用于从水性介质中降低重金属污染物的量的使用还原剂官能化的颗粒状矿物材料制造技术

本发明专利技术涉及使用一种或多种还原剂官能化的颗粒状矿物材料用于从水性介质中降低重金属污染物的量的用途。此外，本发明专利技术涉及用于从水性介质中降低重金属污染物的量的相应方法并且涉及官能化的颗粒状矿物材料。额外地，本发明专利技术涉及用于制备官能化的颗粒状矿物材料的方法并且涉及清除复合物。方法并且涉及清除复合物。

【技术实现步骤摘要】
【国外来华专利技术】用于从水性介质中降低重金属污染物的量的使用还原剂官能化的颗粒状矿物材料


[0001]本专利技术涉及使用一种或多种还原剂官能化的颗粒状矿物材料用于从水性介质中降低重金属污染物的量的用途。此外，本专利技术涉及用于从水性介质中降低重金属污染物的量的相应方法并且涉及官能化的颗粒状矿物材料。额外地，本专利技术涉及用于制备官能化的颗粒状矿物材料的方法并且涉及清除复合物。

技术介绍

[0002]许多工业排放大量的带有重金属的重金属污染的废水，所述重金属例如是Pb、Zn、Mn、Cd、Cr、Hg、As、Se和Ni。由于它们在水性介质中的高溶解度并且由于重金属污染物是不可生物降解的，因此它们可以被活生物体清除。一旦它们进入食物链，大浓度的重金属就会在人体中累积。如果摄入的金属超过允许的浓度，则它们可能导致严重的健康失调。严重的健康影响包括减少的生长和发育，癌症，器官损害，神经系统损害，并且在极端情况下还包括死亡。暴露于某些金属(例如汞和铅)还可能导致自身免疫性发展，人的免疫系统会攻击其自身的细胞。这可导致关节疾病如类风湿性关节炎，以及肾脏、循环系统、神经系统的疾病，以及胎儿大脑的损害。在高剂量下，重金属会导致不可逆转的脑损害。
[0003]含有重金属的废水流产自不同工业。例如，电镀和金属表面处理过程会产生大量含有重金属的废水。金属废物的其他来源包括木材加工工业(在该工业中产生含砷废物)，以及石油精制(其产生被铬污染的转化催化剂)。所有这些工业以及其他工业都会产生大量废水和污泥，这需要进行大量的废物处理。
[0004]废水法规的建立是为了最大程度地减少人类和环境对有害化学品的暴露。这包括对排放的废水中可能存在的重金属类型和浓度的限制。因此，有必要在将废水排放到环境中之前通过处理重金属污染的废水来系统性地去除或最小化废水中的重金属污染物。
[0005]原则上，从金属污染的废水中去除重金属的几种方法是本领域已知的。用于从废水中去除重金属的传统方法包括例如化学沉淀、浮选、吸附、离子交换、电化学沉积和还原方法。化学沉淀被最广泛地用于重金属去除并且可能是最优选的，因为不需要或仅需要有限的技术设备来进行该方法。离子交换是工业上用于从废水或污泥中去除重金属的另一种方法。电解回收或电积是另一种用于从工艺水流中去除金属的技术。这种方法使用电，以使电流通过包含阴极板和不溶性阳极的含金属的水溶液。带正电的金属离子附着在带负电的阴极上，留下可剥离和可回收的金属沉积物。还原方法涉及将重金属污染物从较高的氧化态还原为较低的氧化态，因为通常较低的氧化态与较高的氧化态相比毒性较低，并增强了矿物上物质的清除。
[0006]在过去的数年和数十年中，环境法规变得越来越严格，要求改善处理后的排出物的质量。因此，由于去除用的技术或材料低于所要求的水平，许多已知方法可能不再足够有效或太昂贵。
[0007]尽管许多官能化的材料在本领域中是已知的，但是这些材料通常被设计用于其他
目的或用于其他领域。示例性地，可参考EP 3 192 839A1，其描述了一种含碳酸钙材料的表面处理方法，该方法涉及调节至少一种含碳酸钙材料的水性悬浮液的pH值到7.5-12的范围，并向该水性悬浮液中添加至少一种表面处理剂。所述表面处理剂是如EP 3 192 839A1中所具体指明的硅烷化合物。
[0008]鉴于如上所述，持续需要开发新的有效处理技术，其允许处理含有重金属的废水。在这种情况下，重金属去除的效率对于任何新方法的适用性都是非常重要的。显然，任何新技术的应用成本也是至关重要的。因此，特别是沉淀或吸附技术将是有利的。

技术实现思路

[0009]前述以及其他问题中的一个或多个通过在本文中在独立权利要求中定义的主题得以解决。
[0010]根据第一方面，本专利技术涉及使用一种或多种还原剂官能化的颗粒状矿物材料用于从水性介质中降低重金属污染物的量的用途，其中该矿物材料选自水菱镁矿、含碳酸钙的颗粒状材料、膨润土、水镁石、菱镁矿、白云石及其混合物，并且其中该还原剂选自铁(II)盐、锰(II)盐、钴(II)盐、元素Mg、元素Ag、元素Sn、元素Al、元素Cu、元素Fe及其混合物。
[0011]本专利技术人令人惊讶地发现，通过特定地官能化或改性颗粒状矿物材料并且特别是所述矿物材料的表面可以显著提高颗粒状矿物材料的重金属清除效率。根据本专利技术要使用的颗粒状矿物材料必须选自水菱镁矿、含碳酸钙的颗粒状材料、膨润土、水镁石、菱镁矿、白云石及其混合物。根据本专利技术的颗粒状矿物材料的表面使用一种或多种还原剂官能化，该还原剂选自铁(II)盐、锰(II)盐、钴(II)盐、元素Mg、元素Ag、元素Sn、元素Al、元素Cu、元素Fe及其混合物。这种官能化提高了颗粒状矿物材料的清除效率，并允许从体系中去除清除的金属(离子)。额外地，固定在该颗粒状矿物材料的表面上的还原剂在从较高的氧化态清除到较低的氧化态之前或期间将重金属污染物还原。通过使用根据本专利技术的官能化的颗粒状矿物材料，可以减少水性介质中的重金属污染物并清除和去除它们。该还原剂被固定在该颗粒状矿物材料的表面上。
[0012]还原和清除和去除“负载的”颗粒状矿物材料的相应方法可以在水中进行，即该一种或多种还原剂在水中保留在所述颗粒状矿物材料的表面上，这使得本专利技术特别适用于处理所有类型的含重金属的水性介质，例如废水或污泥。
[0013]本专利技术用途的优选实施方案在本文中在从属权利要求中定义。
[0014]根据本专利技术的一种实施方案，该重金属污染物为阳离子重金属离子的形式和/或包含所述重金属的阴离子化合物的形式。
[0015]根据本专利技术的另一种实施方案，该水性介质选自污水，优选工业污水，废水，优选来自造纸工业的废水，来自色料、油漆或涂料工业的废水，来自酿酒厂的废水，来自皮革工业的废水，农业废水或屠宰场废水；污泥，优选污水污泥，港口污泥，河流污泥，滨海污泥，消化污泥，采矿污泥，城市污泥，土木工程污泥，来自石油钻探的污泥，或上述脱水污泥的排出物。
[0016]根据本专利技术的另一种实施方案，该还原剂选自Fe(II)盐、Mn(II)盐、Co(II)盐及其混合物，并且优选Fe(II)盐的组，并且优选地，阴离子选自SO
42-、C2O
42-、(NO3)-、Cl-、Br-、OH-或其混合物，更优选地，阴离子为SO
42-，并且最优选地，该盐为FeSO4。
[0017]根据本专利技术的另一种实施方案，该官能化的颗粒状矿物材料包含基于该颗粒状矿物材料的总干重计为1-50％重量、优选5-30％重量并且更优选10-20％重量的量的还原剂。
[0018]根据本专利技术的另一种实施方案，该颗粒状矿物材料选自水菱镁矿、含碳酸钙的颗粒状材料或其混合物，优选为含碳酸钙的颗粒状材料，更优选选自SRCC、GCC、PCC或其混合物，并且最优选为GCC。
[0019]根据本专利技术的另一种实施方案，该颗粒状矿物材料在使用所述一种或多种还原剂官能化之前具有中值粒径d
50
值为0.01μm-500μm，优选0.1μ本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
【国外来华专利技术】1.使用一种或多种还原剂官能化的颗粒状矿物材料用于从水性介质中降低重金属污染物的量的用途，其中该矿物材料选自水菱镁矿、含碳酸钙的颗粒状材料、膨润土、水镁石、菱镁矿、白云石及其混合物，其中该还原剂选自铁(II)盐、锰(II)盐、钴(II)盐、元素Mg、元素Ag、元素Sn、元素Al、元素Cu、元素Fe及其混合物。2.根据权利要求1的用途，其中该重金属污染物为阳离子重金属离子的形式和/或包含所述重金属的阴离子化合物的形式。3.根据权利要求1或2的用途，其中该水性介质选自污水，优选工业污水，废水，优选来自造纸工业的废水，来自色料、油漆或涂料工业的废水，来自酿酒厂的废水，来自皮革工业的废水，农业废水或屠宰场废水；污泥，优选污水污泥，港口污泥，河流污泥，滨海污泥，消化污泥，采矿污泥，城市污泥，土木工程污泥，来自石油钻探的污泥，或上述脱水污泥的排出物。4.根据前述权利要求中任一项的用途，其中该还原剂选自Fe(II)盐、Mn(II)盐、Co(II)盐及其混合物，并且优选Fe(II)盐的组，并且优选地，阴离子选自SO
42-、C2O
42-、(NO3)-、Cl-、Br-、OH-或其混合物，更优选地，阴离子为SO
42-，并且最优选地，该盐为FeSO4。5.根据前述权利要求中任一项的用途，其中该官能化的颗粒状矿物材料包含基于该颗粒状矿物材料的总干重计为1-50％重量、优选5-30％重量并且更优选10-20％重量的量的还原剂。6.根据前述权利要求中任一项的用途，其中该颗粒状矿物材料选自水菱镁矿、含碳酸钙的颗粒状材料或其混合物，优选为含碳酸钙的颗粒状材料，更优选选自SRCC、GCC、PCC或其混合物，并且最优选为GCC。7.根据前述权利要求中任一项的用途，其中该颗粒状矿物材料在使用所述一种或多种还原剂官能化之前具有中值粒径d
50
值为0.01μm-500μm，优选0.1μm-250μm，更优选0.5μm-150μm并且最优选1μm-100μm，和/或该颗粒状矿物材料在使用所述一种或多种还原剂官能化之前具有比表面积为0.5-250m2/g，更优选1-200m2/g，甚至更优选4-150m2/g并且最优选10-80m2/g。8.根据前述权利要求中任一项的用途，其中该重金属污染物为包含所述重金属的阴离子化合物的形式，其中所述阴离子化合物中的重金属选自Hg、Cr、As、Se、Mn及其混合物，优选Hg(II)、Cr(VI)、As(V)、Mn(VII)、Se(VI)或其混合物，甚至更优选地，该阴离子化合物是CrO
42-、Cr2O
72-、Cr3O
102-、Cr4O
132-、AsO
43-、MnO
42-、SeO
42-、其混合物和/或其质子化的形...

【专利技术属性】
技术研发人员：T，
申请(专利权)人：OMYA国际股份公司，
类型：发明
国别省市：