本發(fā)明申請是pct專利申請pct/in2012/000644，國際申請日為2012年09月26日、發(fā)明名稱為“含氧化鎂的凈水組合物及其應(yīng)用”的發(fā)明專利申請的分案申請，母案進(jìn)入中國的國家申請?zhí)枮?01280056446.5。本公開涉及氧化鎂和至少一種聚合物的組合物，使用這種組合物的凈水方法及其制備方法。
背景技術(shù)：
：飲用水的污染和適合人用的凈化飲用水的供應(yīng)短缺在全世界都是令人擔(dān)憂的問題。飲用水被無機(jī)離子和重金屬污染，如砷污染和氟化物污染尤其有害。通常為地質(zhì)來源的砷和氟化物污染主要盛行于地下水。飲用水的砷污染可能造成皮膚癌、肺癌、膀胱癌和腎癌以及其它皮膚病。美國環(huán)境保護(hù)署的現(xiàn)行法規(guī)規(guī)定飲用水中砷的最大限額為十億分之10份（ppb），盡管與美國其它地區(qū)相比，西部各州存在更多砷水平高于這一標(biāo)準(zhǔn)的制度。地下水中超過百萬分之1.5份（ppm）的容許極限的高氟化物濃度是嚴(yán)重的毒理學(xué)問題。長期攝入大量氟化物會導(dǎo)致氟牙癥或氟骨癥。在食用前必須使用一些凈化手段除去飲用水中的砷和控制飲用水中的氟化物水平。礦物質(zhì)，包括碳酸鹽的存在使該問題復(fù)雜化，它們干擾許多凈化方案和系統(tǒng)。特別對獲自具有火山活動的地質(zhì)證據(jù)的地區(qū)的水而言，高砷水平和高礦物質(zhì)含量（包括碳酸鹽）都是典型的。已有許多系統(tǒng)用于從水中除去砷和其它重金屬，主要包括反滲透、柱凈化和氫氧化物沉淀。許多這些方法僅在窄和有限的參數(shù)內(nèi)提供可接受的結(jié)果。此外，這些方法中的許多，即使不是大多數(shù)，是昂貴并且比較低效的。傳統(tǒng)上使用氧化鎂（mgo）凈化水，因?yàn)閙go經(jīng)證實(shí)在砷和氟離子接觸到mgo表面時非常有效地吸附這些離子。此外，mgo在自然界中也豐富，由此使其容易以可承受的價格獲得。盡管mgo有效地從水中脫除砷和氟化物，但由于在與水接觸時形成氫氧化鎂，其形成糊或漿的傾向是凈水用途中的主要缺點(diǎn)之一。因此，當(dāng)在凈化系統(tǒng)或介質(zhì)中使用mgo凈水時，凈水的流速緩慢降低并最終停止，要求從該系統(tǒng)中除去mgo。因此，需要開發(fā)從水中有效除去砷和氟化物、同時避免一個或多個上述缺點(diǎn)的凈水技術(shù)。技術(shù)實(shí)現(xiàn)要素：在本文中提供含有氧化鎂組分和粘合劑的凈水組合物。在某些實(shí)施方案中，該粘合劑選自聚合粘合劑、硅酸鈣鋁和這些的組合。在某些實(shí)施方案中，該聚合粘合劑選自聚甲基丙烯酸甲酯、聚乙烯和這些的組合，并以大約12重量%至大約20重量%的量存在于該組合物中。在另一些實(shí)施方案中，該粘合劑含有大約1重量%至大約15重量%的量的硅酸鈣鋁。在某些優(yōu)選實(shí)施方案中，該氧化鎂組分包括mgo、ph調(diào)節(jié)劑和附加凈水材料。在某些實(shí)施方案中，ph調(diào)節(jié)劑可包括caco3，且附加凈水材料可選自fe2o3、mgal2o4和這些的組合。在某些優(yōu)選實(shí)施方案中，本公開提供的組合物為具有大約0.2至大約1毫米的直徑和大約10平方米/克至大約200平方米/克的表面積的多孔顆粒形式。本公開還提供使用本文所述的凈水組合物凈水的方法。本公開的再一方面是含有本文所述的組合物的、構(gòu)造用于凈水的裝置。詳述本公開提供包含氧化鎂組分和粘合劑的凈水組合物。在某些實(shí)施方案中，該氧化鎂組分包括氧化鎂、ph調(diào)節(jié)劑和附加凈水材料。在某些實(shí)施方案中，該粘合劑可以是有機(jī)聚合物、無機(jī)粘合劑或兩者的組合。申請人已經(jīng)發(fā)現(xiàn)，這種組合物有效地從水中除去砷和氟離子，而不會造成凈水經(jīng)過常規(guī)過濾程序的流速的任何降低。雖然不希望受制于理論，但在某些實(shí)施方案中相信，氧化鎂與水反應(yīng)形成mg(oh)2。所得mg(oh)2是砷和氟化物的強(qiáng)吸附劑。隨后通過常規(guī)手段，包括過濾、沉降、撇渣、渦旋、離心、磁力分離或其它公知分離系統(tǒng)從水中除去由吸附在mg(oh)2上的砷組成的復(fù)合物。但是，由于在水中變成糊或漿的傾向，通過常規(guī)手段除去砷-mg(oh)2復(fù)合物是困難的。申請人已經(jīng)令人驚訝地發(fā)現(xiàn)，在將氧化鎂組分粘合到粘合劑上時，避免了之前與在凈水系統(tǒng)中使用氧化鎂相關(guān)的問題。盡管不希望受制于理論，但申請人相信，粘合劑使得能夠選擇優(yōu)化砷和氟化物吸附的參數(shù)，同時防止在mgo與水接觸時形成糊或漿。例如，在某些實(shí)施方案中，粘合劑使得能夠形成具有提高砷和氟化物吸附率的大表面積的顆粒。影響吸附率的其它參數(shù)包括顆粒中存在的活性位點(diǎn)（如邊和角）的數(shù)量、孔隙的存在和類型、以及暴露于砷和氟化物的表面平面（surfaceplanes）的類型。申請人還已經(jīng)令人驚訝地發(fā)現(xiàn)，當(dāng)氧化鎂組分與粘合劑以在凈化介質(zhì)或系統(tǒng)中從預(yù)處理的水中有效除去砷和氟化物的量結(jié)合時，這種組合物在該介質(zhì)或系統(tǒng)中的使用導(dǎo)致水的充足流速，這種流速大于不存在該粘合劑的類似介質(zhì)或系統(tǒng)中的流速。申請人已經(jīng)令人驚訝地發(fā)現(xiàn)，該粘合劑粘附到氧化鎂組分上以減輕成糊或成漿，這保持水流過相關(guān)凈水系統(tǒng)的所需流速。優(yōu)化的粘合劑會提供所需孔隙率和粘合強(qiáng)度以保持氧化鎂組分的結(jié)構(gòu)在適當(dāng)位置，而不形成糊或漿，由此保持水的所需流速和吸附性質(zhì)。相應(yīng)地，粘合劑的存在避免與現(xiàn)有技術(shù)的組合物和方法（其中該介質(zhì)或系統(tǒng)被堵塞）相關(guān)的問題。粘合劑在本公開的一個實(shí)施方案中，該粘合劑包含聚合粘合劑。在某些優(yōu)選實(shí)施方案中，有機(jī)粘合劑選自甲基丙烯酸酯、聚乙烯、丙烯酸酯、聚丙烯及其組合。在某些優(yōu)選實(shí)施方案中，聚合粘合劑選自聚甲基丙烯酸甲酯、聚乙烯及其組合。合適的聚合粘合劑的另一些實(shí)例是本領(lǐng)域技術(shù)人員顯而易見和已知的。在某些實(shí)施方案中，聚合粘合劑以大約10重量%至大約20重量%，優(yōu)選12重量%至大約18重量%，更優(yōu)選大約14重量%至大約16重量%的量存在。通過將該粘合劑溶解在有機(jī)溶劑中并將其添加到氧化鎂組分中，制備包括聚合粘合劑的本發(fā)明的組合物。合適的有機(jī)溶劑的實(shí)例包括并且不限于芳族溶劑，如甲苯、苯、混合二甲苯，和脂族溶劑，如己烷、辛烷、鏈烷烴、礦物油、酮如丙酮、酯如乙酸乙酯、酰胺如n-甲基-2-吡咯烷酮（nmp）及其組合。在某些優(yōu)選實(shí)施方案中，該有機(jī)溶劑包括二甲苯。合適的有機(jī)溶劑的其它實(shí)例是本領(lǐng)域技術(shù)人員顯而易見和已知的。下面更詳細(xì)論述制備此類組合物的方法。在本公開的另一實(shí)施方案中，該粘合劑包括硅酸鈣鋁粘合劑。其它合適的無機(jī)粘合劑包括，但不限于，硅酸鋁，如硅酸鈉、硅酸鎂和硅酸鋇鋁。申請人已經(jīng)發(fā)現(xiàn)，在這樣的實(shí)施方案中，由于硅酸鋁粘合劑均勻分散在含有氧化鎂組分的水溶液中，在本發(fā)明的組合物的制備中不需要有機(jī)溶劑。下面更詳細(xì)論述制備此類組合物的方法。在某些實(shí)施方案中，硅酸鈣鋁粘合劑以大約1重量%至大約15重量%，優(yōu)選大約1重量%至大約10重量%，更優(yōu)選大約1重量%至大約5重量%，再更優(yōu)選大約2重量%至大約4重量%的量存在。氧化鎂組分如上文論述，該氧化鎂組分包含mgo，其與水反應(yīng)形成mg(oh)2——砷和氟化物的強(qiáng)吸附劑。在包括聚合粘合劑的實(shí)施方案中，氧化鎂組分以大約80重量%至大約90重量%，優(yōu)選大約82重量%至大約88重量%，再更優(yōu)選大約84重量%至大約86重量%的量存在于本發(fā)明的組合物中。在包括硅酸鈣鋁粘合劑的實(shí)施方案中，氧化鎂組分以大約85重量%至大約99重量%，優(yōu)選87重量%至大約95重量%，更優(yōu)選大約89重量%至大約91重量%的量存在。在某些實(shí)施方案中，該氧化鎂組分包括mgo、ph調(diào)節(jié)劑和附加凈水材料。mgo可獲自任何市售來源。在一個實(shí)施方案中，氧化鎂組分基本由mgo組成。在包括聚合粘合劑的某些實(shí)施方案中，氧化鎂組分含有大約40重量%至大約100重量%，優(yōu)選大約40重量%至大約60重量%，更優(yōu)選大約45重量%至大約50重量%的量的mgo。在包括硅酸鈣鋁粘合劑的某些實(shí)施方案中，氧化鎂組分含有大約10重量%至大約40重量%，優(yōu)選大約15重量%至大約35重量%，更優(yōu)選大約20重量%至大約30重量%的量的mgo。ph調(diào)節(jié)劑在某些實(shí)施方案中，該氧化鎂組分包括ph調(diào)節(jié)劑。根據(jù)本公開的ph調(diào)節(jié)劑是在添加時改變水的ph以提供具有適合人食用的ph，如小于大約8的ph的水的化合物。相應(yīng)地，在某些實(shí)施方案中，ph調(diào)節(jié)劑在添加時降低水的ph。在某些優(yōu)選實(shí)施方案中，ph調(diào)節(jié)劑是caco3。盡管caco3的存在通常導(dǎo)致mg(oh)2轉(zhuǎn)化成mgco3，但申請人已經(jīng)令人驚訝地發(fā)現(xiàn)，如本公開中所用的caco3不會不利地影響砷或氟化物被氧化鎂組分吸附。在某些實(shí)施方案中，ph調(diào)節(jié)劑可包括天然沸石。在a.filippidis&n.kantiranis,experimentalneutralizationoflakeandstreamwatersfromn.greeceusingdomesticheu-typerichnaturalzeoliticmaterial,desalination213(2007)47-55中描述了此類沸石的實(shí)例，其內(nèi)容經(jīng)此引用并入本文。合適的ph調(diào)節(jié)劑的其它實(shí)例是本領(lǐng)域技術(shù)人員顯而易見和已知的。在某些實(shí)施方案中，ph調(diào)節(jié)劑以大約5重量%至大約25重量%，優(yōu)選大約7重量%至大約20重量%，更優(yōu)選大約9重量%至大約15重量%的量存在。在包括聚合粘合劑的某些實(shí)施方案中，該氧化鎂組分含有大約8重量%至大約20重量%，優(yōu)選大約9重量%至大約10重量%的量的caco3。在包括硅酸鈣鋁粘合劑的某些實(shí)施方案中，該氧化鎂組分含有大約7重量%至大約10重量%，優(yōu)選大約8重量%至大約9重量%的量的caco3。相應(yīng)地，本公開在一個實(shí)施方案中提供含有占該組合物的大約80重量%至大約88重量%的氧化鎂組分和大約12重量%至大約20重量%的量的聚合粘合劑的凈水組合物。在某些實(shí)施方案中，該氧化鎂組分含有占氧化鎂組分的大約9重量%至大約20重量%的量的caco3。在某些優(yōu)選實(shí)施方案中，該氧化鎂組分含有占氧化鎂組分重量的大約9重量%的碳酸鈣。在另一實(shí)施方案中，本公開提供含有大約90重量%的氧化鎂組分和大約2重量%的硅酸鈣鋁粘合劑的凈水組合物。在某些優(yōu)選實(shí)施方案中，該氧化鎂組分含有占氧化鎂組分的大約7重量%的量的caco3。附加凈水材料在某些實(shí)施方案中，該組合物中的氧化鎂組分含有至少一種可以使水不含污染物，如無機(jī)離子和/或重金屬的凈水材料?？杀桓郊觾羲牧铣サ奈廴疚锇ǎ幌抻?，銅、鈾、錳、汞、鎳、鉻、硒、鎘、鐵、鋅、鈷、鉛、鋁、鋇、鉍、銻、鉻酸鹽、硝酸鹽、二氧化硅、高氯酸鹽、磷酸鹽、氯化物、氟化物和氰化物。在某些優(yōu)選實(shí)施方案中，該附加凈水材料含有氧化鐵（fe2o3）、二氧化鈦（tio2）、氧化鎂鋁（尖晶石，mgal2o4）或這些的組合。在包括聚合粘合劑的某些實(shí)施方案中，該氧化鎂組分含有大約30重量%至大約50重量%，優(yōu)選35重量%至大約45重量%，更優(yōu)選大約39重量%至大約41重量%的量的fe2o3。在包括硅酸鈣鋁粘合劑的某些實(shí)施方案中，該氧化鎂組分含有大約60重量%至大約70重量%的量的fe2o3。在某些實(shí)施方案中，本發(fā)明的組合物的氧化鎂組分含有大約1重量%至大約5重量%，優(yōu)選大約1重量%至大約2重量%的量的mgal2o4。mgo粒度本主題的組合物中存在的mgo或其它成分的尺寸隨凈化系統(tǒng)或方法中存在的反應(yīng)條件而變。涉及固體物質(zhì)的化學(xué)反應(yīng)的速率取決于參數(shù)如表面積、活性位點(diǎn)（如邊和角）的數(shù)量和孔隙的存在和類型（包括暴露于反應(yīng)物的表面平面（surfaceplanes）的類型）。相應(yīng)地該組合物的mgo或其它成分的尺寸使其有利于從水中有效吸附和除去砷(iii)和/或(v)和氟離子。在某些實(shí)施方案中，可以通過快速熱分解、等離子噴涂、燃燒或產(chǎn)生高表面積粉末的任何其它方法制備合適粒度的mgo。合適的快速熱分解、等離子噴涂和燃燒法是本領(lǐng)域技術(shù)人員顯而易見和已知的。這樣的熱分解法包括p.p.fedorov等人,preparationofmgonanoparticles,inorganicmaterials,2007,vol.43,no.5,第502-504頁中描述的那些，其內(nèi)容經(jīng)此引用并入本文。合適的等離子噴涂法包括l.marcinauska,depositionofaluminacoatingsfromnanopowdersbyplasmaspraying,materialsscience,2010,vol.16,no.1中描述的那些，其內(nèi)容經(jīng)此引用并入本文。合適的燃燒法包括在b.nagappa和g.t.chandrappa,mesoporousnanocrystallinemagnesiumoxideforenvironmentalremediation,microporousandmesoporousmaterials,2007,vol.106,issues1-3,第2212-218頁中描述的那些，其內(nèi)容經(jīng)此引用并入本文。顆粒的表面積越大，可供吸附砷和氟化物的活性位點(diǎn)（如角和邊）的數(shù)量越大。較大的表面積還由于大量的氧空位缺陷（oxygenvacancydefects）而提供孔隙。在某些實(shí)施方案中，該凈水組合物的氧化鎂組分含有具有在亞微米范圍內(nèi)的直徑的mgo。在某些優(yōu)選實(shí)施方案中，mgo具有大約200納米至大約1.0毫米，更優(yōu)選大約200納米至大約800納米，更優(yōu)選大約200納米至大約400納米，再更優(yōu)選大約200納米至大約300納米的直徑。申請人已經(jīng)發(fā)現(xiàn)，可通過改變該組合物的表面積優(yōu)化該組合物的最大吸附能力。本公開的組合物可以配制成各種形式，包括粉末和顆粒形式。在某些優(yōu)選實(shí)施方案中，該組合物是顆粒形式。相應(yīng)地，在某些優(yōu)選實(shí)施方案中，由氧化鎂組分和粘合劑形成的顆粒的表面積為大約10平方米/克至大約200平方米/克，更優(yōu)選大約100平方米/克至大約200平方米/克，再更優(yōu)選大約150平方米/克至大約200平方米/克范圍。相應(yīng)地，在某些優(yōu)選實(shí)施方案中，本公開提供含有大約85重量%的氧化鎂組分和大約15重量%的聚甲基丙烯酸甲酯的凈水組合物。該氧化鎂組分含有大約50重量%的mgo、大約41重量%的fe2o3和大約9重量%的caco3。在這樣的實(shí)施方案中，該組合物是具有大約0.4毫米至大約0.8毫米的平均直徑的顆粒形式。在另一優(yōu)選實(shí)施方案中，本公開提供含有大約85重量%的氧化鎂組分和大約15重量%的聚甲基丙烯酸甲酯的凈水組合物。該氧化鎂組分含有大約50重量%的mgo、大約40重量%的fe2o3、大約1重量%的mgal2o4和大約9重量%的caco3。在這樣的實(shí)施方案中，該組合物是具有大約0.4毫米至大約0.8毫米的平均直徑的顆粒形式。在另一優(yōu)選實(shí)施方案中，本公開提供含有大約90重量%的氧化鎂組分和大約2重量%的硅酸鈣鋁的凈水組合物。該氧化鎂組分含有大約30重量%的mgo、大約60重量%的fe2o3、大約1重量%的mgal2o4；和大約7重量%的caco3。在這樣的實(shí)施方案中，該組合物是具有大約0.2毫米至大約1.0毫米，優(yōu)選大約0.3毫米至大約0.7毫米，更優(yōu)選大約0.4毫米的平均直徑的顆粒形式。制備方法在包括聚合粘合劑的某些實(shí)施方案中，可通過將氧化鎂組分和聚合粘合劑混合在一起制備本發(fā)明的凈水組合物，其中氧化鎂組分以大約80重量%至大約88重量%的量存在，聚合粘合劑以大約12重量%至大約20重量%的量存在。通過混合大約90重量%至大約92重量%mgo和大約8重量%至大約10重量%碳酸鈣以形成氧化鎂組分，制備該氧化鎂組分。在某些實(shí)施方案中，通過混合大約40重量%至大約50重量%mgo、大約30重量%至大約40重量%fe2o3和大約20重量%至大約10重量%caco3，制備該氧化鎂組分。通過將預(yù)定量的聚合物溶解在有機(jī)溶劑（例如二甲苯）中，制備聚合粘合劑。該聚合物包括至少一種選自聚甲基丙烯酸甲酯、聚乙烯或其組合的聚合物。隨后，通過在爐中在環(huán)境壓力下在大約160℃至大約200℃，優(yōu)選170℃至大約190℃，更優(yōu)選大約180℃的溫度下干燥大約30分鐘至大約60分鐘，更優(yōu)選大約45分鐘，將淤漿形式的該組合物成型為薄片狀結(jié)構(gòu)。然后例如通過機(jī)械研磨方法或本領(lǐng)域技術(shù)人員顯而易見的任何其它合適的方法將薄片轉(zhuǎn)化成具有大約0.4毫米至大約0.8毫米平均直徑的顆粒。然后將由此制成的顆粒裝在濾筒中以容納除去砷或氟離子所需的量的該組合物。這樣的過濾器的實(shí)例包括，但不限于，具有大約80毫米長度和大約90毫米直徑的圓柱筒，其容納大約250至大約260克顆粒材料。這樣的濾筒適合過濾大約1,500升水。過濾器中所用的組合物的量取決于被凈化的水的污染物水平。例如，大約50克顆粒材料可用于充分過濾含有大約50ppb砷的水。在包括硅酸鈣鋁粘合劑的某些實(shí)施方案中，可通過將氧化鎂組分與硅酸鈣鋁粘合劑混合來制備本發(fā)明的凈水組合物，其中氧化鎂組分以大約90%的量存在，硅酸鈣鋁組分以大約1重量%至大約5重量%的量存在。氧化鎂組分含有大約20重量%至大約30重量%mgo、大約60重量%至大約70重量%fe2o3、大約8重量%至大約10重量%caco3。在另一些實(shí)施方案中，氧化鎂組分還含有大約1重量%至大約2重量%mgal2o4。將硅酸鈣鋁分散在水中并添加到氧化鎂組分中。所得組合物隨后如上所述成型為薄片狀結(jié)構(gòu)和顆粒。在某些實(shí)施方案中，在形成薄片狀結(jié)構(gòu)之前，可以將該組合物與大約1重量%至大約10重量%的足量無機(jī)或有機(jī)發(fā)泡劑混合。在這樣的實(shí)施方案中，通過在大約180℃至大約200℃的溫度下加熱該顆粒大約30至大約45分鐘，釋放發(fā)泡劑。發(fā)泡劑的釋放導(dǎo)致顆粒具有足夠的孔隙以使與污染的水接觸的顆粒表面積最大化。發(fā)泡劑是能夠通過發(fā)泡、釋放氣體或相關(guān)機(jī)制在基體中產(chǎn)生孔隙以制造結(jié)構(gòu)，由此產(chǎn)生多孔材料的物質(zhì)。適用于本發(fā)明的組合物的發(fā)泡劑的實(shí)例包括，但不限于，有機(jī)烴，如戊烷、異戊烷和環(huán)戊烷，液態(tài)co2，和其它化學(xué)發(fā)泡劑，如肼和其它氮基材料和碳酸氫鈉。然后將由此制成的顆粒裝在濾筒中以容納除去砷或氟離子所需的量的該組合物。利用凈水組合物的方法在另一實(shí)施方案中，本公開提供處理水的方法，所述方法包括使預(yù)定體積的污染水與預(yù)定量的本主題的組合物接觸。在又一實(shí)施方案中，本公開提供構(gòu)造以凈化水的凈水設(shè)備或裝置，其包含本公開的組合物。合適的裝置包括，但不限于，裝有該凈水組合物的圓柱筒。在某些實(shí)施方案中，該圓柱筒具有大約80毫米至大約160毫米的長度和大約90毫米至大約50毫米的直徑。在某些實(shí)施方案中，該圓柱筒為大約80毫米長度和大約90毫米直徑并可以填充大約250克至大約270克該凈水組合物。在另一些實(shí)施方案中，該圓柱筒為大約100毫米長度和大約80毫米直徑，可以填充大約135克至大約140克該凈水材料。在再一實(shí)施方案中，該圓柱筒為大約160毫米長度和大約50毫米直徑，可以容納大約135克至大約150克該凈水組合物。這樣的筒能夠從體積大約1500升至1000升的含有大約350ppb的砷的參考樣品中除去砷至低于10ppb的水平。在本公開的方法中可以使用傳統(tǒng)過濾程序，使進(jìn)料經(jīng)過尺寸合適的柱中的凈水組合物床滲濾通常最方便和有效。該組合物的粒度和床深度、柱尺寸、流速以及砷和氟化物的所需脫除程度之類的參數(shù)的最佳值都互相依賴以及依賴于進(jìn)料的性質(zhì)，最好根據(jù)實(shí)驗(yàn)確定。具體實(shí)施方式為例示本公開而提供下列實(shí)施例，但不限制本公開的范圍。實(shí)施例1-3.包括pmma粘合劑的顆粒的制備使用下表1中描述的量和比率制備實(shí)施例組合物1-3。將聚甲基丙烯酸甲酯（pmma）完全溶解在二甲苯中以通過在大約60℃至大約65℃的溫度下加熱該溶液而產(chǎn)生粘性介質(zhì)。對于固定的mgo重量，使用10重量%至20重量%的各種粘合劑比率以評定最佳粘合劑比率。將mgo與pmma/二甲苯溶液摻合以形成糊。該糊在環(huán)境壓力下在大約175℃至大約180℃下干燥大約45分鐘以從mgo/pmma漿中除去二甲苯。這產(chǎn)生不均勻的薄片狀結(jié)構(gòu)。所產(chǎn)生的各種尺寸的薄片使用標(biāo)準(zhǔn)混合機(jī)通過機(jī)械研磨轉(zhuǎn)化成粗粉，以產(chǎn)生具有大約0.4毫米至大約0.8毫米平均直徑的顆粒結(jié)構(gòu)介質(zhì)。該顆粒組合物進(jìn)一步與fe2o3和碳酸鈣根據(jù)上文規(guī)定的比率摻合。下表1指明對于100克介質(zhì)，摻合組合物的載量結(jié)構(gòu)。表1.對于100克介質(zhì)，摻合組合物的載量結(jié)構(gòu)實(shí)施例4-9.包括硅酸鈣鋁粘合劑的顆粒的制備.在包括硅酸鈣鋁粘合劑的某些實(shí)施方案中，通過將氧化鎂組分與硅酸鈣鋁粘合劑混合來制備本發(fā)明的凈水組合物。在一個這樣的實(shí)施方案中，氧化鎂組分含有大約20重量%至大約30重量%mgo、大約60重量%至大約70重量%fe2o3、大約8重量%至大約10重量%caco3。在另一些實(shí)施方案中，氧化鎂組分還含有大約1重量%至大約2重量%mgal2o4。通過摻和20克mgo、70克fe2o3和10克caco3，制備實(shí)施例組合物4。將另外3克硅酸鈣鋁添加到該混合物中。將整個組合物加載到造粒鼓（granulationdrum）中并以大約5分鐘間隔加入水以制造均勻漿料。在獲得所需均勻度后，使該漿料經(jīng)過具有已知直徑的篩并在室溫下干燥。對干燥顆粒施以大約200℃的高溫以除去揮發(fā)性有機(jī)化合物。通過與實(shí)施例組合物4相同的方法制備實(shí)施例組合物5，只是將15克硅酸鈣鋁添加到該混合物中。通過與實(shí)施例組合物4相同的方法制備實(shí)施例組合物6，只是將10克硅酸鈣鋁添加到該混合物中。通過與實(shí)施例組合物4相同的方法制備實(shí)施例組合物7，只是將5克硅酸鈣鋁添加到該混合物中。通過與實(shí)施例組合物4相同的方法制備實(shí)施例組合物8，只是將2克硅酸鈣鋁添加到該混合物中。通過與實(shí)施例組合物4相同的方法制備實(shí)施例組合物9，只是將1克硅酸鈣鋁添加到該混合物中。實(shí)施例10.實(shí)施例組合物1-9的污染水的流速和as和f脫除效率的分析如下進(jìn)行實(shí)施例組合物1-9的污染水流速以及砷和氟脫除效率的分析。吸附等溫線實(shí)驗(yàn)：使用根據(jù)nsf53參考標(biāo)準(zhǔn)溶液制備方法、使用25±2℃的蒸餾水制成的含有50ppbas(iii)和500ppbas(v)的參考水樣進(jìn)行吸附等溫線的間歇實(shí)驗(yàn)。將300毫升上述參考樣品添加到聚乙烯瓶中并加入不同劑量的吸附劑介質(zhì)（摻合組合物）。例如，在該組實(shí)驗(yàn)中，用于等溫線研究的吸附劑劑量為0.1g/l至1.0g/l。然后將帶有已知吸附劑劑量的這些瓶子裝載到機(jī)械搖振器上并在200rpm至250rpm的攪動速度下運(yùn)行4至8小時。在攪拌結(jié)束后，使樣品靜置5分鐘，然后過濾。濾液用于砷的量化。使用類似程序測定短期等溫線平衡時間，其中將瓶子手動攪拌15分鐘。對于長期等溫線，發(fā)現(xiàn)平衡時間為6小時。使用60毫米直徑和700毫米長度的柱進(jìn)行固定床柱研究。該柱用實(shí)施例組合物4填充大約120毫米至大約150毫米深度。以下行流模式以2至2.5升/小時的體積流速向該柱進(jìn)給含砷參考水（根據(jù)nsf530標(biāo)準(zhǔn)制備，含有50ppbas(iii)和300ppbas(v)并含有其它競爭離子（competingion））。優(yōu)化當(dāng)前流速以獲得樣品與吸附劑的必要接觸時間。以特定時間間隔收集樣品并分析殘留砷濃度。為了評估粒度的影響，測試具有0.1毫米至1.0毫米的幾何平均尺寸的吸附劑摻合介質(zhì)。確定在大約0.4毫米至大約0.8毫米的平均粒徑下可以實(shí)現(xiàn)最大吸附能力。含有pmma有機(jī)粘合劑的實(shí)施例組合物1-3的結(jié)果列在表2中。具有不同粒度和粘合劑百分比的含有硅酸鈣鋁粘合劑的實(shí)施例組合物4-9的結(jié)果列在表3中。固定床柱研究的結(jié)果列在表4中。表2.含有聚甲基丙烯酸甲酯粘合劑的組合物中的凈化水流速和凈化效率實(shí)施例聚合物wt%凈化水流速除砷效率除氟化物效率110最初2l/hr；在大約50升通過后降至0l/hr95%-100%>95%215最初3l/hr；穩(wěn)定至2l/hr并保持不變95%-98%85%-90%320最初3l/hr；穩(wěn)定至2.5至3l/hr并保持不變90%-95%70%-80%表3.含有硅酸鈣鋁粘合劑的組合物中的凈化水流速和凈化效率表4.使用nsf53參考溶液的300升樣品試驗(yàn)的固定床柱試驗(yàn)結(jié)果取樣間隔砷流入濃度(as(iii)+as(v))ppb砷流出濃度(ppb)25%350<250%350<275%350<2100%350<2120%350<2盡管已經(jīng)相當(dāng)詳細(xì)地參照其某些優(yōu)選實(shí)施方案描述了本主題，但其它實(shí)施方案是可能的。因此，本發(fā)明的精神和范圍不應(yīng)局限于本文所含的優(yōu)選實(shí)施方案的描述。當(dāng)前第1頁12