[發(fā)明專利]用于水處理的吸附床

有效

• 申請(qǐng)?zhí)枺?/td>: 200910003315.0
• 申請(qǐng)日: 2009-01-15
• 公開（公告）號(hào): CN101486498A
• 公開（公告）日: 2009-07-22
• 發(fā)明（設(shè)計(jì)）人: P·A·克羅弗德;C·J·?；?/a>;G·R·小帕克;J·A·特雷霍
• 申請(qǐng)（專利權(quán)）人: 羅門哈斯公司
• 主分類號(hào): C02F1/28
• 分類號(hào): C02F1/28
• 代理公司: 上海專利商標(biāo)事務(wù)所有限公司
• 代理人: 白益華

技術(shù)領(lǐng)域

本發(fā)明涉及可用于水處理的吸附床。

背景技術(shù)

地下水污染，特別是被砷元素污染是一個(gè)全球性的問題。已經(jīng)開發(fā)了很多將 污染物從水和其它水溶液中分離出來的方法。通常的技術(shù)包括化學(xué)凝結(jié)/沉淀法、 薄膜分離法和吸附的方法。例如美國(guó)專利No.6,994,792公開了包括水合氧化鐵的 吸附材料。然而，選擇性吸附材料和吸附床對(duì)水處理是有用的。

本發(fā)明要解決的問題是提供一種選擇性吸附床，所述吸附床能用于水處理。

發(fā)明內(nèi)容

本發(fā)明提供了一種吸附床，所述吸附床包含水合氧化鐵和碳酸鈣材料，所述 吸附床具有第一部分和第二部分，所述第一部分的鐵含量為35至50重量％、鈣含 量為1至10重量％，所述第二部分的鐵含量為0.5至5重量％、鈣含量為30至 40重量％。

具體實(shí)施方式

本文中所用的百分?jǐn)?shù)均為重量百分?jǐn)?shù)(wt％)，溫度均為℃，除非另外說明， 例如體積百分?jǐn)?shù)(vol％)以及按干重計(jì)算的元素百分?jǐn)?shù)。“碳酸鈣材料”是指碳 酸鈣含量至少為50％，或者碳酸鈣含量至少為85％，或者碳酸鈣含量至少為90％的 材料；在一些實(shí)施方案中，碳酸鈣含量最多可達(dá)97％。含碳酸鈣的材料的例子包 括：石灰石、霰石、球霰石、大理石、白云石和珊瑚等。這些材料通常包含不同量 的二氧化硅、粘土、淤泥和沙粒，它們可以是晶狀的，碎屑狀的、粒狀的或者是塊 狀的，這取決于它們的形成方式。方解石、石英、白云石或重晶石的晶體可能填在 巖石的小洞中。在本發(fā)明的一些實(shí)施方案中，碳酸鈣材料是石灰石粉末，所述粉末 的平均粒徑為10至100微米，或者是30至70微米。在一些實(shí)施方案中，所述物 質(zhì)包含石灰石碎片，所述碎片的尺寸適宜范圍是100微米至10毫米，或者100微 米至800微米，或者是150至500微米。

術(shù)語“水合氧化物”或者“氫氧化合物”是指在高pH值的水中沉淀出來的鐵 化合物的混合物。水合氧化物可以是鐵的氧化物和/或氫氧化物。它們的結(jié)構(gòu)可以 是非結(jié)晶的或結(jié)晶的。本發(fā)明中有用的鐵的氧化物的實(shí)例包括非結(jié)晶和結(jié)晶形式， 包括：針鐵礦、纖鐵礦、施氏礦物(schwertmannite)、四方纖鐵礦、六方纖鐵礦 (feroxhyte)、水合鐵礦(ferrihydrite)、赤鐵礦、磁鐵礦、磁赤鐵礦、方鐵體、 稀烴瀝青和綠銹(green?rusts)等。一般情況下，鐵的水合氧化物是通過加入堿的 水溶液將鐵鹽水溶液的pH升高至3以上而形成的，較好的是將pH升高至5至7。 在本發(fā)明的一些實(shí)施方案中，用于本發(fā)明的吸附床的吸附劑是通過使碳酸鈣材料顆 粒和鐵化合物混合，形成覆有鐵的顆粒而制得的?？刹捎孟率龇椒ㄔ诤刑妓徕}的 材料的顆粒上涂覆水合氧化物：在pH低于3的情況下，向含有所述顆粒和鐵鹽 (較好是三氯化鐵(III))水溶液的反應(yīng)器中加入堿。涂層的平均厚度為5至50 微米。所述含碳酸鈣材料的覆蓋率可以是全部的，也可以是部分的。在本發(fā)明的一 些實(shí)施方案中，所述覆有鐵的顆粒的表面積為20至80m²/g，孔徑為20至50埃(用 BET孔隙度測(cè)定法測(cè)得)。在本發(fā)明的一些實(shí)施方案中，從涂覆顆粒中排出過量的 水，使所述顆粒干燥，達(dá)到水分含量為2至30％，或者為2至15％。在本發(fā)明的一 些實(shí)施方案中，使所述碳酸鈣材料與亞鐵(二價(jià)鐵)鹽的溶液接觸，然后再與氧化 劑接觸，在碳酸鈣材料上形成水合鐵(三價(jià))氧化物的沉淀。合適的氧化劑包括過 氧化氫、高錳酸鹽和二氧化錳。

較好的是，在新制得的涂覆鐵的顆粒中，以干重計(jì)，鐵的含量為1％至50％。在 本發(fā)明的一些實(shí)施方案中，鐵的含量至少為2％，或者至少為3％，或者至少為4％。 在一些實(shí)施方案中，鐵的含量不多于25％，或者不多于15％，或者不多于10％，或 者不多于8％。

在本發(fā)明的一些實(shí)施方案中，吸附床是如下制得的：用涂覆鐵的碳酸鈣材料填 充所述吸附床，然后通過使水位上升再使水位下降來使所述吸附床膨脹。使所述吸 附床的膨脹可以重復(fù)多次。較好的是，使所述床膨脹到原體積的1.5到3倍，或者 是1.5到2.5倍。所述膨脹使所述床內(nèi)產(chǎn)生密度梯度，在床的底部密度較大，而在 上面部分密度較小。在本發(fā)明的一些實(shí)施方案中，所述吸附床是通過向所述床加入 一種材料，然后再加入其它材料而制得的。通過這樣的方法，密度較大的部分可以 在床的底部，也可以在床的頂部。