用于控制液体中的金属的方法和设备背景
本公开涉及在流体中的金属螯合(隔离，sequestration)，和更具体地，涉及使用
衍生自芳族、脂族、和/或聚醚二胺的六氢三嗪和半缩醛胺分子、低聚物、和聚合物来从液体
螯合(隔离，sequester)和/或除去金属。
存在许多商业上重要的工艺来从液体除去金属。为了饮用、地下水的净化、和中毒
场所的补救，常规地从水除去金属。还从其它液体例如极性和非极性有机液体除去金属。除
去痕量金属经常要求昂贵的添加剂和装置。在本领域中对灵敏的、成本有效的从液体除去
痕量金属的方式存在需求。
发明内容
根据本公开的一个实施方式，方法包括：将含有金属的液体暴露于HA或HT金属控
制材料；将金属从所述液体吸附到所述金属控制材料上；和通过将所述金属控制材料从所
述液体分离而从所述液体除去所述金属。所述金属控制材料可为醛和伯二胺的反应产物。
根据另一实施方式，设备包括：外壳；设置在所述外壳中的包括HA材料或HT材料的
金属控制材料；偶联至所述外壳的连接结构体；和设置在所述外壳中的且支承所述金属控
制材料的支承体。
附图说明
图1A为根据一个实施方式的金属控制材料在暴露于金属之前和之后的UV光谱图。
图1B为显示不断增大的锂剂量对根据另一实施方式的金属控制材料的UV吸收吸
收的影响的图。
图2为总结根据一个实施方式的从液体除去金属的方法的流程图。
图3为根据另一实施方式的用于除去液体中的金属的设备的示意性侧视图。
具体实施方式
衍生自芳族、脂族、和/或聚醚二胺的六氢三嗪(HT)材料和半缩醛胺(HA)材料可用
作金属控制材料来从液体螯合或除去金属。所述金属控制材料可为单分子物种、低聚物、
和/或聚合物(即，聚六氢三嗪(PHT)、聚半缩醛胺(PHA))。所述金属控制材料可使用芳族二
胺、聚醚二胺、或其混合物与甲醛(即甲醛或低聚甲醛)反应而制备。制备这样的材料的其它
方法包括使胺与氯甲基醚反应。这样的金属控制材料将与液体中的金属离子形成络合物，
从而将所述金属部分地或完全地从所述液体螯合或除去到所述金属控制材料。在负载有金
属之后，可将所述金属控制材料从所述液体除去或以其它方式分离，在所述液体中留下减
少的金属含量。可从液体除去的可能的金属可为，但不限于，银、锌、锂、钙、和铕。
图1A为根据一个实施方式的示例性金属控制材料在暴露于金属离子之前和之后
的UV光谱图。所述金属控制材料在暴露于金属离子之前的UV吸收光谱在102处，且相同材料
在暴露于金属离子之后的UV吸收光谱在104处。图1A是多种金属对多种不同种类的HT和HA
材料的影响的代表。随着HT或HA材料的金属剂量提高，所述材料的UV吸收变化，表明金属通
过该除去材料而从液体螯合。在图1A的实施方式中，显示了将HT材料1,3,5-三苯基-1,3,5-
三嗪暴露于三氟甲烷磺酸(也称为“三氟甲基磺酸”)锂在80％乙腈且余量为二氯甲烷中的
溶液对所述HT材料的UV吸收光谱的影响。图1B是显示锂在以上混合物中不断增大的剂量的
影响的图。数据106显示在不断增大的金属剂量下在251.3nm波长处单调增大的吸收，其表
明在所述除去材料中不断增大的金属负载。相对于金属剂量的饱和效应在图1B中是明显
的。
图2是总结根据另一实施方式的从液体除去金属的方法200的流程图。方法200涉
及使用含氮有机材料来从液体螯合金属和任选地从所述液体除去所述金属。在202处，使含
有金属物种的流体与含氮有机金属控制材料接触。所述金属控制材料可包括HT材料或HA材
料或两者。所述金属控制材料可为在本文中描述的金属控制材料(单分子物种、低聚物物种
和/或聚合物物种)中的任意，且可根据便于进行与所述液体的接触的任何形态学而结构
化。例如，所述金属控制材料可形成为颗粒、丸料(pellet)、粒料(granule)、粉末、纤维、片
材、膜、或任何其它方便的形式。所述金属控制材料还可以任何方便的方式支承。例如，可将
片材或膜设置在基底上或粘附至基底，所述基底例如管表面、板、格栅、筛网、球、纤维或纤
维束、丸料、或颗粒。在另一实例中，可将丸料、颗粒、粒料、或粉末设置在固定床或流化床中
于支承体上，所述支承体可为经穿孔的板、筛网、堆积球等。也可使用以上的任何组合。
丸料、颗粒、粒料、或粉末形式可包括涂覆有金属控制材料的基础材料的颗粒。例
如，金属控制材料将粘附至其的结构聚合物的颗粒可用所述金属控制材料涂覆。可使用的
结构聚合物包括聚烯烃(例如聚乙烯和聚丙烯)、聚苯乙烯、聚氨酯、聚异氰脲酸酯、丙烯酸
类聚合物、聚酯、聚氯乙烯、环氧树脂、聚酰胺、聚酰亚胺、含氟聚合物等。所述基础材料可在
形成所述金属控制材料之前添加至反应混合物，且可在形成所述金属控制材料时存在，以
获取所述金属控制材料的涂层。
可以任何方便的方式使液体与金属控制材料接触。一种方式是将液体施加至所述
金属控制材料的膜的表面。所述膜可设置在支承体(例如平台或边缘)上，且所述液体可流
动、倾倒、喷雾、旋涂、条带涂布(ribbon applied)或以其它方式施加至所述膜。在一些实施
方式中，所述膜可涂覆到、或甚至粘附到基底上。所述金属控制材料可浸入所述液体中，例
如通过将具有拥有其中包括有金属控制材料的表面的物体浸渍到所述液体中而进行。所述
液体可流动到所述金属控制材料上或者流动通过所述金属控制材料。所述液体可喷雾到所
述金属控制材料上或者喷雾通过所述金属控制材料。所述液体可雾化为与所述金属控制材
料接触的气溶胶。如果需要，所述液体可渗透所述金属控制材料。
所述液体可在相界面(其可为固体-液体界面或液体-液体界面)处接触所述金属
控制材料。例如，含有溶解或分散在其中的HA或HT材料的有机相可在液体-液体界面处接触
含金属的水相，在所述液体-液体界面中所述HA或HT材料可接触含水液体中的金属。在这样
的实施方式中，所述金属控制材料可通过滗析所述有机相而除去，留下具有减少的金属含
量的水相。
对于以上描述的非均相过程，可通过增大所述两相之间的表面接触面积而改善金
属控制效率。在固体-液体体系中，可调节粒度、表面积、和/或孔隙率以提供想要的接触表
面。如果想要孔隙率，则可根据已知的程序使如在本文中描述的金属控制材料发泡，和然后
可将所述发泡体粉末化或粉碎以形成多孔颗粒。
在另一实施方式中，可将所述金属控制材料分散到所述液体中。所述金属控制材
料可为粉末形式，且可倾倒、或以另外的方式引入所述液体中。在一些情形中，所述金属控
制材料可为在所述液体中能溶的。如果所述金属控制材料在所述液体中是不能溶的或不是
显著能溶的，则所述金属控制材料可在暴露期间后从所述液体除去。
不限于任何特定的机理，据信所述液体中的金属阳离子(M+p)可根据式(1)与所述
金属控制材料中的一个或多个氮原子缔合而产生络合物：
其中A-为阴离子。在204处，所述金属在接触所述液体的表面处吸附到所述金属控
制材料上。所述表面保持与所述液体接触被选择成容许想要的吸附量发生的停留时间。典
型地，使用1秒-60分钟的停留时间。如果所述金属控制材料的一部分已经达到饱和，则有效
的停留时间可小于实际的停留时间。如果所述金属控制材料的可用的活性表面减少，则可
提高实际的停留时间以将有效的停留时间保持在有用的限度内。在连续流动实施方式中，
可减慢液体沿着、经过(across)、或通过所述金属控制材料的流速以提高实际和有效停留
时间。
在206处，将所述液体与所述金属控制材料分离。所述分离可如下进行：在间歇过
程中，通过从所述液体除去所述金属控制材料，或通过将所述液体倒出；或者在流动过程
中，通过停止液体的流动和除去所述金属控制材料。应注意在所述金属控制材料解除服务
之前可使多个体积或等分部分的液体与所述金属控制材料接触，尽管各单独的等分部分或
增加的流在某时间之后从与所述金属控制材料的接触除去。
所述金属控制材料典型地与液体接触延长的时间且可用于多个体积的液体。过一
段时间，所述金属控制材料可变得被金属饱和，且可然后呈现出降低的效率。在208处，可使
所述金属控制材料再生以除去金属负载和恢复所述材料的金属控制效率。可使所述金属控
制材料与再生材料(例如碱性液体)接触以除去所述金属。可用于使所述金属控制材料再生
的示例性碱性液体为NaOH的1M水溶液。替代地，还可使用强酸的水溶液来使所述金属控制
材料再生。具有小于约3的pH的酸性溶液将使HT或HA材料分解和溶解，因此可使负载有金属
的HA或HT材料暴露于这样的溶液以除去所述HA或HT材料的一部分和所述金属，留下HA或HT
材料的经清洁的表面。
如在本文中描述的用于检测金属的适合于形成膜的HT材料为具有多个三价六氢
三嗪基团和多个式(2)的二价桥联基团的分子、低聚物、或聚合物，所述三价六氢三嗪基团
具有结构
且
式(2)：
其中L'为选自如下的二价连接基团：*-O-*、*-S-*、*-N(R')-*、*-N(H)-*、*-R”-*、
和其组合，其中R'包括至少1个碳和R”包括至少一个碳，给出的六氢三嗪基团的各带星号的
键共价连接至所述二价桥联基团的相应的一个，且给出的桥联基团的各带星号的键连接至
所述六氢三嗪基团的相应的一个。在一个实施方式中，R'和R”独立地选自甲基、乙基、丙基、
异丙基、苯基、和其组合。其它L'基团包括亚甲基(*-CH2-*)、异亚丙基(*-C(Me)2-*)、和亚芴
基：
对于具有式(2)的桥联基团的PHT材料，该PHT可由式(3)表示：
其中L'为选自如下的二价连接基团：*-O-*、*-S-*、*-N(R')-*、*-N(H)-*、*-R”-*、
和其组合，其中R'和R”独立地包含至少1个碳。式(3)中的具有两个带星号的波浪键的各氮
为不同的六氢三嗪基团的一部分。
PHT还可由式(4)的表示法表示：
其中x'为摩尔数，L'为选自如下的二价连接基团：*-O-*、*-S-*、*-N(R')-*、*-N
(H)-*、*-R”-*、和其组合，其中R'包括至少1个碳和R”包括至少一个碳。式(4)的给出的六氢
三嗪基团的各带星号的键共价连接至桥联基团的相应的一个。另外，式(2)的给出的桥联基
团的各带星号的键共价连接至六氢三嗪基团的相应的一个。聚合物分子可通过代替式(3)
和(4)中的桥联基团的封端基团而封端或终止。封端基团的实例包括CH3、氢原子、醚基团、
硫醚基团、和二甲基氨基基团。
PHT或HT可(例如，通过氢键)非共价地结合至水和/或溶剂。
示例性的非限制性二价桥联基团包括：
和其组合。
合适的PHT材料可通过如下制备：形成第一混合物，该第一混合物包括i)一种或多
种包含两个芳族伯胺基团的单体；ii)任选的包含一个芳族伯胺基团的稀释单体，iii)低聚
甲醛、甲醛、和/或另外的合适的醛，和iv)溶剂；以及在约50℃-约300℃、优选地约165℃-约
280℃的温度加热所述第一混合物，从而形成包括聚六氢三嗪的第二混合物。在任何以上温
度的加热时间可为约1分钟-约24小时。适合于制备这样的PHT材料的二胺单体可具有总体
结构H2N-Ar-L’-Ar-N-H2，其中Ar表示苯环基团和L’如以上描述的定义。适合于包括在所述
反应中的稀释单体典型地为伯单胺RNH2，其中键合至氮的基团R具有根据式(5)、式(6)、式
(7)、和/或式(8)的结构：
其中W'为选自*-N(R1)(R2)、*-OR3、-SR4的一价自由基，其中R1、R2、R3、和R4为包括至
少1个碳的独立的一价自由基。式(5)、(6)、(7)、和(8)中带星号的键表示与伯胺单体的氮原
子的键。非限制性示例性稀释基团包括：
稀释基团可单独或组合使用。
非限制性示例性的包含两个芳族伯胺基团的单体包括4,4'-氧基二苯胺(ODA)、4,
4'-亚甲基二苯胺(MDA)、4,4'-(9-亚芴基)二苯胺(FDA)、对苯二胺(PD)、1,5-二氨基萘
(15DAN)、1,4-二氨基萘(14DAN)、和联苯胺，其具有以下结构：
非限制性示例性稀释单体包括N,N-二甲基-对苯二胺(DPD)、对甲氧基苯胺(MOA)、
对(甲硫基)苯胺(MTA)、N,N-二甲基-1,5-二氨基萘(15DMN)、N,N-二甲基-1,4-二氨基萘
(14DMN)、和N,N-二甲基联苯胺(DMB)，其具有以下结构：
HT和HA金属控制材料可用于螯合或除去金属而无需先形成膜。可将金属控制材料
的小分子、低聚物、和凝胶添加至液体以将所述金属控制材料暴露于所述液体，和然后可将
所述金属控制材料和任何被吸附的金属从所述液体除去。在一些情形中，还可分析所述金
属控制材料的UV吸收以检测饱和点。如果所述材料被金属饱和，则可进行再生过程，如以上
结合图2描述的。以上描述的所述金属控制材料的一些可易于制成膜。如果使用非膜材料，
则可使用其它种类的二价桥联基团来制备所述金属控制材料。应注意许多二胺将与醛例如
甲醛反应形成金属控制材料。其它示例性二胺包括聚醚二胺例如聚乙二醇二胺。烷基二胺
例如己二胺也将与甲醛反应形成金属控制材料。得自聚醚和烷基的材料可能不易于形成
膜，但是可形成能用作金属控制材料的凝胶、低聚物、和小分子。
金属控制可以连续流动模式、间歇模式、或其组合进行。在所述连续流动模式中，
可将HT或HA金属控制材料的主体暴露于液体的连续流动以容许来自所述液体的金属被所
述金属控制材料吸附。如果需要，可设置UV吸收分析仪以检测所述金属控制材料的金属负
载。在间歇模式中，可将任选地设置在支承体上的HT或HA金属控制材料的主体带到要处理
的液体和直接在所述液体中引入。替代地，可将固定体积的所述液体引入到所述金属控制
材料，例如通过将所述液体添加到含有所述金属控制材料的容器而进行。
图3为根据一个实施方式的用于控制液体中的金属的设备300的示意性侧视图。设
备300具有设置在外壳304中的含有金属控制材料的主体302。外壳304具有用于将设备300
连接到具有要被控制的金属的液体源的连接结构体306。连接结构体306可为用于连接到流
动结构体例如管道、管、或其它导管的接头(fitting)或法兰(flange)。外壳304可具有任何
方便的横截面形状，例如圆形、矩形、或正方形。
主体302包括在本文中描述的金属控制材料的一种或多种，且可采取粉末、膜或膜
集合体、纤维或纤维集合体、或多孔物质的形式。在每种形式中，主体302包括使金属控制材
料接触液体的一个或多个表面。
主体302可设置在支承体308上或支承体308中。例如，粉末状材料可支承在经穿孔
的板、筛网、海绵体、或球集合体上。纤维材料可沿着设备300的主轴线性地设置，且可在支
承体板或物质中终止。在纤维集合体中，所述纤维可全部具有相同的长度或各种各样的长
度。所述纤维可为平行的或不平行的，并且在其中纤维为平行的且长度相似的实施方式中，
如果需要，所述纤维可为弯曲的或扭曲的以提供通过所述纤维的曲折的液体流动通道。
在其中所述金属控制材料为粉末的实施方式中，一个或多个流动结构体310可间
断地包括在所述主体内以防止流体开辟穿过粉末的通道。流动结构体310可采取迫使流体
沿着非线性通道流动通过设备300的板、筛网、或挡板的形式。如图3中显示的，流动结构体
310可轴向(即沿着设备300的主轴)、横穿所述主轴、或以之间呈任何想要的角度而定向。流
动结构体310可为平的或弯曲的，且可被扭曲以产生通过设备300的旋转流(例如涡流)以增
加流动的液体和主体302的金属控制材料之间的接触。在一个实施方式中，流动结构体可以
交替交错的图案布置以提供这样的通过主体302的流动通道：其在第一方向上平行于支承
体308通过主体302到达外壳304的壁，沿着外壳304的壁转弯，和然后在与第一方向相反的
第二方向上平行于支承体308通过主体302，例如以右行左行交互的(boustrophedonic)图
案。
外壳304、连接结构体306、支承体308、和流动结构体310可各自为结构上强的材料
例如金属或塑料、或其组合。外壳304、连接结构体306、支承体308、和流动结构体310的任何
可衬有或涂覆有材料，例如含氟聚合物例如特氟隆(Teflon)，以改善流动和/或降低材料对
设备300的结构体的粘附。
设备300可以分阶段的金属控制配置使用。金属控制可使用多个金属控制模块例
如设备300分阶段进行以改善总的金属控制结果。第一阶段可除去液体中的金属的第一部
分，和第二阶段可除去液体中的金属的第二部分。可使用任何阶段数量，和可提供管道系统
以连接或绕过任何特定的阶段，例如以容许所述阶段在如果达到饱和时被替换。在一些实
施方式中，可提供再循环流动以进行所述液体多次穿过一个或多个阶段。
以上描述的金属控制材料可在某种程度上能溶于被分析的液体中。可将所述金属
控制材料额外官能化以影响在各种液体中的溶解性。例如，可使用具有羟基基团的桥联基
团L’来提高水溶性或亲和性。替代地或另外地，二胺或单胺反应物中的芳环的取代基可包
括羟基基团以提高水溶性或亲和性。同样地，烃桥联基团L’将倾向于提高对烃液体的溶解
性或亲和性。
可用于检测液体中的金属的相关材料为半缩醛胺(HA)材料。聚半缩醛胺(PHA)是
包括如下的交联聚合物：i)多个式(9)的三价半缩醛胺基团：
其共价连接至ii)多个式(10)的桥联基团：
其中y'为2或3，且K'为包括至少一个6-碳芳环的二价或三价自由基。在式(9)和
(10)中，带星号的键表示对所述化学结构的其它部分的连接点。给出的半缩醛胺基团的各
带星号的键共价连接至桥联基团的相应的一个。另外，给出的桥联基团的各带星号的键共
价连接至半缩醛胺基团的相应的一个。
作为实例，聚半缩醛胺可由式(11)表示：
在该情况中，各K'为包括至少一个6-碳芳环的三价自由基(y'＝3)。应理解式(11)
中各具有两个带星号的波浪键的氮为不同的半缩醛胺基团的一部分。
式(11)的结构还可使用式(12)的表示法表示：
其中x'为摩尔数且各桥联基团K'为包括至少一个6-碳芳环的三价自由基(式(10)
中y'＝3)。应理解式(12)的给出的半缩醛胺基团的各带星号的氮键共价连接至桥联基团K'
的相应的一个。另外，式(12)的给出的桥联基团K'的各带星号的键共价连接至半缩醛胺基
团的相应的一个。
用于HA材料的非限制性示例性三价桥联基团包括：
所述桥联基团可单
独或组合使用。
由二价桥联基团K'组成的聚半缩醛胺可在本文中由式(13)表示：
其中K'为包括至少一个6-碳芳环的二价自由基(式(10)中y'＝2)。式(13)中各具
有两个带星号的波浪键的氮为不同的半缩醛胺基团的一部分。
更具体的二价桥联基团具有式(14)：
其中L'为选自如下的二价连接基团：*-O-*、*-S-*、*-N(R')-*、*-N(H)-*、*-R”-*、
和其组合，其中R'和R”独立地包含至少1个碳。在一种实施方式中，R'和R”独立地选自甲基、
乙基、丙基、异丙基、苯基、和其组合。其它L'基团包括亚甲基(*-CH2-*)、异亚丙基(*-C
(Me)2-*)、和亚芴基：
由式(14)的二价桥联基团组成的聚半缩醛胺可在本文中由式(15)表示：
其中L'为选自如下的二价连接基团：*-O-*、*-S-*、*-N(R')-*、*-N(H)-*、*-R”-*、
和其组合，其中R'和R”独立地包含至少1个碳。式(15)中各具有两个带星号的波浪键的氮为
不同的半缩醛胺基团的一部分。
式(15)的聚半缩醛胺还可由式(16)的表示法表示：
其中x'为摩尔数，且L'为选自如下的二价连接基团：*-O-*、*-S-*、*-N(R')-*、*-N
(H)-*、*-R”-*、和其组合，其中R'和R”独立地包含至少1个碳。式(16)的给出的半缩醛胺基
团的各带星号的氮键共价连接至桥联基团的相应的一个。另外，式(16)的给出的桥联基团
的各带星号的键共价连接至半缩醛胺基团的相应的一个。
半缩醛胺基团可非共价结合至水和/或溶剂。非限制性实例为如式(17)中显示的
氢键键合至两个水分子的半缩醛胺基团：
在一些实施方式中，半缩醛胺材料可与水分子形成共价网络，其可为聚半缩醛胺
水合物(PHH)。该形式的PHA材料可例如，通过聚乙二醇低聚物与低聚甲醛的反应而制备。这
样的材料在一些情形中可为有机凝胶。
如在本文中描述的典型的HT和HA聚合物和低聚物以及PHH材料可在水溶液中分
解。HT低聚物和聚合物将分解为单体且可溶解在具有小于约3、例如小于约2.5、例如小于约
2的pH的酸性溶液中。PHH材料可在中性水中分解为单体。这样的性质在由于延长时间的使
用而已经被金属饱和的金属控制材料的再生中可为有用的。所述金属控制材料可用适当pH
的溶液洗涤以除去所述金属控制材料的任何被金属饱和的部分并使具有较低的或零金属
负载的部分暴露出来，由此使所述金属控制材料再生。在具有可拆除的检测元件的实施方
式中，用过的检测元件可用新的检测元件替换，且用过的检测元件可进行包括暴露于适当
pH的含水洗涤溶液的再生过程。替代地，可通过暴露于碱性溶液从在本文中描述的金属控
制材料除去金属。
适合于根据在本文中描述的方法使用的HA材料可使用与对于所述HT材料相同的
反应物的组而制备。以上描述的稀释单体也可用于制备HA材料。制备包含二价桥联基团的
聚半缩醛胺(PHA)的方法包括形成第一混合物，该第一混合物包括：i)包含两个或更多个芳
族伯胺基团的单体、ii)任选的包含一个芳族伯胺基团的稀释单体、iii)低聚甲醛、和iv)溶
剂。然后将所述第一混合物优选地在约20℃-约120℃的温度加热约1分钟-约24小时，从而
形成包含PHA的第二混合物。在一种实施方式中，所述单体包含两个芳族伯胺基团。低聚甲
醛:芳族伯胺基团的总摩尔数(例如，二胺单体加上任选的单胺单体)的摩尔比可为约1:1-
约1.25:1，基于一摩尔或当量的低聚甲醛(等于30克)。所述溶剂可为任何合适的溶剂。示例
性溶剂包括例如偶极非质子溶剂，例如，N-甲基-2-吡咯烷酮(NMP)、二甲基亚砜(DMSO)、N,
N-二甲基甲酰胺(DMF)、N,N-二甲基乙酰胺(DMA)、碳酸亚丙酯(PC)、和丙二醇甲基醚乙酸酯
(PGMEA)。
PHT材料可由PHA材料制备。PHT可通过如下而制备：在至少150℃、例如约165℃-约
280℃或约180℃-约220℃的温度，例如在约200℃加热包括PHA的溶液约1分钟-约24小时。
另外，混合的PHA/PHT共聚物可通过将PHA材料部分地转化为PHT材料而制备。可使用低的转
化温度(例如约150℃-约165℃)和短的转化时间(例如约1分钟-约10分钟)的组合来制备混
合的PHA/PHT材料。
示例性PHA材料可通过4,4’-氧基二苯胺(ODA)与低聚甲醛(PF)的反应而制备。产
物为粉末或固体塑料。
称取4,4'-氧基二苯胺(ODA，0.20g，1.0mmol)和低聚甲醛(PF，0.15g，5.0mmol，5当
量(eq.))放入在N2填充的手套箱内部的2-打兰小瓶中。加入N-甲基吡咯烷酮(NMP，6.2g，
6.0mL，0.17M)。将所述小瓶盖上但不密封。将反应混合物从所述手套箱移出，并在50℃油浴
中加热24小时(在大约0.75小时之后，聚合物开始沉淀)。将聚半缩醛胺P-1在丙酮或水中沉
淀，过滤并收集得到0.22g(>98％产率)白色固体。
第二示例性PHA材料可通过4,4'-亚甲基二苯胺(MDA)与PF的反应制备：
将ODA用4,4'-亚甲基二苯胺(MDA)代替并使用1:5的MDA对PF摩尔比。固体(0.15g，
69％产率)为无定形的不溶性灰白色粉末。
PHT材料可通过ODA和PF的反应如下制备：
通过4,4’-氧基二苯胺(ODA)与低聚甲醛(PF)的反应制备P-4聚六氢三嗪。称取ODA
(0.20g，1.0mmol)和PF(0.15g，5.0mmol，2.5eq.)放入在N2填充的手套箱内部的2-打兰小瓶
中。加入NMP(6.2g，6.0mL，0.17M)。将反应混合物从所述手套箱移出，并在200℃油浴中加热
3小时(在大约0.25小时之后，聚合物开始在NMP中凝胶化)。容许所述溶液冷却到室温，并将
所述聚合物在40mL的丙酮中沉淀，容许浸泡12小时，然后过滤和在真空烘箱中干燥过夜并
收集得到0.21g(95％产率)作为灰白色固体的P-4。
在本文中描述的金属控制材料可包括在复合材料中，该复合材料可用作在本文中
描述的任何实施方式中的金属控制材料。在形成反应产物之前可向二胺和醛的反应混合物
添加对于复合物而言任何想要的共混材料。例如，反应物可在非反应温度(例如对于一些实
施方式而言小于约50℃)混合，且可添加固体聚合物材料，例如粉末、纤维聚集体、或纳米管
聚集体。所得组合可在升高温度时混合以形成反应产物。任何想要的聚合物可与HA、HT，或
PHH材料形成复合材料以提供所选择的性质。碳纳米管可与HA、HT、或PHH材料形成复合物。
聚烯烃聚合物也可与HA、HT、或PHH材料形成复合材料。在一些实施方式中，这样的复合材料
可用作用于从液体螯合或除去金属的金属控制材料。
虽然前文涉及本公开内容的实例实施方式，但可想到其它和进一步的实施方式而
不偏离其基本范围，且其范围由所附权利要求确定。
权利要求书(按照条约第19条的修改)
1.一种设备，其包括：
外壳；
设置在所述外壳中的包括PHA材料或PHT材料的金属控制材料；
偶联至所述外壳的连接结构体；以及
设置在所述外壳中的且支承所述金属控制材料的支承体。
2.权利要求1的设备，其进一步包括流体偶联至所述连接结构体的液体源。
3.权利要求1的设备，其进一步包括设置在所述金属控制材料内的流动结构体。
4.权利要求1的设备，其中所述金属控制材料是醛和伯二胺的反应产物。
5.权利要求4的设备，其中所述金属控制材料是PHT材料。
6.权利要求5的设备，其中所述PHT材料包括芳族桥联基团。
7.权利要求6的设备，其中所述PHT材料具有多个三价六氢三嗪基团和多个二价桥联基
团，所述三价六氢三嗪基团具有结构
且
所述二价桥联基团具有结构
各二价桥联基团键合至所述三价六氢三嗪基团的两个，其中L'
是二价连接基团。
8.权利要求1的设备，其中所述金属控制材料包括具有多个三价六氢三嗪基团和多个
二价桥联基团的PHT材料，所述三价六氢三嗪基团具有结构且
所述二价桥联基团具有结构
各二价桥联基团键合至所述三价六氢三嗪基团的两个，其中L'
是二价连接基团。