[发明专利]用于处理含化学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化学污染物进行去除或解毒的方法和装置。

背景技术

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(“OP”)的化合物例如甲基硫代膦酸O-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等人的“Decontamination of Chemical Warfare Agents”，Chem Rev.Vol.92，第1729-1743页(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^TM 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o-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。

发明内容

在一个实施方式中，本发明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。