專利名稱：從水溶液中除去氟化物離子的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及一種用于從水溶液中除去氟化物離子的方法。特別地， 使含氟化物的水溶液與改性氧化鋁顆粒接觸，所述改性氧化鋁顆粒包含 基本上均勻遍及分布的、所吸收的鐵或錳或兩者，保持所述接觸，并且 分離含降低的量的氟化物離子的溶液和固體顆粒。
背景技術(shù)：
雖然普遍認(rèn)為攝取水中的氟化物是無(wú)害的并且甚至是有益的，但是 許多研究卻有不同見解。過(guò)度全身性氟化物攝取的有害機(jī)體影響包括牙 齒氟中毒、骨骼氟中毒和眾多的其它全身性影響如腎病、過(guò)敏性反應(yīng)、 酶影響、遺傳突變、先天缺陷和癌癥，僅舉幾個(gè)例子。
氟化物攝取的最普遍的有害機(jī)體影響之一是牙齒氟中毒。牙齒氟中 毒是牙釉質(zhì)的氟化物礦化(氟化物離子置換羥基離子)。其特征為牙齒上 的變色損傷(黃色、褐色和灰色斑點(diǎn))、發(fā)育不全(牙齒的正常以下的生長(zhǎng) 發(fā)育)、鈣化不全(牙齒鈣化的降低)、牙齒的銹斑、和牙齒磨損的提高。 在年齡7歲以下的兒童中，當(dāng)其飲用水中的氟化物濃度超過(guò)1.5毫克/升 (mg/L:或百萬(wàn)分之，ppm)時(shí)，觀察到了這些影響。
氟化物攝取的另一普遍的有害機(jī)體影響是骨骼氟中毒。骨骼氟中毒 是骨骼的氟化物礦化(氟化物離子置換羥基磷灰石(hydroxyapetite)離子)。 骨骼氟中毒的癥狀包括慢性骨痛；推骨融合；骨質(zhì)疏松(隨密度減小的骨 質(zhì)量的降低和骨骼內(nèi)的空間擴(kuò)大，生產(chǎn)孔隙度和易碎性)；骨質(zhì)硬化(骨 骼變得更稠密并且具有異常的晶體結(jié)構(gòu))；關(guān)節(jié)和韌帶鈣化；四肢中的灼 燒、刺痛和發(fā)麻的感覺；肌肉無(wú)力；慢性疲勞；胃腸機(jī)能紊亂；和食欲 降低。
氟化物攝取對(duì)人體的影響不局限于牙齒和骨骼。如上所述，由于氟化物的攝取，存在著其它嚴(yán)重的有害機(jī)體影響。 一些已與氟化物攝取有
關(guān)系的疾病是阿爾茨海默氏病/脫髓鞘病(demyelinizing disease),貧血、 關(guān)節(jié)炎、乳腺癌、腕管綜合征、睪酮/精子發(fā)生降低、輸精管/睪丸生長(zhǎng) 變化、牙弓降低、牙列擁擠、出牙延緩、尿崩癥、腹瀉、唐氏綜合癥、 早熟、嗜曙紅細(xì)胞增多、目艮/耳/鼻紊亂、發(fā)燒、胃腸紊亂、牙齦炎、心 率失常、高血壓、發(fā)育不全、曱狀腺機(jī)能減退-甲狀腺癌、腎官能障礙、 骨肉瘤、低出生體重、念珠菌病、多發(fā)性硬化、口腔鱗狀細(xì)胞癌、帕金 森氏病、癲癇發(fā)作、語(yǔ)言不清、皮膚刺激、強(qiáng)直性脊柱炎、毛細(xì)血管擴(kuò) 張、血栓形成、潰瘍性結(jié)腸炎、子宮癌、陰道出血和弱脈。
雖然在我們的環(huán)境中存在著許多氟化物源，但是天然氟化水是最普 遍存在的并且令人討厭的被人類攝取的氟化物源。實(shí)際上，世界上骨骼 氟中毒的大部分案例是由攝取天然氟化水所引起的。在發(fā)展中國(guó)家，如 印度、中國(guó)、非洲、拉丁美洲和中東，由于引用天然氟化水造成的骨骼 氟中毒是特別普遍的，這是由于強(qiáng)調(diào)重體力勞動(dòng)作業(yè)、難以獲得足夠的 健康和差的營(yíng)養(yǎng)狀況。在這些情況中，增加(compound)了骨骼氟中毒， 因?yàn)檫@些人處于禁食(fastening)狀態(tài)，同時(shí)消費(fèi)富氟化物的水，而沒(méi)有消 費(fèi)富陽(yáng)離子的飲食(即鈣)，并且有時(shí)還受到代謝挑戰(zhàn)(即，遭受腎病)。于 是結(jié)果是，例如，在印度，超過(guò)1百萬(wàn)的人遭受這種骨骼氟中毒。那里 的大部分受害者居住在其中水中氟化物的水平是2 ppm或以上的區(qū)域 中，但一些情況是，他們居住在其中水中的天然氟化物水平小于1 ppm 的社區(qū)中。
因此，急需這樣的方法，其以有效、經(jīng)濟(jì)且合乎環(huán)境要求的方式從 水溶液中除去不需要的氟化物離子。期望的是所述方法是柔性的并且有 足夠耐用性，以便解決大型城市用水公用工程、發(fā)達(dá)國(guó)家中的私人用井 和不發(fā)達(dá)國(guó)家的受污染的水源的要求。還期望的是氟化物除去方法能夠 從水中除去過(guò)度的氟化物而沒(méi)有去除全部的有助于水味的痕量礦物。
在本領(lǐng)域中已經(jīng)描述了一些技術(shù)而從水中除去過(guò)度的氟化物。這些 包括反滲透、氧化鋁吸附、蒸餾和傳統(tǒng)的離子交換。雖然這些方法在降 低氟化物濃度方面可能是略微有效的，但是沒(méi)有一個(gè)是像下文所述的那 樣有效，并且沒(méi)有一個(gè)提供了私人用井處理或者世界欠發(fā)達(dá)地區(qū)(其中不 能獲得可靠的電力)所需的使用簡(jiǎn)易性。在這些情況中，"使用點(diǎn)"處理是 必需的或者水必須經(jīng)輸送以備使用。本發(fā)明的改性氧化鋁顆粒貌似類似于Azizian等人的美國(guó)專利 6,599,429('429)中所述的介質(zhì)。然而，這里所預(yù)期的顆粒在結(jié)構(gòu)上有^[艮大 不同，在氧化鋁和鐵方面是基本上物理均勻的，然而'429中的介質(zhì)僅僅 是氧化鋁的鐵涂層。換言之，'429中的介質(zhì)具有兩相形式的氧化鋁芯和 鐵外層。其次，這里所預(yù)期的改性氧化鋁顆粒具有高很多的氟化物離子 的結(jié)合親合性，這是由于其獨(dú)特結(jié)構(gòu)造成的，相比于'429中存在的介質(zhì) 而言，如以下7>開內(nèi)容中所示的。

發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明的一個(gè)方面預(yù)期了 一種用于從水溶液中除去氟化物離子的 方法，所述水溶液受可溶性氟化物離子的污染，即，氟化物離子濃度超 過(guò)約1.5 ppm，優(yōu)選地超過(guò)約2 ppm和最優(yōu)選超過(guò)約4 ppm。這種方法包 括使受氟化物離子污染的水溶液與改性氧化鋁顆粒，所述改性氧化鋁顆 粒包括氧化鋁與鐵或錳或兩者的絡(luò)合物。保持所述接觸達(dá)足以使氟化物 離子被改性氧化鋁顆粒所吸收的時(shí)間周期，從而形成含氟化物的顆粒和 具有降低的氟化物濃度的水溶液。從具有降低的氟化物濃度的水溶液中 分離含氟化物的改性氧化鋁顆粒。特別優(yōu)選地，具有降低的氟化物離子 濃度的水溶液的氟化物離子濃度低于受污染的水溶液的氟化物離子濃 度。
在本發(fā)明的另一方面中，所述方法使用了包括基本上均勻遍及顆粒 吸收的鐵的改性氧化鋁顆粒，其中在去離子水中在顆粒的重力-沉降體積 中4失的含量為約0.10-約0.15摩爾。
在本發(fā)明的另一實(shí)施方案中，所述方法使用了包括基本上均勻遍及 顆粒吸收的錳的改性氧化鋁顆粒，其中在去離子水中在顆粒的重力-沉降 體積中錳的含量為約0.05-約0.075摩爾。
在本發(fā)明中，受氟化物離子污染的水溶液的pH值為約6-約9,并 且更優(yōu)選地約6.5-約8.6。
本發(fā)明的更進(jìn)一步所預(yù)期的方面是一種用于通過(guò)改性氧化鋁顆粒 的吸收作用而從水溶液中除去氟化物離子的裝置。
本發(fā)明具有多個(gè)益處和優(yōu)點(diǎn)。
一個(gè)益處在于它提供了一種廉價(jià)的可以從水溶液中除去氟化物離 子的固相介質(zhì)。本發(fā)明的另 一 益處在于包含所吸收的氟化物的所預(yù)期的固相氧化
鋁型介質(zhì)將那些離子緊緊地結(jié)合，由此允許在土地填筑(landfill)中或者 甚至在混凝土 (concrete)中處理用過(guò)的介質(zhì)，而不用擔(dān)心所結(jié)合的離子浸 析到環(huán)境中。
本發(fā)明進(jìn) 一 步的益處和優(yōu)點(diǎn)在本領(lǐng)域技術(shù)人員研讀了下面的公開 內(nèi)容以后將變得顯而易見。


圖1表示可用于本發(fā)明實(shí)施方案的分離容器的示意圖。 圖2表示可用于本發(fā)明實(shí)施方案的另一種分離容器的示意圖。 圖3表示可用于本發(fā)明實(shí)施方案的又一種分離容器的示意圖。 圖4顯示了類似于圖3的分離容器的類型的分離容器的示意圖，其 在根據(jù)本發(fā)明的教導(dǎo)制成的系統(tǒng)中串聯(lián)組裝。
圖5是圖4的分離容器組裝件(assembly)的側(cè)視圖。
發(fā)明的詳細(xì)說(shuō)明
雖然本發(fā)明容許有各種形式的實(shí)施方案，但是在附圖中顯示了許多 目前優(yōu)選的實(shí)施方案，其在下文中進(jìn)行詳細(xì)描述。應(yīng)當(dāng)理解的是本公開 內(nèi)容將被認(rèn)為是本發(fā)明的舉例說(shuō)明，并不意圖將本發(fā)明限制到所舉例說(shuō) 明的特定的實(shí)施方案。還應(yīng)該進(jìn)一步理解的是本申請(qǐng)這部分的標(biāo)題("發(fā) 明的詳細(xì)說(shuō)明")與美國(guó)專利局的要求有關(guān)，不應(yīng)認(rèn)為是限制這里所公開 的主題。
本發(fā)明預(yù)期了 一種用于從受氟化物離子污染的水溶液(即，氟化物離 子濃度超過(guò)約l.5 ppm，優(yōu)選地超過(guò)約2 ppm和最優(yōu)選超過(guò)約4 ppm)中 除去氟化物離子的方法，以及一種可用于進(jìn)行所述方法的裝置，這兩者 都使用了改性氧化鋁顆粒。
因此，本發(fā)明的一個(gè)方面預(yù)期了一種用于從受氟化物離子污染的水 溶液中除去氟化物離子的方法，包括使受污染的含氟化物離子的水溶液 與改性氧化鋁顆粒接觸，所述改性氧化鋁顆粒包括鋁與鐵或錳或兩者的 絡(luò)合物。保持所述接觸達(dá)足以使氟化物離子被改性氧化鋁顆粒所吸收的 時(shí)間周期，從而形成含氟化物的顆粒和具有降低的氟化物濃度的水溶 液。含氟化物的改性氧化鋁顆粒然后與具有降低的氟化物濃度的水溶液分離。
在這種方法的 一個(gè)方面中，改性氧化鋁顆粒包括基本上均勻遍及顆
粒吸收的鐵。鐵的含量可以高達(dá)飽和，但是優(yōu)選的含量為約0.10-約0.15 摩爾，在去離子水中在顆粒的重力-沉降體積中。
或者，在本發(fā)明的另一個(gè)方面中，改性氧化鋁顆?？梢园ɑ旧?均勻遍及顆粒吸收的錳，其中錳的含量高達(dá)飽和。更優(yōu)選地，錳的含量 為約0.05-約0.075摩爾，在去離子水中在顆粒的重力-沉降體積中。
兩種類型的顆粒還可以一起使用，使得金屬的優(yōu)選的量可以是約 0.05-約O.IO摩爾，在去離子水中在顆粒的重力-沉降體積中。
優(yōu)選地，受污染的水溶液的pH值為約6-約9,更優(yōu)選地約6.5-約
8.6。
此外，所預(yù)期的用于從受氟化物離子污染的水溶液中除去氟化物離 子的方法可以多級(jí)進(jìn)行。所述方法包括使水溶液與 一部分前述的改性氧 化鋁顆粒接觸。單獨(dú)部分的顆粒順次(inthe s叫uence)包括相同類型的顆 粒(a"、 一種或多種不同的顆粒(an+b11)、或其混合物(a+b)11。保持所進(jìn)行 的單獨(dú)的接觸達(dá)足以使氟化物離子被改性氧化鋁顆粒所吸收的時(shí)間周 期，從而形成含氟化物的顆粒和具有降低的氟化物濃度的水溶液。單獨(dú) 接觸部分的含氟化物的改性氧化鋁顆粒然后與具有降低的氟化物濃度 的水溶液分離。然后，使具有降低的氟化物濃度的水溶液與另一部分的 改性氧化鋁顆粒接觸。保持這種接觸達(dá)足以使氟化物離子^L所述顆粒所 吸收的時(shí)間周期，從而形成具有進(jìn) 一 步降低的氟化物濃度的水溶液和另 一部分的含氟化物的改性氧化鋁顆粒。這些含氟化物的顆粒然后與具有 進(jìn)一步降低的氟化物濃度的溶液分離。根據(jù)需要，可以重復(fù)這種循環(huán)以 便在水溶液中實(shí)現(xiàn)期望的氟化物濃度的降低。
在這種多級(jí)順次方法中，改性顆?？梢允茄趸X-鐵或氧化鋁-錳或 氧化鋁-鐵和氧化鋁-錳顆粒的非均勻混合物。優(yōu)選地，串聯(lián)(in a series) 使用三個(gè)罐。第一個(gè)罐被稱為工作柱(worker column),第二個(gè)或中間的 罐被稱為保護(hù)柱，串聯(lián)中的第三個(gè)或最后的罐被稱為精加工柱。當(dāng)氟化 物溶液向下傳遞并且順次通過(guò)各個(gè)罐(罐1到罐2和罐3)時(shí)，氟化物結(jié) 合到顆粒。隨著吸收劑容量降低，從上到下，氟化物開始浸析通過(guò)并且 離開到達(dá)按次序的下一個(gè)罐。床和罐尺寸的技術(shù)考慮了不僅流速，而且 還考慮了所預(yù)期的介質(zhì)容量和極限消耗。目標(biāo)是使得罐3的流出物處于可接受水平之內(nèi)；即，使得氟化物離子濃度處于小于污染濃度，并且同 時(shí)充分利用罐l的容量。在其中存在非常高水平的氟化物的條件下，還 可以增加另外的罐[罐4]。
另外，本發(fā)明預(yù)期了 一種特別優(yōu)選的用于從受氟化物離子污染的水 源中除去氟化物離子的方法，包括以下步驟使受氟化物離子污染的水 溶液與改性氧化鋁顆粒接觸，所述改性氧化鋁顆粒包含基本上均勻遍及 分布的、所吸收的鐵或錳或兩者，其數(shù)量為約0.05-約0.15摩爾，如 在去離子水中在顆粒的重力-沉降體積中所測(cè)量的。顆粒任選地還包含氧 化的碘物質(zhì)如高碘酸鹽離子(還可以使用過(guò)溴酸鹽)，并且基本上沒(méi)有分 子碘(或溴)。保持所述接觸達(dá)足以使所存在的氟化物離子被所述顆粒所 吸收的時(shí)間周期，從而形成含氟化物的顆粒和具有降低量的氟化物的水 溶液。從具有降低量的氟化物的水溶液中分離含氟化物的顆粒。
優(yōu)選地，在這種方法中，水溶液的pH值是如前所述的。在與改性 氧化鋁顆粒接觸前，優(yōu)選地預(yù)先過(guò)濾水溶液以便除去基本上全部固體材 料。
在優(yōu)選的作法中，預(yù)期使含氟化物的水溶液與顆粒之間的接觸在色 譜柱或穿流式(flow-through)容器如含有吸附顆粒的穿孔塑料或網(wǎng)孔嚢， 例如，"茶葉袋"中進(jìn)行。玻璃或塑料(例如，聚乙烯或聚丙烯)柱是這里 尤其優(yōu)選使用的容器，具有在樣品溶液與顆粒接觸前接受含水樣品溶液 的入口和在接觸顆粒后排出水的出口 。
此外，本發(fā)明涉及一種用于從受氟化物離子污染的水溶液中除去氟 化物的裝置，其包括具有入口、出口和含改性-氧化鋁-絡(luò)合物的區(qū)域中 的改性氧化鋁絡(luò)合物的容器，其中所述絡(luò)合物擔(dān)載并且包含在含改性-氧化鋁-絡(luò)合物的區(qū)域中。
這種裝置優(yōu)選包括這樣的容器，其包括置于出口和含改性-氧化鋁-絡(luò)合物的區(qū)域之間的第 一允許流動(dòng)的載體(flow-permitting support)。另 外，所述裝置包括這樣的容器，其包括置于入口和含改性-氧化鋁-絡(luò)合 物的區(qū)域之間的第二允許流動(dòng)的載體。
所預(yù)期的載體容器通常為玻璃或塑料的，例如，聚乙烯或聚丙烯的， 并且通常是色譜柱或筒。所預(yù)期的容器可包括一個(gè)或多個(gè)入口、出口、 閥如》走塞閥和類似的附件。
一種預(yù)期的載體容器是圓柱形的并具有用于在溶液接觸所含的顆粒前用于接受流體如水溶液的入口 ，以及在接觸顆粒后用于排出水的出 口。當(dāng)載體容器是玻璃或塑料色譜柱或筒時(shí)，該容器可含有適當(dāng)閥如旋 塞閥，用于控制含水的流動(dòng)，正如大家熟悉的那樣，以及連接接頭，例如Luer管件。用于接受液體水溶液的入口和用于流出液體的出口可具有 相同構(gòu)造，正如燒杯、燒瓶或其他容器應(yīng)用于所預(yù)期的方法中的情況， 但一般地，入口與出口不相同并且當(dāng)使用空氣之類的流體時(shí)彼此分開。 一般地，入口與出口位于裝置的相對(duì)兩端。圖1提供一種用于從水溶液中除去氟化物離子的優(yōu)選裝置的示意 圖。這里，裝置IO表示為包括載體容器，它是具有水入口 26和水出口 28的柱12。出口具有整體的密封并可從脆性連接32處與密封分開。裝 置10包括一個(gè)或多個(gè)允許流動(dòng)的載體元件。在一種實(shí)施方案中，玻璃 料22擔(dān)載著顆粒16,并且上部玻璃料18幫助在水溶液流入物的引入期 間將介質(zhì)保持在適當(dāng)位置。所預(yù)期的玻璃料可由玻璃或塑料如高密度聚 乙烯(HDPE)制成。優(yōu)選具有35 ~ 45pm平均孔徑的HDPE玻璃料。所預(yù) 期的裝置還可包括旋塞閥或其他流動(dòng)調(diào)節(jié)裝置(未畫出)，位于、靠近出 口28或與之相連，以協(xié)助調(diào)節(jié)通過(guò)裝置的流動(dòng)。一種上面描述的色譜柱通常連帶蓋子(未畫出)出售，所述蓋子安裝 在入口 26并且從管端30折斷(脆性)。在此種柱中的顆粒通常為濕的并 用無(wú)菌水平衡，可用作徒步旅行或露營(yíng)旅行之類的全套行嚢 (backpacker's kit)的 一部分。圖2提供另一種優(yōu)選裝置的第二示意圖。這里，裝置110表示為包 括載體容器，它是具有水入口 126和水出口 128的筒112。蓋子124優(yōu) 選與入口 126整體才莫塑。出口 128優(yōu)選與筒112整體才莫塑。裝置110包 括多孔載體如玻璃料122，它擔(dān)載著顆粒116。上部多孔載體如玻璃料 118幫助在流入的水樣或洗脫溶液引入期間將顆粒保持在適當(dāng)位置。所 預(yù)期的裝置還可包括旋塞閥或其他流動(dòng)調(diào)節(jié)裝置(未畫出)，位于、靠近 出口128或與之相連，以協(xié)助調(diào)節(jié)通過(guò)裝置的流動(dòng)。所預(yù)期的筒，如圖2的容器，通常備有干態(tài)顆粒，或者用無(wú)菌、不 含氟化物離子的水潤(rùn)濕的顆粒。另外，入口 126和出口 128優(yōu)選是標(biāo)準(zhǔn) 管件，例如適應(yīng)于容易連接到其他標(biāo)準(zhǔn)氣體和/或液體連接件上的Luer 管件。該實(shí)施方案尤其適合用于個(gè)人臉盆中，作為用水前的最終過(guò)濾器， 例如飲用水從井中送來(lái)的情況。包含顆粒的該實(shí)施方案也尤其適合用于以空氣作為流體的情況。圖3舉例說(shuō)明了用于進(jìn)行本發(fā)明的又一個(gè)裝置210的示意圖。裝置 210包括具有入口 226和出口 228的載體容器212。入口和出口 226, 228 位于容器212的同一端。此種結(jié)構(gòu)可用在，例如，到整個(gè)容器212的通 道受到限制并且連接管道(未畫出)的加裝因端口 226、 228彼此靠近或相 鄰放置而變得方便的情況。容器212擔(dān)載其中的顆粒216至容器212內(nèi)的預(yù)定高度(對(duì)應(yīng)于某一 柱體積)。浸漬管230位于容器212內(nèi)，與出口 228流動(dòng)連通。浸漬管 230為從容器212排出處理后(例如，無(wú)菌)的水提供了通路。在浸漬管230中形成狹縫232或其他開口以便提供從容器212到管 230內(nèi)部以及因而到容器出口 228的流動(dòng)通道。因此，狹縫232或開口 的尺寸使得防止顆粒216從容器212中損失。如前所述的實(shí)施方案一樣， 一種載體，例如，玻璃料(未畫出)可放在顆粒216之上，以便將顆粒216 保持在容器212內(nèi)的適當(dāng)位置。正如在研究了圖3以后容易理解的那樣，水經(jīng)過(guò)入口 226供應(yīng)到容 器212。水"填充，，容器212至操作水平。處理后的水經(jīng)浸漬管230從出 口 228吸出。通過(guò)浸漬管230的水流只能通過(guò)流過(guò)顆粒216進(jìn)入該管。 于是，提供了一種緊湊、易連接的水處理裝置210?，F(xiàn)在參考圖4,將會(huì)看到本發(fā)明的這個(gè)實(shí)施方案包括五級(jí)處理裝置 310。五級(jí)處理裝置310包括通用歧管312，其中可以連接一個(gè)或多個(gè)攜 帶介質(zhì)的容器314，類似于裝置210(圖3)。容器314連接到歧管312可 以通過(guò)螺桿形式、卡口或其它形式的固定方式來(lái)實(shí)現(xiàn)，這些全都是本領(lǐng) 域眾所周知的。本實(shí)施方案的通用歧管312包括多個(gè)開口 315,用于連接各種處理 容器312，后者每一個(gè)具有所選的處理介質(zhì)。歧管312包括設(shè)備 (means)318以便引導(dǎo)水進(jìn)入介質(zhì)，使得水能夠最有效地通過(guò)并且^皮介質(zhì) 處理。用于引導(dǎo)水的設(shè)備318包括至少一個(gè)各入口和出口接頭 (spigot)318S,或其它水連接設(shè)備，和合適的導(dǎo)管318P,其可以包括任 何類型的通常用于水系統(tǒng)的導(dǎo)管或管道，如PVC或其它塑料導(dǎo)管或管 道和銅或其它金屬導(dǎo)管或管道，和特別地在入口和出口接頭之間的橫向 管道(traverses)。導(dǎo)管318S進(jìn)一步連接入口與出口接頭和開口 315，連 接介質(zhì)通過(guò)所述其來(lái)連接。圖4A是從一側(cè)的這種系統(tǒng)的視圖。將會(huì)看到歧管312可以通過(guò)使用結(jié)構(gòu)機(jī)座構(gòu)件313而簡(jiǎn)單地得到擔(dān)載。在其它 實(shí)施方案中，這種系統(tǒng)可以連接到用于穩(wěn)定的表面，或者可以包括腳輪 或其它機(jī)動(dòng)設(shè)備(未示)，以便允許裝置按照需要來(lái)被移動(dòng)。在圖4中將看到通用歧管312還包括至少一個(gè)，優(yōu)選地，多個(gè)連接 到導(dǎo)管318P的龍頭(tap)320，使得水可以在所述龍頭位置從通用歧管中 排出。應(yīng)當(dāng)理解的是，龍頭320可特別用于在通過(guò)各個(gè)處理容器314后 檢測(cè)水以確定所述處理的功效，允許根據(jù)需要進(jìn)行所告知的變化。在本 實(shí)施方案中，歧管312有利地可以包括水壓計(jì)量設(shè)備312p和流量計(jì)324, 其全部可用于管理和檢測(cè)設(shè)備整體以及其各個(gè)單獨(dú)元件的功效。本領(lǐng)域 技術(shù)人員將理解的是所示的各種設(shè)備僅僅是眾多可用于提供所述功能 的設(shè)備的實(shí)例，并且因此可以調(diào)換提供類似的或相似的功能或數(shù)據(jù)的替 換設(shè)備，而不背離本發(fā)明的新穎范圍。進(jìn)一步，設(shè)計(jì)本發(fā)明的歧管312,使得迫使水通過(guò)串聯(lián)形式的所連 接的介質(zhì)容器314中的每一個(gè)；即，水首先通過(guò)一個(gè)處理介質(zhì)容器314， 然后前進(jìn)到下一個(gè)介質(zhì)容器，直到獲得了期望的水質(zhì)。各個(gè)容器314可 以被稱為一級(jí)處理。本領(lǐng)域技術(shù)人員將理解的是，雖然在圖4中顯示并 且說(shuō)明了一定數(shù)目的處理容器314,但是可以使用許多容器314，包括 多于一個(gè)的、 一或多的若干容器，而不背離本發(fā)明的新穎范圍，視實(shí)現(xiàn) 所期望的處理所需要的而定。在圖4中，顯示了歧管312，其具有用于連接五級(jí)處理介質(zhì)容器314 的設(shè)備(means)。本領(lǐng)域技術(shù)人員將理解的是，按類似方式，可以使用任 何其它數(shù)目的介質(zhì)級(jí)數(shù)，視所期望的水質(zhì)水平所需要的而定，而不背離 本發(fā)明的新穎范圍。在本實(shí)施方案中，所述五級(jí)包括具有在本發(fā)明中說(shuō)明并且解釋的類 型的介質(zhì)，以及水處理領(lǐng)域技術(shù)人員熟知的具有相似的或類似的處理效 果的處理介質(zhì)。在本實(shí)施例中，如圖4所示，笫一容器314a(指如圖4 中所示的歧管312的右手側(cè)的第一個(gè))是用于捕捉沉淀物的過(guò)濾器并且 優(yōu)選主要由聚丙烯制成，其優(yōu)選地具有過(guò)濾出尺寸范圍為約1 的顆粒 物的能力。第二容器314b可以包含足夠量的活性氧化鋁絡(luò)合物，或A/A 絡(luò)合物，其是pH調(diào)節(jié)的活性氧化鋁，具有調(diào)節(jié)處理水酸性并且除去與 活性氧化鋁接觸的水中所存在的 一些氟化物或其它離子的能力。第三容器314c可以包含氧化鋁錳絡(luò)合物或A/M絡(luò)合物(如本文實(shí)施/I;隨后是第四容器314d，其具有 氧化鋁/高碘酸鹽絡(luò)合物或A/P絡(luò)合物(如本文實(shí)施例1中所述)。從所述 討論并且特別是從本文中給出的實(shí)施例來(lái)看，將理解的是A/M、 A/I和 A/A絡(luò)合物中的每一個(gè)可用于從水中除去氟化物，而A/P絡(luò)合物起消毒 劑的作用。A/I絡(luò)合物一般被首先使用，因?yàn)槠涫亲畋阋说?，隨后是A/1 和A/M絡(luò)合物之一或兩者，其中使用兩者時(shí)為串聯(lián)，其用作保護(hù)柱以便 完成期望的氟化物離子的提取。歧管312可以進(jìn)一步包括第五容器314e， 其包含椰子殼碳(csc)介質(zhì)用來(lái)調(diào)整系統(tǒng)中水的味道和最終品質(zhì)。本領(lǐng)域 技術(shù)人員將理解的是所用的過(guò)濾和消毒介質(zhì)340的類型和數(shù)目將基于待 處理的水的初始條件。應(yīng)當(dāng)理解的是，所述類型的過(guò)濾、提純和其它處理介質(zhì)可以從許多 來(lái)源和制造商獲得，這些來(lái)源和制造商中的許多提供了這樣的介質(zhì)，其 形式適用于連接到通用歧管312,如所描述的那種。還將理解的是生(mw) 介質(zhì)也是可得的，并且這種介質(zhì)可被置于合適的容器中以便再裝填、清 洗和/或產(chǎn)生合適的過(guò)濾介質(zhì)。對(duì)于顆粒和消毒介質(zhì)，推薦的是使用抗微生物(劑)和氧化共聚物介 質(zhì)中的 一種或多種，其公開在被準(zhǔn)予的(allowed)、共同待決的(co-pending) 美國(guó)專利申請(qǐng)No. 10/023,022中。因此，將該申請(qǐng)全盤引入本文作為參 考。這種介質(zhì)提供了抗微生物消毒，而沒(méi)有使用氯。然而，將理解的是 可以利用其它顆粒和消毒介質(zhì)的用途，而不背離本發(fā)明的新穎范圍。一種預(yù)期的裝置，如圖1中所示的那個(gè)，可以容易地通過(guò)在無(wú)菌水 (即，沒(méi)有受到氟化物離子的污染)中將顆粒打漿來(lái)制備。在縱向取向的 載體容器如柱中，將漿料添加到允許流動(dòng)的載體元件如玻璃料上。使得 顆?？梢栽谥亓ψ饔孟鲁两?，并且使用振動(dòng)、輕敲等可以使其填裝更緊 密。 一旦達(dá)到所期望的顆粒高度，任何多余液體借助真空除去，將第二 允許流動(dòng)的元件，例如，另一玻璃料，在所述顆粒上方插入柱內(nèi)，并加。為制備另一種可用于預(yù)期方法的色譜柱， 一部分如上面討論所制備 的顆粒放在無(wú)菌、不含氟化物離子的水中配成漿料，將該漿料等分部分 在氮?dú)鈮毫ο罗D(zhuǎn)移到10cm長(zhǎng)玻璃Bio-Rad⑧柱(1.4mm內(nèi)徑)中，后者裝 備有Chromatronix公司(Berkeley, CA)制造的商品名"Cheminert，，的聚丙 烯管件。當(dāng)達(dá)到所期望的床層高度(對(duì)應(yīng)于約0.6cmS床層體積)時(shí)，通過(guò)反洗使介質(zhì)重新沉積。隨后，顆粒用數(shù)倍于床層體積的無(wú)菌水清洗。圖2中所示設(shè)備可通過(guò)將預(yù)定重量的干燥顆粒添加到包含模塑的出 口 128和載體玻璃料122的筒112中而制備。如此填充的筒垂直取向地 振動(dòng)，以便達(dá)到恒定顆粒床層高度，插入上部多孔載體118并將包含模 塑流體進(jìn)口 126的蓋子124放在該設(shè)備上。在所預(yù)期的方法中，保持顆粒和受污染的水性含氟化物的水溶液之 間的接觸達(dá)足以使氟化物被所述顆粒所吸收的時(shí)間周期。所述結(jié)合通常 是相當(dāng)快速的，其中通常使用幾秒鐘至幾分鐘的接觸時(shí)間?？梢允褂酶?長(zhǎng)的接觸時(shí)間，如數(shù)小時(shí)，沒(méi)有觀察到不良效果。接觸時(shí)間通過(guò)改變通過(guò)柱或流動(dòng)-允許的容器的流速方便地控制。溶 液保持與顆粒接觸的時(shí)間是"溶液停留時(shí)間"。所述方法的流速(flow)、溫度和壓力約束條件主要取決于實(shí)施本發(fā) 明中所用的設(shè)備和所用的樹脂的限制。通常采用常溫和常壓。應(yīng)將理解的是具有進(jìn)一步降低的氟化物濃度的溶液優(yōu)選地具有小 于污染量的氟化物離子的濃度?？梢岳迷S多接觸和保持步驟以便獲得 這種期望的結(jié)果。本發(fā)明的另 一個(gè)方面預(yù)期了改性顆粒氧化鋁，其包含基本上均勻遍 及顆粒吸收的偏高碘酸鹽離子。所述顆粒在本文中常常稱為A/P顆粒。 偏高碘酸鹽離子的含量可以高達(dá)飽和點(diǎn)。然而優(yōu)選地，偏高碘酸鹽離子 的量在去離子水中在顆粒的重力-沉降體積中為約0.1-約0.15摩爾。鈉 或鉀陽(yáng)離子是高碘酸鹽離子的優(yōu)選反離子?？纱嬖诟贁?shù)量的偏高碘酸 鹽陰離子，但使用如此數(shù)量可能是浪費(fèi)的。這些A/P顆粒可用作形成含鐵-或錳-顆粒的中間體。這些顆粒也可 用于從含水組合物中去除錳、鐵、鈷和汞離子，這些離子可處于較低的 -亞(-ous)或較高的-正(-ic)氧化態(tài)，例如，二價(jià)鐵(ferrous)或三價(jià)鐵(ferric)、 二價(jià)錳(manganous)或三價(jià)六價(jià)錳(manganic)、 一價(jià)汞(mercurous)或二價(jià) 7乂(mercuric)、 二價(jià)鈷(cobaltous)或三價(jià)鈷(cobaltic)離子。這些A/P顆粒 還可用于除去水中的有害細(xì)菌如大腸桿菌。處于干燥形式時(shí)，A/P顆粒 可用在空氣過(guò)濾器中。實(shí)施例實(shí)施例1:氧化鋁/偏高碘酸鹽(A/P)絡(luò)合物的制備向12加侖塑料刻度的酸壇(Nalgene公司)中加入30L去離子水。其 次，將l-2ml的濃碌b酸添加到水中。向該稀酸溶液中加入800克固體偏 高多輿酸鈉。偏高碘酸鹽借助頂部槳式攪拌器溶解。在約30min內(nèi)在室溫 獲得溶液。加入硫酸加速偏高碘酸鹽的溶解，但不是必要的。獲得溶液后，卸下攪拌器，利用寬口漏斗將固體、干燥、活化的28/48 目氧化鋁舀取(scoope)到酸壇中，直至氧化鋁在酸壇中的水平等于30L 刻度(約23kg干重)。重新蓋上酸壇，然后將酸壇連同約38L總反應(yīng)體積 的物料放倒，并借助機(jī)械圓筒滾動(dòng)器或者借助在諸如地板之類的平坦表 面上手工滾動(dòng)酸壇進(jìn)行周期地滾動(dòng)。滾動(dòng)最好每隔2 ~ 3min進(jìn)行一次， 以保證良好混合卻又避免因研磨作用促使粒度下降的情況。4 ~ 5個(gè)滾動(dòng)周期之后，將酸壇立直并靜置過(guò)夜。在這段時(shí)間結(jié)束時(shí)， 與原料氧化鋁相伴隨的細(xì)屑沉降下來(lái)，從而留下澄清、淺黃色上層清液， 后者利用淀粉/KI指示劑溶液檢驗(yàn)偏高碘酸鹽離子，結(jié)果呈陰性。這表 明，所有偏高碘酸鹽全都結(jié)合到氧化鋁顆粒。通過(guò)傾倒和利用水流沖洗將載有偏高碘酸鹽的氧化鋁顆粒取出。氧 化鋁/高碘酸鹽顆粒收集在裝有窗紗以便允許細(xì)屑通過(guò)的水平板過(guò)濾器 上。收集的顆粒用自來(lái)水洗滌至從過(guò)濾器罐流出的料流相對(duì)地不含細(xì) 屑。含有細(xì)屑的洗滌液被收集在尺寸相近的容器或罐子中，以便讓細(xì)屑 沉降，然后再把洗滌水與反應(yīng)上層清液的混合物丟掉。留在過(guò)濾網(wǎng)上的氧化鋁/高碘酸鹽顆粒通過(guò)對(duì)過(guò)濾器施加吸水器真 空而進(jìn)一步脫水。此刻，氧化鋁/高碘酸鹽(A/P)可直接用來(lái)制備氧化鋁/ 鐵絡(luò)合物或氧化鋁/錳絡(luò)合物?；蛘?，脫水的氧化鋁/高碘酸鹽顆粒可進(jìn) 一步干燥(直至自由流動(dòng))，包括放在托盤上并風(fēng)干或烘干。干燥的A/P 的氧化能力至少可維持?jǐn)?shù)月，正如用含水亞錳(MnII)或亞鐵(FeII)離子檢 驗(yàn)所確定的，該檢驗(yàn)導(dǎo)致了在白色A/P之內(nèi)或之上形成的特征顏色。A/P生產(chǎn)的規(guī)模很容易遵循本實(shí)施例的程序修改。例如，已經(jīng)加工 過(guò)比這里所描述的大9倍的A/P批料，其中用旋轉(zhuǎn)錐形容器替代酸壇， 并用配備窗紗的離心機(jī)替代水平板過(guò)濾器。另外，不同目數(shù)或形狀的活 性氧化鋁；即球形，也可如同本實(shí)施例中一樣加工，結(jié)果基本上相同。實(shí)施例2:氧化鋁/鐵(A/I)顆粒的制備氧化鐵-氧化鋁吸收劑按如下所述制備。制備10L的0.125M偏高碘15酸鈉(Nal04)在去離子水中的溶液，向其中加入幾滴硫酸。將該溶液放入 到5加侖塑料酸壇中。氧化鋁(A1203)， 28~48目(Alcan AA400G)被舀 入到酸壇中，直至該固體達(dá)到原來(lái)10 L的體積，以便容器容納約12~ 14L。封閉酸壇并在圓筒滾動(dòng)器上滾動(dòng)約2~3h的時(shí)間。不時(shí)地從上層 清液中采集樣品并用淀粉碘化物試紙檢測(cè)來(lái)檢測(cè)游離的偏高碘酸鹽。一旦上層清液不含有偏高碘酸鹽，混合物在減壓下通過(guò)布氏漏斗進(jìn) 行過(guò)濾，其中采用塑料窗紗作為過(guò)濾器。濾餅用去離子水清洗，然后用 吸氣器脫水。把過(guò)濾、偏高碘酸鹽-處理的氧化鋁加回到酸壇中，然后把10L的 0.125M硫酸亞鐵銨(Fe[(NH4)S04]2)與該偏高碘酸鹽-處理的氧化鋁進(jìn)行 混合。封閉酸壇，內(nèi)容物借助滾動(dòng)約12~ 16h(過(guò)夜)進(jìn)行混合。氧化鋁 表面從原來(lái)的白色轉(zhuǎn)變?yōu)樯詈稚?，混合時(shí)間結(jié)束后，采用靈敏度為約100 ppm的市售試紙檢測(cè)鐵，呈陰性。過(guò)濾如此制備的氧化鐵/氧化鋁吸收劑。實(shí)施例3:氧化鋁/鐵(A/I)絡(luò)合物的制備30 L的氧化鋁/高碘酸鹽(A/P)(略多于1立方英尺)放入到空的、12 加侖塑料酸壇中，連同剛好覆蓋A/P顆粒的足量室溫去離子水。隨后， 把硫酸亞鐵銨溶液加入到酸壇中，其中溶液是通過(guò)將3.7mol的上述鹽 (1.47kg—水合物，分子量392)溶解在約2.5-3加侖(約10L)室溫去離子 水中制備的。加蓋的酸壇的內(nèi)容物是這樣立即混合的，把所述酸壇放倒并在平面 或機(jī)械轉(zhuǎn)筒滾動(dòng)機(jī)上滾動(dòng)。以1 ~ 2min的間隔繼續(xù)滾動(dòng)混合達(dá)1 ~ 2h。 這段時(shí)間以后，檢測(cè)殘留在反應(yīng)上層清液中的亞鐵離子，結(jié)果呈陰性。 由EM科學(xué)公司(Gibbstown, NJ 08027)供應(yīng)的鐵(II)試紙，靈敏度10 ppm, 用于監(jiān)測(cè)A/P對(duì)鐵的吸收很方便。A/P顆粒對(duì)鐵離子的吸收很快并且通 過(guò)在酸壇中向A/P添加亞鐵離子的溶液并混合后，用肉眼可觀察到白色 A/P顆粒到氧化鋁/鐵(A/I)顆粒的深銹褐色的立即變色。生成的A/I顆粒被過(guò)濾、洗滌并干燥。干燥或潮濕的A/I都無(wú)限期 穩(wěn)定并且當(dāng)遇到pH值介于約5.5 ~約8.5的含水流動(dòng)時(shí)不流出鐵或鋁。實(shí)施例4:氧化鋁/錳(A/M)絡(luò)合物的制備硫酸錳四水合物(MnS04.4H20;分子量223; 836g)在室溫下溶解在約IOL去離子水中，加入到在12加侖塑料酸壇中的30L的A/P(實(shí)施例 l)中，并通過(guò)某種方式周期地滾動(dòng)進(jìn)行混合。所生成的均勻黑色氧化鋁/ 錳顆粒(A/M)按照類似于實(shí)施例3中給出的關(guān)于AA制備所描述的方式過(guò) 濾、洗滌和干燥。該A/M顆粒是深褐色(潤(rùn)濕時(shí)黑色)氧化鋁、碘的氧化 物和錳(可能是Mn+"的氧化物的絡(luò)合物。該A/M據(jù)發(fā)現(xiàn)無(wú)限期穩(wěn)定。實(shí)施例5: A/I顆粒與按照WO 99/50182制備的顆粒之間的比較一種WO 99/50182中描迷的氧化鐵-氧化鋁復(fù)合材料被作為AAFS50 市售供應(yīng)(Alcan Aluminum公司，Brockville，安大略，加拿大)。該材料 的制造商進(jìn)一步將其描述為一種包含6.0wt%Fe2O3p々4.2。/。Fe)的氧化 鋁。相比之下，本發(fā)明的A/I顆粒含有計(jì)算量的1.2wt。/。的鐵?？瓷先?，A/I顯得比AAFS50顆粒具有更暗、更濃和均一的鐵銹色， 后者帶斑點(diǎn)、不均勻、顏色淺得多。被破碎(臼和桿)的AAFS50顆粒揭 示出一種顆粒內(nèi)部的白芯，表明在外部的Fe203的涂層。類似地，將A/1 顆粒研碎所揭示出的是遍及顆粒的均 一的暗銹色。令人驚奇的是，結(jié)合在氧化鋁上的偏高碘酸鹽對(duì)目標(biāo)亞鐵離子起到 氧化劑和絡(luò)合劑雙重作用。按此法制備的A/I,當(dāng)再次加載上新鮮硫酸 亞鐵銨溶液時(shí)，將慢慢釋放游離元素碘(12)，正如在蒸汽相中碘晶體的形 成和紫顏色所證明的。還觀察到淀粉測(cè)試呈陽(yáng)性的結(jié)果。因此，本發(fā)明所制備的A/I顆粒因此具有某種形式的殘余偏高碘酸 鹽離子(或類似氧化劑)作為整體的一部分。A/I顆粒是一種由未知結(jié)合狀 態(tài)的鐵、捵的氧化物和氧化鋁的基本均相組合物。WO99/50182描述了 一種由氧化鋁承載的涂層形式氧化鐵的復(fù)合材料。實(shí)施例6:改性氧化鋁顆粒的氟化物吸附容量在本實(shí)施例中，檢測(cè)了三種類型的顆粒其在兩種不同的pH水平 降低水溶液的氟化物濃度(10-12mg/LF —)的能力，較低的pH為6.48-6.52, 而較高的pH為8.2-8.6。本發(fā)明的改性氧化鋁顆粒，氧化鋁/鐵(A/I)和氧 化鋁/錳(A/M),以及市售可得的活性鋁一起進(jìn)行了分析。然而，活性氧 化鋁是在pH為6.8-7.4的條件下測(cè)試的，其是這種介質(zhì)的限制。吸附床 (20ml)是這樣獲得的，將A/1、 A/M或氧化鋁打漿入柱中，所述柱配置為 下流經(jīng)過(guò)顆粒介質(zhì)床并且上流通過(guò)回流管。為獲得充足的接觸和接枝到顆粒表面上而推薦的流速相當(dāng)于對(duì)于A/I和A/M顆粒來(lái)說(shuō)，l床層體 積/min(20 ml/min),但是對(duì)于活性氧化鋁床，必須使用慢4倍的流速(額 外限制)。空床接觸時(shí)間[EBCT],對(duì)于A/I和A/M為1.0-1.5分鐘，對(duì)于 活性鋁為5-7分鐘(另一限制)。改性氧化鋁顆粒的氟化物吸附容量，pH為6.48-6.52通過(guò)柱的 樣品A/I CPLX 2002樣品A/MCPLX2001 水溶液 在流出物中氟化物濃度在流出物中氟化物濃度(升)(mg/1)(mg/1)10.070.0020.180.000.840.3942.600364.500.1065.450.20了6.100.1586,900.4397.801.28109.502.74改性氧化鋁顆粒的氟化物吸附容量，pH為8.2-8.6通過(guò)柱的 樣品A/I CPLX2002 樣品A/MCPLX2001 水溶液 在流出物中氟化物濃度在流出物中氟化物濃度(升)(mg/1)(mg/1)10.110.2120.090.0432.550.0046.550.288.400.3469.200.519.980.50810.001.90910.002.681011.004.30因?yàn)樵诨钚匝趸X床中pH值，流速和EBCT不同，結(jié)果列在這里 以代替上表。對(duì)于活性氧化鋁，在20 ml床被耗盡前，僅僅1,500ml的 氟化物水溶液通過(guò)了柱。換言之，活性氧化鋁的床尺寸是A/I或A/M的 5-7倍，然而，活性氧化鋁床的總?cè)萘渴茄趸X/鐵絡(luò)合物或者氧化鋁/ 錳絡(luò)合物的較小床中任一種的一小部分。本文援引的每一篇專利和文章在此一律收作參考。冠詞"a"或"an" 的使用旨在包括單數(shù)或多數(shù)。給出以上描述和實(shí)例旨在舉例說(shuō)明并且不用于限制。在本發(fā)明的精 神和范圍內(nèi)生存在的其他變化方案是可能的而且本領(lǐng)域技術(shù)人員將容 易想到。
權(quán)利要求
1.一種用于從受污染的水溶液除去氟化物離子的方法，其包括a)使受氟化物離子污染的水溶液與改性氧化鋁顆粒接觸，其中所述改性氧化鋁顆粒包含基本上均勻遍及分布的、所吸收的鐵或錳或兩者；b)保持所述接觸達(dá)足以使氟化物離子被改性氧化鋁顆粒所吸收的時(shí)間周期，從而形成含氟化物離子的顆粒和具有降低的氟化物離子濃度的水溶液；和c)從具有降低的氟化物離子濃度的水溶液中分離含氟化物離子的改性氧化鋁顆粒。
2. 權(quán)利要求1的方法，其中所述改性氧化鋁顆粒包括基本上均勻 遍及顆粒吸收的鐵并且其中在去離子水中在顆粒的重力-沉降體積中所 述鐵的含量為約0.10-約0.15摩爾。
3. 權(quán)利要求1的方法，其中所述改性氧化鋁顆粒包括基本上均勻 遍及顆粒吸收的錳并且其中在去離子水中在顆粒的重力-沉降體積中所 述錳的含量為約0.05-約0.075摩爾。
4. 權(quán)利要求l的方法，其中水溶液的pH值為約6-約9。
5. 權(quán)利要求l的方法，其中水溶液的pH值為約6.5-約8.6。
6. —種用于從受污染的水溶液除去氟化物離子的方法，其包括a) 使含有的受氟化物離子污染的水溶液與 一部分改性氧化鋁顆粒 接觸，其中所述改性氧化鋁顆粒包含基本上均勻遍及分布的、所吸收的 鐵或錳或兩者并且其中所述顆粒部分順次包括相同類型的顆粒(a11)、 一 種或多種不同的顆粒(an+b，、或其混合物(a+b)n;b) 保持所述接觸達(dá)足以使氟化物離子被改性氧化鋁顆粒所吸收的 時(shí)間周期，從而形成含氟化物離子的顆粒和具有降低的氟化物離子濃度 的水溶液；c) 從具有降低的氟化物離子濃度的水溶液中分離含氟化物離子的 改性氧化鋁顆粒；d) 使所述分離的具有降低的氟化物離子濃度的水溶液與另 一部分 的改性氧化鋁顆粒接觸；e) 保持所述接觸達(dá)足以使氟化物離子被改性氧化鋁顆粒所吸收的 時(shí)間周期，從而形成含氟化物離子的顆粒和具有進(jìn) 一 步的降低的氟化物 離子濃度的水溶液；和f)從具有進(jìn)一 步的降低的氟化物離子濃度的水溶液分離含氟化物 離子的改性氧化鋁顆粒。
7. 根據(jù)權(quán)利要求6的方法，其中改性顆粒是氧化鋁-鐵。
8. 根據(jù)權(quán)利要求6的方法，其中改性氧化鋁顆粒是氧化鋁-錳。
9. 根據(jù)權(quán)利要求6的方法，其中改性氧化鋁顆粒是氧化鋁-鐵和氧 化鋁-錳顆粒的非均勻混合物。
10. —種用于從受氟化物離子污染的水源中除去氟化物離子的方 法，包括以下步驟a) 使具有約6-約9的pH值的受氟化物離子污染的水溶液與改性氧 化鋁顆粒接觸，所述改性氧化鋁顆粒包含基本上均勻遍及分布的、所吸 收的鐵或錳或兩者，其數(shù)量為約0.05-約0.15摩爾，如在去離子水中 在顆粒的重力-沉降體積中測(cè)量的，所述顆粒還包含氧化的硤物質(zhì)并且基 本上沒(méi)有分子碘；b) 保持所述接觸達(dá)足以使所存在的氟化物離子被所述顆粒所吸收 的時(shí)間周期，從而形成含氟化物離子的顆粒和具有減少量的氟化物離子 的水溶液；和c) 從所述的具有減少量的氟化物離子的水溶液中分離所述的含氟 化物離子的顆粒。
11. 權(quán)利要求10的方法，其中水溶液的pH值為約6.5-約8.6。
12. 根據(jù)權(quán)利要求10的方法，其中水溶液已經(jīng)預(yù)先過(guò)濾而除去基本 上全部的固體材料。
13. —種用于從受氟化物離子污染的水溶液中除去氟化物的裝置， 所述裝置包括容器，它具有入口，出口，和在含改性-氧化鋁-絡(luò)合物的 區(qū)域中的改性氧化鋁絡(luò)合物，其中所述絡(luò)合物被擔(dān)載和包含在含改性-氧化鋁-絡(luò)合物的區(qū)域中。
14. 根據(jù)權(quán)利要求13的裝置，其中所述容器包括置于出口和含改性 -氧化鋁-絡(luò)合物的區(qū)域之間的第一允許流動(dòng)的載體。
15. 根據(jù)權(quán)利要求13的裝置，其中所述容器包括置于入口和含改性 -氧化鋁-絡(luò)合物的區(qū)域之間的第二允許流動(dòng)的載體。
16. 根據(jù)權(quán)利要求13的分離裝置，其中所述入口和出口彼此分開。
17. 根據(jù)權(quán)利要求13的分離裝置，其中所述入口和出口位于裝置的 相對(duì)兩端。
全文摘要
公開了一種用于從受氟化物離子污染的水溶液中除去氟化物離子的方法和可用于進(jìn)行所述方法的裝置，這兩者都使用了改性氧化鋁顆粒。改性氧化鋁顆粒包含具有鐵或錳或兩者的氧化鋁絡(luò)合物。
文檔編號(hào)C02F1/42GK101600656SQ200680041557
公開日2009年12月9日 申請(qǐng)日期2006年9月5日 優(yōu)先權(quán)日2005年9月7日
發(fā)明者T·J·巴杰 申請(qǐng)人:阿夸蒂克處理系統(tǒng)公司