从水溶液中除去磷酸盐的方法技术

本发明专利技术涉及一种从水溶液中除去磷酸盐的方法，所述方法包括以下步骤：将树脂和至少两倍床体积的含有两性金属离子且金属离子浓度为至少５％的水溶液混合；从树脂中排出多余的液体；在监控ｐＨ的同时加入至少０．３倍床体积的碱金属氢氧化物水溶液，碱金属氢氧化物的浓度是至少３％，加入的速率足以在２０分钟内使液相ｐＨ提高至４以上；在混合的同时加入另外的碱金属氢氧化物水溶液以使液相的ｐＨ维持在４至１２之间；从树脂中排出多余的液体；使树脂与含有磷酸根离子的水溶液混合。

【技术实现步骤摘要】

本专利技术涉及用加载了两性金属的水合氧化物的离子交换树脂从水溶液中 除去磷酸根离子的方法。
技术介绍
高磷酸盐血症是一种通常以高血清磷酸盐水平为特征的病症。人们已经建 议使用各种可结合磷酸根的聚合物材料，通过摄食或对体液进行体外处理，比如血液透析，来治疗这种病。比如，美国专利第6180094号中报道了与三价铁 离子螯合的弱碱性的阳离子交换树脂。但是，人们需要其它能从胃肠道除去磷 酸盐的材料。而且，这篇文献公开，只能通过与弱碱性阴离子交换基团的络合 作用来引入金属，由此限制了树脂的金属含量。本专利技术讨论的问题是提供用于从水溶液中除去磷酸盐的其它材料。
技术实现思路
本专利技术涉及从含有磷酸根离子的水溶液中除去磷酸根离子的方法。该方法 包括以下步骤(a)将树脂和至少两倍床体积的含有两性金属离子盐、金属离子 浓度至少为5%的水溶液混合；(b)排出树脂中多余的液体；(C)在监控pH的同时加入至少0.3倍床体积的、碱金属氢氧化物浓度为至少3%的碱金属氢氧化 物水溶液，加入速度足以在20分钟内使液相pH提高至4以上；(d)边搅拌边 加入另外的碱金属氢氧化物水溶液以使液相pH维持在4至12之间；(e)排出 树脂中多余的液体；(f)将树脂和含有磷酸根离子的水溶液混合。本专利技术还涉及通过使含有磷酸根离子的水溶液和含有10%至50%的两性 金属离子(以其水合氧化物形式存在)的树脂接触，从该含有磷酸根离子的水溶 液中除去磷酸根离子的方法；其中，至少50%所述金属离子位于树脂珠体积的 外半部。具体实施例方式除非另外规定，百分数是重量百分数。除非另外规定，树脂的重量百分数 以干树脂为基础。本文中使用的术语"(甲基)丙烯酸类"指丙烯酸类或甲基丙 烯酸类。术语"多余液体"是指反应器或柱子中通过重力能在不到1小时的时间内容易地排出的液相的量。术语"床体积"(BV)是指与容器(比如，反应器 或柱子)中的一批树脂珠的体积相等的液体体积。.术语"苯乙烯聚合物"是指 由含有苯乙烯的单体和/或至少一种交联剂聚合而成的共聚物，其中苯乙烯和交 联剂的总重量至少是总单体重量的50重量％。交联剂是含有至少两个可聚合 的碳碳双键的单体，包括比如二和三乙烯基芳族或脂环族化合物；二乙烯基酰 胺；乙二醇和二乙二醇的二乙烯基醚；二，三和四-(甲基)丙烯酸的乙二醇酯，二 乙二醇酯，三羟甲基丙垸酯，季戊四醇酯和二聚季戊四醇酯；和二乙烯基醚化 合物。优选的交联剂包括二乙烯基芳族交联剂，比如二乙烯基苯、和二乙二醇 二乙烯基醚。在本专利技术的一些实施方式中，苯乙烯聚合物是由含至少75%苯乙 烯的单体和二乙烯基芳族交联剂的混合物制成的，更优地由含至少90%苯乙烯 的单体和二乙烯基芳族交联剂的混合物制成，最优地，由主要由苯乙烯组成的 单体和至少一种二乙烯基芳族交联剂的混合物制成。在本专利技术的一些实施方式中，聚合物是由含有1%至10%交联单体的单体 制成。在一些实施方式中，交联剂的量不大于8%，或不大于7%，或不大于6 %，或不大于5%。在一些实施方式中，交联剂的量至少是1,5%，或至少是2 %，或至少是2.5%。 .术语"丙烯酸聚合物"是指由含有至少一种(甲基)丙烯酸或(甲基)丙烯酸 酯的乙烯基单体与至少一种交联剂的混合物生成的共聚物，其中(甲基)丙烯酸 或(甲基)丙烯酸酯和交联剂的总重量至少是总单体重量的50重量％;较优地至 少是75%，更优地至少是90%，最优地，所述聚合物由基本上由至少一种(甲 基)丙烯酸或(甲基)丙烯酸酯组成的单体和至少一种交联剂的混合物制成。术语"凝胶"或"胶状(gellular)"树脂用于指由孔隙度很低的(O至0.1 cmVg)、 平均孔径小的(O至17人)、BET表面积低的(O至10 mVg)共聚物合成的树脂。 术语"大网络"(或MR)树脂用于指由表面积比凝胶树脂更高的高介孔共聚物合成的树脂。MR树脂的总孔隙度在0.1至0.7 cm3/g之间，平均孔径在17至 500人之间，BET表面积在10至200 m"g之间。术语"阳离子交换树脂"是 指能与环境交换正电荷物质的树脂。它们包含与诸如Na+、 K+、 Ca++、-Mg++、 ^++或11+等阳离子连接的带负电荷的物质。最常见的负电荷物质是羧酸、磺 酸和膦酸基。术语"阴离子交换树脂"是指能和环境交换带负电荷物质的树脂。 术语"强碱性阴离子树脂"是指包含与诸如Cr、 Bf、 r和Off等阴离子连接 的正电荷物质的阴离子交换树脂。最常见的正电荷物质是季胺和质子化了的仲 胺。' .本专利技术的树脂是珠状、粉末状或纤维状的。较优地，树脂颗粒的调和平均 粒径(直径)在1至2000 jim之间，或在50至800 |im之间，或在100至800 pm 之间，或在100至700 jum之间，或在200至700 pm之间。颗粒的长宽比(长 度/宽度)较优地在1至200之间。 -术语"水合氧化物"是指难溶于水的化合物，它们是由随着原始溶液中 pH的增大而发生的金属阳离子的沉淀生成的。水合氧化物可以基本上是单种 金属、或两种或多种金属混合物的氧化物或氢氧化物。水合氧化物上的电荷主 要取决于氧化物和介质的酸度。它们可以作为负电荷、中性或正电荷物质存在。 改变金属离子沉淀的条件会导致产生不同的结构，这些结构对水中各种离子的 反应性有强有弱。金属水合氧化物的结构可以是非晶态或晶态的。优选的金属是铁、铝、镧、钛、锆、锌和镁；更优选的是钛和铁。三价铁是特别优选的金属离子。在不同pH值下的金属氢氧化物的表现的例子是在环境温度下三价铁能完 全溶解在pH低(小于1.5)的水中。在高pH和高苛性碱浓度下，得到另一个可 溶的结构，即Fe(OHV。在pH是2-3时，三价铁开始沉淀，这依赖于螯合剂 的存在和实验条件。Fe(III)L"L是配位体)的络合稳定性可以影响引起沉淀的 pH值。在引起沉淀的pH范围内，Fe(III)形成Fe(0)x(OH)y(含氧氢氧化物)和/ 或Fe(OH)3(氢氧化物)。 一部分沉淀的化合物的结构可能是针铁矿、正方针铁 矿、纤铁矿或斯沃特曼铁矿(Schwertmannite)。沉淀发生时的温度也会影响沉淀 过程中产生的微结构。较优地，沉淀过程在接近环境温度，即约20至35'C下 进行。在本专利技术的一个实施方式中，离子交换树脂具有至少一个选自下组的取代 基羟基、醚、胺、季胺、氧化胺和羟胺。在本专利技术的一个实施方式中，所述 树脂是能螯合金属的树脂，它具有选自下组的有螯合取代基磷酸、磺酸、聚 乙二亚胺、聚胺、羟胺、羧酸、氨基羧酸和氨基垸基磷酸盐。优选的氨基羧酸 取代基包括，比如由氮川三乙酸、乙二胺四乙酸(EDTA)、 二亚乙基三胺五乙酸、三(羰甲基)胺、亚氨基二乙酸、N-(氨基甲酰甲基)亚氨基乙酸、N，N-二(羧 甲基)-P-丙氨酸和N-(磷酰甲基)亚氨基乙酸衍生的取代基。较优地，基于树脂的干重，树脂含有的金属水平是至少5%,或至少8%， 或至少12%，或至少15%，或至少18%。较优地，金属化合物的水平是不大 于45%，或不大于40%，或不大于35%，或不大于30%，或不大于28%，或 不大于25%。在本专利技术的一个实施方式中，树脂是大网络树脂或大孔树脂。在 本专利技术的一个实施方式中，用于加载金属的碱性树脂是丙烯酸树脂或苯乙烯树 脂本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种从含有磷酸根离子的水溶液中除去磷酸根离子的方法；所述方法包括以下步骤：　　　　（ａ）将树脂和至少两倍床体积的含有两性金属离子且金属离子浓度为至少５％的水溶液混合；　　　　（ｂ）从树脂中排出多余的液体；　　　　（ｃ）在监控ｐＨ的同时加入至少０．３倍床体积的碱金属氢氧化物水溶液，碱金属氢氧化物的浓度为至少３％，加入的速率足以在２０分钟内使液相ｐＨ提高至４以上；　　　　（ｄ）在混合的同时加入另外的碱金属氢氧化物水溶液以使液相的ｐＨ维持在４至１２之间；　　　　（ｅ）从树脂中排出多余的液体；　　　　（ｆ）使树脂与含有磷酸根离子的水溶液混合。

【技术特征摘要】
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【专利技术属性】
技术研发人员：R布莱克，L胡格斯，JA特雷霍，
申请(专利权)人：罗门哈斯公司，
类型：发明
国别省市：US[美国]