(57)【要約】  同時に、シリカ及びスケール形成イオンを含有する天然水または廃水からシリカを除去して、その全硬度を低減させる工程が、記載されている。工程は、層状複水酸化物をｉｎ  ｓｉｔｕ作成するためにｐＨ＞８のｐＨを維持しつつ、（ｉ）水酸化マグネシウムまたは水酸化マグネシウムの前駆体と、（ｉｉ）可溶性アルミン酸化合物またはアルミン酸塩の前駆体と、を前記水に添加することを含み、そこで、前記層状複水酸化物が、前記層状複水酸化物の格子中にスケール形成イオンを含み、シリカは、層間アニオンとして前記層状複水酸化物の前記格子中に含有される、及び／または１つ以上の結合様式を介して前記層状複水酸化物により結合される。【選択図】なし【特許請求の範囲】
【請求項１】
シリカを除去して、シリカ及びスケール形成イオンを含有する天然水または廃水の全硬度を低減させる工程を提供し、前記工程が、層状複水酸化物をｉｎ  ｓｉｔｕ作成するためにｐＨ＞８のｐＨを維持しつつ、（ｉ）水酸化マグネシウムまたは水酸化マグネシウムの前駆体と、（ｉｉ）可溶性アルミン酸化合物またはアルミン酸塩の前駆体と、を前記水に添加することを含み、そこで、前記層状複水酸化物が、前記層状複水酸化物の格子中にスケール形成イオンを含み、シリカは、層間アニオンとして前記層状複水酸化物の前記格子中に含有される、及び／または１つ以上の結合様式を介して前記層状複水酸化物により結合される、前記工程。
【請求項２】
前記層状複水酸化物がハイドロタルサイトを含む、請求項１に記載の工程。
【請求項３】
前記工程が、（ｉｉｉ）鉄塩または化合物を前記水に加えることを更に含む、請求項１または２に記載の工程。
【請求項４】
前記水酸化マグネシウムまたは前記水酸化マグネシウムの前駆体が、前記可溶なアルミン酸化合物または前記アルミン酸塩の前駆体の前に、前記水に加えられる、請求項１〜３のいずれか一項に記載の工程。
【請求項５】
前記可溶性アルミン酸化合物または前記アルミン酸塩の前駆体が、前記水酸化マグネシウムまたは前記水酸化マグネシウムの前駆体の前に、前記水に加えられる、請求項１〜３のいずれか一項に記載の工程。
【請求項６】
前記水酸化マグネシウムまたは前記水酸化マグネシウムの前駆体及び前記可溶性アルミン酸化合物または前記アルミン酸塩の前駆体が、異なる供給流として同時に前記水に加えられる、請求項１〜３のいずれか一項に記載の工程。
【請求項７】
シリカが溶解シリカを含み、前記１つ以上の結合様式が、
ｉ）前記層状複水酸化物上の表面沈殿、及び
ｉｉ）前記層状複水酸化物中のまたはそれに関連するアルミン酸イオンによる、プロトアルミノケイ酸鉱物としての複合体形成を含む、請求項１〜６のいずれか一項に記載の工程。
【請求項８】
シリカがコロイド状または粒子状シリカを含み、前記１つ以上の結合様式が、
ｉ）核生成部位を層状複水酸化物形成に提供すること、
ｉｉ）前記層状複水酸化物コロイド／粒子の間に架橋を提供すること、及び
ｉｉｉ）前記層状複水酸化物コロイド／粒子中または前記層状複水酸化物コロイド／粒子凝集体中のエントレインメントを含む、請求項１〜７のいずれか一項に記載の工程。
【請求項９】
前記工程が、
ａ）天然水または廃水がＳｒ2+、Ｂａ2+及び／またはＲａ2+を含むとき、１つ以上のマンガン含有酸化物／水酸化物化合物を生成して、過剰な過マンガン酸塩を還元するために、前記処理した水に過マンガン酸塩を加えて、その後、還元剤を添加すること、
ｂ）前記処理した水に、または、工程ａ）で生成した水に過剰な炭酸塩を加えて、炭酸カルシウムの固体として溶解したカルシウムを除去すること、
ｃ）前記処理した水に過剰なアルミン酸塩を加えて、塩基によりｐＨを１０〜１２に調整して、１つ以上のＣａ及びＡｌ含有化合物として溶解したカルシウムを除去すること、及び
ｄ）前記層状複水酸化物、及び、所望により工程ａ）、工程ｂ）及び／または工程ｃ）で生成される水処理の流れからの１つ以上の固体を分離すること、を含む、以下の後続の工程のうちの任意の１つ以上を更に含む、請求項１〜８のいずれか一項に記載の工程。
【請求項１０】
前記分離工程が、機械的及び／または化学的手段によって実行される、請求項９に記載の工程。
【請求項１１】
前記水酸化マグネシウムの前駆体が、アルカリ性溶液中に水酸化マグネシウムを生成できるＭｇ含有前駆体化合物を含む、先行請求項のいずれか一項に記載の工程。
【請求項１２】
前記Ｍｇ含有前駆体化合物が、過酸化マグネシウム、塩化マグネシウム、硫酸マグネシウム、硝酸マグネシウム及び／または酸化マグネシウムを含む、請求項１１に記載の工程。
【請求項１３】
前記水酸化マグネシウムの前駆体が、天然水または廃水中の溶解したマグネシムを含み、それにより、ｐＨ＞９のとき、水酸化マグネシウムがｉｎ  ｓｉｔｕ発生する、請求項１１に記載の工程。
【請求項１４】
前記可溶性アルミン酸イオンの前駆体が、アルカリ金属アルミン酸塩、硫酸アルミニウム、塩化アルミニウム、水酸化アルミニウム、またはアルミニウムを含有する有機金属化合物である、先行請求項のいずれか一項に記載の工程。
【請求項１５】
前記水の前記ｐＨが、ｐＨ緩衝剤により８〜１１のｐＨに維持される、先行請求項のいずれか一項に記載の工程。
【請求項１６】
前記ｐＨ緩衝剤が炭酸／重炭酸ｐＨ緩衝剤を含む、請求項１５に記載の工程。
【請求項１７】
前記ｉｎ  ｓｉｔｕ形成した層状複水酸化物が再利用されて、更なる廃水の流れに混合されて、そこから汚染物質を除去する、先行請求項のいずれか一項に記載の工程。
【請求項１８】
前記汚染物質が、前記層状複水酸化物による吸着またはイオン交換工程を介して除去される、請求項１７に記載の工程。
【請求項１９】
ＰＦＡＳ、ＰＦＯＳ及び関連する汚染物質が、層間アニオンとしてＰＦＡＳ、ＰＦＯＳ及び関連する汚染物質を前記層状複水酸化物の前記格子に取り込むことによって、及び／または１つ以上の結合様式を介して前記層状複水酸化物と結合することによって、天然水または廃水から除去される、先行請求項のいずれか一項に記載の工程。
【請求項２０】
洗剤、油及び石油炭化水素またはそれらの混合物を含む有機汚染物質が、前記ｉｎ  ｓｉｔｕ形成した層状複水酸化物による無機−有機複合体の形成によって、天然水または廃水から除去される、先行請求項のいずれか一項に記載の工程。
【請求項２１】
前記シリカ及び前記スケール形成イオンが前記水から同時に除去される、先行請求項のいずれか一項に記載の工程。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本開示は水処理工程に関し、特にシリカを除去して、シリカ及びスケール形成イオンを含有する、天然水または廃水の全硬度を低減させる工程に関する。
【背景技術】
【０００２】
本発明に対する背景技術の以下の説明は、本発明の理解を容易にすることを目的とする。しかし前記説明は、言及される材料のいずれかが公開されていた、既知であった、もしくは本出願の優先日で共通一般知識の一部だったという承認または自認ではないことを理解するべきである。
【０００３】
天然水または廃水からのシリカ、全硬度（溶解したＣａ＋Ｍｇのような）、ならびに粒子及びコロイド状物質の有効な除去のための工程は、再利用もしくは放出前の例えば織物もしくは石炭などの多種多様な産業もしくは分野にとって、または飲料水供給のための地表処理及び地下水処理にとって、主要な課題になる。
【０００４】
現在、様々な技術を、多くの場合上述の目的を達成するために連続的に組み合わせて使用可能である。好適な例としては、精密濾過、限外濾過、逆浸透または正浸透、イオン交換、化学沈殿、凝集、砂（深層）濾過及び超遠心分離のうちの１つ以上が挙げられるが、これらに限定されない。
【０００５】
シリカの除去に関して、か焼マグネシアまたは水酸化マグネシウムは、様々な成功の度合いで、種々の天然水及び廃水からシリカを除去するために使用されてきた。あるいは、調製した（予め形成した）層状複水酸化物（層状複水酸化物を含む）またはか焼誘導剤の両方は、天然水または廃水からシリカを除去するために使用されてきた。日本国特許公開第２０１２１０６２２７（Ａ）号は、溶解シリカを含有するハイドロタルサイトの構造及びハイドロタルサイト除去効率が、Ｓｉ濃度が２０ｍｇ／Ｌより高いときに低減することを教示する。そして、それは、溶解シリカ及びケイ酸イオンによる鉄または水酸化アルミニウムの共沈殿物を最初に形成するように、中和剤（例えば、ＮａＯＨまたはＣａ（ＯＨ）2）を加えて、水のｐＨをｐＨ５〜１０に調節することによって、この閾値を上回るシリカ含有量を有する水を前処理することを勧める。共沈殿物は、１０ｍｇ／Ｌ未満のＳｉ濃度を有する水を作製するために、その後分離される。この前処理工程は、Ｓｉ高含有量の水を処理するために、複雑さならびに追加の設備投資及び運営費を処理プラントにもたらす。
【０００６】
上で概説されるものだけでなく、水を同時処理して、シリカを除去し、硬度／イオン強度を低減させることに関連する様々な利点がある。しかし、他の技術（例えば、逆浸透）の利用について付随する下流効果もあり、そこでは膜劣化（及び増加する運営費）の可能性が、特に減少したシリカ及び全硬度によって緩和される。
【０００７】
しかし、現在まで、シリカまたは他の汚染物質の濃度を部分的に低下させる１つ以上の前処理工程がない状態で、同時に、シリカ（溶液組成物及びｐＨに従って変化し得る、溶解、ポリマー型、コロイド状または粒子状とここでは定義される）を除去して、硬度を低減させて、粒子（＞１μｍ）及びコロイド（＜１μｍ）成分を除去して、多くの場合処理後の水のイオン強度も低減させることが可能な技術は見当たらない。
【０００８】
したがって、シリカを除去して、全硬度を低減するために水を処理する、代替的かつより効率的な方法を開発する必要がある。
【発明の概要】
【０００９】
予想外かつ思いがけなく、広範囲のイオン組成物、イオン強度、ｐＨ、浮遊物質及び他の水品質パラメータにわたる、様々な天然水及び廃水を試験することにより、様々な組成物と共に、層状複水酸化物、ハイドロタルサイト、層状複水酸化物もしくは類似体を含むカルシウム、関連した鉱物、またはそれらの混合物を含み、及び構造成分として天然水または廃水中に含まれる溶解した元素、種または複合体を含有する、様々な層状複水酸化鉱物のｉｎ  ｓｉｔｕ沈殿が、上述の望ましい結果のうちの少なくとも一部を達成できることが明らかになった。特に、直観に反しているが、本発明者は、水酸化マグネシウムまたは水酸化マグネシウムの前駆体を加えることによって、硬水のマグネシウムの濃度を上昇させることが、最終的な軟化効果を有することを見いだした。それは、スケール形成イオン（例えば、マグネシウム）が、層状複水酸化物、特にｉｎ  ｓｉｔｕ形成されるハイドロタルサイトの格子内に組み込まれるからである。
【００１０】
本発明者は、１つ以上の前処理工程を使用して天然水または廃水中のシリカ濃度を低減させることを必要とせずに、シリカがスケール形成イオンと共に同時に除去され得ることを発見した。
【００１１】
本開示の一態様にて、シリカを除去して、シリカ及びスケール形成イオンを含有する天然水または廃水の全硬度を低減させる工程を提供し、前記工程は、
層状複水酸化物をｉｎ  ｓｉｔｕ形成するためにｐＨ＞８を維持しつつ、（ｉ）水酸化マグネシウムまたは水酸化マグネシウムの前駆体と、（ｉｉ）可溶性アルミン酸化合物またはアルミン酸塩の前駆体と、を前記水に添加することを含み、そこで、層状複水酸化物は、層状複水酸化物の格子中にスケール形成イオンを取り込み、シリカは、層間アニオンとして層状複水酸化物の格子中に含有される、及び／または１つ以上の結合様式を介して層状複水酸化物により結合される。
【００１２】
一実施形態にて、層状複水酸化物はハイドロタルサイトを含む。
【００１３】
一実施形態にて、前記工程は、（ｉｉｉ）鉄塩または化合物を前記水に加えることを更に含むことができる。
【００１４】
いくつかの実施形態で、水酸化マグネシウムまたは水酸化マグネシウムの前駆体は、可溶性アルミン酸化合物またはアルミン酸塩の前駆体の前に、前記水に加えられる。
【００１５】
他の実施形態にて、可溶性アルミン酸化合物またはアルミン酸塩の前駆体は、水酸化マグネシウムまたは水酸化マグネシウムの前駆体の前に、前記水に加えられる。
【００１６】
シリカが、溶解シリカを含む実施形態で、１つ以上の結合様式は、
ｉ）層状複水酸化物上の表面沈殿、
ｉｉ）層状複水酸化物中のまたはそれに関連するアルミン酸イオンによる、プロトアルミノケイ酸鉱物としての複合体形成、及び
ｉｉｉ）層状複水酸化物の格子中の層間アニオンとしてのケイ酸アニオンのインターカレーションを含むことができる。
【００１７】
いくつかの実施形態では、表面上または層状複水酸化物の縁上の表面沈殿があり得る。溶解シリカが、天然水または廃水中に存在するポリマー型ケイ酸を含むことは理解されるであろう。
【００１８】
シリカがコロイド状または粒子のシリカを含む実施形態で、１つ以上の結合様式は、
ｉ）核生成部位を層状複水酸化物の形成に提供すること、
ｉｉ）層状複水酸化物コロイド／粒子の間に架橋を提供すること、及び
ｉｉｉ）層状複水酸化物コロイド／粒子中または層状複水酸化物コロイド／粒子凝集体中のエントレインメントを含むことができる。
【００１９】
一実施形態にて、工程は、
ａ）天然水または廃水がＳｒ2+、Ｂａ2+及び／またはＲａ2+を含むとき、１つ以上のマンガン含有酸化物／水酸化物化合物を生成して、過剰な過マンガン酸塩を還元するために、前記処理した水に過マンガン酸塩を加えて、その後、還元剤を添加すること、
ｂ）前記処理した水に、または、工程ａ）で生成した水に過剰な炭酸塩を加えて、炭酸カルシウムの固体として溶解したカルシウムを除去すること、
ｃ）前記処理した水に過剰なアルミン酸塩を加えて、塩基によりｐＨを１０〜１２に調整して、１つ以上のＣａ及びＡｌ含有化合物として溶解したカルシウムを除去すること、及び
ｄ）層状複水酸化物、及び、所望により工程ａ）、工程ｂ）及び／または工程ｃ）で生成される水処理の流れからの１つ以上の固体を分離すること、を含む、以下の後続の工程のうちの任意の１つ以上も更に含むことができる。
【００２０】
一実施形態にて、分離工程は、機械的及び／または化学的手段によって達成され得る。例えば、機械的分離技術の好適な例は、接線分離、濾過、加圧浮上、遠心分離、または重力もしくは浄化分離を含むが、これらに限定されない。好適な化学的手段の例としては、凝集剤及び／または凝固剤、またはそれらの組み合わせを前記水処理の流れに添加することが挙げられるが、これらに限定されない。
【００２１】
一実施形態にて、水酸化マグネシウムの前駆体は、特に天然水または廃水がｐＨ＞８のとき、アルカリ性溶液中に水酸化マグネシウムを生成できるＭｇ含有前駆体化合物でもよい。水酸化マグネシウム粒子がｉｎ  ｓｉｔｕ沈殿するように、天然水または廃水は本質的にｐＨ＞８でもよい、または化学薬品を天然水または廃水に添加して、ｐＨを＞８に増大させ得ることは理解されるであろう。好適な前駆体化合物は、塩化マグネシウム、硫酸マグネシウム、硝酸マグネシウム及び酸化マグネシウムを含むが、これらに限定されない。
【００２２】
一実施形態にて、可溶性アルミン酸イオンの前駆体は、アルカリ金属アルミン酸塩、硫酸アルミニウム、水酸化アルミニウム、またはアルミニウムを含有する有機金属化合物である。
【００２３】
工程ｂ）は、ｐＨ緩衝剤で、前記流れのｐＨをｐＨ８〜１１に維持することを含むことができる。好適なｐＨ緩衝剤の例は炭酸ナトリウム／重炭酸ナトリウム緩衝剤を含むが、これらに限定されない。
【００２４】
一実施形態にて、ｉｎ  ｓｉｔｕ形成した層状複水酸化物は再利用されることができ、更なる水の流れと混合されて、そこから汚染物質を除去できる。汚染物質は、吸着、イオン交換、凝集またはフロキュレーション工程を介して除去され得る。
【００２５】
いくつかの実施形態で、前記工程は、天然水または廃水から種々の汚染物質を除去するためにも利用され得る。例えば、ＰＦＡＳ、ＰＦＯＳ及び関連する汚染物質は、層間アニオンとしてＰＦＡＳ、ＰＦＯＳ及び関連した汚染物質を層状複水酸化物の格子に取り込むことによって、及び／または１つ以上の結合様式を介して層状複水酸化物と結合することによって、天然水または廃水から除去されることができる。
【００２６】
あるいはまたは更に、洗剤、油及び石油炭化水素またはそれらの混合物は、ｉｎ  ｓｉｔｕ形成した層状複水酸化物による無機−有機複合体の形成によって、天然水または廃水から除去される。
【発明を実施するための形態】
【００２７】
本開示は、シリカを除去して、シリカ及びスケール形成イオンを含有する、天然水または廃水の全硬度を低減させる工程に関する。
【００２８】
一般用語
本明細書を通じて、特に記述されない限り、または文脈上特に要求されない限り、１つの工程、組成物、工程群または組成物群への言及は、１つ及び複数の（すなわち１つ以上の）それらの工程、組成物、工程群または組成物群を包含するように理解されるものとする。したがって、本明細書で使用される場合、単数形「ａ」、「ａｎ」及び「ｔｈｅ」は、文脈において別様の明確な指示がない限り、複数の指示対象を含む。例えば、「ａ」の意味は１つ及び２つ以上を含み、「ａｎ」の意味は１つ及び２つ以上を含み、「ｔｈｅ」の意味は１つ及び２つ以上などを含む。
【００２９】
本明細書に記載の本開示の各例は、特に記述されない限り、それぞれかつすべての他の例に必要な変更が適用されるものとする。本開示は、例証目的のために意図されている本明細書に記載の具体例によって、範囲を制限されるものではない。機能的に等価な生成物、組成物及び方法は、明確に本明細書に記載の本発明の範囲内にある。
【００３０】
「及び／または」という用語、例えば「Ｘ及び／またはＹ」は、「Ｘ及びＹ」または「ＸまたはＹ」のいずれかを意味するように理解されるものとし、両方の意味またはいずれかの意味に対する明示的な支持を提供するように受け取られるものとする。
【００３１】
本明細書を通じて、単語「ｃｏｍｐｒｉｓｅ（含む）」、または「ｃｏｍｐｒｉｓｅｓ（含む）」もしくは「ｃｏｍｐｒｉｓｉｎｇ（含む）」などの変形は、既定された要素、整数または工程、または要素群、整数群または工程群を包含するが、いかなる他の要素、整数または工程、または要素群、整数群または工程群も排除することを意味するものではないことが理解されよう。
【００３２】
多くの先行技術への参照が本明細書でなされるが、この参照が、この情報のいずれも、本技術分野の、オーストラリアの、または任意の他の国の共通一般知識の一部を形成するという承認を構成しないことは明らかに理解されるであろう。
【００３３】
別途定義されない限り、本明細書で使用されるすべての技術及び科学用語は、本発明が属する当業者により一般に理解されるものと同じ意味を有する。本明細書に記載されるものと同様または同等の方法及び材料が本発明の実施または試験で使用され得るが、好適な方法及び材料が以下に記載される。矛盾する場合には、定義を含めて本明細書が優先する。加えて、材料、方法、及び実施例は例示にすぎず、制限するように意図するものではない。
【００３４】
特定の用語
本明細書で使用する場合「シリカ」とは、水中に存在するシリカに広く関連する。複数の異なる形状で水中に存在し得る溶解シリカとしては、オルトケイ酸、モノマー型オルトケイ酸アニオン、ポリマー型ケイ酸アニオン、０．０１〜１．０マイクロメートルの範囲の粒径サイズを有するコロイド状シリカ、及び１．０〜１００マイクロメートルの範囲の粒径サイズを有する粒子状シリカが挙げられるが、これらに限定さないことは理解されるであろう。粒子及びコロイドが他の元素を伴うシリカも含み得ることは理解されるであろう。
【００３５】
本明細書で使用する場合、「全硬度」という用語は、以下の式で算出されるように、炭酸カルシウムの等価物として表されるカルシウム及びマグネシウムイオンの濃度に関する。
全硬度（ｍｇ／Ｌ  ＣａＣＯ3等価物）＝２．５＊Ｃａ2+（ｍｇ／Ｌ）＋４．１＊Ｍｇ2+（ｍｇ／Ｌ）
【００３６】
本明細書で使用する場合、「スケール形成イオン」という用語は、硬水で見つかり、硬水と接触する表面上で負に荷電したアニオンと結合する、またはそれを付随するとき、非水溶性無機塩またはスケールを生成できる、二価のアルカリ土属カチオンを意味する。代表的なスケール形成イオンはＣａ2+、Ｍｇ2+及びＢａ2+を含むが、これらに限定されない。他のスケール形成イオンには、Ｆｅ2+／Ｆｅ3+及びＭｎ2+／Ｍｎ4+などの遷移金属が含まれるが、これらに限定されない。
【００３７】
「天然水または廃水」または「水」への言及は、シリカ及びスケール形成イオンを含有する任意の水を意味するために使用する。代表的な水は、地表水、地下水、生産水、都市水道水、プロセス水、雨水、工業処理、農業処理、鉱業処理から生じる廃水、坑水、鉱石表土もしくは廃棄岩からの浸出水または排水、淡水化プラントからの濃縮水、イオン交換水、ボイラー水、油田水などを含むが、これらに限定されない。
【００３８】
本明細書で使用する場合、「ハイドロタルサイト（ＨＴ）」という用語は、主要なカチオンとしてＭｇ2+及びＡｌ3+を含む、層状複水酸化物（ＬＤＨ）の一般的な形態を意味する。ＬＤＨは、水分子及び様々な交換可能なアニオンを含有する中間層によって分離した、正の電荷をもつ混合金属水酸化物の層を特徴とする、天然に存在しかつ合成的に製造生成される物質の種類である。ＬＤＨは、最も一般的には、中〜高ｐＨで二価（例えば、Ｍｇ2+、Ｆｅ2+）及び三価（例えば、Ａｌ3+、Ｆｅ3+）金属カチオンの溶液の共沈により形成される。
【００３９】
ハイドロタルサイトは、一般式（１）で示されることができ、
Ｍｇ(1-X)2+ＡｌX3+（ＯＨ）2Ａn-ｙＨ2Ｏ          （１）
式中、Ａn-はｎ価の層間アニオンである。ｘ値は金属イオンの総量の割合に対する三価の金属イオンの割合を表し、ｙは層間水の可変量を示す。他の二価及び三価の金属カチオンが、その対応する溶液中の濃度に応じて、それぞれＭｇ2+及びＡｌ3+と置き換わり得ることは理解されるであろう。したがって、ハイドロタルサイトの組成物中の変化は、ハイドロタルサイトが作成される形成方法及び溶液化学、ならびに物理化学的な条件中の任意の添加物または変化を反映するものとしてある。
【００４０】
ＬＤＨまたはＨＴ構造内に、上述のように二価のカチオンへの三価の限定的置換のため正味の正電荷をもたらす、八面体の金属水酸化シートがある。その結果、ＬＤＨまたはＨＴ構造内に広範囲の無機もしくは有機アニオンを置換することができる。それらが水酸化物の層の間に適合するので、これらのアニオンは多くの場合「層間アニオン」と呼ばれる。
【００４１】
本明細書で使用する場合、「マンガン含有酸化物／水酸化物化合物」という用語は、Ｍ（Ｍｎ2+）（Ｍｎ4+）8Ｏ16（ＯＨ）4または（Ｍ，Ｈ2Ｏ）2Ｍｎ5Ｏ10で表される一般式を有する、非結晶質の酸化マンガンの群、特に硬マンガン鉱を指し、式中、ＭはＢａ、Ｓｒ及び／またはＲａであり得る。
【００４２】
シリカを除去して、全硬度を低減させる工程
本開示は、シリカを除去して、シリカ及びスケール形成イオンを含有する、天然水または廃水の全硬度を低減させる工程に関する。
【００４３】
前記工程は、層状複水酸化物をｉｎ  ｓｉｔｕ形成するためにｐＨ＞８を維持しつつ、（ｉ）水酸化マグネシウムまたは水酸化マグネシウムの前駆体と、（ｉｉ）可溶性アルミン酸化合物またはアルミン酸塩の前駆体と、を前記水に添加することを含む。
【００４４】
本発明者は、直観に反しているが、水酸化マグネシウムまたは水酸化マグネシウムの前駆体を加えることによって、硬水のマグネシウムの濃度を上昇させることが、最終的な軟化効果を有することを発見した。それは、スケール形成イオン（例えば、マグネシウム）が、ｉｎ  ｓｉｔｕ形成する層状複水酸化物の格子内に組み込まれるからである。溶液中のマグネシウムイオンの結果として生じる減少は、処理した天然水または廃水中の硬度及びイオン強度を低減させる主な要因である。その理由は特に、水の全硬度が、全硬度（すなわち、全硬度（ｍｇ／Ｌ  ＣａＣＯ3等価物）＝４．１＊Ｍｇ2+（ｍｇ／Ｌ）＋２．５＊Ｃａ2+（ｍｇ／Ｌ））を算出するための式に従い、溶液中のカルシウム濃度（係数２．５）より溶液のマグネシウムの濃度（係数４．１）に依存して、１．６倍以上であるからである。
【００４５】
水酸化マグネシウムは、固体微粒子としてまたはスラリーまたは懸濁液として前記水に添加されることができる。懸濁液中の水酸化マグネシウム粒子は、溶液中にアルミン酸塩がある場合には、層状複水酸化物粒子の形成及び成長のための核生成部位として働く。Ｍｇ（ＯＨ）2粒子上の層状複水酸化物の形成は、特にＭｇ（ＯＨ）2粒子上の層状複水酸化物の部分的もしくは完全なエピタキシャル層、コーティングまたはフィルムの形成により、エピタキシャル成長を介して生じることができる。プロト層状複水酸化物または層状複水酸化物の関連する前駆体相が、水酸化マグネシウム粒子上に同時に形成され得ることは理解されるであろう。プロト層状複水酸化物、層状複水酸化物の関連する前駆体相、または層状複水酸化物自体の組成物及び結晶化度は、天然水または廃水の一般的な物理化学的な条件及び溶液組成物に従って時間と共に変化し得る。
【００４６】
水酸化マグネシウムの前駆体は、アルカリ性溶液中に水酸化マグネシウムを生成できるＭｇ含有前駆体化合物でもよい。好適な前駆体化合物は、過酸化マグネシウム、塩化マグネシウム、硫酸マグネシウム、硝酸マグネシウム及び酸化マグネシウムを含むが、これらに限定されない。Ｍｇ含有前駆体化合物は、特に前記水がアルカリ性のとき、前記水に固体粒子としてまたは溶液として添加することができ、それにより水酸化マグネシウム粒子をｉｎ  ｓｉｔｕ沈殿させる。過酸化マグネシウムは水中で自発的に反応して、水酸化マグネシウム及び過酸化水素を形成し、それにより、層状複水酸化物のｉｎ  ｓｉｔｕ形成のための水酸化マグネシウムの前駆体として、ならびに過マンガン酸塩または任意の反応性無機物及び／または有機物を還元するための還元剤として両方の二重の目的を果たす。
【００４７】
あるいは、水酸化マグネシウムの前駆体は、すでに天然水または廃水中に存在する溶解したマグネシムであり、それにより、ｐＨ＞９のとき、水酸化マグネシウムがｉｎ  ｓｉｔｕ発生する。
【００４８】
可溶性アルミン酸化合物は、アルカリ金属アルミン酸塩（例えば、アルミン酸ナトリウム、ナトリウムアルミナ、水酸化アルミニウムなど）でもよい。可溶性アルミン酸化合物は、固体微粒子としてまたは溶液として前記水に添加されることができる。
【００４９】
アルミン酸イオンの前駆体は、アルカリ性溶液（特にｐＨ＞８）中にアルミン酸イオンを生成できる、任意のアルミニウム含有化合物でもよい。そのようなアルミニウム含有化合物の好適な例は、硫酸アルミニウム、硝酸アルミニウム、塩化アルミニウム、不安定なアルミニウム配位化合物、またはアルミニウムを含有する有機金属化合物を含むが、これらに限定されない。アルミニウム含有化合物は、特に前記水がアルカリ性のとき、前記水に固体粒子としてまたは溶液として添加することができ、それによりアルミン酸イオンをｉｎ  ｓｉｔｕ形成する。
【００５０】
いくつかの実施形態で、水酸化マグネシウムまたは水酸化マグネシウムの前駆体は、可溶性アルミン酸化合物またはアルミン酸塩の前駆体の前に、前記水に加えることができる。
【００５１】
他の実施形態にて、可溶性アルミン酸化合物またはアルミン酸塩の前駆体は、水酸化マグネシウムまたは水酸化マグネシウムの前駆体の前に、前記水に加えることができる。
【００５２】
特に高Ｃａ濃度の硬質の廃水に、好ましくはアルミン酸塩として追加のアルミニウムが、上述のとおりに層状複水酸化物の形成の間、またはその後に添加されることができる。この特定の実施形態では、アルミン酸塩は塩基（例えば、ＮａＯＨ）と共に加えられて、１０と１２の間の最終ｐＨを達成して、ハイドロカルマイト、層状複水酸化物の層状複水酸化物のＣａが豊富な類似体、アルミン酸カルシウム水和物、またはアルミン酸トリカルシウムを含む、１つ以上の混合Ｃａ及びＡｌ含有沈殿物の形成をもたらす。このような混合Ｃａ及びＡｌ含有沈殿物は、層状複水酸化物による固溶体の列を共沈殿また形成して、混合した不均一なＭｇ−Ｃａ−Ａｌ沈殿物を形成できる。
【００５３】
本発明者は、Ｆｅを所望により、可溶なＦｅ塩の形状で、または粒子状もしくはコロイド状Ｆｅ化合物（例えば、水酸化鉄、針鉄鉱、または他の酸化鉄、水酸化鉄もしくは鉄オキシ水酸物）の形で前記水に添加し得ることも発見した。このような化合物は、非結晶質でも、結晶質でもよい。特に可溶性塩としてのＦｅの添加は、都合よく（ｉ）層状複水酸化物形成のための基材を形成することができ、（ｉｉ）一旦層状複水酸化物が形成されると、残留する可溶なＡｌの捕捉剤として機能し得て、ならびに（ｉｉｉ）層状複水酸化物の結晶または結晶凝集体の間の架橋として機能することによって、層状複水酸化物の凝集に思いがけない影響を及ぼし得る。
【００５４】
可溶なＭｇの還元に加えて、層間アニオンとして層状複水酸化物の格子中への取り込みを介して、及び／または１つ以上の結合様式を介して層状複水酸化物と結合することによっても、シリカの同時除去はあり得る。シリカが層状複水酸化物に結合する１つ以上の結合様式は、シリカが、ポリマー型シリカを含む溶解シリカとして、またはコロイド状もしくは粒子状シリカとして溶液中に存在するかどうかに依存している。これは同様に、前記水の第１溶液のｐＨ、組成物及び物理化学的な条件に強く依存している。
【００５５】
例えば、シリカが溶解シリカを含むとき、それは、オルトケイ酸塩またはポリマー型ケイ酸アニオン（すなわち、ポリマー型シリカ）として前記水中に存在してもよい。これらのアニオンは、表面沈殿によって、またはアルミン酸イオンによる複合体形成によって層状複水酸化物と結合して、層状複水酸化物中の、またはそれに関連したプロトアルミノケイ酸鉱物を形成できる。表面沈殿は、層状複水酸化物の表面または縁上に生じる場合がある。あるいは、ケイ酸アニオンは、層間アニオンとして層状複水酸化物の格子内に取り込まれることができる。
【００５６】
あるいは、シリカがコロイド状または粒子状シリカとして前記水中に存在するとき、コロイド状または粒子状シリカは、層状複水酸化物コロイド／粒子の間の架橋を形成する、層状複水酸化物粒子の形成及び成長のための核生成部位として、または処理した水中に形成される層状複水酸化物の凝集化を補助する、層状複水酸化物コロイド／粒子内もしくは層状複水酸化物コロイド／粒子の凝集体内のエントレインメントとして機能できる。
【００５７】
都合のよいことに、天然水または廃水からのシリカ除去の他の方法と比べて、シリカが上述の２つ以上の形で前記水中に存在する場合、ｉｎ  ｓｉｔｕ形成される層状複水酸化物内への取り込みまたはそれへの結合により、シリカがその形状に関係なく、処理した水から効果的に除去されることができる、いくつかの結合様式がある。天然水または廃水からシリカを除去する他の方法は、相互作用（例えば、酸化マグネシウムによる）を介した複数の独立した単一機構（吸着または沈殿）に依存し、それにより、天然水または廃水からのシリカ除去のためのマルチ工程プロセスを必要とする。
【００５８】
更に、本明細書に記載の工程は、追加の試薬及び分離工程を必要とするこれらの汚染物質の段階的な除去の代わりに、天然水及び廃水からのマグネシウム、シリカ、粒子及びコロイドの同時除去を提供する。したがって前記工程は、本質的に処理が単純である。その理由は特に、天然水または廃水の連続的な流れは、これらの汚染物質のうちの１つ以上を除去するために、流れを別個の処理（複数可）のためにオフラインにする（それに関連する追加の設備投資及び運営費を要する）必要なく、本明細書に記載の工程（例えば、試薬の流れ中への試薬の経時的な注入により）によって処理できるからである。
【００５９】
更に本明細書に記載の工程は、１つ以上の前処理工程を必要とせずに実行されて、前記水中のＳｉ濃度を低減することができる。
【００６０】
種々の実施形態で、天然水または廃水は、層状複水酸化物のｉｎ  ｓｉｔｕ形成を容易にし、その安定性を強化する両方のために、８．０と１１の間のｐＨであり得る。特に、過剰に低いｐＨは、Ｍｇ、そうしてＡｌの部分溶解をもたらす場合があり、一方でｐＨ＞１１でもＡｌの部分溶解が生じる可能性がある。Ｍｇ及びＡｌの部分溶解はｉｎ  ｓｉｔｕ形成される層状複水酸化物の量を減少させるが、懸濁液中の不安定な反応性層状複水酸化物の固体の存在は、下流の沈殿または分離工程にも有害な影響を及ぼす。
【００６１】
天然水または廃水のｐＨは、水酸化ナトリウムまたは類似の水酸化物塩を添加することにより、ｐＨ＞８に、特に８〜１１の範囲に調整されることができる。実際、天然水または廃水のｐＨは、本質的に、または水酸化マグネシウム、水酸化マグネシウムの前駆体、可溶性アルミン酸化合物及び／またはアルミン酸イオンの前駆体の添加によって、８〜１１のｐＨ範囲にあり得る。にもかかわらず、いくつかの実施形態で、緩衝剤を、８〜１１の範囲のｐＨを維持するために天然水または廃水（固体、溶液または懸濁液として）に加えることができる。好適なｐＨ緩衝剤には、天然水または廃水を８〜１１の範囲のｐＨに維持できる、１つ以上の水溶性化合物が含まれる。例示のｐＨ緩衝剤としては、重炭酸塩／炭酸塩緩衝剤（例えば、重炭酸ナトリウム及び炭酸ナトリウムの混合物）が挙げられるが、これらに限定されない。
【００６２】
これらの炭酸塩緩衝剤は、層状複水酸化物鉱物の最適なｐＨを維持して、ｉｎ  ｓｉｔｕ形成するだけでなく、溶解したＣａを除去して、それにより天然水または廃水を更に軟化させる、本明細書に記載の工程の追加機能も有する。
【００６３】
したがって、重炭酸塩／炭酸塩緩衝剤の使用の予想外の組み合わせの利点は、層状複水酸化物のｉｎ  ｓｉｔｕ形成及び沈殿に加えて、炭酸カルシウムのｉｎ  ｓｉｔｕ沈殿のため、溶液中のカルシウムイオンの低減（すなわち、水の硬度の更なる低減）があるということである。更に、処理した水中の浮遊物質（層状複水酸化物及び炭酸カルシウム）の濃度は増加し、結果として増大した下流の全体的な沈殿、及び同時に向上した溶質回収をもたらす。
【００６４】
天然水または廃水が、溶液中に他の二価もしくは三価の金属カチオン及び／または種々の多原子アニオンを含むことができ、そのいくつかは、層状複水酸化物がｉｎ  ｓｉｔｕ形成されるので、層状複水酸化物の格子に更に偶然取り込まれ得る、または層間アニオンとして取り込まれ得るスケール形成（例えば、Ｆｅ及びＭｎ）であることは理解されるであろう。あるいは、天然水または廃水中に存在する鉄及びマンガン水酸化物または酸化物は、層状複水酸化物のｉｎ  ｓｉｔｕ形成の間、層状複水酸化物の粒子または層状複水酸化物のコロイド／粒子凝集体中での吸着または物理的エントレインメントによって、そこから除去されることができる。更に、天然水または廃水中のシリカ以外の他の粒子またはコロイド種は、層状複水酸化物粒子の核生成部位及び／または架橋結合点を含むことができる。
【００６５】
更に、いくつかの有機汚染物質（例えば、パー及びポリフルオロアルキル物質（ＰＦＡＳ））及び関連成分（例えば、パーフルオロオクタンスルホン酸（ＰＦＯＳ）及びパーフルオロオクタン酸（ＰＦＯＡ））も、本明細書に記載の工程を用いて廃水から除去されることができる。それは、このような有機汚染物質がｉｎ  ｓｉｔｕ形成した層状複水酸化物に対する強い親和性を有するからであり、特にＰＦＡＳは層状複水酸化物が生じるｐＨ範囲でアニオンだからである。ＰＦＡＳが除去され得る方法のうちのいくつかは、層状複水酸化物形成の基材として使用されるときの水酸化マグネシウム粒子への静電結合、層間アニオンとして層状複水酸化物の中間層内への取り込み、層状複水酸化物粒子の縁への付着または結合を含むが、これらに限定されない。あるいは、ＰＦＡＳ及び関連成分は、水処理工程の一部として添加され得る、ドデシル硫酸ナトリウム（ＳＤＳ）などの他の有機化合物と結合できる。中間層へのＳＤＳの取り込みは、層状複水酸化物形成の間、層状複水酸化物の中間層に、ＰＦＡＳ及び関連成分のインターカレーションを容易にすることができる。
【００６６】
上述の説明にもかかわらず、本明細書に記載の工程は、水の硬度に直接寄与するもしくは汚染物質とみなされる、または分離するのが望ましいと思われる、二価の金属カチオン濃度を低減させる任意の１つ以上の後続の工程を更に含むことができる。
【００６７】
天然水または廃水がＳｒ2+、Ｂａ2+及び／またはＲａ2+を含む実施形態で、１つの後続の工程は、過マンガン酸塩を前記処理した水に加えて、その後還元剤を添加して、１つ以上のマンガン含有酸化物／水酸化物化合物を生成して、過剰な過マンガン酸塩を還元することを含む。過マンガン酸塩は、可溶性過マンガン酸塩（例えば、過マンガン酸カリウム）の形で最も好都合に添加される。いくつかの溶液組成物で、ｉｎ  ｓｉｔｕ生成した層状複水酸化物中へ層間アニオンとしての過マンガン酸塩の取り込みがあり得ることは理解されるであろう。
【００６８】
還元剤は、過マンガン酸塩を１つ以上のマンガン含有酸化物／水酸化物化合物、特に硬マンガン鉱及び二酸化マンガンに還元することができる、任意の化合物でもよい。好適な還元剤は、過酸化水素、特に過酸化マグネシウムまたは過酸化カルシウム中の過酸化塩、アスコルビン酸及び／またはアスコルビン酸塩を含むが、これらに限定されない。過酸化水素などの還元剤が、直接天然水または廃水に添加されることができる、または天然水または廃水と過酸化マグネシウムの反応によってｉｎ  ｓｉｔｕ形成され得ることは理解されるであろう。
【００６９】
過剰な過酸化水素が水と過酸化塩の反応から生成される場合、過マンガン酸塩の濃度に関係なく、ｉｎ  ｓｉｔｕ発生する過酸化水素は、天然水または廃水中に存在する他の無機及び／または有機化合物の酸化剤として都合よく機能して、生物学的または化学的酸素消費量を低減することができる。
【００７０】
前記処理した水のｐＨを８〜１１の範囲に維持するために利用される重炭酸塩／炭酸塩緩衝剤に加えて、前記工程は、過剰な炭酸塩を、前記処理された水にまたは過マンガン酸塩及び還元剤で処理した水に引き続いて添加して、炭酸カルシウムの固体として溶解したカルシウムを除去することを更に含むことができる。過剰な炭酸塩は、固体としてまたはアルカリ炭酸塩（例えば、炭酸ナトリウム、炭酸カリウムまたは炭酸リチウム）溶液として都合よく添加され得る。
【００７１】
前記工程は、前の水処理工程から、層状複水酸化物、及び所望により１つ以上の固体（例えば、炭酸カルシウム、ならびに１つ以上のマンガン含有酸化物／水酸化物化合物、特に硬マンガン鉱及び二酸化マンガン）を分離することを更に含むことができる。
【００７２】
層状複水酸化物を形成するために必要な他の試薬の添加、またはそのために必要なものに追加する他の試薬の添加は、本明細書に記載の水処理工程に顕著な利点を提供する。それは、それらが目的の標的イオンの沈殿及び除去に関与するからだけでなく、それらが、溶液から固体の共沈、そしてより有効な沈殿、したがって分離を補助するからである。特に水酸化マグネシウム及び層状複水酸化物の密度は、それぞれ約２．３ｇ／ｃｍ3及び２．０ｇ／ｃｍ3である。いうまでもなく、それらが比較的高密度だとすると、水酸化マグネシウムとｉｎ  ｓｉｔｕ形成した層状複水酸化物の組み合わせは、本明細書に記載の工程に従って処理される天然水または廃水からの粒子及びコロイドの沈殿の増大を容易にする。
【００７３】
層状複水酸化物、及び所望により１つ以上の固体を分離することは、機械的及び／または化学的手段によって達成され得る。例えば、機械的分離技術の好適な例は、接線分離、濾過、加圧浮上、遠心分離、または浄化もしくは重力分離を含むが、これらに限定されない。
【００７４】
好適な化学的手段の例としては、凝集剤及び／または凝固剤を前記水処理の流れに添加することが挙げられるが、これらに限定されない。これらに限定されないが、ポリグルタミン酸、ガンマポリグルタミン酸、カラゲナン、卵白タンパク質、カチオン変性デンプン及び雲母を含む、天然または変性天然材料に由来する凝集剤はすべて、単独及び組み合わせの両方で、所望により合成凝集剤と組み合わせて、本明細書に記載の方法で層状複水酸化物の凝集及び沈殿に効果的だった。
【００７５】
本明細書に記載の工程は、バッチモード、連続バッチモードまたは揚水（連続）モードで実行できる。水酸化マグネシウム（または、水酸化マグネシウムの前駆体）、可溶性アルミン酸化合物（または、アルミン酸塩の前駆体）及び緩衝剤は、互いに対して順次、または別個の供給流として同時に、天然水または廃水に添加され得る。
【００７６】
１つの特定の実施形態では、水酸化マグネシウム（または、水酸化マグネシウムの前駆体）は可溶性アルミン酸化合物（または、アルミン酸塩の前駆体）の前に天然水または廃水に添加されて、その後、可溶性アルミン酸化合物（または、アルミン酸塩の前駆体）が緩衝アルカリ性溶液中に提供されない場合、緩衝剤の溶液が続く。水酸化マグネシウム（または、水酸化マグネシウムの前駆体）、可溶性アルミン酸化合物（または、アルミン酸塩の前駆体）及びｐＨ緩衝剤は、本明細書で「層状複水酸化物試薬」としてひとまとめに称されてもよい。この一連の添加により、ｐＨ＞８に増大させる前に、層状複水酸化物のｉｎ  ｓｉｔｕ形成に適しているマグネシウム含有及びアルミニウム含有成分が溶液中にすでに存在するのを確実にする。いくつかの実施形態では、ｐＨ緩衝剤は、必要であれば続いて添加され得る。
【００７７】
バッチまたは連続バッチモードで、層状複ハイドロオキシ試薬のうちの１つ以上は、層状複水酸化物のｉｎ  ｓｉｔｕ形成に適切な溶質組成を維持するように、連続的にまたは断続的に天然水または廃水に添加され得る。層状複水酸化物、及び所望により炭酸カルシウムまたは１つ以上のマンガン含有酸化物／水酸化物化合物のうちの一方または両方が浄化装置内でｉｎ  ｓｉｔｕ形成される一方で、層状複水酸化物試薬の経時的な（または、同時の）添加は、固まった層状複水酸化物の沈殿及び除去を提供するように構成される浄化装置または類似の装置内の連続バッチモードでも生じ得る。
【００７８】
揚水モードで、層状複水酸化物試薬は、天然水または廃水の液体の流れに順次添加され得る。パイプ内混合が層状複水酸化物試薬の均一な分散を達成するには不十分である場合、バッフル、タンクまたはボルテックスミキサーは、好ましくは次の層状複水酸化物試薬を添加する前に、有効な混合を確実にするために使用できる。層状複水酸化物のｉｎ  ｓｉｔｕ形成のための層状複水酸化物試薬の十分な滞留時間、及び固体（例えば、マンガン含有酸化物／水酸化物化合物（特に、硬マンガン鉱及び二酸化マンガン）及び／または炭酸カルシウム）の形成がある他の次の工程は、当業者に十分理解されているいくつかの従来技術によっても容易になり得る。このような従来技術は、（静的または撹拌反応器に）より多くのパイプを加えることによって天然水及び廃水の行程長さを増加させること、流量を低下させること、オーバフロー容器の量を増大させること、または必要に応じて他の手段を含むが、これらに限定されない。
【００７９】
更なる実施形態にて、２つ以上の並列な流れが水処理工程を最適化するように選択されるシーケンスにその後組み込まれたとき、天然水または廃水の２つ以上の並列の流れは、層状複水酸化物のｉｎ  ｓｉｔｕ形成に十分な量の１つ以上の層状複水酸化物試薬によって増大されることができる。
【００８０】
本明細書に記載の工程は、Ｍｇ及びＣａの低減を介して軟化する有効な方法をもたらす様々な結合様式によって、スケール形成イオン、特にＭｇ及びシリカを同時に除去する層状複水酸化物のｉｎ  ｓｉｔｕ形成を提供する。シリカ除去は、層状複水酸化物のｉｎ  ｓｉｔｕ形成を介して達成されることができ、そこで、４つの別々の反応メカニズムが関与して、試薬の経時的な添加後に決められた順番で生じる。具体的には、
１）Ｍｇ（ＯＨ）2または水酸化マグネシウムの前駆体の添加後、シリカのコロイド状、ポリマー型またはモノマー型形態の表面複合体の形成、
２）可溶性アルミン酸化合物またはアルミン酸塩の前駆体の添加後、層間アニオンとして層状複水酸化物の次の取り込み、または層状複水酸化物による凝集／フロキュレーションを介したその後の除去、
３）水酸化ナトリウムの添加後、添加試薬及び／または廃水中のＭｇ2+及びＣａ2+カチオンからの層状複水酸化物の自己集合、ならびに水酸化マグネシウム粒子上のエピタキシャル成長。層状複水酸化物の自己集合の間、ポリマー型及びモノマー型シリカは、層間アニオンとして、及び層状複水酸化物粒子の縁の配位子錯体の形成を介して組み込まれることもできる。
４）核形成を介したコロイド状シリカ及びアルミノケイ酸塩成分の除去及び／またはｉｎ  ｓｉｔｕ形成した層状複水酸化物粒子または凝集体内の共沈。
【００８１】
都合のよいことに、層状複水酸化物内へのマグネシウム及びカルシウムの取り込みは、廃水の全硬度の最終的な低減をもたらす、溶液から直接生じ得る。全硬度の最終的な低減をもたらす、種々の形状のシリカ、ならびにマグネシウム及びカルシウムの除去の複合効果は、既存の技術（特に、低シリカ及び硬度が、低減した付着物及び相当な作業の向上につながる逆浸透などの膜分離技術のようなもの）上に大きな利点をもたらす。
【００８２】
有利に、ｉｎ  ｓｉｔｕ形成した層状複水酸化物が特に短期的に、通常数時間から数日間の反応性であり、再利用されて、多くの場合添加した少しのまたは最小限に追加された試薬により、新規な廃水の流れ中に含有される汚染物質と混合されて、吸着またはイオン交換工程を介して前記汚染物質を更に除去できることもわかった。この工程の重要性は、それがｉｎ  ｓｉｔｕ形成される層状複水酸化物の生産的な二次的または複数の使用を可能にするということであり、したがって、添加した試薬の価値を最大化して、その最初のｉｎ  ｓｉｔｕ形成を容易にする。
【００８３】
そのうえ、前記工程は、過マンガン酸塩の還元工程による他のアルカリ土類、粒子及びコロイド状物質、ならびに天然有機物質及び有機汚染物質も除去でき、天然水及び廃水の処理工程を更に単純化する。
【００８４】
更に、汚染された水の処理で、主にシリカ除去及び硬度低減に関して、有利にも層状複水酸化物のｉｎ  ｓｉｔｕ形成が、無機−有機複合体の形成を介して、洗剤、油及び石油炭化水素またはそれらの混合物を含む有機汚染物質の除去を容易にし得る点に注意された。
【００８５】
したがって、前記プロセスで必要とされる工程の低減した数は、従来の方法と比較して、従来の水処理装置及び追加の処理工程の多くの項目が、複雑な汚染物質の混合物をしばしば処理するために必要でない可能性があることを意味する。したがって、いうまでもなく、本明細書に記載の工程は、天然水または廃水の処理のための非常に簡易な幅広い領域の処理工程を提供する。
【００８６】
層状複水酸化物の合成、それらの添加の順序及び上述の一連の補完的な反応、ならびに特に層状複水酸化物のｉｎ  ｓｉｔｕ形成のための前駆体／開始材料の正確な選択から生じる、同時に成り立つ利点は、同じ問題に対処するために使用する既存の（廃）水処理方法上の相当な運用を強化するものとして機能する。
【００８７】
多数の変形及び／または修正は、本開示の広い一般的な範囲から逸脱することなく、上述した実施形態になされ得ることが当業者によって理解されるであろう。したがって、本実施形態はあらゆる点で例示であり、限定するものとみなされるべきではない。
【国際調査報告】
2020533163.tif 000002
2020533163.tif 000003
2020533163.tif 000004