水處理組合物及其用途
【專利摘要】用于澄清水、降低水濁度和從水中脫除磷酸鹽的方法，包括：加入包含含鋁絮凝劑和天然不帶電的多糖如瓜爾膠的水處理組合物。所述含鋁絮凝劑可以包括聚合氯化鋁、氯化羥鋁、聚合氯化羥鋁、硫酸鋁、鋁酸鈉、聚合硫酸鋁、聚合硅酸氯化鋁、聚合硅酸硫酸鋁或它們的組合。
【專利說明】水處理組合物及其用途
[0001] 相關(guān)申請(qǐng)的交叉引用
[0002] 本申請(qǐng)要求2013年3月15日提交的美國臨時(shí)申請(qǐng)No. 61/798333和2012年3月 28日提交的美國臨時(shí)申請(qǐng)No. 61/616943的權(quán)益，這兩個(gè)申請(qǐng)?jiān)诖嗣鞔_通過參考引入。

【背景技術(shù)】
[0003] 脫除水中的懸浮物涉及到市政水處理廠、工業(yè)水處理廠、環(huán)境雨水和娛樂用水的 問題。凝聚和絮凝是公知的脫除懸浮物的方法。凝聚可以被視為使懸浮顆粒上的電荷失去 平衡或被中和由此使它們開始聚集的初始方法。凝聚通常與絮凝、沉降或過濾組合。絮凝 是聚集顆粒為較大團(tuán)。市場(chǎng)上目前有許多化學(xué)品有助于凝聚和/或絮凝。這其中有金屬 鹽，例如聚合氯化鋁、硫酸鋁、硫酸鐵和氯化鐵。陽離子聚合物如殼聚糖也可以用作絮凝劑。 殼聚糖是源自于天然甲殼素的聚合物。甲殼素是由天然存在于無脊椎動(dòng)物外骨骼中、特別 是海洋甲殼動(dòng)物甲殼中的a-(1-4)-連接的2-乙酰氨基-2-脫氧D-葡萄糖單元組成的 線性多糖。甲殼素化學(xué)脫乙酰化產(chǎn)生殼聚糖，其為2-氨基-2-脫氧D-葡萄糖和2-乙酰氨 基-2-脫氧D-葡萄糖單元的共聚物。
[0004] 盡管使用金屬鹽可以降低水濁度是已知的，但一般希望在減少總金屬鹽使用量的 同時(shí)維持希望的水透明度。因此，一直在尋求使用金屬鹽的新方法。


【發(fā)明內(nèi)容】

[0005] 提供本概述以簡(jiǎn)化形式引入概念的選擇，所述概念將在下面的【具體實(shí)施方式】部分 進(jìn)一步描述。該概述不打算確認(rèn)所要求主題的重要特征，也不打算用來幫助確定所要求主 題的范圍。
[0006] 一些實(shí)施方案涉及通過用水處理組合物處理水用于澄清水和降低水濁度的組合 物，所述水處理組合物由瓜爾膠與聚合氯化鋁、氯化羥鋁、聚合氯化羥鋁、硫酸鋁、鋁酸鈉、 聚合硫酸鋁、聚合硅酸氯化鋁、聚合硅酸硫酸鋁或它們的組合組成，以便通過在過濾介質(zhì)上 或過濾介質(zhì)內(nèi)收集剪切穩(wěn)定的不溶性懸浮的和/或部分可溶于水的絮狀物和聚集體而使 它們聚團(tuán)和隨后被脫除，所述過濾介質(zhì)允許更容易更有效的反洗和改進(jìn)的長時(shí)間使用。所 述方法包括向含不溶性懸浮的和/或部分可溶于水的溶解材料的水中加入有效量的水處 理組合物，和允許水處理組合物與懸浮的不溶性或可溶的物質(zhì)相互作用以便允許所述物質(zhì) 聚團(tuán)和在重力下沉降和/或浮到表面。聚團(tuán)的物質(zhì)可以通過本領(lǐng)域已知的多種方式的任何 一種如過濾、重力沉降、離心、旋風(fēng)分離器、真空過濾或通過浮選和撇取從水中分離出來。
[0007] 水處理組合物可以是由包含含鋁化合物如聚合氯化鋁、氯化羥鋁、聚合氯化羥鋁、 硫酸鋁、鋁酸鈉、聚合硫酸鋁、聚合硅酸氯化鋁、聚合硅酸硫酸鋁或它們的組合和源自植物、 微生物或動(dòng)物的可溶于水的天然非化學(xué)衍生多糖組成的液體溶液組成。
[0008] 水處理組合物的一個(gè)示例性實(shí)施方案包括多糖瓜爾膠和聚合氯化鋁。
[0009] 水處理組合物的另一個(gè)示例性實(shí)施方案包括瓜爾膠和硫酸鋁。
[0010] 水處理組合物的另一個(gè)示例性實(shí)施方案包括瓜爾膠和氯化羥鋁。
[0011] 水處理組合物的另一個(gè)示例性實(shí)施方案包括瓜爾膠和聚合氯化羥鋁。
[0012] 水處理組合物的另一個(gè)示例性實(shí)施方案包括瓜爾膠和鋁酸鈉。
[0013] 水處理組合物的另一個(gè)示例性實(shí)施方案包括瓜爾膠和聚合硫酸鋁。
[0014] 水處理組合物的另一個(gè)示例性實(shí)施方案包括瓜爾膠和聚合硅酸氯化鋁。
[0015] 水處理組合物的另一個(gè)示例性實(shí)施方案包括瓜爾膠和聚合硅酸硫酸鋁。
[0016]水處理組合物的另一個(gè)實(shí)施方案包括源自植物、微生物或動(dòng)物的可溶于水的天然 非化學(xué)衍生多糖的自由流動(dòng)固體顆?；蚍勰?，所述多糖的自由流動(dòng)固體顆?；蚍勰┡c硫酸 鋁（明礬）、聚合氯化鋁、氯化羥鋁、聚合硅酸硫酸鋁、聚合硅酸氯化鋁、聚合硫酸鋁、鋁酸鈉 或聚合氯化羥鋁的顆粒和/或粉末的自由流動(dòng)固體一起混合。
[0017]水處理組合物還可以包含防腐劑來防止包括細(xì)菌、真菌和/或酵母的微生物生 長。防腐劑可以包括但不限于苯甲酸鈉、山梨酸鉀、對(duì)羥基苯甲酸酯、山梨酸和苯甲酸。 [0018]組成水處理組合物的多糖可以包括以下天然非衍生多糖的組合：半乳甘露聚 糖、葡甘露聚糖、a-D葡聚糖、木糖葡聚糖、阿拉伯糖基木聚糖、菊粉、交替的α-(1-3) 和a-(1-4)吡喃半乳糖單元的線性多糖、a-D-吡喃葡萄糖糖苷連接單元的線性多糖、 a-D-吡喃葡萄糖糖苷連接單元的線性多糖、α- (1-4)-2-乙酰氨基-2-脫氧-D-吡喃葡萄 糖和α-(1-4)-2-氨基-2-脫氧-D-吡喃葡萄糖的糖苷連接單元的雜聚物。盡管不全面徹 底，典型的實(shí)例包括瓜爾膠和刺槐豆膠、阿拉伯樹膠、黃蓍膠、淀粉（直鏈和支鏈）、瓊脂、角 叉膠、果膠、黃原膠、魔芋、纖維素、甲殼素和殼聚糖。
[0019]水處理組合物可以包含商業(yè)上有效的用于澄清水的天然非衍生多糖組合，和還包 含聚合氯化鋁、氯化羥鋁、聚合氯化羥鋁、硫酸鋁、鋁酸鈉、聚合硫酸鋁、聚合硅酸氯化鋁、聚 合硅酸硫酸鋁或它們的組合。
[0020] 水處理組合物的另一個(gè)實(shí)施方案由商業(yè)上有效的用于澄清水的聚合氯化鋁與多 糖或多糖的組合組成，所述多糖選自如下天然非衍生多糖：半乳甘露聚糖、葡甘露聚糖、 a-D葡聚糖、木糖葡聚糖、阿拉伯糖基木聚糖、菊粉、交替的α-(1-3)和α-(1-4)吡喃半 乳糖單元的線性多糖、a-D-吡喃葡萄糖糖苷連接單元的線性多糖、a-D-吡喃葡萄糖糖苷 連接單元的線性多糖、(1-4)-2-乙酰氨基-2-脫氧-D-吡喃葡萄糖和α-(1-4)-2-氨 基-2-脫氧-D-吡喃葡萄糖的糖苷連接單元的雜聚物。盡管不全面徹底，典型的實(shí)例包括 瓜爾膠和刺槐豆膠、阿拉伯樹膠、黃蓍膠、淀粉（直鏈和支鏈）、瓊脂、角叉膠、果膠、黃原膠、 魔芋、纖維素、甲殼素和殼聚糖。此外或替代地，可以使用牛奶衍生的蛋白酪朊酸鈉和/或 水解酪蛋白和/或和氨基酸均聚物，例如聚合谷氨酸。
[0021] 水處理組合物的另一個(gè)實(shí)施方案由商業(yè)上有效的用于澄清水的氯化羥鋁與多糖 或多糖的組合組成，所述多糖選自如下天然非衍生多糖：半乳甘露聚糖、葡甘露聚糖、a-D 葡聚糖、木糖葡聚糖、阿拉伯糖基木聚糖、菊粉、交替的a-(1-3)和a-(1-4)吡喃半乳糖單 元的線性多糖、a-D-吡喃葡萄糖糖苷連接單元的線性多糖、a-D-吡喃葡萄糖糖苷連接單 元的線性多糖、α- (1-4) -2-乙酰氨基-2-脫氧-D-吡喃葡萄糖和α- (1-4) -2-氨基-2-脫 氧-D-吡喃葡萄糖的糖苷連接單元的雜聚物。盡管不全面徹底，典型的實(shí)例包括瓜爾膠和 刺槐豆膠、阿拉伯樹膠、黃蓍膠、淀粉（直鏈和支鏈）、瓊脂、角叉膠、果膠、黃原膠、魔芋、纖 維素、甲殼素和殼聚糖。此外或替代地，可以使用牛奶衍生的蛋白酪朊酸鈉和/或水解酪蛋 白和/或和氨基酸均聚物，例如聚合谷氨酸。
[0022] 水處理組合物的另一個(gè)實(shí)施方案由商業(yè)上有效的用于澄清水的聚合氯化羥鋁與 多糖或多糖的組合組成，所述多糖選自如下天然非衍生多糖：半乳甘露聚糖、葡甘露聚糖、 a-D葡聚糖、木糖葡聚糖、阿拉伯糖基木聚糖、菊粉、交替的α-(1-3)和α-(1-4)吡喃半 乳糖單元的線性多糖、a-D-吡喃葡萄糖糖苷連接單元的線性多糖、a-D-吡喃葡萄糖糖苷 連接單元的線性多糖、(1-4)-2-乙酰氨基-2-脫氧-D-吡喃葡萄糖和α-(1-4)-2-氨 基-2-脫氧-D-吡喃葡萄糖的糖苷連接單元的雜聚物。盡管不全面徹底，典型的實(shí)例包括 瓜爾膠和刺槐豆膠、阿拉伯樹膠、黃蓍膠、淀粉（直鏈和支鏈）、瓊脂、角叉膠、果膠、黃原膠、 魔芋、纖維素、甲殼素和殼聚糖。此外或替代地，可以使用牛奶衍生的蛋白酪朊酸鈉和/或 水解酪蛋白和/或和氨基酸均聚物，例如聚合谷氨酸。
[0023] 水處理組合物的另一個(gè)實(shí)施方案由商業(yè)上有效的用于澄清水的硫酸鋁與多糖或 多糖的組合組成，所述多糖選自如下天然非衍生多糖：半乳甘露聚糖、葡甘露聚糖、a-D葡 聚糖、木糖葡聚糖、阿拉伯糖基木聚糖、菊粉、交替的α-(1-3)和α-(1-4)吡喃半乳糖單元 的線性多糖、a-D-吡喃葡萄糖糖苷連接單元的線性多糖、a-D-吡喃葡萄糖糖苷連接單元 的線性多糖、α-(1-4)-2-乙酰氨基-2-脫氧-D-吡喃葡萄糖和α-(1-4)-2-氨基-2-脫 氧-D-吡喃葡萄糖的糖苷連接單元的雜聚物。盡管不全面徹底，典型的實(shí)例包括瓜爾膠和 刺槐豆膠、阿拉伯樹膠、黃蓍膠、淀粉（直鏈和支鏈）、瓊脂、角叉膠、果膠、黃原膠、魔芋、纖 維素、甲殼素和殼聚糖。此外或替代地，可以使用牛奶衍生的蛋白酪朊酸鈉和/或水解酪蛋 白和/或和氨基酸均聚物，例如聚合谷氨酸。
[0024] 水處理組合物的另一個(gè)實(shí)施方案由商業(yè)上有效的用于澄清水的聚合鋁酸鈉與多 糖或多糖的組合組成，所述多糖選自如下天然非衍生多糖：半乳甘露聚糖、葡甘露聚糖、 a-D葡聚糖、木糖葡聚糖、阿拉伯糖基木聚糖、菊粉、交替的α-(1-3)和α-(1-4)吡喃半 乳糖單元的線性多糖、a-D-吡喃葡萄糖糖苷連接單元的線性多糖、a-D-吡喃葡萄糖糖苷 連接單元的線性多糖、(1-4)-2-乙酰氨基-2-脫氧-D-吡喃葡萄糖和α-(1-4)-2-氨 基-2-脫氧-D-吡喃葡萄糖的糖苷連接單元的雜聚物。盡管不全面徹底，典型的實(shí)例包括 瓜爾膠和刺槐豆膠、阿拉伯樹膠、黃蓍膠、淀粉（直鏈和支鏈）、瓊脂、角叉膠、果膠、黃原膠、 魔芋、纖維素、甲殼素和殼聚糖。此外或替代地，可以使用牛奶衍生的蛋白酪朊酸鈉和/或 水解酪蛋白和/或和氨基酸均聚物，例如聚合谷氨酸。
[0025] 水處理組合物的另一個(gè)實(shí)施方案由商業(yè)上有效的用于澄清水的聚合硫酸鋁與多 糖或多糖的組合組成，所述多糖選自如下天然非衍生多糖：半乳甘露聚糖、葡甘露聚糖、 a-D葡聚糖、木糖葡聚糖、阿拉伯糖基木聚糖、菊粉、交替的α-(1-3)和α-(1-4)吡喃半 乳糖單元的線性多糖、a-D-吡喃葡萄糖糖苷連接單元的線性多糖、a-D-吡喃葡萄糖糖苷 連接單元的線性多糖、α-(1-4)-2-乙酰氨基-2-脫氧-D-吡喃葡萄糖和α-(1-4)-2-氨 基-2-脫氧-D-吡喃葡萄糖的糖苷連接單元的雜聚物。盡管不全面徹底，典型的實(shí)例包括 瓜爾膠和刺槐豆膠、阿拉伯樹膠、黃蓍膠、淀粉（直鏈和支鏈）、瓊脂、角叉膠、果膠、黃原膠、 魔芋、纖維素、甲殼素和殼聚糖。此外或替代地，可以使用牛奶衍生的蛋白酪朊酸鈉和/或 水解酪蛋白和/或和氨基酸均聚物，例如聚合谷氨酸。
[0026] 水處理組合物的另一個(gè)實(shí)施方案由商業(yè)上有效的用于澄清水的聚合硅酸氯化鋁 與多糖或多糖的組合組成，所述多糖選自如下天然非衍生多糖：半乳甘露聚糖、葡甘露聚 糖、a-D葡聚糖、木糖葡聚糖、阿拉伯糖基木聚糖、菊粉、交替的α-(1-3)和α-(1-4)吡喃 半乳糖單元的線性多糖、a-D-吡喃葡萄糖糖苷連接單元的線性多糖、a-D-吡喃葡萄糖糖 苷連接單元的線性多糖、α- (1-4)-2-乙酰氨基-2-脫氧-D-吡喃葡萄糖和α- (1-4)-2-氨 基-2-脫氧-D-吡喃葡萄糖的糖苷連接單元的雜聚物。盡管不全面徹底，典型的實(shí)例包括 瓜爾膠和刺槐豆膠、阿拉伯樹膠、黃蓍膠、淀粉（直鏈和支鏈）、瓊脂、角叉膠、果膠、黃原膠、 魔芋、纖維素、甲殼素和殼聚糖。此外或替代地，可以使用牛奶衍生的蛋白酪朊酸鈉和/或 水解酪蛋白和/或和氨基酸均聚物，例如聚合谷氨酸。
[0027] 水處理組合物的另一個(gè)實(shí)施方案由商業(yè)上有效的用于澄清水的聚合硅酸硫酸鋁 與多糖或多糖的組合組成，所述多糖選自如下天然非衍生多糖：半乳甘露聚糖、葡甘露聚 糖、a-D葡聚糖、木糖葡聚糖、阿拉伯糖基木聚糖、菊粉、交替的α-(1-3)和α-(1-4)吡喃 半乳糖單元的線性多糖、a-D-吡喃葡萄糖糖苷連接單元的線性多糖、a-D-吡喃葡萄糖糖 苷連接單元的線性多糖、α- (1-4)-2-乙酰氨基-2-脫氧-D-吡喃葡萄糖和α- (1-4)-2-氨 基-2-脫氧-D-吡喃葡萄糖的糖苷連接單元的雜聚物。盡管不全面徹底，典型的實(shí)例包括 瓜爾膠和刺槐豆膠、阿拉伯樹膠、黃蓍膠、淀粉（直鏈和支鏈）、瓊脂、角叉膠、果膠、黃原膠、 魔芋、纖維素、甲殼素和殼聚糖。此外或替代地，可以使用牛奶衍生的蛋白酪朊酸鈉和/或 水解酪蛋白和/或和氨基酸均聚物，例如聚合谷氨酸。
[0028] 水處理組合物/配方的另一個(gè)實(shí)施方案由商業(yè)上有效的用于澄清水的聚合氯 化鋁、氯化羥鋁、聚合氯化羥鋁、鋁酸鈉、聚合硫酸鋁、聚合硅酸氯化鋁、聚合硅酸硫酸鋁 和硫酸鋁中任意兩種或多種的組合、或所有鋁化合物的組合與多糖或多糖的組合組成， 所述多糖選自如下天然非衍生多糖：半乳甘露聚糖、葡甘露聚糖、a-D葡聚糖、木糖葡聚 糖、阿拉伯糖基木聚糖、菊粉、交替的α-(1-3)和α-(1-4)吡喃半乳糖單元的線性多糖、 a-D-吡喃葡萄糖糖苷連接單元的線性多糖、a-D-吡喃葡萄糖糖苷連接單元的線性多糖、 α- (1-4) -2-乙酰氨基-2-脫氧-D-吡喃葡萄糖和α- (1-4) -2-氨基-2-脫氧-D-吡喃葡 萄糖的糖苷連接單元的雜聚物。盡管不全面徹底，典型的實(shí)例包括瓜爾膠和刺槐豆膠、阿拉 伯樹膠、黃蓍膠、淀粉（直鏈和支鏈）、瓊脂、角叉膠、果膠、黃原膠、魔芋、纖維素、甲殼素和 殼聚糖。此外或替代地，可以使用牛奶衍生的蛋白酪朊酸鈉和/或水解酪蛋白和/或和氨 基酸均聚物，例如聚合谷氨酸。
[0029] 水處理組合物的另一個(gè)實(shí)施方案由商業(yè)上有效的用于澄清水的聚合氯化鋁、氯化 羥鋁、聚合氯化羥鋁、硫酸鋁、鋁酸鈉、聚合硫酸鋁、聚合硅酸氯化鋁、聚合硅酸硫酸鋁的組 合與多糖或多糖的組合組成，所述多糖選自如下天然非衍生多糖：半乳甘露聚糖、葡甘露聚 糖、α-D葡聚糖、木糖葡聚糖、阿拉伯糖基木聚糖、菊粉、交替的α-(1-3)和α-(1-4)吡喃 半乳糖單元的線性多糖、a-D-吡喃葡萄糖糖苷連接單元的線性多糖、a-D-吡喃葡萄糖糖 苷連接單元的線性多糖、α- (1-4)-2-乙酰氨基-2-脫氧-D-吡喃葡萄糖和α- (1-4)-2-氨 基-2-脫氧-D-吡喃葡萄糖的糖苷連接單元的雜聚物。盡管不全面徹底，典型的實(shí)例包括 瓜爾膠和刺槐豆膠、阿拉伯樹膠、黃蓍膠、淀粉（直鏈和支鏈）、瓊脂、角叉膠、果膠、黃原膠、 魔芋、纖維素、甲殼素和殼聚糖。此外或替代地，可以使用牛奶衍生的蛋白酪朊酸鈉和/或 水解酪蛋白和/或和氨基酸均聚物，例如聚合谷氨酸。
[0030] 水處理組合物的另一個(gè)實(shí)施方案包括通過將聚合氯化鋁溶液與溶解瓜爾膠的水 溶液混合產(chǎn)生的瓜爾膠鋁復(fù)合物。所述組合物溶液是約50% (wt/wt.)的聚合氯化鋁溶液 (例如，KemiraPAX-XL8或PAX-XL6)和50% (wt. /wt.)的1% (wt. /wt.)瓜爾膠（例如， Univar瓜爾豆膠50,FCC等級(jí)）。
[0031] 水處理組合物的另一個(gè)實(shí)施方案包括通過緩慢地向250g1%的含水瓜爾膠（例 如，Univar50)中加入IOOg聚合氯化鋁（例如，KemiraPAX-XL6,10. 3%Al2O3)和混合后加 入150g含水明研^ (例如，Univar48%硫酸錯(cuò)）產(chǎn)生的瓜爾膠錯(cuò)復(fù)合物。所述組合物溶液是 大約20% (wt/wt.)的聚合氯化錯(cuò)溶液和50% (wt./wt.)的1%瓜爾膠溶液及30% (wt·/ wt.)的48 %硫酸錯(cuò)溶液。
[0032] 水處理組合物的另一個(gè)實(shí)施方案包括通過將硫酸鋁溶液和固體可溶于水的瓜爾 膠混合產(chǎn)生的瓜爾膠鋁復(fù)合物。所述組合物是約24% (wt./wt.)的硫酸鋁和0.5% (wt./ wt.)的瓜爾膠（例如，Univar瓜爾豆膠50,批次10202008)。
[0033] 一些實(shí)施方案涉及通過用水處理組合物處理水用于澄清水和降低水濁度的方法， 所述水處理組合物由瓜爾膠與聚合氯化鋁、氯化羥鋁、聚合氯化羥鋁、硫酸鋁、鋁酸鈉、聚合 硫酸鋁、聚合硅酸氯化鋁、聚合硅酸硫酸鋁或它們的組合組成，以便通過在過濾介質(zhì)上或過 濾介質(zhì)內(nèi)收集剪切穩(wěn)定的不溶性懸浮的和/或部分可溶于水的絮狀物和聚集體而使它們 聚團(tuán)和隨后脫除，所述過濾介質(zhì)允許更容易更有效的反洗和改進(jìn)的長時(shí)間使用。所述方法 包括向含不溶性懸浮的和/或部分可溶于水的溶解材料的水中加入有效量的水處理組合 物，和允許水處理組合物與懸浮的不溶性或可溶的物質(zhì)相互作用以便允許所述物質(zhì)聚團(tuán)和 在重力下沉降和/或浮到表面。聚團(tuán)的物質(zhì)可以通過本領(lǐng)域已知的多種方式的任何一種如 過濾、重力沉降、離心、旋風(fēng)分離器、真空過濾或通過浮選和撇取從水中分離出來。
[0034]所述過濾介質(zhì)可以包括沙子、硅藻土、沸石、碳、非織造或織造土工織物袋、濾筒 袋、繩過濾器、織造或非織造聚丙烯或聚乙烯網(wǎng)、纖維素織物和金屬或不銹鋼篩。
[0035] 所述懸浮的不溶性物質(zhì)可以包括如下：微生物如細(xì)菌、病毒、原生動(dòng)物（隱孢子蟲 卵囊或賈第蟲卵囊）；蛋白質(zhì)、油、脂肪、藻類、有機(jī)物包括烴和不溶性淀粉；藥物成分如用 于制備疫苗的材料；營養(yǎng)物；商業(yè)有用的工業(yè)纖維；市政和工業(yè)廢水中的懸浮污泥材料；疏 浚固體；尾礦中的懸浮材料；懸浮金屬氧化物或金屬氧化物氫氧化物、石墨顆粒；碳顆粒； 油氣鉆井和/或水力壓裂操作的懸浮材料；娛樂用水或水產(chǎn)養(yǎng)殖操作或水族館的水中的懸 浮物；存在于建筑徑流中的懸浮物；和存在于煉油廠操作的水中的懸浮物。
[0036]當(dāng)向包含不溶性懸浮的和/或部分可溶于水材料的水體中加入包含聚合氯化鋁 和瓜爾膠的水處理組合物時(shí)，相比于僅加入相同劑量的聚合氯化鋁或瓜爾膠時(shí)觀察到的絮 凝效率，此時(shí)觀察到提高的絮凝效率。
[0037] 另一個(gè)實(shí)施方案是用于從水中脫除含磷酸鹽化合物如正磷酸鹽的方法，該方法包 括：向含磷酸鹽的水中加入含瓜爾膠與聚合氯化鋁、氯化羥鋁、聚合氯化羥鋁、硫酸鋁、鋁酸 鈉、聚合硫酸鋁、聚合硅酸氯化鋁、聚合硅酸硫酸鋁或它們的組合的水處理組合物以脫除或 降低磷酸鹽濃度，且大于僅用相同劑量的瓜爾膠或聚合氯化鋁或明礬可以脫除的磷酸鹽濃 度。所述磷酸鹽可以通過過濾或重力沉降脫除。

【專利附圖】

【附圖說明】
[0038]當(dāng)結(jié)合附圖和參照以下的【具體實(shí)施方式】時(shí)，本發(fā)明前述方面和許多相關(guān)優(yōu)點(diǎn)將更 容易理解。所述附圖如下：
[0039]圖1的圖線描述了使用瓜爾膠和聚合氯化鋁的各種樣品時(shí)的濁度降低結(jié)果；和
[0040] 圖2的圖線描述了使用瓜爾膠與聚合氯化鋁及瓜爾膠與明礬時(shí)的濁度降低結(jié)果。

【具體實(shí)施方式】
[0041] 通過凝聚和絮凝以及之后的沉降、撇取、過濾、離心或它們的任意組合可以脫除含 水流體中的懸浮顆?；蚩扇芪镔|(zhì)。凝聚通常包括使用多價(jià)無機(jī)金屬鹽如硫酸鋁（明礬）、氯 化鋁、聚合氯化鋁、氯化羥鋁、聚合氯化羥鋁、硫酸鐵或氯化鐵。
[0042] 絮凝劑如殼聚糖或聚丙烯酰胺也已經(jīng)分別使用或與明礬或聚合氯化鋁組合來處 理水用于降低濁度和/或脫除懸浮固體物質(zhì)。盡管所述組合可以改進(jìn)凝聚、絮凝和絮狀物 大小，但所得絮凝物當(dāng)經(jīng)歷低至中等壓力或攪拌時(shí)可能仍顯示低剪切強(qiáng)度和被破碎。包含 在反洗周期中不附著于過濾介質(zhì)而是容易從過濾介質(zhì)釋放的絮凝的不溶材料的過濾器的 改進(jìn)反洗具有重要意義。使用天然不帶電的多糖如瓜爾膠與含鋁絮凝劑如聚合氯化鋁、氯 化羥鋁、聚合氯化羥鋁、硫酸鋁、鋁酸鈉、聚合硫酸鋁、聚合硅酸氯化鋁、聚合硅酸硫酸鋁或 它們的一些組合組合可以提供容易且更有效的反洗。其它天然不帶電的多糖可以包括刺槐 豆膠、淀粉、魔芋和纖維素。
[0043] 在用于澄清水、降低水濁度和從水中脫除磷酸鹽的方法中使用的水處理組合物包 括含鋁絮凝劑或含鋁絮凝劑的組合與天然不帶電的多糖或天然不帶電的多糖的組合。任選 地，所述水處理組合物可以包括水。水處理組合物可以作為溶液或以干固體形式應(yīng)用。含 鋁絮凝劑和天然不帶電的多糖可以作為溶液或干固體形式或復(fù)合形式一起應(yīng)用。含鋁絮凝 劑和天然不帶電的多糖可以分別應(yīng)用，各自為溶液或干固體形式。含鋁絮凝劑和天然不帶 電的多糖進(jìn)一步描述如下。
[0044] 含鋁絮凝劑
[0045] 含鋁絮凝劑是可商購的。含鋁化合物可以作為水溶液或干（固體）粉末或顆粒形 式應(yīng)用?？梢詥为?dú)或組合應(yīng)用以下物質(zhì)：聚合氯化鋁、氯化羥鋁、聚合氯化羥鋁、硫酸鋁、鋁 酸鈉、聚合硫酸鋁、聚合硅酸氯化鋁、聚合硅酸硫酸鋁。
[0046]硫酸鋁具有通式Al2 (SO4) 3 ·χΗ20,其中X據(jù)報(bào)導(dǎo)為13、14、15、16、17、18或組合。溶 液可以通過鋁含量定義或根據(jù)當(dāng)量氧化鋁A2O3表達(dá)。
[0047] 聚合氯化鋁可以具有通式Aln(OH)mCl(3n_m)，其中0〈m彡3η，和η彡1。見美國專利 No. 7, 846, 318,在此通過參考明確引入。該物質(zhì)可以在水中形成聚合物。pH關(guān)聯(lián)式(3η)。 絮凝劑的堿度越高，堿度消耗越低，因此，水的PH降低也越少?？缮藤従酆下然X的堿度可 以為約15-83%w/w。堿度可以為低、中或高堿度。堿度范圍可以為約10-83%，和可在這 中間引出的任意范圍，如開始于10%、20%、30%、40%、50%、60%或70%和結(jié)束于20%、 30%、40%、50%、60%、70 或 80% 的范圍。
[0048] 一些聚合氯化鋁可以具有硫酸根。在文獻(xiàn)中，這些化合物有時(shí)稱為聚合氯化 鋁，和有時(shí)也稱為聚合氯化硫酸鋁。一些聚合氯化鋁（聚合氯化硫酸鋁）的通式可以為AlnOHm(SO4)kCl (3n-m-k) 〇 硫酸根可以為約2-3wt. %。
[0049] 氯化羥鋁是其中η=2和m= 5的聚合氯化鋁的名字。氯化羥鋁可以具有通式 Al2Cl(OH) 5，其具有約83 %的堿度。
[0050] 適合的含錯(cuò)絮凝劑可以以名稱PAX從Kemira化學(xué)品Inc.獲得。
[0051] 多籃
[0052] 組成水處理組合物的多糖可以包括以下天然非衍生多糖的組合：半乳甘露聚 糖；葡甘露聚糖；a-D葡聚糖；木糖葡聚糖；阿拉伯糖基木聚糖；菊粉；交替的α-(1-3) 和a-(1-4)吡喃半乳糖單元的線性多糖；a-D-吡喃葡萄糖糖苷連接單元的線性多糖； a-D-吡喃葡萄糖糖苷連接單元的線性多糖；α- (1-4) -2-乙酰氨基-2-脫氧-D-吡喃葡萄 糖和α-(1-4)-2-氨基-2-脫氧-D-吡喃葡萄糖的糖苷連接單元的雜聚物。盡管不全面徹 底，典型的實(shí)例包括瓜爾膠和刺槐豆膠、阿拉伯樹膠、黃蓍膠、淀粉（直鏈和支鏈）、瓊脂、角 叉膠、果膠、黃原膠、魔芋、纖維素、甲殼素和殼聚糖。
[0053] 天然不帶電的多糖包括瓜爾膠。瓜爾膠（瓜爾豆膠）是直鏈的半乳甘露聚糖，其中 半乳糖間隔位于甘露糖單元上。β1-4糖苷連接耦合甘露糖單元和半乳糖側(cè)鏈通過α1-6 連接。用于使用的適合瓜爾膠可從UnivarInc.獲得。其它天然不帶電的多糖可以包括刺 槐豆膠、淀粉、魔芋和纖維素。
[0054] 用于澄清水或從水中脫除磷酸鹽的方法的一些實(shí)施方案包括如下步驟：向含物質(zhì) 的水中加入選自聚合氯化鋁、氯化羥鋁、聚合氯化羥鋁、硫酸鋁、鋁酸鈉、聚合硫酸鋁、聚合 硅酸氯化鋁、聚合硅酸硫酸鋁或它們的組合的含鋁絮凝劑和協(xié)同量的天然不帶電的多糖； 在包含所述物質(zhì)、含鋁化合物和多糖的水中形成聚團(tuán)；和從水中脫除聚團(tuán)以從水中脫除所 述物質(zhì)。
[0055] 在一些實(shí)施方案中，天然不帶電的多糖是瓜爾膠。
[0056] 在一些實(shí)施方案中，添加含鋁絮凝劑和多糖包括添加含鋁絮凝劑和瓜爾膠的溶 液。
[0057] 在一些實(shí)施方案中，添加含鋁絮凝劑和多糖包括添加固體形態(tài)的含鋁絮凝劑和瓜 爾膠。
[0058] 在一些實(shí)施方案中，含鋁絮凝劑基本上是IOOwt%的聚合氯化鋁。
[0059] 在一些實(shí)施方案中，含鋁絮凝劑基本上是100wt%的氯化羥鋁。
[0060] 在一些實(shí)施方案中，含鋁絮凝劑基本上是100wt%的聚合氯化羥鋁。
[0061] 在一些實(shí)施方案中，含鋁絮凝劑基本上是IOOwt%的硫酸鋁。
[0062] 在一些實(shí)施方案中，含鋁絮凝劑基本上是IOOwt%的鋁酸鈉。
[0063] 在一些實(shí)施方案中，含鋁絮凝劑基本上是IOOwt%的聚合硫酸鋁。
[0064] 在一些實(shí)施方案中，含鋁絮凝劑基本上是IOOwt%的聚合硅酸氯化鋁。
[0065] 在一些實(shí)施方案中，含鋁絮凝劑基本上是IOOwt%的聚合硅酸硫酸鋁。
[0066] 在一些實(shí)施方案中，含鋁絮凝劑包括聚合氯化鋁和水的溶液。
[0067] 在一些實(shí)施方案中，含鋁絮凝劑包括氯化羥鋁和水的溶液。
[0068] 在一些實(shí)施方案中，含鋁絮凝劑包括聚合氯化羥鋁和水的溶液。
[0069] 在一些實(shí)施方案中，含鋁絮凝劑包括硫酸鋁和水的溶液。
[0070] 在一些實(shí)施方案中，含鋁絮凝劑包括鋁酸鈉和水的溶液。
[0071] 在一些實(shí)施方案中，含鋁絮凝劑包括聚合硫酸鋁和水的溶液。
[0072] 在一些實(shí)施方案中，含鋁絮凝劑包括聚合硅酸氯化鋁和水的溶液。在一些實(shí)施方 案中，含鋁絮凝劑包括聚合硅酸硫酸鋁和水的溶液。
[0073] 在一些實(shí)施方案中，含鋁絮凝劑是由具有通式Aln(OH)mCl(3n_m)的化合物制成的溶 液，其中〇〈m< 3n，和η> 1。
[0074] 在一些實(shí)施方案中，含鋁絮凝劑是由具有通式Al2 (SO4) 3·XH2O的化合物制成的溶 液。
[0075] 在一些實(shí)施方案中，含鋁絮凝劑是由具有通式Al2Cl (OH)5的化合物制成的溶液。
[0076] 在一些實(shí)施方案中，多糖與含鋁絮凝劑的比為約1:34。
[0077] 在一些實(shí)施方案中，多糖與含鋁絮凝劑的比為約1:48。
[0078] 在一些實(shí)施方案中，多糖與含鋁絮凝劑的比為約1:10-約1:100。
[0079] 在一些實(shí)施方案中，含鋁絮凝劑和多糖作為瓜爾膠鋁復(fù)合物添加。
[0080] 在一些實(shí)施方案中，瓜爾膠鋁復(fù)合物通過包括向固體含鋁絮凝劑中加入固體瓜爾 膠和向固體瓜爾膠和含鋁絮凝劑中加入水的方法制成。
[0081] 在一些實(shí)施方案中，含鋁化合物和多糖一起添加。
[0082] 在一些實(shí)施方案中，含鋁化合物和多糖分別添加。
[0083] 在一些實(shí)施方案中，被脫除的磷酸鹽是正磷酸鹽。
[0084] 在一些實(shí)施方案中，在水中的所述物質(zhì)包括：微生物、細(xì)菌、病毒、原生動(dòng)物、隱孢 子蟲卵囊、賈第蟲的卵囊；蛋白質(zhì)、油、脂肪、藻類、烴、金屬氧化物、金屬氧化物氫氧化物、不 溶性淀粉；藥物、營養(yǎng)物；纖維、聚芳綸、疏浚固體；尾礦中的懸浮材料、石墨顆粒、碳顆粒、 油氣鉆井或水力壓裂的懸浮材料；娛樂用水或水產(chǎn)養(yǎng)殖操作或水族館的水中的懸浮物；存 在于建筑徑流中的懸浮物；和存在于煉油廠操作的水中的懸浮物。
[0085] 在一些實(shí)施方案中，多糖是選自刺槐豆膠、淀粉、魔芋或纖維素的天然不帶電的多 糖。
[0086] 澄清水的方法的一些實(shí)施方案包括如下步驟：向含磷酸鹽化合物的水中加入選自 聚合氯化鋁、氯化羥鋁、聚合氯化羥鋁、硫酸鋁、鋁酸鈉、聚合硫酸鋁、聚合硅酸氯化鋁、聚合 硅酸硫酸鋁或它們的組合的含鋁絮凝劑和協(xié)同量的天然不帶電的多糖；在包含磷酸鹽化合 物、含鋁絮凝劑和多糖的水中形成聚團(tuán)；和從水中脫除聚團(tuán)以從水中脫除所述磷酸鹽化合 物。
[0087] 在一些實(shí)施方案中，磷酸鹽化合物是正磷酸鹽。
[0088] 在一些實(shí)施方案中，多糖是瓜爾膠。
[0089] 在一些實(shí)施方案中，含鋁化合物是聚合氯化鋁。
[0090] 在一些實(shí)施方案中，含鋁化合物是氯化羥鋁。
[0091] 在一些實(shí)施方案中，含鋁化合物是聚合氯化羥鋁。
[0092] 在一些實(shí)施方案中，含鋁化合物是硫酸鋁。
[0093] 在一些實(shí)施方案中，含鋁化合物是鋁酸鈉。
[0094] 在一些實(shí)施方案中，含鋁化合物是聚合硫酸鋁。
[0095] 在一些實(shí)施方案中，含鋁化合物是聚合硅酸氯化鋁。
[0096] 在一些實(shí)施方案中，含鋁化合物是聚合硅酸硫酸鋁。
[0097] 在一些實(shí)施方案中，多糖與含鋁絮凝劑的比為約1:34。
[0098] 在一些實(shí)施方案中，多糖與含鋁絮凝劑的比為約1:48。
[0099] 在一些實(shí)施方案中，多糖與含鋁絮凝劑的比為約1:10-約1:100。
[0100] 實(shí)施例
[0101] 實(shí)施例1
[0102] (證實(shí)瓜爾膠和硫酸鋁在降低濁度中的協(xié)同作用）
[0103] 1、使四個(gè)玻璃閃爍（玻璃）瓶每個(gè)裝入20ml回流/產(chǎn)生的水
[0104] 2、標(biāo)記一個(gè)瓶為"對(duì)照"、蓋上蓋子和放置一旁
[0105] 3、向三個(gè)剩余瓶中的兩個(gè)加入一或兩滴Iwt. %的瓜爾膠溶液、蓋上蓋子和震蕩
[0106] 4、向無瓜爾膠的第三個(gè)瓶和有Iwt. %瓜爾膠溶液的兩個(gè)瓶中的一個(gè)加入步驟#3 所用等量滴數(shù)的48wt. %硫酸鋁/水溶液、蓋上蓋子和震蕩
[0107] 5、在環(huán)境T下再次震蕩四個(gè)蓋上蓋子的閃爍（玻璃）瓶和放置一旁
[0108] 6、觀察絮凝和澄清性能.
[0109] 表3 :初始明礬/瓜爾膠罐測(cè)試關(guān)鍵和結(jié)果
[0110]

【權(quán)利要求】
1. 一種用于澄清水或從水中脫除磷酸鹽的方法，所述方法包括： 向含物質(zhì)的水中加入選自聚合氯化鋁、氯化羥鋁、聚合氯化羥鋁、硫酸鋁、鋁酸鈉、聚合 硫酸鋁、聚合硅酸氯化鋁、聚合硅酸硫酸鋁或它們的組合的含鋁絮凝劑和協(xié)同量的天然不 帶電的多糖； 在包含所述物質(zhì)、含鋁化合物和多糖的水中形成聚團(tuán)；和 從水中脫除聚團(tuán)以從水中脫除所述物質(zhì)。
2. 權(quán)利要求1的方法，其中所述天然不帶電的多糖是瓜爾膠。
3. 權(quán)利要求1的方法，其中添加含鋁絮凝劑和多糖包括添加含鋁絮凝劑和瓜爾膠的溶 液。
4. 權(quán)利要求1的方法，其中添加含鋁絮凝劑和多糖包括添加固體形態(tài)的含鋁絮凝劑和 瓜爾膠。
5. 權(quán)利要求1的方法，其中所述含鋁絮凝劑基本上是lOOwt%的聚合氯化鋁。
6. 權(quán)利要求1的方法，其中所述含鋁絮凝劑基本上是lOOwt%的氯化羥鋁。
7. 權(quán)利要求1的方法，其中所述含鋁絮凝劑基本上是lOOwt%的聚合氯化羥鋁。
8. 權(quán)利要求1的方法，其中所述含鋁絮凝劑基本上是lOOwt%的硫酸鋁。
9. 權(quán)利要求1的方法，其中所述含鋁絮凝劑基本上是lOOwt%的鋁酸鈉。
10. 權(quán)利要求1的方法，其中所述含鋁絮凝劑基本上是l〇〇wt%的聚合硫酸鋁。
11. 權(quán)利要求1的方法，其中所述含鋁絮凝劑基本上是lOOwt%的聚合硅酸氯化鋁。
12. 權(quán)利要求1的方法，其中所述含鋁絮凝劑基本上是lOOwt%的聚合硅酸硫酸鋁。
13. 權(quán)利要求1的方法，其中所述含鋁絮凝劑包括聚合氯化鋁和水的溶液。
14. 權(quán)利要求1的方法，其中所述含鋁絮凝劑包括氯化羥鋁和水的溶液。
15. 權(quán)利要求1的方法，其中所述含鋁絮凝劑包括聚合氯化羥鋁和水的溶液。
16. 權(quán)利要求1的方法，其中所述含鋁絮凝劑包括硫酸鋁和水的溶液。
17. 權(quán)利要求1的方法，其中所述含鋁絮凝劑包括鋁酸鈉和水的溶液。
18. 權(quán)利要求1的方法，其中所述含鋁絮凝劑包括聚合硫酸鋁和水的溶液。
19. 權(quán)利要求1的方法，其中所述含鋁絮凝劑包括聚合硅酸氯化鋁和水的溶液。
20. 權(quán)利要求1的方法，其中所述含鋁絮凝劑包括聚合硅酸硫酸鋁和水的溶液。
21. 權(quán)利要求1的方法，其中所述含鋁絮凝劑是由具有通式Aln(0H)mCl(3n_ m)的化合物制 成的溶液，其中〇〈m < 3n，和η彡1。
22. 權(quán)利要求1的方法，其中所述含鋁絮凝劑是由具有通式A12(S04)3 · χΗ20的化合物 制成的溶液。
23. 權(quán)利要求1的方法，其中所述含鋁絮凝劑是由具有通式A12C1(0H)5的化合物制成 的溶液。
24. 權(quán)利要求1的方法，其中多糖與含鋁絮凝劑的比為約1:34。
25. 權(quán)利要求1的方法，其中多糖與含鋁絮凝劑的比為約1:48。
26. 權(quán)利要求1的方法，其中多糖與含鋁絮凝劑的比為約1:10-約1:100。
27. 權(quán)利要求1的方法，其中將含鋁絮凝劑和多糖作為瓜爾膠鋁復(fù)合物添加。
28. 權(quán)利要求27的方法，其中所述瓜爾膠鋁復(fù)合物通過包括向固體含鋁絮凝劑中加入 固體瓜爾膠和向固體瓜爾膠和含鋁絮凝劑中加入水的方法制成。
29. 權(quán)利要求1的方法，其中所述含鋁化合物和多糖一起添加。
30. 權(quán)利要求1的方法，其中所述含鋁化合物和多糖分別添加。
31. 權(quán)利要求1的方法，其中所述磷酸鹽是正磷酸鹽。
32. 權(quán)利要求1的方法，其中在水中的所述物質(zhì)包括：微生物、細(xì)菌、病毒、原生動(dòng)物、隱 孢子蟲卵囊、賈第蟲卵囊；蛋白質(zhì)、油、脂肪、藻類、烴、金屬氧化物、金屬氧化物氫氧化物、不 溶性淀粉；藥物、營養(yǎng)物；纖維、聚芳綸、疏浚固體；尾礦中的懸浮材料、石墨顆粒、碳顆粒、 油氣鉆井或水力壓裂的懸浮材料；娛樂用水或水產(chǎn)養(yǎng)殖操作或水族館的水中的懸浮物；存 在于建筑徑流中的懸浮物；和存在于煉油廠操作的水中的懸浮物。
33. 權(quán)利要求1的方法，其中所述多糖是選自刺槐豆膠、淀粉、魔芋或纖維素的天然不 帶電的多糖。
34. -種澄清水方法，所述方法包括： 向含磷酸鹽化合物的水中加入選自聚合氯化鋁、氯化羥鋁、聚合氯化羥鋁、硫酸鋁、鋁 酸鈉、聚合硫酸鋁、聚合硅酸氯化鋁、聚合硅酸硫酸鋁或它們的組合的含鋁絮凝劑和協(xié)同量 的天然不帶電的多糖； 在包含磷酸鹽化合物、含鋁絮凝劑和多糖的水中形成聚團(tuán)；和 從水中脫除聚團(tuán)以從水中脫除所述磷酸鹽化合物。
35. 權(quán)利要求34的方法，其中所述磷酸鹽化合物是正磷酸鹽。
36. 權(quán)利要求34的方法，其中所述多糖是瓜爾膠。
37. 權(quán)利要求34的方法，其中所述含鋁化合物是聚合氯化鋁。
38. 權(quán)利要求34的方法，其中所述含鋁化合物是氯化羥鋁。
39. 權(quán)利要求34的方法，其中所述含鋁化合物是聚合氯化羥鋁。
40. 權(quán)利要求34的方法，其中所述含鋁化合物是硫酸鋁。
41. 權(quán)利要求34的方法，其中所述含鋁化合物是鋁酸鈉。
42. 權(quán)利要求34的方法，其中所述含鋁化合物是聚合硫酸鋁。
43. 權(quán)利要求34的方法，其中所述含鋁化合物是聚合硅酸氯化鋁。
44. 權(quán)利要求34的方法，其中所述含鋁化合物是聚合硅酸硫酸鋁。
45. 權(quán)利要求34的方法，其中多糖與含鋁絮凝劑的比為約1:34。
46. 權(quán)利要求34的方法，其中多糖與含鋁絮凝劑的比為約1:48。
47. 權(quán)利要求34的方法，其中多糖與含鋁絮凝劑的比為約1:10-約1:100。
【文檔編號(hào)】B01D21/01GK104284866SQ201380022940
【公開日】2015年1月14日 申請(qǐng)日期:2013年3月27日 優(yōu)先權(quán)日:2012年3月28日
【發(fā)明者】F·科內(nèi)博, E·J·尼寇爾斯, J·R·斯科特, R·維索特 申請(qǐng)人:哈洛資源公司