專(zhuān)利名稱(chēng)：：包含活性炭的吸附體、其制備方法及其應(yīng)用的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
：本發(fā)明涉及包含活性炭的吸附體、其制備方法及其應(yīng)用。所述吸附體可用于除去流體如氣流中的有毒元素。例如，所述吸附體可用于除去燃煤廢氣中的元素汞或氧化態(tài)汞。
背景技術(shù)：
：向大氣排放有毒物質(zhì)己成為日益受到重視的環(huán)境問(wèn)題，因?yàn)樗鼈兘o人類(lèi)的健康帶來(lái)危險(xiǎn)。例如，燃煤電廠(chǎng)和醫(yī)療廢物的焚燒是與人類(lèi)活動(dòng)相關(guān)的主要汞排放源。排放到大氣中的汞會(huì)飄移上千英里才沉降到地面。研究還表明，大氣中的汞也會(huì)沉降在排放源附近地區(qū)。據(jù)估計(jì)，美國(guó)每年有48噸汞從燃煤電廠(chǎng)排出。美國(guó)能源部能源信息管理部(DOE-EnergyInformationAdministration)的一份年度能源展望報(bào)告預(yù)測(cè)，隨著煤電用量的增加，用于發(fā)電的煤耗將從2002年的9億7600萬(wàn)噸增加到2025年的14億7700萬(wàn)噸。然而，控制汞排放的相關(guān)法規(guī)在燃煤電廠(chǎng)并未得到嚴(yán)格執(zhí)行。一個(gè)主要原因是缺乏成本合理的有效控制技術(shù)，特別是對(duì)元素汞的控制。一種用來(lái)控制元素汞以及氧化態(tài)汞的技術(shù)是活性炭注射(ACI)。ACI法包括將活性炭粉注射到廢氣流中，然后用織物纖維或靜電沉積器收集吸附了汞的活性炭粉。一般地，ACI技術(shù)需要高碳汞比才能達(dá)到要求的除汞水平(〉90y。)，這使得花在吸附材料上的成本較高。高碳汞比表明ACI沒(méi)有有效利用炭粉吸附汞的容量。此外，若僅采用一個(gè)粒子收集系統(tǒng)，就犧牲了飛灰的商業(yè)價(jià)值，因?yàn)轱w灰與受污染的活性炭粉混雜在一起。可以采用這樣的系統(tǒng)，它包含兩個(gè)獨(dú)立的粉末收集器，第一個(gè)收集器收集飛灰，第二個(gè)收集器或袋濾室(baghouse)收集活性炭粉，將活性炭吸附劑在兩個(gè)收集器之間注入?？蓪⒏呤占实拇鼮V室安裝在電廠(chǎng)設(shè)施中。然而，這些措施成本高，而且可能不實(shí)用，特別是對(duì)于小型電廠(chǎng)。既然在含高濃度S02和HC1的煙煤廢氣中，主要的滎物質(zhì)是水溶性(氧化態(tài))汞，那么煙煤電廠(chǎng)可以結(jié)合NOx和/或S02控制技術(shù)，用濕法滌氣器除去90。/。的汞。對(duì)汞排放的控制也可作為控制微粒排放的附帶效益得以實(shí)現(xiàn)?？蓪Ⅱ蟿┘尤霛穹鞖馄?，阻止汞再次排放。由于存在金屬滌氣設(shè)備腐蝕和螯合溶液處理的問(wèn)題，使用螯合劑增加了成本。在次煙煤或褐煤的廢氣中，元素汞是主要的汞物質(zhì)，濕法滌氣器對(duì)除去元素汞是無(wú)效的，除非向系統(tǒng)中加入其他化學(xué)試劑?？墒牵驈U氣系統(tǒng)中加入其他可能有害于環(huán)境的材料是不合適的。一些工業(yè)氣體，如合成氣和廢氣燃燒，可能包含有毒元素，除汞外，還有例如鎘、鉻、鉛、鋇、鈹、鎳、鈷、釩、鋅、銅、錳、銻、銀、鉈、砷或硒。與汞類(lèi)似，這些有毒元素可能以元素形式或含該元素的化合物形式存在。在將合成氣供給工業(yè)和/或居民使用之前，或者在將氣體排放到大氣中之前，非常需要大幅度降低上述有毒元素中一種或多種元素的含量。迫切需要一種吸附材料，它能從流體如廢氣和合成氣中去除汞和/或其他有毒元素，并且比單用活性炭粉具有更高的容量。還需要以合理的成本生產(chǎn)這種吸附材料，并且該材料方便使用。
發(fā)明內(nèi)容本發(fā)明的實(shí)施方式涉及包含活性炭的吸附體、其制備方法及其使用方法。所述吸附體可用于從流體如氣流中除去有毒元素。例如，所述吸附體可用于從燃煤廢氣中除去元素汞或氧化態(tài)汞。本發(fā)明的實(shí)施方式具有以下一個(gè)或多個(gè)優(yōu)點(diǎn)。本發(fā)明制備的包含活性炭的吸附體具有高比表面積和大量能吸附有毒元素或促進(jìn)有毒元素吸附的活性位點(diǎn)，可用于有效吸附有毒元素，包括砷、鎘、汞和硒。本發(fā)明的一些實(shí)施方式中的吸附體不僅能有效吸附氧化態(tài)汞，還能吸附元素汞。此外，根據(jù)本發(fā)明的一些實(shí)施方式的吸附體可有效地從廢氣除去汞，不管該廢氣包含高濃度HC1還是低濃度HC1。根據(jù)本發(fā)明的一些實(shí)施方式的吸附體還能有效除去含高濃度S03的廢氣中的汞。其他特征和優(yōu)點(diǎn)將在以下詳細(xì)描述中列出，其中一部分在本領(lǐng)域的技術(shù)人員閱讀該描述后將變得顯而易見(jiàn)，也可通過(guò)按照該文字描述和權(quán)利要求書(shū)以及附圖實(shí)施本發(fā)明而認(rèn)識(shí)到。前面的概述和以下詳述都僅僅是對(duì)本發(fā)明的舉例說(shuō)明，意在為理解要求專(zhuān)利權(quán)的本發(fā)明的性質(zhì)和特點(diǎn)提供全面評(píng)述或框架。附圖用于進(jìn)一步理解本發(fā)明，包含在本說(shuō)明書(shū)中并構(gòu)成其一部分。圖1比較了本發(fā)明的包含原位擠出金屬催化劑的吸附劑測(cè)試樣品與包含浸漬金屬但不含擠出金屬催化劑的吸附劑的除汞能力隨時(shí)間的變化。圖2顯示了本發(fā)明的一個(gè)實(shí)施方式的吸附體在不同入口汞濃度下的入口汞濃度(CHgO)和出口汞濃度(CHgl)。圖3是本發(fā)明的一個(gè)實(shí)施方式的包含原位擠出金屬催化劑的吸附體的部分橫截面的SEM圖。圖4是包含后活化的浸漬金屬催化劑的對(duì)比吸附體的部分橫截面的SEM圖。具體實(shí)施例方式除非另有說(shuō)明，說(shuō)明書(shū)和權(quán)利要求書(shū)中所用的所有數(shù)值，如表達(dá)各成分的重量百分?jǐn)?shù)、尺寸和某些物理性質(zhì)的數(shù)值，都應(yīng)理解為在所有情況下均受"約"字修飾。還應(yīng)理解，說(shuō)明書(shū)和權(quán)利要求書(shū)中所用精確數(shù)值構(gòu)成本發(fā)明的另外的實(shí)施方式。發(fā)明人已盡力保證實(shí)施例中所披露的數(shù)值的精確性。不過(guò)，由于相應(yīng)測(cè)量技術(shù)存在標(biāo)準(zhǔn)偏差，所以任何測(cè)量值都可能難免地包含某些誤差。本文所用不定冠詞"一個(gè)"或"一種"表示"至少一個(gè)(種)"，并且不應(yīng)局限為"僅一個(gè)(種)"，除非有相反說(shuō)明。因此，例如，"一種金屬催化劑"的說(shuō)法包括具有一種、兩種或更多種金屬催化劑的實(shí)施方式，除非文中另有明確說(shuō)明。除非有具體的相反說(shuō)明，文中所用某組分的"重量％"或"重量百分?jǐn)?shù)"或"基于重量的百分?jǐn)?shù)"是基于包含該組分的組合物或制品的總重量。本文所用的所有百分?jǐn)?shù)均基于重量，除非另有說(shuō)明。有關(guān)氣體的所有ppm均基于體積，除非另有說(shuō)明。本文所用術(shù)語(yǔ)"硫"包括所有氧化態(tài)的硫元素，包括元素硫(0)、硫酸鹽(+6)、亞硫酸鹽(+4)和硫化物(-2)等。因此，術(shù)語(yǔ)"硫"包括任何氧化態(tài)的硫、元素硫或者含硫化合物或部分(moiety)中的硫。硫的重量百分?jǐn)?shù)是基于元素硫計(jì)算的，在計(jì)算材料中硫的總量時(shí)，將任何其他狀態(tài)的硫換算為元素硫。術(shù)語(yǔ)"金屬催化劑"包括任何氧化態(tài)的任何金屬、元素金屬或者含金屬的化合物或部分中的金屬，它的存在形式能夠促進(jìn)有毒元素(如鎘、汞、鉻、鉛、鋇、鈹、鎳、鈷、釩、鋅、銅、錳、銻、銀、鉈、砷或硒，或者如鎘、汞、砷或硒)從接觸本發(fā)明的吸附體的流體中除去。金屬元素可包括堿金屬、堿土金屬、過(guò)渡金屬、稀土金屬(包括鑭系元素)以及其他金屬，如鋁、鎵、銦、錫、鉛、鉈和鉍。金屬催化劑的重量百分?jǐn)?shù)是基于元素金屬計(jì)算的，在計(jì)算材料中金屬催化劑的總量時(shí)，將任何其他氧化態(tài)的金屬換算為元素態(tài)。以惰性形式存在的金屬元素，如無(wú)機(jī)填料化合物中的金屬元素，不視為金屬催化劑，不計(jì)入金屬催化劑的重量百分?jǐn)?shù)。硫或金屬催化劑的量可利用任何合適的分析技術(shù)測(cè)定，如質(zhì)譜。"原位擠出"意指通過(guò)將相關(guān)材料如硫和/或金屬催化劑的至少部分源材料加入配混料(batchmixturematerial),將該材料引入該混合料中，使形成體包含加入其中的源材料。可以借助各種技術(shù)，包括但不限于微探針、XPS(X射線(xiàn)光電子光譜)以及與質(zhì)譜聯(lián)用的激光燒蝕，測(cè)定硫、金屬催化劑或其他材料在本發(fā)明的吸附體、擠出配混體(batchmixturebody)或配混料中的分布。下文將描述對(duì)吸附體的特定橫截平面中特定材料(例如硫、金屬催化劑等)的分布的表征方法。所述方法稱(chēng)作"分布表征法"。若總橫截面積大于500微米X500微米，則至少選擇大小為500微米X500微米的橫截面作為目標(biāo)測(cè)試區(qū)。若總橫截面積小于或等于500微米X500微米，則整個(gè)橫截面將作為單一目標(biāo)測(cè)試區(qū)。目標(biāo)測(cè)試區(qū)的總數(shù)是p(正整數(shù))。用格子將每個(gè)目標(biāo)測(cè)試區(qū)分為多個(gè)獨(dú)立的20微米X20微米的區(qū)域。在下面的數(shù)據(jù)處理中，僅考慮有效面積(定義見(jiàn)下文)不小于40微米2的區(qū)域，有效面積小于40微米2的區(qū)域則舍棄。因此，目標(biāo)測(cè)試區(qū)中所有方形樣品區(qū)的總有效面積(ATE)為其中，ae(i)是區(qū)域i的有效面積，n是目標(biāo)測(cè)試區(qū)中方形樣品區(qū)的總數(shù)，其中ae(i)》40微米2。以微米2為單位的各方形區(qū)的面積ae(i)計(jì)算如下ae(i)=400-av(i)，其中，av(i)是方形區(qū)i中任何大于10微米2的空隙、孔或自由空間的總面積，單位為微米2。測(cè)定每個(gè)方形區(qū)i的平均濃度C(i),將其表達(dá)為對(duì)硫的每單位有效面積上硫原子的摩爾數(shù)，或者在金屬催化劑的情形中為其他相關(guān)材料的摩爾數(shù)。然后，將所有C(i)(—l-n)按降序列出，形成一個(gè)排列CON(l)，CON(2)，CON(3)，...CON(n)，其中CON(l)是全部n個(gè)區(qū)域中最高的C(i)，而CON(n)是全部n個(gè)區(qū)域中最低的C(i)。在目標(biāo)測(cè)試區(qū)的全部n個(gè)區(qū)域中，5%具有最高濃度的區(qū)域的算術(shù)平均濃度為CON(max)。因此CW(max)=-r鮮(0.05x")其中，INT(0.05Xn)是大于或等于0.05Xn的最小整數(shù)。本文所用運(yùn)算子"INT(X)"生成大于或等于X的最小整數(shù)。在目標(biāo)測(cè)試區(qū)的全部n個(gè)區(qū)域中，5%具有最低濃度的區(qū)域的算術(shù)平均濃度為CON(min)。因此"-鮮(0.95x)目標(biāo)測(cè)試區(qū)的算術(shù)平均濃度為CON(av)。因此<formula>formulaseeoriginaldocumentpage13</formula>然后，針對(duì)全部p個(gè)目標(biāo)測(cè)試區(qū)，將所有CON(av)(k)(l^l-p)按降序列出，形成一個(gè)排列CONAV(l)，CONAV(2)，CONAV(3)，…CONAV(p)，其中CONAV(l)是全部p個(gè)目標(biāo)測(cè)試區(qū)中最高CON(av)(k)，而CONAV(p)是全部p個(gè)目標(biāo)測(cè)試區(qū)中最低的CON(av)(p)。全部p個(gè)目標(biāo)測(cè)試區(qū)的算術(shù)平均濃度為CONAV(av)。因此<formula>formulaseeoriginaldocumentpage13</formula>在本發(fā)明的吸附體或材料的一些實(shí)施方式中，當(dāng)相關(guān)材料分布在整個(gè)吸附體、活性炭基質(zhì)或材料中時(shí)，較佳的是在每個(gè)目標(biāo)測(cè)試區(qū)，其分布具有以下特征CON(av)/CON(min)《30，而CON(max)/CON(av)《30。在其他一些實(shí)施方式中，較佳的是CON(av)/CON(min)《20，而CON(max)/CON(av)《20。在其他一些實(shí)施方式中，較佳的是CON(av)/CON(min)《15，而CON(max)/CON(av)《15。在其他一些實(shí)施方式中，較佳的是CON(av)/CON(min)《10，而CON(max)/CON(av)《10。在其他一些實(shí)施方式中，較佳的是CON(av)/CON(min)《5，而CON(max)/CON(av)《5。在其他一些實(shí)施方式中，較佳的是CON(av)/CON(min)《3，而CON(max)/CON(av)《3。在其他一些實(shí)施方式中，較佳的是CON(av)/CON(min)《2，而CON(max)/CON(av)《2。對(duì)于要"均勻分布"在根據(jù)本申請(qǐng)的吸附體或材料中以獲得"均勻分布"效果的特定材料或組分，根據(jù)分布表征法測(cè)得的分布結(jié)果滿(mǎn)足以下條件在每個(gè)目標(biāo)測(cè)試區(qū)，對(duì)于0.1n《m《0.9n的所有CON(m):0.5《CON(m)/CON(av)《2。在一些實(shí)施方式中，較佳的是0.6《CON(m)/CON(av)《1.7。在其他一些實(shí)施方式中，較佳的是0.7《CON(m)/CON(av)《1.4。在其他一些實(shí)施方式中，較佳的是0.8《CON(m)/CON(av)《1.2。在其他一些實(shí)施方式中，較佳的是0.9《CON(m)/CON(av)《1.1。在一些實(shí)施方式中，對(duì)于0.05n《m《0.95n的所有CON(m):0.5《CON(m)/CON(av)《2;在一些實(shí)施方式中，0.6《CON(m)/CON(av)《1.7;在其他一些實(shí)施方式中，較佳的是0.7《CON(m)/CON(av)《1.4。在其他一些實(shí)施方式中，較佳的是0.8《CON(m)/CON(av)《1.2。在其他一些實(shí)施方式中，較佳的是0.9《CON(m)/CON(av)《1.1。在本發(fā)明(吸附體、擠出混合體等)及本發(fā)明材料的一些實(shí)施方式中，除本段在上面就每個(gè)單獨(dú)目標(biāo)測(cè)試區(qū)所述的任何一個(gè)特征外，相關(guān)材料(例如硫、金屬催化劑等)在全部p個(gè)目標(biāo)測(cè)試區(qū)的分布具有以下特征對(duì)于0.1p《k《0.9p的所有CONAV(k):0.5《CONAV(k)/CONAV(av)《2;在一些實(shí)施方式中，0.6《CONAV(k)/CONAV(av)《1.7。在其他一些實(shí)施方式中，較佳的是0.7《CONAV(k)/CONAV(av)《1.4。在其他一些實(shí)施方式中，較佳的是0.8《CONAV(k)/CONAV(av)《1.2。在其他一些實(shí)施方式中，較佳的是0.9《CONAV(k)/CONAV(av)《1.1。在其他一些實(shí)施方式中，較佳的是0.95《CONAV(k)/CONAV(av)《1.05。對(duì)于0.05p《k《0.95p的所有CONAV(k):0.5《CONAV(k)/CONAV(av)《2;在一些實(shí)施方式中，0.6《CONAV(k)/CONAV(av)《1.7。在其他一些實(shí)施方式中，較佳的是0.7《CONAV(k)/CONAV(av)《1.4。在其他一些實(shí)施方式中，較佳的是0.8《CONAV(k)/CONAV(av)《1.2。在其他一些實(shí)施方式中，較佳的是0.9《CONAV(k)/CONAV(av)《U。在其他一些實(shí)施方式中，較佳的是0.95《CONAV(k)/CONAV(av)《1.05。本發(fā)明的一個(gè)方面是吸附體，其包含活性炭基質(zhì)；硫，為任何氧化態(tài)，可以是元素硫或者含硫化合物或部分；以及結(jié)束催化劑，為任何氧化態(tài)，可以是元素金屬或者含金屬的化合物或部分；其中，金屬催化劑分布在整個(gè)活性炭基質(zhì)中。在本發(fā)明的吸附體這一本實(shí)施方式及其他任何實(shí)施方式中，硫可分布在整個(gè)活性炭基質(zhì)中。在一些實(shí)施方式中，金屬催化劑和/或硫基本上均勻地分布在整個(gè)活性炭基質(zhì)中。在一些實(shí)施方式中，金屬催化劑的至少一部分化學(xué)結(jié)合到至少一部分硫上。因此，一種包含金屬催化劑和硫的化合物如金屬硫化物，可在吸附體中同時(shí)提供硫和金屬催化劑。硫或金屬催化劑的"至少一部分"是指吸附體中的一些或全部硫或金屬催化劑。在又一些實(shí)施方式中，至少一部分的硫化學(xué)結(jié)合到活性炭基質(zhì)中的至少一部分碳上。在本發(fā)明的吸附體的這一實(shí)施方式及其他任何實(shí)施方式中，至少有一部分硫、至少有一部分金屬催化劑、或同時(shí)硫和金屬催化劑的至少一部分處于能夠與鎘、汞、鉻、鉛、鋇、鈹、鎳、鈷、釩、鋅、銅、錳、銻、銀、鉈、砷或硒發(fā)生化學(xué)結(jié)合的狀態(tài)。例如，至少一部分的硫處于能夠與滎化學(xué)結(jié)合的狀態(tài)。舉例而言，本文所述的這一實(shí)施方式及其他實(shí)施方式中的吸附體適合有用從流體流除去汞和其他有毒元素，所述流體流例如是燃煤或焚燒廢物產(chǎn)生的廢氣流，或者煤氣化過(guò)程中產(chǎn)生的合成氣。這類(lèi)氣流可能包含各種含量的汞和/或其他有毒元素，如鎘、鉻、鉛、鋇、鈹、鎳、鈷、釩、鋅、銅、錳、銻、銀、鉈、砷和硒。在這些氣流中，任何有毒元素如汞可以不同比例以元素態(tài)或氧化態(tài)存在，取決于原料(例如煙煤、次煙煤、城市垃圾和醫(yī)療廢物)和處理?xiàng)l件。在一些實(shí)施方式中，所述吸附體包含適合用于促進(jìn)砷、鎘、汞和/或硒自待處理流體流中的去除的金屬催化劑。發(fā)明人相信，借助于物理吸附和化學(xué)吸附的組合，本發(fā)明的吸附體能夠結(jié)合和捕集元素態(tài)和氧化態(tài)的汞及其他有毒元素。本發(fā)明的一些實(shí)施方式中的吸附體和材料對(duì)于除去廢氣流中的元素態(tài)汞特別有效。與除去元素汞通常沒(méi)那么有效的其他一些技術(shù)相比，這是特別有利的。本發(fā)明的吸附體可具有多種形狀。例如，所述吸附體可以是粉末、球粒和/或擠出整塊體。本發(fā)明的吸附體可裝入待處理流體流可能流經(jīng)的固定吸附劑床。在一些實(shí)施方式中，特別是用于處理電廠(chǎng)的燃煤廢氣或煤氣化過(guò)程中產(chǎn)生的合成氣時(shí)，氣流流經(jīng)的任何固定床具有低壓降是非常適宜的。為此，填充在固定床中的吸附劑球粒宜具有足夠的氣體通路。根據(jù)一些實(shí)施方式，吸附體為整塊體形式。根據(jù)一些實(shí)施方式，吸附體為整塊式蜂窩體，它具有多個(gè)供氣體或液體通過(guò)的通道。在一些實(shí)施方式中，特別有利的是，本發(fā)明的吸附體為具有多個(gè)通道的擠出整塊式蜂窩體。在擠出過(guò)程中，可調(diào)節(jié)蜂窩體的孔道密度(celldensity),以便在使用中獲得不同程度的壓降。在一些實(shí)施方式中，蜂窩體的孔道密度可為25-500個(gè)孔道/英寸2(3.88-77.5個(gè)孔道/厘米2)，在其他一些實(shí)施方式中為50-200個(gè)孔道/英寸2(7.75-31.0個(gè)孔道/厘米2)，在其他一些實(shí)施方式中為50-100個(gè)孔道/英寸2(7.75-15.5個(gè)孔道/厘米2)。在一些實(shí)施方式中，孔壁厚度為1-50密耳，例如10-30密耳。為了使氣流與吸附體材料之間更緊密接觸，在一些實(shí)施方式中，宜在吸附體一端堵塞一部分通道，在吸附體另一端也堵塞一部分通道。在一些實(shí)施方式中，在吸附體的每端，堵塞和/或未堵塞的通道宜形成跳棋盤(pán)圖案。在一些實(shí)施方式中，當(dāng)一條通道在一端(稱(chēng)作"參考端")堵塞而在吸附體相反一端未堵塞時(shí)，至少多數(shù)(在其他一些實(shí)施方式中優(yōu)選所有)緊靠它的通道(與該通道至少共一個(gè)壁)宜在吸附體的此相反端堵塞而在參考端上未堵塞。多個(gè)蜂窩體可以多種方式堆疊，形成具有各種尺寸、使用壽命等的實(shí)際吸附劑床，以滿(mǎn)足不同應(yīng)用條件的需要。本文所用"活性炭基質(zhì)"意指由互聯(lián)碳原子和/或粒子形成的網(wǎng)狀物。在一些實(shí)施方式中，本發(fā)明的吸附體中的活性炭基質(zhì)是不間斷的連續(xù)體形式。如常規(guī)活性炭材料的情況，所述基質(zhì)包含限定多個(gè)孔的壁結(jié)構(gòu)?；钚蕴炕|(zhì)可與硫和金屬催化劑一起提供吸附體的骨架結(jié)構(gòu)。此外，在活性炭基質(zhì)中，孔的累積面積大，提供了多個(gè)可直接吸附汞或者分布硫和金屬催化劑的位點(diǎn)，所述硫和金屬催化劑的分布又促進(jìn)了汞的吸附。應(yīng)當(dāng)指出，活性炭基質(zhì)所限定的孔與吸附體中實(shí)際存在的孔可能不同。例如，一部分由活性炭基質(zhì)限定的孔可填充有金屬催化劑、硫、無(wú)機(jī)填料及其組合和混合物。在一些實(shí)施方式中，所述吸附體包含50重量％-97重量％的活性炭，在一些實(shí)施方式中包含60重量％-97重量％或85重量％-97重量％。在其他一些實(shí)施方式中，所述吸附體包含至少50重量％的活性炭，例如至少60重量％，至少70重量％，至少80重量％，至少90重量％，至少95重量％，或至少97重量％的活性炭。當(dāng)根據(jù)本文所述方法制備吸附體時(shí)，若制備時(shí)所采用的碳化和活化水平相同，則活性炭濃度越高，通常導(dǎo)致孔隙率越高?？蓪⒒钚蕴炕|(zhì)限定的孔分為兩類(lèi)直徑小于或等于10nm的納米級(jí)孔和直徑大于10nm的微米級(jí)孔。根據(jù)一些實(shí)施方式，活性炭基質(zhì)限定了多個(gè)納米級(jí)孔。金屬催化劑或硫可以例如存在于至少一部分納米級(jí)孔的壁表面上。根據(jù)一些實(shí)施方式，活性炭基質(zhì)還限定了多個(gè)微米級(jí)孔。吸附體中孔的孔徑及其分布可利用本領(lǐng)域現(xiàn)有的技術(shù)測(cè)定，例如氮吸附法。納米級(jí)孔的表面與微米級(jí)孔的表面一起提供本發(fā)明吸附體的總體高比表面積。在一些實(shí)施方式中，納米級(jí)孔的壁表面占吸附體比表面積的至少50%，至少60%，至少70%，至少80%，或至少90%。本發(fā)明的吸附體具有大比表面積。在本發(fā)明的一些實(shí)施方式中，所述吸附體的比表面積為50-2000m2/g，200-2000m2/g，400-1500m2/g，100-1800m2/g，200-1500m2/g，或300-1200m2/g。吸附體的比表面積越高，可為材料提供越多的用于吸附有毒元素的活性位點(diǎn)。然而，若吸附體的比表面積太高，例如高于2000m2/g，則該吸附體將變成高度多孔的，吸附體的機(jī)械整體性將受損。對(duì)于吸附體的強(qiáng)度需要滿(mǎn)足特定閾值要求的一些應(yīng)用來(lái)說(shuō)，這是不利的。本發(fā)明的實(shí)施方式所包括的金屬催化劑可促進(jìn)從與吸附體接觸的流體中除去一種或多種有毒元素，如鎘、汞、鉻、鉛、鋇、鈹、鎳、鈷、釩、鋅、銅、錳、銻、銀、鉈、砷或硒，其中任何一種都可處于任何氧化態(tài)，可以是元素形式或者含該元素的化合物。任何這樣能夠促進(jìn)從流體如與之接觸的待處理流體流除去有毒元素或化合物(本文也稱(chēng)"消除"有毒元素或化合物)，如汞、砷、鎘或硒的金屬催化劑可包括在本發(fā)明的吸附體。這里的術(shù)語(yǔ)"除去"和"消除"在本文中可互換使用。而且，這些術(shù)語(yǔ)應(yīng)理解為涵蓋在一定程度上減少流體中有毒元素含量的情形，也就是減少一定的百分?jǐn)?shù)，而不限于完全除去或消除有毒元素。在一些實(shí)施方式中，金屬催化劑可通過(guò)以下一種或多種方式發(fā)揮作用，促進(jìn)從與吸附體接觸的流體中除去(或消除)有毒元素(i)暫時(shí)地或永久地通過(guò)化學(xué)方式(例如通過(guò)共價(jià)鍵和/或離子鍵)吸附有毒元素；(ii)暫時(shí)地或永久地通過(guò)物理方式吸附有毒元素；(iii)催化有毒元素與吸附體中其他組分的反應(yīng)/吸附；(iv)催化有毒元素與環(huán)境氣氛的反應(yīng)，將有毒元素從一種形式轉(zhuǎn)化為另一種形式；(v)捕集已被吸附體中其他組分吸附的有毒元素；以及(vi)促進(jìn)有毒元素轉(zhuǎn)移到活性吸附位點(diǎn)。根據(jù)本發(fā)明的吸附體的一些實(shí)施方式，所供金屬催化劑為選自以下的形式(i)堿金屬和堿土金屬的鹵化物和氧化物；(ii)貴金屬及其化合物；(iii)釩、鉻、錳、鐵、鈷、鎳、銅、鋅、鈮、鉬、銀、鎢和鑭系元素的氧化物、硫化物和鹽；以及(iv)為(i)、(ii)和(iii)中兩種或更多種的組合和混合物。例如，所供金屬催化劑為選自以下的形式(i)錳的氧化物、硫化物和鹽；(ii)鐵的氧化物、硫化物和鹽；(iii)為(i)與KI的組合；(iv)為(ii)與KI的組合；以及(V)為(i)、(ii)、(iii)和(iv)中任意兩種或更多種的混合物和組合。根據(jù)本發(fā)明的一些實(shí)施方式，所述吸附體包含堿土金屬氫氧化物，作為促進(jìn)除去有毒元素的金屬，如Ca(OH)2。貴金屬(Ru、Th、Pd、Ag、Re、Os、Ir、Pt和Au)和過(guò)渡金屬及其化合物是金屬催化劑的例子。其他非限制性金屬催化劑包括堿金屬和堿土金屬的鹵化物、氫氧化物或氧化物；以及釩、鉻、錳、鐵、鈷、鎳、銅、鋅、鈮、鉬、銀、鎢和鑭系元素的氧化物、硫化物和鹽。金屬催化劑可以任何化合價(jià)存在。例如，若存在鐵，它可以+3價(jià)、+2價(jià)、0價(jià)或不同化合價(jià)的混合物形式存在，可以是金屬鐵(O)、FeO、Fe203、Fe308、FeS、FeCl2、FeCl3、FeS04等。再舉一^|^例子，若存在錳，它可以+4價(jià)、+2價(jià)、O價(jià)或不同化合價(jià)的混合物形式存在，可以是金屬錳(O)、MnO、Mn02、MnS、MnCl2、MnCl4、MnS04等。在一些實(shí)施方式中，金屬催化劑不是氧化物形式。在其他實(shí)施方式中，吸附體包含至少一種非氧化物形式的金屬催化劑。在本發(fā)明的吸附體的一些實(shí)施方式中，金屬催化劑選自以下形式堿金屬鹵化物；錳和鐵的氧化物、硫化物和鹽。在本發(fā)明的吸附體的一些實(shí)施方式中，金屬催化劑選自以下形式KI與錳的氧化物、硫化物和鹽的組合；KI與鐵的氧化物、硫化物和鹽的組合；或者KI與錳和鐵的氧化物、硫化物和鹽的組合。研究發(fā)現(xiàn)，這些組合對(duì)除去氣流中的汞、尤其是元素汞特別有效。根據(jù)本發(fā)明的一些實(shí)施方式，吸附體包含堿土金屬氫氧化物，作為促進(jìn)除去有毒元素的金屬，如Ca(OH)2。實(shí)驗(yàn)表明，Ca(OH)2對(duì)于促進(jìn)從氣流中除去砷、鎘和硒特別有效。在本發(fā)明的一些實(shí)施方式中，金屬催化劑是堿金屬，如鋰、鈉或鉀。在其他實(shí)施方式中，金屬催化劑是堿土金屬，如鎂、鈣或鋇。在其他實(shí)施方式中，金屬催化劑是過(guò)渡金屬，如鈀、鈾、銀、金、錳或鐵。在其他實(shí)施方式中，金屬催化劑是稀土金屬，如鈰。在一些實(shí)施方式中，金屬催化劑是元素形式。在其他實(shí)施方式中，金屬催化劑是金屬硫化物。在其他實(shí)施方式中，金屬催化劑是過(guò)渡金屬的硫化物或氧化物。在又一些其他實(shí)施方式中，吸附體包含堿金屬、堿土金屬或過(guò)渡金屬以外的至少一種催化劑。在其他實(shí)施方式中，吸附體包含鈉以外的、鉀以外的、鎂以外的、鈣以外的、鋁以外的、鈦以外的、鋯以外的、絡(luò)以外的、錳以外的、鐵以外的和/或鋅以外的至少一種催化劑。在其他實(shí)施方式中，吸附體包含鋁、釩、鐵、鈷、鎳、銅或鋅以外的至少一種金屬催化劑，可以是元素形式或硫酸鹽形式。吸附體中金屬催化劑的含量可根據(jù)以下因素選擇所用的特定金屬催化劑、使用該吸附體的應(yīng)用、要求吸附體除去有毒元素的容量和效率。在本發(fā)明的吸附體的一些實(shí)施方式中，金屬催化劑的量為1重量％-20重量％，在其他一些實(shí)施方式中為2重量％-18重量％，在其他一些實(shí)施方式中為5重量％-15重量％，在其他一些實(shí)施方式中為5重量％-10重量％。在又一些實(shí)施方式中，吸附體包含1重量％-25重量％的金屬催化劑(在一些實(shí)施方式中包含1重量％-20重量％，1重量％-15重量％，3重量％-10重量％，或3重量％-5重量％)。在述及金屬催化劑在活性炭基質(zhì)中具有一定分布的一些實(shí)施方式中，若吸附體中僅存在一種金屬催化劑，則該金屬催化劑分布在整個(gè)活性炭基質(zhì)中。若這些實(shí)施方式中存在多種金屬催化劑，則其中至少一種分布在整個(gè)活性炭基質(zhì)中。"分布在整個(gè)活性炭基質(zhì)中"的意思是，指定的相關(guān)材料(金屬催化劑、硫等)不僅存在于吸附體的外表面或孔壁上，而且深入吸附體內(nèi)部。因此，具體的金屬催化劑可以以下方式存在，例如(i)存在于由活性炭基質(zhì)限定的納米級(jí)孔的壁表面上；(ii)存在于由活性炭基質(zhì)限定的微米級(jí)孔的壁表面上；(iii)浸入活性炭基質(zhì)的壁結(jié)構(gòu)中；(iv)部分包埋在活性炭基質(zhì)的壁結(jié)構(gòu)中；(V)部分填充和/或阻塞由活性炭基質(zhì)限定的一些孔；以及(vi)完全填充和/或阻塞由活性炭基質(zhì)限定的一些孔。在(iii)、(iv)、(v)和(vi)所述情形中，分布在活性炭基質(zhì)中的金屬催化劑和/或其他組分實(shí)際上構(gòu)成吸附體的孔壁結(jié)構(gòu)的一部分。在一些實(shí)施方式中，存在多種金屬催化劑，它們都分布在整個(gè)活性炭基質(zhì)中。然而，并不要求所有金屬催化劑都分布在整個(gè)活性炭基質(zhì)中。因此，在一些實(shí)施方式中，存在多種金屬催化劑，其中至少一種分布在整個(gè)活性炭基質(zhì)中，且其中至少一種基本上主要分布在吸附體的外表面區(qū)域和/或孔壁表面上，以及/或者所述外表面區(qū)域和/或孔壁表面下的一個(gè)薄層內(nèi)。在一些實(shí)施方式中，至少一部分金屬催化劑可與吸附體的其他組分如碳或硫發(fā)生化學(xué)結(jié)合。在其他一些實(shí)施方式中，至少一部分金屬催化劑可與活性炭基質(zhì)或其他組分發(fā)生物理結(jié)合。在又一些其他實(shí)施方式中，至少一部分金屬催化劑以納米級(jí)或微米級(jí)粒子形式存在于吸附體中。可利用上文所述的分布表征方法測(cè)定和表征金屬催化劑在本發(fā)明的吸附體或者其他形體或材料中的分布。在本發(fā)明的吸附體的一些實(shí)施方式中，金屬催化劑的分布具有以下特征在每個(gè)目標(biāo)測(cè)試區(qū)，CON(av)/CON(min)《30，且CON(max)/CON(av)《30。在其他一些實(shí)施方式中，較佳的是CON(av)/CON(min)《20，且CON(max)/CON(av)《20。在其他一些實(shí)施方式中，較佳的是CON(av)/CON(min)《15，且CON(max)/CON(av)《15。在其他一些實(shí)施方式中，較佳的是CON(av)/CON(min)《10，且CON(max)/CON(av)《10。在其他一些實(shí)施方式中，較佳的是CON(av)/CON(min)《5，且CON(max)/CON(av)《5。在其他一些實(shí)施方式中，較佳的是CON(av)/CON(min)《3，且CON(max)/CON(av)《3。在其他一些實(shí)施方式中，較佳的是CON(av)/CON(min)《2，且CON(max)/CON(av)《2。在本發(fā)明的吸附體的一些實(shí)施方式中，根據(jù)上文所述分布表征法的測(cè)定，至少一種金屬催化劑均勻地分布在整個(gè)活性炭基質(zhì)中。因此在每個(gè)目標(biāo)測(cè)試區(qū)，對(duì)于0.1n《m《0.9n的所有CON(m):0.5《CON(m)/CON(av)《2。在一些實(shí)施方式中，較佳的是0.6《CON(m)/CON(av)《1.7。在其他一些實(shí)施方式中，較佳的是0.7《CON(m)/CON(av)《1.4。在其他一些實(shí)施方式中，較佳的是0.8《CON(m)/CON(av)《1.2。在其他一些實(shí)施方式中，較佳的是0.9《CON(m)/CON(av)《U。在一些實(shí)施方式中，對(duì)于0.05n《m《0.95n的所有CON(m):0.5《CON(m)/CON(av)《2;在一些實(shí)施方式中，0.6《CON(m)/CON(av)《1.7。在其他一些實(shí)施方式中，較佳的是0.7《CON(m)/CON(av)《1.4。在其他一些實(shí)施方式中，較佳的是0.8《CON(m)/CON(av)《1.2。在其他一些實(shí)施方式中，較佳的是0.9《CON(m)/CON(av)《1.1。在本發(fā)明的形體(吸附體、擠出混合體等)及材料的一些實(shí)施方式中，除本段在上面就每個(gè)單獨(dú)目標(biāo)測(cè)試區(qū)所述的任何一個(gè)特征外，相關(guān)材料(例如硫、金屬催化劑等)在全部p個(gè)目標(biāo)測(cè)試區(qū)的分布具有以下特征對(duì)于0.1p《k《0.9p的所有CONAV(k):0.5《CONAV(k)/CONAV(av)《2;在一些實(shí)施方式中，0.6《CONAV(k)/CONAV(av)《1.7。在其他一些實(shí)施方式中，較佳的是0.7《CONAV(k)/CONAV(av)《1.4。在其他一些實(shí)施方式中，較佳的是0.8《CONAV(k)/CONAV(av)《1.2。在其他一些實(shí)施方式中，較佳的是0.9《CONAV(k)/CONAV(av)《1.1。在其他一些實(shí)施方式中，較佳的是0.95《CONAV(k)/CONAV(av)《1.05。在一些實(shí)施方式中，對(duì)于0.05p《k《0.95p的所有CONAV(k):0.5《CONAV(k)/CONAV(av)《2;在一些實(shí)施方式中，0.6《CONAV(k)/CONAV(av)《1.7。在其他一些實(shí)施方式中，較佳的是0.7《CONAV(k)/CONAV(av)《1.4。在其他一些實(shí)施方式中，較佳的是0.8《CONAV(k)/CONAV(av)《1.2。在其他一些實(shí)施方式中，較佳的是0.9《CONAV(k)/CONAV(av)《U。在其他一些實(shí)施方式中，較佳的是0.95《CONAV(k)/CONAV(av)《1.05。在本發(fā)明的一些實(shí)施方式中，金屬催化劑存在于微米級(jí)孔的大部分壁表面上。在本發(fā)明的其他一些實(shí)施方式中，金屬催化劑存在于微米級(jí)孔的至少75%、至少90%或至少95%的壁表面上。在本發(fā)明的一些實(shí)施方式中，金屬催化劑存在于納米級(jí)孔的至少20%、至少40%、至少50%、至少75%或至少85%的壁表面上。在一些實(shí)施方式中，吸附體的大部分比表面積由納米級(jí)孔的壁表面提供。在這些實(shí)施方式中，納米級(jí)孔宜有更高百分比的壁表面上分布有金屬催化劑。本發(fā)明的吸附體包含硫。硫在吸附體中的含量根據(jù)以下因素選擇所用的特定金屬催化劑、使用該吸附體的應(yīng)用、要求該吸附體除去有毒元素的容量和效率。在一些實(shí)施方式中，吸附體包含1重量％-20重量％的硫(在一些實(shí)施方式中包含1重量°/。-15重量％，3重量％-8重量％，2重量％-10重量％,0.1重量%-5重量％，或2重量％-5重量％)。硫可以元素硫(0價(jià))、硫化物(例如-2價(jià))、亞硫酸鹽(例如+4價(jià))、硫酸鹽(例如+6價(jià))的形式存在。在一些實(shí)施方式中，硫不以硫酸鹽形式存在，或者硫酸鹽不是吸附體中唯一的硫來(lái)源。宜有至少一部分硫以能夠與流體流中待除去的有毒元素(例如汞)發(fā)生化學(xué)結(jié)合的價(jià)態(tài)存在。為此，宜有至少一部分硫以-2價(jià)和/或0價(jià)存在。至少有一部分硫可化學(xué)結(jié)合或物理結(jié)合到活性炭基質(zhì)的壁表面上。如上文所述，至少有一部分硫可以例如硫化物(FeS、MnS、Mo2S3、CuS等)的形式化學(xué)結(jié)合或物理結(jié)合到金屬催化劑上。在一些實(shí)施方式中，至少有一部分硫?yàn)?價(jià)。例如，經(jīng)XPS測(cè)定，活性炭基質(zhì)的孔壁表面上至少有10%的硫基本上為0價(jià)。在其他實(shí)施方式中，至少有一部分硫不為0價(jià)。在一些實(shí)施方式中，吸附體包含一部分O價(jià)硫和一部分非o價(jià)硫。在一些實(shí)施方式中，吸附體包含元素硫和以含硫化合物如金屬硫化物形式存在的硫。在一些實(shí)施方式中，吸附體中宜有至少40摩爾％、至少50摩爾％、至少60摩爾％或至少70摩爾％的硫?yàn)?價(jià)。根據(jù)一些實(shí)施方式，經(jīng)XPS測(cè)定，孔壁表面上有至少10%、至少20%、至少30%、至少40%、至少50%或至少60%的硫基本為O價(jià)。實(shí)驗(yàn)表明，除汞外，含活性炭、硫和金屬催化劑的吸附體還能有效除去氣流中的砷、鎘和硒。實(shí)驗(yàn)表明，與總硫濃度基本上相同但不含元素硫的吸附體相比，含元素硫的吸附體往往具有更高的除滎能力。在一些實(shí)施方式中，硫分布在整個(gè)活性炭基質(zhì)中。"分布在整個(gè)活性炭基質(zhì)中"的意思是，硫不僅存在于吸附體的外表面或孔壁上，而且深入吸附體內(nèi)部。因此，硫可以例如(i)存在于納米級(jí)孔的壁表面上；(ii)存在于微米級(jí)孔的壁表面上；(iii)浸入活性炭基質(zhì)的壁結(jié)構(gòu)中；以及(iv)部分包埋在活性炭基質(zhì)的壁結(jié)構(gòu)中。在(iii)和(iv)所述情形中，硫?qū)嶋H上形成吸附體的孔壁結(jié)構(gòu)的一部分。因此，在一些實(shí)施方式中，一些硫可與吸附體的其他組分如碳或金屬催化劑發(fā)生化學(xué)結(jié)合(共價(jià)鍵和/或離子鍵)。在其他一些實(shí)施方式中，一些硫可與活性炭基質(zhì)或其他組分發(fā)生物理結(jié)合。在又一些其他實(shí)施方式中，一些硫以納米級(jí)或微米級(jí)粒子形式存在于吸附體中?？衫蒙衔乃龅姆植急碚鞣椒y(cè)定和表征在本發(fā)明的吸附體或者其他形體或材料中的硫分布。在一些實(shí)施方式中，硫在任何目標(biāo)測(cè)試區(qū)的分布具有以下特征CON(max)/CON(min)》100。在其他一些實(shí)施方式中CON(max)/CON(min)》200。在其他一些實(shí)施方式中CON(max)/CON(min)》300。在其他一些實(shí)施方式中CON(max)/CON(min)》400。在其他一些實(shí)施方式中CON(max)/CON(min)》500。在其他一些實(shí)施方式中CON(max)/CON(min)》1000。在其他一些實(shí)施方式中CON(max)/CON(av)》50。在其他一些實(shí)施方式中CON(max)/CON(av)》100。在其他一些實(shí)施方式中CON(max)/CON(av)》200。在其他一些實(shí)施方式中CON(max)/CON(av)》300。在其他一些實(shí)施方式中CON(max)/CON(av)》400。在其他一些實(shí)施方式中CON(max)/CON(av)》500。在其他一些實(shí)施方式中CON(max)/CON(av)》1000。在一些實(shí)施方式中，對(duì)于分布在吸附體中的硫，它在全部p個(gè)目標(biāo)測(cè)試區(qū)中的分布具有以下特征CONAV(l)/CONAV(n)》2。在其他一些實(shí)施方式中CONAV(l)/CONAV(n)》5。在其他一些實(shí)施方式中CONAV(l)/CONAV(n)》8。在其他一些實(shí)施方式中CONAV(l)/CONAV(n)》1.5。在其他一些實(shí)施方式中CONAV(l)/CONAV(av)》2。在其他一些實(shí)施方式中CONAV(l)/CONAV(av)》3。在其他一些實(shí)施方式中CONAV(l)/CONAV(av)》4。在其他一些實(shí)施方式中CONAV(l)/CONAV(av)》5。在其他一些實(shí)施方式中CONAV(l)/CONAV(av)>8。在其他一些實(shí)施方式中CONAV(1)/CONAV(av)》10。在其他一些實(shí)施方式中，對(duì)于分布在吸附體中的硫，在每個(gè)目標(biāo)測(cè)試區(qū)中，其分布具有以下特征CON(av)/CON(min)《30。在其他一些實(shí)施方式中CON(av)/CON(min)《20。在其他一些實(shí)施方式中CON(av)/CON(min)《15。在其他一些實(shí)施方式中CON(av)/CON(min)《10。在其他一些實(shí)施方式中CON(av)/CON(min)《5。在其他一些實(shí)施方式中CON(av)/CON(min)《3。在其他一些實(shí)施方式中CON(av)/CON(min)《2。在其他一些實(shí)施方式中CON(max)/CON(av)《30。在其他一些實(shí)施方式中CON(max)/CON(av)《20。在其他一些實(shí)施方式中CON(max)/CON(av)《15。在其他一些實(shí)施方式中CON(max)/CON(av)《10。在其他一些實(shí)施方式中CON(max)/CON(av)《5。在其他一些實(shí)施方式中CON(max)/CON(av)《3。在其他一些實(shí)施方式中-CON(max)/CON(av)《2。在本發(fā)明的吸附體的一些實(shí)施方式中，硫的分布具有以下特征在每個(gè)目標(biāo)測(cè)試區(qū)，CON(av)/CON(min)《30，而CON(max)/CON(av)《30。在其他一些實(shí)施方式中，較佳的是CON(av)/CON(min)《20，且CON(max)/CON(av)《20。在其他一些實(shí)施方式中，較佳的是CON(av)/CON(min)《15，且CON(max)/CON(av)《15。在其他一些實(shí)施方式中，較佳的是CON(av)/CON(min)《10，且CON(max)/CON(av)《10。在其他一些實(shí)施方式中，較佳的是CON(av)/CON(min)《5，且CON(max)/CON(av)《5。在其他一些實(shí)施方式中，較佳的是CON(av)/CON(min)《3，且CON(max)/CON(av)《3。在其他一些實(shí)施方式中，較佳的是CON(av)/CON(min)《2，且CON(max)/CON(av)《2。在本發(fā)明的吸附體的一些實(shí)施方式中，根據(jù)上文所述的分布表征方法的測(cè)定，硫均勻地分布在整個(gè)活性炭基質(zhì)中。因此在每個(gè)目標(biāo)測(cè)試區(qū)，對(duì)于0.1n《m《0.9n的所有CON(m):0.5《CON(m)/CON(av)《2。在一些實(shí)施方式中，較佳的是0.6《CON(m)/CON(av)《1.7。在其他一些實(shí)施方式中，較佳的是0.7《CON(m)/CON(av)《1.4。在其他一些實(shí)施方式中，較佳的是0.8《CON(m)/CON(av)《1.2。在其他一些實(shí)施方式中，較佳的是0.9《CON(m)/CON(av)《1.1。在一些實(shí)施方式中，對(duì)于0.05n《m《0.95n的所有CON(m):0.5《CON(m)/CON(av)《2;在一些實(shí)施方式中，0.6《CON(m)/CON(av)《1.7。在其他一些實(shí)施方式中，較佳的是0.7《CON(m)/CON(av)《1.4。在其他一些實(shí)施方式中，較佳的是0.8《CON(m)/CON(av)《1.2。在其他一些實(shí)施方式中，較佳的是0.9《CON(m)/CON(av)《1.1。在本發(fā)明的形體(吸附體、擠出混合體等)及材料的一些實(shí)施方式中，除本段在上面就每個(gè)單獨(dú)目標(biāo)測(cè)試區(qū)所述的任何一個(gè)特征外，相關(guān)材料(例如硫、金屬催化劑等)在全部p個(gè)目標(biāo)測(cè)試區(qū)的分布具有以下特征對(duì)于0.1p《k《0.9p的所有CONAV(k):0.5《CONAV(k)/CONAV(av)《2;在一些實(shí)施方式中，0.6《CONAV(k)/CONAV(av)《1.7。在其他一些實(shí)施方式中，較佳的是0.7《CONAV(k)/CONAV(av)《1.4。在其他一些實(shí)施方式中，較佳的是0.8《CONAV(k)/CONAV(av)《1.2。在其他一些實(shí)施方式中，較佳的是0.9《CONAV(k)/CONAV(av)《1.1。在其他一些實(shí)施方式中，較佳的是0.95《CONAV(k)/CONAV(av)《1.05。在一些實(shí)施方式中，對(duì)于0.05p《k《0.95p的所有CONAV(k):0.5《CONAV(k)/CONAV(av)《2;在一些實(shí)施方式中，0.6《CONAV(k)/CONAV(av)《1.7。在其他一些實(shí)施方式中，較佳的是0.7《CONAV(k)/CONAV(av)《1.4。在其他一些實(shí)施方式中，較佳的是0.8《CONAV(k)/CONAV(av)《1.2。在其他一些實(shí)施方式中，較佳的是0.9《CONAV(k)/CONAV(av)《1.1。在其他一些實(shí)施方式中，較佳的是0.95《24CONAV(k)/CONAV(av)《1.05。在一些實(shí)施方式中，硫存在于微米級(jí)孔的大部分壁表面上。在本發(fā)明的其他一些實(shí)施方式中，硫存在于微米級(jí)孔的至少75%、至少90%或至少95%的壁表面上。在一些實(shí)施方式中，硫存在于納米級(jí)孔的至少20%、至少30%、至少40%、至少50%、至少75%或至少85%的壁表面上。在一些實(shí)施方式中，吸附體的大部分比表面積由納米級(jí)孔的壁表面提供。在這些實(shí)施方式中，納米級(jí)孔宜有更高百分比(如至少40%、至少50%或至少60%)的壁表面上分布有硫。吸附體還包含無(wú)機(jī)填料。與金屬催化劑不同，無(wú)機(jī)填料中的任何金屬元素是化學(xué)惰性和物理惰性的。因此，無(wú)機(jī)填料中包含的金屬元素不會(huì)通過(guò)以下的一種或多種方式發(fā)揮促進(jìn)從與本發(fā)明的吸附體接觸的流體中除去有毒元素的作用(i)暫時(shí)地或永久地通過(guò)化學(xué)方式(例如通過(guò)共價(jià)鍵和/或離子鍵)吸附有毒元素；(ii)暫時(shí)地或永久地物理吸附有毒元素；(iii)催化有毒元素與吸附體中其他組分的反應(yīng)/吸附；(iv)催化有毒元素與環(huán)境氣氛的反應(yīng)，將其從一種形式轉(zhuǎn)化為另一種形式；(v)捕集己被吸附體中其他組分吸附的有毒元素；以及(vi)幫助有毒元素轉(zhuǎn)移到活性吸附位。出于降低成本、改進(jìn)吸附體的物理性質(zhì)(例如熱膨脹系數(shù)；斷裂模量)或化學(xué)性質(zhì)(例如耐水性；耐高溫性；耐腐蝕性)等目的，可以加入無(wú)機(jī)填料。這樣的無(wú)機(jī)填料可以是氧化物玻璃、氧化物陶瓷或某些難熔材料。無(wú)機(jī)填料的非限制性例子包括氧化硅；氧化鋁；鋯石；氧化鋯；多鋁紅柱石；堇青石；難熔金屬；等等。在一些實(shí)施方式中，無(wú)機(jī)填料本身是多孔的。無(wú)機(jī)填料的高孔隙率可改善吸附體的機(jī)械強(qiáng)度，而不會(huì)不適當(dāng)?shù)貭奚缺砻娣e。無(wú)機(jī)填料可分布在整個(gè)吸附體中。無(wú)機(jī)填料可以極小粒子形式分布在吸附體中。依據(jù)吸附體的應(yīng)用和其他因素，在一些實(shí)施方式中，吸附體可包含例如最多50重量％的無(wú)機(jī)填料，在其他一些實(shí)施方式中最多40重量％，在其他一些實(shí)施方式中最多30重量％，在其他一些實(shí)施方式中最多20重量％，在其他一些實(shí)施方式中最多10重量％。為了使吸附體獲得高比表面積，若包含無(wú)機(jī)填料，則這種無(wú)機(jī)填料本身宜為多孔的，給吸附體貢獻(xiàn)部分高比表面積。要在吸附體中加入比表面積與活性炭相當(dāng)?shù)臒o(wú)機(jī)填料通常較困難或者成本較高。因此，這種無(wú)機(jī)填料在給最終的吸附體帶來(lái)通常的機(jī)械增強(qiáng)作用外，往往也會(huì)降低吸附體的總比表面積。在一些情況中，這是非常不利的。吸附體的高比表面積通常意味著有更多的吸附有毒元素的活性位(包括能吸附有毒元素的碳位、能促進(jìn)或有毒元素的直接吸附的硫以及能促進(jìn)有毒元素的吸附的金屬催化劑)。發(fā)明人還相信，這三類(lèi)活性吸附位在吸附體中緊密靠近有益于總吸附容量。大量無(wú)機(jī)填料的加入稀釋了碳基質(zhì)中的金屬催化劑和硫，增大了這三類(lèi)活性位相互之間的總體平均距離。因此，在一些實(shí)施方式中，吸附體具有較低百分比的無(wú)機(jī)填料(吸附體的余下部分為碳、硫和金屬催化劑)。在一些實(shí)施方式中，吸附體包含少于40重量％、少于30重量％、少于20重量％、少于10重量％、少于9重量％、少于8重量％、少于7重量％、少于6重量％、少于5重量％、少于4重量％、少于3重量％、少于2重量％、少于1重量％或少于0.5重量％的無(wú)機(jī)填料。在一個(gè)實(shí)施方式中，吸附體不含無(wú)機(jī)填料。吸附體包含的無(wú)機(jī)填料越少，在活性炭基質(zhì)壁的整個(gè)橫截面上，汞捕集的分布更加均勻。因此，在一些實(shí)施方式中，吸附體總共包含至少90重量％(在一些實(shí)施方式中至少91重量°/。、至少92重量％、至少93重量％、至少94重量％、至少95重量%、至少96重量％、至少97重量％或至少98重量％)的活性炭、硫和金屬催化劑。本發(fā)明的又一個(gè)實(shí)施方式是一種吸附體，它包含活性炭；硫，為任何氧化態(tài)，可以是元素硫或者含硫化合物或部分；以及金屬催化劑，為任何氧化態(tài)，可以是元素金屬或者含金屬的化合物或部分；其中，至少一部分金屬催化劑通過(guò)化學(xué)方式結(jié)合到至少一部分硫上。如同本文所披露的吸附體的其他實(shí)施方式，至少一部分硫通過(guò)化學(xué)方式結(jié)合到活性炭基質(zhì)中的至少一部分碳上。在一些實(shí)施方式中，硫和/或金屬催化劑可分布在整個(gè)活性炭基質(zhì)中。在其他實(shí)施方式中，硫和/或金屬催化劑不是分布在整個(gè)活性炭基質(zhì)中。此實(shí)施方式和任何其他實(shí)施方式的吸附體可包含例如金屬硫化物，如硫化錳。此實(shí)施方式的吸附體還可具有本發(fā)明的任何其他吸附體的任何一個(gè)或多個(gè)其他特性，包括前面已描述的活性炭的、硫的和金屬催化劑的特性。發(fā)明人相信，本發(fā)明的吸附體的實(shí)施方式能夠從流體如合成氣流和燃燒廢氣流中吸附并除去有毒元素，如鎘、汞、鉻、鉛、鋇、鈹、鎳、鈷、釩、鋅、銅、錳、銻、銀、鉈、砷或硒。已經(jīng)發(fā)現(xiàn)，吸附體對(duì)從廢氣流中除去汞特別有效。吸附材料除去特定有毒元素如汞的能力通常用兩個(gè)參數(shù)表征初始除去效率和長(zhǎng)期除去容量。就汞而言，利用以下程序表征初始除汞效率和長(zhǎng)期除汞容將待測(cè)試吸附體裝入固定床，具有特定組成的參照廢氣流在16(TC以7500hr"的空速通過(guò)該固定床。測(cè)定氣流通過(guò)吸附劑床之前和之后的汞濃度。在任意給定時(shí)間，按下式計(jì)算瞬時(shí)除汞效率[Eff(Hg)]:，C°—C'x100%，c。其中，Co是恰好在吸附劑床之前的廢氣流所含總汞濃度，單位為微克/米3;d是恰好在吸附劑床之后的廢氣流所含總汞濃度，單位為微克/米3。初始除汞效率定義為加裝新測(cè)試吸附材料之后的第一個(gè)小時(shí)內(nèi)的平均除汞效率。一般地，隨著吸附劑床載有越來(lái)越多的汞，固定吸附劑床的除汞效率隨時(shí)間逐漸下降。除汞容量定義為在上述測(cè)試條件下直至瞬時(shí)除汞效率減小到卯％時(shí)，吸附劑床中單位質(zhì)量的吸附體材料所捕集的汞的總量。除汞容量通常表達(dá)為每克吸附材料所捕集的汞的毫克數(shù)(毫克/克)。一種示例性測(cè)試參照廢氣(本文中記作RFG1)具有以下體積組成025%;C0214%;SO21500ppm;NOx300ppm;HC1100ppm;Hg20-25微克/米3;余量的N"其中NOx是N02、N20和NO的組合；Hg是元素汞[Hg(O)，50摩爾%-60摩爾％]和氧化態(tài)汞(40摩爾％-50摩爾％)的組合。在一些實(shí)施方式中，吸附體相對(duì)于RFG1的初始除汞效率為至少90°/。、至少91°/。、至少92%、至少95%、至少97%、至少98%、至少99%或至少99.5%。在一些實(shí)施方式中，對(duì)于包含5%02、14%C02、1500ppmSO2、300ppmNOx、20-25微克/米SHg并具有高HCl濃度的廢氣，無(wú)論HC1濃度的高低，所述吸附體有利地具有至少90%的高初始除汞效率。"高HC1濃度"是指待處理氣體中HC1的濃度至少為20ppm。"低HCl濃度"是指待處理氣體中HC1的27濃度至多為10ppm。對(duì)于具有以下組成的廢氣(記作RFG2):025%;C0214%;S021500ppm;N0X300ppm;HC15ppm;Hg20-25微克/米3;余量為N2，一些實(shí)施方式的吸附體具有至少90%、至少91%、至少93%、至少95%、至少96%、至少98%、至少99%或至少99.5%的高初始除汞效率。與現(xiàn)有技術(shù)相比，這些實(shí)施方式對(duì)低HC1廢氣的高除汞效率是特別有利的。在涉及注射活性炭粉的現(xiàn)有技術(shù)方法中，通常要求向廢氣中加入HC1，以獲得足夠的初始除汞效率。在低HC1濃度下具有高除汞效率的實(shí)施方式能夠達(dá)到從廢氣流中高效率、高效益地除去汞，并且無(wú)需向氣流中注射HC1。在一些實(shí)施方式中，對(duì)于包含5%02、14%C02、1500ppmSO2、300ppm的N0X、20-25微克/米3Hg而無(wú)論S(V濃度高(如5ppm、8ppm、10ppm、15ppm、20ppm、30ppm、40ppm)還是低(如O.Olppm、O.lppm、0.5ppm、lppm、2ppm)的廢氣，吸附體具有至少91。/。的高初始除汞效率。"高S03濃度"是指待處理氣體中S03的濃度至少為3ppm。"低S03濃度"是指待處理氣體中S03的濃度至低于3ppm。對(duì)于具有以下組成的廢氣(記作RFG3):025%;C0214%;S021500ppm;NOx300卯m;S035ppm;Hg20-25微克/米3;余量為N2，一些實(shí)施方式的吸附體有利地具有至少90%、至少91%、至少95%、至少98%或至少99%的高初始除汞效率。與現(xiàn)有技術(shù)相比，一些實(shí)施方式對(duì)高S03廢氣的高除汞效率是特別有利的。在涉及注射活性炭粉的現(xiàn)有技術(shù)方法中，通常要求從廢氣中除去S03，以獲得足夠的初始除汞效率。在高S03濃度下具有高除汞效率的實(shí)施方式能夠達(dá)到從廢氣流中高效率、高效益地除去汞，并且無(wú)需預(yù)先從氣流中除去so3。根據(jù)一些實(shí)施方式，對(duì)于RFG1，吸附體的除Hg容量為0.05毫克/克，在一些實(shí)施方式中對(duì)于RFG1至少為0.10毫克/克，至少為0.15毫克/克，至少為0.20毫克/克，至少為0.25毫克/克，至少為0.30毫克/克，至少為0.50毫克/克，至少為l.O毫克/克，至少為2.0毫克/克，或至少為3.0毫克/克。根據(jù)一些實(shí)施方式，對(duì)于RFG2，吸附體的除Hg容量為0.05毫克/克，在一些實(shí)施方式中對(duì)于RFG2至少為0.10毫克/克，至少為0.15毫克/克，至少為0.20毫克/克，至少為0.25毫克/克，至少為0.30毫克/克，至少為0.50毫克/克，至少為1.0毫克/克，至少為2.0毫克/克，或至少為3.0毫克/克。因此，28根據(jù)這些實(shí)施方式的吸附體對(duì)低HC1廢氣流具有高除汞效率。與現(xiàn)有技術(shù)中消除汞的方法相比，這是特別有利的。根據(jù)一些實(shí)施方式，對(duì)于RFG3，吸附體的除Hg容量為0.05毫克/克，在一些實(shí)施方式中對(duì)于RFG3至少為0.10毫克/克，至少為0.15毫克/克，至少為0.20毫克/克，至少為0.25毫克/克，至少為0.30毫克/克，至少為0.50毫克/克，至少為1.0毫克/克，至少為2.0毫克/克，或至少為3.0毫克/克。因此，根據(jù)這些實(shí)施方式的吸附體對(duì)高S03廢氣流具有高除汞效率。與現(xiàn)有技術(shù)中消除汞的方法相比，這是特別有利的。因此，本發(fā)明又一個(gè)實(shí)施方式是本文所述的任何吸附體，其中所述吸附體對(duì)于RFG1、RFG2禾n/或RFG3具有至少90%的初始除汞效率，或者所述吸附體對(duì)于RFG1、RFG2和/或RFG3具有至少0.05毫克/克的除汞容量?；谏鲜鰞?nèi)容，本發(fā)明的一個(gè)實(shí)施方式是一種吸附體，它包含活性炭；硫，為任何氧化態(tài)，可以是元素硫或者含硫化合物或部分；以及金屬催化劑，為任何氧化態(tài)，可以是元素金屬或者含金屬的化合物或部分；其中所述吸附體對(duì)于RFG1、RFG2和/或RFG3具有至少90%的初始除汞效率。例如，該吸附體對(duì)于RFG1、RFG2和/或RFG3可具有至少91%、至少95%、至少98°/?；蛑辽?9%的初始除汞效率。在一些實(shí)施方式中，硫和/或金屬催化劑可分布在整個(gè)活性炭基質(zhì)中。在其他實(shí)施方式中，硫和/或金屬催化劑不是分布在整個(gè)活性炭基質(zhì)中。此實(shí)施方式的吸附體還可具有對(duì)本發(fā)明的任何其他吸附體所述的任何一個(gè)或多個(gè)其他特性，包括前面已描述的活性炭的、硫的和金屬催化劑的特性。本發(fā)明的又一個(gè)實(shí)施方式是一種吸附體，它包含活性炭；硫，為任何氧化態(tài)，可以是元素硫或者含硫化合物或部分；以及金屬催化劑，為任何氧化態(tài)，可以是元素金屬或者含金屬的化合物或部分；其中所述吸附體對(duì)于RFG1、RFG2和/或RFG3具有至少0.05毫克/克的除汞容量。例如，該吸附體對(duì)于RFG1、RFG2和/或RFG3可具有至少O.IO毫克/克、至少0.15毫克/克、至少0.20毫克/克、至少0.25毫克/克、至少0.30毫克/克、至少0.50毫克/克、至少1.0毫克/克、至少2.0毫克/克或至少3.0毫克/克的除汞容量。在一些實(shí)施方式中，硫和/或金屬催化劑可分布在整個(gè)活性炭基質(zhì)中。在其他實(shí)施方式中，硫和/或金屬催化劑不是分布在整個(gè)活性炭基質(zhì)中。此實(shí)施方式的吸附體還可具有對(duì)本發(fā)明的任何其他吸附體所述的任何一個(gè)或多個(gè)其他特性，包括前面已描述的活性炭的、硫的和金屬催化劑的特性。本發(fā)明的另一個(gè)方面是從流體中除去有毒元素的方法，它包括使含有毒元素的流體與本發(fā)明的吸附體接觸。有毒元素包括鎘、汞、鉻、鉛、鋇、鈹、鎳、鈷、釩、鋅、銅、錳、銻、銀、鉈、砷或硒，其中任何一種可以任何氧化態(tài)存在，可以元素形式存在，或者以含該元素的化合物存在。所述吸附體可用于例如處理流體流，包括含有毒元素如砷、鎘、汞和/或硒的氣流和流體流，以消除有毒元素。這些方法通常包括將所述吸附體放入流體流中的步驟。這種處理方法對(duì)于消除流體流中的汞特別有利。由于該方法能夠從流體中除去元素汞，所以該方法的一個(gè)特別有利的實(shí)施方式包括將吸附體放入含汞的氣流中，所述汞的至少10摩爾％、至少20摩爾%、至少30摩爾％、至少40摩爾％、至少50摩爾％、至少60摩爾％或至少70摩爾％為元素態(tài)。由于即便在氣流中HC1含量非常低的情況下，該方法也能夠從流體中除汞，所以該方法的一個(gè)特別有利的實(shí)施方式包括將吸附體放入含汞和HC1的氣流中，其中HC1的濃度低于50ppm(體積)、低于40ppm、低于30ppm、低于20ppm或低于10ppm。由于即便在氣流中S03含量非常高的情況下，該方法也能夠從流體中除汞，所以該方法的一個(gè)特別有利的實(shí)施方式包括將吸附體放入含汞和so3的氣流中，其中S03的濃度至少為3ppm(體積)，在一些實(shí)施方式中高于5ppm、高于8ppm、高于10ppm或高于20ppm。本發(fā)明的又一方面是制備吸附體的方法，它包括(A)提供由包含碳源材料、硫源材料、金屬催化劑源材料和任選填料的配混料形成的配混體，其中金屬催化劑源材料基本上均勻地分布在混合物中；(B)碳化配混體；以及(c)活化經(jīng)碳化的配混體。在一些實(shí)施方式中，碳源材料包括合成的含碳聚合物材料；活性炭粉；木炭粉；煤焦油瀝青；石油瀝青；木粉；纖維素及其衍生物；天然有機(jī)材料如小麥粉；木粉、玉米粉、堅(jiān)果殼粉；淀粉；焦炭；煤；這些物質(zhì)中任何兩種或更多種的混合物或組合。所有這些材料包含在分子水平的結(jié)構(gòu)單元中的含有碳原子的組分，所述組分至少部分保留在吸附體最終的活性炭基質(zhì)中。根據(jù)一些實(shí)施方式，所述碳源材料包括酚酸樹(shù)脂或基于糠醇的樹(shù)脂。在一些實(shí)施方式中，所述合成聚合物材料可以是在環(huán)境溫度下為溶液或低粘度液體形式的合成樹(shù)脂?；蛘?，所述合成聚合物材料在環(huán)境溫度下可以為固體，并能通過(guò)加熱或其他方法液化。有用的聚合物碳源材料的例子包括熱固性樹(shù)脂和熱塑性樹(shù)脂(例如聚偏二氯乙烯、聚氯乙烯、聚乙烯醇等)。在一個(gè)實(shí)施方式中，還進(jìn)一步優(yōu)選粘度較低的碳前體(例如熱固性樹(shù)脂)，其示例性粘度在約50-100厘泊的范圍內(nèi)。在另一個(gè)實(shí)施方式中，可采用任何具有高碳產(chǎn)率的樹(shù)脂。出于此目的，高碳產(chǎn)率的意思是，樹(shù)脂碳化后，其起始重量的約10%轉(zhuǎn)化為碳。在另一個(gè)實(shí)施方式中，合成聚合物材料可包括酚醛樹(shù)脂或糠醇基樹(shù)脂，如呋喃樹(shù)脂。酚醛樹(shù)脂還是優(yōu)選的，因?yàn)樗鼈兙哂械驼扯?、高碳產(chǎn)率，相對(duì)于其他前體，它在固化后具有高交聯(lián)度，并且成本低。合適的酚醛樹(shù)脂的例子有甲階段酚醛樹(shù)脂，如Plyophen樹(shù)脂。合適的呋喃液體樹(shù)脂的一個(gè)例子有美國(guó)印第安納州QO化學(xué)公司(QQChemicalsInc.,IN，U.S.A.)銷(xiāo)售的Furcab-LP。非常適合用作合成碳前體的固體樹(shù)脂的一個(gè)例子是固體酚醛樹(shù)脂或酚醛清漆樹(shù)脂。更進(jìn)一步，應(yīng)理解酚醛清漆樹(shù)脂與一種或多種甲階段酚醛樹(shù)脂的混合物也可用作合適的聚合碳源材料。酚醛樹(shù)脂與其他材料混合形成配混料時(shí)，可預(yù)固化或未固化的。當(dāng)預(yù)固化酚醒樹(shù)脂時(shí)，預(yù)固化的材料可包含預(yù)先加載的硫、金屬催化劑或任選的無(wú)機(jī)填料。在一些實(shí)施方式中，宜包含可固化而未固化的樹(shù)脂，作為配混料中碳源材料的一部分。熱塑性或熱固性的可固化材料發(fā)生特定的反應(yīng)，如增鏈反應(yīng)、交聯(lián)反應(yīng)等，當(dāng)處于固化條件如溫和的熱處理、輻射、化學(xué)活化等時(shí)，形成具有更高聚合度的固化材料。在一些實(shí)施方式中，擠出法和/或注模法中通常所用的有機(jī)粘合劑也可作為所述碳源材料的一部分。可用的粘合劑的例子有增塑的有機(jī)粘合劑，如纖維素醚。典型的纖維素醚包括甲基纖維素、乙基羥基乙基纖維素、羥丁基纖維素、羥丁基甲基纖維素、羥乙基纖維素、羥甲基纖維素、羥丙基纖維素、羥丙基甲基纖維素、羥乙基甲基纖維素、羧甲基纖維素鈉及其混合物。此外，諸如甲基纖維素和/或甲基纖維素衍生物這樣的纖維素醚尤其適合用作有機(jī)粘合劑，優(yōu)選甲基纖維素、羥丙基甲基纖維素或其組合。甲基纖維素粘合劑的一個(gè)例子是陶氏化學(xué)公司(DowChemicalCompany)銷(xiāo)售的METHOCELA。羥丙基甲基纖維素粘合劑的例子包括同樣由陶氏化學(xué)公司銷(xiāo)售的METHOCELE、F、J、K。同樣由陶氏化學(xué)公司銷(xiāo)售的METHCEL310系列粘合劑也可用于本發(fā)明。METHOCELA4M是用于RAM擠出機(jī)的粘合劑的例子。METHOCELF240C是用于雙螺桿擠出機(jī)的粘合劑的例子。可碳化的有機(jī)填料可在所述方法的一些實(shí)施方式中用作碳源材料的一部分。可碳化填料的例子包括天然和合成、疏水和親水、纖維和非纖維的填料。例如，一些天然填料有軟木，例如松木、云杉木、紅杉木等；硬木，例如岑木、山毛櫸木、白樺木、楓木、橡木等；鋸末；果殼纖維，例如磨細(xì)的杏仁殼、椰殼、杏核殼、花生殼、山核桃殼、胡桃殼等；棉纖維，例如棉絮、棉織物、纖維素纖維、棉籽纖維；短切植物纖維，例如大麻纖維、椰子纖維、黃麻纖維以及其他材料，如玉米棒、柑橘漿(經(jīng)干燥)、大豆粉、泥煤苔、小麥粉、羊毛纖維、玉米、馬鈴薯、稻子、木薯等。一些合成材料有再生纖維素、人造纖維織物、玻璃紙等。一種特別適用的可碳化纖維填料是美國(guó)紐約州北拓那旺達(dá)市國(guó)際填料公司(InternationalFillerCorporation,NorthTonawanda,N.Y.)供應(yīng)的纖維素纖維。此材料具有以下篩分的分析結(jié)果1%-2%在40目網(wǎng)孔上(420微米)，卯％-95%通過(guò)100目網(wǎng)孔(149微米)，55%-60%通孔200目網(wǎng)孔(74微米)。一些疏水性有機(jī)合成填料有聚丙烯腈纖維、聚酯纖維(絮狀)、尼龍纖維、聚丙烯纖維(絮狀)或粉末、丙烯酸類(lèi)纖維或粉末、芳族聚酰胺纖維、聚乙烯醇等。這些有機(jī)纖維性填料一方面可作為碳源材料的一部分，另一方面可作為配混體的機(jī)械性質(zhì)增強(qiáng)劑，再一方面可作為在碳化時(shí)將大部分揮發(fā)的成孔劑。金屬催化劑源材料的非限制性例子包括堿金屬和堿土金屬的鹵化物、氧化物和氫氧化物；釩、鉻、錳、鐵、鈷、鎳、銅、鋅、鈮、鉬、銀、鎢和鑭系元素的氧化物、鹵化物和鹽。金屬催化劑源材料中的金屬元素可具有各種價(jià)態(tài)。例如，若金屬催化劑源材料中包含鐵，它可以+3價(jià)、+2價(jià)、0價(jià)或不同價(jià)態(tài)32的混合形式存在，可以是金屬鐵(O)、FeO、Fe203、Fe308、FeS、FeCl2、FeCl3、FeS04等。再舉一個(gè)例子，若金屬催化劑源中存在錳，它可以+4價(jià)、+2價(jià)、0價(jià)或不同化合價(jià)的混合形式存在，可以是金屬錳(0)、MnO、MnO2、MnS、MnCl2、MnCl4、MnS。4等。根據(jù)一些實(shí)施方式，金屬催化劑源材料的形式選自以下(i)堿金屬和堿土金屬的鹵化物和氧化物；(ii)貴金屬及其化合物；(iii)釩、鉻、錳、鐵、鈷、鎳、銅、鋅、鈮、鉬、銀、鎢和鑭系元素的氧化物、硫化物和鹽；或者(iv)為(i)、(ii)和(iii)中兩種或更多種物質(zhì)的組合和混合物。根據(jù)所述方法的一些實(shí)施方式，金屬催化劑源材料的形式選自以下(i)錳的氧化物、硫化物、硫酸鹽、醋酸鹽和鹽；(ii)鐵的氧化物、硫化物和鹽；(iii)為(i)與KI的組合;(iv)為(ii)與KI的組合；以及/或者(V)為(i)、(ii)、(iii)和(iv)中任意兩種或更多種物質(zhì)的混合物和組合。硫源材料的非限制性例子包括硫粉；含硫粉化樹(shù)脂；硫化物；硫酸鹽；其他含硫化合物；或者它們當(dāng)中任意兩種或更多種物質(zhì)的混合物或組合。含硫化合物的例子可包括硫化氫和/或其鹽、二硫化碳、二氧化硫、噻吩、硫酐、硫的鹵化物、硫酸酯、亞硫酸、硫磺酸、二甲基硫蒽(sulfatol)、氨基磺酸、三氧化硫、硫垸、硫酸及其鹽、亞硫酸鹽、磺酸、二苯砜及其混合物。當(dāng)使用元素硫粉時(shí)，在一個(gè)實(shí)施方式中，其平均粒徑優(yōu)選不超過(guò)約100微米。更進(jìn)一步，在一些實(shí)施方式中，元素硫粉的平均粒徑不超過(guò)約IO微米。配混料中不要求存在無(wú)機(jī)填料。不過(guò)，若存在填料，它可以是例如氧化物玻璃；氧化物陶瓷；或者其他難熔材料?？捎玫臒o(wú)機(jī)填料的例子包括含氧礦物或其鹽，如粘土、沸石、滑石等；碳酸鹽如碳酸鈣；鋁硅酸鹽如高嶺石(一種鋁硅酸鹽粘土)、飛灰(煤在電廠(chǎng)燃燒后產(chǎn)生的一種鋁硅酸鹽灰)；硅酸鹽如鈣硅石(硅酸鈣)；鈦酸鹽；鋯酸鹽；氧化鋯；氧化鋯尖晶石；鎂鋁硅酸鹽；多鋁紅柱石；氧化鋁；三水合氧化鋁；勃姆石；尖晶石；長(zhǎng)石；綠坡縷石；鋁硅酸鹽纖維；堇青石粉；多鋁紅柱石；堇青石；氧化硅、氧化鋁；其他氧化物玻璃；其他氧化物陶瓷；或其他難熔材料。特別適用的無(wú)機(jī)填料的一些例子有堇青石粉、滑石、粘土和鋁硅酸鹽纖維[如美國(guó)紐約州尼亞加拉瀑布市卡勃蘭德姆公司(CarborundumCo.NiagaraFalls,33N.Y.)以商品名Fiberfax提供的鋁硅酸鹽纖維]及其組合。Fiberfax鋁硅酸鹽纖維的直徑約為2-6微米，長(zhǎng)度約為20-50微米。無(wú)機(jī)填料的其他例子有各種碳化物，如碳化硅、碳化鈦、碳化鋁、碳化鋯、碳化硼和碳化鋁鈦；碳酸鹽或含碳酸鹽的礦物，如碳酸氫鈉、蘇打石、方解石、碳酸芒硝和利鈣霞石；以及氮化物，如氮化硅。配混料還可任選包含成形助劑(formingaid)。成形助劑的例子可包括肥皂；脂肪酸，如油酸、亞油酸等；聚氧乙烯硬脂酸酯等；或它們的組合。在一個(gè)實(shí)施方式中，硬脂酸鈉是優(yōu)選的成形助劑。任選的擠出助劑的優(yōu)化量取決于組成和粘合劑?？捎糜诟纳婆浠炝系臄D出和固化特性的其他添加劑有磷酸和油。磷酸可改進(jìn)固化速率并增加吸附容量。若包含磷酸，它在配混料中的含量通常約為O.l重量％-5重量％。更進(jìn)一步，加入油可幫助擠出，并且可增加表面積和孔隙率。為此，任選的油在配混料中的加入量可在約0.1重量％-5重量％的范圍內(nèi)?？捎玫挠偷睦影ǚ肿恿考s為250-1000的石油，它們包含石蠟烴族和/或芳族和/或脂環(huán)族化合物。優(yōu)選主要由石蠟烴結(jié)構(gòu)和脂環(huán)結(jié)構(gòu)組成的所謂石蠟油。它們可包含添加劑，如防銹劑或氧化抑制劑，如商用油中常存在的這類(lèi)抑制劑。一些可用的油是3M公司的三合一油，或者美國(guó)新澤西州懷因市瑞奇科爾曼公司(ReckittandColemanInc.,Wayne，N丄)的三合一家用油。其他可用的油可包括基于聚(a烯烴)、酯、聚(亞垸基)二醇、聚丁烯、硅酮、聚苯醚的合成油，CTFE油，以及其他可商購(gòu)油。也可用植物油，如葵花油、芝麻油、花生油、大豆油等。特別適用的是粘度約為10-300厘米、優(yōu)選約10-150厘米的油。配混料還可任選包含天然和/或合成的成孔劑。成孔劑可在后面除去，例如在碳化和/或活化吸附體之前或期間。除去成孔劑可賦予吸附體的孔結(jié)構(gòu)一些特性，如各種尺寸和維度的空隙。在一個(gè)實(shí)施方式中，成孔劑的例子可包括天然或合成的成孔劑，當(dāng)吸附體碳化時(shí)，它們被燒掉，在吸附體中留下很少量殘余物或不留下殘余物。這種成孔劑的例子包括聚合物材料，如聚合物珠粒(polymericbead)。聚合物材料如聚合物珠粒的例子包括聚丙烯和聚乙烯材料和珠粒。在一個(gè)實(shí)施方式中，所述配混料可包含聚丙烯、聚酯或丙烯酸類(lèi)粉末或纖維作為成孔劑，它們?cè)诟邷?〉40(TC)惰性氣氛中分解，留下很少量殘余物或不留下殘余物。其他成孔劑包括天然和合成的淀粉。在一些實(shí)施方式中，當(dāng)成孔劑是水溶性時(shí)，如淀粉，可在吸附體固化之后但在碳化之前，通過(guò)用水溶解的方法除去該成孔劑。在另一個(gè)實(shí)施方式中，合適的成孔劑可因粒子膨脹而形成大孔。例如，包含酸如鹽酸、硫酸或硝酸的插層石墨(intercalatedgraphite)受熱后會(huì)因?yàn)樗岚l(fā)生膨脹而形成大孔。更進(jìn)一步，大孔也可通過(guò)溶解一些揮發(fā)性材料形成。例如，粒徑與所需孔徑相應(yīng)的碳酸氫鈉、碳酸鈣或石灰石粒子可與含碳材料一起擠出，形成整塊式吸附劑。在碳化和活化過(guò)程中，碳酸氫鈉、碳酸鈣或石灰石形成水溶性氧化物，然后將該整塊式吸附劑浸泡在水中，即可將所述氧化物溶出，形成大孔。為了使金屬催化劑分布在最終的整個(gè)吸附體中，非常適宜的是，將碳源材料與金屬催化劑源材料充分混合，形成配混料。為此，在一些實(shí)施方式中，宜以細(xì)粉末形式，或者有可能的話(huà)，以溶液形式提供各種源材料，然后利用有效的混合設(shè)備充分混合。當(dāng)釆用粉末時(shí)，在一些實(shí)施方式中，其平均粒徑不大于100微米，在其他一些實(shí)施方式中不大于IO微米，在其他一些實(shí)施方式中不大于1微米?？衫酶鞣N設(shè)備和方法將使配混料成形為所需形狀的配混體。例如，可利用擠出法、注塑模法(包括反應(yīng)注模法)、壓塑法、澆鑄法、壓制法或快速原模法(fastprototyping)將配混體成形。所述批料混合體可在成形時(shí)，例如通過(guò)注塑法或壓塑法成形時(shí)進(jìn)行固化?；蛘?，所述批料混合體可在成形之后，例如通過(guò)擠出法、澆鑄法或快速原模法成形之后進(jìn)行固化。根據(jù)一些實(shí)施方式，擠出的配混體或固化的配混體具有整塊式蜂窩體的形狀，它具有多個(gè)通道。在一些實(shí)施方式中，尤其優(yōu)選用擠出法將配混料形成所需形狀的配混體。擠出過(guò)程可利用標(biāo)準(zhǔn)擠出機(jī)(柱塞式擠出機(jī)、單螺桿擠出機(jī)、雙螺桿擠出機(jī)等)和定制擠出模完成，制得具有各種形狀和幾何特征的吸附體，如蜂窩體、球粒、棒、條形等。制備具有多個(gè)可作為流體通路的空通道的整塊式蜂窩體時(shí)，擠出法特別有效。擠出法之所以有利，是因?yàn)樗跀D出過(guò)程中可同時(shí)將所有源材料充分混合。也可利用各種形狀和尺寸的模具，通過(guò)注塑法、壓塑法和澆鑄法將配合料35成形，這些方法均是人們熟知的成形技術(shù)。也可利用快速原模法將配合料成形，該方法利用固體自由成形制造(solidfreeformfabrication)技術(shù)自動(dòng)構(gòu)造物理實(shí)體。快速原模法的一個(gè)優(yōu)點(diǎn)是，用它幾乎可產(chǎn)生任何形狀或幾何特征。快速原模法包括虛擬設(shè)計(jì)，例如計(jì)算機(jī)輔助設(shè)計(jì)，將該設(shè)計(jì)轉(zhuǎn)化為虛擬的薄水平橫截面，然后在物理空間逐一產(chǎn)生該設(shè)計(jì)的各個(gè)橫截面，直至完成所需形狀。一個(gè)實(shí)施方式包括獲得成形配合料的虛擬設(shè)計(jì)，將該設(shè)計(jì)轉(zhuǎn)化為虛擬的薄水平橫截面，由該配合料在物理空間產(chǎn)生各橫截面。快速原模法的一個(gè)例子是3D印刷。在一些實(shí)施方式中，配混料宜包含未固化的可固化材料。在這些實(shí)施方式中，在形成配混體時(shí)，通常將吸附體置于固化條件下，例如熱處理?xiàng)l件，使得可固化組分固化，結(jié)果形成固化的配混體。固化的配混體往往比其未固化前身具有更好的機(jī)械性質(zhì)，因此在下游加工步驟中更容易處理。不僅如此，盡管無(wú)意也無(wú)必要受任何特定理論的限制，但是發(fā)明人相信，固化步驟可得到具有碳骨架的聚合物網(wǎng)狀物，這有益于在后續(xù)碳化和活化步驟中形成碳網(wǎng)狀物。在一些實(shí)施方式中，固化一般在空氣中于大氣壓力下，并且通常在7(TC-20(TC的溫度下將所形成的配混體加熱約0.5至約5.0小時(shí)。在一些實(shí)施方式中，分階段將配混體從低溫加熱至更高溫度，例如從70'C加熱至9(TC、至125'C、至150°C，在每個(gè)溫度保持一段時(shí)間?；蛘?，當(dāng)使用某些前體(例如糠醇樹(shù)脂或呋喃樹(shù)脂)時(shí)，也可通過(guò)添加固化添加劑如酸添加劑在室溫下完成固化。在一個(gè)實(shí)施方式中，固化可用于保持金屬催化劑在碳中分布的均勻性。形成配混體、對(duì)其干燥或任選對(duì)其固化之后，對(duì)成形體進(jìn)行碳化步驟。例如，可將配混體(固化或未固化)置于已餘盡02的氣氛中于升高的碳化溫度下，對(duì)其進(jìn)行碳化。碳化溫度可在600-1200'C的范圍內(nèi)，在一些實(shí)施方式中在700-1000'C的范圍內(nèi)。碳化氣氛可以是惰性的，主要包含非反應(yīng)性氣體，如N2、Ne、Ar、以及它們的混合物等。在已除盡02的氣氛中于碳化溫度下，配混體中包含的有機(jī)物質(zhì)發(fā)生分解，留下含碳?xì)堄辔??？深A(yù)期，在此高溫步驟發(fā)生了復(fù)雜的化學(xué)反應(yīng)。這些反應(yīng)可包括(i)碳源材料分解，留下碳質(zhì)體；(ii)金屬催化劑源材料分解；(iii)硫源材料分解；(iv)硫源材料與碳源材料發(fā)生反應(yīng)；(V)硫源材料與碳發(fā)生反應(yīng)；(Vi)硫源材料與金屬催化劑源材料發(fā)生反應(yīng)；(Vii)金屬催化劑源材料與碳源材料發(fā)生反應(yīng)；以及(Viii)金屬催化劑源材料與碳發(fā)生反應(yīng)。所產(chǎn)生的凈效果可包括(1)金屬催化劑源材料和/或金屬催化劑的再分布;(2)硫的再分布；(3)由硫源材料(如硫酸鹽、亞硫酸鹽等)形成元素硫；(4)由硫源材料(如元素硫)形成含硫化合物；(5)形成氧化物形式的金屬催化劑；(6)形成硫化物形式的金屬催化劑；(7)金屬催化劑源材料部分還原。在碳化過(guò)程中，碳化氣氛可能吹掃掉部分硫(尤其是元素態(tài)硫)和部分金屬催化劑源材料(如KI)。碳化步驟的結(jié)果是形成其中分布有硫和金屬催化劑的碳質(zhì)體。然而，此碳化配混體通常不具有有效吸附有毒元素所需的比表面積。為獲得具有高比表面積的最終吸附體，進(jìn)一步活化碳化的配混體。碳化的配混體可在例如氣體氣氛中活化，所述氣體氣氛選自C02、H20、C02與H20的混合物、C02與氮?dú)獾幕旌衔?、H20與氮?dú)獾幕旌衔镆约癈02與另一種惰性氣體的混合物，例如在升高的活化溫度下在C02和/或含H20的氣氛中活化。所述氣氛可以是基本上純的C02或&0(蒸汽)，C02與H20的混合物，或者C02和/或H20與惰性氣體如氮?dú)夂?或氬氣的組合。利用氮?dú)馀cC02的組合可例如節(jié)約成本?？梢圆捎美鏑02含量低至2。/。或以上的C02與氮?dú)獾幕旌蠚?。為降低工藝成本，通常可采用C02含量為5-50%的C02與氮?dú)獾幕旌蠚??；罨瘻囟瓤蔀?00°C-1000'C，在一些實(shí)施方式中為600°C-900°C。在此步驟中，碳化的配混體的碳質(zhì)結(jié)構(gòu)的一部分發(fā)生溫和的氧化C02(g)+C(s)—2CO(g)，H20(g)+C(s)—H2(g)+CO(g)，導(dǎo)致碳質(zhì)體的結(jié)構(gòu)受到侵蝕，形成具有多個(gè)納米級(jí)孔和微米級(jí)孔的活性炭基質(zhì)?？烧{(diào)整活化條件(時(shí)間、溫度和氣氛)，產(chǎn)生具有所需比表面積和組成的最終產(chǎn)物。與碳化步驟類(lèi)似，由于此活化步驟在高溫下進(jìn)行，會(huì)發(fā)生復(fù)雜的化學(xué)反應(yīng)和物理變化。非常適宜的是，在活化步驟結(jié)束時(shí)，金屬催化劑分布在整個(gè)活性炭基質(zhì)中。非常適宜的是，在活化步驟結(jié)束時(shí)，金屬催化劑基本上均勻地分布在整個(gè)活性炭基質(zhì)中。非常適宜的是，在活化步驟結(jié)束時(shí)，金屬催化劑存在于至少30%、至少40%、至少50%、至少60%或至少80%的孔壁表面上。非常適宜的是，在活化步驟結(jié)束時(shí)，硫分布在整個(gè)活性炭基質(zhì)中。非常適宜的是，在活化步驟結(jié)束時(shí)，硫基本上均勻地分布在整個(gè)活性炭基質(zhì)中。非常適宜的是，在活化步驟結(jié)束時(shí)，硫存在于至少30%、至少40%、至少50%、至少60%或至少80%的孔壁表面上。根據(jù)一些實(shí)施方式，適當(dāng)選擇配混料，使得活化之后，吸附體包含少于20重量％的除碳、硫和金屬催化劑以外的無(wú)機(jī)材料(在一些實(shí)施方式中少于10重量％，在其他一些實(shí)施方式中少于5重量％)。根據(jù)一些實(shí)施方式，適當(dāng)選擇配混料，使得活化之后，吸附體包含30重量％-50重量％的除碳、硫和金屬催化劑以外的無(wú)機(jī)材料，所述百分比基于碳、硫和金屬催化劑的總重量。在本發(fā)明方法的一些實(shí)施方式中，通過(guò)原位成形如原位擠出、澆鑄等，將所有金屬催化劑源材料和所有硫源材料加入配混體中。除其他優(yōu)點(diǎn)外，此方法還具有以下優(yōu)點(diǎn)(a)省去了將金屬催化劑和/或硫加載到活性炭體上的后續(xù)步驟(如浸漬)，從而有可能減少工藝步驟，增加總體工藝產(chǎn)量，并降低工藝成本；(b)所得活性吸附位點(diǎn)(金屬催化劑和硫)在吸附體中的分布比浸漬法通常能獲得的分布更均勻；以及(c)所得金屬催化劑和硫可持久、堅(jiān)固地固著在吸附體中，它們可在長(zhǎng)期使用中經(jīng)受住待處理流體流的流動(dòng)。浸漬法會(huì)使浸漬物(如金屬催化劑和硫)優(yōu)先分布在孔的外壁上、大孔(如微米級(jí)孔)的壁表面上。將浸漬物加載到高百分比的納米級(jí)孔的壁表面上可能既困難，又耗時(shí)。對(duì)于具有400-2000米2/克的高比表面積的活性炭，其大部分表面積是由納米級(jí)孔提供。因此，發(fā)明人相信，通常的浸漬步驟難以將浸漬物加載到這種活性炭材料的大部分比表面積上。不僅如此，發(fā)明人相信，通常的浸漬步驟會(huì)在孔的外壁和/或大孔壁表面上形成厚的、較致密的浸漬物層，它會(huì)阻塞流體進(jìn)出小孔的通路，顯著降低了活性炭的吸附功能。更進(jìn)一步，發(fā)明人相信，在通常的浸漬步驟中，浸漬物主要借助較弱的物理作用力固著在吸附體中，這對(duì)于在流體流中長(zhǎng)期使用來(lái)說(shuō)是不夠的。盡管如此，在一些實(shí)施方式中，不必將所有金屬催化劑和/或硫分布在整個(gè)活性炭基質(zhì)中，更不必說(shuō)基本上均勻地分布。在這些實(shí)施方式中，不是所有的金屬催化劑源材料和硫源材料都原位形成到配混體中?？梢栽O(shè)想，在活化步驟之后，可進(jìn)行浸漬某些金屬催化劑和/或硫的步驟?；蛘撸诨罨襟E之后，可進(jìn)行通過(guò)含硫和/或含金屬催化劑的氣氛處理活化體的步驟。對(duì)于無(wú)法經(jīng)受碳化和/或和/或碳化步驟的金屬，如基于有機(jī)金屬化合物的金屬，例如乙酰丙酮鐵，這種在活化后加載金屬催化劑的方法特別有用。一旦形成本發(fā)明的活化的吸附體，可以進(jìn)行后精制步驟，例如造粒，研磨，通過(guò)堆疊組裝等。然后，將本發(fā)明的各種形狀和組成的吸附體加載到固定床，將該固定床放置在要進(jìn)行處理的流體流中。本發(fā)明的另一個(gè)方面是擠出配混體，它包含-(I)包含未固化的可固化聚合物樹(shù)脂的碳源材料；(II)含硫材料的粒子；(III)金屬催化劑，其為金屬的元素形式或含金屬的化合物；其中金屬催化劑基本上均勻地分布在形成擠出的配混體的材料中。根據(jù)本發(fā)明的擠出配混體的一些實(shí)施方式，含硫材料的粒子基本上均勻地分布在形成擠出配混體的材料中。根據(jù)本發(fā)明的擠出配混體的一些實(shí)施方式，含硫材料包含至少50摩爾％的元素硫。根據(jù)本發(fā)明的擠出配混體的一些實(shí)施方式，含硫材料包含元素硫、硫酸鹽、亞硫酸鹽、硫化物、CS2和其他含硫化合物。根據(jù)本發(fā)明的擠出配混體的一些實(shí)施方式，擠出配混體還包含(IV)粘合劑；禾口/或(V)無(wú)機(jī)填料；和/或(VI)潤(rùn)滑劑。根據(jù)一些實(shí)施方式，擠出配混物包含少于20重量％的除碳、含硫無(wú)機(jī)材料、水和金屬催化劑以外的無(wú)機(jī)材料，在一些實(shí)施方式中少于10重量％，在其他一些實(shí)施方式中少于5重量％。根據(jù)一些實(shí)施方式，擠出配混物包含20重量％-50重量％的除碳、含硫無(wú)機(jī)材料、水和金屬催化劑以外的無(wú)機(jī)材料。在一些實(shí)施方式中，所述材料是在800°C、在其他一些實(shí)施方式中在100(TC具有化學(xué)穩(wěn)定性的耐熱無(wú)機(jī)材料。根據(jù)一些實(shí)施方式，擠出配混物包含選自以下的耐熱無(wú)機(jī)材料堇青石、多鋁紅柱石、氧化硅、氧化鋁、其他氧化物玻璃、其他氧化物陶瓷、其他難熔材料及其混合物和組合。根據(jù)一些實(shí)施方式，耐熱無(wú)機(jī)材料包含微米級(jí)孔。下面將通過(guò)以下非限制性實(shí)施例進(jìn)一步闡述本發(fā)明。實(shí)施例實(shí)施例1用46%的液態(tài)甲階段酚醛樹(shù)脂、1%的潤(rùn)滑油、13%的堇青石粉、9%的硫粉、7%的乙酰丙酮鐵、18%的纖維素纖維、5%的Methocel粘合劑和1%的硬脂酸鈉配制擠出組合物?；旌洗嘶旌衔?，然后擠出。然后將擠出的蜂窩體干燥，在15(TC的空氣中干燥，接著在氮?dú)庵刑蓟?，在二氧化碳中活化。然后，測(cè)試活性炭蜂窩體樣品的除汞容量。該項(xiàng)測(cè)試在16(TC進(jìn)行，入口元素汞濃度為22微克/米3。用于汞的載氣包含N2、S02、02和(:02。氣體流速為750毫升/分鐘?？偝蕿?6%，元素汞的除去效率為100%。實(shí)施例2用類(lèi)似于實(shí)施例1的程序擠出另一種擠出組合物，但該組合物中堇青石粉含量為12%而不是13%，并以4%的乙酰丙酮鐵和4%的碘化鉀代替7%的乙酰丙酮鐵?；罨?，這些樣品顯示90。/。的總除汞效率和100。/。的元素汞除去效率。因此，該組合物中KI的存在提高了效率。實(shí)施例3在此實(shí)驗(yàn)中，擠出組合物包含59%的甲階段酚醛樹(shù)脂、1%的磷酸、1%的油、9%的硫粉、3%的氧化鐵、19%的纖維素纖維、7%的Methocel粘合劑和1%的硬脂酸鈉。將這些樣品擠出，固化、碳化、活化，然后如實(shí)施例1那樣測(cè)試除汞性能?？偝屎驮毓某バ史謩e為87%和97%。實(shí)施例4在此實(shí)驗(yàn)中，使用氧化錳作金屬催化劑源，組合物包含6%的Mn02、13%的堇青石、7%的硫、19%的纖維素纖維、5。/。的Methocel粘合劑、1%的硬脂酸鈉、47%的甲階段酚醛樹(shù)脂、1%的磷酸和1%的油?；诖私M合物的樣品的總除汞效率和元素汞的除去效率分別為92%和98%。實(shí)施例5在此實(shí)施例中，硫以與錳結(jié)合的MnS形式加入，代替元素硫。組合物包含15%的堇青石、10%的MnS、20%的纖維素纖維、5%的Methocel粘合劑、1%的硬脂酸鈉、47%的甲階段酚醛樹(shù)脂和1%的油。固化、碳化和活化之后，這些蜂窩體的總除汞效率和元素汞的除去效率分別為84%和93%。實(shí)施例6重復(fù)實(shí)施例5的實(shí)驗(yàn)，但用二硫化鉬(MoS2)代替MnS。這些樣品的總除汞效率和元素汞的除去效率分別為90%和96%。這些實(shí)施例表明，本發(fā)明的吸附體可具有高除汞效率?？梢灶A(yù)期，本發(fā)明的吸附體還可用于從流體如廢氣流以及煤氣化中吸附其他有毒元素，如鎘、鉻、鉛、鋇、鈹、鎳、鈷、釩、鋅、銅、錳、銻、銀、鉈、砷和硒。實(shí)施例7在此實(shí)驗(yàn)中，擠出組合物包含14%的木炭、47%的酚醛樹(shù)脂、7%的硫、7%的氧化錳、18%的纖維素纖維、5%的Mythical粘合劑和1%的硬脂酸鈉。按照實(shí)施例l將這些樣品擠出、固化、碳化和活化。然后測(cè)試樣品的除汞容量。所述測(cè)試在14(TC進(jìn)行，入口元素汞濃度為24微克/米3。汞的載氣包含N2、HC1、S02、NOx、02和C02。氣體流速為650毫升/分鐘?？偝屎驮毓某バ史謩e為100%和99%。見(jiàn)下表II。實(shí)施例8在此實(shí)施例中，擠出組合物包含16%的固化含硫酚醛樹(shù)脂、45%的酚醛樹(shù)脂、8%的硫、7%的氧化錳、18%的纖維素纖維、4%的Mythical粘合劑和1%的硬脂酸鈉。如實(shí)施例l所述將這些樣品擠出，固化、碳化并活化。如實(shí)施例7所述測(cè)試活性炭樣品?？偝屎驮毓某バ史謩e為100%和99%。見(jiàn)下表II。因此，實(shí)施例7和8獲得了優(yōu)異的除汞結(jié)果。測(cè)試了包含不同組分的各種吸附體的除汞效率。測(cè)試結(jié)果列于下表I。在本申請(qǐng)的所有表格和附圖中，HgG或Hg(0)表示元素汞；HgT或Hg(T)表示總的汞，包括元素汞和氧化態(tài)汞；Eff(HgO)或Eff(Hg(O))表示相對(duì)于元素汞的瞬時(shí)除汞效率，Eff(HgT)或Eff(Hg(T))表示相對(duì)于所有氧化態(tài)的汞的瞬時(shí)除汞效率。如上所述，Eff(Hg(x))計(jì)算如下其中Co和d分別是Hg(x)在指定測(cè)試時(shí)間的入口濃度和出口濃度。比較表I中的樣品C和D，可以清楚看到，對(duì)于包含MnS的吸附材料，若配混料中還包含元素硫，則其性能比配混料中不包含元素硫時(shí)高。圖1比較了本發(fā)明的吸附劑測(cè)試樣品與對(duì)比吸附劑的除汞容量隨時(shí)間的變化。左側(cè)縱坐標(biāo)軸是單位質(zhì)量的測(cè)試吸附劑的測(cè)試樣品所捕集的汞的合計(jì)量(MSS，毫克/克)。右側(cè)縱坐標(biāo)軸是測(cè)試吸附劑的瞬時(shí)除汞效率(Eff(Hg))，它是經(jīng)測(cè)量后根據(jù)上式計(jì)算的瞬時(shí)總除汞效率。橫坐標(biāo)軸是樣品接觸測(cè)試氣體的時(shí)間。此圖中的部分Eff(Hg)數(shù)據(jù)也列在下表III中。本發(fā)明的吸附劑包含硫、作為金屬催化劑源的原位擠出的Mn02和約45重量％的作為無(wú)機(jī)填料的堇青石。樣品2.2是不含原位擠出催化劑源的對(duì)比吸附劑，但它包含相當(dāng)量的硫和堇青石，以及浸漬的FeS04和KI。曲線(xiàn)01和103分別顯示了本發(fā)明的吸附劑的Eff(Hg)和MSS。曲線(xiàn)201和203分別顯示了對(duì)比吸附劑的Eff(Hg)和MSS。從此圖和表III中的數(shù)據(jù)可以看出，即使與總共包含約20微克/米3的滎的模擬廢氣接觸250小時(shí)之后，吸附劑的除汞效率也未顯示明顯的下降，這表明吸附材料在達(dá)到飽和(或汞穿透點(diǎn))之前，可捕集相當(dāng)多的汞。曲線(xiàn)201和表III中的數(shù)據(jù)顯示，從第50小時(shí)起至大約在第70小時(shí)測(cè)試結(jié)束時(shí)，對(duì)比吸附劑的瞬時(shí)除汞效率陡然持續(xù)下降，這表明該吸附劑過(guò)早達(dá)到飽和。曲線(xiàn)103和203在測(cè)試的早期階段有一定程度的重疊，但曲線(xiàn)203在大約第69小時(shí)就結(jié)束了。圖1表明，與具有浸漬金屬催化劑源的吸附劑相比，本發(fā)明的此實(shí)施方式中包含原位擠出的金屬催化劑源的吸附劑具有高得多的除汞效率，特別是長(zhǎng)期除汞效率。盡管無(wú)意也無(wú)必要受特定的理論是限制，但是發(fā)明人相信，本發(fā)明的吸附劑之所以具有優(yōu)越的性能，是因?yàn)榻饘俅呋瘎┓植几鶆颍钚蕴炕|(zhì)中的孔被結(jié)束催化劑堵塞得較少。圖2顯示了本發(fā)明的一個(gè)實(shí)施方式中吸附體在不同入口汞濃度下的入口汞濃度(CHgO)和出口汞濃度(CHgl)。此圖清楚表明，本發(fā)明的一些實(shí)施方式中的吸附體可用于在不同汞濃度下有效除汞(從70微克/米3以上至約25微克/米3)。圖3是本發(fā)明的包含原位擠出金屬催化劑的吸附體的部分橫截面的SEM圖。在圖中未觀(guān)察到金屬催化劑或硫的優(yōu)選聚集現(xiàn)象。圖4是包含后活化浸漬的金屬催化劑的對(duì)比吸附體的部分橫截面的SEM圖。在孔壁上清晰可見(jiàn)的白色材料層是浸漬的金屬催化劑。發(fā)明人相信，此較致密的金屬催化劑浸漬層可能堵塞進(jìn)入孔壁中許多微米級(jí)孔和納米級(jí)孔的入口，從而降低對(duì)比吸附體的總體性能。對(duì)本領(lǐng)域的技術(shù)人員來(lái)說(shuō)，顯而易見(jiàn)的是，可對(duì)本發(fā)明作出各種改進(jìn)和替換，只要不背離本發(fā)明的范圍和精神。因此，本發(fā)明意在涵蓋本發(fā)明的各種改進(jìn)和變化形式，只要它們落在所附權(quán)利要求及其等價(jià)要求的范圍之內(nèi)。表I<table>tableseeoriginaldocumentpage43</column></row><table>表II<table>tableseeoriginaldocumentpage44</column></row><table>表m<table>tableseeoriginaldocumentpage45</column></row><table>aa:時(shí)間(小時(shí))；bb:除汞效率(％);CC:圖l中的曲線(xiàn)編號(hào)權(quán)利要求1.一種吸附體，其包含活性炭基質(zhì)硫，為任何氧化態(tài)，可以是元素硫或者含硫化合物或基團(tuán)；以及金屬催化劑，為任何氧化態(tài)，可以是元素金屬或者含金屬的化合物或部分；其中，金屬催化劑分布在整個(gè)活性炭基質(zhì)中。2.如權(quán)利要求1所述的吸附體，其特征在于，硫分布在整個(gè)活性炭基質(zhì)中。3.如權(quán)利要求1-2中任一項(xiàng)所述的吸附體，其特征在于，金屬催化劑基本上均勻地分布在整個(gè)活性炭基質(zhì)中。4.如權(quán)利要求1-3中任一項(xiàng)所述的吸附體，其特征在于，硫基本上均勻地分布在整個(gè)活性炭基質(zhì)中。5.如權(quán)利要求l-4中任一項(xiàng)所述的吸附體，其特征在于，至少一部分的金屬催化劑化學(xué)結(jié)合到至少一部分硫上。6.如權(quán)利要求1-5中任一項(xiàng)所述的吸附體，其特征在于，至少一部分的硫化學(xué)結(jié)合到活性炭基質(zhì)中的至少一部分碳上。7.如權(quán)利要求1-6中任一項(xiàng)所述吸附體，其特征在于，至少一部分的硫或至少一部分的金屬催化劑處于能夠與鎘、汞、鉻、鉛、鋇、鈹、鎳、鈷、釩、鋅、銅、錳、銻、銀、鉈、砷或硒化學(xué)結(jié)合的狀態(tài)。8.如權(quán)利要求1-7中任一項(xiàng)所述的吸附體，其特征在于，至少一部分的硫處于能夠與汞化學(xué)結(jié)合的狀態(tài)。9.如權(quán)利要求l-8中任一項(xiàng)所述的吸附體，其特征在于，至少一部分的硫?yàn)?價(jià)。10.如權(quán)利要求9所述的吸附體，其特征在于，經(jīng)XPS測(cè)定，活性炭基質(zhì)的孔壁表面上的硫的至少10%基本上為0價(jià)。11.如權(quán)利要求1-10中任一項(xiàng)所述的吸附體，其特征在于，至少一部分的硫不為0價(jià)。12.如權(quán)利要求1-11中任一項(xiàng)所述的吸附體，其特征在于，所述吸附體包含選自以下形式的金屬催化劑(i)堿金屬和堿土金屬的鹵化物、氧化物和氫氧化物；(ii)貴金屬及其化合物；(iii)釩、鉻、錳、鐵、鈷、鎳、銅、鋅、鈮、鉬、銀、鎢和鑭系元素的氧化物、硫化物和鹽；以及(iv)為(i)、(ii)和(iii)中兩種或更多種的組合。13.如權(quán)利要求1-11中任一項(xiàng)所述的吸附體，其特征在于，所述吸附體包含選自以下形式的金屬催化劑(i)錳的氧化物、硫化物和鹽；(ii)鐵的氧化物、硫化物和鹽；(iii)為(i)與KI的組合;(iv)為(ii)與KI的組合;以及(V)為(i)、(ii)、(iii)和(iv)中任意兩種或更多種的組合。14.如權(quán)利要求1-11中任一項(xiàng)所述的吸附體，其特征在于，所述吸附體包含堿土金屬氫氧化物。15.如權(quán)利要求1-14中任一項(xiàng)所述的吸附體，其特征在于，所述金屬催化劑可促進(jìn)從與所述吸附體接觸的流體中除去以下一種或多種以下的有毒元素鎘、汞、鉻、鉛、鋇、鈹、鎳、鈷、釩、鋅、銅、錳、銻、銀、鉈、砷和硒，其中任何一種都可處于任何氧化態(tài)，可以是元素形式或者含該元素的化合物。16.如權(quán)利要求15所述的吸附體，其特征在于，所述金屬催化劑可促進(jìn)從與所述吸附體接觸的流體中除去砷、鎘、汞和硒中的一種或多種。17.如權(quán)利要求1-16中任一項(xiàng)所述的吸附體，它包含50重量％-97重量％的活性炭。18.如權(quán)利要求1-16中任一項(xiàng)所述的吸附體，它包含至少60重量％的活性炭。19.如權(quán)利要求1-18中任一項(xiàng)所述的吸附體，它包含少于40重量％的無(wú)機(jī)填料。20.如權(quán)利要求1-19中任一項(xiàng)所述的吸附體，它包含1重量％-20重量％的硫。21.如權(quán)利要求1-20中任一項(xiàng)所述的吸附體，它包含1重量％-25重量％的金屬催化劑。22.如權(quán)利要求1-21中任一項(xiàng)所述的吸附體，它包含至少91重量％的活性炭、硫和金屬催化劑。23.如權(quán)利要求1-22中任一項(xiàng)所述的吸附體，其特征在于，所述活性炭基質(zhì)為不間斷的連續(xù)體形式。24.如權(quán)利要求1-23中任一項(xiàng)所述的吸附體，它為整塊體形式。25.如權(quán)利要求24所述的吸附體，它為蜂窩型整塊體形式。26.—種吸附體，它包含活性炭；硫，為任何氧化態(tài)，可以是元素硫或者含硫化合物或部分；以及金屬催化劑，為任何氧化態(tài)，可以是元素金屬或者含金屬的化合物或部分;其中，至少一部分金屬催化劑通過(guò)化學(xué)方式結(jié)合到至少一部分硫上。27.如權(quán)利要求26所述的吸附體，其特征在于，至少一部分的硫化學(xué)結(jié)合到活性炭基質(zhì)中的至少一部分碳上。28.如權(quán)利要求1-27中任一項(xiàng)所述的吸附體，其特征在于，所述吸附體對(duì)RFG1、RFG2和/或RFG3的初始除汞效率至少為90%。29.如權(quán)利要求1-28中任一項(xiàng)所述的吸附體，其特征在于，所述吸附體對(duì)RFGI、RFG2和/或RFG3的除汞容量至少為0.05毫克/克。30.—種吸附體，它包含活性炭；硫，為任何氧化態(tài)，可以是元素硫或者含硫化合物或部分；以及金屬催化劑，為任何氧化態(tài)，可以是元素金屬或者含金屬的化合物或部分;其中，所述吸附體對(duì)RFG1、RFG2和/或RFG3的初始除汞效率至少為90。/。。31.—種吸附體，它包含活性炭；硫，為任何氧化態(tài)，可以是元素硫或者含硫化合物或基團(tuán)；以及金屬催化劑，為任何氧化態(tài)，可以是元素金屬或者含金屬的化合物或部分;其中，所述吸附體對(duì)RFG1、RFG2和/或RFG3的除汞容量至少為0.05毫克/克c32.—種制備吸附體的方法，它包括(A)提供由包含碳原源材料、硫源材料、金屬催化劑源材料和任選填料的配混料形成的配混體，其中金屬催化劑源材料基本上均勻地分布在混合物中；(B)碳化所述配混體；以及(C)活化經(jīng)碳化的所述配混體。33.如權(quán)利要求32所述的方法，其特征在于，在步驟(A)中，碳源材料包括合成的含碳聚合物材料；活性炭粉；木炭粉；煤焦油瀝青；石油瀝青；木粉；纖維素及其衍生物；小麥粉；堅(jiān)果殼粉；淀粉；焦炭；煤；它們當(dāng)中任意兩種或更多種的混合物或組合。34.如權(quán)利要求32-33中任一項(xiàng)所述的方法，其特征在于，在步驟(A)中，硫源材料包括硫粉；含硫粉化樹(shù)脂；硫化物；硫酸鹽；其他含硫化合物；或者它們當(dāng)中任意兩種或更多種的混合物或組合。35.如權(quán)利要求32-34中任一項(xiàng)所述的方法，其特征在于，在步驟(A)中，金屬催化劑源材料選自以下(i)貴金屬及其化合物；(ii)堿金屬和堿土金屬的卣化物、氧化物和氫氧化物；(iii)釩、鉻、錳、鐵、鈷、鎳、銅、鋅、鈮、鉬、銀、鎢和鑭系元素的氧化物、硫化物、硫酸鹽、醋酸鹽和鹽；以及(iv)為(i)-(iii)中兩種或更多種的組合和混合物。36.如權(quán)利要求32-34中任一項(xiàng)所述的方法，其特征在于，在步驟(A)中，金屬催化劑源材料選自(i)錳的氧化物、硫化物和鹽；(ii)鐵的氧化物、硫化物和鹽；(iii)為(i)與KI的組合；(iv)為(ii)與KI的組合；以及(v)為(i)、(ii)、(iii)和(iv)中任意兩種或更多種的混合物和組合。37.如權(quán)利要求32-36中任一項(xiàng)所述的方法，其特征在于，在步驟(A)中，所述配混料包含酚醛樹(shù)脂和/或糠醇基樹(shù)脂。38.如權(quán)利要求32-37中任一項(xiàng)所述的方法，其特征在于，在步驟(A)中，所述配混料在固化溫度下進(jìn)行熱處理時(shí)是可固化的。39.如權(quán)利要求32-38中任一項(xiàng)所述的方法，其特征在于，步驟(A)包括擠出配混料，形成擠出的配混體。40.如權(quán)利要求39所述的方法，其特征在于，步驟(A)包括在固化溫度下固化擠出的配混體，得到固化的配混體。41.如權(quán)利要求32-40中任一項(xiàng)所述的方法，其特征在于，步驟(B)包括將所述配混體置于已除盡02的氣氛中于升高的碳化溫度，使所述配混體碳化。42.如權(quán)利要求32-41中任一項(xiàng)所述的方法，其特征在于，步驟(C)包括在升高的活化溫度下，在選自C02、H20、C02與H20的混合物、C02與氮?dú)獾幕旌衔铩20與氮?dú)獾幕旌衔镆约癈02與另一種惰性氣體的混合物的氣體氣氛中活化所述碳化的配混體。43.如權(quán)利要求32-42中任一項(xiàng)所述的方法，其特征在于，所述配混料經(jīng)選擇，使得在步驟(C)結(jié)束時(shí)，所述吸附體包含少于20重量％的除碳、硫和金屬催化劑以外的無(wú)機(jī)材料。44.如權(quán)利要求32-43中任一項(xiàng)所述的方法，其特征在于，所述配混料經(jīng)選擇，使得在步驟(C)結(jié)束時(shí)，所述吸附體包含30重量％-50重量°/。的除碳、硫和金屬催化劑以外的無(wú)機(jī)材料。45.—種擠出的配混體，它包含(I)包含未固化的可固化聚合物樹(shù)脂的碳源材料；(II)含硫材料的粒子；(III)金屬催化劑，其為元素形式或含金屬催化劑的化合物；其中金屬催化劑基本上均勻地分布在用于形成擠出配混體的材料中。46.如權(quán)利要求45所述的擠出配混體，其特征在于，所述含硫材料的粒子基本上均勻地分布在用于形成擠出配混體的材料中。47.如權(quán)利要求45-46中任一項(xiàng)所述的擠出配混體，其特征在于，所述含硫材料包含至少50摩爾％的元素硫。48.如權(quán)利要求45-47中任一項(xiàng)所述的擠出配混體，所述擠出配混體包含少于20重量％的除水、碳、含硫材料和金屬催化劑以外的無(wú)機(jī)材料。49.如權(quán)利要求45-47中任一項(xiàng)所述的擠出配混體，所述擠出配混體包含20重量％-50重量％的除碳、含硫材料、水和金屬催化劑以外的無(wú)機(jī)材料。50.—種從流體中除去有毒元素的方法，它包括使流體與權(quán)利要求l-31中任一項(xiàng)所述的吸附體接觸。51.如權(quán)利要求50所述的方法，其特征在于，所述有毒元素選自鎘、汞、鉻、鉛、鋇、鈹、鎳、鈷、釩、鋅、銅、錳、銻、銀、鉈、砷或硒，其中任何一種可為任何氧化態(tài)，可為元素形式或含該元素的化合物。52.如權(quán)利要求50所述的方法，其特征在于，所述流體為含汞氣流，且該氣流中至少10摩爾％的汞是元素汞。53.如權(quán)利要求50所述的方法，其特征在于，所述流體為含汞氣流，且該氣流中至少50摩爾％的汞是元素汞。54.如權(quán)利要求50所述的方法，其特征在于，所述流體為包含汞和少于50體積ppmHC1的氣體。55.如權(quán)利要求50所述的方法，其特征在于，所述流體為包含滎和至少3體積ppmS03的氣體。56.如權(quán)利要求54所述的方法，其特征在于，所述氣體包含汞和至少3體積ppmS03。57.如權(quán)利要求50-56中任一項(xiàng)所述的方法，其特征在于，所述流體是燃煤廢氣。58.如權(quán)利要求26-27中任一項(xiàng)所述的吸附體，它包含金屬硫化物。59.如權(quán)利要求26-27中任一項(xiàng)或權(quán)利要求58所述的吸附體，它包含F(xiàn)eS、MnS、M。2S3或CuS。60.如權(quán)利要求26-27或58-59中任一項(xiàng)所述的吸附體，它還包含元素硫。61.如權(quán)利要求26-27或58-60中任一項(xiàng)所述的吸附體，其特征在于，所述金屬催化劑可促進(jìn)從與所述吸附體接觸的流體中除去以下一種或多種有毒元素鎘、汞、鉻、鉛、鋇、鈹、鎳、鈷、釩、鋅、銅、錳、銻、銀、鉈、砷和硒，其中任何一種可為任何氧化態(tài)，可以是元素形式或者含該元素的化合物。62.如權(quán)利要求26-27或58-61中任一項(xiàng)所述的吸附體，其特征在于，所述金屬催化劑可促進(jìn)從與所述吸附體接觸的流體中除去砷、鎘、汞和硒中的一種或多種。63.如權(quán)利要求26-27或58-62中任一項(xiàng)所述的吸附體，它是蜂窩型整塊體形式。全文摘要包含活性炭的吸附體、它們的制備方法及其使用方法。所述吸附體可用于除去流體如氣流中的有毒元素。例如，所述吸附體可用于從燃煤廢氣中除去元素汞或氧化態(tài)汞。文檔編號(hào)B01J27/04GK101687173SQ200880022413公開(kāi)日2010年3月31日申請(qǐng)日期2008年5月13日優(yōu)先權(quán)日2007年5月14日發(fā)明者A·劉,B·Y·約翰遜,K·P·加德卡里,P·Q·鄺,Y·施申請(qǐng)人:康寧股份有限公司