一种使用腐殖试剂和灰黄霉试剂过滤并回收温室气体的方法
【专利说明】
【背景技术】
[0001 ] 本发明涉及过滤气体，并且，更具体地，涉及一种使用腐殖(humi c)过滤试剂和灰黄霉(fulvic)过滤试剂过滤并回收来自气体源的有害污染物的方法。
[0002]目前，不同种类的气体可能会引起污染和令人不愉快的气味。气体流包括多种通常排放到大气中的污染物。烟气是一种通过烟道排出到大气中的气体，所述烟道是输送来自壁炉、烤炉(oven)、熔炉(furnace)、锅炉或蒸汽发生器的废气的管道或通道。烟气通常是发电厂产生的燃烧废气。烟气组分取决于所燃烧的物质，但是它通常包括氮气、二氧化碳和水蒸气以及过量的氧气。该气体流还包括污染物，例如颗粒物(煤烟灰)、一氧化碳、氮氧化物、硫氧化物。这些气体中的很多可能都对环境有害。
[0003]家禽养殖是饲养家养的鸟类如鸡、火鸡、鸭和鹅，目的是为了收获用作食品的肉或蛋。在密集的肉鸡棚中，空气可能会由于来自鸡粪中的氨而变得高度污染，这可能会伤害鸡的眼睛和呼吸系统，并且能够引起它们腿(称为跗关节烧伤)和脚的痛苦的烧伤。进一步地，氨可能会引起恶臭的气味，这对农民和周围居民来说可能是不愉快的。
[0004]可以看出，用来收集多种不同气体源中释放的有害污染物的试剂是非常必要的。
【发明内容】
[0005]本发明一方面中，一种过滤气体的方法包括:将气体通过含有腐殖和灰黄霉质的高度碱化的液体过滤试剂。
[0006]本发明的另一方面中，一种过滤方法包括:将气体流通过含有腐殖和灰黄霉质的高度碱化的液体过滤试剂，以形成废的高度碱化的液体过滤试剂，交联废的高度碱化的液体过滤试剂以形成固体过滤剂。
[0007]本发明的又一方面中，除去有气味的化学品和微生物的方法包括:通过在室内喷洒高度碱化的腐殖和灰黄霉液体过滤试剂来处理充满气体的室(chamber)，其中，所述气体含有包括氨的有气味的化学品，其中，所述气体还含有多种微生物和孢子，其中，所述处理降低了氨的水平，并且至少部分杀死了多种微生物和孢子。
[0008]通过参考随后的附图、说明书和权利要求可以更好地理解本发明的这些和其他特征、方面和优点。
【附图说明】
[0009]图1是煤燃烧气体和合成气的过滤流程示意图；
[0010]图2示出了通过本发明的腐殖和灰黄霉过滤试剂吸收来自煤燃烧气体和合成气的C02。
【具体实施方式】
[0011]下面的详细描述是实施本发明的示范实施例的当前预期的最佳方式。以下描述不用来限制本发明，而仅仅是用来阐述本发明的一般原则，因为本发明的范围最好由所附的权利要求来限定。
[0012]本发明包括利用天然的有机试剂来除去多种污染物，从气体流中除去的污染物可以包括但不限于二氧化碳、硫氧化物、氮氧化物、氢硫化物、硫醇、氨、有毒金属、颗粒、挥发性蒸汽和有机物。本发明进一步包括通过使用用作土壤肥度的天然有机过滤剂的方式处理过滤剂，释放过滤剂中的二氧化碳，将液体过滤剂转换成固体以处理或用来作为水、废物和化学品的污染物除去过滤剂。
[0013]本发明的天然有机试剂是含有腐殖和灰黄霉质的高度碱化的过滤剂，腐殖和灰黄霉质可以以液态形式存在，然后转变成固体形式。腐殖和灰黄霉过滤剂的液体形式是一种独特创新的捕获CO2的途径。一旦CO2被捕获，液体试剂可能就会转变成固体过滤剂以除去废水中的多种污染物。腐殖和灰黄霉过滤试剂是一种煤衍生的有机腐殖液体产品，在小试规模的测试中被证实是可行的，能够除去煤燃烧气体中的100%的温室气体(GHG)。另外，腐殖和灰黄霉液体过滤试剂能够除去NOx，氮氧化物的前驱体，这有比CO2以及SOx和来自矿物燃料例如煤炭和石油燃烧的有毒微量金属高大约200倍的GHG潜能。来自燃烧气体的这些多种污染物的除去可以通过将气体通过液体腐殖和灰黄霉过滤试剂而实现。当气体通过容器时，可以与气体流共流喷洒或者与气体流逆流喷洒所述试剂。本发明也可以设置成独立的塔式反应中的低成本处理方式，以及提供一种实用划算的方式来改进现有的通常用于烟气处理的SOx净化器中的液体试剂。
[0014]所述液体过滤试剂可以是煤衍生的有机腐殖产品。所述液体腐殖和灰黄霉试剂具有多种官能团，包括羧基、轻基、稀醇和其碳基体(carbon matrix)。所述试剂具有多种吸附、螯合和离子交换性能，因此能够和来自各种介质的多种有机和无机化学品结合。用过的液体过滤试剂接下来可以交联以形成固体过滤剂用于处理水或化学品。由于具有多种结合位点，所述固体过滤剂已经成功地发展成为用于除去多种污染物的水过滤剂。
[0015]腐殖和灰黄霉过滤试剂可衍生自腐殖酸(Humicacid)，腐殖酸是一种黑色至棕色、高度官能化、富含碳的高分子。这种化学品的结构组成和性能已经成为世界上众多高校和研究所广泛研究的课题。腐殖酸多功能的特征性能可以包括:高阳离子交换能力、螯合金属的能力、吸附有机物的能力和高保水能力。已发现腐殖酸分子有卓越的表现，不仅表现在均一化学成分方面，而且就在捕获金属离子能力方面也有相似的属性。它是一种稳定的分子，其是我们地球上排在沉积岩、矿物燃料和海洋后的第四大碳库。另外，在土壤中的有机腐殖质是末端的(terminal)，并且由于独特的分子组成而不会被进一步矿化。腐殖质在高度碱化的溶液中变的是可溶的，在pH<2时通过质子化而沉淀。与其相关联的次要组分被称为灰黄霉酸，且灰黄霉酸在所有的PH条件下都保持水溶性。
[0016]腐殖酸资源包括煤炭例如褐煤，泥炭，堆肥，湖泊、河流等的底泥。液体腐殖和灰黄霉过滤试剂的生产包括从富含腐殖质的煤炭中提取腐殖酸。腐殖酸的提取可以使用或不使用微生物而进行。利用微生物产生腐殖酸的例子可以包括如下方法，该方法可以包括使用有氧微生物消化煤炭，接下来在碱性条件下提取水溶性腐殖酸。煤炭可以使用源自白蚁内脏的微生物的联合体处理，本文称为消化的Mic-1处理。煤炭可以在有氧条件下温和地与水混合形成浆液。本方法中使用的菌浓度可以是煤炭、水和菌的混合物重量的约1%_20%。混合物中的煤炭浓度可以是混合物重量的约0.01%-50%o该方法可以产生接近95 %的煤炭中腐殖酸的转化。
[0017]提取的水溶性腐殖酸可以制成有特定腐殖酸含量的高度碱化的腐殖和灰黄霉过滤试剂。例如，腐殖酸可以和碱溶液混合，例如但不限于，氢氧化钾、氢氧化钠、氨水等。腐殖酸和碱溶液的混合物形成了高度碱化的腐殖和灰黄霉液体过滤试剂。在某些实施方式中，高度碱化的腐殖和灰黄霉液体过滤试剂可以具有规定浓度，约0.5N至约10N，约IN至约9N，约2N至约8N，约3N至约7N，约4N至约6N，或者约5N。腐殖和灰黄霉液体过滤试剂的高度碱化方面允许过滤剂捕获来自气体流的大量的CO2。
[0018]在某些实施方式中，可以通过使用催化剂增加对⑶2和其它温室气体的捕获。用来提高CO2捕获的催化剂可以包括多功能固体例如但是不限于，沸石、矾土等。进一步地，可以使用过渡金属例如但是不限于，钴、铜、镍、锌、钒等。进一步地，可以使用带有配体的过渡金属复合物例如但不限于，I，4，7，10-四氮杂环十二烧配合物(cyclen)和I，4，8，11_四-B丫环四癸烧配合物(cy c I am) ο
[0019]如上所述，腐殖和灰黄霉液体过滤试剂用于除去来自气体流的多种污染物。腐殖酸可以在高碱度下制备，这有助于使得气体通过过滤试剂而从燃烧气体中结合所关注的污染物。之前和之后的傅里叶变换红外光谱(FTIR)分析证实CO2和腐殖分子结合并形成了碳酸盐、碳酸氢盐和CO2-腐殖酸复合有机化合物。小试规模可行性测试结果显示腐殖和灰黄霉过滤剂除去0.7千克每加仑，相反的是在相同条件下使用碱溶液除去了0.2千克每加仑。因此，本发明相比于对照组多捕获了超过3倍的⑶2。由于本发明的高碱度，NOx和SOx也可被捕获，有毒金属例如萊、砷等被吸附在腐殖分子上。
[0020]—旦液体腐殖和灰黄霉过滤试剂被用来捕获气体流中的污染物，废的腐殖和灰黄霉液体过滤试剂可以变成固体腐殖和灰黄霉过滤剂。在这种实施方