RU2415709C2 - Способ применения редкоземельных элементов для удаления оксианионов из водных потоков - Google Patents
Способ применения редкоземельных элементов для удаления оксианионов из водных потоков Download PDFInfo
- Publication number
- RU2415709C2 RU2415709C2 RU2008107341/05A RU2008107341A RU2415709C2 RU 2415709 C2 RU2415709 C2 RU 2415709C2 RU 2008107341/05 A RU2008107341/05 A RU 2008107341/05A RU 2008107341 A RU2008107341 A RU 2008107341A RU 2415709 C2 RU2415709 C2 RU 2415709C2
- Authority
- RU
- Russia
- Prior art keywords
- ree
- oxyanions
- compounds
- starting material
- aqueous
- Prior art date
Links
- XLYOFNOQVPJJNP-UHFFFAOYSA-N water Substances O XLYOFNOQVPJJNP-UHFFFAOYSA-N 0.000 title claims abstract description 50
- -1 hydroxyl anions Chemical class 0.000 title claims abstract description 9
- 229910052761 rare earth metal Inorganic materials 0.000 title claims description 117
- 238000000034 method Methods 0.000 title claims description 51
- 239000002594 sorbent Substances 0.000 claims abstract description 44
- 239000007790 solid phase Substances 0.000 claims abstract description 36
- 239000011651 chromium Substances 0.000 claims abstract description 32
- 239000000203 mixture Substances 0.000 claims abstract description 29
- 229910052804 chromium Inorganic materials 0.000 claims abstract description 26
- VYZAMTAEIAYCRO-UHFFFAOYSA-N Chromium Chemical compound [Cr] VYZAMTAEIAYCRO-UHFFFAOYSA-N 0.000 claims abstract description 23
- 229910052770 Uranium Inorganic materials 0.000 claims abstract description 17
- 238000005341 cation exchange Methods 0.000 claims abstract description 16
- 239000000463 material Substances 0.000 claims abstract description 16
- 229910052720 vanadium Inorganic materials 0.000 claims abstract description 15
- WFKWXMTUELFFGS-UHFFFAOYSA-N tungsten Chemical compound [W] WFKWXMTUELFFGS-UHFFFAOYSA-N 0.000 claims abstract description 12
- 229910052721 tungsten Inorganic materials 0.000 claims abstract description 12
- 239000010937 tungsten Substances 0.000 claims abstract description 12
- DNYWZCXLKNTFFI-UHFFFAOYSA-N uranium Chemical compound [U][U][U][U][U][U][U][U][U][U][U][U][U][U][U][U][U][U][U][U][U][U][U][U][U][U][U][U][U][U][U][U][U][U][U][U][U][U][U][U][U][U][U][U][U][U][U][U][U][U][U][U][U][U][U][U][U][U][U][U][U][U][U][U][U][U][U][U][U][U][U][U][U][U][U][U][U][U][U][U][U][U][U][U][U][U][U][U][U][U][U][U][U][U][U][U][U][U][U][U][U][U][U][U][U][U][U][U][U][U][U][U][U][U] DNYWZCXLKNTFFI-UHFFFAOYSA-N 0.000 claims abstract 10
- GPPXJZIENCGNKB-UHFFFAOYSA-N vanadium Chemical compound [V]#[V] GPPXJZIENCGNKB-UHFFFAOYSA-N 0.000 claims abstract 6
- 150000001875 compounds Chemical class 0.000 claims description 92
- 239000007858 starting material Substances 0.000 claims description 41
- MRELNEQAGSRDBK-UHFFFAOYSA-N lanthanum(3+);oxygen(2-) Chemical compound [O-2].[O-2].[O-2].[La+3].[La+3] MRELNEQAGSRDBK-UHFFFAOYSA-N 0.000 claims description 35
- CETPSERCERDGAM-UHFFFAOYSA-N ceric oxide Chemical compound O=[Ce]=O CETPSERCERDGAM-UHFFFAOYSA-N 0.000 claims description 17
- 229910000422 cerium(IV) oxide Inorganic materials 0.000 claims description 17
- 229910052750 molybdenum Inorganic materials 0.000 claims description 17
- 229910052787 antimony Inorganic materials 0.000 claims description 16
- ZOKXTWBITQBERF-UHFFFAOYSA-N Molybdenum Chemical compound [Mo] ZOKXTWBITQBERF-UHFFFAOYSA-N 0.000 claims description 15
- 239000011733 molybdenum Substances 0.000 claims description 15
- WATWJIUSRGPENY-UHFFFAOYSA-N antimony atom Chemical compound [Sb] WATWJIUSRGPENY-UHFFFAOYSA-N 0.000 claims description 14
- 239000007788 liquid Substances 0.000 claims description 14
- VYPSYNLAJGMNEJ-UHFFFAOYSA-N Silicium dioxide Chemical compound O=[Si]=O VYPSYNLAJGMNEJ-UHFFFAOYSA-N 0.000 claims description 10
- 239000003651 drinking water Substances 0.000 claims description 10
- 235000020188 drinking water Nutrition 0.000 claims description 10
- 229910052746 lanthanum Inorganic materials 0.000 claims description 10
- FZLIPJUXYLNCLC-UHFFFAOYSA-N lanthanum atom Chemical compound [La] FZLIPJUXYLNCLC-UHFFFAOYSA-N 0.000 claims description 10
- 239000002245 particle Substances 0.000 claims description 10
- PNEYBMLMFCGWSK-UHFFFAOYSA-N aluminium oxide Inorganic materials [O-2].[O-2].[O-2].[Al+3].[Al+3] PNEYBMLMFCGWSK-UHFFFAOYSA-N 0.000 claims description 9
- 239000007787 solid Substances 0.000 claims description 9
- 229910052684 Cerium Inorganic materials 0.000 claims description 8
- 239000005909 Kieselgur Substances 0.000 claims description 8
- 150000001768 cations Chemical class 0.000 claims description 8
- 229910052797 bismuth Inorganic materials 0.000 claims description 7
- JCXGWMGPZLAOME-UHFFFAOYSA-N bismuth atom Chemical compound [Bi] JCXGWMGPZLAOME-UHFFFAOYSA-N 0.000 claims description 7
- 239000004927 clay Substances 0.000 claims description 7
- 229910052735 hafnium Inorganic materials 0.000 claims description 7
- VBJZVLUMGGDVMO-UHFFFAOYSA-N hafnium atom Chemical compound [Hf] VBJZVLUMGGDVMO-UHFFFAOYSA-N 0.000 claims description 7
- WPBNNNQJVZRUHP-UHFFFAOYSA-L manganese(2+);methyl n-[[2-(methoxycarbonylcarbamothioylamino)phenyl]carbamothioyl]carbamate;n-[2-(sulfidocarbothioylamino)ethyl]carbamodithioate Chemical compound [Mn+2].[S-]C(=S)NCCNC([S-])=S.COC(=O)NC(=S)NC1=CC=CC=C1NC(=S)NC(=O)OC WPBNNNQJVZRUHP-UHFFFAOYSA-L 0.000 claims description 7
- 239000011133 lead Substances 0.000 claims description 6
- 239000000758 substrate Substances 0.000 claims description 6
- 229910052777 Praseodymium Inorganic materials 0.000 claims description 4
- 238000006243 chemical reaction Methods 0.000 claims description 4
- 239000003673 groundwater Substances 0.000 claims description 4
- PUDIUYLPXJFUGB-UHFFFAOYSA-N praseodymium atom Chemical compound [Pr] PUDIUYLPXJFUGB-UHFFFAOYSA-N 0.000 claims description 4
- 229910052692 Dysprosium Inorganic materials 0.000 claims description 3
- 229910052691 Erbium Inorganic materials 0.000 claims description 3
- 229910052693 Europium Inorganic materials 0.000 claims description 3
- 229910052688 Gadolinium Inorganic materials 0.000 claims description 3
- 229910052689 Holmium Inorganic materials 0.000 claims description 3
- 229910052765 Lutetium Inorganic materials 0.000 claims description 3
- 229910052779 Neodymium Inorganic materials 0.000 claims description 3
- 229910019142 PO4 Inorganic materials 0.000 claims description 3
- 229910052772 Samarium Inorganic materials 0.000 claims description 3
- 229910052771 Terbium Inorganic materials 0.000 claims description 3
- 229910052775 Thulium Inorganic materials 0.000 claims description 3
- 229910052769 Ytterbium Inorganic materials 0.000 claims description 3
- DVARTQFDIMZBAA-UHFFFAOYSA-O ammonium nitrate Chemical class [NH4+].[O-][N+]([O-])=O DVARTQFDIMZBAA-UHFFFAOYSA-O 0.000 claims description 3
- 239000007864 aqueous solution Substances 0.000 claims description 3
- 150000001785 cerium compounds Chemical class 0.000 claims description 3
- 150000001805 chlorine compounds Chemical class 0.000 claims description 3
- KBQHZAAAGSGFKK-UHFFFAOYSA-N dysprosium atom Chemical compound [Dy] KBQHZAAAGSGFKK-UHFFFAOYSA-N 0.000 claims description 3
- UYAHIZSMUZPPFV-UHFFFAOYSA-N erbium Chemical compound [Er] UYAHIZSMUZPPFV-UHFFFAOYSA-N 0.000 claims description 3
- OGPBJKLSAFTDLK-UHFFFAOYSA-N europium atom Chemical compound [Eu] OGPBJKLSAFTDLK-UHFFFAOYSA-N 0.000 claims description 3
- UIWYJDYFSGRHKR-UHFFFAOYSA-N gadolinium atom Chemical compound [Gd] UIWYJDYFSGRHKR-UHFFFAOYSA-N 0.000 claims description 3
- KJZYNXUDTRRSPN-UHFFFAOYSA-N holmium atom Chemical compound [Ho] KJZYNXUDTRRSPN-UHFFFAOYSA-N 0.000 claims description 3
- 239000010842 industrial wastewater Substances 0.000 claims description 3
- 150000002604 lanthanum compounds Chemical class 0.000 claims description 3
- OHSVLFRHMCKCQY-UHFFFAOYSA-N lutetium atom Chemical compound [Lu] OHSVLFRHMCKCQY-UHFFFAOYSA-N 0.000 claims description 3
- QEFYFXOXNSNQGX-UHFFFAOYSA-N neodymium atom Chemical compound [Nd] QEFYFXOXNSNQGX-UHFFFAOYSA-N 0.000 claims description 3
- 150000002823 nitrates Chemical class 0.000 claims description 3
- 239000011819 refractory material Substances 0.000 claims description 3
- KZUNJOHGWZRPMI-UHFFFAOYSA-N samarium atom Chemical compound [Sm] KZUNJOHGWZRPMI-UHFFFAOYSA-N 0.000 claims description 3
- GZCRRIHWUXGPOV-UHFFFAOYSA-N terbium atom Chemical compound [Tb] GZCRRIHWUXGPOV-UHFFFAOYSA-N 0.000 claims description 3
- NAWDYIZEMPQZHO-UHFFFAOYSA-N ytterbium Chemical compound [Yb] NAWDYIZEMPQZHO-UHFFFAOYSA-N 0.000 claims description 3
- 229910052727 yttrium Inorganic materials 0.000 claims description 3
- VWQVUPCCIRVNHF-UHFFFAOYSA-N yttrium atom Chemical compound [Y] VWQVUPCCIRVNHF-UHFFFAOYSA-N 0.000 claims description 3
- 238000004891 communication Methods 0.000 claims description 2
- 150000003467 sulfuric acid derivatives Chemical class 0.000 claims description 2
- 239000002352 surface water Substances 0.000 claims description 2
- 239000008346 aqueous phase Substances 0.000 claims 4
- 230000015572 biosynthetic process Effects 0.000 claims 4
- XLYOFNOQVPJJNP-UHFFFAOYSA-M hydroxide Chemical compound [OH-] XLYOFNOQVPJJNP-UHFFFAOYSA-M 0.000 claims 4
- QAOWNCQODCNURD-UHFFFAOYSA-L Sulfate Chemical compound [O-]S([O-])(=O)=O QAOWNCQODCNURD-UHFFFAOYSA-L 0.000 claims 3
- ZMIGMASIKSOYAM-UHFFFAOYSA-N cerium Chemical compound [Ce][Ce][Ce][Ce][Ce][Ce][Ce][Ce][Ce][Ce][Ce][Ce][Ce][Ce][Ce][Ce][Ce][Ce][Ce][Ce][Ce][Ce][Ce][Ce][Ce][Ce][Ce][Ce][Ce][Ce][Ce][Ce][Ce][Ce][Ce][Ce][Ce][Ce] ZMIGMASIKSOYAM-UHFFFAOYSA-N 0.000 claims 3
- 150000002909 rare earth metal compounds Chemical class 0.000 claims 3
- BVKZGUZCCUSVTD-UHFFFAOYSA-L Carbonate Chemical compound [O-]C([O-])=O BVKZGUZCCUSVTD-UHFFFAOYSA-L 0.000 claims 2
- KRHYYFGTRYWZRS-UHFFFAOYSA-M Fluoride anion Chemical compound [F-] KRHYYFGTRYWZRS-UHFFFAOYSA-M 0.000 claims 2
- NBIIXXVUZAFLBC-UHFFFAOYSA-K phosphate Chemical compound [O-]P([O-])([O-])=O NBIIXXVUZAFLBC-UHFFFAOYSA-K 0.000 claims 2
- 239000010452 phosphate Substances 0.000 claims 2
- 229910052706 scandium Inorganic materials 0.000 claims 2
- SIXSYDAISGFNSX-UHFFFAOYSA-N scandium atom Chemical compound [Sc] SIXSYDAISGFNSX-UHFFFAOYSA-N 0.000 claims 2
- PAWQVTBBRAZDMG-UHFFFAOYSA-N 2-(3-bromo-2-fluorophenyl)acetic acid Chemical compound OC(=O)CC1=CC=CC(Br)=C1F PAWQVTBBRAZDMG-UHFFFAOYSA-N 0.000 claims 1
- VEXZGXHMUGYJMC-UHFFFAOYSA-M Chloride anion Chemical compound [Cl-] VEXZGXHMUGYJMC-UHFFFAOYSA-M 0.000 claims 1
- 229910002651 NO3 Inorganic materials 0.000 claims 1
- NHNBFGGVMKEFGY-UHFFFAOYSA-N Nitrate Chemical compound [O-][N+]([O-])=O NHNBFGGVMKEFGY-UHFFFAOYSA-N 0.000 claims 1
- 229910000420 cerium oxide Inorganic materials 0.000 claims 1
- BMMGVYCKOGBVEV-UHFFFAOYSA-N oxo(oxoceriooxy)cerium Chemical compound [Ce]=O.O=[Ce]=O BMMGVYCKOGBVEV-UHFFFAOYSA-N 0.000 claims 1
- MMKQUGHLEMYQSG-UHFFFAOYSA-N oxygen(2-);praseodymium(3+) Chemical compound [O-2].[O-2].[O-2].[Pr+3].[Pr+3] MMKQUGHLEMYQSG-UHFFFAOYSA-N 0.000 claims 1
- 229910003447 praseodymium oxide Inorganic materials 0.000 claims 1
- 238000001179 sorption measurement Methods 0.000 abstract description 19
- 229910052751 metal Inorganic materials 0.000 abstract description 17
- 239000002184 metal Substances 0.000 abstract description 17
- 150000002739 metals Chemical class 0.000 abstract description 15
- 230000002285 radioactive effect Effects 0.000 abstract description 9
- 231100000331 toxic Toxicity 0.000 abstract description 7
- 230000002588 toxic effect Effects 0.000 abstract description 7
- 239000000356 contaminant Substances 0.000 abstract description 5
- 229910001385 heavy metal Inorganic materials 0.000 abstract description 3
- 230000000694 effects Effects 0.000 abstract 1
- 238000000605 extraction Methods 0.000 abstract 1
- 238000010327 methods by industry Methods 0.000 abstract 1
- 239000000126 substance Substances 0.000 abstract 1
- 238000012360 testing method Methods 0.000 description 17
- 239000000243 solution Substances 0.000 description 16
- 239000012085 test solution Substances 0.000 description 15
- 229910021193 La 2 O 3 Inorganic materials 0.000 description 13
- 238000007254 oxidation reaction Methods 0.000 description 7
- JFALSRSLKYAFGM-UHFFFAOYSA-N uranium(0) Chemical compound [U] JFALSRSLKYAFGM-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 7
- LEONUFNNVUYDNQ-UHFFFAOYSA-N vanadium atom Chemical compound [V] LEONUFNNVUYDNQ-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 7
- 239000012153 distilled water Substances 0.000 description 6
- 230000003647 oxidation Effects 0.000 description 6
- GWXLDORMOJMVQZ-UHFFFAOYSA-N cerium Chemical compound [Ce] GWXLDORMOJMVQZ-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 5
- 238000007865 diluting Methods 0.000 description 5
- 238000001914 filtration Methods 0.000 description 5
- 239000012086 standard solution Substances 0.000 description 5
- 238000005342 ion exchange Methods 0.000 description 4
- OKTJSMMVPCPJKN-UHFFFAOYSA-N Carbon Chemical compound [C] OKTJSMMVPCPJKN-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 3
- 229910052785 arsenic Inorganic materials 0.000 description 3
- 229910052790 beryllium Inorganic materials 0.000 description 3
- 229910052793 cadmium Inorganic materials 0.000 description 3
- 229910052791 calcium Inorganic materials 0.000 description 3
- 229910052745 lead Inorganic materials 0.000 description 3
- 229910052749 magnesium Inorganic materials 0.000 description 3
- 229910052748 manganese Inorganic materials 0.000 description 3
- 239000011572 manganese Substances 0.000 description 3
- 229910052759 nickel Inorganic materials 0.000 description 3
- 231100000614 poison Toxicity 0.000 description 3
- 239000012857 radioactive material Substances 0.000 description 3
- 239000003440 toxic substance Substances 0.000 description 3
- 229910052725 zinc Inorganic materials 0.000 description 3
- GWEVSGVZZGPLCZ-UHFFFAOYSA-N Titan oxide Chemical compound O=[Ti]=O GWEVSGVZZGPLCZ-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 2
- 230000000711 cancerogenic effect Effects 0.000 description 2
- 231100000315 carcinogenic Toxicity 0.000 description 2
- 238000005516 engineering process Methods 0.000 description 2
- 230000007613 environmental effect Effects 0.000 description 2
- 239000003344 environmental pollutant Substances 0.000 description 2
- 238000012986 modification Methods 0.000 description 2
- 230000004048 modification Effects 0.000 description 2
- MEFBJEMVZONFCJ-UHFFFAOYSA-N molybdate Chemical compound [O-][Mo]([O-])(=O)=O MEFBJEMVZONFCJ-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 2
- BASFCYQUMIYNBI-UHFFFAOYSA-N platinum Chemical compound [Pt] BASFCYQUMIYNBI-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 2
- 231100000719 pollutant Toxicity 0.000 description 2
- KMUONIBRACKNSN-UHFFFAOYSA-N potassium dichromate Chemical compound [K+].[K+].[O-][Cr](=O)(=O)O[Cr]([O-])(=O)=O KMUONIBRACKNSN-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 2
- 238000000926 separation method Methods 0.000 description 2
- 239000000725 suspension Substances 0.000 description 2
- 239000002351 wastewater Substances 0.000 description 2
- 239000005995 Aluminium silicate Substances 0.000 description 1
- ZOXJGFHDIHLPTG-UHFFFAOYSA-N Boron Chemical compound [B] ZOXJGFHDIHLPTG-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- GYHNNYVSQQEPJS-UHFFFAOYSA-N Gallium Chemical compound [Ga] GYHNNYVSQQEPJS-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- KJTLSVCANCCWHF-UHFFFAOYSA-N Ruthenium Chemical compound [Ru] KJTLSVCANCCWHF-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- 229910052581 Si3N4 Inorganic materials 0.000 description 1
- XUIMIQQOPSSXEZ-UHFFFAOYSA-N Silicon Chemical compound [Si] XUIMIQQOPSSXEZ-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- 239000004809 Teflon Substances 0.000 description 1
- 229920006362 Teflon® Polymers 0.000 description 1
- ATJFFYVFTNAWJD-UHFFFAOYSA-N Tin Chemical compound [Sn] ATJFFYVFTNAWJD-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- RTAQQCXQSZGOHL-UHFFFAOYSA-N Titanium Chemical compound [Ti] RTAQQCXQSZGOHL-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- NRTOMJZYCJJWKI-UHFFFAOYSA-N Titanium nitride Chemical compound [Ti]#N NRTOMJZYCJJWKI-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- QCWXUUIWCKQGHC-UHFFFAOYSA-N Zirconium Chemical compound [Zr] QCWXUUIWCKQGHC-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- 238000010521 absorption reaction Methods 0.000 description 1
- 239000000654 additive Substances 0.000 description 1
- 230000000996 additive effect Effects 0.000 description 1
- 229910052782 aluminium Inorganic materials 0.000 description 1
- XAGFODPZIPBFFR-UHFFFAOYSA-N aluminium Chemical compound [Al] XAGFODPZIPBFFR-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- 235000012211 aluminium silicate Nutrition 0.000 description 1
- HPTYUNKZVDYXLP-UHFFFAOYSA-N aluminum;trihydroxy(trihydroxysilyloxy)silane;hydrate Chemical compound O.[Al].[Al].O[Si](O)(O)O[Si](O)(O)O HPTYUNKZVDYXLP-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- 239000003957 anion exchange resin Substances 0.000 description 1
- 150000001450 anions Chemical class 0.000 description 1
- QVGXLLKOCUKJST-UHFFFAOYSA-N atomic oxygen Chemical compound [O] QVGXLLKOCUKJST-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- 229910052796 boron Inorganic materials 0.000 description 1
- 229910052799 carbon Inorganic materials 0.000 description 1
- 150000004649 carbonic acid derivatives Chemical class 0.000 description 1
- 238000005119 centrifugation Methods 0.000 description 1
- BACXDXYGXUODAW-UHFFFAOYSA-N cerium(3+) dioxido(dioxo)chromium Chemical compound [Ce+3].[Ce+3].[O-][Cr]([O-])(=O)=O.[O-][Cr]([O-])(=O)=O.[O-][Cr]([O-])(=O)=O BACXDXYGXUODAW-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- JUXLQRHSAFOZOE-UHFFFAOYSA-N cerium(3+);dioxido(dioxo)tungsten Chemical compound [Ce+3].[Ce+3].[O-][W]([O-])(=O)=O.[O-][W]([O-])(=O)=O.[O-][W]([O-])(=O)=O JUXLQRHSAFOZOE-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- OZECDDHOAMNMQI-UHFFFAOYSA-H cerium(3+);trisulfate Chemical class [Ce+3].[Ce+3].[O-]S([O-])(=O)=O.[O-]S([O-])(=O)=O.[O-]S([O-])(=O)=O OZECDDHOAMNMQI-UHFFFAOYSA-H 0.000 description 1
- UNJPQTDTZAKTFK-UHFFFAOYSA-K cerium(iii) hydroxide Chemical compound [OH-].[OH-].[OH-].[Ce+3] UNJPQTDTZAKTFK-UHFFFAOYSA-K 0.000 description 1
- 239000003153 chemical reaction reagent Substances 0.000 description 1
- 229910001919 chlorite Inorganic materials 0.000 description 1
- 229910052619 chlorite group Inorganic materials 0.000 description 1
- QBWCMBCROVPCKQ-UHFFFAOYSA-N chlorous acid Chemical compound OCl=O QBWCMBCROVPCKQ-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- 238000004140 cleaning Methods 0.000 description 1
- 238000000975 co-precipitation Methods 0.000 description 1
- 239000000701 coagulant Substances 0.000 description 1
- 238000013461 design Methods 0.000 description 1
- DTDCCPMQHXRFFI-UHFFFAOYSA-N dioxido(dioxo)chromium lanthanum(3+) Chemical compound [La+3].[La+3].[O-][Cr]([O-])(=O)=O.[O-][Cr]([O-])(=O)=O.[O-][Cr]([O-])(=O)=O DTDCCPMQHXRFFI-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- HBAGRTDVSXKKDO-UHFFFAOYSA-N dioxido(dioxo)manganese lanthanum(3+) Chemical compound [La+3].[La+3].[O-][Mn]([O-])(=O)=O.[O-][Mn]([O-])(=O)=O.[O-][Mn]([O-])(=O)=O HBAGRTDVSXKKDO-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- KZHJGOXRZJKJNY-UHFFFAOYSA-N dioxosilane;oxo(oxoalumanyloxy)alumane Chemical compound O=[Si]=O.O=[Si]=O.O=[Al]O[Al]=O.O=[Al]O[Al]=O.O=[Al]O[Al]=O KZHJGOXRZJKJNY-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- 238000000909 electrodialysis Methods 0.000 description 1
- 239000002657 fibrous material Substances 0.000 description 1
- 239000012530 fluid Substances 0.000 description 1
- 150000002222 fluorine compounds Chemical class 0.000 description 1
- 229910052733 gallium Inorganic materials 0.000 description 1
- 229910052732 germanium Inorganic materials 0.000 description 1
- GNPVGFCGXDBREM-UHFFFAOYSA-N germanium atom Chemical compound [Ge] GNPVGFCGXDBREM-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- 239000011521 glass Substances 0.000 description 1
- 229910052621 halloysite Inorganic materials 0.000 description 1
- 239000000383 hazardous chemical Substances 0.000 description 1
- 150000004679 hydroxides Chemical class 0.000 description 1
- 229910052738 indium Inorganic materials 0.000 description 1
- APFVFJFRJDLVQX-UHFFFAOYSA-N indium atom Chemical compound [In] APFVFJFRJDLVQX-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- 238000009616 inductively coupled plasma Methods 0.000 description 1
- 239000008235 industrial water Substances 0.000 description 1
- 229910052741 iridium Inorganic materials 0.000 description 1
- GKOZUEZYRPOHIO-UHFFFAOYSA-N iridium atom Chemical compound [Ir] GKOZUEZYRPOHIO-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- NLYAJNPCOHFWQQ-UHFFFAOYSA-N kaolin Chemical compound O.O.O=[Al]O[Si](=O)O[Si](=O)O[Al]=O NLYAJNPCOHFWQQ-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- 239000007791 liquid phase Substances 0.000 description 1
- 229910044991 metal oxide Inorganic materials 0.000 description 1
- 150000004706 metal oxides Chemical class 0.000 description 1
- 238000005065 mining Methods 0.000 description 1
- 229910052863 mullite Inorganic materials 0.000 description 1
- 229910052758 niobium Inorganic materials 0.000 description 1
- 239000010955 niobium Substances 0.000 description 1
- GUCVJGMIXFAOAE-UHFFFAOYSA-N niobium atom Chemical compound [Nb] GUCVJGMIXFAOAE-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- 229910052755 nonmetal Inorganic materials 0.000 description 1
- 150000002843 nonmetals Chemical class 0.000 description 1
- 239000007800 oxidant agent Substances 0.000 description 1
- 229910052760 oxygen Inorganic materials 0.000 description 1
- 239000001301 oxygen Substances 0.000 description 1
- 239000000575 pesticide Substances 0.000 description 1
- 239000012071 phase Substances 0.000 description 1
- 235000021317 phosphate Nutrition 0.000 description 1
- 150000003013 phosphoric acid derivatives Chemical class 0.000 description 1
- 229910052697 platinum Inorganic materials 0.000 description 1
- 239000002244 precipitate Substances 0.000 description 1
- 238000012545 processing Methods 0.000 description 1
- 239000000047 product Substances 0.000 description 1
- 239000002994 raw material Substances 0.000 description 1
- 229910052702 rhenium Inorganic materials 0.000 description 1
- WUAPFZMCVAUBPE-UHFFFAOYSA-N rhenium atom Chemical compound [Re] WUAPFZMCVAUBPE-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- 229910052703 rhodium Inorganic materials 0.000 description 1
- 239000010948 rhodium Substances 0.000 description 1
- MHOVAHRLVXNVSD-UHFFFAOYSA-N rhodium atom Chemical compound [Rh] MHOVAHRLVXNVSD-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- 229910052707 ruthenium Inorganic materials 0.000 description 1
- 229920006395 saturated elastomer Polymers 0.000 description 1
- 150000003326 scandium compounds Chemical class 0.000 description 1
- 150000004760 silicates Chemical class 0.000 description 1
- 229910052710 silicon Inorganic materials 0.000 description 1
- 239000010703 silicon Substances 0.000 description 1
- HBMJWWWQQXIZIP-UHFFFAOYSA-N silicon carbide Chemical compound [Si+]#[C-] HBMJWWWQQXIZIP-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- 229910010271 silicon carbide Inorganic materials 0.000 description 1
- 239000000377 silicon dioxide Substances 0.000 description 1
- HQVNEWCFYHHQES-UHFFFAOYSA-N silicon nitride Chemical compound N12[Si]34N5[Si]62N3[Si]51N64 HQVNEWCFYHHQES-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- 238000003756 stirring Methods 0.000 description 1
- 229910052715 tantalum Inorganic materials 0.000 description 1
- GUVRBAGPIYLISA-UHFFFAOYSA-N tantalum atom Chemical compound [Ta] GUVRBAGPIYLISA-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- 229910052714 tellurium Inorganic materials 0.000 description 1
- PORWMNRCUJJQNO-UHFFFAOYSA-N tellurium atom Chemical compound [Te] PORWMNRCUJJQNO-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- 150000003600 thulium compounds Chemical class 0.000 description 1
- 229910052718 tin Inorganic materials 0.000 description 1
- 229910052719 titanium Inorganic materials 0.000 description 1
- 239000010936 titanium Substances 0.000 description 1
- 239000004408 titanium dioxide Substances 0.000 description 1
- 231100000701 toxic element Toxicity 0.000 description 1
- PBYZMCDFOULPGH-UHFFFAOYSA-N tungstate Chemical compound [O-][W]([O-])(=O)=O PBYZMCDFOULPGH-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- LSGOVYNHVSXFFJ-UHFFFAOYSA-N vanadate(3-) Chemical compound [O-][V]([O-])([O-])=O LSGOVYNHVSXFFJ-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- 235000020681 well water Nutrition 0.000 description 1
- 239000002349 well water Substances 0.000 description 1
- 229910052726 zirconium Inorganic materials 0.000 description 1
Classifications
-
- B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
- B01—PHYSICAL OR CHEMICAL PROCESSES OR APPARATUS IN GENERAL
- B01J—CHEMICAL OR PHYSICAL PROCESSES, e.g. CATALYSIS OR COLLOID CHEMISTRY; THEIR RELEVANT APPARATUS
- B01J20/00—Solid sorbent compositions or filter aid compositions; Sorbents for chromatography; Processes for preparing, regenerating or reactivating thereof
- B01J20/02—Solid sorbent compositions or filter aid compositions; Sorbents for chromatography; Processes for preparing, regenerating or reactivating thereof comprising inorganic material
- B01J20/06—Solid sorbent compositions or filter aid compositions; Sorbents for chromatography; Processes for preparing, regenerating or reactivating thereof comprising inorganic material comprising oxides or hydroxides of metals not provided for in group B01J20/04
-
- B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
- B01—PHYSICAL OR CHEMICAL PROCESSES OR APPARATUS IN GENERAL
- B01D—SEPARATION
- B01D15/00—Separating processes involving the treatment of liquids with solid sorbents; Apparatus therefor
-
- B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
- B01—PHYSICAL OR CHEMICAL PROCESSES OR APPARATUS IN GENERAL
- B01J—CHEMICAL OR PHYSICAL PROCESSES, e.g. CATALYSIS OR COLLOID CHEMISTRY; THEIR RELEVANT APPARATUS
- B01J20/00—Solid sorbent compositions or filter aid compositions; Sorbents for chromatography; Processes for preparing, regenerating or reactivating thereof
- B01J20/02—Solid sorbent compositions or filter aid compositions; Sorbents for chromatography; Processes for preparing, regenerating or reactivating thereof comprising inorganic material
- B01J20/0203—Solid sorbent compositions or filter aid compositions; Sorbents for chromatography; Processes for preparing, regenerating or reactivating thereof comprising inorganic material comprising compounds of metals not provided for in B01J20/04
- B01J20/0207—Compounds of Sc, Y or Lanthanides
-
- B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
- B01—PHYSICAL OR CHEMICAL PROCESSES OR APPARATUS IN GENERAL
- B01J—CHEMICAL OR PHYSICAL PROCESSES, e.g. CATALYSIS OR COLLOID CHEMISTRY; THEIR RELEVANT APPARATUS
- B01J20/00—Solid sorbent compositions or filter aid compositions; Sorbents for chromatography; Processes for preparing, regenerating or reactivating thereof
- B01J20/02—Solid sorbent compositions or filter aid compositions; Sorbents for chromatography; Processes for preparing, regenerating or reactivating thereof comprising inorganic material
- B01J20/06—Solid sorbent compositions or filter aid compositions; Sorbents for chromatography; Processes for preparing, regenerating or reactivating thereof comprising inorganic material comprising oxides or hydroxides of metals not provided for in group B01J20/04
- B01J20/08—Solid sorbent compositions or filter aid compositions; Sorbents for chromatography; Processes for preparing, regenerating or reactivating thereof comprising inorganic material comprising oxides or hydroxides of metals not provided for in group B01J20/04 comprising aluminium oxide or hydroxide; comprising bauxite
-
- B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
- B01—PHYSICAL OR CHEMICAL PROCESSES OR APPARATUS IN GENERAL
- B01J—CHEMICAL OR PHYSICAL PROCESSES, e.g. CATALYSIS OR COLLOID CHEMISTRY; THEIR RELEVANT APPARATUS
- B01J20/00—Solid sorbent compositions or filter aid compositions; Sorbents for chromatography; Processes for preparing, regenerating or reactivating thereof
- B01J20/02—Solid sorbent compositions or filter aid compositions; Sorbents for chromatography; Processes for preparing, regenerating or reactivating thereof comprising inorganic material
- B01J20/10—Solid sorbent compositions or filter aid compositions; Sorbents for chromatography; Processes for preparing, regenerating or reactivating thereof comprising inorganic material comprising silica or silicate
- B01J20/12—Naturally occurring clays or bleaching earth
-
- B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
- B01—PHYSICAL OR CHEMICAL PROCESSES OR APPARATUS IN GENERAL
- B01J—CHEMICAL OR PHYSICAL PROCESSES, e.g. CATALYSIS OR COLLOID CHEMISTRY; THEIR RELEVANT APPARATUS
- B01J20/00—Solid sorbent compositions or filter aid compositions; Sorbents for chromatography; Processes for preparing, regenerating or reactivating thereof
- B01J20/02—Solid sorbent compositions or filter aid compositions; Sorbents for chromatography; Processes for preparing, regenerating or reactivating thereof comprising inorganic material
- B01J20/10—Solid sorbent compositions or filter aid compositions; Sorbents for chromatography; Processes for preparing, regenerating or reactivating thereof comprising inorganic material comprising silica or silicate
- B01J20/14—Diatomaceous earth
-
- B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
- B01—PHYSICAL OR CHEMICAL PROCESSES OR APPARATUS IN GENERAL
- B01J—CHEMICAL OR PHYSICAL PROCESSES, e.g. CATALYSIS OR COLLOID CHEMISTRY; THEIR RELEVANT APPARATUS
- B01J20/00—Solid sorbent compositions or filter aid compositions; Sorbents for chromatography; Processes for preparing, regenerating or reactivating thereof
- B01J20/30—Processes for preparing, regenerating, or reactivating
- B01J20/32—Impregnating or coating ; Solid sorbent compositions obtained from processes involving impregnating or coating
- B01J20/3202—Impregnating or coating ; Solid sorbent compositions obtained from processes involving impregnating or coating characterised by the carrier, support or substrate used for impregnation or coating
- B01J20/3204—Inorganic carriers, supports or substrates
-
- B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
- B01—PHYSICAL OR CHEMICAL PROCESSES OR APPARATUS IN GENERAL
- B01J—CHEMICAL OR PHYSICAL PROCESSES, e.g. CATALYSIS OR COLLOID CHEMISTRY; THEIR RELEVANT APPARATUS
- B01J20/00—Solid sorbent compositions or filter aid compositions; Sorbents for chromatography; Processes for preparing, regenerating or reactivating thereof
- B01J20/30—Processes for preparing, regenerating, or reactivating
- B01J20/32—Impregnating or coating ; Solid sorbent compositions obtained from processes involving impregnating or coating
- B01J20/3202—Impregnating or coating ; Solid sorbent compositions obtained from processes involving impregnating or coating characterised by the carrier, support or substrate used for impregnation or coating
- B01J20/3206—Organic carriers, supports or substrates
- B01J20/3208—Polymeric carriers, supports or substrates
-
- B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
- B01—PHYSICAL OR CHEMICAL PROCESSES OR APPARATUS IN GENERAL
- B01J—CHEMICAL OR PHYSICAL PROCESSES, e.g. CATALYSIS OR COLLOID CHEMISTRY; THEIR RELEVANT APPARATUS
- B01J20/00—Solid sorbent compositions or filter aid compositions; Sorbents for chromatography; Processes for preparing, regenerating or reactivating thereof
- B01J20/30—Processes for preparing, regenerating, or reactivating
- B01J20/32—Impregnating or coating ; Solid sorbent compositions obtained from processes involving impregnating or coating
- B01J20/3231—Impregnating or coating ; Solid sorbent compositions obtained from processes involving impregnating or coating characterised by the coating or impregnating layer
- B01J20/3234—Inorganic material layers
-
- B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
- B01—PHYSICAL OR CHEMICAL PROCESSES OR APPARATUS IN GENERAL
- B01J—CHEMICAL OR PHYSICAL PROCESSES, e.g. CATALYSIS OR COLLOID CHEMISTRY; THEIR RELEVANT APPARATUS
- B01J20/00—Solid sorbent compositions or filter aid compositions; Sorbents for chromatography; Processes for preparing, regenerating or reactivating thereof
- B01J20/30—Processes for preparing, regenerating, or reactivating
- B01J20/32—Impregnating or coating ; Solid sorbent compositions obtained from processes involving impregnating or coating
- B01J20/3231—Impregnating or coating ; Solid sorbent compositions obtained from processes involving impregnating or coating characterised by the coating or impregnating layer
- B01J20/3234—Inorganic material layers
- B01J20/3236—Inorganic material layers containing metal, other than zeolites, e.g. oxides, hydroxides, sulphides or salts
-
- C—CHEMISTRY; METALLURGY
- C02—TREATMENT OF WATER, WASTE WATER, SEWAGE, OR SLUDGE
- C02F—TREATMENT OF WATER, WASTE WATER, SEWAGE, OR SLUDGE
- C02F1/00—Treatment of water, waste water, or sewage
- C02F1/28—Treatment of water, waste water, or sewage by sorption
- C02F1/281—Treatment of water, waste water, or sewage by sorption using inorganic sorbents
-
- B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
- B01—PHYSICAL OR CHEMICAL PROCESSES OR APPARATUS IN GENERAL
- B01J—CHEMICAL OR PHYSICAL PROCESSES, e.g. CATALYSIS OR COLLOID CHEMISTRY; THEIR RELEVANT APPARATUS
- B01J2220/00—Aspects relating to sorbent materials
- B01J2220/40—Aspects relating to the composition of sorbent or filter aid materials
- B01J2220/42—Materials comprising a mixture of inorganic materials
-
- B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
- B01—PHYSICAL OR CHEMICAL PROCESSES OR APPARATUS IN GENERAL
- B01J—CHEMICAL OR PHYSICAL PROCESSES, e.g. CATALYSIS OR COLLOID CHEMISTRY; THEIR RELEVANT APPARATUS
- B01J2220/00—Aspects relating to sorbent materials
- B01J2220/50—Aspects relating to the use of sorbent or filter aid materials
- B01J2220/58—Use in a single column
-
- B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
- B01—PHYSICAL OR CHEMICAL PROCESSES OR APPARATUS IN GENERAL
- B01J—CHEMICAL OR PHYSICAL PROCESSES, e.g. CATALYSIS OR COLLOID CHEMISTRY; THEIR RELEVANT APPARATUS
- B01J2220/00—Aspects relating to sorbent materials
- B01J2220/50—Aspects relating to the use of sorbent or filter aid materials
- B01J2220/62—In a cartridge
-
- C—CHEMISTRY; METALLURGY
- C02—TREATMENT OF WATER, WASTE WATER, SEWAGE, OR SLUDGE
- C02F—TREATMENT OF WATER, WASTE WATER, SEWAGE, OR SLUDGE
- C02F1/00—Treatment of water, waste water, or sewage
- C02F1/28—Treatment of water, waste water, or sewage by sorption
- C02F1/288—Treatment of water, waste water, or sewage by sorption using composite sorbents, e.g. coated, impregnated, multi-layered
-
- C—CHEMISTRY; METALLURGY
- C02—TREATMENT OF WATER, WASTE WATER, SEWAGE, OR SLUDGE
- C02F—TREATMENT OF WATER, WASTE WATER, SEWAGE, OR SLUDGE
- C02F1/00—Treatment of water, waste water, or sewage
- C02F1/52—Treatment of water, waste water, or sewage by flocculation or precipitation of suspended impurities
- C02F1/5236—Treatment of water, waste water, or sewage by flocculation or precipitation of suspended impurities using inorganic agents
-
- C—CHEMISTRY; METALLURGY
- C02—TREATMENT OF WATER, WASTE WATER, SEWAGE, OR SLUDGE
- C02F—TREATMENT OF WATER, WASTE WATER, SEWAGE, OR SLUDGE
- C02F1/00—Treatment of water, waste water, or sewage
- C02F1/42—Treatment of water, waste water, or sewage by ion-exchange
- C02F2001/425—Treatment of water, waste water, or sewage by ion-exchange using cation exchangers
-
- C—CHEMISTRY; METALLURGY
- C02—TREATMENT OF WATER, WASTE WATER, SEWAGE, OR SLUDGE
- C02F—TREATMENT OF WATER, WASTE WATER, SEWAGE, OR SLUDGE
- C02F2101/00—Nature of the contaminant
- C02F2101/006—Radioactive compounds
-
- C—CHEMISTRY; METALLURGY
- C02—TREATMENT OF WATER, WASTE WATER, SEWAGE, OR SLUDGE
- C02F—TREATMENT OF WATER, WASTE WATER, SEWAGE, OR SLUDGE
- C02F2101/00—Nature of the contaminant
- C02F2101/10—Inorganic compounds
- C02F2101/20—Heavy metals or heavy metal compounds
-
- C—CHEMISTRY; METALLURGY
- C02—TREATMENT OF WATER, WASTE WATER, SEWAGE, OR SLUDGE
- C02F—TREATMENT OF WATER, WASTE WATER, SEWAGE, OR SLUDGE
- C02F2101/00—Nature of the contaminant
- C02F2101/10—Inorganic compounds
- C02F2101/20—Heavy metals or heavy metal compounds
- C02F2101/22—Chromium or chromium compounds, e.g. chromates
-
- C—CHEMISTRY; METALLURGY
- C02—TREATMENT OF WATER, WASTE WATER, SEWAGE, OR SLUDGE
- C02F—TREATMENT OF WATER, WASTE WATER, SEWAGE, OR SLUDGE
- C02F2201/00—Apparatus for treatment of water, waste water or sewage
- C02F2201/002—Construction details of the apparatus
- C02F2201/006—Cartridges
-
- C—CHEMISTRY; METALLURGY
- C02—TREATMENT OF WATER, WASTE WATER, SEWAGE, OR SLUDGE
- C02F—TREATMENT OF WATER, WASTE WATER, SEWAGE, OR SLUDGE
- C02F2307/00—Location of water treatment or water treatment device
- C02F2307/06—Mounted on or being part of a faucet, shower handle or showerhead
Landscapes
- Chemical & Material Sciences (AREA)
- Organic Chemistry (AREA)
- Chemical Kinetics & Catalysis (AREA)
- Analytical Chemistry (AREA)
- Inorganic Chemistry (AREA)
- Life Sciences & Earth Sciences (AREA)
- Geochemistry & Mineralogy (AREA)
- Dispersion Chemistry (AREA)
- Water Supply & Treatment (AREA)
- Environmental & Geological Engineering (AREA)
- Engineering & Computer Science (AREA)
- Hydrology & Water Resources (AREA)
- Solid-Sorbent Or Filter-Aiding Compositions (AREA)
- Water Treatment By Sorption (AREA)
- Inorganic Compounds Of Heavy Metals (AREA)
- Compounds Of Alkaline-Earth Elements, Aluminum Or Rare-Earth Metals (AREA)
- Catalysts (AREA)
- Removal Of Specific Substances (AREA)
Abstract
Изобретение относится к удалению оксианионов тяжелых металлов из водных потоков. Оксианионы различных загрязняющих элементов, таких как хром, сурьма, молибден, вольфрам, ванадий и уран, и другие, удаляют из воды или водных исходных материалов путем обрабатывания исходного водного материала сорбентом, содержащим одно или более соединений РЗЭ, смешанных с твердой фазой или на нее нанесенных, которая имеет катионообменную емкость менее 20 миллиэквивалентов на 100 г, или обрабатывают водным раствором одного или более растворимых соединений РЗЭ с образованием нерастворимой композиции на основе оксианионного соединения РЗЭ. Изобретение обеспечивает эффективное удаление токсичных металлов, включая радиоактивные, с использованием сорбционной технологии. 6 н. и 32 з.п. ф-лы, 1 табл.
Description
Уровень техники
Это изобретение в целом относится к способам и устройствам для удаления токсических веществ, таких как оксианионы тяжелых металлов и их радиоактивных изотопов, из водных потоков и, в частности, относится к способам удаления таких токсических веществ из подземных вод, сточных вод и питьевой воды с использованием соединений редкоземельных элементов (РЗЭ).
Токсичные металлы и их радиоактивные изотопы довольно часто проникают в подземные воды вследствие геохимических реакций, от сброса промышленных сточных вод, включая те, которые производятся атомными электростанциями, сельскохозяйственными применениями пестицидов, содержащих токсичные металлы, и другие источники. Комбинации радиоактивных материалов и токсичных металлов часто встречаются в сточной воде районов горных работ. Экологические нормы часто требуют удаления этих токсических веществ до чрезвычайно низких уровней содержания.
В прошлом использовали различные технологии для удаления металлов из водных систем. Примеры таких методик включают адсорбцию на материалах с большой площадью поверхности, таких как оксид алюминия и активированный уголь, ионообмен с анионообменными смолами, соосаждение с использованием коагулянта, а также электродиализ. Однако большинство технологий удаления металлов не являются вообще эффективными для удаления ряда таких металлов и/или их радиоактивных изотопов. Более того, методики, которые применяли для больших источников воды для коммунально-бытовых нужд с целью удаления тяжелых металлов, чтобы получить питьевую воду, в целом не являются целесообразными в применениях, связанных с местом жительства, из-за требований по размещению и необходимости использовать опасные химикаты.
Таким образом, есть необходимость в новых методиках для экономически целесообразного и эффективного удаления различных типов многих токсичных металлов из огромных объемов питьевой воды, воды из скважин и промышленных вод. К тому же, есть необходимость в таких методиках, которые делают возможным удаление множества радиоактивных материалов из таких водных потоков или поодиночке, или в комбинации с токсичными нерадиоактивными металлами.
Раскрытие изобретения
Теперь, в соответствии с изобретением, было установлено, что токсичные металлы и/или радиоактивные элементы, обычно в форме моновалентных и/или поливалентных оксианионов, могут быть рационально и эффективно удалены из воды и других водных сырьевых источников с помощью обрабатывания водного исходного материала, содержащего такие загрязняющие вещества, соединением РЗЭ или смесью соединений РЗЭ. В одном варианте воплощения изобретения загрязненный водный исходный материал приводят в контакт с твердым сорбентом, содержащим соединение РЗЭ или смесь таких соединений, например оксид лантана, диоксид церия или их смесь, с целью получения водной жидкости с уменьшенной концентрацией таких загрязняющих веществ. Хотя твердый сорбент может состоять по существу из чистого соединения РЗЭ или смеси таких соединений, РЗЭ или смеси редкоземельных элементов могут быть нанесенными на измельченную твердую фазу или смешанными с ней. Соединения РЗЭ в сорбенте реагируют с оксианионами металлов, радиоактивными изотопами или другими токсичными элементами в водном исходном материале с образованием нерастворимых видов, которые являются связанными с помощью адсорбции, абсорбции или обоих в нерастворимых частицах сорбента, таким образом, давая в результате по существу очищенный водный поток.
Если сорбент содержит измельченную твердую фазу, несущую соединения РЗЭ или смешанную с соединениями РЗЭ, то обычно, но не всегда, измельченная твердая фаза имеет достаточно небольшую ионообменную емкость для РЗЭ, обычно менее 20 миллиэквивалентов на 100 г. Измельченной твердой фазой может быть оксид алюминия, диатомовая земля, пористые полимерные материалы, тугоплавкие оксиды или неоксидный огнеупор. Измельченная твердая фаза также может быть глиной, особенно если ее ионообменная емкость для РЗЭ меньше 20 миллиэквивалентов на 100 г.
В другом варианте воплощения изобретения водный исходный материал, содержащий загрязняющие оксианионы, обрабатывают водным раствором одного или более растворимых соединений РЗЭ вместо обработки твердым сорбентом с РЗЭ. Водный раствор РЗЭ вводят в водный исходный материал, где растворимые соединения РЗЭ реагируют с загрязняющими оксианионами, чтобы осадить их из исходного материала и, таким образом, получить водную жидкость с уменьшенной концентрацией этих загрязняющих веществ.
В предпочтительном варианте воплощения способа изобретения водную жидкость, содержащую один или более оксианионов элементов, выбранных из группы, состоящей из висмута, ванадия, хрома, марганца, молибдена, сурьмы, вольфрама, свинца, гафния и урана, приводят в контакт с сорбентом, включающим в себя диоксид церия или комбинацию диоксида церия и оксида лантана, нанесенные на оксид алюминия в виде частиц или диатомовую землю. Редкоземельные элементы реагируют с оксианионами, образуя нерастворимые соединения, которые сорбируются на сорбенте в виде частиц и, таким образом, получается вытекающая водная жидкость, обедненная загрязняющими оксианионами.
Подробное описание изобретения
Хотя способ изобретения изначально предвидели для удаления различных металлов и/или радиоактивных материалов, обычно в форме моновалентных и/или поливалентных оксианионов загрязняющих элементов, из питьевой воды или грунтовых вод, будет понятно, что способ можно применять для обработки любого водного жидкого исходного материала, который содержит нежелательные количества этих загрязняющих веществ. Примеры таких жидких исходных материалов среди прочих включают воду из скважин, поверхностные воды, такие как вода из рек, озер, прудов и заболоченных территорий, воды для сельскохозяйственных нужд, сбросные воды технологических процессов, а также геотермальные жидкие потоки.
Водный исходный материал, который эффективно обрабатывают способом изобретения, может содержать один или более из большого числа загрязняющих металлов, неметаллов, и/или радиоактивных изотопов в форме оксианионов загрязняющих элементов. Примеры металлических или неметаллических загрязняющих веществ, которые могут быть найдены в исходном материале, включают оксианионы элементов, имеющих атомные номера 5, 13, 14, с 22 по 25, 31, 32, с 40 по 42, 44, 45, с 49 по 52, с 72 по 75, 77, 78, 82 и 83. Эти элементы включают бор, алюминий, кремний, титан, ванадий, хром, марганец, галлий, германий, цирконий, ниобий, молибден, рутений, родий, индий, олово, сурьму, теллур, гафний, тантал, вольфрам, рений, иридий, платину, свинец и висмут. Уран с атомным номером 92 является примером радиоактивного загрязняющего вещества, которое может присутствовать в исходном материале. В рамках этого изобретения в оксианионы включен любой анион, содержащий кислород в комбинации с одним или более другими элементами.
В одном предпочтительном варианте воплощения способа изобретения обсужденный выше водный исходный материал, загрязненный одним или несколькими оксианионами, пропускают через водоприемник в сорбционный сосуд при температуре и давлении, обычно в условиях окружающей среды, таких, что вода в исходном материале остается в жидком состоянии. Если исходный материал загрязнен измельченной твердой фазой, то обычно его обрабатывают перед его прохождением в сорбционный сосуд. Для удаления измельченной твердой фазы можно применять любые способы разделения на твердую и жидкую фазы, такие как фильтрование, центрифугирование, использование гидроциклона. Обычно сорбционный сосуд содержит уплотненный слой сорбента, через который загрязненный исходный материал проходит вниз. Однако, если желательно, загрязненный исходный материал может проходить вверх через расширенный или флюидизированный слой сорбента.
В сорбционном сосуде водный исходный материал приводят в контакт с твердым сорбентом, включающим в себя одно или более соединений РЗЭ. Обычно предпочтительно, что сорбент содержит соединение лантана, предпочтительно - оксид лантана, соединение церия, предпочтительно - диоксид церия или гидроксид церия, или смесь соединений лантана и церия. Однако сорбент может содержать соединения других РЗЭ, включая соединения празеодима, неодима, самария, европия, гадолиния, тербия, диспрозия, гольмия, эрбия, тулия, иттербия, лютеция, иттрия и скандия. Хотя предпочитают оксиды этих РЗЭ, могут быть использованы другие не растворимые в воде соединения РЗЭ за исключением силикатов РЗЭ, включая гидроксиды РЗЭ, карбонаты РЗЭ, фосфаты РЗЭ, фториды РЗЭ и подобное.
Твердый сорбент может состоять по существу из соединения РЗЭ или смеси таких соединений или он может включать в себя соединение или соединения РЗЭ либо смешанные с измельченной твердой фазой, либо нанесенные на подложку из измельченной твердой фазы. Как отмечено ранее, если соединение или соединения РЗЭ смешивают с измельченной твердой фазой, или наносят на нее, эта фаза будет иметь катионообменную емкость для соединения или соединений РЗЭ менее 20 миллиэквивалентов на 100 г. Измельченная твердая фаза будет также нерастворимой в воде, иметь площадь поверхности от примерно 5 до 1000 м2/г, обычно между примерно 80 и 800 м2/г, и размер частиц от примерно 2 до примерно 1200 мкм, обычно - между примерно 20 и примерно 1000 мкм. Примеры такой твердой фазы включают оксиды металлов, такие как оксид алюминия, диоксид кремния и диоксид титана; неоксидные огнеупоры, такие как нитрид титана, нитрид кремния и карбид кремния; диатомовую землю; муллит; пористые полимерные материалы, такие как шарики с макросетчатой структурой; пористый углерод; и волокнистые материалы. Обычно предпочтительно, что соединение или соединения РЗЭ являются смешанными с оксидом алюминия или диатомовой землей или на них нанесенными.
В качестве измельченной твердой фазы могут быть использованы определенные типы глин, предпочтительно глины с катионообменной емкостью для упомянутых соединения или соединений РЗЭ менее 20 миллиэквивалентов на 100 г. Примеры таких глин включают хлорит, галлуазит и каолин. Если глину применяют в качестве подложки для соединения или соединений РЗЭ и эти соединения имеют низкую растворимость в воде, то существенного ионного обмена на глине нет. Таким образом, глина определенно служит в качестве носителя.
В сорбционном сосуде водный исходный продукт представляет собой или глинистую суспензию с нерастворимой в воде измельченной твердой фазой, включающей в себя сорбент, или проходит через неподвижный или расширенный слой частиц сорбента. Если сорбент включает в себя соединение или соединения РЗЭ, смешанные с измельченной твердой фазой, то смесь обычно содержит соединение или соединения РЗЭ в интервале между примерно 5,0 и 95% масс., в пересчете на оксид. Предпочтительно, что смесь будет содержать соединение или соединения РЗЭ между примерно 10 и 50% масс., более предпочтительно между примерно 20 и 30% масс., в пересчете на оксид.
Независимо от того, присутствуют ли соединение или соединения РЗЭ в сорбционном сосуде в виде добавки к измельченной твердой фазе, или нанесенных на нее, твердая фаза в сорбционном сосуде будет типично иметь диаметр в интервале между примерно 2 и 1200 мкм. Если соединение или соединения РЗЭ и измельченная твердая фаза присутствуют в сорбционном сосуде как неподвижный слой, то обычно предпочтительно, чтобы частицы были сферическими по форме, для того чтобы поток водного исходного материала через слой был равномерно распределенным. Однако, если желательно, частицы могут иметь другие формы, в том числе формы экструдатов.
Так как водный исходный материал проходит через сорбционный сосуд, оксианионы в водном исходном материале контактируют и реагируют с катионами РЗЭ, такими как La+3 и Ce+4, на поверхности соединений РЗЭ с образованием нерастворимого оксианионного соединения РЗЭ, которое остается абсорбированным в сорбционном сосуде и/или абсорбированном на соединениях РЗЭ и на измельченной твердой фазе, если она присутствует. Примеры таких реакций иллюстрируются следующими уравнениями:
Ce+4(CeO2) + Оксианион-4 → CeОксианион↓
La+3(La2O3) + Оксианион-3 → LaОксианион↓
Примерами обычных оксианионов, которые могут быть обнаружены в водном исходном сырье, включают CrO4 -2, WO4 -2, MoO4 -2, SbO3 -1, MnO4 -2, UO4 -2 и VO4 -3. Соответствующие нерастворимые оксианионные соединения лантана и церия, образовавшиеся в сорбционном сосуде из этих оксианионов, включают среди прочих хромат лантана [La2(CrO4)3], хромат церия [Ce(CrO4)2], вольфрамат лантана [La2(WO4)3], вольфрамат церия [Ce(WO4)2], молибдат лантана [La2(MoO4)3], молибдат церия [Ce(MoO4)2], антимонат лантана [La(SbO3)3], антимонат церия [Ce(SbO3)4], манганат лантана [La2(MnO4)3], уранат лантана [La2(UO4)3], уранат церия [Ce(UO4)2] и ванадат лантана [LaVO4].
В некоторых случаях загрязненный водный исходный материал может содержать металлы в состояниях окисления, что затрудняет образование их оксианионов, так что металлы могут быть удалены из воды в соответствии с изобретением. Например, хром со степенью окисления +3, который не является канцерогенным, трудно удалить из воды и имеет тенденцию превращаться в оксианионы хрома со степенью окисления +6, которые включены в список EPA (Environmental Protection Agency - Агентство по охране окружающей среды) как канцерогенные. Церий и празеодим, имеющие степень окисления +4, Ce+4 и Pr+4, являются очень сильными окислителями, которые способны окислить хром из состояния со степенью окисления +3 до хрома в состоянии со степенью окисления +6, который в воде существует, главным образом, в виде оксианионов CrO4 -2 и/или Cr2O7 -2. Во время таких реакций окисления катионы Ce+4 и Pr+4 восстанавливаются до катионов Ce+3 и Pr+3, которые, в свою очередь, легко реагируют с оксианионами хрома с образованием нерастворимых осадков. Таким образом, может быть выгодным в некоторых случаях использовать соединения РЗЭ в сорбенте, которые содержат РЗЭ со степенями окисления +4, такие как CeO2 и PrO2.
В сорбционном сосуде обычно поддерживают температуру от примерно 1°C до примерно 100°C, предпочтительно температуру окружающей среды. Если сорбент присутствует как неподвижный или уплотненный слой в сорбционном сосуде, осажденные оксианионные соединения РЗЭ будут сорбироваться, или связываться иным образом, с твердыми частицами сорбента так, что жидкость на водной основе, выходящая из сорбционного сосуда, не будет по существу содержать твердой фазы и будет содержать очень небольшие количества оксианионов. Если сорбент суспендирован в водном исходном материале в сорбционном сосуде, то исходящий поток из сосуда обычно обрабатывают для удаления из обедненной оксианионами жидкости измельченных частиц сорбента, включая нерастворимые оксианионные соединения РЗЭ, образовавшиеся в сосуде. Хотя отделение можно проводить в устройстве любого типа, способном удалять частицы из жидкостей, обычно используют систему фильтрации.
В предпочтительном варианте воплощения способа изобретения очистительное устройство, содержащее картридж, фильтр или фильтрационную колонну, используют в качестве сорбционного сосуда с целью обработки бытовой питьевой воды, содержащей загрязняющие оксианионы. Устройство для обработки может быть свободно стоящим резервуаром с фильтрующим устройством, содержащим сорбент с РЗЭ или устройство картриджного типа, предназначенное для установления под стоком. Эти устройства так располагают, что вода, входящая в дом или в место расположения предприятия, проходит через фильтр или картридж, прежде чем она попадет в водопроводный кран раковины. Фильтрующее устройство и устройство с картриджем являются достаточно простыми и включают в себя водоприемник, присоединенный к источнику питьевой воды, фильтр или картридж, содержащие сорбент с РЗЭ, обычно в виде неподвижного слоя, а также выпускное отверстие в коммуникацию с помощью крана раковины, чтобы обедненную оксианионами питьевую воду, выходящую из картриджа или фильтра, направить в раковину. Альтернативно, устройство фильтрующего или картриджного типа может быть предназначено для установления на кран, так что вода, выходящая из крана, проходит через картриджное или фильтрующее устройство перед ее потреблением.
На фильтре или картридже один или более оксианионов реагируют с катионами РЗЭ в сорбенте и получающиеся в результате оксианионные соединения РЗЭ сорбируются на неподвижном слое твердой фазы. После того как неподвижный слой в одном из устройств с картриджем или фильтром становится насыщенным оксианионными соединениями РЗЭ, картридж или фильтр заменяют новым картриджем или фильтром такой же или подобной конструкции. Использованный картридж или фильтр ликвидируют в установленном законом порядке.
Как упомянуто выше, в альтернативном варианте воплощения изобретения загрязненный водный исходный материал очищают с помощью раствора одного или более растворимых в воде соединений РЗЭ вместо твердого сорбента, включающего в себя соединения РЗЭ. В этом варианте воплощения изобретения раствор соединений РЗЭ вводят в водный исходный материал так, что соединения РЗЭ реагируют с загрязняющими оксианионами выделением их в виде нерастворимых оксианионных соединений РЗЭ. Для того, чтобы выделить оксианионы водного исходного материала за разумный промежуток времени, используют достаточно много соединений РЗЭ. Обычно концентрация соединений РЗЭ в растворе, добавляемом к водному исходному материалу, является сходной с концентрацией оксианионов в водном исходном материале. Примеры растворимых в воде РЗЭ, которые могут применяться, включают хлориды РЗЭ, нитраты РЗЭ, аммонийнитраты РЗЭ и сульфаты РЗЭ, предпочтительно хлориды, нитраты, аммонийнитраты и сульфаты лантана и церия.
Сущность и задачи изобретения дополнительно иллюстрируются следующими примерами, которые предложены только с иллюстративными целями и не ограничивают изобретение, как определено формулой изобретения. Примеры показывают, что различные элементы в форме оксианионов могут быть удалены из воды с использованием диоксида церия, оксида лантана и их смесей.
Примеры 1-3
Испытываемый раствор, содержащий 1,0 миллионную массовую часть хрома, в пересчете на хром, был приготовлен растворением реагента бихромата калия в дистиллированной воде. Этот раствор содержал Cr+6 в виде оксианионов и не содержал других оксианионов. Смесь 0,5 г оксида лантана (La2O3) и 0,5 г диоксида церия (CeO2) была суспендирована в 100 мл испытываемого раствора в стеклянной емкости. Получившиеся в результате суспензии перемешивали с помощью вращающегося покрытого тефлоном стерженька в магнитной мешалке в течение 15 мин. После перемешивания отделили воду от твердой фазы фильтрованием через фильтровальную бумагу марки Whatman #41 и проанализировали на хром, используя атомно-эмиссионный спектрометр с индуктивно-связанной плазмой. Эту процедуру повторили дважды, но вместо суспендирования смеси оксида лантана и диоксида церия в 100 мл испытываемого раствора использовали по 1,0 г каждого. Результаты этих трех испытаний представлены ниже в таблице 1.
| Таблица 1 | |||||
| Пример № | Оксианион в воде перед испытанием | Суспендированный материал | Оксианион в воде после испытания (миллионные массовые части) | Оксианион, удалено (%) | |
| Элемент | Миллионные массовые части | ||||
| 1 | Cr | 1,0 | 0,5 г La2O3 0,5 г CeO2 |
≤0,013 | ≥98,7 |
| 2 | Cr | 1,0 | 1,0 г CeO2 | ≤0,001 | ≥99,9 |
| 3 | Cr | 1,0 | 1,0 г La2O3 | ≤0,015 | ≥98,5 |
| 4 | Sb | 1,0 | 0,5 г La2O3 0,5 г CeO2 |
≤0,016 | ≥98,4 |
| 5 | Sb | 1,0 | 1,0 г CeO2 | ≤0,016 | ≥98,4 |
| 6 | Sb | 1,0 | 1,0 г La2O3 | ≤0,100 | ≥90,0 |
| 7 | Mo | 1,0 | 0,5 г La2O3 0,5 г CeO2 |
≤0,007 | ≥99,3 |
| 8 | Mo | 1,0 | 1,0 г CeO2 | ≤0,001 | ≥99,9 |
| 9 | Mo | 1,0 | 1,0 г La2O3 | ≤0,009 | ≥99,1 |
| 10 | V | 1,0 | 1,0 г La2O3 1,0 г CeO2 |
≤0,004 | ≥99,6 |
| 11 | V | 1,0 | 1,0 г CeO2 | 0,120 | 88,0 |
| 12 | V | 1,0 | 1,0 г La2O3 | ≤0,007 | ≥99,3 |
| 13 | U | 2,0 | 0,5 г La2O3 0,5 г CeO2 |
≤0,017 | ≥98,3 |
| 14 | U | 2,0 | 1,0 г CeO2 | 0,500 | 75,0 |
| 15 | U | 2,0 | 1,0 г La2O3 | ≤0,050 | ≥95,0 |
| 16 | W | 1,0 | 0,5 г La2O3 0,5 г CeO2 |
≤0,050 | ≥95,0 |
| 17 | W | 1,0 | 1,0 г CeO2 | ≤0,050 | ≥95,0 |
| 18 | W | 1,0 | 1,0 г La2O3 | ≤0,050 | ≥95,0 |
Как можно видеть, оксид лантана, диоксид церия и смесь равных количеств каждого были эффективными в удалении свыше 98% хрома из испытываемого раствора.
Примеры 4-6
Процедуры примеров 1-3 повторили, за исключением того, что испытываемый раствор, содержащий 1,0 миллионную массовую часть сурьмы, в пересчете на Sb, использовали вместо испытываемого раствора хрома. Испытываемый раствор сурьмы приготовили разбавлением дистиллированной водой сертифицированного стандартного раствора, содержащего 100 миллионных массовых частей сурьмы наряду со 100 миллионными массовыми частями каждого из As, Be, Ca, Cd, Co, Cr, Fe, Li, Mg, Mn, Mo, Ni, Pb, Se, Sr, Ti, Tl, V и Zn. Результаты этих испытаний также представлены в таблице 1 и показывают, что два соединения РЗЭ поодиночке или в смеси были эффективны в удалении 90% или более сурьмы из испытываемого раствора.
Примеры 7-9
Процедуры примеров 1-3 повторили, за исключением того, что испытываемый раствор, содержащий 1,0 миллионную массовую часть молибдена, в пересчете на Mo, использовали вместо испытываемого раствора хрома. Испытываемый раствор молибдена приготовили разбавлением дистиллированной водой сертифицированного стандартного раствора, содержащего 100 миллионных массовых частей молибдена наряду со 100 миллионными массовыми частями каждого из As, Be, Ca, Cd, Co, Cr, Fe, Li, Mg, Mn, Ni, Pb, Sb, Se, Sr, Ti, Tl, V и Zn. Результаты этих испытаний представлены в таблице 1 и показывают, что оксид лантана, диоксид церия и смесь с одинаковой массой каждого были эффективны в удалении свыше 99% молибдена из испытываемого раствора.
Примеры 10-12
Процедуры примеров 1-3 повторили, за исключением того, что испытываемый раствор, содержащий 1,0 миллионную массовую часть ванадия, в пересчете на V, использовали вместо испытываемого раствора хрома. Испытываемый раствор ванадия приготовили разбавлением дистиллированной водой сертифицированного стандартного раствора, содержащего 100 миллионных массовых частей ванадия наряду со 100 миллионными массовыми частями каждого из As, Be, Ca, Cd, Co, Cr, Fe, Li, Mg, Mn, Mo, Ni, Pb, Sb, Se, Sr, Ti, Tl и Zn. Результаты этих испытаний представлены в таблице 1 и показывают, что оксид лантана и смесь одинаковых масс оксида лантана и диоксида церия были эффективны в удалении свыше 98% ванадия из испытываемого раствора, в то время как диоксид церия удалял примерно 88% ванадия.
Примеры 13-15
Процедуры примеров 1-3 повторили, за исключением того, что испытываемый раствор, содержащий 2,0 миллионные массовые части урана, в пересчете на U, использовали вместо испытываемого раствора хрома. Испытываемый раствор урана приготовили разбавлением дистиллированной водой сертифицированного стандартного раствора, содержащего 1000 миллионных массовых частей урана. Этот раствор не содержал других металлов. Результаты этих испытаний представлены в таблице 1 и показывают, что подобно примерам 10-12 оксид лантана и смесь одинаковых масс оксида лантана и диоксида церия были эффективны в удалении подавляющего большинства урана из испытываемого раствора. Однако подобно указанным примерам диоксид церия не был таким эффективным в удалении примерно 75% урана.
Примеры 16-18
Процедуры примеров 1-3 повторили, за исключением того, что испытываемый раствор, содержащий 1,0 миллионную массовую часть вольфрама, в пересчете на W, использовали вместо испытываемого раствора хрома. Испытываемый раствор вольфрама был приготовлен разбавлением дистиллированной водой сертифицированного стандартного раствора, содержащего 1000 миллионных массовых частей вольфрама. Раствор не содержал других металлов. Результаты этих испытаний представлены в таблице 1 и показывают, что оксид лантана, диоксид церия, а также смесь одинаковых масс оксида лантана и диоксида церия были одинаково эффективны в удалении 95% вольфрама или более из испытываемого раствора.
Хотя это изобретение было описано со ссылкой на несколько вариантов воплощения изобретения, является несомненным, что многие изменения, модификации и вариации будут очевидны специалистам в области техники в свете предшествующего описания. Соответственно это подразумевает включение в изобретение всех таких изменений, модификаций и вариаций, которые подпадают под сущность и объем прилагаемой формулы изобретения.
Claims (38)
1. Способ удаления растворенных оксианионов элемента, имеющего атомный номер, выбранный из группы, состоящей из 5, 13, 14, с 22 по 25, 31, 32, с 40 по 42, 44, 45, с 49 по 52, с 72 по 75, 77, 78, 82, 83 и 92, из водного исходного материала, содержащего один или более из упомянутых растворенных оксианионов, включающий контактирование упомянутого водного исходного материала с сорбентом, содержащим одно или более соединений редкоземельных элементов (РЗЭ) для удаления одного или более упомянутых растворенных оксианионов из упомянутого водного исходного материала и таким образом получения жидкости на водной основе, имеющей уменьшенную концентрацию упомянутых растворенных оксианионов по сравнению с упомянутым водным исходным материалом, в котором упомянутые соединение или соединения РЗЭ не являются нанесенными на измельченную твердую фазу, имеющую катионообменную емкость для упомянутых соединения или соединений РЗЭ более 20 млэкв. на 100 г и указанное контактирование одного или более соединений редкоземельного металла с растворенным оксианионом приводит к образованию нерастворимого оксианионного соединения РЗЭ.
2. Способ по п.1, в котором упомянутый сорбент включает в себя одно или более из соединений лантана и соединений церия.
3. Способ по п.1, в котором упомянутый сорбент включает в себя смесь соединений РЗЭ.
4. Способ по п.3, в котором упомянутая смесь соединений РЗЭ включает в оксид лантана, оксид празеодима или оксид церия.
5. Способ по п.1, в котором упомянутый исходный водный материал содержит один или более растворенных оксианионов элементов, выбранных из группы, состоящей из висмута, ванадия, хрома, марганца, молибдена, сурьмы, вольфрама, свинца, гафния и урана.
6. Способ по п.5, в котором упомянутый исходный материал содержит один или более растворенных оксианионов, выбранных из группы, состоящей из CrO4 -2, Cr2O7 -2, WO4 -2, MO4 -2, SbO3 -1, MnO4 -2, UO4 -2 и VO4 -3.
7. Способ по п.1, в котором упомянутый сорбент состоит, по существу, из соединения редкоземельного элемента или смеси соединений РЗЭ.
8. Способ по п.1, в котором упомянутый сорбент включает в себя одно или более соединений РЗЭ, нанесенных на измельченную твердую фазу, имеющую катионообменную емкость менее 20 млэкв. на 100 г.
9. Способ по п.1, в котором упомянутый сорбент включает в себя одно или более соединений РЗЭ, смешанных с измельченной твердой фазой, имеющей катионообменную емкость менее 20 млэкв. на 100 г.
10. Способ по п.8, в котором упомянутую измельченную твердую фазу, имеющую катионообменную емкость менее 20 млэкв. на 100 г, выбирают из группы, состоящей из оксида алюминия, диатомовой земли, пористых полимерных материалов, тугоплавких оксидов и неоксидных огнеупоров.
11. Способ по п.9, в котором упомянутую измельченную твердую фазу, имеющую катионообменную емкость менее 20 млэкв. на 100 г, выбирают из группы, состоящей из оксида алюминия, диатомовой земли, пористых полимерных материалов, тугоплавких оксидов и неоксидных огнеупоров.
12. Способ по п.8, в котором упомянутая измельченная твердая фаза, по существу, не имеет катионообменной емкости.
13. Способ по п.9, в котором упомянутая измельченная твердая фаза, по существу, не имеет катионообменной емкости.
14. Способ по п.5, в котором упомянутый сорбент включает в себя диоксид церия, смешанный или нанесенный на оксид алюминия или диатомовую землю, причем упомянутый сорбент смешан с измельченной твердой фазой, имеющей катионообменную емкость менее 20 млэкв. на 100 г.
15. Способ по п.5, в котором упомянутый сорбент включает оксид лантана, смешанный или нанесенный на оксид алюминия или диатомовую землю.
16. Способ по п.5, в котором упомянутый водный исходный материал выбирают из группы, состоящей из грунтовых вод, поверхностных вод, питьевой воды, промышленных сточных вод, воды для сельскохозяйственных нужд, озерной воды, речной воды, болотной воды и геотермальных вод.
17. Способ по п.2, в котором упомянутый исходный материал содержит один или более растворенных оксианионов элементов, выбранных из группы, состоящей из хрома, молибдена, ванадия, урана, вольфрама и сурьмы.
18. Способ по п.1, в котором упомянутый исходный материал содержит один или более растворенных оксианионов элементов, выбранных из группы, состоящей из хрома, молибдена, ванадия, урана, вольфрама и сурьмы.
19. Способ по п.5, в котором упомянутый исходный материал содержит один или более из растворенных оксианионов элементов, выбранных из группы, состоящей из висмута, ванадия, хрома, марганца, молибдена, вольфрама, свинца, гафния и урана.
20. Способ по п.5, в котором указанный сорбент включает один или более оксидов РЗЭ, смешанный с измельченной твердой фазой, имеющей катионообменную емкость менее 20 млэкв. на 100 г.
21. Способ по п.1, в котором указанный оксид РЗЭ окисляет указанный растворенный оксианион.
22. Способ по п.21, в котором один или более оксидов РЗЭ включает один из СеО2 и PrO2.
23. Способ по п.21, в котором оксианион включает хром.
24. Способ удаления оксианионов элемента, выбранного из группы, состоящей из висмута, марганца, молибдена, сурьмы, свинца, урана, а также гафния, из водного исходного материала, содержащего один или более из упомянутых оксианионов, включающий контактирование упомянутого водного исходного материала с сорбентом, содержащий одно или более соединений РЗЭ, для удаления одного или более из упомянутых оксианионов из упомянутого водного исходного материала и таким образом получения жидкости на водной основе, имеющей уменьшенную концентрацию упомянутых оксианионов по сравнению с упомянутым водным исходным материалом, в котором упомянутые соединение или соединения РЗЭ не являются нанесенными на измельченную твердую фазу, имеющую катионообменную емкость для упомянутых соединения или соединений РЗЭ более 20 млэкв. на 100 г, причем указанное контактирование одного или более соединений редкоземельного металла с растворенным оксианионом приводит к образованию нерастворимого оксианионного соединения РЗЭ.
25. Способ по п.24, в котором упомянутый водный исходный материал содержит один или более оксианионов элементов, выбранных из группы, состоящей из молибдена, урана и сурьмы, и упомянутый сорбент содержит диоксид церия или оксид лантана.
26. Способ по п.24, в котором упомянутый водный исходный материал содержит один или более оксианионов элементов, выбранных из группы, состоящей из молибдена, урана и сурьмы, и упомянутый сорбент включает в себя оксид лантана.
27. Способ по п.24, в котором упомянутый водный исходный материал содержит один или более оксианионов элементов, выбранных из группы, состоящей из висмута, марганца, молибдена, сурьмы, урана и гафния.
28. Способ удаления оксианионов элементов, имеющих атомный номер, выбранный из группы, состоящей из 5, 13, 14, с 22 по 25, 31, 32, с 40 по 42, 44, 45, с 49 по 52, с 72 по 75, 77, 78, 82, 83 и 92, из водного исходного материала, содержащего один или более оксианионов, включающий контактирование упомянутого водного исходного материала с водным раствором одного или более растворимых соединений РЗЭ для осаждения одного или более из упомянутых оксианионов из упомянутого исходного материала и таким образом получения жидкости на водной основе, имеющей уменьшенную концентрацию упомянутых оксианионов по сравнению с исходным материалом.
29. Способ по п.28, в котором упомянутый водный раствор содержит одно или более соединений РЗЭ, выбранных из группы, состоящей из хлоридов РЗЭ, нитратов РЗЭ, аммонийнитратов РЗЭ и сульфатов РЗЭ, причем соединения РЗЭ выбраны из группы, состоящей из соединений церия и соединений лантана.
30. Способ по п.28, в котором упомянутый исходный материал водный содержит один или более оксианионов элементов, выбранных из группы, состоящей из висмута, ванадия, хрома, марганца, молибдена, сурьмы, вольфрама, свинца, гафния и урана.
31. Способ удаления оксианионов элементов, имеющих атомный номер, выбранный из группы, состоящей из 5, 13, 14, 22, 25, 31, 32, 40, 42, 44, 45, с 49 по 51, 72, 75, 77, 78, 82, 83 и 92, из водного исходного материала, содержащего один или более из упомянутых оксианионов, включающий контактирование упомянутого водного исходного материала с сорбентом, включающим одно или более соединений РЗЭ, для удаления одного или более из упомянутых оксианионов из упомянутого исходного материала и таким образом получения жидкости на водной основе, имеющей уменьшенную концентрацию упомянутых оксианионов по сравнению с упомянутым исходным водным материалом, причем указанное контактирование одного или более соединений редкоземельного металла с указанным растворенным оксианионом приводит к образованию нерастворимого оксианионного соединения РЗЭ.
32. Устройство для удаления оксианионов из питьевой воды включающее
(a) водоприемник, связанный с источником упомянутой питьевой воды;
(b) сосуд, содержащий сорбент, включающий одно или более соединений РЗЭ, нанесенных на измельченную твердую фазу или смешанных с ней, которая имеет катионообменную емкость менее 20 млэкв. на 100 г, причем упомянутый сосуд имеет входную часть и выходную часть и упомянутая входная часть сообщается с упомянутым водоприемником; и
(c) выпуск, сообщающийся с упомянутой входной частью упомянутого сосуда.
(a) водоприемник, связанный с источником упомянутой питьевой воды;
(b) сосуд, содержащий сорбент, включающий одно или более соединений РЗЭ, нанесенных на измельченную твердую фазу или смешанных с ней, которая имеет катионообменную емкость менее 20 млэкв. на 100 г, причем упомянутый сосуд имеет входную часть и выходную часть и упомянутая входная часть сообщается с упомянутым водоприемником; и
(c) выпуск, сообщающийся с упомянутой входной частью упомянутого сосуда.
33. Устройство по п.32, в котором оксианион принадлежит элементу с атомным номером, выбранным из группы состоящей из 5, 13, 14, 22, 25, 31, 32, 40, 42, 44, 45, 49, 50, 51, 72, 75, 77, 78, 82, 83 и 92, причем РЗЭ выбрано из группы, состоящей из церия, лантана, празеодима, неодима, самария, европия, гадолиния, тербия, диспрозия, гольмия, эрбия, тулия, иттербия, лютеция, иттрия, скандия и их смесей, причем соединение РЗЭ представляет собой не растворимый в воде оксид РЗЭ, гидроксид РЗЭ, карбонат РЗЭ, фосфат РЗЭ, сульфат РЗЭ, или фторид РЗЭ.
34. Нерастворимая композиция, образующаяся по реакции в водной фазе между катионом РЗЭ и оксианионом, содержащая нерастворимое оксианионное соединение РЗЭ, в котором катионом является катион РЗЭ, а оксианион принадлежит к элементу с атомным номером, выбранным из группы, состоящей из 5, 13, 22, 31, 32, 42, 44, 45, 49, 50, 52, 72, 75, 77, 78, 83 и 92, и соединение РЗЭ, причем нерастворимое оксианионное соединение РЗЭ образуется в результате реакции в водной фазе соединения РЗЭ и оксианиона.
35. Композиция по п.34, в которой катион РЗЭ выбран из группы, состоящей из церия, лантана, празеодима, неодима, самария, европия, гадолиния, тербия, диспрозия, гольмия, эрбия, тулия, иттербия, лютеция, иттрия, скандия, и их смесей, причем соединение РЗЭ является не растворимым в воде и представляет собой оксид РЗЭ, гидроксид РЗЭ, карбонат РЗЭ, фосфат РЗЭ, сульфат РЗЭ, или фторид РЗЭ.
36. Композиция по п.34, в которой указанное соединение РЗЭ и оксианионное соединение РЗЭ нанесены на твердую подложку с образованием измельченного твердого сорбента, где подложка с измельченной твердой фазой имеет катионообменную емкость для указанных соединений РЗЭ менее 20 млэкв. на 100 г, площадь поверхности от 80 до 800 м2/г и размер частиц от примерно 2 до примерно 1200 мкм.
37. Композиция по п.36, в которой указанный сорбент включает одну из подложек из глины, где указанная подложка из глины имеет катионообменную емкость для соединений РЗЭ менее 20 млэкв. на 100 г.
38. Композиция по п.34, в которой водная фаза, из которой образовалось нерастворимое оксианионное соединение РЗЭ, практически не содержит указанных оксианионов и указанное соединение РЗЭ в указанной водной фазе находится в форме водорастворимого хлорида, нитрата, нитрата аммония или сульфата.
Applications Claiming Priority (2)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| US11/190,472 US7338603B1 (en) | 2005-07-27 | 2005-07-27 | Process using rare earths to remove oxyanions from aqueous streams |
| US11/190,472 | 2005-07-27 |
Publications (2)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| RU2008107341A RU2008107341A (ru) | 2009-09-10 |
| RU2415709C2 true RU2415709C2 (ru) | 2011-04-10 |
Family
ID=38829151
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| RU2008107341/05A RU2415709C2 (ru) | 2005-07-27 | 2006-07-26 | Способ применения редкоземельных элементов для удаления оксианионов из водных потоков |
Country Status (13)
| Country | Link |
|---|---|
| US (1) | US7338603B1 (ru) |
| EP (2) | EP1940528A4 (ru) |
| JP (2) | JP2009514659A (ru) |
| KR (2) | KR20080055803A (ru) |
| CN (2) | CN101830539A (ru) |
| AP (1) | AP2008004464A0 (ru) |
| AR (1) | AR057691A1 (ru) |
| AU (2) | AU2006347214C1 (ru) |
| BR (2) | BRPI0622282A2 (ru) |
| CA (1) | CA2618222C (ru) |
| RU (1) | RU2415709C2 (ru) |
| WO (1) | WO2008036072A2 (ru) |
| ZA (1) | ZA200801856B (ru) |
Families Citing this family (22)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| US6863825B2 (en) * | 2003-01-29 | 2005-03-08 | Union Oil Company Of California | Process for removing arsenic from aqueous streams |
| US8066874B2 (en) | 2006-12-28 | 2011-11-29 | Molycorp Minerals, Llc | Apparatus for treating a flow of an aqueous solution containing arsenic |
| WO2008127757A2 (en) * | 2007-01-29 | 2008-10-23 | George Mason Intellectual Properties, Inc. | An iron composition based water filtration system for the removal of chemical species containing arsenic and other metal cations and anions |
| US8349764B2 (en) | 2007-10-31 | 2013-01-08 | Molycorp Minerals, Llc | Composition for treating a fluid |
| US8252087B2 (en) | 2007-10-31 | 2012-08-28 | Molycorp Minerals, Llc | Process and apparatus for treating a gas containing a contaminant |
| JP4953464B2 (ja) * | 2008-07-28 | 2012-06-13 | 日鉄鉱業株式会社 | 酸化鉄系吸着剤の製造方法及びそれを用いるモリブデン含有排水の浄化方法 |
| WO2010019934A1 (en) * | 2008-08-15 | 2010-02-18 | George Mason Intellectual Properties, Inc. | Removing viruses from drinking water |
| WO2010056742A1 (en) * | 2008-11-11 | 2010-05-20 | Molycorp Minerals Llc | Target material removal using rare earth metals |
| JP2011056366A (ja) * | 2009-09-08 | 2011-03-24 | Riken Techno System:Kk | ミネラル含有水製造装置、遠赤外線発生水製造設備及び遠赤外線発生水製造方法 |
| US20110110817A1 (en) * | 2009-11-09 | 2011-05-12 | Molycorp Minerals, Llc | Rare earth removal of colorants |
| US20180251383A9 (en) * | 2010-04-13 | 2018-09-06 | Molycorp Minerals, Llc | Non-metal-containing oxyanion removal from waters using rare earths |
| BR112013007488A2 (pt) * | 2010-10-01 | 2018-05-02 | Saint Gobain Ceramics | partícula e processo para fabricar uma partícula |
| US9233863B2 (en) | 2011-04-13 | 2016-01-12 | Molycorp Minerals, Llc | Rare earth removal of hydrated and hydroxyl species |
| EP2697174A4 (en) * | 2011-04-13 | 2015-09-02 | Molycorp Minerals Llc | DISPOSAL BY RARE LANDS OF MOISTURIZED AND HYDROXYLATED SPECIES |
| JP2013217686A (ja) * | 2012-04-05 | 2013-10-24 | Koseiken:Kk | セシウム及びストロンチウムの除去方法 |
| JP6131450B2 (ja) * | 2013-04-23 | 2017-05-24 | 株式会社化研 | 放射性汚染水または工場排水浄化方法及び放射性汚染水または工場排水浄化方法に用いられる酸化セリウム担持活性炭の形成方法 |
| CN103432986B (zh) * | 2013-08-15 | 2016-05-25 | 南京工业大学 | 一种磁性硅藻土基吸附剂及其制备方法和应用 |
| CN106457073A (zh) | 2014-03-07 | 2017-02-22 | 安全自然资源有限公司 | 具有杰出的砷去除性质的氧化铈(iv) |
| WO2016024290A1 (en) | 2014-08-12 | 2016-02-18 | Council Of Scientific & Industrial Research | A process for the detection and adsorption of arsenic |
| CN106622109A (zh) * | 2016-12-15 | 2017-05-10 | 北京工业大学 | 一种镧改性赤泥除铬吸附剂的制备方法 |
| US10384191B2 (en) | 2017-04-19 | 2019-08-20 | King Abdulaziz University | Star-shape nanoparticle and a method of using thereof to detect arsenic in a solution |
| US11143592B2 (en) | 2019-08-23 | 2021-10-12 | King Abdulaziz University | Method of detecting antimony ions and method of removing antimony ions using a fluorescent nanocomposite |
Family Cites Families (22)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| US3956118A (en) | 1968-05-23 | 1976-05-11 | Rockwell International Corporation | Removal of phosphate from waste water |
| DE2515861A1 (de) | 1975-04-11 | 1976-10-28 | Norddeutsche Affinerie | Verfahren zur adsorptiven entfernung von arsen, antimon und/oder wismut |
| US4581229A (en) | 1983-01-25 | 1986-04-08 | Henry Petrow | Method of removing metal ions and compounds from the hair |
| US5053139A (en) | 1990-12-04 | 1991-10-01 | Engelhard Corporation | Removal of heavy metals, especially lead, from aqueous systems containing competing ions utilizing amorphous tin and titanium silicates |
| US5603838A (en) | 1995-05-26 | 1997-02-18 | Board Of Regents Of The University And Community College Systems Of Nevada | Process for removal of selenium and arsenic from aqueous streams |
| AUPO589697A0 (en) * | 1997-03-26 | 1997-04-24 | Commonwealth Scientific And Industrial Research Organisation | Sediment remediation process |
| JPH1110170A (ja) * | 1997-06-26 | 1999-01-19 | Unitika Ltd | アンチモン含有溶液の処理方法 |
| US6197201B1 (en) | 1998-07-29 | 2001-03-06 | The Board Of Regents Of The University & Community College System Of Nevada | Process for removal and stabilization of arsenic and selenium from aqueous streams and slurries |
| US6312604B1 (en) * | 1998-10-23 | 2001-11-06 | Zodiac Pool Care, Inc. | Lanthanide halide water treatment compositions and methods |
| US6383395B1 (en) | 2000-01-04 | 2002-05-07 | Luxfer Group Limited | Water treatment method and apparatus |
| US6338800B1 (en) | 2000-02-22 | 2002-01-15 | Natural Chemistry, Inc. | Methods and compositions using lanthanum for removing phosphates from water |
| TW576825B (en) | 2000-08-10 | 2004-02-21 | Iner Ae | Method for liquid chromate ion and oxy-metal ions removal and stabilization |
| JP2002263641A (ja) * | 2001-03-09 | 2002-09-17 | Shin Nihon Salt Co Ltd | 浄水器 |
| US6858147B2 (en) | 2001-08-03 | 2005-02-22 | Dispersion Technology, Inc. | Method for the removal of heavy metals from aqueous solution by means of silica as an adsorbent in counter-flow selective dialysis |
| US6800204B2 (en) | 2002-02-15 | 2004-10-05 | Clear Water Filtration Systems | Composition and process for removing arsenic and selenium from aqueous solution |
| US20040161474A1 (en) * | 2002-05-24 | 2004-08-19 | Moerck Rudi E. | Rare earth metal compounds methods of making, and methods of using the same |
| US6863825B2 (en) | 2003-01-29 | 2005-03-08 | Union Oil Company Of California | Process for removing arsenic from aqueous streams |
| JP2004314058A (ja) * | 2003-03-28 | 2004-11-11 | Miyoshi Oil & Fat Co Ltd | 廃棄物処理方法 |
| JP2004305915A (ja) * | 2003-04-07 | 2004-11-04 | Shin Nihon Salt Co Ltd | セリウム水和酸化物含有濾過材 |
| JP4146302B2 (ja) * | 2003-07-02 | 2008-09-10 | 日本化学産業株式会社 | クロムエッチング廃液の処理方法 |
| US6855665B1 (en) | 2003-09-23 | 2005-02-15 | Alexander Blake | Compositions to remove radioactive isotopes and heavy metals from wastewater |
| JP4671419B2 (ja) * | 2003-12-15 | 2011-04-20 | 旭化成ケミカルズ株式会社 | 多孔性成形体及びその製造方法 |
-
2005
- 2005-07-27 US US11/190,472 patent/US7338603B1/en active Active
-
2006
- 2006-07-26 AU AU2006347214A patent/AU2006347214C1/en not_active Ceased
- 2006-07-26 KR KR1020087004753A patent/KR20080055803A/ko active Search and Examination
- 2006-07-26 BR BRPI0622282-0A patent/BRPI0622282A2/pt not_active Application Discontinuation
- 2006-07-26 BR BRPI0614320-2A patent/BRPI0614320A2/pt not_active Application Discontinuation
- 2006-07-26 KR KR1020137001993A patent/KR20130025949A/ko not_active Application Discontinuation
- 2006-07-26 CN CN201010143178A patent/CN101830539A/zh active Pending
- 2006-07-26 WO PCT/US2006/029132 patent/WO2008036072A2/en active Application Filing
- 2006-07-26 RU RU2008107341/05A patent/RU2415709C2/ru not_active IP Right Cessation
- 2006-07-26 AR ARP060103229A patent/AR057691A1/es not_active Application Discontinuation
- 2006-07-26 AP AP2008004464A patent/AP2008004464A0/xx unknown
- 2006-07-26 JP JP2008535522A patent/JP2009514659A/ja active Pending
- 2006-07-26 CN CNA2006800348850A patent/CN101500945A/zh active Pending
- 2006-07-26 EP EP06851634A patent/EP1940528A4/en not_active Ceased
- 2006-07-26 EP EP11185163A patent/EP2420477A1/en not_active Withdrawn
- 2006-07-26 CA CA2618222A patent/CA2618222C/en not_active Expired - Fee Related
- 2006-07-26 ZA ZA200801856A patent/ZA200801856B/xx unknown
-
2011
- 2011-05-09 AU AU2011202116A patent/AU2011202116A1/en not_active Abandoned
-
2012
- 2012-10-22 JP JP2012232996A patent/JP2013059763A/ja active Pending
Non-Patent Citations (1)
| Title |
|---|
| Сухарев Ю.И. Синтез и применение специфических оксигидратных сорбентов. - М.: Энергоатомиздат, 1987, стр.75-102. * |
Also Published As
| Publication number | Publication date |
|---|---|
| KR20130025949A (ko) | 2013-03-12 |
| WO2008036072A3 (en) | 2009-04-30 |
| ZA200801856B (en) | 2009-08-26 |
| AR057691A1 (es) | 2007-12-12 |
| AU2006347214A1 (en) | 2008-03-27 |
| KR20080055803A (ko) | 2008-06-19 |
| EP1940528A4 (en) | 2011-04-06 |
| US7338603B1 (en) | 2008-03-04 |
| BRPI0622282A2 (pt) | 2012-12-25 |
| CA2618222A1 (en) | 2007-01-27 |
| AU2011202116A1 (en) | 2011-05-26 |
| BRPI0614320A2 (pt) | 2011-03-01 |
| JP2009514659A (ja) | 2009-04-09 |
| RU2008107341A (ru) | 2009-09-10 |
| CA2618222C (en) | 2016-10-25 |
| CN101500945A (zh) | 2009-08-05 |
| EP2420477A1 (en) | 2012-02-22 |
| AU2006347214C1 (en) | 2011-09-29 |
| CN101830539A (zh) | 2010-09-15 |
| WO2008036072A2 (en) | 2008-03-27 |
| JP2013059763A (ja) | 2013-04-04 |
| AU2006347214B2 (en) | 2011-02-10 |
| EP1940528A2 (en) | 2008-07-09 |
| AP2008004464A0 (en) | 2008-06-30 |
Similar Documents
| Publication | Publication Date | Title |
|---|---|---|
| RU2415709C2 (ru) | Способ применения редкоземельных элементов для удаления оксианионов из водных потоков | |
| AU2009251182B2 (en) | Process for removing arsenic from aqueous streams | |
| US9707538B2 (en) | Aluminized silicious powder and water purification device incorporating same | |
| USRE44570E1 (en) | Reactive filtration | |
| CA2680402C (en) | Arsenic adsorbing composition and methods of use | |
| US20100307980A1 (en) | High capacity adsorption media for separating or removing constitutents and methods of producing and using the adsorption media | |
| CN101405223A (zh) | 从水中除去砷和重金属的方法及组合物 | |
| MX2008001288A (es) | Proceso que usa tierras raras para remover oxianiones de corrientes acuosas |
Legal Events
| Date | Code | Title | Description |
|---|---|---|---|
| MM4A | The patent is invalid due to non-payment of fees |
Effective date: 20130727 |