專利名稱：：多孔體和方法
技術(shù)領(lǐng)域：
：本發(fā)明總體上是關(guān)于使流體與主體反應(yīng)，更具體來說，是關(guān)于一種用于與流體反應(yīng)的主體。
背景技術(shù)：
：為促進(jìn)反應(yīng)，可使流體(例如，氣體、液體等)越過或穿過多種物質(zhì)。通過使流體與合適的主體接觸，可增強(qiáng)流體中物質(zhì)的反應(yīng)、流體中物質(zhì)的去除，和流體的一些化學(xué)或物理轉(zhuǎn)化。在一些情況下，反應(yīng)發(fā)生在流體與主體表面之間的界面處，并且在這些情況下，將其表面積最大化十分有利(例如，通過使用多孔體)。流體與主體之間的反應(yīng)也可用于改良主體自身。許多合適的主體大體上是多孔的(例如，孔隙率大于5%、10%、20%、40%、60%、80%，或甚至大于90%)。孔隙率可為連續(xù)孔隙率，并且在這些情況下，流體可大體上充滿主體。當(dāng)通過合適的驅(qū)動力(例如，壓力、電壓、磁場或熱力學(xué)勢的其它梯度)推動時，可使流體穿過主體。在一些情況下，使流體穿過阻止某物質(zhì)通過的孔隙(例如，過濾)，可從流體中去除此物質(zhì)。在其它情況下，物質(zhì)可被去除或反應(yīng)以形成另一種物質(zhì)(例如，在多相催化中)和/或與主體本身組合(例如，采掘)。物質(zhì)也可大體上被主體吸附或吸收。許多主體已通過選擇相對純的起始物料并將其混合來制造，并且愈加復(fù)雜的主體需要加入更多的起始物料。舉例來說，催化轉(zhuǎn)化劑基質(zhì)可能需要具有某些熱性質(zhì)、機(jī)械性質(zhì)和表面積性質(zhì)，因此可由堇青石(Mg2Al4Si5018)制成，所述堇青石(Mg2Al4Si5018)可通過混合起始物料MgO、A1203和Si02來制備。含有鐵的堇青石(Mg，F(xiàn)e)2Al4Si5018可能具有一些改良性質(zhì)，并且可通過將FeO或Fe203加入上述混合物中來制備。可類似地加入燒結(jié)助劑、晶界相和催化物質(zhì)，并且對許多材料的改良一般需要加入更多組分。許多有用的主體、尤其用于高溫應(yīng)用的主體包括若干種組分，并且在一些情況下，另外的組分可改良性質(zhì)。舉例來說，莫來石(mullite)(3Al203-2Si02)材料在相當(dāng)高溫度(例如，1300C)下通常具有高強(qiáng)度，并且美國專利3，954，672中鑒別出某些堇青石_莫來石組合物(即，復(fù)雜性增加)，其具有一些優(yōu)于莫來石的改良性質(zhì)。因而，在應(yīng)用中一般具有改良性質(zhì)的材料通常可能會比所述應(yīng)用中通常使用的已知材料更復(fù)雜。許多有用的主體是由Si02、A1203、FeO、MgO、CaO、Ti02和其它物質(zhì)的組合制成，并且通常包括一種或一種以上有用的相(例如，莫來石、堇青石、尖晶石、鈣鈦礦、無定形)，其各自可包括若干種組分。因此，可通過以已知具有有用性質(zhì)的組合物作為主體的基礎(chǔ)，隨后增加這些組合物周圍的復(fù)雜性，來提高對于多種應(yīng)用來說改良主體的發(fā)現(xiàn)。多孔體可用于過濾，包括(不限于)深床過濾(de印bedfiltration)、壁流式過濾(wallflowfiltration)、濾餅過濾和其它方法。一般來說，適用于過濾的主體可根據(jù)多種因素進(jìn)行選擇，包括所需流速、流體粘度、流體的相集合(Phaseassemblage)(例如，液體、乳液中的懸浮固體)、流體中物質(zhì)(欲處理)的濃度、所需壓差(如果是壓力驅(qū)動流體穿過/越過主體)、應(yīng)用的溫度、化學(xué)反應(yīng)性(或其不足)和其它因素。所存在的幾何學(xué)和質(zhì)量限制也可決定適當(dāng)?shù)倪^濾方法。舉例來說，深床過濾主體的大“池”可用于過濾大量的廢水，而汽車廢氣流中致污物的催化去除則需要小的便攜式主體。在一些應(yīng)用中，主體的機(jī)械性能很重要。用于使流體穿過或越過主體的驅(qū)動力往往會在主體自身中產(chǎn)生機(jī)械應(yīng)力，并且在許多應(yīng)用中要求主體對這種機(jī)械應(yīng)力具有抵抗力。一些應(yīng)用需要主體具有足夠的機(jī)械強(qiáng)度以承受流體所施加的外加壓力(例如，在過濾器中)。一些應(yīng)用則可能需要低熱膨脹系數(shù)(CTE)、良好耐熱沖擊性或良好耐熱沖擊損傷性。在許多應(yīng)用中，主體的通道或其它大體上“開放”區(qū)域(對流體流動提供最小阻抗)被用于大體上增加反應(yīng)或過濾的面積(例如，美國專利4，253，992和4，276，071中)。在這些應(yīng)用中，相對較薄的壁將對流體流動具有大體上最小阻抗的區(qū)域隔開。隔開通道的壁應(yīng)具有高孔隙率以最大化表面積或滲透性，但并非過高而致使機(jī)械性質(zhì)降低，并且孔徑分布應(yīng)提供所需處理(例如，實(shí)際上過濾欲去除的物質(zhì))。在一些應(yīng)用(例如，過濾床)中，主體在操作期間可基本上靠流體靜壓支撐，因此在過濾期間幾乎不需要機(jī)械強(qiáng)度(例如，抗剪強(qiáng)度或抗張強(qiáng)度)。一些應(yīng)用也包括反洗，其通常產(chǎn)生與過濾期間所產(chǎn)生不同的機(jī)械應(yīng)力。在這些情況下，一定的機(jī)械強(qiáng)度或適當(dāng)?shù)耐鈿た赡苁潜匦璧?。在既定?yīng)用中，熱應(yīng)力、熱膨脹失配、結(jié)晶結(jié)構(gòu)改變、物理沖擊和其它因素也可對主體產(chǎn)生某些要求。成本可能日益成為既定應(yīng)用中的重要因素。成本可包括與制造主體和其相關(guān)流體控制系統(tǒng)有關(guān)的資金成本。成本也可包括操作成本。成本也可包括處置成本、環(huán)境成本、“出廠到報廢”成本和與實(shí)施特定處理解決方案有關(guān)的其它成本。特定主體的產(chǎn)生和實(shí)施所需的能量可能是重要的成本因素，并且在這些情況下，降低制造和使用特定裝置所需的能量十分有利。成本可包括與排放全球溫室氣體、環(huán)境污染物或其它致污物有關(guān)的成本。通常，將與產(chǎn)品有關(guān)的隱含能量(embodiedenergy)(例如，產(chǎn)品的產(chǎn)生和實(shí)施所需的能量)減到最少和/或?qū)a(chǎn)品的全生命周期成本減到最少十分有利。與處理方法相關(guān)的實(shí)施成本、用主體處理流體的方法成本、處理后物質(zhì)和/或主體自身的處置成本以及其它生命周期成本一般可包括資金成本(包括原材料成本)、操作成本(包括壽命)和處置/回收成本。
發(fā)明內(nèi)容本發(fā)明揭示用主體處理流體的系統(tǒng)和方法。多個方面涉及用多孔體處理流體。某些方面包括用于使流體與主體反應(yīng)的系統(tǒng)。所述系統(tǒng)包括具有入口和出口的容器，和容器內(nèi)由灰分粒子構(gòu)成的主體。所述主體可具有足夠的孔隙率以便流體在從入口到出口通過(即，穿過容器)期間與主體反應(yīng)。在一些情況下，主體可安置在容器中以使得第一流體在從入口到出口通過期間可穿過主體，并且孔徑分布和孔隙連通性可經(jīng)配置以允許第一流體穿過如此安置的主體的部分。一些主體可能是過濾器。多種主體包括催化劑以增加化學(xué)反應(yīng)速率。一些主體具有4%到98%范圍內(nèi)的孔隙率。一些主體包括通道，流體可大體上不受阻礙地在其中穿過。一些通道可完全穿過主體(例如，從接近入口的主體第一側(cè)到接近出口的主體第二側(cè))?？紫堵士砂讖椒植?，并且可至少部分地由去除易消失相(fugitivephase)產(chǎn)生。易消失相可以是固有的，如與灰分源締合的殘余物?？蓡为?dú)加入易消失相。一些主體包含松散粒子。其它主體包括粘結(jié)粒子，并且在一些情況下，粘結(jié)包括粒子之間的頸狀物。頸狀物可由膠凝粘結(jié)形成(cementitiousbonding)，其可包括氧化物組分(例如，Ca、Si、P、Mg、Fe、Al和其它氧化物)之間的水合反應(yīng)，并且可包括C3S、C2S、C3A、C4AF、磷酸鹽和/或石膏相的形成。頸狀物形成可包括燒結(jié)和/或其它高溫反應(yīng)。方法提供使用多種主體來處理流體。在一些情況下，流體可為廢氣，其可包括例如碳?xì)浠衔铩⒍鴁0)、取、硫類物質(zhì)和/或顆粒物等物質(zhì)?？蛇^濾液體，包括液態(tài)金屬。多種方法包括選擇需要多孔體的應(yīng)用、選擇用以制造主體的灰分源，和將灰分源成形為用于應(yīng)用的多孔體?？蛇x擇多種粒度分布的一種或一種以上子集。某些實(shí)施例包括由灰分粒子構(gòu)成的過濾床。匹配灰分源與應(yīng)用可包括測定描述應(yīng)用的應(yīng)用矢量，計算描述適用于應(yīng)用的主體的目標(biāo)主體矢量，選擇源材料(其可包括灰分源)，基于源材料計算主體矢量，并且比較計算主體矢量與目標(biāo)主體矢量。在一些情況下，多種參數(shù)經(jīng)迭代調(diào)節(jié)直到計算主體矢量與目標(biāo)主體矢量彼此達(dá)到一定量的匹配或配合。主體參數(shù)和應(yīng)用參數(shù)可經(jīng)調(diào)節(jié)。圖1是例示性實(shí)施例的圖解表示。圖2是例示性實(shí)施例的圖解表示。圖3是例示性實(shí)施例的圖解表示。圖4提供通道實(shí)施例的代表性部分的圖解表示。圖5是顯示根據(jù)某些所揭示實(shí)施例的交替通道設(shè)計的圖解表示。圖6是例示性實(shí)施例的圖解表示。圖7是例示性實(shí)施例的圖解表示。圖8是根據(jù)某些實(shí)施例的方法的流程圖。圖9顯示根據(jù)某些實(shí)施例，一種例示性灰分源的粒度和組成信息。圖10顯示另一個例示性灰分源的粒度和組成信息。圖11顯示根據(jù)某些實(shí)施例，另一個例示性灰分源的粒度信息。圖12顯示根據(jù)某些實(shí)施例，另一個例示性灰分源的粒度信息。圖13顯示根據(jù)某些實(shí)施例，樣品1在不同放大率下的兩張橫截面電子顯微照片。圖14顯示根據(jù)某些實(shí)施例，與若干種例示性主體相關(guān)的孔徑信息。圖15顯示根據(jù)某些實(shí)施例，與若干種例示性主體相關(guān)的孔徑信息。圖16顯示根據(jù)某些實(shí)施例，與若干種例示性主體相關(guān)的孔徑信息。圖17顯示描述若干種焙燒樣品的孔隙率的CPFT(小于規(guī)定孔徑的累計體積百分?jǐn)?shù)(cumulativepercentfinerthan))數(shù)據(jù)0圖18是根據(jù)某些實(shí)施例，若干種主體的平均孔隙率相對于中值孔徑的圖。具體實(shí)施例方式流體可用多孔體處理。在所選實(shí)施例中，主體包含灰分粒子，并且用于形成主體的灰分粒子可基于其為既定處理提供一種或一種以上所需性質(zhì)進(jìn)行選擇。處理通常發(fā)生在針對使流體與主體相互作用的應(yīng)用或過程的情形中。流體可以指氣體、液體和其混合物。流體可包括若干種組分，并且在一些情況下，流體包括不連續(xù)固體和/或液體相(例如，煙或霧)。處理或應(yīng)用可包括流體和/或主體中物質(zhì)或物種的反應(yīng)、去除和/或轉(zhuǎn)化。物質(zhì)或物種可為固體、液體、氣體、溶質(zhì)或甚至流體自身?；曳至Ｗ右话惆ù篌w上無機(jī)物質(zhì)，通常由高溫過程產(chǎn)生。一般來說，灰分粒子可能與燃燒過程有關(guān)(例如，由燃燒過程產(chǎn)生)，因此可能包括氧化物。主體一般指由多個粒子構(gòu)成的物體。主體可包括由粒子制造的物體，但主體(制造后)本質(zhì)上不是“顆粒”。多孔一般描述具有至少一些(例如，大于)孔隙率的主體。多個實(shí)施例包括鑒別具有適用于應(yīng)用的特性的主體，并且在一些情況下，主體可由低成本材料制造。假設(shè)應(yīng)用是使流體穿過或越過多孔體以實(shí)現(xiàn)物質(zhì)或物種的反應(yīng)或去除，則存在多種參考文獻(xiàn)，使用者可利用其確定主體的一組所需特性。例示件教科書句,括化學(xué)工禾早師的拇指規(guī)則(RulesofThumbforChemicalEngineers)(C.R.布蘭南(C.R.Branan)，海灣專業(yè)出版社(GulfProfessionalPublishing))佩里化學(xué)工稈師手冊(Perry'sChemicalEngineer‘sHandbook)(P.W.格林(D.W.Green)和R.H.佩里(R.H.Perry)，麥格勞-希爾出版集團(tuán)(McGraw-Hill))傳遞現(xiàn)象(TransportPhenomena)(伯德(Bird)，斯圖爾特(Stewart)和萊特夫特(Lightfoot)，威立出版社(Wiley))?？梢允褂脩?yīng)用特性(例如所需流速、流體組成、相互作用系統(tǒng)的幾何學(xué)、壓降等)來限定應(yīng)用矢量，其可包括主體對于所述應(yīng)用的理想性質(zhì)。這個矢量可為目標(biāo)，具有一組主體特性的主體可針對它?？墒褂枚喾N模型，利用例如粒度、孔隙率、密度和孔徑分布等微觀參數(shù)來計算宏觀主體特性。類似地，教示增強(qiáng)化學(xué)反應(yīng)(例如主體表面上的催化)的參考文獻(xiàn)可用于在既定應(yīng)用中提供所需化學(xué)反應(yīng)，而其它參考文獻(xiàn)可教示加工方法(用以制造主體)、機(jī)械性質(zhì)的改良方式、清潔方法等。許多反應(yīng)可利用催化劑來實(shí)現(xiàn)，并且適當(dāng)催化劑的選擇是許多反應(yīng)使用“通用”基質(zhì)的有效方式，其在于選擇適于反應(yīng)的催化劑或催化條件并將其并入基質(zhì)中、基質(zhì)上或與基質(zhì)一起。一些涉及流體和多孔體的反應(yīng)可能需要將主體浸入流體中并通過擴(kuò)散到主體中或越過主體表面而允許反應(yīng)。流體流可越過主體、繞過主體、在主體各成員之間經(jīng)過或穿過主體，并且主體可為固體、粉末、流化床或其它粒子組。一些主體可大體上為固體，例如催化轉(zhuǎn)化劑基質(zhì)。其它主體可能機(jī)械性能較弱，例如流化床，并且可安置在容器中和/或具有合適的包裝。一些主體可原位形成，例如在流體通過期間利用材料沉積在“子過濾器”基質(zhì)上而形成的所謂的濾餅層。在這些情況下，過濾可隨時間改善，因?yàn)榻?jīng)由濾餅層的過濾使得過濾不斷增加。處理可包括冷溫度(例如，77K或77K以下)、中等溫度(例如，室溫)、高溫(例如，高于700C、1000C、1300C或甚至1600C)和介于其間的溫度。反應(yīng)可包括過濾、一種或一種以上物質(zhì)的轉(zhuǎn)化、氣體吸附、脫硫、脫NOx反應(yīng)、碳?xì)浠衔?、Hg、C0的去除，和其它化學(xué)反應(yīng)。處理可包括從流體中去除粒子或顆粒，包括從排氣流中去除煙灰粒子，或從液態(tài)金屬中去除致污物。處理可包括水純化。在一些應(yīng)用中，處理包括目的在于改良主體而非流體的流體與主體之間的相互作用。主體和/或流體可包括催化反應(yīng)的手段。這些手段可包括安置在主體表面上、粒子表面上、流體中的催化劑；與主體有關(guān)的特定表面處理或條件；和/或其組合。催化劑可包括VIII族金屬；Pt族金屬；稀土氧化物；Fe、Ni、Co、Mn、Cr、W、Mo、V、Nb、Ta、Re、Cu的氧化物；和其混合物。舉例來說，通過選擇適當(dāng)催化劑來催化NOx的分解、CO和/或碳?xì)浠衔锏娜紵熁翌w粒的燃燒和其它高溫氣相反應(yīng)十分有利。催化劑可包括Ce、Zr、Ti、Ba、Sr、Ca和/或其氧化物，包括沸石和中孔材料。催化劑可包括硫化物，尤其過渡金屬或稀土硫化物。催化劑可包括多相或均相催化劑。在一些方面中，催化劑是有機(jī)物和/或有機(jī)金屬化合物?？墒褂孟赐?washcoating)催化劑來將催化劑施加于主體。催化劑也可經(jīng)分散或溶解在流體中并通過用主體過濾流體中的催化劑而沉積在主體上。在一些方面中，將催化劑加入所處理的流體中。應(yīng)用可具有多個特性，其限定應(yīng)用的化學(xué)、物理、熱、時間和其它特性。典型特性包括欲處理的流體、粘度、欲反應(yīng)或去除的物質(zhì)、溫度、壓力、流速、化學(xué)反應(yīng)性要求(增強(qiáng)所需反應(yīng)并防止非所需反應(yīng))、壽命，和例如多孔體和其自身相關(guān)組分的物質(zhì)實(shí)體要求(例如，質(zhì)量、尺寸、密度、形狀、耐損傷性)等因素。對于既定應(yīng)用，可產(chǎn)生描述各種重要因素的應(yīng)用矢量。應(yīng)用矢量可包括輸入描述符(例如，欲處理的流體)和輸出描述符(例如，經(jīng)處理流體中某物質(zhì)的最大濃度)。也可包括構(gòu)成應(yīng)用成本的各種組成部分，例如原材料成本、制造成本、安裝成本、更新成本、工藝成本和處置成本。某些特性對于特定應(yīng)用可能尤為重要。尺寸和重量對于移動應(yīng)用相比對于固定應(yīng)用更為重要。壽命對于遙控應(yīng)用相比對于易接近的應(yīng)用更為重要。“容錯(Faulttolerance)”或“故障保護(hù)(failsafe)”要求對于無法容忍故障的應(yīng)用(例如，醫(yī)院或數(shù)據(jù)中心的備用發(fā)電機(jī))更為重要，而當(dāng)故障影響不大時則不太重要。對應(yīng)用的認(rèn)識可捕獲于應(yīng)用矢量中，并且可用于鑒別應(yīng)用中所用主體的優(yōu)選值。假設(shè)應(yīng)用矢量或應(yīng)用的其它描述符，可確定目標(biāo)主體矢量，其描述欲用于應(yīng)用中的主體的所需特征。例示性特征包括宏觀特征(尺寸、重量、表面積、滲透性、熱膨脹系數(shù)、模數(shù)、熱容量、熱導(dǎo)率)、微觀特征(孔隙率、孔隙形狀、孔徑分布)、化學(xué)反應(yīng)性、催化要求和其它因素。在一些方面中，評估多組源材料和加工條件，對所述組的各成員計算主體矢量，并且將主體矢量與應(yīng)用的目標(biāo)主體矢量進(jìn)行比較以找出優(yōu)選主體矢量。實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)可并入評估中。在一些方面中，可使用灰分源的組成、相集合和粒度分布來關(guān)聯(lián)灰分源與主體的所需性質(zhì)，并通過擴(kuò)展與應(yīng)用相關(guān)聯(lián)。舉例來說，可在包含流速、溫度、最大背壓、壽命和其它因素的應(yīng)用矢量方面表征對柴油機(jī)廢氣的處理。柴油機(jī)顆粒過濾器可包含具有主體矢量(例如，尺寸、重量、滲透性、溫度范圍)的多孔體，所述主體矢量提供主體在應(yīng)用中的用途。在一些方面中，可使用主體的各組成部分(例如，組成、粒度、形成方法)來計算主體矢量，并且可將計算主體矢量與目標(biāo)主體矢量(來自應(yīng)用)進(jìn)行匹配。因此，柴油機(jī)顆粒過濾器應(yīng)用可能需要具有一定滲透性的主體，所述滲透性可用于計算物理因素(例如，壁厚)與預(yù)期提供適當(dāng)主體的孔隙率(例如，40-70%孔隙率、跨度為10-40微米的孔徑分布和25微米的平均孔徑)的組合。通過并入源粒子數(shù)據(jù)(例如，粒度)和粒子堆積模型，可計算假定孔隙率、孔徑分布和平均孔徑。通過改變輸入?yún)?shù)(例如，不同粒度的量)，計算孔隙率可朝著目標(biāo)孔隙率的方向迭代演算。可使用各種假定組合物作為制造主體的實(shí)驗(yàn)起始點(diǎn)?；曳衷丛诨瘜W(xué)組成、相集合、LOI(燒失量(lossonignition))、粒度和其它因素方面可能各有不同?；曳至Ｗ拥某叽缈稍诘陀贗OOnm到高于Icm的范圍內(nèi)。在所選方面中，灰分粒子的尺寸在約1微米到約70微米范圍內(nèi)。在一些情況下，較大灰分粒子(例如，高于20微米)可用于并入較大孔徑，而較小灰分粒子(例如，低于5微米)可用于并入較小孔徑。在某些情況下，主體含有具有不同尺寸分級粒子的區(qū)域，并且各區(qū)域提供互補(bǔ)特征。在一些實(shí)例中，第一區(qū)域提供結(jié)構(gòu)特性，而第二區(qū)域提供流體處理特性。在某些實(shí)施例中，小粒子提供流體處理特性，而較大粒子支撐較小粒子。多個實(shí)施例包括提供機(jī)械性質(zhì)的第一粒子和提供高表面積(例如，高于30m~2/g)的第二粒子。在許多情況下，灰分粒子也可包括大量(例如，大于1%、10%、30%、40%、50%或甚至大于60%)的有機(jī)或其它含碳物質(zhì)。許多燃燒過程并不導(dǎo)致燃料源的完全燃燒，并且因此所得灰分粒子可具有一種或一種以上“部分燃燒”或“未燃燒”的有機(jī)物質(zhì)。對于許多灰分材料，可使用LOI來表征無機(jī)物質(zhì)與含碳物質(zhì)的相對百分比，所述LOI大致對應(yīng)于隨后所述材料在氧化性氣氛中完全焙燒期間從所產(chǎn)生的灰分材料中去除的含碳物質(zhì)的量?；曳至Ｗ拥睦拘灶愋涂砂w灰、廢物焚燒爐灰、爐底灰、火山灰、煤氣化灰、燃燒灰、來自生物質(zhì)燃燒或氣化的灰分、來自冶金過程的灰分、爐渣和其它灰分?；曳至Ｗ右话憧蔀槿魏涡螤?，包括(但不限于)球狀、橢球狀、棱角狀、片狀、須狀、中空、空心球狀、纖維狀和其它形狀?；曳至Ｗ涌砂珻級飛灰、F級飛灰和其它等級的飛灰?；曳至Ｗ涌色@自多種來源，并且粒子組成一般隨用于產(chǎn)生灰分粒子的過程(以及所述過程的輸入)而變。舉例來說，市政固體廢物燃燒可產(chǎn)生灰分粒子，其組成與所述特定廢物流(例如，生活垃圾、廢紙、污水渣滓等)相關(guān)。煤燃燒可產(chǎn)生多種灰分源，包括飛灰、爐底灰、爐渣、廢氣脫硫灰、氣化灰和流化床燃燒灰。燃燒產(chǎn)生的灰分可由燃料源、尤其化學(xué)組成(例如，硫含量)、來源的地理位置(例如，懷俄明州包德河盆地(PowderRiverBasin,Wyoming))、煤質(zhì)(例如，褐煤、亞煙煤、浙青煤)和其它因素來表征?；曳挚捎善涓髯匀紵龡l件(例如，溫度、氧分壓)表征。灰分可由粒度分布、化學(xué)組成、結(jié)晶和/或無定形結(jié)構(gòu)、反應(yīng)性、LOI等來表征。來自單一燃燒器和燃料源的一些灰分源可包括多種不同組成和相。舉例來說，戈特沙爾克(Gottschalk)等人描述了含有中空空心球、橢球狀磁鐵礦粒子、硅酸鹽、多種含碳物質(zhì)和除粒度不同之外形狀也不同的粒子的灰分(陶瓷學(xué)報(Ceram.Trans.)，[119](2001)125-134)。其它灰分源可相當(dāng)均勻。由于全世界產(chǎn)生灰分粒子的過程和輸入具有廣泛范圍，故可獲得具有多種多樣性質(zhì)的灰分粒子。由于石油化學(xué)工業(yè)將不同供應(yīng)和質(zhì)量的原材料(例如，原油)整合成滿足一組標(biāo)準(zhǔn)化要求的輸出產(chǎn)品(例如，汽油)，因此多個實(shí)施例必需獲得、評估、選擇和任選地改良不同灰分源，選擇來源的一個或一個以上子集，將所選灰分成形為主體，并且測試性質(zhì)從而為所選應(yīng)用確定一種配合?；曳挚砂ㄒ环N或一種以上具有一種或一種以上組分的相。一些灰分可大體上呈結(jié)晶；一些灰分可大體上呈無定形；一些粒子可為中空?；曳至Ｗ涌蔀榇判浴ＴS多灰分來源價格相對低廉。在一些情況下，灰分粒子須另外處置(如果未用于后續(xù)應(yīng)用中)，因此對灰分粒子的利用(例如，在如本文中所述的應(yīng)用中)可降低處置成本。粒子可由粒子形狀、粒度分布和粒子間連通性(例如，在主體中)來表征。主體可以使得流體以受控方式暴露給主體的方式，來形成、包裝或另外容納。主體可具有足以滿足應(yīng)用的結(jié)構(gòu)要求的機(jī)械完整性(例如，強(qiáng)度、彈性響應(yīng))。在一些實(shí)施例中，主體具有高于IMPa、優(yōu)選高于IOMPa且更優(yōu)選高于IOOMPa的抗張強(qiáng)度。主體可包括粒子深床、固定床、流化床或別的粒子集合。一些主體包括高于IkPa且優(yōu)選高于IOkPa的抗剪強(qiáng)度?？紫堵士芍搁]口孔隙率和/或開口孔隙率。孔隙率可由孔徑分布、平均孔徑、中值孔徑、孔隙形狀、孔隙連通性和其它“孔隙尺度”因素表征。主體的孔隙率也可由各種宏觀因素表征，例如孔隙率％(例如，與具有類似組成的致密主體相比)、滲透性、滲透值、表面積等。在處理期間應(yīng)用可能必需使用某種力(例如，使包含磁性粒子的主體穩(wěn)定或?qū)?zhǔn)的磁場)。某些方面包括具有低孔隙率(例如，小于10%、5%、2%)孔隙率的主體。其它方面包括具有中等孔隙率(例如，介于10%與60%之間)的主體。一些實(shí)施例可具有高孔隙率(例如，高于60%、高于70%、高于80%或甚至高于90%)。多個實(shí)施例包括具有介于20%與80%之間開口孔隙率的主體，并且某些方面并入大體上開放的區(qū)域或通道或路徑，其并入導(dǎo)致整體密度遠(yuǎn)低于不具有這些區(qū)域的主體(例如，是其10%、1%或甚至低于0.1%).可計算例如滲透性的宏觀因素與例如孔徑的微觀因素之間的關(guān)系?？墒褂昧Ｗ佣逊e標(biāo)準(zhǔn)模型或使用教示粒度分布與孔徑分布關(guān)系的參考文獻(xiàn)，根據(jù)粒度分布(任選地和粒子形狀數(shù)據(jù)一起)來預(yù)測孔徑分布。通常，可根據(jù)第二特性計算、或至少推斷第一特性。這些數(shù)據(jù)可用于選擇適當(dāng)?shù)幕曳衷?，由其制造用于特定?yīng)用的主體。多個實(shí)施例可由比表面積表征，并且在一些情況下，比表面積可大于10、100、1000、10，000、100，000或甚至1E6平方英寸/克。某些實(shí)施例包括尺寸大于5微米的孔隙，并且這些孔隙占主體的0.IcmVg到0.8cm7g。優(yōu)選實(shí)施例包括低于8E-6/°C、優(yōu)選低于4E_6/°C且更優(yōu)選低于2E_6/°C的熱膨脹系數(shù)。通常，在相沖突的要求(例如滲透速率對機(jī)械性質(zhì))中，應(yīng)將孔隙率特性優(yōu)化。另夕卜，一些用于形成主體的過程(例如模制、擠出、粉漿澆鑄、凝膠澆鑄、刀片刮抹和其它成形操作)需要輸入糊狀物、粉漿或具有特定粘彈性質(zhì)的材料，所述粘彈性質(zhì)通常受所締合的灰分粒子和/或有機(jī)粘合劑的粒度分布(其又可影響孔隙率)所影響。在一些實(shí)施例中，通過使用適當(dāng)粒度分布可控制孔隙率，其可包括使用表面活性齊U、穩(wěn)定劑、硬脂酸部分(例如脂質(zhì))和其它影響或控制粒子間間距和/或排列的化合物?？赏ㄟ^使用不同組的受控粒度來控制孔隙率?？赏ㄟ^成形操作(例如外加壓力、燒結(jié)工藝或蝕刻工藝)來控制孔隙率。在某些方面中，通過在成形期間引入易消失相來至少部分地控制孔隙率，這通常在模制或成形過程中影響粒子。在模制后，可去除易消失相，留下所需孔隙率特性。易消失相可包括有機(jī)物質(zhì)(例如，碳?xì)浠衔?、碳水化合物、石?和/或無機(jī)物質(zhì)(例如，冰)。易消失相可作為不連續(xù)粒子形式、大體上連續(xù)相形式或與粒子締合的涂層或其它粘著相形式被包括在內(nèi)。易消失相可以是由產(chǎn)生灰分的過程所產(chǎn)生的灰分粒子的組分(例如，與一些飛灰締合的殘余煙灰或含碳物質(zhì))。可單獨(dú)加入易消失相。代表性易消失相包括碳黑、淀粉和聚合物(包括聚乙烯、聚苯乙烯、聚酰胺、PET、聚乳酸、聚乙烯醇和其它聚合物)。晶須、纖維、片晶和其它各向異性形狀也可用作易消失相。在一些方面中，易消失相可包括尺寸在10nm-500微米范圍內(nèi)的粒子，并且一些實(shí)施例包括尺寸在IOOnm到100微米范圍內(nèi)的易消失相。例示性易消失相包括介于44微米與200微米之間的石墨粒子、低于44微米的石墨粒子和平均粒度介于IOOnm與3微米之間的碳黑。某些實(shí)施例包括較大(例如，>Imm或甚至>1cm)的易消失相。易消失相可包括纖維素、木炭、煤和其它物質(zhì)。用于控制流變學(xué)、成形、脫模和其它形成方面的各種有機(jī)添加劑也可能是易消失相。去除易消失相可包括燃燒。在某些方面中，由這種燃燒產(chǎn)生的熱可用于增強(qiáng)焙燒或其它加工步驟?？墒褂昧鬟^主體的氣體來控制易消失相的燃燒。對于許多應(yīng)用，特定灰分可提供具有所需組成的“預(yù)混合”原材料源。因此，可通過選擇已具有至少一些(優(yōu)選大部分)形成堇青石所必需元素的灰分來制造堇青石主體。某些實(shí)施例包括將灰分源、成形工藝和需要主體的應(yīng)用相匹配，以使得所述灰分源根據(jù)所述工藝形成的主體可適合所述應(yīng)用?；曳至Ｗ涌砂ù罅康腟i02和A1203。一些灰分也可包括大量的Fe物質(zhì)，而其它一些灰分通常包括Ca、Mg和其它物質(zhì)。這些物質(zhì)通常是以氧化物形式存在。通常，灰分粒子會包括混合氧化物和/或混合相，其可容易地通過化學(xué)方法(例如能量色散光譜、χ射線熒光、等離子體-光學(xué)發(fā)射光譜等)與物理方法U射線衍射、粒度分析、粒子形狀分析)的組合來鑒別。在一些方面中，具有可能適合第一應(yīng)用的組成的灰分是第二應(yīng)用的極好選擇。為進(jìn)行說明，而不是要限制于任何特定灰分源或應(yīng)用，表1列出若干種灰分源組合物，以及若干種有用材料的類似組合物。表1-某些灰分和某些陶瓷的化學(xué)組成<table>tableseeoriginaldocumentpage12</column></row><table>舉例來說，表1中麋鹿溪浙青煤灰的組成與堇青石的組成相對接近，并且與摻雜有Fe的堇青石特別接近。這種灰分可為建立摻Fe堇青石材料的基礎(chǔ)的合適選擇。通過用表1的麋鹿溪浙青灰起始，隨后加入約8重量％Α1203和8重量％MgO，可得到51%Si02、34%A1203,8%MgO和°ΑFe203的重整化(renormalized)組成，其接近摻Fe堇青石的組成。類似地，懷俄達(dá)克PRB煤灰可為形成鈣鋁黃長石(2Ca0-A1203-Si02)的有用材料，并且若干種灰分組合物接近具有有利性質(zhì)的主體的莫來石-堇青石組合物(如表1中的組合物B、C和E所示)。某些實(shí)施例包括灰分性質(zhì)、成形工藝和基于其計算主體矢量的方法的數(shù)據(jù)庫。可基于概率或描述灰分源發(fā)展成適合所需應(yīng)用的主體的可能性的其它優(yōu)值(figureofmerit)，來使灰分源與應(yīng)用匹配。某些方面包括匹配粒子源與所需應(yīng)用。舉例來說，第一直接噴射式發(fā)動機(jī)可使用低壓噴射較大燃料體積，并且以“PM10”方式(S卩，約10微米)產(chǎn)生大量煙灰粒子，其去除可能需要特定尺寸孔隙率，所述孔隙率可使用第一粒度分布和/或第一易消失相產(chǎn)生。第二直接噴射式發(fā)動機(jī)可使用較高噴射壓力、多次小噴射和甚至較低分子量燃料(例如，汽油)。這種第二發(fā)動機(jī)可產(chǎn)生較小粒子，其中許多可低于2.5微米(例如，PM2.5)，并且其去除需要孔隙比第一發(fā)動機(jī)更細(xì)小的主體。第二粒度分布、尺寸切割(sizecut)、易消失相、形成方法或其它因素可用于產(chǎn)生這種較細(xì)小孔隙。多個實(shí)施例包括用于高產(chǎn)量實(shí)驗(yàn)的系統(tǒng)和方法，所述實(shí)驗(yàn)是針對合成多種含有不同源材料的樣品并就與應(yīng)用相關(guān)的性質(zhì)篩選這些樣品(通?；谂c所述應(yīng)用相關(guān)的要求的矢量)。多種方法可用于計算和/或評估主體的性質(zhì)，包括實(shí)驗(yàn)測量。多種優(yōu)化方法(例如，最小二乘法(leastsquares)、蒙特卡羅法(montecarlo)、最速下降法(steepestdescent)、平行調(diào)整法(paralleltempering))可用于找出匹配應(yīng)用矢量的主體矢量。對于既定灰分源，例如組成、粒度分布、粒子形狀、LOI和晶體結(jié)構(gòu)(或其集合)等數(shù)據(jù)可與熱數(shù)據(jù)(差示熱分析、膨脹測量法(DTA)、熱重分析(TGA)、差示掃描量熱法(DSC))組合來預(yù)測灰分在成形操作期間和隨后的性能。一些實(shí)施例產(chǎn)生描述材料源性質(zhì)和成形數(shù)據(jù)的參數(shù)矢量來評估假定主體的主體矢量。這些數(shù)據(jù)可與描述流體流動和流體與主體相互作用的模型組合來基于特定灰分源(任選地進(jìn)行例如模制、焙燒、燒盡等特定成形工藝)預(yù)測主體的性質(zhì)。這些主體矢量可與一種或一種以上應(yīng)用矢量匹配以評估配合，并且在一些情況下，主體矢量輸入中可調(diào)節(jié)的參數(shù)經(jīng)迭代優(yōu)化以使主體矢量與應(yīng)用矢量更好匹配。在使灰分源、加工方法、一組幾何學(xué)和其它限制和其它因素與一組應(yīng)用限制最佳匹配的計算中，也可用主體矢量迭代修改應(yīng)用矢量。本文中出于說明目的揭示例示性灰分源、粒度、相、組成和其它灰分性質(zhì)。類似地，例如形狀、尺寸、熱特性、滲透性、孔隙率、密度等多種主體的性質(zhì)也是出于說明目的。例如液態(tài)金屬過濾、廢氣減排、煙氣純化、水處理、柴油機(jī)或直接噴射顆粒去除、物質(zhì)(例如，NOx、碳?xì)浠衔?、CO和其它物質(zhì))的催化去除、汞去除、硫去除等應(yīng)用也是出于說明目的。所選方面包括計算裝置、網(wǎng)絡(luò)組件、數(shù)據(jù)庫、存儲裝置、服務(wù)器等，一般包括至少一個處理器、存儲器、存儲媒體、輸入端、輸出端、顯示器、通信電路，和包含灰分?jǐn)?shù)據(jù)、材料性質(zhì)、匹配方法、成形數(shù)據(jù)和應(yīng)用數(shù)據(jù)的數(shù)據(jù)庫。某些實(shí)施例包括計算機(jī)可讀存儲媒體，其上收錄有可由處理器運(yùn)行來實(shí)施方法的程序。某些方法包括選擇需要主體的應(yīng)用并確定應(yīng)產(chǎn)生所需主體的灰分源和任選加工參數(shù)。主體可經(jīng)制造、測量，并且所測量性質(zhì)可與預(yù)測性質(zhì)進(jìn)行比較。許多工業(yè)規(guī)模燃燒過程(例如，發(fā)電、工業(yè)供暖、燃煤、市政固體廢物焚燒等)都是由政府管理，因此容易獲得灰分源清單。舉例來說，美國賓夕法尼亞州(stateofPennsylvania)目前包括二十個以上的燃煤電廠，從州西部的紐卡斯?fàn)栯姀S(NewCastleplant)和布魯斯曼斯菲爾德電廠(BruceMansfieldplant)到州東部的波特蘭電廠(Portlandplant)、馬丁河電廠(MartinsCreekplant)和艾迪斯托克電廠(Eddystrokeplant)。美國能量的50%以上來自煤，并且許多其它國家產(chǎn)生顯著量的煤飛灰、廢物焚燒灰或兩種都有。因此，許多國家都有大量灰分供應(yīng)，其數(shù)量提供多種灰分組合物與大量的各特定組合物。可獲得粒度在低于1微米到高于Imm范圍內(nèi)的灰分產(chǎn)物。對于一些主體，優(yōu)選灰分粒度分布可在0.1微米到100微米范圍內(nèi)，其中平均粒度在5-50微米范圍內(nèi)。在一些實(shí)施例中，鑒別出一種或一種以上具有寬粒度分布的灰分源，將灰分源過篩產(chǎn)生各種粒度范圍的連續(xù)“餾分(cut)”，并且選擇一種或一種以上餾分?？山M合來自相同和/或不同材料源的不同餾分。圖1是例示性實(shí)施例的圖解表示。流體100大體上滲透由灰分粒子120構(gòu)成的多孔體110。一般來說，流體與主體之間的相互作用可包括含有主體的容器或包裝，其具有入口和出口，并且經(jīng)配置以將流體限制于所需流動路徑。為了清晰起見，圖中一般省略這些容器?；曳至Ｗ涌删哂邢鄬φ牧６确植?、寬的粒度分布、雙峰或多峰粒度分布或其它所需要的分布?；曳至Ｗ涌纱篌w上呈單分散。粒子可經(jīng)連接、粘結(jié)或是分開的?；曳至Ｗ涌蓙碜砸环N或一種以上不同灰分源，并且在一些方面中，第一粒度分布選自第一源，第二粒度分布選自第二源，并將所述分布組合。粒子可通過粒子間粘結(jié)130彼此結(jié)合。粒子間粘結(jié)130可包括頸狀物或其它連接結(jié)構(gòu)，或粒子之間的力(例如，范德華力(VanderWaalsforce))。粒子間粘結(jié)130的形成可包括使用膠凝粘結(jié)、水性化學(xué)粘結(jié)，或粒子之間和/或與粒子發(fā)生的其它相對低溫反應(yīng)。粒子間粘結(jié)130的形成可包括擴(kuò)散、燒結(jié)或粒子之間和/或與粒子發(fā)生的其它高溫反應(yīng)。在一些應(yīng)用中，一些粒子經(jīng)粘結(jié)，而一些粒子未粘結(jié)。在某些方面中，對粒子間粘結(jié)的控制可用于控制柔度、耐熱沖擊性、耐熱沖擊損傷性和其它因素。某些方面包括加入輔助所需粒子間粘結(jié)130形成的組分，并且在一些情況下，這些組分不同于灰分粒子120的材料。在優(yōu)選實(shí)施例中，第一灰分源提供所需滲透性，并且第二灰分源增強(qiáng)粘結(jié)。在另一個實(shí)施例中，第一灰分源提供所需滲透性，并且第二灰分源增強(qiáng)用于形成主體的糊狀物的粘彈性質(zhì)?？紫堵士捎砂讖椒植?、孔隙連通性和/或孔隙形狀的因素表征?？紫哆B通性和/或孔隙形狀可為各向同性或各向異性。在一些方面中，可設(shè)計同時優(yōu)化流體相互作用與機(jī)械性質(zhì)的孔隙連通性。一些孔隙率可關(guān)于(例如)各種主體尺寸呈各向異性?？讖椒植伎刹捎枚喾N形式，包括高斯分布(Gaussiandistribution)、正態(tài)分布、對數(shù)正態(tài)分布、多峰分布、雙峰分布、三峰分布、偏斜分布、韋伯分布(Weibulldistribution)或任何其它所需分布?？紫堵室部捎珊暧^因素(例如，孔隙率％、表面積、滲透性等)表征。各種應(yīng)用可能需要平均孔徑和開口孔隙率百分比的不同組合。圖2是例示性實(shí)施例的圖解表示。圖2顯示流動的流體200與多孔體210相互作用的應(yīng)用。例示性應(yīng)用可為主體210催化流體200中的反應(yīng)的應(yīng)用。一般來說，這種應(yīng)用可包括過渡區(qū)域220，流體在其上的輸送可從接近表面的層流或湍流改變?yōu)樵谥黧w內(nèi)的大體上擴(kuò)散輸送。多個實(shí)施例可包括移動流體的手段，包括泵、鼓風(fēng)機(jī)、重力、壓頭、電化學(xué)梯度等。經(jīng)過主體的流體流動也可由流體/主體界面的剪切力230表征。甚至當(dāng)流體200具有經(jīng)過主體210的顯著線性速度時，主體210的孔隙率仍可在過渡區(qū)域220內(nèi)產(chǎn)生廣泛范圍的局部流速，一般隨著深入主體內(nèi)的深度而降低。因此，取決于主體內(nèi)的深度，可產(chǎn)生多種滯留時間、擴(kuò)散反應(yīng)和催化過程。反應(yīng)可包括一種以上流體與主體之間的反應(yīng)(例如，涉及氣相和液相的反應(yīng))。多個實(shí)施例包括電化學(xué)或類似類型的反應(yīng)(其可包括離子、電子或其它物質(zhì))。在一些方面中，選擇孔徑分布從而優(yōu)化(例如，最大程度滿足機(jī)械要求)暴露于流體200的主體的表面積十分有利，并且在主體中形成通道從而將主體的大部分在宏觀上暴露于流體也十分有利。在某些方面中，通道可由提供結(jié)構(gòu)性質(zhì)的材料(例如，第一灰分源)形成，并且主體內(nèi)的第二材料(例如，第二灰分源)提供流體處理特性(例如所需反應(yīng)性)。在一些方面中，主體是兩個、三個、四個、五個、六個或六個以上相的復(fù)合物。在一些實(shí)施例中，主體包含兩相，其各自可包括灰分粒子。第一相可包括低于200目的第一粒子，并且第二相可包括低于0.2微米的第二粒子。第二相可具有大于20nT2/g且優(yōu)選大于100nT2/g的表面積，并且例示性粒子包括過渡金屬或稀土(例如，Mo、Ce、La、Zr)硫化物和/或氧化物，并且可包括沸石。在一個優(yōu)選應(yīng)用中，第一相占50-90質(zhì)量％，并且第二相占10-50質(zhì)量％。圖3是例示性實(shí)施例的圖解表示。圖3顯示流體300穿過主體310的應(yīng)用(例如，在過濾或噴灑(sparging)中)。通常，這些應(yīng)用包括通過使用某一孔隙率來去除某一物質(zhì)，所述孔隙率允許流體300通過但大體上阻斷流體300內(nèi)夾帶的物質(zhì)通過。主體310通?？捎梢粋€或一個以上長度320表征。長度320可描述流體在穿過主體時須經(jīng)過的最小長度。流體300穿過主體310可由力330引起。在一些應(yīng)用中，力330包括與長度320大體上平行的分量，并且對于相對較小的長度320(基于與力330有關(guān)的壓力和主體310的機(jī)械性質(zhì))，主體310應(yīng)足夠堅(jiān)固以便在使用期間維持機(jī)械完整性。這些應(yīng)用可能需要包裝、約束作用、粒子間結(jié)合或其它方面以使得主體在允許流體300通過的同時機(jī)械抵抗由力330所產(chǎn)生的壓力。在某些應(yīng)用中，長度320為約50-1000微米。在其它應(yīng)用中，長度320為約l-5mm。在其它應(yīng)用中，長度320為約1cm，且在其它應(yīng)用中，長度320大于10cm，并且在一些應(yīng)用中，長度320大于0.Im0在某些實(shí)施例中，長度320為約800微米并且主體310具有介于5微米與50微米之間的中值孔徑。各種應(yīng)用可能需要平均孔徑、開口孔隙率百分比和長度320的不同組合?？墒褂枚喾N因素來確定主體310的所需性質(zhì)，所述因素例如為欲去除物質(zhì)的尺寸、流體300中此物質(zhì)的濃度、流體300穿過主體310的所需流速、主體310的強(qiáng)度(尤其關(guān)于力330而言)、反應(yīng)物質(zhì)影響(例如，阻塞)主體310的趨勢，和其它因素。在一些實(shí)施例中，主體310包括介于100微米與900微米之間的長度320，流體300是氣體，主體310大體上去除與直接噴射燃燒相關(guān)的固體顆粒。在一些實(shí)施例中，開口孔隙率百分比(0P%)與平均孔徑(MPD，微米)之間的關(guān)系由下式給出0P%=75-1.46*MPD。在一些情況下，0%可經(jīng)改變高于和/或低于此關(guān)系高達(dá)30%(即，所述關(guān)系可能是一個“范圍”)。在某些實(shí)施例中，孔隙率可介于30-70%之間，并且MPD可介于5微米與60微米之間。圖4提供通道實(shí)施例的代表性截面的圖解表示。通道、管、平面通路等可提供在通道壁內(nèi)大體上不受阻礙的流體流動，同時增加流體對通道壁的暴露。在這個實(shí)例中，某個通道經(jīng)阻斷，迫使穿過主體材料本身(例如，穿過壁到達(dá)相鄰?fù)ǖ?。在其它實(shí)施例中，通道未經(jīng)阻斷，并且流體經(jīng)通道自由地流過主體。在圖4中，流體流400以第一方向流入主體410中，所述第一方向一般平行于并入主體410中的一個或一個以上通道405?？僧a(chǎn)生交替通道405和407以最大化流體流400可穿過的主體410的區(qū)域，其顯示為具有長度420的區(qū)域。流體流400可經(jīng)通道之間的壁(具有長度420)穿過第一通道405進(jìn)入相鄰?fù)ǖ?07中。主體410可包括具有某一孔徑分布的孔隙率，從而允許流體流400通過而同時阻斷氣流400中所夾帶的物質(zhì)440。在某些方面中，物質(zhì)440可大體上被阻斷在主體410“內(nèi)部”(例如，壁內(nèi))。在其它方面中，物質(zhì)440可大體上被阻斷在主體410與通道405之間的界面處。在某些情況下，物質(zhì)440可形成影響主體410的滲透性的層。在一些方面中，各通道的橫截面積(即，通道面對流體流動的面積)相同。在其它方面中，不同通道具有不同的橫截面積。在預(yù)期大量物質(zhì)440沉積于通道405上或通道405中的實(shí)施例中，通道405可制作成大于相鄰?fù)ǖ?例如，通道407)以使得兩個通道的有效流速在通道405“填滿”被阻斷的物質(zhì)440時更好地匹配。通道可具有圓形、正方形、六邊形、八邊形、三角形和/或其它形狀的橫截面。多種幾何設(shè)計可用于最大化暴露于流體的面積，而同時增加與主體中的通道有關(guān)的“壁強(qiáng)度”。許多這些設(shè)計將薄壁(例如，小的長度420)與增強(qiáng)通道抵抗流體流400所施加壓力的規(guī)律間隔支撐物組合。圖5是顯示根據(jù)某些方面的交替通道設(shè)計的圖解表示。主體510可為由灰分粒子構(gòu)成的多孔體，并且一般可容納在容器(未圖示)中。在這個實(shí)例中，主體510包括交替阻斷的平行通道505和507，其中通道505是在主體的第一側(cè)經(jīng)阻斷，并且通道507是在第二側(cè)經(jīng)阻斷。交替通道可在相反端用塞子520阻斷。一般來說，通道507可在主體510的第一端經(jīng)阻斷，因此流體經(jīng)通道505進(jìn)入主體510中。類似地，通道505可在第二端經(jīng)阻斷，以使得流體經(jīng)通道507離開主體510。因此，穿過主體510的流體將被迫穿過主體的實(shí)心區(qū)域(例如，隔開通道505與通道507的壁)。主體(例如主體510)所需的特性(例如，橫截面積、長度、通道尺寸、通道數(shù)目、壁厚度、滲透性、操作溫度性能(operationaltemperaturecapability)、熱性質(zhì)、機(jī)械性質(zhì)、化學(xué)性質(zhì)等)一般由特定應(yīng)用限定。舉例來說，柴油機(jī)顆粒過濾器可包括能夠在400°C以上持續(xù)操作、循環(huán)到1000°C以上、孔隙率介于30%與60%之間、中值孔徑介于2微米與30微米之間、滲透性至少0.5Ε-12/πΓ2(優(yōu)選大于1Ε-12/m"2)、斷裂模數(shù)大于IOMpa(優(yōu)選高于IOOMPa)并且熱膨脹系數(shù)小于1E_5/°C的材料。對于不需流過壁的應(yīng)用(例如，催化轉(zhuǎn)化劑)，可不必將端塞住，并且可使用主體510的通道幾何形狀(不存在端塞520)來最大化反應(yīng)可用的表面積。在一些方面中，并入孔隙率以使得主體具有大于lnT2/g、10nT2/g、大于40nT2/g或甚至大于100nT2/g的表面積十分有利。視應(yīng)用而定，主體可由含有或產(chǎn)生一個或一個以上所需相的灰分源制造。所需相可包括堇青石(2Mg0-2A1203-5Si02)、莫來石(3A1203_2Si02)、β-鋰輝石(Li20-A1203)2-8Si02、鈦酸鋁(Α1205)、鈦酸鋁-莫來石、磁鐵礦、磁赤鐵礦、尖晶石、石榴石、硅灰石、鈣鈦礦和它們的其它混合物。多種主體可包括摻雜有Fe203和/或稀土氧化物(La203、Nd203)的鈦酸鋁?？蓪⒘硗獾慕M分(燒結(jié)助劑、催化劑等)加入包含灰分粒子的混合物中以按需要改良組合物。盡管主體(例如主體510)可由多種方法制造，但擠出主體510十分有利。在這些情況下，宜擠出具有非牛頓(non-Newtonian)粘彈特性的糊狀物，并且在一些情況下，宜使用剪切稀化糊狀物。存在多種調(diào)節(jié)糊狀物、漿料等的流變學(xué)性質(zhì)的方法，并且這些方法一般適用于并有灰分粒子的糊狀物、漿料等?？杉尤虢橛?.01%與10%之間的混合物(例如，水泥流變學(xué)中所用)。可使用一般介于0.01%與5%之間的木質(zhì)素磺酸鹽和/或其它含木質(zhì)素的化合物。例示性木質(zhì)素磺酸鹽來源包括來自纖維素加工廠的亞硫酸鹽廢液。多種有機(jī)材料也可用于改良流變學(xué)，包括甲基纖維素、聚乙烯醇(PVA)、聚乙二醇(PEG)、乙酸乙烯酯和乙烯吡咯烷酮。例示性配方包括灰分源、以灰分源的重量計約10-50%的液體載劑(例如，水)、在1-20重量％范圍內(nèi)的纖維素粘合劑(例如甲基纖維素)，和任選地在0-3重量％范圍內(nèi)的清潔劑和/或表面活性劑。一些實(shí)施例包括加入一般在0-10重量％范圍內(nèi)的乙二醇、脂肪酸、聚乙烯醇和/或其它有機(jī)物質(zhì)。在某些實(shí)施例中，為提高孔隙率，使用通常在10-80重量％范圍內(nèi)的易消失相。易消失相可存在于收到狀態(tài)的灰分源中，例如具有大量殘余含碳物質(zhì)的飛灰。也可單獨(dú)加入易消失相。為改良成形工藝所加入的多種物質(zhì)(例如，甲基纖維素)也可能是易消失相。例示性易消失相包括石墨、馬鈴薯淀粉、聚乙烯粒子、聚乙酸乙烯酯粒子，或在從主體中去除之前能夠影響最終微觀結(jié)構(gòu)的其它材料。在某些方面中，可通過加入一種或一種以上經(jīng)設(shè)計以與灰分反應(yīng)的組分來改良組合物。這些組分可包括(不限于)MgO、Si02、膠態(tài)Si02、Ti02、FeO、滑石、高嶺土、勃姆石(boehmite)、各種A1203物質(zhì)(例如，Y-A1203、α-A1203)、石膏、含磷化合物、SiC、Al、Co、Fe、Ni、Ba、Pb、鑭系元素、硫化物、沸石、稀土化合物等?？赏ㄟ^使用多峰粒度分布來增強(qiáng)流變學(xué)性質(zhì)。在某些情況下，介于30-90%之間的大粒度餾分(例如，大于10、20、30、40、50或50以上微米的粒子)的混合物可與互補(bǔ)量的小粒度餾分(例如，低于10、5、3、1或0.1微米)組合。在某些實(shí)施例中，使用雙峰粒度分布，其中第一分布與第二分布以大約相等量混合，并且第二分布的平均粒度是第一分布的平均粒度的約5-25%。對于需要進(jìn)一步加工(例如，通道堵塞)的擠出主體，將濃稠糊狀物(通常具有類似組成)注入需要其的通道中十分有利。對于通過組裝一種或一種以上大體上平坦片所制造的主體，可使用刀片刮抹或合成平坦主體的其它方法，并且平坦片可利用糊狀物或泥釉(slip)而粘結(jié)在一起。在一些實(shí)施例中，與通道有關(guān)的壁可大體上平坦。在其它實(shí)施例中，壁是彎曲的。形成主體可包括在粒子之間形成膠凝或其它水合粘結(jié)。一些灰分組合物能夠不使用另外的組分而形成膠凝粘結(jié)。在某些情況下，將補(bǔ)充組分(例如，CaO、MgO或其它組分)加入灰分組合物中以使得經(jīng)組合的組合物形成大體上膠凝粘結(jié)。一些主體可包括火山灰質(zhì)材料，并且這些主體中的一些可包括加入補(bǔ)充材料以使得能夠形成所需相。一些主體可經(jīng)焙燒。焙燒可用于去除易消失相(例如，通過含碳易消失相的燃燒)。焙燒也可用于輔助粒子間粘結(jié)(例如，頸狀物)的形成。焙燒也可用于改變主體的組成、晶體結(jié)構(gòu)、粒度、晶粒大小和其它方面。所選實(shí)施例包括選擇用于形成主體的第一相，在成形操作期間使第一相反應(yīng)以形成第二相，以及在一些情況下在焙燒操作期間形成第三相。焙燒時間和溫度一般取決于所需應(yīng)用和針對其的主體性質(zhì)。一般來說，需要較難熔主體的應(yīng)用可能需要同等較高的焙燒溫度。在一些方面中，在介于400°C與800°C之間的溫度下焙燒主體?？稍诮橛?00°C與1200°C之間的溫度下焙燒主體。一些主體可在介于1200°C與1800°C之間的溫度下焙燒。包括堇青石在內(nèi)的一些主體可在介于1000°C與1600°C之間的溫度下焙燒。包括莫來石在內(nèi)的一些主體可在介于1000°C與1950°C之間的溫度下焙燒。通過使用含有例如K20和Na20等網(wǎng)絡(luò)改良劑的灰分或通過加入這些組分，可增強(qiáng)需要低溫焙燒的主體。通過選擇具有較低(優(yōu)選可忽略)量的較不難熔材料(例如K20和Na20)的灰分源，在高于500°C的溫度下使用的主體會表現(xiàn)更好。某些組合物可形成液相，其首先增強(qiáng)粘結(jié)，隨后反應(yīng)形成固相(例如，在反應(yīng)性燒結(jié)中)。某些方面包括在燃煤爐、燃?xì)鉅t、微波增強(qiáng)爐和/或電爐中焙燒。在一些情況下，焙燒包括受控氣氛，其可包括氧化氣氛、還原氣氛、合成氣體氣氛、氮?dú)夥蘸推渌鼩夥?。焙燒可在空氣中進(jìn)行。一些主體不需要焙燒。焙燒氣氛可包括加入氣態(tài)組分以防止焙燒期間發(fā)生不需要的物質(zhì)逸出(例如，過壓氣體)。主體510可適于過濾。通過選擇大體上無機(jī)灰分材料、尤其傾向于形成難熔相的組合物(例如堇青石、尖晶石、莫來石、印度石、剛玉、鈦酸鋁和/或其組合)，可使主體510難熔，因此可適于過濾例如熔融金屬或熱氣體等熱流體。在所選實(shí)施例中，操作溫度包括介于200°C與1200°C之間的范圍。在一些實(shí)施例中，形成具有第一孔徑分布的主體，經(jīng)含有大體上被主體過濾的粒子的流體處理主體，去除流體(留下粒子)，并將主體和粒子加工(例如，焙燒)產(chǎn)生具有第二孔徑分布的主體。例示性流體是空氣，并且例示性粒子是得到與主體組成類似(或互補(bǔ))的組成的精細(xì)粒子。在某些情況下，主體和/或粒子包含灰分粒子。一些主體包括鋇長石相。在一些方面中，主體可包括60-95%孔隙率，具有介于100與10，000E-7cnT2之間的空氣滲透性，具有5-70個孔隙/英寸，并且厚度介于0.1英寸與10英寸之間。主體510可用于過濾與燃燒有關(guān)的顆粒，并且在一些情況下，主體510可用于涉及柴油機(jī)發(fā)動機(jī)燃燒的應(yīng)用中。在例示性應(yīng)用中，主體510在每平方英寸面積(與通道正交)上可具有4到500個通道。在其它實(shí)施例中，主體510每平方英寸具有少于5個通道，并且在一些情況下，每平方英寸少于0.1個通道。在某些實(shí)施例中，主體510每平方英寸具有多于600、800或甚至1000個通道。一些型式的主體510可從柴油機(jī)廢氣流中去除顆粒物，包括以PMlO和/或PM2.5表征的顆粒物和/或其它物質(zhì)。在一些實(shí)例中，可將顆粒物降到低于1、0.5,0.1,0.05或甚至0.01g/bhp-hr的水平，如以特定制動馬力的發(fā)動機(jī)產(chǎn)生的顆粒物被主體從相關(guān)廢氣流中去除為基礎(chǔ)所校正。某些實(shí)施例包括用于將發(fā)動機(jī)廢氣流中的至少一些污染物去除到低于USEPATier2Bin10,US2007HD和/或EuroV并且優(yōu)選USEPATier2Bin5(或甚至Bin2)、US2010HD和/或EuroVI水平的主體。在一些實(shí)施例中，主體510可具有介于約50微米與2mm之間的壁厚度，可具有介于10%與90%之間、優(yōu)選介于20%與80%之間的孔隙率，可具有介于1微米與60微米之間的平均孔徑。在一些方面中，主體510可具有介于4微米與22微米之間的中值孔徑。在某些實(shí)施例中，主體510的特征為至少0.2E-12/m"2并且優(yōu)選至少0.8E-12/m"2的滲透性。在某些實(shí)施例中，主體510可具有大于3J/(cnT3-K)的熱容量。在一些情況下，可使精細(xì)灰分粒子(例如，低于325目)聚集或粒化成部分致密的丸粒，隨后由所述丸粒制造主體，并且主體孔隙率至少部分由聚集體的孔隙率產(chǎn)生。在某些方面中，主體510具有足夠的滲透性和尺寸(例如，壁厚度、通道表面積、橫截面)以允許氣態(tài)流體以大于0.01英尺/秒、優(yōu)選大于0.1英尺/秒、優(yōu)選大于0.5英尺/秒、更優(yōu)選高于3英尺/秒并且更優(yōu)選高于10英尺/秒的線性速度穿過主體510。主體510可以是一次性的，并且尺寸足夠大從而達(dá)到所需處理壽命。多種壽命都適合，包括汽車、火車、輪船或卡車的更新周期；越野柴油機(jī)裝置的可用壽命；與鐵路發(fā)動機(jī)或輪船有關(guān)的旅程長度；與港口船舶或相關(guān)裝載/卸載/輸送設(shè)備有關(guān)的工作周期、與農(nóng)機(jī)設(shè)備有關(guān)的收獲季節(jié)；與發(fā)動機(jī)有關(guān)的換油間隔；和其它壽命。壽命可包括與測試一件備用設(shè)備以檢驗(yàn)性能有關(guān)的一定數(shù)目的“開-停”操作。一些主體可具有低于0.lm"3的體積。其它主體可介于0.1πΓ3與1πΓ3之間。某些主體可介于1πΓ3與10πΓ3之間，并且一些主體的體積可大于10πΓ3，或甚至大于100πΓ3。一些主體大約為集裝箱的大小。在某些應(yīng)用中，主體510可在使用期間再生，并且在一些情況下，再生包括從穿過主體510的流體流中過濾出的粒子的燃燒。再生可包括氧化環(huán)境，并且可涉及高于400°C、500V、600V、700V、800V、900V、1000V或甚至1100°C的溫度。在一些方面中，再生溫度包括介于600°c與1100°C之間的范圍。對于這些應(yīng)用，主體510可由提供適于主體510所暴露的流體的溫度和化學(xué)性質(zhì)的組成和晶體結(jié)構(gòu)的灰分粒子制造。在包括再生的一些應(yīng)用中，主體510可進(jìn)一步包含可承受與再生有關(guān)的溫度和環(huán)境的材料，包括在與再生有關(guān)的主動再生循環(huán)和/或熱彈性應(yīng)力的情形下引入的任何物質(zhì)。再生可包括反沖。某些方面包括使用提供與處理過程有關(guān)的壽命或工作周期的計算的處理器，并且在某些情況下，工作周期可包括直到再生過程發(fā)生的時間。在某些實(shí)施例中，采集并存儲數(shù)據(jù)(例如，在RAM中或存儲媒體上)，并計算直到工作周期結(jié)束的時間，通常重復(fù)進(jìn)行。在一些情況下，應(yīng)用中主體的操作或使用包括計算直到工作周期結(jié)束的預(yù)期時間，并且在一些情況下，相應(yīng)地調(diào)節(jié)操作。在某些情況下，工作周期包括預(yù)計斷開時間、路程距離、操作時間，或其它時間和/或負(fù)載相關(guān)特性，并且在某些方面中，使用此預(yù)計時間來調(diào)節(jié)涉及主體的過程。在某些情況下，使用預(yù)測路程(例如垃圾傳遞路程或根據(jù)“路程測圖(routemapping)”軟件的計算路程)來預(yù)計一組操作條件。舉例來說，以第一方式(例如，再生柴油機(jī)顆粒過濾器)或第二方式(不再生)操作主體的決定可并入預(yù)測路程或工作周期。在所選實(shí)施例中，使用預(yù)測時間或行進(jìn)距離來確定可包括再生步驟的過程調(diào)節(jié)。預(yù)測工作周期可用于預(yù)測預(yù)期主體達(dá)到使用溫度時的時間，并且在某些情況下，用于根據(jù)所述預(yù)測來控制再生過程的起始點(diǎn)。在一些情況下，由于預(yù)計工作周期時間過短而不能提供完全再生，因此再生過程可能延遲。在其它情況下，再生可“提前”開始(例如，通過另外加熱主體)以在工作周期結(jié)束之前完成再生。發(fā)動機(jī)數(shù)據(jù)可用于任何這些計算中，并且某些方面可包括發(fā)動機(jī)控制參數(shù)(例如，噴射定時、后噴射、廢氣再循環(huán)量)的控制。圖6是例示性實(shí)施例的圖解表示。圖6顯示由不連續(xù)粒子構(gòu)成的多孔體大體上被包裝包圍的裝置600。在多個實(shí)施例中，不連續(xù)粒子包括灰分粒子，并且主體可包含多于10%、30%、70%或甚至90%的灰分粒子。主體610包括具有某一粒度分布的灰分粒子，從而使得流體602可從輸入端620到輸出端640(或以相反方向)穿過主體610。通常，主體610被包裝650包圍，所述包裝650包括具有足夠強(qiáng)度以容納主體610并且具有足夠滲透性以允許流體602通過的層。在一些方面中，流體602利用重力流過主體610。在其它方面中，流體602可通過外加壓力推動穿過主體610。主體610可包括單一類型或若干類型的粒子。在某些情況下，主體610可層化，以使得不同粒子的層安置在不同點(diǎn)(相對于流體流動的方向)。在某些情況下，各層由粗到細(xì)從輸入端620到輸出端640層化。例示性粗粒子可大于100微米、500微米、Imm或甚至lcm，并且例示性細(xì)粒子可小于100微米、小于50微米、小于10微米、小于1微米或甚至小于lOOnm。某些方面提供若干種(兩種、三種、五種或甚至十種)不連續(xù)粒度分布，并且在一些情況下包含各分布的層可從大到小排序。某些實(shí)施例可使用尺寸在0.2mm到5mm范圍內(nèi)的灰分粒子。具有不同密度的粒子可分布在不同垂直點(diǎn)，尤其在如圖6中的大體上垂直流動的情況下。因此較接近“頂部”的粒子密度較低，而較接近“底部”的粒子密度則較高。在許多方面中，可使用反沖來清潔主體610，并且通過在接近頂部/輸入端處使用較小密度粒子和在接近底部/輸出端處使用較大密度粒子，可增加主體610對反沖所引起破壞的抵抗。類似地，通過在接近輸入端620處安置較粗粒子和在接近輸出端640處安置較細(xì)粒子，可改善過濾效率。可使用具有不同化學(xué)組成的不同灰分源來選擇適當(dāng)粒子源。另外，許多灰分源具有廣泛范圍的粒子，因此可從收到狀態(tài)的粒度分布選取粒子子集的任意餾分。在優(yōu)選實(shí)施例中，主體610被層化，其中第一層在接近頂部處包含不太密實(shí)的較大粒子，并且至少一個第二層在接近底部處包含較密實(shí)的較小粒子。在一些實(shí)施例中，如圖6中所示的裝置可以流化床形式操作(例如，通過驅(qū)動流體602“向上”穿過支撐主體610但允許流體602通過的穿孔/可滲透底部660)。在某些實(shí)施例中，可通過應(yīng)用合適的機(jī)械(例如，振動)、電磁、聲學(xué)或其它力來改良主體610的性質(zhì)(和/或流體602的處理)。圖7提供例示性實(shí)施例的圖解表示。圖7顯示能夠與流體702相互作用的裝置700。裝置700包括多孔體710，其由被包裝包圍的大體上松散粒子所構(gòu)成。在多個實(shí)施例中，松散粒子包括灰分粒子，并且主體可包含多于10%、30%、70%或甚至90%的灰分粒子。在這個實(shí)例中，主體710包括大體上被包裝750包圍的灰分粒子，所述包裝750包括多個角形片752。角形片752的設(shè)計(例如，角度、長度)是對應(yīng)于主體710中所包括的灰分粒子的各種性質(zhì)(例如，粒度分布、密度、粒子間吸引力)進(jìn)行選擇，以使得在一些方面中，大體上“松散”灰分粒子可安置在大體上垂直的包裝750中，以與灰分粒子相對于角形片752的安置相關(guān)的“休止角”保持在適當(dāng)位置。在這個實(shí)例中，流體702可如所示水平引入，并且使其穿過主體710。在某些方面中，灰分粒子在使用期間連續(xù)裝入包裝750中。在使用期間可連續(xù)補(bǔ)充粒子(例如，在主體710的頂部)，并且在一些情況下，可通過在使用期間改變與主體710相關(guān)的粒度分布來動態(tài)調(diào)節(jié)主體(例如，主體710)的滲透性。主體710可充當(dāng)錯流氣體接觸器(crossflowgascontactor)。在某些方面中，可通過施加靜電和/或電磁力來改良主體710的性質(zhì)，并且在一些情況下，可通過將磁性粒子并入主體710中來改良性質(zhì)。磁性粒子可包括磁性灰分粒子，例如包含磁鐵礦(Fe304)、磁赤鐵礦(Fe203)等的灰分粒子。磁性Fe、Ni、Co和其混合物也可包括在主體710中。使用具有高于流體702處理溫度的居里溫度(Curietemperature)的粒子十分有利。裝置700可用于處理來自燃燒過程的廢氣流，并且在一些情況下使用電力(可能來自燃燒過程)來產(chǎn)生與主體710有關(guān)的電磁場。在某些型式中，“正常”操作包括過濾廢氣流，并且正常過濾是由作用于主體710上的電磁場賦能。“異?！辈僮骺捎糜谔峁┕收媳Ｗo(hù)操作(例如，在緊急情況下提供過濾減少)，并且可通過控制電磁場來控制。在某些實(shí)施例中，異常操作導(dǎo)致流體702大體上繞過主體710。在其它實(shí)施例中，異常操作導(dǎo)致流體702“突破”由主體710所產(chǎn)生的可滲透屏障。圖8是根據(jù)某些實(shí)施例的過程的流程圖。這個過程可由執(zhí)行方法800的處理器來進(jìn)行。在步驟810中，確定應(yīng)用矢量。應(yīng)用矢量可描述流體與主體相互作用的應(yīng)用的各種特性。應(yīng)用矢量也可包括與適于應(yīng)用的主體有關(guān)的所需或目標(biāo)主體矢量。在步驟820中，選擇一種或一種以上源材料。選擇可包括查詢源材料數(shù)據(jù)庫，其可包含灰分源、非灰分源、可用粒度、L0I、XRD數(shù)據(jù)、化學(xué)組成等。對于一些材料，可選擇來自材料源的粒子子集，其可包括過篩、過濾、浮選、磁性分離、密度分離等。對于一些材料源，“子集”可包括整個材料源。也可進(jìn)行任選步驟830，在這種情況下可限定成形工藝(包括成形參數(shù))。成形工藝包括澆鑄、振動壓鑄、注塑、擠出和其它操作。成形工藝可包括糊狀物或粘土配方、燒盡時間表、焙燒周期、熱處理、環(huán)境大氣和其它工藝。在步驟840中計算主體矢量，其可包括選擇第一組成和第一成形條件并且相應(yīng)地計算所形成主體的性質(zhì)。在步驟850中，將主體矢量與應(yīng)用矢量進(jìn)行比較，并且在步驟860中，確定主體矢量與應(yīng)用矢量之間的匹配質(zhì)量(例如，預(yù)計主體如何良好地為應(yīng)用工作)。視配合質(zhì)量而定，可進(jìn)行步驟820/830與步驟860之間的迭代循環(huán)。通常，可對各次迭代修改一種或一種以上輸入?yún)?shù)(例如，組成、粒子切割大小(particlecut)、灰分源、粘合劑體積、擠出壓力、焙燒周期、停留時間等)，并且記錄關(guān)于匹配質(zhì)量的迭代結(jié)果。同樣，可對多維參數(shù)空間采樣，其中空間中的各點(diǎn)對應(yīng)于一種或一種以上參數(shù)的不同值(例如，在主體矢量或應(yīng)用矢量中)。在一些情況下，調(diào)節(jié)輸入?yún)?shù)直到獲得令人滿意的匹配。步驟810、830、840、850和860可由實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)補(bǔ)充，并且可用實(shí)驗(yàn)結(jié)果替換計算結(jié)果。一些方面包括網(wǎng)絡(luò)通信，并且可包括與自動化實(shí)驗(yàn)設(shè)備通信。在某些實(shí)施例中，可對包含化學(xué)、物理、結(jié)構(gòu)、相和其它參數(shù)的多維參數(shù)空間進(jìn)行采樣，并且可評估采樣點(diǎn)對應(yīng)用的適用性。為進(jìn)行說明，如下描述若干個說明性實(shí)例，而并不打算限制權(quán)利要求的范圍。圖9顯示例示性灰分源的粒度和組成信息。本文中描述為博拉35(Boral35)，這種灰分源是由德克薩斯州圣安東尼奧市博拉材料技術(shù)公司(BoralMaterialTechnologies,SanAntonio,Texas)提供。在這個實(shí)例中，激光光散射(厚利巴LA910(HoribaLA910)，加利福尼亞州爾灣市厚利巴實(shí)驗(yàn)室(HoribaLaboratory,Irvine,California))顯示低于1微米到高于500微米的粒度范圍，其中平均粒度為約35微米，以及以下統(tǒng)計D10=3.3微米；D50=22微米；D90=98微米。這種材料在空氣中在10°/分鐘下的DTA/TGA分析(林賽斯L81/1550(LinseisL81/1550)，新澤西州羅賓斯維爾市林賽斯公司(Linseis，Inc.，Robbinsville，NewJersey))顯示小于的重量損失，直到1250C仍沒有明顯熔化。在這種源中許多粒子是球形或橢球形，在一些實(shí)施例中其可用于改良糊狀物性質(zhì)(例如，可擠出性)和/或包含這些粒子的材料可進(jìn)行模擬的簡易性?；瘜W(xué)組成(定性SEM/EDS，日本電子株式會社(Jeol)JSMS610/EDAX檢測器)顯示Si和Al的氧化物，其中具有較少量Fe、Mg、Ca、K、Na和Ti。圖10顯示另一個例示性灰分源的粒度和組成信息。本文中描述為博拉3(Boral3)，這種灰分源是由德克薩斯州羅克代爾市博拉材料技術(shù)公司(BoralMaterialTechnologies,RockdaleTX)提供，并且據(jù)稱由三都發(fā)電廠(SandowPowerPlant)(德克薩斯州(Texas))產(chǎn)生。激光光散射顯示約SOOnm到10微米的粒度分布，其中平均粒度為約3微米，并且一般是球形粒子，以及以下統(tǒng)計D10=1.6微米；D50=2.8微米；D90=4.6微米。這種材料的DTA/TGA分析顯示小于的重量損失，直到1250C仍沒有明顯熔化。圖11顯示另一個例示性灰分源的粒度信息。這種材料(普拉灰(ProAsh)，弗吉尼亞州特魯特維爾市分離技術(shù)/美國提坦公司(S^arationTechnologies/TitanAmerica,Troutville，Virgina))。這種源據(jù)稱來自賓夕法尼亞州邦拿島發(fā)電廠(BrunnerIslandPowerPlant，Pennsylvania)，并且據(jù)報導(dǎo)具有大約54%Si02、28%A1203、9%Fe203的主要組成。這種材料具有如所示粒度分布，其中DlO=4.5微米、D50=45微米并且D90=341微米，并且據(jù)報導(dǎo)LOI=1.5%。這種材料的DTA/TGA分析顯示約1.8%的重量損失，直到1250C仍沒有明顯熔化。圖12顯示另一個例示性灰分源的粒度信息。這種材料(埃考特姆(Ecotherm)，弗吉尼亞州特魯特維爾市分離技術(shù)/美國提坦公司(S^arationTechnologies/TitanAmerica，Troutville，Virgina))在本文中描述為高碳普拉灰(Pro-AshHiCarbon)。這種源據(jù)稱是來自邦拿島發(fā)電廠(賓夕法尼亞州)的浙青煤飛灰，并且據(jù)報導(dǎo)包括有大量的殘余含碳物質(zhì)。這種材料是提供“固有”易消失相的灰分源的例子。這種材料具有如所示粒度分布，其中DlO=9.6微米，D50=36微米，并且D90=105微米。DTA/TGA分析顯示重量損失開始于約500°C并且持續(xù)數(shù)百度，并且樣品損失其質(zhì)量的約40%。這種樣品也顯示在1130°C下的相轉(zhuǎn)變(可能熔化)。外來易消失相包括兩種來自艾斯博瑞濕磨制造廠(AsburyGraphiteMills)(新澤西州艾斯博瑞市(Asbury,NewJersey))的石墨源細(xì)粒度(A99)石墨，具有DlO=6.1微米，D50=23微米，D90=51微米；和粗粒度(4012)石墨，具有以下粒度統(tǒng)計0.22%高于180微米，0.9%高于150微米，72%高于75微米，24%高于44微米，以及2.8%低于44微米。制備用于制造主體的若干種不同混合物(S卩，粘土或糊狀物)。表2列出與這些配方有關(guān)的配方，并且也包括用于將這些糊狀物成形的方法。使用擠出成形若干種樣品，并且包括流變調(diào)節(jié)劑(YB-155和YB-113C，密西根州諾威市美國由肯公司(YukenAmerica，Novi，Michigan))，其也可充當(dāng)易消失相。通過將樣品澆鑄到陶瓷坩堝中，輕敲坩堝約20次以使樣品沉降并且使樣品定型來成形其它樣品(本文中描述為振動壓鑄)。表2_批次組合物-100重量％的總固體(陶瓷和石墨原材料)和液體_樣品123基線2F3F4F6C7C8C8C-SH_博拉3urn31.331.344.831.529.826.719.629.325.617.717.7博拉35um31.331.3-42.239.935.826.339.234.223.723.7髙碳苷拉灰--24-------艾斯博瑞A99石墨β--3.28.721.4---艾斯博端4012石盪b...........4.912.729.329.3達(dá)范C(DarvanC)--0.20.20.20.20.20.20.20.20.2由肯YBlSS粘合劑/Sj增塑劑8JU““““““‘“由肯YB133C粘合RC(劑/增塑劑.......去離子水20.920.93126.126.928.632.526.427.329.129.1成形^rist^F抹中^t4,振動振動振動振動振動M^JM^J—動JSj^m出mmifrm壓鑄壓鑄壓鑄壓鑄壓鑄壓鑄壓鑄鑄形狀管實(shí)實(shí)J1、圓盤圓盤圓盤圓盤圓盤圓盤圓盤圓盤焙燒周期#11112222223孔隙率-平均孔徑■(微米)^2.02.13.71.82.33.26.42.23.211.812.2容積密度(g/cc)c1.61.71.31.81.71.51.11.61.51.00.9典型孔隙率(％)‘3740543435416139456667對樣品1進(jìn)行TGA/DTA分析。這種樣品顯示在125C下開始重量損失，在277C下開始重量損失峰和放熱，并且沒有明顯熔化(直到1250C/最大操作溫度)。在一些實(shí)施例中，選擇不同易消失相，以使得在不同溫度下發(fā)生相燒盡。表2中的樣品經(jīng)歷以下焙燒周期焙燒周期#1以150C/h快速升溫到550C，在550C下保持2小時，以150C/h快速升溫到1050C，在1050C下保持0.5小時，以200C/h冷卻到室溫；焙燒周期#2以17C/h快速升溫到93C，在93C下保持2小時，以93C/h快速升溫到500C，在500C下保持4小時；以93C/h快速升溫到800C，在800C下保持2小時，以150C/h快速升溫到1050C,在1050C下保持0.5小時，以150C/h冷卻到室溫；焙燒周期#3以17C/h快速升溫到93C，在93C下保持2小時，以93C/h快速升溫到500C，在500C下保持4小時；以93C/h快速升溫到800C，在800C下保持2小時，以150C/h快速升溫到1050C，在1050C下保持5.0小時，以150C/h冷卻到室溫。經(jīng)焙燒樣品一般是固體并且足夠堅(jiān)固易于處理。焙燒后樣品1的X射線衍射顯示主要是石英和莫來石，其中有較少量的鈉長石(鈣質(zhì))(可能是方石英)和赭石。在室溫與1000°c之間以3°C/分鐘測量熱膨脹(林賽斯L75D/1550，新澤西州羅賓斯維爾市林賽斯公司)，得到約5E_6/°C的CTE。圖13顯示樣品1在不同放大率下的兩張橫截面電子顯微照片。這個實(shí)例是直徑為約0.75cm并且壁厚度為約Imm的管狀主體。這個實(shí)例顯示在陶瓷加工典型的正常處理操作下足夠的機(jī)械完整性。使用Hg孔隙率測定法(微晶學(xué)自動孔IV9500(MicromeriticsAutoporeIV9500)，由賓夕法尼亞州北亨廷頓市德爾塔實(shí)驗(yàn)室(DeltaLabs,NorthHuntingdon,PA)進(jìn)行)來測量孔隙率。圖14顯示與若干種例示性主體相關(guān)的孔徑信息。這個圖包括一個不含有機(jī)粘合劑的振動壓鑄樣品和兩個含有有機(jī)粘合劑的擠出樣品。樣品1是使用高壓自動化擠出機(jī)擠出。樣品2是使用手動擠出機(jī)擠出。一般可用混合物組成來控制微觀結(jié)構(gòu)，并且各種實(shí)施例可使用可用于由粒子成形主體的多種成形方法。一些混合物可通過若干種不同方法成形。圖15顯示與若干種例示性主體相關(guān)的孔徑信息。這個圖將并有外來易消失相(加入灰分源中)的主體與并有固有易消失相(與灰分源締合并且一般由產(chǎn)生灰分粒子的過程產(chǎn)生)的主體(即，樣品3)進(jìn)行比較。樣品3和樣品7C具有類似濃度的不同易消失相(固有約40%的高碳普拉灰質(zhì)量相對于外來艾斯博瑞4012)?？赏ㄟ^使用一種或多種易消失相來控制孔隙率，其可包括固有和/或外來易消失相，并且可具有類似和/或不同的粒度。圖16顯示與若干種例示性主體相關(guān)的孔徑信息。這個圖顯示根據(jù)多個實(shí)施例可產(chǎn)生的孔徑分布范圍。較大范圍、較小范圍、不同孔徑分布和其它性質(zhì)一般可通過加工參數(shù)的合適改變產(chǎn)生，并且一般可控制孔隙率和孔徑分布?？紫哆B通性可使用并入各種剪切力、壓縮力和張力的成形方法來控制，并且也可獲益于各向異性粒子、尤其各向異性成形易消失粒子(例如，晶須、片晶)的使用。圖17顯示描述若干種經(jīng)焙燒樣品的孔隙率的CPFT(小于規(guī)定孔徑的累計體積百分?jǐn)?shù))數(shù)據(jù)。表3概述多個樣品的孔隙率測量結(jié)果。表3<table>tableseeoriginaldocumentpage24</column></row><table>圖18是根據(jù)某些實(shí)施例，若干種主體的平均孔隙率相對于平均孔徑的圖?？瑟?dú)立地控制中值孔徑和孔隙率百分比。在一些實(shí)施例中，應(yīng)用矢量可包括所需中值孔徑和孔隙率％，并且多個樣品經(jīng)計算/預(yù)測和/或制造/測量，并且調(diào)節(jié)多個參數(shù)直到與所得主體相關(guān)的主體矢量充分匹配應(yīng)用矢量。上述實(shí)施方式是說明性而不是限制性的。審閱本發(fā)明之后，本發(fā)明的許多變化對于所屬領(lǐng)域的技術(shù)人員將變得顯而易見。因此，本發(fā)明的范圍不應(yīng)根據(jù)上述實(shí)施方式確定，而是應(yīng)根據(jù)隨附權(quán)利要求以及其等效物的整個范圍來確定。權(quán)利要求一種使第一流體與主體反應(yīng)的系統(tǒng)，所述系統(tǒng)包含容器，其具有入口和出口；和主體，其安置在所述入口與出口之間，所述主體由灰分粒子構(gòu)成，并且具有足夠的孔隙率以使得所述第一流體在從所述入口到所述出口通過期間與所述主體反應(yīng)。2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的系統(tǒng)，其中所述主體的至少一部分包括經(jīng)配置以允許所述第一流體穿過所述部分的孔徑分布、孔隙連通性和長度，并且所述主體安置在所述容器中以使得所述第一流體在從所述入口到所述出口通過期間必定會穿過所述部分。3.根據(jù)權(quán)利要求1所述的系統(tǒng)，其中所述孔隙率至少部分地由在制造所述主體期間去除易消失相而產(chǎn)生。4.根據(jù)權(quán)利要求3所述的系統(tǒng)，其中所述易消失相包括含碳相。5.根據(jù)權(quán)利要求3所述的系統(tǒng)，其中所述易消失相包括通過產(chǎn)生所述灰分粒子的過程與所述灰分粒子締合的殘余物。6.根據(jù)權(quán)利要求2所述的系統(tǒng)，其中所述孔徑分布經(jīng)配置以在所述第一流體穿過所述部分期間過濾其中的物質(zhì)。7.根據(jù)權(quán)利要求1所述的系統(tǒng)，其進(jìn)一步包含催化劑，以催化涉及所述第一流體的反應(yīng)。8.根據(jù)權(quán)利要求1所述的系統(tǒng)，其中所述主體具有至少IMPa的抗張強(qiáng)度。9.根據(jù)權(quán)利要求1所述的系統(tǒng)，其中所述孔隙率介于4%與97%之間。10.根據(jù)權(quán)利要求9所述的系統(tǒng)，其中所述孔隙率介于10%與85%之間。11.根據(jù)權(quán)利要求1所述的系統(tǒng)，其中所述主體包括一個或一個以上大體上對所述第一流體的流動開放的通道。12.根據(jù)權(quán)利要求2所述的系統(tǒng)，其中所述主體包括一個大體上對所述第一流體的流動開放的通道，并且所述第一流體穿過的所述主體的所述部分與所述通道相聯(lián)。13.根據(jù)權(quán)利要求1所述的系統(tǒng)，其中所述灰分粒子的至少一部分利用與膠凝反應(yīng)有關(guān)的鍵彼此結(jié)合。14.根據(jù)權(quán)利要求1所述的系統(tǒng)，其中所述灰分粒子的至少一部分利用至少部分地由焙燒操作產(chǎn)生的鍵彼此結(jié)合。15.根據(jù)權(quán)利要求14所述的系統(tǒng)，其中所述焙燒操作包括高于900°C的溫度。16.一種使第一流體反應(yīng)的方法，其包含選擇根據(jù)權(quán)利要求1所述的系統(tǒng)；和使所述第一流體經(jīng)由所述主體從所述入口流到所述出口。17.根據(jù)權(quán)利要求16所述的方法，其中所述第一流體包括來自燃燒過程的廢氣。18.—種過濾第一流體中的物質(zhì)的方法，其包含選擇根據(jù)權(quán)利要求2所述的系統(tǒng)；和使所述第一流體經(jīng)由所述部分從所述入口流到所述出口。19.根據(jù)權(quán)利要求18所述的方法，其中所述第一流體包括來自燃燒過程的廢氣。20.根據(jù)權(quán)利要求18所述的方法，其中所述第一流體包括液態(tài)金屬。21.一種制造用于處理第一流體的主體的方法，所述方法包含選擇欲用所述主體處理的所述第一流體；選擇具有一種或一種以上與所述處理有關(guān)的性質(zhì)的灰分源；和將所述灰分源成形為經(jīng)配置以處理所述第一流體的主體。22.根據(jù)權(quán)利要求21所述的方法，其中處理包括過濾，并且所述主體包括適于過濾所述流體的滲透性。23.根據(jù)權(quán)利要求21所述的方法，其中成形包括在所述主體中制造一個或一個以上通道，各通道經(jīng)配置以允許所述第一流體以大體上低于流過與所述通道相聯(lián)的壁的阻抗流過所述通道。24.根據(jù)權(quán)利要求21所述的方法，其中所述灰分源包括將在后續(xù)步驟中去除的易消失相，并且成形包含去除所述易消失相的步驟。25.根據(jù)權(quán)利要求21所述的方法，其中成形包括將所述灰分源與將在后續(xù)步驟中去除的易消失相混合，并且所述方法進(jìn)一步包含去除所述易消失相的步驟。26.根據(jù)權(quán)利要求21所述的方法，其中成形包括將所述灰分源安置在所述第一流體在處理期間穿過的容器中。27.根據(jù)權(quán)利要求21所述的方法，其中成形包括焙燒所述主體。28.根據(jù)權(quán)利要求27所述的方法，其中在焙燒之前，所述主體包括易消失相，并且在焙燒期間去除所述易消失相。29.根據(jù)權(quán)利要求21所述的方法，其中成形包括使用膠凝結(jié)合。30.一種流化床系統(tǒng)，其包含容器，其經(jīng)配置以含有多個粒子，所述容器具有入口和出口，所述入口經(jīng)配置以使得所述多個粒子起流化床作用的方式向所述多個粒子提供流體；和多個灰分粒子，其安置在所述容器內(nèi)所述入口與出口之間。31.一種過濾床，其包含容器，其具有入口和出口且經(jīng)配置以含有多個粒子；和多個灰分粒子，其安置在所述容器內(nèi)所述入口與出口之間。32.一種用于處理廢氣的主體，所述主體包含多個結(jié)合的灰分粒子并且包括多個通道。33.一種廢氣處理系統(tǒng)，其包含容器，其具有入口和出口；和根據(jù)權(quán)利要求32所述的主體，其安置在所述入口與出口之間以使得所述廢氣在從所述入口到所述出口通過時穿過所述通道。34.根據(jù)權(quán)利要求33所述的廢氣處理系統(tǒng)，其中第一組通道與所述入口流體連通，第二組通道與所述出口流體連通，并且在從所述入口到所述出口通過時，所述廢氣必須經(jīng)所述主體中的孔隙從所述第一組流到所述第二組。35.一種計算機(jī)可讀存儲媒體，其上體現(xiàn)有可由處理器執(zhí)行來實(shí)施方法的程序，所述方法包含確定應(yīng)用矢量；選擇源材料；根據(jù)所述源材料的一種或一種以上性質(zhì)計算主體矢量；比較所述主體矢量與所述應(yīng)用矢量；和確定所述主體與應(yīng)用矢量之間的匹配質(zhì)量。36.根據(jù)權(quán)利要求35所述的計算機(jī)可讀存儲媒體，其中所述方法進(jìn)一步包含選擇成形工藝，并且所述主體矢量計算包括所述成形工藝的一種或一種以上性質(zhì)。37.根據(jù)權(quán)利要求35所述的計算機(jī)可讀存儲媒體，其中所述源材料包括灰分源。全文摘要本發(fā)明揭示用主體處理流體的系統(tǒng)和方法。多個方面涉及用多孔體處理流體。在所選實(shí)施例中，主體包含灰分粒子，并且用于形成所述主體的所述灰分粒子可基于其為既定處理提供一種或一種以上所需性質(zhì)進(jìn)行選擇。各種主體提供流體中某種物質(zhì)的反應(yīng)和/或去除，其通常使用由灰分粒子構(gòu)成的多孔體。還揭示用于匹配源材料與應(yīng)用的計算機(jī)可操作方法。某些方面是以一種由灰分粒子構(gòu)成的多孔體為特征，所述灰分粒子具有一定的粒度分布和粒子間連通性，從而產(chǎn)生多個具有一定孔徑分布和孔隙連通性的孔隙，并且所述孔徑分布和孔隙連通性使得第一流體可大體上穿透所述孔隙。文檔編號B01D39/00GK101827638SQ200880110124公開日2010年9月8日申請日期2008年7月31日優(yōu)先權(quán)日2007年8月3日發(fā)明者斯蒂芬·戴南,杰克·欣德,查爾斯·蘭貝格申請人:埃爾西韋公司