[发明专利]用于除汞的吸附剂

说明书

本发明提供了用于减少来自于流体料流的汞排放的方法和系统，以及具有高的体积碘值的吸附材料。

与相关申请的交叉引用

本申请要求2012年6月11日提交的题为“用于除汞的吸附剂”(Sorbents forRemoval of Mercury)的美国临时申请No.61/658,258和2013年3月15日提交的题为“用于除汞的吸附剂”(Sorbents for Removal of Mercury)的美国专利申请No.13/841,315的优先权，该申请的全部内容通过参考并入本文。

政府利益

不适用。

联合研究协议的参与方

不适用。

在光盘上递交的通过参考并入的材料

不适用。

背景技术

汞是已知的环境危害，并且对人类和非人类动物物种两者造成健康问题。在美国，每年约50吨汞被释放到大气中，并且该释放的显著部分来自于例如电力部门的燃煤设施的排放。为了保护公众健康并保护环境，电力工业连续不断地开发、测试并实施降低其工厂的汞排放水平的系统。在含碳材料的燃烧中，在燃烧阶段后捕获并持留汞和其他不期望的化合物以使它们不被释放到大气中的过程，是合乎需要的。

从烟道气除汞的最有希望的解决方案之一是活性炭注入(ACI)。活性炭是高度多孔、无毒性、容易获得的对汞蒸气具有高亲和性的材料。已经建立了与都市垃圾焚化炉一起使用的这种技术。尽管ACI技术对于除汞有效，但活性炭与烟道气流之间的短接触时间导致活性炭的全部吸附能力的利用率不足。当炭随着来自于锅炉的飞灰在烟道气流中运送时，汞被吸附。然后通过例如静电除尘器(ESP)的颗粒物捕获装置或袋滤室除去炭和飞灰。

发明简述

各种实施方式涉及汞吸附材料，其包含体积碘值高于450mg/cc的吸附材料，所述体积碘值基于使用标准测试方法(ASTM)D-4607或其等同方法测定的重量碘值和使用(ASTM)D-2854或其等同方法测定的表观密度。在某些实施方式中，所述体积碘值为约500mg/cc至约650mg/cc。所述吸附材料可以是本领域中已知的任何材料，包括但不限于活性炭、再生活性炭、石墨、石墨烯、炭黑、沸石、二氧化硅、硅胶、粘土及其组合。在某些实施方式中，所述吸附材料具有约1μm至约30μm的平均粒径(MPD)。在特定实施方式中，所述汞吸附材料可以包括一种以上氧化剂，例如但不限于氯、溴、碘、溴化铵、氯化铵、次氯酸钙、次溴酸钙、次碘酸钙、氯化钙、溴化钙、碘化钙、氯化镁、溴化镁、碘化镁、氯化钠、溴化钠、碘化钠、三氯化钾、三溴化钾、三碘化钾及其组合，并且所述一种以上氧化剂可以为总吸附材料的约5wt.％至约50wt.％。在一些实施方式中，所述汞吸附材料可以包括一种以上氮源，例如含铵化合物、含氨化合物、含胺化合物、含酰胺化合物、含亚胺化合物、含季铵化合物及其组合，并且所述一种以上氮源可以为总吸附材料的约5wt.％至约50wt.％。在某些实施方式中，所述一种以上氮源可以是碘化铵、溴化铵、或氯化铵、胺卤化物、季铵卤化物、有机卤化物及其组合。在其他实施方式中，所述汞吸附材料可以包括碱剂，例如但不限于碳酸钙、氧化钙、氢氧化钙、碳酸镁、氢氧化镁、氧化镁、碳酸钠、碳酸氢钠、二水二碳酸氢三钠及其组合，并且所述碱剂可以以大于或等于每100克吸附材料约0.15当量的浓度提供。