可飲用化方法
【專利摘要】本發(fā)明的目的是提供一種有待處理的水的可飲用化方法，該方法包括一個(gè)凝結(jié)-絮凝步驟，其特征在于所述步驟包括：a）將一種包括溶解性陽(yáng)離子淀粉的液體組合物添加至有待處理的水溶液中的步驟；b）將一種或多種選自于鐵鹽和鋁鹽的金屬鹽添加至這種有待處理的水溶液中；步驟a）和b）是以任何順序進(jìn)行的，并且可分開地、同時(shí)地或使用一種包括該溶解性陽(yáng)離子淀粉和該金屬鹽兩者的液體組合物而進(jìn)行，在所述步驟a）和b）之后，可進(jìn)行：c）將這種經(jīng)補(bǔ)充的水溶液進(jìn)行攪拌的步驟；d）將凝結(jié)的固體通過(guò)傾析或浮選進(jìn)行分離的步驟；e）將凈化水進(jìn)行回收的步驟；所述包含陽(yáng)離子淀粉的液體組合物具有一個(gè)粘度，根據(jù)測(cè)試A的測(cè)量，該粘度是大于1000?mPa.s。
【專利說(shuō)明】可飲用化方法
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001]本發(fā)明涉及一種水的可飲用化的方法，具體而言是一種包括凝結(jié)-絮凝步驟的方法，該凝結(jié)-絮凝步驟使用了一種與金屬鹽一起使用的專用溶解性陽(yáng)離子淀粉的液體組合物。
【背景技術(shù)】
[0002]在水的領(lǐng)域中，處理方法很不相同:例如，廢水或工業(yè)工藝用水在其排入環(huán)境之前進(jìn)行的處理不是相同的，這取決于水的性質(zhì)。
[0003]關(guān)于飲用水，在方法結(jié)束時(shí)，必須得到高純度的水。因?yàn)榕渌畬?duì)于人群來(lái)說(shuō)是一個(gè)至關(guān)重要的問(wèn)題，多年以來(lái)已經(jīng)強(qiáng)制實(shí)行越來(lái)越嚴(yán)格的控制。飲用水的高純度是使用很確切的方法實(shí)現(xiàn)的，與其他得到低純度水的水處理方法非常不同。
[0004]為了得到飲用水，可以從地下水或有待處理的地表水(如來(lái)自湖或水源的水)中泵取水溶液。這種水溶液通常包含必須除去的可變量的懸浮顆粒。
[0005]例如，對(duì)于通常大于Imm的粗顆粒，可以在初始步驟期間通過(guò)將水溶液過(guò)篩而除去。這個(gè)步驟也稱為“過(guò)篩步驟”。
[0006]還可以通過(guò)將較細(xì)的懸浮顆粒從有待處理的水溶液中分離，例如通過(guò)傾析或浮選，來(lái)除去這些較細(xì)的懸浮顆粒。
[0007]傾析包括將溶液在一個(gè)沉降池(也稱作“沉淀池”)中靜置，這樣使得懸浮顆粒沉降到池底上。由此通過(guò)傾析來(lái)回收凈化水。
[0008]浮選的原理是將水溶液與空氣在浮選設(shè)備中進(jìn)行混合，以便回收表面上的顆粒。在浮選設(shè)備的底部將經(jīng)過(guò)這樣處理的水進(jìn)行回收。
[0009]然而，水溶液通常包括細(xì)顆粒，這些細(xì)顆粒特別難以分離，尤其是非常小的通常在Inm至I μ m的范圍內(nèi)的膠粒。
[0010]為了更容易地并且更快地分離這些細(xì)顆粒，首先需要進(jìn)行凝結(jié)-絮凝步驟。這個(gè)步驟包括懸浮顆粒的凝聚:隨后可通過(guò)上述分離處理將這些較粗的凝聚的顆粒更容易地并且更快地進(jìn)行分離。
[0011]為了進(jìn)行凝結(jié)-絮凝，單獨(dú)或混合地使用凝結(jié)劑和絮凝劑。這些試劑可以選自鐵鹽或鋁鹽、陰離子或陽(yáng)離子聚丙烯酰胺以及非離子、陰離子或陽(yáng)離子淀粉。
[0012]通常，在一個(gè)池(在本申請(qǐng)中稱為凝結(jié)-絮凝池)中，將凝結(jié)劑和絮凝劑與有待處理的水溶液以兩個(gè)分開的步驟進(jìn)行混合。這個(gè)池通常由一個(gè)第一槽(稱為“凝結(jié)槽”)以及一個(gè)第二槽(稱為“絮凝槽”)組成，在這兩個(gè)槽中分別加入凝結(jié)劑和絮凝劑。這些凝結(jié)現(xiàn)象通?？捎深w粒(特別是膠體)的不穩(wěn)定來(lái)解釋，而絮凝現(xiàn)象通?？捎蛇@些由此而不穩(wěn)定的顆粒的凝聚來(lái)解釋。接下來(lái)，對(duì)包括 顆?；蚰z體的凝聚體(稱為絮狀物)的水溶液進(jìn)行一個(gè)分離步驟:因此凈化水以及由凝聚的絮狀物組成的污泥被回收。
[0013]為了測(cè)量這個(gè)凝結(jié)-絮凝步驟的有效性，可以測(cè)量?jī)艋幕瘜W(xué)需氧量(C0D)，這是對(duì)溶解或懸浮在所述水中的有機(jī)物質(zhì)或礦物質(zhì)的濃度的間接量度:測(cè)量這些物質(zhì)的全部化學(xué)氧化所需要的氧的量。還可對(duì)溶解在被處理的水中的有機(jī)碳的量進(jìn)行測(cè)定。
[0014]可替代地，還可在凝結(jié)-絮凝步驟之前以及之后對(duì)水溶液的發(fā)混水平或濁度進(jìn)行測(cè)量。 [0015]用比濁計(jì)(也稱作濁度計(jì))對(duì)濁度進(jìn)行測(cè)量，并且以比濁法濁度單位(NTU)進(jìn)行測(cè)量。
[0016]以此方式，確定濁度的下降，可用百分?jǐn)?shù)來(lái)表示。
[0017]還可用另一種方法測(cè)量在給定波長(zhǎng)下被處理的水溶液的吸光度。
[0018]此外，為了制作可飲用的水，被這樣凈化的水一般要經(jīng)過(guò)”過(guò)濾步驟”，該過(guò)濾步驟包括將水通過(guò)一個(gè)或多個(gè)過(guò)濾器，從而除去某些殘余污染物。還可進(jìn)行一個(gè)消毒步驟，該消毒步驟包括添加一種試劑，或包括使用一種能夠根除存在于該水中的細(xì)菌的處理。這些后面提到的處理在可飲用化的方法中是特別有用的。
[0019]水處理的方法通常是連續(xù)的工藝。
[0020]在為了制作可飲用水而進(jìn)行過(guò)濾步驟時(shí)的情況下，通過(guò)將水溶液通過(guò)多個(gè)過(guò)濾器而將懸浮液中殘余的最后的顆粒從水溶液中除去。在該過(guò)濾過(guò)程中，顆粒由此積聚在這些過(guò)濾器內(nèi)，并且會(huì)堵塞過(guò)濾器。這導(dǎo)致了 “水頭損失”，即在施加到過(guò)濾器上的恒壓下，被過(guò)濾的水流的損失。為了不使壓力升高來(lái)保持流動(dòng)恒定，并且不使工藝停止過(guò)于頻繁來(lái)更換阻塞的過(guò)濾器，進(jìn)行過(guò)濾步驟的水溶液必須具有低濁度，通常小于1.5NTU，優(yōu)選小于1NTU。
[0021]相似地，對(duì)于進(jìn)行消毒步驟而言，有利的是使得水盡可能清澈，以便協(xié)助該消毒步驟(減少所需要的試劑的量或降低消毒處理的強(qiáng)度)。
[0022]此外，國(guó)家規(guī)范通常規(guī)定了飲用水的配水的低濁度。例如，在法國(guó)，該濁度必須小于 INTU。
[0023]因此，在水的可飲用化的方法中在凝結(jié)-絮凝步驟過(guò)程中獲得的濁度的下降是非
常重要的。
[0024]使用基于陽(yáng)離子淀粉的試劑的飲用水的處理方法已經(jīng)得到描述。實(shí)際上，這些陽(yáng)離子淀粉具有的優(yōu)點(diǎn)包括可從可再生的植物資源中生產(chǎn)以及可大量得到。
[0025]作為一個(gè)可飲用化的方法的實(shí)例，我們可以提及美國(guó)專利5，543，056，該專利描述了一種其中將凝結(jié)劑(可以是陽(yáng)離子淀粉)以及絮凝劑(是粘土)添加至水溶液中的方法。這項(xiàng)專利在對(duì)比測(cè)試中還描述了一種可飲用化的方法:在第一步中使用金屬鹽作為凝結(jié)劑，并且在第二步中使用選自殼聚糖或聚丙烯酰胺的絮凝劑。
[0026]還已知，在對(duì)排入環(huán)境或回收到工廠的廢水進(jìn)行處理的方法中，可同時(shí)聯(lián)合使用酶法或化學(xué)法液化的陽(yáng)離子淀粉與另外的凝結(jié)劑；為了對(duì)具有極低粘度的水溶液進(jìn)行處理，已知可使用一種也具有低粘度的陽(yáng)離子淀粉，從而使得它可以有效地與該另外的凝結(jié)劑起作用。
[0027]我們可提及文獻(xiàn)W0200196403A1，是一個(gè)對(duì)使用此類淀粉的方法進(jìn)行了描述的文獻(xiàn)。這個(gè)文獻(xiàn)描述了陽(yáng)離子淀粉與陽(yáng)離子聚丙烯酰胺絮凝劑的聯(lián)合使用，用于工業(yè)工藝用水的處理。具體而言，在實(shí)例10中，對(duì)使用陽(yáng)離子聚丙烯酰胺和陽(yáng)離子淀粉的混合物的凝結(jié)-絮凝步驟的有效性進(jìn)行了研究。那項(xiàng)實(shí)例中的測(cè)試顯示，與陽(yáng)離子聚丙烯酰胺組合后，已經(jīng)液化并由此具有低粘度的陽(yáng)離子淀粉顯示了其效力要大于沒有液化的陽(yáng)離子淀粉。
[0028]目前對(duì)于水的可飲用化的新方法仍然存在需要。[0029]特別是，如果這種方法的處理時(shí)間非常短、使用少量的化學(xué)品、并且不改變常規(guī)地用于這些處理的設(shè)施，這種方法是有利的。它必須能夠使被處理的水的濁度大大降低。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0030]本 申請(qǐng)人:通過(guò)對(duì)水的可飲用化方法進(jìn)行研究已經(jīng)實(shí)現(xiàn)這一目的。
[0031]實(shí)際上，本 申請(qǐng)人:發(fā)現(xiàn)，與在本領(lǐng)域中傳統(tǒng)使用的陽(yáng)離子淀粉相比，具有特定特征的陽(yáng)離子淀粉的液體組合物在凝結(jié)-絮凝步驟中與鐵鹽和/或鋁鹽聯(lián)合使用時(shí)，使得有可能使有待處理的水溶液的濁度產(chǎn)生特別大的下降。在將其加入到有待處理的水中時(shí)，這種特殊淀粉在液體組合物中必須處于溶解形式。在任何類型的獲得飲用水的包括凝結(jié)-絮凝步驟的方法中，這個(gè)組合物可與金屬鹽一起使用。
[0032]具體而言，本發(fā)明涉及一種具有懸浮固體的水溶液的可飲用化的方法，該方法包括一個(gè)凝結(jié)-絮凝步驟，其特征在于所述步驟包括:
[0033]a)將一種包括溶解性陽(yáng)離子淀粉的液體組合物添加至有待處理的水溶液中的步驟；[0034]b)將一種或多種選自于鐵鹽以及鋁鹽的金屬鹽添加至有待處理的水溶液中；
[0035]步驟a)和b)可以按任何順序進(jìn)行，并且它們可分開地、同時(shí)地或借助于一種包括溶解性陽(yáng)離子淀粉和金屬鹽兩者的液體組合物而進(jìn)行，在所述步驟a)和b)之后，可進(jìn)行:
[0036]c)將含有這些添加物的水溶液進(jìn)行攪拌的步驟；
[0037]d)將凝結(jié)的固體通過(guò)傾析或浮選進(jìn)行分離的步驟；
[0038]e)將凈化水進(jìn)行回收的步驟；
[0039]所述包含陽(yáng)離子淀粉的液體組合物具有一個(gè)粘度，根據(jù)測(cè)試A的測(cè)量，該粘度是大于1000mPa.s,該測(cè)試A包括將液體組合物的干物質(zhì)調(diào)節(jié)至10%，并且隨后在25°C測(cè)量所得到的組合物的布氏粘度。
[0040]無(wú)論所述液體組合物以何種形式存在(液態(tài)的或糊狀的)，用于對(duì)其粘度進(jìn)行測(cè)量的測(cè)試A都適用。
[0041]它包括:通過(guò)任何一種本領(lǐng)域的普通技術(shù)人員能力之內(nèi)的常規(guī)方法對(duì)所述組合物的干物質(zhì)進(jìn)行定量，并且如果適當(dāng)?shù)脑?，將其用蒸餾水進(jìn)行稀釋或者通過(guò)任何不會(huì)顯著改變其所含的陽(yáng)離子淀粉性物質(zhì)的合適手段進(jìn)行濃縮，從而將所述組合物的干物質(zhì)調(diào)節(jié)至10%的值。在這之后，在25°C以本身已知的方式對(duì)所得到的組合物的布氏粘度進(jìn)行測(cè)量。為了對(duì)組合物進(jìn)行濃縮而不改變包含它的淀粉性物質(zhì)，例如有可能使用旋轉(zhuǎn)蒸發(fā)器。
[0042]除了明確表述之外，應(yīng)該注意在本申請(qǐng)的余下部分中，陽(yáng)離子淀粉與金屬鹽的量是由干物質(zhì)來(lái)表達(dá)的。
[0043]本 申請(qǐng)人:出人意料地發(fā)現(xiàn)，對(duì)于提到的占組合物總重的10%的濃度的陽(yáng)離子淀粉，當(dāng)其在凝結(jié)-絮凝步驟中與金屬鹽聯(lián)合使用時(shí)，具有高黏度即大于1000mPa.s的液體組合物使得有可能在具有懸浮固體的溶液的濁度方面獲得超常的降低。這與對(duì)用于處理廢水的陽(yáng)離子淀粉與另外的凝結(jié)劑的混合物所已知的是矛盾的，例如，如在文獻(xiàn)W0200196403A1的實(shí)例10中所描述的，其中傳授了將一種陽(yáng)離子淀粉的液化組合物與一種陽(yáng)離子聚丙烯酰胺聯(lián)合使用，根照測(cè)試A，所述溶液的布氏粘度遠(yuǎn)遠(yuǎn)小于1000mPa.S。實(shí)際上，當(dāng)其干物質(zhì)被調(diào)節(jié)至20%時(shí),這種液體陽(yáng)離子淀粉性組合物的布氏粘度小于1600mPa.S。本 申請(qǐng)人:發(fā)現(xiàn)，根據(jù)測(cè)試A，此粘度1600mPa.s對(duì)應(yīng)于小于200mPa.s的布氏粘度。
[0044]根據(jù)本發(fā)明的方法，步驟a)和b)的順序是不重要的。
[0045]有利的是，步驟a)與b)之間的時(shí)間延遲小于120秒，例如小于90秒，有利的是小于60秒。優(yōu)選地，步驟a)和b)是同時(shí)進(jìn)行的。根據(jù)本發(fā)明的一個(gè)有利的實(shí)施例，這兩個(gè)步驟是通過(guò)添加一種包括陽(yáng)離子淀粉和金屬鹽的液體組合物來(lái)同時(shí)進(jìn)行的，使得有可能簡(jiǎn)化這種方法。[0046]陽(yáng)離子淀粉可以從豌豆淀粉、小麥淀粉、玉米淀粉或馬鈴薯淀粉中獲得。
[0047]優(yōu)選地，金屬鹽是硫酸鹽、聚合硫酸鹽、氯化物、聚合氯化物或聚合氯磺酸鹽。優(yōu)選地，金屬鹽選自于聚合氯化鋁以及三氯化鐵。
[0048]在步驟b)中，可以按液態(tài)溶液的形式添加，具有的濃度范圍例如是從0.01至60g/L.[0049]當(dāng)在步驟b)中添加若干金屬鹽時(shí)，應(yīng)該注意金屬鹽的量是這些不同金屬鹽的總量。
[0050]本發(fā)明的方法可以在以下情況下進(jìn)行:在水溶液中的陽(yáng)離子淀粉和金屬鹽的總量的范圍是從4至500ppm。該量適配于水的初始池度，并且從5至20ppm,優(yōu)選從5至IOppm可以是有利的。
[0051]特別有利的是用這些少量的凝結(jié)劑進(jìn)行該方法；這樣一方面使得有可能限制工藝的成本，另一方面，限制由有待處置的凝結(jié)懸浮物組成的污泥的量。此外，通過(guò)對(duì)凝結(jié)劑的這些量進(jìn)行選擇，在步驟e)中回收的水中保持可溶的金屬鹽仍然很少。
[0052]根據(jù)本發(fā)明的方法的第一變體，陽(yáng)離子淀粉/金屬鹽的重量比的范圍可以是從15/85至70/30，例如從15/85至60/40，有利的是從15/85至55/45，優(yōu)選從20/80至45/55。根據(jù)第二變體，陽(yáng)離子淀粉/金屬鹽的重量比的范圍可以是從30/70至60/40。本 申請(qǐng)人:已經(jīng)發(fā)現(xiàn)，當(dāng)以上述比例加入這些凝結(jié)劑時(shí)，凝結(jié)-絮凝步驟是特別有效的。
[0053]陽(yáng)離子淀粉的陽(yáng)離子取代度大于或等于0.03，有利的是在從0.035至0.2的范圍。
[0054]在步驟a)中添加的陽(yáng)離子淀粉的液體組合物，在其陽(yáng)離子淀粉濃度范圍是從0.01至50g/L時(shí)是有利的。該組合物的液體可以是陽(yáng)離子淀粉的任何溶劑，并且優(yōu)選是水。
[0055]可以在另外的處理劑的存在下進(jìn)行攪拌步驟C)，該另外的處理劑可以是選自藻類、活性碳以及高錳酸鉀。處理劑優(yōu)選是活性炭或高錳酸鉀。
[0056]攪拌步驟c)的持續(xù)時(shí)間可以大于或等于1.5分鐘或更長(zhǎng)，優(yōu)選是在從2至30分鐘范圍內(nèi)，相當(dāng)優(yōu)選的是在從2.5至5分鐘的范圍內(nèi)。
[0057]分離步驟d)可以是一個(gè)傾析步驟。這個(gè)傾析步驟優(yōu)選具有的持續(xù)時(shí)間的范圍是從0.25至1000分鐘，優(yōu)選從0.33至120分鐘，相當(dāng)優(yōu)選的是從0.5至12分鐘，例如從I至5分鐘。為了進(jìn)一步加速凝結(jié)-絮凝步驟，可以將絮狀物進(jìn)行壓載，例如使用微砂。本發(fā)明的另一個(gè)優(yōu)點(diǎn)是，由此該凝結(jié)-絮凝步驟可以在一個(gè)非常短的時(shí)間內(nèi)進(jìn)行。根據(jù)本發(fā)明，該方法可以是連續(xù)的或者是不連續(xù)的。在它是一個(gè)連續(xù)的方法時(shí)的情況下，由此步驟c)和
d)的持續(xù)時(shí)間分別是有待處理的水溶液在凝結(jié)-絮凝池中和在沉淀池中的平均停留時(shí)間。
[0058]根據(jù)本發(fā)明的可飲用化的方法當(dāng)其在凝結(jié)-絮凝步驟之后包括對(duì)凈化水的過(guò)濾步驟時(shí)是特別適當(dāng)?shù)摹?br> [0059]有待處理的包括懸浮固體的水溶液可以具有的濁度是小于或等于1000NTU，有利的是在從2至300NTU的范圍內(nèi)，優(yōu)選是在從2.5至150NTU的范圍內(nèi)，例如在從3至IOONTU的范圍內(nèi)。這種水溶液可以是地表水，如來(lái)自湖或水源，或是地下水。這種方法非常適用于除去水溶液中的粒度范圍是從0.001至500 μ m的懸浮顆粒，特別是粒度范圍是從0.001至Iym的懸浮顆粒。
[0060]由此在步驟e)結(jié)束時(shí)得到的凈化的水溶液的濁度是低濁度，例如小于或等于1.5NTU，優(yōu)選小于1NTU。根據(jù)本發(fā)明的方法，濁度的降低可以是大于98%，有利的是大于98.5%，相當(dāng)優(yōu)選的是大于99%。根據(jù)本發(fā)明的方法使得有可能極大地降低濁度，這在可飲用化方法中是非常有利的。應(yīng)該注意，濁度的降低取決于初始濁度:當(dāng)對(duì)低濁度水使用本方法時(shí)，其降低將不像具有更高濁度的水的那樣大。
[0061]可使用由WTW公司出售的WTW Turb555IR設(shè)備來(lái)測(cè)量濁度。
[0062]根據(jù)以上所述的測(cè)試A，用于在本發(fā)明中使用的液體組合物具有大于1000mPa.s的粘度。如下面將要解釋的，這種具體粘度與所用的陽(yáng)離子淀粉是直接相關(guān)的，并與制備該組合物的方法是直接相關(guān)的。關(guān)于陽(yáng)離子淀粉，將其包含在內(nèi)的組合物在溶解之后的粘度取決于三種主要特征，按重要性降低的順序?yàn)?其分子量、其支化度及其陽(yáng)離子度。這些特征易于由本領(lǐng)域的普通技術(shù)人員通過(guò)選擇天然淀粉的植物來(lái)源以及這種陽(yáng)離子淀粉的制備條件而選定。
[0063]在本發(fā)明的文本中所用的陽(yáng)離子淀粉可以從天然或雜交來(lái)源的任何一種天然淀粉中獲得，包括從經(jīng)歷了突變或基因操作的植物有機(jī)體中獲得的淀粉。所述淀粉尤其可以從下述項(xiàng)中獲得:從馬鈴薯、從具有高支鏈淀粉含量的馬鈴薯(蠟質(zhì)馬鈴薯)、從小麥、從具有高支鏈淀粉含量的小麥(蠟質(zhì)小麥)、從玉米、從具有高支鏈淀粉含量的玉米(蠟質(zhì)玉米)、從具有高直鏈淀粉含量的玉米、從水稻、從豌豆、從大麥或從木薯、可以由上述植物產(chǎn)生的切塊或部分、以及上述產(chǎn)品的至少任意兩種的任何混合物。這種天然淀粉的選擇具有例如對(duì)最終分子量的影響以及對(duì)其支化度的影響，與直鏈淀粉與支鏈淀粉的含量是相關(guān)的?？梢愿鶕?jù)本領(lǐng)域的普通技術(shù)人員所熟知的方法中的一種使用陽(yáng)離子試劑進(jìn)行陽(yáng)離子化反應(yīng)，這些陽(yáng)離子試劑例如像在“Starch Chemistry and Technology (淀粉化學(xué)與技術(shù))”第二卷-第十六章-R.L.WHISTLER (R.L.惠斯勒)以及E.F.PASCHALL (E.F.帕斯卡爾)-學(xué)術(shù)出版社(Academic Press) (1967)中所描述的。在這些試劑的存在下，將淀粉送入反應(yīng)器。優(yōu)選地，在陽(yáng)離子化反應(yīng)中使用的淀粉是處于一種顆粒形式。該反應(yīng)可以在乳相中進(jìn)行，懸浮在溶劑中的顆粒淀粉是使用本領(lǐng)域的普通技術(shù)人員所熟知的溫度、時(shí)間以及催化的條件被陽(yáng)離子化。在反應(yīng)結(jié)束時(shí)，可通過(guò)過(guò)濾將這樣被陽(yáng)離子化的淀粉進(jìn)行回收，并且隨后可以將陽(yáng)離子淀粉進(jìn)行洗滌并進(jìn)而進(jìn)行干燥。
[0064]可替代地，該反應(yīng)可以在干相中進(jìn)行，即在添加至淀粉中的水的量被視為很小的情況下，例如水的量小于所加入的用于陽(yáng)離子化反應(yīng)的淀粉的質(zhì)量的20%，優(yōu)選小于10%。
[0065]優(yōu)選地，陽(yáng)離子化反應(yīng)是使用基于叔胺或季銨鹽的含氮試劑進(jìn)行的。在這些試劑中，優(yōu)選的是，使用2-二烷基氨基氯乙烷鹽酸鹽，如2-二乙基氨基氯乙烷鹽酸鹽，或縮水甘油基三甲基銨鹵化物及其鹵代醇，如N-(3-氯-2-羥丙基)_三甲基氯化銨，優(yōu)選最后提到的這種試劑。這個(gè)反應(yīng)是在堿性介質(zhì)中進(jìn)行的，PH大于8，或甚至是10，并且可以用例如蘇打來(lái)對(duì)pH進(jìn)行調(diào)節(jié)。所用的試劑水平的選擇方式如下:得到的陽(yáng)離子淀粉具有所希望的陽(yáng)離子化取代度(DS)，DS是淀粉的脫水葡萄糖上已經(jīng)由陽(yáng)離子基團(tuán)取代的OH基團(tuán)的平均數(shù)目。
[0066]本領(lǐng)域的普通技術(shù)人員已知如何調(diào)節(jié)反應(yīng)條件來(lái)得到陽(yáng)離子淀粉，從而可以獲得在本發(fā)明中有用的液體組合物。實(shí)際上，在陽(yáng)離子化的過(guò)程中，不必將淀粉降解任何很大的程度，即其分子量沒有大幅減少，從而使得在本發(fā)明中有用的組合物具有適當(dāng)?shù)恼扯取＞唧w而言，為了得到在本發(fā)明中有用的陽(yáng)離子淀粉的組合物，通常需要不使該淀粉經(jīng)歷過(guò)液化處理。
[0067]陽(yáng)離子淀粉在室溫下可以是水溶性的。根據(jù)本發(fā)明，在室溫下是可溶的是指，當(dāng)陽(yáng)離子淀粉在20°C的加入量為水的10wt%并且攪拌I小時(shí)的時(shí)候，由此獲得的淀粉溶液具有大于1000mPa.s的布氏粘度。
[0068]根據(jù)第一變體，這種在室溫下是水溶性的淀粉是一種取代度(DS)大于或等于
0.10的陽(yáng)離子顆粒淀粉。根據(jù)第二變體，它是一種預(yù)膠化的陽(yáng)離子淀粉。陽(yáng)離子淀粉的這種預(yù)膠化處理可以在轉(zhuǎn)鼓式干燥機(jī)中進(jìn)行。
[0069]為了制備在本發(fā)明中有用的組合物，該陽(yáng)離子淀粉必須是溶解在溶劑中。這種液體組合物通常是一種含水組合物，主要包括水，并且可任選地包括少量的與水混溶的有機(jī)溶劑，如醇類(如甲醇和乙醇)，例如，有機(jī)溶劑的量小于溶劑總量的10wt%。
[0070]為了制造在本發(fā)明中有用的液體組合物，可以通過(guò)一個(gè)蒸煮步驟使得陽(yáng)離子淀粉溶解在溶劑中。這種在水中的蒸煮通?？梢酝ㄟ^(guò)懸浮陽(yáng)離子淀粉并且由此形成一種淀粉乳狀物來(lái)進(jìn)行。為了避免陽(yáng)離子淀粉在對(duì)這種乳狀物進(jìn)行蒸煮的過(guò)程中出現(xiàn)熱降解，并且由此獲得一種在本發(fā)明中有用的滿足粘度條件的含水組合物，進(jìn)行了對(duì)淀粉乳狀物的“輕度”蒸煮。輕度蒸煮是指使用一種不是非常高的和/或短持續(xù)時(shí)間的溫度來(lái)進(jìn)行蒸煮，并且本領(lǐng)域的普通技術(shù)人員會(huì)調(diào)節(jié)溫度和持續(xù)時(shí)間以獲得對(duì)于制造該溶液有用的粘度。蒸煮溫度的范圍例如是從40°C至95°C，有利的是從60°C至90°C。蒸煮時(shí)間的范圍可以是從5分鐘至60分鐘。在這種乳狀物中的陽(yáng)離子淀粉`的按重量計(jì)的量可以是在10%與30%之間，例如，是在20%與30%之間。
[0071]根據(jù)一個(gè)變體，所述組合物是按下述方式制備的:使用一種在室溫下可溶的陽(yáng)離子淀粉，并且將其溶解在水中，優(yōu)選伴隨攪拌。這個(gè)變體是有利的，因?yàn)檫@樣淀粉可易于溶解在該液體組合物中，而無(wú)需蒸煮。這種在本發(fā)明中有用的組合物因此可易于在進(jìn)行該處理方法的地點(diǎn)使用。此外，因?yàn)殛?yáng)離子淀粉在制備該組合物的過(guò)程中沒有經(jīng)過(guò)蒸煮，這種淀粉在溶解過(guò)程中不會(huì)出現(xiàn)熱降解，從而使得有可能獲得這樣一種組合物:該組合物的粘度大于由經(jīng)過(guò)在溶劑中的蒸煮步驟的同一種淀粉獲得的組合物的粘度。
[0072]如上所述，一種液體組合物可以用于實(shí)施根據(jù)本發(fā)明的方法。這種組合物包括一種溶解性陽(yáng)離子淀粉、以及一種或多種選自于鐵鹽和鋁鹽的金屬鹽，并且根據(jù)測(cè)試A的測(cè)量，它的粘度是大于1000mPa.S。
[0073]根據(jù)測(cè)試A的測(cè)量，這種包括陽(yáng)離子淀粉的液體組合物的粘度優(yōu)選是在1000OmPa.s 與 1000OOmPa.s 之間。
[0074]優(yōu)選地，該金屬鹽是一種鋁鹽。
[0075]這種組合物有利的是其陽(yáng)離子淀粉/金屬鹽重量比的范圍是從15/85至70/30，優(yōu)選從 25/75 至 45/55。
[0076]優(yōu)選地，根據(jù)本發(fā)明的這種組合物的pH是在3與7之間。[0077]根據(jù)本發(fā)明的一個(gè)有利的變體，使用一種無(wú)防腐劑型陽(yáng)離子淀粉的液體組合物。
[0078]當(dāng)該陽(yáng)離子淀粉是處于液體形式時(shí)，在其儲(chǔ)存以及產(chǎn)品的運(yùn)輸過(guò)程中可能觀察到降解。為了限制這一現(xiàn)象，通常需要添加一種殺生物劑，這種殺生物劑可以選自鄰苯二甲酸鹽，例如羅門哈斯公司(Rohm& Haas)銷售的商品名為VINYZENE?的那些中的一種?，F(xiàn)在，盡管對(duì)處于液體溶液形式的淀粉進(jìn)行保存所需的殺生物劑的濃度較低，但是這些殺生物劑可以構(gòu)成對(duì)于水處理而言并且相當(dāng)特別是對(duì)于獲得飲用水而言的不良成份。
[0079]將淀粉以固體形式進(jìn)行儲(chǔ)存和運(yùn)輸?shù)淖龇ㄏ拗屏私到獾膯?wèn)題。這使得不必要添加防腐劑，這在水處理的方法中是特別有利的。
[0080]因此，根據(jù)這種方法的一個(gè)變體，無(wú)防腐劑型陽(yáng)離子淀粉的溶液是在添加步驟a)之前的少于二十四小時(shí)的時(shí)間之內(nèi)從固體形式(例如粉末形式)的陽(yáng)離子淀粉制備的。
[0081]在測(cè)試A的條件下，這種在本發(fā)明中有用的組合物具有的布氏粘度大于1000mPa.S。使用BmoknekP制造的粘度計(jì)對(duì)該粘度進(jìn)行測(cè)量使本領(lǐng)域的普通技術(shù)人員熟知的。具體而言，有多種模塊可用于測(cè)量這種粘度，并且每種模塊都適用于給定范圍的粘度。所需要的只是選擇適用于有待測(cè)量的組合物的粘度的模塊。作為一個(gè)實(shí)例，對(duì)于大于1000mPa.S以及小于或等于2000mPa.s的粘度，使用模塊RV2以20轉(zhuǎn)每分鐘來(lái)進(jìn)行測(cè)試A，對(duì)于大于2000mPa.s以及小于或等于20000mPa.s的粘度，使用模塊RV5以20轉(zhuǎn)每分鐘來(lái)測(cè)量，對(duì)于大于20000mPa.s以及小于或等 于200000mPa.s的粘度，使用模塊RV7以20轉(zhuǎn)每分鐘來(lái)測(cè)量，并且對(duì)于大于200000mPa.s的粘度，則使用模塊RV7以2轉(zhuǎn)每分鐘來(lái)測(cè)量。
[0082]這種包括陽(yáng)離子淀粉的組合物可以進(jìn)一步包括另外的成份，如金屬鹽或已經(jīng)描述的殺生物劑。因此，在本發(fā)明中有用的組合物的干物質(zhì)可以僅由或幾乎僅由至少一種陽(yáng)離子淀粉構(gòu)成，但是還可以包含一種或多種其他組分，例如像殺生物劑或其他物質(zhì)(如上述的一種金屬鹽)。
[0083]金屬鹽有利的是聚合氯化鋁或三氯化鐵，在三氯化鐵的情況下，陽(yáng)離子淀粉/金屬鹽的比率的范圍優(yōu)選是從25/75至50/50，或甚至是從30/70至40/60。在聚合氯化鋁的情況下，陽(yáng)離子淀粉/金屬鹽的比率的范圍優(yōu)選是從20/80至45/55，或甚至是從25/75至35/65。
[0084]盡管可以在本方法中使用其他凝結(jié)劑，但是這種方法可以在不用其他另外的凝結(jié)劑時(shí)進(jìn)行，特別是不用聚丙烯酰胺和不用黏土的情況下。
[0085]可以常規(guī)地進(jìn)行凝結(jié)-絮凝步驟。
[0086]在凝結(jié)-絮凝的最初步驟a)至c)過(guò)程中，顆粒是凝結(jié)的，并且進(jìn)而在凝結(jié)-絮凝池中形成了絮狀物。
[0087]這個(gè)池可包括一個(gè)第一池(稱為“凝結(jié)池”)、以及一個(gè)第二池(稱為“絮凝池”)，其中第一池的攪拌速度大于第二池的攪拌速度。有利的是，將淀粉組合物以及金屬鹽放在凝結(jié)池中。
[0088]在連續(xù)過(guò)程的情況下，將有待處理的水溶液通過(guò)一個(gè)泵送入到所述池中，這樣使得有可能控制進(jìn)料速度。凝結(jié)-絮凝步驟的持續(xù)時(shí)間進(jìn)而取決于此進(jìn)料速度以及所用池的體積。在將有待處理的水溶液加入凝結(jié)-絮凝池之前亦或通過(guò)一個(gè)用于此目的的第二入口直接在池中，可以將在本發(fā)明中使用的鹽以及淀粉與該溶液進(jìn)行混合。這個(gè)凝結(jié)-絮凝步驟的持續(xù)時(shí)間直接取決于該池的體積，并且取決于所選擇的進(jìn)料速度。[0089]有待處理的水可以可任選地經(jīng)歷預(yù)處理以調(diào)節(jié)其pH。優(yōu)選地，包含懸浮固體的水溶液的PH的范圍是從6至8.5。
[0090]為了除去絮狀物以便能夠回收凈化水并且進(jìn)行分離步驟d)，可以選擇傾析工藝或浮選工藝。這些工藝是本領(lǐng)域的普通技術(shù)人員所熟知的，可以在水處理的標(biāo)準(zhǔn)設(shè)施中進(jìn)行。
[0091]優(yōu)選地，在步驟d)中對(duì)形成的絮狀物進(jìn)行沉淀。
[0092]當(dāng)通過(guò)傾析進(jìn)行此分離步驟時(shí)，還可以將一種用于對(duì)形成的絮狀物進(jìn)行壓載的試劑(如微砂)加入凝結(jié)-絮凝池中。將這些壓載的絮狀物與水溶液一起轉(zhuǎn)移至沉淀池，從而使得有可能改進(jìn)后續(xù)的傾析步驟的分離速率。
[0093]沉淀池可以是一個(gè)靜態(tài)沉淀池或一個(gè)分層沉淀池。沉淀池可以配備一個(gè)底部刮鏟，用于更好地捕獲沉淀的污泥。
[0094]靜態(tài)沉淀池是一個(gè)更為傳統(tǒng)的沉淀池:它由一個(gè)簡(jiǎn)單的池組成，凝結(jié)的顆粒在池中沉降至池的底部而形成污泥，并且沉淀之后的凈化水是通過(guò)傾析來(lái)回收。與靜態(tài)沉淀池相比，分層沉淀池還允許加速凝結(jié)顆粒的沉降。
[0095]在凝結(jié)-絮凝步驟結(jié)束時(shí)，有利的是可以進(jìn)行一個(gè)進(jìn)一步的凈化步驟。
[0096]例如這可以是一個(gè)過(guò)濾步驟。如已經(jīng)解釋的，由此根據(jù)本發(fā)明的方法中所用的凝結(jié)-絮凝步驟是特別有利的。
[0097]水過(guò)濾的這個(gè)步驟可以是一個(gè)微濾、超濾或納濾的步驟。用于過(guò)濾的過(guò)濾器是包含沙子、無(wú)煙煤或甚至活性炭的過(guò)濾器。還可能使用有機(jī)聚合物膜，尤其是聚丙烯、聚丙烯酰胺或聚砜膜。為了從水中除去溶質(zhì)，還可以使用半透膜通過(guò)反滲透進(jìn)行水的過(guò)濾。
[0098]還可以進(jìn)行水的消毒步驟。存在用于液體消毒的多種工藝。這可以使用臭氧、通過(guò)用紫外線照射的處理或者使用二氧化氯來(lái)`進(jìn)行。
[0099]在該過(guò)程結(jié)束時(shí)，獲得飲用水，其濁度有利的是小于1NTU。
【具體實(shí)施方式】
[0100]現(xiàn)在將在下文給出的實(shí)例中對(duì)實(shí)施例進(jìn)行詳細(xì)呈現(xiàn)。應(yīng)指出的是，這些說(shuō)明性實(shí)例不以任何方式限制本發(fā)明的范圍。
[0101]實(shí)例1:用于降低從利斯河(river Lys)中取得的河水的池度的不同凝結(jié)劑的比較
[0102]所用產(chǎn)品:
[0103]APC:溶液狀態(tài)的聚合氯化鋁。
[0104]FeCl3:溶液狀態(tài)的三氯化鐵。
[0105]PAM:陽(yáng)離子聚丙烯酰胺Fk)pami# DW2160乳液。
[0106]“A”:陽(yáng)離子淀粉溶液，根據(jù)測(cè)試A，其布氏粘度是IlOOOmPa.S。溶液“A”是從含氮
1.2% (以干/干重表示)的陽(yáng)離子淀粉(基于馬鈴薯)獲得的。這種淀粉在20°C是水溶性的。該溶液是在室溫下攪拌一小時(shí)而制成為1%的淀粉。
[0107]方案:
[0108]將多個(gè)系統(tǒng)通過(guò)瓶杯試驗(yàn)(jar test)針對(duì)從利斯河中取得的河水的可飲用化進(jìn)行評(píng)估。向水中加入碳酸鈣(Mickart5,平均直徑5 μ m),直至達(dá)到池度100NTU。
[0109]在攪拌下將5克微砂(直徑〈100 μπι)添加至IL水中，然后添加凝結(jié)劑(或同時(shí)添加凝結(jié)劑)，伴隨在200rpm下攪拌3分鐘。隨后停止攪拌，并且在沉淀3分鐘之后測(cè)量上清液的濁度。所用的凝結(jié)劑的劑量記為每升有待處理的水中活性物質(zhì)的毫克數(shù)(mg/L)。
[0110]獲得的結(jié)果記錄于表1中。
[0111]表1
【權(quán)利要求】
1.一種水溶液的可飲用化的方法，該水溶液具有懸浮狀態(tài)的固形物，該方法包括一個(gè)凝結(jié)-絮凝步驟，其特征在于所述步驟包括: a)將一種包括溶解性陽(yáng)離子淀粉的液體組合物添加至這種有待處理的水溶液中的步驟； b)將一種或多種選自于鐵鹽和鋁鹽的金屬鹽添加至這種有待處理的水溶液中； 步驟a)和b)可以按任何順序進(jìn)行，并且它們可以分開地、同時(shí)地或借助于一種包括該溶解性陽(yáng)離子淀粉和該金屬鹽兩者的液體組合物而進(jìn)行，在所述步驟a)和b)之后，可進(jìn)行: c)將含有這些添加物的該水溶液進(jìn)行攪拌的步驟； d)將凝結(jié)的固體通過(guò)傾析或浮選進(jìn)行分離的步驟； e)將凈化水進(jìn)行回收的步驟； 所述包含陽(yáng)離子淀粉的液體組合物具有一個(gè)粘度，根據(jù)測(cè)試A的測(cè)量該粘度是大于1000mPa.s,該測(cè)試A包括將該液體組合物的干物質(zhì)調(diào)節(jié)至10%，并且然后在25°C對(duì)所得到的組合物的布氏粘度進(jìn)行測(cè)量。
2.如權(quán)利要求1所述的方法，其特征在于根據(jù)測(cè)試A的測(cè)量，這種包含陽(yáng)離子淀粉的液體組合物的粘度是在IlOOmPa.s與500000mPa.s之間。
3.如以上權(quán)利要求之一所述的方法，其特征在于根據(jù)測(cè)試A的測(cè)量，這種包含陽(yáng)離子淀粉的液體組合物的粘度是在1000OmPa.s與1000OOmPa.s之間。
4.如以上權(quán)利要求之一所述的方法，其特征在于在步驟a)與b)之間的時(shí)間延遲小于120 秒。
5.如以上權(quán)利要求之一所述的方法，其特征在于步驟a)和b)是同時(shí)進(jìn)行的。
6.如以上權(quán)利要求之一所述的方法，其特征在于在該水溶液中的陽(yáng)離子淀粉與金屬鹽的總量的范圍是從4ppm至500ppm,優(yōu)選從5ppm至lOppm。
7.如以上權(quán)利要求之一所述的方法，其特征在于陽(yáng)離子淀粉/金屬鹽重量比的范圍是從 15/85 至 70/30，優(yōu)選從 25/75 至 45/55。
8.如以上權(quán)利要求之一所述的方法，其特征在于分離步驟d)是一個(gè)傾析步驟。
9.如以上權(quán)利要求之一所述的方法，其特征在于該方法在該凝結(jié)-絮凝步驟之后包括一個(gè)對(duì)凈化水的過(guò)濾步驟。
10.如以上權(quán)利要求之一所述的方法，其特征在于在步驟e)結(jié)束時(shí)獲得的凈化水的濁度小于或等于1.5NTU，優(yōu)選小于1NTU。
11.一種適用于在如權(quán)利要求1至10中的一項(xiàng)所述的方法中使用的液體組合物，包括一種溶解性陽(yáng)離子淀粉、以及一種或多種選自于鐵鹽和鋁鹽的金屬鹽，根據(jù)測(cè)試A的測(cè)量，該液體組合物的粘度是大于1000mPa.S。
12.如上一權(quán)利要求所述的組合物，其特征在于根據(jù)測(cè)試A的測(cè)量，這種包含陽(yáng)離子淀粉的液體組合物的粘度是在1000OmPa.s與1000OOmPa.s之間。
13.如權(quán)利要求11或12之一所述的組合物，其特征在于該金屬鹽是一種鋁鹽。
14.如權(quán)利要求11至13中的一項(xiàng)所述的組合物，其特征在于陽(yáng)離子淀粉/金屬鹽重量比的范圍是從15/85至70/30，優(yōu)選從25/75至45/55。
15.如權(quán)利要求11至14中的一項(xiàng)所述的組合物，其特征在于該組合物具有在3與7之間的pH。
【文檔編號(hào)】C02F1/52GK103717538SQ201280036121
【公開日】2014年4月9日 申請(qǐng)日期:2012年7月19日 優(yōu)先權(quán)日:2011年7月22日
【發(fā)明者】L·克勞泰爾-阿爾溫 申請(qǐng)人:羅蓋特公司