(57)【要約】特定のゼオライトを備えた、ハニカムなどのフロースルー基材。このフロースルー基材は、例えば、気体流などの流体から重金属を除去するのに使用することができる。【特許請求の範囲】
【請求項１】
流体から重金属を除去する方法において、
実質的に硫黄を含まず、実質的に活性炭を含まず、かつ該フロースルー基材上にコーティングとしてゼオライトを配置して備えたフロースルー基材であって、３．０オングストローム以上の最小チャネル開口を有するフロースルー基材を提供するステップ、および、
重金属を含む流体を、前記フロースルー基材に接触させるステップ、
を含むことを特徴とする方法。
【請求項２】
前記ゼオライトが、Ａ型ゼオライト、Ｘ型ゼオライト、Ｙ型ゼオライト、Ｌ型ゼオライト、ＺＳＭ−５、およびこれらの組合せ、から選択されることを特徴とする請求項１記載の方法。
【請求項３】
前記ゼオライトが、水素、ナトリウム、アンモニウム、カリウム、カルシウム、および鉄、から選択された陽イオンを有することを特徴とする請求項１記載の方法。
【請求項４】
ゼオライトのＳｉＯ2／Ａｌ2Ｏ3モル比が５以上であることを特徴とする請求項１記載の方法。
【請求項５】
前記流体を前記フロースルー基材に接触させる前に、該流体内の元素水銀の少なくとも一部を酸化するステップをさらに含むことを特徴とする請求項１記載の方法。
【請求項６】
基材において、
３．０オングストローム以上の最小チャネル開口を有しているフロースルー型ハニカム構造であって、該フロースルー型ハニカム構造上にコーティングとして配置されたゼオライトと、アルカリ金属、アルカリ土類金属、水素、およびアンモニウムから選択された陽イオンとを有する、フロースルー型ハニカム構造、
を備え、前記基材が実質的に硫黄および活性炭を含まないものであることを特徴とする基材。
【請求項７】
前記ゼオライトがキレート化合物を含むことを特徴とする請求項６記載の基材。
【請求項８】
前記キレート化合物が有機キレートを含むことを特徴とする請求項７記載の基材。
【発明の詳細な説明】
【関連出願の説明】
【０００１】
本出願は、２０１０年７月２１日に出願された米国特許出願第１２／８４０，５４２号の優先権の利益を主張するものである。
【技術分野】
【０００２】
本開示は、例えば、流体から重金属を除去するのに有用な、ハニカムなどのフロースルー基材に関する。
【背景技術】
【０００３】
重金属の排出は、人の健康に危険を及ぼす可能性があることから、重要度の高い環境問題となっている。石炭および都市固形廃棄物が燃焼する間に、例えば、高揮発性により蒸気相に変わる重金属もある。一旦大気に排出されると、重金属は環境内に残って長期間の汚染を発生させる可能性がある。
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００４】
多くの現在提案されている汚染対策技術は、特にユーティリティ産業での排ガス放出による重金属の気相排出を効果的に制御することができない。例えば、種々の吸収剤を使用した吸着、直接の炭素注入、排ガス脱硫技術（ＦＧＤ）、湿式スクラバ、湿式ろ過などの水銀排出制御技術は、未だ研究段階に限られている。
【課題を解決するための手段】
【０００５】
ここで本発明者らは、例えば流体から重金属を捕集するのに有用な、硫黄を使用していない新たな材料を作り出した。本発明の実施形態は、実質的に硫黄を含まず、かつ最小チャネル開口が３．０オングストローム以上であるゼオライトを備えた、ハニカムなどのフロースルー基材に関する。
【０００６】
このフロースルー基材は、例えば、気体流などの流体から重金属を除去するのに使用することができる。
【発明を実施するための形態】
【０００７】
本発明の第１の実施形態は、３．０オングストローム以上の最小チャネル開口とアルカリ金属、アルカリ土類金属、水素、およびアンモニウムから選択された陽イオンとを有するゼオライトを備えた、フロースルー基材であり、このフロースルー基材は実質的に硫黄を含まないことを特徴とする。
【０００８】
第２の実施形態は、キレート化合物を含浸したゼオライトを備えたフロースルー基材である。
【０００９】
第３の実施形態は、流体から重金属を除去する方法であり、この方法は、フロースルー基材を提供するステップであって、このフロースルー基材が、実質的に硫黄を含まず、かつ最小チャネル開口が３．０オングストローム以上であるゼオライトを備えたものであるステップ、および、重金属を含む流体を、このフロースルー基材に接触させるステップ、を含む。
【００１０】
本発明の任意の実施形態における例示的なフロースルー基材は、ガラス、ガラスセラミック、セラミック、無機セメント、金属、またはポリマーを含んだ基材を含み、これらの組合せを含む。いくつかの基材材料の例として、コージェライト、ムライト、粘土、マグネシア、金属酸化物、タルク、ジルコン、ジルコニア、ジルコン酸塩、ジルコニア‐スピネル、マグネシウムアルミノケイ酸塩、スピネル、ゼオライト、アルミナ、シリカ、ケイ酸塩、ホウ化物、アルミナ‐チタン酸塩、アルミノケイ酸塩、例えば磁器、リチウムアルミノケイ酸塩、アルミナシリカ、長石、チタニア、溶融シリカ、窒化物（窒化ケイ素など）、ホウ化物、炭化物（炭化ケイ素など）、窒化ケイ素、金属炭酸塩、金属リン酸塩が挙げられ、このときの金属は、例えば、Ｃａ、Ｍｇ、Ａｌ、Ｂ、Ｆｅ、Ｔｉ、Ｚｎ、またはこれらの組合せでもよい。
【００１１】
さらに無機セメントの例として、ポルトランドセメントブレンド、例えばポルトランド高炉セメント、ポルトランドフライアッシュセメント、ポルトランドポゾランセメント、ポルトランドシリカフュームセメント、メーソンリーセメント、膨張性セメント、白色混合セメント（white blended cement）、着色セメント、または超微粒子セメントが挙げられ、あるいは、非ポルトランド水硬性セメント、例えばポゾラン石灰セメント、スラグ石灰セメント、高硫酸塩セメント、アルミン酸カルシウムセメント、スルホアルミン酸カルシウムセメント、天然セメント、またはジオポリマーセメントが挙げられる。
【００１２】
本発明の任意の実施形態における例示的なフロースルー基材は、さらにポリマー基材を含んでもよい。ポリマー基材は線形または架橋でもよく、さらに例えばエポキシ樹脂、ポリアミド、ポリイミド、またはフェノール樹脂などの、有機ポリマーや、あるいは、メチルまたはフェニルシリコーン、およびこれらの組合せなどの、シリコーンポリマーを含み得る。
【００１３】
フロースルー基材は多孔質でもよいが、このフロースルー基材を、例えば同様に多孔質とし得る無機材料から成る１以上のコーティングを備えたものとしてもよい。無機材料のコーティングを、例えば無機材料のウォッシュコートとして設けてもよい。例示的な無機コーティング材料としては、コージェライト、アルミナ（アルファアルミナおよびガンマアルミナなど）、ムライト、チタン酸アルミニウム、チタニア、ジルコニア、セリア粒子、シリカ、ゼオライト、およびこれらの混合物が挙げられる。
【００１４】
いくつかの実施形態において、フロースルー基材は、表面積が１００ｍ2／ｇ以上、２００ｍ2／ｇ以上、３００ｍ2／ｇ以上、４００ｍ2／ｇ以上、または５００ｍ2／ｇ以上の表面を含む。
【００１５】
本書において使用される「フロースルー基材」という用語は、流体流を本体に通して流すことが可能な、直線または蛇行チャネル、および／または多孔質網などの、内部通路を備えた成形体である。フロースルー基材の寸法は、流れの方向において、入口から出口まで少なくとも１ｃｍ、少なくとも２ｃｍ、少なくとも３ｃｍ、少なくとも４ｃｍ、少なくとも５ｃｍ、少なくとも６ｃｍ、少なくとも７ｃｍ、少なくとも８ｃｍ、少なくとも９ｃｍ、または少なくとも１０ｃｍである。
【００１６】
いくつかの実施形態において、フロースルー基材は、入口端部と、出口端部と、入口端部から出口端部まで延在している内部チャネルとを備えた、ハニカム構造を有する。いくつかの実施形態において、ハニカムは入口端部から出口端部まで延在している多数のセルを備え、これらのセルは交差しているセル壁により画成されている。ハニカム基材は随意的に、壁を通過して流れる構造を与えるためにハニカム基材の１以上のセル端部を選択的に閉塞して、流体流とセル壁との間の接触をより密接なものとできるようにしてもよい。
【００１７】
フロースルー基材は、任意の適切な技術を用いて作製することができる。例えば、フロースルー基材は、バッチ混合物を用意し、この混合物をハニカム形状を形成する金型に通して押し出し、乾燥させ、さらに随意的にフロースルー基材を焼成することによって、作製することができる。
【００１８】
例えば、バッチ混合物は、セラミック、ガラスセラミック、ガラス、およびこれらの組合せから成る、例えば主焼結相組成物を含む、所望の焼結相セラミック組成物を形成するのに十分な無機バッチ材料の組合せから成るものでもよい。本書では、ガラス、セラミック、および／またはガラスセラミック組成物の組合せとは、混合物または合成物など、物理的および／または化学的組合せを含むことを理解されたい。バッチ混合物材料の例としては、フロースルー基材の組成物関連で上述した、例えば、ガラス、ガラスセラミック、セラミック、または無機セメント材料が挙げられる。いくつかの実施形態においてバッチ混合物は、酸化物ガラス、酸化物セラミック、または他の耐火性材料を含んでもよい。無機バッチ混合物内で使用するのに適した、例示的な限定するものではない無機材料としては、酸素含有鉱物または酸素含有塩、粘土、ゼオライト、タルク、コージェライト、チタン酸塩、チタン酸アルミニウム、ムライト、酸化マグネシウム源、ジルコン、ジルコン酸塩、ジルコニア、ジルコニアスピネル、スピネル、アルミナおよびその前駆体を含んだアルミナ形成源、シリカおよびその前駆体を含んだシリカ形成源、ケイ酸塩、アルミン酸塩、アルミノケイ酸塩、カオリン、フライアッシュ、リチウムアルミノケイ酸塩、アルミナシリカ、アルミノケイ酸塩繊維、ケイ酸アルミニウムマグネシウム、アルミナ三水和物、長石、ベーマイト、アタパルジャイト、チタニア、溶融シリカ、窒化物、炭化物、炭酸塩、ホウ化物（例えば、炭化ケイ素、窒化ケイ素）またはこれらの組合せが挙げられる。
【００１９】
無機バッチ混合物は、１以上の添加剤成分をさらに含んでもよいことを理解されたい。いくつかの実施形態において、無機バッチ混合物は、例えばホウケイ酸ガラスなどの無機バインダを含んでもよい。
【００２０】
バインダ成分は、有機バインダ、無機バインダ、または両方の組合せを含み得る。適切な有機バインダとしては、メチルセルロース、エチルヒドロキシエチルセルロース、ヒドロキシブチルセルロース、ヒドロキシブチルメチルセルロース、ヒドロキシエチルセルロース、ヒドロキシメチルセルロース、ヒドロキシプロピルセルロース、ヒドロキシプロピルメチルセルロース、ヒドロキシエチルメチルセルロース、カルボキシメチルセルロースナトリウム、メチルセルロース誘導体、ヒドロキシエチルアクリレート、ポリビニルアルコール、およびこれらの組合せなどの、水溶性セルロースエーテルバインダが挙げられる。
【００２１】
いくつかの実施形態において、フロースルー基材は、例えばセラミック、ガラス、または金属の、繊維またはウィスカなど、繊維状充填材を含み得る。
【００２２】
流動可能な濃度またはペースト状の濃度をバッチ混合物に与える１つの液体溶媒は水であるが、溶解作用を呈する他の液体溶媒を適切な一時的な有機バインダに対して使用することも可能であろうことを理解されたい。液体溶媒成分の量は、最適な取扱い特性を与えるよう、またバッチ混合物内の他の成分と適合するよう、変化させてもよい。
【００２３】
液体溶媒およびバインダに加えて、バッチ混合物は１以上の随意的な成形剤または加工助剤をさらに含んでもよい。例示的な成形剤または加工助剤、あるいは成形用または加工用の添加剤として、潤滑剤、イオン性界面活性剤、可塑剤、および焼結助剤を挙げることができる。例示的な潤滑剤は、パラフィン系化合物および／または芳香族化合物および／または脂環式化合物を含め、ステアリン酸またはオレイン酸、ステアリン酸ナトリウム、約２５０〜１０００の分子量の石油などの、炭化水素酸を含み得る。他の有用な油は、３Ｍ社からの３ｉｎ１油またはニュージャージー州ウエイン（Wayne, N.J）のReckitt and Coleman Inc.からの３ｉｎ１家庭用油、ポリ（アルファオレイン）系、エステル系、ポリアルキレングリコール系、ポリブテン系、シリコーン系、ポリフェニルエーテル系、ＣＴＦＥ油、および他の市販の油の合成潤滑油である。ひまわり油、ごま油、ピーナッツ油、大豆油などの、植物油も有用である。例示的な可塑剤としてグリセリンを挙げることができる。
【００２４】
フロースルー基材の例は、米国特許第３，８８５，９７７号明細書、および同第３，７９０，６５４号明細書に開示されており、この両方の内容は参照することにより本書に組み込まれる。
【００２５】
いくつかの実施形態において、フロースルー基材は実質的に硫黄を含まない。この文脈での用語「硫黄」とは、元素硫黄と硫黄含有化合物とを含む。これらのうちいくつかの実施形態では、フロースルー基材は硫黄を含まないものである。これらのうち他の実施形態では、フロースルー基材が含む硫黄は、重量で１％未満、０．５％未満、または０．１％未満であり、硫黄含有化合物の場合には硫黄原子に基づいて計算される。
【００２６】
いくつかの実施形態において、フロースルー基材は実質的に活性炭を含まない。これらのうちいくつかの実施形態では、フロースルー基材は活性炭を含まないものである。これらのうち他の実施形態では、フロースルー基材が含む活性炭は、重量で１０％未満、５％未満、３％未満、１％未満、または０．１％未満である。
【００２７】
いくつかの実施形態において、フロースルー基材は、ゼオライトを含むコーティングで被覆される。本書において使用される「コーティング」という用語は、ゼオライトがフロースルー基材の露出表面上に配置されることを意味する。コーティングは、フロースルー基材の表面の全体または一部を被覆してもよいし、また基材の表面が多孔質である場合には、任意の程度まで基材に含浸させてもよい。例えばコーティングは、フロースルー基材の内部チャネル表面、およびフロースルー基材の任意の外側表面を被覆してもよい。いくつかの実施形態においてゼオライトは、フロースルー基材表面の全体または一部に亘って、中断されることのない連続的なコーティングの形である。他の実施形態において、ゼオライトのコーティングは、クラック、ピンホール、または任意の他の不連続性を有する。コーティングはさらに、ゼオライトに加えて任意の他の適切な材料を含んでもよい。
【００２８】
いくつかの実施形態において、ゼオライトの少なくとも一部はフロースルー基材の少なくとも一部と化学結合している。この文脈および他の文脈における「少なくとも一部」という用語は、説明されている材料のいくらかまたは全てを称する。すなわち、これらの実施形態においては、ゼオライトのいくらかまたは全てが、フロースルー基材のいくらかまたは全てと化学結合し得る。
【００２９】
いくつかの実施形態においてゼオライトは、例えばバッチ混合物内に含まれるようなときには、フロースルー基材全体に亘って均質的に分布される。
【００３０】
ゼオライトは、全ての角で陰イオンが強力に結合している四面体シリカまたはアルミナから成る３次元の結晶骨格を有している。ゼオライト構造は（−Ｓｉ−Ｏ−Ａｌ−）の結合を含有し、これらの結合が、その特定のゼオライトが関連する化学組成および結晶構造に応じて、均一な直径の表面孔を形成しかつ個別のサイズおよび形状の規則的な内部キャビティおよびチャネルを包囲する。格子に緩く結合された、すなわちイオン交換に関与し得る陽イオンを、包囲されたキャビティは含有し得る。
【００３１】
実施形態では、最小チャネル開口が３．０オングストローム以上のゼオライトを備え、例えば最小チャネル開口は、５．０オングストローム以上、６．０オングストローム以上、または７．０オングストローム以上である。３．０オングストローム以上の最小チャネル開口とは、ゼオライトが３．０オングストローム未満の開口のチャネルを有さないことを意味する。例えば、モルデナイトのチャネル開口は６．５×７．０オングストロームおよび２．６×５．７オングストロームであるため、その少なくとも１つのチャネル開口は３．０オングストローム未満である。いくつかの実施形態において、チャネル開口は３．０オングストローム以上かつ２０オングストローム未満である。
【００３２】
種々のゼオライト骨格におけるチャネル開口の例は、参照することにより本書に組み込まれるアトラス・オブ・ゼオライト・ストラクチャー・タイプス（Atlas of Zeolite Structure Types；Meier, W.M. and Olson, D.H. London: Butterworth-Heinemann, 1992）の中で見つけることができる。
【００３３】
いくつかの実施形態において、ゼオライトのＳｉＯ2／Ａｌ2Ｏ3は５以上、例えば、３０以上、６０以上、８０以上、９０以上、または１００以上である。
【００３４】
いくつかの実施形態において、ゼオライトは、Ａ型ゼオライト、Ｘ型ゼオライト、Ｙ型ゼオライト、Ｌ型ゼオライト、ＺＳＭ−５、およびこれらの組合せから選択される。
【００３５】
いくつかの実施形態において、ゼオライトは、アルカリ金属、アルカリ土類金属、水素、ナトリウム、鉄、カリウム、カルシウム、およびアンモニウムから選択された、陽イオンを含有し得る。
【００３６】
いくつかの実施形態において、ゼオライトをキレート化合物で含浸してもよい。キレート化合物は、例えば、ＥＤＴＡなどの有機キレートでもよい。
【００３７】
ゼオライト自体は、例えば０．０１ｍ2／ｇから５００ｍ2／ｇまでに至る表面積など、画成された表面積を含み得る。いくつかの実施形態においてゼオライトは、３００ｍ2／ｇ以下、２００ｍ2／ｇ以下、１００ｍ2／ｇ以下、５０ｍ2／ｇ以下、１０ｍ2／ｇ以下、または５ｍ2／ｇ以下の表面積を有している。
【００３８】
フロースルー基材は任意の適切な技術で作製することができる。いくつかの実施形態において、フロースルー基材は、最小チャネル開口が３．０オングストロームを超えるゼオライトをバッチ混合物と混合させてゼオライト含有のバッチ混合物を提供するステップ、および、ゼオライト含有のバッチ混合物をフロースルー基材に成形するステップ、を含む方法で作製することができる。
【００３９】
別の実施形態において、フロースルー基材は、フロースルー基材を提供するステップ、フロースルー基材を、最小チャネル開口が３．０オングストロームのゼオライトで被覆するステップ、を含む方法で作製してもよい。
【００４０】
フロースルー基材をゼオライトで被覆する際には、ゼオライト溶液または懸濁液を含むウォッシュコートをフロースルー基材に塗布することによるものなど、任意の適切な技術を用いることができる。例として、ゼオライトは、ゼオライトを含む溶液または懸濁液内にフロースルー基材を浸すことによって、あるいはゼオライトを含む溶液または懸濁液をフロースルー基材に噴霧することによって、塗布することができる。
【００４１】
フロースルー基材上に形成されるゼオライトの最終的な量は、フロースルー基材に保持されるゼオライトの量に依存する。フロースルー基材に保持されるゼオライトの量は、例えば、フロースルー基材を２回以上ゼオライトと接触させ、この接触させるステップとステップとの間でフロースルー基材を乾燥させることによって増加させることができる。さらに、基材によって保持されるゼオライトの量は、フロースルー基材の全体の空隙率を単に変化させることによって制御してもよい（例えば、空隙率を増加させると、フロースルー基材に保持されるゼオライトの量が増加する）。
【００４２】
ハニカムなどの本発明の任意のフロースルー基材は、例えば、流体との接触を通じて流体から任意の汚染物質を収着するために使用することができる。例えば、流体流を、被覆されたフロースルー基材の内部通路に入口端部から出口端部まで通過させることができる。流体流は、気体状のものでもよいし、あるいは液体状のものでもよい。気体または液体は、例えば気体流または液体流中の固体粒子や、あるいは気体流中の液滴など、別の相をさらに含有し得る。気体流の例としては、石炭燃焼排ガス（瀝青炭および準瀝青炭のようなものまたは褐炭などからの）や、石炭ガス化プロセスにおいて生成される合成ガス流が挙げられる。
【００４３】
いくつかの実施形態において、流体流の温度は、１００℃から３００℃までの範囲内、例えば、１５０℃、２００℃、または２５０℃である。
【００４４】
「吸着する」、「収着」、および「吸着される」という用語は、被覆されたフロースルー基材上への汚染物質の、物理的な、または化学的な、あるいは物理的かつ化学的な、吸着、収着、または他の取込みを称する。
【００４５】
吸着される汚染物質は、例えば、流体流内の３ｗｔ％以下の汚染物質、例えば、２ｗｔ％以下、または１ｗｔ％以下の汚染物質を含む。汚染物質はさらに、例えば、流体流内の１０，０００μｇ／ｍ3以下の汚染物質を含み得る。汚染物質の例には重金属が含まれる。「重金属」という用語、および本書において特定金属を名前により言及した場合には、その金属の元素の形態の他、酸化状態を含む。重金属の収着は、すなわちその金属の元素形態の収着の他、その金属を含む任意の有機または無機の化合物または組成物の収着を含む。
【００４６】
吸着され得る重金属の例としては、カドミウム、水銀、クロム、鉛、バリウム、ベリリウム、およびこれらの元素を含む化学的な化合物または組成物が挙げられる。例えば、金属水銀は元素（Ｈｇ0）の状態のものでもよいし、あるいは酸化状態（Ｈｇ+またはＨｇ2+）のものでもよい。酸化水銀の形の例としては、ＨｇＯおよびハロゲン化水銀、例えばＨｇ2Ｃｌ2およびＨｇＣｌ2が挙げられる。他の例示的な金属汚染物質としては、ニッケル、コバルト、バナジウム、亜鉛、銅、マンガン、アンチモン、銀、およびタリウムの他、これらを含む有機または無機の化合物または組成物が挙げられる。さらなる汚染物質としては、元素としての、および任意の酸化状態での、ヒ素およびセレンが挙げられ、ヒ素またはセレンを含む有機または無機の化合物または組成物を含む。
【００４７】
元素水銀が流体流内に存在している場合、この流体流を酸化フロースルー基材と接触させてもよい。酸化フロースルー基材は、流体流内に存在している元素水銀の少なくとも一部を酸化するのに適している。いくつかの実施形態において、このステップは、ゼオライトを含むフロースルー基材に流体を接触させる前に行われる。例えば、酸化フロースルー基材を、流体流内においてゼオライトを含むフロースルー基材の前に置いてもよい。酸化フロースルー基材は、ＭｎＯ2、ＭｎＯ、ＣｅＯ2、または他の遷移金属を含み得る。いくつかの実施形態において、酸化フロースルー基材はCormetech社のＴｉＯ2−Ｖ2Ｏ5系触媒基材である。他の実施形態においては、ゼオライトを含むフロースルー基材が、流体流内に存在している元素水銀を酸化するよう機能する、例えばＣｅn+、Ｖn+、Ｍｎn+、またはＴｉn+などの酸化金属をさらに含んでもよい。
【００４８】
Ｈｇn+の収着は陽イオンの交換によって起こる。流体流内に存在しているＨｇn+は、ゼオライト内に存在している陽イオンと位置を交換する。いくつかの実施形態において、Ｈｇn+はゼオライトとともに錯体を形成し、ゼオライトのキャビティ内に捕捉される。
【００４９】
汚染物質は、合成物上に吸着することが可能な、いかなる相のものでもよい。すなわち汚染物質は、例えば、気体流体流内に液体として存在しているものでもよいし、あるいは液体流体流内に液体として存在しているものでもよい。汚染物質は、あるいは、気体流体流または液体流体流内に気相の汚染物質として存在するものでもよい。
【００５０】
ハニカムなどの本発明のフロースルー基材は、任意の適切なシステム環境に組み込むことができるし、あるいは任意の適切なシステム環境で使用することができる。
【実施例１】
【００５１】
表１は、例１〜１４のゼオライトのデータを記載したものである。例４および７のゼオライトは、オハイオ州グローブシティの東ソーアメリカ社（Tosoh America, Grove City, OH）により供給され、他のゼオライトはペンシルベニア州コンショホッケンのゼオリスト・インターナショナル社（Zeolyst International, Conshohocken, PA）により供給された。例１のゼオライト顆粒は以下のようにして用意した。すなわち、４０ｇのＹ型ゼオライト粉末（ＦＡＵ）ＣＢＶ１００、ナトリウム陽イオンを、アルミナに対するシリカの割合５．１で（ペンシルベニア州コンショホッケン、ゼオリスト・インターナショナル社により供給）、５０ｇの脱イオン水とともに２０ｇのコロイドアルミナ（マサチューセッツ州アシュランドのNyacol Nano Technologies, Inc.により供給された、製品コードＡＬ２０、Ａｌ2Ｏ3２０％、ｐＨ〜３．８）と混合した。得られたスラリーを小さいブレンダ内で２度の休止を挟んで２分間ブレンドし、十分に混合されたスラリーを生成した。スラリーをパイレックス（登録商標）のガラス皿に移して１２５℃の空気循環オーブン内に１６時間置き、材料を乾燥させた。乾燥したゼオライト材料を石英るつぼ内に置いて１００℃／ｈで５５０℃まで加熱し、５時間保持した後に室温まで冷却した。焼成された材料をすりつぶし、さらに篩にかけて、表２に示したように−３５／＋１４０メッシュまたは−３５／＋８０メッシュとした。他の例のゼオライト顆粒は、この同じ手順に従い、かつ表２に示されている量のゼオライト、コロイドアルミナ、および水を含有する。
【表１】
2013533112.tif 000002
【表２】
2013533112.tif 000003
【００５２】
注：ａ‐１０％のＡｌ2Ｏバインダを含む顆粒、−３５〜＋８０メッシュ、空気中で４時間５５０℃まで焼成
ｂ‐−３５〜＋１４０メッシュのコージェライト顆粒内に分散された、受け入れたままの粉末（焼成されていない）
ｃ‐模擬排ガスから捕集されたＨｇ
ｄ‐１０％のＡｌ2Ｏバインダを含む顆粒、−３５〜＋１４０メッシュ、空気中で４時間５５０℃まで焼成
例１〜１４のテストサンプルは以下のように用意された。すなわち、ペンシルベニア州クエーカータウンのナショナル・サイエンティフィック社（National Scientific Co., Inc., Quakertown PA）から石英管を内径７．００ｍｍ×外径９．５０ｍｍの管で購入した。この管を１５ｃｍの長さに切断し、一端部から約３ｃｍのところにくぼみを炎で加工して設けた。このくぼみは管の略半分まで突出し、管の中に詰め込まれる石英ウールや粉末サンプルのためのストッパーとして機能した。管の各端部を炎で研磨し、滑らかな表面を得た。次に、石英ウール（イリノイ州ディアフィールド（Deerfield, IL）のGrace Davison Discovery Sciences社、製品コード４０３３）を、使い捨ての木製ロッドを用いて管の中に押し込んだ。十分なウールを使用して、管の約２ｃｍの長さを塞いだ。その後、例１〜９および１１〜１４用の管を、上述しかつ表１および２に示したような１．０グラムのゼオライト顆粒で充填した。例１０用の管は、１．０グラムの顆粒状のコージェライト（−３５／＋１４０メッシュ、容積空隙率５０％）とともに分散させた０．１０グラムのゼオライトＺＳＭ−５・ＣＢＶ２８０１４粉末で充填した。石英ウールをその後、ゼオライト顆粒またはコージェライト／ゼオライト材料の上に、管端部から約１ｃｍ以内のところまで詰め込んだ。７５０ｍｌ／ｍｉｎのＮ2ガスを流している間、サンプルの圧力降下は３ｐｓｉ（２０．６８５ｋＰａ）未満であった。
【００５３】
例１〜１４：模擬排ガスからの元素水銀収着（Ｈｇ0）
模擬排ガスを、水蒸気と、水銀と、さらに、ＨＣｌ、ＳＯ2、ＮＯ、ＣＯ2、Ｏ2、およびＮ2含有の予混合気体（ペンシルベニア州ラドナーのエアガス社；Airgas, Inc., Radnor, PA）とを混合して生成した。サンプル管を通過する流量は７５０ｍｌ／ｍｉｎであり、反応炉温度は１５０℃、かつ気体濃度は以下の通りであった。すなわち、ＳＯ2が４００ｐｐｍ、ＨＣｌが３ｐｐｍ、ＮＯが３００ｐｐｍ、Ｏ2が容積で６％、ＣＯ2が容積で１２％、Ｈ2Ｏが容積で１０％、元素Ｈｇ（Ｈｇ0）2が約１６〜１８μｇ／Ｎｍ3（重量で１６〜１８ｐｐｂ）であり、Ｎ2で平衡をとった。水銀の吸収に関し、サンプルを約２〜３時間評価した。水銀の濃度を、PS Analytical社のGalahad Mercury Analyzer（英国、ケント；Kent, England）を使用し、元素水銀濃度と全水銀濃度とを測定するために水銀の形態別分析モジュール（mercury speciation module）で測定した。
【００５４】
表２の結果は、ゼオライト化合物が模擬排ガス流から水銀を除去するのに効果的であったことを示している。本発明によれば、本書において開示されたゼオライト化合物を、流体流から水銀などの重金属を捕集するのに使用することができるハニカムなどのフロースルー基材上にコーティングとして配置してもよい。本発明によれば、本書において開示されたゼオライト化合物をさらに、流体流から水銀などの重金属を捕集するのに使用することができるハニカムなどのフロースルー基材全体に亘って均質的に分布させることもできる。
【００５５】
本発明を、その特定の実例としての実施形態を参照して詳細に説明してきたが、本発明はこれらに限定されると見なされるべきではなく、添付の請求項において画成されるような本発明の幅広い精神および範囲から逸脱しない多くの変更が可能であることを理解されたい。
【国際調査報告】
2013533112.tif 000004
2013533112.tif 000005
2013533112.tif 000006