含氧化镁的净水组合物及其应用制造技术

在本文中提供含有氧化镁组分和粘合剂的净水组合物。在某些实施方案中，该粘合剂选自聚合粘合剂、硅酸钙铝和这些的组合。在某些实施方案中，该聚合粘合剂选自聚甲基丙烯酸甲酯、聚乙烯和这些的组合，并以大约12重量%至大约20重量%的量存在于该组合物中。在另一些实施方案中，该粘合剂含有大约1重量%至大约15重量%的量的硅酸钙铝。

【技术实现步骤摘要】
【国外来华专利技术】含氧化镁的净水组合物及其应用
本公开涉及氧化镁和至少一种聚合物的组合物，使用这种组合物的净水方法及其制备方法。背景饮用水的污染和适合人用的净化饮用水的供应短缺在全世界都是令人担忧的问题。饮用水被无机离子和重金属污染，如砷污染和氟化物污染尤其有害。通常为地质来源的砷和氟化物污染主要盛行于地下水。饮用水的砷污染可能造成皮肤癌、肺癌、膀胱癌和肾癌以及其它皮肤病。美国环境保护署的现行法规规定饮用水中砷的最大限额为十亿分之10份（ppb），尽管与美国其它地区相比，西部各州存在更多砷水平高于这一标准的制度。地下水中超过百万分之1.5份（ppm）的容许极限的高氟化物浓度是严重的毒理学问题。长期摄入大量氟化物会导致氟牙症或氟骨症。在食用前必须使用一些净化手段除去饮用水中的砷和控制饮用水中的氟化物水平。矿物质，包括碳酸盐的存在使该问题复杂化，它们干扰许多净化方案和系统。特别对获自具有火山活动的地质证据的地区的水而言，高砷水平和高矿物质含量（包括碳酸盐）都是典型的。已有许多系统用于从水中除去砷和其它重金属，主要包括反渗透、柱净化和氢氧化物沉淀。许多这些方法仅在窄和有限的参数内提供可接受的结果。此外，这些方法中的许多，即使不是大多数，是昂贵并且比较低效的。传统上使用氧化镁（MgO）净化水，因为MgO经证实在砷和氟离子接触到MgO表面时非常有效地吸附这些离子。此外，MgO在自然界中也丰富，由此使其容易以可承受的价格获得。尽管MgO有效地从水中脱除砷和氟化物，但由于在与水接触时形成氢氧化镁，其形成糊或浆的倾向是净水用途中的主要缺点之一。因此，当在净化系统或介质中使用MgO净水时，净水的流速缓慢降低并最终停止，要求从该系统中除去MgO。因此，需要开发从水中有效除去砷和氟化物、同时避免一个或多个上述缺点的净水技术。概述在本文中提供含有氧化镁组分和粘合剂的净水组合物。在某些实施方案中，该粘合剂选自聚合粘合剂、硅酸钙铝和这些的组合。在某些实施方案中，该聚合粘合剂选自聚甲基丙烯酸甲酯、聚乙烯和这些的组合，并以大约12重量%至大约20重量%的量存在于该组合物中。在另一些实施方案中，该粘合剂含有大约1重量%至大约15重量%的量的硅酸钙铝。在某些优选实施方案中，该氧化镁组分包括MgO、pH调节剂和附加净水材料。在某些实施方案中，pH调节剂可包括CaCO3，且附加净水材料可选自Fe2O3、MgAl2O4和这些的组合。在某些优选实施方案中，本公开提供的组合物为具有大约0.2至大约1毫米的直径和大约10平方米/克至大约200平方米/克的表面积的多孔颗粒形式。本公开还提供使用本文所述的净水组合物净水的方法。本公开的再一方面是含有本文所述的组合物的、构造用于净水的装置。详述本公开提供包含氧化镁组分和粘合剂的净水组合物。在某些实施方案中，该氧化镁组分包括氧化镁、pH调节剂和附加净水材料。在某些实施方案中，该粘合剂可以是有机聚合物、无机粘合剂或两者的组合。申请人已经发现，这种组合物有效地从水中除去砷和氟离子，而不会造成净水经过常规过滤程序的流速的任何降低。虽然不希望受制于理论，但在某些实施方案中相信，氧化镁与水反应形成Mg(OH)2。所得Mg(OH)2是砷和氟化物的强吸附剂。随后通过常规手段，包括过滤、沉降、撇渣、涡旋、离心、磁力分离或其它公知分离系统从水中除去由吸附在Mg(OH)2上的砷组成的复合物。但是，由于在水中变成糊或浆的倾向，通过常规手段除去砷-Mg(OH)2复合物是困难的。申请人已经令人惊讶地发现，在将氧化镁组分粘合到粘合剂上时，避免了之前与在净水系统中使用氧化镁相关的问题。尽管不希望受制于理论，但申请人相信，粘合剂使得能够选择优化砷和氟化物吸附的参数，同时防止在MgO与水接触时形成糊或浆。例如，在某些实施方案中，粘合剂使得能够形成具有提高砷和氟化物吸附率的大表面积的颗粒。影响吸附率的其它参数包括颗粒中存在的活性位点（如边和角）的数量、孔隙的存在和类型、以及暴露于砷和氟化物的表面平面（surfaceplanes）的类型。申请人还已经令人惊讶地发现，当氧化镁组分与粘合剂以在净化介质或系统中从预处理的水中有效除去砷和氟化物的量结合时，这种组合物在该介质或系统中的使用导致水的充足流速，这种流速大于不存在该粘合剂的类似介质或系统中的流速。申请人已经令人惊讶地发现，该粘合剂粘附到氧化镁组分上以减轻成糊或成浆，这保持水流过相关净水系统的所需流速。优化的粘合剂会提供所需孔隙率和粘合强度以保持氧化镁组分的结构在适当位置，而不形成糊或浆，由此保持水的所需流速和吸附性质。相应地，粘合剂的存在避免与现有技术的组合物和方法（其中该介质或系统被堵塞）相关的问题。粘合剂在本公开的一个实施方案中，该粘合剂包含聚合粘合剂。在某些优选实施方案中，有机粘合剂选自甲基丙烯酸酯、聚乙烯、丙烯酸酯、聚丙烯及其组合。在某些优选实施方案中，聚合粘合剂选自聚甲基丙烯酸甲酯、聚乙烯及其组合。合适的聚合粘合剂的另一些实例是本领域技术人员显而易见和已知的。在某些实施方案中，聚合粘合剂以大约10重量%至大约20重量%，优选12重量%至大约18重量%，更优选大约14重量%至大约16重量%的量存在。通过将该粘合剂溶解在有机溶剂中并将其添加到氧化镁组分中，制备包括聚合粘合剂的本专利技术的组合物。合适的有机溶剂的实例包括并且不限于芳族溶剂，如甲苯、苯、混合二甲苯，和脂族溶剂，如己烷、辛烷、链烷烃、矿物油、酮如丙酮、酯如乙酸乙酯、酰胺如N-甲基-2-吡咯烷酮（NMP）及其组合。在某些优选实施方案中，该有机溶剂包括二甲苯。合适的有机溶剂的其它实例是本领域技术人员显而易见和已知的。下面更详细论述制备此类组合物的方法。在本公开的另一实施方案中，该粘合剂包括硅酸钙铝粘合剂。其它合适的无机粘合剂包括，但不限于，硅酸铝，如硅酸钠、硅酸镁和硅酸钡铝。申请人已经发现，在这样的实施方案中，由于硅酸铝粘合剂均匀分散在含有氧化镁组分的水溶液中，在本专利技术的组合物的制备中不需要有机溶剂。下面更详细论述制备此类组合物的方法。在某些实施方案中，硅酸钙铝粘合剂以大约1重量%至大约15重量%，优选大约1重量%至大约10重量%，更优选大约1重量%至大约5重量%，再更优选大约2重量%至大约4重量%的量存在。氧化镁组分如上文论述，该氧化镁组分包含MgO，其与水反应形成Mg(OH)2——砷和氟化物的强吸附剂。在包括聚合粘合剂的实施方案中，氧化镁组分以大约80重量%至大约90重量%，优选大约82重量%至大约88重量%，再更优选大约84重量%至大约86重量%的量存在于本专利技术的组合物中。在包括硅酸钙铝粘合剂的实施方案中，氧化镁组分以大约85重量%至大约99重量%，优选87重量%至大约95重量%，更优选大约89重量%至大约91重量%的量存在。在某些实施方案中，该氧化镁组分包括MgO、pH调节剂和附加净水材料。MgO可获自任何市售来源。在一个实施方案中，氧化镁组分基本由MgO组成。在包括聚合粘合剂的某些实施方案中，氧化镁组分含有大约40重量%至大约100重量%，优选大约40重量%至大约60重量%，更优选大约45重量%至大约50重量%的量的MgO。在包括硅酸钙铝粘合剂的某些实施方案中，氧化镁组分含有大约10重量%至大约40重量%，优选大约15重本文档来自技高网...

【技术保护点】
净水组合物，其包含氧化镁组分和选自聚合粘合剂、硅酸钙铝和这些的组合的粘合剂。

【技术特征摘要】
【国外来华专利技术】2011.09.26 IN 3315/CHE/20111.颗粒状的净水组合物，其包含氧化镁组分和粘合剂，其中所述粘合剂包含1重量％至15重量％的一种或多种硅酸铝，并且其中所述氧化镁组分包含40重量％至90重量％的MgO和30重量％至50重量％的选自Fe2O3、TiO2、MgAl2O4和这些的两种或更多种的组合的净水材料，条件是所述氧化镁组分中所有组分的含量之和为100重量％。2.权利要求1的组合物，其中所述氧化镁组分进一步包含8重量％至20重量％的量的pH调节剂。3.权利要求2的组合物，其中所述pH调节剂包含CaCO3。4.颗粒状的净水组合物，其包含：(a)包含1重量％至15重量％的一种或多种硅酸铝的粘合剂；和(b)氧化镁组分，其中所述氧化镁组分包含：(i)40重量％至60重量％MgO；(ii)30重量％至50重量％Fe2O3；(iii)1重量％至5重量％MgAl2O4；和(iv)8重量％至20重量％CaCO3。5.权利要求1的组合物，其中所述氧化镁组分进一步包含7重量％至10重量％的量的pH调节剂。6.权利要求5的组合物，其中所述pH调节剂包含CaCO3。7.颗粒状的净水组合物，其包含：(a)硅酸钙铝；和(b)氧化镁组分，其中所述硅酸钙铝以1重量％至15重量％的量存在，且其中所述氧化镁组分包含：(i)10重量％至40重量％MgO；(ii)60重量％至70重量％Fe2O3；(iii)1重量％至...

【专利技术属性】
技术研发人员：R拉胡拉马，SSN穆图库里，A斯里瓦斯塔瓦，RR孔巴拉格里，R巴纳瓦利，M富肯，
申请(专利权)人：霍尼韦尔国际公司，
类型：发明
国别省市：美国;US