[发明专利]从水溶液中除去氟化物离子

说明书

相关申请的交叉引用

本申请要求临时申请60/714,643的优先权，其申请日为2005年9月7日。

技术领域

本发明涉及一种用于从水溶液中除去氟化物离子的方法。特别地，使含氟化物的水溶液与改性氧化铝颗粒接触，所述改性氧化铝颗粒包含基本上均匀遍及分布的、所吸收的铁或锰或两者，保持所述接触，并且分离含降低的量的氟化物离子的溶液和固体颗粒。

背景技术

虽然普遍认为摄取水中的氟化物是无害的并且甚至是有益的，但是许多研究却有不同见解。过度全身性氟化物摄取的有害机体影响包括牙齿氟中毒、骨骼氟中毒和众多的其它全身性影响如肾病、过敏性反应、酶影响、遗传突变、先天缺陷和癌症，仅举几个例子。

氟化物摄取的最普遍的有害机体影响之一是牙齿氟中毒。牙齿氟中毒是牙釉质的氟化物矿化(氟化物离子置换羟基离子)。其特征为牙齿上的变色损伤(黄色、褐色和灰色斑点)、发育不全(牙齿的正常以下的生长发育)、钙化不全(牙齿钙化的降低)、牙齿的锈斑、和牙齿磨损的提高。在年龄7岁以下的儿童中，当其饮用水中的氟化物浓度超过1.5毫克/升(mg/L：或百万分之，ppm)时，观察到了这些影响。

氟化物摄取的另一普遍的有害机体影响是骨骼氟中毒。骨骼氟中毒是骨骼的氟化物矿化(氟化物离子置换羟基磷灰石(hydroxyapetite)离子)。骨骼氟中毒的症状包括慢性骨痛；椎骨融合；骨质疏松(随密度减小的骨质量的降低和骨骼内的空间扩大，生产孔隙度和易碎性)；骨质硬化(骨骼变得更稠密并且具有异常的晶体结构)；关节和韧带钙化；四肢中的灼烧、刺痛和发麻的感觉；肌肉无力；慢性疲劳；胃肠机能紊乱；和食欲降低。

氟化物摄取对人体的影响不局限于牙齿和骨骼。如上所述，由于氟化物的摄取，存在着其它严重的有害机体影响。一些已与氟化物摄取有关系的疾病是：阿尔茨海默氏病/脱髓鞘病(demyelinizing disease)、贫血、关节炎、乳腺癌、腕管综合征、睾酮/精子发生降低、输精管/睾丸生长变化、牙弓降低、牙列拥挤、出牙延缓、尿崩症、腹泻、唐氏综合症、早熟、嗜曙红细胞增多、眼/耳/鼻紊乱、发烧、胃肠紊乱、牙龈炎、心率失常、高血压、发育不全、甲状腺机能减退-甲状腺癌、肾官能障碍、骨肉瘤、低出生体重、念珠菌病、多发性硬化、口腔鳞状细胞癌、帕金森氏病、癫痫发作、语言不清、皮肤刺激、强直性脊柱炎、毛细血管扩张、血栓形成、溃疡性结肠炎、子宫癌、阴道出血和弱脉。

虽然在我们的环境中存在着许多氟化物源，但是天然氟化水是最普遍存在的并且令人讨厌的被人类摄取的氟化物源。实际上，世界上骨骼氟中毒的大部分案例是由摄取天然氟化水所引起的。在发展中国家，如印度、中国、非洲、拉丁美洲和中东，由于引用天然氟化水造成的骨骼氟中毒是特别普遍的，这是由于强调重体力劳动作业、难以获得足够的健康和差的营养状况。在这些情况中，增加(compound)了骨骼氟中毒，因为这些人处于禁食(fastening)状态，同时消费富氟化物的水，而没有消费富阳离子的饮食(即钙)，并且有时还受到代谢挑战(即，遭受肾病)。于是结果是，例如，在印度，超过1百万的人遭受这种骨骼氟中毒。那里的大部分受害者居住在其中水中氟化物的水平是2ppm或以上的区域中，但一些情况是，他们居住在其中水中的天然氟化物水平小于1ppm的社区中。

因此，急需这样的方法，其以有效、经济且合乎环境要求的方式从水溶液中除去不需要的氟化物离子。期望的是所述方法是柔性的并且有足够耐用性，以便解决大型城市用水公用工程、发达国家中的私人用井和不发达国家的受污染的水源的要求。还期望的是氟化物除去方法能够从水中除去过度的氟化物而没有去除全部的有助于水味的痕量矿物。

在本领域中已经描述了一些技术而从水中除去过度的氟化物。这些包括反渗透、氧化铝吸附、蒸馏和传统的离子交换。虽然这些方法在降低氟化物浓度方面可能是略微有效的，但是没有一个是像下文所述的那样有效，并且没有一个提供了私人用井处理或者世界欠发达地区(其中不能获得可靠的电力)所需的使用简易性。在这些情况中，“使用点”处理是必需的或者水必须经输送以备使用。