[发明专利]含氧化镁的净水组合物及其应用

说明书

本发明申请是PCT专利申请PCT/IN2012/000644，国际申请日为2012年09月26日、发明名称为“含氧化镁的净水组合物及其应用”的发明专利申请的分案申请，母案进入中国的国家申请号为201280056446.5。

技术领域

本公开涉及氧化镁和至少一种聚合物的组合物，使用这种组合物的净水方法及其制备方法。

背景技术

饮用水的污染和适合人用的净化饮用水的供应短缺在全世界都是令人担忧的问题。饮用水被无机离子和重金属污染，如砷污染和氟化物污染尤其有害。通常为地质来源的砷和氟化物污染主要盛行于地下水。饮用水的砷污染可能造成皮肤癌、肺癌、膀胱癌和肾癌以及其它皮肤病。美国环境保护署的现行法规规定饮用水中砷的最大限额为十亿分之10份（ppb），尽管与美国其它地区相比，西部各州存在更多砷水平高于这一标准的制度。地下水中超过百万分之1.5份（ppm）的容许极限的高氟化物浓度是严重的毒理学问题。长期摄入大量氟化物会导致氟牙症或氟骨症。

在食用前必须使用一些净化手段除去饮用水中的砷和控制饮用水中的氟化物水平。矿物质，包括碳酸盐的存在使该问题复杂化，它们干扰许多净化方案和系统。特别对获自具有火山活动的地质证据的地区的水而言，高砷水平和高矿物质含量（包括碳酸盐）都是典型的。

已有许多系统用于从水中除去砷和其它重金属，主要包括反渗透、柱净化和氢氧化物沉淀。许多这些方法仅在窄和有限的参数内提供可接受的结果。此外，这些方法中的许多，即使不是大多数，是昂贵并且比较低效的。

传统上使用氧化镁（MgO）净化水，因为MgO经证实在砷和氟离子接触到MgO表面时非常有效地吸附这些离子。此外，MgO在自然界中也丰富，由此使其容易以可承受的价格获得。尽管MgO有效地从水中脱除砷和氟化物，但由于在与水接触时形成氢氧化镁，其形成糊或浆的倾向是净水用途中的主要缺点之一。因此，当在净化系统或介质中使用MgO净水时，净水的流速缓慢降低并最终停止，要求从该系统中除去MgO。

因此，需要开发从水中有效除去砷和氟化物、同时避免一个或多个上述缺点的净水技术。

发明内容

在本文中提供含有氧化镁组分和粘合剂的净水组合物。在某些实施方案中，该粘合剂选自聚合粘合剂、硅酸钙铝和这些的组合。在某些实施方案中，该聚合粘合剂选自聚甲基丙烯酸甲酯、聚乙烯和这些的组合，并以大约12重量%至大约20重量%的量存在于该组合物中。在另一些实施方案中，该粘合剂含有大约1重量%至大约15重量%的量的硅酸钙铝。

在某些优选实施方案中，该氧化镁组分包括MgO、pH调节剂和附加净水材料。在某些实施方案中，pH调节剂可包括CaCO₃，且附加净水材料可选自Fe₂O₃、MgAl₂O₄和这些的组合。

在某些优选实施方案中，本公开提供的组合物为具有大约0.2至大约1毫米的直径和大约10平方米/克至大约200平方米/克的表面积的多孔颗粒形式。

本公开还提供使用本文所述的净水组合物净水的方法。本公开的再一方面是含有本文所述的组合物的、构造用于净水的装置。

详述

本公开提供包含氧化镁组分和粘合剂的净水组合物。在某些实施方案中，该氧化镁组分包括氧化镁、pH调节剂和附加净水材料。在某些实施方案中，该粘合剂可以是有机聚合物、无机粘合剂或两者的组合。申请人已经发现，这种组合物有效地从水中除去砷和氟离子，而不会造成净水经过常规过滤程序的流速的任何降低。

虽然不希望受制于理论，但在某些实施方案中相信，氧化镁与水反应形成Mg(OH)₂。所得Mg(OH)₂是砷和氟化物的强吸附剂。随后通过常规手段，包括过滤、沉降、撇渣、涡旋、离心、磁力分离或其它公知分离系统从水中除去由吸附在Mg(OH)₂上的砷组成的复合物。但是，由于在水中变成糊或浆的倾向，通过常规手段除去砷-Mg(OH)₂复合物是困难的。