以保持在顆粒的燃點以下。
在實施本發(fā)明時也使用了第三浸漬劑。第三浸漬劑是對酸性污染物具有過濾效力的一種或多種材料。很多這樣的制劑是公知的，這包括含銅材料、水分、碳酸鉀、碳酸氫鉀、這些材料的組合以及類似的材料。作為第三浸漬劑的至少一部分，一種或多種含銅材料是優(yōu)選的。含銅材料在性質上傾向于具有堿性，其有助于從氣流中過濾很多氣體，例如HCN、H2S、酸氣和類似的氣體。銅可以以鹽、氧化物、氫氧化物、金屬或其它化合物提供。基于與上述硫酸銨相同的原因，優(yōu)選的是，銅先以某種鹽的形式提供，然后至少部分通過熱處理原位轉化成較為堿性的化合物，例如氧化物和/或氫氧化物。代表性的過濾介質顆?？梢园?.1重量％到15重量％的一種或多種包括銅的浸漬劑。
在實施本發(fā)明時，浸漬劑的酸性和/或堿性特性可以通過將0.1g到5g的浸漬劑溶解在100g水中并測量pH值(如果浸漬劑是水溶性的)來確定。如果溶液的pH值低于7、更優(yōu)選低于約6、更加優(yōu)選低于約5，則浸漬劑是酸性的。如果不是水溶性的，則將浸漬劑分別與酸和堿反應。如果與酸反應，則認為浸漬劑是堿性的。如果與堿反應，則認為浸漬劑是酸性的。如果與酸和堿都反應，則浸漬劑是兩性的，并在去除酸和堿污染物的效力方面起到雙重作用。如本文所用，與酸或堿“反應”意味著，在環(huán)境溫度下，在適合溶劑中在0.01M到0.5M范圍內的適合的相應濃度下，約化學計量數(shù)量的材料反應向著完成進行到至少10％、更優(yōu)選為至少50％。
除了上述的第一浸漬劑、第二浸漬劑和第三浸漬劑，也可以使用一種或多種額外的浸漬劑。作為任選，可以將具有針對HCN、CK和/或類似物的效力的一種或多種額外的浸漬劑與含鎢材料一起使用。這種制劑的例子包括含Cr、V、Mo的化合物和/或鹽及其組合，和/或類似的物質。這些可任選的浸漬劑可以以金屬形式提供，但更通常的是以鹽、氧化物、氫氧化物或類似物的形式提供。如果使用這些能去除HCN的其它浸漬劑，含鎢材料與其每種的重量比分別是優(yōu)選為100∶1到1∶100、優(yōu)選為20∶1到1∶20、更優(yōu)選為10∶1到1∶10。
但是，由于鉻的六價形式被認定是一種可能的致癌材料，因此過濾介質顆粒優(yōu)選地不含有可檢測到數(shù)量的Cr(VI)，更優(yōu)選地含有有可檢測到的任何價態(tài)的Cr，這是因為其它價態(tài)形式的Cr(例如Cr(III))可以氧化成Cr(VI)。釩也涉及到毒性方面的關注。因此，過濾介質顆粒優(yōu)選地不含有可檢測到數(shù)量的任何價態(tài)的釩。與鎢材料相比，鉬材料具有相對較強的酸性。因此，過濾介質顆粒優(yōu)選地不含有可檢測到數(shù)量的任何價態(tài)的鉬。特別優(yōu)選的實施方案不含有可檢測到數(shù)量的鉬、釩和鉻。如本文所用，如果每克基質顆粒中金屬(諸如鉻、釩或鉬)的量少于0.01g、優(yōu)選為0.001g、更優(yōu)選為0.0001g，則認為該金屬不可被檢測到。因此，即使作為雜質時這些材料可以有痕量存在，這些材料也仍不可被檢測到。在本發(fā)明中，如果存在這些材料的話，則這些材料的量可以用元素分析法(例如原子吸收法)測定。
可以使用的其它可任選的浸漬劑包括含有其它過渡金屬的一種或多種浸漬劑。這些浸漬劑的例子包括含有Zn、Ag、Ni、Co的材料及其組合，以及類似的材料。選擇這樣的一種或多種其它過渡金屬浸漬劑，以結合在多個第一過濾介質顆粒內，這取決于所需的過濾能力范圍，這是因為每種不同的過渡金屬傾向于對特定的空氣污染物提供防護。不同形式的Zn有助于過濾氣流中的HCN、氯化氰、氰和NH3。本發(fā)明代表性的過濾介質顆?？梢园?重量％到20重量％的一種或多種包括Zn的浸漬劑。Ag傾向于有助于過濾氣流中的含砷氣體。Ag的作用是催化，一般在過濾操作過程中不被消耗。因此，過濾介質顆?？梢园呋肯鄬^少(例如約為0.01重量％到1重量％、優(yōu)選0.1重量％)的一種或多種含Ag浸漬劑。Ni和Co每個都有助于過濾氣流中的HCN。代表性過濾介質顆粒可以分別包含0.1重量％到15重量％的一種或多種含Ni浸漬劑和/或含Co浸漬劑。
除了含有過渡金屬的一種或多種浸漬劑，過濾介質顆?？扇芜x地包含一種或多種其它種類的浸漬劑。例如，在多個第二過濾介質顆粒中可以有利地結合一種或多種具有胺官能的浸漬劑。適合的胺可以是單體、寡聚物或多聚物。如本文所用，術語“單體”是指可以聚合的分子，所述分子在聚合物鏈上形成基本的重復單元。“寡聚物”是指骨架由2到10個單體形成的聚合物。“多聚物”是指骨架由10個以上單體形成的聚合物。
優(yōu)選的胺在室溫下可以是固體或液體。優(yōu)選的胺提供對CK、甲基溴和/或甲基碘的去除能力。適合的胺的代表性例子包括三亞乙基二胺(TEDA)、三乙胺(TEA)、吡啶、吡啶-4-羧酸(P4CA)及其組合和類似的材料。在這些材料中，TEDA是最優(yōu)選的。
結合在過濾介質顆粒中的胺量可以在大范圍內改變。通常，如果使用量太少，則得到的介質的CK防護時間長度可以低于所需值。另外，如果胺使用量太少，則當與其它種類的浸漬劑和/或過濾介質顆粒組合使用時，可能看不到在過濾能力(例如有機蒸氣、CK和氨防護時間長度)中協(xié)同作用方面的提高。另一方面，使用太多的胺可能過度地降低過濾介質顆粒從空氣或其它氣體中去除有機蒸氣的能力。另外，超過一定浸漬劑水平后，使用更多的胺幾乎不能看到額外的益處。平衡這些考慮因素，多個第二過濾介質顆粒一般包含占浸漬過的過濾介質顆粒的總重量的0.5重量％到15重量％、更優(yōu)選為1重量％到5重量％的胺。
在一些實施方案中，水可以是所需的、可任選的浸漬劑。水浸漬劑對酸氣、氨和類似的氣體提供增大的過濾效力。當水存在時，占浸漬過的過濾介質顆粒的總重量的0.2重量％到10重量％、優(yōu)選為1重量％到5重量％的水是適合的。其它適合的浸漬劑請參見文獻Military Problemswith Aerosols and Nonpersistent Gases，Summary Technical Report ofDivision 10，NDRC(1946)，其全部內容在此以引用方式并入本文。
當浸漬到基質顆粒上時，任何浸漬劑的初始形式在制造過程中化學形式可以改變或不改變。例如，如果制造過程包括溶液浸漬之后的加熱干燥處理，則一種或多種浸漬劑可以化學轉變成其它化合物。例如，作為熱處理的結果，一些或所有的銅鹽可以轉變成一氧化銅、氫氧化銅，或其它銅化合物。作為另一個例子，有利的是，硫酸銨被認為可原位轉變成硫酸氫銨，這有助于提供對諸如氨的堿性污染物的過濾防護。浸漬劑可以按照傳統(tǒng)方法結合在多個第一基質顆粒中。這些浸漬劑通常以鹽、氧化物、碳酸鹽或類似物的形式提供，并通過溶液處理、升華過程、流化床過程和類似過程進行浸漬。這些過程的代表性技術已經在文獻中廣泛描述，包括在背景技術部分中引用的專利和文獻。
如果經所需種類的胺浸漬過的過濾介質顆粒不能買得到，則有多種技術可以將胺浸漬到具有大的表面積的顆粒上。這些技術包括(例如)溶液浸漬、流化床法(Ro等人，美國專利5,792,720)，以及低壓升華法(Liang等人，美國專利5,145,820)。當諸如TEDA的固體浸漬到已經包含其它浸漬劑的基質顆粒上時，溶液浸漬可能洗掉其它浸漬劑。為了避免損失掉其它浸漬劑，在這種情況下的浸漬過程優(yōu)選地使用WO02/092223A1中披露的升華技術，其全部內容以引用方式并入本文。
根據本發(fā)明制造過濾介質顆粒的特別優(yōu)選方法，將10到500重量份、優(yōu)選200到350重量份、更優(yōu)選約320重量份的濃縮氫氧化銨溶液(氨占約30重量％)，10到500重量份、優(yōu)選100到200重量份、更優(yōu)選約170重量份的碳酸銨，以及10到500重量份、優(yōu)選100到200重量份、更優(yōu)選約180重量份的硫酸銨，混合溶解在約300到10000重量份、優(yōu)選400到1000重量份、更優(yōu)選400到600重量份的蒸餾水中。當溶液澄清時，將約10到500重量份、優(yōu)選200到350重量份、更優(yōu)選約230重量份的堿式碳酸銅CuCO3·Cu(OH)2混合加入，直到溶液再次沒有未溶解的顆粒。優(yōu)選的是，這是在約30到約50分鐘內完成的。當堿式碳酸銅完全溶解時，加入額外的50到1000重量份、優(yōu)選310到210重量份的蒸餾水。注意，優(yōu)選地在加入鎢或其它過渡金屬的鹽之前溶解銅鹽。如果遵從這個加入順序，則銅鹽容易溶解。
接著，將含有鎢和其它過渡金屬的鹽加入混合物中。這些可以一起加入或順序加入。優(yōu)選的是，含鎢的鹽可以在加入其它過渡金屬鹽之后順序加入。例如，如果配方中含有氯化鋅以及偏鎢酸銨和/或仲鎢酸銨，則首先可以加入氯化鋅。一個代表性配方可以在每500到2000重量份的混合物中包含約1到約500重量份、優(yōu)選5到50重量份的鎢酸鹽，以及0到約15重量份、優(yōu)選1到約5重量份的鋅鹽。在加入這些鹽之后進行混合，直到鹽溶解。在一個實施方案中，這可以在約1小時內完成。
接著，對于每500到2000重量份的混合物，將含有500到2000重量份、優(yōu)選750到1000重量份、優(yōu)選約900重量份的基質顆粒裝在適合的容器中，所述容器可以是例如旋轉錐形真空干燥器，它可以旋轉，便于實現(xiàn)徹底浸漬?；旌衔镆仓糜谌萜髦小Ｈ萜鲀热菸锉痪徛D，例如，轉速在0.5到60rpm、優(yōu)選為1到10rpm，持續(xù)一段充分長的浸泡時間，例如5到60分鐘、更優(yōu)選為約30分鐘。浸泡之后，繼續(xù)旋轉，并啟動干燥過程，持續(xù)充分的時間和溫度。在一個實施方案中，在溫度為約360°F下干燥約16到約18小時。在這些條件下，顆粒被干燥。在干燥過程中，硫酸銨轉變成酸性物質，而銅鹽轉變成堿性物質。
在干燥處理之后，冷卻容器的內容物。在一個實施方案中，容器的溫度降低到60°F以達到冷卻。當這批料充分冷卻時，例如，在等于或低于約125°F的溫度下，可以從容器中取出得到的過濾介質顆粒。如果TEDA是所需的浸漬劑，則可以通過上述的升華過程加入TEDA。
利用下面所述特別優(yōu)選的方法，本發(fā)明的過濾介質顆粒的一個代表性實施方案是通過將基質顆粒浸泡在一種或多種浸漬溶液中形成的，浸漬溶液包括碳酸銨、硫酸銨、氫氧化銨、堿式碳酸銅、偏鎢酸銨、可任選的鋅鹽，以及可任選的TEDA。在浸泡之后，干燥浸漬的顆粒。優(yōu)選的是，至少一部分干燥過程是在真空和/或在較高溫度下進行的。
利用下面所述特別優(yōu)選的方法，本發(fā)明的過濾介質顆粒的另一個代表性實施方案是通過將基質顆粒浸泡在一種或多種浸漬溶液中形成的，浸漬溶液包括碳酸銨、硫酸銨、氫氧化銨、堿式碳酸銅、仲鎢酸銨、可任選的鋅鹽，以及可任選的TEDA。在浸泡之后，干燥浸漬的顆粒。優(yōu)選的是，至少一部分干燥過程是在真空和/或在較高溫度下進行的。
利用下面所述特別優(yōu)選的方法，本發(fā)明的過濾介質顆粒的另一個代表性實施方案是通過將基質顆粒浸泡在一種或多種浸漬溶液中形成的，浸漬溶液包括碳酸銨、硫酸銨、氫氧化銨、堿式碳酸銅、仲鎢酸銨、釩酸銨、可任選的鋅鹽，以及可任選的TEDA。在浸泡之后，干燥浸漬的顆粒。優(yōu)選的是，至少一部分干燥過程是在真空和/或在較高溫度下進行的。
除了上述包含至少三種浸漬劑的第一過濾介質顆粒，本發(fā)明的過濾介質系統(tǒng)還可以包括一種或多種其它類型的過濾介質顆粒，例如美國專利No.5,344,626、5,496,785中披露的那些。這種額外的過濾介質顆?？梢韵嗷セ旌虾?或設置在單獨的濾墊層中，濾墊層被有效地放置，以使得通過系統(tǒng)輸送的流體流接觸到每個濾墊。如果設置在單獨的濾墊層中，則所述的一種或多種額外的過濾介質顆粒也可以放置在上述第一過濾介質顆粒的上游或下游。在一個特別優(yōu)選的實施方案中，本發(fā)明的過濾系統(tǒng)至少將第一過濾介質顆粒結合在第一濾墊中，并且至少將B類過濾介質顆粒結合在第二濾墊中。所述第二濾墊優(yōu)選地放置在第一濾墊的上游，用于加強HCN防護。
上述過濾介質顆粒和B類過濾介質顆粒的相對量可以在大范圍內改變。作為一般的準則，多個第一過濾介質顆粒與多個B類過濾介質顆粒之比在1∶19到19∶1的范圍內，優(yōu)選為1∶5到5∶1，更優(yōu)選為約1∶1。
下面將參考實施例進一步說明本發(fā)明。
實施例和測試方法防護時間使給定組成濃度和流量的氣體待濾物穿透呼吸器濾毒罐的吸附墊而達到指定水平所需的時間稱為呼吸罐防護時間。防護時間顯示了罐內所裝吸附劑的能力，吸附劑用于從待濾物中去除某一組成氣體。通過監(jiān)測該組成氣體的濃度隨時間的變化，當待濾物流出罐時，吸附劑的吸附能力可以被測量的。裝在呼吸器濾毒罐內的候選吸收劑的防護時間的測試，可以根據下述文獻進行，該文獻是美國聯(lián)邦法規(guī)第42類，第1卷，2002年10月1日修訂，第I章第84部分-呼吸保護裝置認可，第I小部分一防毒面具，第84.126節(jié)-濾毒罐臺式試驗；最低要求(42CFR84.126)。在防護時間試驗中使用的氣體包括堿性氣體待濾物-氨NH3、酸性氣體待濾物-二氧化硫SO2、有機蒸氣待濾物環(huán)己烷，以及軍事氣體待濾物-氰化氫HCN。待濾物濃度是，氨為百萬分之一千(1000ppm)，二氧化硫為500ppm，環(huán)己烷為1000ppm，以及氰化氫為1000ppm。每種待濾物所用的載體氣體是相對濕度(RH)為50％的空氣，但對于HCN待濾物來說是70％RH的空氣。評估時使用的總待濾物流速是每分鐘32升(32lpm)，但有機蒸氣待濾物是16lpm，并且HCN待濾物是30lpm。在防護時間結束時每種待濾物的穿透或流穿濃度，對于NH3、SO2、環(huán)己烷和HCN分別是50、5、5和10ppm。在到達穿透濃度時以分鐘為單位記錄防護時間。
用于評估吸附劑的濾毒罐是圓柱形的，內徑是8.25cm。試驗濾毒罐的底是用不銹鋼#80網保持支撐圍成的，該支撐設置成具有充填污染物體積106cm3。為了進行評估，將106cm3的吸附劑裝入濾毒罐，這產生的墊層厚度為2.54cm，墊層的體密度為0.6g/cm3。待濾物通過墊層的迎面速度根據具體的氣體試驗而保持在5-10cm/s。
共軛活度和摩爾效率的側定經處理的吸附劑的共軛活度(CA)是吸附劑性能的一個方便的對比量。共軛活度是通過計算吸附劑去除一系列不同組成氣體試驗中的各個待濾物的防護時間長度(SLT)的總和來測定的。摩爾效率(ME)是經處理的吸附劑相對于外加的浸漬過的成分的效力的度量。摩爾效率是基于經處理的吸附劑的共軛活度與每單位重量吸附劑中浸漬過的材料摩爾加載量之間的關系。
共軛活度與摩爾效率如下CA=Σg=1,2,3...11SLTg]]>ME＝CA/SML其中共軛活度，CA[＝]分鐘氣體g的防護時間長度，SLTg[＝]分鐘吸附劑摩爾加載量，SML[＝]摩爾/克摩爾效率，ME[＝]分鐘·克/摩爾實施例1本發(fā)明經處理的吸附劑的一個例子是通過將活性炭與浸漬溶液接觸并在較高溫度下干燥混合物得到的。12×40GAC型活性炭可通過位于加拿大魁北克省Lachine的Univar Canada有限公司從位于美國俄克拉荷馬州Pryor市的Norit Americas公司購買，其用作處理吸附劑的載體?；钚蕴窟€對吸附劑提供有機蒸氣吸附能力。浸漬溶液的制備是通過將堿性溶液與另外的活性成分混合得到的。堿性溶液的組成是18％氨、11％碳酸銨(NH4)2CO3、11％硫酸銨(NH4)2SO4、45％去離子水，以及15％堿式碳酸銅CuCO3·Cu(OH)2。浸漬溶液的配方是通過將堿性溶液重量百分之二(2pph)的偏鎢酸銨(NH4)6(H2W12O40)·4H2O溶于堿性溶液完成的。為了制備經處理的碳，將3541克浸漬溶液與2000克碳一起加入旋轉錐形真空干燥器(型號12RCVD rotacone，可以從位于美國新澤西州LittleFalls市(郵編07424)的Paul O.Abbe公司購買)。在rotacone中混合混合物30分鐘，轉速為2rpm。以4rpm旋轉的同時，將混合物加熱到182℃的溫度，并在該溫度保持16到18小時。在加熱階段之后，將混合物冷卻到45℃的溫度，并從rotacone中放出。然后將經處理的碳裝入罐中，如防護時間試驗方法中所述進行評估。防護時間試驗的結果，共軛活度和摩爾效率之值，以及按重量測定的鎢在碳上的吸附劑摩爾加載量，分別列于表2和表1。
實施例2實施例2的制備類似于實施例1，但將1.5pph釩酸銨NH4VO3混入1.5pph偏鎢酸銨(NH4)6(H2W12O40)·4H2O。防護時間試驗的結果，共軛活度和摩爾效率之值，以及按重量測定的釩酸鹽和鎢酸鹽在碳上的吸附劑摩爾加載量，分別列于表2和表1。
比較例C1比較例的制備類似于實施例1，但在浸漬溶液中未加入偏鎢酸銨。防護時間試驗的結果和共軛活度值列于表2。
比較例C2比較例的制備類似于實施例1，但用3pph鉬酸銨(NH4)6Mo7O24·4H2O代替偏鎢酸銨(NH4)6(H2W12O40)·4H2O。防護時間試驗的結果，共軛活度和摩爾效率之值，以及按重量測定的鉬酸鹽在碳上的吸附劑摩爾加載量，分別列于表2和表1。
比較例C3比較例的制備類似于實施例1，但用6pph鉬酸銨(NH4)6Mo7O24·4H2O代替偏鎢酸銨(NH4)6(H2W12O40)·4H2O。防護時間試驗的結果，共軛活度和摩爾效率之值，以及按重量測定的鉬酸鹽在碳上的吸附劑摩爾加載量，分別列于表2和表1。
比較例C4比較例的制備類似于實施例1，但用3pph鉬酸銨(NH4)6Mo7O24·4H2O和1pph氯化鋅ZnCl2代替偏鎢酸銨(NH4)6(H2W12O40)·4H2O。防護時間試驗的結果，共軛活度和摩爾效率之值，以及按重量測定的鉬酸鹽和鋅在碳上的吸附劑摩爾加載量，分別列于表2和表1。
比較例C5比較例的制備類似于實施例1，但用3pph釩酸銨NH4VO3代替偏鎢酸銨(NH4)6(H2W12O40)·4H2O。防護時間試驗的結果，共軛活度和摩爾效率之值，以及按重量測定的釩酸鹽在碳上的吸附劑摩爾加載量，分別列于表2和表1。
表1

表2

從表2所示結果可以看出，使用鎢作為活性劑的本發(fā)明配方的摩爾效率是使用公知處理化學過程的最佳對比配方的10倍以上。還可以明顯看出，當鎢混入其它活性劑如釩酸鹽時，如實施例2所示，這種組合物的摩爾效率比單獨使用活性劑明顯提高。
實施例3實施例3的制備和評估類似于實施例1，但將堿性溶液重量的百分之三(3pph)的仲鎢酸銨(NH4)10(H2W12O42)·4H2O混入堿性溶液，由此在吸附劑上得到的摩爾加載量是0.0089mol/g。對于HCN待濾物，浸漬過的吸附劑的防護時間測定為12分鐘。
通過考慮本文披露的本說明書或本發(fā)明的實施方案，本發(fā)明的其它實施方案對于本領域的一般技術人員將會是明顯的。在不偏離所附權利要求所示的本發(fā)明真實范圍和精神的情況下，本領域的一般技術人員可以對本文給出的原理和實施方案做出各種刪節(jié)、修改和變化。
權利要求
1.一種過濾系統(tǒng)，其包含(a)具有大的表面積的基質；(b)設置在所述基質上的第一浸漬劑，該第一浸漬劑包括含鎢材料，該第一浸漬劑的量能有效地使過濾介質具有去除HCN污染物的過濾效力；(c)在所述基質上的第二浸漬劑，該第二浸漬劑的量能有效地使所述過濾介質具有去除堿性污染物的過濾效力；以及(d)在所述基質上的第三浸漬劑，該第三浸漬劑的量能有效地使所述過濾介質具有去除酸性污染物的過濾效力。
2.如權利要求1所述的過濾系統(tǒng)，其中所述基質包括多個過濾介質顆粒。
3.如權利要求1所述的過濾系統(tǒng)，其中所述第二浸漬劑是酸性的，所述第三浸漬劑是堿性的。
4.如權利要求1所述的過濾系統(tǒng)，其中所述第二浸漬劑包括含硫酸鹽的酸性材料。
5.如權利要求1所述的過濾系統(tǒng)，其中所述第二浸漬劑包含硫酸氫鹽成分。
6.如權利要求1所述的過濾系統(tǒng)，其中所述第三浸漬劑包括含銅材料。
7.如權利要求6所述的過濾系統(tǒng)，其中所述含銅材料包括一氧化銅。
8.如權利要求1所述的過濾系統(tǒng)，其中所述含鎢材料包含氧化鎢成分。
9.如權利要求1所述的過濾系統(tǒng)，其中所述含鎢材料衍生自包括偏鎢酸鹽的成分。
10.如權利要求1所述的過濾系統(tǒng)，其中所述含鎢材料衍生自包括仲鎢酸鹽的成分。
11.如權利要求1所述的過濾系統(tǒng)，所述過濾系統(tǒng)還包含浸漬在所述基質上的含鋅材料。
12.如權利要求1所述的過濾系統(tǒng)，所述過濾系統(tǒng)還包含浸漬在所述基質上的含鉬材料。
13.如權利要求2所述的過濾系統(tǒng)，其中所述過濾介質顆?；旧喜缓泻f材料。
14.如權利要求2所述的過濾系統(tǒng)，其中所述過濾介質顆粒基本上不含有含釩材料。
15.如權利要求2所述的過濾系統(tǒng)，其中所述過濾介質顆?；旧喜缓泻t材料。
16.如權利要求1所述的過濾系統(tǒng)，所述過濾系統(tǒng)還包含浸漬在所述基質上的含釩材料。
17.如權利要求2所述的過濾系統(tǒng)，其中所述過濾介質顆粒結合在第一濾墊內，所述過濾系統(tǒng)還具有第二濾墊，所述第二濾墊包含多個第二過濾介質顆粒，所述第一濾墊和所述第二濾墊有效地放置在所述過濾系統(tǒng)中，以使得穿過所述系統(tǒng)而被輸送的流體介質接觸每個所述濾墊。
18.如權利要求17所述的過濾系統(tǒng)，其中所述第二濾墊包含B類過濾介質，并且所述第二濾墊放置在所述第一濾墊的上游。
19.如權利要求2所述的過濾系統(tǒng)，其中所述過濾介質顆粒包括多個源于椰子的碳粒。
20.如權利要求2所述的過濾系統(tǒng)，其中所述過濾介質顆粒包括多個源于煤的碳粒。
21.如權利要求2所述的過濾系統(tǒng)，其中所述過濾介質顆粒包含源于煤的碳粒、源于椰子的碳粒和源于泥煤的碳粒中的至少兩種。
22.如權利要求1所述的過濾系統(tǒng)，其中所述基質還含有在25℃和1個大氣壓壓力下為固體的胺。
23.如權利要求22所述的過濾系統(tǒng)，其中所述胺包括TEDA。
24.如權利要求1所述的過濾系統(tǒng)，其中所述基質至少是部分真空干燥的。
25.如權利要求2所述的過濾系統(tǒng)，其中所述過濾介質顆粒基本上不含有含鉻材料。
26.如權利要求2所述的過濾系統(tǒng)，其中所述過濾介質顆?；旧喜缓泻t材料和含鉬材料。
27.一種過濾介質，其包含(a)基質；(b)設置在所述基質上的含銅浸漬劑，該含銅浸漬劑的量能有效地使所述過濾介質具有去除酸性污染物的過濾效力；(c)設置在所述基質上的含鎢浸漬劑，該含鎢浸漬劑的量能有效地使所述過濾介質具有去除HCN污染物的過濾效力；以及(d)設置在所述基質上的含硫酸鹽的酸性浸漬劑，該酸性浸漬劑的量能有效地使所述過濾介質具有去除堿性污染物的過濾效力。
28.如權利要求27所述的過濾系統(tǒng)，其中所述基質包含多個基質顆粒，在每克所述基質顆粒中所述含鎢浸漬劑的摩爾數(shù)小于約0.025。
29.一種制造過濾介質的方法，該方法包括以下步驟(a)將包括單一的或組合的碳酸鹽、硫酸鹽、堿性材料、含銅材料以及含鎢材料的成分結合在一種或多種混合物中，其中至少一種所述成分包括銨成分；(b)將所述的一種或多種混合物浸漬性地接觸基質，由此形成浸漬過的基質；(c)將所述的浸漬過的基質干燥，其中至少一部分所述干燥過程是在真空中進行的，并且至少一部分所述干燥過程的溫度足以使酸性硫酸鹽化合物在所述基質上原位形成。
30.如權利要求29所述的方法，其中至少一部分所述碳酸鹽包括碳酸銨。
31.如權利要求29所述的方法，其中至少一部分所述硫酸鹽包括硫酸銨。
32.如權利要求29所述的方法，其中至少一部分所述堿性材料包括氨水。
33.如權利要求29所述的方法，其中至少一部分所述含鎢材料包括鎢酸銨。
34.如權利要求29所述的方法，其中至少一部分所述含鎢材料包括偏鎢酸銨。
35.如權利要求29所述的方法，其中至少一部分所述含鎢材料包括仲鎢酸銨。
36.如權利要求29所述的方法，其中所述基質包含多個基質顆粒，并且其中所述含鎢材料的量為在每克所述基質顆粒中該含鎢材料的鎢的摩爾數(shù)小于約0.015。
37.一種制造過濾介質的方法，該方法包括以下步驟(a)提供信息，該信息指示過濾介質針對有機蒸氣的性能是如何與設置在該過濾介質上能去除HCN的浸漬劑的量相關的；以及(b)使用所述信息制造過濾介質，該過濾介質包含一定量的能去除HCN的浸漬劑。
38.一種制造過濾介質的方法，該方法包括以下步驟提供信息，該信息指示能去除HCN的浸漬劑的效力與每單位基質所用的所述制劑的摩爾數(shù)之間的關系；以及使用所述信息制造過濾介質，該過濾介質包含一定量的浸漬在所述基質上的能去除HCN的浸漬劑。
全文摘要
本發(fā)明提供過濾系統(tǒng)，它能有效地去除大范圍的污染物，所述污染物包括HCN、氯化氰(CK)、酸性污染物和堿性污染物(例如氨)，而不需要使用含鉬和鉻的材料(但如果需要，也可以任選使用含鉬和鉻的材料)。本發(fā)明的過濾系統(tǒng)包含結合在基質(諸如過濾介質顆粒)上的鎢基材料以及其它浸漬劑。
文檔編號B01J20/20GK1809410SQ200480017575
公開日2006年7月26日 申請日期2004年5月27日 優(yōu)先權日2003年6月26日
發(fā)明者拉里·A·布雷, 西蒙·J·史密斯, 格倫·E·威格 申請人:3M創(chuàng)新有限公司