CN102762268A - 使用锆离子交换吸附剂的水净化筒 - Google Patents

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Abstract

描述了具有至少一个含有磷酸锆钠的层和至少一个含有酸式磷酸锆和碱性水合氧化锆的组合的层的筒。还描述了使用所述筒进行水净化的方法。

Description

使用锆离子交换吸附剂的水净化筒
技术领域
本申请根据35 U.S.C.§119(e)要求2009年12月7日提交的在先美国临时专利申请No.61/267,125的权益，其全部内容通过引用并入本文。
本发明涉及水净化。更特别地，本发明涉及在水净化中有用的离子交换材料且特别是锆离子交换材料。
背景技术
典型地，来自市政供水的水必须净化或处理，以将存在于所述水中的污染物水平降低到对于消费或其它人类用途而言可接受的水平。市政自来水中可能存在的污染物包括例如有毒的离子污染物、有机化合物、微生物、真菌、和/或藻类。所要求的水质标准取决于应用而变化且可由各种政府机构和贸易组织调控(regulate)。饮用水例如必须满足由美国环境保护署(EPA)颁布的国家二级饮用水规程(National Secondary Drinking Water Regulations)的要求。在血液透析中使用的水的水质必须满足由医疗器械促进协会(Association forthe Advancement of Medical Instrumentation)(AAMI)设立(且随后被美国国家标准学会(American National Standards Institute)[ANSI]批准)的标准(ANSI-AAMI水标准)。所述ANSI-AAMI水标准远远超出对于饮用水所要求的标准。这是因为，在透析过程中，大量的水几乎直接与病人的血液接触(通过仅透析器的薄的半透膜隔开)。因此，在透析中使用之前，除去典型地存在于自来水中的污染物是非常重要的。
吸附方法对于从水中除去污染物通常是理想的。吸附剂方法操作简单、基本上不需要启动时间且对进料组成的波动是宽容的。
锆离子交换树脂且特别是混合床离子交换树脂可提供用于对水进行去离子化(de-ionizing)和除去水中的有毒污染物的有用的吸附剂。锆离子交换吸附剂是安全且无毒的。锆树脂可除去内毒素(细菌)且细菌在锆离子交换树脂中不像它们在有机离子交换树脂中那样繁殖(proliferate)。所述锆离子交换树脂还不易受氯的攻击且是热稳定的，使得它们可用于处理甚至在高温下的水。锆离子交换树脂提供比常规的水净化系统(例如反渗透(RO)系统和有机离子交换树脂)经济和紧凑的水净化系统。锆离子交换树脂可有效地除去有毒的无机化学物质，特别是高浓度的有毒的无机化学物质。锆离子交换树脂可以紧凑的形式配置以用在一次性水处理装置中。
过去，含有Na+形式的ZrP(例Na+-ZrP)和Cl-形式的HZO(例如HZO-Cl-)的锆离子交换吸附剂不能被有效地使用，主要因为下列因素：
(i)ZrP和HZO的吸附能力(容量，capacity)和选择性受到由所述离子交换材料携带的抗衡离子的形式的影响。例如，当ZrP以Na+形式(Na+-ZrP)使用且HZO以Cl-形式(HZO-Cl-)使用时，由于通过如下的离子交换反应释放Na+和Cl-离子，水的去离子化是不可能的：
Na+-ZrP+M+(aq)→M+-ZrP+Na+(aq)      (反应I)
HZO-Cl-+An-(aq)→HZO-An-+Cl-(aq)    (反应II)
因此，在这种情况下ZrP和HZO的混合最多可产生水软化的效果。由于离子吸附的选择性，在这些材料中的抗衡离子的负载(loading)进一步降低了对于其它离子的能力且限制了它们的使用。例如HZO.Ac(其中Ac-=醋酸根离子)具有很少的对于氯和硝酸根的吸附能力，因为在亲和力次序中这些阴离子位于醋酸根的下面。
(ii)水的去离子化受可浸出的(leachable)来自ZrP的PO4 3–和来自HZO的Na+的影响；和
(iii)Na+-ZrP和HZO-Cl-的小粒度导致高的水流动阻力。
用于对水进行净化的锆离子交换吸附剂(其仅含有酸式磷酸锆(AZP)和碱性水合氧化锆(NaHZO)的混合物，且不含有其它锆离子交换树脂)也存在缺陷。在常规的混合床离子交换树脂中，通过过量的氢离子从AZP置换先前吸附的阳离子污染物(如Ca2+、K+、Mg2+)可为问题，这是由于所述污染物弱的亲和力，其可导致泄露问题。而且，具有强吸附亲和力的阳离子污染物在被AZP吸附后可相互置换。
因此，需要用于选择性的去离子化和从水中除去污染物的更有效的吸附剂。还需要这样的吸附剂：其能够除去目标污染物，而不造成在pH方面的显著变化或者由所述pH变化造成的在流入水的组成方面的显著变化。
发明内容
本发明的特点是提供避免上述缺点的一个或多个的用于对水进行净化的筒。
本发明的另一特点是提供可提供具有70ppm或更少的Na+含量的水的用于对水进行净化的筒。
本发明的另一特点是提供不释放Na+离子到水中的用于对水进行净化的改善的离子交换材料。
本发明的进一步特点是提供可提供具有约6-约7的pH的水的用于对水进行净化的筒。
本发明的一个另外的特点是提供包括无机离子交换树脂的用于对水进行净化的无毒的筒。
本发明的一个另外的特点是提供紧凑且经济的用于对水进行净化的筒。
本发明的另一特点涉及除去有机物和/或内毒素和/或氯和氯胺以满足ANSI-AAMI标准。
本发明的另外的优点将在后面的描述中被部分地阐明，且部分地将从所述描述明晰或者可从本发明的实践获悉。本发明的目标和优点通过在所附权利要求中特别指出的要素实现和获得。
为了实现上述目标且根据如本文中所体现和概括描述的本发明的目的，本发明提供如下筒，所述筒中具有：拥有磷酸锆钠(NaZrP)的第一层，和拥有酸式磷酸锆(AZP)和碱性水合氧化锆(NaHZO)的组合的第二层。可存在活性炭的一层或多层，例如在所述“第一层”之前。所述第二层可接在所述第一层之后。所述第一层和所述第二层可通过一个或多个隔离物例如滤纸隔开。NaZrP、AZP和/或NaHZO可为具有约25微米-约60微米的平均粒度的颗粒。
所述筒可包括AZP和NaHZO的组合且可作为均匀混合物存在，其中在所述筒中AZP和NaHZO作为层均匀地分布。
本发明还提供如下筒，在所述筒中包括AZP和NaHZO的组合，其中AZP对NaHZO的重量比可变化。
本发明进一步提供对水进行净化的方法，其包括使水通过所述筒。
本发明进一步提供净化市政用水、废水、井水、天然水或它们的任意组合的方法。
本发明提供能够用于对水进行净化以满足用于透析治疗的ANSI-AAMI水标准或者用于其它水净化标准的筒。
本发明提供制备用于透析的经净化的新鲜透析液的方法，其包括在进行透析之前使水通过所述筒。
将理解，前面的总体描述和下面的详细描述都仅是示例性的且不限制如所请求保护的本发明
附图说明
图1是根据多种实施方式的筒的示意图。
图2是根据多种实施方式的筒的示意图。
图3是筒的示意图。
图4A-4C是显示来自本发明的筒的流出物的纯度水平的表。
图5A-5C是显示来自本发明的筒的流出物的纯度水平的表。
图6A-6C是显示来自本发明的筒的流出物的纯度水平的表。
图7A-7C是显示来自本发明的筒的流出物的纯度水平的表。
图8A-8B是显示来自本发明的筒的流出物的纯度水平的表。
具体实施方式
本发明部分地涉及水净化筒或吸附剂筒或使用无机离子交换材料和/或吸附剂来净化例如液体的物质的筒。所述筒可与各种进料水一起使用以除去存在于水中的至少一部分、全部或基本上全部的污染物。所述筒可生产一致的(consistent)、高品质的供水以满足食品、饮料和/或卫生(health)行业的要求。经净化的水可例如用在烹饪、饮用、热的和冷的饮料的生产、酿造、洗涤和/或制冰中。根据本发明净化的水还可用在透析系统中，以及用于医学、药物、或者工业或居住家用相关的目的。
所述筒可为含有至少两层锆离子交换树脂的紧凑的柱。所述筒可净化来自供水(例如具有满足或甚至不满足在可允许的最大污染水平(MACL)下的EPA一级和二级饮用水标准的水质的市政供水)的水。
所述筒可用于对水进行净化以满足对用于透析液的净化水的ANSI-AAMI要求。本发明的筒可从市政供水中除去Na+和Cl-离子以满足用于透析液制备的ANSI-AAMI水质标准。所述筒可例如用于将水中的Na+含量降低到根据ANSI-AAMI要求的70ppm或更小(如65ppm-1ppm、50ppm-5ppm)。可将所述筒用于单一透析处理以避免细菌繁殖和/或可进一步除去内毒素以满足ANSI-AAMI标准。
所述筒可除去下列物质中的一种或多种的至少一部分：有毒的阳离子和阴离子、有机物、氯、氯胺、微生物、真菌、藻类、泥沙颗粒、和/或胶态物质。所述筒可从水中除去硬度金属、Ca2+、Mg2+、以及过多的K+和过多的Na+。所述筒可用于从市政用水中有效地除去其它有毒的无机污染物，例如铝、氟化物和硝酸盐，即使当这样的污染物以高水平存在时也是如此。对于这些杂质中的每一种，本发明可除去这些杂质和/或污染物的一些、几乎全部、或全部。
所述筒可包括锆离子交换树脂。所述筒可包括如下、或者基本上由如下组成或者由如下组成：具有磷酸锆钠(NaZrP)的第一层，和具有酸式磷酸锆(AZP)和碱性水合氧化锆(NaHZO)的组合或混合床的第二层。所述第一层可包括NaZrP，或者基本上由NaZrP组成，或者由NaZrP组成。所述第二层可包括AZP和NaHZO，或者基本上由AZP和NaHZO组成，或者由AZP和NaHZO组成。对本发明来说，磷酸锆钠或NaZrP指的是锆磷酸盐(ZrP)的Na+形式或者用NaOH滴定到约6.0-约7.4的pH、且优选约6.5-约7.0的pH的酸式ZrP。NaZrP可具有下列化学和物理性质：
组成：(H+)x(Na+)z(ZrO2)(OH-)y(PO4)1.8-2·n H2O，或
Na重量%：4-6；ZrO2重量%:34-37；磷酸根重量%:41-43；H2O:14-18重量%
离子交换式：[ZrO2(OH)y(PO4)2]2-·H+ xNa+ z
结构式：与下面的AZP相同，除了在式中用Na+代替一个、两个、三个、或更多个H+。
对于本发明的目的，酸式磷酸锆或AZP指的是锆磷酸盐的H+形式。AZP可具有下列化学和物理性质：
组成：(H+)x(ZrO2)(OH-)y(PO4)1.8-2.0·n H2O
离子交换式：[ZrO2(OH)y(PO4)2]2-·H+ x
结构式:
Figure BDA00001976586100061
其中对于H+的x是1.5-2.0，对于OH-的y为0.5-0，且对于H2O和对于结构式的n为1-4。x、y和n可为在这些范围内的任意小数，且可任选地高于或低于这些范围。所述AZP可具有例如约2-10mEq H+/g AZP、约4-8mEqH+/g AZP、或约5-7mEq H+/g AZP的氢离子含量。所述AZP可具有例如约0.5-5、或约1-3的在水(1g/100ml)中的pH，和例如0-5、或约0.5-1.5的在盐水(brine)(1g/100ml)中的pH。
对本发明来说，碱性水合氧化锆或NaHZO指的是水合氧化锆(ZrO(OH)2)的碱性形式，其中氧化锆是羟化的。NaHZO可具有下列化学和物理性质：
组成：Na+ xZrO2(OH-)y·n H2O
离子交换式：ZrO2·OH-
结构式：
Figure BDA00001976586100062
其中对于Na+的x是1，对于OH-的y为2-4且对于H2O的n为4-6，而且x、y和n可为在这些范围内的任意小数，且可任选地高于或低于这些范围。NaHZO可具有Na:ZrO2(摩尔比)在例如约0.5:1.5、约1:1或约1.5:0.5范围内的Na+含量，和/或具有在例如约3-12mEq OH-/10g NaHZO、约5-10mEq OH-/10g NaHZO、或约6-9mEq OH-/10g NaHZO范围内的氢氧根离子含量。所述NaHZO可具有例如约7-14、约9-12或约10-11的在水中(1g/100ml)的pH。
本发明部分地基于下面的机理：(1)通过NaZrP结合存在于水中的Ca2+、K+、Mg+、和/或有毒的痕量金属，作为交换释放Na+；(2)将在(1)中释放到水中的Na+结合到ZrP，作为交换释放H+；(3)将水中的阴离子污染物结合到NaHZO，作为交换释放OH-。(2)和(3)的反应或者在所述第二或“混合床”层处发生的离子交换相互作用可如以下显示的那样进行：
ZrP-H++Na+→ZrP-Na++H+
ZrO2-OH-+An-→ZrO2-An-+OH-
H++OH-→H2O
应当理解，如本文中使用的短语“基本上全部”或“几乎全部”可表示基于存在的污染物或杂质的总量的约例如90重量%-99.9重量%、95重量%-99重量%、96重量%-99.9重量%、55重量%-99.9重量%、60重量%-80重量%或65重量%-70重量%的量。
如下面更详细地描述的，所述筒的所述AZP和NaHZO的组合或所述混合床层可有效地且同时地从水中吸附阳离子和阴离子，作为交换释放出H+和OH+。相反，当单独使用H+形式的ZrP(即H+-ZrP)时，对水中的其它金属离子特别是Ca2+、Mg2+、K+和Na+的吸附能力大大降低。据信，这些金属离子无法容易地置换对于ZrP具有高亲和力的H+离子。而且，当单独使用酸式ZrP时，在与所述酸式ZrP床接触的水的pH低时H+离子不容易被其它金属置换。据信，随着水的pH更高，ZrP的吸附能力增加。ZrP对阳离子的亲和力次序可如下表示：
(NH4 +>H+>Cu2+，Ba2+，Pb2+，Ag+，Cd2+，Hg2+，Zn>Cr+3，Mn2+，Fe+2>Ca2+>Na+，Mg2+，K+)
类似地，当单独使用OH-形式的HZO(即HZO-OH-)时，对于水中的其它阴离子的吸附能力由于HZO对于OH-离子的高亲和力而大大降低。据信，由于所述离子交换反应，所述阴离子不能容易地置换OH-离子。而且，当单独使用碱性HZO时，在与所述碱性HZO床接触的水的pH高时OH-离子不容易被其它阴离子置换。据信，HZO的吸附能力随着所述材料更低的pH而增加。HZO对阴离子的亲和力次序可如下表示：
PO4 3->OH->铬酸根>F-，砷酸根，硒酸根，NO3 -，SO4 2->Cl-
本发明的筒可有效地使水去离子化。所述筒可包括具有如下的筒：包括Na+形式的ZrP的锆吸附剂层，接着是包括酸式磷酸锆(例如H+-ZrP)和碱性水合氧化锆(例如HZO-OH-)的共混混合物的单独的锆吸附剂层。所述Na+形式的ZrP可除去在进料水中除了Na+以外的所有阳离子。所述Na+形式的ZrP通过前面描述的离子交换反应(反应I)可除去例如Ca2+、Mg2+、K+、NH4 +和所有其它过渡和重金属离子。从该层释放的Na+然后通过在具有H+-ZrP和HZO-OH-的共混混合物的随后的层中的H+-ZrP除去。这是切实可行的，因为碱性HZO的OH-离子趋向于从H+-ZrP提取H+并促进与水中的Na+离子的离子交换。换句话说，因为碱性HZO使pH升高，促进了水中的Na+与ZrP中的H+的离子交换反应。所述反应可如下说明：
Figure BDA00001976586100081
H+-ZrP还可以此方式捕获来自在前的Na+-ZrP层中的其它金属离子的任何泄露。在前的Na+-ZrP层除去K+、Mg2+和Ca2+，因为H+-ZrP对于这些阳离子的亲和力是非常弱的。在没有Na+-ZrP层的情况下，K+、Mg2+和Ca2+可在含H+-ZrP的层中相互置换，造成所有这些金属的泄露，如前所述。
所述混合床层的OH-形式的碱性HZO可除去进料水中的阴离子。H+-ZrP的H+离子趋向于从HZO-OH-中提取OH-离子并促进与水中的阴离子的离子交换。换句话说，与HZO+OH-接触的水的pH通过H+-ZrP而降低。所述反应可如下说明：
Figure BDA00001976586100082
因此，在H+-ZrP和HZO-OH-共混时，因为与所述材料接触的水介质的pH在此时接近中性，同时吸附阳离子和阴离子两者的能力大大提高。用于使水去离子化或脱盐的混合床H+-ZP/HZO-OH-层的反应机理可通过下列表达式表示：
脱盐：
H+-ZrP/HZO-OH-+Na+(aq)+Cl-(aq)→Na+-ZrP/HZO-Cl-+H2O  (反应V)
去离子化：
H+-ZrP/HZO-OH-+M+(aq)+An-(aq)→M+-ZrP/HZO-An-+H2O(反应VI)
如以上反应V和VI中显示的，在混合床层中，由于所述层未负载有其它抗衡离子，因此不管离子选择性如何，阳离子和阴离子都可从水中同时除去，作为交换释放H+和OH-离子，H+和OH-离子结合产生水分子。得自ZrP和HZO在水中的处理和轻微离解的化学物质(例如，来自ZrP的磷酸根；来自HZO的Na+)也可被除去。例如得自ZrP的磷酸根和得自HZO的Na+也可从水中除去。磷酸根可被HZO所吸附，而钠被AZP且因为上面的反应III而除去。
可将H+-ZrP/HZO-OH-混合床层和Na+-ZrP层用于对于水进行处理或净化。H+-ZrP/HZO-OH-共混层和Na+-ZrP层在通常条件下是化学稳定的且不在水中离解而产生可检测水平的可溶性Zr。此外，H+-ZrP、HZO-OH-和Na+-ZrP提供很少的水流动阻力，因为这些化学物质的粒度可为45-90微米(或者低于或高于该范围的尺寸)。
具有H+-ZrP/HZO-OH-共混层和Na+-ZrP层的筒可高效地从水中除去有毒无机污染物。例如，所述筒可从水中除去有毒无机污染物的约85-100%、例如90-100%、92-100%、96-100%、98-100%、99-100%或99.8-100%重量，基于存在的有毒无机污染物的总量。所述筒可除去有毒的有机物、内毒素、氯和/或氯胺，从而允许所述筒产生满足用于透析的ANSI-AAMI标准(2007、2008或2009年标准)的水质。所述筒可净化市政用水且使所述水对于人类的消费和使用是安全的。所述筒可提供具有符合用于肾脏透析的ANSI-AAMI标准的水质的产品水(product water)。除非另有说明，所有的标准均恰当地为2007、2008和/或2009的标准(all standards are the ones in place as of 2007,2008,and/or 2009)。
如前面描述的，Ca2+、K+、Mg2+通过所述第一或含NaZrP层的除去防止这些金属在随后的含有AZP/NaHZO组合的第二层中的置换。从而，防止这些金属泄露到产品水中。此外，ZrP的H+形式(即，AZP)在单独作用(例如以筒中的单独的层单独作用)时的阳离子性的离子交换性质不容易释放H+来交换Na+或其它可存在于自来水中的阳离子。但是，当存在碱时，所述碱可用于从AZP中提取出H+离子，其然后被吸附的阳离子置换。因此，当与NaHZO共混(例如作为均匀的混合物)时，AZP的离子交换性质可受到影响。AZP例如释放H+来交换其它阳离子的能力提高。AZP和NaHZO的组合可有效地从自来水中吸附阳离子。不希望受任何理论的束缚，一个可能的原因可为：存在于NaHZO的OH-基团、以及它们与AZP中H+的相互作用可造成该改变的离子交换性质。
当受到酸性pH例如小于7的pH的作用时，对于PO4 2-、F-、SO4 2-和其它阴离子具有吸附能力的NaHZO的阴离子性的离子交换性质可改变。在酸存在下，NaHZO在水中可为碱性的，释放OH-离子，作为交换吸附其它阴离子。OH-离子的释放可从水中除去酸实体(CO2气体或H+离子)并帮助将产品水的pH保持在可接受范围内(如6.0-7.4的pH)。
AZP和NaHZO的组合可作为均匀混合物存在，其中在所述筒中，AZP和NaHZO均匀地分布或者彼此混合，例如作为一个或多个层。本发明还部分地涉及AZP和NaHZO的组合，其中AZP与NaHZO的重量比可变化。例如，通过调节(如降低或升高)NaHZO的比例，AZP和NaHZO的组合可进一步控制经净化的产品水的pH。
NaZrP可在所述筒中作为至少个一层存在。NaZrP可作为NaZrP颗粒存在于至少一个层中。NaZrP颗粒可单独地或者与本文中描述的其它材料组合地存在于至少一个层中。NaZrP颗粒可具有例如约25微米-约60微米的平均尺寸。
AZP和NaHZO的组合可作为至少一个层一起存在于所述筒中。所述筒可包括至少两个层和所述筒可包括至少一个另外的包括NaZrP的层。AZP和NaHZO的组合可作为具有例如约25微米-约60微米的平均尺寸的AZP颗粒和NaHZO颗粒存在于所述筒中。
NaZrP可通过使锆盐的水溶液与磷酸反应而制备或可使用固态Zr化合物与磷酸反应而制备。可使所述锆盐的水溶液和磷酸在安装有搅拌器的反应器容器中反应。可允许所述溶液在该反应容器中在室温下用适中的搅拌器速率反应。然后，在保持在相同速率下的搅拌的同时，沉淀物的淤浆可例如通过加入50% NaOH滴定到约6.0-7.4或约6.5-7.0的pH。在滴定之后，可允许所述材料再次放置30分钟而不搅拌。该反应形成淤浆，将所述淤浆过滤和洗涤，然后干燥例如到16-20重量%干燥损失(LOD)的水分水平。其它的LOD是可能的。产物可为具有5-150微米的粒度范围的自由流动粉末。NaZrP可包括，例如，具有约10-80微米、约25-60微米、约25-45微米、约30-60微米、约45-90微米、约70-100微米或约100-150微米的平均粒度的颗粒。使用溶胶-凝胶技术，可控制粒度。NaZrP可例如通过按照在U.S.专利No.7,566,432中描述的方法制备，其全部内容通过引用并入本文。
AZP可通过锆盐的水溶液和磷酸之间的反应制备，或可使用固态锆化合物与磷酸制备。所述反应形成凝胶状沉淀物，将其过滤和洗涤直到除去过量的磷酸，然后在烘箱中干燥例如到约12-18重量%干燥损失(LOD)的水分水平。其它的LOD是可能的。干燥后的最终产物可为细粉末或颗粒(granule)，例如具有不规则形状的。AZP可包括，例如，具有约5-100微米、约10-80微米、约25-60微米或约25-45微米的平均粒度的颗粒。平均粒度不限于这些范围且可为高于或低于这些范围的尺寸。使用溶胶-凝胶技术，可控制所述粒度。
AZP可例如通过按照在U.S.专利6,818,196中公开的方法制备，其全部内容通过引用并入本文。简要地，AZP可通过如下制备：将二氯氧化锆(ZOC)与苏打灰一起加热以形成碳酸锆钠，和用苛性钠处理所述碳酸锆钠以形成碱性水合氧化锆。然后对所述碱性水合氧化锆的含水淤浆进行加热同时加入磷酸；和收取酸式磷酸锆。还可用碱性试剂例如苛性钠滴定AZP的含水淤浆，直到达到期望的pH，例如约5-约7的pH。
替代地，AZP可通过如下制备：将碱式硫酸锆(BZS)和磷酸的含水混合物在足够的温度下(如180°F-190°F)加热足够的时间(如1-2小时)以形成酸式磷酸锆沉淀物。然后，可将所述溶液冷却并可将所述酸式磷酸锆过滤和洗涤以降低未反应的可浸出磷酸根的水平。可将AZP颗粒在例如约120°F-170°F下进一步干燥。所述AZP颗粒可具有小于2m2/g的BET表面积。作为实例，AZP可如在实施例1中描述的那样制备。
AZP可例如通过按照在美国专利申请公开2006/0140840中公开的方法制备，其全部内容通过引用并入本文并与本文提供的教导组合。简要地，AZP可通过如下方法制备：制备二氯氧化锆(ZOC)和有机化学添加剂在水中的溶液，然后用盐酸(HCl)滴定以完全溶解沉淀物。然后将该ZOC溶液加入到磷酸溶液中以产生AZP沉淀物的淤浆。然后将所述沉淀物过滤和洗涤。AZP颗粒可具有大于10m2/g的BET表面积。作为实例，AZP可如在实施例2中描述的那样制备。
碱性水合氧化锆可通过如下制备：使锆盐例如BZS或其在水中的溶液(例如，通过溶胶-凝胶方法)与碱金属(或碱金属化合物)在环境温度下反应，以形成NaHZO沉淀物。可将NaHZO颗粒过滤和洗涤直到完全除去锆盐的阴离子，然后优选地空气干燥，或在烘箱中在适度的温度(如60°F到小于90°F)下干燥到例如约25-30重量%LOD或更低的水分水平，以形成自由流动粉末。可实现其它的LOD，尽管用于实现更低的水分水平(即，<20重量%LOD)的更高的温度(如90°F-120°F)和/或长的干燥时间(如24-48小时)可将锆-羟键转化为锆-氧键并降低阴离子交换材料的吸附能力以及碱度。干燥温度指的是烘箱或干燥器中的标称温度。NaHZO可包括具有约10-100微米、约20-80微米、约25-60微米或约25-40微米的平均粒度的颗粒。所述平均粒度不限于这些范围且可为高于或低于这些范围的尺寸。NaHZO可具有小于2m2/g的BET表面积。作为实例，NaHZO可如在实施例3中描述的那样制备。
NaHZO可例如通过按照美国专利申请公开2006/0140840中公开的方法制备，其全部内容通过引用并入本文，并与本文提供的教导组合。简要地，该制备NaHZO的方法包括：将用浓HCl滴定的ZOC的水溶液加入到苛性钠的水溶液中。HCl的加入可防止在沉淀过程中过度的凝胶化以及促进颗粒的生长。NaHZO颗粒可具有大于10m2/g的BET表面积。作为实例，NaHZO可如在实施例4中描述的那样制备。
所述筒可含有粒状活性炭(GAC)。所述GAC可在所述筒中作为单独的层存在。所述筒可包括至少三个层、基本上由至少三个层组成、或者由至少三个层组成，其中所述筒的一个层可包括GAC，且剩余的两个层可包括离子交换树脂。例如，所述筒的一个层可包括GAC，另一个层可包括NaZrP，且剩下的层可包括AZP/NaHZO的组合。所述GAC对于结合并除去存在于水中的氯、氯胺、有机物、H2S、和/或微生物可为有用的。优选的是，将GAC层设置在存在于所述筒中的离子交换树脂之前，或者GAC层先于存在于所述筒中的离子交换树脂。而且，可将活性炭层设置在锆吸附剂之前使得从活性炭层浸出的有毒的痕量金属可被锆吸附剂除去。
所述筒可为在宽的温度范围内起作用的。所述筒可为在0°C-100°C、例如20°C-90°C、30°C-70°C或40°C-80°C的温度范围内起作用的。
在管状外壳(housing)或筒内的各种过滤介质段(section)或者吸附剂材料可与本发明的NaZrP、AZP和NaHZO一起使用。所述外壳或筒可例如包括一个或多个另外的离子交换段、一个或多个另外的GAC段。所述筒可包括过滤介质，例如一个或多个隔离物垫、滤垫或滤纸，以隔开所述筒的层和/或提供水的另外的过滤。所述外壳或筒可包括碳预滤器，例如碳垫，以除去水中的污浊、氯、氯胺、微生物、和/或其它颗粒，例如泥沙和/或胶态物质。所述碳垫可使所述筒更紧凑。但是应当理解，虽然可包括碳预滤器，但是碳预滤器不是所述筒中所必需的。
所述筒的外壳可由任意材料例如任何合适的不能渗透的聚合物材料和/或玻璃材料制成。所述外壳或筒可由聚碳酸酯制成。所述外壳或筒可具有任何合适的形状，例如，所述外壳或筒可为圆柱形的、矩形的或正方形的形状。
所述筒可配置为净化任意期望量的水。外壳或筒的尺寸、和/或在所述筒中的组分的量(其对于净化期望量的水是必要的)可容易地确定。例如，适合于净化10升水的筒可如下配置。所述筒可具有约6.0”的高度、约2”的内径、和约0.05”的厚度。所述筒可包括各种过滤介质段或层。所述筒的至少一个段或层可包括每筒约10-80g(例如约20g、30g、40g、50g、60g或70g)量的NaZrP。所述筒的至少一个段或层可包括AZP和NaHZO的组合，其中在含AZP/NaHZO的层中的AZP可以例如每筒约40-100g(例如50g、60g、70g、80g、90g或100g)的量使用。含AZP/NaHZO的层中的NaHZO可以例如每筒约70-130g(例如80g、90g、100g、110g或120g)的量使用。所述筒可包括至少一个具有粒状活性炭的段或层，所述活性炭的量为40-100g，例如50g、60g、70g、80g或90g。作为更具体的实例，5英寸直径的柱可含有约2,000g-2,500g的锆吸附剂材料，其可处理300-500加仑的水。例如，锆材料(NaZrP和AZP的组合量)与处理的水的比可为约2克-10克锆材料每加仑待处理的水。
AZP和NaHZO可以任意期望的重量比存在。NaHZO:AZP的重量比可为例如约0.2:0.8到约0.8:0.2、约0.5:0.5到约0.6:0.4、或约0.22:0.78到0.33:0.67。NaHZO:AZP的重量比可为例如0.4:0.6。AZP和NaHZO的各种重量比可提供具有任意期望的pH的混合物。AZP和NaHZO的混合物可具有例如约3-约9、约3-约7、约3.5-约4、约4-约5.5或约5.5-约6的pH。
NaZrP可为滴定到具有任意期望的pH(例如约5.5-约7.5、约6.0-约7.0或约6.5-约7.0的pH)的ZrP。优选地，将ZrP滴定到约6.0-约7.4或约6.5-约7.0的pH。
锆离子交换树脂是热稳定的且可用于处理甚至在高温下的水。所述筒可用于净化任何温度例如1°C-40°C或10°C-30°C或20°C-35°C的水。所述锆离子交换树脂可具有0.03-0.08ml/g中孔性水平(总孔体积)和/或关于ZP的1-30m2/g的BET表面积和HZO的20-100m2/g的BET表面积。锆离子交换树脂的中孔性可帮助减少进料水中的微生物、内毒素、氯、和/或氯胺。锆离子交换树脂可为至少部分或全部地抗细菌繁殖。
所述筒可用于净化具有任意污染水平的水。所述筒可除去有毒的无机化学物质，即使当所述污染物以高浓度存在时也是如此。所述筒可例如用于净化具有下表1中描述的特性的一种或多种或全部的水。两种或更多种特性的任意组合是可能的。提供的量是上限且所述筒可实现这些水平或者甚至更低的水平，例如比表1中显示的低10%、20%、30%、40%或50%的水平。
表1.进料水质的持久极限(endurance limit)和所测试的输送(delivery)
Figure BDA00001976586100141
一般而言，本发明的筒可实现在表3、5-7、8、22-23或图4-8中的任意一个或多个中所说明的特定纯度的一个或多个。
所述筒可含有NaZrP、AZP颗粒和NaHZO颗粒的一个或多个层或区(zone)，其中所述筒具有多个过滤介质段(或层)，其包括从第一末端(入口)开始且在第二末端(出口)结束的如下排列：NaZrP段，复合AZP/NaHZO段。如前面陈述的，所述筒可任选地含有活性炭段。
作为选择，除了如本文中所描述的NaZrP、AZP、NaHZO层之外，筒不具有任何其它含有锆和/或含锆组分的层。
用于水净化的筒可如例如在图1和图2中显示的那样配置。如图1中显示的，筒(1)可具有拥有入口(2)的第一末端，和拥有出口(4)的第二末端。虽然没有在图中显示，但所述入口可具有控制阀或压力调节器以控制进入到所述筒中的水的流动。所述第一末端可为与所述第二末端相反的或与所述第二末端相反。所述筒可具有含有NaZrP的第一层(含NaZrP的层)(6)，和含有AZP和NaHZO的组合的第二层(含NaHZO/AZP的层)(8)。第一层或含NaZrP的层(6)可设置为比第二层或含NaHZO/AZP的层(8)更接近入口(2)。所述第二层(8)可接在第一层(6)之后。所述第二层(8)可设置为比第一层(6)更接近出口(4)。所述含NaZrP的层(6)可除去有毒的重金属、氨、NH4 +、胺、K+、和/或硬度金属例如Ca2+和Mg2+。所述含AZP/NaHZO的层(8)中的AZP可除去水中的Na+，以及水中的微生物、真菌、和/或藻类。所述含AZP/NaHZO的层(8)中的NaHZO可除去水中的有毒阴离子，例如硫酸根、硝酸根、氟根、铬酸根、硒酸根、和/或砷酸根。
所述筒(1)可具有各种过滤介质段，例如，管状外壳或筒内的各种过滤介质段可与本发明的NaZrP、AZP、NaHZO、GAC一起使用。图2显示所述筒(1)中的过滤介质段的一种排列。如图2中所示，所述筒(1)可具有含有NaZrP的第一层(6)，和含有AZP和NaHZO的组合的第二层(8)，如以上对于图1所描述的。所述筒(1)可含有邻近入口(2)的碳垫(10)。所述碳垫(10)可除去水中的氯、氯胺、微生物、和/或其它颗粒，例如泥沙和/或胶态物质。所述碳垫(10)可为本领域中已知的任何合适的碳垫。GAC层(12)可接在碳垫(10)之后，或者设置为紧接在碳垫(10)之后。所述GAC(12)可除去氯、氯胺、有机物、H2S、和/或微生物。所述GAC(12)可邻近第一层或含NaZrP的层(6)设置。隔离物垫(14)可隔开所述GAC(12)和含NaZrP的层(6)。所述隔离物垫(14)可除去水的污浊。在所述第一层(6)和所述第二层(8)之间可设置滤纸(16)，以隔开所述第一层(6)和所述第二层(8)。在含AZP/NaHZO的层和出口(4)之间可设置滤垫(18)。所述滤垫(18)可防止颗粒的泄露、提供颗粒状材料的填充物支架(packing support)、和/或防止沟流(channeling)。
水净化方法可包括使水通过本发明的筒，如上面详细描述的。通过所述筒净化的水可具有约5.8-约7.5、例如约6.0-约7.4或约6.0-约7.0的pH。通过所述筒净化的水可具有低于70ppm或0ppm-约70ppm例如1ppm-60ppm或约15ppm-约50ppm的Na+含量。
用于水净化的筒可用于净化自来水、市政用水、市政饮用水、废水、井水、和/或天然水。废水理解为指的是任何由于人为影响而在品质方面受到不利影响的水。废水可包括由家庭住宅、商业地产、工业、和/或农业排放的液体废物且可涵盖宽范围的潜在污染物和浓聚物(concentration)。应当理解，所述天然水可为从任意天然来源获得的水，例如地表水、井水、沉淀水、和/或淡化海水。
使用所述筒，水可被处理以将污染物水平降低到可接受的水平。通过所述筒净化的水可满足对于饮用水或人类消费而提出的标准，例如由美国环境保护署(EPA)和食品和药物监督管理局(Food and Drug Administration)(FDA)所提出的标准。例如，通过所述筒净化的水可实现满足由EPA颁布且在2007、2008或2009年就绪(in place)的国家二级饮用水规程(National SecondaryDrinking Water Regulations)的要求的杂质水平。
通过所述筒净化的水可满足用于透析的ANSI-AAMI水标准。这样，所述筒可用于向血液透析机或透析系统提供水。用于透析的净化的新鲜透析液可通过如下制备：首先使待作为透析液基础物使用的自来水在进入透析器之前通过所述筒。存在于自来水中的污染物例如有毒的金属离子、非金属离子和氯在将所述水作为透析液基础物使用之前可通过所述筒除去(至可接受的限度)。所述透析器可与病人的血液是流体连通的。
本发明包括以任意顺序和/或任意组合的下列方面/实施方式/特征：
1.本发明涉及筒，其包括：
具有入口的第一末端；
与所述第一末端相反的第二末端，所述第二末端具有出口；
包括磷酸锆钠(NaZrP)的第一层；和
包括酸式磷酸锆(AZP)和碱性水合氧化锆(NaHZO)的组合的第二层；其中
所述第一层设置为比所述第二层更接近所述入口，且所述第二层接在所述第一层之后。
2.任意在前或随后实施方式/特征/方面的筒，其中：
a)所述第一层基本上由NaZrP组成；和
b)所述第二层基本上由AZP和NaHZO的组合组成。
3．任意在前或随后实施方式/特征/方面的筒，其中：
a)所述第一层由NaZrP组成;和
b)所述第二层由AZP和NaHZO的组合组成。
4.任意在前或随后实施方式/特征/方面的筒，其中所述第二层紧接在所述第一层之后。
5.任意在前或随后实施方式/特征/方面的筒，其中所述第一层和所述第二层通过滤纸隔开。
6．任意在前或随后实施方式/特征/方面的筒，其中NaZrP、AZP和NaHZO为具有约25微米-约60微米的平均粒度的颗粒。
7．任意在前或随后实施方式/特征/方面的筒，其中NaZrP、AZP和NaHZO为具有约25微米-约60微米的平均粒度的颗粒；其中，所述第一层包括约20g的NaZrP；且其中所述第二层包括约50gAZP和80gNaHZO。
8．任意在前或随后实施方式/特征/方面的筒，其中AZP和NaHZO的组合具有约3-约7的pH。
9．任意在前或随后实施方式/特征/方面的筒，其中AZP和NaHZO的组合具有约3.5-约4的pH。
10．任意在前或随后实施方式/特征/方面的筒，其中AZP和NaHZO的组合具有约5.5-约6的pH。
11．任意在前或随后实施方式/特征/方面的筒，其中AZP和NaHZO各自以产生约0.2:0.8-约0.8:0.2的NaHZO:AZP重量比的量组合存在。
12．任意在前或随后实施方式/特征/方面的筒，其中NaHZO:AZP重量比为约0.5:0.5-约0.6:0.4。
13．任意在前或随后实施方式/特征/方面的筒，其中NaHZO:AZP重量比为约0.4:0.6。
14．任意在前或随后实施方式/特征/方面的筒，其中NaHZO:AZP重量比为约0.22:0.78-约0.33:0.67。
15．任意在前或随后实施方式/特征/方面的筒，其中NaZrP具有约6.0-约7.4的pH。
16．任意在前或随后实施方式/特征/方面的筒，其中NaZrP具有约6.5-约7.0的pH.
17．任意在前或随后实施方式/特征/方面的筒，进一步包括粒状活性炭(GAC)。
18．任意在前或随后实施方式/特征/方面的筒，其中所述GAC在所述筒中作为层存在。
19．任意在前或随后实施方式/特征/方面的筒，其中GAC的层设置为比所述第一层更接近于所述入口，且在所述第一层前面。
20．任意在前或随后实施方式/特征/方面的筒，进一步包括隔离物垫，所述隔离物垫设置在所述GAC的层和所述第一层之间。
21．任意在前或随后实施方式/特征/方面的筒，进一步包括碳垫，所述碳垫设置为紧接在所述入口之后，且在所述第一层前面。
22．任意在前或随后实施方式/特征/方面的筒，进一步包括滤垫，所述滤垫设置为紧接在所述出口之前，且接在所述第二层之后。
23．任意在前或随后实施方式/特征/方面的筒，进一步包括碳垫、隔离物垫和/或滤垫。
24．任意在前或随后实施方式/特征/方面的筒，其中所述筒不包括碳垫。
25．水净化方法，包括使水通过任意在前或随后实施方式/特征/方面的筒。
26．任何在前或随后实施方式/特征/方面的方法，其中所述水是市政饮用水。
27．任何在前或随后实施方式/特征/方面的方法，其中所述水是废水。
28．任何在前或随后实施方式/特征/方面的方法，其中所述水是天然水。
29．任何在前或随后实施方式/特征/方面的方法，其中存在于所述水中的Ca2+、K+、Mg2+、有毒的痕量金属、或它们的任意组合通过所述第一层被基本上除去。
30．任何在前或随后实施方式/特征/方面的方法，其中存在于所述水中的有毒的阴离子污染物、Na+、或它们的任意组合通过所述第二层被基本上除去。
31．任何在前或随后实施方式/特征/方面的方法，其中在使所述水通过任意在前或随后实施方式/特征/方面的筒之后，所述水满足用于透析治疗的ANSI-AAMI水标准。
32．用于制备用于透析的净化的新鲜透析液的方法，包括在进行所述透析之前，使水通过任意在前或随后实施方式/特征/方面的筒。
33．任何在前或随后实施方式/特征/方面的方法，其中使用便携式透析系统进行所述透析。
本发明可包括如在句子和/或段落中阐述的上面和/或下面的这些各种特征或实施方式的任意组合。本文中公开的特征的任意组合被认为是本发明的一部分且对于能组合的特征不意在进行限制。
给出下列实施例以说明本发明的性质。但是，应当理解本发明不限于在这些实施例中阐明的特定条件或细节。
实施例
实施例1
使用本发明的筒处理约500加仑被污染的进料水。所述筒为约5"的直径和约12"的高度。所述筒的部件为如下顺序(作为层):
1．颗粒滤垫
2．1200克[H+-ZP:HZO-OH-](55:45重量比)
3．滤纸
4．500克[Na+-ZP]
5．碳垫
6．500克活性炭(Calgon)
7．碳垫
该被污染的进料水的规格提供在下表2中。产品(得到的)水质的规格提供在下表3中。水流速和压力降提供在下表4中。
表2.挑战试验-被污染的水质
  TDS   420ppm   银   100ppm
  pH   6.9   汞   100ppm
  硫酸根   120ppm   铅   500ppb
  硝酸根   20ppm   铬   500ppb
  氯根   60ppm   钡   600ppb
  氟根   2ppm   镉   100ppb
  砷酸根   1ppm   铜   4ppm
  钙   40ppm   铁(三价铁)   4ppm
  镁   20ppm   锰   700ppb
  钠  50ppm   锌   600ppb
表3.产品水质(在1升/分钟的流速下的500加仑寿命测试)
Figure BDA00001976586100201
表4.5"直径模型的压力降
  流速  压力降psi
  0.5L/min  12
  0.8L/min  18
  1.5L/min  26
实施例2
使用与实施例1中相同的筒部件，在单独污染物的挑战水平下处理约100加仑的不纯水。水流速为500ml/min。得到的经净化的水的规格在下表5-7中给出。
表5.产品水的纯度-阳离子
表6.产品水的纯度-阴离子
Figure BDA00001976586100212
表7.产品水的纯度-消毒剂
Figure BDA00001976586100213
Figure BDA00001976586100221
实施例3
使用除了混合H+-ZP:HZO-OH-的单层之外没有另外的锆离子交换树脂存在的筒，从水中除去有毒化学物质的效率。碳垫在所述层的下方和颗粒滤垫在上方。所述筒为约5”的直径且含有约2250克的H+-ZP:HZO-OH-(共混比为1：1重量)。在500ml/min的流速下，从污染的水中吸附有毒化学物质的水平在下表8中给出。在处理过程中水的电导率在下表9中给出。
表8.有毒化学物质的去除
Figure BDA00001976586100222
Figure BDA00001976586100231
表9.市政用水的处理过程中的电导率监测
(注意:OKC自来水的电导率：130微姆欧)
Figure BDA00001976586100232
实施例4
在该实验中，使用具有60g的H+-ZP:HZO-OH-单层混合床层而没有另外的锆离子交换树脂存在的筒(1"x 6-3/4")。碳垫在该单层的下方和颗粒滤垫在上方。流速为20ml/min。对该筒进行从约70加仑的污染的市政自来水中除去有毒金属的测试。该筒的柱规格在下表10中给出。所述筒含有约60克的H+-ZrP/HZO-OH-(1:1重量比)。所述水具有25°C的温度且含有在下表11中显示的添加污染物。该筒的吸附水平在下表12中给出。
表10.柱规格
Figure BDA00001976586100233
Figure BDA00001976586100241
表11.在20升25°C市政自来水的测试浴中的添加污染物
表12.结果-按比例增加到1500克锆吸附剂用于处理约70加仑水的吸附测 试结果
Figure BDA00001976586100243
实施例5
使用依次具有以下部件(作为层)的筒(5"x7")处理添加有污染物的来自俄克拉荷马州(Oklahoma City)的市政用水：
1.颗粒滤垫
2.1200克[H+-ZP:HZO-OH-](1:1重量比)
3.碳垫
4.500克活性炭(Calgon)
5.碳垫
柱规格提供在下表13中。
表13.柱规格
  5"ID模型
  H+-ZP:HZO-OH-(1:1)   1200克
  Calgon活性炭   500克
  碳垫   2
  颗粒滤垫   1
来自所述筒的流出物的纯度水平或者存在于所述流出物中的污染物的水平在图4和5中显示的表中给出。
实施例6
在1L/min的流速下使用与实施例5中相同的筒设计。锆筒的柱规格在下表16中给出。每10加仑进料水的污染物的水平在表17中给出。流出水中电导率变化在表18中给出。流出物的纯度水平或者存在于流出物中的污染物的水平在图6和7中的表中给出。
表16.柱规格
  5"ID模型
  H+-ZP:HZO-OH-(1:1)   1200克
  Calgon活性炭   500克
  碳垫   2
  颗粒滤垫   1
表17.进料水，每10加仑具有如下添加的污染物
  NaF   0.2克
  BaCl2   0.1克
  CaCl2   0.2克
  KCl   0.2克
  Pb(NO3)2   0.1克
  砷酸钠   0.1克
  待处理的水的量   70加仑
  水的流速   1L/min
  水的电导率   178微姆欧
表18.流出水的电导率变化
  进料水   180微姆欧
  初始流出物   2微姆欧
  5加仑   0.7微姆欧
  10加仑   0.5微姆欧
  20加仑   1微姆欧
  30加仑   2微姆欧
  40加仑   5微姆欧
  50加仑   8微姆欧
  60加仑   15微姆欧
  70加仑   30微姆欧
实施例7
如实施例3中那样使用筒(1"x11.2")(所述筒使用H+-ZP:HZO-OH-的100g单层)在约5°C的低温下测试来自俄克拉荷马州(Oklahoma City)的市政自来水中的无机污染物的除去效率。筒的柱规格在下表19中给出。每20ml水/min所添加的污染物在下表20中给出。对流出物的纯度或者存在于流出物中的污染物的水平的描述在图8的表中给出。
表19.柱规格
  1`"ID模型
  H+-ZP:HZO-OH-(1:1)   100克
  流速   20ml/min
表20.用于20升自来水测试浴的添加污染物
  Al  可溶的   500ppb
  F-  (NaF)   100ppm
  SO4 2-  (NaSO4)   200ppm
  Pb  (Pb(NO3)2)   10ppm
  NO3-  (NaNO3)   200ppm
  Ca/Mg  (CaCl2+MgCl2)   100ppm
  Cu  CuSO4   100ppm
  As  砷酸盐   10ppm
  Ba  BaCl2   100ppm
  Cd  CdCl2   100ppm
  Hg  (Hg(NO3)2)   10ppm
  Ag  (AgNO3)   10ppm
  Cr  (CrCl3)   100ppm
实施例8
对本发明的筒测试硬度金属的除去。所述筒的部件以下面的顺序存在(作为层)：
1.颗粒滤垫
2.1200克[H+-ZP:HZO-OH-](55:45重量比)
3.滤纸
4.500克[Na+-ZP]
5.碳垫
柱规格和测试条件在下表21中给出。测试的结果在下表22中给出。
表21.柱规格和测试条件
  H+-ZP:HZO-OH-(55:45)   1200克
  Na+-ZP(在前的层)   500克
  压力   30psi
  流速   850ml/min
表22.硬度金属的除去
Figure BDA00001976586100271
Figure BDA00001976586100281
实施例9
对本发明的筒测试在挑战水平下硬度金属(Ca2+)、普通的有毒阴离子(F-和硫酸根)和消毒剂的除去。所述筒的部件以下面的顺序存在(作为层)：
1.颗粒滤垫
2.130克[H+-ZP:HZO-OH-](50:80重量比)
3.滤纸
4.20克[Na+-ZP]
5.隔离物垫
6.50克活性炭(Calgon)
7.碳垫
将所述筒如图2中所显示的那样配置。在第一层(6)中的NaZrP的量为约20克重量。在混合床层(8)中的AZP和NaHZO的量为约50克:80克重量。在粒状活性炭的层(12)中的活性炭的量为约50克。锆筒的入口(2)为约2”的直径。测试的结果在下表23中给出。
表23
Figure BDA00001976586100282
Figure BDA00001976586100291
对于该测试，每当一升流出物时取样。在所述表中的复合物样品反映全部流出物样品(1-9)的混合物。通过Hack总氯检测试剂盒进行氯分析。使用LaMotte总硬度检测试剂盒进行Ca2+分析(作为CaCO3)。如可在表23中看到的，对于每一升样品，Ca2+、F-和SO4 2–在流出物中被完全除去且低于复合物中的检测极限。而且，将钠从未处理的浴中的45ppm降低到流出复合物中的35ppm。
申请人特别地将所有引用的参考文献的全部内容并入本公开内容。此外，当量、浓度或其它值或参数作为范围、优选范围、或上优选值和下优选值的列表给出时，其将理解为具体公开了由任何范围上限或优选值和任何范围下限或优选值的任意配对形成的所有范围，而不管这些范围是否单独公开。当本文中列举数值范围时，除非另有说明，所述范围旨在包括其端点和该范围内的所有整数和分数。本发明的范围不意图限于在定义范围时列举的特定值。
通过考虑本说明书和本文公开的本发明的实践，本发明的其它实施方式对于本领域技术人员是明显的。意图是，本说明书和实施例应被认为仅是示例性的，本发明的真实范围和精神通过所附权利要求和其等同物表明。

Claims (33)

1.筒，其包括
具有入口的第一末端；
与所述第一末端相反的第二末端，所述第二末端具有出口；
包括磷酸锆钠(NaZrP)的第一层；和
包括酸式磷酸锆(AZP)和碱性水合氧化锆(NaHZO)的组合的第二层；其中
所述第一层设置为与所述第二层更接近所述入口，且所述第二层接在所述第一层之后。
2.权利要求1的筒，其中：
a)所述第一层基本上由NaZrP组成；和
b)所述第二层基本上由AZP和NaHZO的组合组成。
3.权利要求1的筒，其中：
a)所述第一层由NaZrP组成；和
b)所述第二层由AZP和NaHZO的组合组成。
4.权利要求1的筒，其中所述第二层紧接在所述第一层之后。
5.权利要求1的筒，其中所述第一层和所述第二层通过滤纸隔开。
6.权利要求1的筒，其中NaZrP、AZP和NaHZO为具有约25微米-约60微米的平均粒度的颗粒。
7.权利要求1的筒，其中NaZrP、AZP和NaHZO为具有约25微米-约60微米的平均粒度的颗粒；其中，所述第一层包括约20g的NaZrP；且其中所述第二层包括约50g AZP和80g NaHZO。
8.权利要求1的筒，其中AZP和NaHZO的组合具有约3-约7的pH。
9.权利要求1的筒，其中AZP和NaHZO的组合具有约3.5-约4的pH。
10.权利要求1的筒，其中AZP和NaHZO的组合具有约5.5-约6的pH。
11.权利要求1的筒，其中AZP和NaHZO各自以产生约0.2:0.8-约0.8:0.2的NaHZO:AZP重量比的量组合存在。
12.权利要求1的筒，其中NaHZO:AZP重量比为约0.5:0.5-约0.6:0.4。
13.权利要求1的筒，其中NaHZO:AZP重量比为约0.4:0.6。
14.权利要求1的筒，其中NaHZO:AZP重量比为约0.22:0.78-约0.33:0.67。
15.权利要求1的筒，其中NaZrP具有约6.0-约7.4的pH。
16.权利要求1的筒，其中NaZrP具有约6.5-约7.0的pH.
17.权利要求1的筒，进一步包括粒状活性炭(GAC)。
18.权利要求17的筒，其中所述GAC在所述筒中作为层存在。
19.权利要求18的筒，其中将GAC的层设置为比所述第一层更接近于所述入口，且在所述第一层前面。
20.权利要求18的筒，进一步包括隔离物垫，所述隔离物垫设置在所述GAC的层和所述第一层之间。
21.权利要求1的筒，进一步包括碳垫，所述碳垫设置为紧接在所述入口之后，且在所述第一层前面。
22.权利要求1的筒，进一步包括滤垫，所述滤垫设置为紧接在所述出口之前，且接在所述第二层之后。
23.权利要求1的筒，进一步包括碳垫、隔离物垫和/或滤垫。
24.权利要求1的筒，其中所述筒不包括碳垫。
25.水净化方法，包括使水通过权利要求1的筒。
26.权利要求25的方法，其中所述水是市政饮用水。
27.权利要求25的方法，其中所述水是废水。
28.权利要求25的方法，其中所述水是天然水。
29.权利要求25的方法，其中存在于所述水中的Ca2+、K+、Mg2+、有毒的痕量金属、或它们的任意组合通过所述第一层被基本上除去。
30.权利要求25的方法，其中存在于所述水中的有毒的阴离子污染物、Na+、或它们的任意组合被所述第二层基本上除去。
31.权利要求25的方法，其中在使所述水通过权利要求1的筒之后，所述水满足用于透析治疗的ANSI-AAMI水标准。
32.用于制备用于透析的净化的新鲜透析液的方法，包括在进行所述透析之前，使水通过权利要求1的筒。
33.权利要求32的方法，其中使用便携式透析系统进行所述透析。
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