[发明专利]使用吸附增强剂官能化的矿物进行的重金属去除

说明书

本发明涉及以一种或多种吸附增强剂官能化的颗粒状矿物材料用于从水性介质中清除和去除离子金属污染物的用途。此外，本发明涉及用于从水性介质中清除和去除离子金属污染物的相应方法，并且涉及官能化的颗粒状矿物材料及用于制造这种材料的方法。

技术领域

本发明涉及以一种或多种吸附增强剂官能化的颗粒状矿物材料用于从水性介质中清除和去除离子金属污染物的用途。此外，本发明涉及用于从水性介质中清除和去除离子金属污染物的相应方法，并且涉及官能化的颗粒状矿物材料及用于制造这种材料的方法。

背景技术

许多工业排放大量的带有重金属的金属污染的废水，所述重金属例如是Pb、Zn、Mn、Cd、Cu、Mo、Co和Ni。由于它们在水性介质中的高溶解度并且由于重金属离子是不可生物降解的，因此它们可以被活生物体吸收。一旦它们进入食物链，大浓度的重金属就会在人体中累积。如果摄入的金属超过允许的浓度，则它们可能导致严重的健康失调。严重的健康影响包括减少的生长和发育，癌症，器官损害，神经系统损害，并且在极端情况下还包括死亡。暴露于某些金属(例如汞和铅)还可能导致自身免疫性发展，人的免疫系统会攻击其自身的细胞。这可导致关节疾病如类风湿性关节炎，以及肾脏、循环系统、神经系统的疾病，以及胎儿大脑的损害。在高剂量下，重金属会导致不可逆转的脑损害。另一个值得高度关注的重金属是镉。Cd被用在众多工业应用中，主要与冶金工业有关，其尤其对呼吸系统、肾脏和骨骼系统造成损害。

含有重金属的废水流产自不同工业。例如，电镀和金属表面处理过程会产生大量含有重金属的废水。金属废物的其他来源包括木材加工工业(在该工业中产生含砷废物)，以及石油精制(其产生被铬污染的转化催化剂)。所有这些工业以及其他工业都会产生大量废水和污泥，这需要进行大量的废物处理。废水法规的建立是为了最大程度地减少人类和环境对有害化学品的暴露。这包括对排放的废水中可能存在的重金属类型和浓度的限制。因此，有必要在将废水排放到环境中之前通过处理金属污染的废水来系统性地去除或最小化废水中的重金属离子。

原则上，从金属污染的水性介质中去除重金属的几种方法是本领域已知的。用于从废水中去除重金属的传统方法包括例如化学沉淀、浮选、吸附、离子交换和电化学沉积。离子交换是工业上用于从废水或污泥中去除重金属的另一种方法。电解回收或电积是另一种用于从工艺水流中去除金属的技术。这种方法使用电，以使电流通过包含阴极板和不溶性阳极的含金属的水溶液。带正电的金属离子附着在带负电的阴极上，留下可剥离和可回收的金属沉积物。

在过去的数年和数十年中，环境法规变得越来越严格，要求改善处理后的排出物的质量。因此，由于去除用的技术或材料低于所要求的水平，许多已知方法可能不再足够有效或太昂贵。

尽管许多官能化的材料在本领域中是已知的，但是这些材料通常被设计用于其他目的或用于其他领域。示例性地，可参考EP 3 192 839A1，其描述了一种含碳酸钙材料的表面处理方法，该方法涉及调节至少一种含碳酸钙材料的水性悬浮液的pH值到7.5-12的范围，并向该水性悬浮液中添加至少一种表面处理剂。所述表面处理剂是如EP 3 192 839A1中所具体指明的硅烷化合物。

鉴于如上所述，持续需要开发新的有效处理技术，其允许处理含有重金属的废水。在这种情况下，重金属去除的效率对于任何新方法的适用性都是非常重要的。显然，任何新技术的应用成本也是至关重要的。因此，特别是沉淀或吸附技术将是有利的，因为不需要或仅需要有限的技术设备来进行相应的过程。

发明内容

前述以及其他问题中的一个或多个通过在本文中在独立权利要求中定义的主题得以解决。