專利名稱：用于反應(yīng)性氣體的洗滌器的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本文公開的主題涉及來自氣流的反應(yīng)性氣體的洗滌。
背景技術(shù)：
來自氣流的例如硫化氫(H2S)、氯化氫(HCl)、氨(NH3)等的反應(yīng)性氣體的選擇性的 和有效的去除呈現(xiàn)出困難，特別是在要求將這樣的化合物去除至氣體分析儀幾乎檢測不出 的水平的氣體分析儀的應(yīng)用中。二元碳酸銅、硫酸鎂七水合物和無石棉滑石的混合物可用 作反應(yīng)性洗滌介質(zhì)以從氣流中除去h2S?；蛘?，負載在氧化鋁顆粒上的高錳酸鉀混合物可用 作固體洗滌器。這些方法通常不能以合意的效率選擇性地除去目標化合物(例如H2S)，會生 成不想要的反應(yīng)副產(chǎn)物，會使得可檢測量的目標氣體通過，會引起不合意的介質(zhì)流體化和/ 或過度的溫度增加(高錳酸鹽)，會導(dǎo)致介質(zhì)作為夾帶的氣溶膠或顆?；蜃鳛檎舭l(fā)的氣體 從凝聚相遷移至氣流中，和/或會需要使用昂貴的介質(zhì)和/或裝置。此外，這些物質(zhì)的較低 去除效率促使使用過量的洗滌材料。這會增加洗滌器成本和洗滌器尺寸超出實際可接受的 限度和/或引起不可接受的較低洗滌器場壽命和/或不可接受的氣流回壓。其他方法可包 括使用木炭或活性炭洗滌介質(zhì)。但是，這些材料對于構(gòu)成氣流所需組分的碳氫化合物具有 親合力。大規(guī)模除去天然氣中的H2S也可通過使用胺溶液來完成。在過程化學(xué)應(yīng)用中，該 氣體可通過使用在高溫下操作的氧化鋅(ZnO)床除去。然而這兩類方法都會在各自的氣流 中留下低PPm級的H2S濃度。

發(fā)明內(nèi)容
在一方面，方法包括使得包含反應(yīng)性化合物和一種或多種背景化合物的氣體混合 物與洗滌介質(zhì)接觸。該洗滌介質(zhì)包括與反應(yīng)性化合物反應(yīng)的反應(yīng)性顆粒以將反應(yīng)性化合物 轉(zhuǎn)化為一種或多種非揮發(fā)性產(chǎn)物，所述反應(yīng)性化合物可以包括氣相酸或氣相堿。在一個相關(guān)的實施方案中，裝置包括洗滌單元，所述洗滌單元含有內(nèi)體積并包括 連接至氣體進氣流的入口和內(nèi)體積中的氣體經(jīng)其被凈化的出口。洗滌材料包含材料的反應(yīng) 性顆粒，所述材料與氣相反應(yīng)性化合物在大約100°c以下的洗滌溫度下反應(yīng)以形成非揮發(fā) 性表面產(chǎn)物，所述洗滌材料安置在洗滌單元的內(nèi)體積中。裝置可以任選地包括至少一個光譜樣品池，用于將光投射入光譜樣品池的光源， 用于定量至少一個樣品池中的光吸收的檢測器，用于將來自洗滌單元的氣體混合物的第一 樣品導(dǎo)至至少一個樣品池以進行背景吸收測量的管和/或閥，其中反應(yīng)性氣體已從氣體樣 品體積中除去，以及從檢測器接收第一樣品和第二樣品的數(shù)據(jù)并基于數(shù)據(jù)進行差分吸收計 算以確定不受氣體混合物中其他化合物的背景干擾的氣體混合物中的反應(yīng)性化合物濃度的處理器。所述管和/或閥也可將氣體混合物的第二樣品導(dǎo)至至少一個樣品池，使得第二 樣品不經(jīng)過洗滌單元，因此反應(yīng)性氣體未被除去。在其他任選的變體中，所述接觸保持至少大約1秒。洗滌介質(zhì)可保持在大約100°C 以下的溫度下，或者保持在大約_20°C至85°C的溫度下，或者保持在大約_20°C至60°C的溫 度下。該方法可任選地進一步包括使第一體積的氣體混合物流入包含洗滌介質(zhì)的洗滌單 元，在反應(yīng)性化合物的濃度相對于氣體混合物中的反應(yīng)性化合物濃度大幅降低之后使所述 第一體積流出洗滌單元。所述氣體混合物流可任選地具有大約0. 1至6SLPM的流速。反應(yīng)性化合物可為氣相酸，且洗滌材料可包括第一空氣動力直徑為大約250納米 以下或者為大約100納米以下的金屬氧化物顆粒。所述金屬氧化物顆?？膳c氣相酸進行一 種或多種表面反應(yīng)以在金屬氧化物顆粒表面上形成一種或多種金屬陰離子配合物。所述反 應(yīng)性化合物可包括硫化氫、氯化氫、氟化氫和氨中的一種或多種。所述洗滌介質(zhì)可任選地進 一步包括相對于一種或多種背景化合物基本上為惰性的載體顆粒。所述金屬氧化物顆粒可 浸入載體顆粒中或浸在載體顆粒上。金屬氧化物可任選地選自CuO、ZnO、高錳酸鉀或堿性 碳酸銅(II) [CuCO3 · Cu(OH)2]。所述載體顆?？扇芜x地具有大約10至250微米或者40至 250微米的第二空氣動力直徑。在進一步任選的方法中，可將洗滌介質(zhì)加熱至大約150°C以 上的溫度，并可將氧化氣體流經(jīng)過洗滌介質(zhì)，從而通過將表面金屬陰離子配合物轉(zhuǎn)化為一 種或多種揮發(fā)性物種來再生洗滌介質(zhì)。反應(yīng)性顆粒可任選地包括一種或多種與包含堿的氣 相反應(yīng)性化合物反應(yīng)的酸。在另一相關(guān)的實施方案中，制備洗滌介質(zhì)的方法包括結(jié)合第一空氣動力直徑為大 約250納米以下的金屬氧化物納米顆粒和具有大于第一空氣動力直徑的第二空氣動力直 徑的載體顆粒以形成洗滌介質(zhì)混合物，以及攪拌該洗滌介質(zhì)混合物足夠的時間以使得金屬 氧化物納米顆粒浸入載體顆粒中或浸在載體顆粒上。在該實施方案的任選變體中，洗滌介 質(zhì)混合物與溶劑的漿料可在攪拌之前形成。在攪拌之后，可任選地加熱所述漿料以除去溶 齊U。所述第二空氣動力直徑可為大約10至250微米，或者為40至250微米。在另一相關(guān)的實施方案中，所述組合物包括空氣動力直徑為大約250納米以下的 金屬氧化物顆粒。金屬氧化物顆粒在大約100°c以下的溫度下與一種或多種酸性氣體反應(yīng) 以在金屬氧化物顆粒表面上形成金屬陰離子產(chǎn)物。所述組合物也可包括空氣動力直徑為大 約10至250微米，或者為40至250微米的載體顆粒。所述載體顆粒包括用金屬氧化物顆 粒浸漬的多孔材料。金屬陰離子產(chǎn)物在氧化氣體的存在下，在150°C以上的溫度下可任選地 轉(zhuǎn)化為揮發(fā)性化合物。所述金屬氧化物顆?？扇芜x地通過靜電力或范德華力吸附至載體顆 粒。在附圖和如下的描述中闡明了本文描述的主題的一個或多個變體的細節(jié)。本文描 述的主題的其他特征和優(yōu)點將通過說明書和附圖以及權(quán)利要求書而顯而易見。


引入并構(gòu)成本說明書一部分的附圖顯示了本文公開的主題的某些方面，并與說明 書一起幫助解釋與公開的具體實施方案相關(guān)的某些原理。在附圖中，圖1為說明降低氣體混合物中反應(yīng)性化合物的濃度的方法的工藝流程圖；圖2為說明分析氣體混合物或氣流中反應(yīng)性化合物的濃度的方法的工藝流程圖3為說明制備洗滌介質(zhì)的方法的工藝流程圖；圖4為說明與當(dāng)前公開的主題結(jié)合使用的光譜分析系統(tǒng)的示意圖；以及圖5為說明與當(dāng)前公開的主題結(jié)合使用的第二光譜分析系統(tǒng)的示意圖。
具體實施例方式當(dāng)前公開的主題，除了其他潛在的優(yōu)勢外，提供了涉及通過生成非揮發(fā)性或更易 于去除的產(chǎn)物(例如固體、吸附相化合物、液體等)的表面反應(yīng)除去或降低氣相反應(yīng)物濃度 的裝置、系統(tǒng)、方法、技術(shù)和/或制品，所述氣相反應(yīng)物包括例如可充當(dāng)化學(xué)堿或化學(xué)酸的 那些，潛在地包括但不限于H2S、HC1、HF、NH3等。能夠潛在地提供的一個或多個優(yōu)勢和/或 優(yōu)點，其包括但不限于除去或大幅降低目標氣體的濃度而不會生成不希望的化合物，不會 引起移動洗滌介質(zhì)的流體化，不會使洗滌介質(zhì)遷移至流動氣流中。其他潛在的優(yōu)勢可包括 延長的操作壽命而無需頻繁或定期的維護或更換。所用洗滌介質(zhì)可以非常便宜，并易于制 造和準備使用。另一優(yōu)點可包括在大約100°c以下，或者在大約85°C以下或大約-20°c至 60°C的低溫下有效除去各個目標氣體。此外，各個反應(yīng)性痕量化合物的再生或再釋放，以及 洗滌介質(zhì)的再生成易于在合適的高溫氣氛下完成。固態(tài)洗滌材料的使用還可避免或減少洗 滌材料與用于構(gòu)造洗滌設(shè)備的材料和/或易于腐蝕的系統(tǒng)的其他組分之間發(fā)生不合意的 相互作用，或者與通常使用的濕洗滌材料發(fā)生的其他不合意的化學(xué)反應(yīng)。納米顆粒金屬氧化物代表高度反應(yīng)性的一類化合物，其能有效并選擇性地除去氣 體流中的酸性痕量(例如大約1，OOOppmv以下)組分。納米顆粒通常定義為空氣動力直 徑(dp-如下定義)為大約100納米以下，或者~為250納米以下的顆粒。納米尺度的這些 材料能夠使得反應(yīng)在室溫下有效進行，而不是在體相材料足夠快速反應(yīng)所必須的高溫下進 行。低溫反應(yīng)性材料的可用性表現(xiàn)出顯著進展，特別是在使用高溫需要關(guān)注安全或其他操 作因素的應(yīng)用中。此外，不要求溫度控制的洗滌的降低的復(fù)雜性在某些應(yīng)用中是合意的。根據(jù)如圖1的工藝流程圖100中所示的一個實施方案，反應(yīng)性化合物，例如H2S、 HC1、HF或NH3可從包含一種或多種主要或背景組分和一種或多種反應(yīng)性化合物的氣流或混 合物中選擇性地除去。在104中，將氣體與如下所述的那些洗滌介質(zhì)接觸。該接觸可任選 地通過首先在102將氣體流入包含洗滌介質(zhì)的洗滌單元來完成。在106中，含有降低濃度 的反應(yīng)性化合物的經(jīng)洗滌氣體可從洗滌單元中移出。所述洗滌介質(zhì)可任選地為多于一種介 質(zhì)的混合物。在104中的接觸時間可有利地為大約0. 1秒至10秒，或者為大約1秒至10 秒。接觸時間可通過分批法或者通過連續(xù)反應(yīng)器布置(例如平推流或者連續(xù)流攪拌釜反應(yīng) 器)來獲得。所述介質(zhì)可以任選地包括納米尺度反應(yīng)物顆粒，或者附著于宏觀尺度的載體 顆粒(例如砂子、氧化鋁、二氧化硅、埃洛石納米粘土等)的這種納米尺度反應(yīng)物顆粒。在 一個實施例中所述反應(yīng)物顆?？砂ㄒ环N或多種金屬氧化物。已經(jīng)發(fā)現(xiàn)金屬氧化物基洗滌 介質(zhì)可有效地除去表現(xiàn)為路易斯酸的反應(yīng)性氣體。在其他實施方案中，氨或其他路易斯堿 氣相化合物可使用包括例如磷酸(H3PO3)的固體酸顆粒的洗滌介質(zhì)而從氣相中洗滌。這些 酸顆?？梢匀芜x地具有大約10納米至1厘米的空氣動力直徑。固相酸可用作離散的均勻 顆粒，或者用作涂布在較大載體顆粒(例如金屬氧化物顆粒)上的小顆粒。如果兩種或兩種以上化合物與載體顆粒一起使用，則一種或多種金屬氧化物納米 顆粒和/或固體酸顆?？勺鳛樵谳d體顆粒的某些部分
(從0%至100%)上的不均勻涂層，或者作為在載體顆粒的某些部分上的均勻涂層而提供。洗滌介質(zhì)也可任選地包括用于除去氨和其他堿性化合物的固相酸顆粒與用于除 去酸性化合物的任選地負載在載體顆粒上的金屬氧化物納米顆粒的混合物。在一些變體 中，反應(yīng)性顆?？赏ㄟ^靜電相互作用或者范德華力附著在載體顆粒上。在圖1的110和112中，洗滌介質(zhì)可任選地被再生。該過程可包括在110中升高 洗滌介質(zhì)的溫度。高溫可任選地為大約150°C以上，大約150°C至800°C，或者大約150°C至 250°C。在112中，氧化氣體與洗滌介質(zhì)接觸。在酸性氣體的洗滌過程中，位于金屬氧化物 納米顆粒上的金屬氧化物轉(zhuǎn)化為金屬陰離子表面化合物。例如，對于使用氧化銅(CuO)洗 滌硫化氫(H2S),在低溫操作過程中發(fā)生如下反應(yīng)
<formula>formula see original document page 8</formula>在高溫下，在例如高濃度氧的氧化劑的存在下，該過程可如下反向進行
<formula>formula see original document page 8</formula>在再生過程中使用極限溫度會導(dǎo)致生成氣體的氧化。例如，在反應(yīng)式2中的過程 導(dǎo)致形成二氧化硫(SO2)或三氧化硫(SO3)。由于氧化的硫化合物，例如SO2和SO3相比于 H2S更易于通過濕洗滌技術(shù)去除，因此洗滌材料的高溫再生在某些應(yīng)用中是有利的。圖2也顯示了包括一種方法的任選實施方案，其中，經(jīng)洗滌的氣體在差分吸收光 譜測量中使用。除了在102至106中除去或降低反應(yīng)性化合物的濃度外，在210中，對經(jīng) 洗滌氣體進行光譜分析以獲得氣體混合物的背景吸收光譜。在212中，第二光譜測量在 氣體混合物的未洗滌樣品上進行。然后在214中，在差分吸收計算中合并這兩個光譜測 量以確定氣體混合物中的反應(yīng)性化合物的濃度。在同時待決和共有的美國專利申請序號 No. 12/101,890中公開了有關(guān)反應(yīng)性化合物的差分吸收測量的更多細節(jié)，在此引入其全部 內(nèi)容作為參考。在一個實施方案中，納米尺度的CuO顆粒可用于從混合的碳氫化合物、惰性氣體、 空氣、氧氣、氮氣、一氧化碳、二氧化碳、氫氟烴、氫氯氟烴和/或氫氯烴氣流的流中除去h2S。 在室溫下，即使洗滌接觸時間在大約1秒以下，氣態(tài)H2S可定量或接近定量地被轉(zhuǎn)化為非揮 發(fā)性化合物，由此從流動氣流中將其除去?？墒褂闷渌{米尺度金屬氧化物，包括但不限于 Zn0、Fe304，和納米尺度的混合金屬氧化物，例如CuZnFe2O4、NiOCoO和NiZnFe2O4中的一種或 多種。如上所述，這些納米顆?？扇芜x地懸浮在宏觀尺度的載體(例如氧化鋁、二氧化硅或 類似的惰性顆粒)上。通過提供在大得多的載體顆粒上作為納米顆粒的表面涂層的金屬氧化物，可獲得 金屬氧化物納米顆粒的表面積對體積的高比值，同時保持足夠的顆粒尺寸以避免或至少最 小化洗滌顆粒的懸浮及在流動氣流中的潛在夾帶。以下參照球形顆粒說明該效果。但是， 應(yīng)該注意的是本文所述的洗滌材料，無論是納米顆粒還是納米顆粒附著的載體顆粒，在形 狀上都無需是球形的。本文提及的涉及顆粒直徑或球體的其他特性的顆粒尺寸應(yīng)該理解為涵蓋了球體 或近球體顆粒以及具有不規(guī)則尺寸的那些顆粒。空氣動力直徑為在例如空氣的粘性物質(zhì)中 顆粒的物理性質(zhì)。例如本文所述的那些顆?？删哂胁灰?guī)則的形狀，其具有難以測量和表征的實際幾何直徑?？諝鈩恿χ睆綖轭w粒的空氣動力學(xué)行為的一種表示，所述顆粒就如具有 單位密度和等于空氣動力直徑的直徑的完美球體。因此，本文提及的所有顆粒直徑可被解 讀為是指實際直徑(對于球體)或空氣動力直徑(對于非球體或其他不規(guī)則形狀體)。金屬氧化物的固體球體具有大約如下的體積(V)<formula>formula see original document page 9</formula>(3)其中dp為球體的直徑，具有如下的質(zhì)量(M)<formula>formula see original document page 9</formula>(4)其中ρ是金屬氧化物的密度，具有如下的表面積(SA)SA = π dp2(5)以及具有如下的表面積對質(zhì)量的比值SA/M = 6/ P dp(6)如方程式6所示，球體的表面積對質(zhì)量的比值與顆粒直徑成反比。這樣，當(dāng)dp下 降時，由于更多的顆粒質(zhì)量在其表面上，因此在球體表面可獲得更多的金屬氧化物質(zhì)量以 與氣相反應(yīng)物反應(yīng)。當(dāng)反應(yīng)物顆粒尺寸降至納米尺寸時，對于某些材料，例如本文所述的那 些材料，能夠發(fā)生表面反應(yīng)活性的額外增加。但是，在某些實施方案中使用非常小的顆粒會 表現(xiàn)出操作上的問題在流動流體(例如氣流)中夾帶這樣的球體，和/或非常小的顆粒凝 聚成較大的顆粒。使用非常小的洗滌顆粒還會導(dǎo)致流動氣流壓降的不合意的增加。通常，在垂直向上(與重力方向相反)流動的氣流中夾帶顆粒的趨勢可通過比較 由移動氣體施加在顆粒上的曳力(Fd)與施加在顆粒上的重力Fe來進行評估。重力簡單表 示如下Fg = M · g(7)其中g(shù)為重力加速度。通過將方程式4代入方程式7，可以看出Fe正比于顆粒直 徑(dp)的三次方并正比于材料的密度。顆粒上的曳力，F(xiàn)D，是由斯托克斯定律得到的更復(fù)雜 的函數(shù)，可由下式表示pD =jCD-p-dp2-Vg2(8)其中Vg為氣流的速度(體積流速除以氣體經(jīng)其流動的導(dǎo)管的橫截面積)，且Cd為 經(jīng)驗確定的曳力系數(shù)。Cd的值可隨移動流體中慣性力與粘性力的比值而變化。該比值經(jīng)常 表示為流體力學(xué)中的雷諾數(shù)(Re)，如下所示Re = Vg · L/v(9)其中，L為系統(tǒng)的長度特性，且ν為流體運動粘度(流體的密度與動態(tài)粘度的 比值)。為了表征氣流中顆粒上的曳力，顆粒的直徑或空氣動力直徑(dp)可用作特征 長度(L)。氣體的運動粘度取決于氣體組成和溫度。例如，對于25°C下的空氣，ν = ι. sexicrW—1。已經(jīng)發(fā)現(xiàn)曳力系數(shù)在雷諾數(shù)為在大約500以下的范圍內(nèi)近似地隨雷諾數(shù) 的某負冪(因此，隨dp的某負冪)而變化。對于某一體系而言，當(dāng)雷諾數(shù)增加時，Cd對于 Re(因此對于dp)的依賴性降低直至Cd接近常數(shù)。由方程式9可見，雷諾數(shù)隨L(dp)或\ 的增加而增加。例如，在以2m s—1流動的氣流中(對應(yīng)于在50厘米直徑的環(huán)狀導(dǎo)管中大約 0. 4m3 s—1或eLmirT1的體積流速)的空氣動力直徑為1毫米的顆粒具有大約130的雷諾數(shù)。減少流速或球體直徑會成比例地降低Re。再次參見方程式8，并假定Cd為恒定值或者Cd與顆粒的空氣動力直徑(dp)成反比關(guān)系，由此可見在移動氣流中顆粒上的曳力(Fd)正比于空氣動力直徑(dp)的二次冪或 更小次冪。因此，對于具有給定密度的材料的顆粒，傾向于促進顆粒被夾帶或流體化至移 動氣流的曳力相比于傾向于促進顆粒沉降的重力而言，隨著空氣動力直徑的降低下降得更 緩慢。因此，雖然降低洗滌介質(zhì)的顆粒的空氣動力直徑通常會增加介質(zhì)的可利用表面積以 與氣流中的反應(yīng)性氣體反應(yīng)，該技術(shù)還會潛在地促進使得顆粒更易于懸浮在氣流中的不良 副作用。在各個實施方案中，經(jīng)過洗滌單元的氣流方向可為向下的(重力的方向)，和/或 可提供一個或多個過濾器、玻璃棉塞或其他相當(dāng)?shù)牟牧弦怨潭ㄏ礈旖橘|(zhì)。包含本文所述的 洗滌介質(zhì)的洗滌器可以流動方向為任意取向(從氣流直接向上(與重力相反)至直接向下 (與重力相同))和以所有洗滌器之間的角度進行排布。使用納米顆粒的載體介質(zhì)是解決納米顆粒潛在地夾帶在被處理的氣流中的問題 的有益方法。在一個實施方案中，如圖3的工藝流程圖300所示，氧化鋁、二氧化硅，或者其 他一些多孔的、相對高表面積的材料的載體顆?？捎眉{米顆粒浸漬。在302中，浸漬過程包 括結(jié)合金屬氧化物納米顆粒和載體介質(zhì)的較大顆粒。在306中，攪拌(例如通過在密封容 器中搖動)混合物足夠的時間以使浸漬發(fā)生。對于干燥過程，搖動可進行1分鐘以上，或者 進行大約5分鐘以上。任選地，使用濕沉淀法進行浸漬，其中納米顆粒及它們的載體的含水 或醇漿料在減壓下蒸發(fā)至干燥。在該變體中，在304中，形成納米顆粒及載體顆粒的漿料。 在310中，可任選地加熱納米顆粒與載體顆粒的混合物。如果使用濕浸漬法，則該加熱可任 選地在312中繼續(xù)進行足以去除漿料的液體部分的時間。在一個實施例中，將氧化鋁顆粒加入在塑料或其他容器中的CuO納米粉末中，并 搖動一段時間。將氧化鋁加入CuO納米粉末中并在容器中一起搖動超過一分鐘是本技術(shù)的 一個實施例。在另一變體中，緩慢加熱Fe3O4納米顆粒和二氧化硅的含水漿料達數(shù)小時以除 去液體為這樣的濕沉淀技術(shù)的一個實施例。濕沉淀技術(shù)可導(dǎo)致納米顆粒在載體顆粒表面的 更均勻涂布。在溶液中會發(fā)生納米顆粒的一些附聚。但是，納米顆粒的小簇可以提供具有 與未附聚的納米顆粒相似的反應(yīng)活性的另外的表面積。在某些實施例中，濕沉淀技術(shù)的另 一潛在益處在于在沉淀的納米顆粒與載體顆粒之間產(chǎn)生較強的相互作用，該相互作用對于 反應(yīng)活性具有有益的效果，因為載體顆粒能夠用作在氣相反應(yīng)性氣體轉(zhuǎn)化為非揮發(fā)性化合 物(例如鹽)的過程中發(fā)生的氧化還原反應(yīng)的剩余電子胼(sink)和/或源。可使用對于待處理的氣流的主要組分為惰性的或接近惰性的載體顆粒材料以避 免與在載體顆粒上或載體顆粒中的這些主要組分發(fā)生反應(yīng)，吸附至這些主要組分，或吸收 這些主要組分。本文所述使用的載體顆粒的空氣動力直徑為大約1至10，000微米，或者空 氣動力顆粒直徑為大約10至10，000微米。在一些變體中，載體顆粒的空氣動力直徑為大 約10至250微米(對應(yīng)于60-325目分離)，或者為大約40至250微米。在一些變體中，金 屬氧化物與載體顆粒的重量比為大約1至3，從而使得洗滌介質(zhì)為大約25重量％金屬氧化 物。在其他變體中，金屬氧化物與載體顆粒的質(zhì)量比為大約20%至30%，大約15%至35%， 或者大約至100%。金屬氧化物反應(yīng)物顆粒在載體顆粒上的高表面積覆蓋度與附著于載體顆粒的較 大的反應(yīng)物顆粒相比能夠提供多得多的反應(yīng)位點數(shù)目。大量的反應(yīng)位點能夠促進目標化合物非常高效率的除去以及更快的反應(yīng)動力學(xué)。如此，與較大的金屬氧化物顆粒相比，需要較少的金屬氧化物以除去特定量的目標化合物。此外，可以使用較小總體積的洗滌介質(zhì)，由此 降低系統(tǒng)的洗滌器部分的尺寸和費用。目前主題的其他可能的用途包括但不限于從未與檢 測系統(tǒng)相連的氣流中除去目標化合物，從化學(xué)反應(yīng)器中捕獲目標化合物，或者作為屏障以 防止化合物從一個容器遷移至另一容器。使用CuO納米尺度顆粒(特別是當(dāng)這些顆粒懸浮在氧化鋁、二氧化硅或類似的相 對惰性的高表面積材料的宏觀尺度載體顆粒中時)顯示出在室溫或接近室溫或其他類似 的溫和反應(yīng)溫度下從混合的碳氫化合物、空氣、氧氣、氮氣、一氧化碳、二氧化碳、氫氟烴、氫 氯氟烴和/或氫氯烴的流中選擇性地除去氣態(tài)的酸性痕量化合物(例如H2S、HF或HCl)的 高效率。本文所述的洗滌材料可任選地在大約-20°C至60°C，大約0°C至40°C，或者在大約 85°C以下，或者在大約100°C以下的溫度下使用。用納米尺度的CuO獲得的去除效率相比 于用典型顆粒尺寸的各種市售材料獲得的去除效率高很多，所述市售材料包括標準尺寸的 Cu0、Zn0、高錳酸鉀和堿性碳酸銅(II) [CuCO3 ·Cu (OH)2]，其能夠與氣相H2S反應(yīng)生成非揮發(fā) 性硫鹽，暴露于HCl生成氯化物鹽，和/或暴露于HF生成氟化物鹽。用堿性載體顆粒(例 如堿性氧化鋁載體顆粒)也可獲得優(yōu)良的去除效率。當(dāng)洗滌器與敏感的分析裝置(例如可 調(diào)二極管激光光譜儀)結(jié)合使用時，較高的去除效率會轉(zhuǎn)化為延長的洗滌場操作壽命、較 低的總壽命成本、較低的洗滌材料成本和較高的檢測靈敏度。除去目標化合物可任選地在室溫下完成而無需借助加熱，且沒有氣流的過度溫度 增加(例如由于強放熱化學(xué)反應(yīng))，不會生成其他不需要的化合物，不會引起不需要的介質(zhì) 流體化，不會改變背景氣流(除非選擇性地除去目標痕量化合物)，不會使洗滌介質(zhì)遷移至 氣流中。在一個變體中，可將目前的主題用于配置以檢測目標化合物(洗滌材料為其而設(shè) 計)的存在或濃度的系統(tǒng)中，或者用于含有希望具有低量目標化合物的氣流的系統(tǒng)中。這 樣的洗滌器可有利地為大約1毫米至10米長或更長，并具有大約1平方米至10，000平方 米或更大的橫截面積。必要時調(diào)整流速以滿足應(yīng)用-特定的流動要求、氣流的流體動力學(xué)、 洗滌顆粒尺寸、可接受的壓降等。在一個實施例中，目前的主題可用在長為大約6. 5英寸且 內(nèi)直徑為大約1. 87英寸(大約18. 3平方厘米的橫截面積)，并含有大約5. 2英寸深的在氧 化鋁載體顆粒上的納米尺度CuO顆粒床的洗滌罐中。在這樣的洗滌器中，H2S濃度為大約1 至3000ppm或者大約1至500ppm或者大約1至300ppm或者大約0. 1至50ppm的氣體的大 約0. 1至6標準升/分鐘(slpm)或者大約1至6slpm的體積流速可被處理以得到H2S濃 度減少至少10倍的輸出流。隨著與洗滌介質(zhì)的接觸時間增長，氣相反應(yīng)物氣體濃度有可能 降低越多，這可通過改變氣體流過的橫截面積、增加洗滌介質(zhì)床的深度，或者通過降低通過 床的體積流速來實現(xiàn)。洗滌介質(zhì)可任選地包含在Pyrex、熔融石英、Plexiglas或不銹鋼管(其包含合適 的填料和配件)中，以使其易于連接至系統(tǒng)，例如用于檢測目標化合物存在/不存在的系統(tǒng) 或者除去目標化合物的系統(tǒng)。有可能存在不同的體積氣體流，這取決于目前的主題所使用 的用途。根據(jù)本文提供的對顆粒尺寸影響的討論，可通過擴展洗滌器的橫截面積和/或通 過增加載體顆粒的尺寸而設(shè)計較高的氣體流速以減少空氣動力夾帶的機會。痕量分析物的選擇性去除對于在干擾背景氣流中低濃度的痕量分析物的非常敏感的光學(xué)檢測，例如對于利用可調(diào)二極管激光光譜學(xué)的測量是極為重要的。如上所述，可使用洗滌單元(例如本文描述的那些)從用于氣體混合物中的反應(yīng)性氣體的差分吸收計算的 背景樣品中除去反應(yīng)性氣體。圖3和圖4說明了可用于檢測和定量氣體混合物中反應(yīng)性氣 體濃度的樣品分析儀。圖3描繪了具有雙光束排列的分析儀300，其中來自光源304的光束 302被分束器306和鏡子308分成第一光束310和第二光束312，所述第一光束310和第二 光束312分別經(jīng)過包含在第一樣品池314和第二樣品池316中的氣體。第一樣品池314包 含處理為如圖1所提到的背景樣品的氣體混合物的第一樣品。該第一或背景樣品可通過利 用洗滌單元320除去或降低反應(yīng)性氣體濃度制得。第二樣品池316包含未洗滌的氣體混合 物的第二樣品。第一光束310被引導(dǎo)通過第一樣品池314，第二光束312被引導(dǎo)通過第二樣 品池316，第二樣品池316與第一樣品池314具有相同的光路長度。除了在存在于氣體混 合物中的濃度下的反應(yīng)性氣體外，第二樣品還包含在第一樣品(例如背景樣品)中發(fā)現(xiàn)的 組分。在操作中，流入分析儀300的氣體在第一樣品池314和第二樣品池316之間被分開。 這可通過流量分配器322或其他用于在兩個通道間分配氣流的等同裝置來完成。流入第二 樣品池316的氣體經(jīng)過洗滌單元320，所述洗滌單元320降低來自氣體混合物的反應(yīng)性氣 體的濃度以制得第一背景樣品。取決于分析儀300的構(gòu)造，入射光可經(jīng)過第一窗口 324，如 圖3所示。在每個樣品池中的氣體可吸收部分束流強度，然后第一光束310和第二光束312 分別撞擊第一檢測器326和第二檢測器330。第一檢測器326和第二檢測器330每個可以 為定量在檢測器的表面或孔入射的光強度的設(shè)備。在一些具體實施方案中，檢測器326和 330可為光電檢測器，包括但不限于砷化銦鎵(InGaAs)、砷化銦(InAs)、硅(Si)或鍺(Ge) 光電二極管；碲鎘汞(MCT)或硫化鉛(PbS)光電檢測器；或者對400至50000納米波長范 圍的光敏感的另一光電檢測器。取決于構(gòu)造，光束可通過第二窗口 332而離開第一和第二 樣品池。如圖3所示的實施例描繪了單程構(gòu)造的第一和第二樣品池，其中光束經(jīng)第一窗口 324進入各自的樣品池，通過包含在每個樣品池中的氣體，并經(jīng)第二窗口 332離開各自的樣 品池。包括經(jīng)過樣品池的多程光束的其他構(gòu)造也在公開的范圍內(nèi)。第一檢測器326將撞擊它并由此通過第一樣品池314的第一光束的強度定量為波 長的函數(shù)。類似地，第二檢測器330將撞擊它并由此通過第二樣品池316的第二光束的強 度定量為波長的函數(shù)。如此，第一檢測器326定量第一樣品(在該實施例中為洗滌的背景 樣品)的穿透強度，第二檢測器330定量未洗滌的第二樣品的穿透強度。得自第一檢測器 326和第二檢測其330的數(shù)據(jù)傳至例如微處理器的控制單元334，該控制單元334記錄和/ 或處理來自檢測器的數(shù)據(jù)以生成差分光譜，由該光譜可計算第二樣品中的反應(yīng)性氣體的濃 度。反應(yīng)性氣體的濃度取決于反應(yīng)性氣體分子的摩爾分數(shù)以及被測量氣體混合物的溫度和 壓力。因此，監(jiān)測和/或控制在第一樣品池314和第二樣品池316中的溫度和壓力。為解決檢測器漂移及其他潛在的人工產(chǎn)物，某些變化可定期記錄不含氣體的每個 樣品池的吸收光譜以確定檢測器的暗電流“零點”或定期地反轉(zhuǎn)流動以使得第一樣品池414 被提供未洗滌的氣體，第二樣品池被提供經(jīng)洗滌的背景樣品。在某些實施方案中，光源404可在基本上對應(yīng)于反應(yīng)性氣體吸收譜線的光譜非常 窄的波長下操作，此時氣體混合物的背景組合物發(fā)生最小的吸收，因此由于激光的極高光 譜純度(窄的譜線寬度)而最小化干擾的影響。目前的系統(tǒng)可引入激光器作為其光源，發(fā) 射400納米至20，000納米的波長?？墒褂冒l(fā)射的光波長為400納米至3000納米的可調(diào)二極管激光器。此外，還可使用發(fā)射的光波長為4000納米至20，000納米的量子級聯(lián)激光器(例如由 J. Faist, F. Carpasso, D. L. Sivco, A. L. Hutchinson, S. N. G. Chu 禾口 k. Y. Cho, Appl. Phys. Lett. 72,680(1998)描述的那些，在此引入其內(nèi)容作為參考)?；蛘撸庾V窄光源也可 通過合適激光器的非線性差分及和頻混合進行構(gòu)造。但是，非線性混頻是光學(xué)復(fù)雜的，且對 于實際商業(yè)應(yīng)用而言過于昂貴?；蛘撸墒褂蒙募す馄?，但是這樣的激光器由于其相對大 的物理尺寸、高能量消耗、高維修要求、需要低溫冷卻和費用而不總是適合用于商業(yè)領(lǐng)域的裝置。
光源404可任選地為單頻二極管激光器或在目標波長發(fā)射且在發(fā)現(xiàn)目標波長的 頻率或波長范圍可掃描的其他光源。目標波長的示例性例子公開如下。也可使用反應(yīng)性 氣體分子具有強吸收譜線，且來自氣體混合物的背景組合物中其他氣體物種(例如CH4、H20 和CO2)的干擾吸收相對較弱的其他波長?；蛘?，光源404可任選地為量子級聯(lián)激光器等。 在一些變體中，可通過改變注入電流并保持激光器溫度為常數(shù)來使得可調(diào)二極管激光器光 源404的波長掃描反應(yīng)性氣體吸收特征。在某些實施方案中，可通過使激光器與熱電冷卻 器(Peltier冷卻器)密切接觸來控制激光器溫度，其溫度用熱敏電阻測量并用反饋電路控 制。由于除去了背景樣品中的反應(yīng)性氣體，光源304可在400納米至20，000納米之間 的任何反應(yīng)性氣體吸收譜線波長下操作。在一個實施方案中，可使用1500納米至1610納 米，包括但不限于1567納米、1569. 9納米、1574. 5納米、1576. 3納米、1578. 1納米、1581. 3 納米、1582. 1納米、1589. 2納米、1589. 8納米、1590納米和1601. 3納米的在經(jīng)濟上有利的 無線電通訊波段中的激光分析H2S。其他用于分析硫化氫的潛在有利的激光波長包括但不 限于在同時待決的美國專利申請No. 12/101，890中公開的那些，在此引入其公開內(nèi)容作為 參考。圖5描述了具有單光束排列的分析儀500。在樣品池502中，來自光源506(其與 圖4中的光源404具有相同的特征)的光束504交替照射經(jīng)洗滌的第一樣品和未洗滌的第 二樣品。分別記錄第一樣品(經(jīng)洗滌的背景樣品)和第二樣品(未洗滌)的光譜。對于流 動系統(tǒng)，該過程可對在樣品池502中交替分析的多個樣品和多個背景樣品連續(xù)、接近連續(xù) 和順序地進行。圖5中的分析儀500包括通過例如一對多路閥514 (其任選地為電磁閥或氣 動閥)與樣品池502的氣體入口 512串聯(lián)的洗滌單元510。第二樣品不經(jīng)過洗滌單元510， 并因此保留了存在于被測量的氣體混合物中的反應(yīng)性氣體濃度。在如圖5所示的分析儀500的操作中，氣體可通過適當(dāng)操作二通閥514或者直接 地或者經(jīng)由洗滌單元510傳送至樣品池入口 512。檢測器516將撞擊它并由此通過樣品池 502的光束404的強度定量為波長的函數(shù)。這樣，當(dāng)經(jīng)過洗滌單元以降低其反應(yīng)性氣體濃度 的第一樣品在樣品池502中時，檢測器516定量第一樣品(在該實施例中為經(jīng)洗滌的背景 或參考氣體)的穿透強度。當(dāng)氣體直接流入樣品池而不經(jīng)過洗滌單元510時，檢測器516定 量包含初始反應(yīng)性氣體濃度的第二樣品的穿透強度。檢測器516可為如上所述的那些檢測 器426和430中的一種。來自檢測器516的信號傳至與圖4中的處理器434類似操作的處 理器426。與圖4 一樣，來自光源506的光504可經(jīng)由窗口 520和522穿過樣品池502。在 樣品池中的多程光504也能用于延長吸收路徑長度。氣體經(jīng)由出口 524流出樣品池502。在其他實施方案中，除去H2S對于防止有害的H2S直接排放至環(huán)境中或者源自燃燒過程的二氧化硫(SO2)的排放也是重要的。在天然氣流中的H2S的痕量級(例如大約4ppmv 以下)檢測對于必須保持H2S水平(tarifflevels)在4ppmv以下，并由此將通過燃燒天然 氣(以用于發(fā)電)和廣泛傳播的家庭取暖、烹飪等所產(chǎn)生的SO2的排放最小化的應(yīng)用是重 要的?？刂茻捰蛷S燃料氣體中H2S的排放對于保持煉油應(yīng)用中的H2S排放低于可應(yīng)用的規(guī) 定限度也是重要的。如果不選擇性地洗滌H2S,則極大地損害例如通過差分光譜技術(shù)獲得的 敏感檢測。差分光譜通常通過從參考氣流中除去目標化合物，然后測量參考流以及未洗滌 氣流的吸收進行操作。比較兩個吸收值以計算目標化合物的吸收。該技術(shù)在例如煉油廠燃 料氣流(其可具有多個重疊的背景分析物濃度，所述濃度容易快速并隨機地改變)中非常 有用。在其他實施例和應(yīng)用中，HCl的有效除去對于防止有害的環(huán)境排放以及保護某些 昂貴的催化劑也是重要的。例如NH3的堿性(堿的)目標化合物也能通過利用目前的主題并引入能夠與堿 性反應(yīng)物形成非揮發(fā)性鹽或其他非揮發(fā)性化學(xué)化合物的洗滌材料而除去。用于除去這樣 的堿性化合物的洗滌材料包括但不限于粘土，例如活化的酸性氧化鋁、二氧化硅、焦磷酸硅 (SiP2O7),和磷酸硅(Si3(PO4)4)；有機酸，例如對甲苯磺酸(C7H8O3S)和檸檬酸(C6H8O7)；和無 機酸，例如亞磷酸(H3PO3)、磷酸(H3PO4)和硫酸(H2SO4)15當(dāng)洗滌材料以非固相，例如H2S04、 H3PO4存在時，洗滌材料可吸附在例如二氧化硅、氧化鋁、砂子或埃洛石納米粘土的固體載體 顆粒上。這樣的載體顆?？膳c如上所述的用于負載金屬氧化物催化劑的那些具有相似的尺 寸和性質(zhì)。當(dāng)洗滌材料為固體時，其可單獨使用或者吸附至固體載體上或者與固體載體結(jié) 合使用。在某些實施方案中，用于從氣體混合物中除去氨和其他堿性氣體的固相酸洗滌顆 ?？梢耘c用于除去酸性氣體的金屬氧化物顆粒具有相似的尺度。例如，固相酸顆粒可具有 大約250納米以下，或者大約100納米以下的空氣動力直徑。在其他實施方案中，洗滌材料 具有大約10納米至1厘米的空氣動力直徑。在其他實施方案中，固相酸洗滌顆粒可以與如 上所述的載體顆粒具有相似的尺度，例如為大約1至10，000微米，或者為大約10至10，000 微米。在一個實施方案中，洗滌材料可以包括20重量％的負載在二氧化硅載體顆粒上的 H3PO3。在以上描述中給出的實施方案并不代表與本文描述的主題相符合的所有實施方 案。相反地，它們僅是符合與所述主題相關(guān)方面的一些實施例。只要有可能，在所有附圖中 使用相同的附圖標記表示相同或相似的部分。雖然在上文詳細地描述了少數(shù)變體，但是其 他改變也是可能的。特別地，除了本文描述的那些之外，還可以提供進一步的特征和/或變 體。例如，如上所述的實施方案可針對所公開的特征的各種結(jié)合和變形，和/或如上公開的 數(shù)個進一步特征的結(jié)合和變形。此外，在附圖中描繪并在本文描述的邏輯流程并不要求所 示的特定順序，或者相繼次序，以達到合意的結(jié)果。其他具體實施方案也在權(quán)利要求書的范 圍內(nèi)。
權(quán)利要求
一種方法，其包括使得氣體混合物與洗滌介質(zhì)接觸，所述氣體混合物包括反應(yīng)性化合物和一種或多種背景化合物，所述洗滌介質(zhì)包括與反應(yīng)性化合物反應(yīng)以將該反應(yīng)性化合物轉(zhuǎn)化為一種或多種非揮發(fā)性產(chǎn)物的反應(yīng)性物質(zhì)的顆粒，所述反應(yīng)性化合物包括氣相酸或氣相堿。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的方法，其中所述接觸保持至少大約1秒。
3.根據(jù)權(quán)利要求1至2中任一項所述的方法，其中所述洗滌介質(zhì)保持在大約100°C以 下的溫度下。
4.根據(jù)權(quán)利要求1至2中任一項所述的方法，其中所述洗滌介質(zhì)保持在大約-20°C至 85 °C的溫度下。
5.根據(jù)權(quán)利要求1至2中任一項所述的方法，其中所述洗滌介質(zhì)保持在大約-20°C至 60°C的溫度下。
6.根據(jù)權(quán)利要求1至5中任一項所述的方法，其進一步包括 使第一體積的氣體混合物流入包含洗滌介質(zhì)的洗滌單元；以及使所述第一體積流出洗滌單元，該第一體積包含相對于氣體混合物大幅降低的反應(yīng)性 化合物濃度。
7.根據(jù)權(quán)利要求6所述的方法，其中在大約0.1至6SLPM的流速下進行流動。
8.根據(jù)權(quán)利要求6所述的方法，其進一步包括使經(jīng)洗滌的氣體混合物從洗滌單元流至光譜分析室； 獲得經(jīng)洗滌的氣體混合物的第一吸光度測量；以及由第一吸光度測量和第二吸光度測量計算差分吸光度測量，所述第二吸光度測量由未 經(jīng)過洗滌單元的第二體積的氣體混合物獲得。
9.根據(jù)權(quán)利要求1至8中任一項所述的方法，其中所述反應(yīng)性化合物為氣相酸，且反應(yīng) 性顆粒包括第一空氣動力直徑為大約250納米以下的金屬氧化物顆粒，該金屬氧化物顆粒 與氣相酸發(fā)生一種或多種表面反應(yīng)以在金屬氧化物顆粒表面上形成一種或多種金屬陰離 子配合物。
10.根據(jù)權(quán)利要求9所述的方法，其中所述金屬氧化物顆粒具有大約100納米以下的第一空氣動力直徑。
11.根據(jù)權(quán)利要求9至10中任一項所述的方法，其中所述反應(yīng)性化合物包括硫化氫、氯 化氫、氟化氫和氨中的一種或多種。
12.根據(jù)權(quán)利要求9至11中任一項所述的方法，其中所述洗滌介質(zhì)進一步包括相對于 一種或多種背景化合物基本上為惰性的載體顆粒，所述金屬氧化物顆粒被浸入載體顆粒中 或浸在載體顆粒上。
13.根據(jù)權(quán)利要求12所述的方法，其中所述載體顆粒具有大約10至250微米的第二空氣動力直徑。
14.根據(jù)權(quán)利要求9至11中任一項所述的方法，其進一步包括 將洗滌介質(zhì)加熱至大約150°C以上的溫度；以及將氧化氣流經(jīng)過洗滌介質(zhì)以通過將表面金屬陰離子配合物轉(zhuǎn)化為一種或多種揮發(fā)性 物種來再生該洗滌介質(zhì)。
15.根據(jù)權(quán)利要求1所述的方法，其中所述反應(yīng)性化合物為氣相堿，且反應(yīng)性顆粒包括酸性顆粒，所述酸性顆粒與氣相堿發(fā)生一種或多種表面反應(yīng)以在酸性顆粒表面上形成一種 或多種表面配合物。
16.一種制備洗滌介質(zhì)的方法，其包括結(jié)合第一空氣動力直徑為大約250納米以下的金屬氧化物納米顆粒和具有大于第一 空氣動力直徑的第二空氣動力直徑的載體顆粒，該結(jié)合形成洗滌介質(zhì)混合物；以及攪拌該洗滌介質(zhì)混合物足夠的時間以使得金屬氧化物納米顆粒浸入載體顆粒中或浸 在載體顆粒上。
17.根據(jù)權(quán)利要求16所述的制備洗滌介質(zhì)的方法，其進一步包括形成洗滌介質(zhì)混合物 與溶劑的漿料，所述漿料在攪拌之前形成。
18.根據(jù)權(quán)利要求16所述的制備洗滌介質(zhì)的方法，其進一步包括在攪拌之后加熱所述 漿料以除去溶劑。
19.根據(jù)權(quán)利要求16至17中任一項所述的制備洗滌介質(zhì)的方法，其中所述第二空氣動 力直徑為大約10至250微米。
20.一種裝置，其包括洗滌單元，其含有內(nèi)體積并包括連接至氣體進氣流的入口和內(nèi)體積中的氣體經(jīng)其被凈 化的出口 ；洗滌材料，其包含反應(yīng)性顆粒，所述反應(yīng)性顆粒包括與氣相反應(yīng)性化合物在大約100°c 以下的洗滌溫度下反應(yīng)以形成非揮發(fā)性表面產(chǎn)物的材料，所述洗滌材料安置在所述洗滌單 元的內(nèi)體積中。
21.根據(jù)權(quán)利要求20所述的裝置，其中所述反應(yīng)性顆粒的空氣動力直徑為大約250納 米以下，且其中所述洗滌材料進一步包括第二空氣動力直徑為大約10至250微米的載體顆 粒，所述載體顆粒負載浸入載體顆粒中或浸在載體顆粒上的反應(yīng)性顆粒。
22.根據(jù)權(quán)利要求21所述的裝置，其中所述反應(yīng)性顆粒通過靜電力和/或范德華力附 著于或吸收至載體顆粒。
23.根據(jù)權(quán)利要求20至22中任一項所述的裝置，其中所述反應(yīng)性顆粒包括選自CuO、 ZnO、高錳酸鉀或堿性碳酸銅(II) [CuCO3 · Cu(OH)2]的一種或多種金屬氧化物，所述一種或 多種金屬氧化物與包含酸的氣相反應(yīng)性化合物反應(yīng)。
24.根據(jù)權(quán)利要求20至23中任一項所述的裝置，其中所述反應(yīng)性顆粒包括一種或多種 酸，所述一種或多種酸與包含堿的氣相反應(yīng)性化合物反應(yīng)。
25.根據(jù)權(quán)利要求1至2中任一項所述的裝置，其中所述反應(yīng)性顆粒包括選自H3P03、S 化的酸性氧化鋁、二氧化硅、焦磷酸硅(SiP2O7)，或磷酸硅(Si3(PO4)4)、對甲苯磺酸(C7H8O3S) 或檸檬酸(C6H8O7)的一種或多種酸，所述一種或多種酸與包含堿的氣相反應(yīng)性化合物反應(yīng)。
26.根據(jù)權(quán)利要求20至25中任一項所述的裝置，其進一步包括至少一個光譜樣品池；用于將光投射入光譜樣品池的光源；用于定量至少一個樣品池中的光吸收的檢測器；用于將來自洗滌單元的氣體混合物的第一樣品導(dǎo)至至少一個樣品池以進行背景吸收 測量的管和/或閥，其中反應(yīng)性氣體已從氣體樣品體積中除去，所述管和/或閥也將氣體混 合物的第二樣品導(dǎo)至至少一個樣品池，所述第二樣品不經(jīng)過洗滌單元，且其中的反應(yīng)性氣體未除去；以及處理器，其從檢測器接收第一樣品和第二樣品的數(shù)據(jù)并基于數(shù)據(jù)進行差分吸收計算以 確定不受氣體混合物中其他化合物的背景干擾的氣體混合物中的反應(yīng)性化合物濃度。
27.一種組合物，其包括空氣動力直徑為大約250納米以下的金屬氧化物顆粒，所述金屬氧化物顆粒在大約 100°C以下的溫度下與一種或多種酸性氣體反應(yīng)以在金屬氧化物顆粒表面上形成金屬陰離 子產(chǎn)物；以及有效直徑為大約10至250微米的載體顆粒，所述載體顆粒包括用金屬氧化物顆粒浸漬 的多孔材料。
28.根據(jù)權(quán)利要求27所述的組合物，其中所述金屬氧化物顆粒具有大約100納米以下的空氣動力直徑。
29.根據(jù)權(quán)利要求27至28中任一項所述的組合物，其中所述金屬氧化物顆粒包括 CuO、ZnO、高錳酸鉀和堿性碳酸銅(II) [CuCO3 · Cu(OH)2]中的一種或多種。
30.根據(jù)權(quán)利要求27至29中任一項所述的組合物，其中所述金屬陰離子產(chǎn)物可在氧化 氣體的存在下，在大約150°C以上的溫度下轉(zhuǎn)化為揮發(fā)性化合物。
31.根據(jù)權(quán)利要求27至30中任一項所述的組合物，其中所述金屬氧化物顆粒通過靜電 力或范德華力吸附至載體顆粒。
全文摘要
本發(fā)明涉及用于反應(yīng)性氣體的洗滌介質(zhì)，所述反應(yīng)性氣體包括但不必限于氯化氫(HCl)、硫化氫(H2S)、氟化氫(HF)和氨氣(NH3)，所述洗滌介質(zhì)可包括潛在地與納米尺度一樣小，且可任選地懸浮在宏觀尺度的載體顆粒上的反應(yīng)性顆粒。反應(yīng)性氣體可通過經(jīng)過這樣的洗滌介質(zhì)床而被轉(zhuǎn)化為非揮發(fā)性化合物。這樣的洗滌介質(zhì)可用于從氣體混合物中除去反應(yīng)性氣體。潛在的應(yīng)用包括差分吸收光譜，空氣污染物排放控制等。本發(fā)明還描述了制備洗滌介質(zhì)的方法。
文檔編號B01D53/58GK101820974SQ200880104855
公開日2010年9月1日 申請日期2008年8月29日 優(yōu)先權(quán)日2007年8月29日
發(fā)明者A·關(guān), A·法伊蒂施, J·莫斯, M·M·鮑姆, 劉祥, 周信 申請人:光學(xué)傳感公司