包含氮和硫的过滤介质的制作方法
【技术领域】
[0001] -种包含活性的除氯胺材料的过滤介质，其中所述活性的除氯胺材料包含碳、氮 和硫。此类过滤介质可用于从水性溶液除去氯胺。
【背景技术】
[0002] 氯胺常常作为游离氯的氯化的替代形式以低浓度用作城市配水系统中的次级消 毒剂。对氯胺处理过的水的味道和气味的关注导致对具有除氯胺能力的水过滤器的需求增 加。
[0003] 已使用碳粒（诸如活性炭颗粒）从水性流中除去氯胺。通过减小碳的平均粒径以 及通过增加碳床接触时间可实现氯胺除去的改善。虽然已知参数诸如接触时间和平均粒径 影响氯胺除去效率，但是需要更显著的改善而不显著增加整个过滤介质的压降。
[0004] 美国专利5, 338, 458 (Carrubba等人）公开一种用于通过使介质与具有催化活性 的碳质炭接触来从气体或液体介质中除去氯胺的改进的方法。
[0005] 美国专利6, 699, 393 (Baker等人）示出从流体流对氯胺的改善的除去，与具有催 化活性的碳质炭相比较，当流体流接触活性炭时，其已在含氮分子的存在下热解。
[0006] WO专利公布2011/125504(Hitomi等人）公开了包含L 40-4. 30质量％的氧、 0. 90-2. 30质量％的氮、0. 05-1. 20质量％的硫、和0. 40-0. 65质量％的氢的活性炭，该活性 炭被认为能有效地分解氯胺。Hitomi等人公开了如果这些元素的量过高，则活性炭的催化 活性将被减弱。
【发明内容】
[0007] 期望提供一种过滤介质，其比目前可用过滤介质便宜和/或除去氯胺更有效。在 一些情况下，希望鉴定能够在要求高流通量及水性流与过滤床之间短接触时间的应用中有 效使用的过滤介质。
[0008] 在一个方面，提供了一种液体过滤装置，所述液体过滤装置包括：用于处理含氯胺 液体的容器，其中所述容器包含活性的除氯胺材料，并且其中所述活性的除氯胺材料包含 碳、氮和硫，其中所述活性的除氯胺材料中的硫和氮的总和为至少4. 0质量％。
[0009] 在另一方面，提供了一种液体过滤装置，所述液体过滤装置包括用于液体的流体 导管，其将流体入口流体地连接至流体出口；以及设置在所述流体导管中的过滤介质；其 中所述过滤介质包含活性的除氯胺材料，并且其中所述活性的除氯胺材料包含碳、氮和硫， 并且所述活性的除氯胺材料中的硫和氮的总和为至少4. 0质量％。
[0010] 在一个方面，公开了一种液体过滤装置，所述液体过滤装置包括用于处理含水液 体的容器，其中所述容器包含过滤介质并且其中所述过滤介质包含载体，其中所述载体为 碳基载体并且包含（i)碳基载体的表面与（ii)具有式[C] +yJArxy的盐的热反应产物，其中 [C]为阳离子，[A]为阴离子，并且X和y独立地为至少1 ;并且进一步地，其中所述盐包含 至少一个硫原子和至少一个氮原子。
[0011] 在另一方面，描述了一种液体过滤装置，所述液体过滤装置包括用于液体的流体 导管，其将流体入口流体地连接至流体出口；以及设置在所述流体导管中的过滤介质；其 中所述过滤介质包含载体，其中所述载体为碳基载体并且包含（i)碳基载体的表面与（ii) 具有式[C] +yJArxy的盐的热反应产物，其中[C]为阳离子，[A]为阴离子，并且X和y独立 地为至少1 ;并且进一步地，其中所述盐包含至少一个硫原子和至少一个氮原子。
[0012] 在另一方面，描述了一种用于从水性溶液中除去氯胺的方法，所述方法包括：提供 包含氯胺的水性溶液以及使所述水性溶液与活性的除氯胺材料接触，其中所述活性的除氯 胺材料包含碳、氮和硫，并且所述活性的除氯胺材料中的硫和氮的总和为至少4. 0质量％。
[0013] 在另一方面，描述了一种用于从水性溶液中除去氯胺的方法，所述方法包括：提供 包含氯胺的水性溶液以及使所述水性溶液与载体接触，其中所述载体为碳基载体并且包含 ⑴所述载体的表面与（ii)具有式[(：]'[幻'的盐的反应产物，其中[C]为阳离子，[A]为 阴离子，并且X和y独立地为至少1，并且进一步地，其中所述盐包含至少一个硫原子和至少 一个氮原子。
[0014] 上述
【发明内容】
并非意图描述每个实施例。本发明的一个和多个实施例的细节还在 下面的描述中示出。根据以下"【具体实施方式】"和"权利要求书"，本发明的其它特征、目标 和优点将显而易见。
【附图说明】
[0015] 图1为比较例A-B和实例1-2的氯胺减少百分比相对于时间的图表。
[0016] 图2为比较例B-C和实例2的氯胺减少百分比相对于时间的图表。
[0017] 图3为比较例D和E以及实例4的流出物相对于流通量的图表。
[0018] 图4为在各种流速下的比较例D和F以及实例4的流出物相对于流通量的图表，图 4a采用0. 13加仑/分钟，图4b采用0. 26加仑/分钟，并且图4c采用0. 38加仑/分钟。
[0019] 图5为实例5-6的氯胺减少百分比相对于时间的图表。
[0020] 图6为比较例G和实例7-8的氯胺减少百分比相对于时间的图表。
[0021] 图7为比较例H和实例4的流出物相对于流通量的图表。
【具体实施方式】
[0022] 如本文所用，术语：
[0023] "一个"、"一种"和"所述"可互换使用并且意指一个或多个；并且
[0024] "和/或"用于表示所说明的情况之一或两者均可能发生，例如，A和/或B包括（A 和B)和（A或B)。
[0025] 另外，本文中由端点表述的范围包括该范围内所包含的所有数值（如，1至10包括 1. 4、1· 9、2· 33、5· 75、9· 98 等）。
[0026] 另外，本文中"至少一个"的表述包括一和更大的所有数目（如，至少2、至少4、至 少6、至少8、至少10、至少25、至少50、至少100等）。
[0027] 本发明涉及一种包含活性的除氯胺材料的过滤介质，其中所述活性的除氯胺材料 包含碳、氮和硫，其中所述活性的除氯胺材料中的硫和氮的总和为至少4. 0质量％。所述活 性的除氯胺材料可用于从水性溶液除去氯胺。
[0028] 在本公开中，已发现含有可测量的量的碳、氮和硫的过滤介质能有效从水性溶液 除去氯胺。在一个实施例中，此类过滤介质具有高容量。
[0029] 在一个实施例中，活性的除氯胺材料包含CNpSy其中p和r独立地大于0。在一 个实施例中，P 可以大于 〇· 004、0· 008、0· 013、0· 020、0· 025、0· 035、0· 045、0· 065、或甚至 〇· 10,并且 r 可以大于 0· 004、0· 006、0· 008、0· 015、0· 025、0· 035,或甚至 0· 42。
[0030] 在一个实施例中，基于活性的除氯胺材料的总质量计，硫可以大于1. 2、1. 3、1. 5、 L 8、2· 0、4· 0、6· 0、8· 0、10· 0,或甚至12. 0质量％硫的量存在。
[0031] 在一个实施例中，基于活性的除氯胺材料的总质量计，氮可以大于0.5、1.0、1. 5、 2· 0、2· 4、2· 5、2· 7、3· 0、4· 0、5· 0、7· 0,或甚至 10. 0 质量％氮的量存在。
[0032] 在另一个实施例中，基于活性的除氯胺材料的总质量计，活性的除氯胺材料包含 超过4· 0、4· 5、5· 0、7· 0、9· 0、10· 0、12· 0、15· 0,或甚至22. 0质量％的氮和硫的总和。
[0033] 在一个实施例中，当活性的除氯胺材料包含硫时，活性的除氯胺材料中的至少 15%、20%、25%、30%、或甚至50%的硫处于高于0的氧化态。例如，处于+1、+2、+4，或甚 至+6氧化态。因为本公开的活性的除氯胺材料包含大于1. 2质量％的硫，因此在一个实施 例中，基于XPS表面分析，至少0. 2质量％、0. 5质量％，或甚至1质量％的介质包含处于高 于〇的氧化态的硫。
[0034] 在一个实施例中，活性的除氯胺材料基本上不含氢，基于活性的除氯胺材料的总 质量计，包含小于0. 40、0. 30、0. 20、0. 10、0. 05,或甚至0. 01质量％的氢。
[0035] 在一个实施例中，活性的除氯胺材料基本上不含金属，换句话讲，基于活性的除氯 胺材料的总质量计，包含小于l、〇. 5、0. 1，或甚至0. 05质量％的金属。
[0036] 在一个实施例中，金属（诸如钙、镁、铁，等等）可以低水平存在于活性的除氯胺材 料中，这是由于低水平的金属是植物来源材料诸如由坚果壳制成的碳或者煤所固有的。
[0037] 在一个实施例中，本公开的活性的除氯胺材料