用于處理和凈化氣體的過濾材料的制作方法
【專利摘要】本發(fā)明涉及一種過濾材料，特別是在用于氣體處理和/或氣體凈化的過濾器中使用、或者作為用于處理和/或凈化氣體的過濾器、特別是用于潔凈室條件的過濾材料。該過濾材料包含至少一種活性炭，特別是反應(yīng)和/或催化的活性炭，并且該活性炭以離散活性炭顆粒的形式存在，優(yōu)選球形和/或粒狀的形式。該活性炭包含和/被提供至少一種金屬組分，該金屬組分包含至少一種包含金屬、特別是包含金屬離子、優(yōu)選基于金屬化合物的離子液體（IL）。
【專利說明】用于處理和凈化氣體的過濾材料
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001]本發(fā)明涉及用于氣體處理和氣體凈化、特別是用于潔凈室條件的新的構(gòu)思。
[0002]更特別地，本發(fā)明涉及特別是在過濾器內(nèi)使用的、或者作為用于氣體處理和/或氣體凈化的過濾器、特別是用于潔凈室條件的過濾材料，并且還涉及所述過濾材料的制備方法以及所述過濾材料的使用方法。
[0003]最后，本發(fā)明涉及通過使用本發(fā)明的過濾材料來凈化/調(diào)節(jié)氣體的方法。
[0004]本
【發(fā)明內(nèi)容】
中的潔凈室是非常潔凈的房間，其中，盡可能低的保持空氣中攜帶的微粒及有害氣體的濃度。特殊的制造方法需要這樣的潔凈室或者非常潔凈的房間，特別是在半導(dǎo)體制造/技術(shù)中，常規(guī)環(huán)境氣體中存在的微粒和氣體將對(duì)特殊的方法產(chǎn)生危害。特別是在半導(dǎo)體制造中，僅具有幾納米大小的微粒會(huì)干擾集成電路的結(jié)構(gòu)；對(duì)于破壞性氣體/氧化氣體，例如在環(huán)境中一直存在的硫和氮的氧化物、硫化氫、銨、鹵素、鹵化氫等，同樣會(huì)干擾/損壞這樣的制造過程(例如半導(dǎo)體的損壞等)。
[0005]其它的潔凈室應(yīng)用和/或潔凈室技術(shù)存在于光學(xué)和激光技術(shù)、航空航天技術(shù)、生物科學(xué)及醫(yī)學(xué)研究和處理、食品和藥物的研究和無菌制備以及納米技術(shù)。
[0006]這種類型的潔凈室通常經(jīng)設(shè)計(jì)以使得被引入或者可能形成在房間中的空氣攜帶的微粒的數(shù)量被保持為盡可能低。為此使用了裝備有適用于該微粒大小的微粒過濾器的多種不同的過濾設(shè)備。根據(jù)應(yīng)用的領(lǐng)域，潔凈室或者非常潔凈的房間中所允許的最大數(shù)量的粒子/微粒是不同的?？赡軙?huì)存在附加的條件來控制，例如不僅僅是微粒數(shù)量，而且還包括細(xì)菌數(shù)量，這特別是在藥劑產(chǎn)品的制備或者食品工業(yè)的制造中是所需要的。其它參數(shù)，例如溫度、濕度和壓力，通常同樣也被保持為恒定的以在全程產(chǎn)生可比對(duì)的條件。
[0007]潔凈室規(guī)定的核心方面表示為通過過濾房間空氣使微粒和/或細(xì)菌和/或有害氣體減到最少的流動(dòng)原則。總的來說，潔凈室技術(shù)人員區(qū)分湍流稀釋流和低湍流取代流。在湍流稀釋流或混合流中，過濾的潔凈空氣會(huì)以湍流的方式被引入至潔凈室內(nèi)并由此產(chǎn)生單一稀釋的顆粒/有害氣體濃度。然而，特別地，在這里必須牢記，產(chǎn)生微粒和有害氣體的物體和步驟在潔凈室中要被消除。在也被稱為層流的低湍流取代流中，潔凈空氣以低湍流的方式并且通常垂直地流至潔凈室內(nèi)，而且具有使易受污染的工作區(qū)域和裝置盡可能低地被污染的效果。空氣隨后在相對(duì)側(cè)從房間中逃逸，通常經(jīng)過穿孔的雙層地板并返回至空氣循環(huán)器以重復(fù)過濾。
[0008]由于潔凈室要求的不同級(jí)別，不同的應(yīng)用領(lǐng)域具有它們自己的潔凈室等級(jí)和標(biāo)準(zhǔn)以調(diào)節(jié)它們的粘附性，特別是對(duì)于在微電子中所使用的潔凈室。舉例來說，半導(dǎo)體技術(shù)由ISO標(biāo)準(zhǔn)14644-1來規(guī)定，其提供等級(jí)ISOl至IS09，其中，ISOl為對(duì)于潔凈度具有最高要求的等級(jí)。
[0009]使用不同的方法以滿足特定應(yīng)用領(lǐng)域的特定需求并防止不期望的微粒和有害氣體和/或特定的主要污染物進(jìn)入空氣并去除已經(jīng)存在于空氣中的微粒和有害氣體。
[0010]大量的過濾器和/或過濾材料作為潔凈室空氣過濾的潛在應(yīng)用均為現(xiàn)有技術(shù)已知的。[0011]特別是在現(xiàn)有技術(shù)中所使用的、特別是用于降低有害氣體濃度的過濾器和/或過濾材料為基于活性炭的，并且通常給活性炭賦予合適的浸潰劑，否則活性炭的吸附特性通常是不足的。
[0012]然而，通常使用的活性炭過濾材料的一個(gè)缺點(diǎn)在于即使使用合適的浸潰劑，在待去除的的有毒物/氣體含量非常低時(shí)，吸附性能也是不足的，因?yàn)槲酵ǔH在超過特定閾值的情況下才能夠確保。因此，低含量不期望的有毒物和氣體可以用這種方法“滑進(jìn)”過濾材料并導(dǎo)致不期望的潔凈室環(huán)境污染。
[0013]含硫和氮的氣體和有毒材料，例如硫和氮的氧化物、氨、硫化氫等，使用特定的浸潰碘化物的吸附劑、特別是浸潰碘化物的活性炭來移除，所浸潰的碘化物會(huì)與待移除的氣體和有毒材料進(jìn)行反應(yīng)，并且在該反應(yīng)過程中碘化物被部分轉(zhuǎn)化為元素碘，在使用過濾器和/或過濾材料一段時(shí)間之后，其會(huì)從活性炭中脫離/解附，致使?jié)崈羰噎h(huán)境不期望地被碘污染。
[0014]舉例來說，W001/70391A1提出了具有吸附特性的過濾材料的應(yīng)用，所述過濾材料包括載體層以及多個(gè)吸附層。其中所提供的過濾材料應(yīng)不僅包括至少一個(gè)基于浸潰活性炭材料的吸附層，而且包括至少一個(gè)基于離子交換材料的吸附層。設(shè)想的用于活性炭材料的浸潰特別地為利用選自銅、鐵、鎳、鋅、鉻、鈷、釕或鋨的組的金屬所進(jìn)行的浸潰?；钚蕴坎牧系慕⒁约坝糜诨钚蕴坎牧系慕⑹窍喈?dāng)高成本的。浸潰還并不總是有效的，更特別地，由于某些有毒物會(huì)通過解吸附過程再次釋放。并且，當(dāng)有毒物/氣體為低濃度時(shí)，滑進(jìn)是相當(dāng)聞的。
[0015]DE196 30 625A1還提出了一種從氣體提取雜質(zhì)的方法。其中所提供的包含水蒸氣的氣體流經(jīng)過固體碘化鈉、通過形成碘化鈉水合物捕獲/捕集污染物。碘化鈉可以是細(xì)顆粒狀碘化鈉粉末、載體材料上涂層或者是多孔固態(tài)燒結(jié)體。然而，酸性氣體或氧化氣體，特別是含硫或氮的氧化物、硫化氫等的吸附或反應(yīng)可以導(dǎo)致在操作過程中形成大量的元素碘并釋放到空氣中，導(dǎo)致不期望的環(huán)境空氣污染。此外，初始的吸附特性并不令人滿意，特別是在待吸附的有毒物/氣體處于低含量的情況下。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0016]本發(fā)明的目的在于提供特別是適用于在過濾器中使用的或者作為用于氣體處理和/或氣體凈化的過濾器、特別是用于潔凈室條件的過濾材料，以及相應(yīng)的制造方法，同時(shí)試圖至少是基本上避免或者可替代地至少是改善如上所述的現(xiàn)有技術(shù)的缺點(diǎn)。
[0017]在本
【發(fā)明內(nèi)容】
中特別探求的是提供適用于基于活性碳的過濾材料，該過濾材料特別是用于過濾器中的或者作為用于氣體處理和/或氣體凈化的過濾器、特別是用于潔凈室條件，其中，活性碳應(yīng)顯示出反應(yīng)/催化增強(qiáng)，并且其中更特別地，在移除/吸附氣態(tài)有毒物等方面所使用的活性炭的效果相對(duì)于現(xiàn)有技術(shù)應(yīng)進(jìn)一步提高。更特別地，本發(fā)明試圖提供這樣的過濾材料，即確保存在于其中的活性炭的吸附特性不會(huì)受到特定的反應(yīng)/催化增強(qiáng)的不利影響。本發(fā)明還試圖提供這樣的有效方法，即基于該方法，可以獲得本發(fā)明的過濾材料。
[0018]正如 申請(qǐng)人:目前已經(jīng)發(fā)現(xiàn)的，以完全令人驚訝的方式，在本
【發(fā)明內(nèi)容】
中，當(dāng)提供包含活性炭的過濾材料時(shí)會(huì)意外地實(shí)現(xiàn)在上文中所指出的本發(fā)明的目的，其中離散活性炭微粒形式的活性炭被增加/被賦予特定的金屬組分，其中該金屬組分包含至少一種包含金屬、特別是包含金屬離子、優(yōu)選基于金屬化合物的離子液體(IL)。換句話說，本發(fā)明的基本構(gòu)思在于提供基于活性炭的過濾材料，其中決定活性炭的反應(yīng)/催化特性的金屬組分由包含金屬的離子液體(IL)所提供和/或利用包含金屬的離子液體(IL)獲得，特別是以離子形式，基于在離子液體(IL)中可溶的和/或可分離的金屬化合物(例如金屬鹽)，其中活性炭以目的導(dǎo)向的方式使這樣的金屬組分/離子液體(IL)加入/浸潰。
[0019]為了實(shí)現(xiàn)上述目的，根據(jù)本發(fā)明的第一方面，本發(fā)明據(jù)此提出了如在本發(fā)明權(quán)利要求I中所要求保護(hù)的過濾材料。此外,根據(jù)本發(fā)明特別有利的過濾材料為各個(gè)從屬權(quán)利要求的主旨。
[0020]根據(jù)本發(fā)明的第二方面，本發(fā)明還提供了本發(fā)明的過濾材料的制造方法，其在根據(jù)本發(fā)明的方法獨(dú)立權(quán)利要求中要求保護(hù)。此外，根據(jù)本發(fā)明特別有利的方法為各個(gè)方法從屬權(quán)利要求的主旨。
[0021]根據(jù)本發(fā)明的第三方面，本發(fā)明還進(jìn)一步提供了根據(jù)本發(fā)明的應(yīng)用，其在各個(gè)應(yīng)用權(quán)利要求中進(jìn)行表述。
[0022]根據(jù)本發(fā)明的第四方面，本發(fā)明最后還提供了如在根據(jù)本發(fā)明特定的獨(dú)立權(quán)利要求中所要求保護(hù)的凈化/調(diào)節(jié)氣體的方法。此外，涉及本發(fā)明該方面的根據(jù)本發(fā)明方法的特別有利的形式為各個(gè)方法從屬權(quán)利要求的主旨。
[0023]容易理解的是，在本發(fā)明下文的說明中，這些形式、實(shí)施方式、優(yōu)點(diǎn)或?qū)嵤├?，在下文中僅作為本發(fā)明的一個(gè)方面進(jìn)行描述，為避免不必要重復(fù)，不言而喻的是，還將細(xì)節(jié)上所做的必要的變更應(yīng)用于本發(fā)明其他的方面，而無需明確提及。
[0024]還容易理解的是，在下文中所描述的任何數(shù)值、數(shù)字和范圍不應(yīng)當(dāng)被解釋為限制各自的數(shù)值、數(shù)字和范圍描述；本領(lǐng)域技術(shù)人員將會(huì)理解在特定的情況中或者對(duì)于特定的應(yīng)用時(shí)，在不會(huì)脫離本發(fā)明范圍的條件下，所引用范圍和特定值的偏離也是可能的。
[0025]此外，任何在下文所引用的數(shù)值/參數(shù)特定值等原則上可以使用本領(lǐng)域技術(shù)人員所熟知的標(biāo)準(zhǔn)的或明確引用的測(cè)定方法或者使用測(cè)定/測(cè)量方法來確定/斷定。
[0026]至于其它的，任何在下文中所引用的比例/百分比、特別是基于重量的量的描述必須被理解為在本
【發(fā)明內(nèi)容】
中被本領(lǐng)域技術(shù)人員所選擇/結(jié)合以使得包括可用的其它組分/成分、特別是如在下文中所定義的總量必須總是達(dá)到100%或100wt%。但這對(duì)于本領(lǐng)域技術(shù)人員來說是顯而易見的。
[0027]為了使本發(fā)明清楚，現(xiàn)在將更具體地描述本發(fā)明。
[0028]在本發(fā)明的第一方面中，本發(fā)明涉及一種過濾材料，其特別適用于在過濾器中使用或者用作為用于氣體處理和/或氣體凈化的過濾器，特別是用于潔凈室條件，其中過濾材料包含和/或包括至少一種活性炭、特別是反應(yīng)和/或催化增強(qiáng)的活性炭或者由至少一種活性炭、特別是反應(yīng)和/或催化增強(qiáng)的活性炭構(gòu)成，其中活性炭為離散活性炭微粒的形式，優(yōu)選為球形和/或粒狀形式，其中活性炭被增強(qiáng)和/或被賦予至少一種金屬組分，其中所述金屬組分包含至少一種包含金屬、特別是包含金屬離子、優(yōu)選基于金屬化合物的離子液體(IL)。
[0029]如所提及的，由此本發(fā)明的基本構(gòu)思在于包含金屬/金屬離子、優(yōu)選至少一種金屬化合物的離子液體(IL)的特定應(yīng)用，用于通過金屬組分來增強(qiáng)活性炭，從而由此賦予活性炭反應(yīng)和/或催化特性，使用金屬組分來增強(qiáng)活性炭的方法特別地采用通過包含金屬的離子液體(IL)來涂覆/浸潤(rùn)/浸潰活性炭的形式。在本文中，優(yōu)選不僅是活性炭的外部，而且活性炭的內(nèi)部表面結(jié)構(gòu)(包括相關(guān)的孔，特別是微孔隙、中孔隙和/或大孔隙)至少局部地和/或部分地接觸/至少部分地浸潤(rùn)/浸潰有包含金屬的離子液體(IL)，以及由此被賦予金屬組分。不希望被該理論所限制，據(jù)信包含金屬的離子液體(IL)/金屬組分形成在活性炭表面上，可以說具有化學(xué)吸附和/或物理吸附特性的反應(yīng)/催化層補(bǔ)充/補(bǔ)足活性炭的物理吸附特性。
[0030]本發(fā)明的這個(gè)基本構(gòu)思的基礎(chǔ)為以完全令人驚奇的方式通過使用所述活性炭而提供根據(jù)本發(fā)明的新的過濾材料，所述活性炭對(duì)于待移除的各種各樣的有毒物或者各種各樣破壞性的并且偶爾呈毒性的氣體具有顯著的吸附特性。
[0031]根據(jù)本發(fā)明的構(gòu)思，所使用的金屬組分包含包含金屬、特別是包含金屬離子、優(yōu)選基于金屬化合物的離子液體(IL)，該構(gòu)思為本發(fā)明實(shí)現(xiàn)特別均勻地/ 一致地增強(qiáng)/浸潰活性炭的基礎(chǔ)，并且該活性炭特別地全方位穿過孔，因?yàn)榘饘倩蛘吒_切的說金屬離子的離子液體(IL)能夠特別好地滲透至孔體系中從而確保均勻地浸潤(rùn)在孔表面上。致使本發(fā)明完全令人驚奇的是活性炭的孔體系被保持為不受有毒物的吸附、特別是物理吸附影響(或者至少基本上未受到不利的影響)。換句話說，根據(jù)本發(fā)明所使用的活性炭具有適合于有毒物吸附，特別是通過物理吸附的高BET表面積，甚至是在使用金屬組分增強(qiáng)之后也適合，所以如此的活性炭基本特性能夠經(jīng)受住通過金屬組分的增強(qiáng)，并且這是無法預(yù)見的。
[0032]在本發(fā)明的過濾材料中使用的活性炭(并且就其本身而言/總體上因此還被稱為過濾材料)因此在一種材料中結(jié)合有化學(xué)吸附和物理吸附特性，并且不像未浸潰的活性炭或者常規(guī)浸潰的活性炭，其還能夠可靠地并不可逆地/持久地結(jié)合吸附物(即被吸附的物質(zhì))。
[0033]此外，本發(fā)明使用金屬組分增強(qiáng)/浸潰活性炭的方式在某種程度上防止了在孔體系中晶體/結(jié)晶的形成，而在現(xiàn)有技術(shù)中經(jīng)常出現(xiàn)晶體/結(jié)晶的形成(例如通過金屬鹽結(jié)晶)，并導(dǎo)致孔體系的堵塞，因?yàn)槭紫?，所使用的金?金屬化合物為在離子液體(IL)中持續(xù)溶解的/離解的，并且其次，離子液體(IL)非常特別的物理化學(xué)特性意味著其在活性炭的外部和內(nèi)部結(jié)構(gòu)的表面上持續(xù)保持為液體狀態(tài)并由此抑制結(jié)晶過程。與現(xiàn)有技術(shù)的常規(guī)金屬鹽浸潰相比，本發(fā)明甚至防止了在高微孔活性炭的情況中，活性炭孔結(jié)構(gòu)發(fā)生堵塞，還進(jìn)一步改善了在本發(fā)明的過濾材料中所使用的活性炭的性能。
[0034]類似地，使用決定反應(yīng)/催化增強(qiáng)的包含金屬、并且特別是包含金屬離子的離子液體(IL)特別均勻地/ 一致地增強(qiáng)/浸潰在本發(fā)明過濾材料中所使用的活性炭，以液體浸潤(rùn)層的方式，用于改進(jìn)根據(jù)本發(fā)明所使用的活性炭的吸附/降解待移除的物質(zhì)的性能，特別是因?yàn)楦鶕?jù)本發(fā)明所使用的活性炭在其大部分的表面上已經(jīng)結(jié)合有物理吸附和化學(xué)吸附特性，此外，物理吸附和化學(xué)吸附相互增強(qiáng)超過了它們單獨(dú)效應(yīng)相加的總和，這被認(rèn)為是存在協(xié)同效應(yīng)的證據(jù)。
[0035]正如 申請(qǐng)人:所實(shí)施的研究中令人驚訝地示出的，在離子液體(IL)中金屬化合物/金屬鹽的使用比在其中常規(guī)使用的晶體/固體形式的金屬鹽明顯更加有效，不希望被該理論所限制，首先，有效的抑制了活性炭中孔體系的任何堵塞，因?yàn)榇呋?反應(yīng)體系被應(yīng)用為液體的形式。其次，如同用于所使用的金屬/金屬化合物的溶劑/液體載體一類的離子液體(IL)的使用，通過最優(yōu)化的擴(kuò)散過程而使將被吸附的物質(zhì)在活性炭體系中有利的分布，其同樣地改善了它們的吸附。
[0036]因此，根據(jù)本發(fā)明，基于離子液體(IL)以及金屬/金屬化合物并決定反應(yīng)/催化增強(qiáng)的金屬組分，以及浸潰/增強(qiáng)其中的粒狀活性炭以特殊的方式相互補(bǔ)足。
[0037]本發(fā)明實(shí)際上提供了優(yōu)化的吸附體系，其具有結(jié)合的并且是互補(bǔ)的物理吸附和化學(xué)吸附特性。
[0038]在本
【發(fā)明內(nèi)容】
中完全令人驚奇的是這樣的活性炭可以有效地通過使用離子液體(IL)利用金屬組分來完全增強(qiáng)，因?yàn)檫@樣的活性炭通常具有疏水的特性，這通常是有效浸潤(rùn)/浸潰的障礙。然而，特別地，并且完全令人驚奇地并不可預(yù)見地，由于本發(fā)明的特定步驟的實(shí)施通過使用離子液體(IL)賦予這樣的活性炭(甚至未進(jìn)行預(yù)處理)金屬組分，獲得如上所述的吸附有毒物的積極的特性。在這一點(diǎn)上有利的事實(shí)在于，與常規(guī)的載體材料截然不同的是，這樣的活性炭至多僅具有低水平的極性基團(tuán)或官能團(tuán)，確切地講基本上不具有極性基團(tuán)或官能團(tuán)，該極性基團(tuán)或官能團(tuán)會(huì)與金屬組分、即金屬和/或離子液體(IL)以所不期望的方式相互作用。與在本發(fā)明中使用的活性炭截然不同的是，常規(guī)的載體材料，例如氧化鋁、氧化硅或其它礦物氧化物，通常具有會(huì)降低所使用的組分活性的酸性或堿性基團(tuán)，而這不會(huì)在活性炭的情況中發(fā)生。
[0039]因此，總的來說，根據(jù)本發(fā)明增強(qiáng)的活性炭基于物理吸附和化學(xué)吸附的組合而具有顯著的吸附特性，同時(shí)顯著地降低所吸附的物質(zhì)解吸附的趨勢(shì)，這與常規(guī)的活性炭是截然不同的。更特別地，常規(guī)的活性炭經(jīng)常會(huì)發(fā)生的在先吸附物質(zhì)例如在耗盡或者過量負(fù)載情況下的解吸附或者再次逃逸，對(duì)于根據(jù)本發(fā)明所使用的活性炭來說是幾乎或完全不存在的。本發(fā)明提供具有反應(yīng)/催化特性的活性炭以及活性炭固有的吸附特性的構(gòu)思確保了持久的并且通常是不可逆的結(jié)合以及所吸附物質(zhì)有效的降解，其同樣降低了那些物質(zhì)的解吸附并提高了總吸附能力。
[0040]更特別地，與現(xiàn)有技術(shù)不同，本發(fā)明的過濾材料總是具有顯著的吸附特性，特別是對(duì)于降低有害氣體的濃度來說:根據(jù)本發(fā)明的過濾材料的一個(gè)優(yōu)點(diǎn)特別地在于甚至是在待移除的有毒物/氣體的水平非常低的情況下吸附也是足夠的，因?yàn)槲搅⒓床o延遲地發(fā)生，即不會(huì)在特定的閾值下才會(huì)被觸發(fā)。因此，即使是低含量的所不期望的有害物和氣體也會(huì)被本發(fā)明的過濾材料移除，即滑進(jìn)被避免。這對(duì)于潔凈室環(huán)境的實(shí)現(xiàn)具有特殊意義。
[0041]本發(fā)明的過濾材料持久地、特別是不可逆地結(jié)合所吸附的物質(zhì)，解吸附通常為不顯著的和/或顯著小于常規(guī)的活性炭。不希望被該理論所限制，據(jù)信這種現(xiàn)象在某些情況中可被解釋為不可逆地形成復(fù)合物和/或結(jié)合在離子液體(IL)中。因此，甚至是使用包含碘化物的浸潰體系時(shí)，也沒有觀察到碘流出。
[0042]例如對(duì)于氣體的吸附并且特別是對(duì)于含硫氣體(例如氧化硫和/或硫化氫)、含氮?dú)怏w(例如氧化氮和/或氮?dú)浠?，如?和包含鹵素的氣體(例如鹵素、氯化氫氣體等)的吸附，在本發(fā)明的過濾材料中所使用的活性炭通常是有用的。在本發(fā)明過濾材料中所使用的活性炭對(duì)于特別是氣體或蒸氣形式的鹵素(例如碘蒸氣等)的吸收同樣也是有用的。因此，在本發(fā)明過濾材料中所使用的活性炭，例如特別是對(duì)于潔凈室等的潔凈空氣的凈化/供應(yīng)也是有用的。
[0043]更特別地，在本發(fā)明過濾材料中所使用的活性炭具有特別良好的吸附特性，特別是硫和氮的氧化物、鹵化氫、氰氣、氰化氫、硫化氫和/或氨以及氯氣的物理吸附和/或化學(xué)吸附。
[0044]在本發(fā)明過濾材料中所使用的活性炭的另一個(gè)優(yōu)點(diǎn)還在于吸附特性至少基本上與空氣濕度無關(guān)，特別是對(duì)于常規(guī)使用條件下的空氣濕度。
[0045]此外，在本發(fā)明過濾材料中所使用的活性炭在低濃度以及高濃度的將要從待凈化的基質(zhì)(例如空氣)中吸附出的(有害)材料/氣體的情況下具有顯著的吸附特性，意味著這種活性炭例如對(duì)于潔凈室條件的空氣的凈化也是有用的。
[0046]在本
【發(fā)明內(nèi)容】
中所使用的離子液體(IL)包含可在低溫下溶解的鹽，即特別是在室溫(T = 200C )下為液體的鹽。更特別地，根據(jù)本發(fā)明所使用的離子液體(IL)具有非分子的、離子特性，即離子液體(IL)為離子的/游離的形式。根據(jù)本發(fā)明所使用的離子液體(IL)的熔點(diǎn)范圍通常為250°C至-90°C，特別是200°C至-100°C并且優(yōu)選為IO (TC至-9 (TC (在大氣壓力下，即1.013bar)。
[0047]離子液體(IL)通常由正離子(陽(yáng)離子)和負(fù)離子(陰離子)形成，并且離子液體(IL)的凈電荷為中性的。一般來說，不僅是離子液體(IL)的陰離子，而且陽(yáng)離子也可以在性質(zhì)上單獨(dú)為有機(jī)的或無機(jī)的，所以離子液體(IL)通常為可在低溫下溶解的有機(jī)鹽或無機(jī)鹽。離子液體(IL)的陽(yáng)離子和/或陰離子優(yōu)選為一價(jià)的，但是價(jià)態(tài)還可以是更高的和/或(只要保持總電荷呈中性)不同的，所以陰離子的數(shù)量不一定等于陽(yáng)離子的數(shù)量。離子液體(IL)也可能是不同陰離子和不同陽(yáng)離子的組合。
[0048]所述(underlying)陽(yáng)離子和/或陰離子的恰當(dāng)選擇是有意地改變極性的特殊方式，并由此調(diào)整/改變所述離子液體(IL)的溶解性能。不僅是水溶性離子液體，而且水不溶性離子液體也可以在這種方式中使用/改變。一種原則上的可能性是使用這樣的離子液體(IL)形成兩相，甚至是有機(jī)溶劑，盡管根據(jù)本發(fā)明這并不是優(yōu)選的。根據(jù)本發(fā)明優(yōu)選的是所使用的離子液體(IL)為特別是與極性有機(jī)液體/溶劑易混的或者可溶于其中的化合物。
[0049]與常規(guī)的分子液體相比，離子液體(IL)為完全離子的/整體為離子的。由于在先描述的特性，由此離子液體(IL)甚至是在低溫下，例如室溫(20°C )，以及大氣壓力下呈所謂溶解的形式和/或基于所述陽(yáng)離子和陰離子的解離的形式。
[0050]在本文中，離子液體(IL)具有特定的物理化學(xué)特性，例如導(dǎo)電性和特定的溶解及混合特性。離子液體(IL)通常具有極低的蒸氣壓，并且由此即便存在蒸發(fā)趨勢(shì)，也可以忽略不計(jì)。這也是一個(gè)巨大的技術(shù)優(yōu)勢(shì)，因?yàn)檫@意味著例如反應(yīng)混合物的蒸餾分離對(duì)于產(chǎn)品移除可以是有效的步驟，因?yàn)椴⒉粫?huì)出現(xiàn)現(xiàn)有技術(shù)已知的溶劑和產(chǎn)物之間形成共沸混合物的問題。更特別地，離子液體(IL)至少基本上不會(huì)因?yàn)檎舭l(fā)等而產(chǎn)生明顯的損失，甚至是在高真空條件下，在低于它們的分解溫度下(通常高于200°C)，也不會(huì)產(chǎn)生明顯損失。此夕卜，根據(jù)本發(fā)明所使用的離子液體(IL)通常是不可燃的。
[0051]離子液體(IL)的物理化學(xué)特性由于它們陽(yáng)離子和/或陰離子結(jié)構(gòu)的很大變化范圍所以可在很寬的限制內(nèi)變化/調(diào)節(jié)，所以在本
【發(fā)明內(nèi)容】
中所使用的離子液體(IL)對(duì)于特定的應(yīng)用可以是定制的/優(yōu)化的種類，從而使得根據(jù)本發(fā)明所使用的具有金屬組分的活性炭的特別有效的增強(qiáng)由此而成為可能。舉例來說，極性、粘度、溶解行為、特別是熔點(diǎn)等可以以特定的方式預(yù)先確定/設(shè)定。[0052]更精確地，離子液體(IL)是這樣的液體，其除了離子不包含其它的。因此可以說離子液體(IL)是溶解形式的液體鹽，而無需基礎(chǔ)鹽溶解在例如水的溶劑中。如上所述，離子液體(IL)據(jù)此為這樣的鹽，其在低于250°C、特別是低于200°C、優(yōu)選低于100°C的溫度下，在大氣壓力下為液體/熔融狀態(tài)?？偟膩碚f，離子液體(IL)由于一系列有用的特性而引人注目。如所提及的，離子液體(IL)為熱穩(wěn)定的，不可燃的，以及具有非常低并且?guī)缀醪豢蓽y(cè)得的蒸氣壓。離子液體(IL)還在許多物質(zhì)中具有非常良好的溶解性。由于它們的純離子結(jié)構(gòu)，離子液體(IL)具有特殊的電化學(xué)特性，例如導(dǎo)電性和高電化學(xué)穩(wěn)定性，并且由此對(duì)氧化還原具有高穩(wěn)定性。特別地，特別是通過使用用于陽(yáng)離子/陰離子、特別是陽(yáng)離子的特定有機(jī)核和/或支鏈和/或取代基來改變陽(yáng)離子和陰離子的能力可被用于改變例如在水中或有機(jī)溶劑中的溶解性，并且其對(duì)于熔點(diǎn)和粘度也是適用的。
[0053]關(guān)于離子液體(IL)的更多信息,可以參見公開的科技文獻(xiàn)Wasserscheid P., KeimW.，Angew.Chem.，2000，112，3926-3945。
[0054]總的來說，根據(jù)本發(fā)明所使用的離子液體(IL)的化合物具有通式[Kat]n+[An]n_，其中“Kat”是指陽(yáng)離子并且“An”指代陰離子，而且“η”是指等于I或2的整數(shù)，特別是I。因此，根據(jù)本發(fā)明優(yōu)選的離子液體(IL)具有一價(jià)陽(yáng)離子和/或陰離子。
[0055]在本
【發(fā)明內(nèi)容】
中還可提供的離子液體(IL)的化合物具有通式[Kat1]/+[An1]，其中“Kat/’是指陽(yáng)離子并且“An/’是指陰離子，并且其中“X”和“y”分別代表1至4的整數(shù)，特別是I至3，優(yōu)選I或2并且更優(yōu)選為I。
[0056]離子液體(IL)的陽(yáng)離子[Kat]n+還可以是含氮的陽(yáng)離子。在本文中，根據(jù)本發(fā)明可以提供的是含氮的陽(yáng)離子選自由季銨陽(yáng)離子、咪唑陽(yáng)離子、吡啶陽(yáng)離子、吡唑陽(yáng)離子、三嗪陽(yáng)離子組成的組，特別是咪唑陽(yáng)離子。這里指定的雜芳族化合物不僅僅涉及上文所述的基礎(chǔ)結(jié)構(gòu)或核本身，還涉及這些基礎(chǔ)結(jié)構(gòu)或核的取代衍生物，特別是在下文所描述的取代物也可以被考慮。
[0057]在本
【發(fā)明內(nèi)容】
中可以提供的是離子液體(IL)的陽(yáng)離子[Kat]n+為含磷的陽(yáng)離子，特別是(一價(jià))磷陽(yáng)離子。
[0058]將會(huì)發(fā)現(xiàn)對(duì)于本發(fā)明的目的特別有利的是離子液體(IL)的陽(yáng)離子[Kat]n+選自如下的組:
[0059]-通式⑴的季銨陽(yáng)離子:
[0060][NR1R2R3R]+ 通式(I)
[0061]-通式(II)的(一價(jià))磷陽(yáng)離子:
[0062][PR1R2R3R]+ 通式(II)
[0063]-通式(III)的咪唑陽(yáng)離子:
[0064]
【權(quán)利要求】
1.一種過濾材料，特別是在用于氣體處理和/或氣體凈化的過濾器中使用或者作為用于氣體處理和/或氣體凈化的過濾器，特別是用于潔凈室條件，其中，所述過濾材料包含和/或包括至少一種活性炭，特別是通過反應(yīng)和/或催化增強(qiáng)的活性炭，其中，所述活性炭為離散活性炭顆粒的形式，優(yōu)選球形和/或粒狀的形式，其中，所述活性炭通過至少一種金屬組分被增強(qiáng)和/或被賦予至少一種金屬組分，其中，所述金屬組分包含至少一種包含金屬、特別是包含金屬離子、優(yōu)選基于金屬化合物的離子液體(IL)。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的過濾材料，其特征在于，所述離子液體(IL)是通式為[Kat]n+[An]n_W化合物，其中，“Kat”是指陽(yáng)離子并且“An”是指陰離子，而且“η”是指等于I或2的整數(shù)，特別是1，和/或所述離子液體(IL)是通式為[KatJ/lAnJ廣的化合物，其中“Kat/’是指陽(yáng)離子并且“An/’是指陰離子，并且其中“X”和“y”分別是指I至4的整數(shù)，特別是I至3，優(yōu)選1或2并且更優(yōu)選為I。
3.根據(jù)權(quán)利要求1或2所述的過濾材料，其特征在于，所述離子液體(IL)的陽(yáng)離子[Kat]n+為包含氮的陽(yáng)離子，特別地，其中包含氮的陽(yáng)離子選自由季銨陽(yáng)離子、咪唑陽(yáng)離子、吡啶陽(yáng)離子、吡唑陽(yáng)離子和三嗪陽(yáng)離子組成的組，特別是咪唑陽(yáng)離子。
4.根據(jù)權(quán)利要求1或2所述的過濾材料，其特征在于，所述離子液體(IL)的陽(yáng)離子[Kat]n+為包含磷的陽(yáng)離子，特別是一價(jià)磷陽(yáng)離子。
5.根據(jù)前述權(quán)利要求任一項(xiàng)所述的過濾材料，其特征在于，所述離子液體(IL)的陽(yáng)離子[Kat]n+選自如下 的組: -通式(I)的季銨陽(yáng)離子: [NR1R2R3R]+ 通式(I) -通式(II)的磷陽(yáng)離子: [PR1R2R3R]+ 通式(II) -通式(III)的咪唑陽(yáng)離子:
6.根據(jù)前述權(quán)利要求任一項(xiàng)所述的過濾材料，其特征在于，所述離子液體(IL)的陽(yáng)離子[Kat]n+為通式(III)的咪唑陽(yáng)離子:
7.根據(jù)前述權(quán)利要求任一項(xiàng)所述的過濾材料，其特征在于，所述離子液體(IL)的陽(yáng)離子[Kat]n+為1-乙基-3-甲基咪唑陽(yáng)離子([EMM]+)、1-丁基-3-甲基咪唑陽(yáng)離子([BMM]+)或1-辛基-3-甲基咪唑陽(yáng)離子([OMM]+)，特別是1-乙基-3-甲基咪唑陽(yáng)離子([EMM]+)。
8.根據(jù)前述權(quán)利要求任一項(xiàng)所述的過濾材料，其特征在于，所述離子液體(IL)的陰離子[An]n_S有機(jī)陰離子或無機(jī)陰離子。
9.根據(jù)前述權(quán)利要求任一項(xiàng)所述的過濾材料，其特征在于，所述離子液體(IL)的陰離子[An]n_選自如下的組:氯銅酸根([CuCl3D、溴銅酸根([CuBr3D、氯錫酸根([SnCl3]'[Sn2Cl5D、溴錫酸根([SnBr3D、氯鋅酸根([ZnCl3D、溴鋅酸根([ZnBr3D、氯鐵酸根([FeCl3D、溴鐵酸根([FeBr3D、氯鈷酸根([CoCl3D、溴鈷酸根([CoBr3D、氯鎳酸根([NiCl3D、溴鎳酸根([NiBr3D、四氟硼酸根([BF4D、四氯硼酸根([BCl4D、六氟磷酸根([PF6D、六氟銻酸根([SbF6D、六氟砷酸根([AsF6D、硫酸根([SO4D、碳酸根([CO3D、氟磺酸根、[R’-COO]-、[R' -SO3]\ [R' -SO4]\ [R，2P04]_、四(3，5-二 (三氟甲基)苯基)硼酸根([BARFD和二磺酰胺陰離子[(R’-SO2)2N]_，其中，R’為線性或分支的、脂肪族或脂環(huán)族的、包含I至12個(gè)碳原子的烷基自由基或(C5-C18)-芳基自由基，(C5-C18)-芳基-(C1-C6)-烷基自 由基或(C1-C6)-烷基-(C5-C18)-芳基自由基，其中所述自由基任選地由鹵原子和/或氧原子取代。
10.根據(jù)前述權(quán)利要求任一項(xiàng)所述的過濾材料，其特征在于，所述離子液體(IL)的陰離子[An]n_選自如下的組:二氰胺陰離子([N(CN)2D,鹵離子、特別是Cl' Br' F-、I-，硝酸根(_3]_)，亞硝酸根([NO2D,陰離子金屬?gòu)?fù)合物、特別是[CuCl4]2' [PdCl4F或[AuC14]_，醋酸根([CH3COOD,三氟醋酸根([F3CCOOD,甲苯磺酸根([C7H7SO3D,九氟丁基磺酸根([C4F9SO3)-],三(五氟乙基)三氟磷酸根([PF3(C2F5)3]-),三氰基甲基根([C (CN) 3]_)，四氰基硼酸根([B (CN) 4]_)，硫氰酸根([SCN]_)，羧酸根([R，’ -C00]_)，磺酸根([R’’-S03]_)，二烷基磷酸根([R，，P04R，，，D或二磺?；啺逢庪x子[(R^-SO2)2N]-),其中R’’和R’’’分別為線性、分支、脂肪族或脂環(huán)族的(C5-C18)-烷基自由基或(C5-C18)-芳基自由基、(C5-C18)-芳基-(C1-C6)-烷基自由基或(C1-C6)-烷基-(C5-C18)-芳基自由基，特別地，其中所述自由基任選地由鹵原子或氧原子取代。
11.根據(jù)前述權(quán)利要求任一項(xiàng)所述的過濾材料，其特征在于，所述離子液體(IL)的陰離子[An]n_為鹵離子，特別是Cl' Br' F_、I-，優(yōu)選為Cl_，和/或所述離子液體(IL)的陰離子[An]n_S羧酸根，特別是醋酸根。
12.根據(jù)前述權(quán)利要求任一項(xiàng)所述的過濾材料，其特征在于，所述離子液體(IL)選自通式(VII)至(IX)的化合物的組:
13.根據(jù)前述權(quán)利要求任一項(xiàng)所述的過濾材料，其特征在于，所述金屬組分包括至少一種金屬，特別是金屬化合物的形式，溶解和/或解離在至少一種離子液體(IL)中，特別是在離子液體(IL)中。
14.根據(jù)前述權(quán)利要求任一項(xiàng)所述的過濾材料，其特征在于，所述金屬組分和/或離子液體(IL)包括至少一種正價(jià)氧化態(tài)的金屬，特別是至少一種金屬陽(yáng)離子，特別是其中金屬的氧化態(tài)為+I至+VI1、特別是+I至+IV、優(yōu)選為+I至+111、并且更優(yōu)選為+I或+II。
15.根據(jù)前述權(quán)利要求任一項(xiàng)所述的過濾材料，其特征在于，所述金屬組分和/或離子液體(IL)包括至少一種選自由元素周期表的主族金屬和過渡金屬以及鑭系金屬的組的金屬，和/或其中，所述金屬組分和/或離子液體(IL)包括至少一種選自元素周期表的主族或過渡族的金屬或者至少一種鑭系金屬，和/或其中，所述金屬組分和/或離子液體(IL)包括至少一種選自元素周期表的主族IV或過渡族1、I1、II1、IV、V、V1、VII和VIII的元素的金屬，特別是選自元素周期表的主族IV或過渡族I和II的元素的金屬。
16.根據(jù)前述權(quán)利要求任一項(xiàng)所述的過濾材料，其特征在于，所述金屬組分和/或離子液體(IL)包括至少一種選自由 Cu、Ag、Au、Zn、Hg、Ln、Ce、T1、Zr、V、Nb、Cr、Mo、W、Mn、Fe、Ru、Os、Co、Rh、Ir、N1、Pd 和 Pt 組成的組的金屬，特別是 Zn、Ag、Sn、Ni 和 Cu。
17.根據(jù)前述權(quán)利要求任一項(xiàng)所述的過濾材料，其特征在于，所述金屬組分和/或離子液體(IL)包括至少一種金屬化合物，所述金屬化合物可溶解在離子液體(IL)中或可在離子液體(IL)中解離，并且優(yōu)選基于至少一種如在權(quán)利要求14至16中所定義的金屬，和/或其中，所述金屬組分和/或離子液體包括至少一種無機(jī)或有機(jī)金屬化合物，優(yōu)選基于至少一種如在權(quán)利要求14至16中所定義的金屬，特別是金屬鹽或金屬氧化物，優(yōu)選為金屬鹽。
18.根據(jù)前述權(quán)利要求任一項(xiàng)所述的過濾材料，其特征在于，所述金屬組分和/或離子液體(IL)包括有機(jī)或無機(jī)金屬鹽，優(yōu)選基于至少一種如在權(quán)利要求14至16中所定義的金屬，其中，所述的鹽選自如下的組:鹵鹽、硫酸鹽、硫化物、亞硫酸鹽、硝酸鹽、亞硝酸鹽、磷酸鹽、磷化物、亞磷酸鹽、氨基甲酸鹽、醇鹽和羧酸鹽,特別是鹵鹽和羧酸鹽。
19.根據(jù)前述權(quán)利要求任一項(xiàng)所述的過濾材料，其特征在于，所述金屬組分和/或離子液體(IL)包括金屬鹵化物，優(yōu)選基于至少一種如在權(quán)利要求14至16中所定義的金屬、特別是氟化物、氯化物、溴化物或碘化物，優(yōu)選為氯化物，或者金屬羧酸鹽、特別是醋酸鹽。
20.根據(jù)前述權(quán)利要求任一項(xiàng)所述的過濾材料，其特征在于，所述金屬組分和/或離子液體(IL)包括選自氯化鎳、氯化銅、醋酸鋅和醋酸錫的組的金屬化合物。
21.根據(jù)前述權(quán)利要求任一項(xiàng)所述的過濾材料，其特征在于，所述離子液體(IL)與金屬和/或金屬化合物一起為熔體的形式，和/或其中，所述金屬和/或金屬化合物以至少基本上不含結(jié)晶和/或微晶的形式存在于離子液體(IL)中，和/或其中，所述金屬和/或金屬化合物以至少基本上溶解、特別是至少基本上解離的形式存在于離子液體(IL)中。
22.根據(jù)前述權(quán)利要求任一項(xiàng)所述的過濾材料，其特征在于，所述離子液體(IL)包含的金屬、特別是金屬化合物的量為0.001wt%至80wt%，特別是0.01wt%至60wt%，優(yōu)選為0.1被％至50wt%，基于離子液體(IL)計(jì)并以金屬的重量計(jì)算，和/或其中，所述金屬組分/包含金屬的離子液體(IL)包含的金屬、特別是金屬化合物形式的金屬的摩爾質(zhì)量分?jǐn)?shù)為1%至90%、特別是5%至7%、優(yōu)選為10%至60%并且更優(yōu)選為10%至55%，基于包含金屬的離子液體(IL)計(jì)并以金屬的摩爾質(zhì)量計(jì)算。
23.根據(jù)前述權(quán)利要求任一項(xiàng)所述的過濾材料，其特征在于，離子液體(IL)與金屬的摩爾比“[離子液體(IL):金屬]”為[10:0.1]至[0.1:10]、特別是[1:0.5]至[1:3]、優(yōu)選為[1:0.6]至[1:2]并且更優(yōu)選為[1:1]至[1:1.6]。
24.根據(jù)前述權(quán)利要求任一項(xiàng)所述的過濾材料，其特征在于，所述離子液體(IL)和金屬、特別是金屬化合物的混合物、特別是溶液和/或熔體，在溫度T=20°C和大氣壓力下的比密度為 I g/cml2.5 8/0113，特別是1.2 g/cm3 至 2.g/cm3,優(yōu)選為 1.3g/cm3 至 1.9 g/cm3。
25.根據(jù)前述權(quán)利要求任一項(xiàng)所述的過濾材料，其特征在于，所述活性炭至少部分接觸包含金屬的離子液體(IL)和/或被包含金屬的離子液體(IL)浸潤(rùn)和/或覆蓋、特別是被包含金屬的離子液體(IL)浸潰，和/或其中，活性炭的表面和/或活性炭的孔體系，特別是微孔隙、中孔隙和/或大孔隙，優(yōu)選活性炭的表面和活性炭的孔體系至少部分地接觸包含金屬的離子液體(IL)和/或被包含金屬的離子液體(IL)浸潤(rùn)和/或覆蓋、特別是被包含金屬的離子液體(IL)浸潰。
26.根據(jù)前述權(quán)利要求任一項(xiàng)所述的過濾材料，其特征在于，所述活性炭包括的包含金屬的離子液體(IL)的量為lvol%至70vol%,特別是2 vol%至60 vol%,優(yōu)選3 vol%至50vo 1%,更優(yōu)選5 vo I %至40 vo 1%,基于活性炭的體積計(jì),和/或其中，所述活性炭包括的包含金屬的離子液體(IL)的量不小于I vol%,特別是不小于2 vol%,優(yōu)選不小于3 vol%,更優(yōu)選不小于5 vol%，基于活性炭的體積計(jì)，和/或其中，所述活性炭包括的包含金屬的離子液體(IL)的量不大于70 vol%，特別是不大于60 vol%，優(yōu)選不大于50 vol%，更優(yōu)選不大于40 vo I %,基于活性炭的體積計(jì)。
27.根據(jù)前述權(quán)利要求任一項(xiàng)所述的過濾材料，其特征在于，包含金屬的離子液體(IL)相對(duì)于活性炭的孔隙填充度α為0.01至0.99、特別是0.05至0.8、優(yōu)選為0.1至0.6、更優(yōu)選為0.15至0.5，和/或其中，包含金屬的離子液體(IL)相對(duì)于活性炭的孔隙填充度α不大于0.99、特別是不大于0.8、優(yōu)選不大于0.6、更優(yōu)選不大于0.5，和/或其中，包含金屬的離子液體(IL)相對(duì)于活性炭的孔隙填充度α不小于0.01、特別是不小于0.05、優(yōu)選不小于0.1、更優(yōu)選不小于0.15，特別地，其中孔隙填充度α根據(jù)公式[a = VIL/(ViL*ms#)]來計(jì)算，其中，在所述公式中，"Vil"是指使用的離子液體的體積，“m.”是指使用的活性炭的質(zhì)量，并且”是指活性炭的比孔隙體積，和/或其中， 孔隙填充度α和/或包含金屬的離子液體(IL)的量被確定以使得20%至95%、特別是30%至90%、優(yōu)選40%至80%的活性炭(內(nèi)部)孔隙體積不被包含金屬的離子液體(IL)所填充。
28.根據(jù)前述權(quán)利要求任一項(xiàng)所述的過濾材料，其特征在于，活性炭的顆粒大小、特別是微粒直徑的范圍為0.0Ol至2mm、特別是0.01至1mm、優(yōu)選0.05至0.8mm、更優(yōu)選0.1至0.7mm、還更優(yōu)選0.15至0.6mm,特別地其中，基于活性炭的重量計(jì)，不小于80wt%、特別是不小于90wt%、優(yōu)選不小于95wt%的使用的活性炭具有上述范圍的顆粒大小、特別是微粒直徑。
29.根據(jù)前述權(quán)利要求任一項(xiàng)所述的過濾材料，其特征在于，活性炭所具有的平均顆粒大小(D50)、特別是平均微粒直徑(D50)的范圍為0.01至1mm、特別是0.05至0.8mm、優(yōu)選0.1至0.6mm、更優(yōu)0.15至0.5mm、還更優(yōu)選為0.2至0.4mm。
30.根據(jù)前述權(quán)利要求任一項(xiàng)所述的過濾材料，其特征在于，活性炭所具有的總體孔隙體積、特別是Gurvich總體孔隙體積的范圍為0.4至4 cm3/g、特別是0.5至3.5 cm3/g、優(yōu)選0.6至3 cm3/g、更優(yōu)選為0.7至2.5 cm3/g，特別地，其中50%至99%、特別是60%至99%、優(yōu)選70%至95%的活性炭總體孔隙體積、特別是Gurvich總體孔隙體積由孔徑(50nm的孔形成，特別是由微孔隙和/或中孔隙形成，和/或特別地，其中20%至85%、特別是30%至80%、優(yōu)選40%至7 5%的活性炭的總體孔隙體積、特別是Gurv i ch總體孔隙體積由孔徑為2nm至50nm的孔形成、特別是由中孔隙形成。
31.根據(jù)前述權(quán)利要求任一項(xiàng)所述的過濾材料，其特征在于，所述活性炭具有由孔徑≤2nm的孔所形成的孔隙體積、特別是炭黑微孔體積為0.1至2 cm3/g、特別是0.2至1.5cm3/g、優(yōu)選為0.3至1.1 cm3/g、更優(yōu)選為0.4至I cm3/g，和/或其中，20%至95%、特別是30%至95%、優(yōu)選為40%至90%的活性炭總孔隙體積由孔徑≤2nm的孔形成，特別是由微孔隙形成。
32.根據(jù)前述權(quán)利要求任一項(xiàng)所述的過濾材料，其特征在于，所述活性炭具有的平均孔隙直徑為I至60nm、特別是I至55nm、優(yōu)選為1.5至50nm、更優(yōu)選為2至45nm。
33.根據(jù)前述權(quán)利要求任一項(xiàng)所述的過濾材料，其特征在于，所述活性炭具有的BET比表面積為500 m2/g至3500m2/g、特別是600至3000m2/g、優(yōu)選700至2750m2/g、更優(yōu)選800至 2500m2/g。
34.根據(jù)前述權(quán)利要求任一項(xiàng)所述的過濾材料，其特征在于，所述活性炭所具有的微孔表面積為400至2500 m2/g、特別是500至2300 m2/g、優(yōu)選600至2100 m2/g、更優(yōu)選為700至 1900 m2/g。
35.根據(jù)前述權(quán)利要求任一項(xiàng)所述的過濾材料，其特征在于，所述活性炭具有的比密度為1.1至3.5 g/ml、特別是1.5至3 g/ml、優(yōu)選為1.75至2.75 g/ml、更優(yōu)選為2至2.5 g/ml 。
36.根據(jù)前述權(quán)利要求任一項(xiàng)所述的過濾材料，其特征在于，所述活性炭具有的沉降密度為0.1至1.5 g/ml、特別是0.15至I g/ml、優(yōu)選為0.2至0.8 g/ml、更優(yōu)選為0.3至0.6g/ml 。
37.根據(jù)前述權(quán)利要求任一項(xiàng)所述的過濾材料，其特征在于，每活性炭顆粒、特別是每活性炭球粒的活性炭所具有的抗壓強(qiáng)度和/或破裂強(qiáng)度(承重能力)不小于10牛頓、特別是不小于15牛頓、優(yōu)選不小于20牛頓，和/或其中，每活性炭顆粒、特別是每活性炭球粒的活性炭所具有的抗壓強(qiáng)度和/或破裂強(qiáng)度(承重能力)為10至50牛頓、特別是12至45牛頓、優(yōu)選15至40牛頓。
38.根據(jù)權(quán)利要求1-37任一項(xiàng)所述的過濾材料，其特征在于，所述活性炭為自支撐的和/或特別是松散層的形式。
39.根據(jù)權(quán)利要求1-37任一項(xiàng)所述的過濾材料，其特征在于，所述活性炭被應(yīng)用于載體材料。
40.根據(jù)權(quán)利要求39所述的過濾材料，其特征在于，所述載體材料為氣體可滲透的，特別是空氣可滲透的。
41.根據(jù)權(quán)利要求40所述的過濾材料，其特征在于，所述載體材料所具有的氣體滲透率，特別是空氣滲透率不小于10 I.m_2.s—1、特別是不小于30 I.m_2.s_\優(yōu)選不小于50I.m_2.s'更優(yōu)選不小于100 I.m_2.s_\還更優(yōu)選不小于500 I.m_2.s'和/或氣體滲透率、特別是空氣滲透率高至10,000 I.πm2.s'特別是高至20, 000 I.m_2.s'在127Pa的流動(dòng)阻力下。
42.根據(jù)權(quán)利要求39-41任一項(xiàng)所述的過濾材料，其特征在于，所述載體材料具有三維結(jié)構(gòu)，特別地，其中所述載體材料被優(yōu)選地構(gòu)建為開孔泡沫、更優(yōu)選為聚氨酯泡沫。
43.根據(jù)權(quán)利要求39-41任一項(xiàng)所述的過濾材料，其特征在于，所述載體材料具有二維和/或?qū)訝罱Y(jié)構(gòu)，特別地，其中所述載體材料可被優(yōu)選構(gòu)建為織物，特別地，其中所述載體材料被構(gòu)建為 織物，優(yōu)選空氣可滲透織物材料，更優(yōu)選為編織的、回路成型編織的、回路牽拉編織的、鋪放或粘合織物，特別是無紡布，和/或特別地，其中所述載體材料的基重為5至1000 g/m2、特別是 10 至 500 g/m2、優(yōu)選 25 至 450 g/m2。
44.根據(jù)權(quán)利要求43所述的過濾材料，其特征在于，所述載體材料是包含天然纖維和/或合成纖維(人工制造的纖維)或由天然纖維和/或合成纖維(人工制造的纖維)構(gòu)成的織物，特別地，其中，所述天然纖維選自羊毛纖維和棉纖維(CO)的組，和/或特別地，其中，所述合成纖維選自聚酯(PES);聚烯烴，特別是聚乙烯(PE)和/或聚丙烯(PP);聚氯乙烯(CLF);聚偏二氯乙烯(CLF);醋酸酯(CA);三醋酸酯(CTA);丙烯酸酯(PAN);聚酰胺(PA)，特別是芳族的，優(yōu)選阻燃聚酰胺；聚乙烯醇(PVAL);聚氨酯；聚乙烯酯；(甲基)丙烯酸酯；聚乳酸(PLA);活性炭；及其混合物的組。
45.根據(jù)權(quán)利要求39-44任一項(xiàng)所述的過濾材料，其特征在于，所述活性炭被固定至載體材料和/或其上，其優(yōu)選通過粘附、特別是通過粘結(jié)或者是由于自粘性或自粘作用。
46.根據(jù)前述權(quán)利要求任一項(xiàng)所述的過濾材料，其特征在于，所述載體材料被構(gòu)建為用于特別是移除空氣和/或氣流中的有害物、有氣味的物質(zhì)以及任意種類的有毒材料的過濾器的過濾材料，特別是作為用于NBC防毒面具、氣味過濾器、區(qū)域過濾器、空氣過濾器的過濾材料，特別是用于房間空氣凈化的過濾器，能夠吸附的載體結(jié)構(gòu)以及用于醫(yī)療部門的過濾器，和/或其中 所述過濾材料適用于過濾設(shè)備和/或過濾裝置中和/或作為過濾設(shè)備和/或過濾裝置的結(jié)構(gòu)部件和/或組件。
47.一種制備如上述任一項(xiàng)權(quán)利要求所述的過濾材料的方法，所述過濾材料特別地在氣體處理和/或氣體凈化的過濾器中使用或者作為用于氣體處理和/或氣體凈化的過濾器，特別是用于潔凈室條件，通過使用通過至少一種金屬組分增強(qiáng)的活性炭和/或被賦予至少一種金屬組分的活性炭，特別是通過使用具有反應(yīng)和/或催化活性的活性炭，其中，活性炭、特別是多種離散的活性炭顆粒、優(yōu)選為球形和/或粒狀的形式與任選稀釋的包含金屬的離子液體(IL)相接觸、特別是被任選稀釋的包含金屬的離子液體(IL)浸潤(rùn)和/或涂覆和/或浸潰，所述離子液體(IL)特別地包含金屬離子、優(yōu)選基于金屬化合物，特別地，其中，任何用于稀釋的溶劑和/或任何包含金屬的離子液體(IL)均不會(huì)被活性炭吸附和/或過量的被相應(yīng)地移除和/或分尚出。
48.一種制備如上述任一項(xiàng)權(quán)利要求所述的過濾材料的方法,所述的過濾材料特別地在氣體處理和/或氣體凈化的過濾器中使用或者作為用于氣體處理和/或氣體凈化的過濾器，特別是用于潔凈室條件，通過使用通過至少一種金屬組分增強(qiáng)的活性炭和/或被賦予至少一種金屬組分的活性炭，特別是通過使用具有反應(yīng)和/或催化活性的活性炭，其中，所述方法包含如下特定次序(a)至(C)的步驟: (a)制備和/或提供至少一種金屬組分，所述金屬組分基于包含金屬的離子液體(IL)，所述離子液體(IL)特別是包含金屬離子，優(yōu)選基于金屬化合物，特別是以溶液和/或熔體的形式，其中，至少一種金屬，特別是金屬離子形式、優(yōu)選基于金屬化合物的金屬，與離子液體(IL)相接觸，特別是溶解在離子液體(IL)中； (b)使活性炭、特別是多種離散的活性炭顆粒、優(yōu)選以球形和/或粒狀的形式與在步驟Ca)中獲得的基于包含金屬的離子液體(IL)的金屬組分相接觸，特別是被在步驟(a)中獲得的基于包含金屬的離子液體(IL)的金屬組分浸潤(rùn)和/或涂覆和/或浸潰；和 (c)任選地移除和/或分離未被活性炭吸附的和/或過量的包含金屬的離子液體(IL),隨后任選地特別是在步驟(c)中通過操作移除和/或分離稀釋劑和/或溶劑。
49.根據(jù)權(quán)利要求48所述的方法，其特征在于，實(shí)施步驟(a)以使得離子液體(IL)包含的金屬、特別是金屬化合物的量為0.001wt%至80wt%、特別是0.01wt%至60wt%、優(yōu)選0.1?丨％至50被％，基于離子液體(IL)計(jì)并以金屬的重量計(jì)算，和/或其中，離子液體(IL)與金屬的摩爾比“[離子液體(IL):金屬]”在步驟(a)中被設(shè)定為[10:0.1]至[0.1:10]、特別是[1:0.5]至[1:3]、優(yōu)選[1:0.6]至[1:2]并且更優(yōu)選[1:1]至[1:1.6]。
50.根據(jù)權(quán)利要求48或49所述的方法，其特征在于，包含金屬的、特別是包含金屬離子的離子液體(IL)，任選地使用稀釋劑和/或溶劑在步驟(a)中和/或在步驟(a)和(b)之間和/或在步驟(b)和(C)之間進(jìn)行稀釋，優(yōu)選在步驟(a)和(b)之間。
51.根據(jù)權(quán)利要求50所述的方法，其特征在于，使用極性的和/或親水的，無機(jī)的或者有機(jī)的、優(yōu)選有機(jī)的稀釋劑和/或溶劑，和/或其中，所使用的稀釋劑和/或溶劑具有的沸點(diǎn)(大氣壓力)不高于250°C，特別是不高于200°C、優(yōu)選不高于150°C、更優(yōu)選不高于100°C。
52.根據(jù)權(quán)利要求50或51所述的方法，其特征在于，所使用的稀釋劑和/或溶劑是一元醇，特別是甲醇、乙醇、丁醇和/或丙醇，優(yōu)選乙醇。
53.根據(jù)權(quán)利要求50-52任一項(xiàng)所述的方法，其特征在于，所述稀釋劑和/或溶劑選自水，含氫氯化烴、特別是二氯甲烷，醛類，酮類、特別是丙酮及其混合物的組。
54.根據(jù)權(quán)利要求50-53任一項(xiàng)所述的方法，其特征在于，所述稀釋劑和/或溶劑的量為0.1體積份數(shù)至20體積份數(shù)、特別是0.2體積份數(shù)至15體積份數(shù)、優(yōu)選0.3體積份數(shù)至10體積份數(shù)、更優(yōu)選0.5體積份數(shù)至10體積份數(shù)，基于I體積份數(shù)的離子液體(IL)計(jì)。
55.根據(jù)權(quán)利要求48-54任一項(xiàng)所述的方法，其特征在于，步驟(b)包含制備活性炭在包含金屬、特別是包含金屬離子的離子液體(IL)內(nèi)的懸浮液，和/或其中，步驟(b)包含活性炭與懸浮液接觸、特別是懸浮液浸潤(rùn)和/或涂覆和/或浸潰活性炭，所述懸浮液為活性炭在離子液體(IL)中的懸浮液。
56.根據(jù)權(quán)利要求48-55任一項(xiàng)所述的方法，其特征在于，步驟(b)不僅包含浸潤(rùn)和/或涂覆和/或浸潰活性炭的外表面，還包含浸潤(rùn)和/或涂覆和/或浸潰活性炭的內(nèi)表面，特別是活性炭的微孔隙、中孔隙和/或大孔隙。
57.根據(jù)權(quán)利要求48-56任一項(xiàng)所述的方法，其特征在于，步驟(b)包含根據(jù)設(shè)定的孔隙填充度α、特別是根據(jù)公式[a = Vil /( νΛ.ms#)]，選擇和/或設(shè)定使用的離子液體的體積(V1J和/或使用的活性炭的質(zhì)量(ms#)和/或活性炭比孔隙體積(νΛ)，特別地，從而獲得的孔隙填充度α為0.01至0.99、特別是0.05至0.8、優(yōu)選0.1至0.6、更優(yōu)選0.15至 0.5。
58.根據(jù)權(quán)利要求48-57任一項(xiàng)所述的方法，其特征在于，步驟(b)通過能量輸入、特別是通過超聲等來實(shí)施。
59.根據(jù)權(quán)利要求48-58任一項(xiàng)所述的方法，其特征在于，步驟(c)通過加熱來實(shí)施，特別地，加熱至溫度范圍為25°C至90°C、特別是30°C至75°C、優(yōu)選為35°C至65°C，和/或其中，步驟(c)在減壓下實(shí)施，特別是在真空中。
60.一種使用根據(jù)權(quán)利要求1-46任一項(xiàng)所述的過濾材料來制備任意種類的防護(hù)材料的方法，特別是制備尤其是用于民用或軍用部門的防護(hù)服，例如防護(hù)衣、防護(hù)手套、防護(hù)鞋、防護(hù)襪、防護(hù)安全帽等，以及任意種類的防護(hù)層，優(yōu)選用于NBC部署的任意前述的防護(hù)材料。
61.—種使用根據(jù)權(quán)利要求1-46任一項(xiàng)所述的過濾材料來制備任意種類的過濾器的方法，特別是用于尤 其是從空氣和/或氣流中移除的任意種類的有害物、有氣味的物質(zhì)和有毒材料，特別是NBC防毒面具過濾器、氣味過濾器、層狀過濾器、空氣過濾器，特別是用于房間空氣凈化的過濾器，能夠吸附的載體結(jié)構(gòu)和用于醫(yī)療部門的過濾器。
62.一種使用根據(jù)權(quán)利要求1-46任一項(xiàng)所述的過濾材料進(jìn)行氣體凈化和/或氣體調(diào)節(jié)的方法。
63.一種使用根據(jù)權(quán)利要求1-46任一項(xiàng)所述的過濾材料移除有害物、特別是氣態(tài)有害物或者有毒的、危險(xiǎn)的或者環(huán)境有害的物質(zhì)或氣體的方法。
64.一種使用根據(jù)權(quán)利要求1-46任一項(xiàng)所述的過濾材料調(diào)節(jié)和/或提供潔凈室環(huán)境的方法，特別是用于電氣/電子行業(yè)，特別是用于半導(dǎo)體或芯片制造。
65.一種凈化和/或調(diào)節(jié)氣體的方法，特別是用于從氣流中移除所不期望的、特別是有毒的、危險(xiǎn)的或環(huán)境有害的物質(zhì)或氣體，其特征在于，將被凈化和/或調(diào)節(jié)的氣流與根據(jù)權(quán)利要求1-46任一項(xiàng)所述的過濾材料相接觸。
66.根據(jù)權(quán)利要求65所述的方法，用于調(diào)節(jié)和/或提供潔凈室環(huán)境，特別是用于電氣/電子行業(yè)，特別是用于半導(dǎo)體或芯片制造。
【文檔編號(hào)】B01J20/28GK103958052SQ201280045222
【公開日】2014年7月30日 申請(qǐng)日期:2012年5月25日 優(yōu)先權(quán)日:2011年8月14日
【發(fā)明者】貝爾特拉姆·伯林格, 伊爾斯比爾·?？巳R, 彼得·瓦塞爾沙伊德, 丹尼爾·羅特 申請(qǐng)人:布呂歇爾有限公司, 埃爾朗根-紐倫堡弗里德里希·亞歷山大大學(xué)