专利名称：用于从气体中除去重金属的洗涤器的制作方法
技术领域：
本发明在其一些实施方案中涉及从气体中除去重金属，并且具体地涉及通过使气 体与液体接触做到这一点。
背景技术：
洗涤器是空气污染控制装置，用于从工业排放气体流中除去颗粒和/或气体。在 湿式洗涤器中，排放气体流与吸收污染物的液体接触，并且在离开装置时不含污染物，或至 少比其进入时更清洁。US 5，354，363，其公开内容以引用方式并入本文，描述了采用液态镓从工业排放 系统的热气排放气体流中吸收蒸气相汞的湿式洗涤器。所述液体镓的温度被升高以得到最 优的吸附效率，并且随后被降低以分离所吸收的汞。US 6，855，859，其公开内容以引用方式并入本文，描述了用于从气体中除去元素 汞和被氧化的汞的湿式洗涤器。所述洗涤器利用两种水溶液，每种水溶液都在所述洗涤器 中的不同位置与气体接触。第一水溶液用于氧化元素汞以获得氯化物盐，并且第二水溶液 使得所述氯化物盐与硫化物反应以获得不溶的硫化汞。硫化汞沉淀，并且气体离开溶液并 具有较少的元素汞。deGouvea-Pinto的US 2007/0123660，其公开内容以引用方式并入本文，描述了
离子液体/配体组合的用途，所述组合被固定化在二氧化硅基质上，用于从氮气中分离氯化萊。deGouvea-Pinto陈述，“离子液体是一种用于金属蒸气的增溶作用或反应的化学 活性环境。例如，可以使被氧化的金属以高亲合性吸收，以进行后续的螯合作用，并且元素 金属可以在配体上的吸附之前被[离子液体的]层氧化。[...]已经表明，由于同时发生 的氧化和溶剂化，元素汞在该离子液体[=吡咯烷鐺双(三氟甲烷磺酰基)酰亚胺盐]中 被捕获。此外，也已经表明了添加剂的使用进一步增强离子液体中的反应性环境。例如， KMnO4(直至0. 25毫摩尔)已经被用作增强元素汞的氧化的添加剂。”degouvea Pinto还陈述，“离子液体、螯合剂或其他配体、以及固体载体的多种组 合可以被共同使用，而且独立于固体基质的离子液体/配体组合将起到吸附/吸收气体流 中金属原子的作用。”deGouvea-Pinto的与使用离子液体捕获汞有关的其他出版物包括Mercury extraction by ionic liquids :temperature and alkyl chain lengtheffeCt(通过离子液体提取汞温度和烷基链长度的影响KetrahedronLetters 48(2007)1767-1769 ；Pyrrolidiniiom Imides :Promising Ionic Liquids for Direct Capture ofElmental Mercury from Flue Gas (吡咯烷鐺酰亚胺用于从烟道气直接捕获元素汞的 有前途的离子液体)Water Air Siol Pollut =Focus 8 (2008) 349-358 ；以及Room Temperature Ionic Liquids for Mercury Capture from Flue Gas(用于 从烟道气捕获汞的室温离子液体)Ind. Eng. Chem. Res.发表于万维网，10/01/2008。
应注意，本申请在总体上或具体地在背景部分的任何参考文献的引用或证实不应 该被理解为承认这样的参考文献可用作本发明的现有技术。发明概述本发明的一些实施方案的一个方面是湿式洗涤器，该湿式洗涤器适合于从气体 流中除去重金属，并且具体地适合于从烟道气、燃烧气和废气(在本文中通常称为“烟道 气”)中除去元素汞。湿式洗涤器优选容纳包含溶解在非挥发性液体中的氧化剂的料液 (liquor)。氧化剂被选择为将元素金属氧化为盐；并且所述液体可选择地被选择为稳定氧 化剂。在本发明的一个示例性的实施方案中，洗涤器被配置为提供清除了重金属并且不 含有液体的蒸气或氧化剂的蒸气的气体的输出。可以使用一些实施方案处理的重金属的例子包括汞、铀、镉、砷、铅和锡。因此，根据本发明的一个示例性的实施方案，提供了一种用于从气体流中吸收元 素重金属的湿式洗涤器，所述洗涤器包括容器，所述容器具有气体入口和气体出口，以及，在所述容器中的料液，所述料液包含氧化剂，所述氧化剂能够氧化所述元素重金属，以及离子液体，所述料液基本上不含有能够结合重金属的离子的任何配体。可选择地，所述料液基本上由离子液体和氧化剂组成。在一些实施方案中，湿式洗涤器包括液体入口和液体出口，并且洗涤器被配置为 在液体入口和液体出口之间使液体和气体接触。在一些实施方案中，氧化剂选自氟(F2)、氯(Cl2)、溴(Br2)、臭氧(03)、二氧化溴 (bromine dioxide, BrO2)；次氯酸盐(HOCl)；亚氯酸钠(NaClO2)；和亚氯酸钾(KClO2)。在一些实施方案中，氧化剂是二氧化氯。在一些实施方案中，氧化剂是卤素，例如碘。在一些实施方案中，离子液体包含阳离子和阴离子，并且所述阴离子是卤化物。根据本发明的一个示例性的实施方案，还提供了一种用于在工作温度下从气体流 中吸收重金属的湿式洗涤器，所述洗涤器包括 容器，所述容器具有气体入口和气体出口，以及，在所述容器中的料液，所述料液包含离子液体，所述离子液体包含阴离子和阳离子，以及氧化络合物，所述氧化络合物能够在工作温度下氧化所述重金属，所述氧化络合 物包含氧化部分和络合剂，所述氧化络合物在料液中具有比氧化部分在纯态时的蒸气压小 至少10倍的蒸气分压。在一些实施方案中，络合剂是共同形成离子液体的阴离子和阳离子中的一种。在一些实施方案中，氧化络合物包括二氧化氯。在一些实施方案中，氧化部分是卤素，可选择地是碘。在一些实施方案中，氧化络合物是通式X2Y_的化合物，其中X和Y中的每个独立地 选自Br、Cl和I。可选择地，湿式洗涤器包括液体入口和液体出口，并且洗涤器被配置为在所述液体入口和所述液体出口之间使液体和气体接触。根据本发明的一个示例性的实施方案，还提供了一种用于从气体流中吸收重金属 的湿式洗涤器，所述洗涤器包括容器，所述容器具有气体入口和气体出口、液体入口和液 体出口 ；以及在所述容器中的料液，所述料液从液体入口移动至液体出口，所述料液包含离 子液体和能够氧化重金属的氧化剂。可选择地，湿式洗涤器包括过滤器，所述过滤器被配置为从离开所述容器的料液 中分离固体。在一些实施方案中，湿式洗涤器包括液体路径，所述液体路径被配置为用已经离 开所述容器的料液供入液体入口中。在一些实施方案中，氧化剂包括二氧化氯。在一些实施方案中，氧化剂包括碘。在一些实施方案中，氧化剂包括卤素_卤化物络合物。在一些实施方案中，料液以小滴或雾的形式。在一些实施方案中，重金属是元素的，并且离子液体具有不足以在洗涤器的工作 温度下氧化元素重金属的氧化电位。在一些实施方案中，湿式洗涤器被配置为从离开所述容器的料液中除去金属盐， 并且将所述料液返回至所述容器。根据本发明的一个示例性的实施方案，还提供了一种用于从气体流中洗涤元素重 金属例如汞的方法，所述方法包括提供能够在容器中自由移动的料液，所述料液包含离子液体和能够氧化元素金属 的氧化剂；以及将气体流引导入容器中以便与料液接触。在一些实施方案中，提供料液包括使离子液体与氧化部分反应，从而获得料液， 所述料液包含离子液体和氧化络合物，所述氧化络合物包含与所述离子液体的离子络合 的氧化部分。 在一些实施方案中，氧化剂包括二氧化氯。在一些实施方案中，氧化剂包括卤素，例如碘。可选择地，离子液体包含阴离子和阳离子，并且所述阴离子选自氯化物、溴化物和 碘化物。可选择地，使气体与料液接触包括将气体鼓泡入料液中。可选择地或此外，使气体与料液接触包括使气体与小滴或雾的形式的料液接触。在一些实施方案中，离子液体具有不足以氧化元素重金属的氧化电位。根据本发明的一个示例性的实施方案，还提供了通式A+FY2的化合物，其中A+X—在25°C下是离子液体；且X和Y各自独立地是F、C1、Br或I。可选择地，A+是环状叔铵阳离子。可选择地，A+是芳族阳离子。可选择地，A+是根据以下通式I-VIII中的任一种，
权利要求
一种用于从气体流中吸收元素重金属的湿式洗涤器，所述洗涤器包括容器，所述容器具有气体入口和气体出口，以及，在所述容器中的料液，所述料液包含氧化剂，所述氧化剂能够氧化所述元素重金属，以及离子液体，所述料液基本上不含有能够结合所述重金属的离子的任何配体。
2.根据权利要求1所述的湿式洗涤器，其中所述料液基本上由离子液体和氧化剂组成。
3.根据权利要求1或权利要求2所述的湿式洗涤器，所述湿式洗涤器包括液体入口和 液体出口，所述洗涤器被配置为在所述液体入口和所述液体出口之间使液体和气体接触。
4.根据权利要求1至3中任一项所述的湿式洗涤器，其中所述氧化剂是二氧化氯。
5.根据权利要求1至4中任一项所述的湿式洗涤器，其中所述氧化剂是碘。
6.根据权利要求1至5中任一项所述的湿式洗涤器，其中所述离子液体包含阳离子和 阴离子，并且所述阴离子是卤化物。
7.一种用于在工作温度下从气体流中吸收重金属的湿式洗涤器，所述洗涤器包括容器，所述容器具有气体入口和气体出口，以及，在所述容器中的料液，所述料液包含离子液体，所述离子液体包含阴离子和阳离子，以及氧化络合物，所述氧化络合物能够在所述工作温度下氧化所述重金属，所述氧化络合 物包含氧化部分和络合剂，所述氧化络合物在所述料液中具有比所述氧化部分在纯态时的 蒸气压小至少10倍的蒸气分压。
8.根据权利要求7所述的湿式洗涤器，其中所述络合剂是所述阴离子和所述阳离子中 的一种。
9.根据权利要求7或8所述的湿式洗涤器，其中所述氧化部分是二氧化氯。
10.根据权利要求7至9中任一项所述的湿式洗涤器，其中所述氧化部分是卤素。
11.根据权利要求10所述的湿式洗涤器，其中所述氧化部分是碘。
12.根据权利要求7至11中任一项所述的湿式洗涤器，其中所述氧化络合物是通式 \τ的化合物，其中X和Y中的每个独立地选自Br、Cl和I。
13.根据权利要求7至12中任一项所述的湿式洗涤器，所述湿式洗涤器包括液体入 口和液体出口，所述洗涤器被配置为在所述液体入口和所述液体出口之间使液体和气体接 触。
14.一种用于从气体流中吸收重金属的湿式洗涤器，所述洗涤器包括容器，所述容器 具有气体入口和气体出口、液体入口和液体出口 ；以及在所述容器中的料液，所述料液从 所述液体入口移动至所述液体出口，所述料液包含离子液体和能够氧化所述重金属的氧化 剂。
15.根据权利要求14所述的湿式洗涤器，所述湿式洗涤器包括过滤器，所述过滤器被 配置为从通过所述液体出口离开所述容器的所述料液中分离固体。
16.根据权利要求14或15所述的湿式洗涤器，所述湿式洗涤器包括液体路径，所述液 体路径被配置为用已经通过所述液体出口离开所述容器的料液供入所述液体入口中。
17.根据权利要求14至16中任一项所述的湿式洗涤器，其中所述氧化剂包括二氧化Sy ο
18.根据权利要求14至17中任一项所述的湿式洗涤器，其中所述氧化剂包括碘。
19.根据权利要求14至18中任一项所述的湿式洗涤器，其中所述氧化剂包括卤素-卤 化物络合物。
20.根据权利要求1至19中任一项所述的湿式洗涤器，其中所述料液以雾的形式。
21.根据权利要求1至20中任一项所述的湿式洗涤器，其中所述重金属是元素的，并且 所述离子液体具有不足以在所述洗涤器的工作温度下氧化所述元素重金属的氧化电位。
22.根据权利要求1至21中任一项所述的湿式洗涤器，所述湿式洗涤器被配置为从气 体流中分离汞。
23.根据权利要求1至22中任一项所述的湿式洗涤器，所述湿式洗涤器被配置为从烟道气中分离重金属。
24.根据权利要求1至23中任一项所述的湿式洗涤器，所述湿式洗涤器被配置为从离 开所述容器的料液中除去金属盐，并且将所述料液返回至所述容器。
25.一种从气体流中洗涤元素重金属的方法，所述方法包括提供能够在容器中自由移动的料液，所述料液包含离子液体和能够氧化元素金属的氧 化剂；以及将所述气体流引导入所述容器中以便与所述料液接触。
26.根据权利要求25所述的方法，其中提供料液包括 使所述离子液体与氧化部分反应，从而获得料液，所述料液包含所述离子液体和氧化络合物，所述氧化络合物包含与所述离子液体的离子络合的所述 氧化部分。
27.根据权利要求25或权利要求26所述的方法，其中所述氧化剂包括二氧化氯。
28.根据权利要求25或权利要求26所述的方法，其中所述氧化剂包括卤素。
29.根据权利要求28所述的方法，其中所述卤素是碘。
30.根据权利要求25至29中任一项所述的方法，其中所述离子液体包含阴离子和阳离 子，并且所述阴离子选自氯化物、溴化物和碘化物。
31.根据权利要求25至30中任一项所述的方法，其中使所述气体与所述料液接触包括 将气体鼓泡入所述料液中。
32.根据权利要求25至31中任一项所述的方法，其中将所述气体与所述料液接触包括 使所述气体与小滴或雾的形式的料液接触。
33.根据权利要求25至32中任一项所述的方法，其中所述重金属是汞。
34.根据权利要求25至33中任一项所述的方法，其中所述离子液体具有不足以氧化所 述元素重金属的氧化电位。
35.根据权利要求25至34中任一项所述的方法，所述方法包括 从所述料液中分离重金属盐以获得具有减少量的金属盐的料液；以及 使用所述具有减少量的金属盐的料液从所述气体流中洗涤所述重金属。
36.一种通式A+XT2W化合物，其中 八+父_在251下是离子液体；且X和Y各自独立地是F、C1、Br或I。
37.根据权利要求36所述的化合物，其中A+是环状叔铵阳离子。
38.根据权利要求36或权利要求37所述的化合物，其中A+是芳族阳离子。
39.根据权利要求36所述的化合物，其中A+是根据通式I-VII中的任一种，
40.根据权利要求36至39中任一项所述的化合物，其中A+选自1-丁基-3-甲基咪唑 鐺、1-己基-3-甲基咪唑鐺和1-辛基-3-甲基咪唑鐺。
41.根据权利要求36至40中任一项所述的化合物，其中Y是I。
42.根据权利要求36至41中任一项所述的化合物，其中X是Cl。
43.根据权利要求1至21中任一项所述的湿式洗涤器，其中所述料液包含根据权利要 求36至42中任一项所述的化合物。
44.根据权利要求25至34中任一项所述的方法，其中所述料液包含根据权利要求36 至42中任一项所述的化合物。
45.一种动力装置，所述动力装置包括 炉，所述炉排放气体；以及洗涤器，所述洗涤器接收来自所述炉的气体，其中所述洗涤器是根据权利要求1至21或43中任一项所述的。
46.根据权利要求45所述的动力装置，所述动力装置包括烟道气脱硫单元，所述烟道 气脱硫单元接收来自所述炉的气体，其中所述洗涤器接收来自所述单元的气体。
47.根据权利要求45或权利要求46所述的动力装置，其中所述炉是烧煤的。
48.根据权利要求45或权利要求47所述的动力装置，其中所述气体包括汞。
全文摘要
描述了用于从气体流中吸收重金属的湿式洗涤器、用于所述湿式洗涤器的料液和包括所述湿式洗涤器的动力装置。湿式洗涤器具有包含在离子液体中的氧化剂的料液。可选择地，氧化剂在纯态时具有高蒸气压，并且在离子液体中，氧化剂形成具有低得多的蒸气压的络合物。在一个优选的实施方案中，料液基本上不含有与待被料液吸收的金属结合的任何配体。
文档编号B01D53/64GK101970086SQ200880122080
公开日2011年2月9日 申请日期2008年12月2日 优先权日2007年12月3日
发明者扎克·巴尼亚, 曼丹·奇丹巴拉姆, 约尔·萨森 申请人:耶路撒冷希伯来大学伊森姆研究发展有限公司