吸附器以及氧化铁吸附剂制造技术

本发明专利技术涉及一种过滤装置，装有由高比表面积的氧化铁和／或羟基氧化铁微细粒子组成的颗粒。本发明专利技术还涉及所述颗粒的制备方法以及在过滤装置中的用途。（*该技术在2021年保护过期，可自由使用*）

【技术实现步骤摘要】

本专利技术涉及一种需处理的液体从中通过的吸附器，具体是填充有造粒的或粉碎的不溶于水的固体吸附剂，尤其是羟基氧化铁(iron(oxy)hydroxide)的过滤吸附器，用来从饮用水中除去砷或重金属。这种装置例如可以装接在家中的卫生和饮用水源。本专利技术还涉及制备填充在本专利技术过滤装置中的羟基氧化铁吸附剂的方法。国家科学院的研究于1999年证实了饮用水中的砷会引起膀胱癌、肺癌和皮肤癌。在井水、自来水或饮用水被砷或其它重金属污染的地区通常遇到的一个问题，是附近没有适用于能连续除去污染物的饮用水处理厂或适合设备。众所周知，用于净化液体(特别是污染的水)的滤筒中可含有吸附剂，已知有许多不同的实例。为了从水中分离出固体物质，例如安装在合适的壳体内的以薄膜滤筒可以使用。Brita Wasser-Filter-System GmbH公司揭示了用于处理液体的滤筒和装置(DE-A19905601、DE-A 19915829、DE-A 19814008、DE-A 19615102、DE-A 4304536和US-A6099728)。这些装置特别适用于在使用饮用水之前，在家用饮水器中使饮用水完全或部分脱盐。US-A 4,064,876公开了一种制成滤筒的过滤装置，它有一个在聚酯型聚氨酯泡沫材料层和玻璃纤维层之间的活性炭颗粒层。DE-A 19816871(Sartorius)描述了一种用于从流体中除去污染物的过滤装置。RU-A 2027676描述了一种与住宅自来水龙头连接的装有饮用水净化吸附剂的滤筒。HU-A 00209500描述了一种用于从水中除去放射性物质和重金属的滤筒。这种滤筒填充了离子交换材料、活性炭、滤砂、沸石、氧化铝和赤泥的混合物。吸附筒中通常填充有活性炭或离子交换树脂。然而，活性炭的缺点是不能将水中的砷盐和重金属盐清除到足够的程度，这是因为活性炭的吸附能力低，且会影响吸附器芯子的使用寿命。离子交换树脂的缺点是其结合水溶液中离子的选择性很差，经常在吸附中发生竞争反应。离子交换剂的另一个缺点是其吸附容量与水的pH密切相关，因此需要大量化学试剂来调节水的pH，当在家庭中使用吸附筒时，这是不实用的。接触剂和吸附剂颗粒，包括那些基于氧化铁和/或羟基氧化铁的接触剂和吸附剂颗粒，已经见诸报道。它们主要用于通常在要处理的介质流经塔状或柱状装置中进行的连续过程中。在上述颗粒的内外表面上发生化学或物理反应或吸附过程。为此目的，不能使用粉状材料，因为它们会在介质流动的方向上发生聚集，结果增加了对流动的阻碍，直至堵塞装置。如果用反洗的方法清洗装置(见下文)，大量的粉末就会被冲出来、流失掉或导致废水的严重污染。然而，流动介质也对会颗粒施加力，导致颗粒的磨损和/或运动，甚至剧烈的搅拌。结果颗粒间相互碰撞，最终出现不希望出现的磨损。而且这也会导致接触剂或吸附剂物质的流失，以及被处理介质的污染。净化气体时，吸附剂用于吸附器中，从废气中吸附不需要的成分，如硫化氢、硫醇、氢氰酸、其它的磷化合物、砷化合物、锑化合物、硫化合物、硒化合物、碲化合物、氰化合物和重金属化合物，也可以吸附HF、HCl、H2S、SOx、NOx之类的气体。例如，在US-A5,110,330中描述了干燥气体用的滤筒。也可以从废油和其它受了污染的有机溶剂中除去磷化合物、砷化合物、锑化合物、硒化合物、碲化合物、氰化合物和重金属化合物。以氧化铁和/或羟基氢氧化铁为基的接触剂颗粒和吸附剂颗粒也用来对气相或液相中的化学反应进行催化。已知有不同类型的方法用吸附剂从水体系中除去微量物质和污染物。DE-A 3800873描述了一种基于多孔材料(如粒度细到中等的疏水化白垩)的吸附剂，用来从水中除去污染物。DE-A 3703169揭示了一种处理天然水用的过滤剂物质团粒的制备方法。吸附剂的制造方法是在流化床中将加入白云石粉的高岭土水悬浮液进行造粒，然后在900-950℃进行煅烧。DE-A 4034417公开了一种制备和使用高活性物质用于净化废气和废水的方法。该专利申请描述了Ca(OH)2与粘土、石粉、飞尘和飞灰的混合物。这种混合物可制成表面积约为200米2/克的多孔材料。用于这种目的的所述各种方法和吸附剂有一个共同的缺点，是对选择吸附需净化介质中各成分起作用的吸附剂各组分即实际的吸附剂必须要有大量添加剂来形成颗粒。结果，需除去的水污染物的吸附容量明显下降。而且，处理这种材料的后续操作会成为问题，因为用作粘合剂的外加材料必须还要先除去。DE-A 4214487描述一种从水中除去杂质的方法和反应器。水流水平地通过一个漏斗形反应器，在该反应器中，絮状微细氢氧化铁用作水中杂质的吸附剂。此方法的缺点是使用絮状的氢氧化铁，而由于水与氢氧化铁之间的密度差较小，所以该反应器只能在很低流速下进行操作，所以存在可能已载有污染物的吸附剂与水一起排出反应器的危险。JP-A 55132633描述了一种可用作砷吸附剂的赤泥颗粒，它是铝生产的副产物。这种赤泥由Fe2O3、Al2O3和SiO2组成。该专利中没有报道这种颗粒的稳定性和造粒方法。这种吸附剂的另一个缺点是此产品组成的稳定性、其获得来源不确定，并且处理的饮用水可能被铝污染。由于铝被疑为会促使Alzheimer疾病的发展，应特别避免被铝污染。DE-A19826186描述了一种含氢氧化铁的吸附剂的制备方法。以水可分散的方式将一种聚合物水分散液混合到氢氧化铁中，然后干燥成固态，之后将此固态材料机械粉碎成要求的形状和/或尺寸，或者如果适当的话，将此悬浮混合液在预干燥后，机械成形然后最终干燥达到固态。结果制得氢氧化铁牢固地嵌在聚合物中的材料。据称该材料对废水或废气中存在的污染物具有高的结合能力。该方法的一个缺点是使用有机粘合剂，该粘合剂会因沥滤和/或磨损而污染到处理的水中。另外，又不能确保吸附剂混合物长时间使用的稳定性。有机粘合剂还可作为细菌和其它微生物的营养介质，因此，存在该吸附剂与微生物接触时微生物会繁殖而污染水的危险。原则上，存在生产吸附剂所需的不同类型有机助剂，对于操作、再循环或进一步处理使用过的吸附剂都是不利，因为利用纯物质比利用混合物问题少。例如，所用的聚合物粘合剂在进一步处理氧化铁基吸附材料供给混凝土上色的颜料的过程中是不利的，因为这些粘合剂会妨碍颜料在液态混凝土中的分散。DE-A 4320003描述了用胶状氢氧化铁或氢氧化铁团粒从地下水中除去溶解砷的方法。为了能使用微细氢氧化铁(III)悬浮液产品，该专利中建议将氢氧化铁悬浮液送入填有内或外孔隙率都高的颗粒材料或其它载体的固定床过滤器中。这种方法的缺点是“基底+氢氧化铁”的吸附剂仅能达到低的比负载能力。另外，由于在基底和氢氧化铁之间只有弱的结合力，所以在以后它用来处理含砷水时，存在排出氢氧化铁或砷酸铁的危险。另外，该专利提到用氢氧化铁团粒作为固定床反应器中的吸附剂材料。所述氢氧化铁团粒的制备方法，是在零下5℃的温度中和酸性铁(III)盐溶液，然后冷冻调理(冷冻干燥)得到的氢氧化铁。此制备方法能耗高，并会产生受大量盐污染的废水。此外，该制备方法最后只能得到非常细的颗粒，机械稳定性又低。在用于固定床反应器的情况下，颗粒尺寸范围在操作过程中由于团粒的机械磨损而减小，这又转而引起负载或未负载吸附剂的细团粒从反应器中本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种流体介质能够流过以从流体除去其污染物的过滤装置，它包括一个滤筒壳体（４），该滤筒壳体由具有居中的进口管（６）、在相对两个端部的平型过滤层（３）、（１０）、确保需净化流体流入进口（１）和出口管（１２）的盖以及底部部件（９）的容器构成，其特征在于所述滤筒壳体（４）中有微细粒子的氧化铁和／或羟基氧化铁组成的团粒床层，所述微细氧化铁和／或羟基氧化铁的ＢＥＴ比表面积为５０－５００米↑［２］／克，较好为８０－２００米↑［２］／克；如果合适的话，所述团粒可含有ＢＥＴ比表面积低于上述范围的氧化铁颜料，这些氧化铁颜料的含量最多可以大到使团粒的强度相对于流动介质的力来说足够高，使流动介质对团粒的作用应力不会引起团粒材料发生不好的磨损，这样，按照需要，需净化的流体流经进口（１）、进口管（６）、筛篮（７）、底部空间（９）中的过滤材料（８）、下部的玻璃料烧结板（１０），之后通过接触室（４）内的吸附剂材料（５）、上部的玻璃料烧结板（３）和有过滤材料（２）的盖子空间，然后通过出口、出口管（１２）排出。

【技术特征摘要】
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【专利技术属性】
技术研发人员：A施莱格尔，P贝利，J基施克维茨，K罗博克，
申请(专利权)人：拜尔公司，
类型：发明
国别省市：DE[德国]