[发明专利]净化溶剂的包合方法

说明书

发明领域

本发明方法主要涉及水净化领域，所公开的是用于净化溶剂的方法，其是通过是污物包括在分散多层式材料的叠层中，并然后从溶剂中分离出结合的污物/层状材料。这些方法可用于去除悬浮在溶剂中的材料，与溶剂不相溶的材料，且特别适用于从溶解有可溶材料的溶剂中分离可溶材料。应用这些方法将有利于补救受污染的土壤和水、水的脱盐、废油和污水净化、制备药物和许多其它领域。

现有技术

通过许多物理方法可以从溶剂中除去悬浮和/或不相溶的材料。例如，使用离心力和各种过滤技术是实现这个目标的通常方法。还有许多用于从溶剂中分离溶质的熟知方法。其中包括有氧和无氧生物净化，蒸馏方法，电解和各种膜过滤和离子交换技术。虽然这些方法对某些应用是理想的，但对另一些领域它们是无效的、产生了不希望有的副产物或者成本太高。

许多沉淀、絮凝和凝固技术也是公知的，例如在Grant等人的US5330658和在Canter,L.W.，和Knox,R.C.,Deborah Fairchild,Ground Water Quality Protection,Lewis Publishers,Inc.1987,pp.467-498中有所介绍。所有这些方法是较复杂和昂贵。

虽然有许多其中使用层状材料例如碳、沸石和其它物质用作杂质吸收剂的例子，但用于本发明的层状材料的性能主要依靠于材料的表面质量。不要求吸收或粘结。

公知许多分散在溶液中的未改性层状材料例如过渡金属二硫属元素化物、柱状粘土等，当层状材料从悬浮液中滤出之时，其将包合也分散在溶液中大量的水和其它材料。例如，Miremadi等人在US5328618公开了一种用于在沉降的层状材料的叠层之间包合金属盐而制备磁性润滑剂的方法。然而，如果这些未改性层状材料用于净化溶剂，那么从经济效益的角度考虑是不利的。这是因为用于除去给定量的污物所需层状材料的比率是高的。

Morrison等人的US4822590公开了分层方法，得到单分子厚度材料，其均匀分散和悬浮在溶液中。这些材料被称作为MX(2)形式的新型单层材料，其中MX(2)是层状二硫属化物例如MoS₂、TaS₂、WS₂等等。所述的分层方法是通过碱金属嵌合二硫属化物并浸没在水或其它质子溶剂中。很明显地，这个方法大大地降低了层状材料的悬浮颗粒的尺寸。由此它明显地增加了其它金属可以嵌入其中的层数。这个因素降低了从溶剂中除去给定污物所需的层状材料的量。由此，当将这些层状材料用于净化溶剂时相关的经济因素得以改善。

Morrison等人的US4853359和Divigalpitiya等人的US4996108以及本发明者拥有的在审美国专利申请08/775873和09/060189介绍了独特的新材料，其可通过涂层形成或包括在这些层状材料的叠层之间的所选材料。在这些公开材料中，广泛地介绍了用于捕集下列物质的方法：悬浮在质子溶剂中的颗粒，在质子溶剂中不相溶的材料，和溶解的材料例如溶解在水中的金属盐和溶解在有机溶剂等中的金属氢化物。然而，所有这些发明的目的是在当层状材料与从悬浮液或溶液中回收的材料相结合时产生新的材料。所有这些发明均没有提及以下益处：即当这些层状材料用于净化溶剂时所能达到的益处。

本发明的目的

工业领域面临的一个主要问题是由水中悬浮的、不相溶的或溶解的有毒物质。这些污物的许多可以较低成本通过常规的物理方法例如离心或过滤方法除去。然而，溶解在水中的污物不能通过这些方法除去且难于以成本低廉的方式除去。因为当用于净化大量的水(其中溶解的污物含量可仅为几个ppm)时，它们是耗能的，或要求较复杂的工艺。如果能够发现这样一些方法，即其中溶解的较少量毒素材料可从更大量的水中以低廉的方式去除的方法将是有利的。

在世界的许多地区，因为盐严重地污染了可利用的唯一水源，经济发展受到妨碍。常规的脱盐工厂是昂贵的并要求广泛的基础设施。如果脱盐工艺能够以更简单的、低成本方法实施将是有利的。

在某些紧急情况下例如地震、水灾等情况下饮水可被各种悬浮的、不相溶的和溶解的材料污染。如果能开发低技术、低能耗方法以从水中用简单的一步法除去这些材料将是有利的。

另外，许多工业和实验过程中(特别是在半导体、食品加工和制药工业)要求高纯度溶剂以排除所需产物受污染的可能性。