[發明專利]水處理方法

在審

• 申請號: 201880071161.6
• 申請日: 2018-09-06
• 公開（公告）號: CN111295361A
• 公開（公告）日: 2020-06-16
• 發明（設計）人: G·道格拉斯
• 申請（專利權）人: 聯邦科學和工業研究組織
• 主分類號: C02F1/60
• 分類號: C02F1/60;C02F5/02
• 代理公司: 中國國際貿易促進委員會專利商標事務所 11038
• 代理人: 譚冀

描述了用于同時去除二氧化硅和減小含有二氧化硅和結垢離子的天然水或廢水的總硬度的方法。該方法包括向所述水添加(i)氫氧化鎂或氫氧化鎂前體和(ii)可溶的鋁酸鹽化合物或鋁酸鹽前體，同時維持所述料流的pH為pH8以原位產生層狀雙氫氧化物，其中該層狀雙氫氧化物在層狀雙氫氧化物的晶格中含有結垢離子并且二氧化硅并入該層狀雙氫氧化物的晶格中作為中間層陰離子和/或通過一種或多種結合方式與該層狀雙氫氧化物結合。

技術領域

本公開內容涉及水處理方法，特別地涉及用于去除二氧化硅和減小含有二氧化硅和結垢離子的天然水或廢水的總硬度的方法。

背景

對本發明的背景的以下討論意在促進理解本發明。然而，應理解該討論不是承認或認可任何提到的材料在本申請的優先權日時是公開的、已知的或公知常識的一部分。

用于從天然水或廢水有效去除二氧化硅、總硬度(作為溶解的Ca+Mg)和微粒和膠體材料的方法對于在再使用或排放前與例如紡織或煤一樣多樣的許多產業或部門或者對于用于飲用水供應的表面和地下水處理構成主要挑戰。

目前可使用一系列技術，通常采用順序組合來實現以上目的。合適的實例包括但不限于以下一種或多種：微濾、超濾、反向或正向滲透、離子交換、化學沉淀、絮凝、砂(深度)過濾和(超)離心。

關于二氧化硅去除，使用煅燒氧化鎂或氫氧化鎂從各種天然水和廢水不同成功程度地去除二氧化硅。供選擇地，使用兩種制備的(預制的)層狀雙氫氧化物(包括層狀雙氫氧化物)或煅燒衍生物從天然水或廢水去除二氧化硅。日本專利公開號JP 2012106227(A)教導了包括溶解的二氧化硅的水滑石結構并且當Si濃度高于20mg/L時水滑石去除效率減小，并且建議通過添加中和劑例如NaOH或Ca(OH)₂并且調節水的pH至pH為5至10從而首先形成鐵或鋁氫氧化物與溶解的二氧化硅和硅酸根離子的共沉淀物來預處理二氧化硅含量大于這一臨界值的水。隨后分離共沉淀物以產生Si濃度小于10mg/L的水。這個預處理步驟給處理高Si含量水的處理工廠引入復雜性和額外的資金和操作費用。

存在與目前處理水以去除二氧化硅并減小硬度/離子強度有關的許多益處，不僅是以上概括的那些，而且是對于利用其它技術例如反向滲透而言隨之而來的下游益處，其中特別通過減少的二氧化硅和總硬度減輕膜結垢(和增加的操作成本)的可能性。

然而迄今為止，看起來沒有這樣的技術：在不存在一個或多個預處理步驟的情況下能夠部分地減小二氧化硅或其它污染物的濃度，同時去除二氧化硅(在此定義為溶解的、聚合物的、膠體的或微粒的形式，其可根據溶液組成和pH變化)、減小硬度、去除微粒(＞1μm)和膠體(＜1μm)部分，并且在許多情況下還減小處理過的水的離子強度。

因此需要開發替代的和更有效的用于處理水的方法，以去除二氧化硅和減小總硬度。

概述

出乎意料地，并且偶然發現，對跨越相當大范圍的離子組成、離子強度、pH、懸浮固體和其它水質參數的一系列天然水和廢水的測試揭示了，用一系列組合物原位沉淀一系列層狀雙氫氧化物礦物并且并入天然水或廢水內含有的溶解的元素、物質或絡合物作為結構組分可實現至少一些上述期望的結果，所述一系列組合物包括一種或多種的層狀雙氫氧化物、水滑石、含有鈣的層狀雙氫氧化物或類似物、相關礦物或它們的混合物。特別地，并且發明人發現了，違反直覺地，通過添加氫氧化鎂或氫氧化鎂前體來提高硬水中鎂的濃度具有凈“軟化”效果，因為結垢離子例如鎂在層狀雙氫氧化物原位形成時并入層狀雙氫氧化物(特別是水滑石)的晶格中。

發明人發現了在不需要使用一個或多個預處理步驟以減小天然水或廢水中二氧化硅的濃度的情況下可同時去除二氧化硅與結垢離子。

在公開內容的一個方面中提供了用于去除二氧化硅和減小含有二氧化硅和結垢離子的天然水或廢水的總硬度的方法，該方法包括：