CN114585437A - 用于在水处理中去除污染金属的多孔铝硅酸盐组合物 - Google Patents
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Abstract
本发明技术提供了一种吸附材料，所述吸附材料包含硅酸盐组合物，其中所述硅酸盐组合物包含结晶相；其中所述硅酸盐组合物可以具有互连多孔支架，对于直径为约
的孔，所述互连多孔支架的总汞(Hg)孔体积为约0.005cc/g到约0.25cc/g，并且对于直径为约
的孔，所述互连多孔支架的总氮(N)孔体积为约0.02cc/g到约0.1cc/g。
Description
相关申请的交叉引用
本申请要求于2019年11月4日提交的美国临时申请第62/930,133号的优先权的权益，所述美国临时申请的整个内容通过引用并入本文。
技术领域
本发明技术总体上涉及用于在水处理中去除金属污染物的材料。更具体地，所述技术涉及包含多孔硅酸铝组合物的吸附材料，以及制备和使用此类吸附材料的方法。
发明内容
在一个方面，本发明技术提供了一种包含硅酸盐组合物的吸附材料，其中按所述硅酸盐组合物的总重量计，所述硅酸盐组合物包含约5重量％到约95重量％的结晶相；其中所述硅酸盐组合物可以具有互连多孔支架，对于直径为约20-10,000
的孔，所述互连多孔支架的总汞(Hg)孔体积为约0.005cc/g到约0.25cc/g，并且对于直径为约20-600
的孔，所述互连多孔支架的总氮(N)孔体积为约0.02cc/g到约0.1cc/g。
在相关方面，本文公开了一种吸附材料共混物，其包括如本文在任何实施例中所述的硅酸盐组合物和钛硅酸盐组合物。例如，在本文公开的任何实施例中，所述吸附材料共混物可以包含硅酸盐组合物，所述硅酸盐组合物包含：约20重量％到约60重量％的结晶相，所述结晶相可以包含Y-沸石；约5重量％到约95重量％的非沸石基体相；以及互连多孔支架，对于直径为约200-10,000
的孔，所述互连多孔支架的总汞孔体积为约0.10cc/g到约0.25cc/g，并且对于直径为约20-600
的孔，所述互连多孔支架的总氮(N)孔体积为约0.02cc/g到约0.10cc/g，其中所述硅酸盐组合物可以具有表面组成，所述表面组成包含按原子百分比计算约5％到约20％的钠和约200m2/g到约500m2/g的表面积。
在相关方面，本文公开了一种吸附材料共混物，其包含如本文在任何实施例中所述的硅酸盐组合物和粘合剂，并且所述吸附材料共混物是粒状吸附材料共混物。在一些实施例中，所述粘合剂为高岭黏土(kaolin clay)。例如，在本文公开的任何实施例中，所述吸附材料共混物可以包含硅酸盐组合物，所述硅酸盐组合物包含：约20重量％到约60重量％的结晶相，所述结晶相可以包含Y-沸石；约5重量％到约95重量％的非沸石基体相；以及互连多孔支架，对于直径为约200-10,000
的孔，所述互连多孔支架的总汞孔体积为约0.10cc/g到约0.25cc/g，并且对于直径为约20-600
的孔，所述互连多孔支架的总氮(N)孔体积为约0.02cc/g到约0.10cc/g，其中所述硅酸盐组合物可以具有表面组成，所述表面组成包含按原子百分比计算约5％到约20％的钠和约200m2/g到约500m2/g的表面积。
在另一方面，本文公开了用于产生本文所述的吸附材料的方法，所述方法：包含预先形成前体微球，所述前体微球包含黏土材料；使沸石在预先形成的微球中或上原位结晶，以提供如本文在任何实施例中所述的包含结晶相的硅酸盐组合物；以及对所述硅酸盐组合物进行干燥以获得所述吸附材料。在本文的任何实施例中，根据本发明方法获得的所述硅酸盐材料可以具有互连多孔支架，对于直径为约20-10,000
的孔，所述互连多孔支架的总汞(Hg)孔体积为约0.005cc/g到约0.25cc/g，并且对于直径为约20-600
的孔，所述互连多孔支架的总氮(N)孔体积为约0.02cc/g到约0.1cc/g。
在又另一方面，本发明技术提供了一种用于处理包括金属污染物的液体的方法，所述方法包含使所述液体与如本文在任何实施例中所述的吸附材料和/或吸附材料共混物接触以获得经处理的液体，其中所述接触从所述液体中去除所述金属污染物。在本文公开的任何实施例中，所述液体可以是水。在任何实施例中，所述金属污染物可以是铅。在任何实施例中，所述金属污染物可以是镉。
在另外的方面，本发明技术提供了一种用于处理水的方法，所述方法包含使所述水与如本文在任何实施例中所述的吸附材料和/或吸附材料共混物接触，其中所述接触从所述水中去除金属污染物。
在另一方面，本发明技术提供了一种用于从水中去除如本文在任何实施例中所述的金属污染物的方法，所述方法包含使所述水与如本文所述的吸附材料和/或吸附材料共混物接触，其中所述接触从所述水中去除金属污染物。
附图说明
图1A-1C展示了根据本发明技术的吸附材料的切割/安装/抛光(CMP)部分的扫描电子显微镜图像。图1A提供了根据实例1A的含有硅酸盐组合物(-170目)的吸附材料的CMP截面视图。图1B提供了根据实例2的含有钛硅酸盐(ATS)与硅酸盐组合物(-170目)的50:50重量比共混物的吸附材料的CMP截面视图。图1C提供了根据实例2的含有ATS与硅酸盐组合物(-170目)的80:20重量比共混物的吸附材料的CMP截面视图。
图2A-2C展示了根据本发明技术的吸附材料孔的透射电子显微镜(TEM)图像，其示出了互连孔支架内的Y-沸石相和无定形基体相。图2A提供了根据实例1A的含有硅酸盐组合物(-170目)的吸附材料孔的TEM图像。图2B提供了根据实例2的含有ATS与硅酸盐组合物(-170目)的50:50重量比共混物的吸附材料孔的TEM图像。图2C提供了根据实例2的含有ATS与硅酸盐组合物(-170目)的80:20重量比共混物的吸附材料的TEM图像。
图3展示了硅酸盐组合物(实例1A)、80:20ATS/硅酸盐组合物共混物(实例2A)和ATS的X射线粉末衍射(XRD)扫描。
具体实施方式
下文描述了各个实施例。应注意，具体实施例并不旨在作为穷尽性的描述或作为对本文讨论的更广方面的限制。结合特定实施例所描述的一个方面并不一定限于所述实施例，并且可以用任何其它一个或多个实施例来实践。
如本文所使用的，“约”将为本领域的普通技术人员所理解，并且在某种程度上将根据其使用的上下文而变化。如果存在本领域的普通技术人员不清楚的术语使用，则考虑到所述术语使用的上下文，“约”将意指特定术语的至多正或负10％。
除非本文中另外指明或明显与上下文相矛盾，否则在描述要素的上下文中(尤其在以下权利要求的上下文中)使用术语“一个(a)”和“一种(an)”以及“所述(the)”以及类似指示物应被解释为涵盖单数和复数两者。除非本文中另外指明，否则本文中对值范围的叙述仅旨在充当单独地提及落入所述范围内的每个单独值的速记方法，并且每个单独值并入本说明书中，如同在本文中单独叙述一样。除非本文中另外指明或明显与上下文相矛盾，否则本文所述的所有方法均可以以任何合适的顺序执行。除非另有说明，否则本文中提供的任何和所有实例或示例性语言(例如，“如”)的使用仅旨在更好地说明实施例，而不对权利要求的范围构成限制。本说明书中的语言均不应解释为指示任何未要求保护的要素是必不可少的。
如本文所用，术语“沸石”是指具有基于广泛的三维氧离子网络的框架的结晶铝硅酸盐并且具有基本上均匀的孔分布。
如本文所用，术语“原位结晶”是指如沸石等结晶相直接在微球上/中生长并与基质或非沸石材料紧密缔合的过程，例如，美国专利第4,492,902号和第6,656,347号以及国际专利申请第PCT/US2018/032909号中所述。例如，在本文公开的任何实施例中，包含沸石的结晶相可以在微球的孔内生长，使得沸石均匀分散在基质或非沸石材料上。沸石可以直接在前体微球的孔上/中生长，使得沸石在基质或非沸石材料上紧密缔合并均匀分散在基质或非沸石材料上。
如本文所用，术语“预制微球”或“前体微球”是指通过喷雾干燥并煅烧黏土材料获得的微球。
本技术提供了新型吸附材料，其包含具有高表面积和高度可及的孔结构的多孔铝硅酸盐组合物。铝硅酸盐组合物的这种高度可及的孔架构是指独特的、三维、均匀的互连孔网络(即，“互连多孔支架”)，其特征在于对于范围为20-10,000立方厘米(cc)/g的平均孔直径，多孔支架具有高孔隙度(或总孔体积)。
已经发现互连多孔支架有利于通过阳离子交换和吸附从水中去除金属污染物(例如，铅)。具体地，与如钛硅酸盐等已知的吸附材料相比，新型吸附材料显示出铅交换容量增加了多于15％(例如，多于50％)。此外，本发明技术的吸附材料中包含的黏土来源的硅酸盐组合物不含有不同于常规工业材料(例如，钛硅酸盐)的氯化物、硫酸盐等，并且引起了对家庭和/或饮用水处理的担忧。
吸附材料
在一个方面，本发明技术提供了一种包含硅酸盐组合物的吸附材料，其中按所述硅酸盐组合物的总重量计，所述硅酸盐组合物包含约5重量％到约95重量％的结晶相；其中所述硅酸盐组合物可以具有互连多孔支架，对于直径为约20-10,000
的孔，所述互连多孔支架的总汞(Hg)孔体积为约0.005cc/g到约0.25cc/g，并且对于直径为约20-600
的孔，所述互连多孔支架的总氮(N)孔体积为约0.02cc/g到约0.1cc/g。
所述硅酸盐组合物包含结晶相。例如，在本文公开的任何实施例中，结晶相可以包含沸石。适于结晶相的沸石可以包含但不限于沸石X、Y-沸石、ZSM-5、β沸石、ZXM-11、ZSM-14、ZSM-17、ZWM-18、ZSM-20、ZSM-31、ZSM-34、ZSM-41、ZSM-46、丝光沸石、菱沸石或其中两种或更多种的混合物。在本文公开的任何实施例中，结晶相可以是Y-沸石结晶相。在本文公开的任何实施例中，沸石可以在整个硅酸盐组合物(即，在互连多孔支架内并且在表面上)生长。
结晶沸石相可以是如本文在任何实施例中所述的黏土材料的沸石结晶过程残留物。例如，在本文所述的任何实施例中，黏土材料可以是煅烧黏土。适于本文所述的任何实施例的黏土材料可以包含但不限于偏高岭土、高岭黏土或其中任何两种或更多种的混合物。在本文所述的任何实施例中，按黏土材料的总重量计，黏土材料可以包含约30重量％到约60重量％的偏高岭土。合适量的偏高岭土按重量计可以包含但不限于约30％、约35％、约40％、约45％、约50％、约55％、约60％或包含前述值和/或介于前述值中的任何两个值之间的任何范围。在本文的任何实施例中，按黏土材料的总重量计，黏土材料可以包含约40重量％到约70重量％的高岭黏土。按黏土材料的重量计，高岭黏土的合适量可以包含但不限于约40％、约45％、约50％、约55％、约60％、约65％、约70％或包含前述值和/或介于前述值中的任何两个值之间的任何范围。在本文的任何实施例中，黏土材料可以基本上通过其特性放热来煅烧。在本文公开的任何实施例中，结晶沸石相可以是结晶Y-沸石相。
在本文的任何实施例中，按硅酸盐组合物的总重量计，硅酸盐组合物可以包含约5重量％到约95重量％的结晶相。硅酸盐组合物中存在的结晶相的合适量可以包含但不限于约5重量％、约10重量％、约15重量％、约20重量％、约25重量％、约30重量％、约35重量％、约40重量％、约45重量％、约50重量％、约55重量％、约60重量％、约65重量％、约70重量％、约75重量％、约80重量％、约85重量％、约90重量％、约95重量％(按硅酸盐组合物的总重量计)或包含这些值和/或介于这些值中的任何两个值之间的任何范围。在本文公开的任何实施例中，按硅酸盐组合物的总重量计，硅酸盐组合物可以包含量为约20重量％到约60重量％的结晶相。例如，在本文公开的任何实施例中，结晶相可以以约20重量％、约22重量％、约24重量％、约26重量％、约28重量％、约30重量％、约32重量％、约34重量％、约36重量％、约38重量％、约40重量％、约42重量％、约44重量％、约46重量％、约48重量％、约50重量％、约52重量％、约54重量％、约56重量％、约58重量％、约60重量％(按硅酸盐组合物的总重量计)或包含这些值和/或介于这些值中的任何两个值之间的任何范围的量存在。
在本文的任何实施例中，硅酸盐组合物可以进一步包含非沸石基体相。在本文公开的任何实施例中，非沸石基体相可以是无定形的、结晶的或其组合。在本文公开的任何实施例中，非沸石基体相可以是无定形的。例如，在本文公开的任何实施例中，无定形非沸石基体相可以包含但不限于无定形铝硅酸盐、莫来石、尖晶石或其组合。在本文公开的任何实施例中，按硅酸盐组合物的总重量计，硅酸盐组合物可以包含约5重量％到约95重量％的非沸石基体相。硅酸盐组合物中存在的非沸石基体相的合适量可以包含但不限于约5重量％、约10重量％、约15重量％、约20重量％、约25重量％、约30重量％、约35重量％、约40重量％、约45重量％、约50重量％、约55重量％、约60重量％、约65重量％、约70重量％、约75重量％、约80重量％、约85重量％、约90重量％、约95重量％(按硅酸盐组合物的总重量计)或包含这些值和/或介于这些值中的任何两个值之间的任何范围。
硅酸盐组合物可以具有互连多孔支架，所述互连多孔支架可以包含呈微孔、介孔、大孔形式的孔或其混合物。例如，在本文所述的任何实施例中，对于直径为约200-10,000
的孔，硅酸盐组合物的互连多孔支架的汞孔体积可以为约0.01cc/g到约0.25cc/g。如本文在任何实施例中所述的合适汞孔体积可以包含约0.01cc/g、约0.02cc/g、约0.03cc/g、约0.04cc/g、约0.05cc/g、约0.06cc/g、约0.07cc/g、约0.08cc/g、约0.09cc/g、约0.10cc/g、约0.11cc/g、约0.12cc/g、约0.13cc/g、约0.14cc/g、约0.15cc/g、约0.16cc/g、约0.17cc/g、约0.18cc/g、约0.19cc/g、约0.20cc/g、约0.21cc/g、约0.22cc/g、约0.23cc/g、约0.24cc/g、约0.25cc/g或包含前述值和/或介于前述值中的任何两个值之间的任何范围。在本文的任何实施例中，对于直径为约200-10,000
的孔，汞孔体积可以为约0.10cc/g到约0.25cc/g。
在本文所述的任何实施例中，对于直径为约20-600
的孔，硅酸盐组合物的互连多孔支架可以包含约0.02cc/g到约0.10cc/g的氮孔体积。例如，在本文所述的任何实施例中，硅酸盐组合物的互连多孔支架的氮孔体积可以为约0.02cc/g、约0.03cc/g、约0.04cc/g、约0.05cc/g、约0.06cc/g、约0.07cc/g、约0.08cc/g、约0.09cc/g、约0.10cc/g或包含前述值和/或介于前述值中的任何两个值之间的任何范围。
吸附材料的硅酸盐组合物还具有高表面积；例如，在本文所述的任何实施例中，硅酸盐组合物具有表面积，可以具有约200m2/g到约500m2/g的表面积。硅酸盐组合物的合适表面积值可以包含但不限于约200m2/g、约210m2/g、约220m2/g、约230m2/g、约240m2/g、约250m2/g、约260m2/g、约270m2/g、约280m2/g、约290m2/g、约300m2/g、约310m2/g、约320m2/g、约330m2/g、约340m2/g、约350m2/g、约360m2/g、约370m2/g、约380m2/g、约390m2/g、约400m2/g、约410m2/g、约420m2/g、约430m2/g、约440m2/g、约450m2/g、约460m2/g、约470m2/g、约480m2/g、约490m2/g、约500m2/g或包含前述值和/或介于前述值中的任何两个值之间的任何范围。在本文所述的任何实施例中，表面积可以为约200m2/g到约500m2/g、约200m2/g到约350m2/g、约225m2/g到约300m2/g、约255m2/g到约275m2/g或包含前述值和/或介于前述值中的任何两个值之间的任何范围。
吸附材料的硅酸盐组合物可以进一步包含按原子百分比计算由至少约5％到约20％的钠构成的表面组成。例如，在本文所述的任何实施例中，硅酸盐组合物的表面组成可以包含按原子百分比计算约5％、约6％、约7％、约8％、约9％、约10％、约11％、约12％、约13％、约14％、约15％、约16％、约17％、约18％、约19％、约20％或包含前述值和/或介于前述值中的任何两个值之间的任何范围的钠。在本文的任何实施例中，表面组成可以为按原子百分比计算约7％到约12％的钠。在本文的任何实施例中，表面组成包括按原子百分比计算约9％到约11％的钠。
吸附材料的硅酸盐组合物的表面是高度带负电的，如可以通过阳离子交换容量或其它表面电荷分析方法，如ζ电位测量证实的。不受理论的束缚，据信硅酸盐组合物的表面上的过量负电荷是由于结构中的硅被铝替代引起的，所述铝充当如水等液体中的金属污染物(例如，Pb、Zn、Cr、Cd、Cu、Mn、Fe等)的阳离子吸附剂/交换剂。发明人发现，与基于钛硅酸盐的常规水滤液材料相比，包含硅酸盐组合物的本发明吸附材料可以表现出铅(Pb)交换容量增加多于15％。在本文的任何实施例中，吸附材料的硅酸盐组合物可以表现出铅交换容量增加约15％到约150％。例如，在本文公开的任何实施例中，铅交换容量可以为约15％、约20％、约25％、约30％、约35％、约40％、约45％、约50％、约55％、约60％、约65％、约70％、约75％、约80％、约85％、约90％、约95％、约100％、约105％、约110％、约115％、约120％、约125％、约130％、约135％、约140％、约145％、约150％或包含这些值和/或介于这些值中的任何两个值之间的任何范围。
在本文所述的任何实施例中，硅酸盐组合物的粒度可以为约10微米到约150微米。在本文公开的任何实施例中，粒度可以为约40微米到约150微米。例如，在本文公开的任何实施例中，粒度可以为约10微米、约20微米、约30微米、约40微米、约50微米、约60微米、约70微米、约80微米、约90微米、约100微米、约110微米、约120微米、约130微米、约140微米、约150微米或包含这些值和/或介于这些值中的任何两个值之间的任何范围。
在本文所述的任何实施例中，硅酸盐组合物的平均粒度分布可以为约10微米到约60微米。例如，在本文所述的任何实施例中，平均粒度分布可以为约10微米、约15微米、约20微米、约25微米、约30微米、约35微米、约40微米、约45微米、约50微米、约55微米、约60微米或包含前述值和/或介于前述值中的任何两个值之间的任何范围。在本文的任何实施例中，平均粒度分布为约45微米到约55微米。在任何实施例中，平均粒度分布可以为小于约50微米更小、约45微米或更小、约40微米或更小、约35微米或更小、约30微米或更小、约25微米或更小、约20微米或更小、约15微米或更小、约10微米或更小或包含前述值和/或介于前述值中的任何两个值之间的任何范围。平均粒度分布可以由粒度分析仪，如由Microtrac S3500粒度分析仪测量。例如，在本文公开的任何实施例中，硅酸盐组合物的如由MicrotracS3500粒度分析仪测量的平均粒度分布可以为约10微米到约60微米。
在本文所述的任何实施例中，硅酸盐组合物可以包含：约20重量％到约60重量％的结晶相，所述结晶相可以包含Y-沸石；约5重量％到约95重量％的非沸石基体相；并且对于直径为约200-10,000
的孔，互连多孔支架的总汞孔体积为约0.10cc/g到约0.25cc/g，并且对于直径为约20-600
的孔，所述互连多孔支架的总氮(N)孔体积为约0.02cc/g到约0.10cc/g，其中所述硅酸盐组合物可以具有表面组成，所述表面组成可以包含按原子百分比计算约5％到约20％的钠和约200m2/g到约500m2/g的表面积。
本发明技术的吸附材料可以进一步包含用于吸附金属污染物的额外吸附剂。例如，在本文公开的任何实施例中，额外吸附剂可以包含钛硅酸盐、非沸石分子筛、活性炭、多孔玻璃、黏土、金属铝酸盐、金属磷酸盐、分层硅酸盐或其中两种或更多种的组合。在本文所述的任何实施例中，额外吸附剂可以是钛硅酸盐。
在本文的任何实施例中，吸附材料可以具有的硅酸盐组合物与额外吸附剂的重量比为约99:1到约1:99。例如，在本文的任何实施例中，硅酸盐组合物与额外吸附剂的重量比可以为约99:1、约95:5、约90:10、约85:15、约80:20、约75:25、约70:30、约65:35、约60:40、约55:45、约50:50、约45:55、约40:60、约35:65、约30:70、约25:75、约20:80、约15:85、约10:90、约5:95、约1:99或包含前述值和/或介于前述值中的任何两个值之间的任何范围。在本文的任何实施例中，重量比可以为约80:20到约20:80、约80:20到约50:50、约50:50到约20:80或包含前述值和/或介于前述值中的任何两个值之间的任何范围。
在相关方面，本文公开了一种吸附材料共混物，其包括如本文在任何实施例中所述的硅酸盐组合物和钛硅酸盐组合物。例如，在本文公开的任何实施例中，所述吸附材料共混物可以包含硅酸盐组合物，所述硅酸盐组合物包含：约20重量％到约60重量％的结晶相，所述结晶相可以包含Y-沸石；约5重量％到约95重量％的非沸石基体相；以及互连多孔支架，对于直径为约200-10,000
的孔，所述互连多孔支架的总汞孔体积为约0.10cc/g到约0.25cc/g，并且对于直径为约20-600
的孔，所述互连多孔支架的总氮(N)孔体积为约0.02cc/g到约0.10cc/g，其中所述硅酸盐组合物可以具有表面组成，所述表面组成包含按原子百分比计算约5％到约20％的钠和约200m2/g到约500m2/g的表面积。
在本文的任何实施例中，吸附材料共混物可以具有的硅酸盐组合物与钛硅酸盐的重量比为约99:1到约1:99。例如，在本文的任何实施例中，硅酸盐组合物与钛硅酸盐的重量比可以为约99:1、约95:5、约90:10、约85:15、约80:20、约75:25、约70:30、约65:35、约60:40、约55:45、约50:50、约45:55、约40:60、约35:65、约30:70、约25:75、约20:80、约15:85、约10:90、约5:95、约1:99或包含前述值和/或介于前述值中的任何两个值之间的任何范围。在本文的任何实施例中，重量比可以为约80:20到约20:80、约80:20到约50:50、约50:50到约20:80或包含前述值和/或介于前述值中的任何两个值之间的任何范围。
在一些实施例中，本发明技术的吸附材料共混物可以进一步包含额外吸附剂。合适的额外吸附剂可以包含非沸石分子筛、活性炭、多孔玻璃、黏土、金属铝酸盐、金属磷酸盐、分层硅酸盐或其中两种或更多种的组合。
在本文公开的任何实施例中，与基于钛硅酸盐的常规水滤液材料相比，包含硅酸盐组合物的吸附材料共混物可以表现出铅(Pb)交换容量增加多于15％。在本文公开的任何实施例中，吸附材料共混物的硅酸盐组合物可以表现出铅交换容量增加约15％到约150％。例如，在本文公开的任何实施例中，铅交换容量可以为约15％、约20％、约25％、约30％、约35％、约40％、约45％、约50％、约55％、约60％、约65％、约70％、约75％、约80％、约85％、约90％、约95％、约100％、约105％、约110％、约115％、约120％、约125％、约130％、约135％、约140％、约145％、约150％或包含这些值和/或介于这些值中的任何两个值之间的任何范围。
本发明技术的吸附材料可以进一步包含额外粘合剂。粘合剂用于将单个沸石基质粘合在一起，以形成成型产物并降低吸附期间的压降。粘合剂维持沸石吸附剂的压碎强度以供使用，在这种情况下在成型过程中提供更多粘合剂通常会使最终产物的压碎强度更好。在本发明技术中，粘合剂用于在沸石中形成粒状结构。说明性粘合剂包含氧化铝、硅酸盐和黏土矿物。黏土矿物的实例包含高岭黏土、坡缕石型矿物(即，凹凸棒石)和蒙皂石型黏土矿物(例如蒙脱石或膨润土)。例如，在本文公开的任何实施例中，粘合剂可以包含任何黏土矿物，如高岭黏土、坡缕石型矿物(即，凹凸棒石)和蒙皂石型黏土矿物(例如，蒙脱石或膨润土)或其中两种或多种的组合。
在本文所述的任何实施例中，粘合剂可以为高岭黏土。高岭黏土颗粒自然形成为呈堆叠的六边形薄片的性质，其中这些堆叠的薄片的存在已通过扫描电子显微术(SEM)得到证实。这些薄片可以通过适当的分层和分散方法分离并形成为单独薄片。在高固体负荷下进行适当分散的情况下，使用高岭黏土作为沸石颗粒的粘合剂以增强吸附能力，如本文所述。是在约60-70％固体负荷下制备典型高固体高岭黏土浆料。
在本文的任何实施例中，粘合剂可以具有的硅酸盐组合物与粘合剂的重量比为约90:10到约50:50，包含约80:20到约60:40。例如，在本文的任何实施例中，硅酸盐组合物与粘合剂的重量比可以为约90:10、约85:15、约80:20、约75:25、约70:30、约65:35、约60:40、约55:45、约50:50或包含前述值和/或介于前述值中的任何两个值之间的任何范围。在本文的任何实施例中，重量比可以为约80:20到约60:40或包含前述值和/或介于前述值中的任何两个值之间的任何范围。在本文的任何实施例中，重量比可以为约70:30。
在相关方面，本文公开了一种粒状吸附材料共混物，其包括如本文在任何实施例中所述的硅酸盐组合物和如高岭黏土等粘合剂。例如，在本文公开的任何实施例中，所述粒状吸附材料共混物可以包含硅酸盐组合物，所述硅酸盐组合物包含：约20重量％到约60重量％的结晶相，所述结晶相可以包含Y-沸石；约5重量％到约95重量％的非沸石基体相；以及互连多孔支架，对于直径为约200-10,000
的孔，所述互连多孔支架的总汞孔体积为约0.10cc/g到约0.25cc/g，并且对于直径为约20-600
的孔，所述互连多孔支架的总氮(N)孔体积为约0.02cc/g到约0.10cc/g，其中所述硅酸盐组合物可以具有表面组成，所述表面组成包含按原子百分比计算约5％到约20％的钠和约200m2/g到约500m2/g的表面积。
在本文的任何实施例中，粒状吸附材料共混物可以具有的硅酸盐组合物与如高岭黏土等粘合剂的重量比为约90:10到约50:50，包含约80:20到约60:40。例如，在本文的任何实施例中，硅酸盐组合物与粘合剂的重量比可以为约90:10、约85:15、约80:20、约75:25、约70:30、约65:35、约60:40、约55:45、约50:50或包含前述值和/或介于前述值中的任何两个值之间的任何范围。在本文的任何实施例中，重量比可以为约80:20到约60:40或包含前述值和/或介于前述值中的任何两个值之间的任何范围。在本文的任何实施例中，重量比可以为约70:30。
在一些实施例中，本发明技术的粒状吸附材料共混物可以进一步包成孔剂。成孔剂可以在制粒步骤期间添加到沸石/粘合剂混合物，如沸石/高岭黏土混合物中，以提高最终产物的总孔体积。合适的成孔剂包含但不限于有机聚合物，包含玉米淀粉、淀粉衍生物、木质素磺酸盐、聚丙烯酰胺、聚丙烯酸、聚乙烯醇、纤维素、纤维素衍生物等。可以添加的成孔剂的量为约0.5重量％到约5重量％或包含前述值和/或介于前述值中的任何两个值之间的任何范围，如约0.5％、约1％、约1.5％、约2％、约2.5％、约3％、约3.5％、约4％、约4.5％和5％。
在一些实施例中，本发明技术的粒状吸附材料共混物可以进一步包含额外吸附剂。合适的额外吸附剂可以包含非沸石分子筛、活性炭、多孔玻璃、黏土、金属铝酸盐、金属磷酸盐、分层硅酸盐或其中两种或更多种的组合。
在本文公开的任何实施例中，与基于钛硅酸盐的常规水滤液材料相比，包含硅酸盐组合物的吸附材料共混物可以表现出镉(Cd)交换容量增加多于100％。吸附材料可以呈经制粒的或经喷雾干燥的珠粒的形式。在本文公开的任何实施例中，吸附材料共混物的硅酸盐组合物可以表现出镉交换容量增加约500％到约500％。例如，在本文公开的任何实施例中，镉交换容量可以为约50％、约75％、约100％、约105％、约110％、约115％、约120％、约125％、约130％、约135％、约140％、约145％、约150％、约155％、约160％、约165％、约170％、约180％、约190％、约200％、约250％、约300％、约350％、约400％、约450％、约500％或包含这些值和/或介于这些值中的任何两个值之间的任何范围。
产生吸附材料的方法
在另一方面，本文公开了用于产生本文所述的吸附材料的方法，所述方法包含：预先形成前体微球，所述前体微球包含黏土材料；使沸石在预先形成的微球中或上原位结晶，以提供如本文在任何实施例中所述的包含约5％到约95％的结晶相的硅酸盐组合物；以及对所述硅酸盐组合物进行干燥以获得所述吸附材料。在本文的任何实施例中，根据本发明方法获得的所述硅酸盐材料可以具有互连多孔支架，对于直径为约20-10,000
的孔，所述互连多孔支架的总汞(Hg)孔体积为约0.005cc/g到约0.25cc/g，并且对于直径为约20-600
的孔，所述互连多孔支架的总氮(N)孔体积为约0.02cc/g到约0.1cc/g。
在本文的任何实施例中，所述原位结晶包含：将所述前体微球与硅酸钠、氢氧化钠(即，沸石引发剂)和水混合，以获得碱性浆料；以及将所述碱性浆料加热到一定温度并且持续足以使所述硅酸盐组合物中的至少约15wt％的NaY-沸石结晶的时间。例如，在本文所述的任何实施例中，所述碱性浆料可以加热足以使所述硅酸盐组合物中的约20wt％到约60wt％的NaY-沸石结晶的时间。
在本文的任何实施例中，所述黏土材料为本文在任何实施例中所述的黏土材料；例如，黏土材料可以包含高岭黏土、偏高岭土，或其中任何两种或更多种的混合物。在本文的任何实施例中，黏土材料为煅烧黏土材料。例如，按本文在任何实施例中所述的黏土材料的总重量计，黏土材料可以包含约30重量％到约60重量％的偏高岭土。在本文所述的任何实施例中，按黏土材料的总重量计，黏土材料可以包含约40重量％到约70重量％的高岭黏土。在本文的任何实施例中，黏土材料可以基本上通过其特性放热来煅烧。
在本文的任何实施例中，前体微球可以进一步包含χ-氧化铝、δ-氧化铝、θ-氧化铝、κ-氧化铝、勃姆石或其中两种或更多种的混合物。例如，在本文的任何实施例中，前体微球可以包含γ-氧化铝、χ-氧化铝和δ-氧化铝、θ-氧化铝、κ-氧化铝中的一种或多种与勃姆石的混合物。
按硅酸盐组合物的总重量计，本文在任何实施例中所述的硅酸盐组合物可以包含约5重量％到约95重量％的无定形基体相。如本文在任何实施例中所述的硅酸盐组合物可以包含约20重量％到约60重量％的结晶Y-沸石相。在本文所述的任何实施例中，互连多孔支架可以包含呈微孔、介孔、大孔形式的孔或其混合物。在本文所述的任何实施例中，对于直径为约200-10,000
的孔，互连多孔支架的汞孔体积可以为约0.01cc/g到约0.25cc/g。在本文所述的任何实施例中，硅酸盐组合物的表面积可以为约200m2/g到约500m2/g。如本文在任何实施例中所述，硅酸盐组合物具有表面组成，所述表面组成包含按原子百分比计算约5％到约20％的钠。
可替代地，硅酸盐组合物可以通过美国专利第4,493,902号或第6,656,347号中所述的原位程序产生，所述美国专利通过引用并入本文。
在原位结晶之后且在干燥之前，可以将硅酸盐组合物减小到约50微米或更小的平均粒度分布(D50)，并且在接触之后与结晶液分开或分离。在本文的任何实施例中，在干燥之前，方法可以进一步包含将硅酸盐组合物的粒度减小到约50微米或更小的D50。例如，方法可以包含将平均粒度减小到约50微米更小、约45微米或更小、约40微米或更小、约35微米或更小、约30微米或更小、约25微米或更小、约20微米或更小、约15微米或更小、约10微米或更小或包含前述值和/或介于前述值中的任何两个值之间的任何范围。
在本文的任何实施例中，方法可以进一步包含将硅酸盐组合物与至少大部分的碱性浆料分离。分离可以通过如过滤等常用方法执行。在本文的任何实施例中，可以用水或其它合适的液体洗涤硅酸盐材料或使硅酸盐材料与水或其它合适的液体接触，以去除残余结晶液。
在本文的任何实施例中，方法可以进一步包含将硅酸盐组合物形成为多孔硅酸盐饼。在本文的任何实施例中，在干燥之前，方法可以进一步包含粉碎多孔硅酸盐饼以获得颗粒；过滤颗粒；以及由先前获得的颗粒形成硅酸盐饼浆料。在本文的任何实施例中，过滤可以包含用约40目筛到约170目筛过滤颗粒以获得经过滤的颗粒。例如，过滤可以包含使用具有开口的筛过滤颗粒，所述开口为约40目、约45目、约50目、约55目、约60目、约65目、约70目、约75目、约80目、约85目、约90目、约95目、约100目、约105目、约110目、约115目、约120目、约125目、约130目、约135目、约140目、约145目、约150目、约155目、约160目、约165目、约170目或包含这些值和/或介于这些值中的任何两个值之间的任何范围。在一些实施例中，经过滤的颗粒的平均粒度大小可以大于约40目到约170目(例如，+40目到+170目)。在一些实施例中，经过滤的颗粒的平均粒度大小可以小于约40目到约170目(例如，-40目到-170目)。在本文的任何实施例中，形成硅酸盐饼浆料可以包含将经过滤的颗粒与水混合以获得硅酸盐饼浆料。在本文所述的任何实施例中，在干燥之前，方法可以包含：粉碎多孔硅酸盐饼以获得颗粒；用170目筛过滤颗粒；以及将经过滤的颗粒与水混合以获得具有约10％固体或更少的硅酸盐饼浆料。
在本文的任何实施例中，方法可以进一步包含将硅酸盐饼浆料与如本文在任何实施例中所述的额外吸附剂浆料混合以获得共混物。例如，在本文公开的任何实施例中，额外的吸附剂浆料可以是钛硅酸盐浆料，其中钛硅酸盐浆料可以包括按重量计约5％到约15％的固体的钛硅酸盐。例如，在本文的任何实施例中，钛硅酸盐浆料可以包含约5重量％、约6重量％、约7重量％、约8重量％、约9重量％、约10重量％、约11重量％、约12重量％、约13重量％、约14重量％、约15重量％固体的钛硅酸盐。
在本文的任何实施例中，按干基计算，共混物可以包含的硅酸盐组合物与额外吸附剂(例如，钛硅酸盐)的重量比为约99:1到约1:99。例如，在本文的任何实施例中，硅酸盐组合物与额外吸附剂的重量比(按干基计算)可以为约99:1、约95:5、约90:10、约85:15、约80:20、约75:25、约70:30、约65:35、约60:40、约55:45、约50:50、约45:55、约40:60、约35:65、约30:70、约25:75、约20:80、约15:85、约10:90、约5:95、约1:99或包含前述值和/或介于前述值中的任何两个值之间的任何范围。在本文的任何实施例中，重量比(按干基计算)可以为约80:20到约20:80、约80:20到约50:50、约50:50到约20:80或包含前述值和/或介于前述值中的任何两个值之间的任何范围。
在本文的任何实施例中，方法可以进一步包含将粘合剂添加到硅酸盐组合物中以制备粒状吸附剂共混物。例如，粒状吸附剂共混物通过对硅酸盐类吸附材料进行干燥(例如，喷雾干燥)来制备。在一些实施例中，在干燥之前将高岭黏土添加到硅酸盐组合物中，并且将硅酸盐组合物和高岭黏土一起干燥以更好地控制最终经制粒的产物形式所期望的硅酸盐吸附剂/高岭黏土比率。当使用高岭黏土作为粘合剂时，粘合剂包括呈高固体浆料形式的高度分散的高岭土颗粒(例如，至少60％的固体或更高)。使用本领域的技术人员已知的制粒方法将经干燥的硅酸盐组合物与如高岭黏土浆料等粘合剂一起制粒以提供颗粒状吸附剂共混物。然后可以进一步筛分粒状吸附剂产物以获得具有期望粒度范围的吸附剂，并且随后煅烧以提供最终的粒状吸附剂共混产物。
粘合剂(例如，高岭黏土)可以具有的硅酸盐组合物与粘合剂的重量比为约90:10到约50:50，包含约80:20到约60:40。例如，在本文的任何实施例中，硅酸盐组合物与粘合剂的重量比可以为约90:10、约85:15、约80:20、约75:25、约70:30、约65:35、约60:40、约55:45、约50:50或包含前述值和/或介于前述值中的任何两个值之间的任何范围。在本文的任何实施例中，重量比可以为约80:20到约60:40或包含前述值和/或介于前述值中的任何两个值之间的任何范围。在本文的任何实施例中，重量比可以为约70:30。在混合物中保留足够的水或将水添加到混合物中以制成可成型的混合物，所述可成型的混合物可以容易地在挤出机中被制粒或形成为面条结构。粒状吸附剂的水分含量在约15重量％到约20重量％的范围内，或包含这些值和/或介于这些值中的任何两个值之间的任何范围。
在本文的任何实施例中，可以在制粒步骤期间将成孔剂添加到硅酸盐组合物/粘合剂混合物中以增强最终产物的总孔体积。可接受的成孔剂为有机聚合物，包含玉米淀粉、淀粉衍生物、木质素磺酸盐、聚丙烯酰胺、聚丙烯酸、聚乙烯醇、纤维素、纤维素衍生物等。可以添加的成孔剂的量为约0.5重量％到约5重量％。
在本文的任何实施例中，在干燥之后，方法可以进一步包含使用本领域的技术人员已知的制粒方法将硅酸盐组合物与如高岭黏土等粘合剂一起制粒。例如，将分散良好的高岭土浆料添加到经干燥的硅酸盐组合物中，直至通过使用常规制粒设备形成经制粒的结构为止，所述常规制粒设备包含但不限于桨式混合机、盘式制粒机、鼓式制粒机、压实机和挤出机。在粘合剂中混合之后，将经共混的混合物形成为适当的成型产物，所述适当的成型产物可以形成为任何常规形状，如珠粒、丸剂、面条和片剂。
在本文的任何实施例中，使用筛分以获得具有期望粒度的粒状吸附剂共混物，所述期望的粒度的范围可以为约10目到约80目或包含这些值和/或介于这些值中的任何两个值之间的任何范围。在一些实施例中，粒状吸附剂共混物的粒度可以为约10目、约15目、约20目、约25目、约30目、约35目、约40目、约45目、约50目、约55目、约60目、约65目、约70目、约75目和约80目。
在获得期望的形状和大小后，以约600℃煅烧粒状吸附剂共混物，持续约1小时到约2小时。
在本文的任何实施例中，所述干燥可以包含喷雾干燥以获得吸附材料。
治疗方法
不受理论的束缚，据信吸附材料可以展示出在从液体中去除金属污染物方面有所改进，以及具体地在水处理期间从水中去除金属污染物方面有所改进。如本文在任何实施例中所公开的金属污染物可以包含但不限于铅(Pb)、锌(Zn)、铬(Cr)、镉(Cd)、铜(Cu)、锰(Mn)、铁(Fe)等。如本文所用，水处理是指用于通过去除污染物或其它不期望的成分来改善水的质量以用于特定最终用途的过程。此类最终用途可以包含用于工业、娱乐、环境、家庭或饮用目的的水处理。本文在任何实施例中所述的处理方法可以作为常规水处理方法的一部分执行或者可以单独用于水处理。
在又另一方面，本发明技术提供了一种用于处理包括金属污染物的液体的方法，所述方法包含使所述液体与如本文在任何实施例中所述的吸附材料和/或吸附材料共混物接触以获得经处理的液体，其中所述接触从所述液体中去除所述金属污染物。在本文公开的任何实施例中，所述液体可以是水。在本文公开的任何实施例中，金属污染物可以包含但不限于铅、锌、铬、镉、铜、锰、铁或其中两种或更多种的混合物。例如，在本文公开的任何实施例中，金属污染物可以为铅。在本文公开的另一实施例中，金属污染物可以为镉。
在本文所公开的任何实施例中，方法可以为水处理方法。例如，在本文公开的任何实施例中，方法可以为水处理方法，所述水处理方法包含但不限于便携式水净化、给水处理、废水处理、供水处理、灌溉水处理、水过滤、饮用水产生、娱乐用水处理、工艺水处理或其组合。另外或可替代地，在一些实施例中，方法可以与用于便携式水净化、给水处理、废水处理、供水处理、灌溉水处理、水过滤、饮用水产生、娱乐用水处理、工艺水处理或其组合的常规水处理方法组合。
在另外的方面，本发明技术提供了一种用于处理水的方法，所述方法包含使所述水与如本文在任何实施例中所述的吸附材料和/或吸附材料共混物接触，其中所述接触从所述水中去除金属污染物。在本文公开的任何实施例中，金属污染物可以包含但不限于铅、锌、铬、镉、铜、锰、铁或其中两种或更多种的混合物。例如，在本文公开的任何实施例中，金属污染物可以为铅。在本文公开的另一实施例中，金属污染物可以为镉。
在本文所公开的任何实施例中，方法可以为水处理方法。例如，在本文公开的任何实施例中，方法可以为水处理方法，所述水处理方法包含但不限于便携式水净化、给水处理、废水处理、供水处理、灌溉水处理、水过滤、饮用水产生、娱乐用水处理、工艺水处理或其组合。另外或可替代地，在一些实施例中，方法可以与用于便携式水净化、给水处理、废水处理、供水处理、灌溉水处理、水过滤、饮用水产生、娱乐用水处理、工艺水处理或其组合的常规水处理方法组合。
在另一方面，本发明技术提供了一种用于从水中去除如本文在任何实施例中所述的金属污染物的方法，所述方法包含使所述水与如本文所述的吸附材料和/或吸附材料共混物接触，其中所述接触从所述水中去除金属污染物。在本文公开的任何实施例中，金属污染物可以包含但不限于铅、锌、铬、镉、铜、锰、铁或其中两种或更多种的混合物。例如，在本文公开的任何实施例中，金属污染物可以为铅。在本文公开的另一实施例中，金属污染物可以为镉。
在本文所公开的任何实施例中，方法可以为水处理方法。例如，在本文公开的任何实施例中，方法可以为水处理方法，所述水处理方法包含但不限于便携式水净化、给水处理、废水处理、供水处理、灌溉水处理、水过滤、饮用水产生、娱乐用水处理、工艺水处理或其组合。另外或可替代地，在一些实施例中，方法可以与用于便携式水净化、给水处理、废水处理、供水处理、灌溉水处理、水过滤、饮用水产生、娱乐用水处理、工艺水处理或其组合的常规水处理方法组合。
通过参考以下实例，将更容易理解如此总体性描述的本发明，所述实例是以举例说明的方式提供的，并且不旨在限制本发明。
实例
实例1：制备硅酸盐组合物.根据本文的任何实施例中所述的制备方法制备硅酸盐组合物。使含有黏土材料的微球前体经受原位结晶程序以根据常规程序制备硅酸盐组合物。将所得硅酸盐组合物减小到50微米或更小的粒度，过滤，并且将固体形成为多孔硅酸盐饼。粉碎多孔硅酸盐饼并通过170目筛过滤。使用对应于-170目(1A)和+170目(1B)的颗粒以制备10％固体的浆料并进行喷雾干燥以获得最终吸附材料。对样品进行分析，并且制备的硅酸盐组合物的性质在下表1中总结。HgPV提供了以cc/g为单位的汞孔体积，TSA提供了以m2/g为单位的总表面积，并且MSA提供了以m2/g为单位的基质表面积。
进行X射线光电子能谱分析以确定硅酸盐组合物的表面的元素组成，如下表所提供的：
如上表所示，硅酸盐组合物表现出按原子百分比计算9.8％的钠(Na)表面浓度，而在硅酸盐组合物的表面上仅观察到0.4％的少量的钾(K)。
实例2：制备吸附材料共混物.根据本文所述的方法制备含有重量比分别为80:20(实例2A)和50:50(实例2B)的钛硅酸盐(ATS)与硅酸盐组合物的吸附材料共混物。根据实例1形成多孔硅酸盐饼，将所述多孔硅酸盐饼以约12％固体混合在水中，并且在硅酸盐组合物的9-10％固体下获得-170目尺寸部分。将含有9-10％固体的所得-170目硅酸盐浆料与含有8.7-10％固体的ATS浆料共混。将共混物喷雾干燥以获得最终吸附材料的微球。
实例3：吸附材料的电子显微术图像和X射线粉末衍射(XRD)扫描.使用扫描电子显微术(SEM)和透射电子显微术(TEM)观察到用于吸附材料的含有仅在实例1A中制备的硅酸盐组合物(-170目)和在实例2中制备的50:50和80:20(ATS：硅酸盐组合物)共混物的互连多孔支架。如图1A所示，实例1的吸附材料的切割/安装/抛光(CMP)截面SEM图像视图显示了容易观察到结晶的Y-沸石相和互连多孔支架。图1B和1C显示了实例2的50:50和80:20共混物的CMP截面视图，其中结晶的Y-沸石和互连多孔支架保持在整个经共混的材料中。如图2A-2C所示，TEM图像展示了在整个多孔网络和无定形基体相中，在实例1和2的吸附材料中观察到的孔含有结晶的Y-沸石。
获得了根据实例1A的硅酸盐组合物、根据实例2A的ATS/硅酸盐组合物的80:20共混物和仅ATS的XRD扫描。如图3所示，通过代表性八面沸石峰对硅酸盐组合物(实例1A)结晶相进行的XRD扫描。80:20ATS/硅酸盐组合物共混物(实例2A)的XRD扫描显示出存在无定形相和结晶相(图3)两者，并且仅ATS的XRD扫描显示出ATS材料的无定形结构。
实例4：确定ATS和硅酸盐组合物的铅交换容量.评价根据实例1和2的吸附材料的铅交换容量。仅用ATS处理比较样品。将根据实例1和2的吸附材料的0.20g部分和比较ATS材料各自在100mL的1000mg/L硝酸铅水性溶液中搅拌，在搅拌下持续一小时的时间段。然后过滤含有吸附材料或ATS的溶液，并且通过感应耦合等离子体-光学发射光谱(ICP-OES)分析对铅含量进行分析。下表总结了分析。
*由Microtrac S3500粒度分析仪测量。
如上表所示，根据本公开技术的分别含有硅酸盐组合物1A、2A和2B的吸附材料显示出与比较ATS吸附剂相比更高的铅(Pb)交换容量。具体地，实例1A、2A和2B分别表现出34.9％、25.3％和29.9％的％Pb交换。相比之下，ATS显示出22.3％的Pb交换％。
实例5：制备经制粒的吸附剂共混物.将210克根据实例1制备的具有-80目大小的硅酸盐产物与90克市售高岭土产品(ASP
602)共混。将高岭土制备为呈高固体浆料形式(60％固体)的高度分散的高岭土颗粒，然后以70％硅酸盐/30％高岭黏土共混物比率(w/w干基)将所述高度分散的高岭土颗粒与硅酸盐产物共混。在实验室喷雾干燥器中对此共混物进行喷雾干燥以提供经喷雾干燥的产物。
使用具有可变速度和与其附接的针的具有1-L容量的实验室针式混合器进行制粒。
将300克经喷雾干燥的产物添加到实验室针式混合器的容器中，并且接通实验室针式混合器。在共混物混合时，将60％固体的先前制备的高岭土浆料缓慢添加到经喷雾干燥的产物中。在添加了充足量的高岭土浆料后，在混合室中形成颗粒。调节制粒步骤期间的混合器速度以控制微粒大小。浆料的量记录为120克。微粒形成之后，从容器中去除所产生的经制粒的吸附剂共混物。使用CEM微波水分分析仪测量水分含量，并且经制粒的吸附剂共混物的水分含量为17.0％。使用不同目大小的筛对经制粒的吸附剂共混物进行筛分。最终经制粒的产物为50％硅酸盐/50％高岭黏土(按干基的w/w)的共混物，并且筛分提供了具有以下目大小的经制粒的产物：6、10、20、40和80。
实例6：确定ATS和硅酸盐吸附剂的镉交换容量.注意：针对镉交换容量所使用的吸附剂为具有-80目粒度的呈喷雾干燥形式的100％硅酸盐材料。对ATS和硅酸盐吸附剂的比较样品重复两次测试(测试A和B)，以确定镉交换容量。将根据实例1的吸附材料的0.20g部分和比较ATS材料各自在100mL的1000mg/L硝酸镉水性溶液中搅拌，在搅拌下持续一小时的时间段。然后过滤含有硅酸盐吸附剂或ATS的溶液，并且通过感应耦合等离子体-光学发射光谱(ICP-OES)分析对镉含量进行分析。下表总结了分析。
1在20稀释下，5mL稀释为100mL，三种镉的平均值，以ppm为单位。2乘以稀释因子(20)。
如上表所示，根据本发明的硅酸盐吸附材料显示出与比较ATS吸附剂相比更高的镉(Cd)交换容量。具体地，硅酸盐吸附剂表现出17.83-18.12％的Cd交换％，其中两次重复测试的平均值为17.98％。相比之下，ATS比较显示出9.53-9.67％的Cd交换％，其中两次重复测试的平均值为9.60％。
因此，本发明技术的吸附材料表现出高孔隙度、高表面积和独特互连孔隙网络(即多孔支架)和铅和镉从水中的改进的去除。
段落1.一种吸附材料，其包括硅酸盐组合物，其中所述硅酸盐组合物包括约5重量％到约95重量％的结晶相，
其中所述硅酸盐组合物包括互连多孔支架，对于直径为约20-10,000
的孔，所述互连多孔支架的总汞(Hg)孔体积为约0.005cc/g到约0.25cc/g，并且对于直径为约20-600
的孔，所述互连多孔支架的总氮(N)孔体积为约0.02cc/g到约0.10cc/g。
段落2.根据段落1所述的吸附材料，其中所述结晶相包括沸石。
段落3.根据段落1或2所述的吸附材料，其中所述结晶相包括沸石，所述沸石选自沸石X、Y-沸石、ZSM-5、β沸石、ZSM-11、ZSM-14、ZSM-17、ZSM-18、ZSM-20、ZSM-31、ZSM-34、ZSM-41、ZSM-46、丝光沸石、菱沸石或其中两种或更多种的混合物。
段落4.根据段落1到3中任一项所述的吸附材料，其中所述结晶相包括Y-沸石。
段落5.根据段落1到4中任一项所述的吸附材料，其中所述硅酸盐组合物包括约20重量％到约60重量％的所述结晶相。
段落6.根据段落1到5中任一项所述的吸附材料，其中按所述硅酸盐组合物的总重量计，所述硅酸盐组合物进一步包括约5重量％到约95重量％的非沸石基体相。
段落7.根据段落1到6中任一项所述的吸附材料，其中所述互连多孔支架包括呈微孔、介孔、大孔形式的孔或其混合物。
段落8.根据段落1到7中任一项所述的吸附材料，其中对于直径为约200-10,000
的孔，所述互连多孔支架的汞孔体积为约0.01cc/g到约0.25cc/g。
段落9.根据段落8所述的吸附材料，其中对于直径为约200-10,000
的孔，所述汞孔体积为约0.10cc/g到约0.25cc/g。
段落10.根据段落1到9中任一项所述的吸附材料，其中所述硅酸盐组合物的表面积为约200m2/g到约500m2/g。
段落11.根据段落1到10中任一项所述的吸附材料，其中所述硅酸盐组合物具有表面组成，所述表面组成包括按原子百分比计算约5％到约20％的钠。
段落12.根据段落11所述的吸附材料，其中所述表面组成包括按原子百分比计算约7％到约12％的钠。
段落13.根据段落12所述的吸附材料，其中所述表面组成包括按原子百分比计算约9％到约11％的钠。
段落14.根据段落1到13中任一项所述的吸附材料，其中所述硅酸盐组合物的粒度为约40微米到约150微米。
段落15.根据段落1到14中任一项所述的吸附材料，其中所述硅酸盐组合物的平均粒度分布为约10微米到约60微米。
段落16.根据段落15所述的吸附材料，其中所述平均粒度分布为约45微米到约55微米。
段落17.根据段落15或16所述的吸附材料，其中所述平均粒度分布由MicrotracS3500粒度分析仪测量。
段落18.根据段落1到17中任一项所述的吸附材料，其中包括Y-沸石的所述结晶相为黏土的沸石结晶过程残留物。
段落19.根据段落18所述的吸附材料，其中所述黏土为煅烧黏土。
段落20.根据段落18或19所述的吸附材料，其中所述黏土包括偏高岭土、高岭黏土或其中任何两种或更多种的混合物。
段落21.根据段落18到20中任一项所述的吸附材料，其中所述黏土包括已基本上通过其特性放热的约30重量％到约60重量％的偏高岭土和约40重量％到约70重量％的高岭黏土。
段落22.根据段落1到21中任一项所述的吸附材料，其中所述硅酸盐组合物包括：
约20重量％到约60重量％的包括Y-沸石的所述结晶相；
约5重量％到约95重量％的所述非沸石基体相；以及
所述互连多孔支架，对于直径为约200-10,000
的孔，所述互连多孔支架的总汞孔体积为约0.10cc/g到约0.25cc/g，并且对于直径为约20-600
的孔，所述互连多孔支架的总氮(N)孔体积为约0.02cc/g到约0.10cc/g；
其中所述硅酸盐组合物具有表面组成，所述表面组成包括按原子百分比计算约5％到约20％的钠和约200m2/g到约500m2/g的表面积。
段落23.根据段落1到22中任一项所述的吸附材料，其进一步包括额外吸附剂。
段落24.根据段落23所述的吸附材料，其中所述额外吸附剂包括钛硅酸盐、非沸石分子筛、活性炭、多孔玻璃、黏土、金属铝酸盐、金属磷酸盐、层状硅酸盐或其中两种或更多种的组合。
段落25.根据段落23或24所述的吸附材料，其中所述额外吸附剂包括钛硅酸盐。
段落26.根据段落23到25中任一项所述的吸附材料，其中所述吸附材料包括的所述硅酸盐组合物与所述额外吸附剂的重量比为约99:1到约1:99。
段落27.根据段落26所述的吸附材料，其中约50:50到约20:80的所述硅酸盐组合物与所述额外吸附剂的所述重量比。
段落28.根据段落1到22中任一项所述的吸附材料，其进一步包括粘合剂。
段落29.根据段落28所述的吸附材料，其中所述粘合剂包括氧化铝、硅酸盐和黏土矿物或两种或更多种的组合。
段落30.根据段落28所述的吸附材料，其中所述粘合剂包括高岭黏土。
段落31.根据段落28到30中任一项所述的吸附材料，其进一步包括成孔剂。
段落32.根据段落31所述的吸附材料，其中所述成孔剂包括有机聚合物、玉米淀粉、淀粉衍生物、木质素磺酸盐、聚丙烯酰胺、聚丙烯酸、聚乙烯醇、纤维素、纤维素衍生物、或两种或更多种的组合。
段落33.根据段落28到33中任一项所述的吸附材料，其中粘合剂具有的所述硅酸盐组合物与所述粘合剂的重量比为约90:10到约50:50。
段落34.根据段落33所述的吸附材料，其中粘合剂具有的所述硅酸盐组合物与所述粘合剂的重量比为约80:20到约60:40。
段落35.根据段落28到34中任一项所述的吸附材料，其中所述吸附材料为粒状吸附材料。
段落36.根据段落35所述的吸附材料，其中所述粒状吸附材料的目大小为约10目到约80目。
段落37.一种吸附材料共混物，其包括硅酸盐组合物和钛硅酸盐；其中所述硅酸盐组合物包括：
约5重量％到约95重量％的结晶相；
其中所述硅酸盐组合物包括互连多孔支架，对于直径为约20-10,000
的孔，所述互连多孔支架的总汞(Hg)孔体积为约0.005cc/g到约0.25cc/g，并且对于直径为约20-600
的孔，所述互连多孔支架的总氮(N)孔体积为约0.02cc/g到约0.10cc/g。
段落38.根据段落37所述的吸附材料共混物，其中所述结晶相包括沸石。
段落39.根据段落37或38所述的吸附材料共混物，其中所述结晶相包括沸石，所述沸石选自沸石X、Y-沸石、ZSM-5、β沸石、ZSM-11、ZSM-14、ZSM-17、ZSM-18、ZSM-20、ZSM-31、ZSM-34、ZSM-41、ZSM-46、丝光沸石、菱沸石或其中两种或更多种的混合物。
段落40.根据段落37到39中任一项所述的吸附材料共混物，其中所述结晶相包括Y-沸石。
段落41.根据段落37到40中任一项所述的吸附材料共混物，其中所述硅酸盐组合物包括约20重量％到约60重量％的所述结晶相。
段落42.根据段落37到41中任一项所述的吸附材料共混物，其中按所述硅酸盐组合物的总重量计，所述硅酸盐组合物进一步包括约5重量％到约95重量％的非沸石基体相。
段落43.根据段落37到42中任一项所述的吸附材料共混物，其中所述互连多孔支架包括呈微孔、介孔、大孔形式的孔或其混合物。
段落44.根据段落37到43中任一项所述的吸附材料共混物，其中所述硅酸盐组合物的表面积为约200m2/g到约500m2/g。
段落45.根据段落37到44中任一项所述的吸附材料共混物，其中所述硅酸盐组合物具有表面组成，所述表面组成包括按原子百分比计算约5％到约20％的钠。
段落46.根据段落37到45中任一项所述的吸附材料共混物，其中所述硅酸盐组合物的平均粒度分布为约10微米到约60微米。
段落47.根据段落37到46中任一项所述的吸附材料共混物，其中包括Y-沸石的所述结晶相为黏土的沸石结晶过程残留物。
段落48.根据段落37到47中任一项所述的吸附材料共混物，其中所述硅酸盐组合物包括：
约20重量％到约60重量％的包括Y-沸石的所述结晶相；
约5重量％到约95重量％的所述非沸石基体相；以及
所述互连多孔支架，对于直径为约200-10,000
的孔，所述互连多孔支架的总汞孔体积为约0.10cc/g到约0.25cc/g，并且对于直径为约20-600
的孔，所述互连多孔支架的总氮(N)孔体积为约0.02cc/g到约0.10cc/g；
其中所述硅酸盐组合物具有表面组成，所述表面组成包括按原子百分比计算约5％到约20％的钠和约200m2/g到约500m2/g的表面积。
段落49.根据段落37到48中任一项所述的吸附材料共混物，其中所述吸附材料包括的所述硅酸盐组合物与所述钛硅酸盐的重量比为约99:1到约1:99。
段落50.一种吸附材料共混物，其包括硅酸盐组合物和粘合剂；
其中所述硅酸盐组合物包括：
约5重量％到约95重量％的结晶相；
其中所述硅酸盐组合物包括互连多孔支架，对于直径为约20-10,000
的孔，所述互连多孔支架的总汞(Hg)孔体积为约0.005cc/g到约0.25cc/g，并且对于直径为约20-600
的孔，所述互连多孔支架的总氮(N)孔体积为约0.02cc/g到约0.10cc/g；并且
其中所述吸附材料共混物为粒状吸附材料共混物。
段落51.根据段落50所述的吸附材料共混物，其中所述结晶相包括沸石。
段落52.根据段落50或51所述的吸附材料共混物，其中所述结晶相包括沸石，所述沸石选自沸石X、Y-沸石、ZSM-5、β沸石、ZSM-11、ZSM-14、ZSM-17、ZSM-18、ZSM-20、ZSM-31、ZSM-34、ZSM-41、ZSM-46、丝光沸石、菱沸石或其中两种或更多种的混合物。
段落53.根据段落50到52中任一项所述的吸附材料共混物，其中所述结晶相包括Y-沸石。
段落54.根据段落50到53中任一项所述的吸附材料共混物，其中所述硅酸盐组合物包括约20重量％到约60重量％的所述结晶相。
段落55.根据段落50到54中任一项所述的吸附材料共混物，其中按所述硅酸盐组合物的总重量计，所述硅酸盐组合物进一步包括约5重量％到约95重量％的非沸石基体相。
段落56.根据段落50到55中任一项所述的吸附材料共混物，其中所述互连多孔支架包括呈微孔、介孔、大孔形式的孔或其混合物。
段落57.根据段落50到56中任一项所述的吸附材料共混物，其中所述硅酸盐组合物的表面积为约200m2/g到约500m2/g。
段落58.根据段落50到57中任一项所述的吸附材料共混物，其中所述硅酸盐组合物具有表面组成，所述表面组成包括按原子百分比计算约5％到约20％的钠。
段落59.根据段落50到58中任一项所述的吸附材料共混物，其中所述硅酸盐组合物的平均粒度分布为约10微米到约60微米。
段落60.根据段落50到59中任一项所述的吸附材料共混物，其中包括Y-沸石的所述结晶相为黏土的沸石结晶过程残留物。
段落61.根据段落50到60中任一项所述的吸附材料共混物，其中所述硅酸盐组合物包括：
约20重量％到约60重量％的包括Y-沸石的所述结晶相；
约5重量％到约95重量％的所述非沸石基体相；以及
所述互连多孔支架，对于直径为约200-10,000
的孔，所述互连多孔支架的总汞孔体积为约0.10cc/g到约0.25cc/g，并且对于直径为约20-600
的孔，所述互连多孔支架的总氮(N)孔体积为约0.02cc/g到约0.10cc/g；
其中所述硅酸盐组合物具有表面组成，所述表面组成包括按原子百分比计算约5％到约20％的钠和约200m2/g到约500m2/g的表面积。
段落62.根据段落50到61中任一项所述的吸附材料，其中所述粘合剂包括氧化铝、硅酸盐和黏土矿物或两种或更多种的组合。
段落63.根据段落62所述的吸附材料，其中所述粘合剂包括高岭黏土。
段落64.根据段落50到63中任一项所述的吸附材料，其进一步包括成孔剂。
段落65.根据段落64所述的吸附材料，其中所述成孔剂包括有机聚合物、玉米淀粉、淀粉衍生物、木质素磺酸盐、聚丙烯酰胺、聚丙烯酸、聚乙烯醇、纤维素、纤维素衍生物、或两种或更多种的组合。
段落66.根据段落50到65中任一项所述的吸附材料，其中粘合剂具有的所述硅酸盐组合物与所述粘合剂的重量比为约90:10到约50:50。
段落67.根据段落66所述的吸附材料，其中粘合剂具有的所述硅酸盐组合物与所述粘合剂的重量比为约80:20到约60:40。
段落68.根据段落50到67中任一项所述的吸附材料，其中所述粒状吸附材料的目大小为约10目到约80目。
段落69.根据段落1到36中任一项所述的吸附材料或根据段落37到68所述的吸附材料共混物，其中与基于钛硅酸盐的吸附材料相比，所述吸附材料在水中的铅交换容量的增加百分比为约15％到约150％。
段落70.根据段落1到36中任一项所述的吸附材料或根据段落37到68所述的吸附材料共混物，其中与基于钛硅酸盐的吸附材料相比，所述吸附材料在水中的镉交换容量的增加百分比为约50％到约500％。
段落71.一种用于处理包括金属污染物的液体的方法，所述方法包括：
使所述液体与根据段落1到36中任一项所述的吸附材料和/或根据段落37到68中任一项所述的吸附材料共混物接触以获得经处理的液体；
其中与所述液体相比，所述经处理的液体包括较低浓度的金属污染物。
段落72.根据段落72所述的方法，其中所述液体为水。
段落73.根据段落71或72所述的方法，其中所述金属污染物包括铅、锌、铬、镉、铜、锰、铁或其中任何两种或更多种的混合物。
段落74.根据段落71到73中任一项所述的方法，其中所述金属污染物为铅。
段落75.根据段落71到73中任一项所述的方法，其中所述金属污染物为镉。
段落76.根据段落71到75中任一项所述的方法，其中所述方法为水处理方法，所述水处理方法选自便携式水净化、给水处理、废水处理、供水处理、灌溉水处理、水过滤、饮用水产生、娱乐用水处理、工艺水处理或其组合。
段落77.根据段落71到75中任一项所述的方法，其中所述方法与常规水处理方法组合，所述常规水处理方法包括便携式水净化、给水处理、废水处理、供水处理、灌溉水处理、水过滤、饮用水产生、娱乐用水处理、工艺水处理或其组合。
段落78.一种用于处理水的方法，所述方法包括：
使所述水与根据段落1到36中任一项所述的吸附材料和/或根据段落37到68中任一项所述的吸附材料共混物接触；
其中所述接触从所述水中去除金属污染物。
段落79.根据段落78所述的方法，其中所述金属污染物包括铅、锌、铬、镉、铜、锰、铁或其中任何两种或更多种的混合物。
段落80.根据段落78或79所述的方法，其中所述金属污染物为铅。
段落81.根据段落78或79所述的方法，其中所述金属污染物为镉。
段落82.根据段落78到81中任一项所述的方法，其中所述方法为水处理方法，所述水处理方法选自便携式水净化、给水处理、废水处理、供水处理、灌溉水处理、水过滤、饮用水产生、娱乐用水处理、工艺水处理或其组合。
段落83.根据段落78到81中任一项所述的方法，其中所述方法与常规水处理方法组合，所述常规水处理方法包括便携式水净化、给水处理、废水处理、供水处理、灌溉水处理、水过滤、饮用水产生、娱乐用水处理、工艺水处理或其组合。
段落84.一种用于从水中去除金属污染物的方法，所述方法包括：
使所述水与包括硅酸盐组合物的吸附材料接触；
其中：
与所述水接触从所述水中去除所述金属污染物；并且
所述硅酸盐组合物包括：
约5重量％到约95重量％的结晶相；
其中所述硅酸盐组合物包括互连多孔支架，对于直径为约20-10,000
的孔，所述互连多孔支架的总汞(Hg)孔体积为约0.005cc/g到约0.25cc/g，并且对于直径为约20-600
的孔，所述互连多孔支架的总氮(N)孔体积为约0.02cc/g到约0.10cc/g。
段落85.根据段落84所述的方法，其中所述结晶相包括Y-沸石。
段落86.根据段落84到85中任一项所述的方法，其中所述硅酸盐组合物包括约20重量％到约60重量％的所述结晶相。
段落87.根据段落84到86中任一项所述的方法，其中按所述硅酸盐组合物的总重量计，所述硅酸盐组合物进一步包括约5重量％到约95重量％的无定形基体相。
段落88.根据段落84到87中任一项所述的方法，其中所述互连多孔支架包括呈微孔、介孔、大孔形式的孔或其混合物。
段落89.根据段落84到88中任一项所述的方法，其中对于直径为约200-10,000
的孔，所述互连多孔支架的汞孔体积为约0.01cc/g到约0.25cc/g。
段落90.根据段落84到89中任一项所述的方法，其中所述硅酸盐组合物的表面积为约200m2/g到约500m2/g。
段落91.根据段落84到90中任一项所述的方法，其中所述硅酸盐组合物具有表面组成，所述表面组成包括按原子百分比计算约5％到约20％的钠。
段落92.根据段落84到91中任一项所述的方法，其中所述硅酸盐组合物的平均粒度为约40微米到约150微米。
段落93.根据段落84到92中任一项所述的方法，其中所述硅酸盐组合物的平均粒度分布为约10微米到约60微米。
段落94.根据段落84到93中任一项所述的方法，其中所述硅酸盐组合物包括：
约20重量％到约60重量％的包括Y-沸石的所述结晶相；
约5重量％到约95重量％的所述无定形基体相；以及
所述互连多孔支架，对于直径为约200-10,000
的孔，所述互连多孔支架的总汞孔体积为约0.10cc/g到约0.25cc/g，并且对于直径为约20-600
的孔，所述互连多孔支架的总氮(N)孔体积为约0.02cc/g到约0.10cc/g；
其中所述硅酸盐组合物具有表面组成，所述表面组成包括按原子百分比计算约5％到约20％的钠和约200m2/g到约500m2/g的表面积。
段落95.根据段落84到94中任一项所述的方法，其进一步包括额外吸附剂。
段落96.根据段落95所述的方法，其中所述额外吸附剂包括钛硅酸盐、非沸石分子筛、活性炭、多孔玻璃、黏土、金属铝酸盐、金属磷酸盐或其中两种或更多种的组合。
段落97.根据段落95或96所述的方法，其中所述额外吸附剂包括钛硅酸盐。
段落98.根据段落95到97中任一项所述的方法，其中所述吸附材料包括的所述硅酸盐组合物与所述额外吸附剂的重量比为约99:1到约1:99。
段落99.根据段落98所述的方法，其中约50:50到约20:80的所述硅酸盐组合物与所述额外吸附剂的所述重量比。
段落100.根据段落84到94中任一项所述的方法，其中所述吸附材料进一步包括粘合剂。
段落101.根据段落100所述的方法，其中所述粘合剂包括氧化铝、硅酸盐和黏土矿物或两种或更多种的组合。
段落102.根据段落100所述的方法，其中所述粘合剂包括高岭黏土。
段落103.根据段落100到102中任一项所述的方法，其中所述吸附材料进一步包括成孔剂。
段落104.根据段落103所述的方法，其中所述成孔剂包括有机聚合物、玉米淀粉、淀粉衍生物、木质素磺酸盐、聚丙烯酰胺、聚丙烯酸、聚乙烯醇、纤维素、纤维素衍生物、或两种或更多种的组合。
段落105.根据段落100到104中任一项所述的方法，其中粘合剂具有的所述硅酸盐组合物与所述粘合剂的重量比为约90:10到约50:50。
段落106.根据段落105所述的方法，其中粘合剂具有的所述硅酸盐组合物与所述粘合剂的重量比为约80:20到约60:40。
段落107.根据段落100到106中任一项所述的方法，其中所述吸附材料为粒状吸附材料。
段落108.根据段落107所述的方法，其中所述粒状吸附材料的目大小为约10目到约80目。
段落109.根据段落84到108中任一项所述的方法，其中所述方法为水处理方法，所述水处理方法选自便携式水净化、给水处理、废水处理、供水处理、灌溉水处理、水过滤、饮用水产生、娱乐用水处理、工艺水处理或其组合。
段落110.根据段落84到108中任一项所述的方法，其中所述方法与常规水处理方法组合，所述常规水处理方法包括便携式水净化、给水处理、废水处理、供水处理、灌溉水处理、水过滤、饮用水产生、娱乐用水处理、工艺水处理或其组合。
虽然已经说明和描述了某些实施例，但应当理解的是，在不脱离如以下权利要求限定的本发明的技术的更广泛方面情况下，可以根据本领域的普通技术作出变化和修改。
本文中说明性地描述的实施例可以适当地在不存在本文未具体公开的任何一个或多个要素、一个或多个限制的情况下实践。因此，例如，术语“包括”、“包含”、“含有”等应被广泛地阅读而不受限制。另外，本文所采用的术语和表述已被用作说明书的术语且不被限制，并且此类术语和表述的使用并不旨在排除所示及所述的特征的任何等效物或其部分，但应当认识到，在所要求保护的技术的范围内可以进行各种修改。另外，短语“基本上由…组成”将被理解为包括具体叙述的那些元素和那些不会实质上影响所要求保护的技术的基本和新颖特征的另外的元素。短语“由…组成”排除了未指定的任何要素。
本公开不限于在本申请中描述的特定实施例。在不脱离本发明的技术的精神和范围的情况下，可以对本发明的技术进行许多修改和变化，这对本领域技术人员来说是显而易见的。除了本文列举的那些之外，根据前述描述，本公开的范围内的功能等效方法和组合物对于本领域技术人员而言是显而易见的。这类修改和变型旨在落入所附权利要求的范围内。本公开仅受所附权利要求的条款以及所述权利要求授权获得的等同物的整个范围的限制。应理解，本公开不限于当然可能发生变化的特定方法、试剂、化合物或组合物。还应理解，本文使用的术语仅用于描述特定实施例的目的，而不旨在是限制性的。
另外，在根据马库什群组描述本公开的特征或方面的情况下，本领域技术人员将认识到，本公开也因此以马库什群组的任何单个成员或成员子组的形式描述。
如本领域的技术人员将理解的，出于任何和所有目的，特别是在提供书面描述方面，本文公开的所有范围还涵盖任何和所有可能的子范围以及其子范围的组合。任何列出的范围均可容易地被鉴定为充分描述并使得相同的范围被分解为至少相等的两份、三份、四份、五份、十份等。作为非限制性实例，本文论述的每个范围可容易地分解为下三分之一、中三分之一和上三分之一等。如本领域技术人员还将理解的，如“最高”、“至少”、“大于”、“小于”等所有用语包含所引用的数字并且指代可随后分解成如上所论述的子范围的范围。最后，如本领域技术人员将理解，范围包含每个单独的成员。
本说明书中提及的所有出版物、专利申请、授权专利和其它文献均通过引用并入本文，如同每个单独的出版物、专利申请、授权专利或其它文献被具体且单独地指示为通过引用整体并入。通过引用并入的文本中含有的定义与本公开中的定义相矛盾时，排除通过引用并入的文本中包含的定义。
以下权利要求中阐述了其它实施例。
Claims (40)
1.一种吸附材料，其包括硅酸盐组合物，其中所述硅酸盐组合物包括约5重量％到约95重量％的结晶相，
其中所述硅酸盐组合物包括互连多孔支架，对于直径为约
的孔，所述互连多孔支架的总汞(Hg)孔体积为约0.005cc/g到约0.25cc/g，并且对于直径为约
的孔，所述互连多孔支架的总氮(N)孔体积为约0.02cc/g到约0.10cc/g。
2.根据权利要求1所述的吸附材料，其中所述结晶相包括沸石，所述沸石包括沸石X、Y-沸石、ZSM-5、β沸石、ZSM-11、ZSM-14、ZSM-17、ZSM-18、ZSM-20、ZSM-31、ZSM-34、ZSM-41、ZSM-46、丝光沸石、菱沸石或其中两种或更多种的混合物。
3.根据权利要求1或2所述的吸附材料，其中所述硅酸盐组合物包括约20重量％到约60重量％的所述结晶相。
4.根据权利要求1到3中任一项所述的吸附材料，其中按所述硅酸盐组合物的总重量计，所述硅酸盐组合物进一步包括约5重量％到约95重量％的非沸石基体相。
5.根据权利要求1到4中任一项所述的吸附材料，其中所述互连多孔支架包括呈微孔、介孔、大孔形式的孔或其混合物。
6.根据权利要求1到5中任一项所述的吸附材料，其中对于直径为约
的孔，所述互连多孔支架的汞孔体积为约0.01cc/g到约0.25cc/g。
7.根据权利要求1到6中任一项所述的吸附材料，其中所述硅酸盐组合物的表面积为约200m2/g到约500m2/g。
8.根据权利要求1到7中任一项所述的吸附材料，其中所述硅酸盐组合物具有表面组成，所述表面组成包括按原子百分比计算约5％到约20％的钠。
9.根据权利要求1到8中任一项所述的吸附材料，其中所述硅酸盐组合物的粒度为约40微米到约150微米。
10.根据权利要求1到9中任一项所述的吸附材料，其中包括Y-沸石的所述结晶相为黏土的沸石结晶过程残留物。
11.根据权利要求10所述的吸附材料，其中所述黏土包括偏高岭土、高岭黏土或其中任何两种或更多种的混合物。
12.根据权利要求10或11所述的吸附材料，其中所述黏土包括已基本上通过其特性放热的约30重量％到约60重量％的偏高岭土和约40重量％到约70重量％的高岭黏土。
13.根据权利要求1到12中任一项所述的吸附材料，其中所述硅酸盐组合物包括：
约20重量％到约60重量％的包括Y-沸石的所述结晶相；
约5重量％到约95重量％的所述非沸石基体相；以及
所述互连多孔支架，对于直径为约
的孔，所述互连多孔支架的总汞孔体积为约0.10cc/g到约0.25cc/g，并且对于直径为约
的孔，所述互连多孔支架的总氮(N)孔体积为约0.02cc/g到约0.10cc/g；
其中所述硅酸盐组合物具有表面组成，所述表面组成包括按原子百分比计算约5％到约20％的钠和约200m2/g到约500m2/g的表面积。
14.根据权利要求1到13中任一项所述的吸附材料，其进一步包括额外吸附剂，所述额外吸附剂包括钛硅酸盐、非沸石分子筛、活性炭、多孔玻璃、黏土、金属铝酸盐、金属磷酸盐、层状硅酸盐或其中两种或更多种的组合。
15.根据权利要求14所述的吸附材料，其中所述额外吸附剂包括钛硅酸盐。
16.根据权利要求14或15所述的吸附材料，其中所述吸附材料包括的所述硅酸盐组合物与所述额外吸附剂的重量比为约99:1到约1:99。
17.根据权利要求1到13中任一项所述的吸附材料，其进一步包括粘合剂，所述粘合剂包括氧化铝、硅酸盐和黏土矿物或两种或更多种的组合。
18.根据权利要求17所述的吸附材料，其中所述粘合剂包括高岭黏土。
19.根据权利要求17或18所述的吸附材料，其进一步包括成孔剂，所述成孔剂包括有机聚合物、玉米淀粉、淀粉衍生物、木质素磺酸盐、聚丙烯酰胺、聚丙烯酸、聚乙烯醇、纤维素、纤维素衍生物或两种或更多种的组合。
20.根据权利要求17到19中任一项所述的吸附材料，其中粘合剂具有的所述硅酸盐组合物与所述粘合剂的重量比为约90:10到约50:50。
21.根据权利要求17到20中任一项所述的吸附材料，其中所述吸附材料为粒状吸附材料。
22.根据权利要求21所述的吸附材料，其中所述粒状吸附材料的目大小为约10目到约80目。
23.一种吸附材料共混物，其包括硅酸盐组合物和钛硅酸盐；
其中所述硅酸盐组合物包括：
约5重量％到约95重量％的结晶相；
其中所述硅酸盐组合物包括互连多孔支架，对于直径为约
的孔，所述互连多孔支架的总汞(Hg)孔体积为约0.005cc/g到约0.25cc/g，并且对于直径为约
的孔，所述互连多孔支架的总氮(N)孔体积为约0.02cc/g到约0.10cc/g。
24.一种吸附材料共混物，其包括硅酸盐组合物和粘合剂；
其中所述硅酸盐组合物包括：
约5重量％到约95重量％的结晶相；
其中所述硅酸盐组合物包括互连多孔支架，对于直径为约
的孔，所述互连多孔支架的总汞(Hg)孔体积为约0.005cc/g到约0.25cc/g，并且对于直径为约
的孔，所述互连多孔支架的总氮(N)孔体积为约0.02cc/g到约0.10cc/g；并且
其中所述吸附材料共混物为粒状吸附材料共混物。
25.根据权利要求24所述的吸附材料，其中所述粘合剂包括氧化铝、硅酸盐和黏土矿物或两种或更多种的组合。
26.根据权利要求25所述的吸附材料，其中所述粘合剂包括高岭黏土。
27.根据权利要求24到26中任一项所述的吸附材料，其进一步包括成孔剂，所述成孔剂包括有机聚合物、玉米淀粉、淀粉衍生物、木质素磺酸盐、聚丙烯酰胺、聚丙烯酸、聚乙烯醇、纤维素、纤维素衍生物或两种或更多种的组合。
28.根据权利要求24到27中任一项所述的吸附材料，其中所述粒状吸附材料的目大小为约10目到约80目。
29.根据权利要求1到22中任一项所述的吸附材料或根据权利要求23到28中任一项所述的吸附材料共混物，其中与基于钛硅酸盐的吸附材料相比，所述吸附材料在水中的铅交换容量的增加百分比为约15％到约150％。
30.根据权利要求1到22中任一项所述的吸附材料或根据权利要求23到28中任一项所述的吸附材料共混物，其中与基于钛硅酸盐的吸附材料相比，所述吸附材料在水中的镉交换容量的增加百分比为约50％到约500％。
31.一种用于处理包括金属污染物的液体的方法，所述方法包括：
使所述液体与根据权利要求1到22中任一项所述的吸附材料和/或根据权利要求23到28中任一项所述的吸附材料共混物接触以获得经处理的液体；
其中与所述液体相比，所述经处理的液体包括较低浓度的金属污染物。
32.一种用于处理水的方法，所述方法包括：
使所述水与根据权利要求1到22中任一项所述的吸附材料和/或根据权利要求23到28中任一项所述的吸附材料共混物接触；
其中所述接触从所述水中去除金属污染物。
33.一种用于从水中去除金属污染物的方法，所述方法包括：
使所述水与包括硅酸盐组合物的吸附材料接触；
其中：
与所述水接触从所述水中去除所述金属污染物；并且
所述硅酸盐组合物包括：
约5重量％到约95重量％的结晶相；
其中所述硅酸盐组合物包括互连多孔支架，对于直径为约
的孔，所述互连多孔支架的总汞(Hg)孔体积为约0.005cc/g到约0.25cc/g，并且对于直径为约
的孔，所述互连多孔支架的总氮(N)孔体积为约0.02cc/g到约0.10cc/g。
34.根据权利要求33所述的方法，其中所述吸附材料进一步包括额外吸附剂，所述额外吸附剂包括钛硅酸盐、非沸石分子筛、活性炭、多孔玻璃、黏土、金属铝酸盐、金属磷酸盐或其中两种或更多种的组合。
35.根据权利要求34所述的方法，其中所述额外吸附剂包括钛硅酸盐。
36.根据权利要求34所述的方法，其中所述吸附材料进一步包括粘合剂，所述粘合剂包括氧化铝、硅酸盐和黏土矿物或两种或更多种的组合。
37.根据权利要求36所述的方法，其中所述粘合剂包括高岭黏土。
38.根据权利要求31到37中任一项所述的方法，其中所述金属污染物包括铅、锌、铬、镉、铜、锰、铁或其中任何两种或更多种的混合物。
39.根据权利要求31到38中任一项所述的方法，其中所述方法为水处理方法，所述水处理方法选自便携式水净化、给水处理、废水处理、供水处理、灌溉水处理、水过滤、饮用水产生、娱乐用水处理、工艺水处理或其组合。
40.根据权利要求31到39中任一项所述的方法，其中所述方法与常规水处理方法组合，所述常规水处理方法包括便携式水净化、给水处理、废水处理、供水处理、灌溉水处理、水过滤、饮用水产生、娱乐用水处理、工艺水处理或其组合。
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