[发明专利]从气体或液体中除去氮的氧化物的过滤材料和方法

说明书

本发明涉及从气体或从液体中除去氮的氧化物的过滤材料和过滤方法。其中气体或液体与过滤材料相接触，这种过滤材料由聚亚芳基硫醚或聚亚芳基硫醚和氧化物形成的混合物组成。

我们知道，事实上所有的燃烧过程都伴随着所谓的氮的氧化物(NO_X)的产生并被排放到环境中，例如用矿物燃料的发电厂和机动车辆的发动机。这些氧化物基本上是由一氧化氮(NO)，二氧化氮(NO₂)和/或二者的加成化合物组成。因为一氧化氮容易与氧气发生氧化反应，所以在大气中存在的主要是二氧化氮。对环境问题而言，氮的氧化物基本上引起两方面的问题。一方面它们被认为是臭氧形成的前体；另一方面，即使在低浓度下，它们也会对健康带来相当大的危害(Rmpp Chemie Lexikon，9thedition，Vol.5.4314-6)。

为了改变这种状况，人们研究出了大量的方法以从上述装置，如内燃机释放的空气流中除去氮的氧化物。在这些方法中，氮的氧化物或者被破坏，或者以化学或物理方式被吸附。

我们知道可将气流通过某种过滤器，在其中通过加入某种形成自由基的化合物，氮的氧化物在高温被催化分解成还原(WO92/04962)。这种过滤器的基材中掺杂有一种或多种金属化合物、金属或合金，例如铁、铬、镍的化合物。此外，过滤基材中进一步添加选自所谓的贵金属，例如钯和铂的化合物和金属。这些催化剂都非常昂贵，并且一般说来，仅有有限的使用寿命，因为这样的多相催化剂会由于各种各样的催化剂中毒原因而很快失去活性。另外，它们所需要能量也是很不能令人满意的。

活性炭也可以被用作除去氮的氧化物的吸附剂，(RmppChemie Lexikon，9th edition，Vol.2，1181，Table；Ullmaun’s EncyclInd Chem.，5th edition，Vol.A17，328)。但是，因为活性炭过滤材料的活性表面由于吸附蒸气或湿气而减少，所以很容易老化(见Kirk Othmer，3th edition，4,565(“Storage”))。活性炭过滤材料特别用于吸收汽车中的汽油蒸气或其它一些碳氢化合物；这种过滤材料对吸收空气中的这些化合物具有很高的效率，这使得它对NO_X的吸收活性下降。另外，这种过滤材料中具有活性的部分只占很小一部分。

EP-A-0405265进一步阐释了含有硫的氧化物或氮的氧化物的气体透过特别的聚苯硫醚(PPS)薄膜的效果。这种情况或多或少的是纯粹的物理分离。已提到用来分离废气的介质应当对被分离的气体是惰性的，而且这种介质对该相必须具有很好的穿透性。在这种情况下，我们看不到对硫的氧化物或氮的氧化物完全的过滤作用或者吸收作用。

所以本发明的目的在于提供一种除去氮的氧化物的过滤材料和方法，并避免了上述缺点。

本发明涉及聚合物基的过滤材料，通过过滤材料和氮的氧化物之间的化学反应来除去气体或液体中的氮的氧化物，特别是二氧化氮。这种过滤材料即使是在室温下也具有很高的效率，含有如下式的聚亚芳基硫醚：

-[(Ar¹)_n-X)]_m-[(Ar²)_i-Y)]_j-[(Ar³)_k-Z)]_l-[(Ar⁴)_o-W)]_p-    (I)

其中Ar¹、Ar²、Ar³、Ar⁴、W、X、Y和Z相互之间可以相同，也可以不同。下标n、m、i、j、k、l、O和p相互独立是0或者是整数1、2、3、4，但它们的和至少为2。式(I)中Ar¹、Ar²、Ar³和Ar⁴是含6-18个碳原子的亚芳基；W、X、Y和Z是二价的连接基团，选自：-SO₂-、-S-、-SO-、-CO-、-O-、-CO₂-和包含1-6个碳原子，优选1-4个碳原子的烷撑或烷叉基团。式(I)中的连接基团W、X、Y、Z至少有一个是-S-。

优选的亚芳基体系为亚苯基、亚联二苯基或亚萘基。优选的W、X、Y、Z为-SO₂-、-S-或-SO-。