[发明专利]用于处理含有生物污染物的水溶液的装置和方法

说明书

技术领域

本发明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，本发明涉及用于对水溶液中的细菌和病毒进行去除或失活的方法、装置和制品。

背景技术

对水及其它水溶液进行净化和过滤对于许多应用是必须的，例如供应安全或可饮的饮用水、需要经净化的进料的工业方法、废液流的处理、以及其中必须在再循环之前对流体进行处理的环境例如在船舶、飞行器及宇宙飞船上的环境。近年来，对净化溶液的增加的需求已经导致开发出许多声称去除小粒子、变应原、微生物、生体毒素、杀虫剂、以及有毒金属例如铅、汞和砷的过滤产品。

用于对水溶液进行净化的已知方法包括反渗透、蒸馏、离子交换、化学吸附、凝结、絮凝、以及过滤或截留。在一些应用中，需要技术的组合以净化这样的溶液。该实践的实例包括：使用去除带负电和带正电的化学物质两者的混合离子交换树脂和其中氧化剂用于产生可随后过滤的颗粒物质的氧化/过滤方法。这些净化实践可为昂贵的、能量效率低的且需要重要的技术秘密和改进以大规模和小规模两者实施。因此，许多先进的流体净化技术在市政或工业应用之外具有有限的应用。

一些污染物可通过使用粒状材料的膜或层过滤。例如，生物污染物例如细菌和真菌可通过超滤从流体中去除，但是，病毒通常太小，以致于过滤不是有效的净化手段。由于过滤仅仅在去除一些生物污染物上是有效的，因而使用化学添加剂的处理趋于成为用于对含各种生物污染物的水溶液进行净化的所选方法。化学添加剂的实例包括氧化剂、絮凝剂、以及沉淀剂。例如，已典型地通过强氧化剂如氯、过氧化氢、臭氧或季胺盐的作用，从溶液中除去生物污染物如细菌、病毒和真菌，或使其失活。但是，使用化学添加剂可为昂贵的，且需要专门的处理、运输和储存，使得它们对于许多应用是不太合乎需要的。此外，化学处理方法要求对被处理的溶液仔细的管理和监控。例如，当所述应用为饮用水系统时，向水中加入化学药片或液体，其最终将被耗光。当对这样的化学物质进行管理时，必须确保对于化学物质彻底地处理水存在合适的条件。差错例如加入太多或太少的化学药剂可导致不能对生物污染物进行充分处理或者导致不必要地暴露于腐蚀性化学物质中。

因此，从水溶液中去除生物污染物的简化手段是需要的。

发明内容

在一个实施方案中，本发明提供用于对含有生物污染物的水溶液进行处理的方法。该方法包括使含有生物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)接触以形成活性生物污染物贫化的溶液。

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；使所述聚集体合成物分布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。所述聚集体合成物可置于容器中，且所述水溶液可在重力或压力的一种或多种的影响下流过所述合成物。可将所述合成物置于固定床、流化床、搅拌罐和过滤器的一种或多种内。所述合成物还可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。

在高于所述水溶液的三相点的温度下，使所述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℃的温度下与所述合成物接触，且在另外的情况下，在低于约80℃的温度下与所述合成物接触。在另外的情况下，在高于约100℃的温度在足以使至少一部分所述水溶液保持为液相的压力下，使所述水溶液与所述合成物接触。

所述方法可任选地包括下列步骤的一个或多个：使所述活性生物污染物贫化的水溶液与所述聚集体合成物分离；对该活性生物污染物贫化的水溶液进行检测；从所述聚集体合成物蒸发残留的水溶液；间歇性地更换该聚集体合成物；以及在使所述水溶液与所述聚集体合成物接触之后对该聚集体合成物进行杀菌。可通过用热、辐射和化学药剂的一种或多种处理所述聚集体合成物实现对所述合成物进行杀菌。如果为了氧化可存在于所述溶液中的真菌和病毒，用空气、富氧空气、臭氧或者过氧化氢对所述水溶液进行处理，则在进行任何这样的处理之前，使所述溶液与所述聚集体合成物接触。

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。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，且在一些情况下，所述聚集体合成物可基本上由一种或多种铈氧化物、以及任选的粘结剂及助流剂的一种或多种组成。