[发明专利]使用稀土金属除去目标材料

说明书

相关申请的交叉引用

本申请要求2008年11月11日提交的题为“Arsenic Removal Using Rare Earth Metals”的美国临时申请序列号61/113,435；2009年5月19日提交的题为“Arsenic Removal Using Rare Earth Metals”的美国临时申请序列号61/179,622；2009年6月11日提交的题为“Arsenic Removal Using Rare Earth Metals”的美国临时申请序列号61/186,258；2009年6月12日提交的题为“Arsenic Removal Using Rare Earth Metals”的美国临时申请序列号61/186,662；2009年7月6日提交的题为“Arsenic Removal Using Rare Earth Metals”的美国临时申请序列号61/223,222；2009年7月7日提交的题为“Arsenic Removal Using Rare Earth Metals”的美国临时申请序列号61/223,608；2009年9月9日提交的题为“Arsenic Removal Using Rare Earth Metals”的美国临时申请序列号61/240,867；2009年7月9日提交的题为“Removal of Soluble Arsenic from a Sulfide Waster Stream”的美国临时申请序列号61/224,3 16；2009年8月10日提交的题为“Lanthanide-Based Compound for Arsenic Removal in Sulfide Waster stream”的美国临时申请序列号61/232,702；和2009年8月10日提交的题为“Aluminum-Induced Precipitation for Arsenic Removal in Sulfide Waster stream”的美国临时申请序列号61/232,703的权益；它们都全部在此引入作为参考。

交叉引用2007年12月1 8日提交的美国专利申请序列号11/958,602；2007年12月18日提交的11/958,644；和2007年12月18日提交的11/958,968，其各自全部在此引入作为参考。

技术领域

本发明大体上涉及使用稀土金属除去目标材料，并且特别地涉及使用稀土金属的砷的除去和稳定化。

背景技术

有害金属例如砷、重金属的氧阴离子和它们的放射性同位素天然地以许多组合形式存在于地球上。它们在天然水中的存在可来源于例如地球化学反应、工业废物排放(包括由核电站、燃油发电厂和/或燃煤发电厂产生的那些)、或者杀虫剂、除草剂、农药和灭鼠剂的农业、工业和/或家庭使用、以及其他来源。由于高水平的一些有害金属(特别是砷)的存在可对活生物体具有致癌和其他有害效应，因此美国环境保护局(“EPA”)和世界卫生组织对饮用水中各种有害金属已设定了最大污染物水平(“MCL”)。废水、潜水、地表水、地下水和地热水中的有害金属浓度常常超过该水平。因此，现有的MCL和任何未来的降低产生对从饮用水、井水和工业水中经济且有效地除去砷的新技术的需要。

许多有害金属具有多重氧化态，这可使它们的除去复杂化。例如，在正常条件下，发现砷以+3和+5氧化态通常以亚砷酸根(AsO₂^-1)和砷酸根(AsO₄^-3)的形式溶于含水或水生体系中。通过吸附或沉淀技术除去砷要求砷为砷酸根形式。其中砷以+3氧化态存在的亚砷酸根通过吸附和沉淀技术仅部分地除去，因为亚砷酸根的主要形式是亚砷酸(HAsO₂)。亚砷酸是弱酸并且在其中吸附最有效进行的pH 5-pH 8的pH下保持中性电荷(即，如果有的话，包含最少的亚砷酸根(AsO₂^-1))。

各种其他技术已用于从含水体系中除去有害金属。这样的技术的例子包括在高表面积材料例如氧化铝和活性炭上的吸附、用阴离子交换树脂的离子交换、任选地使用絮凝剂的共沉淀、和电渗析。用于有害金属除去的大部分技术被除去许多这些金属的困难所阻碍。