從水溶液中除去磷酸鹽的方法技術

本發明專利技術涉及一種從水溶液中除去磷酸鹽的方法，所述方法包括以下步驟：將樹脂和至少兩倍床體積的含有兩性金屬離子且金屬離子濃度為至少５％的水溶液混合；從樹脂中排出多余的液體；在監控ｐＨ的同時加入至少０．３倍床體積的堿金屬氫氧化物水溶液，堿金屬氫氧化物的濃度是至少３％，加入的速率足以在２０分鐘內使液相ｐＨ提高至４以上；在混合的同時加入另外的堿金屬氫氧化物水溶液以使液相的ｐＨ維持在４至１２之間；從樹脂中排出多余的液體；使樹脂與含有磷酸根離子的水溶液混合。

【技術實現步驟摘要】

本專利技術涉及用加載了兩性金屬的水合氧化物的離子交換樹脂從水溶液中 除去磷酸根離子的方法。
技術介紹
高磷酸鹽血癥是一種通常以高血清磷酸鹽水平為特征的病癥。人們已經建 議使用各種可結合磷酸根的聚合物材料，通過攝食或對體液進行體外處理，比如血液透析，來治療這種病。比如，美國專利第6180094號中報道了與三價鐵 離子螯合的弱堿性的陽離子交換樹脂。但是，人們需要其它能從胃腸道除去磷 酸鹽的材料。而且，這篇文獻公開，只能通過與弱堿性陰離子交換基團的絡合 作用來引入金屬，由此限制了樹脂的金屬含量。本專利技術討論的問題是提供用于從水溶液中除去磷酸鹽的其它材料。
技術實現思路
本專利技術涉及從含有磷酸根離子的水溶液中除去磷酸根離子的方法。該方法 包括以下步驟(a)將樹脂和至少兩倍床體積的含有兩性金屬離子鹽、金屬離子 濃度至少為5%的水溶液混合；(b)排出樹脂中多余的液體；(C)在監控pH的同時加入至少0.3倍床體積的、堿金屬氫氧化物濃度為至少3%的堿金屬氫氧化 物水溶液，加入速度足以在20分鐘內使液相pH提高至4以上；(d)邊攪拌邊 加入另外的堿金屬氫氧化物水溶液以使液相pH維持在4至12之間；(e)排出 樹脂中多余的液體；(f)將樹脂和含有磷酸根離子的水溶液混合。本專利技術還涉及通過使含有磷酸根離子的水溶液和含有10%至50%的兩性 金屬離子(以其水合氧化物形式存在)的樹脂接觸，從該含有磷酸根離子的水溶 液中除去磷酸根離子的方法；其中，至少50%所述金屬離子位于樹脂珠體積的 外半部。具體實施例方式除非另外規定，百分數是重量百分數。除非另外規定，樹脂的重量百分數 以干樹脂為基礎。本文中使用的術語"(甲基)丙烯酸類"指丙烯酸類或甲基丙 烯酸類。術語"多余液體"是指反應器或柱子中通過重力能在不到1小時的時間內容易地排出的液相的量。術語"床體積"(BV)是指與容器(比如，反應器 或柱子)中的一批樹脂珠的體積相等的液體體積。.術語"苯乙烯聚合物"是指 由含有苯乙烯的單體和/或至少一種交聯劑聚合而成的共聚物，其中苯乙烯和交 聯劑的總重量至少是總單體重量的50重量％。交聯劑是含有至少兩個可聚合 的碳碳雙鍵的單體，包括比如二和三乙烯基芳族或脂環族化合物；二乙烯基酰 胺；乙二醇和二乙二醇的二乙烯基醚；二，三和四-(甲基)丙烯酸的乙二醇酯，二 乙二醇酯，三羥甲基丙垸酯，季戊四醇酯和二聚季戊四醇酯；和二乙烯基醚化 合物。優選的交聯劑包括二乙烯基芳族交聯劑，比如二乙烯基苯、和二乙二醇 二乙烯基醚。在本專利技術的一些實施方式中，苯乙烯聚合物是由含至少75%苯乙 烯的單體和二乙烯基芳族交聯劑的混合物制成的，更優地由含至少90%苯乙烯 的單體和二乙烯基芳族交聯劑的混合物制成，最優地，由主要由苯乙烯組成的 單體和至少一種二乙烯基芳族交聯劑的混合物制成。在本專利技術的一些實施方式中，聚合物是由含有1%至10%交聯單體的單體 制成。在一些實施方式中，交聯劑的量不大于8%，或不大于7%，或不大于6 %，或不大于5%。在一些實施方式中，交聯劑的量至少是1,5%，或至少是2 %，或至少是2.5%。 .術語"丙烯酸聚合物"是指由含有至少一種(甲基)丙烯酸或(甲基)丙烯酸 酯的乙烯基單體與至少一種交聯劑的混合物生成的共聚物，其中(甲基)丙烯酸 或(甲基)丙烯酸酯和交聯劑的總重量至少是總單體重量的50重量％;較優地至 少是75%，更優地至少是90%，最優地，所述聚合物由基本上由至少一種(甲 基)丙烯酸或(甲基)丙烯酸酯組成的單體和至少一種交聯劑的混合物制成。術語"凝膠"或"膠狀(gellular)"樹脂用于指由孔隙度很低的(O至0.1 cmVg)、 平均孔徑小的(O至17人)、BET表面積低的(O至10 mVg)共聚物合成的樹脂。 術語"大網絡"(或MR)樹脂用于指由表面積比凝膠樹脂更高的高介孔共聚物合成的樹脂。MR樹脂的總孔隙度在0.1至0.7 cm3/g之間，平均孔徑在17至 500人之間，BET表面積在10至200 m"g之間。術語"陽離子交換樹脂"是 指能與環境交換正電荷物質的樹脂。它們包含與諸如Na+、 K+、 Ca++、-Mg++、 ^++或11+等陽離子連接的帶負電荷的物質。最常見的負電荷物質是羧酸、磺 酸和膦酸基。術語"陰離子交換樹脂"是指能和環境交換帶負電荷物質的樹脂。 術語"強堿性陰離子樹脂"是指包含與諸如Cr、 Bf、 r和Off等陰離子連接 的正電荷物質的陰離子交換樹脂。最常見的正電荷物質是季胺和質子化了的仲 胺。' .本專利技術的樹脂是珠狀、粉末狀或纖維狀的。較優地，樹脂顆粒的調和平均 粒徑(直徑)在1至2000 jim之間，或在50至800 |im之間，或在100至800 pm 之間，或在100至700 jum之間，或在200至700 pm之間。顆粒的長寬比(長 度/寬度)較優地在1至200之間。 -術語"水合氧化物"是指難溶于水的化合物，它們是由隨著原始溶液中 pH的增大而發生的金屬陽離子的沉淀生成的。水合氧化物可以基本上是單種 金屬、或兩種或多種金屬混合物的氧化物或氫氧化物。水合氧化物上的電荷主 要取決于氧化物和介質的酸度。它們可以作為負電荷、中性或正電荷物質存在。 改變金屬離子沉淀的條件會導致產生不同的結構，這些結構對水中各種離子的 反應性有強有弱。金屬水合氧化物的結構可以是非晶態或晶態的。優選的金屬是鐵、鋁、鑭、鈦、鋯、鋅和鎂；更優選的是鈦和鐵。三價鐵是特別優選的金屬離子。在不同pH值下的金屬氫氧化物的表現的例子是在環境溫度下三價鐵能完 全溶解在pH低(小于1.5)的水中。在高pH和高苛性堿濃度下，得到另一個可 溶的結構，即Fe(OHV。在pH是2-3時，三價鐵開始沉淀，這依賴于螯合劑 的存在和實驗條件。Fe(III)L"L是配位體)的絡合穩定性可以影響引起沉淀的 pH值。在引起沉淀的pH范圍內，Fe(III)形成Fe(0)x(OH)y(含氧氫氧化物)和/ 或Fe(OH)3(氫氧化物)。 一部分沉淀的化合物的結構可能是針鐵礦、正方針鐵 礦、纖鐵礦或斯沃特曼鐵礦(Schwertmannite)。沉淀發生時的溫度也會影響沉淀 過程中產生的微結構。較優地，沉淀過程在接近環境溫度，即約20至35'C下 進行。在本專利技術的一個實施方式中，離子交換樹脂具有至少一個選自下組的取代 基羥基、醚、胺、季胺、氧化胺和羥胺。在本專利技術的一個實施方式中，所述 樹脂是能螯合金屬的樹脂，它具有選自下組的有螯合取代基磷酸、磺酸、聚 乙二亞胺、聚胺、羥胺、羧酸、氨基羧酸和氨基垸基磷酸鹽。優選的氨基羧酸 取代基包括，比如由氮川三乙酸、乙二胺四乙酸(EDTA)、 二亞乙基三胺五乙酸、三(羰甲基)胺、亞氨基二乙酸、N-(氨基甲酰甲基)亞氨基乙酸、N，N-二(羧 甲基)-P-丙氨酸和N-(磷酰甲基)亞氨基乙酸衍生的取代基。較優地，基于樹脂的干重，樹脂含有的金屬水平是至少5%,或至少8%， 或至少12%，或至少15%，或至少18%。較優地，金屬化合物的水平是不大 于45%，或不大于40%，或不大于35%，或不大于30%，或不大于28%，或 不大于25%。在本專利技術的一個實施方式中，樹脂是大網絡樹脂或大孔樹脂。在 本專利技術的一個實施方式中，用于加載金屬的堿性樹脂是丙烯酸樹脂或苯乙烯樹 脂本文檔來自技高網...

【技術保護點】
一種從含有磷酸根離子的水溶液中除去磷酸根離子的方法；所述方法包括以下步驟：　　　?。ǎ幔渲椭辽賰杀洞搀w積的含有兩性金屬離子且金屬離子濃度為至少５％的水溶液混合；　　　　（ｂ）從樹脂中排出多余的液體；　　　?。ǎ悖┰诒O控ｐＨ的同時加入至少０．３倍床體積的堿金屬氫氧化物水溶液，堿金屬氫氧化物的濃度為至少３％，加入的速率足以在２０分鐘內使液相ｐＨ提高至４以上；　　　　（ｄ）在混合的同時加入另外的堿金屬氫氧化物水溶液以使液相的ｐＨ維持在４至１２之間；　　　?。ǎ澹臉渲信懦龆嘤嗟囊后w；　　　　（ｆ）使樹脂與含有磷酸根離子的水溶液混合。

【技術特征摘要】
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【專利技術屬性】
技術研發人員：R布萊克，L胡格斯，JA特雷霍，
申請(專利權)人：羅門哈斯公司，
類型：發明
國別省市：US[美國]