专利名称：活性炭蜂窝状催化剂床及其生产方法
技术领域：
本发明涉及用于从流体工艺物流中除去荥和/或其他有毒金属的活性炭蜂窝体催 化剂床。
背景技术：
汞既是一种全球性的污染物，也是一种能在自然条件下转化为具有潜在毒性的物 质(甲基汞)的杂质。散发到大气中的汞在沉降到地面上之前能传播几千英里。研究
显示，大气中的汞也可以沉降在靠近散发源的区域。根据2001年7月公布的美国国家 科学院的调查，每年有大约60000个在美国出生的儿童可能受到汞毒性的影响。据报 道，吸入汞元素对人类肾脏和中枢神经系统(CNS)有严重影响，引起诸如轻微而短 暂的蛋白尿、急性肾衰竭、震颤、易怒、失眠、失忆、神经肌肉变化、头痛、感觉和 运动神经功能迟缓、认知功能衰退。大量吸入汞元素也能影响胃肠道和呼吸系统，造 成胸口疼痛、呼吸困难、咳嗽、肺功能损害和间质性肺炎。研究也表明，长期接触汞 元素会对肾脏和CNS产生不良影响，包括引起兴奋增盛(兴奋性增强)、易怒、过度 胆怯、失眠、严重流涎症、齿龈炎、震颤、引发蛋白尿。人们已经发现，接触元素汞 化合物的儿童患有肢端痛，其特征是，严重的腿部抽筋、易怒、皮肤感觉异常(一种 皮肤刺痛感)、手指疼痛并呈粉红色、手脚和鼻子蜕皮。根据汞对人体CNS的影响， 美国环境保护局设定的汞元素接触参考浓度(RfC)为0.0003毫克/立方米。连续接触 高于RfC水平的汞会提高健康受到不利影响的可能性。人类接触甲基汞的主要途径是 饮食，诸如进食鱼类。大量接触甲基汞会对CNS造成影响，诸如失明、耳聋、知觉受 损。长期接触甲基汞会导致各种病症，诸如皮肤感觉异常(一种皮肤刺痛感)、视觉 模糊、身体不适、说话困难、视野縮小。对于一个70公斤的人，甲基汞的最小致命剂 量估计为20至60毫克/公斤。
燃煤发电厂和医疗废物焚烧是与人类活动有关的、散发到大气中的汞的主要籴 源。在美国，估计燃煤发电厂每年散发48吨汞。美国能源部(DOE)-能源信息局年刊一能源展望提出，由于已有和增加的燃煤发电容量的增加，用于发电的煤消耗量将
从2002年的9.76亿吨增加到2025年的14.77亿吨。2005年3月15日，EPA发布净 化空气汞条例(CAMR)，以便永久性改进和减少燃煤发电厂的汞散发。根据该条例， 至2010年，每年从美国的燃煤发电厂散发的汞将减少至38吨，至1018年将减少至 15吨。然而，至今还没有一种成本合理的有效的控制技术，特别是对于元素汞的控制。
有希望控制元素汞和氧化汞的最新技术是活性炭注入(ACI)技术。早期，在美 国专利4889698中公开了这种方法。ACI法包括将活性炭粉末注入烟道气流中和使用 织物纤维(FF)或静电沉降器(ESP)收集吸附了汞的活性炭粉末。使用美国能源 部/国家能源技术实验室(DOE/NETL)试验设备，以诺芮特达阔(NoritDarco ) FGD 活性炭进行的中试规模的ACI—FF试验表明，当ACI注入的C:Hg比从2600:1增加到 10300:1时，汞的总除去率从40%提高到90。丄以DOE/NETL设备进行的比较试验显 示，在C:Hg比增加数倍后，ACI-ESP只能控制70%的汞。通常，ACI技术需要高C:Hg 比才能达到需要的除汞水平(大于90%)，这产生高比例的吸附剂费用。高的C:Hg 比表示ACI不能有效地利用活性炭粉末的汞吸附能力。ACI技术的主要问题是成本问 题。如果仅使用一种颗粒采集系统，那么就牺牲了煤粉灰的商业价值，因为它与污染 的活性炭粉末混合在一起。根据DOE的成本估计，煤粉灰的商业价值和处理费用约是 六百七十万美元。美国专利5505766公开了一种方法，该方法使用具有两个独立的粉 末收集器的系统，在用于采集煤粉灰的第一个收集器和用于采集活性炭粉末的第二个 收集器或集尘室之间注入活性炭吸附剂。美国专利5158580描述了一种收集效率很高 的集尘室。DOE的估计显示，安装用于收集活性炭粉末的附加的集尘室要花费约2800 万美元，这个价格是昂贵的，尤其是对于小公司更是如此。
由于水溶性的(氧化)汞是烟煤烟道气中主要的含汞类物质，而所述烟道气具有 高浓度的S02和HC1，所以，燃烟煤发电厂通过使用湿式洗涤器结合NOx和/或S02 控制技术能够除去90%的汞。也可以作为微粒控制的共同受益实现汞的控制。由于被 湿式洗涤器捕获的汞能被重新释放，所以美国专利6328939公开了一种将螯合剂加入 湿式洗涤溶液中的方法。然而，由螯合剂引起的金属洗涤器设备腐蚀和处理螯合溶液 的问题会增加成本。美国专利4956162中公开，作为使用湿式洗涤器的共同受益来去 除氧化汞，所述湿式洗涤器通过注入钙化合物除去S02。然而，元素汞是次烟煤或褐 煤的烟道气中的主要物质，而且，除非向系统中加入另外的化学试剂，否则湿式洗涤 器不能有效地除去元素汞。美国专利6610263和6579597中公开，将活性炭注入含有SCR和S02控制设备的系统。美国专利6503470描述了一种将含硫化物的液剂加入烟 道气流中的方法，美国专利6790420描述了一种加入氨水和任选地加入一氧化碳以便 加强汞在900下和1300。F下的氧化的方法。然而，人们不希望向烟道气系统中附加对 环境存在潜在危害的物质。
有一种活性炭固定床，能够达到高的除汞水平，同时能更有效地利用吸附剂材料。 然而， 一般的粉末或小球填充床具有很高的压降，这会严重降低能效。而且，这种固 定床通常是间歇性技术，因为它们需要根据吸附能力频繁地更换吸附剂。因此，对于 发电厂运营者来说，降低压降和显著提高汞吸附量将使固定床技术更加可行和经济。
发明内容
本发明涉及活性炭蜂窝体催化剂床，更具体的，涉及作为固定床的蜂窝体结构的 活性炭基材，用于从燃煤系统的烟道气中除去汞和其他有毒金属。比如，所述活性炭 蜂窝体能从烟道气中除去大于90%的汞，其设计简单，不用向烟道气中加入其他物质。
在一个实施方式中，本发明的蜂窝体固定床系统不需要二次系统(二次系统通常 很昂贵)来除去加入的物质。因此，该活性炭蜂窝状系统是一种简单且投资费用低的 系统。同时，可以保留燃煤所得的煤粉灰。与ACI相比，活性炭蜂窝状固定床系统更 有效地利用活性炭吸附剂，产生更少量的污染的活性炭物质，因此有毒废物的处置成 本低。
在另一个实施方式中，提供一种单块蜂窝体吸附剂床，其包含多孔的单块蜂窝体， 所述蜂窝体含有活性炭催化剂并具有多个平行的孔通道，所述孔通道由从上游进口端 至下游出口端穿过所述蜂窝体的多孔通道壁界定。 一定量的至少一种有毒金属吸附辅 助催化剂与至少一部分活性炭催化剂相结合。
在一个实施方式中，本发明提供活塞流结构的单块吸附剂。与自由流结构相比， 本发明的活塞流床能使催化剂和烟道气更有效地接触。因此，较小的吸附剂床尺寸仍 然能达到大于90%的除荥率。
在一个实施方式中，本发明提供制造本发明的单块蜂窝体吸附剂床的方法。在一 个实施方式中，上述方法包含将前体批料组合物成形，以提供多孔蜂窝体，所述批料 组合物包含至少一种活性炭源和至少一种有毒金属吸附催化剂。或者，在一个实施方 式中，该方法包括在一定条件下用至少一种有毒金属吸附催化剂源处理含活性炭的预 成形的蜂窝体单块，在所述条件下，至少一种有毒金属吸附助催化剂能有效地与活性炭结合。
本发明的其它实施方式， 一部分将在随后的具体说明、附图和权利要求书中叙述， 一部分可从具体说明中得出，或通过实施本发明得以知晓。应该理解，以上的概述和 随后的具体说明都仅仅是示例性和解释性的，不会对公开的发明构成限制。
附图包含在本说明中并构成本说明的一部分，举例说明本发明的某些实施方式， 与说明书一起解释而不是限制本发明的构思。
图1是根据本发明的一个实施方式的示例性的端部堵塞的壁流蜂窝体单块的透视图。
图2是根据本发明的一个实施方式的示例性的端部堵塞的壁流蜂窝体单块的 剖视图，其中，端部堵塞的孔通道从堵塞孔端部向开放孔端部呈锥形向外延伸。
图3是示例性的有毒金属吸附床系统的示意图，该系统包含多个本发明的蜂窝体 单块。
图4是表明根据实施例1制备和评价的蜂窝体单块的除汞效率。 图5是显示根据实施例2制备和评价的蜂窝体单块在两个不同温度下(ll(TC和 14(TC)的除汞性能。
具体实施例方式
提供以下对本发明的描述，作为按照其最佳已知实施方式来揭示本发明的内容。 为此，相关领域的技术人员会认识并理解，可以对本文描述的发明的各实施方式进行 许多变化，而且仍能实现本发明的有益的结果。还应理解，本发明所述的有益结果中 的一部分可以通过选择本发明的一些特征而不利用其它的特征来实现。因此，本领域 的技术人员会认识到对本发明的许多更改和修改都是可能的，在某些情况下甚至是希 望的，并且是本发明的一部分。因此，提供的以下描述可作为对本发明原理的说明而 不构成对本发明的限制。
如本文使用的，单数形式的"一个"，"一种"和"该"包括电感的指示物，除 非上下文中另外有明确的表示。因此，例如，对"含汞化合物"的引用包括具有两种 或更多种这类含汞化合物的方面，除非上下文中另外有明确的表示。
本文中，范围可以表示为从"约" 一个具体值和/或到"约"另一个具体值的范围。当表示这样的一个范围时，另一方面包括从一个具体值和/或至另一个具体值的范围。 类似地，当使用前缀"约"表示数值为近似值时，应理解，具体数值形成另一个方面。 还应理解，各范围的端点明显既与另一个端点相关又独立于另一个端点。
如本文使用的，除非有具体的相反表示，否则，组分的"重量％"或"重量百分 数"是以包含该组分的组合物或物件的总重量为基准的。
如上面简要概述的，本发明涉及含活性炭的催化剂吸附床，该床上结合有至少一 种有毒金属吸附催化剂。可以根据各种不同的方法生产所述催化剂床，为此，根据具 体使用目的，该催化剂床还可以含有各种不同的形态。而且，在一个实施方式中，所 述催化剂床特别适用于从流体工艺物流中除去一种或多种有毒金属，包括比如除去有
毒物质和/或重金属，诸如Hg、 Ni、 Cr、 Cd、 Co、 Pb、 V、 Se、 Be、 As、 Zn等。
在一个实施方式中，本发明提供多孔单块蜂窝体吸附剂床，用于从流体工艺物流 (诸如煤气化工艺物流或燃烧烟道气)中除去有毒金属。所述多孔的单块蜂窝体包含 活性炭，并且能够制造成具有多个平行孔通道的多孔体的形状，所述孔通道由从上游 进口端至下游出口端穿过所述蜂窝体的多孔通道壁界定。活性炭可以以细粉末颗粒或 小球的形式、或作为成形的单块体存在于蜂窝体中。 一定量的至少一种有毒金属吸附 助催化剂也可以与至少一部分活性炭催化剂相结合。
相对于蜂窝体的总重量，本发明的蜂窝体单块的总碳含量为10-100%，包括比如 15%、 20%、 25%、 30%、 35%、 40%、 45%、 50%、 55%、 60%、 65%、 70%、 75%、 80%、 85%、 90% 、甚至95%的碳含量。在另一个实施方式中，总碳含量可以是从以 下数值得出的任何范围，包括比如40%至100%，或者甚至50%至100%。
所述至少一种有毒金属吸附助催化剂可以选自Pt、 Pd、 Rh、 Ag、 Au、 Fe、 Re、 Sn、 Nb、 V、 Zn、 Pb、 Ge、 As、 Se、 Co、 Cr、 Ni、 Mn、 Cu、 Li、 Mg、 Ba、 Mo、 Ru、 Os、 Ir、 CaO、 CaS04、 CaC03、 A1203、 Si02、 KI、 Fe203、 CuO、沸石、高岭土、 石灰、石灰石、煤粉灰、硫、硫醇类、黄铁矿、铁铝氧石(bauxite)、氧化锆、卤素或 含卤素化合物；过渡金属；过渡金属盐；稀土金属、贵金属、碱金属、金属氧化物； 金溶胶；或它们的任何组合。在另一个实施方式中，所述至少一种有毒金属吸附催化 剂含有元素硫或含硫化合物。为此，在一个实施方式中，硫特别适合用于从流体工艺 物流中除去汞。然而，在另一个实施方式中，应该理解，本发明的活性炭蜂窝体单块 可以不含或至少基本上不含元素硫和/或含硫化合物。
与活性炭结合的催化剂的量可以是任何适合从工艺物流中除去至少部分要求的(多种)有毒金属的量。然而，在一个实施方式中，有毒金属吸附催化剂的量为，相
对于蜂窝体的总重量，大于0.0重量％至50重量％，优选1重量％至25重量％。比 如，在此范围内，吸附催化剂的非限制性量可以包括l.O、 5.0、 10.0、 15、 20、 30、 40、 或者甚至45重量％。较优地，与蜂窝状主体结合的有毒金属吸附催化剂的量为l.O重 量％或2重量％至10重量％，包括比如3.0、 7.0或者甚至9.0重量％。
本发明的蜂窝体单块结构还可以根据其孔隙微结构而进行表征。比如，在一个实 施方式中，要求本发明的蜂窝体单块包含至少约10%、 15%、 25%、或者甚至35%的 总开孔体积或孔隙率(％P)。较优地，总孔隙率为15%至约70%，包括20%、 40%、 甚至60%的孔隙率。优选孔隙"相互连接"，其特征在于，孔与孔相连和/或交叉以 便在交叉中形成迂回曲折的孔隙网络。如本领域的技术人员将意识到的，互连的孔有 助于降低不利的背压。
可用于应用的蜂窝体单块的通道密度为6个孔/平方英寸(cpsi)至1200cpsi。所 述通道间的壁厚度为0.001"至0.100"，较优地为0.002"至0.08"，比如0.050"。 所述壁优选含有互连的微米孔和/或纳米孔。微米孔定义为直径为0.1微米至100微米 的孔。纳米孔定义为直径为0.1纳米至IOO纳米的孔。为此，如本文使用的，术语"总 开孔体积"意指包括纳米孔和微米孔。
为了帮助从流体工艺物流中有效地除去一种或多种有毒金属，本发明的蜂窝体单 块以较高的表面积与重量之比为特征。比如，在一个实施方式中，本发明的活性炭蜂 窝体单块的比表面积(表面积与重量之比)至少为5平方米/克、100平方米/克、250 平方米/克、500平方米/克、750平方米/克、或者甚至1000平方米/克。较优地，比表 面积(表面积与重量之比)为50平方米/克至2500平方米/克。更优地，比表面积为 200平方米/克至1500平方米/克。最优地，蜂窝体主体的比表面积为400平方米/克至 1200平方米/克。
通常，本发明的蜂窝体单块床设计成孔密度为6个孔/平方米至1500个孔/平方米， 包括孔密度为比如9个孔/平方米、50个孔/平方米、100个孔/平方米、300个孔/平方 米、500个孔/平方米、600个孔/平方米、900个孔/平方米、甚至1000个孔/平方米。 较优地，孔密度可以是比如9个孔/平方米至1000个孔/平方米。更优地，孔密度可以 是比如50个孔/平方米至900个孔/平方米。 一般的孔壁(网状物)厚度也可以是比如 约0.001英寸至约0.100英寸，或者甚至更优地0.002英寸至0.08英寸，比如0.025英 寸。参考图1，示例性的蜂窝体单块100具有入口端102和出口端104，多个从入口 端延伸至出口端的孔108、 110，这些孔是由相交的多孔壁106形成的。如图所示，本 发明的蜂窝体单块可任选含有一个或多个选择性堵塞的蜂窝状孔端部。具体地，为了 提供通过所述结构的壁流，在入口端用合适的堵塞材料堵塞部分孔110。
优选仅在孔的端部进行选择性堵塞，由此形成销塞112。以类似的方式堵塞出口 端104处的部分孔，但不要与入口端102处的孔相对应。因此，优选只堵塞每个孔的 一端。在一个实施方式中，优选的排列是一个隔一个地堵塞给定表面上的孔，如图1 中显示的棋盘形图案。
人们将会意识到，这种堵塞布局可使流体工艺物流与蜂窝体单块的多孔壁更密切 地接触。工艺物流在入口端102处通过开放的孔流入蜂窝状主体中，然后经过多孔孔 壁106，并通过在出口端104处开放的孔离开主体101。通过交替地堵塞通道所得的流 动路径要求正在被处理的流体工艺物流在离开单块吸附剂床之前流经多孔壁，所以， 本文所述的这类过滤器100被称为"壁流"结构。在一个实施方式中，要求端部堵塞 的蜂窝体单块的前开放面积为10至90%，包括开放面积为20%、 30%、 40%、 50%、 60%、 70%、甚至80%。 优选端部堵塞的蜂窝体单块的前开放面积为35%至75%。 在一个实施方式中，如图2所示，部分端部堵塞的孔通道可以从堵塞的孔端部向开放 的孔端部向外呈锥形延伸，使得开放的孔端部比相应的堵塞端部具有更大的横截面。
本领域的技术人员在实施本发明后能够理解，使用自由流通蜂窝体， 一般的除汞 应用需要约0.5至5秒的时间供流体物流与催化剂接触，以达到高效率除汞。为了有 效地从流速大约为50英尺/秒的烟道气中除去汞，所述接触时间将需要大约25至250 英尺长的催化剂吸附剂床。然而，上述的示例性的活塞流结构只需约0.5英尺至5英 尺长的蜂窝状床系统就能达到相同的效率水平，因为该结构提高了烟道气与吸附剂的 接触效率。具体地，提高烟道气与多孔吸附剂之间接触的密切程度产生高效除汞的快 速动力学。
综上所述，本发明还提供生产如本文所述的多孔蜂窝体吸附剂床的方法。在一个 实施方式中，本发明的方法通常包含提供形成蜂窝体的前体批料组合物，该批料组合 物包含活性炭源和至少一种有毒金属吸附助催化剂。使所述前体批料组合物成形以便 形成具有所需孔密度和孔壁厚度的蜂窝体单块。通过先将至少一种有毒金属吸附助催 化剂和形成蜂窝体的前体组合物充分混合，能使助催化剂更均匀地分布在制得的蜂窝 体单块结构中。在一个实施方式中，所述活性炭源可以含有合成的碳前体，该合成碳前体经热处理能立即碳化，以提供连续的碳结构。或者，在另一个实施方式中，活性 炭源可以含有预制的活性炭粉末或任何其他含碳的粉末物质，诸如聚合物微珠、石油 焦或煤粉。而且；所述前体组合物可以含有合成碳前体和一种或多种活性炭粉末或任 何其它的含碳粉末物质(诸如聚合物微珠、石油焦或煤粉)的组合。而且，天然产品， 诸如小麦粉、米粉、稻壳、木粉、椰壳粉、煤粉和核桃壳粉也可以成为活性炭的部分 或全部来源。
具体地，根据该实施方式的方法可以包含以下步骤，提供形成蜂窝体的前体批料 组合物，该批料组合物包含活性炭源和至少一种有毒金属吸附催化剂；使所述前体批 料组合物成形以便提供蜂窝体生坯，该生坯具有多个平行的孔通道，所示孔通道由从 上游进口端至下游出口端经过所述主体的通道壁界定；使所述蜂窝体生坯固化，对该 固化的蜂窝体生坯进行热处理以便使合成碳前体碳化；和活化所述碳化的合成碳前体 以便生产活性炭蜂窝体，该蜂窝体具有多个平行的孔通道，所示孔通道由从上游进口 端至下游出口端经过所述主体的多孔通道壁界定，并且所述蜂窝体具有一定量的与至 少部分活性炭结合的有毒金属吸附催化剂。
如本文使用的，合成碳前体指加热时能转化为连续结构的碳的合成高分子含碳物 质。在一个实施方式中，在室温下，所述合成高分子碳前体可以是溶液或低粘度液体 形式的合成树脂。或者，所述合成高分子碳前体在环境温度下可以是固体，通过加热 或其他方式能够被液化。因此，如本文使用的，合成高分子碳前体包括任何液体或可 液化的含碳物质。
有用的碳前体的例子包括热固性树脂和热塑性树脂(比如，聚偏二氯乙烯、聚氯 乙烯、聚乙烯醇等)。而且，在一个实施方式中，优选粘度较低的碳前体(比如热固 性树脂)，比如，粘度为约50至100厘泊。在另一个实施方式中，可以使用任何高 碳产率的树脂。在此，高碳产率指碳化时，大于约10%的初始树脂重量被转化为碳。
在另一个实施方式中，所述合成碳前体可以包含酚醛树脂或呋喃树脂。同样优选
使用酚醛树脂，因为其粘度低、碳产率高、相对其它前体而言固化后交联程度高、成 本低。示例性的合适的酚醛树脂是可熔性酚醛树脂，诸如43250 plyophen树脂、来自 西洋化学公司(Occidental Chemical Corporation)的43290和来自波顿化学公司(Borden Chemical Company)的杜瑞特(Durite)可熔性酚醛树脂。示例性的合适的呋喃液体树 脂是来自QO化学有限公司(QO Chemicals Inc.)的Furcab-LP。非常适合在本发明中 用作合成碳前体的示例性固体树脂是固体酚醛树脂或酚醛清漆树脂。在成形前，将至少一种有毒金属吸附催化剂引入前体批料组合物中。在一个实施 方式中，所述至少一种有毒金属吸附催化剂含有硫。所述的硫可以作为元素硫或含硫 化合物来提供。示例性的含硫化合物可以包括氢化硫和/或它的盐、二硫化碳、二氧化
硫、噻吩、硫酐、硫卤化物、硫酸酯、亚硫酸、硫磺酸、二甲基硫蒽(sulfatol)、氨
基磺酸、液体三氧化硫、硫烷、硫酸及其盐、亚硫酸盐、磺酸、二苯砜和它们的混合
物。当使用元素硫时，在一个实施方式中，优选元素硫为平均粒径不超过约100微米 的较细的硫粉末。而且，优选元素硫的平均粒径不超过约10微米。
如上所述，附加的有毒金属吸附催化剂物质可以包括一种或多种过渡金属、稀土
金属、贵金属、碱金属或它们的组合。因此，金属催化剂可以包括比如Pt、 Pd、 Rh、 Ag、 Au、 Fe、 Re、 Sn、 Nb、 V、 Zn、 Pb、 Ge、 As、 Se、 Co、 Cr、 Ni、 Mn、 Cu、 Li、
Mg、 Ba、 Mo、 Ru、 Os、 Ir和它们的组合。这些金属催化剂通常以前体或化合物的形 式存在，比如催化剂金属的有机盐或无机盐， 一旦加热诸如硫酸盐、硝酸盐等，这些 化合物立即分解为催化剂金属或催化剂金属氧化物。这类化合物的例子包括氧化物、 氯化物、(非碱金属或碱土金属)硝酸盐、碳酸盐、硫酸盐、复合铵盐、有机金属化 合物等。而且，附加的催化剂物质也可以包括CaO、 CaS04、 CaC03、 A1203、 Si02、 KI、 Fe203、 CuO、沸石、高岭土、石灰、石灰石、煤粉灰、硫、硫醇类、黄铁矿、铁 铝氧石、氧化锆、卤素或含卤素的化合物、金溶胶或它们的任意组合。在一个实施方 式中，将上述催化剂加入挤出批料中，前提是这些催化剂在碳化或活化过程中不会参 与不希望发生的化学反应。或者，也可以通过常规的洗覆(washcoating)或浸渍方法 将催化剂(诸如CaC03、石灰石、KI、卤素和一些卤素化合物)负载至活性炭蜂窝体 上。
在前体组合物成形之前，任选地，可以将形成蜂窝体的、包含活性炭源和至少一 种有毒金属吸附催化剂的混合物与一种或多种粘结剂、填料和/或成形助剂混合。可使 用的示例性的粘结剂是塑化临时有机粘结剂，诸如纤维素醚。 一般的纤维素醚包括 甲基纤维素、乙基羟基乙基纤维素、羟丁基纤维素、羟丁基甲基纤维素、羟乙基纤维 素、羟甲基纤维素、羟丙基纤维素、羟丙基甲基纤维素、羟乙基甲基纤维素、羧甲基 纤维素钠和它们的混合物。而且，在本发明的实施中，甲基纤维素和/或甲基纤维素衍 生物特别适合作为有机粘结剂，并且，优选甲基纤维素、羟丙基甲基纤维素或它们的 组合。
也适合用于前体批料组合物的填料包括比如天然的和合成的填料、疏水的和亲水的填料、纤维的和非纤维的填料、可碳化的和不可碳化的填料。比如， 一些天然的填 料有软木，比如松木、云杉木、红杉木等；硬木，比如白蜡树、山毛榉、桦树、枫树、 橡树等；锯屑、壳纤维，比如杏仁壳、椰子壳、杏核壳、花生壳、山核桃壳、核桃壳 等；棉花纤维，比如棉绒、棉织物、纤维素纤维、棉籽纤维；粉碎的植物纤维，比如 大麻、椰子纤维、黄麻、剑麻；和其它物质，诸如玉米棒、(干燥的)柑桔渣、大豆粉、 泥煤苔、小麦粉、羊毛纤维、玉米、土豆、大米、树薯粉、煤粉、活性炭粉末等。合 成物质有再生纤维素、人造丝织物、玻璃纸等。部分或完全固化的树脂粉末也可以作 为可碳化的填料加入。
特别适用于液体树脂的可碳化填料的例子是纤维素，棉花、木材、剑麻或这些物 质的组合，所有这些物质都优选采用纤维形式。 一种特别适合的可碳化的纤维填料是 由位于美国纽约州北塔纳瓦多市的国际填料公司(International Filler Corporation, North Tonawanda)提供的纤维素纤维。这种物质的筛分分析结果如下1%至2%留在40目 (420微米)的筛子上，90-95 %通过100目筛子(149微米)，55-60%通过200目(74 微米)的筛子。
可使用的无机填料包括比如含氧矿物或它们的盐，诸如粘土、沸石、滑石等；碳 酸盐，诸如碳酸钙；铝硅酸盐，诸如高岭土 (一种铝硅酸盐粘土)、煤粉灰(发电厂 烧煤后获得的一种铝硅酸盐灰)；硅酸盐，比如钙硅石(偏硅酸钙)；钛酸盐；锆酸 盐；氧化锆；尖晶石；硅酸镁铝；富铝红柱石；氧化铝；三水合氧化铝；勃姆石；尖 晶石；长石；硅镁土；铝硅酸盐纤维；堇青石粉末等。特别合适的无机纤维的例子有 堇青石粉末；滑石；粘土；铝硅酸盐纤维，诸如由位于美国纽约州尼亚加拉大瀑布市 的圣戈班集团碳化硅公司(Carborundum Co.， Niagara Falls)以Fiberfax名提供的铝硅 酸盐纤维；以及这些物质的组合。测得Fiberfax铝硅酸盐纤维的直径约为2-6微米、 长约20-50微米。其它无机填料的例子有，各种碳化物，诸如碳化硅、碳化钛、碳化 铝、碳化锆、碳化硼和碳化钛铝；碳酸盐或含碳酸盐的矿物，诸如小苏打、苏打石、 方解石、碳酸芒硝和利钙霞石(liottite);氮化物，诸如氮化硅。
疏水的有机填料还可以为成形的结构提供附加的支承，由于这类填料通常几乎不 留下任何碳残余物，所以能在碳化时产生壁孔隙。疏水的有机填料有聚丙烯腈纤维、 聚酯纤维(絮状体)、尼龙纤维、聚丙烯纤维(絮状体)或粉末、丙烯酸树脂纤维或 粉末、芳族聚酰胺纤维、聚乙烯醇等。
美国专利第5820967号中公开和描述了其它的非常适合在本发明中使用的示例性的粘结剂和填料，该专利通过引用结合于此。
如果需要，在所述前体批料组合物中还可以包括成形助剂，比如挤出助剂。为此， 示例性的成形助剂可以包括脂肪酸盐；脂肪酸，诸如油酸、亚油酸等；聚氧乙烯硬脂 酸盐等；或它们的组合。在一个实施方式中，优选硬脂酸钠为成形助剂。任选的挤出 助剂的最佳量取决于组合物和粘结剂。其它用于改善批料的挤出和固化特性的添加剂 是磷酸和油。磷酸加快固化速率并使吸附量增加。其在混合物中的含量通常为0.1% 至5重量％。
而且，添加油能帮助挤出，并能增加表面积和提高孔隙率。为此，可以任选地加 入约0.1至5重量％ (基于前体批料组合物混合物)的油。使用时，所述油应该是与
水不混溶的，以便油能和任意的液体高分子树脂形成稳定的乳液。可使用的油包括比
如含有链烷烃(paraffmic)的和/或芳香族的和域脂环族化合物的、分子量约为250至 1000的石油油料。优选主要由链垸烃和脂环族结构组成的所谓石蜡油。这些油可以含 有添加剂，诸如防锈剂或抗氧化剂，商品油中通常存在这些添加剂。 一些有用的油是 来自3M公司的三合一油或来自位于美国新泽西州韦恩市的利高曼公司(Reckitt and Colemanlnc.， Wayne, N丄)的三合一家用润滑油。其它合适的油包括聚(a烯烃)基 合成油、酯类、聚烷撑二醇、聚丁烯、聚硅酮、聚苯醚、三氟氯乙烯(CTEE)油和其 它商品油。也可使用植物油，诸如葵花籽油、芝麻油、花生油等。特别适合的是粘度 约为10至300厘泊的油，优选粘度为约10至150厘泊。上述比率也可应用于成形的 活性炭坯体。通常，成形的坯体中活性炭的量约为10至98重量％。
为了获得所需的孔结构，可以在前体批料组合物中任选地加入成孔剂。在一个实 施方式中，示例性的成孔剂包括聚丙烯、聚酯或丙烯酸粉末或者纤维，在高温下，这 些物质于惰性气氛中分解殆尽，不留或几乎不留任何残余物。或者，在另一个实施方 式中，合适的成孔剂由于颗粒膨胀而能形成大孔。比如，含有酸(诸如盐酸、硫酸或 硝酸)的插层石墨(intercalated graphite)在加热时由于酸的膨胀而形成大孔。而且，也 可以通过溶解某种逃逸材料(fugitive material)来形成大孔。比如，可以将粒径与所 需孔径对应的小苏打、碳酸钙或石灰石颗粒与含碳物质一起挤出以形成单块吸附剂。 在碳化和活化过程中，小苏打、碳酸钙或石灰石形成水溶性的氧化物，随后，通过将 该单块吸附剂浸泡在水中以浸出这些氧化物而形成大孔。
使形成蜂窝体的最终前体批料组合物成形以便提供蜂窝体生坯，该生坯具有多个 平行的孔通道，所述孔通道由从上游进口端至下游出口端穿过所述蜂窝体的通道壁界定；可以通过任何已知的常规方法使所述批料组合物成形，诸如挤出、注塑、粉浆浇 铸、离心浇铸、加压浇铸、干压成型等。在一个示例性的实施方式中，挤出操作可以 使用液压柱塞挤压机、或二级除气单螺杆挤出机、或出料端带有模具组件的双螺杆混 合器。在最后一种方法中，根据物质和其它工艺条件，选择合适的螺纹元件以便构成 足够的压力迫使批料物质通过模具。
然后对形成的蜂窝体生坯进行热处理，所述热处理条件能有效固化形成的生坯， 并根据前体批料组合物的情况使批料组合物中存在的任何碳前体成分碳化。固化一般
在空气中、于大气压下进行， 一般在约100-200。C的温度下加热形成的生坯约0.5至5
个小时。或者，当使用某些前体(比如糠醇)时，还可以通过在室温添加固化催化剂 例如酸催化剂来实现固化。在一个实施方式中，通过固化可以保留有毒金属吸附催化 剂在碳中的分布均匀性。
碳化是含碳物质的热分解，由此消除分子量小的物质(比如二氧化碳、水、气态 烃类等)，产生固定的碳量和在碳中产生基本的孔结构。通常通过在减压气氛或惰性
气氛(比如氮气、氩气、氦气等)下加热至约600。C至约1000。C并保持约1小时至10 小时来实现固化的碳前体的这种转化或碳化。碳前体的固化和碳化产生了其上散布着 硫的基本上不间断的碳，并且增强了硫与碳之间的相互作用。
然后就可以对固化和碳化的蜂窝体进行热处理，以便使碳活化和产生结合有一定 量的至少一种有毒金属吸附催化剂的活性炭结构。活化操作大大增加了体积，扩大了 在碳化过程中形成的微孔的直径，同时产生了新的孔隙。活化产生高的表面积，继而 赋予结构以高的吸附能力。活化是通过已知的方法来进行的，这些方法诸如在高温下 (比如约60(TC至1000。C)使结构与诸如蒸汽、二氧化碳、金属氯化物(比如氯化锌)、 磷酸或硫化钾之类的氧化剂接触。
为了提供如上所述的壁流结构，本发明的方法还包含用堵塞材料选择性地堵塞至 少一个预先确定的孔通道端部，以便形成选择性堵塞的蜂窝状结构。选择性堵塞的操 作可以在合成碳前体生坯固化之前或完成碳化过程或活化过程之后进行。对于一个示 例性的固化前堵塞的方法，堵塞材料可以从在碳化过程中与蜂窝体具有相似收縮速率 的材料中选择。这样的例子包括，与用于形成蜂窝体的批料组合物相同或类似的材料， 或包含一种或多种合成碳前体的略微变化的组合物。对于一个示例性的碳化后或活化 后堵塞的方法，任何能使通道密封并能承受要求的应用温度(比如15(TC至30(TC)的 材料都可以使用。例子包括可紫外固化或可热固化的高分子树脂，诸如酚醛树脂和环氧树脂；可热固化的无机糊状物，诸如A1203、 Si02、 Ti02、 Zr02或它们的混合物； 含有一种或多种可紫外固化或可热固化的聚合物和一种或多种无机组合物(诸如 A1203、 Si02、 Ti02、 Zr02、 Si、 SiC或碳纤维)的无机-有机混合材料。而且，与通道 尺寸匹配的固体和可热固化的胶粘剂也可以用作碳化后或活化后方法的材料。所述固 体可以选自能承受要求的应用温度(比如15(TC至30(TC)的材料，诸如玻璃、木材和 聚合物。胶粘剂也可以是任何除了与通道尺寸匹配的固体之外的上述用于堵塞的材料 或它们的组合。
为了完成堵塞过程，可以使用注射器将一定量的堵塞材料注入要求堵塞的孔。或 者，可以用掩模交替地覆盖或阻挡选择的蜂窝体通道，并使堵塞材料扩展至未被遮掩 或覆盖的通道的端部。注射器堵塞和掩模扩展堵塞可以人工完成或使用自动设备完成。 在一个实施方式中，优选将堵塞材料的粘度调节至400厘泊至5000厘泊，以便允许分 配或扩展。
在另一个实施方式中，本发明的蜂窝体单块通过以下步骤来制造处理预成形的 含活性炭的蜂窝体，该蜂窝体具有平行的孔通道，所述孔通道由从上游进口端至下游 出口端穿过所述蜂窝体的多孔通道壁界确，并且使至少一种有毒金属吸附助催化剂来 源处于一定条件下，该条件能使所述有毒金属吸附助催化剂与活性炭有效地结合。在 一个实施方式中，预成形的蜂窝体单块包含活性炭，并能够根据上述方法来生产。而 且，所述预成形的蜂窝体已经含有至少一种有毒金属吸附催化剂，或者不含任何有毒 金属吸附催化剂。
根据该实施方式，如果没有将催化剂加入预成形的单块结构中，或者，如果需要 附加的催化剂，那么可以在一定条件下用一种或多种有毒金属吸附助催化剂来源处理 预成形的蜂窝体单块，在该条件下，所述至少一种有毒金属吸附助催化剂能有效地与 预成形的单块蜂窝体结构中的活性炭结合。这一点可以通过任何标准技术来达到，诸 如用合适的助催化剂盐的水性溶液或有机溶液喷涂单块结构，或将单块结构浸渍在其
中，然后，通常加热到约10(TC至60(TC的温度，维持约1至20小时。较优地，加热 按以下过程进行，在最高约120'C的温度下通常干燥最多约16小时，然后在非反应性 的气氛中(诸如氮气)煅烧约2小时。
在一个实施方式中，使预成形的活性炭蜂窝体单块充满硫或在预成形的活性炭蜂 窝体单块上洗覆硫。可以使用比如气相处理(诸如S02或H2S)或溶液处理(诸如 Na2S溶液)来进行硫饱和。然后，在惰性气体(诸如氮气)中，于20(TC至90(TC，更优地400。C至80(TC，最优地在50(TC至65(TC，将硫处理的单块蜂窝体吸附剂加热 至少IO分钟。
在另一个实施方式中，本发明还提供包含多个如本文所述的蜂窝体单块床的有毒 金属吸附床系统。在一个实施方式中，蜂窝体单块上负载了多种催化剂或吸附剂以增 强对一种或多种有毒金属的吸附。而且，在另一个实施方式中，两个或多个蜂窝体中 的每一个都可以对一种或多种有毒金属实现最佳去除。图3图示说明的示例性的多床 体系的有毒金属吸附剂系统。如该图所示，系统200包含多个蜂窝体吸附剂床210(a)、
(b)和(n)。可将含有多种有毒金属的工艺物流220导入通过多个蜂窝体吸附剂床。 多个蜂窝体床中的每一个床可以对特定的有毒金属实现最佳去除。例如，蜂窝体210
(a)可以实现对第一有毒金属的最佳去除，蜂窝体210 (b)可以实现对第二有毒金 属的最佳去除，蜂窝体210 (n)可以对第n种有毒金属实现最佳去除。当工艺物流从 各对应的蜂窝体单块通过时，可以从工艺物理中基本上除去能由特定单块最佳去除的 有毒金属。因此，当工艺物流从最后的蜂窝体单块210 (n)通过排出时，通过单一吸 附床系统可以提供"n"种金属的浓度显著降低的工艺物流230。
实施例
为了进一步说明本发明的原理，列举以下实施例以便向本领域的普通技术人员提 供关于如何实施和评估本文要求的制品和方法的完整说明。这些实施例纯粹是对本发 明的举例，并不意图限制发明人所称的发明范围。努力确保数字(比如量、温度等) 的精确性，但是可能会存在一些误差和偏差。除非另外指出，份数是重量份，温度是 指摄氏度或指室温，压力是大气压或接近大气压。
应理解，尽管就本发明的一些说明性的特定实施方式详细描述了本发明，但是， 不应认为这些实施方式构成了限制，因为在不脱离由所附权利要求书定义的本发明的 广义精神和范围下，可以进行许多的修改。
实施例1-活性炭蜂窝体吸附剂的评价
制备含有0.9克活性炭的活性炭蜂窝体单块，该蜂窝体单块的表面积约为900平 方米/克。形成的蜂窝体的几何结构是450个孔/平方米，孔壁厚为0.006英寸。该蜂窝 体的尺寸为长l英寸，直径0.5英寸。通过以下方式制备所述蜂窝体，混合批料材料， 将混合的材料挤出通过漆布绝缘管(spaghetti)模具，最后将面条状物料挤出通过蜂窝体模具。实施例1中，用于制造蜂窝体的批料材料含有13.4%堇青石粉、49%酚醛树脂 (GP510D50) 、 9.8%硫粉(-325目)、4.1%甲基纤维素(A4M) 、 19.81%纤维素纤 维(BH-40) 、 0.98%硬脂酸钠、2%磷酸、1%三合一油。将挤出的蜂窝体在150。C固 化过夜。固化的蜂窝体在氮气中于90(TC碳化4小时，在一氧化碳中活化3小时。将 活性炭蜂窝体浸在含有碘化钾和硫酸亚铁(II)的溶液中。
使含有40ppbHg、 10%CO2、 4%02、 5。/。H2O和200ppmSO2的对照工艺物流从 蜂窝体单块通过持续约300小时的时间，监测在此期间离开该蜂窝体的工艺物流中的 汞的浓度。图4中绘出测量的荥的浓度。从图4中的数据可看出，在约200小时的时 间内，该蜂窝体单块能除去工艺物流中大于90%的汞。
实施例2-对在模拟的烟道气中的活性炭蜂窝体吸附剂的评价 将长约1英寸、直径约0.75英寸、几何结构为450个孔/平方米的活性炭蜂窝体 放置在控温烘箱内。按照实施例1所述的过程制备蜂窝体。
在含有174 um/m3Hg、 4 ppm HC1、 213 ppm S02、 4% 02、 10.7% C02和5% 水的模拟的烟道气中测试蜂窝体。在IIO'C和14(TC下测量该模拟的烟道气中的汞浓 度。如图5所示，使用该制备的蜂窝体，在这两个温度下几乎能完全(>90%)除去烟 道气中的汞。具体地，70小时和130小时之间的三个峰代表对系统中汞浓度进行测量 的时间。
权利要求
1. 用于从燃烧烟道气中除去有毒金属的单块蜂窝状吸附剂床，其包含多孔单块蜂窝体，该蜂窝体包含活性炭，并具有多个平行的孔通道，所述孔通道由从上游进口端至下游出口端穿过所述主体的多孔通道壁界定；和一定量的至少一种有毒金属吸附助催化剂，该助催化剂与至少一部分的活性炭催化剂结合；其中，所述单块蜂窝体的比表面积至少为5平方米/克。
2. 如权利要求1所述的单块蜂窝体吸附剂床，其特征在于，所述多孔单块蜂窝体 含有0.01纳米至100纳米的纳米孔和0.1微米和150微米的微米孔。
3. 如权利要求1所述的单块蜂窝体吸附剂床，其特征在于，所述有毒金属包含Hg、 As、 Cd、 Se、 Pb、 Cr、 Te、 Ni和Be中的一种或多种。
4. 如权利要求1所述的单块蜂窝体吸附剂床，其特征在于，所述有毒金属吸附助 催化剂包含硫。
5. 如权利要求1所述的单块蜂窝体吸附剂床，其特征在于，所述有毒金属吸附助 催化剂不包含硫。
6. 如权利要求1所述的单块蜂窝体吸附剂床，其特征在于，所述有毒金属吸附助 催化剂包括卤素、含卤素化合物、过渡金属、过渡金属盐、金属氧化物、金溶胶或它 们的任意组合。
7. 如权利要求1所述的单块蜂窝体吸附剂床，其特征在于，所述有毒金属吸附助 催化剂包括CaO、 CaS04、 CaC03、 A1203、 Si02、 KI、 Fe203、 CuO、沸石、高岭土、 石灰、石灰石、粉煤灰、硫、硫醇类、黄铁矿、铁铝氧石、氧化锆、或这些物质的组合。
8. 如权利要求1所述的单块蜂窝体吸附剂床，其特征在于，所述蜂窝体的比表面 积为50平方米/克至2500平方米/克。
9. 如权利要求1所述的单块蜂窝体吸附剂床，其特征在于，所述蜂窝体的比表面 积为400平方米/克至1500平方米/克。
10. 如权利要求1所述的单块蜂窝体吸附剂床，其特征在于，所述蜂窝体的碳含量 为10重量％至100重量％。
11. 如权利要求l所述的单块蜂窝体吸附剂床，其特征在于，所述蜂窝体的碳含量为50重量％至100重量％。
12. 如权利要求4所述的单块蜂窝体吸附剂床，其特征在于，相对于蜂窝体总重量， 所述硫的量为大于0重量％至25重量％ 。
13. 如权利要求12所述的单块蜂窝体吸附剂床，其特征在于，相对于蜂窝体总重 量，所述硫的量为1.0重量％至10重量％。
14. 如权利要求1所述的单块蜂窝体吸附剂床，所述吸附剂床还包括在9个孔/平 方英寸至1000个孔/平方英寸范围的孔密度。
15. 如权利要求14所述的单块蜂窝体吸附剂床，所述吸附剂床还包括在50个孔/ 平方英寸至900个孔/平方英寸范围的孔密度。
16. 如权利要求1所述的单块蜂窝体吸附剂床，其特征在于，所述多孔性孔壁的平 均壁厚为0.001英寸至0.050英寸。
17. 如权利要求16所述的单块蜂窝体吸附剂床，其特征在于，所述多孔性孔壁的 平均壁厚为0.002英寸至0.025英寸。
18. 如权利要求1所述的单块蜂窝体吸附剂床，其特征在于，所述蜂窝体还包含无 机填料。
19. 如权利要求18所述的单块蜂窝体吸附剂床，其特征在于，所述无机填料包括堇青石。
20. 如权利要求1所述的单块蜂窝体吸附剂床，其特征在于，所述蜂窝体具有总孔 体积，其中至少20%的总孔体积是由孔径大于0.01纳米的孔构成。
21. 如权利要求20所述的单块蜂窝体吸附剂床，其特征在于，20%至75%的总孔 体积是由孔径为5纳米至20微米的孔构成。
22. 如权利要求20所述的单块蜂窝体吸附剂床，其特征在于，20%至75%的总孔 体积是由孔径为2微米至50微米的孔构成。
23. 如权利要求1所述的单块蜂窝体吸附剂床，其特征在于，多个平行孔通道包含 端部堵塞密封的通道壁，所述通道壁界定端部堵塞的平行孔通道。
24. 如权利要求23所述的单块蜂窝体吸附剂床，其特征在于，端部堵塞的孔通道 的至少一部分从堵塞的孔端部向开放的孔端部向外呈锥形延伸，使得开放的孔端部比 堵塞的端部具有更大的横截面。
25. —种制造单块蜂窝状吸附剂床的方法，该方法包括以下步骤 提供蜂窝体前体批料组合物，该组合物含有合成碳前体和至少一种有毒金属吸附助催化剂；将所述前体批料组合物成形以提供蜂窝体生坯，该生坯具有多个平行的孔通道，所述孔通道由从上游进口端至下游出口端穿过所述主体的多孔通道壁界定； 将所述蜂窝体生坯固化；对固化的蜂窝体生坯进行热处理以使合成碳前体碳化；和活化碳化的合成碳前体，以产生活性炭蜂窝体，该蜂窝体具有多个平行的孔通道， 所述孔通道由从上游进口端至下游出口端穿过所述蜂窝体的多孔通道壁界定，并且所 述蜂窝体具有一定量的、与至少一部分活性炭结合的有毒金属吸附催化剂。
26. 如权利要求25所述的方法，其特征在于，所述合成碳前体包括热固性树脂。
27. 如权利要求25所述的方法，其特征在于，所述合成碳前体包括热塑性树脂。
28. 如权利要求25所述的方法，其特征在于，所述合成碳前体包括酚醛树脂。
29. 如权利要求25所述的方法，其特征在于，所述合成碳前体包括呋喃树脂。
30. 如权利要求25所述的方法，其特征在于，所述蜂窝体前体批料组合物包括选 自以下的一种或多种含碳物质石油焦、煤焦、煤粉、小麦粉、米粉、木粉、胡桃壳 粉、碳化硅、碳化钛、碳化铝、碳化锆、碳化硼和碳化钛铝。
31. 如权利要求25所述的方法，其特征在于，所述至少一种有毒金属吸附催化剂 包括硫。
32. 如权利要求25所述方法，其特征在于，所述有毒金属吸附催化剂包括卤素或 含卤素的化合物、过渡金属、过渡金属的盐、金属氧化物、金溶胶或它们的任意组合。
33. 如权利要求25所述的方法，其特征在于，所述至少一种有毒金属吸附助催化 剂包括CaO、 CaS04、 CaC03、 A1203、 Si02、 KI、 Fe203、 CuO、沸石、高岭土、石灰、 石灰石、粉煤灰、硫、硫醇类、黄铁矿、铁铝氧石、氧化锆、或这些物质的组合。
34. 如权利要求25所述的方法，其特征在于，所述前体批料组合物包含无机填料。
35. 如权利要求34所述的方法，其特征在于，所述前体批料组合物包括选自以下 的一种或多种无机填料硅酸盐、氧化铝、氧化钛、氧化锆、铝硅酸盐、硅酸镁铝、 堇青石、富铝红柱石、高岭土、滑石、粉煤灰、勃姆石和粘土。
36. 如权利要求34所述的方法，其特征在于，所述前体批料组合物包括选自以下 的一种或多种无机填料小苏打、苏打石、方解石、碳酸芒硝、碳化硅、碳化钛、碳 化铝、碳化锆、碳化硼、碳化钛铝和氮化硅；
37. 如权利要求25所述方法，其特征在于，所述前体批料组合物还包含加工助剂，所述加工助剂包括粘结剂、润滑剂、液体载剂、成孔剂或它们的任意组合。
38. 如权利要求25所述的方法，其特征在于，所述前体批料组合物通过挤出模成形。
39. 如权利要求25所述的方法，所述方法还包括用堵塞材料选择性堵塞至少一个 预先确定的孔通道的端部，以形成选择性堵塞的蜂窝状结构。
40. 如权利要求39所述的方法，其特征在于，在对蜂窝体生坯固化之前进行选择 性堵塞。
41. 如权利要求39所述的方法，其特征在于，堵塞材料和蜂窝体生坯同时固化。
42. —种制造单块蜂窝体吸附剂床的方法，该方法包括以下步骤 提供预成形的活性炭蜂窝体，该蜂窝体具有多个平行的孔通道，所述孔通道由从上游进口端至下游出口端穿过该蜂窝体的多孔通道壁界定；在一定条件下用至少一种有毒金属吸附助催化剂源处理所述活性炭蜂窝体，在所 述条件下，至少一种有毒金属吸附助催化剂能有效地与活性炭结合。
43. 如权利要求42所述的方法，其特征在于，至少一种有毒金属吸附助催化剂源是硫源。
44. 如权利要求42所述的方法，其特征在于，所述处理包括使活性炭蜂窝体与二 氧化硫气体或硫化氢气体接触。
45. 如权利要求42所述的方法，其特征在于，所述处理包括使活性炭蜂窝体与硫 化钠溶液接触。
46. 如权利要求42所述方法，其特征在于，所述有毒金属吸附助催化剂源包括卤 素、过渡金属、过渡金属的盐、金属氧化物、金溶胶或它们的任意组合。
47. 如权利要求42所述方法，其特征在于，所述预成形的活性炭蜂窝体包含多个 端部堵塞的平行孔通道，所述孔通道由从上游进口端至下游出口端穿过该蜂窝体的多 孔通道壁界定。
48. 如权利要求42所述的方法，所述方法还包括用堵塞混合物选择性堵塞至少一 个预先确定的孔通道。
49. 一种用于从燃烧烟道气中除去一种或多种有毒金属的蜂窝体吸附剂床系统，该 系统包含多个如权利要求1所述的单块蜂窝体吸附剂床。
全文摘要
本文非限制性地公开一种用于从燃煤系统的烟道气中除去汞和其他有毒金属的活性炭蜂窝体催化剂床。该活性炭蜂窝体例如能从烟道气中除去大于90％的汞，其设计简单，不需向烟道气中加入其他物质。本文还非限制性地公开制造该公开的蜂窝体床的方法。
文档编号B01D53/86GK101472668SQ200780022391
公开日2009年7月1日 申请日期2007年5月9日 优先权日2006年5月11日
发明者K·P·加德卡尔, Y·施 申请人:康宁股份有限公司