[发明专利]水纯化组合物及其制造方法

说明书

本公开涉及水纯化组合物及其制造方法。确切地说，本公开涉及包括含羟基、硫醇基、羧基或氨基的基材、金属氧化物和羧酸化合物的组合物，以及其制造方法。所述组合物可用于去除水中可能存在的可溶性磷、硒、氟离子、砷和其它重金属污染物。所述组合物可用于多个领域，包括但不限于石油和天然气、采矿、雨水、农业径流、城市废水及工业废水。

关于联邦政府资助的研究的声明

本发明是依据美国环境保护局(EPA)授予的合同第EPD12027号和第EPD13044号，在政府支持下作出。政府在本发明中享有一定的权利。

相关专利申请的交叉引用

本PCT申请要求2018年6月28日提交的美国专利申请第16/021,462号的优先权和权益，该案以全文引用的方式并入本文中。

技术领域

本公开涉及水纯化组合物及其制造方法。确切地说，本公开涉及包括含羟基、硫醇基、羧基或氨基的基材、金属氧化物和羧酸化合物的组合物。所述组合物可用于去除水中可能存在的可溶性磷、硒、氟离子及重金属污染物。所述组合物可用于多个领域，包括但不限于石油和天然气、采矿、雨水、农业径流、城市废水、工业废水、电子组件中贵金属的提取以及井水中如硫化氢之类有毒气体的去除。

背景技术

本文提供的背景技术描述旨在总体上呈现本公开的背景。当前署名的发明人的工作，即在本背景技术部分中描述的限度内的工作，以及说明书中不能另外地被限定为在提交时的现有技术的各个方面，无论是以明确或隐含的方式均不被视为相对于本公开的现有技术。

美国专利第7,291,578号公开一种用于选择性去除流体中的污染性配位体的混合阴离子交换剂以及其制造方法。聚合物阴离子交换剂被用作主体材料，在所述主体材料中，水合Fe(III)氧化物(HFO)不可逆地分散于交换剂珠粒内。由于所述阴离子交换剂具有带正电的季铵官能团，故阴离子配位体，如砷酸根、铬酸根、草酸根、磷酸根、邻苯二甲酸根，可以渗透到凝胶相中并渗透出凝胶相。因此，与阳离子交换剂载体相比较，载有阴离子交换剂的HFO微粒展现出明显较强的去除砷和其它配位体的能力。HFO粒子的装载是通过先将氧化性阴离子，如锰酸根(MnO₄^-)或次氯酸根(OCl^-)装载于阴离子交换树脂上，随后使硫酸亚铁溶液穿过该树脂来进行。

美国专利第9,901,918号公开一种混合离子交换材料以及其制造方法。高容量混合离子交换材料选择性去除饮用水、工业物流和废物中的分子(有机物)和阴离子性(氟离子以及磷和砷的氧阴离子)物质的能力较强，主要用于医学和食品行业中。混合离子交换材料包含：活性碳载体；包括氧化铝的沉淀的混合氧化物；掺杂性多价金属氧化物，所述金属氧化物包括钛、锆、锡、铈、镧、铁或锰的氧化物，或其任何组合；并且其中所述混合氧化物或所述掺杂性多价金属氧化物或两者被配置成用于选择性吸附有机分子、氟离子、或磷和砷的氧阴离子。

美国专利第9,120,093号公开一种用于选择性去除污染性配位体的用水合氧化锆浸渍的混合阴离子交换剂，以及其制造方法和用途。聚合物阴离子交换剂被用作主体材料，在所述主体材料中，次微米大小的水合氧化锆(IV)(HZrO)粒子不可逆地分散于离子交换介质，如珠粒或纤维内。水合氧化锆可通过以下方式浸渍于树脂的孔结构中：将母体阴离子交换树脂与锆溶液混合，随后使用碱溶液使HZrO粒子沉淀于树脂内，该锆溶液是通过将预煅烧的氧化锆溶解于醇和酸的浓缩混合物中制备。由于阴离子交换剂带正电，如季铵官能团，故阴离子性配位体，如砷酸根、氟离子，可转运进出凝胶相。因此，相较于母体阴离子交换剂，载有阴离子交换剂的HZrO次微米级粒子展现出明显较强的去除砷和氟离子的能力。