铁基介质制造技术

一种用于降低流体中的污染物含量的过滤介质，其中所述过滤介质包括酸洗铁基粉末，其中通过在HCl中洗涤铁基粉末形成所述酸洗铁基粉末，其中所述酸洗铁基粉末的BET表面积可为至少1.2m

【技术实现步骤摘要】
【国外来华专利技术】铁基介质相关申请本申请要求2016年10月6日提交的美国临时申请No.62/404,887的权益和2016年11月7日提交的欧洲申请No.16197543.8的权益。美国临时申请No.62/404,887和欧洲申请No.16197543.8各自的整个内容全文经此引用并入本文。
本专利技术的实施方案涉及用于除去土壤、水或废水中的单一和多种污染物的新铁基介质以及该介质的用途。背景至少从80年代以来，零价铁(ZVI)就已知对例如在污染的水或土壤中作为污染物存在的卤化烃的脱卤有效。脱卤后面的化学反应看起来相当复杂并且涉及如直接电子转移、氢气析出和亚铁形成之类的反应步骤。ZVI不仅已证实促进卤化的，例如氯化的烃的分解，还可通过使污染的水或土壤与ZVI接触进行有害重金属和放射性核素的脱除。零价铁也已作为用于脱除和/或降解特定有机物质，例如三氯乙烯(TCE)和四氯乙烯(PCE)和无机地下水污染物，包括硝酸根(NO3-)、六价铬(Cr(VI))、砷(As)、硒(Se)、和放射性核素，如铀(U)、钚(Pu)和锝(Tc)的强健过滤介质受到广泛评估。但是，对ZVI用于地下水和废水处理的用途已经观察到几个常见的限制。这些限制包括：-在ZVI介质表面上形成氧化钝化层(即金属氢氧化物和金属碳酸盐)，其阻碍持续效力和降低水力传导性(hydraulicconductivity)。-对所选目标污染物的窄有效pH范围。-在含氧条件下被其他电子受体干扰，此类电子受体的实例可能是氧气(O2)、NO3-和硫酸根(SO42-)。-对某些污染物的效力有限。-可能从老化和/或废ZVI介质中释放固定的污染物。已经提出几种方法增强ZVI介质的反应性以解决上文论述的公认限制。例如，双金属催化剂的加入可能改进具有高氧化电位的污染物类如含Cr(VI)的铬酸根(CrO42-)的还原效率。作为解决在ZVI/H2O体系中生成的碱性的一种手段，加入二氧化碳(CO2)以降低初始pH可改进污染物保留效率。此外，已经建议将Fe氧化物添加到ZVI体系中以催化某些物类如Cr(VI)、U(VI)和NO3-被Fe(II)还原。概述新介质的实施方案包括反应性增强的含铁ZVI介质。新介质的实施方案可实现下列一些或全部：-高氢气产量。例如，与已知ZVI介质相比，新介质的实施方案可表现出高反应性，由水产生更多氢气。例如，新介质的实施方案表现出已知ZVI介质的至少4倍高的气体产率，总气体产率为6倍。-多种污染物脱除。例如，新介质的实施方案能够在一步处理中实现同时脱除多种污染物，例如从污染的地下水中脱除多种放射性核素和污染物。-pH控制。实验室数据表明，新介质的实施方案可使该体系的pH稳定在接近中性范围(例如6-8pH)，这在新介质的实施方案用于微生物原位土壤修复法和其它修复法时有益。-不受其他电子受体干扰。例如，新介质的实施方案可建立高还原性条件，这消除或显著减少来自其它电子受体，例如O2、NO3-和SO42-的干扰。新介质的实施方案的特征进一步在于：-具有含细孔的孔隙结构。-就相对较粗的粒度分布而言，明显高的表面积(例如至少1.2m2/g的BET比表面积)。-被动层去除。酸洗的一个目的是除去ZVI介质的表面上的被动氧化物层。新介质的实施方案的制造可使用盐酸进行酸洗过程。但是，通过受控酸洗过程(酸浓度、洗涤周期、温度、保护性气氛，如N2气氛)，一部分氯附着在新介质的表面上；然后充当催化剂。-低Mn含量(例如小于0.2重量％、小于0.16重量％、小于0.14重量％)以防止处理过的水的变色问题。本公开的实施方案可包括一种用于降低流体中的污染物含量的过滤介质，其中所述过滤介质包括酸洗铁基粉末。可通过在HCl中洗涤铁基粉末形成酸洗铁基粉末。酸洗铁基粉末的BET表面积可为1.2-10m2/g，优选1.4-8m2/g，优选1.6-5m2/g。酸洗铁基粉末可具有至少90重量％，优选至少93重量％，优选至少97重量％的Fe含量。在本公开的一个实施方案中，酸洗可包括在保护性气氛，如N2气氛中的盐酸洗涤、干燥和冷却过程。在本公开的一个实施方案中，铁基粉末可以是氢还原铁粉。在本公开的一个实施方案中，酸洗铁基粉末的平均粒度(D50)可为20至10,000μm，优选20至500μm，优选40至350μm。在本公开的一个实施方案中，酸洗铁基粉末的平均粒度(D50)可为200至590μm，且BET表面积可为至少1.6m2/g。在本公开的一个实施方案中，酸洗铁基粉末的平均粒度(D50)可以小于200μm，优选小于150μm，且BET表面积为至少3m2/g，优选至少4m2/g。在本公开的一个实施方案中，酸洗铁基粉末的表观密度可为0.5至5g/cm3，优选1至3g/cm3，优选1至2g/cm3。在本公开的一个实施方案中，铁基粉末可以是具有200至590μm的平均粒度(D50)和铁粉的至少90重量％的Fe含量的氢还原铁基粉末。在本公开的一个实施方案中，酸洗铁基粉末可具有通过EDX光谱分析得出的至少3％，优选通过EDX光谱分析得出的至少4％的表面上的局部氯浓度。在本公开的一个实施方案中，酸洗铁基粉末可具有小于-0.03，优选小于-0.04，优选小于-0.05的PSE，在平衡条件下(在48小时后)具有-0.03至-0.5的范围。在本公开的一个实施方案中，低于150μm的酸洗铁基粉末的粒级(fraction)可为至少3m2/g，优选3-10m2/g，优选3.5-8m2/g，优选4.0-6.0m2/g，优选4.2m2/g-5m2/g。本公开的实施方案可包括一种用于降低流体中的污染物含量的过滤介质，其中所述过滤介质包括铁基粉末。所述铁基粉末可具有通过EDX光谱分析得出的至少3％，优选通过EDX光谱分析得出的至少4％的表面上的局部氯浓度。所述铁基粉末的BET表面积可为1.2-10m2/g，优选1.4-8m2/g，优选1.6-5m2/g。所述酸洗铁基粉末可具有至少90重量％，优选至少93重量％，优选至少97重量％的Fe含量。在本公开的一个实施方案中，铁基粉末可以是氢还原铁粉。在本公开的一个实施方案中，铁基粉末的平均粒度(D50)可为20至10,000μm，优选20至500μm，优选40至350μm。在本公开的一个实施方案中，铁基粉末的平均粒度(D50)可为200至590μm，且BET表面积可为至少1.6m2/g。在本公开的一个实施方案中，铁基粉末的平均粒度(D50)可以小于200μm，优选小于150μm，且BET表面积可为至少3m2/g，优选至少4m2/g。在本公开的一个实施方案中，铁基粉末的表观密度可为0.5至5g/cm3，优选1至3g/cm3，优选1至2g/cm3。在本公开的一个实施方案中，铁基粉末可以是具有40至590μm的平均粒度(D50)和铁粉的至少90重量％的Fe含量的氢还原铁基粉末。在本公开的一个实施方案中，铁基粉末可以是通过在HCl中洗涤铁基粉末形成的酸洗铁基粉末。在本公开的一个实施方案中，酸洗包含在N2气氛中的盐酸洗涤、干燥和冷却过程。在本公开的一个实施方案中，酸洗铁基粉末可具有小于-0.03，优选小于-0.04，优选小于-0.05的PSE，在平衡条件下(在48小时后)具有-0.03至-0.5的范围。在本本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种用于降低流体中的污染物含量的过滤介质，其中所述过滤介质包含酸洗铁基粉末，其中通过在HCl中洗涤铁基粉末形成所述酸洗铁基粉末，其中所述酸洗铁基粉末的BET表面积为1.2‑10m

【技术特征摘要】
【国外来华专利技术】2016.11.07 EP 16197543.8;2016.10.06 US 62/404,8871.一种用于降低流体中的污染物含量的过滤介质，其中所述过滤介质包含酸洗铁基粉末，其中通过在HCl中洗涤铁基粉末形成所述酸洗铁基粉末，其中所述酸洗铁基粉末的BET表面积为1.2-10m2/g，优选1.4-8m2/g，优选1.6-5m2/g，其中所述酸洗铁基粉末具有至少90重量％，优选至少93重量％，优选至少97重量％的Fe含量。2.权利要求1的过滤介质，其中所述酸洗包含在保护性气氛，如N2气氛中的盐酸洗涤、干燥和冷却过程。3.权利要求1-2任一项的过滤介质，其中所述铁基粉末是氢还原铁粉。4.权利要求1-3任一项的过滤介质，其中所述酸洗铁基粉末的平均粒度(D50)为20至10,000μm，优选20至500μm，优选40至350μm。5.权利要求1-4任一项的过滤介质，其中所述酸洗铁基粉末的平均粒度(D50)为200至590μm，且BET表面积为至少1.6m2/g。6.权利要求1-4任一项的过滤介质，其中所述酸洗铁基粉末的平均粒度(D50)小于200μm，优选小于150μm，且BET表面积为至少3m2/g，优选至少4m2/g。7.权利要求1-6任一项的过滤介质，其中所述酸洗铁基粉末的表观密度为0.5至5g/cm3，优选1至3g/cm3，优选1至2g/cm3。8.权利要求1-7任一项的过滤介质，其中所述铁基粉末是具有200至590μm的平均粒度(D50)和铁粉的至少90重量％的Fe含量的氢还原铁基粉末。9.权利要求1-8任一项的过滤介质，其中所述酸洗铁基粉末具有通过EDX光谱分析得出的至少3％，优选通过EDX光谱分析得出的至少4％的表面上的局部氯浓度。10.权利要求1-9任一项的过滤介质，其中所述酸洗铁基粉末具有小于-0.03，优选小于-0.04，优选小于-0.05的PSE，在平衡条件下(在48小时后)具有-0.03至-0.5的范围。11.权利要求1-10任一项的过滤介质，其中低于150μm的酸洗铁基粉末的粒级为至少3m2/g，优选3-10m2/g，优选3.5-8m2/g，优选4.0-6.0m2/g，优选4.2m2/g-5m2/g。12.一种用于降低流体中的污染物含量的过滤介质，其中所述过滤介质包含铁基粉末，其中所述铁基粉末具有通过EDX光谱分析得出的至少3％，优选通过EDX光谱分析得出的至少4％的表面上的局部氯浓度，其中所述铁基粉末的BET表面积为1.2-10m2/g，优选1.4-8...

【专利技术属性】
技术研发人员：H·常，M·坦图卡尔，P·恩德勒，
申请(专利权)人：霍加纳斯股份有限公司，
类型：发明
国别省市：瑞典,SE