[發明專利]用于除去重金屬的吸附劑顆粒及其制備方法

在審

• 申請號: 201710868015.3
• 申請日: 2017-09-22
• 公開（公告）號: CN109529763A
• 公開（公告）日: 2019-03-29
• 發明（設計）人: 楊倩;劉敏玲;拉吉夫.巴納瓦利
• 申請（專利權）人: 霍尼韋爾國際公司
• 主分類號: B01J20/16
• 分類號: B01J20/16;B01J20/28;B01J20/30;C02F1/28;C02F101/20
• 代理公司: 中國專利代理(香港)有限公司 72001
• 代理人: 趙蘇林;李炳愛

本發明公開了用于除去重金屬的吸附劑顆粒及其制備方法。制備多個吸附劑顆粒的方法包括形成包含過濾材料粉末、天然粘土粉末和水的吸附劑顆粒，然后在分步燒結過程中燒結該吸附劑顆粒。用于從水中除去重金屬的吸附劑顆粒的組合物包含金屬羥基氧化物材料、金屬氧化物材料、氧化錳材料和天然粘土粘合劑。天然粘土粘合劑占組合物的5重量%至20重量%。

技術領域

本發明涉及用于水凈化的吸附劑顆粒。更具體地，本發明涉及用于從水中除去重金屬的吸附劑顆粒和制備用于從水中除去重金屬的吸附劑顆粒的方法。

背景技術

在一些飲用水中可能發現有害濃度的重金屬，例如砷(As)、鉛(Pb)、鎘(Cd)和汞(Hg)。重金屬的來源可能是天然存在的，或由工業污染導致。重金屬可以通過許多技術（包括反滲透或蒸餾）來除去。然而，這些技術可能很昂貴，因為它們可能是能源和資源密集型的。

一種不那么昂貴的重金屬去除的方法可以是通過含有經設計用于除去重金屬的粒狀吸附劑的筒來過濾水。然而，這樣的粒狀吸附劑可能無法以高效率除去重金屬，導致需要更大和更昂貴的濾筒。

發明內容

制備多個吸附劑顆粒的方法包括形成包含過濾材料粉末、天然粘土粉末和水的吸附劑顆粒，然后在分步燒結過程中燒結該吸附劑顆粒。用于從水中除去重金屬的吸附劑顆粒的組合物包含金屬羥基氧化物材料、金屬氧化物材料、氧化錳材料和天然粘土粘合劑。天然粘土粘合劑占組合物的5重量%至20重量%。

各種實施方案涉及制備多個吸附劑顆粒的方法。該方法包括形成多個吸附劑顆粒，和燒結多個吸附劑顆粒。吸附劑顆粒包含過濾材料粉末、天然粘土粉末和水。燒結多個吸附劑顆粒包括將多個吸附劑顆粒以溫度升高速率加熱至第一溫度并在第一溫度下保持第一保持時間，將多個吸附劑顆粒以溫度升高速率加熱至第二溫度并在第二溫度下保持第二保持時間，將多個吸附劑顆粒以溫度升高速率加熱至第三溫度并在第三溫度下保持第三保持時間，和將多個吸附劑顆粒以溫度升高速率加熱至第四溫度并在第四溫度下保持第四保持時間。第一溫度足以除去游離水，但不足以除去吸附水。第二溫度足以除去吸附水，但不足以除去結晶水。第三溫度足以除去結晶水，但不足以除去結構水。第四溫度足以除去結構水。在一些實施方案中，天然粘土粉末占過濾材料粉末和天然粘土粉末的總重量的5重量%至20重量%。在一些具體實施方案中，天然粘土粉末占過濾材料粉末和天然粘土粉末的總重量的10重量%至12重量%。在一些實施方案中，過濾材料粉末包含金屬羥基氧化物材料、金屬氧化物材料和氧化錳材料。在一些實施方案中，金屬羥基氧化物材料包括羥基氧化鐵，金屬氧化物材料包括二氧化鈦，并且氧化錳材料包括錳砂。在一些實施方案中，天然粘土粉末包含以下中的至少一者：凹凸棒石、海泡石和膨潤土。在一些具體實施方案中，天然粘土粉末由凹凸棒石組成，第一溫度為 80℃，第二溫度為95℃，第三溫度為125℃，并且第四溫度為500℃。在一些實施方案中，溫度升高速率為至少每分鐘0.5℃且不超過每分鐘3℃。在一些實施方案中，第一保持時間、第二保持時間、第三保持時間和第四保持時間各自為0.2小時至2小時。

在一些實施方案中，該方法還包括將一定量的水添加至多個吸附劑顆粒中，和在燒結多個吸附劑顆粒之前，將多個吸附劑顆粒在容器內密封一段老化時間。在一些具體實施方案中，老化時間為1天至3天。在一些實施方案中，該方法還包括將燒結的多個吸附劑顆粒在酸溶液中處理一段處理時間，并在漂洗水中漂洗多個吸附劑顆粒，直到漂洗水具有大于6.6的pH。在一些實施方案中，形成多個吸附劑顆粒包括將過濾材料粉末、天然粘土粉末和水混合在一起以產生糊狀物，烘烤糊狀物以除去至少一部分水從而產生過濾材料餅狀物，并且將過濾材料餅狀物造粒以形成多個吸附劑顆粒。