[发明专利]水处理产品及其方法

说明书

由于对金属排放的限制越来越紧，高水平处理含金属废的吸附方法也变得倍受注意。吸附方法能够在很宽的pH值范围内并在比沉淀方法低得多的水平下除去许多金属。另外，吸附方法经常能够除去常规处理方法无法探测到的配合的金属。

在金属处理方法中通常出现的吸附剂是称为水铁矿的非晶态氧化铁。这种处理的不利之处在于水铁矿形成污泥产物使得难于回收到净化水。为了解决该问题，人们描述了含有水铁矿覆盖的洗净的沙的水处理产品(M Edwards和M M Benjamin,Jnl.Water Poll ControlFed，第61卷，第19章，1989年，第1523-1533页)。还进行了该产品从饮用水中除去砷的测试。(F G A Vagliasindi等，Proceedings WaterQuality Technology Conference，第2部分，New Orlean,1995年11月12-16日，第1829-1853页)。

在欧洲和美国，饮用水中砷的允许含量已经或很快将从200μg/L降到50μg/L及降到20或10μg/L。人们提议使用活性铝土作为除去砷的水处理产品(加拿大专利2,090,989)。活性铝土颗粒较为坚固并容易从已处理的水中分离。虽然活性铝土本身是砷和其它重金属的活性吸附剂，还是需要一种更好的材料。这个需要已经在WO96/37438中着手解决，该方法提出的水处理组合物含有氧化镧和氧化铝。但氧化镧在处理非常大量的水时昂贵的花费使其受到限制。

根据本发明提供了水处理产品，该产品是具有至少1.0m²/g的比表面积的颗粒材料，或通过这些颗粒材料结合在一起形成的人工制品，并具有不可溶的三价铁覆盖层。优选所述颗粒材料为多孔的并具有通孔、闭孔或两者均有。由所述颗粒材料形成的人工制品一般为圆柱状或砖块状。

优选所述颗粒材材为非金属和矿物或无机材料。优选主要作为三价铁覆盖层的基材的材料包括沸石、镁碱沸石、丝光沸石、方钠石、柱(Pillared)粘土和活性粘土。优选的是包括氧化铝本身和铁铝氧石的氧化铝基材料。优选所述颗粒材料或由它们形成的人工制品为坚固的、抗压碎并且在使用过程中不形成细粉末或污泥。

在所述颗粒材料中可由细颗粒生长的单个颗粒必需具有足够大以容易从已处理的水中分离。虽然粗颗粒更容易从已处理的水中分离，但单个颗粒仍可细到具有5μm或10μm的平均尺寸。优选单个颗粒具有100μm至5000μm，如200μm至1000μm的平均尺寸。它们可通过凝聚或造粒或破碎形成。

这里使用的颗粒材料可为如通过Bayer方法生产的三水合氧化铝或煅烧的氧化铝。优选使用通过在300至800℃下加热三水合氧化铝形成的活性铝土。活性铝土具有较大的比表面积的有利之处。因疏松介质可为铁铝氧石，或其它含氧化铝的矿物，如沸石、粘土或水滑石。铁铝氧石的非挥发成分含有40或50至95％(重量)的氧化铝同时含有3或5至25％(重量)的氧化铁。活性铁铝氧石为优选的材料，该材料可在300至800℃的温度下加热矿物形成，并且一般具有100或150至200m²/g的比表面积。因为铁铝氧石所含的铁是在颗粒里面，而不是在其表面，因此一般不当作本发明的不可溶三价铁覆盖层部分。

具有高比表面积的颗粒材料在从水中吸附污染物并将它们除去中表现出高的能力。优选本发明的水处理产品具有1.0至400m²/g，如至少10m²/g，特别是至少100m²/g的比表面积。

将所述颗粒材料浸泡在铁溶液中，如硫酸铁或氯化铁的含水溶液中使其覆盖一层沉淀的不可溶三价铁覆盖层。随后通过蒸发将水除去或在升高温度，如50至500℃并优选50至200℃下干燥所述产品将铁盐转化为不可溶的三价铁覆盖层，或许为水合氧化铁或水合铁。在上述M Edwards的参考文献中描述的制备技术是适合的。所述三价铁覆盖层可构成0.01％至50％，优选0.1％至10％(重量)的水处理产品。

根据本发明的另一个制备水处理产品的方法包括采用酸性液体处理含铁矿石以从矿石中浸出铁，随后提高液体的pH值在所述矿石的表面形成沉淀的三价铁覆盖层。例如，采用pH值为大约3的氢氯酸处理矿石，接着使用氢氧化钠将pH值提高至大约7。将得到的产物过滤、洗涤并优选在如前面升高的温度下干燥。在本发明的范围内还包括在表面具有沉淀三价铁覆盖层的含铁矿石的水处理产品。优选所述矿石为铁铝氧石，特别是活性铁铝氧石。