專利名稱：增強的吸附劑和室溫催化劑顆粒及其制造和使用方法
背景技術(shù)：
發(fā)明領(lǐng)域本發(fā)明一般涉及吸附劑顆粒，所述顆粒有改進的吸附性能和/或改進的或新存在的催化性能，包括室溫催化能力。
背景技術(shù)：
金屬和某些非金屬的氧化物利用吸附劑原理用于從一種氣體或液體物流中除去一些成分是公知的。例如，使用活性鋁土被認為是處理水以除去各種污染物、氣體和某些液體的一種經(jīng)濟的方法。它的高度多孔結(jié)構(gòu)能對水分和含于氣體和某些液體中的污染物有良好的吸附能力。它用作石油工業(yè)中的氣體和蒸氣的干燥劑，并且還被用作空氣和水凈化中的催化劑或催化劑的載體。用活性鋁土除去污染物如磷酸鹽是公知技術(shù)。例如參見Yee，W.，“用活性鋁土選擇性地除去混合磷酸鹽”“Selective Removal of Mixed Phosphates by Activated Alumina” J.Amer.Waterworks Assoc.，第58卷第239-247頁(1966)。
授予Abe等人的U.S.專利No.5242879公開了經(jīng)過碳化和活化處理、酸處理和在由惰性氣體或還原氣體構(gòu)成的氣氛中的熱處理的活性炭物料有高的催化活性并適合作為過氧化氫、肼或其它水污染物如有機酸、季銨鹽和含硫化合物的分解用催化劑。酸可用于除去不純物質(zhì)，但不增強吸附性能。
離子移植技術(shù)已被用于集成電路生產(chǎn)中。授予Herndon等人的U.S.專利No.4843034公開了用于通過降離子注入通常是絕緣的層的所選區(qū)域中以改變所選區(qū)域中的絕緣材料的組成和/或結(jié)構(gòu)來制造集成電路中的層間導電通路的方法和系統(tǒng)。它指出，寬范圍的絕緣材料可被給予選擇性的導電性，包括聚合的絕緣材料和無機絕緣材料如金屬或半導體氧化物、氮化物或碳化物?？砂丛搶＠幚淼慕^緣材料包括二氧化硅、四氮化三硅、碳化硅、鋁的氧化物等。發(fā)現(xiàn)移植的離子可包括硅、鍺、碳、硼、砷、磷、鈦、鉬、鋁和金離子。移植能量典型地在約10-約500KeV范圍內(nèi)變化。它公開了離子移植步驟改變了絕緣層的組成和結(jié)構(gòu)并且據(jù)信還有取代氧、氮或碳以促進遷移和允許金屬在燒結(jié)步驟中從導電層進入移植區(qū)域的作用。據(jù)信移植還有破壞晶格的物理作用，它還可以促進金屬的熔化。這導致在移植區(qū)得到一種主要由遭到破壞的絕緣材料和移植的離子組成的復合材料。在操作實施例中，用直接移植機將硅離子注入二氧化硅層的特定區(qū)域中。
授予Matossian等人的U.S.No，5218179專利中公開了用于提供移植到目的物中的離子的等離子源布置。要被注入離子的大尺度目的物被封于一個容器中。在該室中產(chǎn)生等離子體，所述室與用于移植操作量的等離子源離子的容器分開并通入該容器。等離子體從該室進入該容器以與常規(guī)技術(shù)相比大大改進的密度圍繞目的物。向該目的物施加高伏負脈中，使離子由等離子體加速朝向并移植入目的物中。
這樣，在本領(lǐng)域中需要有改進的從氣體或液體物流中吸附特定物料，特別是污染物，以凈化該物流的能力的吸附劑。本領(lǐng)域中還需要具有催化污染物成為非污染物副產(chǎn)品的反應的能力或有改進的能力的催化劑。
另外，本領(lǐng)域中需要吸附劑顆粒適當?shù)馗骄墼谝黄鹨孕纬捎糜谕瑫r進行多種應用和凈化的復合顆粒。在現(xiàn)有技術(shù)中，將顆粒磨成粉并擠壓到一起使它們成附聚或結(jié)合狀態(tài)。這樣做的缺點是需要代價高的擠壓步驟，其中為將顆粒擠壓到一起需要特別的設(shè)備和處理時間。
上面引用的文獻沒有一篇公開了這里描述并要求保護的那些化合物、組合物或方法。
發(fā)明概述按照本發(fā)明的目的，正如這里廣義地和具體地描述的，本發(fā)明一方面涉及制造增強的吸附劑和/或增強的催化顆粒和/或制造催化顆粒的方法，該方法包括下列步驟(a)從含有吸附劑和/或催化顆粒的封閉的室中除去有效量的空氣，其中所得到的室壓小于1個大氣壓；(b)用惰性氣體將室壓升到至少1個大氣壓；(c)使顆粒與具有足夠能量的能量束接觸一段足夠的時間，靠此增強顆粒的吸附和/或催化性能和/或產(chǎn)生顆粒的催化性能。
由該方法制得的顆粒對特定的污染物來說可有室溫催化能力。
本發(fā)明進一步提供一種制造增強的吸附劑和/或增強的催化顆粒和/或制造催化顆粒的方法，該方法包括將氧移植入吸附劑和/或催化顆粒中。
另一方面，本發(fā)明涉及由本發(fā)明的方法制造的顆粒。
另一方面，本發(fā)明涉及一種增強的吸附劑和/或增強的催化顆粒和/或催化顆粒，所述顆粒包括一種吸附劑顆粒，該顆粒已被處理以提供過量的氧，該氧至少部分移植在顆粒的表面上，靠此形成增強的吸附劑和/或增強的催化顆粒和/或催化顆粒。
另一方面，本發(fā)明涉及一種用于粘合吸附劑和/或催化顆粒以制造含有膠體氧化鋁和酸的附聚顆粒的粘合劑。
另一方面，本發(fā)明涉及一種粘合吸附劑和/或催化顆粒的方法，該方法包括下列步驟(a)使膠體氧化鋁與顆粒和一種酸混合；(b)將該混合物攪拌均勻；和(c)將該混合物加熱足夠的時間以使混合物中的氧化鋁交聯(lián)。
另一方面，本發(fā)明涉及一種減少或消除液體或氣體物流中的污染物的量的方法，該方法包括使本發(fā)明的顆粒與該物流中的污染物接觸足夠的時間以減少或消除物流中的污染物量。
另一方面，本發(fā)明涉及將液體或氣體物流中的污染物吸附到吸附劑顆粒上的方法，該方法包括使本發(fā)明的顆粒與物流中的污染物接觸一段足夠的時間以吸附污染物。
另一方面，本發(fā)明涉及一種催化烴降解的方法，該方法包括使烴與本發(fā)明的顆粒接觸足夠的時間以催化烴的降解。
另外一方面，本發(fā)明涉及從氣態(tài)物流中通過催化減少或消除污染物的量的方法，該方法包括使本發(fā)明的顆粒與含有污染物的氣態(tài)物流接觸，該污染物包括氮的氧化物，硫的氧化物，一氧化碳，或它們的混合物，接觸足夠的時間來減少或除去污染物的量。
另一方面，本發(fā)明涉及一種用于制造增強的吸附劑和/或增強的催化顆粒和/或制造催化顆粒的設(shè)備，該設(shè)備包括(a)用于容納封閉系統(tǒng)中的顆粒的室裝置，有進氣口、出氣口和靶板，所述室裝置能夠保持真空和正壓；(b)用于經(jīng)進氣口提供惰性氣體到所述室裝置的裝置；(c)用于從所述室裝置排出有效量的環(huán)境空氣以在室裝置內(nèi)產(chǎn)生真空的裝置；和(d)用于提供能量束給所述室裝置的裝置，所述能量束裝置出口對準靶板。
另一方面，本發(fā)明涉及一種用于增加吸附劑和/或催化顆粒的表面積的方法，該方法包括下列步驟(a)用惰性氣體升高一個封閉室的室表壓到至少100psi，所述封閉室裝有吸附劑和/或催化顆粒，和(b)使室壓快速降低以增加顆粒的表面積。
另一方面，本發(fā)明涉及一種制造增強的吸附劑和/或增強的催化顆粒和/或制造催化顆粒的方法，該方法包括下列步驟(a)使吸附劑和/或催化顆粒與具有足夠能量的能量束接觸足夠的時間以增強顆粒的吸附和/或顆粒的催化性能和/或產(chǎn)生顆粒的催化性能。
本說明書中將提出其它的優(yōu)點，這些優(yōu)點可以從該描述明顯看出或可由實施本發(fā)明被獲知。借助于權(quán)利要求中所特別指出的成分和混合物將實現(xiàn)或得到本發(fā)明的優(yōu)點。應當理解前面的一般性描述和后面的詳細描述都只是舉例和解釋性的，并不象權(quán)利要求一樣限制本發(fā)明。
作為本說明書一部分的附圖表明了本發(fā)明的幾個實施方案，與說明書一起用于解釋本發(fā)明的原理。
附圖簡述

圖1表示用于制造增強的吸附劑和/或增強的催化顆粒和/或制造催化顆粒的本發(fā)明的一個實施方案的設(shè)備。
圖2是表示用本發(fā)明的顆粒還原NO的圖。
圖3是表示用本發(fā)明的顆粒還原CO的圖。
優(yōu)選實施方案描述通過下面的對本發(fā)明的優(yōu)選實施方案的詳細描述和其中的實例以及圖表和它們的前后描述可以更容易地理解本發(fā)明。
在公開和描述本發(fā)明物質(zhì)組成和方法之前，應當理解，本發(fā)明并不限于特定的合成方法或特定的配方，它們當然是可以改變的。還應理解，這里所用的術(shù)語只是為了描述特定的實施方案并不想用于限定本發(fā)明。
應當注意，正如說明書和權(quán)利要求書所用的，除非另有明確說明，單數(shù)形式的“一個”、“一種”或“這種”包括多個對象。
在本說明書和權(quán)利要求書中，將涉及一些術(shù)語，這些術(shù)語被定義為有下列含意“供選擇的”或“供選擇地”是指后面描述的事件或情形可能發(fā)生或可能不發(fā)生，而且說明書包括所述事件或情形發(fā)生的例子和不發(fā)生的例子。
這里所用的術(shù)語“顆?！笨筛魈幓Q地使用指單個意義的顆?；蚓奂奢^大顆粒的較小顆粒組合如顆粒附聚體。
術(shù)語“ppm”是指百萬分之幾份，術(shù)語“ppb”是指十億分之幾份。GPM是每分鐘的加侖數(shù)。
按照本發(fā)明的目的，正如這里所具體和廣義描述的，本發(fā)明一方面涉及一種制造增強的吸附劑和/或增強的催化顆粒和/或制造催化顆粒的方法，該方法包括下列步驟(a)從含有吸附劑和/或催化顆粒的封閉的室中除去有效量的空氣，其中所得到的室壓小于1個大氣壓；(b)用惰性氣體將室壓升到至少1個大氣壓；(c)使顆粒與具有足夠能量的能量束接觸一段足夠的時間，靠此增強顆粒的吸附和/或催化性能和/或產(chǎn)生顆粒的催化性能。
由該方法制得的顆粒對特定的污染物來說可有室溫催化能力。
本發(fā)明進一步提供一種制造增強的吸附劑和/或增強的催化顆粒和/或制造催化顆粒的方法，該方法包括將氧移植入吸附劑和/或催化顆粒中。
另一方面，本發(fā)明涉及由本發(fā)明的方法制造的顆粒。
另一方面，本發(fā)明涉及一種增強的吸附劑和/或增強的催化顆粒和/或催化顆粒，所述顆粒包括一種吸附劑顆粒，該顆粒已被處理以提供過量的氧，該氧至少部分移植在顆粒的表面上，靠此形成增強的吸附劑和/或增強的催化顆粒和/或催化顆粒。
另一方面，本發(fā)明涉及一種用于粘合吸附劑和/或催化顆粒以制造含有膠體氧化鋁和酸的附聚顆粒的粘合劑。
另一方面，本發(fā)明涉及一種粘合吸附劑和/或催化顆粒的方法，該方法包括下列步驟(a)使膠體氧化鋁與顆粒和一種酸混合；
(b)將該混合物攪拌均勻；和(c)將該混合物加熱足夠的時間以使混合物中的氧化鋁交聯(lián)。
另一方面，本發(fā)明涉及一種減少或消除液體或氣體物流中的污染物的量的方法，該方法包括使本發(fā)明的顆粒與該物流中的污染物接觸足夠的時間以減少或消除物流中的污染物量。
另一方面，本發(fā)明涉及將液體或氣體物流中的污染物吸附到吸附劑顆粒上的方法，該方法包括使本發(fā)明的顆粒與物流中的污染物接觸一段足夠的時間以吸附污染物。
另一方面，本發(fā)明涉及一種催化烴降解的方法，該方法包括使烴與本發(fā)明的顆粒接觸足夠的時間以催化烴的降解。
另外一方面，本發(fā)明涉及從氣態(tài)物流中通過催化減少或消除污染物的量的方法，該方法包括使本發(fā)明的顆粒與含有污染物的氣態(tài)物流接觸，該污染物包括氮的氧化物，硫的氧化物，一氧化碳，或它們的混合物，接觸足夠的時間來減少或除去污染物的量。
另一方面，本發(fā)明涉及一種用于制造增強的吸附劑和/或增強的催化顆粒和/或制造催化顆粒的設(shè)備，該設(shè)備包括(a)用于容納封閉系統(tǒng)中的顆粒的室裝置，有進氣口、出氣口和靶板，所述室裝置能夠保持真空和正壓；(b)用于經(jīng)進氣口提供惰性氣體到所述室裝置的裝置；(c)用于從所述室裝置排出有效量的環(huán)境空氣以在室裝置內(nèi)產(chǎn)生真空的裝置；和(d)用于提供能量束給所述室裝置的裝置，所述能量束裝置出口對準靶板。
另一方面，本發(fā)明涉及一種用于增加吸附劑和/或催化顆粒的表面積的方法，該方法包括下列步驟(a)用惰性氣體升高一個封閉室的室表壓到至少100psi，所述封閉室裝有吸附劑和/或催化顆粒，和(b)使室壓快速降低以增加顆粒的表面積。
另一方面，本發(fā)明涉及一種制造增強的吸附劑和/或增強的催化顆粒和/或制造催化顆粒的方法，該方法包括下列步驟(a)使吸附劑和/或催化顆粒與具有足夠能量的能量束接觸足夠的時間以增強顆粒的吸附和/或顆粒的催化性能和/或產(chǎn)生顆粒的催化性能。
通過增強的吸附劑和/或增強的催化顆粒，可預計本發(fā)明的顆粒相對現(xiàn)有技術(shù)的吸附和/或催化顆粒來說有改進的吸附和/或催化性能。另外，通過制造催化顆粒，可預計本發(fā)明的某些顆粒有催化特定的污染物轉(zhuǎn)化成其它形式的催化性能，而未經(jīng)本發(fā)明的方法處理的相同的顆粒對于至少那些特定的污染物來說不具有催化性能。
增強的吸附性能預計包括離子捕集和離子交換機理。離子捕集是指顆粒結(jié)合其它原子的能力，這歸國于顆粒的離子性質(zhì)。離子交換是本領(lǐng)域中公知的，并且是指由一種物質(zhì)交換到另一種的離子。吸附是本領(lǐng)域中公知的術(shù)語，并且應將其與吸收區(qū)別開。
在本發(fā)明的顆粒中，一般可以使用最初有某些吸附和/或催化性能的任何顆粒。例如，活性炭和氧化物顆?？捎杀景l(fā)明的方法進行氧移植。
對于氧化物顆粒，優(yōu)選金屬的氧化物或非金屬的氧化物如硅或鍺的氧化物。更優(yōu)選的是過渡金屬的氧化物、周期表的第III族金屬(B、Al、Ga、In、Tl)和IA族金屬(Li、Na、K、Rb、Cs、Fr)的氧化物以及硅的氧化物。特別優(yōu)選的氧化物包括氧化鋁(Al2O3)、二氧化硅(SiO2)、二氧化錳(MnO2)、氧化銅(CuO)、氧化鐵黑(Fe3O4)、氧化鐵紅(氧化鐵或Fe2O3)氧化鋅(ZnO)、氧化鋯(ZrO2)、五氧化二釩(V2O5)和二氧化鈦(TiO2)。
在一個實施方案中，顆粒包括已由完全煅燒法預處理的氧化鋁。煅燒的氧化鋁顆粒是本領(lǐng)域中公知的。它們是已被加熱到特定的溫度以形成特定結(jié)晶結(jié)構(gòu)的顆粒。制造煅燒的氧化鋁顆粒的方法是本領(lǐng)域中公知的，正如在如Linsen等人編寫的高等教育出版社印刷(AcademicPress)(1970)的“吸附劑和催化劑的物理和化學狀況”(Physical andChemical Aspects of Adsorbents and Catalysts)中所述，這篇文獻結(jié)合在此作為參考。在一個實施方案中，可以使用拜耳法制造氧化鋁前體。另外，初步煅燒的氧化鋁即氧化鋁前體(Al(OH)3)和煅燒的氧化鋁可容易購得。煅燒的氧化鋁還能以其干燥的、活性形式使用，或者通過使水被吸附到顆粒的表面上而以部分或接近全部失活的形式使用。然而，優(yōu)選使失活最小以使吸附能力最大。
在優(yōu)選的實施方案中，通過在400℃-700℃的顆粒溫度煅燒制造氧化鋁。這些優(yōu)選的氧化鋁顆粒優(yōu)選是r.chi-rho或η型的并有3.5nm-35nm的孔徑且BET表面積為120-350m2/g。
關(guān)于活性炭，可以使用吸附劑領(lǐng)域中所用的任何活性炭。優(yōu)選使用煤基碳或椰基碳。一般來說，煤基碳可被用于去除水污染物，而椰基碳可被用于除去氣載或氣態(tài)污染物?；钚蕴績?yōu)選尺寸小于20微米，這是為了易于混合和擠出。
本發(fā)明的顆?？梢詥为毷褂谩⑴c由本發(fā)明方法制備的同樣的或不同類型組成的顆?；旌鲜褂煤?或與本領(lǐng)域中公知的其它吸附或催化顆?；旌鲜褂谩Ｋ鲱w?？梢岳帽绢I(lǐng)域中公知的或這里公開的技術(shù)進行物理混合成附聚。在一個優(yōu)選的實施方案中，通過凝集混合不同組成類型的顆粒以形成多功能的復合顆粒。在該實施方案中，可以使用顆粒來同時得到多功能，例如除去多種污染物，它是利用每種類型顆粒的單獨的效果。本發(fā)明中優(yōu)選使用的共一顆粒(co-particles)包括前面描述的所有顆粒和沸石。
在一個實施方案中，復合顆粒包括氧化鋁和一種第二顆粒二氧化鈦、氧化銅、五氧化二釩、二氧化硅、二氧化錳、、氧化鐵、氧化鋅、活性炭或沸石。在另一個實施方案中，復合顆粒包括氧化鋁和活性炭。在另一實施方案中，顆粒包括活性炭(煤基)、活性炭(椰基)、二氧化硅和氧化鋁。在優(yōu)選的實施方案中，使用該顆粒來去除水污染物。在一個實施方案中，使用煤基活性炭、椰基活性炭、二氧化硅和氧化鋁這樣的顆粒來從被污染的水源中去除水污染物如1，2-二溴-3-氯丙烷(DBCP)、氡和重金屬。
本發(fā)明的顆?？梢栽谟帽景l(fā)明的方法處理前或后進行其它表面處理。可用本領(lǐng)域中公知的方法對本發(fā)明的顆粒進行預處理以改進它們的吸附能力，例如進行煅燒。煅燒是指將固體加熱到低于其熔點的溫度以將晶體結(jié)構(gòu)改變?yōu)樘囟ǖ男问?。煅燒的顆?？杀桓稍锘虮３衷诟蓱B(tài)，產(chǎn)生活性顆粒，否則如果水被吸附在顆粒上，顆?？刹糠只驇缀跞渴Щ?。在一個實施方案中，本發(fā)明的顆?？梢允歉傻?、漿狀或膠態(tài)。顆粒尺寸可以根據(jù)最終用途改變，變化范圍是本領(lǐng)域中公知的，例如膠體、微觀或宏觀。為了易于混合和擠壓，顆粒在附聚之前優(yōu)選尺寸小于20微米。
用于粘合單個顆粒以形成附聚的顆粒的粘合劑是本領(lǐng)域中公知的或是這里所描述的。在一個優(yōu)選實施方案中，粘合劑還可以用作吸附劑和/或催化劑。一種用于附聚的顆粒的優(yōu)選的粘合劑是膠體氧化鋁或膠體氧化硅。在約450℃，膠體氧化鋁經(jīng)過相變階段并自身交聯(lián)。如果膠體氧化硅被充分干燥除去水的話，它就自身交聯(lián)。優(yōu)選全部混合物的約20wt％-約99％是膠體氧化鋁或膠體氧化硅，這是為了在加熱過程中將附聚的顆粒粘合成耐水顆粒而提供必需的交聯(lián)。然后，顆粒可經(jīng)受住長時間暴露于各種水中并不降解。
在一個實施方案中，通過混合膠體氧化鋁與吸附劑顆粒制造附聚的顆粒。典型地，混合物的重量的約20％-約99％是膠體氧化鋁。然后顆?；旌衔锱c酸溶液如硝酸、硫酸、鹽酸、硼酸、乙酸、甲酸、磷酸的溶液及其混合物混合。在一個實施方案中，酸為5％硝酸溶液。膠體氧化鋁、吸附劑顆粒和酸溶液充分混合以產(chǎn)生所有成分的均勻混合物。添加另外的酸溶液并進行進一步的混合，直到混合物達到適于附聚的合適的稠度。在附聚完成后，附聚的顆粒被加熱到至少450℃以使膠體氧化鋁發(fā)生交聯(lián)。
制造用作本發(fā)明的各種吸附劑顆粒的原料的來源和/或方法是易得的，并且對于本領(lǐng)域普通技術(shù)人員來說是公知的。
為了解釋為制造本發(fā)明的一個實施方案的顆粒所用的方法，參照圖1進行。該實施方案的設(shè)備一般稱為10。要被處理的顆粒物料或目標介質(zhì)20被放入室11內(nèi)的不接地的靶板22上。在一個實施方案中，可以轉(zhuǎn)運靶板以提供能量束對顆粒進行更有效的處理。室11優(yōu)選由絕緣材料制成。室11由壓縮板鎖定門12密封，該門有耐正壓以及負壓的高壓縮比的能力。用壓力表18監(jiān)測壓力。用真空泵19在室內(nèi)產(chǎn)生真空狀態(tài)以抽出最初包含在該室內(nèi)的有效量的空氣。空氣可對氧移植步驟有害，這是因為它減小了能量束對顆粒的作用效率。抽出有效量的空氣是指除去足夠的空氣，使得能量束有能力增強吸附和/或催化性能和/或產(chǎn)生顆粒的催化性能。典型地使用真空泵19從室11抽出盡可能多的空氣以使能量束的效率最大并且允許使用能量較低的能量束。使用惰性氣體從筒體13經(jīng)高壓注入器17將室升壓到至少大氣壓。在一個實施方案中，表壓(超過大氣壓的壓力)為1-5000psi。典型的表壓可為至少約20psi以防止發(fā)弧光(avcing)。
惰性氣體典型的是任何對于與吸附劑顆粒的化學反應和吸附劑顆粒的降解來說是惰性的氣體，而且該氣體不妨礙能量束在移植氧時的效率。典型的惰性氣體包括稀有氣體如氦、氖、氬、氪、氙和氡。
能源經(jīng)位于能源14端部的能量注入器15對準裝在室內(nèi)的顆粒。所述能源可以具有任何高的能量，該能量可以迫使氧氣進入顆粒和/或添加過量的電荷給顆粒。能源典型地是一種離子機。該機集中離子或電子束如寬束離子源或?qū)捠庵码婋x器。在一個特定的實施方案中，能源可以是寬束離子源。該能源由Commonwealth，Alexandria，Virginia，U.S.A.制造，有25eV的最大輸出。能源14利用電源21。在一個特定的實例方案中，電源可以是Commonwealth IBS-250高壓電源，該電源額定電壓高達1500V，具有遙控操作能力。另外，能量束使惰性氣體變得離子化。引入室內(nèi)的電荷量足以增強顆粒的吸附和/或催化性能和/或產(chǎn)生顆粒的催化性能。在一個實施方案中，使用15-20eV的電子束，但可以使用更小或更大量的能量。一旦經(jīng)過足夠的時間得到適當?shù)碾姾?，能源被關(guān)掉。所述足夠的時間可以很短，約小于1秒至約10秒，但更長的時間是無害的。然后，由釋放閥16降低室壓。
盡管不希望受任何理論的限制，但是可以建立這樣的理論，能量束使得存在于顆粒表面上的單原子氧被推到顆粒表面下，然后它與顆粒的內(nèi)部結(jié)構(gòu)緊密結(jié)合。對于晶體顆粒來說，氧緊密結(jié)合在晶格內(nèi)。單原子氧來源于氧氣，所述氧氣在顆粒的晶格的外表面上，或來源于顆粒的表面上的殘留水中空氣。這增加顆粒的吸附和/或催化特性并可產(chǎn)生催化性能，包括顆粒的室溫催化能力。另外，理論表明本發(fā)明的顆粒的有利性能來自能量束，該能量束添加電荷或給顆粒增加電荷。
在另一實施方案中，在上述能量束方法中，在空氣已被從室中除去后，添加惰性氣體使室壓變?yōu)楦邏骸５湫偷谋韷嚎蔀榧s至少100psi，更優(yōu)選至少1000psi，進一步優(yōu)選至少5000psi。如果室15具有足夠高的壓力額定值，可以使用更高的壓力。高壓或壓縮保持一段足夠的時間以增加顆粒的密度。殘留的空氣從容器中抽出，靠此從膨脹的顆粒中除去任何殘留的空氣，直至可保持恒定的壓力。典型地，持續(xù)約10分鐘的高壓是足夠的。在能源已被按上述引入室中足夠的時間后，將能源斷開，然后經(jīng)釋放閥16快速地使室壓下降。所謂快速地優(yōu)選是指約3秒。這增加顆粒的表面積。
盡管不希望受理論約束，但可建立這樣的理論，隨著室壓力的快速釋放，室的內(nèi)容物同時膨脹，但膨脹速度不同。帶電(charged)的惰性氣體以比粒狀物料快得多的速度膨脹，這歸因于兩種物質(zhì)之間的密度差。由于膨脹速度的差別，所裝入的惰性氣體快速運動并穿透或戳穿進入和通過顆粒。這種快速地穿透改變了顆粒的孔結(jié)構(gòu)和增加了孔的數(shù)量。靠此大大增加顆粒的表面積，增加顆粒的總的吸附能力。根據(jù)所用的顆粒，BET表面積可以增加至少1％，更優(yōu)選至少5％，更進一步優(yōu)選至少10％，更優(yōu)選至少20％，更進一步優(yōu)選至少30％。較低密度的顆粒如活性炭可以實現(xiàn)表面積的更大增加。
可以改變室壓和能量量以產(chǎn)生不同的效果來滿足對于特定的顆粒最終用途來說的特定的物理和化學要求。改變壓力和能量量參數(shù)可以改變顆粒吸附特定的污染物的能力。
在本發(fā)明的另一個實施方案中，可以只實施該方法的表面積增加方面而無能量束方面。在該實施方案中，惰性氣體只需對顆粒是惰性的而對能量束的影響不必是惰性的。這樣，該實施方案中還可以使用氣體如空氣和CO2。
在另一個實施方案中，可以只實施能量束方面而無表面積增加方面。在該實施方案中，能量束直接對準顆粒以移植顆粒內(nèi)的氧。這可以以上面描述的間歇法或半間歇法或連續(xù)法進行。在半間歇法中，顆粒自動運動到室內(nèi)，在該室內(nèi)它們被處理并自動從室內(nèi)除去。在連續(xù)法中，按照一個實施方案，顆粒被提供在輸送帶系統(tǒng)上。惰性氣體取代顆粒周圍區(qū)域的空氣，以便來為能量束提供適用的路徑，所述能量束沿著輸送帶系統(tǒng)的側(cè)面或上方設(shè)置。能量束連續(xù)發(fā)射或者當顆粒沿輸送帶系統(tǒng)達到一個特定的位置時，能量束開始發(fā)射。在本發(fā)明的這些實施方案的改變方案中，在間歇或半間歇法中空氣去除和用惰性氣體置換步驟和在連續(xù)方法中用惰性氣體置換空氣的步驟可以通過使用極高水平的能源來避免，所述能源使得空氣不妨礙氧氣穿過顆粒的表面。在連續(xù)方法的另一個實施方案中，顆粒經(jīng)過篩網(wǎng)篩過濾，它已基本上離子化以使顆粒上的氧氣穿過顆粒。
本發(fā)明的顆粒的特征是至少在顆粒的表面上有增加量的氧。該增加的氧量高于顆粒中預計的化學計量的氧和作為顆粒表面上的殘留氧發(fā)現(xiàn)的氧的總量。氧移植的顆粒與初始的非氧移植的顆粒相比在其表面上有至少1.1倍的氧原子百分數(shù)與非氧原子百分數(shù)的比，其中表面特性由一種X射線光電子能譜(XPS或ESCA)分光計測定，它是一種本領(lǐng)域技術(shù)人員公知的裝置。更優(yōu)選的是，該顆粒的氧比至少增值1.5倍，更優(yōu)選顆粒的氧比至少增值2倍，更優(yōu)選顆粒的氧比至少增值4倍，更優(yōu)選顆粒的氧比至少增值6倍。
本發(fā)明的顆?？梢员挥糜诒绢I(lǐng)域技術(shù)人員公知的任何吸附和/或催化領(lǐng)域以獲得優(yōu)于現(xiàn)有技術(shù)的顆粒的結(jié)果。另外，本發(fā)明的顆粒可被用于以前未曾涉及的各種吸附和/或催化領(lǐng)域。在一個實施方案中，顆粒被用于環(huán)境改善領(lǐng)域。在該實施例中，顆?？杀挥糜诔ノ廴疚锶缰亟饘佟⒂袡C物包括例如但不限于氯化有機物和揮發(fā)性有機物、無機物或其混合物。污染物的具體實例包括但不限于丙酮、微生物、氨、苯、一氧化碳、氯、二噁烷、乙醇、乙烯。甲醛、氰化氫、硫化氫、甲醇、甲乙酮、二氯甲烷、氮的氧化物、丙烯、苯乙烯、二氧化硫、甲苯、氯乙烯、砷、鉛、鐵、磷酸鹽、硒、鎘、鈾、钚、氡、1，2-二溴-3-氯丙烷(DBCP)、鉻、煙草煙(tobacco smoke)和炊煙(cookingfumes)。本發(fā)明的顆?？梢匀コ齺碜詥我辉吹膯畏N污染物或多種污染物。
對于環(huán)境改善領(lǐng)域來說，本發(fā)明的顆粒典型的是放于一個容器中，所述容器例如是一個過濾裝置。污染物流以容器的一端進入，接觸容器內(nèi)的顆粒，并且凈化后的物流從容器的另一端排出。污染物流的流量和所需的顆粒材料的量可以由本領(lǐng)域技術(shù)人員借助常規(guī)實驗通過測定所需的生產(chǎn)力來確定。顆粒接觸物流內(nèi)的污染物并結(jié)合和除去物流中的污染物。顆粒還可以通過催化污染物成為其它成分的轉(zhuǎn)化反應來去除某些污染物。在吸附領(lǐng)域中，顆粒一般經(jīng)過一段時間后被污染物所飽和，并且必須從容器中除去該顆粒并用新鮮顆粒代替。污染物流可以是氣體如空氣或液體如水。
在吸附領(lǐng)域中，本發(fā)明的顆粒與污染物鍵合，使得顆粒和污染物緊密結(jié)合。這種鍵合使其難以從顆粒中除去污染物，使廢產(chǎn)物置于公共垃圾掩埋處或用作砌塊(building block)制造工業(yè)的原料。用本領(lǐng)域公知的Toxic Chemical Leachate Permit(TCLP)試驗測量吸附在本發(fā)明的顆粒上的污物物，該測量表明在本發(fā)明的顆粒和污染物之間有至少與共價鍵同樣強的鍵。
本發(fā)明的顆粒有優(yōu)異的吸附污染物的能力，這歸因于顆粒的增強的物理和化學性質(zhì)。本發(fā)明的顆?？杀任丛鰪姷念w粒吸附更大量的被吸附物，這是以每單位體積或重量的吸附劑顆粒而言的。本發(fā)明的顆粒出人意料地去除各種高和低濃度的污染物物流中的污染物。本發(fā)明的顆粒還可減少物流中的污染物或被吸附物料的濃度到比未增強的顆?？赡苓_到的更低的絕對值。在特定的實施方案中，本發(fā)明的顆?？蓽p少物流中污染物濃度到低于可檢測水平，這是現(xiàn)有技術(shù)的顆粒以前從未達到過的。
本發(fā)明的顆粒還可以有新添的催化性能。特別是，顆?；|(zhì)中增加的氧量使顆?？僧斪饕环N催化劑。例如，該顆粒有催化烴化合物的分解的能力并且有催化CO、SOx或NOx轉(zhuǎn)化成其它成分的能力，甚至在低熱或室溫下也可催化。
本發(fā)明預計的具體的終用途包括但不限于減少或去除具體領(lǐng)域的污染物，例如是廢水處理設(shè)備。污水設(shè)備、城市用水凈化設(shè)備、家用水凈化系統(tǒng)、煙囪排放物、汽車尾氣、電機或馬達排放物、農(nóng)用或房屋空氣凈化系統(tǒng)、室內(nèi)氡去除系統(tǒng)、垃圾淋濾液、制造設(shè)備化學廢料等。
在用抗菌劑噴撒現(xiàn)有技術(shù)的吸附劑如活性炭時，所述吸附劑易于失去其吸附性能。相反，增加的吸附性能允許本發(fā)明的顆粒用抗菌劑噴撒，同時仍保持顆粒的吸附性能。另外，不象現(xiàn)有技術(shù)的顆粒，與水接觸并不使本發(fā)明的顆粒的吸附能力鈍化。實驗提出下列實施例是為提供給本領(lǐng)域普通技術(shù)人員關(guān)于這里所要求保護的化合物是如何制造和評價的完全公開和描述，并且只打算說明本發(fā)明而并不限制本發(fā)明的范圍。盡管努力使數(shù)量確保準確(如量，溫度等)，但應考慮到有某些錯誤和偏差。除非另有說明，份數(shù)是重量份，溫度以℃表示上或在或近似室溫，并且壓力是或近似大氣壓。實施例1按照如下所述的本發(fā)明的步驟制造各種顆粒。所例舉的步驟用于制備在下面的表1中標為1a的顆粒，該顆粒組成為60％Al2O3、20％碳、15％二氧化錳和5％氧化銅。所用的氧化鋁是由高密度、低孔隙率假勃姆石氧化鋁或氧化鋁膠得到的煅燒(550℃)的γ-氧化鋁。該氧化鋁通過煅燒至550℃進行預處理以獲得所希望的γ晶型結(jié)構(gòu)。該顆粒中所用的碳是椰基碳，標為Polynesian的椰基碳，該碳購自CalgonCarbon Corporation。由于在這種碳的制造中使用椰殼，存在很大的表面積以及微孔，這對于除去氣體物流中的污染物是有利的。按照干重以其適當?shù)闹亓堪俜直葘⑺姆N顆粒混合到一起。它們混合成一種均勻的干混合物。將20重量份的80％的硝酸溶液加入80重量份的水中。酸溶液緩慢加入干顆?；旌衔镏校钡交旌衔锏玫揭环N濕膏狀稠度。這種稠度使混合物能被擠壓成所需的形狀。用LCI型BTG實驗室擠出機擠壓該混合物。在該混合物被擠壓后，擠出物被切成約1/16-1/8英寸的顆粒，然后在至少450℃的溫度下干燥以使氧化鋁交聯(lián)。顆粒被放于真空/壓力容器室內(nèi)的未接地的靶板上。該室的門被關(guān)緊，并將空氣從室內(nèi)抽出使室壓降至兩毫托的負壓。在達到該壓力后，將氬氣加入該室中并達到約20psi的內(nèi)部表壓。在達到該壓力后，能量束源活化成15-20eV并被施于靶區(qū)的顆粒。使用Commonwealth寬束離子源。顆粒的處理時間按照靶上的物料的量和密度改變。對于該實施例，使用50克的物料量并用10秒的處理時間。處理時間還按照能量束源的輸出功率和室中的內(nèi)部壓力改變。10秒鐘后，斷掉離子源并將室抽至大氣壓。然后從室中移去樣品。
按照上述關(guān)于1a的實施例類似地制造顆粒1b至1ac，不同的是具體的組成按表1所示。用于標為1v和1w的含水顆粒的碳是煤基碳。該煤基碳從Calgon Carbon Corporation購買，該碳是WHP級碳。用于顆粒1b至1ac中的具體的氧化鋁與上面對于顆粒1a所述的相同，是一種煅燒的γ-氧化鋁。下面表1中所列的其它成分是公知的并且對于本領(lǐng)域技術(shù)人員來說是容易得到的。
下面表1中列出了按照上述本發(fā)明的步驟制造的各種顆粒的組成和用實施例2和3測試的污染物。在表1-3中使用相同的顆粒標記系統(tǒng)。
<
>
1用于空氣中的污染物和1aa(氡)的椰基活性碳和用于水中污染物1v和1w的煤基活性碳。實施例2測試實施例1中制得的顆粒的除去空氣中的各種成分的能力。如下進行下面表2中所概括的對空氣中污染物試驗。所用的污染物源是溶劑蒸汽或瓶裝廢氣混合物。溶劑蒸氣與濕空氣通過用注射泵注入該系統(tǒng)中而混合。使用帶有針閥和流量計的氣瓶使氣瓶排出物與濕空氣混合，所述流量計或是一種轉(zhuǎn)子流量計或一種質(zhì)量流量控制器。30％相對溫度和25℃的濕空氣與或者溶劑蒸氣或者氣體物流混合。濕空氣是由流量-溫度-濕度控制組件產(chǎn)生的，該組件控制濕空氣的溫度、相對濕度和流量。然后用紅外分析儀測量濕空氣中的空氣中污染物濃度。在流體紅外分析后，使樣品進入樣品容器。樣品容器是一個三英寸直徑的試驗容器，該容器用一個玻璃盤將200克顆粒樣品容納在適當?shù)奈恢?。在?jīng)過顆粒后，流出物中的污染物流出樣品容器。用紅外分析儀分析顆粒樣品容器的流出側(cè)的污染物濃度。測試時間是10分鐘。以(初始污染物濃度—流出污染物濃度)/初始污染物濃度計算除去百分比。
下面表2提供結(jié)果。
<
>140ft/min速度的55.51/min體積流量。
在上面表2中，對于用顆粒1h的甲醛試驗來說，在試驗完成后顆粒上未測出甲醛，而且如表2所示，在流出物流中未測出甲醛。該顆粒1h用作對甲醛的催化劑，并據(jù)信甚至在室溫下使甲醛分解成CO2和水。這可通過一個單獨的試驗進一步證實，在該實驗中表明甲醛從該系統(tǒng)中除去需要比顆粒只用作吸附劑可以解釋的時間長得多。
由上面表2還可看出，在流出體系中未測出一氧化碳和氮的氧化物。因為這兩種成分一般不吸附到該試驗所用的這種顆粒上，這些顆粒用作CO和NOX的催化劑。據(jù)信CO轉(zhuǎn)化成CO2和水，并且NOX轉(zhuǎn)化成N2和O2。據(jù)信SO2的去除至少部分是通過將SO2轉(zhuǎn)化成其它成分的催化反應進行的。催化反應出人意料地甚至在室溫下實現(xiàn)。實施例3測試實施例1制造的顆粒的除去水中的各種成分的能力。實驗步驟如下。對于各污染物試驗，制備0.875英寸內(nèi)徑、12英寸長的5個玻璃柱，每個有95ml的試驗顆粒床體積。用5倍床體積的去離子水6gpm/ft2的截面流量(即約95ml/min)向下泵送來沖洗各床。表3中列出的各流量是每平方英尺的截面流量。對于各種水中污染物制備試驗溶液。將總共10倍床體積即每個柱約1升的水中污染物試驗溶液泵經(jīng)各柱。在各試驗過程中，水污染物試驗溶液在進入玻璃柱之前連續(xù)攪拌以保持均勻的組合物。在第十個床體積量溶液加入過程中，收集各柱的流出物樣品并分析具體的水中污染物。另外，收集每次試驗的單個流入物樣品并分析污染物濃度。
這
些試驗的結(jié)果列于下表3中。sw＝人工水gw＝地下水實施例4按照上面實施例1的步驟制備本發(fā)明的100％椰基活性炭顆粒。使用ESCA分光計分析初始的活性炭顆粒和在用實施例1的方法制備后的顆粒的表面組成。表面特性結(jié)果如下
這樣，初始顆粒有約0.04的氧/碳比，而本發(fā)明的處理過的活性炭顆粒有約0.27的氧/碳比，增至初始氧/碳比的約7倍。用按照實施例1的方法制備的100％氧化鋁進行類似試驗。氧/鋁比增加初始未處理的顆粒氧/鋁比至少約2倍。實施例5針對本發(fā)明的兩種不同的污染物去除應用來進行TCLP試驗。通過實施例1的方法制備顆粒并將所述顆粒用于吸附下表5中的具體的污染物。按照EPA試驗方法，所述顆粒特別要用酸溶液洗滌并翻滾必需的時間。然后，測量從顆粒中除去的污染物濃度。結(jié)果列于下面表5中。
1PQL是實際定量限值，它是EPA標準，且不同于最低的可檢測限值。
2對于磷的TCLP測量值。這樣，本發(fā)明的顆粒在用作吸附劑時與污染物緊密鍵合。實施例6一個固定床反應器裝有158g、9.4立方英寸(2英寸直徑×3英寸高)的實施例1(d)的顆粒(40％Al2O3、30％V2O5、20％MnO2、10％TiO2)?？諝庵械?01.8ppmNO和1035ppmCO的混合物以每小時35標準立方英尺(SCFH)的速度在室溫下被加入到固定床反應器中。固定床反應器的流出物被加入到Horiba CLA-510SS NOx分析器和VIA-510CO分析器中。NO濃度立即降低，5分鐘(第一次記錄的測量值)達到5.4ppm并且用40分鐘連續(xù)降至4.0ppm(見圖2)。CO濃度降得較慢，在40分鐘時降至532ppm(見圖3)。試驗在40分鐘后停止。在40分鐘時CO濃度仍在降低，并且一旦有進一步的反應時間可進一步降低。據(jù)信本發(fā)明的顆粒使CO和NO催化降級。
在本申請中引用了一些公開文獻。這些文獻的全部內(nèi)容作為參考結(jié)合到本申請中以更詳細地描述與本發(fā)明有關(guān)的技術(shù)情況。
對本領(lǐng)域技術(shù)人員來說顯而易見的是可以對本發(fā)明進行各種改進和改變而不會脫離本發(fā)明的范圍和實質(zhì)。本發(fā)明的其它實施方案對本領(lǐng)域技術(shù)人員來說根據(jù)這里所公開的本發(fā)明的說明書和實施是顯而易見的。本說明書和實施例只是說明性的，本發(fā)明的真實范圍和實質(zhì)由權(quán)利要求指明。
權(quán)利要求
1.一種用于制造增強的吸附劑和/或增強的催化顆粒和/或用于制造催化顆粒的方法，該方法包括下列步驟(a)從裝有吸附劑和/或催化顆粒的封閉的室除去有效量的空氣，其中所得到的室壓小于1個大氣壓；(b)用惰性氣體將室壓升到至少1個大氣壓；(c)使顆粒與具有足夠能量的能量束接觸一段足夠的時間以增強顆粒的吸附和/或催化性能和/或產(chǎn)生顆粒的催化性能。
2.權(quán)利要求1的方法，其中該顆粒包括一種氧化物顆粒或活性炭。
3.權(quán)利要求1的方法，其中該顆粒包括一種金屬氧化物、一種硅的氧化物或活性炭。
4.權(quán)利要求1的方法，其中該顆粒包括氧化鋁、二氧化鈦、氧化銅、五氧化二釩、二氧化硅、二氧化錳、氧化鐵、氧化鋅、活性炭或沸石。
5.權(quán)利要求1的方法，其中該顆粒包括氧化鋁。
6.權(quán)利要求5的方法，進一步包括一種第二顆粒，所述第二顆粒為二氧化鈦、氧化銅、五氧化二釩、二氧化硅、二氧化錳、氧化鐵、氧化鋅、活性炭或沸石。
7.權(quán)利要求1的方法，其中該顆粒包括氧化鋁和活性炭。
8. 權(quán)利要求7的方法，其中該顆粒進一步包括二氧化硅，而且其中活性炭是煤基和椰基活性炭的混合物。
9.權(quán)利要求1的方法，其中該顆粒是較小顆粒和粘合劑的附聚體。
10.權(quán)利要求9的方法，其中較小的顆粒具有不同的組成類型。
11.權(quán)利要求1的方法，其中步驟(b)的室表壓為1psi-5000psi。
12.權(quán)利要求1的方法，其中步驟(b)的室表壓為至少100psi，并且在步驟(c)后進一步包括室壓快速降低以增加顆粒的表面積的步驟。
13.權(quán)利要求12的方法，其中步驟(b)的室表壓為至少5000psi。
14.權(quán)利要求1的方法，其中惰性氣體是氬氣。
15.權(quán)利要求1的方法，其中能量束是離子或電子束。
16.權(quán)利要求1的方法，其中該方法制造一種室溫催化顆粒。
17.一種用于制造增強的吸附劑和/或增強的催化顆粒和/或用于制造催化顆粒的方法，該方法包括將氧移植入吸附劑和/或催化顆粒中。
18.權(quán)利要求17的方法，其中該方法制造室溫催化顆粒。
19.權(quán)利要求17的方法，還包括在該顆粒上增加電荷。
20.根據(jù)權(quán)利要求1的方法制造的顆粒。
21.根據(jù)權(quán)利要求4的方法制造的顆粒。
22.根據(jù)權(quán)利要求5的方法制造的顆粒。
23.根據(jù)權(quán)利要求6的方法制造的顆粒。
24.根據(jù)權(quán)利要求12的方法制造的顆粒。
25.根據(jù)權(quán)利要求17的方法制造的顆粒。
26.增強的吸收劑和/或增強的催化顆粒和/或催化顆粒，該顆粒包括一種吸附劑顆粒，該顆粒已被處理以提供過量的氧，該氧至少移植在顆粒的表面上，靠此形成增強的吸附劑和/或增強的催化顆粒和/或催化顆粒。
27.權(quán)利要求26的移植了氧的顆粒，其中移植了氧的顆粒在顆粒的表面氧原子百分比與非氧原子的百分比的比率，與初始的未移植氧的顆粒相比，是至少1.5倍，該表面特性由ESCA分光計測定。
28.權(quán)利要求26的移植了氧的顆粒，其中該顆粒包括活性碳，而且移植了氧的碳的氧與碳的比與初始未移植氧的碳相比，是至少6倍。
29.權(quán)利要求26的移植了氧的顆粒，其中該顆粒包括氧化鋁，而且移植了氧的氧化鋁的氧與鋁的比與初始未移植氧的氧化鋁相比，是至少2倍。
30.用于粘合吸附劑和/或催化顆粒以制造附聚的顆粒的粘合劑，該粘合劑包含膠體氧化鋁和酸。
31.權(quán)利要求30的粘合劑，其中所說的酸是硝酸。
32.用于粘合吸附劑和/或催化顆粒的方法，該方法包括以下步驟(a)使膠體氧化鋁與顆粒和一種酸混合；(b)將該混合物攪拌均勻；和(c)將該混合物加熱足夠的時間以使混合物中的氧化鋁交聯(lián)。
33.權(quán)利要求32的方法，其中該膠體氧化鋁占混合物的重量的20％至99％。
34.權(quán)利要求32的方法，其中所說的酸是硝酸。
35.一種減少或消除液體或氣體物流中的污染物的量的方法，該方法包括使權(quán)利要求20的顆粒與該物流中的污染物接觸足夠的時間以減少或消除物流中的污染物量。
36.權(quán)利要求35的方法，其中該物料流是液體。
37.權(quán)利要求35的方法，其中該物料流是水。
38.權(quán)利要求35的方法，其中該物料流是氣體。
39.權(quán)利要求35的方法，其中該物料流是空氣。
40.權(quán)利要求35的方法，其中該污染物是有機化合物。
41.權(quán)利要求35的方法，其中該污染物是重金屬。
42.權(quán)利要求35的方法，其中該污染物是一氧化碳或者氮或硫的氧化物。
43.權(quán)利要求35的方法，其中該污染物是丙酮、氨、苯、一氧化碳、氯、1，4-二噁烷、乙醇、乙烯、甲醛、氰化氫、硫化氫、甲醇、甲基·乙基、酮、二氯甲烷、氧化氮、丙烯、苯乙烯、二氧化硫、甲苯、氯乙烯、砷、鈣、氯、DBCP、鐵、鉛、磷酸鹽、氡、硒、鈾。
44.一種將液體或氣體物流中的污染物吸附到吸附劑顆粒上的方法，該方法包括使權(quán)利要求20的顆粒與物流中的污染物接觸一段足夠的時間以吸附污染物。
45.一種催化烴降解的方法，該方法包括使烴與權(quán)利要求20的顆粒接觸足夠的時間以催化烴的降解。
46.權(quán)利要求45的方法，其中該催化反應在室溫下進行。
47.一種通過催化從氣態(tài)物流中減少或消除污染物的量的方法，該方法包括使權(quán)利要求20的顆粒與含有污染物的氣態(tài)物流接觸足夠的時間來減少或消除污染物的量，該污染物包括氮的氧化物，硫的氧化物，一氧化碳，或它們的混合物。
48.權(quán)利要求47的方法，其中催化反應在室溫下進行。
49.權(quán)利要求47的方法，其中該污染物包含氮的氧化物或一氧化碳。
50.一種用于制造增強的吸附劑和/或增強的催化顆粒和/或制造催化顆粒的設(shè)備，該設(shè)備包括(a)用于容納封閉系統(tǒng)中的顆粒的室裝置，有進氣口、出氣口和靶板，所述室裝置能夠保持真空和正壓；(b)用于經(jīng)進氣口提供惰性氣體到所述室裝置的裝置；(c)用于從所述室裝置排出有效量的環(huán)境空氣以在室裝置內(nèi)產(chǎn)生真空的裝置；和(d)用于提供能量束給所述室裝置的裝置，所述能量束裝置出口對準靶板。
51.權(quán)利要求50的裝置，其中能量束裝置產(chǎn)生離子或電子束。
52.一種用于增加吸附劑和/或催化顆粒的表面積的方法，該方法包括下列步驟(a)用惰性氣體升高一個封閉室的室表壓到至少100psi，所述封閉室裝有吸附劑和/或催化顆粒，和(b)使室壓快速降低以此增加顆粒的表面積。
53.權(quán)利要求52的方法，其中在步驟(a)中的壓力至少5,000psi。
54.權(quán)利要求52的方法，其中該表面積增加至少20％。
55.一種制造增強的吸附劑和/或增強的催化顆粒和/或制造催化顆粒的方法，該方法包括下列步驟(a)使吸附劑和/或催化顆粒與具有足夠能量的能量束接觸足夠的時間以增強顆粒的吸附和/或顆粒的催化性能和/或產(chǎn)生顆粒的催化性能。
56.權(quán)利要求55的方法，其中該方法是連續(xù)的。
全文摘要
一種用于制造增強的吸附劑和/或增強的催化顆粒和/或制造催化顆粒的方法,該方法包括下列步驟:(a)從裝有吸附劑和/或催化顆粒的封閉的室除去有效量的空氣,其中所得到的室壓小于1個大氣壓;(b)用惰性氣體使室壓升到至少一個大氣壓;(c)使顆粒與具有足夠能量的能量束接觸足夠的時間以增強顆粒的吸附和/或催化性能和/或產(chǎn)生顆粒的催化性能。還只針對步驟(c)提供了一種連續(xù)的方法。還公開了吸附劑和/或催化顆粒,包括室溫催化在內(nèi)的減少或去除污染物的方法,顆粒粘合劑,本發(fā)明的設(shè)備,以及增加吸附劑和/或催化顆粒的表面積的方法。
文檔編號C01B31/08GK1188427SQ96194898
公開日1998年7月22日 申請日期1996年4月17日 優(yōu)先權(quán)日1996年4月17日
發(fā)明者M·L·莫斯科維茨, B·E·克內(nèi)爾 申請人:計劃地球工業(yè)公司