[发明专利]用于在炭介质上动态流化装载配体的系统和相关方法

说明书

提供使用包含活化的吸着介质和使用液力装载装载到活化的吸着介质上的第一配体和任选第二配体的室从含水介质中除去金属污染物的方法和系统。在至少一个实施方案中，该方法和系统包括吸着介质的预处理、室中特定体积的活化的吸着介质、特定pH范围的含水介质，和第一配体和任选第二配体的液力装载，称为动态流化装载。在至少一个实施方案中，介质内播种溶液的孔压力至少足以克服柱内作用于介质上的重力。该方法和系统提供在室中的整个吸着介质上，第一配体和任选第二配体在活化的吸着介质上非常均匀且可预测的装载。因此，该方法和系统提供有效吸着和提高的从含水介质中除去金属的能力。

技术领域

一个或多个本发明中的至少一个实施方案涉及金属螯合领域，更特别地涉及用于从含水介质中除去金属的新的方法和系统。

发明背景

环境中的金属污染仍是有挑战性的问题。金属排放可严重地影响我们的环境健康，当污染物到达地表水如池塘、湖泊、溪流等时特别如此。有许多不同的从含水介质中除去这些金属的处理方法。

一个技术包括受控沉淀，例如通过氢氧化物沉淀处理金属。含水介质的pH使得形成并可除去金属氢氧化物沉淀物。该方法的缺点是金属沉淀高度取决于含水介质的金属含量和pH，通常产生仅具有较低金属浓度的流出物。另外，形成的金属淤渣可能非常昂贵地除去和处理掉。其它金属脱除技术包括膜分离方法，例如微滤、超滤、纳米过滤和反渗透。另一技术涉及使用室，如离子交换柱，其中使污染的含水介质通过树脂床如填充室或柱，树脂床固定金属或与金属配合以将它们从通过的含水介质中除去。离子交换系统的缺点包括各类离子交换系统通常仅限于3-6种不同的金属，且如果存在其它金属的话可被严重地污染(即如果存在铁，则铜离子交换系统会受不利影响)，pH范围要求严格控制使得它不会潜在地破坏树脂，有机物的存在可能使树脂中毒，且离子交换系统通常对有机金属配合物是无效的。因此，本领域中仍需要从含水介质中除去金属的改进且可重复的系统和方法。

发明概述

应当理解一个或多个本发明包括多种不同的版本或实施方案，且该概述不意欲为限定性或穷举的。该概述提供一些实施方案的一些一般描述，但还可包括其它实施方案的更具体描述。

一个或多个本发明的至少一些实施方案的一个目的是得到从含水介质中除去金属的可重复且可预测的结果。另一目的是在室中均匀地制备随后用于除去含水介质内的金属的吸着介质。

至少一个实施方案的一个方面提供在室中制备吸着介质的方法。

在至少一个实施方案中，将含配体的溶液泵送通过包含小于100体积％粒状活性炭的室中以导致至少一部分粒状活性炭的机械流化。

至少一个实施方案的另一方面提供通过将吸着介质用氧化剂如硝酸预处理而将吸着介质活化；和/或进一步提供金属配位第一配体如苯并三唑、苯并噻唑和另一化合物以结合金属；和/或进一步提供通过动态流化装载方法将第一配体装载到活化的吸着介质上；和/或进一步提供通过动态流化装载方法任选地将第二配体装载到活化的吸着介质上。

至少一个实施方案的又一方面提供羧基苯并三唑或甲基苯并三唑作为第一配体的用途。

至少一个实施方案的又一方面提供二元羧酸、乙二胺四乙酸、抗坏血酸或其它金属结合配体作为第二配体(有时也称为助配体)的用途。

至少一个实施方案的又一方面提供使用动态流化装载将第一配体装载到吸着介质上的合适时间量，其为约10分钟至至少约240分钟。

至少一个实施方案的又一方面提供用于从含水介质中除去金属污染物的产品，所述产品包含含有吸着介质的室，所述吸着介质已用硝酸预处理以产生活化的吸着介质。然后将第一配体和任选第二配体在足够的压力和/或流速下泵送通过吸着介质以与活化的吸着介质上的特定活化部位反应，并将第一和任选第二配体均匀地装载到活化的吸着介质上。