可透多孔复合材料的利记博彩app
【专利说明】
[0001 ] 本申请是申请号为201080044423.3、申请日为2010年8月4日、发明名称为"可透多 孔复合材料"的申请的分案申请。
技术领域
[0002] 本发明涉及含有铁粒子和至少一种功能成分的复合材料。所述功能成分的粒子良 好地分布在可透多孔铁体中。本发明还涉及制造该复合材料的方法和该复合材料用于净化 流体的用途。可以使用粉末冶金法将该复合材料制成粉末形式、丸粒形式和各种其它形式。
【背景技术】
[0003] 在水进入饮用水系统或释放到容器中之前，必须将各种水源中的有毒无机/有机 物质减少至管制水平以下。
[0004] 硝酸根(N〇r)是在大量进行农业活动的地区的地下水中发现的最常见的无机污染 物。硝酸根通常来自农业和园艺中用于为植物和灌木提供营养素的肥料。
[0005] 可由这些活动生成的其它污染物是磷酸根(P043-)和痕量农药，例如莠去津。肥料 的积聚是一个问题，因为它们可穿过土壤并污染地下水系统。浅水井和深水井都会被影响。
[0006] 由天然来源或由工业或农业活动生成有毒金属，例如砷(As)、铬(Cr)(其氧化态+6 (CrVI)被认为最有害）、铅(Pb)、汞(Hg)、镉(Cd)、硒(Se)等、其它物质(例如氯化烃)和有时作 为总有机碳(T0C)测量的其它有机物质。
[0007] 为了达到饮用水中可接受的污染物水平，目前使用几种方法。
[0008] 反渗透基于渗透工艺。这涉及水从膜一侧选择性地移向另一侧。反渗透的主要缺 点是生成的大量污染废水，其可高达引入水的50至90%。随时间经过，由于铁、盐和细菌积 聚在膜表面上，发生膜孔隙的堵塞。这不仅影响反渗透系统的性能，还会造成水的细菌污 染。这种技术也非常耗能。
[0009] 也使用蒸馏法。硝酸盐和其它矿物质富集在煮沸锅中。这种方法的缺点包括消耗 的能量(为使水沸腾）、有限能力和经常维护。
[001 0]离子交换法经由珠状球形树脂材料(离子交换树脂)过滤水。水中的离子与固定在 珠上的其它离子交换。两种最常见的离子交换法是软化和去离子。离子交换技术还生成有 害的含盐废水，其需要沉积。去离子(DI)系统有效除去离子，但它们不有效除去大多数有机 物或微生物。微生物可附着到树脂上，为快速细菌生长和然后的热原生成提供培养基。这种 技术具有低初始投资但高的长期运行成本。
[0011]美国专利公开NO.2007/0241063A1描述了用含有铁、碳和氧的铁粉颗粒处理被挥 发性有机化合物污染的水的方法。在US2007/0241063A1中在雾化过程中将碳添加到铁粉颗 粒上，并且不施以任何混合工艺。这在粉末冶金领域中常被称作"预合金"法。
[0012]美国专利No. 5534154描述了处理污染水的程序，其中使含有溶解的污染物的水经 过包含与金属粒子物理混合的吸附材料粒子的可透处理材料体。该专利中提到的铁金属粒 子是通常为固体颗粒形式的铁填充料。该程序要求负Eh电压，这又要求除氧。
[0013] US6827757描述了具有0.05-10微米的极小平均粒度的磁铁矿-铁基复合材料。
[0014] EP1273371A2描述了一种铁粉，其适合通过在包含铁粉粒子和无机化合物的介质 中将卤代烃脱卤来修复所选介质。所述无机化合物应具有非常低的电阻率，优选选自Ca、 Ti、V和Cr。所述无机化合物应存在于各粒子的至少一部分表面上。
[0015] 发明概述
[0016] 本发明的一个目的是提供包含铁体的可透多孔复合材料，其适合流体、尤其是液 体(例如水）的污染物净化。该复合材料可用于流体处理，例如饮用水处理，废水处理，例如 城市和工业废水处理，以及用于土壤修复。该可透多孔复合材料还具有良好地分布和锁定 在铁体孔隙中的游离形式的功能成分。术语"锁定"是指使功能成分粒子附着到铁体上以致 它们在净化过程中不会被流体从该铁体上除去的效果。本发明的另一目的是提供制造铁基 复合材料的方法。
[0017] 本发明的另一目的是提供净化液体(例如水）中的污染物而不生成有害废品的方 法。
[0018] 本发明的另一优选目的是提供用于减少水中、尤其是要用作饮用水的水中的硝酸 盐的产品和方法。
[0019] 本发明涉及用于处理被污染流体的多孔和可透复合材料，其特征在于所述复合材 料包含铁粒子体和0.01-10重量％的分布和锁定在铁体的孔隙和空穴中的至少一种功能成 分。当处在原始状态或者铁粒子已被形成为不同形状(铁体)时，铁粒子体应被解释为粒子 体。
[0020] 可透多孔复合材料包含0.01重量％-10重量％的至少一种功能成分，该功能成分 优选选自由含碳化合物、含钙化合物、含钠化合物、含铁化合物、含钛化合物和含铝化合物 组成的组;优选地，所述含碳化合物选自石墨、活性炭(AC)和焦炭;所述含铁化合物选自硫 酸铁或硫酸亚铁、铁氧化物和铁氢氧化物;所述含钛化合物是二氧化钛;且所述含铝化合物 选自氧化铝、活性氧化铝和硅酸铝，例如沸石;所述含钠化合物是苏打;所述含钙化合物是 石灰；优选地，所述功能成分选自石墨、活性炭、焦炭、活性氧化铝和沸石的组，最优选选自 石墨、活性炭、焦炭的组。任选地，可根据要处理的污染物选择在提到的类别外的其它功能 成分。所有功能成分应锁定和良好地分布在可透多孔铁体中。
[0021] 本发明还涉及制造例如用于水处理的可透多孔复合材料的方法。可以使用普通粉 末冶金技术将所述复合材料制成各种形状，例如粉末、碎肩、薄片、块或丸粒。
[0022] 制造用于处理被污染流体的多孔和可透复合材料的方法，包括下述步骤:将代表 铁体的铁粒子与以0.01-10重量％的量存在的至少一种功能成分机械混合，直至该功能成 分通过机械力分布到铁体中并被锁定;任选地，在惰性或还原气氛中在300至1200°C的温度 热处理含或不含所述至少一种功能成分的铁体;任选地，将含或不含所述至少一种功能成 分的铁体压制成具有等于或低于7.0克/立方厘米的生坯密度的压实体;和/或任选地，筛分 含或不含所述至少一种功能成分的所述铁体，其中所述步骤可以以任选次序进行。
[0023] 本发明还涉及根据任何前述权利要求的可透多孔复合材料用于降低流体中的污 染物含量的用途，其中使所述流体穿过该可透复合材料。所述流体可以是含水流体，优选地 下水、河水、工业废水、市政废水和/或地表水。所述流体可以在根据本发明的净化处理后用 作饮用水。所述污染物可选自由硝酸盐、亚硝酸盐、重金属、例如4 8、？13、取、0(1、36、(>和六价 Cr、其它有毒无机物质和有毒有机化合物组成的组;或其组合;优选硝酸盐和/或亚硝酸盐。 [0024]发明详述
[0025]本发明的可透和多孔复合材料包含多孔铁和按重量计0.01-10 %、优选0.05-8 %、 优选0.1-5 %的至少一种功能成分的混合物，所述功能成分可选自焦炭、石墨、活性炭、铁氧 化物、铁氢氧化物、二氧化钛、氧化铝、活性氧化铝、沸石、石灰、苏打、硫酸铁或硫酸亚铁，优 选选自焦炭、石墨、活性炭、活性氧化铝和沸石的组。根据该可透多孔铁的孔隙和空穴尺寸， 所述功能成分在本发明的一些实施方案中可具有小于20微米、优选小于10微米的粒度，在 另一些实施方案中该功能成分的粒度可以小于10微米，优选小于5微米。其粒度高于大约 0.02微米。
[0026]本文中公开的词语"可透"的使用应被解释为复合材料或铁粉或体被构造成其被 渗透或穿透，尤其被液体或气体渗透或穿透。本文中公开的词语"多孔"的使用应被解释为 复合材料或铁粉或体被构造为其允许气体或液体通过孔隙或间隙。因此，本发明的可透和 多孔复合材料包含位于该复合材料的孔隙和空穴内的所述至少一种功能成分。该复合材料 的铁部分，铁体，可以由本身多孔的铁粉或铁粒子制成。或者，使用铁粉或粒子的压实和/或 热和任选筛分的制备铁体，多孔和可透铁结构。
[0027]将该铁粒子或粉末与功能成分混合，产生本发明的复合材料。也可以先将铁粉与 功能成分混合，然后压实和/或热处理，任选地之后筛分至所需尺寸。或者，可以在将铁粉与 功能成分混合之前将铁粉压实和/或热处理，任选地之后筛分至所需尺寸。
[0028]所有功能成分应锁定和良好地分布在可透多孔铁体或铁结构中。该功能成分为游 离