加仑记录通过量。使用上述氯胺测试，分析流出 物样品的氯胺。随后，氯胺流出物浓度作为水性氯胺测试溶液通过量的函数作图。最大流 出物氯胺浓度为〇. 5mg/L。
[0151] 氯仿（有机化合物）除去测试
[0152] 使用氯仿作为代用品通过通过量测试方法评价除去有机化合物的容量。制备氯仿 的测试溶液，平均氯仿浓度为300 μ g/L±30 μ g/L。
[0153] 将封端的碳块样品（如下所述制备）置于标准过滤容器中，该标准过滤容器允许 从过滤介质的外部到内部的径流。该容器配备有入口和出口。以0.13加仑/分钟的流量， 使水性测试溶液通过该过滤系统。水流工作周期为15分钟开/15分钟关且每天16小时。
[0154] 上述水性氯仿测试溶液经5分钟流过过滤系统以润湿碳块样品。此后，定期取得 流出物的样品（从碳块样品外流）并且以加仑记录通过量。使用GC/MS分析流出物样品中 的氯仿，然后将氯仿流出物浓度作为水性氯仿测试溶液通过量的函数作图。最大流出物氯 仿浓度为15 μ g/L。氯仿的方法检测极限为0. 15ppb并且定量的方法极限为0. 5ppb。
[0155] 氢、氮和硫的燃烧分析
[0156] 通过使用LECO TruSpec Micro CHNS元素分析器（美国密歇根州圣约瑟夫的实验 设备公司（Laboratory Equipment Co. St. Joseph, MI))燃烧，测量样品中的碳、氢、氮和硫 重量百分比。简而言之，将样品放置于该仪器中并用大气气体吹扫。然后，在氧的存在下， 将样品加热到l〇〇〇°C以上以燃烧该样品。随后，使该样品通过第二加热炉以进一步氧化、还 原和除去颗粒。随后，使燃烧气体通过各种检测器以测定碳、氢、氮和硫的含量。
[0157] 将磺胺二甲嘧啶标准物（>99 %，来自LEC0)稀释以制作Img至2. 6mg范围内的 磺胺二甲嘧啶的校准曲线。用环境空气对仪器进行基线化直至CHNS检测器稳定。然后， 测量3-4个空坩埚并且设为仪器空白对照。接着，分析磺胺二甲嘧啶标准物以形成校准曲 线。元素的磺胺二甲嘧啶标准物的绝对标准偏差（用于纯均匀材料的可接受精度）为：氢 〈+/-〇. 3重量％，氮〈+/-〇. 3重量％，以及硫〈+/-〇. 3重量％，并且兀素各自的检测极限为 〇. 10重量％。
[0158] 样品的表面分析
[0159] 使用在低于10 9托的基础压力下的Kratos Axis Ultra ? XPS系统（马里兰州哥 伦比亚的岛津公司（Shimadzu Corp. ,Columbia, MD))通过X射线光电子能谱来分析样品的 化学状态和元素组成。单色AlKa (I486. 6eV) X射线源在140瓦特（14KV，IOmA)下运行。半 球电子能量分析器以160eV的恒定通能运行以获得全谱，并以20eV的恒定通能运行以获得 高分辨谱。结合能（BE)标度相对于C Is峰的BE进行校准。以相对于样品表面的90°飞 离角获得光谱。用PHI MultiPak V8.2B, 2006和Casa XPS版本2.3. 16Dev41软件进行数 据处理。在对适当Scofield电离截面进行校正后，由所测量的全谱中的光电子峰面积来计 算表面组成。所报告的总原子浓度是由在多个随机选择的样品区域处收集的全谱得出的平 均值。通过C ls、0 ls、N Is和S 2p核层光谱的去卷积/曲线拟合分析来测定催化官能团 的表面含量。该曲线拟合分析基于叠加的高斯/洛伦兹GL(Gaussian/Lorentzian GL)函 数以及Shirley类型背景扣除。
[0160] 碳基质A
[0161] 碳基质A为基于木材的活性炭（标称80x325目，以商品名"AQUAGUARD 325"得 自南卡罗来纳州北查尔斯顿的美德维实伟克特种化学品公司（MeadWestvaco Specialty Chemicals, North Charleston, SC))，以原样使用而无进一步处理。碳基质A是目前以专 门设计用于控制水中的氯胺、氯、味道和气味的形式而商业销售的。据称其具有无与伦比 的高氯胺容量，并且是针对氯胺减少容量较重要的使用点式水过滤器所选的催化碳。参 见2012年6月修订的产品手册"AQUAGUARD 200和325 :催化活性炭"（AQUAGUARD 200and 325:Catalytic Activated Carbon)。
[0162] 碳基质B
[0163] 碳基质B为椰子壳活性炭（标称80x325目，以商品名"PGW-100MP"得自日本大阪 的可乐丽化学株式会社（Kuraray Chemical, Osaka, Japan))。其具有标称120微米的中值 粒度
[0164] 实例1碳基质
[0165] 将碳基质B在坩埚中加热到180°C，然后在搅拌下加入单质硫（0. 2g硫/克碳，得 自马萨诸塞州沃德希尔的阿法埃莎公司（Alfa Aesar，Ward Hill, MA)，-325目，99. 5%)。 硫熔化并掺入到碳基质B中。
[0166] 将松散配合的盖子置于包含碳基质-硫混合物的坩埚上。随后将坩埚置于氮气吹 扫的马弗炉中，平衡到550°C并且保持在该温度下30分钟。从炉中取出坩埚并转移到氮气 吹扫的容器中以便冷却到接近室温。
[0167] 当按照上述"氢、氮和硫的燃烧分析"工序测试时，发现实例1具有8. 44重量％的 硫、0. 12重量％的氮，并且氢低于检测极限。
[0168] 实例2碳基质
[0169] 如以上实例1中所述那样制备实例2,并且通过以上"表面分析"方法进行测试。 发现实例2碳基质包含91. 1原子％的碳、0. 6原子％的氮、2. 1原子％的氧和5. 3原子％的 硫。在样品表面上的5. 3原子％硫中：7. 4%处于-2氧化态，65. 9%处于0氧化态，13. 4% 处于+2氧化态，9. 5 %处于+4氧化态并且3. 8 %处于+6氧化态。
[0170] 制备碳块样品
[0171] 将40cm3的所选碳基质（80x325目标称粒度）加入共混机中。在最大未压缩 密度下测定碳的体积。在其最大未压缩密度下测量40cm3的Ticona GUR 2126超高分 子量聚乙烯（UHMffPE)粉末（得自肯塔基州佛罗伦萨的泰科纳工程聚合物公司（Ticona Engineering Polymers，Florence KY))，并将其置于共混机中。将碳和UHMffPE共混3分 钟。随后，将混合物定量地转移到具有中空圆柱形芯体的圆柱形模具，其尺寸为1. 35英寸 (34. 3mm)的外径、0.375英寸（9. 5mm)的内径和3. 6英寸（91.4mm)的长度。使用如美国专 利No. 8, 206, 627 (Stouffer等人）中所述的脉冲填充法将模具填充到最大未压缩密度。覆 盖该模具并随后在180°C下的对流烘箱中加热50分钟。在加热后，立即用活塞将模具压缩 到3.1英寸（78. 7_)的固定块长度。将模具冷却到室温，并且将所得碳块从模具取出。使 用热熔胶将端盖施加到该块。
[0172] 按照上述工序将实例1、碳基质A和碳基质B的碳基质各自独立地制成碳块样品。 按照"氯胺除去测试"和"氯仿除去测试"来测试碳块。
[0173] 图1中示出了对于使用实例1及碳基质A和B制成的碳块而言所检测的氯胺的 量与以加仑计的通过量的关系。碳块样品的容量被报告为在流出物中的氯胺浓度升高到 0. 5mg/L以上之前所达到的通过量。具有实例1碳的碳块对氯胺的水处理容量为约440加 仑，对于使用碳基质A的碳块，其为约40加仑，而对于使用碳基质B的碳块，其为小于10加 仑。
[0174] 图2中示出了对于使用实例1及碳基质A和B制成的碳块而言所检测的氯仿的 量与以加仑计的通过量的关系。碳块样品的容量被报告为在流出物中的氯仿浓度升高到 15 μ g/L以上之前所达到的通过量。具有实例1碳的碳块对氯仿的水处理容量为约100加 仑，对于使用碳基质A的碳块，其为约10加仑，而对于使用碳基质B的碳块，其为约100加 仑。
[0175] 在不脱离本发明的范围和实质的前提下，本发明的可预知修改和更改对于本领域 的技术人员来说将是显而易见的。本发明不应受限于本申请中为了示例性目的所示出的实 施例。如果在本说明书和通过引用而并入本文的任何文件中的公开内容之间存在冲突或矛 盾，则以本说明书为准。
【主权项】
1. 一种从水性溶液除去氯胺和有机化合物的方法，所述方法包括： 提供包含氯胺和有机化合物的水性溶液；以及 使所述水性溶液与包含多孔碳基质的介质接触，其中所述多孔碳基质包含至少1. 5质 量％的硫。2. 根据权利要求1所述的方法，其中所述多孔碳基质主要为微孔的。3. 根据权利要求1所述的方法，其中所述多孔碳基质的表面包含COxSy物质，其中X不 超过0. 1，并且y为0.005至0.3。4. 根据权利要求1所述的方法，其中所述多孔碳基质还包含氮，并且所述硫与氮的总 和为至少4. 0质量％。5. 根据权利要求1所述的方法，其中所述多孔碳基质为活性炭。6. 根据权利要求1所述的方法，其中基于XPS表面分析，至少0. 2质量％的所述介质包 含处于高于0的氧化态的硫。7. 根据权利要求1所述的方法，其中所述介质的体密度大于0. 6g/cc。8. 根据权利要求1所述的方法，其中所述介质的灰分含量小于3%。9. 一种从水性溶液除去有机化合物的方法，所述方法包括： 使包含至少〇. 5ppm的氯胺和有机化合物的水性溶液与包含具有至少1. 5质量％硫的 多孔碳基质的介质接触，以及收集洗出液，其中所述洗出液包含小于〇.Ippm的氯胺。10. -种方法，所述方法包括： 提供通过对（i)碳载体的表面和（ii)包含硫的反应物化合物进行热处理而制备的介 质；以及 使所述介质与包含氯胺和有机化合物的水性溶液接触， 其中在与所述介质接触之后，所述水性溶液具有减少量的氯胺和减少量的有机化合 物。
【专利摘要】本文描述了一种从水性溶液除去有机化合物的方法，所述方法包括：提供包含氯胺和有机化合物的水性溶液；以及使所述水性溶液与包含多孔碳基质的介质接触，所述多孔碳基质包含至少1.5质量％的硫。
【IPC分类】C02F1/58, C02F1/28
【公开号】CN105189364
【申请号】CN201480014561
【发明人】马克·R·斯托弗, 埃里克·C·彭伯顿, 艾伦·R·西德尔
【申请人】3M创新有限公司
【公开日】2015年12月23日
【申请日】2014年3月7日
【公告号】CA2904888A1, EP2969965A1, US20160016820, WO2014164275A1