[发明专利]铁基介质

说明书

一种用于降低流体中的污染物含量的过滤介质，其中所述过滤介质包括酸洗铁基粉末，其中通过在HCl中洗涤铁基粉末形成所述酸洗铁基粉末，其中所述酸洗铁基粉末的BET表面积可为至少1.2m²/g，其中所述酸洗铁基粉末具有至少90重量％的Fe含量。和一种降低流体中的污染物含量的方法，其包括以下步骤：a)提供过滤介质，b)使一个或多个污染流体与所述过滤介质接触以降低所述一个或多个流体中的污染物含量，c)任选从所述一个或多个具有降低的污染物含量的流体中除去过滤介质。

相关申请

本申请要求2016年10月6日提交的美国临时申请No.62/404,887的权益和2016年11月7日提交的欧洲申请No.16197543.8的权益。美国临时申请No.62/404,887和欧洲申请No.16197543.8各自的整个内容全文经此引用并入本文。

技术领域

本发明的实施方案涉及用于除去土壤、水或废水中的单一和多种污染物的新铁基介质以及该介质的用途。

背景

至少从80年代以来，零价铁(ZVI)就已知对例如在污染的水或土壤中作为污染物存在的卤化烃的脱卤有效。脱卤后面的化学反应看起来相当复杂并且涉及如直接电子转移、氢气析出和亚铁形成之类的反应步骤。

ZVI不仅已证实促进卤化的，例如氯化的烃的分解，还可通过使污染的水或土壤与ZVI接触进行有害重金属和放射性核素的脱除。

零价铁也已作为用于脱除和/或降解特定有机物质，例如三氯乙烯(TCE)和四氯乙烯(PCE)和无机地下水污染物，包括硝酸根(NO₃^-)、六价铬(Cr(VI))、砷(As)、硒(Se)、和放射性核素，如铀(U)、钚(Pu)和锝(Tc)的强健过滤介质受到广泛评估。

但是，对ZVI用于地下水和废水处理的用途已经观察到几个常见的限制。这些限制包括：

-在ZVI介质表面上形成氧化钝化层(即金属氢氧化物和金属碳酸盐)，其阻碍持续效力和降低水力传导性(hydraulic conductivity)。

-对所选目标污染物的窄有效pH范围。

-在含氧条件下被其他电子受体干扰，此类电子受体的实例可能是氧气(O₂)、NO₃^-和硫酸根(SO₄^2-)。

-对某些污染物的效力有限。

-可能从老化和/或废ZVI介质中释放固定的污染物。

已经提出几种方法增强ZVI介质的反应性以解决上文论述的公认限制。例如，双金属催化剂的加入可能改进具有高氧化电位的污染物类如含Cr(VI)的铬酸根(CrO₄^2-)的还原效率。作为解决在ZVI/H₂O体系中生成的碱性的一种手段，加入二氧化碳(CO₂)以降低初始pH可改进污染物保留效率。此外，已经建议将Fe氧化物添加到ZVI体系中以催化某些物类如Cr(VI)、U(VI)和NO₃^-被Fe(II)还原。

概述

新介质的实施方案包括反应性增强的含铁ZVI介质。新介质的实施方案可实现下列一些或全部：

-高氢气产量。例如，与已知ZVI介质相比，新介质的实施方案可表现出高反应性，由水产生更多氢气。例如，新介质的实施方案表现出已知ZVI介质的至少4倍高的气体产率，总气体产率为6倍。