水稳性颗粒和片剂
技术领域
本发明涉及水稳性颗粒、水稳性片剂、它们的形成方法以及它们的使用方法。
背景技术
使用离子交换剂，有机和无机的，例如结晶分子筛沸石，以从水溶液中除去某些金属在本领域是众所周知陈旧的，并且专利和技术文献含有这样的技术的许多实例。尽管分子筛通常对于除去某些污染物是有效的，但是在本领域中仍然需要形成用于水和气体净化的替代的、成本有效的手段。
发明内容
本公开的某些实施方案的目的是提供水稳性颗粒和/或水稳性片剂，它们特别可以适用于水系统，包括但不限于，用于补救、处理和/或纯化和/或生产饮用水，用于工业用水，用于反渗透供给水的预处理和抛光步骤，用于三级处理，用于重金属污染物(例如重金属离子)和放射性核素污染物的去除。在一些实施方案中，水稳性颗粒和/或水稳性片剂可进一步包含润滑剂。
本发明的某些实施方案的目的是提供一种通过碾压形成水稳性颗粒的方法和/或通过压片形成水稳性片剂的方法。在一些实施方案中，用于形成水稳性颗粒和/或水稳性片剂的方法不包括加热步骤和/或不包括掺入粘合剂。因此，本文公开了通过高压压实生产的水稳性、无粘合剂的矿物颗粒和片剂。
本公开的某些实施方案的目的是提供一种用于处理被重金属阳离子、重金属阴离子及其混合物污染的水的方法。
术语“氧化物”是指在其化学式中含有至少一个氧原子和一个其它元素的任何化合物。术语“金属氧化物”是指含有至少一个金属原子和至少一个氧原子的任何化合物。所述金属原子可以但不限于选自由以下组成的组：Ca、Mg、Al、Fe、Mn、Ti、Si、Cu、Ce、Zr、Y、Sn及其混合物。
术语“氢氧化物”是指包含通过共价键保持在一起的至少一个氧和氢原子(OH-)的任何化合物。术语“金属氢氧化物”是指含有至少一个金属原子和通过共价键保持在一起的至少一个氧和氢原子(OH-)的任何化合物。金属原子可以但不限于选自由以下组成的组：Ca、Mg、Al、Fe、Mn、Ti、Si、Cu、Ce、Zr、Y及其混合物。
在涉及片剂的实施方案中，术语“水稳性”是指在经受湿润条件之后在侧压测试中保持其强度的约70％或更高、约75％或更高、约80％或更高、约85％或更高、约90％或更高、约95％或更高、约96％或更高、约97％或更高、约98％或更高、或约99％或更高的片剂。侧压测试是用于在固定板和移动板之间压碎片剂的力的峰值的测量。在涉及颗粒和片剂的实施方案中，该术语是指在静态水和/或搅动水中进行的崩解测试中，约30％或更少、约25％或更少、约20％或更少、约15％或更少、约10％或更少、约5％或更少、约3％或更少、或约1％或更少、或约0.5％或更少的颗粒或片剂崩解。可根据以下程序测量崩解度：将预定尺寸范围内的颗粒预称重并将它们的质量记录为W1。随后，将颗粒放入静态水和/或搅动水中24小时。24小时后，将润湿的颗粒在烘箱中在60℃下干燥过夜。此后，基于预定尺寸范围来筛分干燥的颗粒并称重。将干燥的颗粒的质量记录为W2。最后，根据以下公式计算崩解百分比：(W1–W2)/W1*100％。
在本申请中关于片剂所使用的术语“干强度”是指片剂在浸泡在水中之前的抗压强度。
在本申请中关于片剂所使用的术语“湿强度”是指片剂浸泡在水中并且在浸泡之后干燥之后的抗压强度。
术语“抗压强度”是指材料忍受压缩力的能力。本文公开的片剂的抗压强度通过上文详细描述的侧压测试来测量。
如在本申请中使用的术语“再循环”可以被理解为使颗粒样品运行经过该程序至少第二次(即，第二次通过)，并且在一些实施方案中使颗粒样品随后运行通过数次。第二次和/或后续通过可以各自独立地通过相同的机器(例如相同的碾压机和/或相同的压片机)或通过不同的机器(例如，串联连接的不同机器)。
附图说明
当结合附图考虑以下详细描述时，本公开的上述和其他特征、它们的性质和各种优点将变得清楚，其中：
图1描述了总结根据本文公开的实施方案制备的水稳性颗粒在静态水和搅动水中的崩解结果的图表。
图2描绘了总结在使铅污染的去离子水运行通过包含根据实施方案的颗粒的吸附剂床之后获得的各种流出物样品中的铅含量的图表。
图3描绘了总结在使铅污染的去离子水运行通过包含根据美国专利号9,744,518制备的颗粒的吸附剂床之后获得的各种流出物样品中的铅含量的图表。
具体实施方案
在一些实施方案中，本公开涉及包含水稳性颗粒的组合物。在一些实施方案中，本公开涉及包含水稳性片剂的组合物。本文公开的组合物可以进一步包含润滑剂和/或可以不含粘合剂。
在一些实施方案中，本公开涉及一种方法，该方法包括通过碾压形成水稳性颗粒。在一些实施方案中，本公开涉及形成水稳性片剂的方法。本文公开的组合物可以通过碾压和/或通过例如在压片中使用的挤压力来形成。在一些实施方案中，本文公开的组合物可以在不经受热的情况下制备。
在一些实施方案中，本公开涉及用本文公开的组合物处理污染水的方法。例如，一种用于从水流中除去重金属污染物的方法，包括使水流与经碾压和研磨的水稳性颗粒接触和/或与压制的水稳性片剂接触。
形成水稳性颗粒和/或水稳性片剂的方法
在一些实施方案中，本公开涉及形成水稳性颗粒的方法，使得在静态水或搅动水中进行的崩解测试中，约30％或更少的颗粒崩解。该方法可以包括将粉末供给到在第一压实力下的碾压机中，以形成成型物。所述成型物可取决于碾压机中使用的辊。例如，该成型物可以是薄片、条带、坯块、它们的混合中的一种或多种，以及任何其他合适的成型物。该方法可进一步包括使该成型物通过研磨机以形成颗粒。
该方法可进一步包括使颗粒通过锯齿状筛分器以除尘。在锯齿状筛分器中，一系列板可呈一定角度地安装在垂直塔中。颗粒可以从塔的顶部添加，穿过板并且可以在底部收集。空气可以受控的速率从塔的底部吹出，使得颗粒中的细粉可以被空气去除。在其它实施方案中，该方法可进一步包括洗涤以除去在颗粒形成过程中形成的细粉。形成的颗粒可以是无粘合剂的和水稳性的。
在一些实施方案中，本公开涉及一种方法，该方法包括以第一力挤压粉末以形成片剂。所形成的片剂可以是无粘合剂和水稳性的，使得在静态水或搅动水中进行的崩解测试中，约0％或更少的片剂崩解。
形成水稳性颗粒和/或水稳性片剂的方法可进一步包括将粉末与润滑剂共混。所述润滑剂可以选自固体润滑剂、液体润滑剂和它们的混合物。示例性润滑剂可包括石墨、石蜡、烃油、多元醇(例如，环氧乙烷、环氧丙烷和其共聚物)、硅油、全氟化油、脂肪酯、脂肪醇、硬脂酸镁及其混合物。
在某些实施方案中，可就在将粉末供给到碾压机以形成水稳性颗粒之前或者就在挤压粉末以形成水稳性片剂之前将润滑剂与粉末共混。在其它实施方案中，在粉末形成之前，润滑剂可以与用于形成粉末的金属氧化物、金属氢氧化物、金属硅酸盐、沸石或它们的混合物共混。例如，液体或固体润滑剂可以与感兴趣的金属氧化物或金属氢氧化物化合物例如硅酸钛共混以形成混合物。该混合物可以是固体或液体。混合物随后可经历进一步加工以形成粉末，所述粉末可适当地供给至碾压机中以形成水稳性颗粒，或用于挤压(例如压片)以形成水稳性片剂。混合物的进一步加工可包括但不限于喷雾干燥液体混合物以形成喷雾干燥的粉末，该粉末可适当地供给到碾压机或压片机中。
根据水稳性颗粒和/或片剂的最终用途应用，可以使用任何润滑剂。例如，如果水稳性颗粒或片剂用于处理饮用水以消除饮用水污染物，则润滑剂可能必须是美国国家科学基金会(NSF)批准用于饮用水应用的。在利用碾压的实施方案中，就在供给到碾压机之前将润滑剂与粉末共混的情况下，可以使用固体润滑剂。例如，固体润滑剂可以选自以下组：石墨、硬脂酸盐例如钙(Ca)和镁(Mg)的硬脂酸盐、聚四氟乙烯(PTFE)及其混合物。在一些实施方案中，可以使用选自以下组的液体润滑剂：基础油、合成油、来自生物源的油例如植物油、水性润滑剂例如聚乙二醇、及其混合物。在一些实施方案中，液体润滑剂可与感兴趣的金属氧化物或金属氢氧化物化合物共混以形成混合物，使得混合物可在碾压和/或压片和/或挤压步骤之前经历进一步的加工。在其他实施方案中，液体润滑剂可以就在被供给到碾压和/或压片和/或挤压步骤之前立即与感兴趣的金属氧化物或金属氢氧化物化合物共混。
用于形成水稳性颗粒和/或水稳性片剂的方法可进一步包括将指定尺寸范围的水稳性颗粒和/或片剂与细粉或过大颗粒/片剂中的一种或多种分离。指定尺寸范围可包括水稳性颗粒和/或片剂的尺寸下限和尺寸上限。“细粉”可以包括低于指定尺寸范围的下限的颗粒和/或片剂。“过大颗粒/片剂”可包括高于尺寸上限的颗粒和/或片剂。
例如，水稳性颗粒的指定尺寸范围可以为约50μm、100μm、约200μm、约300μm、约400μm、约500μm、或约600μm至约700μm、约800μm、约900μm、约1mm、约1.1mm、约1.2mm、约1.3mm、约1.4mm、或约1.5mm。水稳性片剂的指定尺寸范围可以为约0.5mm、约1mm、约1.1mm、约1.2mm、约1.3mm、约1.4mm、约1.5mm、约1.6mm、约1.7mm、约1.8mm、约1.9mm、约2mm、约2.5mm、约3mm、约3.5mm、约4mm、或约4.5mm至约5mm、约5.5mm、约6mm、约6.5mm、约7mm、约7.5mm、约8mm、约8.5mm、约9mm、约9.5mm、约1cm、约2cm、或约3cm。
在一些实施方案中，将与指定尺寸范围的水稳性颗粒和/或片剂分离的细粉或过大颗粒/片剂再循环。在一些实施方案中，分离的细粉或过大颗粒被丢弃。在其它实施方案中，分离的细粉或过大颗粒用于与感兴趣的指定尺寸范围的水稳性颗粒和/或片剂的应用不同的应用。
在其中细粉或过大颗粒/片剂被再循环的一些实施方案中，再循环步骤可包括将细粉或过大颗粒供给到在第二压实力下的相同的碾压机或另一个碾压机中，以形成再循环成型物。再循环步骤可包括使再循环成型物通过研磨机或碾磨机以形成水稳性的再循环颗粒。再循环步骤可包括使再循环颗粒通过锯齿状筛分器用于除尘和/或通过洗涤步骤以减少粘附到再循环颗粒的细粉的量。再循环成型物可以与离开初始碾压步骤的成型物相同或不同。例如，该再循环成型物可以是薄片、条带、坯块、它们的混合中的一种或多种，以及任何其他合适的成型物。
在其它实施方案中，再循环步骤可包括使过大颗粒/片剂通过研磨机或碾磨机以将过大颗粒的尺寸减小到感兴趣的指定尺寸范围内，从而形成水稳性的再循环颗粒。研磨步骤可以用包括以下的步骤取代：使再循环颗粒通过锯齿状筛分器用于除尘和/或通过洗涤步骤以减少粘附到再循环颗粒的细粉的量。
在其中细粉和/或过大颗粒/片剂被再循环的其它实施方案中，再循环步骤可包括使细粉和过大颗粒/片剂通过研磨机或碾磨机，以将研磨颗粒中的一个或多个送回到在第二力下的相同的碾压机和/或压片机中或供给到在第二力下的另一个碾压机和/或压片机中以形成水稳定性的再循环片剂。
在初始碾压和/或初始压片(挤压)期间施加在粉末上的第一压实力和/或挤压力和/或在细粉和过大颗粒再循环通过碾压机和/或通过压片机时施加在细粉和过大颗粒上的第二压实力和/或挤压力可相同或不同。在一些实施方案中，第一压实力和/或挤压力和第二压实力和/或挤压力是相同的。在其他实施方案中，第一压实力和/或挤压力大于第二压实力和/或挤压力。在又一些实施方案中，第一压实力和/或挤压力小于第二压实力和/或挤压力。第一和/或第二压实力可以为约20kN、约25kN、约30kN、约35kN、约40kN、约45kN、约50kN、约55kN、约60kN、约65kN、约70kN、约75kN、或约80kN至约85kN、约90kN、约95kN、约100kN、约110kN、约120kN、约130kN、约140kN、约150kN、约160kN、约170kN、约180kN、约190kN、或约200kN、约210kN、约220kN、约230kN、约240kN、约250kN、约260kN、约270kN、约280kN、约290kN、或约300kN。第一和/或第二挤压力可以为约3kN、约5kN、约10kN、约15kN、约20kN、或约25kN至约30kN、约35kN、约40kN、约45kN、约50kN、约55kN、约60kN、约65kN、约70kN、约75kN、约80kN、约85kN、约90kN、约95kN、或约100kN。
碾压、压片和碾磨可各自在几毫秒至几秒的持续时间内发生(例如，约1毫秒至约10秒)。
在再循环之前形成的指定尺寸范围的水稳性片剂和/或颗粒可具有与在再循环之后形成的水稳性片剂和/或颗粒类似的尺寸和外观。
在一些实施方案中，颗粒和/或片剂可在崩解测试中在静态水和/或搅动水中进行测试。例如，在一些实施方案中，在静态水中进行的崩解测试中，约30％或更少、约25％或更少、约20％或更少、约15％或更少、约10％或更少、约5％或更少、约3％或更少、或约1％或更少、或约0.5％或更少的所得颗粒和/片剂崩解。在一些实施方案中，在搅动水中进行的崩解测试中，约30％或更少、约25％或更少、约20％或更少、约15％或更少、约10％或更少、约5％或更少、约3％或更少、或约1％或更少、或约0.5％或更少的所得颗粒和/片剂崩解。在以下实施例中描述示例性崩解测试。
在一些实施方案中，水稳性片剂可在经受湿润条件之后保持其干强度的约70％或更大、约75％或更大、约80％或更大、约85％或更大、约90％或更大、或约95％或更大。
本文公开的水稳性颗粒和/或片剂可在不施加热和/或不掺入粘合剂的情况下制备。
此外，根据本文公开的任何方法制备的水稳性颗粒和/或片剂可适用于处理被重金属阳离子、重金属阴离子或它们的混合物中的一种或多种所污染的水。
水稳性颗粒和水稳性片剂
在一些实施方案中，本公开涉及一种包含经碾压和研磨的、任选经除尘的颗粒的组合物，其中所述颗粒基本上不含粘合剂。
在其他实施方案中，本公开涉及包含压制片剂的组合物，其中所述片剂基本上不含粘合剂。
“基本上不含粘合剂”是指具有约10％或更少、约9％或更少、约8％或更少、约7％或更少、约6％或更少、约5％或更少、约4％或更少、约3％或更少、约2％或更少、约1％或更少、约0.9％或更少、约0.8％或更少、约0.7％或更少、约0.6％或更少、约0.5％或更少、约0.4％或更少、约0.3％或更少、约0.2％或更少、或约0.1％或更少粘合剂的颗粒。
根据本文公开制备的颗粒和片剂可以由粉末形成。所述粉末可以是无定形的或结晶的。用于形成水稳性颗粒和/或片剂的粉末可包括金属氧化物、金属氢氧化物、金属硅酸盐、沸石及其混合物。在一些实施方案中，粉末可包括硅酸钛(例如，Ti∶Si比率为2∶1至0.5∶1的硅酸钛)。在一些实施方案中，可以选择硅酸钛，因为在竞争性离子(例如Ca和Mg离子)的存在下，重金属离子在钛硅酸盐颗粒上的吸附不会由于水硬度而受到影响，如美国专利号5,053,139和美国专利号9,744,518所公开的。粉末原料可以例如通过沉淀/洗涤和喷雾干燥，转鼓干燥，粉碎和碾磨等来生产。可以将喷雾干燥的颗粒进一步粉碎。粉末可以刚好是来自颗粒筛选过程的细粉，并且可以任选被粉碎。粉末原料的平均粒径可以为10μm至100μm。
在一些实施方案中，颗粒和/片剂可进一步包括润滑剂。润滑剂可以包括但不限于矿物润滑剂、合成润滑剂、植物润滑剂、动物润滑剂、脂肪酯和脂肪醇。矿物润滑剂包括但不限于流体润滑剂(油)，例如石蜡油、烃油、环烷油、全氟化油和芳族油；半流体润滑剂(油脂)；和固体润滑剂，例如石墨、二硫化钼、氮化硼、二硫化钨、PTFE和硬脂酸盐(例如Ca和Mg的硬脂酸盐)。合成润滑剂包括但不限于聚α烯烃(PAO)、聚乙二醇(PAG)、酯油和硅酮。植物润滑剂可基于大豆、玉米、蓖麻、芥花籽、棉籽、菜籽油等。动物润滑剂可以由动物脂肪例如硬脂和软脂制成。
压制片剂可具有为其干强度的约70％或更高、约75％或更高、约80％或更高、约85％或更高、约90％或更高、约95％或更高、约96％或更高、约97％或更高、约98％或更高、或约99％或更高的湿强度。
在一些实施方案中，可以对本文公开的组合物进行崩解测试。例如，在静态水和/或搅动水中进行的崩解测试中，仅约30％或更少、约25％或更少、约20％或更少、约15％或更少、约10％或更少、约5％或更少、约3％或更少、或约1％或更少、或约0.5％或更少的经碾压和研磨的颗粒和/或压制的片剂可能崩解。在以下实施例中描述示例性崩解测试。
在一些实施方案中，本公开可以涉及形成组合物的方法，或涉及组合物本身，其中所述组合物包含经碾压和研磨的颗粒，其中所述颗粒主要由硅酸钛组成并且基本上不含粘合剂，并且其中在静态水和/或搅动水中进行的崩解测试中，约30％或更少、约20％或更少、约15％或更少、约10％或更少、约5％或更少、约3％或更少、约1％或更少、或约0.5％或更少的颗粒崩解。在某些实施方案中，颗粒可以基本上由硅酸钛和润滑剂组成，并且仍然可以基本上不含粘合剂。
在某些实施方案中，本发明可涉及形成组合物的方法，或涉及组合物本身，其中所述组合物包含压制的水稳性片剂，其中所述片剂基本上由硅酸钛组成并且基本上不含粘合剂，并且其中该片剂具有的湿强度为其干强度的约70％或更高、约75％或更高、约80％或更高、约85％或更高、约90％或更高、约95％或更高、约96％或更高、约97％或更高、约98％或更高、或约99％或更高。在某些实施方案中，该片剂可以基本上由硅酸钛和润滑剂组成，并且仍然可以基本上不含粘合剂。
提出以下实施例以帮助理解本发明，并且当然不应解释为具体限制本文描述和要求保护的本发明。本发明的这些变型，包括现在已知或以后开发的所有等同物的替换将在本领域技术人员熟知的范围内，以及配方上的改变或实验设计上的微小改变都应被认为落入本文所包含的本发明的范围内。
实施例
实施例1：压片和抗压强度测试
将硅酸钛(TS)片剂由TS粉末(d50为33μm)形成。将四个TS片剂在搅拌速度为50转/分钟(RPM)的搅动水中放置24小时。将另外的四个TS片剂在静态水中放置24小时。24小时后，将新片剂(即未浸入水中的干片剂)的抗压强度与以下物品的抗压强度进行比较：(i)浸入搅动水中24小时并在60℃的烤箱中干燥过夜的片剂；和(ii)在静态水中浸泡24小时并在60℃的烤箱中干燥过夜的片剂。结果总结在下表1中。
表1：抗压强度比较
如表1所示，湿TS片剂至少保持其干抗压强度的70％，无论该片剂是浸在静态水中还是在搅动水中。
实施例2：通过碾压形成颗粒
使用下面详述的程序来形成两批硅酸钛(TS)颗粒。
1.将5000g的硅酸钛粉末与100g的石墨共混。
2.碾压机设置–20规格的刮板间隙，压力传感器4-5kN，制粒机上1.25mm筛网，无真空。
3.将共混材料倒入进料斗中。
4.打开真空并开始取样。
5.对于第一批料，以35kN、45kN、55kN、65kN、75kN和85kN的压缩力运行并采取样品。始终使用85kN的压缩力制备第二批料。
6.将在第一批料中产生的细粉和过大颗粒再循环用于以85kN的第二压缩力进行第二次通过碾压机。
7.将在第二批料中产生的细粉和过大颗粒再循环用于第二次通过在85kN的第二压缩力下的碾压机。
8.将指定尺寸范围内的颗粒与细粉和过大颗粒分离。
收集在以45kN的压缩力运行碾压机之后离开碾压机的第一批料条带的样品。还收集在以85kN的压缩力运行碾压机之后离开碾压机的第一批料条带的样品。以更高的压缩力运行碾压导致更坚固的条带和更少的细粉。
收集单次通过碾压机后离开碾压机的第一批料条带的样品。还收集了第二次通过碾压机之后离开辊压机的第一批料再循环条带的样品。使细粉和过大颗粒再循环并使它们再次通过碾压机导致更坚固的条带和更少的细粉。
再循环后，从第一批料中取回多个样品。每个样品对应于指定尺寸范围内的颗粒。第一样品含有尺寸为约300μm或更小的颗粒。第二样品含有尺寸为约300μm至约500μm的颗粒。第三样品含有尺寸为约500μm至约840μm的颗粒。第四样品含有尺寸为约840μm至约1.18mm的颗粒。第五样品含有尺寸为约1.18mm和更高的颗粒。下表2描述了每个粒径范围所占的百分比。
表2：粒径分布–实施例1-5
再循环之前，从第二批料中取回多个样品。每个样品对应于指定尺寸范围内的颗粒。第一样品含有尺寸为约300μm或更小的颗粒。第二样品含有尺寸为约300μm至约500μm的颗粒。第三样品含有尺寸为约500μm至约840μm的颗粒。第四样品含有尺寸为约840μm至约1.18mm的颗粒。第五样品含有尺寸为约1.18mm和更大的颗粒。下表3描述了每个粒径范围所占的百分比。表3进一步比较了使第二批料再循环之前和之后每个粒径范围所占的百分比。表3证实了使颗粒再循环并再次通过碾压机减少了细粉的量。
表3：粒径分布
实施例3：水稳性颗粒–崩解测试
将在实施例2中形成的具有约500μm至约840μm和840μm至1.18mm尺寸的水稳性颗粒在搅拌速度为50转/分钟(RPM)的搅动水中放置24小时并且在静态水中放置24小时。图1示出了将浸泡前的干颗粒的重量与浸泡后的干颗粒的重量进行比较的图表。重量百分比差异总结在下表4中。
表4：水稳性颗粒–静态水中的崩解测试总结–图1
下表5比较了浸泡前干颗粒的重量与浸泡在搅动水中24小时后的干颗粒的重量。表5还总结了浸泡在搅动水中之前和之后的颗粒的重量百分比差异。
表5：水稳性颗粒–搅动水中的崩解测试总结
如表4和表5所示，即使浸泡在静态水和/或搅动水中24小时之后，根据本文公开的实施方案制备的颗粒仍保持其完整性。表4和表5中显示的数据是基于没有除尘步骤(使用锯齿状筛分器)的方法。
实施例4：水稳性颗粒–除尘测试
还要指出的是，在浸泡后的干燥的样品中(即，浸泡之后的在指定尺寸范围下限以下的干燥的样品)所鉴定的细粉不是水稳性颗粒崩解的结果。据信细粉粘附在较大的水稳性颗粒上，并且当将较大的水稳性颗粒浸泡在水中时被释放。据信，可以通过预浸泡较大的水稳性颗粒而除去细粉，使得在随后暴露于水时，不再释放细粉。据信，可以利用用锯齿状筛分器的除尘步骤和/或洗涤步骤除去细粉。实际上，在除尘之前将样品浸泡在水中产生浑浊的水。相对比，在包括在锯齿状筛分器中除去粘附在水稳性颗粒上的细粉的除尘步骤后浸泡样品得到更清澈的水。因此，可以通过除去细粉(例如，通过除尘)来降低崩解水平。在一些实施方案中，在静态水或搅动水中进行的崩解测试中，相比于在没有除尘的情况下崩解的颗粒或片剂的百分比，较低百分比的经除尘的颗粒或经除尘的片剂崩解。
实施例5：本发明颗粒相对US 9,744,518的颗粒的性能
采取来自通过本发明制备的约50kg批料的50g颗粒，即，使用喷雾干燥的粉末作为进料并且通过用2％石墨润滑剂的碾压和研磨方法进行加工，并用水洗涤，置于动态吸附测试柱中。柱尺寸为直径1.45cm，并且吸收剂床的高度为约8cm。使含1200ppm铅(硝酸铅溶解度)的去离子水以30ml/min的流速通过柱，每500ml收集一次流出物样品。测试样品的残留铅浓度。6000ml的总体积流过该柱。下表6中总结的和图2所示的数据表明，在2000mL的铅污染的水流过吸附剂床(即流过本发明的颗粒)之后，首先检测到了突破性进展(即流出水中存在铅)。进一步，在约4500mL的污染水流过吸附剂床之后，在流出物中出现200ppm的铅。
将本发明颗粒的性能与根据美国专利号9,744,518(以下称为‘518专利)的教导制备的颗粒的性能进行了比较。将根据‘518专利制备的50g颗粒用于形成吸附剂床。按照上文对本发明颗粒的描述来测试‘518专利颗粒的性能。结果总结在下表6中，并在图3中进行了说明。数据表明，在1000mL的铅污染的水流过吸附剂床之后(即，流过吸收剂床之后，是利用本发明颗粒所看到体积的一半)，首先检测到突破性进展。此外，在约1500mL的污染水流过吸附剂床后(即，流过吸收剂床之后，是利用本发明颗粒看到所体积的三分之一)，流出水中出现了200ppm的铅。
因此，即使两种产品即本发明颗粒和′518专利的颗粒可具有相同的化学组成和形式(无定形硅酸钛)，本发明颗粒也表现出优异的性能。本发明颗粒的优越性能可归因于但不限于由于不同的制造方法而可获得的不同的颗粒形态。
实施例6：本发明颗粒的浊度测试
将10g颗粒放于100mL DI水中并用搅拌棒在低rpm设置(也称为柔和旋转)下搅拌5秒钟，在水中产生浑浊，从而测量颗粒的浊度。浊度为950NTU，悬浮颗粒重0.17g，对应于1.7％的崩解度。倒出水后，替换为新鲜的DI水，并搅拌5秒。重复此过程，下表7显示混浊或NTU值降低与悬浮固体的量降低一致。
表7：浊度结果
可以但不限于在以下编号的段落中描述本文公开的本发明。
1.一种方法，其包括：
将粉末供给到在第一压实力下的碾压机中，以形成成型物；和
使所述成型物通过研磨机以形成颗粒；
其中所形成的颗粒是水稳性的，使得在静态水或搅动水中进行的崩解测试中，约30％或更少的所述颗粒崩解。
2.一种方法，其包括：
以第一力挤压粉末以形成片剂，其中所形成的片剂是水稳性的，使得在静态水或搅动水中进行的崩解测试中约30％或更少的所述片剂崩解。
3.一种方法，其包括：
将粉末供给到在第一压实力下的碾压机中，以形成成型物；和
使所述成型物通过研磨机以形成颗粒；
其中所形成的颗粒包括硅酸钛并且是水稳性的。
4.根据1至3中任一项所述的方法，其进一步包括将所述粉末与润滑剂共混，所述润滑剂选自固体润滑剂、液体润滑剂及其混合物。
5.根据4所述的方法，其中所述润滑剂包括石墨、硬脂酸镁、石蜡、烃油、多元醇、硅油、全氟化油、脂肪酯、脂肪醇中的一种或多种。
6.根据1或2中任一项所述的方法，其中所述粉末包括金属氧化物、金属氢氧化物、金属硅酸盐、沸石及其混合物。
7.根据1或2中任一项所述的方法，其中所述粉末包括硅酸钛。
8.根据1或3中任一项所述的方法，其进一步包括将指定尺寸范围的水稳性颗粒与细粉或过大颗粒中的一种或多种分离。
9.根据1或3中任一项所述的方法，其中不超过50重量％的所述颗粒的尺寸为约50μm至约500μm。
10.根据2所述的方法，其进一步包括将指定尺寸范围的水稳性片剂与细粉或过大片剂中的一种或多种分离。
11.根据2所述的方法，其中所述水稳性片剂具有约0.5mm至约3cm的尺寸。
12.根据8所述的方法，其进一步包括使所述细粉或过大颗粒中的一种或多种再循环。
13.根据10所述的方法，其进一步包括使所述细粉或过大颗粒中的一种或多种再循环。
14.根据12所述的方法，其中所述再循环步骤包括：
将所述细粉或过大颗粒中的一种或多种供给到在第二压实力下的碾压机中，以形成再循环成型物；
使所述再循环成型物通过研磨机以形成再循环颗粒；
其中所述再循环颗粒是水稳性的。
15.根据13所述的方法，其中所述再循环步骤包括：
在研磨机或碾磨机中研磨所述细粉或过大片剂中的一种或多种以形成研磨颗粒，以及
以第二力挤压所述研磨颗粒以形成再循环片剂，其中所形成的再循环片剂是水稳性的。
16.根据14所述的方法，其中在再循环之前形成的并与所述一种或多种细粉或过大颗粒分离的水稳性颗粒具有与在再循环之后形成的再循环的水稳性颗粒类似的尺寸。
17.根据15所述的方法，其中在再循环之前形成的并与所述一种或多种细粉或过大片剂分离的水稳性片剂具有与在再循环之后形成的再循环片剂类似的尺寸。
18.根据1或3中任一项所述的方法，其进一步包括对所形成的颗粒进行除尘。
19.根据14所述的方法，其进一步包括对所述形成的再循环颗粒进行除尘。
20.根据1或3中任一项所述的方法，其中在搅动水或静态水中进行的崩解测试中，约20％或更少、约10％或更少、约5％或更少、约3％或更少、或约1％或更少的所述水稳性颗粒崩解。
21.根据2所述的方法，其中在搅动水或静态水中进行的崩解测试中，约20％或更少、约10％或更少、约5％或更少、约3％或更少、或约1％或更少的所述水稳性片剂崩解。
22.根据1或3中任一项所述的方法，其中所述第一压实力为约35kN至约300kN或约65kN至约300kN。
23.根据14所述的方法，其中所述第二压实力为约35kN至约300kN或约65kN至约300kN。
24.根据14所述的方法，其中所述第一压实力和所述第二压实力是相同的。
25.根据14所述的方法，其中所述第一压实力大于所述第二压实力。
26.根据14所述的方法，其中所述第一压实力小于所述第二压实力。
27.根据2所述的方法，其中所述第一力为约3kN至约100kN。
28.根据15所述的方法，其中所述第二力为约3kN至约100kN。
29.根据15所述的方法，其中所述第一力和所述第二力是相同的。
30.根据15所述的方法，其中所述第一力大于所述第二力。
31.根据15所述的方法，其中所述第一力小于所述第二力。
32.根据1或3中任一项所述的方法，其中所述水稳性颗粒适用于处理被重金属阳离子、重金属阴离子或其混合物中的一种或多种污染的水。
33.根据1或3中任一项所述的方法，其中所述水稳性颗粒在不施加热、不掺入粘合剂或其组合的情况下形成。
34.根据2所述的方法，其中所述水稳性片剂在不施加热、不掺入粘合剂或其组合的情况下形成。
35.根据2所述的方法，其中所述水稳性片剂在经受湿润条件之后保持其干强度的约70％或更大、约80％或更大、约85％或更大、约90％或更大、或约95％或更大。
36.一种用于从水流中除去重金属污染物的方法，其包括：
使所述水流与1或3所述的经碾压和研磨的水稳性颗粒接触。
37.一种方法，其包括：
通过碾压形成水稳性硅酸钛颗粒。
38.一种组合物，其包含：经碾压和研磨的颗粒，其中所述颗粒基本上不含粘合剂，且其中在静态水或搅动水中进行的崩解测试中，约30％或更少的所述颗粒崩解。
39.一种组合物，其包含：经碾压和研磨的硅酸钛颗粒，其中所述颗粒基本上不含粘合剂，且其中所述颗粒是水稳性的。
40.根据38至39中任一项所述的组合物，其中在搅动水或静态水中进行的崩解测试中，约20％或更少、约15％或更少、约10％或更少、约5％或更少、约3％或更少、或约1％或更少的所述颗粒崩解。
41.根据38至40中任一项所述的组合物，其进一步包含选自固体润滑剂、液体润滑剂及其混合物的润滑剂。
42.根据41所述的组合物，其中所述润滑剂包括石墨、硬脂酸镁、石蜡、烃油、多元醇、硅油、全氟化油、脂肪酯、脂肪醇中的一种或多种。
43.根据38所述组合物，其中所述颗粒包含硅酸钛。
44.一种组合物，其包括：压制的片剂，其中所述片剂是水稳性的，且其中在静态水或搅动水中进行的崩解测试中，约30％或更少的所述片剂崩解，且其中所述片剂具有为其干强度的约70％或更大的湿强度。
45.根据44所述的组合物，其中所述片剂具有为其干强度的约75％或更大、约80％或更大、约85％或更大、或约90％或更大的湿强度。
46.根据44至45中任一项所述的组合物，其进一步包含选自固体润滑剂、液体润滑剂及其混合物的润滑剂。
47.根据46所述的组合物，其中所述润滑剂包括石墨、硬脂酸镁、石蜡、烃油、多元醇、硅油、全氟化油、脂肪酯、脂肪醇中的一种或多种。
48.根据44-47中任一项所述的组合物，其中所述片剂包含硅酸钛。
49.根据44-48所述的组合物，其中在搅动水或静态水中进行的崩解测试中，约20％或更少、约10％或更少、约5％或更少、约3％或更少、或约1％或更少的所述片剂崩解。
50.一种组合物，其包含经碾压和研磨的颗粒，
其中所述颗粒基本上由硅酸钛组成，并且基本上不含粘合剂，且
其中在静态水或搅动水中进行的崩解测试中，约20％或更少的所述颗粒崩解。
51.一种组合物，其包含经碾压和研磨的颗粒，
其中所述颗粒基本上由硅酸钛、润滑剂组成，并且基本上不含粘合剂，且
其中在静态水或搅动水中进行的崩解测试中，约20％或更少的所述颗粒崩解。
52.一种组合物，其包括压制的片剂，
其中所述片剂基本上由硅酸钛组成，并且基本上不含粘合剂，且
其中所述片剂具有为其干强度的约70％或更大的湿强度。
53.一种组合物，其包括压制的片剂，
其中所述片剂基本上由硅酸钛、润滑剂组成，并且基本上不含粘合剂，且
其中所述片剂具有为其干强度的约70％或更大的湿强度。
54.一种方法，其包括：
通过碾压形成水稳性颗粒，
其中所述水稳性颗粒基本上由硅酸钛组成，并且基本上不含粘合剂，且
其中在静态水或搅动水中进行的崩解测试中，约20％或更少的所述颗粒崩解。
55.一种方法，其包括：
通过碾压形成水稳性颗粒，
其中所述水稳性颗粒基本上由硅酸钛、润滑剂组成，并且基本上不含粘合剂，且
其中在静态水或搅动水中进行的崩解测试中，约20％或更少的所述颗粒崩解。
56.一种方法，其包括：
形成压制的水稳性片剂，
其中所述水稳性片剂基本上由硅酸钛组成，并且基本上不含粘合剂，且
其中所述片剂具有为其干强度的约70％或更大的湿强度。
57.一种方法，其包括：
形成水稳性压制片剂，
其中所述片剂基本上由硅酸钛、润滑剂组成，并且基本上不含粘合剂，且
其中所述片剂具有为其干强度的约70％或更大的湿强度。
为了简化说明，本公开的方法的实施方案被描绘和描述为一系列动作。然而，根据本公开的动作可以以各种顺序发生和/或同时地发生，并且与本文未呈现和描述的其他动作一起发生。此外，并非所有示出的动作都是实现根据所公开的主题的方法所必需的。另外，本领域技术人员将理解和领会，这些方法可替代地经由状态图或事件被表示为一系列相互关联的状态。
在前面的描述中，阐述了许多具体细节，例如具体材料、尺寸、工艺参数等，以提供对本发明的透彻理解。在一个或多个实施方案中，特定特征、结构、材料或特性可以以任何合适的方式组合。词语“实施例”或“示例性”在本文中用于表示实例、例子或说明。本文中被描述为“实施例”或“示例性”的任何方面或设计不一定被解释为优于或胜过其他方面或设计。相反，词语“实施例”或“示例性”的使用旨在以具体的方式呈现概念。如在本申请中所使用的，术语“或”旨在表示包括性的“或”而不是排他性的“或”。即，除非另外指定或从上下文中清楚，否则“X包括A或B”旨在表示任何自然的包含性组合。即，如果X包括A；X包括B；或X包括A和B两者，则在任何前述情况下都满足“X包括A或B”。另外，在本申请和所附权利要求中使用的冠词“一”和“一种”通常应被解释为是指“一个或多个”，除非另外指定或根据上下文清楚地指向单数形式。贯穿本说明书对“实施方案”、“某些实施方案”或“一个实施方案”的引用是指结合实施方案描述的特定特征、结构或特性被包括在至少一个实施方案中。因此，短语“实施方案”、“某些实施方案”或“一个实施方案”在本说明书通篇的各个不同地方的出现不一定都指相同的实施方案。
当提及物理量时，术语“约”应被理解为包括在2％内并且包括2％的测量误差。例如，“约100℃”应当被理解为意指“100±1℃。
已经参考本发明的具体示例性实施方案描述了本发明。因此，说明书和附图被认为是说明性的而不是限制性的。除了本文所示出和描述的那些之外，本发明的各种修改对于本领域技术人员将变得显而易见，并且旨在落入所附权利要求的范围内。
