用于NOX摄取的颗粒状含碱土金属碳酸盐材料和/或颗粒状含碱土金属磷酸盐材料制造技术

本发明专利技术涉及使用至少一种颗粒状含碱土金属碳酸盐材料和/或至少一种颗粒状含碱土金属磷酸盐材料从气体和/或气溶胶或液体介质中摄取一种或多种氮氧化物的方法，以及包含所述至少一种颗粒状含碱土金属碳酸盐材料和/或至少一种颗粒状含碱土金属磷酸盐材料的吸附性材料。

Granular alkaline earth metal carbonate materials and/or granular alkaline earth metal phosphate materials for NOX uptake

The present invention relates to a method for ingesting one or more nitrogen oxides from gas and/or aerosol or liquid media using at least one granular alkaline earth metal carbonate material and/or at least one granular alkaline earth metal phosphate material, as well as at least one granular alkaline earth metal carbonate material and/or to A less granular adsorbent material containing alkaline earth metal phosphate material.

【技术实现步骤摘要】
【国外来华专利技术】用于NOX摄取的颗粒状含碱土金属碳酸盐材料和/或颗粒状含碱土金属磷酸盐材料
本专利技术涉及使用至少一种颗粒状含碱土金属碳酸盐材料和/或至少一种颗粒状含碱土金属磷酸盐材料从气体和/或气溶胶或液体介质中摄取一种或多种氮氧化物的方法，以及包含所述至少一种颗粒状含碱土金属碳酸盐材料和/或至少一种颗粒状含碱土金属磷酸盐材料的吸附性材料。
技术介绍
在过去的三十年中，气体、气溶胶和液体介质(如空气、水和土壤)的污染已成为一个主要的环境问题，特别是在城市地区。污染物如氮氧化物(NOx)导致城市空气质量问题，例如光化学烟雾，并且据称对人类以及动物和植物的健康产生不利影响。这些污染物通常从燃烧过程(例如电力和加热设备)以及机动车辆和/或生产过程(例如工业工厂)排放到环境中。此外，所述污染物也被称为臭氧前体，因为对流层臭氧的主要形成起因于在阳光和一氧化碳存在下大气中的氮氧化物(NOx)和挥发性有机化合物的反应。而且，这种反应可能引起光化学烟雾，特别是在夏季，包括硝酸过氧化乙酰(PAN)和酸雨。儿童、患有哮喘等肺部疾病的人以及在户外工作或锻炼的人都容易受到光化学烟雾的不利影响，例如肺组织损伤和肺功能降低。在本领域中，已经进行了若干尝试来降低环境中的污染物如氮氧化物(NOx)的浓度。例如，WO2006/000565中描述了对空气污染物如NOx具有光催化活性的建筑材料，其中光催化活性源于与水泥物理混合的TiO2纳米粒子的存在。US6,136,186中描述了一种用于氧化来自气体或水中的有机污染物的光催化反应器，其中光催化剂是在多孔表面上形成的TiO2或二元TiO2(最终掺杂有另一种金属催化剂)的多孔层或表面。EP1559753涉及含有锐钛矿形式的TiO2的光催化硅酸钾油漆。该油漆被设计用于住宅和公共建筑中，以赋予抗污染、自清洁性能。碳酸钙化合物的使用在本领域中是已知的，例如用于工业废水处理。例如，JP-A-H07-223813涉及在表面上具有许多孔的多孔碳酸钙化合物，其可被用作助滤剂。但是，本领域仍然需要用于降低气体和/或气溶胶或液体介质中的氮氧化物浓度的方法，其提供用于从环境中吸附氮氧化物(NOx)的改善的能力，以及提高的效率。
技术实现思路
因此，本专利技术的目的在于提供一种用于从气体和/或气溶胶或液体介质中摄取氮氧化物的方法。另一个目的可被看作是提供一种用于从气体和/或气溶胶或液体介质中摄取氮氧化物的方法，其有效地减少气体和/或气溶胶或液体介质中的氮氧化物的量。进一步的目的可被看作是提供一种用于从气体和/或气溶胶或液体介质中摄取氮氧化物的方法，其替代或减少基于TiO2的材料的使用。进一步的目的可被看作是提供一种用于从气体和/或气溶胶或液体介质中摄取氮氧化物的方法，其对于该方法和相应的设备来说能够实现低总能耗。再一个目的可被看作是提供一种用于从气体和/或气溶胶或液体介质中摄取氮氧化物的方法，其使得能够提高这种方法的效率，尤其是在时间和化学品消耗方面。前述和其他问题中的一个或多个通过如在本文中在独立权利要求中定义的主题得以解决。本专利技术的有利实施方案在相应的从属权利要求中定义。根据本申请的一个方面，提供一种用于从气体和/或气溶胶或液体介质中摄取一种或多种氮氧化物的方法。该方法包括以下步骤，更优选由以下步骤组成：a)提供包含氮氧化物的气体和/或气溶胶或液体介质，b)提供至少一种颗粒状含碱土金属碳酸盐材料和/或至少一种颗粒状含碱土金属磷酸盐材料，其具有通过BET氮法测量为10-200m2/g的BET比表面积，以及c)使步骤a)的气体和/或气溶胶或液体介质与步骤b)的至少一种颗粒状含碱土金属碳酸盐材料和/或至少一种颗粒状含碱土金属磷酸盐材料以任意顺序接触，用于将来自气体和/或气溶胶或液体介质的一种或多种氮氧化物的至少一部分摄取到该至少一种颗粒状含碱土金属碳酸盐材料和/或至少一种颗粒状含碱土金属磷酸盐材料的表面上和/或孔中，以及d)任选地，在步骤c)之前和/或期间和/或之后，提供至少一种颗粒状含碳酸钙材料并使该至少一种颗粒状含碳酸钙材料与步骤b)的至少一种颗粒状含碱土金属碳酸盐材料和/或至少一种颗粒状含碱土金属磷酸盐材料接触。应当理解，出于本专利技术的目的，以下术语具有以下含义：在本专利技术含义中的术语“摄取(takingup)”或“摄取(uptake)”是指，但不限于，将一种或多种氮氧化物物理和/或化学吸附、拾取(pickingup)和/或吸收(assimilating)到颗粒状含碱土金属碳酸盐材料和/或颗粒状含碱土金属磷酸盐材料的表面上和/或孔中，使得该颗粒状含碱土金属碳酸盐材料和/或颗粒状含碱土金属磷酸盐材料的表面和/或孔至少部分地与该一种或多种氮氧化物或其反应产物接触。术语“氮氧化物”是指下述这样的化合物，所述化合物包括氮氧化物，或者其可以通过氮氧化物与水如空气湿气的反应获得。因此，术语氮氧化物优选包括选自以下的化合物：NO，NO2，NO2-，NO3-，N2O，N4O，N2O3，N2O4，N2O5，N4O6及其混合物。在本专利技术含义中的术语“气体介质”是指尤其在-10至100℃的温度范围内以气体或蒸气状态存在的介质。在本专利技术含义中的术语“气溶胶”是指在空气或另一种气体中包含细固体粒子和/或液滴的胶体的介质，例如雾、颗粒状空气污染物和烟雾。尤其是在-10至100℃的温度范围内。在本专利技术含义中的术语“液体介质”是指尤其在-10至50℃的温度范围内以液体状态存在的介质。在本专利技术含义中的在含碱土金属碳酸盐材料和含碱土金属磷酸盐材料中的术语“碱土金属”是指碱土金属的二价阳离子，如镁离子、钙离子、锶离子或其混合物，优选镁离子、钙离子或其混合物，最优选钙离子。术语“含碱土金属碳酸盐材料”是指包含基于含碱土金属碳酸盐材料的总干重计为至少40.0％重量的碱土金属碳酸盐的材料。优选地，该材料包含基于含碱土金属碳酸盐材料的总干重计为至少60.0％重量并且更优选至少80.0％重量且最优选90-100％重量的碱土金属碳酸盐。术语“含碱土金属磷酸盐材料”是指包含基于含碱土金属磷酸盐材料的总干重为8.0-100％重量的碱土金属磷酸盐的材料。优选地，该材料包含基于含碱土金属磷酸盐材料的总干重计为20.0-80.0％重量并且更优选25.0-60.0％重量的碱土金属磷酸盐。在本专利技术含义中的颗粒状材料的“BET比表面积(SSA)”被定义为该颗粒状材料的表面积除以该颗粒状材料的质量。如在本文中所用的比表面积通过氮气吸附使用BET等温线(ISO9277：2010)进行测量并且以m2/g具体给出。术语“含碳酸钙材料”是指包含基于含碳酸钙材料的总干重计为至少40.0％重量的碳酸钙的材料。优选地，该材料包含基于含碳酸钙材料的总干重计为至少60.0％重量并且更优选至少80.0％重量且最优选90-100％重量的碳酸钙。在一种优选的实施方案中，该含碳酸钙材料是天然研磨碳酸钙(NGCC)和/或沉淀碳酸钙(PCC)。术语“干(燥)”颗粒状材料是指下述这样的材料：该材料的10g在150℃的烘箱中加热，直至质量恒定至少1小时。该质量损失被表示为基于初始材料质量的％重量损失。此质量损失已被归因于材料湿度。当术语“包括或包含(comprising)”在本说明书和权利要求书中被使用时，其并不排除其它未具本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.从气体或气溶胶或液体介质中摄取一种或多种氮氧化物的方法，该方法包括以下步骤：a)提供包含一种或多种氮氧化物的气体或气溶胶或液体介质，b)提供至少一种颗粒状含碱土金属碳酸盐材料和/或至少一种颗粒状含碱土金属磷酸盐材料，其具有通过BET氮法测量为10‑200m2/g的BET比表面积，以及c)使步骤a)的气体和/或气溶胶或液体介质与步骤b)的至少一种颗粒状含碱土金属碳酸盐材料和/或至少一种颗粒状含碱土金属磷酸盐材料接触，用于将来自气体和/或气溶胶或液体介质的该一种或多种氮氧化物的至少一部分摄取到该至少一种颗粒状含碱土金属碳酸盐材料和/或至少一种颗粒状含碱土金属磷酸盐材料的表面上和/或孔中，以及d)任选地，在步骤c)之前和/或期间和/或之后，提供至少一种颗粒状含碳酸钙材料并使该至少一种颗粒状含碳酸钙材料与步骤b)的至少一种颗粒状含碱土金属碳酸盐材料和/或至少一种颗粒状含碱土金属磷酸盐材料接触。

【技术特征摘要】
【国外来华专利技术】2016.03.07 EP 16158979.1;2016.03.14 US 62/307,6031.从气体或气溶胶或液体介质中摄取一种或多种氮氧化物的方法，该方法包括以下步骤：a)提供包含一种或多种氮氧化物的气体或气溶胶或液体介质，b)提供至少一种颗粒状含碱土金属碳酸盐材料和/或至少一种颗粒状含碱土金属磷酸盐材料，其具有通过BET氮法测量为10-200m2/g的BET比表面积，以及c)使步骤a)的气体和/或气溶胶或液体介质与步骤b)的至少一种颗粒状含碱土金属碳酸盐材料和/或至少一种颗粒状含碱土金属磷酸盐材料接触，用于将来自气体和/或气溶胶或液体介质的该一种或多种氮氧化物的至少一部分摄取到该至少一种颗粒状含碱土金属碳酸盐材料和/或至少一种颗粒状含碱土金属磷酸盐材料的表面上和/或孔中，以及d)任选地，在步骤c)之前和/或期间和/或之后，提供至少一种颗粒状含碳酸钙材料并使该至少一种颗粒状含碳酸钙材料与步骤b)的至少一种颗粒状含碱土金属碳酸盐材料和/或至少一种颗粒状含碱土金属磷酸盐材料接触。2.根据权利要求1所述的方法，其中步骤a)的介质是气体和/或气溶胶介质，选自空气，环境空气，排放烟气，工厂烟气，家庭烟气，工业烟气，车辆废气，雾，烟及其混合物，或者步骤a)的介质是液体介质，选自雨水，饮用水，工业废水，城市废水，农业废水及其混合物。3.根据权利要求1或2所述的方法，其中该气体和/或气溶胶或液体介质包含一种或多种氮氧化物，选自NO，NO2，NO2-，NO3-，N2O，N4O，N2O3，N2O4，N2O5，N4O6及其混合物。4.根据权利要求1-3任一项所述的方法，其中该气体和/或气溶胶或液体介质包含总量最高达1500ppm、优选最高达700ppm且更优选总量为1-600ppm的一种或多种氮氧化物，基于该气体和/或气溶胶或液体介质的总体积计。5.根据权利要求1-4任一项所述的方法，其中步骤b)的至少一种颗粒状含碱土金属碳酸盐材料和/或至少一种颗粒状含碱土金属磷酸盐材料和/或步骤d)的至少一种颗粒状含碳酸钙材料采用以下的形式提供：粉末，粒化粉末，悬浮液如水性悬浮液或在有机溶剂中的悬浮液，柱，料筒，油漆，涂料，过滤材料，筐笼，优选紧邻高速公路或废物焚化厂放置的筐笼，与固体材料掺混的建筑材料，所述固体材料不同于步骤b)的至少一种颗粒状含碱土金属碳酸盐材料和/或至少一种颗粒状含碱土金属磷酸盐材料和/或步骤d)的至少一种颗粒状碳酸钙材料，云母，粘土，滑石，等等。6.根据权利要求1-5任一项所述的方法，其中步骤b)的至少一种颗粒状含碱土金属碳酸盐材料和/或至少一种颗粒状含碱土金属磷酸盐材料是表面改性碳酸钙，或与磷灰石、碳酸镁、水菱镁矿和/或白云石掺混的表面改性碳酸钙。7.根据权利要求1-6任一项所述的方法，其中步骤d)的至少一种颗粒状含碳酸钙材料是至少一种天然研磨碳酸钙(NGCC)，和/或至少一种沉淀碳酸钙(PCC)，其具有i)通过光散射法确定的体积中值粒子尺寸d50为<30mm，更优选40nm-2000μm并且最优选60nm-400μm，和/或ii)通过BET氮法测量的BET比表面积为0.5-200m2/g，更优选15-175m2/g并且最优选25-100m2/g，和/或iii)通过光散射法确定的粒子尺寸分布d98/d50为≥2，更优选≥3，优选范围为3.2-5.5。8.根据权利要求1-7任一项所述的方法，其中步骤b)的至少一种颗粒状含碱土...

【专利技术属性】
技术研发人员：C·拉波特，D·弗雷，K·M·赫特曼，S·伦奇，D·格萨尤，P·A·C·加纳，
申请(专利权)人：OMYA国际股份公司，
类型：发明
国别省市：瑞士,CH