EA201690909A1 20160831 Номер и дата охранного документа [PDF] EAPO2016\PDF/201690909 Полный текст описания [**] EA201690909 20141017 Регистрационный номер и дата заявки EP13191265.1 20131101 Регистрационные номера и даты приоритетных заявок EP2014/072335 Номер международной заявки (PCT) WO2015/062881 20150507 Номер публикации международной заявки (PCT) EAA1 Код вида документа [PDF] eaa21608 Номер бюллетеня [**] КОМПОЗИЦИЯ ДЛЯ ОЧИСТКИ ВОДЫ Название документа [8] C02F 1/52, [8] C02F 1/56, [8] C02F 1/66, [8] C02F 1/76, [8] C02F101/10, [8] C02F103/06 Индексы МПК [IN] Махапатра Самиран, [IN] Самаддер Сатяджит, [IN] Саркар Аян Сведения об авторах [NL] ЮНИЛЕВЕР Н.В. Сведения о заявителях
 

Патентная документация ЕАПВ

 
Запрос:  ea201690909a*\id

больше ...

Термины запроса в документе

Реферат

[RU]

Раскрыта композиция для очистки воды, имеющая в своём составе соединение железа и соединение алюминия, в которой соотношение общего содержания железа к общему содержанию алюминия находится в диапазоне от 1:0,1 до 1:150, а основность соединения алюминия составляет по меньшей мере 40%. Композиция обеспечивает получение очищенной воды, содержащей не более 10 ч/млрд мышьяка.


Полный текст патента

(57) Реферат / Формула:

Раскрыта композиция для очистки воды, имеющая в своём составе соединение железа и соединение алюминия, в которой соотношение общего содержания железа к общему содержанию алюминия находится в диапазоне от 1:0,1 до 1:150, а основность соединения алюминия составляет по меньшей мере 40%. Композиция обеспечивает получение очищенной воды, содержащей не более 10 ч/млрд мышьяка.


Евразийское
патентное
ведомство
(21) 201690909 (13) A1
(12) ОПИСАНИЕ ИЗОБРЕТЕНИЯ К ЕВРАЗИЙСКОЙ ЗАЯВКЕ
(43) Дата публикации заявки 2016.08.31
(22) Дата подачи заявки 2014.10.17
(51) Int. Cl.
C02F1/52 (2006.01) C02F1/56 (2006.01) C02F1/66 (2006.01) C02F1/76 (2006.01) C02F101/10 (2006.01) C02F103/06 (2006.01)
(54) КОМПОЗИЦИЯ ДЛЯ ОЧИСТКИ ВОДЫ
(31) (32) (33)
(86) (87) (71)
(72)
(74)
13191265.1
2013.11.01
PCT/EP2014/072335
WO 2015/062881 2015.05.07
Заявитель:
ЮНИЛЕВЕР Н.В. (NL) Изобретатель:
Махапатра Самиран, Самаддер Сатяджит, Саркар Аян (IN)
Представитель:
Воль О.И., Фелицына С.Б. (RU)
(57) Раскрыта композиция для очистки воды, имеющая в своём составе соединение железа и соединение алюминия, в которой соотношение общего содержания железа к общему содержанию алюминия находится в диапазоне от 1:0,1 до 1:150, а основность соединения алюминия составляет по меньшей мере 40%. Композиция обеспечивает получение очищенной воды, содержащей не более 10 ч/млрд мышьяка.
1610574
композиция для очистки воды
Область техники, к которой относится изобретение
Данное изобретение относится к композиции для очистки воды, конкретно, для очистки воды, содержащей мышьяк.
Предшествующий уровень техники
В некоторых частях света грунтовая вода загрязнена мышьяком. Это в большей степени распространено в Южной Азии. Мышьяк чрезвычайно вреден, и потребление воды, содержащей мышьяк сверх допустимых уровней, может быть смертельным.
Мышьяк, ртуть, свинец, марганец, медь и железо представляют собой несколько наиболее токсичных тяжёлых металлов, которые обнаружены в грунтовой воде. В некоторых регионах питьевая вода содержит до 300 частей на миллиард (ч/млрд) мышьяка. Всемирная организация здравоохранения [ВОЗ] и Управление охраны окружающей среды США рекомендуют, что питьевая вода не должна содержать более 10 ч/млрд мышьяка.
Поскольку загрязнённая вода часто содержит микробы, надёжная технология очистки воды также должна предусматривать удаление или дезактивацию цист, бактерий и вирусов. Согласно Управлению охраны окружающей среды США, минимальные стандарты заключаются в удалении бактерий до log 6, вирусов до log 4 и удаление цист до log 3.
В заявке на патент Японии JP2002079015A (Eric Winchester e.al.,) раскрыт фильтр для удаления мышьяка, который изготовлен из обожжённой диатомитовой земли и от 5 до 30% масс, ионов трёхвалентного железа, связанных с данной землёй.
В заявке на патент США 20030089665 А1 (фирма Engelhard Corporation) раскрыто средство, предназначенное для удаления мышьяка из воды. Указанное средство представляет собой смесь активированного боксита, тригидрата алюминия и соединения трёхвалентного железа, выбранного из группы, состоящей из гидроксида трёхвалентного железа, оксигидроксида трёхвалентного железа, гидроксиоксида трёхвалентного железа и их смесей. Оно обеспечивает удаление в степени около 90%.
В заявке на китайский патент CN101591056A (фирма Zhejiang Sunda Ater Со Ltd) предлагается флокулирующий агент для обработки воды. Он содержит бентонит, остаток отходов электролитического алюминия и сульфат двухвалентного железа.
В документе WO0200557 А1 (фирма Procter and Gamble) раскрыто, что
определённые сочетания неорганических коагулянтов и водорастворимых или водно-дисперсионных полимеров удаляют более значительное количество тяжёлых металлов и микроорганизмов. В документе раскрыта композиция для очистки воды, которая включает в себя первичный коагулянт, выбранный из группы, состоящей из водорастворимых, поливалентных неорганических солей и их смесей; образующий мостиковую связь флокулянт, выбранный из группы, состоящей из водорастворимых и водно-дисперсионных анионогенных и неионогенных полимеров, имеющих среднемассовую молекулярную массу, по меньшей мере, около 2000000 Дальтон; вспомогательный коагулянт, выбранный из группы, состоящей из водорастворимых и водно-дисперсионных катионогенных полимеров, имеющих среднемассовую молекулярную массу менее величины около 1500000 Дальтон.
В заявке на китайский патент CN1227192A (фирма Zeng Zhaoxiang) предлагается комплексный коагулянт для обработки сточной воды, состоящий из растворимых соединений железа, кальция, магния и алюминия, таких как сульфат двухвалентного железа, оксид кальция, хлорид магния и сульфат алюминия, а также труднорастворимых алюмосиликатов, включающих в себя бентонит, каолин, диатомит и шлак. При использовании в условиях кислой среды комплексный коагулянт добавляют в сточную воду до тех пор, пока уровень рН сточной воды не доводят с помощью щелочного раствора до величины от 7 до 9 с тем, чтобы органический материал, имеющийся в сточной воде, адсорбировался веществом коагулянта в виде ионов.
В заявке на патент Японии JP10028808А (фирма Tomen Constr КК) предлагается композиция флокулянта в виде твёрдого мелкого порошка, приготовленная из неорганического флокулянта типа водорастворимой соли алюминия или соли железа, саморегулятора уровня рН, полимерного флокулянта, более мелкого, чем обычно используемый, и ещё одного необходимого компонента в форме гранулированного порошка, и композицию как таковую добавляют непосредственно в сточную воду, подлежащую обработке, для осуществления флокуляции при перемешивании и отделяют образующиеся хлопья, стабильные по форме и очень хорошие по дегидратирующим свойствам, для исключения их из системы.
В заявке на патент США 2011/0139724А1 (фирма Siemens Water Technologies Corp., 2011) раскрыта композиция и способ уменьшения концентрации хлорита в воде. Композиция включает в себя смесь ионов двухвалентного железа и полиалюминийхлорида. Вариант применения требует, чтобы железо находилось в состоянии двухвалентного железа, которое восстанавливает хлорит до хлорида.
В заявке на китайский патент CN102311160 А (фирма Tianjin Shengji Group Со Ltd.,
2012) раскрыт реагент для очистки воды, предназначенной для аквакультурных бассейнов. Реагент включает в себя диатомит технического сорта, полиалюминийхлорид, полимерный сульфат трёхвалентного железа и порошок клиноптилолита.
Сущность изобретения
Несмотря на то, что для очистки воды известно несколько композиций, кинетика и эффективность удаления мышьяка обычно не являются оптимальными и часто зависит от характеристик исходной (входящей) воды. С учётом вышесказанного, существует неудовлетворённая потребность в надёжной композиции, которая может обеспечивать получение очищенной воды, содержащей самое большее 10 ч/млрд мышьяка. Имеется дополнительная потребность в композиции, которая может обеспечивать получение такой очищенной воды даже в том случае, если, например, поступающая вода содержит очень высокие концентрации мышьяка. В дополнение к этому, также требуется композиция, которую можно использовать для снижения мутности и других загрязнений, включая остаточный алюминий.
Авторы изобретения определили, что, по меньшей мере, некоторые из проблем можно решить с помощью композиции, характеризующейся балансом между общим содержанием железа и общим содержанием алюминия и в которой соединение алюминия обладает определённой минимальной основностью.
Таким образом, в одном из аспектов раскрыта композиция для очистки воды, содержащая соединение железа и соединение алюминия, в которой соотношение общего содержания железа к общему содержанию алюминия находится в диапазоне от 1:0,1 до 1:150, а основность упомянутого соединения алюминия составляет, по меньшей мере, 40%.
Во втором аспекте раскрыт упакованный продукт для очистки воды, включающий в себя саше, имеющее первое отделение, удерживающее композицию упомянутого первого аспекта, и второе отделение, удерживающее дезинфицирующее вещество.
В третьем аспекте раскрыто применение композиции первого аспекта для очистки воды, содержащей мышьяк, для получения очищенной воды, имеющей в своём составе не более 10 ч/млрд мышьяка.
В четвёртом аспекте раскрыто применение композиции первого аспекта для получения очищенной воды, характеризующейся величиной мутности менее 1 NTU.
В соответствии с пятым аспектом раскрыт способ очистки воды, включающий в себя следующие стадии, на которых:
(i) осуществляют дозированную подачу композиции первого аспекта в загрязнённую
воду при перемешивании для получения дисперсии;
(ii) позволяют упомянутой дисперсии разделяться на осадок и надосадочную
жидкость;
(iii) отделяют надосадочную жидкость от осадка для получения очищенной воды.
Для полного понимания вышеизложенных и других признаков и преимуществ
настоящего изобретения необходимо обратиться к следующему ниже подробному описанию предпочтительных вариантов осуществления изобретения.
Подробное описание изобретения
Композиция
Известно, что коагуляция и флокуляция являются широко используемыми технологиями очистки воды, содержащей мышьяк. Для этой цели чаще всего используют сульфат алюминия и сульфат трёхвалентного железа. Однако эффективность удаления мышьяка обычно не достигает должного уровня и часто зависит от общего профиля концентрации загрязнений исходной воды.
Раскрытая композиция, которая обеспечивает решение проблем, включает в себя соединение железа и соединение алюминия, при этом соотношение общего содержания железа к общему содержанию алюминия находится в диапазоне от 1:0,1 до 1:150. Композиция эффективно применима в широком диапазоне и результативна в отношении воды, поступающей из некоторых типичных источников.
В предпочтительных вариантах осуществления изобретения указанное соотношение составляет от 1:0,3 до 1:25. В более предпочтительных композициях оно составляет от 1:2 до 1:10. Соотношение общего содержания железа к общему содержанию алюминия представляет собой массовое соотношение, определяемое массой металла, рассчитанной с использованием соответствующей химической формулы, и молекулярными массами.
Часто обнаруживается, что коагулирующие композиции не обеспечивают получения надёжных результатов при переменных условиях. Например, найдено, что композиция, которая обеспечивает достижение хороших результатов в случае поступающей воды конкретного качества, не обеспечивает получения тех же результатов при изменении качества воды. С изменением параметров поступающей воды (например, рН и ОДС) композиция иногда не демонстрирует желаемых показателей. Авторы обнаружили, что предпочтительные и более предпочтительные композиции были надёжными и их показатели незначительно отличались в случае поступающей воды иного качества.
Соединение алюминия
Основность соединения алюминия составляет, по меньшей мере, 40%. Предпочтительно, она находится в диапазоне от 45 % до 100 %. Основность является
важной отличительной характеристикой соединений алюминия, особенно, соединений полиалюминия. Она прямо пропорциональна степени гидролиза, а также величине "В".
Соединение алюминия гидролизуется в воде по сложному механизму и образует ряд мономерных и полимерных частично гидролизованных соединений перед осаждением в форме гидроксида.
Основность представляет собой главный фактор при выявлении молекулярного распределения соединений; слабая основность благоприятствует образованию соединений с низкой молекулярной массой, а сильная основность благоприятствует образованию соединений с высокой молекулярной массой. Температура и концентрация также влияют на молекулярное распределение соединений, но менее предсказуемым образом.
Продукты с сильной основностью имеют более высокий положительный заряд и являются более эффективными для коагулирования отрицательно заряженных загрязнений.
Соединения ПАХ можно в широком смысле разделить по основности на три группы, исходя из способов получения, используемых для их производства. Слабоосновной ПАХ с основностью от ~1 % до ~45 % получают в результате хорошо известной реакции тригидрата алюминия (АЬОз ' ЗН2О) с соляной кислотой или хлоридом алюминия. Сильноосновной ПАХ с основностью от ~ 45 % примерно до ~65 % получают в результате реакции хлорида алюминия или слабоосновного ПАХ с основанием. Сверхсильноосновной ПАХ (включая ХГА) с основностью ~65 % до ~83 % получают в результате осуществления процесса окисления (т.е. реакции соляной кислоты или хлорида алюминия или слабоосновного ПАХ с металлическим алюминием).
Не желая быть связанными какой-либо теорией, полагают, что в случае, если соединение алюминия подвергается гидролизу в большей степени (т.е. сильная основность), оно образует больше заряженных частиц и в результате этого приводит к образованию флокулирующей системы, более эффективной в отношении кинетики, удаления частиц и органических примесей, а также меньшей степени остаточного алюминия в очищенной воде. Таким образом, более высокая основность соединения алюминия, как полагают, приводит к достижению лучшей коагуляции.
Коагулянты на основе алюминия получают в результате осуществления контролируемой реакции солей алюминия с основанием. Обычно они характеризуются своей степенью нейтрализации (г), или основностью.
В предпочтительных композициях общее содержание алюминия составляет от 1 до 20 масс.%. Более предпочтительно, оно составляет от 2 до 10 масс.%.
Аналогичным образом, предпочтительно, что общее содержание железа в
композиции составляет от 0,1 до 15 масс.%. В более предпочтительных композициях оно составляет от 0,5 до 15 масс.%, а более предпочтительно, от 0,5 % до 10 масс.%, и наиболее предпочтительно, оно составляет от 0,5 до 8 масс.%.
Предпочтительное соединение алюминия выбрано из полиалюминийхлорида, полиалюминийсульфата, хлоргидрата алюминия, хлоргидрата-силиката алюминия, хлоргидрата-сульфата алюминия, полиалюминийхлорсульфата и основного полиалюминийсульфата.
Наиболее предпочтительным является полиалюминийхлорид. Также предпочтительным является хлоргидрат алюминия.
Раскрытое соединение алюминия в общем виде можно описать формулой:
Alm(OH)n(X)(3m-n)/q
Здесь q представляет собой заряд аниона X и, как правило, 0 < n/m < 3.
X может представлять собой один тип аниона или сочетание анионов. Подходящие примеры указанных ионов включают в себя хлорид, сульфат и силикат.
Степень нейтрализации предварительно гидролизованного соединения алюминия выражают величиной В.
Величина В представляет собой мольное отношение содержания ОН к содержанию А1 в предварительно гидролизованном соединении алюминия, которое выражается формулой:
В = [ОН] / [А1]
Основность связана с величиной В и прямо пропорциональна величине В соединения. В литературе основность вычисляют следующим образом:
Основность предварительно гидролизованного соединения алюминия = В * 100/3 Соединение железа
Соединение железа представляет собой соединение трёхвалентного железа, и соединение трёхвалентного железа находится в негидролизованном состоянии.
Величина В представляет собой мольное отношение содержания ОН к содержанию Fe в предварительно гидролизованном соединении железа, которое выражается формулой:
В = [ОН] / [Fe]
Соединение трёхвалентного железа в негидролизованном состоянии характеризуется величиной В, равной 0.
Соединения трёхвалентного железа в негидролизованном состоянии обычно представляют собой соли трёхвалентного железа, т.е. Fe(III), которые диссоциируют в водных растворах. С учётом вышесказанного, предпочтительное соединение железа выбрано из сульфата трёхвалентного железа, хлорида трёхвалентного железа, нитрата
трёхвалентного железа, ацетата трёхвалентного железа и неупомянутых галогенидов трёхвалентного железа.
Полагают, что соединения алюминия и железа гидролизуются с образованием хлопьев. Это способствует удалению микроорганизмов, твёрдых частиц и соединений мышьяка, присутствующих в воде. Коагуляция с помощью гелеобразных гидроксидов является оптимальной при уровне рН от 6 до 8,5. Гелеобразный осадок при осаждении увлекает мелкие взвешенные частицы и микробы.
В дополнение к указанным соединениям алюминия и железа, предпочтительные композиции также включают в себя флокуляционную добавку. Предпочтительно, она представляет собой адсорбционную глину, которая способна поглощать большее количество воды и других примесей. Примерами глины, которую можно включать в состав, являются глина монтмориллонит (глина диоктаэдрический смектит), лапонит, гекторит, нонтронит, сапонит, волконсит, сауконит, бейделлит, аллеварлит, иллит, галлуазит, аттапульгит, морденит, каолины и бентонит. Особо предпочтительная глина относится к классу алюмосиликатных глин. Особенно предпочтительным является бентонит. Если композиция содержит флокуляционную добавку, то он содержится в количестве от 10 до 50%, предпочтительно, от 20 до 40 масс.%.
Дополнительно предпочтительно, что композиция включает в себя флокулирующий агент, который представляет собой водорастворимый полимерный материал с высокой молекулярной массой. Он способствует образованию более крупных хлопьев и усиливает динамичный характер кинетики флокуляции. Примерами флокулирующих агентов являются полисахариды (декстран, целлюлозы), белки, модифицированные целлюлозы (гидроксиэтил/гидроксипропилцеллюлозы или карбоксиметилцеллюлозы) и полиакрил амиды, предпочтительно, высокомолекулярный полиакриламид. Особенно предпочтительно, чтобы полиакриламид являлся либо анионномодифицированным, либо неионномодифицированным, более предпочтительно, анионномодифицированным. Подходящая молекулярная масса указанных полиакриламидов находится в диапазоне от 105 до 107. Предпочтительным флоккулирующим агентом является продукт Superfloc(r) (от фирмы Cytec).
В предпочтительных композициях флокулирующий агент составляет от 1 до 10 масс.%, более предпочтительно, от 2 до 5 масс.%, и наиболее предпочтительно, от 2 до 4 масс.%. Ионогенные и неионогенные полиакриламиды являются особенно предпочтительными флокулирующими агентами. Анионогенные полиакриламиды являются наиболее предпочтительными.
Такие коагулирующие композиции также можно применять вместе с
дезинфицирующими композициями, такими как дезинфицирующие композиции на основе галогена. В таких случаях часто становится необходимым гасить некий избыток галогена, присутствующего в очищенной воде. С учётом вышесказанного, предпочтительно, что композиция также включает в себя гаситель, который способен реагировать, в частности, с дезинфицирующими веществами на основе хлора, делая таким образом воду ещё более безопасной для потребления. Предпочтительные гасители охватывают тиосульфат натрия и аскорбиновую кислоту. Композиции, содержащие гаситель, предпочтительно включают в себя от 1 до 20 масс.%, более предпочтительно, примерно от 2 до 12 масс.% указанного компонента.
Упакованный продукт для очистки воды
В соответствии со вторым аспектом раскрыт упакованный продукт для очистки воды, включающий в себя саше, имеющее первое отделение, удерживающее композицию первого аспекта, и второе отделение, удерживающее дезинфицирующее вещество. Две части разделены в пространстве.
В случае такого продукта особенно предпочтительно, чтобы площадь внешней поверхности второго отделения была меньше площади внешней поверхности первого отделения. Причина использования указанного соотношения площадей поверхности заключается в том, что площадь поверхности, доступная для проникновения влаги, должна быть минимальной с целью обеспечения минимального проникновения влаги для максимальной стабильности. Подробности, касающиеся такого саше, можно найти в документе WO2008/116724 А1 (фирма Unilever).
Предпочтительные дезинфицирующие вещества представляют собой галогенированные соединения. Более предпочтительными соединениями галогенов являются соединения хлора или иода, более предпочтительно, соединения хлора. Подходящие соединения хлора представляют собой неорганические соединения, подобные гипохлориту натрия, гипохлоритам кальция, диоксиду хлора или хлораминам, либо органические соединения хлора, подобные дихлоризоциануратам натрия или трихлоризоциануровой кислоте. Гипохлорит кальция является часто используемым твёрдым неорганическим дезинфицирующим веществом на основе хлора. Как правило, он доступен в двух формах. Более распространённая форма имеет формулу Са(ОС1)С1, которую называют стабилизированным отбеливающим порошком (SBP). Доступный для приобретения отбеливающий порошок в общем случае содержит от 30 до 35 % доступного хлора. Продукт SBP, как правило, доступен в форме мелкого порошка и с низким содержанием влаги, составляющим менее 1 масс.%. Другая форма гипохлорита кальция называется высоконцентрированным гипохлоритом и имеет химическую
формулу Са(ОС1)2. Её можно закупать с содержанием доступного хлора в диапазоне от 60 до 65 масс.%.
Промышленный высоконцентрированный гипохлорит, как правило, доступен с содержанием влаги от 5 до 10 масс.%. Дезинфицирующие вещества на основе хлора дезактивируют микроорганизмы, в частности, бактерии и вирусы, и окисляют ионы As+3. Второе отделение предпочтительно включает в себя от 1 до 15 масс.% дезинфицирующего вещества; при этом остальная часть состоит из других ингредиентов. Дезинфицирующее вещество предпочтительно присутствует в количестве, находящемся в диапазоне от 1 до 20%, более предпочтительно, примерно от 2 до 12% масс, от массы композиции. Наиболее предпочтительным дезинфицирующим веществом является гипохлорит кальция.
Предпочтительно, часть саше, предназначенная для дезинфицирующего вещества, также включает в себя буферное вещество. Предпочтительными буферами являются оксид кальция, карбонат натрия, бикарбонат натрия, гидроксид кальция, оксид магния и гидроксид магния. Буферные вещества нейтрализуют протоны, образующиеся в ходе гидролиза солей металлов, алюминия и железа. Буферное вещество, в случае его присутствия, составляет от 5 до 25 масс.%, а предпочтительно, от 5 до 15 масс.%.
Предпочтительно, первое отделение включает в себя от 0,5 до 10 г, более предпочтительно, от 1 до 5 г композиции первого аспекта.
Композицию первого аспекта изобретения и упакованный продукт для очистки воды можно использовать для ежедневного применения потребителем на бытовом уровне. Её также можно использовать для общественных нужд, особенно для крупномасштабных операций по ликвидации последствий катастроф.
Твёрдая форма является наиболее подходящей формой для композиции первого аспекта. Подходящие твёрдые формы включают в себя порошковые, гранулированные и таблетированные формы; при этом наиболее предпочтительной формой является порошковая форма. В случае упакованного продукта для очистки воды наиболее предпочтительной формой для первого и второго отделений является порошковая форма.
Композицию изобретения, предназначенную для очистки воды, предпочтительно выпускают в количествах в диапазоне от 0,5 до 10 г, более предпочтительно, в диапазоне от 1 до 5 г. Соответственно, их можно добавлять к объёму воды от 5 до 20 литров.
Композицию первого аспекта, предназначенную для очистки воды, можно доставлять потребителю в любой известной подходящей упаковочной форме. При формовании композиции в виде таблеток упаковочный материал может представлять собой металлизированный ламинат или блистерную упаковку. При формировании композиции в виде порошков подходящим упаковочным материалом является
металлизированный ламинат. Применение композиции
В соответствии с третьим аспектом раскрыто применение композиции первого аспекта для очистки воды, содержащей мышьяк, для получения очищенной воды, содержащей не более 10 ч/млрд мышьяка. Это имеет место при исходном содержании мышьяка, равного 300 ч/млрд, согласно протоколу стандарта NSF.
В четвёртом аспекте раскрыто применение композиции первого аспекта для получения воды, характеризующейся величиной мутности менее 1 NTU. Это имеет место при исходном содержании мути от 100 до 150 NTU.
Способ применения композиции
В соответствии с пятым аспектом раскрыт способ очистки воды, включающий в себя следующие стадии, на которых осуществляют:
(i) дозированную подачу композиции первого аспекта в загрязнённую воду при перемешивании для получения дисперсии;
(ii) выдерживание упомянутой дисперсии для разделения на осадок и надосадочную жидкость;
(ш) отделение надосадочной жидкости от осадка для получения очищенной воды.
Предпочтительно, дисперсии позволяют разделяться при поддержании её в невозмущаемом состоянии в течение периода времени от 30 секунд до 5 минут, более предпочтительно, от 2 до 3 минут. После этого, предпочтительно, чтобы маточный раствор пропускали через пористый фильтр для получения очищенной воды.
Дополнительные подробности изобретения, его цели и преимущества поясняются в настоящем документе более подробно со ссылкой на нижеследующие неограничивающие примеры. Специалисту в данной области техники будет очевидно, что возможны многие такие примеры, и приведённые примеры предназначены только для иллюстративной цели. Их не следует истолковывать в целях ограничения объёма настоящего изобретения каким-либо образом.
Далее изобретение будет проиллюстрировано со ссылкой на нижеследующие неограничивающие примеры. Примеры
Пример 1: Влияние основности соединений алюминия
С целью определения влияния основности соединения алюминия были приготовлены четыре идентичные композиции (продукты), содержащие полиалюминийхлорид, за исключением того, что основность полиалюминийхлорида варьировалась в каждой композиции. Четыре композиции пометили как la, lb и 1с, а
также Id, и испытывали их на эффективность удаления мышьяка. Базовый состав представлен в таблице 1.
Примечание: В приведённой выше таблице 1а - основность 0; lb - основность 15; 1с - основность 35; и Id - основность 40.
Содержание мышьяка измеряли с использованием метода эмиссионной спектроскопии с индуктивно связанной плазмой/масс-спектрометрия. Тем же методом измеряли также и остаточное содержание алюминия и железа. Пробы воды (входная/выходная) подвергали кислотной обработке с использованием соляной и азотной кислоты марки ОСЧ (особо чистых) для превращения всех элементов в их соответствующие растворимые формы и затем измеряли концентрацию.
Данные приведены в таблице 2. Включено также остаточное содержание алюминия и железа.
Данные, представленные в таблице 2, иллюстрируют роль основности соединения алюминия в содержании мышьяка. Данные также показывают, что сравнительные композиции не соответствовали минимальным пороговым величинам для остаточного содержания алюминия и железа в очищенной воде. С другой стороны, предпочтительная композиция (Id) обеспечивала получение чистой воды, соответствующей минимальным
пороговым величинам для остаточного содержания алюминия (максимально 200 ч/млрд) и железа (максимально 300 ч/млрд).
Пример 2: Эксперименты, выполненные с использованием упакованных продуктов для очистки воды
Упакованный продукт для очистки воды изготавливали в форме саше с двумя отделениями. Первое отделение заполняли композициями, находящимися в пределах и за пределами объёма изобретения. Второе отделение заполняли композицией дезинфицирующего вещества. Подробные составы смесей соответственных первых отделений показаны в таблице 3.
Примечание: к таблице 3:
ПАХ обозначает полиалюминийхлорид с основностью 80%; СЖ обозначает сульфат трёхвалентного железа
ПАМ обозначает анионогенный полиакриламид; глина подразумевает бентонит; Смесь - подразумевает составленную смесь
Содержание мышьяка, алюминия и железа определяли, как описано выше.
Данные, касающиеся составленных смесей 2-5, приведены в таблице 4.
Выход
15-25
100 -300
Смесь-4
Вход
300
Выход
от 2 до 5
100-200
200 - 700
Смесь-5
Вход
300
Выход
<1
<10
50 - 200
50-250
Приведённые данные показывают, что только смесь-5 обеспечивает получение чистой воды, содержащей менее 10 ч/млрд мышьяка. Смесь-5 также обеспечивает получение воды, содержащей остаточные концентрации алюминия и железа, находящиеся в регламентируемых пределах.
Пример 3: Влияние изменения содержания алюминия и железа
Композиции, содержащие алюминий и железо с варьирующимся содержанием, испытывали, как описано выше. Это выполняли с целью изучить влияние изменения содержания алюминия и железа на показатели композиции. Подробности составов приведены в таблице 5.
Результаты всех испытаний, проведённых с использованием каждой из композиций таблицы 5, показаны в таблице 6.
Данные таблицы 6 показывают, что композиция, в которой соотношение общего содержания железа к общему содержанию алюминия находится за пределами заявленного диапазона (Смесь-9, 1:0,07), не обладает способностью поддерживать остаточное содержание мышьяка ниже 10 ч/млрд. Приведённые данные дополнительно указывают на то, что при более широком отношении железа к алюминию, (Смесь-8), композиция оставляет после своего применения более значительные количества остаточного алюминия по сравнению с композициями, в которых отношение более узкое и находится в предпочтительных пределах.
Пример 4: Влияние состояния окисления и полимерного состояния содержащегося железа
Композиции, содержащие сульфат двухвалентного железа и сульфат трёхвалентного железа, а также полимерного трёхвалентного железа испытывали, как описано выше. Это выполняли с целью изучить влияние состояния окисления и состояния полимеризации железа на показатели композиции. Подробности составов приведены в таблице 7.
Примечание: к таблице 7
ПАХ обозначает полиалюминийхлорид с основностью 80%; СЖ обозначает сульфат трёхвалентного железа; ПСЖ подразумевает полимерный сульфат трёхвалентного железа; СОЖ подразумевает сульфат двухвалентного железа; ПАМ обозначает анионогенный полиакриламид; глина обозначает бентонит; смесь подразумевает составленную смесь.
Результаты всех испытаний, проведённых с использованием каждой из композиций таблицы 7, представлены в таблице 8.
Данные таблицы 8 показывают, что композиция, в которой содержащееся железо находится в двухвалентном состоянии, не обладает способностью поддерживать остаточное содержание мышьяка ниже 10 ч/млрд. Также видно, что полимерный сульфат трёхвалентного железа приводит к удалению мышьяка, однако композиция оставляет после своего использования более значительные количества остаточного алюминия по сравнению с композициями, имеющими в составе неполимерное соединение трёхвалентного железа.
Было обнаружено, что содержание остаточного алюминия в воде, обработанной полимерным сульфатом трёхвалентного железа, зависит от качества воды, и концентрации остаточного алюминия варьировались с изменением уровня рН, ОДС (общее содержание диссоциированных солей), концентраций органических веществ в воде. Конкретно было выяснено, что если воду, имеющую высокое содержание ОДС (> 500 ч/млн) или высокий уровень рН (> 8,0), или если воду с высоким содержанием ОДС (> 500 ч/млн), а также высоким уровнем рН (> 8,0) обрабатывали композицией, имеющей в своём составе полимерный сульфат трёхвалентного железа, содержание остаточного алюминия составляло более 200 ч/млрд. Однако композиция настоящего изобретения обеспечивает получение обработанной воды с содержанием мышьяка менее 10 ч/млрд и остаточного алюминия менее 200 ч/млрд и не зависит от качества воды.
В проиллюстрированных примерах предлагается надёжная композиция для очистки воды, которая позволяет получать очищенную воду, содержащую самое большее десять ч/млрд мышьяка. Это также обеспечивает получение композиции, которая уменьшает
мутность и другие загрязнения и поддерживает остаточное содержание металлов в регламентированных пределах.
ФОРМУЛА ИЗОБРЕТЕНИЯ
1. Композиция для очистки воды, содержащая соединение железа и соединение алюминия, в которой соотношение общего содержания железа к общему содержанию алюминия находится в диапазоне от 1:0,1 до 1:150, и основность упомянутого соединения алюминия составляет по меньшей мере 40%, при этом соединение железа представляет собой соединение трёхвалентного железа, которое находится в негидролизованном состоянии.
2. Композиция по п. 1, в которой упомянутое соотношение составляет от 1:0,3 до
1:25.
3. Композиция по п. 1 или 2, в которой упомянутая основность находится в диапазоне от 40 % до 100 %.
4. Композиция по любому из предшествующих пп., в которой общее содержание железа составляет от 0,1 до 15 масс.%.
5. Композиция по любому из предшествующих пп., в которой общее содержание алюминия составляет от 1 до 20 масс.%.
6. Композиция по любому из предшествующих пп., в которой упомянутое соединение алюминия выбрано из полиалюминийхлорида, полиалюминийсульфата, хлоргидрата алюминия, хлоргидрата-силиката алюминия, хлоргидрата-сульфата алюминия, полиалюминийхлорсульфата и основного полиалюминийсульфата.
7. Композиция по любому из предшествующих пп., в которой указанное соединение железа выбрано из сульфата трёхвалентного железа, хлорида трёхвалентного железа, нитрата трёхвалентного железа, ацетата трёхвалентного железа и галогенидов трёхвалентного железа.
8. Композиция по любому из предшествующих пп., дополнительно содержащая флокуляционную добавку.
9. Композиция по любому из предшествующих пп., которая дополнительно содержит флокулирующий агент, который представляет собой водорастворимый полимерный материал с высокой молекулярной массой.
10. Упакованный продукт для очистки воды, включающий в себя саше, имеющее первое отделение, содержащее композицию по п. 1, и второе отделение, содержащее дезинфицирующее вещество.
11. Упакованный продукт для очистки воды по п. 10, в котором упомянутое дезинфицирующее вещество представляет собой галогенированное соединение.
10.
12. Упакованный продукт для очистки воды по п. 10 или 11, в котором упомянутое второе отделение содержит буферное вещество, выбранное из группы, состоящей из оксида кальция, карбоната натрия, бикарбоната натрия, гидроксида кальция, оксида магния или гидроксида магния.
13. Применение композиции по п. 1 для получения очищенной воды, содержащей не более 10 ч/млрд мышьяка.
14. Применение композиции по п. 1 для получения очищенной воды, характеризующейся величиной мутности менее 1 NTU.
15. Способ очистки воды, включающий в себя следующие стадии, на которых:
(i) осуществляют дозированную подачу композиции по п. 1 в загрязнённую воду при перемешивании для получения дисперсии;
(ii) позволяют упомянутой дисперсии разделяться на осадок и надосадочную жидкость;
(ш) отделяют надосадочную жидкость от осадка для получения очищенной воды.
ФОРМУЛА ИЗОБРЕТЕНИЯ, ИЗМЕНЁННАЯ ПО СТ. 34 РСТ, ПРЕДЛОЖЕННАЯ ЗАЯВИТЕЛЕМ К РАССМОТРЕНИЮ
1. Композиция для очистки воды, содержащей мышьяк, которая включает в себя соединение железа и соединение алюминия, которое описывается формулой Alm(OH)n(X)(3m-n)/q, где X представляет собой анион, q представляет собой заряд аниона, причем массовое соотношение в расчете на металл общего содержания железа к общему содержанию алюминия находится в диапазоне от 1:0,3 до 1:25, и основность упомянутого соединения алюминия составляет по меньшей мере 40%, где основность определяется как 100 n/(3m); и соединение железа в композиции представляет собой соединение трёхвалентного железа, которое находится в негидролизованном состоянии.
2. Композиция по п. 1, в которой упомянутая основность находится в диапазоне от 40% до 100%.
3. Композиция по п. 1 или 2, в которой общее содержание железа составляет от 0,1 до 15 масс.%).
4. Композиция по любому из пп.1-3, в которой общее содержание алюминия составляет от 1 до 20 масс.%.
5. Композиция по любому из пп. 1-4, в которой упомянутое соединение алюминия
выбрано из полиалюминийхлорида, полиалюминийсульфата, хлоргидрата алюминия,
хлоргидрата-силиката алюминия, хлоргидрата-сульфата алюминия,
полиалюминийхлорсульфата и основного полиалюминийсульфата.
6. Композиция по любому из пп.1-5, в которой указанное соединение железа выбрано из сульфата трёхвалентного железа, хлорида трёхвалентного железа, нитрата трёхвалентного железа, ацетата трёхвалентного железа и других галогенидов трёхвалентного железа.
7. Композиция по любому из пп.1-6, дополнительно содержащая флокуляционную добавку.
8. Композиция по одному из пп.1-7, которая дополнительно содержит
флокулирующий агент, который представляет собой водорастворимый полимерный
материал с высокой молекулярной массой.
9. Упакованный продукт для очистки воды, включающий в себя саше, имеющее
первое отделение, содержащее композицию по п. 1, и второе отделение, содержащее
дезинфицирующее вещество.
10. Упакованный продукт для очистки воды по п. 9, в котором упомянутое
дезинфицирующее вещество представляет собой галогенированное соединение.
11. Упакованный продукт для очистки воды по п. 9 или 10, в котором упомянутое второе отделение содержит буферное вещество, выбранное из группы, состоящей из оксида кальция, карбоната натрия, бикарбоната натрия, гидроксида кальция, оксида магния или гидроксида магния.
12. Применение композиции по п. 1 для получения очищенной воды, содержащей не более 10 ч/млрд мышьяка.
13. Применение по п. 12, в котором очищенная вода содержит менее 200 ч/млрд остаточного алюминия.
14. Способ очистки воды, включающий в себя следующие стадии, на которых:
(i) осуществляют дозированную подачу композиции по п. 1 в загрязнённую воду при перемешивании для получения дисперсии;
(ii) позволяют упомянутой дисперсии разделяться на осадок и надосадочную жидкость;
(ш) отделяют надосадочную жидкость от осадка для получения очищенной воды.
15. Способ по п. 14, который предназначен для очистки воды, содержащей мышьяк, и для получения очищенной воды, имеющей в своём составе не более 10 ч/млрд мышьяка.