包含氮和硫的過(guò)濾介質(zhì)制造技術(shù)

本文描述了一種用于處理含氯胺液體的過(guò)濾介質(zhì)和方法。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總和為至少4.0質(zhì)量％。

【技術(shù)實(shí)現(xiàn)步驟摘要】
【國(guó)外來(lái)華專利技術(shù)】包含氮和硫的過(guò)濾介質(zhì)
一種包含活性的除氯胺材料的過(guò)濾介質(zhì)，其中所述活性的除氯胺材料包含碳、氮和硫。此類過(guò)濾介質(zhì)可用于從水性溶液除去氯胺。
技術(shù)介紹
氯胺常常作為游離氯的氯化的替代形式以低濃度用作城市配水系統(tǒng)中的次級(jí)消毒劑。對(duì)氯胺處理過(guò)的水的味道和氣味的關(guān)注導(dǎo)致對(duì)具有除氯胺能力的水過(guò)濾器的需求增加。已使用碳粒(諸如活性炭顆粒)從水性流中除去氯胺。通過(guò)減小碳的平均粒徑以及通過(guò)增加碳床接觸時(shí)間可實(shí)現(xiàn)氯胺除去的改善。雖然已知參數(shù)諸如接觸時(shí)間和平均粒徑影響氯胺除去效率，但是需要更顯著的改善而不顯著增加整個(gè)過(guò)濾介質(zhì)的壓降。美國(guó)專利5,338,458(Carrubba等人)公開(kāi)一種用于通過(guò)使介質(zhì)與具有催化活性的碳質(zhì)炭接觸來(lái)從氣體或液體介質(zhì)中除去氯胺的改進(jìn)的方法。美國(guó)專利6,699,393(Baker等人)示出從流體流對(duì)氯胺的改善的除去，與具有催化活性的碳質(zhì)炭相比較，當(dāng)流體流接觸活性炭時(shí)，其已在含氮分子的存在下熱解。WO專利公布2011/125504(Hitomi等人)公開(kāi)了包含1.40-4.30質(zhì)量％的氧、0.90-2.30質(zhì)量％的氮、0.05-1.20質(zhì)量％的硫、和0.40-0.65質(zhì)量％的氫的活性炭，該活性炭被認(rèn)為能有效地分解氯胺。Hitomi等人公開(kāi)了如果這些元素的量過(guò)高，則活性炭的催化活性將被減弱。
技術(shù)實(shí)現(xiàn)思路
期望提供一種過(guò)濾介質(zhì)，其比目前可用過(guò)濾介質(zhì)便宜和/或除去氯胺更有效。在一些情況下，希望鑒定能夠在要求高流通量及水性流與過(guò)濾床之間短接觸時(shí)間的應(yīng)用中有效使用的過(guò)濾介質(zhì)。在一個(gè)方面，提供了一種液體過(guò)濾裝置，所述液體過(guò)濾裝置包括：用于處理含氯胺液體的容器，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總和為至少4.0質(zhì)量％。在另一方面，提供了一種液體過(guò)濾裝置，所述液體過(guò)濾裝置包括用于液體的流體導(dǎo)管，其將流體入口流體地連接至流體出口；以及設(shè)置在所述流體導(dǎo)管中的過(guò)濾介質(zhì)；其中所述過(guò)濾介質(zhì)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總和為至少4.0質(zhì)量％。在一個(gè)方面，公開(kāi)了一種液體過(guò)濾裝置，所述液體過(guò)濾裝置包括用于處理含水液體的容器，其中所述容器包含過(guò)濾介質(zhì)并且其中所述過(guò)濾介質(zhì)包含載體，其中所述載體為碳基載體并且包含(i)碳基載體的表面與(ii)具有式[C]+yx[A]-xy的鹽的熱反應(yīng)產(chǎn)物，其中[C]為陽(yáng)離子，[A]為陰離子，并且x和y獨(dú)立地為至少1；并且進(jìn)一步地，其中所述鹽包含至少一個(gè)硫原子和至少一個(gè)氮原子。在另一方面，描述了一種液體過(guò)濾裝置，所述液體過(guò)濾裝置包括用于液體的流體導(dǎo)管，其將流體入口流體地連接至流體出口；以及設(shè)置在所述流體導(dǎo)管中的過(guò)濾介質(zhì)；其中所述過(guò)濾介質(zhì)包含載體，其中所述載體為碳基載體并且包含(i)碳基載體的表面與(ii)具有式[C]+yx[A]-xy的鹽的熱反應(yīng)產(chǎn)物，其中[C]為陽(yáng)離子，[A]為陰離子，并且x和y獨(dú)立地為至少1；并且進(jìn)一步地，其中所述鹽包含至少一個(gè)硫原子和至少一個(gè)氮原子。在另一方面，描述了一種用于從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與活性的除氯胺材料接觸，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總和為至少4.0質(zhì)量％。在另一方面，描述了一種用于從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與載體接觸，其中所述載體為碳基載體并且包含(i)所述載體的表面與(ii)具有式[C]+yx[A]-xy的鹽的反應(yīng)產(chǎn)物，其中[C]為陽(yáng)離子，[A]為陰離子，并且x和y獨(dú)立地為至少1，并且進(jìn)一步地，其中所述鹽包含至少一個(gè)硫原子和至少一個(gè)氮原子。上述
技術(shù)實(shí)現(xiàn)思路
并非意圖描述每個(gè)實(shí)施例。本專利技術(shù)的一個(gè)和多個(gè)實(shí)施例的細(xì)節(jié)還在下面的描述中示出。根據(jù)以下“具體實(shí)施方式”和“權(quán)利要求書”，本專利技術(shù)的其它特征、目標(biāo)和優(yōu)點(diǎn)將顯而易見(jiàn)。附圖說(shuō)明圖1為比較例A-B和實(shí)例1-2的氯胺減少百分比相對(duì)于時(shí)間的圖表。圖2為比較例B-C和實(shí)例2的氯胺減少百分比相對(duì)于時(shí)間的圖表。圖3為比較例D和E以及實(shí)例4的流出物相對(duì)于流通量的圖表。圖4為在各種流速下的比較例D和F以及實(shí)例4的流出物相對(duì)于流通量的圖表，圖4a采用0.13加侖/分鐘，圖4b采用0.26加侖/分鐘，并且圖4c采用0.38加侖/分鐘。圖5為實(shí)例5-6的氯胺減少百分比相對(duì)于時(shí)間的圖表。圖6為比較例G和實(shí)例7-8的氯胺減少百分比相對(duì)于時(shí)間的圖表。圖7為比較例H和實(shí)例4的流出物相對(duì)于流通量的圖表。具體實(shí)施方式如本文所用，術(shù)語(yǔ)：“一個(gè)”、“一種”和“所述”可互換使用并且意指一個(gè)或多個(gè)；并且“和/或”用于表示所說(shuō)明的情況之一或兩者均可能發(fā)生，例如，A和/或B包括(A和B)和(A或B)。另外，本文中由端點(diǎn)表述的范圍包括該范圍內(nèi)所包含的所有數(shù)值(如，1至10包括1.4、1.9、2.33、5.75、9.98等)。另外，本文中“至少一個(gè)”的表述包括一和更大的所有數(shù)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)。本專利技術(shù)涉及一種包含活性的除氯胺材料的過(guò)濾介質(zhì)，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總和為至少4.0質(zhì)量％。所述活性的除氯胺材料可用于從水性溶液除去氯胺。在本公開(kāi)中，已發(fā)現(xiàn)含有可測(cè)量的量的碳、氮和硫的過(guò)濾介質(zhì)能有效從水性溶液除去氯胺。在一個(gè)實(shí)施例中，此類過(guò)濾介質(zhì)具有高容量。在一個(gè)實(shí)施例中，活性的除氯胺材料包含CNpSr，其中p和r獨(dú)立地大于0。在一個(gè)實(shí)施例中，p可以大于0.004、0.008、0.013、0.020、0.025、0.035、0.045、0.065、或甚至0.10，并且r可以大于0.004、0.006、0.008、0.015、0.025、0.035，或甚至0.42。在一個(gè)實(shí)施例中，基于活性的除氯胺材料的總質(zhì)量計(jì)，硫可以大于1.2、1.3、1.5、1.8、2.0、4.0、6.0、8.0、10.0，或甚至12.0質(zhì)量％硫的量存在。在一個(gè)實(shí)施例中，基于活性的除氯胺材料的總質(zhì)量計(jì)，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質(zhì)量％氮的量存在。在另一個(gè)實(shí)施例中，基于活性的除氯胺材料的總質(zhì)量計(jì)，活性的除氯胺材料包含超過(guò)4.0、4.5、5.0、7.0、9.0、10.0、12.0、15.0，或甚至22.0質(zhì)量％的氮和硫的總和。在一個(gè)實(shí)施例中，當(dāng)活性的除氯胺材料包含硫時(shí)，活性的除氯胺材料中的至少15％、20％、25％、30％、或甚至50％的硫處于高于0的氧化態(tài)。例如，處于+1、+2、+4，或甚至+6氧化態(tài)。因?yàn)楸竟_(kāi)的活性的除氯胺材料包含大于1.2質(zhì)量％的硫，因此在一個(gè)實(shí)施例中，基于XPS表面分析，至少0.2質(zhì)量％、0.5質(zhì)量％，或甚至1質(zhì)量％的介質(zhì)包含處于高于0的氧化態(tài)的硫。在一個(gè)實(shí)施例中，活性的除氯胺材料基本上不含氫，基于活性的除氯胺材料的總質(zhì)量計(jì)，包含小于0.40、0.30、0.20、0.10、0.05，或甚至0.01質(zhì)量％的氫。在一個(gè)實(shí)施例中，活性的除氯胺材料基本上不含金屬，換句話講，基于本文檔來(lái)自技高網(wǎng)...

【技術(shù)保護(hù)點(diǎn)】
一種液體過(guò)濾裝置，所述液體過(guò)濾裝置包括：用于處理含氯胺液體的容器，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，并且所述活性的除氯胺材料中的硫和氮的總和為至少4.0質(zhì)量％。

【技術(shù)特征摘要】
【國(guó)外來(lái)華專利技術(shù)】2012.09.11 US 61/699,3241.一種液體過(guò)濾裝置，所述液體過(guò)濾裝置包括：用于處理含氯胺液體的容器，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為碳基載體與包含含硫成分的化合物的熱反應(yīng)產(chǎn)物，其中所述活性的除氯胺材料包含碳、氮和大于1.2質(zhì)量％的硫，并且所述活性的除氯胺材料中的硫和氮的總和為至少4.0質(zhì)量％。2.一種液體過(guò)濾裝置，所述液體過(guò)濾裝置包括：用于液體的流體導(dǎo)管，其將流體入口流體地連接至流體出口；以及設(shè)置在所述流體導(dǎo)管中的過(guò)濾介質(zhì)；其中所述過(guò)濾介質(zhì)包含活性的除氯胺材料，其中所述活性的除氯胺材料為碳基載體與包含含硫成分的化合物的熱反應(yīng)產(chǎn)物，并且其中所述活性的除氯胺材料包含碳、氮和大于1.2質(zhì)量％的硫，并且所述活性的除氯胺材料中的硫和氮的總和為至少4.0質(zhì)量％。3.一種液體過(guò)濾裝置，所述液體過(guò)濾裝置包括：用于液體的流體導(dǎo)管，其將流體入口流體地連接至流體出口；以及設(shè)置在所述流體導(dǎo)管中的過(guò)濾介質(zhì)；其中所述過(guò)濾介質(zhì)包含載體，其中所述載體為活性的除氯胺材料，并且所述活性的除氯胺材料為碳基載體，所述碳基載體包含(i)所述碳基載體的表面與(ii)具有式[C]+yx[A]-xy的鹽的熱反應(yīng)產(chǎn)物，其中[C]為陽(yáng)離子，[A]為陰離子，并且x和y獨(dú)立地為至少1；并且進(jìn)一步地，其中所述鹽包含至少一個(gè)硫原子和至少一個(gè)氮原子；其中所述活性的除氯胺材料包含碳、氮和大于1.2質(zhì)量％的硫，并且所述活性的除氯胺材料中的硫和...

【專利技術(shù)屬性】
技術(shù)研發(fā)人員：馬克·R·斯托弗，史蒂文·D·麥克拉蒂，安格拉·M·莫雷諾，艾倫·R·西德?tīng)?/a>，托馬斯·E·伍德，梅雷迪思·M·多伊勒，
申請(qǐng)(專利權(quán))人：三M創(chuàng)新有限公司，
類型：發(fā)明
國(guó)別省市：美國(guó);US