【誤訳訂正書】
【提出日】平成24年12月28日(2012.12.28)
【誤訳訂正１】
【訂正対象書類名】明細書
【訂正対象項目名】全文
【訂正方法】変更
【訂正の内容】
【発明の詳細な説明】
【発明の名称】活性炭を含む吸着体、それらの製造方法および利用
【関連出願の相互参照】
【０００１】
本願は、２００７年１０月２６日出願の米国特許出願第１１／９７７，８４３号、および２００７年５月１４日出願の米国仮特許出願第６０／９６６，５５８号の優先権の利益を主張する。
【技術分野】
【０００２】
本開示は、活性炭を含む吸着体、それらの製造方法、およびそれらの使用方法に関する。吸着体は、ガス流などの流体に由来する有毒物質の除去に使用することができる。例えば、吸着体は、石炭の燃焼排ガスから、酸化状態にある水銀元素を除去するのに使用して差し支えない。
【背景技術】
【０００３】
大気への毒素の排出は人間の健康に危険をもたらすことから、環境問題への懸念が強まっている。例えば、石炭火力発電所および医療廃棄物の焼却は、人的活動に関連する水銀放出の主な原因である。大気に放出される水銀は、地上に堆積する前に何千マイルも移動する。研究によれば、大気に由来する水銀は、排出源に近い領域にも堆積しうる。
【０００４】
毎年、米国の石炭火力発電所から排出される水銀は、４８トンにも上ると推定されている。ある米国エネルギー省（ＤＯＥ）−エネルギー情報局のエネルギー展望の年次報告書は、石炭を燃料とする発電容量の利用が増大することから、発電のための石炭消費量が、２００２年の９億７６００万トンから２０２５年には１４億７７００万トンに増大するであろうと予測している。しかしながら、水銀の放出制御は、石炭火力発電所では厳密に規制されていない。主な理由は、特に水銀元素の制御など、合理的な費用で利用可能な有効な制御技術が欠如していることである。
【０００５】
水銀元素および酸化水銀を制御するのに使用される技術の１つは、活性炭の注入（ＡＣＩ）である。ＡＣＩ法は、活性炭粉末を燃焼排ガス流れに注入する工程、および、織物繊維または電気集塵装置を使用して、水銀を吸着した活性炭を回収する工程を含む。一般に、ＡＣＩ技術は、所望の水銀除去レベル（＞９０％）を達成するため、炭素の水銀に対する比率が高いことを必要とし、その結果、吸着材料の費用が嵩むこととなる。炭素の水銀に対する比率が高いことは、ＡＣＩが炭素粉末の水銀収着能を効率よく利用していないことを示唆している。さらには、１つの粒子捕集システムのみを用いる場合には、汚染された活性炭粉末との混合が原因となり、フライアッシュの商品価値が犠牲にされてしまう。２つの別個の集塵装置を備え、フライアッシュ用の第１の集塵装置および活性炭粉末用の第２の集塵装置またはバグハウスの間に活性炭吸着剤を注入するシステムが利用されうる。高い収集効率を有するバグハウスを発電設備に設置してもよい。しかしながら、これらの手段は費用がかかり、特に小さな発電所では、実用的ではないであろう。
【０００６】
水溶性（酸化）水銀は、高濃度のＳＯ2およびＨＣｌを有する瀝青炭の燃焼排ガスにおける主要な水銀種であり、瀝青炭を燃料とするプラントはＮＯxおよび／またはＳＯ2の制御技術を組み合わせた洗浄装置を使用して、９０％の水銀を除去することが可能でありうる。水銀の排出制御は、微粒子の排出制御の相乗便益として実現することができる。洗浄装置にキレート剤を加えて、水銀の再排出を抑制してもよい。キレート剤は、金属製の洗浄装置の腐食の問題およびキレート溶液の処理が原因で、費用を増大させる。水銀元素は、亜瀝青炭または褐炭の燃焼排ガスにおける水銀の優占種であり、洗浄装置は、追加の化学物質を系に加えないかぎり、水銀元素の除去には有効ではない。しかしながら、潜在的に環境にとって危険な物質を追加的に燃焼排ガス系に加えることは望ましくない。
【０００７】
合成ガスおよび燃焼排ガスなどの特定の工業ガスは、水銀に加えて、カドミウム、クロニウム、鉛、バリウム、ベリリウム、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、タリウム、ヒ素またはセレンなどの有毒物質を含みうる。水銀と同様に、これらの有毒物質は、元素の形態、または元素を含む化合物の形態で存在しうる。合成ガスが工業および／または住宅用途に供給される前に、あるいはガスが大気に排出される前に、１種類以上のこれらの有毒物質の存在が実質的に低減されることが非常に望ましい。
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００８】
活性炭粉末単独よりも高性能で、燃焼排ガスおよび合成ガスなどの流体から水銀および／または他の有毒物質を除去する能力のある吸着材料が、真に必要とされている。そのような溶媒材料が合理的な費用で生産され、便利に利用されることも望まれている。
【課題を解決するための手段】
【０００９】
本発明の実施の形態は、活性炭を含む吸着体、それらの製造方法、ならびにそれらの使用方法に関する。吸着体は、ガス流などの流体から有毒物質を除去するのに用いることができる。例えば、吸着体は、石炭の燃焼排ガスから水銀元素、または酸化状態の水銀を除去するために用いて差し支えない。
【００１０】
本発明の実施の形態は、以下の利点の１つ以上を有する。有毒物質を吸着する能力のある、または有毒物質の吸着を促進する、高い比表面積および多数の活性部位を有する活性炭を含む本発明の吸着体を生産し、ヒ素、カドミウム、水銀およびセレンを含む有毒物質の吸着に有効に使用することができる。本発明の特定の実施の形態の吸着体は、酸化水銀の吸着のみならず水銀元素にも有効である。さらには、本発明の特定の実施の形態の吸着体は、同様に高いおよび低いＨＣｌ濃度を有する燃焼排ガスから水銀を除去するのに有効である。本発明の特定の実施の形態の吸着体もまた、高いＳＯ3濃度を有する燃焼排ガスから水銀を除去するのにも有効である。
【００１１】
さらなる特徴および利点は、以下の詳細な説明に記載されており、一部には、当業者には、その説明から容易に明らかになるであろうし、あるいは、明細書および添付の特許請求の範囲、ならびに添付の図面に記載されるように本発明を実施することにより認識されるであろう。
【００１２】
前述の概要および以下の詳細な説明は、単に本発明を説明するものであり、特許請求の範囲に記載される本発明の性質および特徴を理解するための概観または骨組みを提供することが意図されている。
【００１３】
添付の図面は、本発明のさらなる理解を提供するために含まれ、本明細書に取り込まれ、その一部を構成する。
【図面の簡単な説明】
【００１４】
【図１】経時による、本発明に従ったその場押出成形された金属触媒と、含浸金属を含むがその場押出成形された金属触媒は含まない吸着剤とを含む、吸着剤の試験サンプルの水銀除去能力を比較したグラフ。
【図２】さまざまな注入口水銀濃度における本発明の１つの実施の形態による、吸着体の注入口の水銀濃度（ＣＨｇ０）および排出口の水銀濃度（ＣＨｇ１）を示すグラフ。
【図３】その場押出成形された金属触媒を含む、本発明の１つの実施の形態にしたがった吸着体の断面図の部分のＳＥＭ画像。
【図４】活性化後の含浸金属触媒を含む、比較吸着体の断面図の部分のＳＥＭ画像。
【発明を実施するための形態】
【００１５】
他に示さない限り、本明細書および特許請求の範囲に用いられる特定の物理的性質についての成分の重量％、寸法、および値を表すようなすべての数値は、「約」という用語によって修飾されているものと解されるべきである。本明細書および特許請求の範囲に用いられる正確な数値はまた、本発明の追加の実施の形態を形成するものと解されるべきである。実施例に開示される数値の正確さが確保されるように努めているが、任意の測定された数値は、個別の測定技術に見られる標準偏差から生じるいくらかの誤差を本質的に含みうる。
【００１６】
本明細書では、不定冠詞「ａ」または「ａｎ」の使用は、「少なくとも１つ」であることを意味し、そうでないことが明白に示されない限り、「１つのみ」に限定されるべきではない。したがって、例えば、「金属触媒（単数）」への言及は、文脈が明らかに別であることを示さない限り、１つ、２つまたはそれ以上の金属触媒を有する実施の形態を含む。
【００１７】
本明細書では、成分の「重量％」または「重量パーセント」または「重量によるパーセント」は、そうでないことが明確に記載されていないかぎり、成分が含まれている組成物または物品の総重量に基づいている。本明細書では、すべての割合は、他に示さない限り、重量による。気体に関するすべてのｐｐｍは、他に示さない限り、容量による。
【００１８】
本明細書では「硫黄」という用語は、とりわけ硫黄元素（０）、硫酸（＋６）、亜硫酸（＋４）、および硫化物（−２）を含めたすべての酸化状態における硫黄元素を含む。したがって、硫黄という用語は、硫黄元素として、または硫黄を含む化合物または部分における、任意の酸化状態における硫黄を含む。硫黄の重量パーセントは、金属中の硫黄の総量の計算の目的では、元素状態に転換される他の状態における任意の硫黄について、硫黄元素に基づいて計算される。
【００１９】
「金属触媒」という用語は、金属元素として、または金属を含む化合物または部分における、任意の酸化状態における金属元素を含み、この金属触媒は、本発明の吸着体と接触する流体からの有毒物質（カドミウム、水銀、クロム、鉛、バリウム、ベリリウム、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、タリウム、ヒ素、またはセレンなど、またはカドミウム、水銀、ヒ素、またはセレンなど）の除去を促進する形態で存在する。金属元素は、アルカリ金属、アルカリ土類金属、遷移金属、希土類金属（ランタノイドを含む）、およびアルミニウム、ガリウム、インジウム、スズ、鉛、タリウムおよびビスマスなどの他の金属を含みうる。
【００２０】
金属触媒の重量パーセントは、金属中の金属触媒の総量の計算の目的では、元素状態に転換される他の状態における任意の金属について、金属元素に基づいて計算される。無機充填剤化合物などの不活性な形態で存在する金属元素は、金属触媒とはみなさず、金属触媒の重量パーセントには寄与しない。硫黄または金属触媒の量は、質量分析などの任意の適切な分析技術を使用して決定されうる。
【００２１】
「その場押出成形された」とは、硫黄および／または金属触媒などの関連物質の原材料の少なくとも一部がバッチ混合材料に取り込まれることによって、形成体がそこに取り込まれた原材料を含むように、硫黄および／または金属触媒などの関連物質が材料に取り込まれることを意味する。
【００２２】
本発明の吸着体、または押出成形バッチ混合体、またはバッチ混合材料の断面にわたる硫黄、金属触媒または他の材料の分散は、限定はしないが、マイクロプローブ、ＸＰＳ（Ｘ線光電子分光法）、および質量分析と組み合わせたレーザーアブレーションを含めた、さまざまな技法によって測定することができる。
【００２３】
吸着体または他の物体（body）の特定の平断面における特定の材料（例えば、硫黄、金属触媒など）の分散を特徴付ける方法論を以下に記載する。この方法論は「分布特性法（Distribujtion Characterization Method）」と称される。
【００２４】
総断面が５００μｍ×５００μｍより大きい場合には、少なくとも５００μｍ×５００μｍの大きさの断面積の標的試験領域が選択される。５００μｍ×５００μｍ以下の場合は、全断面が単一の標的試験領域となるであろう。標的試験領域の総数はｐ（正の整数）である。
【００２５】
各標的試験領域は、グリッドによって複数の別々の２０μｍ×２０μｍの区域に分割される。少なくとも４０μｍ2の有効面積（下記）を有する区域のみが考慮され、以下に処理するデータにおいて４０μｍ2未満の有効面積を有するものは廃棄される。したがって、標的試験領域の試料区域の二乗の全ての合計有効面積（ＡＴＥ）は：
【数１】
2010527288.tif 000001
であり、
ここでａｅ（ｉ）は区域ｉの有効面積であり、ｎは標的試験領域における試料区域の二乗の総数であり、ここでａｅ（ｉ）≧４０μｍ2である。μｍ2における個々の二乗領域の面積ａｅ（ｉ）は次のように計算される：
【数２】
2010527288.tif 000002
ここでａｖ（ｉ）は、二乗領域ｉ内の空間、孔隙または１０μｍ2より大きい空き領域のμｍ2における総面積である。
【００２６】
各二乗領域ｉは、硫黄の単位有効面積あたりの硫黄原子のモル、または金属触媒の場合における他の関連材料のモルについて表される、平均濃度Ｃ（ｉ）を有することが測定されている。次に、すべてのＣ（ｉ）（ｉ＝１〜ｎ）は順列ＣＯＮ（１）、ＣＯＮ（２）、ＣＯＮ（３）、・・・ＣＯＮ（ｎ）を形成するために降順で記載され、ここでＣＯＮ（１）は、すべてのｎ領域の中の最大のＣ（ｉ）であり、ＣＯＮ（ｎ）はすべてのｎ領域の中の最小のＣ（ｉ）である。最高濃度を有する標的試験領域におけるすべてのｎ領域の５％の相加平均濃度は、ＣＯＮ（ｍａｘ）である。したがって：
【数３】
2010527288.tif 000003
ここでＩＮＴ（０．０５×ｎ）は、０．０５×ｎ以上の最小の整数である。本明細書では、演算子「ＩＮＴ（Ｘ）」はＸ以上の最小の整数をもたらす。
【００２７】
最低濃度を有する標的試験領域におけるすべてのｎ領域の５％の相加平均濃度は、ＣＯＮ（ｍｉｎ）である。したがって：
【数４】
2010527288.tif 000004
標的試験領域の相加平均濃度はＣＯＮ（ａｖ）である。したがって：
【数５】
2010527288.tif 000005
すべてのｐ標的試験領域では、すべてのＣＯＮ（ａｖ）（ｋ）（ｋ＝１〜ｐ）は、順列ＣＯＮＡＶ（１）、ＣＯＮＡＶ（２）、ＣＯＮＡＶ（３）、…ＣＯＮＡＶ（ｐ）を形成するために降順で記載され、ここで、ＣＯＮＡＶ（１）は、すべてのｐ標的試験領域の中で最大のＣＯＮ（ａｖ）（ｋ）であり、ＣＯＮＡＶ（ｐ）はすべてのｐ標的試験領域の中で最低のＣＯＮ（ａｖ）（ｐ）である。すべてのｐ標的試験領域の相加平均濃度は、ＣＯＮＡＶ（ａｖ）である。したがって：
【数６】
2010527288.tif 000006
物体（body）、または活性炭マトリクス、または材料全体に分散される本発明に従った物体（bodies）または材料の特定の実施の形態では、各標的試験領域におけるそれらの分散が下記の特性を有することが望ましい：ＣＯＮ（ａｖ）／ＣＯＮ（ｍｉｎ）≦３０、およびＣＯＮ（ｍａｘ）／ＣＯＮ（ａｖ）≦３０。特定の他の実施の形態では、ＣＯＮ（ａｖ）／ＣＯＮ（ｍｉｎ）≦２０、およびＣＯＮ（ｍａｘ）／ＣＯＮ（ａｖ）≦２０であることが望ましい。特定の他の実施の形態では、ＣＯＮ（ａｖ）／ＣＯＮ（ｍｉｎ）≦１５、およびＣＯＮ（ｍａｘ）／ＣＯＮ（ａｖ）≦１５であることが望ましい。特定の他の実施の形態では、ＣＯＮ（ａｖ）／ＣＯＮ（ｍｉｎ）≦１０、およびＣＯＮ（ｍａｘ）／ＣＯＮ（ａｖ）≦１０であることが望ましい。特定の他の実施の形態では、ＣＯＮ（ａｖ）／ＣＯＮ（ｍｉｎ）≦５、およびＣＯＮ（ｍａｘ）／ＣＯＮ（ａｖ）≦５であることが望ましい。特定の他の実施の形態では、ＣＯＮ（ａｖ）／ＣＯＮ（ｍｉｎ）≦３、およびＣＯＮ（ｍａｘ）／ＣＯＮ（ａｖ）≦３であることが望ましい。特定の他の実施の形態では、ＣＯＮ（ａｖ）／ＣＯＮ（ｍｉｎ）≦２、およびＣＯＮ（ｍａｘ）／ＣＯＮ（ａｖ）≦２であることが望ましい。
【００２８】
本発明の用途に従った物体または材料における「均質な分散」を有するための「均質に分散」されるべき特定の材料または成分では、分布特性法に従ったそれらの分散は次を満たす：各標的試験領域において、０．１ｎ≦ｍ≦０．９ｎである、すべてのＣＯＮ（ｍ）について：０．５≦ＣＯＮ（ｍ）／ＣＯＮ（ａｖ）≦２である。
【００２９】
特定の実施の形態では、０．６≦ＣＯＮ（ｍ）／ＣＯＮ（ａｖ）≦１．７であることが望ましい。特定の他の実施の形態では、０．７≦ＣＯＮ（ｍ）／ＣＯＮ（ａｖ）≦１．４であることが望ましい。特定の他の実施の形態では、０．８≦ＣＯＮ（ｍ）／ＣＯＮ（ａｖ）≦１．２であることが望ましい。特定の他の実施の形態では、０．９≦ＣＯＮ（ｍ）／ＣＯＮ（ａｖ）≦１．１であることが望ましい。特定の実施の形態では、０．０５ｎ≦ｍ≦０．９５ｎである、すべてのＣＯＮ（ｍ）について：０．５≦ＣＯＮ（ｍ）／ＣＯＮ（ａｖ）≦２であり；特定の実施の形態では、０．６≦ＣＯＮ（ｍ）／ＣＯＮ（ａｖ）≦１．７である。特定の他の実施の形態では、０．７≦ＣＯＮ（ｍ）／ＣＯＮ（ａｖ）≦１．４であることが望ましい。特定の他の実施の形態では、０．８≦ＣＯＮ（ｍ）／ＣＯＮ（ａｖ）≦１．２であることが望ましい。特定の他の実施の形態では、０．９≦ＣＯＮ（ｍ）／ＣＯＮ（ａｖ）≦１．１であることが望ましい。本発明の特定の実施の形態（吸着体、押出成形混合体など）および本発明の材料では、それぞれ別個の標的試験領域に関して本段落における上記特性のいずれか１つに加えて、すべてのｐ標的試験領域に関する関連材料（例えば、硫黄、金属触媒など）の分散は、次の特性を有している：０．１ｐ≦ｋ≦０．９ｐである、すべてのＣＯＮＡＶ（ｋ）について：０．５≦ＣＯＮＡＶ（ｋ）／ＣＯＮＡＶ（ａｖ）≦２であり；特定の実施の形態では、０．６≦ＣＯＮＡＶ（ｋ）／ＣＯＮＡＶ（ａｖ）≦１．７である。特定の他の実施の形態では、０．７≦ＣＯＮＡＶ（ｋ）／ＣＯＮＡＶ（ａｖ）≦１．４であることが望ましい。特定の他の実施の形態では、０．８≦ＣＯＮＡＶ（ｋ）／ＣＯＮＡＶ（ａｖ）≦１．２であることが望ましい。特定の他の実施の形態では、０．９≦ＣＯＮＡＶ（ｋ）／ＣＯＮＡＶ（ａｖ）≦１．１であることが望ましい。特定の他の実施の形態では、０．９５≦ＣＯＮＡＶ（ｋ）／ＣＯＮＡＶ（ａｖ）≦１．０５であることが望ましい。特定の実施の形態では、０．５ｐ≦ｋ≦０．９５ｐであるすべてのＣＯＮＡＶ（ｋ）について：０．５≦ＣＯＮＡＶ（ｋ）／ＣＯＮＡＶ（ａｖ）≦２であり；特定の実施の形態では、０．６≦ＣＯＮＡＶ（ｋ）／ＣＯＮＡＶ（ａｖ）≦１．７である。特定の他の実施の形態では、０．７≦ＣＯＮＡＶ（ｋ）／ＣＯＮＡＶ（ａｖ）≦１．４であることが望ましい。特定の他の実施の形態では、０．８≦ＣＯＮＡＶ（ｋ）／ＣＯＮＡＶ（ａｖ）≦１．２であることが望ましい。特定の他の実施の形態では、０．９≦ＣＯＮＡＶ（ｋ）／ＣＯＮＡＶ（ａｖ）≦１．１であることが望ましい。特定の他の実施の形態では、０．９５≦ＣＯＮＡＶ（ｋ）／ＣＯＮＡＶ（ａｖ）≦１．０５であることが望ましい。
【００３０】
本発明の１つの態様は、
活性炭マトリクスと、
硫黄元素として、または硫黄を含む化合物または部分において、任意の酸化状態にある硫黄と、
金属元素として、または金属を含む化合物または部分において、任意の酸化状態にある金属触媒と、
を含み、
前記金属触媒が活性炭マトリクス全体に分散されている、
吸着体である。
【００３１】
本発明の吸着体の本実施形態および任意の他の実施の形態では、硫黄は、活性炭マトリクス全体に分散されて差し支えない。一部の実施の形態では、金属触媒および／または硫黄は、活性炭マトリクス全体に、実質的に均質に分散される。一部の実施の形態では、少なくとも一部の金属触媒が少なくとも一部の硫黄と化学結合している。したがって、金属硫化物など、金属触媒および硫黄を含む１種類の化合物は、吸着体における硫黄および金属触媒の両方を提供しうる。「少なくとも一部」の硫黄または金属触媒という語句は、吸着体における、硫黄または金属触媒の一部またはすべての含量のことをいう。一部のさらなる実施の形態では、少なくとも一部の硫黄は、前記活性炭マトリクスの少なくとも一部の炭素に化学的に結合する。
【００３２】
本発明の吸着体の本実施形態および他の実施の形態では、硫黄、金属触媒、または硫黄と金属触媒の両方の少なくとも一部は、カドミウム、水銀、クロム、鉛、バリウム、ベリリウム、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、タリウム、ヒ素、またはセレンと化学的に結合する能力を有する状態にある。例えば、硫黄の少なくとも一部は、水銀と化学的に結合する能力を有する状態にありうる。
【００３３】
本明細書に記載される、本実施形態および他の実施の形態の吸着体は、例えば、石炭ガス化の工程の間に生成する石炭燃焼または廃棄物の焼却または合成ガスから生じる燃焼排ガス流れなどの流体流れから水銀および他の有毒物質を除去するために適合させて差し支えない。このような気体流れは、さまざまな量の水銀および／または、カドミウム、クロム、鉛、バリウム、ベリリウム、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、タリウム、ヒ素およびセレンなどの他の有毒物質を含みうる。水銀などの他の有毒物質は、原料物質（例えば、瀝青炭、亜瀝青炭、都市ゴミ、および医療廃棄物）および作業条件に応じ、このような気体流れに、さまざまな割合で、元素状態または酸化状態で存在しうる。一部の実施の形態では、吸着体は、処理すべき流体流れに由来する、ヒ素、カドミウム、水銀および／またはセレンの除去を促進するために適合させた金属触媒を含む。
【００３４】
物理的および化学的吸着の組合せによって、本発明の吸着体は、元素状態および酸化状態の両方における水銀および他の有毒物質を結合および捕捉する能力を有すると考えられる。本発明の特定の実施の形態の吸着体および材料は、燃焼排ガス流れにおける元素状態の水銀の除去に特に有効である。これは、水銀元素の除去において通常は効果の劣る特定の他の技術と比較して、特に有利である。
【００３５】
本発明の吸着体は、さまざまな形状を取りうる。例えば、吸着体は、粉末、ペレット、および／または押出成形されたモノリスであって差し支えない。本発明の吸着体は、処理すべき流体流れが流れるであろう固定吸着床に取り込まれて差し支えない。特定の実施の形態では、特に、発電所における石炭の燃焼排ガス、または石炭ガス化の工程において生じる合成ガスを処理するのに使用する場合、気体流れが通過する任意の固定床は、低い圧力損失を有していることが非常に望ましい。このためには、固定床に充填された吸着ペレットが、十分な気体の流路を可能にすることが望ましい。
【００３６】
特定の実施の形態によれば、吸着体はモノリスの形態である。特定の実施の形態によれば、吸着体は、気体または液体が通過しうる、複数のチャンネルを有するモノリス型ハニカムの形態である。
【００３７】
特定の実施の形態では、複数のチャンネルを有する押出成形されたモノリス型ハニカムの形態であることが特に有利である。使用する際にさまざまな度合いの圧力損失を達成するため、ハニカムのセル密度は、押出成形の過程において調整することができる。ハニカムのセル密度は、特定の実施の形態では２５〜５００セル・インチ-2（３．８８〜７７．５セル・ｃｍ-2）の範囲であって差し支えなく、特定の他の実施の形態では５０〜２００セル・インチ-2（７．７５〜３１．０セル・ｃｍ-2）、さらに特定の他の実施の形態では５０〜１００セル・インチ-2（７．７５〜１５．５セル・ｃｍ-2）でありうる。特定の実施の形態では、セル壁の厚さは２．５４×１０-3ｃｍ〜１．２７×１０-1ｃｍ（１ミル〜５０ミル）の範囲であり、例えば、２．５４×１０-2ｃｍ〜７．６２×１０-2ｃｍ（１０ミル〜３０ミル）である。気体流れおよび吸着体材料の間のさらに密接な接触を可能にするため、特定の実施の形態では、一部のチャンネルは吸着体の一方の端で塞がれ、一部のチャンネルは吸着体の他の末端で塞がれていることが望ましい。特定の実施の形態では、吸着体の各末端では、塞がれたチャンネルおよび／または塞がれていないチャンネルが、市松模様を形成することが望ましい。特定の実施の形態では、１つのチャンネルが、一方の端では塞がれているが（「参照末端」と称される）、吸着体の反対の末端では塞がれていない場合、すぐに隣接している（懸案のチャンネルを有する少なくとも１つの壁を共有している）、少なくとも大部分のチャンネル（特定の他の実施の形態のすべてであることが好ましい）が、吸着体の他の末端で塞がれているが参照末端では塞がれていないことが望ましい。多数のハニカムは、異なる使用条件の要求に応えるため、さまざまな寸法、使用期間などを有する実際の吸着床を形成することを目的として、さまざまな方法で積層されうる。
【００３８】
本明細書では「活性炭マトリクス」とは、相互接続した炭素原子および／または粒子によって形成される網状組織を意味する。一部の実施の形態では、本発明の吸着体における活性炭マトリクスは、中断されていない、および連続した物体の形態をしている。典型的な活性炭材料にみられるように、マトリクスは、複数の孔隙を画成する壁構造を含む。活性炭マトリクスは、硫黄および金属触媒と共に、吸着体の骨格構造をもたらしうる。さらには、活性炭マトリクスにおける孔隙の大きい累積面積は、水銀吸着が直接生じうる、または硫黄および金属触媒が分散されうる、複数の場所を提供し、これがさらに水銀の吸着を促進する。活性炭マトリクスによって画成される孔隙は、吸着体に実際に存在する孔隙とは異なっていて差し支えないことに留意すべきである。例えば、活性炭マトリクスによって画成される一部の孔隙は、金属触媒、硫黄、無機充填剤、ならびにそれらの組合せおよび混合物によって充填されうる。
【００３９】
特定の実施の形態では、吸着体は、５０％〜９７重量％の活性炭を含み、特定の実施の形態では、６０％〜９７％、または８５％〜９７％の活性炭を含む。他の実施の形態では、吸着体は、少なくとも５０重量％の活性炭を含み、例えば、少なくとも６０重量％、少なくとも７０重量％、少なくとも８０重量％、少なくとも９０重量％、少なくとも９５重量％、または少なくとも９７重量％の活性炭を含む。より高濃度の活性炭は、通常、本明細書に記載される方法に従って作製する際に、吸着体を作製する工程の間に同一のレベルの炭化および活性化が使用される場合には、より高い孔隙率をもたらしうる。
【００４０】
活性炭マトリクスによって画成される孔隙は、２つのカテゴリー：１０ｎｍ以下の直径を有するナノスケールの孔隙、および、１０ｎｍよりも大きい直径を有するマイクロスケールの孔隙、に分類することができる。特定の実施の形態に従って、活性炭マトリクスは、複数のナノスケールの孔隙を画成する。金属触媒または硫黄は、例えば、ナノスケールの孔隙の少なくとも一部の壁面に存在しうる。特定の実施の形態によれば、活性炭マトリクスはさらに、複数のマイクロスケールの孔隙を画成する。
【００４１】
吸着体における孔隙径およびその分散は、例えば窒素吸着などの当技術分野で利用可能な技術を使用することにより測定することができる。ナノスケールの孔隙およびマイクロスケールの孔隙の表面の両方は、本発明の吸着体の全体的に高い比表面積を提供する。特定の実施の形態では、ナノスケールの孔隙の壁表面は、吸着体の少なくとも５０％、少なくとも６０％、少なくとも７０％、少なくとも８０％、または少なくとも９０％の比表面積を構成する。
【００４２】
本発明の吸着体は、大きい比表面積を有しうる。本発明の特定の実施の形態では、吸着体は、５０〜２０００ｍ2・ｇ-1、２００〜２０００ｍ2・ｇ-1、４００〜１５００ｍ2・ｇ-1、１００〜１８００ｍ2・ｇ-1、２００〜１５００ｍ2・ｇ-1、または３００〜１２００ｍ2・ｇ-1の範囲の比表面積を有する。吸着体のより高い比表面積は、有毒物質の吸着用の材料に、さらに活性な部位を提供しうる。しかしながら、吸着体の比表面積が非常に高い、例えば２０００ｍ2・ｇ-1よりも高い場合には、吸着体は極めて多孔性になり、吸着体の機械的完全性が損なわれうる。これは、吸着体の強度が特定の閾値要件を必要とするような特定の用途には、望ましくないであろう。
【００４３】
本発明の実施の形態に含まれる金属触媒は、吸着体と接触する流体から、カドミウム、水銀、クロム、鉛、バリウム、ベリリウム、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、タリウム、ヒ素、またはセレンなどの有毒物質の１種類以上の除去を促進しうるが、ここで前記有毒物質のいずれかは、任意の酸化状態であって差し支えなく、かつ、元素の形態または前記元素を含む化合物であって差し支えない。接触の際に処理されるべき流体流れなどの流体に由来する、水銀、ヒ素、カドミウム、またはセレンを含む、有毒物質または化合物の除去を促進する能力（本明細書では有毒物質または化合物の「低減」ともいう）を有する任意のこのような金属触媒を、本発明の吸着体に含めることができる。これに関して「除去」および「低減」という用語は、本明細書では同義的に用いられる。さらには、それらの用語は、流体における程度の問題によって、すなわち特定の割合によって、有毒物質の存在を低減することにも及ぶものと解され、有毒物質の完全な除去または低減に限定するものではない。一部の実施の形態では、金属触媒は、吸着体と接触する流体からの有毒物質の除去（または低減）を促進するため、１種類以上の以下の方法で機能しうる：（ｉ）有毒物質の一時的または恒久的な化学吸着（例えば、共有結合および／またはイオン結合を介する）；（ｉｉ）有毒物質の一時的または恒久的な物理的吸着；（ｉｉｉ）有毒物質の、吸着体の他の成分との反応／吸着の触媒；（ｉｖ）周囲雰囲気で有毒物質の反応を触媒することによる、有毒物質をあるものから別のものへの転換；（ｖ）すでに吸着体の他の成分によって吸着された有毒物質の捕捉；および（ｖｉ）有毒物質の活性吸着部位への移動の促進。
【００４４】
本発明の吸着体の特定の実施の形態よれば、金属触媒は、下記から選択される形態で提供されうる：（ｉ）アルカリおよびアルカリ土類金属のハロゲン化物および酸化物；（ｉｉ）貴金属およびそれらの化合物；（ｉｉｉ）酸化物、硫化物、およびバナジウム、クロム、マンガン、鉄、コバルト、ニッケル、銅、亜鉛、ニオブ、モリブデン、銀、タングステンおよびランタノイドの塩；および（ｉｖ）（ｉ）、（ｉｉ）および（ｉｉｉ）のうち、２つ以上の組合せおよび混合物。
【００４５】
例えば、金属触媒は、下記から選択される形態で提供されうる：（ｉ）酸化物、硫化物およびマンガンの塩；（ｉｉ）酸化物、硫化物および鉄の塩；（ｉｉｉ）（ｉ）およびＫＩの組合せ；（ｉｖ）（ｉｉ）およびＫＩの組合せ；および（ｖ）（ｉ）、（ｉｉ）、（ｉｉｉ）および（ｉｖ）のうち任意の２つ以上の混合物および組合せ。本発明の特定の実施の形態では、吸着体は、Ｃａ（ＯＨ）2など、有毒物質の除去を促進するための金属として、アルカリ土類金属の水酸化物を含む。
【００４６】
貴金属（Ｒｕ、Ｔｈ、Ｐｄ、Ａｇ、Ｒｅ、Ｏｓ、Ｉｒ、ＰｔおよびＡｕ）および遷移金属およびそれらの化合物は、典型的な金属触媒である。さらなる非限定的な金属触媒としては、アルカリおよびアルカリ土類のハロゲン化物、水酸化物または酸化物；ならびに、酸化物、硫化物、および、バナジウム、クロム、マンガン、鉄、コバルト、ニッケル、銅、亜鉛、ニオブ、モリブデン、銀、タングステン、およびランタノイドの塩を含む。金属触媒は、任意の価数で存在することができる。例えば、鉄が存在する場合には、＋３、＋２または０の価数で、または異なる価数の混合物として存在して差し支えなく、金属鉄（０）、ＦｅＯ、Ｆｅ2Ｏ3、Ｆｅ3Ｏ8、ＦｅＳ、ＦｅＣｌ2、ＦｅＣｌ3、ＦｅＳＯ4などとして存在することができる。別の例では、マンガンが存在する場合には、＋４、＋２または０の価数で、または異なる価数の混合物として存在して差し支えなく、金属マンガン（０）、ＭｎＯ、ＭｎＯ2、ＭｎＳ、ＭｎＣｌ2、ＭｎＣｌ4、ＭｎＳＯ4、などとして存在することができる。一部の実施の形態では、金属触媒は酸化物の形態ではない。他の実施の形態では、吸着体は、酸化物の形態ではない、少なくとも１つの金属触媒を含む。
【００４７】
本発明の吸着体の特定の実施の形態では、金属触媒は次から選択される形態をしている：ハロゲン化アルカリ；ならびにマンガンおよび鉄の酸化物、硫化物、および塩。本発明の吸着体の特定の実施の形態では、金属触媒は次から選択される形態をしている：ＫＩならびにマンガンの酸化物、硫化物、および塩の組合せ；ＫＩならびに鉄の酸化物、硫化物、および塩の組合せ；またはＫＩならびにマンガンおよび鉄の酸化物、硫化物、および塩の組合せ。これらの組合せは、水銀、特に気体流れからの水銀元素の除去に、特に有効であることがわかっている。
【００４８】
本発明の特定の実施の形態によれば、吸着体は、Ｃａ（ＯＨ）2など、有毒物質の除去を促進するための金属として、アルカリ土類金属の水酸化物を含む。実験は、Ｃａ（ＯＨ）2が、気体流れからのヒ素、カドミウム、およびセレンの除去に、特に有効であることを示している。
【００４９】
本発明の一部の実施の形態では、金属触媒はリチウム、ナトリウムまたはカリウムなどのアルカリ金属である。他の実施の形態では、金属触媒は、マグネシウム、カルシウムまたはバリウムなどのアルカリ土類金属である。他の実施の形態では、金属触媒は、パラジウム、白金、銀、金、マンガン、または鉄などの遷移金属である。他の実施の形態では、金属触媒はセリウムなどの希土類金属である。一部の実施の形態では、金属触媒は元素形態で存在する。他の実施の形態では、金属触媒は金属硫化物である。他の実施の形態では、金属触媒は遷移金属の硫化物または酸化物である。さらに別の実施の形態では、吸着体は、アルカリ金属、アルカリ土類金属、または遷移金属以外の触媒を、少なくとも１種類含む。他の実施の形態では吸着体は、ナトリウム以外、カリウム以外、マグネシウム以外、カルシウム以外、アルミニウム以外、チタニウム以外、ジルコニウム以外、クロム以外、マグネシウム以外、鉄以外および／または亜鉛以外の触媒を、少なくとも１種類含む。他の実施の形態では、吸着体は、アルミニウム、バナジウム、鉄、コバルト、ニッケル、銅、または亜鉛以外の金属触媒を、元素の形態で、または硫酸塩として、少なくとも１種類含む。
【００５０】
吸着体に存在する金属触媒の量は、用いられる特定の金属触媒、および吸着体を使用する用途、および、吸着体の、所望する有毒物質の除去能力および効率に応じて選択することができる。本発明の吸着体の特定の実施の形態では、金属触媒の量は１重量％〜２０重量％の範囲であり、特定の他の実施の形態では２％〜１８％、特定の他の実施の形態では５％〜１５％、特定の他の実施の形態では５％〜１０％の範囲である。さらなる実施の形態では、吸着体は１重量％〜２５重量％の金属触媒（特定の実施の形態では１％〜２０％、１％〜１５％、３％〜１０％、または３〜５％）を含む。
【００５１】
活性炭マトリクスに金属触媒が分散されることを掲げる特定の実施の形態において、吸着体に１種類の金属触媒しか存在しない場合、その金属触媒は活性炭マトリクス全体に分散されている。複数の金属触媒が存在する場合、これらの実施の形態では、それら触媒の少なくとも１種類が活性炭マトリクス全体に分散される。「活性炭マトリクス全体に分散」とは、関連する具体的な材料（金属触媒、硫黄など）が吸着体またはセル壁の外表面上にのみ存在するのではなく、吸着体の内部深くにも存在することを意味する。従って特定の金属触媒の存在は、例えば：（ｉ）活性炭マトリクスによって画成されるナノスケールの孔隙の壁表面；（ｉｉ）活性炭マトリクスによって画成されるマイクロスケールの孔隙の壁表面；（ｉｉｉ）活性炭マトリクスの壁構造中に埋没；（ｉｖ）活性炭マトリクスの壁構造に部分的に埋め込まれている；（ｖ）活性炭マトリクスによって画成される一部の孔隙を部分的に充填、および／または遮断；および（ｖｉ）活性炭マトリクスによって画成される一部の孔隙を完全に充填、および／または遮断、でありうる。（ｉｉｉ）、（ｉｖ）、（ｖ）および（ｖｉ）の状態では、活性炭マトリクス中に分散する金属触媒および／または他の成分は、吸着体の孔隙の壁構造の一部を実際に形成する。特定の実施の形態では、複数の金属触媒が存在し、それらのすべてが活性炭マトリクス全体に分散される。しかしながら、すべての金属触媒が活性炭マトリクス全体に分散されることは必要としない。したがって、特定の実施の形態では、複数の金属触媒は、それらの少なくとも１種類が活性炭マトリクス全体に分散され、また、それらの少なくとも１種類が、主として、吸着体の外表面領域および／またはセル壁表面上、および／または外表面領域および／またはセル壁表面の真下の薄層内に、実質的に分散された状態で存在する。特定の実施の形態では、金属触媒の少なくとも一部は、炭素または硫黄などの吸着体の他の成分と化学的に結合しうる。特定の他の実施の形態では、金属触媒の少なくとも一部は、活性炭マトリクスまたは他の成分と物理的に結合しうる。さらに特定の他の実施の形態では、金属触媒の少なくとも一部は、ナノスケールまたはマイクロスケールの大きさを有する粒子の形態で吸着体中に存在する。
【００５２】
本発明に従った吸着体または他の物体または材料における金属触媒の分散は、上述の分布特性法によって測定し、かつ、特徴付けることができる。本発明の吸着体の特定の実施の形態では、金属触媒の分散は、下記の特性を有する：各標的試験領域において：ＣＯＮ（ａｖ）／ＣＯＮ（ｍｉｎ）≦３０、およびＣＯＮ（ｍａｘ）／ＣＯＮ（ａｖ）≦３０である。特定の他の実施の形態では、ＣＯＮ（ａｖ）／ＣＯＮ（ｍｉｎ）≦２０、およびＣＯＮ（ｍａｘ）／ＣＯＮ（ａｖ）≦２０であることが望ましい。特定の他の実施の形態では、ＣＯＮ（ａｖ）／ＣＯＮ（ｍｉｎ）≦１５、およびＣＯＮ（ｍａｘ）／ＣＯＮ（ａｖ）≦１５であることが望ましい。特定の他の実施の形態では、ＣＯＮ（ａｖ）／ＣＯＮ（ｍｉｎ）≦１０、およびＣＯＮ（ｍａｘ）／ＣＯＮ（ａｖ）≦１０であることが望ましい。特定の他の実施の形態では、ＣＯＮ（ａｖ）／ＣＯＮ（ｍｉｎ）≦５、およびＣＯＮ（ｍａｘ）／ＣＯＮ（ａｖ）≦５であることが望ましい。特定の他の実施の形態では、ＣＯＮ（ａｖ）／ＣＯＮ（ｍｉｎ）≦３、およびＣＯＮ（ｍａｘ）／ＣＯＮ（ａｖ）≦３であることが望ましい。特定の他の実施の形態では、ＣＯＮ（ａｖ）／ＣＯＮ（ｍｉｎ）≦２、およびＣＯＮ（ｍａｘ）／ＣＯＮ（ａｖ）≦２であることが望ましい。
【００５３】
本発明の吸着体の特定の実施の形態では、少なくとも１種類の金属触媒は、上述の分布特性法に従って、活性炭マトリクス全体に均質に分散される。したがって：各標的試験領域では、０．１ｎ≦ｍ≦０．９ｎであるすべてのＣＯＮ（ｍ）について：０．５≦ＣＯＮ（ｍ）／ＣＯＮ（ａｖ）≦２である。
【００５４】
特定の実施の形態では、０．６≦ＣＯＮ（ｍ）／ＣＯＮ（ａｖ）≦１．７であることが望ましい。特定の他の実施の形態では、０．７≦ＣＯＮ（ｍ）／ＣＯＮ（ａｖ）≦１．４であることが望ましい。特定の他の実施の形態では、０．８≦ＣＯＮ（ｍ）／ＣＯＮ（ａｖ）≦１．２であることが望ましい。特定の他の実施の形態では、０．９≦ＣＯＮ（ｍ）／ＣＯＮ（ａｖ）≦１．１であることが望ましい。特定の実施の形態では、０．０５ｎ≦ｍ≦０．９５ｎであるすべてのＣＯＮ（ｍ）について：０．５≦ＣＯＮ（ｍ）／ＣＯＮ（ａｖ）≦２であり；特定の実施の形態では、０．６≦ＣＯＮ（ｍ）／ＣＯＮ（ａｖ）≦１．７である。特定の他の実施の形態では、０．７≦ＣＯＮ（ｍ）／ＣＯＮ（ａｖ）≦１．４であることが望ましい。特定の他の実施の形態では、０．８≦ＣＯＮ（ｍ）／ＣＯＮ（ａｖ）≦１．２であることが望ましい。特定の他の実施の形態では、０．９≦ＣＯＮ（ｍ）／ＣＯＮ（ａｖ）≦１．１であることが望ましい。本発明の物体（吸着体、押出成形混合体、など）および材料の特定の実施の形態では、それぞれ別個の標的試験領域に関してこの項において先に述べた特性のいずれか１つに加えて、すべてのｐ標的試験領域についての関連材料（例えば、硫黄、金属触媒など）の分散は、次の特徴を有する：０．１ｐ≦ｋ≦０．９ｐであるすべてのＣＯＮＡＶ（ｋ）について：０．５≦ＣＯＮＡＶ（ｋ）／ＣＯＮＡＶ（ａｖ）≦２であり；特定の実施の形態では、０．６≦ＣＯＮＡＶ（ｋ）／ＣＯＮＡＶ（ａｖ）≦１．７である。特定の他の実施の形態では、０．７≦ＣＯＮＡＶ（ｋ）／ＣＯＮＡＶ（ａｖ）≦１．４であることが望ましい。特定の他の実施の形態では、０．８≦ＣＯＮＡＶ（ｋ）／ＣＯＮＡＶ（ａｖ）≦１．２であることが望ましい。特定の他の実施の形態では、０．９≦ＣＯＮＡＶ（ｋ）／ＣＯＮＡＶ（ａｖ）≦１．１であることが望ましい。特定の他の実施の形態では、０．９５≦ＣＯＮＡＶ（ｋ）／ＣＯＮＡＶ（ａｖ）≦１．０５であることが望ましい。特定の実施の形態では、０．５ｐ≦ｋ≦０．９５ｐであるすべてのＣＯＮＡＶ（ｋ）について：０．５≦ＣＯＮＡＶ（ｋ）／ＣＯＮＡＶ（ａｖ）≦２であり；特定の実施の形態では、０．６≦ＣＯＮＡＶ（ｋ）／ＣＯＮＡＶ（ａｖ）≦１．７である。特定の他の実施の形態では、０．７≦ＣＯＮＡＶ（ｋ）／ＣＯＮＡＶ（ａｖ）≦１．４であることが望ましい。特定の他の実施の形態では、０．８≦ＣＯＮＡＶ（ｋ）／ＣＯＮＡＶ（ａｖ）≦１．２であることが望ましい。特定の他の実施の形態では、０．９≦ＣＯＮＡＶ（ｋ）／ＣＯＮＡＶ（ａｖ）≦１．１であることが望ましい。特定の他の実施の形態では、０．９５≦ＣＯＮＡＶ（ｋ）／ＣＯＮＡＶ（ａｖ）≦１．０５であることが望ましい。
【００５５】
本発明の特定の実施の形態では、金属触媒は、マイクロスケールの孔隙の壁表面の大部分に存在する。本発明の特定の他の実施の形態では、金属触媒は、マイクロスケールの孔隙の壁表面の少なくとも７５％、少なくとも９０％または少なくとも９５％に存在する。
【００５６】
本発明の特定の実施の形態では、金属触媒は、ナノスケールの孔隙の壁表面の少なくとも２０％、少なくとも４０％、少なくとも５０％、少なくとも７５％、または少なくとも８５％に存在する。特定の実施の形態では、吸着体の比表面積の大部分が、ナノスケールの孔隙の壁表面によってもたらされる。これらの実施の形態では、ナノスケールの孔隙の壁表面には、高い割合で、金属触媒が分散されることが望ましい。
【００５７】
本発明の吸着体は硫黄を含む。吸着体に存在する硫黄の量は、用いる具体的な金属触媒、吸着体が使用される用途、および、吸着体の、所望の有毒物質の除去能力および効率に応じて選択することができる。
【００５８】
一部の実施の形態では、吸着体は、１％〜２０重量％の硫黄を含む（特定の実施の形態では、１％〜１５％、３％〜８％、２％〜１０％、０．１〜５％、または２〜５％）。硫黄は、硫黄元素（価数０）、硫化物（例えば価数−２）、亜硫酸（例えば、価数＋４）、硫酸（例えば、価数＋６）の形態で存在していて差し支えない。一部の実施の形態では、硫黄は硫酸塩としては存在しないか、あるいは、硫酸塩は吸着体における硫黄の唯一の供給源ではない。少なくとも一部の硫黄は、流体流れから除去されるべき有毒物質、例えば水銀と化学的に結合することができる価数で存在することが望ましい。このためには、少なくとも一部の硫黄が−２および／または０の価数で存在することが望ましい。硫黄の少なくとも一部は、活性炭マトリクスの壁表面に化学的または物理的に結合しうる。硫黄の少なくとも一部は、上述のように、例えば硫化物（ＦｅＳ、ＭｎＳ、Ｍｏ2Ｓ3、ＣｕＳなど）の形態で、金属触媒に化学的または物理的に結合しうる。
【００５９】
一部の実施の形態では、少なくとも一部の硫黄は価数０である。例えば、活性炭マトリクスの孔隙の壁の表面上の硫黄の少なくとも１０％はＸＰＳで測定した場合に、実質的に価数０である。他の実施の形態では、硫黄の少なくとも一部は価数が０ではない。一部の実施の形態では、吸着体は一部に価数０の硫黄、および一部に価数が０ではない硫黄を含む。一部の実施の形態では、吸着体は、硫黄元素、ならびに、金属硫化物など、硫黄を含む化合物の形態で存在する硫黄を含む。
【００６０】
特定の実施の形態では、吸着体における、少なくとも４０モル％、少なくとも５０モル％、少なくとも６０モル％、または少なくとも７０モル％の硫黄が価数０であることが望ましい。特定の実施の形態によれば、孔隙の壁の表面の硫黄の少なくとも１０％、少なくとも２０％、少なくとも３０％、少なくとも４０％、少なくとも５０％または少なくとも６０％は、ＸＰＳで測定して、実質的に価数０である。
【００６１】
実験は、活性炭、硫黄および金属触媒の吸着体が、水銀に加えて、ヒ素、カドミウム、ならびにセレンの気体流れからの除去に有効でありうることを実証した。実験は、硫黄元素を含む吸着体が、硫黄元素を含まないが硫黄濃度は実質的に同一であるものよりも高い水銀除去能力を有する傾向にあることを実証した。
【００６２】
特定の実施の形態では、硫黄は活性炭マトリクス全体に分散される。「活性炭マトリクス全体に分散される」とは、硫黄が吸着体またはセル壁の外表面にのみ存在するのではなく、吸着体の内部深くにも存在することを意味する。したがって、硫黄の存在は、例えば：（ｉ）ナノスケールの孔隙の壁表面；（ｉｉ）マイクロスケールの孔隙の壁表面；（ｉｉｉ）活性炭マトリクスの壁構造に埋没；および（ｉｖ）活性炭マトリクスの壁構造に部分的に埋め込まれていて差し支えない。（ｉｉｉ）および（ｉｖ）の状態では、硫黄は、吸着体の孔隙の壁構造の一部を実際に形成する。したがって、特定の実施の形態では、一部の硫黄は、炭素または金属触媒などの吸着体の他の成分と、化学的に結合（共有結合および／またはイオン結合）しうる。特定の他の実施の形態では、一部の硫黄は、活性炭マトリクスまたは他の成分と物理的に結合しうる。さらに特定の他の実施の形態では、一部の硫黄は、ナノスケールまたはマイクロスケールの大きさを有する粒子の形態で、吸着体中に存在する。
【００６３】
本発明に従った吸着体または他の物体または材料における硫黄の分散は、上述の分布特性法によって測定し、特徴付けることができる。
【００６４】
特定の実施の形態では、任意の標的試験領域における硫黄の分散は、次の特性を有する：ＣＯＮ（ｍａｘ）／ＣＯＮ（ｍｉｎ）≧１００。特定の他の実施の形態では：ＣＯＮ（ｍａｘ）／ＣＯＮ（ｍｉｎ）≧２００である。特定の他の実施の形態では：ＣＯＮ（ｍａｘ）／ＣＯＮ（ｍｉｎ）≧３００である。特定の他の実施の形態では：ＣＯＮ（ｍａｘ）／ＣＯＮ（ｍｉｎ）≧４００である。特定の他の実施の形態では：ＣＯＮ（ｍａｘ）／ＣＯＮ（ｍｉｎ）≧５００である。特定の他の実施の形態では：ＣＯＮ（ｍａｘ）／ＣＯＮ（ｍｉｎ）≧１０００である。特定の他の実施の形態では：ＣＯＮ（ｍａｘ）／ＣＯＮ（ａｖ）≧５０である。特定の他の実施の形態では：ＣＯＮ（ｍａｘ）／ＣＯＮ（ａｖ）≧１００である。特定の他の実施の形態では：ＣＯＮ（ｍａｘ）／ＣＯＮ（ａｖ）≧２００である。特定の他の実施の形態では：ＣＯＮ（ｍａｘ）／ＣＯＮ（ａｖ）≧３００である。特定の他の実施の形態では：ＣＯＮ（ｍａｘ）／ＣＯＮ（ａｖ）≧４００である。特定の他の実施の形態では：ＣＯＮ（ｍａｘ）／ＣＯＮ（ａｖ）≧５００である。特定の他の実施の形態では：ＣＯＮ（ｍａｘ）／ＣＯＮ（ａｖ）≧１０００である。
【００６５】
特定の実施の形態では、吸着体に分散される硫黄に関して、すべてのｐ標的試験領域におけるその分散は、次の特性を有する：ＣＯＮＡＶ（１）／ＣＯＮＡＶ（ｎ）≧２。特定の他の実施の形態では：ＣＯＮＡＶ（１）／ＣＯＮＡＶ（ｎ）≧５である。特定の他の実施の形態では：ＣＯＮＡＶ（１）／ＣＯＮＡＶ（ｎ）≧８である。特定の他の実施の形態では：ＣＯＮＡＶ（１）／ＣＯＮＡＶ（ｎ）≧１．５である。特定の他の実施の形態では：ＣＯＮＡＶ（１）／ＣＯＮＡＶ（ａｖ）≧２である。特定の他の実施の形態では：ＣＯＮＡＶ（１）／ＣＯＮＡＶ（ａｖ）≧３である。特定の他の実施の形態では：ＣＯＮＡＶ（１）／ＣＯＮＡＶ（ａｖ）≧４である。特定の他の実施の形態では：ＣＯＮＡＶ（１）／ＣＯＮＡＶ（ａｖ）≧５である。特定の他の実施の形態では：ＣＯＮＡＶ（１）／ＣＯＮＡＶ（ａｖ）≧８である。特定の他の実施の形態では：ＣＯＮＡＶ（１）／ＣＯＮＡＶ（ａｖ）≧１０である。
【００６６】
特定の他の実施の形態では、吸着体に分散される硫黄に関して、各標的試験領域において、その分散は次の特性を有する：ＣＯＮ（ａｖ）／ＣＯＮ（ｍｉｎ）≦３０。特定の他の実施の形態では：ＣＯＮ（ａｖ）／ＣＯＮ（ｍｉｎ）≦２０である。特定の他の実施の形態では：ＣＯＮ（ａｖ）／ＣＯＮ（ｍｉｎ）≦１５である。特定の他の実施の形態では：ＣＯＮ（ａｖ）／ＣＯＮ（ｍｉｎ）≦１０である。特定の他の実施の形態では：ＣＯＮ（ａｖ）／ＣＯＮ（ｍｉｎ）≦５である。特定の他の実施の形態では：ＣＯＮ（ａｖ）／ＣＯＮ（ｍｉｎ）≦３である。特定の他の実施の形態では：ＣＯＮ（ａｖ）／ＣＯＮ（ｍｉｎ）≦２である。特定の他の実施の形態では：ＣＯＮ（ｍａｘ）／ＣＯＮ（ａｖ）≦３０である。特定の他の実施の形態では：ＣＯＮ（ｍａｘ）／ＣＯＮ（ａｖ）≦２０である。特定の他の実施の形態では：ＣＯＮ（ｍａｘ）／ＣＯＮ（ａｖ）≦１５である。特定の他の実施の形態では：ＣＯＮ（ｍａｘ）／ＣＯＮ（ａｖ）≦１０である。特定の他の実施の形態では：ＣＯＮ（ｍａｘ）／ＣＯＮ（ａｖ）≦５である。特定の他の実施の形態では：ＣＯＮ（ｍａｘ）／ＣＯＮ（ａｖ）≦３である。特定の他の実施の形態では：ＣＯＮ（ｍａｘ）／ＣＯＮ（ａｖ）≦２である。
【００６７】
本発明の吸着体の特定の実施の形態では、硫黄の分散は次の特性を有する：各標的試験領域において、ＣＯＮ（ａｖ）／ＣＯＮ（ｍｉｎ）≦３０、およびＣＯＮ（ｍａｘ）／ＣＯＮ（ａｖ）≦３０である。特定の他の実施の形態では、ＣＯＮ（ａｖ）／ＣＯＮ（ｍｉｎ）≦２０、およびＣＯＮ（ｍａｘ）／ＣＯＮ（ａｖ）≦２０であることが望ましい。特定の他の実施の形態では、ＣＯＮ（ａｖ）／ＣＯＮ（ｍｉｎ）≦１５、およびＣＯＮ（ｍａｘ）／ＣＯＮ（ａｖ）≦１５であることが望ましい。特定の他の実施の形態では、ＣＯＮ（ａｖ）／ＣＯＮ（ｍｉｎ）≦１０、およびＣＯＮ（ｍａｘ）／ＣＯＮ（ａｖ）≦１０であることが望ましい。特定の他の実施の形態では、ＣＯＮ（ａｖ）／ＣＯＮ（ｍｉｎ）≦５、およびＣＯＮ（ｍａｘ）／ＣＯＮ（ａｖ）≦５であることが望ましい。特定の他の実施の形態では、ＣＯＮ（ａｖ）／ＣＯＮ（ｍｉｎ）≦３、およびＣＯＮ（ｍａｘ）／ＣＯＮ（ａｖ）≦３であることが望ましい。特定の他の実施の形態では、ＣＯＮ（ａｖ）／ＣＯＮ（ｍｉｎ）≦２、およびＣＯＮ（ｍａｘ）／ＣＯＮ（ａｖ）≦２であることが望ましい。
【００６８】
本発明の吸着体の特定の実施の形態では、硫黄は、上述の分布特性法に従って活性炭マトリクス全体に均質に分散される。したがって：各標的試験領域では、０．１ｎ≦ｍ≦０．９ｎであるすべてのＣＯＮ（ｍ）について：０．５≦ＣＯＮ（ｍ）／ＣＯＮ（ａｖ）≦２である。
【００６９】
特定の実施の形態では、０．６≦ＣＯＮ（ｍ）／ＣＯＮ（ａｖ）≦１．７であることが望ましい。特定の他の実施の形態では、０．７≦ＣＯＮ（ｍ）／ＣＯＮ（ａｖ）≦１．４であることが望ましい。特定の他の実施の形態では、０．８≦ＣＯＮ（ｍ）／ＣＯＮ（ａｖ）≦１．２であることが望ましい。特定の他の実施の形態では、０．９≦ＣＯＮ（ｍ）／ＣＯＮ（ａｖ）≦１．１であることが望ましい。特定の実施の形態では、０．０５ｎ≦ｍ≦０．９５ｎである、すべてのＣＯＮ（ｍ）について：０．５≦ＣＯＮ（ｍ）／ＣＯＮ（ａｖ）≦２であり；特定の実施の形態では、０．６≦ＣＯＮ（ｍ）／ＣＯＮ（ａｖ）≦１．７である。特定の他の実施の形態では、０．７≦ＣＯＮ（ｍ）／ＣＯＮ（ａｖ）≦１．４であることが望ましい。特定の他の実施の形態では、０．８≦ＣＯＮ（ｍ）／ＣＯＮ（ａｖ）≦１．２であることが望ましい。特定の他の実施の形態では、０．９≦ＣＯＮ（ｍ）／ＣＯＮ（ａｖ）≦１．１であることが望ましい。本発明の物体（吸着体、押出成形混合体、など）および材料の特定の実施の形態では、それぞれ別個の標的試験領域に関して、この項における上述の特性のいずれか１つに加えて、すべてのｐ標的試験領域についての関連材料（例えば、硫黄、金属触媒など）の分散は、次の特性を有する：０．１ｐ≦ｋ≦０．９ｐであるすべてのＣＯＮＡＶ（ｋ）について：０．５≦ＣＯＮＡＶ（ｋ）／ＣＯＮＡＶ（ａｖ）≦２であり；特定の実施の形態では、０．６≦ＣＯＮＡＶ（ｋ）／ＣＯＮＡＶ（ａｖ）≦１．７である。特定の他の実施の形態では、０．７≦ＣＯＮＡＶ（ｋ）／ＣＯＮＡＶ（ａｖ）≦１．４であることが望ましい。特定の他の実施の形態では、０．８≦ＣＯＮＡＶ（ｋ）／ＣＯＮＡＶ（ａｖ）≦１．２であることが望ましい。特定の他の実施の形態では、０．９≦ＣＯＮＡＶ（ｋ）／ＣＯＮＡＶ（ａｖ）≦１．１であることが望ましい。特定の他の実施の形態では、０．９５≦ＣＯＮＡＶ（ｋ）／ＣＯＮＡＶ（ａｖ）≦１．０５であることが望ましい。特定の実施の形態では、０．５ｐ≦ｋ≦０．９５ｐであるすべてのＣＯＮＡＶ（ｋ）について：０．５≦ＣＯＮＡＶ（ｋ）／ＣＯＮＡＶ（ａｖ）≦２であり；特定の実施の形態では、０．６≦ＣＯＮＡＶ（ｋ）／ＣＯＮＡＶ（ａｖ）≦１．７である。特定の他の実施の形態では、０．７≦ＣＯＮＡＶ（ｋ）／ＣＯＮＡＶ（ａｖ）≦１．４であることが望ましい。特定の他の実施の形態では、０．８≦ＣＯＮＡＶ（ｋ）／ＣＯＮＡＶ（ａｖ）≦１．２であることが望ましい。特定の他の実施の形態では、０．９≦ＣＯＮＡＶ（ｋ）／ＣＯＮＡＶ（ａｖ）≦１．１であることが望ましい。特定の他の実施の形態では、０．９５≦ＣＯＮＡＶ（ｋ）／ＣＯＮＡＶ（ａｖ）≦１．０５であることが望ましい。
【００７０】
特定の実施の形態では、硫黄は、マイクロスケールの孔隙の壁表面の大部分に存在する。特定の他の実施の形態では、硫黄は、マイクロスケールの孔隙の壁表面の少なくとも７５％、少なくとも９０％、または少なくとも９５％に存在する。
【００７１】
特定の実施の形態では、硫黄は、ナノスケールの孔隙の壁表面の少なくとも２０％、少なくとも３０％、少なくとも４０％、少なくとも５０％、少なくとも７５％、または少なくとも８５％に存在する。特定の実施の形態では、吸着体の比表面積の大部分は、ナノスケールの孔隙の壁表面によってもたらされる。これらの実施の形態では、ナノスケールの孔隙の壁表面に、高い割合（少なくとも４０％、少なくとも５０％、または少なくとも６０％など）で分散された硫黄を有することが望ましい。
【００７２】
吸着体はさらに無機充填剤材料を含みうる。金属触媒とは対照的に、無機充填剤材料中の任意の金属元素は、化学的および物理的に不活性である。このように、本発明の吸着体と接触する流体からの有毒物質の除去を促進するための次の方法の１つ以上において、無機充填剤に含まれる金属元素は機能していない：（ｉ）有毒物質の一時的または恒久的な化学的吸着（例えば、共有結合および／またはイオン結合を介して）；（ｉｉ）有毒物質の一時的または恒久的な物理的吸着；（ｉｉｉ）吸着体の他の成分を用いた有毒物質の反応／吸着の触媒；（ｉｖ）有毒物質をあるものから他のものに変換するための周囲雰囲気を用いた反応の触媒；（ｖ）吸着体の他の成分によってすでに吸着された有毒物質の捕捉；および（ｖｉ）活性な吸着部位への有毒物質の移動の促進。
【００７３】
無機充填剤は、とりわけ、コストの低減および吸着体の物理的（熱膨張率；破壊応力など）；または化学的特性（耐水性；耐高温性；耐食性など）の改善の目的で含まれる。このような無機充填剤は、酸化物ガラス、酸化物セラミックス、または特定の耐熱材料でありうる。無機充填剤の非限定的な例としては、シリカ；アルミナ；ジルコン；ジルコニア；ムライト；コージエライト；耐熱金属；などが挙げられる。特定の実施の形態では、無機充填剤は、それ自体が多孔性である。無機充填剤の高い孔隙率は、比表面積を過度に犠牲にすることなく、吸着体の機械的強度を改善することができる。無機充填剤は、吸着体全体に分散しうる。無機充填剤は、吸着体に分散された、極めて小さい粒子の形態で存在して差し支えない。吸着体および他の要素の適用に応じて、特定の実施の形態では、吸着体は、例えば、５０重量％までの無機充填剤を含んで差し支えなく、特定の他の実施の形態では４０％まで、特定の他の実施の形態では３０％まで、特定の他の実施の形態では２０％まで、特定の他の実施の形態では１０％までの無機充填剤を含みうる。
【００７４】
吸着体の高い比表面積をもたらすことを目的として、無機充填剤が含まれる場合には、吸着体の、および吸着体中のこれら無機充填剤は多孔性であり、吸着体の比表面積の高さに、ある程度貢献していることが望ましい。活性炭のものに匹敵する比表面積を有する無機充填剤を吸着体に含めることは、通常は困難であるか、または費用がかかる。したがって、このような無機充填剤が最終的な吸着体にもたらすであろう、典型的な機械的強化に加えて、吸着体の比表面積の全体が損なわれる傾向にもある。これは、一部の事例では、非常に望ましくないことでありうる。吸着体の表面積が大きいことは、通常、有毒物質の吸着にとって、より活性な部位（有毒物質を吸着するの能力のある炭素部位、有毒物質の吸着を促進または誘導する能力のある硫黄、および、有毒物質の吸着を促進する金属触媒）であることを意味する。さらには、吸着体における活性吸着部位の近傍の３つのカテゴリーがすべての吸着能力を助長すると考えられる。
【００７５】
活性部位のこれら３つのカテゴリー間およびカテゴリー中の総平均距離に加えて、大量の無機充填剤の取り込みが炭素マトリックスにおける金属触媒および硫黄を希釈する。したがって、一部の実施の形態では、吸着体は比較的低い割合の無機充填剤を有する（吸着体の残りの部分は炭素、硫黄および金属触媒である）。特定の実施の形態では、吸着体は、重量で、４０％未満、３０％未満、２０％未満、１０％未満、９％未満、８％未満、７％未満、６％未満、５％未満、４％未満、３％未満、２％未満、１％未満、または０．５％未満の無機充填剤を含む。１つの実施の形態では、吸着体は、無機充填剤を含まない。より少量の無機充填剤を含む吸着体は、活性炭マトリクスの壁断面全体に水銀捕捉のさらに均質な分散を導くことができる。したがって、特定の実施の形態では、吸着体は、活性炭、硫黄および金属触媒の総量を、少なくとも９０重量％（特定の実施の形態では、少なくとも９１％、少なくとも９２％、少なくとも９３％、少なくとも９４％、少なくとも９５％、少なくとも９６％、少なくとも９７％、または少なくとも９８％）含む。
【００７６】
本発明のさらなる実施の形態は、吸着体は、
活性炭と、
硫黄元素として、または硫黄を含む化合物または部分において、任意の酸化状態にある硫黄と、
金属元素として、または金属を含む化合物または部分において、任意の酸化状態にある金属触媒と、
を含み、ここで、
金属触媒の少なくとも一部は、硫黄の少なくとも一部と化学結合している。
【００７７】
本明細書で開示する吸着体の他の実施の形態ではとして、硫黄の少なくとも一部は、活性炭マトリクスの少なくとも一部の炭素に化学的に結合しうる。硫黄および／または金属触媒は、一部の実施の形態では、活性炭マトリクス全体に分散されうる。他の実施の形態では、硫黄および／または金属触媒は活性炭マトリクス全体に分散されない。本実施の形態および任意の他の実施の形態の吸着体は、例えばマンガン硫化物などの金属硫化物を含みうる。本実施の形態の吸着体はまた、先に述べた活性炭、硫黄、および金属触媒の特徴を含む、本発明の任意の他の吸着体について言及した、任意の１種類以上の他の特徴を含みうる。
【００７８】
本発明の吸着体の実施の形態は、合成ガス流れおよび燃焼排ガス流れなどの流体に由来する、例えばカドミウム、水銀、クロム、鉛、バリウム、ベリリウム、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、タリウム、ヒ素およびセレンなどの有毒物質を吸着および除去することができると考えられる。吸着体は、燃焼排ガス流れからの水銀の除去に特に有効であることが分かっている。例えば水銀など、特定の有毒物質に関する吸着材料の除去能力は、典型的には２つのパラメータ：最初の除去効率および長期間の除去能力によって特徴付けられる。水銀に関しては、初期の水銀除去効率および長期間の水銀除去能力を特徴付けるためには以下の手順が用いられる：
試験する吸着体を、特定の組成を有する１６０℃の参照燃焼排ガスが７５００時間-1の空間速度で通過する、固定床内に充填する。気体流れの水銀濃度を吸着床の前後で測定する。任意の時点において、その瞬間の水銀除去効率（Ｅｆｆ（Ｈｇ））を次のように計算する：
【数７】
2010527288.tif 000007
ここでＣ0は吸着床の直前の燃焼排ガス流れにおけるμｇ・ｍ-3での総水銀濃度であり、Ｃ1は吸着床の直後のμｇ・ｍ-3での総水銀濃度である。初期の水銀除去効率は、新鮮な試験吸着材料を充填後最初の１時間の平均水銀除去効率として定義される。典型的には、固定吸着床の水銀除去効率は、吸着床が徐々に水銀で満たされるため、時間と共に低下する。水銀除去能力は、上記試験条件下で、初期の水銀除去効率が９０％に低下するまで、吸着体材料の単位質量あたりの吸着床によって捕捉される水銀の総量として定義される。水銀除去能力は、典型的には吸着材料（ｍｇ・ｇ-1）のグラムあたりの捕捉される水銀のｍｇで表される。
【００７９】
典型的な試験参照燃焼排ガス（本明細書ではＲＦＧ１と称される）は重量による次の組成を有している：Ｏ2 ５％；ＣＯ2 １４％；ＳＯ2 １５００ｐｐｍ；ＮＯx ３００ｐｐｍ；ＨＣｌ １００ｐｐｍ；Ｈｇ ２０〜２５μｇ・ｍ-3；Ｎ2 バランス；ここで、ＮＯxはＮＯ2、Ｎ2ＯおよびＮＯの組合せであり；Ｈｇは水銀元素（Ｈｇ（０）、５０〜６０モル％）および酸化水銀（４０〜５０モル％）の組合せである。特定の実施の形態では、吸着体はＲＦＧ１に関して、少なくとも９０％、少なくとも９１％、少なくとも９２％、少なくとも９５％、少なくとも９７％、少なくとも９８％、少なくとも９９％または少なくとも９９．５％の初期の水銀除去効率を有する。
【００８０】
特定の実施の形態では、吸着体は、有利には、高濃度のＨＣｌおよび低濃度のＨＣｌなどを有する、Ｏ2 ５％；ＣＯ2 １４％；ＳＯ2 １５００ｐｐｍ；ＮＯx ３００ｐｐｍ；Ｈｇ ２０〜２５μｇ・ｍ-3を含む燃焼排ガスにとって、少なくとも９０％の高い初期の水銀除去効率を有する。「高濃度のＨＣｌ」とは、処理すべき気体中のＨＣｌ濃度が少なくとも２０ｐｐｍであることを意味する。「低濃度のＨＣｌ」とは、処理すべき気体中のＨＣｌ濃度が最大でも１０ｐｐｍであることを意味する。特定の実施の形態の吸着体は、次の組成：Ｏ2 ５％；ＣＯ2 １４％；ＳＯ2 １５００ｐｐｍ；ＮＯx ３００ｐｐｍ；ＨＣｌ ５ｐｐｍ；Ｈｇ ２０〜２５μｇ・ｍ-3；Ｎ2 バランスを有する、燃焼排ガス（ＲＦＧ２と称される）について、少なくとも９０％、少なくとも９１％、少なくとも９３％、少なくとも９５％、少なくとも９６％、少なくとも９８％、少なくとも９９％、または少なくとも９９．５％の初期の水銀除去効率を有する。
【００８１】
低ＨＣｌの燃焼排ガスについてのこれらの実施の形態の高い水銀除去効率は、先行技術と比較して特に有利である。活性炭粉末の注入を含む先行技術の方法では、典型的には、十分な初期の水銀除去効率を得るために、ＨＣｌを燃焼排ガスに加えることを必要とする。低いＨＣｌ濃度において高い水銀効率を与える実施の形態は、気体流れへのＨＣｌの注入の必要なしに、燃焼排ガス流れからの水銀の効率的かつ効果的な除去を可能にする。
【００８２】
特定の実施の形態では、吸着体は、高濃度のＳＯ3（５ｐｐｍ、８ｐｐｍ、１０ｐｐｍ、１５ｐｐｍ、２０ｐｐｍ、３０ｐｐｍ、４０ｐｐｍなど）および低濃度のＳＯ3など（０．０１ｐｐｍ、０．１ｐｐｍ、０．５ｐｐｍ、１ｐｐｍ、２ｐｐｍなど）を有し、Ｏ2 ５％；ＣＯ2 １４％；ＳＯ2 １５００ｐｐｍ；ＮＯx ３００ｐｐｍ；Ｈｇ ２０〜２５μｇ・ｍ-3を含む燃焼排ガスについて、少なくとも９１％の高い初期の水銀除去効率を有する。「高濃度のＳＯ3」とは、処理すべき気体におけるＳＯ3濃度が少なくとも３重量ｐｐｍであることを意味する。「低濃度のＳＯ3」とは、処理すべき気体におけるＳＯ3濃度が３ｐｐｍ未満であることを意味する。特定の実施の形態の吸着体は、次の組成：Ｏ2 ５％；ＣＯ2 １４％；ＳＯ2 １５００ｐｐｍ；ＮＯx ３００ｐｐｍ；ＳＯ3 ５ｐｐｍ；Ｈｇ ２０〜２５μｇ・ｍ-3；Ｎ2 バランスを有する燃焼排ガス（ＲＦＧ３と称される）について、少なくとも９０％、少なくとも９１％、少なくとも９５％、少なくとも９８％、または少なくとも９９％の高い初期の水銀除去効率を有することが有利である。高いＳＯ3燃焼排ガスについての特定の実施の形態の高い水銀除去効率は、先行技術と比較して特に有利である。活性炭粉末の注入を含む先行技術の方法では、典型的には、ＳＯ3が十分な初期の水銀除去効率を得るために、燃焼排ガスから除去されることが必要とされる。高いＳＯ3濃度での高い水銀効率を与える実施の形態は、気体流れからのＳＯ3の事前の除去を必要とせずに、燃焼排ガス流れからの水銀の効率的かつ効果的な除去を可能にする。
【００８３】
特定の実施の形態によれば、吸着体は、ＲＦＧ１に関して０．０５ｍｇ・ｇ-1のＨｇ除去能力を有し、特定の実施の形態では、ＲＦＧ１に関して少なくとも０．１０ｍｇ・ｇ-1、少なくとも０．１５ｍｇ・ｇ-1、少なくとも０．２０ｍｇ・ｇ-1、少なくとも０．２５ｍｇ・ｇ-1、少なくとも０．３０ｍｇ・ｇ-1、少なくとも０．５０ｍｇ・ｇ-1、少なくとも１．０ｍｇ・ｇ-1、少なくとも２．０ｍｇ・ｇ-1、または少なくとも３．０ｍｇ・ｇ-1である。
【００８４】
特定の実施の形態によれば、吸着体は、ＲＦＧ２に関して０．０５ｍｇ・ｇ-1のＨｇ除去能力を有し、特定の実施の形態では、ＲＦＧ２に関して少なくとも０．１０ｍｇ・ｇ-1、少なくとも０．１５ｍｇ・ｇ-1、少なくとも０．２０ｍｇ・ｇ-1、少なくとも０．２５ｍｇ・ｇ-1、少なくとも０．３０ｍｇ・ｇ-1、少なくとも０．５０ｍｇ・ｇ-1、少なくとも１．０ｍｇ・ｇ-1、少なくとも２．０ｍｇ・ｇ-1、または少なくとも３．０ｍｇ・ｇ-1である。したがって、これらの実施の形態にしたがった吸着体は、低ＨＣｌの燃焼排ガス流れに関して高い水銀除去能力を有する。これは、先行技術の水銀軽減方法と比較して特に有利である。
【００８５】
特定の実施の形態によれば、吸着体は、ＲＦＧ３に関して０．０５ｍｇ・ｇ-1のＨｇ除去能力を有し、特定の実施の形態では、ＲＦＧ３に関して、少なくとも０．１０ｍｇ・ｇ-1、少なくとも０．１５ｍｇ・ｇ-1、少なくとも０．２０ｍｇ・ｇ-1、少なくとも０．２５ｍｇ・ｇ-1、少なくとも０．３０ｍｇ・ｇ-1、少なくとも０．５０ｍｇ・ｇ-1、少なくとも１．０ｍｇ・ｇ-1、少なくとも２．０ｍｇ・ｇ-1、または少なくとも３．０ｍｇ・ｇ-1である。したがって、これらの実施の形態に従った吸着体は、高ＳＯ3の燃焼排ガス流れに関して高い水銀除去能力を有する。これは、先行技術の水銀軽減方法と比較して特に有利である。
【００８６】
したがって、本発明のさらなる実施の形態は本明細書に記載された任意の吸着体であって、ここで吸着体は、ＲＦＧ１、ＲＦＧ２および／またはＲＦＧ３に関して少なくとも９０％の初期の水銀除去効率を有し、または吸着体は、ＲＦＧ１、ＲＦＧ２および／またはＲＦＧ３に関して、少なくとも０．０５ｍｇ・ｇ-1の水銀除去能力を有する。
【００８７】
上記を考慮して、本発明の実施の形態は、
活性炭と、
硫黄元素として、または硫黄を含む化合物または部分において、任意の酸化状態にある硫黄と、
金属元素として、または金属を含む化合物または部分において、任意の酸化状態にある金属触媒と、
を含み、
前記吸着体が、ＲＦＧ１、ＲＦＧ２および／またはＲＦＧ３に関して、少なくとも９０％の初期の水銀除去効率を有する、
吸着体である。例えば、吸着体は、ＲＦＧ１、ＲＦＧ２および／またはＲＦＧ３に関して、少なくとも９１％、少なくとも９５％、少なくとも９８％または少なくとも９９％の初期の水銀除去効率を有しうる。硫黄および／または金属触媒は、一部の実施の形態では、活性炭マトリクス全体に分散されうる。他の実施の形態では、硫黄および／または金属触媒は、活性炭マトリクス全体に分散されない。この実施の形態の吸着体は、先に述べてきた、活性炭、硫黄、および金属触媒の特徴を含む、本発明の任意の他の吸着体について言及された、任意の１種類以上他の特徴をも有しうる。
【００８８】
本発明のさらなる実施の形態は、
活性炭と、
硫黄元素として、または硫黄を含む化合物または部分において、任意の酸化状態にある硫黄と、
金属元素として、または金属を含む化合物または部分において、任意の酸化状態にある金属触媒と、
を含む吸着体であって、
ここで、前記吸着体は、ＲＦＧ１、ＲＦＧ２および／またはＲＦＧ３に関して、少なくとも０．０５ｍｇ・ｇ-1の水銀除去能力を有する。例えば、吸着体は、ＲＦＧ１、ＲＦＧ２および／またはＲＦＧ３に関して、少なくとも０．１０ｍｇ・ｇ-1、少なくとも０．１５ｍｇ・ｇ-1、少なくとも０．２０ｍｇ・ｇ-1、少なくとも０．２５ｍｇ・ｇ-1、少なくとも０．３０ｍｇ・ｇ-1、少なくとも０．５０ｍｇ・ｇ-1、少なくとも１．０ｍｇ・ｇ-1、少なくとも２．０ｍｇ・ｇ-1、または少なくとも３．０ｍｇ・ｇ-1の水銀除去能力を有しうる。硫黄および／または金属触媒は、一部の実施の形態では、活性炭マトリクス全体に分散されて差し支えない。他の実施の形態では、硫黄および／または金属触媒は、活性炭マトリクス全体に分散されない。この実施の形態の吸着体はまた、先に述べた、活性炭、硫黄、および金属触媒の特徴を含む、本発明の任意の他の吸着体について言及された、１種類以上の他の特徴をも含みうる。
【００８９】
本発明の別の態様は、有毒物質を含む流体を、本発明に従った吸着体と接触させる工程を有してなる、流体からの有毒物質の除去のための方法である。有毒物質としては、カドミウム、水銀、クロム、鉛、バリウム、ベリリウム、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、タリウム、ヒ素およびセレンが挙げられ、前記有毒物質は任意の酸化状態であって差し支えなく、元素の形態または前記元素を含む化合物であって差し支えない。吸着体は、例えば、有毒物質を低減させるため、ヒ素、カドミウム、水銀および／またはセレンなどの有毒物質を含む気体流れおよび流体流れを含めた流体流れを処理するために使用されうる。これらの方法は、典型的には、流体流れに吸着体を配置するステップを有してなる。これらの処理方法は、流体流れから水銀を低減させるのに特に有利である。
【００９０】
流体から水銀元素を除去する能力に起因して、本方法の特に有利な実施の形態は、水銀を含む気体流れに吸着体を配置する工程を有してなり、ここで、少なくとも１０モル％、少なくとも２０モル％、少なくとも３０モル％、少なくとも４０モルモル％、少なくとも５０モル％、少なくとも６０モル％または少なくとも７０モル％の水銀は、元素状態で存在する。
【００９１】
流体から水銀元素を除去する能力に起因して、気体流れが非常に低濃度のＨＣｌを含む場合でさえも、本方法の特に有利な実施の形態は、水銀および、重量で５０ｐｐｍ未満、４０ｐｐｍ未満、３０ｐｐｍ未満、２０ｐｐｍ未満または１０ｐｐｍ未満のＨＣｌ濃度におけるＨＣｌを含む気体流れに吸着体を配置する工程を有してなる。
【００９２】
流体から水銀元素を除去する能力に起因して、気体流れが高濃度のＳＯ3を含む場合でさえも、本方法の特に有利な実施の形態は、水銀および、重量で少なくとも３ｐｐｍのＳＯ3濃度、特定の実施の形態では、５ｐｐｍを超える、８ｐｐｍを超える、１０ｐｐｍを超える、または２０ｐｐｍを超えるＳＯ3濃度でＳＯ3を含む気体流れに、吸着体を配置する工程を有してなる。
【００９３】
本発明のさらなる態様は、吸着体を調製する方法であって、
（Ａ）炭素源材料、硫黄源材料、金属触媒源材料および随意的な充填剤材料を含むバッチ混合材料の形状をしたバッチ混合体を提供する工程であって、前記金属触媒源材料が混合物に実質的に均質に分散する工程と、
（Ｂ）前記バッチ混合体を炭化する工程と、
（Ｃ）前記炭化されたバッチ混合体を活性化する工程と、
を有してなる。
【００９４】
特定の実施の形態では、炭素源材料は、合成炭素含有ポリマー材料；活性炭粉末；木炭粉末；コールタール・ピッチ；石油ピッチ；木粉；セルロースおよびその誘導体；小麦粉などの天然の有機材料；木粉、トウモロコシ粉、ナッツ殻粉；デンプン；コークス；石炭；またはそれらの任意の２つ以上の混合物または組合せを含む。すべてのこれらの材料は、吸着体の最終的な活性炭マトリクスにおいて少なくともある程度保持されうる、分子レベルの構造単位に炭素原子を含む、特定の成分を含む。特定の実施の形態によれば、炭素源材料は、フェノール樹脂またはフルフリルアルコール系の樹脂を含む。
【００９５】
１つの実施の形態では、合成ポリマー材料は、周囲温度において、溶液または低粘度の液体の形態の合成樹脂でありうる。あるいは、合成ポリマー材料は、周囲温度では固体でありうるが、加熱または他の手段によって液化する能力を有する。有用なポリマー炭素源材料の例としては、熱硬化性樹脂および熱可塑性樹脂（例えば、ポリ塩化ビニリデン、ポリ塩化ビニル、ポリビニル・アルコールなど）が挙げられる。さらには、１つの実施の形態では、比較的低い粘度の炭素前駆体（例えば、熱硬化性樹脂）は、約５０〜１００ｍＰａ・ｓ（約５０〜１００ｃｐｓ）の典型的な粘度範囲を有することが好ましい。別の実施の形態では、高い炭素収率の樹脂を使用することができる。この目的のためには、「高い炭素収率」とは、樹脂の最初の重量の約１０％を超える量が、炭化の際に炭素に転換されることを意味する。別の実施の形態では、合成ポリマー材料は、フェノール樹脂またはフラン樹脂などのフルフラールアルコール系樹脂を含みうる。フェノール樹脂は、それらの低粘度、高炭素収率、他の前駆体と比較して硬化の際の高度の架橋、および低コストの理由から好ましい。典型的な、適切なフェノール樹脂は、プリオフェン（plyophen）樹脂などのレゾール樹脂である。典型的な適切なフラン液体樹脂は、ＱＯ Ｃｈｅｍｉｃａｌｓ Ｉｎｃ.（米国所在）から市販されるＦｕｒｃａｂ−ＬＰである。合成炭素前駆体としての用途に適している典型的な固体樹脂は、フェノール樹脂またはノボラックである。さらには、ノボラックと１種類以上のレゾール樹脂の混合物も、適切なポリマー炭素源材料として使用することができるものと解されるべきである。フェノール樹脂は、バッチ混合材料を形成するため、他の材料と混合する際に、予備硬化させて差し支えなく、あるいは未硬化であってもよい。フェノール樹脂を予備硬化させる場合は、予備硬化させた材料は、あらかじめ組み込まれた、硫黄、金属触媒または随意的な無機充填剤を含みうる。特定の実施の形態では、バッチ混合材料における炭素源材料の一部として、硬化可能な、未硬化の樹脂が含まれることが望ましい。熱可塑性または熱硬化性の硬化性材料は、穏やかな加熱処理、照射、化学的活性化などの硬化条件に供される際に、連鎖成長、架橋などの特定の反応を受けて、より高い重合度を有する硬化材料を形成する。
【００９６】
特定の実施の形態では、典型的には押出成形および／または射出成形法に用いられる有機結合剤は、炭素源材料の一部でもありうる。用いられうる典型的な結合剤は、セルロース・エーテルなどの可塑化有機結合剤である。典型的なセルロース・エーテルとしては、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・ナトリウム塩、およびそれらの混合物が挙げられる。さらには、メチルセルロースおよび／またはメチルセルロース誘導体などのセルロース・エーテルは、メチルセルロース、ヒドロキシプロピル・メチルセルロース、または好ましいものの組合せと共に、特に有機結合剤として適している。メチルセルロース結合剤の一例は、Ｄｏｗ Ｃｈｅｍｉｃａｌ Ｃｏｍｐａｎｙによって販売されるＭＥＴＨＯＣＥＬ Ａである。ヒドロキシプロピル・メチルセルロース結合剤の例としては、これもＤｏｗ Ｃｈｅｍｉｃａｌ Ｃｏｍｐａｎｙによって販売される、ＭＥＴＨＯＣＥＬ Ｅ、Ｆ、Ｊ、Ｋである。これもＤｏｗ Ｃｈｅｍｉｃａｌ Ｃｏｍｐａｎｙによって販売されるＭＥＴＨＣＥＬ ３１０系の結合剤も、本発明に関連して使用することができる。ＭＥＴＨＯＣＥＬ Ａ４Ｍは、ＲＡＭ押出成形機とともに使用する結合剤の例である。ＭＥＴＨＯＣＥＬ Ｆ２４０Ｃは、２軸押出成形機はとともに使用する結合剤の例である。
【００９７】
炭化可能な有機充填剤は、本方法の特定の実施の形態における炭素源材料の一部として用いられうる。典型的な炭化可能な充填剤としては、天然および合成の、疎水性および親水性の、繊維性および非繊維性の充填剤が挙げられる。例えば、一部の天然充填剤は、針葉樹、例えば松、トウヒ、アメリカスギなど；広葉樹、例えばセイヨウトネリコ、ブナノキ、カバノキ、カエデ、オークなど；おがくず、殻繊維、例えば粉末アーモンド殻、ココナッツの殻、アンズの種の殻、ピーナツの殻、ペカンの殻、クルミの殻など；綿繊維、例えばコットンフロック、綿織物、セルロース繊維、綿実繊維；刻んだ植物繊維、例えば麻、ココナツ繊維、ジュート、サイザル麻、および、トウモロコシの穂軸、柑橘系のパルプ（乾燥）、大豆ミール、ピートモス、小麦粉、トウモロコシ、ジャガイモ、米、タピオカなどの他の材料である。一部の合成材料は、再生セルロース、レーヨン繊維、セロファンなどである。１つの特に適切な炭化可能な繊維充填剤は、Ｉｎｔｅｒｎａｔｉｏｎａｌ Ｆｉｌｌｅｒ Ｃｏｒｐｏｒａｔｉｏｎ（米国ニューヨーク州ノーストナウォンダ所在）によって供給されるようなセルロース繊維である。この材料は、次の篩分析を有する：４０メッシュ（４２０μｍ）で１〜２％通過、１００メッシュ（１４９μｍ）で９０〜９５％通過、および２００メッシュ（７４μｍ）で５５〜６０％通過。一部の疎水性の有機合成充填剤は、ポリアクリルニトリル系繊維、ポリエステル繊維（フロック）、ナイロン繊維、ポリプロピレン繊維（フロック）または粉末、アクリル繊維または粉末、アラミド繊維、ポリビニル・アルコールなどである。このような有機の繊維性の充填剤は、１つには炭素源材料の一部として、１つにはバッチ混合体に対する機械的性質の増進剤として、および１つには炭化の際に大部分が揮発するであろう孔隙形成剤として機能しうる。
【００９８】
金属触媒源材料の非限定的な例としては：アルカリおよびアルカリ土類ハロゲン化物、酸化物および水酸化物；バナジウム、クロム、マンガン、鉄、コバルト、ニッケル、銅、亜鉛、ニオブ、モリブデン、銀、タングステン、およびランタノイドの酸化物、硫化物、および塩が挙げられる。金属触媒源材料中の金属元素はさまざまな価数でありうる。例えば、鉄が金属触媒源材料に含まれる場合、＋３、＋２または０の価数または、さまざまな価数の混合物として存在し、金属鉄（０）、ＦｅＯ、Ｆｅ2Ｏ3、Ｆｅ3Ｏ8、ＦｅＳ、ＦｅＣｌ2、ＦｅＣｌ3、ＦｅＳＯ4などとして存在しうる。別の例では、金属触媒源にマンガンが存在する場合、価数＋４、＋２または０、またはさまざまな価数の混合物で、金属マンガン（０）、ＭｎＯ、ＭｎＯ2、ＭｎＳ、ＭｎＣｌ2、ＭｎＣｌ4、ＭｎＳＯ4などとして存在しうる。
【００９９】
特定の実施の形態によれば、金属触媒源材料は：
（ｉ）アルカリおよびアルカリ土類金属のハロゲン化物および酸化物；
（ｉｉ）貴金属およびそれらの化合物；
（ｉｉｉ）バナジウム、クロム、マンガン、鉄、コバルト、ニッケル、銅、亜鉛、ニオブ、モリブデン、銀、タングステンおよびランタノイドの酸化物、硫化物、および塩；または
（ｉｖ）（ｉ）、（ｉｉ）および（ｉｉｉ）の２つ以上の組合せおよび混合物から選択される形態で存在する。本方法の特定の実施の形態によれば、金属触媒源材料は：
（ｉ）マンガンの酸化物、硫化物、硫酸塩、酢酸塩および塩；（ｉｉ）鉄の酸化物、硫化物、および塩；
（ｉｉｉ）（ｉ）およびＫＩの組合せ；
（ｉｖ）（ｉｉ）およびＫＩの組合せ；および／または
（ｖ）（ｉ）、（ｉｉ）、（ｉｉｉ）および（ｉｖ）の任意の２つ以上の混合物および組合せから選択される形態で存在する。
【０１００】
硫黄源材料の非限定的な例としては：硫黄粉末；硫黄含有粉末化樹脂；硫化物；硫酸塩；および他の硫黄含有化合物；またはそれらの任意の２つ以上の混合物または組合せが挙げられる。典型的な硫黄含有化合物は、硫化水素および／またはその塩、二硫化炭素、二酸化硫黄、チオフェン、硫黄無水物、硫黄ハロゲン化物、硫酸エステル、亜硫酸、スルファシッド、スルファトール、スルファミン酸、スルファン（sulfan）、スルファン（sulfanes）、硫酸およびその塩、亜硫酸塩、スルホン酸、スルホベンジド、およびそれらの混合物を含みうる。硫黄元素粉末を使用する場合、１つの実施の形態では、約１００μｍを超えない平均粒径を有することが好ましい。さらには、特定の実施の形態では、硫黄元素粉末は、約１０μｍを超えない平均粒径を有することが好ましい。
【０１０１】
無機充填剤は、バッチ混合材料に存在することは必要とされない。しかしながら、存在する場合には、充填剤材料は、例えば：酸化物ガラス；酸化物セラミックス；または他の耐熱材料でありうる。使用されうる典型的な無機充填剤としては、粘土、ゼオライト、タルクなどの酸素含有無機物またはそれらの塩、炭酸カルシウムなどの炭酸塩、カオリンなどのアルミノケイ酸塩（アルミノケイ酸塩粘土）、フライアッシュ（発電所における石炭燃焼後に得られるアルミノケイ酸塩の灰）、例えばウォラストナイト（メタケイ酸カルシウム）、チタネート、ジルコネート、ジルコニア、ジルコニア・スピネル、ケイ酸アルミニウム・マグネシウム、ムライト、アルミナ、アルミナ三水和物、ベーマイト、スピネル、長石、アタパルガイト、およびアルミノケイ酸塩ファイバー、コージエライト粉末、ムライトなどのケイ酸塩；コージエライト；シリカ；アルミナ；他の酸化物ガラス；他の酸化物セラミックス；または他の耐熱材料が挙げられる。
【０１０２】
特に適切な無機充填剤の一部の例は、コージエライト粉末、タルク、粘土、およびＦｉｂｅｒｆａｘの銘柄でＣａｒｂｏｒｕｎｄｕｍ Ｃｏ．（米国ニューヨーク州ナイアガラフォールズ所在）から提供されるようなアルミノケイ酸塩ファイバー、およびそれらの組合せである。Ｆｉｂｅｒｆａｘアルミノケイ酸塩ファイバーは、直径約２〜６μｍ、長さ約２０〜５０μｍと測定される。無機充填剤のさらなる例としては、シリコン炭化物、チタニウム炭化物、アルミニウム炭化物、ジルコニウム炭化物、ホウ素炭化物、およびアルミニウム・チタニウム炭化物などのさまざまな炭化物；ベーキング・ソーダ、ナーコ石、方解石、ハンクス石およびリオットタイトなどの炭酸塩または炭酸塩含有無機物；および窒化ケイ素などの窒化物がある。
【０１０３】
バッチ混合材料は、随意的に発泡助剤を含みうる。典型的な発泡助剤としては、石鹸、オレイン酸、リノール酸などの脂肪酸、ステアリン酸ポリオキシエチレンなど、またはそれらの組合せが挙げられる。１つの実施の形態では、ステアリン酸ナトリウムが好ましい発泡助剤である。随意的な押出成形助剤の最適化量は、組成および結合剤によって決まるであろう。バッチの押出成形および硬化の特徴を改善するのに有用な他の添加物は、リン酸および油である。リン酸は、硬化速度を改善し、吸着能力を増大させる。含まれる場合には、リン酸は、典型的には、バッチ混合材料中に約０．１重量％〜５重量％である。さらには、油の添加は、押出成形を補助し、結果として表面積および孔隙率の増大をもたらすことができる。この目的のため、随意的な油を、バッチ混合材料の約０．１重量％〜５重量％の範囲の量で加えることができる。使用することができる典型的な油としては、パラフィン系および／または芳香族および／または脂環式の化合物を含む、分子量約２５０〜１０００を有する石油が挙げられる。主としてパラフィン系および脂環式の構造から構成される、いわゆるパラフィン系石油が好ましい。これらは、通常、市販されている油に存在するようなさび止めまたは酸化防止剤などの添加物を含みうる。一部の有用な油は、３Ｍ Ｃｏ．社製の３イン１オイル、またはＲｅｃｋｉｔｔ ａｎｄ Ｃｏｌｅｍａｎ Ｉｎｃ．社（米国ニュージャージー州ウェイン所在）から市販される３イン１家庭用油であり、他の有用な油としては、ポリ（αオレフィン）系の合成油、エステル、ポリアルキレン・グリコール、ポリブテン、シリコーン、ポリエチルエーテル、ＣＴＦＥ油、および他の市販されている油が挙げられる。ヒマワリ油、ゴマ油、ピーナッツ油、大豆油などの植物油もまた有用である。特に好適なのは、約１０〜３００Ｐａ・ｓ（約１０〜３００ｃｐｓ）の粘度を有する油であり、約１０〜１５０Ｐａ・ｓ（約１０〜１５０ｃｐｓ）が好ましい。
【０１０４】
バッチ混合材料は、随意的に、天然および／または合成の孔隙形成剤も含みうる。次に、孔隙形成剤は、例えば吸着体の炭化および／または活性化の前または間に除去されて差し支えない。孔隙形成剤の除去は、さまざまなサイズおよびおよび寸法の空間など、吸着体の孔隙構造に特定の特徴を与えることができる。
【０１０５】
１つの実施の形態では、典型的な孔隙形成剤として、吸着体の炭化の際に燃え尽き、残渣が吸着体にほとんどまたは何も残らない、天然または合成の孔隙形成剤が含まれうる。孔隙形成剤などの例としては、ポリマービーズなどのポリマー材料が挙げられる。ポリマービーズなどのポリマー材料の例としては、ポリプロピレンおよびポリエチレン材料およびビーズが挙げられる。１つの実施の形態では、バッチ混合材料は、孔隙形成剤として、高温（＞４００℃）における不活性雰囲気下で分解されて、ほとんどまたはまったく残渣が残らない、ポリプロピレン、ポリエステルまたはアクリル粉末または繊維などを含みうる。
【０１０６】
さらなる孔隙形成剤としては天然および合成デンプンが挙げられる。一部の実施の形態では、孔隙形成剤がデンプンのような水溶性の場合、孔隙形成剤は、炭化の前の水の溶解を通じて吸着体を硬化させた後に除去して構わない。別の実施の形態では、適切な孔隙形成剤は、粒子の膨張に起因してマクロの孔隙を形成することを特徴とするができる。例えば、塩酸、硫酸または硝酸などの酸を含むグラファイト層間化合物は、加熱の際に、結果として生じる酸の膨張に起因して、マクロの孔隙を形成する。さらには、マクロの孔隙はまた、特定の一時的な材料を溶解することによっても形成されうる。例えば、ベーキング・ソーダ、炭酸カルシウムまたは所望の孔隙径に対応する粒径を有する石灰石粒子は、炭素材料と共に押出成形されて、モノリス型の吸着剤を形成することができる。ベーキング・ソーダ、炭酸カルシウムまたは石灰石は、炭化および活性化の工程の間に水溶性の酸化物を形成し、モノリス型の吸着剤を水に浸漬することによって、これが実質的にろ過されて、マクロの孔隙を形成する。
【０１０７】
最終的な吸着体全体に金属触媒の分散をもたらすためには、炭素源材料および金属触媒源材料は、密接に混合されて、バッチ混合材料を形成することが極めて望ましい。このため、特定の実施の形態では、さまざまな供給源材料が、微粉末または可能な場合には溶液の形態で提供され、次いで、効果的な混合装置を使用することにより、密接に混合されることが望ましい。粉末が用いられる場合には、特定の実施の形態では１００μｍを超えない平均サイズを有するものが提供され、特定の他の実施の形態では１０μｍを超えないもの、特定の他の実施の形態では１μｍを超えないものが提供される。
【０１０８】
さまざまな装置および方法を使用して、バッチ混合材料を所望の形状のバッチ混合体に形成して差し支えない。例えば、押出成形、射出成形（反応性射出成形を含む）、圧縮成形、鋳込み成形、加圧成形、またはラピッドプロトタイピングを使用して、バッチ混合体を成形して差し支えない。物体は、例えば射出成形または圧縮成形によって成形する場合に、成形された状態のままで硬化させて構わない。あるいは、物体は、例えば押出成形、鋳込み成形、またはラピッドプロトタイピングによって成形する場合、成形後に硬化して差し支えない。一部の実施の形態によれば、押出成形されたバッチ混合物または硬化させたバッチ混合体は、複数のチャンネルを有するモノリス型ハニカムの形状をしている。
【０１０９】
押出成形は、バッチ混合材料を所望の形状のバッチ混合体へと形成する特定の実施の形態では、特に好ましい。標準的な押出成形機（ラム押出成形機、一軸押出成形機、二軸押出成形機など）および特別注文の押出成形用金型を用いて押出成形を行い、ハニカム、ペレット、棒状、スパゲッティ状など、さまざまな形態および形状を有する吸着体を作ることができる。押出成形は、流体の通路としての役割をすることができる、複数の中空のチャンネルを有するモノリス型ハニカム体を製造するのに特に有効である。押出成形は、その工程の間に、すべての原料の非常に密接な混合を達成することができるという点で有利である。
【０１１０】
さまざまな形状および寸法の鋳型もまた、射出成形、圧縮成形、および鋳込み成形を通じたバッチ材料の成形に使用して差し支えなく、それらのすべては、周知の成形技術である。立体造形（solid freeform fabrication）を使用する物理的物体の自動作成であるラピッドプロトタイピングも、バッチ材料を成形するのに使用して構わない。ラピッドプロトタイピングの利点の１つは、実質的にほぼどのような形状または形体の作製にも使用されうることである。ラピッドプロトタイピングは、仮想設計、例えば、設計を仮想の薄い水平断面に転換し、次に、その形状が完成するまで、物理的空間における設計の各断面を次から次へと創出する、コンピュータ支援設計を取得する工程を含む。１つの実施の形態は、成形されたバッチ材料の仮想設計を得て、その設計を仮想の薄い水平断面に転換し、バッチ材料から得られる物理的空間における各断面を創出する、各工程を有してなる。ラピッドプロトタイピングの１つの例は、３Ｄ印刷である。
【０１１１】
特定の実施の形態では、バッチ混合材料は未硬化の硬化性材料を含むことが望ましい。それらの実施の形態では、バッチ混合体の形成の際に、吸着体は、典型的には、例えば硬化可能な成分が硬化し、結果として硬化したバッチ混合体が形成されるような加熱処理などの硬化条件に供される。硬化したバッチ混合体は、未硬化の先行品よりも良好な機械特性を有する傾向にあり、したがって、その後の工程段階において、より扱いやすくなる。さらには、特定の理論に縛られることは意図しておらず、またはその必要はないが、硬化の工程は、結果的には、その後の炭化および活性化の工程の間に炭素の網状構造の形成を助長することができる、炭素骨格を有するポリマーの網状構造をもたらしうると考えられる。特定の実施の形態では、硬化は、一般に、大気圧下、空気中で、典型的には成形されたバッチ混合体を７０℃〜２００℃の温度で約０．５〜約５．０時間加熱することにより、行われる。特定の実施の形態では、バッチ混合体は低温からより高温へと、例えば７０℃から９０℃まで、１２５℃まで、１５０℃まで、段階的に加熱され、各温度は一定の時間、保持される。あるいは、特定の前駆体（例えば、フルフリルアルコールまたはフラン樹脂）を使用する場合、硬化は、室温で、酸添加剤などの硬化添加剤を加えることによっても達成することができる。硬化は、１つの実施の形態では、炭素における金属触媒の分散の均質性を保持する役割をしうる。
【０１１２】
バッチ混合体の形成、その乾燥、またはその随意的な硬化の後、成形体は炭化のステップに供される。例えば、バッチ混合体（硬化または未硬化）は、Ｏ2が消耗された雰囲気下で、それを上昇する炭化温度に供することによって、炭化されうる。炭化温度は６００〜１２００℃の範囲であって差し支えなく、特定の実施の形態では、７００〜１０００℃の範囲である。炭化雰囲気は、不活性であって差し支えなく、主に、Ｎ2、Ｎｅ、Ａｒなどの非反応性の気体、それらの混合物などを含む。Ｏ2が消耗された雰囲気下における炭化温度では、バッチ混合体に含まれる有機物質は炭素の残基を離すために分解される。予想されるように、高温の工程では、複合的な化学反応が生じる。このような反応として、とりわけ、次のものが挙げられる：
（ｉ）炭素体を離すための炭素源材料の分解；
（ｉｉ）金属触媒源材料の分解；
（ｉｉｉ）硫黄源材料の分解；
（ｉｖ）硫黄源材料と炭素源材料との反応；
（ｖ）硫黄源材料と炭素との反応；
（ｖｉ）硫黄源材料と金属触媒源材料との反応；
（ｖｉｉ）金属触媒源材料と炭素源材料との反応；および
（ｖｉｉｉ）金属触媒源材料と炭素との反応。
【０１１３】
ネット効果としては、とりわけ、次のものが挙げられる：
（１）金属触媒源材料および／または金属触媒の再分散；
（２）硫黄の再分散；
（３）硫黄源材料（硫酸塩、亜硫酸塩など）に由来する硫黄元素の形成；
（４）硫黄源材料（硫黄元素など）に由来する硫黄含有化合物の形成；
（５）酸化物の形態の金属触媒の形成；
（６）硫化物の形態の金属触媒の形成；
（７）金属触媒源材料の一部の還元。硫黄の一部（特に元素状態のもの）および金属触媒源材料の一部（ＫＩなど）は、炭化の間の炭化雰囲気によって一掃されうる。
【０１１４】
炭化の工程は、結果的に、硫黄および金属触媒が分散された炭素体をもたらす。しかしながら、この炭化されたバッチ混合体は、典型的には、有毒物質の有効な吸着にとって所望の比表面積を有しない。高い比表面積を有する最終的な吸着体を得るため、炭化されたバッチ混合体をさらに活性化する。炭化されたバッチ混合体は、例えば、ＣＯ2、Ｈ2Ｏ、ＣＯ2とＨ2Ｏの混合物、ＣＯ2と窒素の混合物、Ｈ2Ｏと窒素の混合物、およびＣＯ2と他の不活性ガスからなる群より選択される気体雰囲気下で、例えばＣＯ2および／またはＨ2Ｏ含有雰囲気における上昇させた活性温度で、活性化させて差し支えない。雰囲気は、実質的に純粋なＣＯ2またはＨ2Ｏ（蒸気）、ＣＯ2とＨ2Ｏの混合物、またはＣＯ2および／またはＨ2Ｏと、窒素および／またはアルゴンなどの不活性ガスとの組合せであって構わない。窒素およびＣＯ2の組合せの使用は、例えば、コスト削減をもたらしうる。ＣＯ2と窒素の混合物は、例えば、２％またはそれ以上という低いＣＯ2含量で使用して差し支えない。典型的には、工程コストの低減には、５〜５０％のＣＯ2含量を有する、ＣＯ2と窒素の混合物が使用されうる。活性温度は６００℃〜１０００℃の範囲であって差し支えなく、特定の実施の形態では６００℃〜９００℃の範囲である。この工程の間に、炭化されたバッチ混合体の炭素構造の一部が穏やかに酸化され：
【化１】
2010527288.tif 000008
【０１１５】
炭素体の構造のエッチング、ならびにナノスケールおよびマイクロスケールにおける複数の孔隙を画成する活性炭マトリクスの形成をもたらす。活性化条件（時間、温度、および雰囲気）は、所望の比表面積と組成を有する最終製品が製造されるように調整することができる。炭化の工程と同様に、この活性化工程が高温であることから、複雑な化学反応および物理的変化が生じる。活性化工程の終了時には、金属触媒は活性炭マトリクス全体に分散されていることが非常に望ましい。活性化工程の終了時には、金属触媒は、活性炭マトリクス全体に実質的に均質に分散されていることが非常に望ましい。活性化工程の終了時には、金属触媒は、孔隙の壁表面積の少なくとも３０％、少なくとも４０％、少なくとも５０％、少なくとも６０％、または少なくとも８０％に存在していることが非常に望ましい。活性化工程の終了時には、硫黄は、活性炭マトリクス全体に分散されていることが非常に望ましい。活性化工程の終了時には、硫黄は、活性炭マトリクス全体に実質的に均質に分散されていることが非常に望ましい。活性化工程の終了時には、硫黄は、孔隙の壁表面積の少なくとも３０％、少なくとも４０％、少なくとも５０％、少なくとも６０％、または少なくとも８０％に存在していることが非常に望ましい。
【０１１６】
特定の実施の形態によれば、バッチ混合材料は、活性化後に、吸着体が炭素、硫黄、および金属触媒以外に２０重量％未満の無機材料（特定の実施の形態では１０％未満、特定の他の実施の形態では５％未満）を含むように、選択される。
【０１１７】
特定の実施の形態に従って、バッチ混合材料は、活性化後に、吸着体が炭素、硫黄、および金属触媒以外に、炭素、硫黄、および金属触媒の総重量に基づいて３０重量％〜５０重量％の無機材料を含むように、選択される。
【０１１８】
本発明の方法の特定の実施の形態では、すべての金属触媒源材料およびすべての硫黄源材料は、その場（in-situ）押出成形、鋳込み成形などのその場（in-situ）形成によってバッチ混合体中に含まれる。この方法は、とりわけ：
（ａ）活性炭体上に金属触媒および／または硫黄を充填するその後の工程（含浸など）を回避し、それにより、場合によっては工程段階を減らし、すべての工程歩留まりを増大し、工程コストを軽減し、
（ｂ）典型的には含浸によって得られるものよりも、さらに均質な活性吸着部位（金属触媒および硫黄）の分散を吸着体にもたらし、
（ｃ）金属触媒および硫黄の、耐久性のある、強固な固定を吸着体にもたらし、前記吸着体が、長期使用の間、処理すべき流体流れの流れに耐えることができるようにする、
という利点を有する。含浸は、結果的に、外側のセル壁に含浸させた種（金属触媒および硫黄など）の選択的分散、壁表面の大きい孔隙（マイクロメートル規模のものなど）をもたらしうる。ナノスケールの孔隙の割合が高い壁表面上への含浸させた種の充填は、時間がかかり、かつ困難でありうる。４００〜２０００ｍ2・ｇ-1の高い比表面積を有する活性炭の表面積の大部分は、ナノスケールの孔隙によるものである。したがって、典型的な含浸工程にとって、このような活性炭材料の比表面積の大部分に、含浸させた種の充填をもたらすことは困難であると考えられる。さらには、典型的な含浸工程は、大きい孔隙の存在する外側のセル壁および／または壁表面上に、含浸させた種の厚い比較的緻密な層をもたらし、それによって、より小さい孔隙の内または外の流体の通路を遮断し、活性炭の吸着機能を有効に低減する結果となると考えられる。さらには、吸着体における、典型的な含浸工程での含浸させた種の固定は、主に、比較的弱い物理的力によるものであり、流体流れにおける長期使用にとって不十分な場合がある。
【０１１９】
それでもなお、特定の実施の形態では、すべての金属触媒および／または硫黄は、当然ながら実質的に均質に、活性炭マトリクス全体に分散されることを必要としない。これらの実施の形態では、すべての金属触媒源材料および硫黄源材料がバッチ混合体へとその場形成されるわけではない。活性化の工程の後、特定の金属触媒および／または硫黄の含浸の工程が行われるることが意図されている。あるいは、活性化の工程の後、硫黄含有および／または金属触媒含有雰囲気によって活性化体を処理する工程が行われてもよい。このような活性化後の金属触媒の充填は、例えば鉄アセチルアセトナートなどの有機金属化合物に基づいたものなど、炭化および／または炭化工程に耐えることができない金属にとって、特に有用である。
【０１２０】
本発明の活性化された吸着体が形成されると、それは、ペレット化、粉砕、積み付けによる組み立てなどの後仕上げの工程に供されうる。本発明のさまざまな形状および組成の吸着体は、次に、処理すべき流体流れないに配置される固定床に充填されうる。
【０１２１】
本発明の別の態様は、押出成形されたバッチ混合体であって、
（Ｉ）  未硬化の、硬化可能なポリマー樹脂を含む炭素源材料と、
（ＩＩ）  硫黄含有材料の粒子と、
（ＩＩＩ）  元素または金属を含む化合物のいずれかの形態の金属触媒と、
を含み、
ここで、金属触媒は、押出成形されたバッチ混合体を形成する材料中に実質的に均質に分散される。
【０１２２】
本発明の押出成形バッチ混合体の特定の実施の形態に従って、硫黄含有材料の粒子は、押出成形されたバッチ混合体を形成する材料中に実質的に均質に分散される。
【０１２３】
本発明の押出成形バッチ混合体の特定の実施の形態に従って、硫黄含有材料は、少なくとも５０モル％の硫黄元素を含む。
【０１２４】
本発明の押出成形バッチ混合体の特定の実施の形態によれば、硫黄含有材料は、硫黄元素、硫酸塩、亜硫酸塩、硫化物、ＣＳ2、および他の硫黄含有化合物を含む。
【０１２５】
本発明の押出成形バッチ混合体の特定の実施の形態によれば、押出成形されたバッチ混合物はさらに、
（ＩＶ）  結合剤材料；および／または
（Ｖ）    無機充填剤材料；および／または
（ＶＩ）  滑剤
を含む。
【０１２６】
特定の実施の形態によれば、押出成形されたバッチ混合物は、炭素、硫黄含有無機材料、水および金属触媒以外に、２０重量％未満の無機材料を含む。特定の実施の形態では１０％未満、特定の他の実施の形態では５％未満である。
【０１２７】
特定の実施の形態によれば、押出成形されたバッチ混合物は、炭素、硫黄含有無機材料、水および金属触媒以外に、２０重量％〜５０重量％の無機材料を含む。特定の実施の形態では、材料は、８００℃、特定の他の実施の形態では１０００℃において、化学的に安定な耐熱性の無機材料である。
【０１２８】
特定の実施の形態によれば、押出成形されたバッチ混合物は、コージエライト、ムライト、シリカ、アルミナ、他の酸化物ガラス、他の酸化物セラミックス、他の耐熱材料、およびそれらの混合物および組合せから選択される耐熱性の無機材料を含む。特定の実施の形態によれば、耐熱性の無機材料はマイクロスケールの孔隙を含む。
【０１２９】
本発明をさらに、以下の非限定的な例によって説明する。
【実施例】
【０１３０】
実施例１
４６％の液体フェノール性のレゾール樹脂、１％の潤滑油、１３％のコージエライト粉末、９％の硫黄粉末、７％の鉄アセチルアセトナート、１８％のセルロース繊維、５％のＭｅｔｈｏｃｅｌ結合剤および１％のステアリン酸ナトリウムを用いて、押出成形組成物を配合した。この混合物を混合し、次いで押出成形した。押出成形されたハニカムを、次に、空気中、１５０℃で、乾燥および硬化させた後、窒素中で炭化し、二酸化炭素で活性化した。次に、活性炭ハニカムのサンプルを水銀除去能力について試験した。試験は、２２μｇ・ｍ-3の流入口の水銀元素濃度を用いて１６０℃で行った。水銀用のキャリアガスは、Ｎ2、ＳＯ2、Ｏ2およびＣＯ2を含んでいた。ガスの流量は７５０ｍｌ／分であった。全水銀除去効率は８６％であり、一方、水銀元素の除去効率は１００％であった。
【０１３１】
実施例２
別の押出成形組成物を実施例１と同様に押出成形したが、１３％の代わりに１２％のコージエライト粉末を用い、７％の鉄アセチルアセトナートの代わりに４％の鉄アセチルアセトナートおよび４％のヨウ化カリウムを用いた。活性化後、これらのサンプルは、９０％の全水銀除去および１００％の水銀元素除去を示した。したがって組成中のＫＩの存在は、効率を向上させた。
【０１３２】
実施例３
この実験では、押出成形物の組成は、５９％のフェノール性レゾール樹脂、１％のリン酸、１％の油、９％の硫黄粉末、３％の鉄酸化物、１９％のセルロース繊維、７％のｍｅｔｈｏｃｅｌ結合剤および１％のステアリン酸ナトリウムであった。これらのサンプルを押出成形し、硬化し、炭化し、活性化し、実施例１のように水銀除去性能について試験した。水銀除去効率は、全水銀および水銀元素について、それぞれ８７％および９７％であった。
【０１３３】
実施例４
この実験では、６％のＭｎＯ2、１３％のコージエライト、７％の硫黄、１９％のセルロース繊維、５％のｍｅｔｈｏｃｅｌ結合剤、１％のステアリン酸ナトリウム、４７％のフェノール性レゾール樹脂、１％のリン酸および１％の油の組成と共に、マンガン酸化物を金属触媒源として使用した。この組成に基づいたサンプルの水銀除去効率は、全水銀および水銀元素について、それぞれ９２％および９８％であった。
【０１３４】
実施例５
実施例では、硫黄は、マンガンと組み合わせて、硫黄元素の代わりに、ＭｎＳとして加えた。組成は、１５％のコージエライト、１０％のＭｎＳ、２０％のセルロース繊維、５％のｍｅｔｈｏｃｅｌ結合剤、１％のステアリン酸ナトリウム、４７％のフェノール性レゾール樹脂、および１％の油であった。
【０１３５】
硬化、炭化および活性化において、これらのハニカムの水銀除去効率は、全水銀および水銀元素について、それぞれ８４％および９３％であった。
【０１３６】
実施例６
ＭｎＳの代わりにモリブデン二硫化物（ＭｏＳ2）を用いて、実施例５の実験を繰り返した。これらのサンプルは、全水銀および水銀元素について、それぞれ９０％および９６％の水銀除去効率を与えた。
【０１３７】
これらの実施例は、本発明の吸着体が高い水銀除去効率を実証しうることを示している。本発明の吸着体はまた、燃焼排ガスおよび石炭ガス化などにおける流体からの、カドミウム、クロム、鉛、バリウム、ベリリウム、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、タリウム、ヒ素およびセレンなどの他の有毒物質の吸着に有用であろうことが予想される。
【０１３８】
実施例７
この実験では、押出成形物の組成は、１４％の木炭、４７％のフェノール樹脂、７％の硫黄、７％のマンガン酸化物、１８％のセルロース繊維、５％のｍｙｔｈｉｃａｌ結合剤および１％のナトリウム単体（separate）であった。これらのサンプルを、押出成形し、硬化し、炭化し、実施例１のように活性化した。
【０１３９】
次に、サンプルを水銀除去能力について試験した。試験は、２４μｇ／ｍ3の流入口の水銀元素濃度を用いて１４０℃で行った。水銀用のキャリアガスは、Ｎ2、ＨＣｌ、ＳＯ2、ＮＯx、Ｏ2およびＣＯ2を含んでいた。ガスの流量は６５０ｍｌ／分であった。水銀除去効率は、全水銀および水銀元素の両方について、１００％および９９％であった。下記表ＩＩを参照のこと。
【０１４０】
実施例８
この実施例では、押出成形物の組成は、１６％の硬化硫黄含有フェノール樹脂、４５％のフェノール樹脂、８％の硫黄、７％のマンガン酸化物、１８％のセルロース繊維、４％のｍｙｔｈｉｃａｌ結合剤および１％のナトリウム単体であった。これらのサンプルこれらのサンプルを、押出成形し、硬化し、炭化し、実施例１のように活性化した。
【０１４１】
活性炭サンプルを実施例７のように試験した。水銀除去効率は、全水銀および水銀元素の両方について、１００％および９９％であった。下記表ＩＩＩを参照のこと。したがって、実施例７および８の両方が優れた水銀除去の結果を達成した。
【０１４２】
異なる成分を含むさまざまな吸着体を水銀除去効率について試験した。試験結果を下記表Ｉに記載する。本願におけるすべての表および図面において、Ｈｇ0またはＨｇ（０）は水銀元素を意味し；ＨｇTまたはＨｇ（Ｔ）は、元素および酸化水銀を含む全水銀を意味し、Ｅｆｆ（Ｈｇ0）またはＥｆｆ（Ｈｇ（０））は、水銀元素に関する瞬間の水銀除去効率を意味し、Ｅｆｆ（ＨｇT）またはＥｆｆ（Ｈｇ（Ｔ））は、すべての酸化状態における水銀に関する、瞬間の水銀除去効率を意味する。上述と同様に、Ｅｆｆ（Ｈｇ（ｘ））は、下記のように計算される：
【数８】
2010527288.tif 000009
ここで、それぞれ、所定の試験時間における、Ｃ0はＨｇ（ｘ）の流入口濃度であり、Ｃ1はＨｇ（ｘ）の流出口濃度である。
【０１４３】
表Ｉにおける試料番号ＣおよびＤの比較は、ＭｎＳを含む吸着材料が、バッチ混合材料に硫黄元素が含まれない場合よりも、バッチ混合材料に硫黄元素を含む場合のほうが高い性能を有する傾向にあることをはっきりと示している。
【０１４４】
図１は、本発明に従った吸着剤の試験サンプルの水銀除去能力と、比較例の吸着剤の経時による比較グラフである。左側の縦軸は、試験した吸着剤の試験サンプルによって捕捉された、単位質量あたりの水銀（ＭＳＳ、ｍｇ・ｇ-1）の総量である。右側の縦軸は、試験した吸着剤の瞬間の水銀除去効率（Ｅｆｆ（Ｈｇ））であり、これは、測定し、上記式に従って計算された、瞬間の全水銀除去効率である。横軸は、サンプルが試験ガスに曝露された時間である。この図における一部のＥｆｆ（Ｈｇ）のデータは、下記表ＩＩＩにも含まれている。本発明に従った吸着剤は、硫黄、金属触媒源としてその場押出成形されたＭｎＯ2、および無機充填剤として約４５重量％のコージエライトを含む。サンプル２．２は、その場押出成形された金属触媒源を含まず、硫黄およびコージエライトに匹敵し、ＦｅＳＯ4およびＫＩを含浸させた、比較吸着剤である。曲線１０１および１０３は、それぞれ、本発明に従った吸着剤のＥｆｆ（Ｈｇ）およびＭＳＳを示す。曲線２０１および２０３は、それぞれ、比較吸着剤のＥｆｆ（Ｈｇ）およびＭＳＳを示す。この図および表ＩＩＩのデータから分かるように、吸着剤は、約２０μｇ・ｍ-3の全水銀を含む模擬的燃焼排ガスへの２５０時間の曝露後でさえも、水銀除去効率の急激な低下は見られず、飽和状態（または水銀の漏出点）に達するまで、吸着剤材料によって、かなり大量の水銀を捕捉できることを示唆した。曲線２０１および表ＩＩＩのデータは、比較吸着剤が、５０時間以内に始まり試験終了時までの約７０時間、瞬間水銀除去効率の急激な連続的降下を有し、吸着剤の早期の飽和を示唆することを示している。曲線１０３と２０３は、試験期間の早い段階では、ある程度重なっているが、２０３は約６９時間で終了している。
【０１４５】
図１は、その場押出成形された金属触媒源を含む、本発明のこの実施の形態の吸着剤が、含浸させた金属触媒源を有する吸着剤よりも、特に長時間、非常に高い水銀除去能力を有しうることを示している。特定の理論に縛られることは意図しない、または必要としないが、本発明の吸着剤の優れた性能は、金属触媒のより均質な分散、および、金属触媒よる、活性炭マトリクスの孔隙の遮断が少なさに起因すると考えられる。
【０１４６】
図２は、本発明のさまざまな流入口の水銀濃度の１つの実施の形態にしたがった、吸着体の流入口の水銀濃度（ＣＨｇ０）および流出口の水銀濃度（ＣＨｇ１）を示すグラフである。このグラフは、本発明の特定の実施の形態の吸着体が、さまざまな水銀濃度（約７０〜約２５μｇ・ｍ-3の範囲である）において、水銀を有効に除去することができることを、明確に示唆している。
【０１４７】
図３は、その場押出成形された金属触媒を含む本発明にしたがった吸着体の断面の一部のＳＥＭ画像である。画像から、金属触媒または硫黄の選択的蓄積は見られない。図４は、活性化後に含浸された金属触媒を含む、比較吸着体の断面の一部のＳＥＭ画像である。セル壁上の材料の明確に視認できる白層は、含浸された金属触媒である。金属触媒の含浸された層のこの比較的高密な層は、セル壁の内側のマクロスケールおよびナノスケールの多くの孔隙内への進入を遮断し、比較吸着体のすべての性能を低下させうると考えられる。
【０１４８】
本発明の範囲および精神から逸脱することなく、さまざまな変更および代替を本発明になしうることは、当業者に認識されるであろう。したがって、本発明は、添付の特許請求の範囲およびその等価物の範囲内にある、本発明の変更およびバリエーションにも及ぶことが意図されている。
【表１】
2010527288.tif 000010
【表２】
2010527288.tif 000011
【表３】
2010527288.tif 000012
【誤訳訂正２】
【訂正対象書類名】特許請求の範囲
【訂正対象項目名】全文
【訂正方法】変更
【訂正の内容】
【特許請求の範囲】
【請求項１】
活性炭マトリクスと、
硫黄元素として、または硫黄を含む化合物または部分において、任意の酸化状態にある硫黄と、
アルカリ土類の水酸化物と、
金属元素として、または金属を含む化合物または部分において、任意の酸化状態にある金属触媒とを含み、
前記金属触媒が、前記活性炭マトリクス全体に分散されていて、かつ、マンガン又はモリブデンの硫化物から選択される、吸着体。
【請求項２】
前記硫黄の少なくとも一部が前記活性炭マトリクスの少なくとも一部の炭素に化学結合することを特徴とする、請求項１記載の吸着体。
【請求項３】
硫黄元素を含むことを特徴とする、請求項１記載の吸着体。
【請求項４】
前記金属触媒が前記吸着体と接触する流体からの１種類以上の次の有毒物質：
カドミウム、水銀、クロム、鉛、バリウム、ベリリウム、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、タリウム、ヒ素およびセレンの除去を促進し、
前記有毒物質が、任意の酸化状態、かつ、元素の形態であるかまたは前記元素を含む化合物であることを特徴とする、請求項１記載の吸着体。
【請求項５】
ハニカム・モノリスの形態であることを特徴とする請求項１記載の吸着体。
【請求項６】
前記金属触媒の少なくとも一部が、前記硫黄の少なくとも一部と化学結合していることを特徴とする、請求項１記載の吸着体。