[发明专利]注入硫且偶联剂反应的有机粘土汞和/或砷离子去除介质

说明书

相关申请的交叉参考

本申请为于2007年6月5日提交的No.11/810,379系列申请的部分连续申请。将在先申请的全部内容以其整体引入本文作为参考。

发明领域

本发明涉及组合物，制备该组合物的方法，和利用该组合物从水；和/或气流，如天然气；工业烟囱物等中去除汞(有机汞、Hg、Hg⁺、和/或Hg⁺²)和/或砷(As⁺³和/或As⁺⁵)的方法。所述组合物在本文中还被称为“介质”、或“汞去除介质”、或“砷去除介质”、或“Hg/As去除介质”，可以被用于从任何水源中去除汞和/或砷，且特别被用于从饮用水、工业废水、被污染的地下水、被污染的沉积物、近海的生产水中去除汞和/或砷，使得生成的水可以回流至海洋；并且用于从含水的矿物废物中去除汞和/或砷。Hg/As去除介质包含两种Hg/As去除介质的组合：(1)均质的且优选为挤压的组合物，该组合物包含：层状页硅酸盐；元素硫(游离状态的硫)；和有机页硅酸盐表面处理剂(优选为鎓阳离子)，得到含硫的有机粘土；和(2)均质的且挤压的组合物，该组合物包含：偶联至含巯基反应性基团或硫化物反应性基团的偶联剂的层状页硅酸盐；和有机页硅酸盐的表面处理剂(优选为鎓阳离子)，得到含硫的有机粘土。在两种介质中，硫与页硅酸盐以共价形式、离子形式、物理方式、或上述机理的组合结合在一起。

背景和现有技术

汞和砷污染物存在于水中，而汞既存在于水中也存在于气体中，所述水和气体主要来自于火山喷发、燃煤电厂、煤燃烧的释放物、来自天然气的汞蒸气和/或颗粒、来自油气工业的生产水、来自黄金生产和有色金属生产(例如，熔炼炉)中的废水、来自混凝土生产中的废水、污水淤渣焚烧物、苛性钠的生产、生铁和钢的生产、和汞生产的废料；所述汞主要用于加入电池中。含汞的产品包括：汽车部件、电池、荧光灯泡、医用产品、温度计和温度调节装置。

可用于去除汞和砷的技术(如沉淀、凝聚/共沉淀、活性碳吸附、离子交换等)对于去除汞和砷(亚砷酸盐和砷酸盐化合物)而言不是很有效的。本受让人的有机粘土在过去的十年中已被证明为对许多有机污染物都是有效的。例如，参见本受让人的美国专利No.6,398,951、No.6,398,966、No.6,409,924、和No.6,749,757，将它们引入本文作为参考。本文所描述的新的Hg/As过滤介质，可以以相似的方式操作，或与有机粘土介质一起使用，但对于去除汞或砷而言更加有效。

本文所描述的两种Hg/As去除介质具有与用于有机污染物去除的有机粘土的相似的物理形式，并且可以与以上所列专利所描述的相似地装在罐或柱中。此外，本文所描述的Hg/As去除介质被置于单层或多层的水可渗透的垫中，如本受让人于2003年11月19日提交的No.10/718,128系列申请(公开号为No.2005-01013707A1)、于2005年9月7日提交的No.11/221,019系列申请(公开号为No.2006/0000767A1)、于2006年7月19日提交的No.11/489,383系列申请(公开号为No.2006-0286888A1)、于2006年11月14日提交的No.11/599,080系列申请(公开号为No.2007-0059542A1)、和于2007年4月27日提交的No.11/741,376系列申请(公开号为No.2007-0206994A1)的已公开申请中所描述的，将其全部内容引入本文作为参考。从根本上讲，Hg/As去除介质基于有机粘土技术，但是利用若干独特的化学物质来进行实质上的改性以增强对含汞和砷的化合物的吸附。吸附汞的机理基于化学键合、离子键合、机械键合、或它们的组合。汞和/或砷将结合到介质的外表面和内表面，并且结合过程是不可逆的。

本文所描述的Hg/As去除介质对于全部汞源和砷源都是有效的，所述汞源和砷源包括：有机类型的汞和砷，包括有机汞和有机砷化合物；金属汞(零价的)；亚砷酸盐和砷酸盐化合物；砷离子(III价和V价)；和汞离子(I价和II价)。当涉及基于有机的汞和/或砷时，除了化学键合之外可以涉及分区的吸附机理。此外，本文所描述的Hg/As去除介质还可以有效地去除油、脂膏和其它有机污染分子。当所有的吸附位都饱和时，介质将最终用尽。实际的介质寿命将取决于被污染的水的组成和场所的操作条件。当两种Hg/As去除介质一起使用时(相继使用或混合使用)，对于汞和/或砷的去除是协同作用的。