减少砷和锑从活性炭的浸滤制造技术

本发明专利技术中描述了具有低接触pH的活性炭和它们在水的纯化中的用途，以及制造这样的低接触pH活性炭和滤器的方法和纯化水的方法。用于制备这样的低接触pH活性炭的方法，提供了制备用于纯化过程的活性炭的有效且成本较低的手段。

【技术实现步骤摘要】
【国外来华专利技术】减少砷和锑从活性炭的浸滤 与相关申请的交叉引用 本申请要求2012年4月25日提交的题为通过调节碳的主体pH减少砷和锑的 浸滤，'（Mitigating Leaching of Arsenic and Antimony by Adjusting Bulk pH of the Carbon)的美国临时申请No. 61/638, 285和2013年3月15日提交的题为减少砷和锑从活 性炭的浸滤，'(Mitigating Leaching of Arsenic and Antimony from Activated Carbon) 的美国专利申请No. 13/842,818的优先权，所述申请的全部内容通过参考并入本文。 政府利益 不适用。 联合研究协议的参与方 不适用 在光盘上递交的通过参考并入的材料 不适用
技术介绍
活性炭在饮用水工业中常常用于除去各种污染物，包括例如：氯代、卤代的有机化 合物（例如三卤甲烷），可吸附有机卤素（AOX)，有味物质，有色污染物，用于生物处理系统 的化合物，芳香族化合物，和杀虫剂等。这种纯化简单地通过被污染的水与活性炭的直接接 触来实现。几乎所有可商购的活性炭含有ppm水平的砷和锑，这些砷和锑源自于生产活性 炭的原材料的天然组成。当与水直接接触时，活性炭可能以可溶性含氧阴离子的形式浸滤 出ppm水平的小部分砷和锑。尽管浸滤极少但却是不希望的，并且已知通过在将活性炭用 于水纯化之前在单独的步骤中对活性炭进行酸洗，来减少浸滤。酸洗将大部分砷和锑的可 以浸滤的部分除去。 酸洗步骤可以包括几个步骤，通常包括用弱碱溶液中和，然后进行最后的水漂洗， 以将产生的盐从活性炭除去。通常，控制中和试剂例如碳酸钠的量，以提供最终漂洗水的中 性或微碱性pH。最终漂洗水的中性或微碱性pH，提供了在干燥后的接触pH为接近9至11 的最终酸洗产物。本文中描述的实施方式可用于减少过滤用活性炭中可浸滤的砷和锑，该 减少超过了通过常用的酸洗所达到的减少。
技术实现思路
各种不同实施方式涉及包含活性炭的组合物，所述活性炭的接触pH为约5.0至约 8. 5,并且在某些实施方式中接触pH为6. 5至约8. 0。这样的实施方式的活性炭可以源自于 任何碳源，包括但不限于烟煤、次烟煤、褐煤、无烟煤、泥煤、坚果壳、果核、椰子、巴西棕榈树 果、澳洲坚果、棕榈果、桃核、樱桃核、橄榄核、胡桃壳、木材、聚合物、树脂、石油浙青及其组 合，并且在某些实施方式中，所述活性炭的平均粒径可以为约4_至约0. 1_。其他实施方 式涉及这样的组合物与接触pH高于8. 0的活性炭或中性活性炭的组合。 其他实施方式涉及处理水的方法，所述方法包括将接触pH为约5. 0至约8. 5的活 性炭与水相接触的步骤。所述接触步骤可以通过任何方式来进行，包括但不限于：将水从所 述活性炭的床上流过、将水引导到包括所述活性炭的滤器上、将所述活性炭导入承装水的 容器中、以及这些方式的组合。在某些实施方式中，所述方法可以包括例如下列的一个以上 步骤：过滤所述水，消毒所述水，澄清所述水，调整所述水的pH，以及这些步骤的组合。在某 些实施方式中，所述活性炭的接触PH可以为约6. 5至约8. 0,并且在某些实施方式中，所述 活性炭的平均粒径可以为约4_至约0. 1_。在其他实施方式中，所述活性炭还可以包含： 接触pH为约5. 0至约8. 5的活性炭与接触pH高于8. 0的活性炭的混合物。 其他实施方式涉及用于生产活性炭的方法，所述方法包括将活性炭在酸中清洗， 以及将所述活性炭在漂洗水中漂洗，直至漂洗水达到PH为约I. 0至约3. 0的步骤。在某 些实施方式中，所述方法还包括在清洗前用PH中和试剂将所述酸部分中和，所述中和试剂 包括但不限于氢氧化钠、碳酸钠、碳酸氢钠、氢氧化钾、碳酸钾、碳酸氢钾以及这些试剂的组 合。在各种不同实施方式中，所述在酸中的清洗可以包括将所述活性炭浸泡在例如但不限 于盐酸、硫酸、硝酸、乙酸、柠檬酸、马来酸、富马酸、一元有机酸、二元有机酸和甲酸的酸中。 在其他实施方式中，所述方法可以包括干燥所述活性炭的步骤。 【附图说明】 不适用。 【具体实施方式】 在描述本专利技术的组合物和方法之前，应该理解，本专利技术不限于所描述的具体步骤、 组合物或方法，因为它们可以改变。还应该理解，在本说明书中使用的术语仅仅是出于描述 具体形式或实施方式的目的，并且不打算限制本专利技术的范围，本专利技术的范围将仅受随附的 权利要求书限制。除非另有定义，否则在本文中使用的所有技术和科学术语具有与本领域 普通技术人员所通常理解的相同的意义。尽管与本文中所描述的相似或等同的任何方法和 材料可用于本专利技术的实施方式的实践或测试，但现在描述优选的方法、装置和材料。本文中 提到的所有出版物以其全部内容通过参考并入本文。本文中的任何内容不应被理解为承认 没有权利通过在先专利技术而使本专利技术早于这样的公开物。 还必须指出，当在本文中以及随附的权利要求书中使用时，没有具体数量的指称 包括其复数指称物，除非上下文明确说明不是如此。因此，例如，对滤器的指称是对一 个以上滤器及其本领域的技术人员已知的等同物的指称等。 当在本文中使用时，术语约意味着正在使用的数字的数值的加或减10%。因 此，约50%意味着在45%?55%的范围内。 本专利技术的实施方式涉及在水纯化过程中，和在金属特别是砷和锑的浸滤在造成问 题的其他情形中使用的活性炭；以及制造这样的活性炭的方法。在某些实施方式中，这些活 性炭可以具有低接触pH。其他实施方式包括低接触pH的活性炭与未处理的活性炭的掺混 物，以及包含低接触PH活性炭的滤器、过滤床和其他装置。 各种实施方式的活性炭可以具有低接触pH。术语接触pH是指活性炭样品在水 中浸泡后的pH。例如，可以通过将样品例如25. Og活性炭在例如约IOOml水中浸泡约5分 钟至约30分钟的时间，并在浸泡后测定水的pH，来确定接触pH。活性炭通常表现出的接触 pH为约9. O至约11. 0。本专利技术的各种实施方式的活性炭表现出的接触pH为约6. 5至约 8. 5、约6. 0至约8. 0、约5. 5至约7. 5、约5. 0至约7. 0,或被这些值所涵盖的任何单个值或 范围。 在某些实施方式中，活性炭的水分含量可以为约0. 1 %至约20 %、约2 %至约 17%、约4%至约15%，或被这些值所涵盖的任何单个值或范围。在某些实施方式中，水分 含量可以是来自于清洗步骤的残留水分的结果。例如，在酸洗后，可以将活性炭干燥至特定 水分含量水平。活性炭可以源自于任何来源并且可以具有各种不同尺寸、形状和孔隙几何 结构。在各种实施方式中，活性炭可以从本领域中已知的任何前体含碳材料制备，该前体含 碳材料包括但不限于烟煤、次烟煤、褐煤、无烟煤、泥煤、坚果壳、果核、椰子、巴西棕榈树果、 澳洲坚果、棕榈果、桃核、樱桃核、橄榄核、胡桃壳、木材、聚合物、树脂、石油浙青和任何其他 含碳材料或其组合。此外，含碳材料可以源自于从各种前体产生的、已使用过并随后重新活 化和/或再生的活性炭。在活化后，活性炭的平均粒径（MPD)可以为约4_以下，并且在某 些实施方式中，活性炭的MPD可以为约本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种组合物，该组合物包含接触pH为约5.0至约8.5的活性炭。

【技术特征摘要】
【国外来华专利技术】2012.04.25 US 61/638,285;2013.03.15 US 13/842,8181. 一种组合物，该组合物包含接触pH为约5. 0至约8. 5的活性炭。2. 根据权利要求1所述的组合物，其中，所述活性炭的接触pH为约6. 5至约8. 0。3. 根据权利要求1所述的组合物，其中，所述活性炭源自于一碳源，该碳源选自烟煤、 次烟煤、褐煤、无烟煤、泥煤、坚果壳、果核、椰子、巴西棕榈树果、澳洲坚果、棕榈果、桃核、樱 桃核、橄榄核、胡桃壳、木材、聚合物、树脂、石油浙青及其组合。4. 根据权利要求1所述的组合物，其中，所述活性炭的平均粒径为约4mm至约0. 1mm。5. 根据权利要求1所述的组合物，该组合物还包含接触pH高于8. 0的活性炭。6. -种用于处理水的方法，该方法包括： 将接触pH为约5. 0至约8. 5的活性炭与水相接触。7. 根据权利要求6所述的方法，其中，所述接触选自将水从所述活性炭的床上流过，将 水引导到包括所述活性炭的滤器上，将所述活性炭导入装水的容...

【专利技术属性】
技术研发人员：罗伯特·H·沃恩，丽贝卡·L·迪斯泰法诺，
申请(专利权)人：卡尔冈碳素公司，
类型：发明
国别省市：美国;US