循环水的处理方法及其使用的组合物的制作方法

专利名称：循环水的处理方法及其使用的组合物的制作方法
技术领域：
本发明涉及用户能够再利用污染的洗涤水所需的产品和方法，污染的洗涤水比如是来自洗涤过程，尤其是洗衣过程的污水。
背景技术：
在许多国家，家庭洗涤习惯都是劳动密集型，而且在洗涤和清洗阶段需要大量的水。洗衣过程尤其如此。常常是基础设施不允许使用全自动充填/排水机，必须人工收集水，而且废水处理更成问题。这些水可以利用常用的废水处理方法(污水处理系统)以常规方式循环使用，或者直接排入水路。
现有技术中水的净化方法是众所周知的，比如GB2004535A描述了一种水澄清方法，其中以聚电解质用作絮凝剂。这些聚电解质可以是非离子型，阴离子型或更优选为阳离子型。除了添加聚电解质为有助于凝聚，还可以使用凝结剂，比如粒状矿物质。该处理方法据说适用于处理水路，比如河水。
GB1391578也涉及一种使悬浮固体絮凝的方法和组合物。尤其适用于去除直径小于10微米的颗粒。该专利特别针对作为城市供水的饮用水。该专利介绍通过把一定比例的水溶性阳离子聚合物与水溶性非离子聚合物预先混合从而很好地澄清水。
SU891575分两个处理阶段高度净化混浊的未净化水，在利用硫酸铝絮凝后进行过滤，然后利用聚丙烯酰胺进行处理。SU1085942净化来自钻井作业的废水，其中含有泥土，石油产品，聚合物和表面活性剂。利用聚丙烯酰胺、聚乙烯胺的聚合电解质以及碱金属的氯化物的混合物来净化水。JP06071112，JP06309110，JP54073464，JP76042078和JP51093550也涉及絮凝净化水的方法。
在FR2466438中，描述了一种净化洗衣服水的方法，使污水处理厂不超负荷，并且不直接向河中添加表面活性剂和磷酸盐等成分。使用的絮凝剂为硫酸铝和阴离子聚电解质。
US5807487处理自助洗衣店的废水。首先将水储存在均匀调节池，然后转移到第二个池中，使水酸化到pH值不低于6.5。然后为了进一步絮凝，向第二个池中添加絮凝剂，优选为聚合氯化铝，调节第二个池中的pH值不低于5.0，从而得到处理过的水和分离出来的污泥。
GB1543411描述了一种循环利用含有合成洗涤剂的废水的方法。首先，添加水不溶性的表面活性剂与合成洗涤剂形成乳化液。然后通过添加絮凝剂或者通过电化学方法或超滤方法破坏乳液。
然而，以上描述的所有这些方法涉及的是工业法，不能解决以上提出的用户的特殊问题。
本发明概述本发明提供一种家庭洗涤过程水的处理方法，包括把洗涤的物品与来自洗涤和/或清洗步骤、含有有机和/或无机污垢以及表面活性剂的废水分开，使废水与絮凝剂系统接触从而形成絮状物，絮凝剂系统包括(i)选自多价阳离子和聚乙烯亚胺或其混合物的主絮凝剂和(ii)选自阴离子和非离子聚电解质或其混合物的副絮凝剂，把絮状物从废水中分离出来产生净化水，并将其再利用。
根据本发明的另一方面，还提供一种家庭洗涤过程水的处理方法，包括把洗涤的物品与来自洗涤和/或清洗步骤、含有有机和/或无机污垢以及合成洗涤剂的废水分开，使废水与絮凝剂系统接触从而形成絮状物，絮凝剂包括(i)选自多价阳离子和聚乙烯亚胺或其混合物的主絮凝剂和(ii)选自阳离子聚电解质和其混合物的副絮凝剂，把絮状物从废水中分离出来产生净化水，并将其再利用。
优选所述家庭洗涤过程为洗衣过程。在本发明的一个优选法中，净化水仍然再利用于家庭洗涤过程中，比如洗盘，洗衣或个人清洗，优选洗衣过程中，洗涤和/或清洗均可。优选再利用于洗涤步骤。该洗涤和/或清洗水进行净化可以多次循环使用。
本发明还包括家庭使用的水净化试剂包，它包括至少一个单位剂量的絮凝剂，一个单位剂量包括0.5-250g絮凝剂，并视需要包括用于从处理水中去除絮状物的工具。
本发明还包括家庭使用的含水净化组合物的水净化包，它包括絮凝剂，提供单位剂量絮凝剂的工具，并视需要包括从废水中去除絮状物的工具。
在本发明的另一个实施方案中，还提供一种进行家庭洗涤法的洗涤容器，其中通过去除颗粒固体，使来自洗涤过程的洗涤和清洗步骤的废水净化，所述洗涤容器包括内层和外层，所述第一层形成连贯表面，从而在洗涤过程中使洗涤水容纳在洗涤容器中，所述第二层设置有能够使水流过、同时截留颗粒固体的滤网。
根据本发明的另一方面，还提供一种含副絮凝剂的洗涤剂组合物。
优选所述副絮凝剂以一定剂量存在于洗涤剂组合物中，所述量要使洗涤物品洗涤并移除后，在加入主絮凝剂时，余下的该副絮凝剂量足以促进絮凝作用。
本发明的详细描述添加絮凝剂水处理步骤在含有洗涤剂的水溶液中洗涤衣服和/或其它物品后，或者在添加清洗水进行清洗之后，需将废洗液或清洗水与所洗物品分开。洗涤过程可以是任何家庭洗涤过程，比如个人洗澡，洗盘，硬表面清洗或洗衣服。一般来说，洗涤过程为洗衣过程，废水需与湿衣服分开。废水中除了含有洗涤剂成分外，还含有粒状的和/或胶状的污垢，污垢为有机物和/或无机物。在本发明方法中，通过从水中取走洗涤物品比如湿衣服，就可以分离出废水，从而在洗涤容器中，进行后序的水处理，或者抽取走液体收集在处理容器中进行处理。
然后把絮凝剂系统以固体形式，比如粉末或片剂投加到废水中，或者以液体形式比如水溶液投加到水中，或者以固液混合物形式投加到水中。主和副絮凝剂可以同时或者依次添加到废水中。
絮凝剂絮凝剂包括由主絮凝剂和副絮凝剂组成的絮凝剂系统。主絮凝剂选自多价阳离子和聚乙烯亚胺。例如多价阳离子为盐类，包括铝、二价镁或三价铁等聚合体盐。优选的例子为铝盐。铝离子的优选来源为氯化铝。铝离子的另一个优选来源为硫酸铝。铝离子的另一个优选来源为聚合氯化铝。铝离子的另一个优选来源为硫酸硅酸铝。由一种以上铝源组成的混合物也是适用的。也可以优选六价铁离子(高铁酸根离子)，因当其溶解在水中，就形成三价铁离子和过氧化物，从而可在再利用水中增加一些漂白效应，再利用为洗衣步骤时，这一效应的优点非常显著。然而，由于三价铁离子的存在而导致水变色，因此铁化合物并不被优选采用。
优选采用多价金属铝离子。无水盐或水合盐两者都可以使用，但是优选采用水合盐。特别是发现硫酸铝和氯化铝尤其有益，它们能迅速形成絮状物，并且浮到废水表面上从而容易被去除。本发明特别的改进在于使用水合铝盐作为絮凝剂。由于发现AlCl3.6H2O和Al2(SO4)3.16H2O在处理家庭洗涤废水，尤其是洗衣液时能够很好地促进絮状物漂浮到水面上，因此优选使用AlCl3.6H2O和Al2(SO4)3.16H2O。在本发明的一个实施方案中，主絮凝剂优选采用硫酸铝和氯化铝的混合物。水合盐尤其首选。硫酸铝和氯化铝盐的混合物包括重量百分比5-60％，优选为15-35％，更优选为20-30％的硫酸铝，以及重量百分比40-95％，优选为65-85％，更优选为70-80％的氯化铝。在主絮凝剂中含有聚乙烯亚胺时，适用材料的分子量不如以下提到的聚电解质的分子量高，比如不大于5×106，优选不大于1.5×106，更优选为不大于1×106。
适用的副絮凝剂为有机聚电解质，本发明的一方面，优选采用高分子量的阳离子聚合物。然而，根据本发明的另一个优选实施方案，副絮凝剂优选采用阴离子和/或非离子聚电解质。
很多适用的合成阳离子聚合物材料都可以使用，这些通常都是高分子量的聚酰胺或聚胺。尤其首选的是聚丙烯酰胺衍生物。根据测量的粘度，分子量(Mw)范围优选在104到107。分子量优选在4×106以上，更优选在5×106以上。分子量最好为6×106左右或高于6×106。
阳离子聚电解质优选是阳离子活度(参加反应提供阳离子基的侧基数量百分比)大于20％，更优选为大于30％，最优选大于40或60％的聚合物。特别优选的该材料分子量为4×106以上，并且阳离子活度大于40％。适用的材料可以通过丙烯酰胺与季铵聚丙烯酰胺的共聚反应制得。适用的聚合物的例子包括Zetag89，Praestol611BC，Calfloc 1552，1506和1508，以及Polymin KP97(商品名)。
现有技术中非离子和阴离子聚合物用作絮凝剂是众所周知的，本发明的一个优选工艺是副絮凝剂包括非离子和/或阴离子絮凝剂。适用的阴离子或非离子聚电解质通常为水溶性高分子量丙烯酰胺聚合物。这些可以是甲基丙烯酰胺聚合物，但优选丙烯酰胺聚合物。也可以把其它单体与(甲基)丙烯酰胺共聚，从而使其具备阴离子特性。优选的聚合物比如高分子量的聚丙烯酰胺，分子量在1百万以上，常常在2百万到3千万之间，通常的特性粘度(dl/g)为5以上，通常8以上。对于也可以适用的很高高分子量的聚合物，特性粘度甚至可以大于10，通常在12到16之间或更高。优选的聚合物的溶液粘度(以去离子水中1％溶液为基准，25℃以5.11sec-1的剪切速率在Fann粘度计中测量出来的)至少为350cps，最好为至少500，或者甚至至少1000cps。分子量优选为大于2×106，但不大于20×106。
适用的阴离子聚电解质的阴离子活度(参加反应提供阴离子基的侧基数量百分比)大于5％，或者大于10％，甚至大于20％。特别优选的例子包括阴离子和非离子的聚丙烯酰胺类，比如来自AlliedColloids的MagnaflocTM系列.。这种絮凝剂最好为高分子量，比如Magnafloc155和/或Magnafloc351，或者为超高分子量，比如Magnafloc919。
本发明的优选方面，可在主絮凝剂加入之前或者同时向废水中添加pH调节剂，pH调节剂为酸源。由于多价阳离子最初与阴离子，比如废水中存在的磷酸盐，硅酸盐和碳酸盐发生反应，添加酸源能够使所用主絮凝剂量减少，因此添加酸源为优选的。添加到废水中的酸量最好使废水的pH值约为2.5到7。适用的酸源可以是任何酸，但特别优选羧酸，比如二羧酸或多羧酸。适用的例子包括苹果酸，柠檬酸，酒石酸，马来酸，戊二酸，己二酸，琥珀酸及其混合物。聚合羧酸包括聚丙烯酸和它们的共聚物。
根据本发明的一个特别优选的实施方案，尤其是副絮凝剂包括阴离子和非离子聚电解质时，还向废水中添加碱源pH调节剂。适用的碱源pH调节剂将在下面详细描述。然而，特别优选的碱源应当是碳酸盐缓冲剂，比如碳酸钠或碳酸钾。最好在加入碱源之前向废水中至少加入主絮凝剂。这可以通过按剂量加入絮凝剂系统之后或者在单独按剂量加入主絮凝剂之后按剂量加入碱源来实现。然而，优选的是与主絮凝剂同时加入，最好是也与副絮凝剂同时加入，对主絮凝剂和碱源的形态加以选择，从而使主絮凝剂比碱源更快地释放入废水中。例如，主絮凝剂以能快速释入废水中的溶液形式加入。然而，更优选絮凝剂以粉末/颗粒形态按剂量加入。使加入的主絮凝剂颗粒度小于碱源的颗粒度就可以实现上述的先释放，例如，碱源颗粒的几何平均尺寸至少大于主絮凝剂颗粒几何平均尺寸25微米，或者甚至至少大50微米，或至少大75微米。此外，可以提供一种慢速释放的碱源，外表面涂有或包裹有水溶性或易碎裂的涂层，该涂层可延期释放碱源。
本文使用的术语“几何平均颗粒直径”指的是利用公知的以质量当基础的粒度测量技术，优选采用干筛法来测量一组离散颗粒的几何质量中值直径。适用的筛分方法根据IS03118(1976)法。适用的装置是利用筛分尺寸为8英寸筛的Ro-Tap测试筛振动器型B。本文使用的术语颗粒尺寸分布的“几何标准偏差”或“间距”指的是对上面提到的颗粒尺寸数据的最佳拟合对数标称函数的几何宽度，可由累积分布的第50th百分点处直径除第84.13百分点处直径的比率表示(D84.13/D50)；参见Gotoh等人，Power TechnologyHandbook，pp.6-11，Marcel Dekker 1997。
在完成絮凝反应并且碱源溶解后，含有絮状物的废水的pH值优选为4.0-7.0，最好为4.5-6.5。
由于碱源与废水中存在的多价金属离子或其它的酸源发生反应产生气泡，因此添加碱源可以有其它益处。这有助于絮状物的飘浮。
在使用阳离子聚电解质时，去除絮状物后的水中还含有较高浓度的多价金属离子。由于添加碱源可有助于沉淀从而去除高浓度的多价金属离子，从这点来看，添加碱源也是有用的。在某些情况下，通过使处理过的水流过含有固体填料和碱源的床，比如含有碳酸盐的沙床，或者使处理过的水流过阳离子或混合床离子交换树脂床，从而可以去除不需要的高浓度离子，从而可以代替直接添加碱源。
本发明的一个优选方面，同时向废水中添加主絮凝剂和副絮凝剂。此外，主絮凝剂在副絮凝剂之前投加。两种成分可同时计量加入，但是主絮凝剂和副絮凝剂分别选择各自的形态，从而使主絮凝剂比副絮凝剂优先分散到废水中。
另一个更优选的方式是，副絮凝剂可以是洗涤剂成分，存在于整个洗涤过程中，因此在循环步骤，在洗涤物品分离后，只添加主絮凝剂和任选的其它成分，比如pH调节剂和/或发泡系统，或者添加这些成分和低浓度的副絮凝剂，就可以发生絮凝反应。因此本发明还包括一种方法，该方法中，洗涤剂成分包括有家庭洗涤过程中使用的副絮凝剂，在洗涤物品分离出来后，主絮凝剂添加到废水中，从而产生絮状物，然后从废水中分离出来絮状物，从而废水可以再利用。
优选絮凝剂系统加入到废水中时进行搅拌，或者絮凝剂加入到废水中以后搅拌，可以采用机械搅拌或更常用的人工搅拌该混合物，由于搅拌能够促进絮凝剂迅速扩散到废水中从而促进絮状物的形成，因此搅拌优选激烈搅拌。在依次添加絮凝剂时，在加入每一种絮凝剂成分后，优选都要进行搅拌。本发明已找到一种混合物，相对于洗涤液中存在的污垢量，即使使用少量絮凝剂，也能够特别有效且迅速地形成高强度的絮状物。
在某种程度上，所需要的絮凝剂的量取决于需净化废水中的污垢含量。通常，需要的总絮凝剂量相对于待静化水从0.05，或从0.1，或者甚至从0.5g/l到20g/l，或者低于10g/l，或者甚至低于5g/l。
如果主絮凝剂包括多价金属盐，用量通常相对于待净化水0.005到10g/l，优选用量0.1到10g/l。处理废水的标准体积可以从2到200或者从3到70或4-40升。然而，在机器中进行洗涤时，待处理废水的体积稍微多一些，比如10-100升，常常为20到70升左右，更通常为25到40升左右。
因此，针对这种废水进行处理时，尤其在使用机器时，多价阳离子盐的优选投加量通常40-100g，更好为50-120g，最好为60-100g。
当废水来自手洗步骤时，优选絮凝剂投加量0.5至20g/l，通常大于2g/l，或者大于3g/l，或者甚至大于5g/l。
可以为阳离子、阴离子或非离子的副絮凝剂的投加量优选0.001-1g/l待净化水。具体来说，该聚合体材料投加量从0.01-2.0g/l，或者甚至为0.1-0.8g/l。通常，该聚合体材料加入溶液中，例如水溶液中的重量百分浓度以水溶液重量计为0.1-10％，或者甚至为1-10％。因此，对于通常为30升左右的标准待处理废水体积，使用10-200ml或者10-100ml的1％聚合絮凝剂成分的溶液，优选为20-50ml，对于高浓度溶液，可以按比例使用相对低体积，或以低浓度用较高体积。
除了以上提到的添加絮凝剂成分外，还可以向废水中添加絮状物助洗剂。适用的絮状物助洗剂例如粘土和/或滑石粉，和/或合成沸石，天然沸石，尤其是长纤维的纤维素及其混合物。在水处理步骤中其它的视需要的添加剂是染料固结聚合物，它可以用于收集废水中存在的任何残余染料从而去除。所述添加剂还有pH调节剂，除臭剂，香料，抗菌剂，漂白剂，染料，抑泡剂。在形成絮状物期间，染料固结聚合物与其它沉淀物共沉淀，或者成为絮状物的一部分。
本发明的方法中形成的絮状物强度很大，因此在从废水中分离出絮状物时基本上不破碎。另外，形成的絮状物优选包括高比例大形絮状物，比如直径大于250微米优选大于400微米、更优选大于750微米、甚至大于1000微米的絮状物占至少60％，更优选至少80％。絮状物直径通常不大于5000微米，或者最高达2000微米。特别优选尺寸在1200到1900微米之间的絮状物重量至少占70％。在含有絮状物的废水流入筛中时，根据流过或截留在筛孔尺寸限定的筛上絮状物的比例来测量。由于大尺寸絮状物能够迅速从净水中分离出来，因此最好为大型絮状物。
絮状物的分离利用下面将要详细描述的任何常用方法，可从废水中分离出形成的絮状物。
如果希望形成的絮状物飘浮使之易于去除，除了向废水中添加用于净化的絮凝剂成分外，还要辅以产气手段。可以提供一种在形成絮状物时只简单向废水中鼓泡的产气器件。此外，可通过产气反应提供一种发泡系统，比如废水中存在的酸和碱原位进行产生二氧化碳的反应。这种酸碱反应物也可以添加到废水中，例如与絮凝系统一起加入到废水中，或者这些反应物是已经存在在废水中的。具体来说，主絮凝剂为多价金属离子，这些成分可以提供酸源。此外，可以向废水中添加酸源，比如羧酸，例如二羧酸或多羧酸。适用的例子包括苹果酸，柠檬酸，酒石酸，马来酸，戊二酸，己二酸，或琥珀酸或其混合物，碱源比如碳酸盐，碳酸氢盐，倍半碳酸盐或其混合物。通常使用碱金属碳酸盐。这些成分可以按产生气体的任何相对比例加入到废水中，它们通常以化学计量比来提供。也可以使用发泡系统保证产生的循环用净水的pH值适当。
净化水的再利用在分离出絮状物后，余下的水为能够再利用的纯净水。本发明的一个优选方面在于衣服的洗涤或清洗步骤的水循环使用。根据净化水再利用的具体用途，调节净水的pH值。最好对絮凝剂加以选择使净水具备再利用所希望的pH值，但是为了某种特殊的再利用，也可以加入pH调节剂从而产生所希望的pH值。例如，对于清洗步骤，如果打算使用织物调理剂，希望净水的pH值为酸性，小于7，通常2-7或2-6。然而，如果pH太高或太低，可以在添加织物调节剂之前分别加入酸或碱，从而产生希望的pH值。
如果再利用是作为其中准备添加织物调节剂的清洗水，清洗水中的硫酸根离子的浓度最好不要太高，从而避免织物调理剂沉淀下来。比如主絮凝剂使用低浓度的硫酸铝就可以避免这种现象发生。因此主絮凝剂最好使用不含硫酸根离子的多价阳离子，比如氯化铝、或者硫酸铝与氯化物的混合物，例如包括有重量百分比5-60％，优选15-35％，更优选20-30％的硫酸铝，和重量百分比40-95％，优选65-85％，更优选70-80％的氯化铝。由于单独使用硫酸盐会导致溶于水中的织物柔软剂的性能降低，因此与单独使用硫酸盐相比较，发现使用这种混合物是优选地。此外，也可以在添加织物调节剂之前，比如使用离子交换树脂来去除硫酸根离子。
本发明的其它好处在于可以把有用的成分带到再使用的净化水中。例如，表面活性剂的浓度可以降低大约5-20倍，通常约为10倍，带到再使用水中的表面活性剂部分有利于作为洗涤步骤再用水。另外，来自洗涤剂中的香料和/或染料可能会带入到净化水中。这种水希望作为清洗步骤再用水，具有吸引人的颜色和/或香味。因此，本发明的另一个很好的改进是，水净化方法与包括有香料的洗涤剂结合使用，该香料的香味比3，7二甲基-2，6，辛二烯-1-腈(香叶基腈)更强。这种评估是通过五人香料专家组来实现的，以重量百分比为20％香料的邻苯二甲酸二乙酯溶液与重量百分比为20％的香叶基腈溶液的香味进行比较。这种比较应该使用嗅闻条进行。使用这样一种香料产生的香味可以带入到净化水中，在衣服清洗等步骤中再利用。
在另一个优选实施方案中，香料和/或染料可以与絮凝剂一起添加，产生吸引人的香味和/或颜色，从而适用于用作清洗水。如果净化水要再使用于洗涤步骤，希望水的pH值大于7。此外，可选择絮凝剂使之自动产生pH值大于7的水，或在再利用净化水之前添加pH调节剂。可以添加任何碱，从而得到所希望的碱性pH值。
特别发现，由于再利用于洗涤步骤的水中添加絮凝剂多价金属盐，水中的高电解质浓度不利地影响洗涤液的功效。通过使用离子交换过滤器，或者最好在添加洗涤剂之前向净化水中加入金属离子螯合剂，从而解决以上问题，可以随意地利用pH调节剂使水的pH为中性到碱性从而使洗涤剂具备最好性能。
适用的螯合剂包括下面描述的水溶性和/或不溶性助洗剂，但是最好是重金属离子多价螯合剂，优选采用水溶性助洗剂和重金属多价螯合剂，尤其是后者。因为这些物质的浓度甚至极低也有效，把一定量的这些物质添加到净化水中产生至少几个ppm的浓度即可用。例如，可以加入0.005g/l到10g/l。
重金属离子多价螯合剂重金属离子多价螯合剂是本发明优选的螯合剂。这里的重金属离子多价螯合剂是指与重金属离子多价螯合的成分。这些成分也以具备钙镁螯合性能，但是优选其具有螯合重金属离子，比如铁、锰和铜，或作为絮凝剂加入的任何其它金属离子的能力。
这里适用的重金属离子多价螯合剂包括有机膦酸盐，比如胺亚烷基聚(亚烷基膦酸盐)，碱金属的乙烷1-羟基二膦酸盐和次氮基三亚甲基膦酸盐。例如包括二亚乙基三胺五(亚甲基膦酸盐)，乙二胺三(亚甲基膦酸盐)，六亚甲基二胺四(亚甲基膦酸盐)和羟亚乙基1，1二膦酸盐，1，1羟乙烷二膦酸和1，1羟乙烷二亚甲基膦酸。
这里优选适用的重金属离子多价螯合剂包括次氮基三乙酸和聚氨基羧酸，比如乙二胺四乙酸，乙二胺丁二酸，乙二胺戊二酸，2-羟基丙二胺丁二酸或者它们的盐。
这里适用的其它重金属离子多价螯合剂包括EP-A-317,542和EP-A-399,133中描述的亚氨基二乙酸的衍生物，例如2-羟乙基二乙酸或者丙三基亚氨基二乙酸。EP-A-516,102中描述的亚氨基二乙酸-N-2-羟丙基磺酸和天冬氨酸N-羧甲基N-2-羟丙基-3-磺酸多价螯合剂也适用于本发明。EP-A-509,382中描述的β-丙氨酸-N，N’-二乙酸，天冬氨酸-N，N’-二乙酸，天冬氨酸-N-单乙酸和亚氨基丁二酸多价螯合剂也适用于本发明。EP-A-476,257描述了适用的氨基多价螯合剂。EP-A-510,331描述了由胶原蛋白，角蛋白或酪蛋白衍生出来的多价螯合剂。EP-A-528,859描述了适用的烷基亚氨基二乙酸螯合剂。吡啶二羧酸和2-膦酰基丁烷-1，2，4-三羧酸也适用。这里适用的还有甘氨酰胺-N-，N’-丁二酸(GADS)，乙二胺-N-N’-戊二酸(EDDG)和2-羟基丙二胺-N-N’-丁二酸(HPDDS)。
尤其优选的是二乙三胺五乙酸，乙二胺-N-N’-丁二酸(EDDS)和1，1羟乙烷二膦酸或其碱金属，碱土金属，氨或取代的氨盐，或其混合物。
水净化组合物本发明包括一种使水净化再利用的适于家庭使用的水净化试剂包，该试剂包包括至少一个单位剂量的絮凝剂，一个单位剂量包括0.03-250g絮凝剂，优选0.05到100g絮凝剂。如上所述，絮凝剂优选包括主絮凝剂和副絮凝剂，因此优选的试剂包包括用于上述方法中的主絮凝剂和副絮凝剂，絮凝剂最好分开，可以同时或者依次投放。本发明特别优选的试剂包，絮凝剂分成两个单独的单位剂量，包括第一单位剂量和第二单位剂量，第一单位剂量包括10-200g主絮凝剂多价金属离子，或0.03-5g含PEI的絮凝剂，第二单位剂量包括0.01-20g的副絮凝剂，优选0.01到10g，更优选0.01到5g。
单位剂量内还可以包括其它的物质，比如粘合剂，填料，处理助剂，溶剂和/或崩解剂。单位剂量还可以包括如上所述的冒泡系统，它可以产生气体加快形成的絮状物飘浮，另外可作为单位剂型的崩解剂保证絮凝剂快速释放入废水中这样的双重功能。其它适用的崩解剂是常用于制药和片剂技术中的物质，比如EP711828A，EP488484A和EP522766A中所述的崩解剂。
水净化剂包还可以包含如上所述的单位剂量的pH调节剂和/或螯合剂，这种情况下希望净化水在衣服洗涤步骤中再利用。
本发明还包括含有水净化组合物，以及另外用于去除形成的絮状物的器件的水净化剂包，所述器件比如一个或多个过滤器或者用于从处理的废水中收集和去除絮状物的高比表面积器具。
分离絮状物通过任何常用的方法都可以从废水中分离出本发明的方法中形成的絮状物。例如，尤其在絮状物飘浮的地方，使用长柄杓或勺子等器具从废水表面撇去或去除絮状物，从而得以去除。此外，在絮状物沉降或飘浮的地方，从絮状物的上面或者下面利用虹吸管抽出或倾泻/滗析出清水直到清水中开始带出絮状物为止。含有絮状物的废水可以作为废弃物处理掉。此外，通过在含有絮状物的废水中以高比表面积器具搅动，从而去除絮状物，比如截留絮状物然后能够得以去除的毛刷。可以把毛刷设计成带电荷或具有其它表面特性，比如粘性，从而其表面吸引絮状物。然后干燥该毛刷，干燥后絮状物便容易去除。此外，通过过滤去除絮状物，可以使含有絮状物的水流过位于处理容器的出水端的过滤器，或者在洗涤容器的上面提供一个由过滤器构成的可密封且可移动的罩或框架，从而使水从洗涤容器通过过滤器倾泻出，或者过滤器为一“罩”，放置在容器的进水端，通过该罩将净水注入容器中储存或者立即再利用。甚至可以拉动过滤器通过含絮凝剂的水，从而捕获形成的絮状物。适用的过滤器包括由任何合适筛孔组成的过滤器。筛孔不能太小以免使过滤速度太慢，使絮状物阻塞过滤器。同样地，过滤器的筛孔不能太大，免使大量絮状物流过网眼。适用的材料包括纸，织物，金属，含有泡沫材料的聚合材料(已经发现标准孔径的聚氨酯泡沫特别有用)，或者矿物质，比如多孔石子。优选的过滤器至少部分是有挠性的，从而使过滤器可容易地安装到洗衣机或其它的处理容器中。
过滤器可以再利用并且在过滤间歇进行清洗，例如可以在干燥后通过清洗、或刮除、或其它物理去除法来相对容易地从再利用过滤器中(比如金属或者塑料过滤器或织物过滤器或者毛刷，)去除絮状物。此外，过滤器可以是一次性的，从而在进行一次或多次过滤后使用新过滤器。
本发明的另一方面，提供一个进行家庭洗涤过程的洗涤容器，来自洗涤过程的洗涤和/或清洗步骤的废水在该洗涤容器中去除颗粒固体从而得以净化，洗涤容器包括内层和外层，第一层形成连贯表面，洗涤过程中用于洗涤的水处于该洗涤容器中，第二层为滤网，在过滤颗粒固体的同时使水流过该层。
在洗涤容器包括一次性过滤器时，过滤器应容易移出替换掉，例如在洗涤容器的底部或在独立的过滤容器中备有一卷过滤材料，在过滤期间需要更换滤材时，能够拉开漏出一段新过滤材料。
附图本发明的优选实施方案如

图1所示，该图表示容器的截面图。在本发明的这一实施方案中，内层有滤网。内层1贴紧外层2的里面，内层中设置有滤网3。
图2为图1的A-A放大截面图。可以看出，滤网3设置在内层1中，根据本发明的优选一方面，设置一个可移动的密封体4，在洗涤过程中使用，使洗涤或清洗水不接触滤网3。洗涤过程结束时通过拉开放松部件5，移去可移动密封体4。可移动密封体由易变形或易弯曲并且可贴紧滤网安装的弹性材料制成，在水流过滤网的过滤步骤中，滤网曝露出来从而使固体颗粒截留在滤网上。
图3为另一个实施方案的截面图，A-A处，滤网3设置在内层1中，可移动密封体4设置在滤网上，使用放松部件5可以移动密封体4。优选图2所示实施方案，因为本领域技术人员很容易看出，放松部件5与向上延伸的突椽6相配，能够阻止水与高凸的突椽6下方的滤网接触，从而避免不完全过滤。然而，余下的水能够与颗粒固体一起弃去，因此这样一个实施方案仍然很适用。
在图1到3所示的实施方案中，洗涤过程结束时，移动可移动密封体4，露出滤网废水从中漏出，举起内层1与外层2分开并且保持住，从而使水流过滤网3并且进入容器2，同时颗粒固体截留在滤网3上。然后已去除颗粒固体的净化水在外层2中再使用。
本发明的另一实施方案如图5所示。在这个实施方案中，外层设置有滤网3，内层9有一带盖8的孔，盖可以使内层形成连贯表面，从而在洗涤过程中使洗涤水容纳在洗涤容器中，但是移去盖打开孔时，净化水能够流过滤网3从而在滤网3上捕获颗粒固体。
从上面实施例可以看出，滤网不一定扩展到整个内表面或外表面，但这样一个实施方案也在本发明的范围之内。
可以由任何可移动的密封件(比如塞，或紧密盖，或能够打开和关闭的分段隔板)设置出口孔8。
通常，滤网仅扩展到内表面或外表面的一部分。但是在图6中可以看出，滤网本身构成整个外表面。
滤网通常由聚合材料制成，比如聚乙烯或者聚丙烯，此外，滤网可以由任何截留颗粒固体的同时能够使水流过的适用材料制成。滤网的孔应该足够小，从而在不阻碍水流的同时捕获固体，滤网孔也不该太大，以免导致过滤的颗粒固体流过滤网。通常，滤网孔为10-300微米，优选100-250微米。制成滤网的其它材料为金属或任何其它材料。如果滤网本身由弹性材料制成，向固体载体中混入网状织物，可以起到强化作用，例如图4所示，轮缘11和轮辐12由任何坚固材料，比如聚合材料制成，滤网13可以由尼龙或任何其它弹性网状材料等构成。
可以看出，本发明的水容器的实施方案在各个方面都适用于本发明的水净化法使用，由此向废水中添加絮凝剂系统以及任选的其它添加剂使固粒物絮状。
实施例例1在30升水中洗涤脏衣服，投加标准剂量的市售以磷酸盐为基础的洗衣洗涤剂组合物，洗涤水中的洗涤剂浓度为2500ppm。
在完成洗涤过程后，洗涤剂泡沫已消失，水中的污垢浓度为4g/l，污垢浓度是在120℃下在干燥炉中将试样进行干燥而测定的。向30升废水中添加70g Al2(SO4)3.16H2O和AlCl3.6H2O的混合物，该混合物的重量比为30∶70。在轻轻搅动10秒后，添加1wt％Polymin KP97(BASF的商品名)溶液30ml，同时轻轻地搅拌90秒。形成大型絮状物。然后从水容器中排出含有絮状物的废水通过聚亚氨酯泡沫盘，泡沫盘捕获絮状物并且使清水迅速透过泡沫，从而收集起来再利用。产生的净化水的pH值约为4，外观清澈，适于再利用作为清洗液。将该水再利用于衣服清洗步骤，在该步骤，加入了制造商推荐剂量的市售织物柔软剂。例2将市场购买到的以磷酸盐为基础的洗涤剂组合物溶解在5升水中，洗涤水中的洗涤剂浓度为5600ppm。水中加入可以在脏衣服上发现的一般污垢混合物，浓度相当于2500ppm，从而产生废水溶液。
向该5升废水中，添加絮凝剂系统，该絮凝剂系统包括22.5g的六水合氯化铝，7.5g的十六水合硫酸铝(氯化铝与硫酸铝的重量比为3∶1)，以及0.375g的MagnaflocTM155。再添加11.5g的碳酸钠。所有这些添加剂以颗粒形式同时添加。在强有力的搅拌后形成絮状物。发现冒泡现象，产生的絮状物聚集在水表面。添加絮凝剂系统之前的废水看起来浑浊。然后使含有絮状物的废水流过150微米的过滤器，过滤器捕获絮状物并且使清水迅速透过过滤器，收集起来再利用。产生的净化水的pH值约为6，外观清澈，适于再利用在家庭洗涤过程的洗涤步骤中。例3在5升水中，溶解标准剂量的以磷酸盐为基础的洗涤剂组合物，大约含有以下成分烷基苯磺酸钠 20wt％三聚磷酸钠30wt％碳酸钠15wt％硫酸钠15wt％硅酸钠10wt％过硼酸钠(一水或四水合物) 2.5wt％泡沫抑制剂1wt％Magnafloc 1.6wt％香料，水及其它补足到100wt％洗涤水中的洗涤剂浓度为2500ppm。向洗涤水中分散入2.5g/l或2500ppm的典型污垢，产生废水。向5升废水中，加入主絮凝剂，主絮凝剂包括11.25g的六水合氯化铝和3.75g的十六水合硫酸铝(氯化铝与硫酸铝的重量比为3∶1)。还要添加5.5g的碳酸钠。所有这些添加剂以颗粒形式同时添加。在强有力的搅拌后形成絮状物。发现冒泡现象，产生的絮状物聚集在水表面。利用虹吸管从絮状物下面抽取清水或者通过滤网过滤把清水与絮状物分离开，把清水收集起来再利用。此外，利用聚亚氨酯泡沫盘排出溶液，泡沫盘捕获絮状物并且使清水迅速透过泡沫，从而收集清水再利用。在这个实施例中，利用150微米的过滤器过滤，从而把絮状物与清水分离出来。产生的净水外观清澈，适于再利用在家庭洗涤过程的洗涤步骤或清洗步骤。
权利要求
1.一种处理家庭洗涤过程废水的方法，包括把洗涤物品与洗涤和/或清洗步骤含有机和/或无机污垢以及合成洗涤剂的废水分开，使废水与絮凝剂系统接触，从而形成絮状物，所述絮凝剂系统包含选自多价阳离子和聚乙烯亚胺或其混合物的主絮凝剂和选自阴离子和非离子聚电解质和其混合物的副絮凝剂，把絮状物从废水中分离出来，产生净化水，并将该净化水再利用。
2.一种处理家庭洗涤过程废水的方法，包括把洗涤物品与洗涤和/或清洗步骤含有机和/或无机污垢以及合成洗涤剂的废水分开，使废水与絮凝剂系统接触，所述絮凝剂系统包含选自多价阳离子和聚乙烯胺或其混合物的主絮凝剂和选自阳离子聚电解质和其混合物的副絮凝剂，并将该净化水再利用。
3.如权利要求1或2所述的方法，其中废水中还添加碱源pH调节剂。
4.如权利要求3所述的方法，其中pH调节剂为碳酸盐或任何其它缓冲盐。
5.如权利要求3或4所述的方法，其中至少主絮凝剂是在加入碱源之前加入到废水中的。
6.如权利要求5所述的方法，其中主絮凝剂和副絮凝剂和碱源同时计量加入到废水中，并且碱源是比主絮凝剂溶解较慢的形态。
7.如前述权利要求任一项的方法，其中废水中除了添加絮凝剂系统外，还要加入酸源pH调节剂。
8.如权利要求7所述的方法，其中酸源同时或先于主絮凝剂加入到废水中。
9.如权利要求8所述的方法，其中在第一接触步骤中，废水与主絮凝剂接触，并且搅拌，从而絮状物开始形成，在第二接触步骤中，废水与副絮凝剂接触。
10.如前述任何一项权利要求所述的方法，其中家庭洗涤过程为洗衣过程。
11.如前述任何一项权利要求所述的方法，其中絮凝剂系统是能够产生飘浮絮状物的系统。
12.如前述任何一项权利要求所述的方法，其中包括提供在废水中产生/释放气体的起泡系统。
13.如前述任何一项权利要求所述的方法，其中主絮凝剂和副絮凝剂与废水按顺序接触。
14.如前述任何一项权利要求所述的方法，其中净化水再利用于另一个洗衣过程步骤，洗涤或清洗均可。
15.如前述任何一项权利要求所述的方法，其中在再利用之前，于净化水中加入螯合剂，使之螯合絮凝剂中的金属离子。
16.如权利要求1至15中任何一项所述的方法，其中通过把过滤器或滤网从含有絮状物的水中提起，从而把絮状物从废水中分离出来。
17.一种家庭使用的净化水的组合物，包括絮凝剂，所述絮凝剂包括选自多价金属阳离子和/或聚乙烯亚胺的主絮凝剂和包括阴离子，非离子或阳离子聚电解质或其混合物的副絮凝剂。
18.一种家庭使用的水净化试剂包，包括至少一个单位剂量絮凝剂，或者包括提供含0.03-250g絮凝剂的至少一个单位剂量的器件。
19.如权利要求18所述的水净化试剂包，包括第一单位剂量，该第一单位剂量含选自多价金属阳离子或聚乙烯亚胺或其混合物的主絮凝剂，和包括第二单位剂量，该第二单位剂量含选自阴离子，非离子或阳离子聚电解质或其混合物的副絮凝剂。
20.如权利要求18或19所述的水净化试剂包，包括主絮凝剂和含阴离子和/或非离子絮凝剂的副絮凝剂，以及还包括碱源。
21.如权利要求18至20中任何一项所述的水净化试剂包，所用主絮凝剂和碱源的形态使其在处理废水中的溶解速度要比主絮凝剂慢。
22.如权利要求18至21中任何一项所述的水净化试剂包，其中主和副絮凝剂和碱源都是颗粒形态，但碱源以溶解总速率比主絮凝剂慢的形态提供。
23.一种进行家庭洗涤过程的洗涤容器，其中通过去除颗粒固体，而净化来自洗涤过程中洗涤和/或清洗步骤的废水，所述洗涤容器包括内层(1)和外层(2)，所述第一层形成连贯表面，从而在洗涤过程中洗涤水可容纳在该洗涤容器中，所述第二层设置有能够使水流过同时截留颗粒固体的滤网(3)。
24.如权利要求23所述的洗涤容器，其中内层设置有滤网。
25.如权利要求23或24所述的洗涤容器，其中还提供可移动的密封体，将其在洗涤过程中使用时，该可移动密封体基本上阻止水与滤网接触，直到洗涤过程结束。
26.如权利要求23或25所述的洗涤容器，其中外层设置有滤网，而内层包括可关闭的流出孔，在洗涤过程期间该孔关闭，洗涤过程结束时打开该孔能使水流出外层。
27.一种洗涤剂组合物，包括副絮凝剂，该副絮凝剂是完成洗涤步骤后足以促进絮凝作用之量的聚电解质。
28.如权利要求27所述的洗涤剂组合物，所述副絮凝剂包括高分子量的聚丙烯酰胺。
全文摘要
一种净化家庭洗衣过程的废水并将其再利用的方法,优选再利用于洗涤或清洗步骤。该方法使用絮凝剂形成絮状物,并且分离出来,从而去除污垢。本发明还涉及水净化组合物,它包括可同时添加或按顺序加入的主和副絮凝剂,本发明还涉及提供单位剂量絮凝剂的试剂包,用于从处理水中分离出絮状物的装置,以及含有絮凝剂的洗涤剂组合物。
文档编号C02F1/52GK1331659SQ99812909
公开日2002年1月16日 申请日期1999年11月5日 优先权日1998年11月7日
发明者J·韦弗斯, J·I·德维勒, T·J·M·范豪维尔梅伦, M·托盖, P·F·索特尔, L·G·范万特赫姆 申请人:宝洁公司