用于处理含化学污染物的水溶液的装置和方法制造方法及图纸

用于对含有化学污染物的水溶液进行处理的装置、方法和制品。该方法包括使含有化学污染物的水溶液与含有不溶性的含稀土化合物的聚集体合成物接触以形成化学污染物贫化的溶液。所述不溶性的含稀土化合物可包含铈、镧或镨中的一种或多种。合适的不溶性的含铈化合物可得自碳酸铈、草酸铈和／或铈盐。所述聚集体合成物可包含超过１０．０１重量％的所述不溶性的含稀土化合物，且在特定的实施方案中，所述聚集体合成物基本上由一种或多种铈氧化物、以及任选的粘结剂和／或助流剂组成。虽然这样的应用旨在用于各种流体处理应用，但其特别包括对水中的化学污染物进行去除或解毒。

【技术实现步骤摘要】
【国外来华专利技术】
本专利技术大体上涉及流体和溶液处理领域，且主要涉及用于处理水溶液的方法和装 置。更具体地，本专利技术涉及用于对水溶液中的化学污染物进行去除或解毒的方法和装置。
技术介绍
由于近来恐怖主义的增多，世界各国政府已经变得越来越关注化学战剂、工业化 学品及其它高毒性物质的影响。由于各国储备用于工业应用和作为战剂两者的这样的物 质，因而由于直接暴露和通过环境污染两者，这样的化学污染物表现出对武装部队和平民 等的潜在危险。因此，地下水及其它饮用水源的化学污染是军队和地方政府以及公共事业 区域(utility district)的首要关注内容。通常已知的化学战剂包括基于有机硫的化合物例如2，2' -二氯二乙硫醚(HD、芥 子、芥子气、S芥子气或硫芥子气)，它们被称为“糜烂性”或“疱肿性”毒剂且大剂量时可致 死。其它化学战剂包括基于有机磷(“0P”)的化合物例如甲基硫代膦酸0-乙基S-(2-二 异丙氨基)乙酯(VX)、甲基氟代膦酸2-丙酯(GB或沙林)和甲基氟代膦酸3，3' -二甲 基-2- 丁酯(GD或索曼)，它们通常被称为“神经”毒剂，由于它们攻击中枢神经系统，且它 们可在短时间内导致麻痹以及可能导致死亡。其它化学污染物包括一些工业化学品、杀虫 剂和农药例如对硫磷、对氧磷和马拉硫磷，它们也可具有有害的影响。用于对暴露于化学战剂的表面进行净化的方法和材料是本领域已知的。Yang等人 ^"Decontamination of Chemical Warfare Agents", Chem Rev. Vol. 92,H 1729-1743 M (1992)。这些净化剂溶液和材料趋于通过与所述毒剂化学反应、吸附所述毒剂、或者两者的 一些组合而起作用。早期的基于化学的净化剂包括漂白粉、高锰酸钾、过氯化漂白剂、以及 含有碱金属盐如碳酸钠、氢氧化钠和氢氧化钾的溶液。这些合成物中的许多趋于具有一些 不期望的性质，包括腐蚀性、可燃性和毒性。而且，这样的合成物或者含这样的合成物的溶 液的应用可要求实质上的洗涤以确保去除和破坏化学战剂。另一种基于化学的净化剂溶液为净化溶液2 (DS2)，其被美国军队用于净化各种药 剂。DS2含有70%的二亚乙基三胺、28%的乙二醇单甲醚和2%的氢氧化钠。但是，已报道， 当DS2与次氯酸盐以及基于次氯酸盐的净化剂接触时将自燃，且在长时间接触后，DS2可导 致对铝、镉、锡和锌的腐蚀。另外，当暴露于水和二氧化碳时，一些基于化学的净化剂降解，这要求在与其使用 同时制备和应用溶液。作为DS2的替代品使用的基于吸附剂的净化物质为XE555树脂(Ambergard Rohm & Haas Company，Philadelphia，Pa.)。已报道，XE555被军队用于立即净化应用，其中目 的在于尽可能快地从被污染表面去除毒剂。虽然XE555在去除化学战剂方面是有效的，但 XE555不具有足够的反应性以抵消被吸附的药剂。因此，在使用后，XE555本身具有来自该 树脂所吸附的毒素和/或蒸气的排气的正在进行的威胁。迄今为止的许多有关化学战剂和其它有毒物质的研究集中在对已暴露于所述战剂的表面进行净化的立即需要。然而，这些方法和合成物设计用于对运载工具、设备、人员 等进行净化，但在对水溶液中的化学污染物进行去除或解毒方面不是非常适合或有效的。 据报道能够从水中过滤化学神经毒剂的一种组分是活性炭。类似地，被称为有机磷酸酯 (盐)脱水酶(anhydrolase)的一类酶已被报道催化许多G型化学战神经毒剂特别是沙林、 索曼和GF(甲基氟代膦酸ο-环己酯)的水解。明显仍然需要用于从水溶液去除和/或解毒广谱化学污染物的简化手段，所述化 学污染物包括但不限于神经毒剂、糜烂性毒剂、农药、杀虫剂以及其它有毒化学药剂。
技术实现思路
在一个实施方式中，本专利技术提供用于对含有化学污染物的水溶液进行处理的方 法。该方法包括使含有化学污染物的水溶液与含有不溶性的含稀土化合物的聚集体合成物 (聚集体组合物，aggregate composition)接触以形成化学污染物贫化的水溶液。任选地，该方法可包括下列步骤的一个或多个使所述化学污染物贫化的水溶液 与所述聚集体合成物分离；检测所述化学污染物贫化的水溶液；从所述聚集体合成物蒸发 残留的水溶液；和间歇性地更换该聚集体合成物。当将所述合成物置于能够移出的容器内 时，该方法可任选地包括间歇性地更换所述容器。所述化学污染物可包含有机硫药剂、有机磷药剂或它们的混合物中的一种或多 种。在高于所述水溶液的三相点的温度下，含所述化学污染物的水溶液与所述合成物接触。 在一些情况下，所述水溶液在低于约100°c的温度例如环境温度下与所述合成物接触。在另 外的情况下，在高于约100°c的温度和足以使至少一部分所述水溶液保持为液相的压力下， 所述水溶液与所述合成物接触。在还另外的情况下，在所述水溶液的超临界的温度和压力 条件下，所述水溶液与所述合成物接触。可通过下列中的一种或多种使所述水溶液与所述聚集体合成物接触使所述水溶 液流过所述聚集体合成物；将所述聚集体合成物分配在所述水溶液的表面上；和将封入有 所述聚集体合成物的流体渗透性容器浸入到所述水溶液中。可将所述聚集体合成物置于容 器中，且可使所述水溶液流过所述合成物。可将所述合成物置于固定床、流化床、搅拌罐和 过滤器中的一种或多种内。还可将所述合成物置于能够移出的容器内，且所述方法可包括 间歇性地更换该能够移出的容器的步骤。所述聚集体可包含超过10. 01重量％的不溶性的含稀土化合物。在含稀土化合物 中，该不溶性的含稀土化合物可包含铈、镧或镨中的一种或多种。当所述不溶性的含稀土化 合物包括含铈化合物时，所述含铈化合物可得自碳酸铈的热分解、草酸铈的分解、以及铈盐 的沉淀中的一种或多种。所述不溶性的含稀土化合物可包括铈氧化物，且在特定的实施方 案中，所述聚集体合成物可基本上由一种或多种铈氧化物、以及任选的粘结剂和助流剂的 一种或多种组成。所述聚集体合成物可包含平均聚集体尺寸为至少约1 μ m的聚集颗粒。当所述不 溶性的含稀土化合物为颗粒形式时，所述颗粒的平均粒径可为至少约25nm。当所述不溶性 的含稀土化合物为颗粒形式时，所述颗粒的平均表面积可为至少约lm2/g。在另一个实施方式中，本专利技术提供用于处理含有化学污染物的水溶液的装置。该 装置包括具有用于水溶液的流体流动通道的容器以及置于所述流体流动通道内的聚集体合成物。所述聚集体合成物包含用于对所述水溶液中的化学污染物进行去除或解毒的不溶 性的含稀土化合物。所述装置可任选地包括下列中的一种或多种置于所述聚集体合成物 的下游的过滤器；用于指示何时应更换所述聚集体合成物的视觉指示器；以及用于检测流 出所述容器的流出物的传感器。所述容器可包括固定床、流化床、搅拌罐或搅拌反应器、以及过滤器中的一种或多 种。在一些情况下，所述容器适于从所述装置中移出，这样的容器具有入口和出口，当从所 述装置中移出时入口和出口各自适于密封。在另外的实施方式中，所述容器具有封装所述 聚集体合成物的流体渗透性外壁。所述聚集体可包含超过10. 01重量％的不溶性的含稀土化合物。在含稀土化合物 中，所述不溶性的含稀土化合物可包含铈、镧或镨中的一种或多种。本文档来自技高网...

【技术保护点】
对含有化学污染物的水溶液进行处理的方法，该方法包括：使含有化学污染物的水溶液与含有不溶性的含稀土化合物的聚集体合成物接触以形成化学污染物贫化的水溶液。

【技术特征摘要】
【国外来华专利技术】...

【专利技术属性】
技术研发人员：约翰L布尔巴三世，理查德D威瑟姆，
申请(专利权)人：莫利康普矿物有限责任公司，
类型：发明
国别省市：US[美国]