(57)【要約】活性炭は、非ハロゲン化添加剤、ならびに任意選択でハロゲンおよび／もしくはハロゲン含有化合物に暴露されることによって、より高い熱安定性が与えられる。かかる処理炭素は、燃焼排ガス、特に、約１００℃〜約４２０℃の範囲内の温度を有する燃焼排ガス中の有害物質の含有量を低減する際の使用に適する。【選択図】なし【特許請求の範囲】
【請求項１】
硫黄、硫酸、スルファミン酸、ホウ酸、リン酸、硫酸アンモニウム、尿素、スルファミン酸アンモニウム、リン酸一アンモニウム、リン酸二アンモニウム、メラミン、リン酸メラミン、ホウ酸／ホウ酸塩の組み合わせ、シリカゲル／炭酸ナトリウム、または尿素／ホルムアルデヒドを含む非ハロゲン化添加剤、ならびに任意選択により、ハロゲンおよび／もしくはハロゲン含有化合物に暴露され、かつ以下のもの、すなわち（ｉ）前記非ハロゲン化添加剤、ならびに任意選択により、前記ハロゲンおよび／もしくは前記ハロゲン含有化合物に暴露されていない同じ活性炭の初期のエネルギー放出温度よりも高い初期のエネルギー放出温度、（ｉｉ）暴露されていない同じ活性炭の自立発火温度よりも高い自立発火温度、または（ｉｉｉ）暴露されていない同じ活性炭の早期段階のエネルギー放出値未満の早期段階のエネルギー放出値、のうちの少なくとも１つを有する活性炭。
【請求項２】
前記ハロゲンおよび／または前記ハロゲン含有化合物が、臭素、塩素、フッ素、ヨウ素、臭化アンモニウム、他の窒素含有ハロゲン塩、臭化ナトリウム、臭化カリウム、臭化カルシウム、または他の無機ハロゲン化物塩を含む、請求項１に記載の活性炭。
【請求項３】
活性炭の熱安定性を高めるためのプロセスであって、硫黄、硫酸、スルファミン酸、ホウ酸、リン酸、硫酸アンモニウム、尿素、スルファミン酸アンモニウム、リン酸一アンモニウム、リン酸二アンモニウム、メラミン、リン酸メラミン、ホウ酸／ホウ酸塩の組み合わせ、シリカゲル／炭酸ナトリウム、または尿素／ホルムアルデヒドを含む非ハロゲン化添加剤、ならびに任意選択により、ハロゲンおよび／もしくはハロゲン含有化合物に、前記非ハロゲン化添加剤、ならびに任意選択により、前記ハロゲンおよび／もしくは前記ハロゲン含有化合物に暴露された前記活性炭が、以下のもの、すなわち（ｉ）前記非ハロゲン化添加剤、および任意選択により、前記ハロゲンおよび／もしくは前記ハロゲン含有化合物に曝露される前の同じ活性炭の初期エネルギー放出の温度よりも高い初期エネルギー放出温度、（ｉｉ）暴露される前の同じ活性炭の自立発火温度よりも高い自立発火温度、；または（ｉｉｉ）暴露される前の同じ活性炭の早期段階のエネルギー放出値未満の早期段階のエネルギー放出値、のうちの少なくとも１つを有するのに十分な温度および十分な時間、前記活性炭を暴露することを含むプロセス。
【請求項４】
前記ハロゲンおよび／または前記ハロゲン含有化合物が、臭素、塩素、フッ素、ヨウ素、臭化アンモニウム、他の窒素含有ハロゲン塩、臭化ナトリウム、臭化カリウム、臭化カルシウム、または他の無機臭化物塩を含む、請求項３に記載のプロセス。
【請求項５】
硫黄、硫酸、スルファミン酸、ホウ酸、リン酸、硫酸アンモニウム、尿素、スルファミン酸アンモニウム、リン酸一アンモニウム、リン酸二アンモニウム、メラミン、リン酸メラミン、ホウ酸／ホウ酸塩の組み合わせ、シリカゲル／炭酸ナトリウム、または尿素／ホルムアルデヒドを含む非ハロゲン化添加剤、ならびに任意選択により、ハロゲンおよび／もしくはハロゲン含有化合物に暴露され、約２〜約２０重量％のハロゲンを含み、かつ以下のもの、すなわち（ｉ）前記非ハロゲン化添加剤、ならびに任意選択により、前記ハロゲンおよび／もしくは前記ハロゲン含有化合物に暴露される前の同じ活性炭の初期のエネルギー放出温度よりも高い初期のエネルギー放出温度、（ｉｉ）暴露される前の同じ活性炭の自立発火温度よりも高い自立発火温度、または（ｉｉｉ）暴露される前の同じ活性炭の早期段階のエネルギー放出値未満の早期段階のエネルギー放出値、のうちの少なくとも１つを有する活性炭。
【請求項６】
前記ハロゲンおよび／または前記ハロゲン含有化合物が、臭素、塩素、フッ素、ヨウ素、臭化アンモニウム、他の窒素含有ハロゲン塩、臭化ナトリウム、臭化カリウム、臭化カルシウム、または他の無機臭化物塩を含む、請求項５に記載の活性炭。
【請求項７】
ガス状の有害物質の、かかる物質を含む燃焼排ガスからの大気放出を低減するプロセスであって、硫黄、硫酸、スルファミン酸、ホウ酸、リン酸、硫酸アンモニウム、尿素、スルファミン酸アンモニウム、リン酸一アンモニウム、リン酸二アンモニウム、メラミン、リン酸メラミン、ホウ酸／ホウ酸塩の組み合わせ、シリカゲル／炭酸ナトリウム、または尿素／ホルムアルデヒドを含む非ハロゲン化添加剤、ならびに任意選択により、ハロゲンおよび／もしくはハロゲン含有化合物に暴露された活性炭を前記燃焼排ガスと接触することであって、かつ以下のもの、すなわち（ｉ）前記非ハロゲン化添加剤、ならびに任意選択により、前記ハロゲンおよび／もしくは前記ハロゲン含有化合物に暴露される前の同じ活性炭の初期のエネルギー放出温度よりも高い初期のエネルギー放出温度、（ｉｉ）暴露される前の同じ活性炭の自立発火温度よりも高い自立発火温度、または（ｉｉｉ）暴露される前の同じ活性炭の早期段階のエネルギー放出値未満の早期段階のエネルギー放出値、のうちの少なくとも１つを有する、接触させることを含むプロセス：。
【請求項８】
前記燃焼排ガスが、約１００℃〜約４２０℃の範囲内の温度を有する、請求項７に記載のプロセス。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
工業燃焼排ガスの有害物質含有量を減少させることが望ましく、かつ必要になってきている。有害物質は、公衆衛生および環境に有害な影響を及ぼす可能性がある。産業界と政府が、そのような物質の排出削減に取り組んでおり、良好に進展している。発電所に見られるものなどの石炭燃焼ボイラーからの燃焼排ガスに特別な焦点が当てられている。セメント窯からの排出にも最近、焦点が当てられてきている。しかし、するべきことはまだ多い。有害物質には、微粒子、例えば、飛散灰、酸性ガス、例えば、ＳＯｘ、ＮＯｘ、ならびにダイオキシン類、フラン類、および重金属類などが含まれる。
【背景技術】
【０００２】
有害物質の排出を低減するために使用される方法は、有害物質の性質、要求される最小排出レベル、単位時間あたりに処理される排ガス量および低減法のコストによって決まる。いくつかの有害物質は、機械的手段、例えば、電気集塵機（ＥＳＰ）、繊維性フィルター（ＦＦ）または湿式スクラバーを用いる捕捉および除去によって、ガス状排出物から取り除かれ易い。他の物質は、直接的な機械的除去が難しい。
【０００３】
ガス流からの任意の特定のガス成分の直接的な機械的除去に問題があるとすると、ガス状排出物中に存在する有害なガス物質が、興味深い課題を提示する。しかし、排出物中に微粒子吸着剤を均一に分散させ、浮遊している目標のガス成分に接触させ、捕捉することによって、ガス状排出物から有害なガス成分を除去することが公知であり、工業的に実施されている。これには、ＥＳＰ、ＦＦまたは湿式スクラバーによって、流出蒸気から吸着物とともに吸着剤を機械的に除去することが続く。非常に有効な吸着剤は、粉末活性炭（ＰＡＣ）などの形態の炭素、例えば、セルロース系炭素および石炭系炭素である。このようなＰＡＣは、例えば、修飾の有無にかかわらず使用することができる。修飾されたＰＡＣは、吸着効率を高めることにより、標的有害物質の捕捉を強化することができる。ＰＡＣの修飾は、米国特許第４，４２７，６３０号、同第５，１７９，０５８号、同第６，５１４，９０７号、同第６，９５３，４９４号、米国特許出願公開第２００１／０００２３８７号、同第２００６／００５１２７０号、および同第２００７／０２３４９０２号によって例示されている。セルロース系炭素には、木質材料、ヤシ殻材料、または他の植物性材料に由来する炭素が含まれるが、これらに限定されない。石炭系ＰＡＣには、泥炭、褐炭、瀝青炭、無煙炭、または他の同様の供給源に由来する炭素が含まれるが、これらに限定されない。
【０００４】
工業用途での炭素の使用に伴う問題は、それらの信頼性の低い熱安定性、すなわち、それらが自己発火に抵抗性があるという保証の欠如である。炭素が、暖かいかもしくは熱いガス状排出物の処理に用いられる場合、または大量にパッケージ化または収集される場合に、自己発火は特に問題となる。例えば、バルクＰＡＣは、（ｉ）そのＰＡＣがスーパーサック内などにパッケージ化される場合、または（ｉｉ）ＦＦユニット内にフィルターケーキとして形成されるか、または、ＥＳＰ、ＴＯＸＥＣＯＮユニットおよびバグハウスに付随するサイロもしくはホッパーに収集される場合に遭遇する。自己発火は、緩和されていない炭素の酸化から生じ、その燻りまたは燃焼につながる可能性がある結果をもたらす。自己発火は、石炭燃焼ボイラーの排出物を処理する際に用いられる場合に起こる可能性があるような、炭素が温かくなるかまたは熱くなることによって悪化する。酸素（空気）が酸化部位に対して遮断されないか、またはその部位が冷却されない場合、炭素が燻るかまたは発火するまで、初期酸化からの熱が伝わる。そのような発火は壊滅的になる可能性がある。排出物ライン内での燻りまたは火災が、工場設備を操業停止にさせ、供給される
顧客に対して広範な影響を与える可能性があるので、公益事業の工場設備は特に、自己発火に敏感である。
【０００５】
ＰＡＣの熱安定性に関する詳細な情報は、米国特許第６，８４３，８３１号の「排ガスの浄化のためのプロセス（Ｐｒｏｃｅｓｓ ｆｏｒ ｔｈｅ Ｐｕｒｉｆｉｃａｔｉｏｎ ｏｆ Ｆｌｕｅ Ｇａｓ）」に記載されている。いくつかの炭素は、他のものよりも自己発火に対してより抵抗性がある。例えば、米国では、１つには、石炭由来のＰＡＣの、一般に認められた良好な熱安定性の理由で、石炭由来のＰＡＣが公益施設の排ガス処理に用いられる場合もある。
【０００６】
施術者が、セルロース系炭素の優れた吸着特性の利益を享受することができるように、特定のセルロース系炭素に由来するものなどの、熱安定性がより低いＰＡＣを、熱安定性がより高くなるように改良することができるならば好都合である。さらに、これらの炭素が、自己発火と燻りの事象に関連付けられてきているので、褐炭ベースのものなどの、特定の石炭系ＰＡＣの熱安定性を向上させることも好都合である。
【発明の概要】
【０００７】
本発明は、硫黄、硫酸、スルファミン酸、ホウ酸、リン酸、硫酸アンモニウム、尿素、スルファミン酸アンモニウム、リン酸一アンモニウム、リン酸二アンモニウム、メラミン、リン酸メラミン、ホウ酸／ホウ酸塩の組み合わせ、シリカゲル／炭酸ナトリウム、または尿素／ホルムアルデヒドを含む非ハロゲン化添加剤、ならびに任意選択により、ハロゲンおよび／もしくはハロゲン含有化合物に暴露され、かつ以下のもの、すなわち（ｉ）非ハロゲン化添加剤、ならびに任意選択により、ハロゲンおよび／もしくはハロゲン含有化合物に暴露されていない同じ活性炭の初期のエネルギー放出温度よりも高い初期のエネルギー放出温度、（ｉｉ）暴露されていない同じ活性炭の自立発火温度（ｓｅｌｆ−ｓｕｓｔａｉｎｉｎｇ ｉｇｎｉｔｉｏｎ ｔｅｍｐｅｒａｔｕｒｅ）よりも高い自立発火温度、または（ｉｉｉ）暴露されていない同じ活性炭の早期段階のエネルギー放出値未満の早期段階のエネルギー放出値の少なくとも１つを有する活性炭を提供することにより、上述のニーズを満たす。（ｉ）、（ｉｉ）および（ｉｉｉ）に記載した性質のいずれか１つまたは複数が、暴露されていない同じ活性炭と比較して、本発明による、１つまたは複数の非ハロゲン化添加剤、ならびに任意選択により、ハロゲンおよび／またはハロゲン含有化合物に暴露される活性炭の熱安定性の向上の指標となると考えられる。本発明は、活性炭の熱安定性を向上させるためのプロセスにも関する。このプロセスは、暴露された活性炭が、硫黄、スルファミン酸、ホウ酸、リン酸、硫酸アンモニウム、尿素、スルファミン酸アンモニウム、リン酸一アンモニウム、リン酸二アンモニウム、メラミン、リン酸メラミン、ホウ酸／ホウ酸塩の組み合わせ、シリカゲル／炭酸ナトリウム、または尿素／ホルムアルデヒドを含む非ハロゲン化添加剤、ならびに任意選択により、ハロゲンおよび／もしくはハロゲン含有化合物に、以下のもの、すなわち（ｉ）非ハロゲン化添加剤、および任意選択により、ハロゲンおよび／もしくはハロゲン含有化合物に曝露されていない同じ活性炭の初期エネルギー放出の温度よりも高い初期エネルギー放出温度、（ｉｉ）暴露されていない同じ活性炭の自立発火温度よりも高い自立発火温度、または（ｉｉｉ）暴露されていない同じ活性炭の早期段階のエネルギー放出値未満の早期段階のエネルギー放出値、のうちの少なくとも１つを有するように十分な温度および十分な時間この活性炭を暴露することを含む。本発明は、そのような物質を含む排ガスからガス状の有害物質の大気放出を低減するためのプロセスであって、硫黄、スルファミン酸、ホウ酸、リン酸、硫酸アンモニウム、尿素、スルファミン酸アンモニウム、リン酸一アンモニウム、リン酸二アンモニウム、メラミン、リン酸メラミン、ホウ酸／ホウ酸塩の組み合わせ、シリカゲル／炭酸ナトリウム、または尿素／ホルムアルデヒドを含む非ハロゲン化添加剤、ならびに任意選択により、ハロゲンおよび／もしくはハロゲン含有化合物に暴露され、かつ以下のもの、すなわち（ｉ）非ハロゲン化添加剤、および任意選択により、ハロゲンおよび／もしくはハ
ロゲン含有化合物に曝露されていない同じ活性炭の初期エネルギー放出の温度よりも高い初期エネルギー放出温度；（ｉｉ）暴露されていない同じ活性炭の自立発火温度よりも高い自立発火温度；または（ｉｉｉ）暴露されていない同じ活性炭の早期段階のエネルギー放出値未満の早期段階のエネルギー放出値、のうちの少なくとも１つを有する活性炭と排ガスを接触させることを含むプロセスにも関連する。
【０００８】
本発明の活性炭は、前述のとおり、セルロース系材料および石炭系材料の両方に由来する可能性がある。
【発明を実施するための形態】
【０００９】
活性化されたセルロース系炭素、例えば、木質系ＰＡＣの生成は公知であり、一般に、熱活性化プロセスまたは化学的活性化プロセスのいずれか一方を伴う。より詳細については、Ｋｉｒｋ−Ｏｔｈｍｅｒ Ｅｎｃｙｃｌｏｐｅｄｉａ ｏｆ Ｃｈｅｍｉｃａｌ Ｔｅｃｈｎｏｌｏｇｙ，４ｔｈ  Ｅｄｉｔｉｏｎ，Ｖｏｌｕｍｅ ４，ページ１０１５−１０３７（１９９２）を参照されたい。活性化された木質系炭素は、おがくず、木材チップ、ヤシ殻材料、または他の植物性材料などの、任意の木質材料から生成することができる。活性炭系炭素、例えば、褐炭系ＰＡＣの生成は、同様のプロセスにより行われる。
【００１０】
活性化されたセルロース系炭素は、市販されている。例えば、活性化された木質系炭素は、ＭｅａｄＷｅｓｔｖａｃｏ  ＣｏｒｐｏｒａｔｉｏｎのＳｐｅｃｉａｌｔｙ  Ｃｈｅｍｉｃａｌ  Ｄｉｖｉｓｉｏｎから入手することができる。活性炭系炭素は市販もされている。活性化褐炭系炭素は、Ｎｏｒｉｔ Ａｍｅｒｉｃａｓ  Ｉｎｃ．から入手することができる一方で、活性化された瀝青系炭素は、Ｃａｌｇｏｎ  Ｃｏｒｐｏｒａｔｉｏｎから入手することができる。活性炭は、それらの粒径分布（Ｄ１０、Ｄ５０およびＤ９０）、平均粒径、ＢＥＴ表面積、ヨウ素価、総細孔容積、細孔容積分布（マクロ／メソおよびミクロの細孔）、元素分析、水分含有量、灰の化学種および含有量によって特徴づけることができる。特に有用な活性炭は、以下の特徴のうちの１つまたは複数を有する：
特徴                      一般的な範囲                    特定の範囲
Ｄ１０                      １〜１０μｍ                    ２〜５μｍ
Ｄ５０                      ５〜３５μｍ                    １０〜２０μｍ
Ｄ９０                      ２０〜１００μｍ                ３０〜６０μｍ
平均粒径                  １０〜５０μｍ                    ５〜２５μｍ
ＢＥＴ                    ＞３００ｍ２／ｇ                  ＞５００ｍ２／ｇ
ヨウ素価                ３００〜１２００ｍｇ／ｇ        ＞６００ｍｇ／ｇ
総細孔容積              ０．１０〜１．２０ｃｃ／ｇ    ０．１５〜０．８ｃｃ／ｇ
マクロ／メソ細孔容積    ０．０５〜０．７０ｃｃ／ｇ    ０．０５〜０．４０ｃｃ／ｇミクロ細孔容積          ０．０５〜０．５０ｃｃ／ｇ    ０．１０〜０．４０ｃｃ／ｇ灰の含有量              ０〜１５重量％                      ＜１０重量％
水分含有量              ０〜１５重量％                      ＜５重量％
【００１１】
硫黄、スルファミン酸、ホウ酸、リン酸、硫酸アンモニウム、尿素、スルファミン酸アンモニウム、リン酸一アンモニウム、リン酸二アンモニウム、メラミン、リン酸メラミン、ホウ酸／ホウ酸塩の組み合わせ、シリカゲル／炭酸ナトリウム、または尿素／ホルムアルデヒドを含む非ハロゲン化添加剤を、本発明に従って、炭素の処理に使用することができる。
【００１２】
本発明に従って、任意選択により、セルロース由来の炭素を処理する際に用いられるハロゲンおよび／またはハロゲン含有化合物は、臭素、塩素、フッ素、ヨウ素、臭化アンモニウム、他の窒素含有ハロゲン塩、臭化ナトリウム、臭化カルシウム、臭化カリウム、または他の無機ハロゲン化物塩などを含むことができる。
【００１３】
非ハロゲン化添加剤、ならびに任意選択により、ハロゲンおよび／またはハロゲン含有化合物の炭素処理は、バッチ法または連続法によって影響される可能性がある。適切なバッチプロセスでは、回転式反応器／乾燥機に炭素が供給されるや否や、この炭素は非ハロゲン化合物と混ぜられる。この非ハロゲン系化合物は、非ハロゲン化合物の物理的および／または溶解特性に応じて、結晶性物質、乾燥粉末、スラリーもしくは溶液として添加することができる。非ハロゲン化化合物の供給が終了すると、特に、その水分含有量が供給された炭素の総重量に基づいて５重量％を超えている場合に、処理された炭素材料は必要に応じて乾燥させることができる。１つの適用において、沸点温度の気体Ｂｒ２が、任意選択により、約７５℃〜約８２℃の初期温度で反応器／乾燥機に供給される。この反応器／乾燥機の圧力は、好都合なことに約周囲圧力に保たれている。この乾燥機は、供給中および供給後の回転モードで運転される。供給後の回転時間は、約３０分〜１時間である。量的には、供給されるＢｒ２量は、自己発火抵抗性炭素の所望の臭素含量と同一またはほぼ同一に対応される。例えば、約５重量％の臭素含有量を有する自己発火抵抗性炭素が望ましい場合は、供給されるＢｒ２量は、処理炭素９５部あたりＢｒ２５部である。Ｂｒ２供給速度は、Ｂｒ２供給期間をとおして、本質的に一定である。供給後の回転時間後、自己発火抵抗性炭素は、反応器／乾燥機から取り除かれ、貯蔵またはパッケージ化される。
【００１４】
炭素を処理するのに適した連続的なプロセスは、非ハロゲン化添加剤、任意選択により、ハロゲンおよび／またはハロゲン含有化合物、ならびに炭素を連続式反応器へ別々に供給することを特徴としている。非ハロゲン系添加剤および任意選択のハロゲンおよび／またはハロゲン含有化合物も同様に同時供給することができる。粒状炭素は、好都合なことに、空気および／または窒素などのガスによって、連続反応器に、連続反応器を通して輸送される。混合を高めるために、乱流混合を確実に行うように、下流の排出装置を用いることができる。量的には、バッチ法で用いられるのと同じ割合が、連続法で用いられる。
【００１５】
バッチモードおよび連続モードの両方において、非ハロゲン化添加剤の性質に応じて、上記の方法による非ハロゲン化添加剤の導入に先立って、任意選択のハロゲンおよび／またはハロゲン含有化合物を導入することが好ましいかもしれない。
【００１６】
記載したバッチ法および連続法の両方において、任意選択のハロゲンおよび／またはハロゲン含有化合物の全てが、自己発火抵抗性炭素物質に組み込まれる。したがって、Ｂｒ２量および反応器に供給される処理炭素の量を基準として、自己発火抵抗性炭素材料中のＢｒ２量を言及することは都合がよい。Ｂｒ２の５ｋｇの供給および処理物の９５ｋｇの供給は、５重量％臭素を含む、ガス状臭素で処理した自己発火抵抗性炭素物質が生成されるとみなされる。しかし、施術者が、組み込まれた臭素を直接測定することを望む場合、そのような測定は、シェニガー（Ｓｃｈｏｎｉｇｅｒ）燃焼と、その後の硝酸銀滴定によって影響される可能性がある。
【００１７】
任意選択のハロゲンおよび／またはハロゲン含有自己発火抵抗性炭素材料は、約２〜約２０重量％のハロゲンを含むことができ、この重量％は、自己発火抵抗性炭素の総重量を基準にしている。約５〜約１５重量％の範囲内の重量％のハロゲン値は、特に、石炭燃料ボイラーからの排ガスを処理するときに有用である。
【００１８】
材料の熱的性質を決定するためのいくつかの技術が存在する。例えば、（ｉ）初期エネルギー放出温度、（ｉｉ）自立発火温度、および／または（ｉｉｉ）早期段階エネルギー放出値を決定することができる。これらの測定には、炭素試料が制御可能に加熱されるのにともなう、処理したおよび未処理の活性化セルロース系炭素試料の熱流量対温度（℃）の示差走査熱量測定（ＤＳＣ）トレースを有することが有用である。ＤＳＣ条件は、以下の通り、すなわち試料サイズは約１０ｍｇ、キャリヤガスは１００ｍｌ／分の流量の空気
、温度勾配速度（ｔｅｍｐｅｒａｔｕｒｅ ｒａｍｐ ｒａｔｅ）は、周囲温度〜８５０℃まで１０℃／分とすることができる。ＤＳＣは、ＴＡ  Ｉｎｓｔｒｕｍｅｎｔｓ社製のモデル２９６０ ＤＳＣ／ＴＧＡモジュールを備えたＴｈｅｒｍａｌ Ａｎａｌｙｓｔ ５０００コントローラーで行うことができる。ＤＳＣ試験結果から作製されたＤＳＣトレースは、ＴＡ ｉｎｓｔｒｕｍｅｎｔｓ社製Ｕｎｉｖｅｒｓａｌ Ａｎａｌｙｓｉｓ Ｓｏｆｔｗａｒｅ バージョン４．３．０．６を用いて分析することができる。試料は、ＤＳＣ試験を行う前に、完全に乾燥させることができる。熱乾燥が好ましく、例えば、１１０℃の温度で１時間の間、０．５〜５．０ｇの試料を乾燥する。ＤＳＣ試験から得られる値は、熱流量（ワット／グラム）対温度（℃）のグラフ上でトレースすることができる
【００１９】
物質の熱安定性は、例えば、物質の初期酸化点（ＰＩＯ）の別名でも知られる、初期エネルギー放出の温度によって評価することができる。特許請求の範囲を含む、本明細書で使用する場合、本発明の組成物および／または吸着剤のＰＩＯは、ＤＳＣによって決定される熱流量が１．０Ｗ／ｇで上昇する、ベースラインが１００℃で０に補正される温度として定義される。ＰＩＯは、特に、一般に適切な熱安定性を有することが知られているＰＡＣ、すなわち「ベンチマーク炭素」の値と比べると、熱安定性の優れた予測因子であることが判明している。そのようなベンチマーク炭素の一例として、Ｎｏｒｉｔ Ａｍｅｒｉｃａｓ，ｉｎｃ．によって販売され、ＤＡＲＣＯ Ｈｇ−ＬＨと命名された、ＮａＢｒを含浸させた褐炭由来ＰＡＣが挙げられ、コーティングされたＰＡＣは、３４３℃のＰＩＯ値を有することが見出されている。
【００２０】
比較のための別の熱安定性評価法は、自立発火温度（ＳＩＴ）である。ＳＩＴは、通常、温度曲線の関数としての熱流量の変曲点におけるベースラインと勾配との交点として定義される。変曲点は、ＴＡ Ｉｎｓｔｒｕｍｅｎｔｓ社のユニバーサル解析ソフトウェアを用いて決定することができる。一般に、変曲点は、曲率が符号を変える曲線上の点として微分学で定義されている。曲線は、上向き凹（正曲率）から下向き凹（負曲率）へ、またはその逆に変化する。
【００２１】
一つの最終的な熱安定性評価法は、１２５℃〜４２５℃および１２５℃〜３７５℃のＤＳＣトレースの積分による初期段階のエネルギー放出値を決定することを含む。これら２つの積分からの値を、それぞれ、一般に適切な熱安定性を有することが知られているＰＡＣ、すなわち「ベンチマーク炭素」について得られる同じ値と比較する。このようなベンチマーク炭素の例として、ここでも、ＤＡＲＣＯ Ｈｇ−ＬＨと命名された褐炭由来ＰＡＣが挙げられ、この早期段階のエネルギー放出値は、（１２５℃〜４２５℃）では１，３７８ジュール／ｇ、そして１２５℃〜３７５℃については３７０ジュール／ｇであることが判明している。
【００２２】
実施例
表１にまとめた以下の実施例は、本発明の原理を説明するものである。本発明は、本特許出願の実施例であろうと残りの部分であろうと、本明細書に例示したいずれか１つの特定の実施形態に限定されるものではないことが理解される。試料を調製するために使用される一般的な手順は、活性炭と非ハロゲン化添加剤の溶液を混合することから成る。それらの特別な取り扱いおよび溶解特性に起因する、特定の非ハロゲン化添加剤（例えば、硫黄元素）は、より好ましくは乾燥粉末として、炭素と混合される。活性炭混合物を、処理炭素を提供するために、再循環空気オーブンで一晩乾燥させた。この処理炭素は、任意選択により、米国特許第６９５３４９４号に開示されるプロセスに従って、元素臭素で臭素化されるか、または臭化ナトリウム、臭化カリウム、臭化カルシウム、臭化水素、および／もしくは臭化アンモニウムなどの他のハロゲン供給源と混合される。
【００２３】
実施例１〜５６
以下の表に、一連の試料のＰＩＯ値をまとめる。ＰＡＣの名称は次のとおりである。
−ＤＡＲＣＯ Ｈｇ ＬＨ−臭化ナトリウムで処理された、市販の褐炭系粉末活性炭、平均粒径＝１８．１μｍ。
−ＴＷＰＡＣ−ＭｅａｄＷｅｓｔｖａｃｏ社の熱活性化された木質系粉末活性炭、粒径＝１５．４μｍ、表面積＝７５６ｍ２／ｇ、平均細孔径＝２１．０Å。
−ＣＣＮ−Ｊａｃｏｂｉ社の活性炭ヤシ系粉末活性炭、平均粒径＝２０．７μｍ。
−ＣＷＰＡＣ−ＭｅａｄＷｅｓｔｖａｃｏ社の化学的に活性化された木質系粉末活性炭、粒径＝１６．２μｍ。
【００２４】
【表１−１】
2013539413.tif 000002
【表１−２】
2013539413.tif 000003
【表１−３】
2013539413.tif 000004
【００２５】
以下のデータは、本発明のプロセスが、臭素化活性炭および非臭素化活性炭の熱的特性を改善するだけでなく、良好な水銀捕捉結果も提供することを示す。これらのデータは、米国特許第６９５３４９４号に記載の水銀捕捉装置を用いて取得した。
【００２６】
【表２】
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【００２７】
本明細書またはその特許請求のいずれかにある化学名もしくは化学式によって言及される反応物および成分は、単数形で言及されようと、または複数形で言及されようと、それらが、化学名もしくは化学種によって言及される別の物質（例えば、別の反応物、もしくは溶媒など）と結合されるかまたは接触する前に存在とおりに特定されることが理解されるべきである。どんな化学変化、化学変換および／または化学反応が、得られる組み合わせもしくは溶液または反応媒体に少しでも起ころうと、そのような変化、変換および／または反応は、本開示にしたがって要求される条件下で、特定の反応物および／または成分を一緒にした当然の結果であるので、重要ではない。したがって、これらの反応物および成分は、所望の化学反応を行うのに関連して、または所望の反応を実施する際に用いられる組み合わせを作る際に一緒にされる構成成分として認識される。したがって、本明細書に関しては、下文の特許請求の範囲は、現在時制（「含む（ｃｏｍｐｒｉｓｅｓ）」、「である（ｉｓ）」）の物質、成分および／または構成成分について言及しているかもしれ
ないが、それが、本開示による１つまたは複数の他の物質、成分および／または構成成分と最初に接触し、結合し、混合される、すなわち混ぜられる直前の時点で存在していた物質、成分または構成成分について言及する。反応が行われる場で生じるいかなる変換も、特許請求の範囲が包含することを意図しているものである。従って、物質、成分および／または構成成分が、接触、結合、混合、すなわち混ぜる操作の過程の間に、化学反応もしくは化学変換を経てその元のアイデンティティーを失うかもしれないという事実は、本開示、常識の適用および化学技術者の当業者に従って行われる場合、真の意味の正確な理解および正しい認識ならびに本開示およびその特許請求の範囲の物質にとって、全く重要ではない。当業者に周知のとおり、本明細書で使用する場合、「結合された（ｃｏｍｂｉｎｅｄ）」および「結合させる（ｃｏｍｂｉｎｉｎｇ）」などの用語などは、「結合された」かまたは人が「結合させる」成分を、互いに、容器、例えば、燃焼チャンバー、パイプなどに入れることを意味する。同様に、成分の「組み合わせ」とは、そのような容器に一緒に入れられている成分を意味する。
【００２８】
本発明を、１つまたは複数の好ましい実施形態に関して記載してきたが、以下の特許請求の範囲に記載する本発明の範囲を逸脱することなく、他の改良が行われてもよいことは理解されるべきである。
【国際調査報告】
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