СОРБЕНТ НА ОСНОВЕ СШИТОГО ПОЛИМЕРА-УГЛЕРОДА ДЛЯ УДАЛЕНИЯ ТЯЖЕЛЫХ МЕТАЛЛОВ, ТОКСИЧНЫХ МАТЕРИАЛОВ И ДИОКСИДА УГЛЕРОДА

1. Сорбент на основе полимера-углерода для удаления диоксида углерода, частиц тяжелых металлов и токсичных материалов из топочного газа от процесса горения, где сорбент содержит:
а) углеродистый сорбент и
b) отвержденный аминсодержащий полимер, где
i) серный сшивающий агент используется для отверждения отверждающегося аминсодержащего полимера и выбран из аллотропов элементарной серы и вводится в избытке от количества, требуемого для отверждения отверждающегося аминсодержащего полимера в присутствии углеродистого сорбента и
ii) отверждающийся аминсодержащий полимер образуется при взаимодействии аминсодержащего полимера с аллилгалогенидом.
2. Сорбент по п.1, дополнительно содержащий тиольные остатки.
3. Сорбент по п.1, в котором углеродистый сорбент выбран из группы, состоящей из активированного угля, обработанного активированного угля, порошкообразного активированного угля, активированного древесного угля, активированного кокса, полукокса, не полностью сгоревшего угля от процесса горения, резиновой крошки соответствующего размера меш (400-450) и углеродной сажи.
4. Сорбент по п.1, в котором топочным газом от процесса горения является топочный газ от энергоустановок, работающих на угле.
5. Сорбент по п.1, в котором аминсодержащий полимер выбран из группы, состоящей из поли(пара-аминостирола), поли-(аллиламинов), поли(анилина), поли(виниламина) и их сополимеров, поли(этиленимина), хитозана и аминсодержащих сополимеров.
6. Сорбент по п.5, в котором аминсодержащим полимером является поли(этиленимин).
7. Сорбент по п.6, в котором углеродистым сорбентом является углеродная сажа.
8. Сорбент по п.1, в котором количество присутствующего серного сшивающего агента составляет от примерно 5 до примерно 60 мас.ч. на 100 мас.ч. отверждающегося аминсодержащего полимера.
9. Сорбент по п.1, в котором серный сшивающий агент вводится в количестве, более, чем в 2 раза превышающем количество, требуемое для отверждения отверждающегося аминсодержащего полимера.
10. Сорбент по п.1, в котором сорбент обладает подобной или лучшей термостойкостью по сравнению с коммерчески доступным активированным углем.
11. Сорбент по п.1, в котором частицы тяжелых металлов выбраны из ионов и элементарных форм мышьяка, кадмия, цезия, меди, золота, железа, свинца, ртути, палладия, платины, плутония, селена, серебра, стронция, таллия и урана.
12. Сорбент по п.11, в котором частицы тяжелых металлов представляют собой ртуть.
13. Сорбент по любому из пп.1-12, в котором отношение углеродистого сорбента к отвержденному аминсодержащему полимеру варьируется при сохранении постоянными количества других компонентов.
14. Сорбент по п.12, в котором его способность к абсорбции элементарной ртути является в три раза больше, чем у DARCO-Hg-LH, требует менее частого введения и/или имеет более длительное время пребывания.
15. Способ получения сорбента на основе полимера-углерода, содержащий смешение и отверждение:
а) углеродистого сорбента,
b) отверждающегося аминсодержащего полимера,
содержащий контактирование аминсодержащего полимера, имеющего первичные аминогруппы, с аллилгалогенидом в присутствии катализатора с образованием отверждающегося аминсодержащего полимера, содержащего концевые аллил-группы, вторичные и третичные аминогруппы,
с) серного сшивающего агента,
d) ускорителя отверждения и
е) необязательно, активатора.
16. Способ по п.15, в котором аминсодержащий полимер имеет среднечисленную молекулярную массу от примерно 1000 до примерно 10000.
17. Способ по п.15, в котором ускорителем отверждения является цинковая соль диэтилдитиокарбамата.
18. Отверждающийся аминсодержащий полимер, где серный сшивающий агент используется для отверждения отверждающегося аминсодержащего полимера и выбран из аллотропов элементарной серы и вводится в избытке от количества, требуемого для отверждения отверждающегося аминсодержащего полимера в присутствии углеродистого сорбента, и отверждающийся аминсодержащий полимер образуется при взаимодействии аминсодержащего полимера с аллилгалогенидом, который имеет среднечисленную молекулярную массу от примерно 1000 до примерно 10000 и содержит вторичные и третичные аминогруппы и концевые аллилгруппы.
19. Способ удаления диоксида углерода и частиц тяжелых металлов из топочного газа от процесса горения, который включает:
а) выбор сорбента на основе полимера-углерода, содержащего углеродистый сорбент и отвержденный аминсодержащий полимер, где сорбент находится в форме частиц;
b) контактирование частиц сорбента на основе полимера-углерода с топочным газом в течение времени, достаточного для удаления частиц тяжелых металлов; и
с) удаление частиц сорбента на основе полимера-углерода из топочного газа.
20. Способ по п.19, в котором частицы тяжелых металлов содержат частицы элементарной и окисленной ртути.
21. Способ по п.19, в котором сорбент на основе полимера-углерода помещают в статический фильтр, и топочный газ пропускают через сорбент на основе полимера-углерода для контактирования с сорбентом на основе полимера-углерода.
22. Способ по п.19, в котором сорбент на основе полимера-углерода вводят в поток топочного газа для контактирования с топочным газом и затем удаляют из потока топочного газа.
23. Способ по п.19, в котором частицы сорбента на основе полимера-углерода являются меньше примерно 50 мкм в наиболее длинном направлении.
24. Способ удаления диоксида углерода и частиц тяжелых металлов из потока топочного газа, который включает:
а) смешение
i) примерно 50-250 мас.ч. углеродистого сорбента,
ii) примерно 100 мас.ч. отверждающегося аминсодержащего полимера,
iii) примерно 30-60 мас.ч. серного сшивающего агента,
iv) ускорителя отверждения и
v) необязательно, активатора
с созданием смеси,
b) формование смеси в адсорбентной среде;
с) отверждение адсорбентной среды; и
d) контактирование среды с потоком топочного газа в течение времени, достаточного для удаления диоксида углерода и частиц тяжелых металлов из потока топочного газа.
25. Способ по п.24, в котором частицами тяжелых металлов является ртуть, которая превращается в киноварь (HgS) после улавливания.
26. Способ по п.24, в котором частицами тяжелых металлов является ионная ртуть, которая химически связана со средой.
27. Способ по п.24, в котором частицами тяжелых металлов является перхлорат или арсенат, где сорбент на основе полимера-углерода дополнительно модифицирован.
28. Способ по п.24, в котором отверждающимся аминсодержащим полимером является поли(этиленимин), углеродистым сорбентом является углеродная сажа, и диоксид углерода и ртуть (как элементарная, так и ионные частицы) удаляются.