氧化钙的影响。显示了添加氢氧化钙的影响。
[0069] 实施例3
[0070] 在室温下将200毫升IM的氢氧化钠溶液添加到包含30克氧化妈和15克二氧化 硅的混合物中。使所得浆料在加压釜中在15psi的蒸汽压力下水热反应3小时。将剩余固 体在马弗炉中在600°C下加热12小时。
[0071] 图11显示了所得组合物（"组合物C"）的磷吸附等温线。
[0072] 实施例4
[0073] 对组合物A、B和C的性质与用途进行了更深入的研宄。在表1中详述了示例性的 化学和物理性质。
[0074] 表 1
[0075]
[0076] 对组合物B进行的EDS和XRD分析表明，该材料由晶态结构和非晶结构两者组成 (参见图8和9)。该材料的硅酸钙（Ca2SiO4)部分以两种单独的晶体结构存在。这些硅酸 钙晶体以两种单独的分子结构存在。下面显示了 XRD数据。相对强度表示为百分比，即作 为最强峰高的百分比的以每秒计数（cps)计的峰高。还显示了晶面间距（d)和半高全宽 (FffHM) 〇
[0077] 表 2
[0078]
[0079] 评价了组合物A和组合物B两者吸附正磷酸根离子（P(V2)的能力与效率。用获 自实验室试验的数据制备吸附等温线（参见图1和2)。两种材料均表现出优异的磷酸盐去 除效率和约160-170毫克/克的吸附率（即毫克P/克组合物A和B)。在图3中详述了显 示组合物B与各种其它典型吸附剂的磷酸盐吸附对比。磷酸盐吸附反应的动力学速率非常 快，大多数情况下为分钟量级。在一小时后实现了对磷酸盐开采作业地表水所实现的除磷 (参见图7)。这种特定样品显示了接近280毫克/克的吸附效率。
[0080] 大多数有效吸附的优化pH范围为9. 0-12. 5S.U.，并且在大多数应用中，通过添加 该组合物实现该PH范围。由氢氧化钙Ca (OH) 2提供的额外的钙抵消了在较高pH下形成碳 酸钙CaCO3的潜在不利影响。
[0081] 据认为，在组合物B的浆料中存在六水合氯化铁（FeCl3 ·6Η20)向根据本发明的组 合物提供了对于硝酸根（NCV)吸附的良好效率。用获自实验室试验的数据制备吸附等温线 (参见图4)。获得约50毫克/克的吸附率（即毫克N/克组合物Β)。用于硝酸盐最有效吸 附的优化pH为约6. OS. U。由于组合物B的高碱度，需要在反应期间调节pH。
[0082] 组合物B展示了吸附重金属离子的能力。对于铬（Cr)、铜（Cu)、铅（Pb)、锰（Mn) 和镉（Cd)实现了 93-98%的去除效率（参见图5)。具体去除效率列在表2中。
[0083] 表 3
[0084]
[0085] 还评价了组合物B吸附砷（As)的能力。将组合物B与通常使用的介质GFO+和 E33进行了对比。使用标准下流填充柱测试进行对比（参见图6)。去除效率列在表3中。 用于最有效吸附的优化pH范围为9. 0-12. 5S. U。
[0086] 表 4
[0087]
[0088] 实施例5
[0089] 吸附的磷酸盐和硝酸盐回收用于肥料用途
[0090] 可以通过过滤或重力沉降容易地从水溶液中去除已经吸附了磷酸盐与硝酸盐两 者的晶体。可以通过烘箱干燥或简单的空气干燥实现将这些晶体干燥。基于实验室等温 线，衍生自组合物B的饱和晶体的肥料价值（fertilizer value)为5-35-0,这代表5%氮 (N)、35%按P2O5计的磷和0%钾（K)。在一些情况下，随着来自磷酸盐采矿作业的地表水的 处理，该肥料价值可以提高（57%按P2O5计的磷）。参见例如图11。
【主权项】
1. 制备能够从溶液中去除磷酸盐、硝酸盐与重金属的组合物的方法，包括： (a) 形成包含氧化钙、二氧化硅、碱和溶剂的浆料，其中氧化钙：二氧化硅：碱的摩尔比 为 2. 43-2. 97:1. 12-1. 38:0. 9-1. 1 ;和 (b) 通过在约13. 5至16. 5psi的压力下使该浆料经受水热过程约1至约6小时来制备 所述能够从溶液中去除磷酸盐、硝酸盐与重金属的组合物。2. 权利要求1的方法，进一步包括（c)在约540°C至660°C下将所述能够从溶液中去除 磷酸盐、硝酸盐与重金属的组合物加热至少约27分钟。3. 权利要求1或2的方法，其中所述碱选自氢氧化铵、氢氧化钙、氢氧化镁、氢氧化钾和 氢氧化钠。4. 权利要求1-3的方法，其中所述碱是氢氧化钠。5. 权利要求1-4的方法，其中所述溶剂选自乙酸、叔丁醇、乙醇、甲酸、异丙醇、甲醇、硝 基甲烷、水及其混合物。6. 权利要求1-5的方法，其中所述溶剂包括水。7. 权利要求2-7的方法，其中所述权利要求的加热步骤（c)在约600°C下进行至少30 分钟。8. 制备能够从溶液中去除磷酸盐、硝酸盐与重金属的组合物的方法，包括： (a) 形成包含氧化钙、二氧化硅、碱、溶剂和金属卤化物盐的浆料，其中氧化钙：二氧化 硅：碱：金属卤化物盐的摩尔比为48. 6-59. 4: 22. 5-27. 5:18-22:4. 95-6. 05 ;和 (b) 通过在约13. 5至16. 5psi的压力下使该浆料经受水热过程约1至约6小时来制备 所述能够从溶液中去除磷酸盐、硝酸盐与重金属的组合物。9. 权利要求8的方法，进一步包括（c)在约540°C至660°C下将所述能够从溶液中去除 磷酸盐、硝酸盐与重金属的组合物加热至少约27分钟。10. 权利要求8或9的方法，其中所述碱选自氢氧化铵、氢氧化钙、氢氧化镁、氢氧化钾 和氢氧化钠。11. 权利要求8-10的方法，其中所述碱是氢氧化钠。12. 权利要求8-11的方法，其中所述溶剂选自乙酸、叔丁醇、乙醇、甲酸、异丙醇、甲醇、 硝基甲烷、水及其混合物。13. 权利要求8-12的方法，其中所述溶剂包括水。14. 权利要求8-13的方法，其中所述金属卤化物盐选自氯化铝、氯化铁、氯化镧和氯化 镁。15. 权利要求8-14的方法，其中所述金属卤化物盐是六水合氯化铁。16. 权利要求8-15的方法，其中所述权利要求的加热步骤（c)在600°C下进行至少30 分钟。17. 通过权利要求1-16的方法制得的组合物。18. 通过图8中所示EDS谱表征的组合物。19. 通过图9中所示XRD谱表征的组合物。20. 通过根据布拉格角2 0、晶面间距和相对强度值表示的X射线衍射图表征的包含硅 酸钙、氢氧化钙、氯化钠、二氧化硅和碳酸钙晶体结构的组合物：21. 从溶液中去除磷酸盐、硝酸盐和/或重金属的方法，包括使权利要求17-20的组合 物与含有磷酸盐、硝酸盐和/或重金属的溶液接触和反应。22. 权利要求21的方法，其中所述溶液包含在反应室内，并且使所述组合物与所述溶 液在离心力下接触和反应。23. 权利要求21的方法，其中所述溶液是最终DAF或工艺流。24. 权利要求21的方法，其中所述组合物经由分批注射器与所述溶液接触和反应。25. 权利要求21的方法，其中所述组合物通过浆料播撒与所述溶液接触和反应。26. 权利要求21的方法，其中所述组合物成形为埋藏的屏障。27. 权利要求21的方法，其中所述组合物为絮凝物形式，并进一步包含聚合物。
【专利摘要】用于从水溶液中去除磷酸盐、硝酸盐与重金属的组合物和方法。
【IPC分类】C02F1/44, B01D61/00
【公开号】CN104955551
【申请号】CN201380054005
【发明人】S·A·奥多姆, D·J·艾维
【申请人】恩清Ip有限责任公司
【公开日】2015年9月30日
【申请日】2013年8月29日
【公告号】EP2890645A2, US20150183662, WO2014036211A2, WO2014036211A3