[发明专利]新粉末、粉末组合物、其使用方法以及粉末和粉末组合物的用途

说明书

导致本发明的工作在授权协议号226565下接受了来自European Community′s Seventh Framework Programme(FP7/2007-2013)的资助。

发明领域

本发明涉及一种新材料和该新材料在补救污染土壤、水或地下水中的用途以及补救污染土壤、水或地下水的方法。

背景

现代工业时代提供给人类大量化学物质，从而改善生活条件和总体健康情况。然而，还熟知且认识到在对更具成本效率的物质和方法的永无止境的研究中，由这些物质和方法的无控制使用产生的对环境条件的影响具有长期性，并且有时仍被忽略。

卤化烃(例如氯化化合物)在多种应用中的使用产生了健康和环境问题，因为这些物质通常是非常稳定的且倾向于累积在活体中。

在从环境和健康危害方面看这类物质的处置较差的工业场所或其它地方，卤化烃累积在土壤和地下水中并且可构成对健康和环境的长期威胁。因此，最重要的是找到适于降低污染土壤、水和地下水中卤化烃的含量的方法和材料。由于这些污染物以各种浓度水平包含在大量例如土壤中，待用于分解和降低污染物的含量的材料应优选是相当便宜的且能够在各种浓度水平和改变的总条件下是有效的。

补救技术是多种且可变的，但可分类为非原位和原位方法。非原位方法涉及挖掘受影响的土壤，随后在表面上处理。原位方法寻求处理污染而不除去土壤。更传统的补救路线(从20世纪70年代至20世纪90年代，几乎仅用于受污染场所)主要由土壤挖掘和抛弃至垃圾填埋(“采掘和倾倒”)和地下水(“泵吸和处理”)组成。原位技术包括固化和稳定化且广泛用于美国。

处理卤化/氯化烃污染的土壤、水或地下水的一种有意义的原位补救技术基于使物质分解成较无害的物种，其一种最终产物为氯离子。

许多发明人和科学家推荐元素形式的铁，也称为零价铁(ZVI)用于使土壤和水中的卤化烃分解。在该上下文中描述了ZVI单独以及与各种元素和物质组合及其使用方法。由于铁是相当便宜的材料，具有高氧化还原能力以及低健康和环境影响，铁是用于该目的的最合适试剂。

专利申请WO2004/007379描述了用于原位补救被氯化烃污染的土壤和/或地下水的载体催化剂，所述载体催化剂包含活性碳作为吸附剂并用ZVI浸渍。ZVI的合适形状的实例为粉末、旋坯或碎片。其中，该申请还公开了通过将活性碳和铁盐的混合物热解，其后使形成的氧化铁还原成ZVI而制备的载体材料。

在Zhao的美国申请7,635,236中，公开了制备高度稳定且可分散的ZVI纳米颗粒以及在补救技术中使用纳米颗粒对抗受污染场所的无机化学毒素的方法。取得专利的方法包括：提供分散于包含羧甲基纤维素的含水载体和稳定剂中的ZVI纳米颗粒组合物，并将所述组合物输送至受污染场所。

美国专利申请2009/0191084(Liskowitz)教导了富含石墨碳和硫的颗粒或铁丝形式的ZVI，设想其在ZVI表面上产生催化部位，促进在被例如三氯乙烯污染的含水含氧环境中的原子氢形成。形成的原子氢促进三氯乙烯还原成乙烯和乙烷。另一方面，纯ZVI倾向于促进涉及从腐蚀铁至溶解的污染化合物的直接电子转移的反应链。在三氯乙烯的情况下，该化合物因此分解成1,2顺-二氯乙烯并进一步分解成认为比有机化合物更有害的氯乙烯。推荐具有至少4％石墨碳和0.5％硫的含量的雾化ZVI。

美国专利申请2010/0126944公开了用双金属颗粒将有机硝基化合物，尤其是硝基芳族化合物和硝胺降解，所述双金属颗粒包含具有在其表面上的金属铜的不连续涂层的ZVI。当水具有3.5-4.4的pH时，尤其是当乙酸存在于水中时，实现较高的降解速率。

专利申请US 2011/0130575描述了包含具有负电荷部位的2:1铝硅酸盐的粘土；其中2:1铝硅酸盐粘度包含分布于粘土表面上的亚纳米级ZVI颗粒。描述了该新型粘土的合成方法以及它在补救应用，例如去氯化还原中的用途。

韩国专利KR1076765B1公开了使用与镍、钯或铜组合的ZVI将水硝酸盐还原。

Gilham的EP专利EP0506684公开了通过使受污染的地下水与金属体，例如锉屑、微粒、纤维等形式的ZVI在厌氧条件下接触而从含水土层的地下水中清除卤化有机污染物的程序。