JP2014518538A - 水和化および水酸基を含む化学種の希土類元素の除去 - Google Patents

水和化および水酸基を含む化学種の希土類元素の除去 Download PDF

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Abstract

本開示は、一般に水性の液体媒体から、水酸化物、炭酸塩、水和物、またはオキシヒドロキシル基の形態の標的物質を除去するための方法および希土類元素含有添加物に関する。

Description

本発明は、水和化およびヒドロキシル基を含む化学種の希土類元素除去一般に関し、より詳細には、金属および半金属を収容している水和化および／またはヒドロキシル基を含む化学種の希土類元素除去に関する。
（関連出願の相互参照）
本出願は２０１２年１月２３日出願の、発明の名称が「水和および水酸基を含む化学種の希土類元素による除去」という名称の米国仮特許出願第１３／３５６，５８１号の一部継続出願であり、かつ以下の米国仮特許出願の利益を主張する。「希土類金属を使用して水を処理する方法および水取扱システム」という名称の、出願日が２０１１年４月１３日である第６１／４７４，９０２号、「還元／酸化および可溶性および不溶性の希土類元素を使用してオキシアニオンを取り除く方法および装置」という名称の、出願日が２０１１年４月１３日である第６１／４７５，１５５号、「希土類元素および／または希土類元素を含有する添加物を使用して流体流から標的物質を除去する方法」という名称の、出願日が２０１１年９月２７日である第６１／５３９，７８０号、「希土類金属を使用して水を処理する方法および水取扱システム」という名称の、出願日が２０１１年１０月３１日である第６１／５５３，８０９号、「酸素ハイドレート化された化学種を希土類元素を使用して水性ストリームから除去する方法」という名称の、出願日が２０１１年１０月１３日である第６１／５４６，８０３号、「水和されたヒドロキシ基を含む化学種からの希土類元素の除去」という名称の、出願日が２０１２年３月２２日である第６１／６１４，４２７号、「希土類金属を使用して水を処理する方法および水取扱システム」という名称の、出願日が２０１１年４月１８日である第６１／４７６，６６７号、出願日が２０１１年１０月３１日である第６１／５５３，８０９号、「希土類金属を使用して水を処理する方法および水取扱システム」という名称の、出願日が２０１１年１１月１１日である第６１／５５８，８８７号、「希土類金属を使用して水を処理する方法および水取扱システム」という名称の、出願日が２０１１年１１月２８日である第６１／５６４，１３２号、「リン含有材料の希土類元素による除去」という名称の、出願日が２０１２年３月２２日である第６１／６１４，４１８号、「リン含有材料の希土類元素による除去」という名称の、出願日が２０１２年３月２１日である第６１／６１３，８８３号、「非金属含有オキシアニオンの希土類元素を使用した水からの除去」という名称の、出願日が２０１２年３月２１日である第６１／６１３，８５７号、「プール、温水浴槽および温泉における希土類元素による汚染物質の除去」という名称の、出願日が２０１１年９月２３日である第６１／５３８，６３４号。なお、これらのそれぞれの全体が参照によって、本明細書に組み込まれる。
２０１１年９月２３日出願の、発明の名称が「スケールを除去すると共にスケール付着の傾向を低下させる水処理方法および水取扱システム」であり、代理人整理番号が第６０６２−８９−３号である、米国特許出願第１３／２４４，０９２号について相互参照がなされる。なお、その全体が参照によって、本明細書に組み込まれる。
２０１１年９月２３日出願の、発明の名称が「微粒子二酸化セリウムおよび原位置において、それを製造する方法および使用する方法」であり、代理人整理番号が第６０６２−８９−４号である、米国特許出願第１３／２４４，１１７号について相互参照がなされる。なお、その全体が参照によって、本明細書に組み込まれる。
２０１２年３月２日出願の、発明の名称が「希土類元素を使用した水から汚染物質の除去」という名称であり、代理人整理番号が第６０６２―８９―１号である、米国特許出願
第１３／４１０，０８１号について相互参照がなされる。なお、その全体が参照によって、本明細書に組み込まれる。
２０１２年１月２３日出願の、発明の名称が「リン含有物質の希土類元素による除去」という名称であり、かつ代理人整理番号が第６０６２―８９―５号である、米国特許出願番号１３／３５６，５７４について相互参照がなされる。なお、その全体が参照によって、本明細書に組み込まれる。
２０１２年３月２８日出願の、発明の名称が「希土類元素を使用する非含金属オキシアニオンの水からの除去」であり、代理人整理番号が第６０６２―８９―２号である、米国特許出願について相互参照がなされる。なお、その全体が参照によって、本明細書に組み込まれる。
２０１２年３月２８日出願の、発明の名称が「リン含有物質の希土類元素除去」であり、代理人整理番号が第６０６２−８９−５−ＣＩＰ号である、米国特許出願について相互参照がなされる。なお、その全体が参照によって、本明細書に組み込まれる。
真水資源が次第に不足するにつれて、水質は、急速に主要かつ世界的な懸念となりつつある。産業的および局所的な水資源からの汚染の高次化および真水帯水層への塩水の侵入に加えて、飲料水において、一般的には使用されている殺菌剤、特に（ＨＯＣｌ／ＯＣｌ−の形の）遊離塩素およびモノクロラミン（ＮＨ２Ｃｌ）は、金属および半金属と反応して可溶性の生成物を生じさせる。例えばモノクロラミンは、鉛と反応し、飲料水におけるより高い鉛レベルに導く可溶性の鉛（ＩＩ）生成物を生じさせると考えられている。
都市用、産業用およびレクリエーション用の水域から汚染物質を除去するために、様々な技術が使用されてきた。そのような技術の例には、アルミナおよび活性炭などの高表面積物質上への吸着、陰イオン交換樹脂によるイオン交換、同時沈殿および電気透析が含まれる。しかしながら、汚染物質を除去するための大部分の技術は、問題となる汚染物質を除去することの難しさ、より詳しくは金属および非金属の汚染物質化学種を除去することの難しさによって、妨げられる。
これらのおよび他のニーズは、この開示の様々な実施形態および構成により対処される。本開示は、希土類元素を含む組成物を使用して金属および半金属の標的物質を含む、様々な汚染物質を除去することに向けられている。
一実施形態において、組成物は以下の化学式を有し、
上記式中、０≦Ｘ≦８であり、ＭＳは以下のうちの１つであり、
Ｍ（Ｈ２Ｏ）６ ｎ、Ｍ（Ｈ２Ｏ）５ＯＨ（ｎ−１）、Ｍ（ＯＨ）（ｎ−１）Ｍ（Ｈ２Ｏ）４（ＯＨ）２ （ｎ−２）、Ｍ（ＯＨ）２ （ｎ−２）、Ｍ（Ｈ２Ｏ）３（ＯＨ）３ （ｎ−
３）、Ｍ（ＯＨ）３ （ｎ−３）、Ｍ（Ｈ２Ｏ）２（ＯＨ）４ （ｎ−４）、Ｍ（ＯＨ）４ （ｎ−４）、Ｍ（Ｈ２Ｏ）（ＯＨ）５ （ｎ−５）、Ｍ（ＯＨ）５ （ｎ−５）、Ｍ（ＯＨ）６ （ｎ−６）、Ｍ（Ｈ２Ｏ）５Ｏ（ｎ−２）、Ｍ（Ｈ２Ｏ）４（Ｏ）２ （ｎ−４）、Ｍ（Ｈ２Ｏ）３（Ｏ）３ （ｎ−６）、Ｍ（Ｈ２Ｏ）２（Ｏ）４ （ｎ−８）、Ｍ（Ｈ２Ｏ）（Ｏ）５ （ｎ−１０）、Ｍ（Ｈ２Ｏ）５ＣＯ３ （ｎ−２）、ＭＣＯ３ （ｎ−２）、Ｍ（Ｈ２Ｏ）４（ＣＯ３）２ （ｎ−４）、Ｍ（ＣＯ３）２ （ｎ−４）、Ｍ（Ｈ２Ｏ）３（ＣＯ３）３ （ｎ−６）、Ｍ（ＣＯ３）３ （ｎ−６）、Ｍ（Ｈ２Ｏ）２（ＣＯ３）４ （ｎ−８）、Ｍ（ＣＯ３）４ （ｎ−８）、Ｍ（Ｈ２Ｏ）（ＣＯ３）５ （ｎ−１０）、Ｍ（ＣＯ３）５ （ｎ−１０）、Ｍ（ＣＯ３）６ （ｎ−１２）、Ｍ（Ｈ２Ｏ）４ ｎ、Ｍ（Ｈ２Ｏ）３ＯＨ（ｎ−１）、Ｍ（Ｈ２Ｏ）２（ＯＨ）２ （ｎ−２）、Ｍ（Ｈ２Ｏ）（ＯＨ）３ （ｎ−３）、Ｍ（Ｈ２Ｏ）３Ｏ（ｎ−２）、Ｍ（Ｈ２Ｏ）２（Ｏ）２ （ｎ−４）、およびＭ（Ｈ２Ｏ）（Ｏ）３ （ｎ−６）。Ｍは、５、１３、２２〜３３、４０〜５２、５６、７２〜８４および８８〜９４からなる群より選択される原子番号の金属あるいは半金属である。記号ｎは、８以下の実数であってＭの電荷あるいは酸化状態を表わす。
一用途において、組成物は液体の媒体中にあり、かつ媒体はＭの主化学種としてＭＳに有利に作用するのに十分なｐＨおよびＥｈを有する。
一用途において、Ｍは、ホウ素、バナジウム、クロム、カドミウム、アンチモン、鉛およびビスマスのうちの１つまたは複数である。
一実施形態において、方法は、標的物質を除去するために、媒体中において、希土類元素を含有する添加物を金属あるいは半金属標的物質と接触させる。標的物質は、主化学種としての水酸化物、炭酸塩、水和物あるいはオキシ水酸化物の形態である。
一実施形態において、金属あるいは半金属の水酸化物、炭酸塩および／または水和物を除去するために、媒体中で、希土類元素を含有する添加物を金属あるいは半金属の水酸化物、炭酸塩、および水和物のうちの１つまたは複数と接触させる方法が提供される。
希土類元素を含有する添加物は、水溶性あるいは水不溶性とすることができる。
一用途において、標的物質は、５、１３、２２〜３３、４０〜５２、５６、７２〜８４および８８〜９４からなる群より選択される原子番号を有する。
一用途において、接触させるステップが、
（ａ）標的物質を含んでいる化学種を、金属あるいは半金属の水酸化物、炭酸塩、オキシヒドロキシルおよび水和物の１つまたは複数の形態の主要化学種に酸化させる酸化剤を媒体に導入し、前記標的物質を含有する化学種が、前記金属あるいは半金属の水酸化物、炭酸塩、オキシヒドロキシルおよび／または水和物とは異なっているサブステップと、
（ｂ）その後、希土類元素を含有する添加物を、媒体中において、前記金属あるいは半金属の水酸化物、炭酸塩、オキシヒドロキシルおよび／または水和物に接触させて、金属あるいは半金属の水酸化物、炭酸塩、オキシヒドロキシルおよび／または水和物を除去するサブステップと、を有する。
一用途において、接触させるステップが、
（ａ）金属あるいは半金属を含む標的物質含有化学種を、前記金属あるいは半金属の水酸化物、炭酸塩、オキシヒドロキシルおよび／または水和物の形態の主要化学種へと還元するために媒体に還元剤を導入し、前記標的物質含有化学種が前記金属あるいは半金属の水酸化物、炭酸塩、オキシヒドロキシルおよび／または水和物とは異なるサブステップと、
（ｂ）その後、媒体中において、希土類元素を含有する添加物を、金属あるいは半金属の水酸化物、炭酸塩、オキシヒドロキシルおよび／または水和物に接触させて、金属ある
いは半金属の水酸化物、炭酸塩、オキシヒドロキシルおよび／または水和物を除去するサブステップと、を有する。
一用途において、接触させるステップが、
（ａ）塩基および／または塩基均等物を媒体中に導入して、金属あるいは半金属を含む標的物質含有化学種を、金属あるいは半金属の水酸化物、炭酸塩、オキシヒドロキシルおよび／または水和物の形態の主要化学種に転換し、前記標的物質含有化学種が前記金属あるいは半金属の水酸化物、炭酸塩、オキシヒドロキシルおよび／または水和物とは異なるサブステップと、および
（ｂ）その後、媒体中において、希土類元素含有添加物を、前記金属あるいは半金属の水酸化物、炭酸塩および／または水和物に接触させて、前記金属あるいは半金属の水酸化物、炭酸塩、および／または水和物を除去するサブステップと、を有する。
一用途において、接触させるステップが、
（ａ）媒体に、酸および／または酸均等物を導入して、金属あるいは半金属を含む標的物質含有化学種を、金属あるいは半金属の水酸化物、炭酸塩、オキシヒドロキシルおよび／または水和物の形態の主要化学種に転換し、前記標的物質含有化学種が、前記金属あるいは半金属の水酸化物、炭酸塩、オキシヒドロキシルおよび／または水和物とは異なるサブステップと、
（ｂ）その後、媒体中において、希土類元素含有添加物を、金属あるいは半金属の水酸化物、炭酸塩、オキシヒドロキシルおよび／または水和物に接触させて、前記金属あるいは水酸化半金属、炭酸塩、オキシヒドロキシルおよび／または水和物を除去するサブステップと、を有する。
本開示は、多くの利点を有することができる。例えば、希土類元素含有組成物は、溶解しあるいは溶解していない化学種の形態にかかわらず、多数の標的物質を効果的に除去できる。実例として、組成物は、コロイド、水和物、炭酸塩、水酸化物およびオキシヒドロキシルを含む、様々な形態の鉛および鉛化学種を除去できる。ｐＨおよび／またはＥｈは選択された主要な標的物質の化学種を生じさせるべく調整することができ、それは他の標的物質化学種の希土類元素除去に比較すると希土類元素組成物によって、より効果的に除去される。したがって、選択した標的物質のハイレベルな除去を実現できる。
これらのおよび他の利点は、この開示から明らかである。
本明細書に用いる「ａ」あるいは「ａｎ」実体という用語は、その実体の１つ以上を指している。そのようなものとして、「ａ」（または「ａｎ」）、「１つまたは複数」および「少なくとも１つの」という用語は、本明細書において、取り換え可能に使用される。ここで留意されるべきことは、用語、「備える」、「含む」および「有する」という用語は取り換え可能に使用できることである。
「吸収」は１つの物質が他の物質の内部構造に浸透することを指し、吸着と区別される。
「吸着」は、吸着剤と呼ばれる他の物質の表面に原子、イオン、分子、多原子イオンあるいは他の物質が付着することを指す。典型例として、吸着のために引力は、共有結合、金属結合、配位結合、イオン結合、水素結合、静電気力（例えば、ファンデルワールス力および／またはロンドン力）、その他同種のものなどの結合および／または力の形態とすることができる。
「少なくとも１つの」、「１つまたは複数の」および「および／または」は、使用時に、接続および離接の両方の開放型の表現である。例えば、「少なくとも１つのＡ、ＢおよびＣ」、「少なくとも１つのＡ、ＢあるいはＣ」、「Ａ、ＢおよびＣの１つまたは複数」
、「Ａ、ＢあるいはＣの１つまたは複数」および「Ａ、Ｂおよび／またはＣ」という各表現は、Ａだけ、Ｂだけ、Ｃだけ、ＡとＢが一緒に、ＡとＣが一緒に、ＢとＣが一緒に、あるはＡ、ＢとＣが一緒にということを意味する。「水」という用語は、任意の水性流を指す。水は、任意の水性流から生じることができ、水性流は任意の自然なおよび／または産業的な水源に由来できる。そのような水性流および／または水の非限定的な例は、飲料水、飲用水、レクリエーション用水、生産工程に由来する水、汚水、プール用水、温泉水、冷却水、ボイラー水、処理水、局所的な水、汚水、農業用水、地上水、発電所水、改善水、混合水、およびそれらの組み合わせである。
「凝集」（ａｇｇｌｏｍｅｒａｔｅ）および「凝結」（ａｇｇｒｅｇａｔｅ）という用語は、１つまたは複数の物質が塊に集まることにより形成された組成物を指す。
「結合剤」は一般的には凝集する物質を一体に結合させる１つまたは複数の物質を指す。結合剤は、典型的に固体、半固体あるいは液体である。結合剤の非限定的な例は、ポリマー物質、タール、ピッチ、アスファルト、ワックス、セメント水、溶液、分散液、粉、ケイ酸塩、ゲル類、油、アルコール、粘土、澱粉、ケイ酸塩、酸、糖蜜、石灰、リグノスルホナート油、炭化水素、グリセリン、ステアリン酸塩、あるいはそれらの組み合わせである。結合剤は、凝集する物質と化学的に反応することができ、あるいは反応することができない。化学反応の非限定的な例には、水和作用／脱水作用、金属イオン反応、沈殿／ゲル化反応および表面電荷修正が含まれる。
「炭酸塩」は一般的には炭酸ラジカルあるいはイオン（ＣＯ３ −２）を含んでいる化学物質を指す。最も普通の炭酸塩は、無機塩基（例えば、金属水酸化物）を炭酸（Ｈ２ＣＯ３）と反応させることにより形成される塩類である。通常の炭酸塩は、等しい量の酸と塩基が反応したときに形成され、重炭酸塩は、酸性炭酸塩あるいは炭酸水素塩とも呼ばれ、酸が過剰に存在するときに形成される。炭酸塩の例には、炭酸ナトリウム（Ｎａ２ＣＯ３）、重炭酸ナトリウム（ＮａＨＣＯ３）および炭酸カリウム（Ｋ２ＣＯ３）が含まれる。
「清澄化」あるいは「清澄」という用語は、懸濁したあるいはコロイド性固体を重力沈下技術によって、除去することを指す。
「凝固」という用語は、コロイド性物質を懸濁状態に保つ力を中和することによって、コロイドを不安定化させることを指す。陽イオンの凝固剤は、正の電荷を与えてコロイドの陰電荷（ゼータ電位）を低下させる。コロイドは、それによって、（凝集粒子として公知の）より大きい粒子を形成する。
「組成物」という用語は、分子、多原子イオン、化学物質、配位錯体、配位化合物、その他同種のものなどの、１つまたは複数の原子を含む１つまたは複数の化学ユニットを指す。明らかなように、組成物は、共有結合、金属結合、配位結合、イオン結合、水素結合、静電気力（例えば、ファンデルワールス力およびロンドン力）、その他同種のものなどの様々なタイプの結合および／または力によって、一体に保持できる。
「化学種」あるいは「種」は、原子、元素、分子、分子フラグメント、イオン、化合物および他の化学構造である。
「化学的な変換」は、ある物質の少なくとも一部がその化学的な組成を化学反応によって、変換させるプロセスを指す。「化学的な変換」は、「物理的な変換」とは異なる。物理的な変換は、化学的な組成は化学的に変換されないが、サイズあるいは形状などの物理的な特性が変換されるプロセスを指す。
「水の内部に含まれる」という用語は一般的には、水の内部に懸濁されおよび／または溶解される物質を指す。水は典型的に、溶解する材料および水溶性の材料のための溶媒である。さらに、水は典型的に、不溶性の物質および水不溶性物質のための溶媒ではない。
懸濁物質は実質的に水には不溶性であり、かつ溶解する物質は実質的に水に可溶性である。懸濁物質は、ある粒子サイズを有する。
「解毒する」あるいは「解毒」は、化学的および／または生物学的な標的物質などの標的物質を、人間あるいは他の動物などの生物に対し無毒のあるいは有害でないものにすることを含む。標的物質は、標的物質を毒性のないあるいは有害な形態あるいは化学種に転換することによって、毒性のないものにすることができる。
「消化する」あるいは「消化」という用語は、標的物質を消化するために微生物、特に細菌を使用することを指す。このことは一般的には、汚染された水を細菌および分子的な酸素と強制的に混合することにより確立される。
「消毒する」あるいは「消毒」という用語は、細菌、菌類、原生動物およびウイルスなどの微生物を殺しあるいはその成長を阻害するために、抗菌物質を使用することを指す。一般的な抗菌物質には、酸化剤、還元剤、アルコール、アルデヒド、ハロゲン、フェノール樹脂、第四級アンモニウム化合物、銀、銅、紫外線および他の物質が含まれる。
「凝集」という用語は、典型的にポリマーである凝集剤を使用して、凝集粒子の間に架橋を形成すると共に粒子を大きな集塊あるいは凝集塊に結合するプロセスを指す。架橋は、ポリマー鎖の部分が異なる粒子に吸着して粒子が凝集することを助けるときに生じる。
「流体」という用語は、液体、気体あるいはその両方を指す。
「ハロゲン」は、周期表のうちＩＵＰＡＣ形式の第１７族（以前は第ＶＩＩ、ＶＩＩＡ族）の非金属元素であり、フッ素（Ｆ）、塩素（Ｃｌ）、臭素（Ｂｒ）、ヨウ素（Ｉ）およびアスタチン（Ａｔ）を含む。暫定的に系統名によって、ウンウンセプチウムと呼ばれる、人工的に創られた元素１１７は、ハロゲンとすることもできる。
「ハライド化合物」は、その化合物の一部分として少なくとも１つのハロゲン原子を有すると共に、他の部分がハロゲンよりも負に帯電していない（または、より陽電気を帯びた）元素あるいは遊離基である化合物である。ハライド化合物は、典型的にフッ化物、塩化物、臭化物、沃化物あるいはアスタタイド化合物である。多くの塩類は、ハライドアニオンを有するハライドである。ハライドアニオンは、陰電荷を支持しているハロゲン原子である。ハライドアニオンは、フッ化物（Ｆ−）、塩化物（Ｃｌ−）、臭化物（Ｂｒ−）、沃化物（Ｉ−）およびアスタタイド（Ａｔ−）である。
水素原子に共有結合によって、被接続酸素原子を収容している化学官能基を、「ヒドロキシル」は、一般に参照する。それが化学種に現れるときに、ヒドロキシル基はいくらかの反応的なおよび相互作用的な特性を水に付与する（イオン化能（ｉｏｎｉｚａｂｉｌｉｔｙ）、水素結合その他）。１つまたは複数のヒドロキシル基を含む化学種は典型的に「ヒドロキシル種」と呼ばれる。ヒドロキシル基のニュートラルな形態はヒドロキシルラジカルである。ヒドロキシル基（ＯＨ−）のアニオンの形態は「水酸化物」あるいは「水酸化アニオン」と呼ばれている。
固体、あるいは、流体構成成分として生じるかどうか、そして、化合物あるいは荷電化学種として生じるかどうか、化合物の種類あるいは化学的に収容していることが水によって、結合した他の化学種のいずれかを、用語「水和種」は一般に参照する。炭酸ソーダ、Ｎａ２ＣＯ３・１０Ｈ２Ｏ、のようないくつかの水和物の場合、水はゆるく保持されていて加熱により容易に失われるが、硫酸、ＳＯ３・Ｈ２ＯあるいはＨ２ＳＯ４のような他の場合、水は化合水として強く保持される。
「無機物」という用語は一般的には、有機物ではない化学物質あるいは他の化学種を指す。
「不溶性である」という用語は、水中において、固体であることおよび／または固体として残ることが意図されている物質を指す。不溶性の物質は、カラムなどの装置内に保持することができ、あるいは濾過などの物理的な手段を用いてバッチ反応から容易に回収できる。不溶性の物質は、何週間あるいは何ヶ月にもわたって、長期の水中浸漬ができ、質量はほとんど失われない。典型的に、質量の少しの損失は、不溶性の物質の長期水中浸漬後において、約５％未満の質量の損失を指す。
「イオン」は一般的には、電荷を有する原子あるいは原子団を指す。イオン上の電荷は、負あるいは正であり得る。
「有機性炭素」あるいは「有機物」は一般的には、炭素酸化物、炭化物、二硫化炭素、その他などの二元素化合物、金属シアン化物、金属カルボニル、ホスゲン、硫化カルボニル、その他などの三元化合物、およびアルカリおよびアルカリ土類金属炭酸塩などの金属炭酸塩を除く任意の炭素化合物を指す。
「酸化剤」という用語は一般的には、物質からの１つまたは複数の電子の除去を伝達しおよび／または支援する化学物質および物理的なプロセスのうちの一方または両方を指す。１つまたは複数の電子が除去された物質は酸化される。物理的なプロセスについて言うと、物理的なプロセスは、酸化される物質からの１つまたは複数の電子の除去において、除去しおよび／または支援できる。例えば、酸化される物質は、酸化される物質との電磁気エネルギーの相互作用がその物質から１つまたは複数の電子を実質的に除去するのに十分であるときに電磁気エネルギーによって、酸化できる。他方では、酸化される物質との電磁気エネルギーの相互作用が、１つまたは複数の電子を除去するのには十分でないが、電子をより高いエネルギー状態に励起するのに十分であり得るときに、励起状態の電子は、化学物質、熱エネルギー、あるいはそのようなもののうちの１つまたは複数によって、より容易に除去できる。
「オキシアニオン」および／または「オキソアニオン」という用語は一般的にはＡｘｘＯｙ ｚ−という一般的な化学式の陰電荷を有する陰イオン性の化学物質を指す。（ここで、Ａは酸素以外の化学元素を表し、「Ｏ」は元素である酸素を表し、かつｘ、ｙおよびｚは実数を指す）。汚染化学物質としてオキシアニオンを含む実施形態においては、「Ａ」は、金属、半金属および／または非金属元素を指す。金属ベースのオキシアニオンの例は、クロム酸塩、ウォルフラム酸塩、モリブデン酸塩、アルミン酸塩、ジルコン酸、その他を含む。半金属ベースのオキシアニオンの例は、ヒ酸塩、亜ヒ酸塩、アンチモン酸塩、ゲルマニウム酸塩、ケイ酸塩、その他を含む。非金属ベースのオキシアニオンの例は、リン酸塩、セレン酸塩、硫酸塩、その他を含む。好ましくは、オキシアニオンは、７、１３〜１７、２２〜２６、３１〜３５、４０〜４２、４４、４５、４９〜５３、７２〜７５、７７、７８、８２、８３ ８５、８８、および９２の原子数の元素のオキシアニオンを含む。これらの元素には、窒素、アルミニウム、シリコン、燐、硫黄、塩素、チタン、バナジウム、クロム、マンガン、バリウム、ヒ素、セレニウム、臭素、ガリウム、ゲルマニウム、ジルコニウム、ニオブ、モリブデン、ルテニウム、ロジウム、インジウム、スズ、ヨウ素、アンチモン、テルル、ハフニウム、タンタル、タングステン、レニウム、イリジウム、プラチナ、鉛、ビスマスアスタチン、ラジウムおよびウランが含まれる。
「オキシ化学種」および／または「オキソ化学種」という用語は一般的には、陽イオン性、陰イオン性、あるいは中性の、一般的な化学式ＡｘＯｙの化学物質を指す（ここで、Ａは酸素以外の化学元素を表し、Ｏは元素である酸素を表し、かつｘおよびｙは実数を指す）。汚染化学物質がオキシアニオンである実施形態において、「Ａ」は金属、半金属および／または非金属元素を指す。オキシアニオンあるいはオキソアニオンは、オキシ化学
種あるいはオキソ化学種の１つのタイプである。
「磨き」という用語は、小さい（通常は顕微鏡的な）粒子状の物質あるいは溶解した標的物質の極めて小さな集合を水から除去するための、濾過などの任意の処理を指す。
条件「細孔容積」および「細孔寸法」という用語は、それぞれ任意の組合せの測定方法によって、なされる細孔容積および細孔寸法の決定を指す。好ましくは、細孔寸法および細孔容積は、細孔寸法および容積を決定するための任意の適切なＢＪＨ法（Ｂａｒｒｅｔ−Ｊｏｙｎｅｒ−Ｈａｌｅｎｄａ ｍｅｔｈｏｄ）により決定される。さらに、ここで理解されることは、本明細書において、用いる細孔寸法と細孔直径は、取り換え可能に使用できることである。
「沈殿」は一般的には、不溶性の標的材料を積んだ希土類元素組成の形態の溶解した標的物質の除去を指す。標的物質を帯びた希土類元素の組成物は、標的を帯びたセリウム（ＩＶ）組成物、標的を帯びた希土類元素含有添加剤組成物、標的を帯びたセリウム（ＩＶ）以外の希土類元素を含む組成物、あるいはそれらの組み合わせを含むことができる。典型例として、標的物質を帯びた希土類元素組成物は、不溶性の標的物質を帯びた希土類元素組成物を含む。例えば「沈殿」は、セリウム（ＩＶ）組成物、希土類元素含有添加物、あるいはセリウム（ＩＶ）以外の希土類元素の１つまたは複数による、標的物質の吸着および吸収などのプロセスを含む。標的物質を帯びた組成物は、例えばセリウム（ＩＩＩ）、ランタン（ＩＩＩ）、あるいは＋３の酸化数の酸化状態の他のランタノイドなどの、＋３の酸化数の希土類元素を含むことができる。
「主要化学種」は一般的には、特定の組み合わせの状態下において、カチオンが存在する主要化学種を指す。通常はカチオンに適用されるけれども、「主化学種」という用語は、負に帯電しあるいは帯電していないものにも適用される。
「ラジカル」は一般的には、いくつかの特定の空間構造において、一体に接続されるとともに、一般的には単一のユニットとして化学反応に関与する原子あるいは原子団を指す。ラジカルは、より一般的には、１つまたは複数の不対電子を有した原子、分子あるいはイオンである（原子団も多分ｏｋである）。ラジカルは、正味の陽のあるいは陰の電荷を有することができ、あるいは中性であり得る。
「希土類元素」は、イットリウム、スカンジウム、ランタン、セリウム、プラセオジム、ネオジム、サマリウム、ユウロピウム、ガドリニウム、テルビウム、ジスプロシウム、ホルミウムエルビウム、ツリウム、イッテルビウムおよびルテチウムのうちの１つまたは複数を指す。明らかなように、ランタン、セリウム、プラセオジム、ネオジム、サマリウム、ユウロピウム、ガドリニウム、テルビウム、ジスプロシウム、ホルミウムエルビウム、ツリウム、イッテルビウムおよびルテチウムは、ランタノイドとして公知である。
「希土類元素」、「希土類元素含有組成物」、「希土類元素含有添加物」および「希土類元素含有粒子」という用語は、その用語の単数形および複数形の両方を指す。一例として、「希土類元素」という用語は、単一の希土類元素および／または希土類元素の組合せおよび／または混合物を指し、かつ「希土類元素含有組成物」という用語は、単一の希土類元素を含む単一の組成物、および／または１つまたは複数の希土類元素を含有している異なる希土類元素含有組成物の混合物、および／または１つまたは複数の希土類元素を含有する単一の組成物を指す。「希土類元素含有添加物」および「希土類元素含有粒子」という用語は、単一の希土類元素を含む単一の組成物、および／または１つまたは複数の希土類元素を含有する異なる希土類元素含有組成物の混合物、および／または１つまたは複数の希土類元素を含有している単一の組成物を含む添加剤あるいは粒子である。「処理された希土類元素組成物」という用語は、組成的に変更されていない希土類元素含有ミネラ
ル以外の希土類元素を含む任意の組成物を指すだけではない。言い換えると、 本明細書
に用いる「処理された希土類元素含有組成物」は、粉砕された天然に存在する希土類元素含有ミネラルを除外する。しかしながら、本明細書に用いる「処理された希土類元素含有組成物」は、ミネラルの希土類元素を含む部分の化学組成および化学構造の一方または両方が組成的に変更された希土類元素含有ミネラルを含む。より詳しくは、粉砕された自然に生じたバストネサイトは、処理された希土類元素含有組成物および／または処理された希土類元素含有添加物とは考えられない。しかしながら、合成的に準備されたバストネサイトまたは自然に生じたバストネサイトの化学的な変換により準備された希土類元素含有組成物は、処理された希土類元素含有組成物および／または処理された希土類元素含有添加物と考えられる。処理された希土類元素および／または希土類元素含有組成物および／または添加物は、一用途においては、天然に存在するミネラルではないが合成的に製造されたものである。例示的な天然に存在する希土類元素含有ミネラルは、バストネサイト（炭酸フッ化物ミネラル）およびモナザイトを含む。他の天然に存在する希土類元素含有ミネラルには、エシナイト、カツレン石、アパタイト、ブリトライト、アナグマ石、セル石、フッ化セル石、蛍石、ガドリン石、パリサイト、スチルウェル石、シンチサイト、チタン石、ゼノタイム、ジルコンおよびジルコノライトが含まれる。例示的なウランミネラルには、閃ウラン鉱（ＵＯ２）、ピッチブレンド（混合酸化物、通常はＵ３Ｏ８）、ブラネライト（ウラン、希土類、鉄およびチタンの複合酸化物）、コフィン石（ウランケイ酸塩）、カルノー石、燐灰ウラン石、デービド鉱、ゴム石、銅ウラン鉱およびウラノフェーンが含まれる。１つの調合において、希土類元素含有組成物は、周期表のグループ１、２、４〜１５あるいは１７のうちの１つまたは複数の元素、ウラン、硫黄、セレニウム、テルルおよびポロニウムなどの放射性化学種を実質的に含まない。
「還元性の薬剤」、「還元剤」あるいは「レジューサ」という用語は一般的には、還元される他の化学種あるいは薬剤に１つまたは複数の電子を与える元素または化合物を指す。還元プロセスにおいて、還元性の薬剤は酸化され、かつ１つまたは複数の電子を受け入れる他の化学種は還元される。
用語「除去」、「除去する」あるいは「除去している」という用語は、水および／または水取扱システムに含まれる標的物質の収着、沈殿、転換、解毒、不活性化および／またはそれらの組み合わせを指す。
「可溶性の」という用語は、水あるいは他の溶媒などの流体中に容易に溶解する物質を指す。この開示の目的上、予想されることは、可溶性の物質の溶解が必然的に日にちではなく分の時間スケールで生じることである。可溶性であると考えられる物質については、その物質の少なくとも約５ｇが約１リットルの流体中に溶解すると共に流体中において、安定的であるなどの、流体中において、著しい溶解度をその物質／組成物が有することが必要である。
「収着」という用語は、吸着、吸収あるいは吸着および吸収の両方を指す。
「懸濁液」という用語は、典型的に微粒子の形で液体中に分散した固形物の不均質な混合物を指す。懸濁液において、固形物微粒子は連続液体相中に分散した分散相の形態となる。「コロイド」という用語は、典型的に引力に起因して連続液体相から沈降しない固形物の微粒子を含む懸濁液を指す。「コロイド」は典型的に、寸法が約１０〜１０，０００オングストロームに及ぶ、連続媒体中に分散された微粒子を有する系を指す。本明細書で以下に使用するように、「懸濁液」、「コロイド」あるいは「スラリー」という用語は、連続液体相中に分散しおよび／または懸濁した、１つまたは複数の物質を指すために取り換え可能に使用される。
「表面積」という用語は、任意の適切な表面積測定法により決定される、材料および／
または物質の表面積を指す。好ましくは、表面積は、材料および／または物質の特定の面積を決定する、任意の適切なＢＥＴ（Ｂｒｕｎａｕｅｒ−Ｅｍｍｅｔｔ−Ｔｅｌｌｅｒ）法の分析技術により決定される。
「水取扱システム」という用語は、収容し、運搬し、操作し、物理的に変換し、化学的に処理し、機械的に処理し、精製し、水溶性の組成物を生成しおよび／または形成し、その水溶性の組成物を処理し、１つまたは複数の他の水および任意のそれらの組み合わせと混合しおよび／または混ぜ合わせるシステムを指す。
「水取扱システムの構成部品」は、水を加工しおよび／または処理する装置の１つまたは複数の作動ユニットおよび／または部分（汚水槽、反応器、清浄器、処理容器あるいはユニット、撹拌槽あるいは要素、洗浄回路、沈殿容器、分離容器あるいはユニット、沈降タンクあるいは容器、リザーバー、ポンプ、エアレーター、冷却塔、熱交換器、弁、ボイラー、濾過装置、固液および／または気液分離器、ノズル、炭水車、その他）、作動ユニットおよび／または装置を相互に接続する導管（配管、ホース、チャネル、アクアダクト、溝、その他）、および導管により運搬される水を指す。水取扱システムの構成部品と導管は、流体的に連通している。
「水」および「水取扱システム」という用語は、取り換え可能に使用される。すなわち、「水」という用語は「水取扱システム」という用語を指すために使用することができ、かつ「水取扱システム」という用語は「水」という用語を指すために使用できる。
上記は、この開示のいくつかの態様の理解を与えるために、この開示の簡略化した要約である。この要約は、開示およびその様々な実施形態の広範囲にわたるものでもなければ網羅的でもない概要である。ここで意図されていることは、この開示のキーあるいは重要な要素を特定することでもなければこの開示の範囲を詳細に描写することでもなく、しかしながら以下に示されるより詳細な説明への導入として簡略化された形でこの開示の選択された概念を示すことである。明らかなように、上述したあるいは以下に詳述される特徴の１つまたは複数、５、１３、２２〜３３、４０〜５２、７２〜８４および８９〜９４からなる群より選択される原子番号の金属あるいは半金属を、単独であるいは組み合わせて利用するこの開示の他の実施形態は可能である。
本明細書に組み込まれてその一部を構成する、添付の図面は、この開示の実施形態を図示すると共に、上記されたこの開示の全般的な説明および以下の詳細な説明と共に、この開示の原理を説明する役割をする。
一実施形態の水取扱システムおよび方法を示すフローチャート。 ホウ素の主要化学種の特定状態下における先行技術のプールベ図。 ホウ素の主要化学種の特定状態下における先行技術のプールベ図。 ホウ素の主要化学種の特定状態下における先行技術のプールベ図。 ホウ素の主要化学種の特定状態下における先行技術のプールベ図。 ホウ素の主要化学種の特定状態下における先行技術のプールベ図。 アルミニウムの主要化学種の特定状態下における先行技術のプールベ図。 アルミニウムの主要化学種の特定状態下における先行技術のプールベ図。 アルミニウムの主要化学種の特定状態下における先行技術のプールベ図。 アルミニウムの主要化学種の特定状態下における先行技術のプールベ図。 アルミニウムの主要化学種の特定状態下における先行技術のプールベ図。 タリウムの主要化学種の特定状態下における先行技術のプールベ図。 タリウムの主要化学種の特定状態下における先行技術のプールベ図。 タリウムの主要化学種の特定状態下における先行技術のプールベ図。 タリウムの主要化学種の特定状態下における先行技術のプールベ図。 バナジウムの主要化学種の特定状態下における先行技術のプールベ図。 バナジウムの主要化学種の特定状態下における先行技術のプールベ図。 バナジウムの主要化学種の特定状態下における先行技術のプールベ図。 バナジウムの主要化学種の特定状態下における先行技術のプールベ図。 バナジウムの主要化学種の特定状態下における先行技術のプールベ図。 クロムの主要化学種の特定状態下における先行技術のプールベ図。 クロムの主要化学種の特定状態下における先行技術のプールベ図。 クロムの主要化学種の特定状態下における先行技術のプールベ図。 クロムの主要化学種の特定状態下における先行技術のプールベ図。 クロムの主要化学種の特定状態下における先行技術のプールベ図。 マンガンの主要化学種の特定状態下における先行技術のプールベ図。 マンガンの主要化学種の特定状態下における先行技術のプールベ図。 マンガンの主要化学種の特定状態下における先行技術のプールベ図。 マンガンの主要化学種の特定状態下における先行技術のプールベ図。 マンガンの主要化学種の特定状態下における先行技術のプールベ図。 マンガンの主要化学種の特定状態下における先行技術のプールベ図。 鉄の主要化学種の特定状態下における先行技術のプールベ図。 鉄の主要化学種の特定状態下における先行技術のプールベ図。 鉄の主要化学種の特定状態下における先行技術のプールベ図。 鉄の主要化学種の特定状態下における先行技術のプールベ図。 鉄の主要化学種の特定状態下における先行技術のプールベ図。 鉄の主要化学種の特定状態下における先行技術のプールベ図。 コバルトの主要化学種の特定状態下における先行技術のプールベ図。 コバルトの主要化学種の特定状態下における先行技術のプールベ図。 コバルトの主要化学種の特定状態下における先行技術のプールベ図。 コバルトの主要化学種の特定状態下における先行技術のプールベ図。 コバルトの主要化学種の特定状態下における先行技術のプールベ図。 ニッケルの主要化学種の特定状態下における先行技術のプールベ図。 ニッケルの主要化学種の特定状態下における先行技術のプールベ図。 ニッケルの主要化学種の特定状態下における先行技術のプールベ図。 ニッケルの主要化学種の特定状態下における先行技術のプールベ図。 ニッケルの主要化学種の特定状態下における先行技術のプールベ図。 銅の主要化学種の特定状態下における先行技術のプールベ図。 銅の主要化学種の特定状態下における先行技術のプールベ図。 銅の主要化学種の特定状態下における先行技術のプールベ図。 銅の主要化学種の特定状態下における先行技術のプールベ図。 銅の主要化学種の特定状態下における先行技術のプールベ図。 亜鉛の主要化学種の特定状態下における先行技術のプールベ図。 亜鉛の主要化学種の特定状態下における先行技術のプールベ図。 亜鉛の主要化学種の特定状態下における先行技術のプールベ図。 亜鉛の主要化学種の特定状態下における先行技術のプールベ図。 ガリウムの主要化学種の特定状態下における先行技術のプールベ図。 ガリウムの主要化学種の特定状態下における先行技術のプールベ図。 ゲルマニウムの主要化学種の特定状態下における先行技術のプールベ図。 ヒ素の主要化学種の特定状態下における先行技術のプールベ図を示す。 ヒ素の主要化学種の特定状態下における先行技術のプールベ図を示す。 ヒ素の主要化学種の特定状態下における先行技術のプールベ図を示す。 ヒ素の主要化学種の特定状態下における先行技術のプールベ図を示す。 ジルコニウムの主要化学種の特定状態下における先行技術のプールベ図。 ジルコニウムの主要化学種の特定状態下における先行技術のプールベ図。 ジルコニウムの主要化学種の特定状態下における先行技術のプールベ図。 ジルコニウムの主要化学種の特定状態下における先行技術のプールベ図。 ニオビウムの主要化学種の特定状態下における先行技術のプールベ図。 ニオビウムの主要化学種の特定状態下における先行技術のプールベ図。 ニオビウムの主要化学種の特定状態下における先行技術のプールベ図。 ニオビウムの主要化学種の特定状態下における先行技術のプールベ図。 モリブデンの主要化学種の特定状態下における先行技術のプールベ図。 モリブデンの主要化学種の特定状態下における先行技術のプールベ図。 モリブデンの主要化学種の特定状態下における先行技術のプールベ図。 テクネチウムの主要化学種の特定状態下における先行技術のプールベ図。 テクネチウムの主要化学種の特定状態下における先行技術のプールベ図。 テクネチウムの主要化学種の特定状態下における先行技術のプールベ図。 テクネチウムの主要化学種の特定状態下における先行技術のプールベ図。 テクネチウムの主要化学種の特定状態下における先行技術のプールベ図。 テクネチウムの主要化学種の特定状態下における先行技術のプールベ図。 ルテニウムの主要化学種の特定状態下における先行技術のプールベ図。 ルテニウムの主要化学種の特定状態下における先行技術のプールベ図。 ルテニウムの主要化学種の特定状態下における先行技術のプールベ図。 ルテニウムの主要化学種の特定状態下における先行技術のプールベ図。 ロジウムの主要化学種の特定状態下における先行技術のプールベ図。 ロジウムの主要化学種の特定状態下における先行技術のプールベ図。 パラジウムの主要化学種の特定状態下における先行技術のプールベ図。 パラジウムの主要化学種の特定状態下における先行技術のプールベ図。 パラジウムの主要化学種の特定状態下における先行技術のプールベ図。 銀の主要化学種の特定状態下における先行技術のプールベ図。 銀の主要化学種の特定状態下における先行技術のプールベ図。 銀の主要化学種の特定状態下における先行技術のプールベ図。 銀の主要化学種の特定状態下における先行技術のプールベ図。 銀の主要化学種の特定状態下における先行技術のプールベ図。 カドミウムの主要化学種の特定状態下における先行技術のプールベ図。 カドミウムの主要化学種の特定状態下における先行技術のプールベ図。 カドミウムの主要化学種の特定状態下における先行技術のプールベ図。 インジウムの主要化学種の特定状態下における先行技術のプールベ図。 インジウムの主要化学種の特定状態下における先行技術のプールベ図。 スズの主要化学種の特定状態下における先行技術のプールベ図。 スズの主要化学種の特定状態下における先行技術のプールベ図。 スズの主要化学種の特定状態下における先行技術のプールベ図。 スズの主要化学種の特定状態下における先行技術のプールベ図。 スズの主要化学種の特定状態下における先行技術のプールベ図。 アンチモンの主要化学種の特定状態下における先行技術のプールベ図。 アンチモンの主要化学種の特定状態下における先行技術のプールベ図。 アンチモンの主要化学種の特定状態下における先行技術のプールベ図。 アンチモンの主要化学種の特定状態下における先行技術のプールベ図。 テルルの主要化学種の特定状態下における先行技術のプールベ図。 ハフニウムの主要化学種の特定状態下における先行技術のプールベ図。 鉛の主要化学種の特定状態下における先行技術のプールベ図。 タングステンの主要化学種の特定状態下における先行技術のプールベ図。 タングステンの主要化学種の特定状態下における先行技術のプールベ図。 レニウムの主要化学種の特定状態下における先行技術のプールベ図。 レニウムの主要化学種の特定状態下における先行技術のプールベ図。 オスミウムの主要化学種の特定状態下における先行技術のプールベ図。 ウラニウムの主要化学種の特定状態下における先行技術のプールベ図。 白金の主要化学種の特定状態下における先行技術のプールベ図。 白金の主要化学種の特定状態下における先行技術のプールベ図。 金の主要化学種の特定状態下における先行技術のプールベ図。 金の主要化学種の特定状態下における先行技術のプールベ図。 金の主要化学種の特定状態下における先行技術のプールベ図。 水銀の主要化学種の特定状態下における先行技術のプールベ図。 水銀の主要化学種の特定状態下における先行技術のプールベ図。 水銀の主要化学種の特定状態下における先行技術のプールベ図。 水銀の主要化学種の特定状態下における先行技術のプールベ図。 鉛の主要化学種の特定状態下における先行技術のプールベ図。 鉛の主要化学種の特定状態下における先行技術のプールベ図。 鉛の主要化学種の特定状態下における先行技術のプールベ図。 鉛の主要化学種の特定状態下における先行技術のプールベ図。 鉛の主要化学種の特定状態下における先行技術のプールベ図。 鉛の主要化学種の特定状態下における先行技術のプールベ図。 ビスマスの主要化学種の特定状態下における先行技術のプールベ図。 ビスマスの主要化学種の特定状態下における先行技術のプールベ図。 ビスマスの主要化学種の特定状態下における先行技術のプールベ図。 ポロニウムの主要化学種の特定状態下における先行技術のプールベ図。 ポロニウムの主要化学種の特定状態下における先行技術のプールベ図。 アクチニウムの主要化学種の特定状態下における先行技術のプールベ図。 アクチニウムの主要化学種の特定状態下における先行技術のプールベ図。 トリウムの主要化学種の特定状態下における先行技術のプールベ図。 トリウムの主要化学種の特定状態下における先行技術のプールベ図。 トリウムの主要化学種の特定状態下における先行技術のプールベ図。 トリウムの主要化学種の特定状態下における先行技術のプールベ図。 トリウムの主要化学種の特定状態下における先行技術のプールベ図。 プロトアクチニウムの主要化学種の特定状態下における先行技術のプールベ図。 プロトアクチニウムの主要化学種の特定状態下における先行技術のプールベ図。 ウラニウムの主要化学種の特定状態下における先行技術のプールベ図。 ウラニウムの主要化学種の特定状態下における先行技術のプールベ図。 ウラニウムの主要化学種の特定状態下における先行技術のプールベ図。 ウラニウムの主要化学種の特定状態下における先行技術のプールベ図。 ウラニウムの主要化学種の特定状態下における先行技術のプールベ図。 ウラニウムの主要化学種の特定状態下における先行技術のプールベ図。 ウラニウムの主要化学種の特定状態下における先行技術のプールベ図。 ネプツニウムの主要化学種の特定状態下における先行技術のプールベ図。 ネプツニウムの主要化学種の特定状態下における先行技術のプールベ図。 ネプツニウムの主要化学種の特定状態下における先行技術のプールベ図。 ネプツニウムの主要化学種の特定状態下における先行技術のプールベ図。 ネプツニウムの主要化学種の特定状態下における先行技術のプールベ図。 プルトニウムの主要化学種の特定状態下における先行技術のプールベ図。 プルトニウムの主要化学種の特定状態下における先行技術のプールベ図。 プルトニウムの主要化学種の特定状態下における先行技術のプールベ図。 プルトニウムの主要化学種の特定状態下における先行技術のプールベ図。 プルトニウムの主要化学種の特定状態下における先行技術のプールベ図。 プルトニウムの主要化学種の特定状態下における先行技術のプールベ図。 積載量（ｍｇ／ｇ）（縦軸）とヒ素濃度（グラム／リットル）（横軸）を示すグラフ。 最終的なヒ素濃度（ｍｇ／Ｌ）（縦軸）とセリウム：ヒ素のモル比（横軸）を示すグラフ。 最終的なヒ素濃度（ｍｇ／Ｌ）（縦軸）とセリウム対ヒ素のモル比（横軸）を示すグラフ。 セリウム（ＩＩＩ）またはセリウム（ＩＶ）溶液を硫化亜ヒ酸塩溶液および硫酸塩ヒ酸塩溶液に添加して形成された沈殿物の一連のＸＲＤパターン。 捕捉されたヒ素（マイクロモル）（縦軸）と添加されたセリウム（マイクロモル）（横軸）を示すグラフ。 ガスパーライト（ＣｅＡｓＯ４）と新規な三方晶相ＣｅＡｓＯ４・（Ｈ２Ｏ）Ｘとの間の構造的な相違を示す一連のＸＲＤパターン。 三方晶ＣｅＡｓＯ４・（Ｈ２Ｏ）Ｘ（実験）、三方晶ＣｅＡｓＯ４・（Ｈ２Ｏ）Ｘ（シミュレーション）および三方晶ＢｉＰＯ４・（Ｈ２Ｏ）０．６７（シミュレーション）の間の構造的な相違を示す一連のＸＲＤパターン。 ヒ素容量（ｍｇヒ素／ｇ酸化セリウム）と様々な溶液組成を示すグラフ。 ヒ素（Ｖ）濃度（ｐｐｂ）と処理された総容積を示すグラフ。 ｍｇヒ素／ｇ酸化セリウム（縦軸）と試験溶液の状態（横軸）を示すグラフ。 ビスマスの主要化学種の特定状態下における先行技術のプールベ図。 ビスマスの主要化学種の特定状態下における先行技術のプールベ図。 ビスマスの主要化学種の特定状態下における先行技術のプールベ図。 ビスマスの主要化学種の特定状態下における先行技術のプールベ図。 アルミニウムの主要化学種の特定状態下における先行技術のプールベ図。 アルミニウムの主要化学種の特定状態下における先行技術のプールベ図。 アルミニウムの主要化学種の特定状態下における先行技術のプールベ図。 アルミニウムの主要化学種の特定状態下における先行技術のプールベ図。 アルミニウムの主要化学種の特定状態下における先行技術のプールベ図。 コバルトの主要化学種の特定状態下における先行技術のプールベ図。 コバルトの主要化学種の特定状態下における先行技術のプールベ図。 コバルトの主要化学種の特定状態下における先行技術のプールベ図。 コバルトの主要化学種の特定状態下における先行技術のプールベ図。 コバルトの主要化学種の特定状態下における先行技術のプールベ図。 クロムの主要化学種の特定状態下における先行技術のプールベ図。 クロムの主要化学種の特定状態下における先行技術のプールベ図。 クロムの主要化学種の特定状態下における先行技術のプールベ図。 クロムの主要化学種の特定状態下における先行技術のプールベ図。 クロムの主要化学種の特定状態下における先行技術のプールベ図。 マンガンの主要化学種の特定状態下における先行技術のプールベ図。 マンガンの主要化学種の特定状態下における先行技術のプールベ図。 マンガンの主要化学種の特定状態下における先行技術のプールベ図。 マンガンの主要化学種の特定状態下における先行技術のプールベ図。 マンガンの主要化学種の特定状態下における先行技術のプールベ図。 銅の主要化学種の特定状態下における先行技術のプールベ図。 銅の主要化学種の特定状態下における先行技術のプールベ図。 銅の主要化学種の特定状態下における先行技術のプールベ図。 銅の主要化学種の特定状態下における先行技術のプールベ図。 銅の主要化学種の特定状態下における先行技術のプールベ図。 ジルコニウムの主要化学種の特定状態下における先行技術のプールベ図。 ジルコニウムの主要化学種の特定状態下における先行技術のプールベ図。 ジルコニウムの主要化学種の特定状態下における先行技術のプールベ図。 ジルコニウムの主要化学種の特定状態下における先行技術のプールベ図。 ジルコニウムの主要化学種の特定状態下における先行技術のプールベ図。 亜鉛の主要化学種の特定状態下における先行技術のプールベ図。 亜鉛の主要化学種の特定状態下における先行技術のプールベ図。 亜鉛の主要化学種の特定状態下における先行技術のプールベ図。 亜鉛の主要化学種の特定状態下における先行技術のプールベ図。 亜鉛の主要化学種の特定状態下における先行技術のプールベ図。 バリウムの主要化学種の特定状態下における先行技術のプールベ図。 バリウムの主要化学種の特定状態下における先行技術のプールベ図。 バリウムの主要化学種の特定状態下における先行技術のプールベ図。 バリウムの主要化学種の特定状態下における先行技術のプールベ図。 バリウムの主要化学種の特定状態下における先行技術のプールベ図。 ラジウムの主要化学種の特定状態下における先行技術のプールベ図。 ラジウムの主要化学種の特定状態下における先行技術のプールベ図。 ラジウムの主要化学種の特定状態下における先行技術のプールベ図。 ラジウムの主要化学種の特定状態下における先行技術のプールベ図。 ラジウムの主要化学種の特定状態下における先行技術のプールベ図。
図１に示したように、本開示は、汚染あるいは汚染物質などの標的物質あるいは標的物質を含有する化学種の、希土類元素を含有する組成物、添加物あるいは粒子による水からの除去および／または水の無毒化、水取扱システム、または水溶性の媒体あるいは他の水溶性の媒体に向けられている。好ましくは、希土類元素を含有する組成物、添加物あるいは粒子は、処理された希土類元素含有組成物、添加物あるいは粒子である。一部の実施形態において、標的物質あるいは標的物質含有化学種は、標的物質、標的物質含有化学種あるいはその誘導体を含む標的物質を帯びた希土類元素を含有する組成物を形成することにより、除去されおよび／または無毒化される。標的物質は、無機オキシ化学種（オキシアニオン以外）、水酸化イオンあるいはヒドロキシラジカルを含むヒドロキシル種、水和種、またはそれらの組み合わせのうちの１つまたは複数である。希土類元素含有組成物は、可溶性あるいは不溶性とすることができ、かつ一般的にはセリウム、セリウム含有化合物、ランタン、ランタン含有化合物、あるいはその混合物である。より一般的な希土類元素含有組成物は、酸化セリウム（ＩＶ）、酸化セリウム（ＩＩＩ）、セリウム（ＩＶ）塩、セリウム（ＩＩＩ）塩、酸化ランタン（ＩＩＩ）、ランタン（ＩＩＩ）塩、あるいはその混合物である。標的物質を帯びた希土類元素組成物は、標的物質および／またはその化学種、あるいは標的物質の一部および／またはその化学種のうちの１つまたは複数を含む。
希土類元素含有添加物
希土類元素含有組成物、添加物および／または粒子は水溶性、水不溶性、水溶性および／または水不溶性の希土類元素含有組成物、添加剤および／または粒子、部分的に水溶性の希土類元素含有組成物、添加物および／または粒子、および／または部分的に水不溶性の希土類元素含有組成物、添加物および／または粒子の組み合わせとすることができる。
一般的には、希土類元素含有組成物、添加物および／または粒子はセリウムを含む、セリウム含有化合物の形態および／またはセリウム、ランタンの分離されたイオンの形態、ランタン含有化合物の形態および／またはランタンの分離されたイオンの形態、あるいはその混合物である。より一般的な希土類元素含有組成物、添加剤および粒子は、酸化セリウム（ＩＶ）、セリウム（ＩＩＩ）酸化物、セリウム（ＩＶ）塩類、セリウム（ＩＩＩ）塩類、ランタン（ＩＩＩ）酸化物、ランタン（ＩＩＩ）塩類、または混合物および／またはそれらの組み合わせである。
希土類元素含有組成物、添加物および／または粒子は、１つまたは複数の希土類元素を含有できるとともに、易流動性の粉体、液体の調合物、または他の形などの任意の適切な形態とすることができる。例の希土類元素含有組成物の添加剤および粒子には、セリウム（ＩＩＩ）酸化物、セリウム（ＩＶ）酸化物、セリウム（ＩＶ）塩類（セリウム塩化物、セリウム臭化物、セリウム沃化物、硫酸セリウム、セリウム硝酸塩、セリウム塩素酸塩およびセリウム蓚酸塩等）、セリウム（ＩＩＩ）塩類（セリウム塩化物、セリウム臭化物、セリウム沃化物、硫酸セリウム、セリウム硝酸塩、セリウム塩素酸塩、塩化セリウムおよびセリウム蓚酸塩等）、ランタン（ＩＩＩ）酸化物、ランタン（ＩＩＩ）塩類（ランタン塩化物、ランタン臭化物、ランタン沃化物、ランタン塩素酸塩、ランタン硫酸塩、ランタン蓚酸塩およびランタン硝酸塩等）、およびそれらの混合物が含まれる。
希土類元素含有添加物中の希土類元素および／または希土類元素含有組成物は、希土類元素の元素、イオン、または複合的な形態とすることができる。希土類元素および／または希土類元素含有組成物は、水などの流体に含有され、またはナノ粒子の形態、ナノ粒子より大きな粒子、凝集体、または凝結体、あるいはそれらの組合せおよび／または混合物とすることができる。希土類元素および／または希土類元素含有組成物は、支持されあるいは支持されないものとすることができる。希土類元素および／または希土類元素含有組成物は、１つまたは複数の希土類元素を含むことができる。希土類元素は、同じあるいは異なる原子価および／または酸化状態および／または酸化数とすることができる。希土類元素は、二つ以上のイットリウム、スカンジウム、セリウム、ランタン、プラセオジムおよびネオジムのうちの二つ以上などの、異なる希土類元素の混合物とすることができる。
希土類元素および／または希土類元素含有組成物は、一用途においては、処理された希土類元素含有組成物であって、天然に存在するおよび／または派生したミネラルを含まないあるいは実質的に含まない。１つの調合において、希土類元素または希土類元素含有組成物は、周期表の第１、２、４〜１５あるいは１７族のうちの１つまたは複数の元素を実質的に含まず、かつウラン、硫黄、セレニウム、テルルおよびポロニウムなどの放射性化学種を実質的に含まない。
いくつかの調合において、希土類元素含有組成物は１つまたは複数の希土類元素を含む。例により限定されることは望まないが、希土類元素含有組成物は第１の希土類元素および第２の希土類元素を含むことができる。第１および第２の希土類元素は、同じあるいは異なる原子番号を有することができる。いくつかの調合において、第１の希土類元素はセリウム（ＩＩＩ）から成り、かつ第２の希土類元素はセリウム（ＩＩＩ）以外の希土類元素を含む。セリウム（ＩＩＩ）以外の希土類元素は、三価の希土類元素、セリウム（ＩＶ）、または三価セリウム以外の他の希土類元素の１つまたは複数とすることができる。例えば、希土類元素含有組成物の混合物は、＋３の酸化状態の第１の希土類元素および＋４の酸化状態の第２の希土類元素から構成できる。一部の実施形態では、第１および第２の希土類元素は同じであってセリウムを含む。より詳しくは、第１の希土類元素はセリウム（ＩＩＩ）から成り、かつ第２の希土類元素はセリウム（ＩＶ）を含む。好ましくは、セリウムは、主に水溶性のセリウム（ＩＩＩ）塩類の形態であり、残りのセリウムは実質的に水に不溶性セリウム組成物である酸化セリウムとして存在する。
１つの調合において、セリウムは、主に酸化セリウム（ＩＶ）の形態であるが、残りのセリウムは分離されたセリウム（ＩＩＩ）塩類として存在する。＋３および＋４の酸化状態の混合物の希土類元素を含有する組成物においては一般的には希土類元素の少なくとも一部が＋４の酸化状態であり、より一般的には希土類元素の少なくともほとんどが＋４の酸化状態であり、より一般的には希土類元素の少なくとも約７５重量％が＋４の酸化状態であり、さらにより一般的には希土類元素の少なくとも約９０重量％が＋４の酸化状態であり、かつさらにより一般的には希土類元素の少なくとも約９８重量％が＋４の酸化状態である。希土類元素含有組成物は、一般的には少なくとも約１ｐｐｍ、より一般的には少なくとも約１０ｐｐｍ、さらにより一般的には少なくとも約１００ｐｐｍのセリウム（ＩＩＩ）塩類を含む。一部の実施形態において、希土類元素含有組成物は、酸化セリウムとして計算される少なくとも約０．０００１重量％のセリウム（ＩＩＩ）塩類、好ましくは少なくとも０．００１重量％のセリウム（ＩＩＩ）塩類、かつさらに好ましくは少なくとも０．０１重量％のセリウム（ＩＩＩ）塩類を含む。さらに、一部の実施形態において、希土類元素含有組成物は一般的には、少なくとも約２０，０００ｐｐｍのセリウム（ＩＶ）、より一般的には少なくとも約１００，０００ｐｐｍのセリウム（ＩＶ）、およびさらにより一般的には少なくとも約２５０，０００ｐｐｍのセリウム（ＩＶ）を含む。
いくつかの調合において、セリウム（ＩＩＩ）に対するセリウム（ＩＶ）のモル比は、
約１〜約１×１０−６、より一般的には約１〜約１×１０−５、さらにより一般的には約１〜約１×１０−４、そのうえさらにより一般的には約１〜約１×１０−３、なおより一般的には約１〜約１×１０−２、なおもっとより一般的には約１〜約１×１０−１、なおさらにより一般的には約１〜約１である。そのうえ、いくつかの調合においてセリウム（ＩＶ）に対するセリウム（ＩＩＩ）のモル比は、約１〜約１×１０−６、より一般的には約１〜約１×１０−５、さらにより一般的には約１〜約１×１０−４、その上さらにより一般的には約１〜約１×１０−３、なおさらにより一般的には約１〜約１×１０−２、なおその上さらにより一般的には約１〜約１×１０−１、またはなおその上さらにより一般的には約１〜約１である。さらに、これらのモル比率は、可溶性および不溶性の形態のＣｅ（ＩＩＩ）と可溶性および不溶性の形態のＣｅ（ＩＶ）との任意の組合せに当てはまる。
１つの調合において、セリウムは主に分離されたセリウム（ＩＩＩ）塩類の形態であり、残りのセリウムはセリウム（ＩＶ）酸化物として存在する。＋３および＋４の酸化状態の混合物を含む希土類元素含有組成物においては、一般的には少なくともいくらかの希土類元素が＋３の酸化状態であり、より一般的には少なくともほとんどの希土類元素が＋３の酸化状態であり、より一般的には希土類元素の少なくとも約７５重量％が＋３の酸化状態であり、さらにより一般的には希土類元素の少なくとも約９０重量％が＋３の酸化状態であり、そして、その上さらにより一般的には希土類元素の少なくとも約９８重量％が＋３の酸化状態である。希土類元素含有組成物は一般的には、少なくとも約１ｐｐｍ、より一般的には少なくとも約１０ｐｐｍ、そして、さらにより一般的には少なくとも約１００ｐｐｍのセリウム（ＩＶ）酸化物を含む。一部の実施形態において、希土類元素含有組成物は、酸化セリウムとして計算される少なくとも約０．０００１重量％のセリウム（ＩＶ）、好ましくは少なくとも０．００１重量％のセリウム（ＩＶ）、そしてさらに好ましくは少なくとも０．０１重量％のセリウム（ＩＶ）を含む。さらに、一部の実施形態においては、希土類元素含有組成物は一般的には、少なくとも約２０，０００ｐｐｍのセリウム（ＩＩＩ）、より一般的には少なくとも約１００，０００ｐｐｍのセリウム（ＩＩＩ）、そしてさらにより一般的には少なくとも約２５０，０００ｐｐｍのセリウム（ＩＩＩ）を有する。
いくつかの調合において、セリウム（ＩＶ）に対するセリウム（ＩＩＩ）のモル比は、約１〜約１×１０−６、より一般的には約１〜約１×１０−５、さらにより一般的には約１約１×１０−４、その上さらにより一般的には約１〜約１×１０−３、まだその上より一般的には約１〜約１×１０−２、なおより一般的には約１〜約１×１０−１であり、なおより一般的には約１〜約１である。そのうえ、いくつかの調合において、セリウム（ＩＩＩ）に対するセリウム（ＩＶ）のモル比は、約１〜約１×１０−６、より一般的には約１〜約１×１０−５、さらにより一般的には約１〜約１×１０−４、その上より一般的には約１〜約１×１０−３、その上より一般的には約１〜約１×１０−２、その上より一般的には約１〜約１×１０−１、または、それでもさらにより一般的には約１〜約１である。さらに、これらのモル比率は、可溶性および不溶性の形態のＣｅ（ＩＩＩ）と可溶性および不溶性の形態Ｃｅ（ＩＶ）の任意の組合せに当てはまる。
＋３および＋４のセリウムの混合物を有する、好ましくは分離されたセリウム（ＩＩＩ）塩類とセリウム（ＩＶ）組成物の形態が有利であり得る。好適な、非限定的な例のセリウム（ＩＶ）組成物は、セリウム（ＩＶ）二酸化物、セリウム（ＩＶ）酸化物、セリウム（ＩＶ）オキシ水酸化物、セリウム（ＩＶ）水酸化物、および水を含むセリウム（ＩＶ）酸化物である。例えば、分離されたセリウム（ＩＩＩ）は、不溶性のセリウムオキシアニオン組成物の形成などの、セリウム（ＩＩＩ）溶液の収着および／または沈殿の化学作用を利用する機会を与える。さらにまた、セリウム（ＩＶ）組成物を存在させることは、セリウム（ＩＶ）の収着および酸化／還元の化学作用、例えばセリウム（ＩＶ）の、金属お
よび／または半金属の標的物質を含有している化学種などの組成物との強い相互作用を利用する機会を与える。一般的には、セリウム（ＩＶ）はまた、セリウム（＋４）および／またはセリウムとして言及される。
１つの調合において、希土類元素組成物は、＋３の酸化状態の水溶性希土類元素組成物を含む。適切な水溶性希土類元素組成物の非限定的な例は、希土類元素塩化物、希土類元素臭化物、希土類元素沃化物、希土類元素アスタタイド、希土類元素硝酸塩、希土類元素硫酸塩、希土類元素蓚酸塩、希土類元素過塩素酸塩、希土類元素炭酸塩およびそれらの混合物を含む。１つの調合において、希土類元素含有添加物は、水溶性セリウム（ＩＩＩ）とランタン（ＩＩＩ）組成物を含む。いくつかの用途では、水溶性セリウム組成物は、セリウム（ＩＩＩ）塩化物（ＣｅＣｌ３）を含む。一般的には、セリウム（ＩＩＩ）は、セリウム（＋３）および／またはセリウム（ｃｅｒｏｕｓ）と呼ばれる。
好ましくは、希土類元素組成物は、水溶性セリウム＋３組成物を含む。適切な水溶性セリウム＋３組成物の非限定的な例は、セリウム（ＩＩＩ）塩化物、セリウム（ＩＩＩ）硝酸塩、セリウム（ＩＩＩ）硫酸塩、セリウム（ＩＩＩ）蓚酸塩およびその混合物である。
いくつかの調合において、水溶性のセリウム（ＩＩＩ）組成物は、セリウムに加えて、１つまたは複数の他の水溶性希土類元素を含むことができる。セリウム以外の希土類元素には、イットリウム、スカンジウム、ランタン、プラセオジム、ネオジム、サマリウム、ユウロピウム、ガドリニウム、テルビウム、ジスプロシウム、ホルミウム、エルビウム、ツリウム、イッテルビウムおよびルテチウムが含まれる。他の希土類元素は、水溶性または非水溶性とすることができる。
いくつかの調合において、水溶性セリウム含有添加物は（それには限定されないがランタン、ネオジム、プラセオジムおよびサマリウムのうちの１つまたは複数などの）水溶性セリウム（ＩＩＩ）および１つまたは複数の他の水溶性で三価の希土類元素を含有する。他の三価の希土類元素に対するセリウム（ＩＩＩ）のモル比は、一般的には少なくとも約１：１、より一般的には少なくとも約１０：１、より一般的には少なくとも約１５：１、より一般的には少なくとも約２０：１、より一般的には少なくとも約２５：１、より一般的には少なくとも約３０：１、より一般的には少なくとも約３５：１、より一般的には少なくとも約４５：１、かつより一般的には少なくとも約５０：１である。
いくつかの調合において、水溶性セリウム含有添加物は、セリウム（ＩＩＩ）と水溶性のランタン、ネオジム、プラセオジムおよびサマリウムのうちの１つまたは複数を含む。この水溶性希土類元素含有添加物は一般的には、ランタン、ネオジム、プラセオジムおよびサマリウムのうちの１つまたは複数を少なくとも約０．０１重量％含む。水溶性の希土類元素含有添加物は一般的には、ドライベースで約１０重量％以下のランタン、より一般的には約９重量％以下のランタン、さらにより一般的には約８重量％以下のランタン、さらにより一般的には約７重量％以下のランタン、さらにより一般的には約６重量％以下のランタン、さらにより一般的には約５重量％以下のランタン、さらにより一般的には約４重量％以下のランタン、さらにより一般的には約３重量％以下のランタン、さらにより一般的には約２重量％以下のランタン、さらにより一般的には約１重量％以下のランタン、さらにより一般的には約０．５重量％以下のランタン、そしてさらにより一般的には約０．１重量％以下のランタンを含む。水溶性の希土類元素含有添加物は一般的には、ドライベースで約８重量％以下のネオジム、より一般的には約７重量％以下のネオジム、さらにより一般的には約６重量％以下のネオジム、さらにより一般的には約５重量％以下のネオジム、さらにより一般的には約４重量％以下のネオジム、さらにより一般的には約３重量％以下のネオジム、さらにより一般的には約２重量％以下のネオジム、さらにより一般的には約１重量％以下のネオジム、さらにより一般的には約０．５重量％以下のネオジム、
そして、さらにより一般的には約０．１重量％以下のネオジムを含む。水溶性希土類元素含有添加物は一般的には、ドライベースで約５重量％以下のプラセオジム、より一般的には約４重量％以下のプラセオジム、さらにより一般的には約３重量％以下のプラセオジム、さらにより一般的には約２．５重量％以下のプラセオジム、さらにより一般的には約２．０重量％以下のプラセオジム、さらにより一般的には約１．５重量％以下のプラセオジム、さらにより一般的には約１．０重量％以下のプラセオジム、さらにより一般的には約０．５重量％以下のプラセオジム、さらにより一般的には約０．４重量％以下のプラセオジム、さらにより一般的には約０．３重量％以下のプラセオジム、さらにより一般的には約０．２重量％以下のプラセオジム、かつさらにより一般的には約０．１重量％以下のプラセオジムを有する、水溶性希土類元素含有添加物は、一般的にはそうしたドライベースで約３重量％以下のサマリウム、より一般的には約２．５重量％以下のサマリウム、さらにより一般的には約２．０重量％以下のサマリウム、さらにより一般的には約１．５重量％以下のサマリウム、さらにより一般的には約１．０重量％以下のサマリウム、さらにより一般的には約０．５重量％以下のサマリウム、さらにより一般的には約０．４重量％以下のサマリウム、さらにより一般的には約０．３重量％以下のサマリウム、さらにより一般的には約０．２重量％以下のサマリウム、さらにより一般的には約０．１重量％以下のサマリウム、さらにより一般的には約０．０５重量％以下のサマリウム、かつさらにより一般的には約０．０１重量％以下のサマリウムを含む、
いくつかの調合において、水溶性のセリウム含有添加物は、水溶性セリウム（ＩＩＩ）および（ランタン、ネオジム、プラセオジムおよびサマリウムの１つまたは複数などの）１つまたは複数の他の水溶性で三価の希土類元素を含有する。他の三価の希土類元素に対するセリウム（ＩＩＩ）のモル比は、一般的には少なくとも約１：１、より一般的には少なくとも約１０：１、より一般的には少なくとも約１５：１、より一般的には少なくとも約２０：１、より一般的には少なくとも約２５：１、より一般的には少なくとも約３０：１、より一般的には少なくとも約３５：１、より一般的には少なくとも約４０：１、より一般的には少なくとも約４５：１、かつより一般的には少なくとも約５０：１である。
１つの調合において、希土類元素含有添加物は、セリウム（ＩＩＩ）塩化物、セリウム（ＩＩＩ）臭化物、セリウム（ＩＩＩ）沃化物、セリウム（ＩＩＩ）アスタタイド、セリウム過ハロゲン化物、セリウム（ＩＩＩ）炭酸塩、セリウム（ＩＩＩ）硝酸塩、セリウム（ＩＩＩ）硫酸塩、セリウム（ＩＩＩ）蓚酸塩およびそれらの混合物などの水溶性のセリウム（ＩＩＩ）塩類を本質的に含む。この調合の希土類元素は一般的には、主にセリウム（ＩＩＩ）であり、より一般的には希土類元素含有添加物における希土類元素の含有量の少なくとも約７５モル％がセリウム（ＩＩＩ）であり、希土類元素含有添加物の希土類元素含有量の約２５モル％以下がセリウム（ＩＩＩ）以外の希土類元素を含む。さらにより一般的には、この調合の希土類元素は一般的には、主として少なくとも約８０モル％のセリウム（ＩＩＩ）、さらにより一般的には少なくとも約８５モル％のセリウム（ＩＩＩ）、なおさらにより一般的には少なくとも約９０モル％のセリウム（ＩＩＩ）、さらにより一般的には少なくとも約９５モル％のセリウム（ＩＩＩ）である。
希土類元素組成物は、水不溶性希土類元素の酸化物、オキシ水酸化物および／または水和酸化物などの、水不溶性の組成物を含むことができる。不溶性の希土類元素組成物は、希土類元素微粒子の分散、懸濁液あるいはスラリーの形態とすることができる。希土類元素の微粒子は、サブミクロンからミクロンに及ぶあるいはミクロンより大きい平均粒度を有することができる。不溶性の希土類元素組成物は、少なくとも約１ｍ２／ｇの表面積を有することができる。一般的には、不溶性の希土類元素は少なくとも約７０ｍ２／ｇの表面積を有する。他の調合において、不溶性の希土類元素組成物は、約２５ｍ２／ｇから約５００ｍ２／ｇまでの表面積を有することができる。
いくつかの調合において、希土類元素組成物は凝集できる。一般的には、希土類元素組
成物は凝集体の形態とすることができ、この凝集体はポリマー結合剤および希土類元素含有組成物を含む。
１つの調合において、希土類元素含有添加物は、希土類元素および／または少なくともいくつかの水不溶性セリウム（ＩＶ）および水溶性セリウム（ＩＩＩ）および／またはランタン（ＩＩＩ）を含有する希土類元素含有組成物を含む。希土類元素および／または希土類元素含有組成物は、典型的に水溶性のセリウム（ＩＩＩ）塩類の形態の、少なくともいくつかの水溶性セリウム（ＩＩＩ）を含む。一般的には、希土類元素含有添加物は、約１重量％を超える水溶性セリウム（ＩＩＩ）組成物、より一般的には約５重量％を超える水溶性セリウム（ＩＩＩ）組成物、さらにより一般的には約１０重量％を超える水溶性セリウム（ＩＩＩ）組成物、なおさらにより一般的には約２０重量％を超える水溶性セリウム（ＩＩＩ）組成物、まださらにより一般的には約３０重量％を超える水溶性セリウム（ＩＩＩ）組成物、またはさらにより一般的には約４０重量％を超える水溶性セリウム（ＩＩＩ）組成物を含む。
いくつかの調合によると、希土類元素含有添加物は典型的に約５０重量％を超える水溶性セリウム（ＩＩＩ）組成物を含み、より典型的には希土類元素含有添加物は約６０重量％を超える水溶性セリウム（ＩＩＩ）組成物を含み、さらにより典型的には希土類元素含有添加物は約６５重量％を超える水溶性セリウム（ＩＩＩ）組成物を含み、その上さらにより典型的には希土類元素含有添加物は約７０の重量％を超える水溶性セリウム（ＩＩＩ）組成物を含み、なおその上さらにより典型的には希土類元素含有添加物は約７５重量％を超える水溶性セリウム（ＩＩＩ）組成物を含み、なおその上さらにより典型的には希土類元素含有添加物は約８０重量％を超える水溶性セリウム（ＩＩＩ）組成物を含み、なおその上さらにより典型的には希土類元素含有添加物は約８５重量％を超える水溶性セリウム（ＩＩＩ）組成物を含み、なおその上さらにより典型的には希土類元素含有添加物は約９０重量％を超える水溶性セリウム（ＩＩＩ）組成物を含み、なおその上さらにより典型的には希土類元素含有添加物は約９５重量％を超える水溶性セリウム（ＩＩＩ）組成物を含み、なおその上さらにより典型的には希土類元素含有添加物は約９８重量％を超える水溶性セリウム（ＩＩＩ）組成物を含み、なおその上さらにより典型的には希土類元素含有添加物は約９９重量％を超える水溶性セリウム（ＩＩＩ）組成物を含み、または、その上さらにより典型的には約１００重量％の水溶性セリウム（ＩＩＩ）組成物を含む。
いくつかの調合において、希土類元素含有添加物は、１つまたは複数の窒素含有物質を含む。１つまたは複数の窒素含有物質は、一般的には、アンモニア、アンモニウム含有組成物、第１級アミン、第２級アミン、第３級アミン、アミド、環状アミン、環状アミド、多環式アミン、多環式アミド、およびそれらの組み合わせのうちの１つまたは複数を含む。窒素含有物質は、典型的に、水溶性の希土類元素含有添加物の約１ｐｐｍ未満、約５ｐｐｍ未満、約１０ｐｐｍ未満、約２５ｐｐｍ未満、約５０ｐｐｍ未満、約１００ｐｐｍ未満、約２００ｐｐｍ未満、約５００ｐｐｍ未満、約７５０ｐｐｍ未満または、約１０００ｐｐｍ未満である。一般的には、希土類元素含有添加物は、水溶性セリウム（ＩＩＩ）および／またはランタン（ＩＩＩ）組成物を含む。より一般的には、希土類元素含有添加物は、塩化セリウム（ＩＩＩ）を含む。希土類元素含有添加物は典型的に液体に溶解する。希土類元素含有添加物が溶解する液体は、好ましくは水である。
いくつかの調合において、希土類元素含有添加物は、以下のうちの１つまたは複数の形態である：実質的に分離した、溶解した形態の希土類元素および／または希土類元素含有組成物を含有する水溶性の溶液、希土類元素および／または少なくともいくつかの水溶性セリウム（ＩＩＩ）を含有している希土類元素含有組成物の自由に流れる顆粒、粉体、粒子および／または微粒子、希土類元素および／または結合剤を実質的に含まないで少なくともいくつかの水溶性セリウム（ＩＩＩ）を含有する希土類元素含有組成物の自由に流れ
る凝集した顆粒、粉体、粒子、および／または微粒子、結合剤と希土類元素および／または凝集した形態および凝集しない形態のうちの一方または両方であって少なくともいくらかの水溶性セリウム（ＩＩＩ）を含有する希土類元素含有組成物を含む自由に流れる凝集した顆粒、粉体、粒子、および／または微粒子、希土類元素および／またはいくらかの水溶性セリウム（ＩＩＩ）を少なくとも含有しかつ基材の上に支持されている希土類元素含有組成物、およびそれらの組み合わせ。
希土類元素含有組成物の粒状形態については、粒子は、１つの調合において、約１ナノメートルから約１０００ナノメートルに及ぶ粒子サイズを有することができる。他の実施形態において、粒子は、約１ナノメートル未満の粒子サイズを有することができる。さらに別の実施形態において、粒子は、約１マイクロメートルから約１，０００マイクロメートルに及ぶ粒子サイズを有することができる。
基材上に支持された希土類元素および／または希土類元素含有組成物については、適当な基材は、所望の形状および物理的な寸法を有した多孔性および流体浸透性の固体を含むことができる。この基材は、例えば、焼結セラミック、焼結金属、微孔性炭素、ガラス繊維、セルロース系繊維、アルミナ、ガンマアルミナ、活性アルミナ、酸性化アルミナ、不安定なアニオンを含有する金属酸化物、ゼオライトなどの結晶性アルミノケイ酸塩、アモルファスシリカアルミナ、イオン交換樹脂、粘土、硫酸第二鉄、多孔質セラミック、その他同種のものとすることができる。そのような基材は、スクリーン、管、ハニカム構造、モノリス、円筒および環状体を含む様々な形状のブロックなどの網の目の形態とすることができる。基材の構造は、適用に応じて変化する。基材の適切な構造形態には織られた基材、不織基材、多孔性の薄膜、フィルタ、織物、布地あるいは他の流体透過性の構造が含まれる。希土類元素含有添加物は、フィルタブロックまたはクロスフロータイプのフィルタなどのフィルタとして使用するためのモノリスに取り込みあるいはその上にコーティングすることができる。希土類元素および／または希土類元素含有添加物は、基材の上にコーティングされあるいは取り込まれた粒子の形態とすることができる。いくつかの構成においては、希土類元素および／または希土類元素含有添加物は、基材のカチオンとイオン交換できる。典型例として、希土類元素がコートされた基材は、少なくとも約０．１重量％、より典型的には１重量％、より典型的には少なくとも約５重量％、より典型的には少なくとも約１０重量％、より典型的には少なくとも約１５重量％、より典型的には少なくとも約２０重量％、より典型的には少なくとも約２５重量％、より典型的には少なくとも約３０重量％、より典型的には少なくとも約３５重量％、より典型的には少なくとも約４０重量％、より典型的には少なくとも約４５重量％、かつより典型的には少なくとも約５０重量％の希土類元素および／または希土類元素含有組成物を含む。典型例として、希土類元素がコートされた基材は、約９５重量％以下、より典型的には約９０重量％以下、より典型的には約８５重量％以下、より典型的には約８０重量％以下、より典型的には約７５重量％以下、より典型的には約７０重量％以下、さらにより典型的には約６５重量％以下の希土類元素および／または希土類元素含有組成物を含む。
いくつかの調合において、希土類元素含有添加物は、基材の上に支持され、コーティングされ、あるいは基材に取り込まれた希土類元素含有組成物を含み、好ましくはこの希土類元素含有組成物は微粒子の形態である。希土類元素を含有する微粒子は、例えば、結合剤によりあるいは結合剤無しに基材上に支持しあるいはコーティングすることができる。結合剤は、本明細書において述べる結合剤などの任意の適切な結合剤とすることができる。
さらに希土類元素を含有する顆粒、粉体、粒子、および／または結合剤によりあるいは結合剤無しに一体に凝集しおよび／または凝結した微粒子を含む、希土類元素含有添加物を含む調合に関して、そのような調合は一般的には、少なくとも約１マイクロメートル、
より一般的には少なくとも約５マイクロメートル、より一般的には少なくとも約１０マイクロメートル、更により一般的には少なくとも約２５マイクロメートルの平均値、中央値あるいはＰ９０粒子サイズを有する。いくつかの調合において、希土類元素を含有する凝集体あるいは凝結体は、約１００〜約５，０００ミクロンの平均値、中央値あるいはＰ９０粒径分布、約２００〜約２，５００ミクロンの平均値、中央値あるいはＰ９０粒径分布、約２５０〜約２，５００ミクロンの平均値、中央値あるいはＰ９０粒径分布、または約３００〜約５００ミクロンの平均値、中央値、あるいはＰ９０粒径分布を有する。他の調合において、凝集体または凝結体は、少なくとも約１００ナノメートル、具体的には少なくとも約２５０ナノメートル、より具体的には少なくとも約５００ナノメートル、さらにより具体的には少なくとも約１マイクロメートル、その上さらにより具体的には少なくとも約０．５ナノメートルの平均値、中央値あるいはＰ９０粒径分布を有することができ、凝集体および／または凝結体の平均値、中央値あるいはＰ９０粒径分布は、最高で約１マイクロメートルあるいはより大きくすることができる。そのうえ、希土類元素を含有する微粒子は、個々におよび／または凝集体および／または凝結体の形態において、いくつかの場合には少なくとも約５ｍ２／ｇの表面積を有することができ、他の場合には少なくとも約１０ｍ２／ｇ、他の場合には少なくとも約７０ｍ２／ｇ、さらに他の場合には少なくとも約８５ｍ２／ｇ、まだその上の他の場合には少なくとも約１００ｍ２／ｇ、まだその上の他の場合には少なくとも約１１５ｍ２／ｇ、まだその上の他の場合には少なくとも約１２５ｍ２／ｇ、まだその上の他の場合には少なくとも約１５０ｍ２／ｇ、まだその上の他の場合には少なくとも３００ｍ２／ｇ、そしてまだその上の他の場合には少なくとも約４００ｍ２／ｇの表面積を有することができる。いくつかの構成において、希土類元素を含有する微粒子は、個々におよび／または凝集体あるいは凝結体の形態で、一般的には約５０から〜約５００ｍ２／ｇ、より一般的には約１１０〜約２５０ｍ２／ｇの表面積を有することができる。一般的には、希土類元素を含有する凝集体は１０．０１重量％を超える、より一般的には約８５重量％を超える、さらにより一般的には約９０重量％を超える、その上さらにより一般的には約９２重量％を超えるその上さらにより一般的には約９５〜約９６．５重量％の希土類元素含有微粒子を含み、かつ残部は主に結合剤である。換言すると、結合剤は、凝集体の約１５重量％未満、いくつかの場合においては約１０重量％未満、さらに他の場合においては約８重量％未満、さらに他の場合においては約５重量％未満、そしてさらに他の場合においては約３．５重量％未満とすることができる。いくつかの調合において、希土類元素を含有する微粒子は、粉体の形態であり、かつナノ結晶領域を凝集した。結合剤は、熱硬化性ポリマー、熱可塑性ポリマー、弾性重合体、セルロースポリマーおよびガラスからなる群より選択された１つまたは複数のポリマーを含むことができる。好ましくは、結合剤は、フルオロカーボン含有ポリマーおよび／またはアクリルポリマーを含む。
一実施形態において、希土類元素含有組成物は、微粒子のコロイド、懸濁液あるいはスラリーの形態である。微粒子は一般的には、約１ナノメートル未満の平均値、中央値および／またはＰ９０粒子寸法、より一般的には、約１ナノメートルから約１，０００ナノメータの平均値、中央値および／またはＰ９０粒子寸法、さらにより一般的には約１ミクロンから約１，０００ミクロンの平均値、中央値および／またはＰ９０粒子寸法、または、その上さらにより一般的には、少なくとも約１，０００ミクロンの平均値、中央値および／またはＰ９０粒子寸法を有することができる。好ましくは、微粒子は、約０．１から〜約１，０００ナノメートル、好ましくは約０．１から〜約５００ナノメートルの平均値、中央値および／またはＰ９０粒子寸法を有する。さらに好ましくは、セリウム（ＩＶ）微粒子は、約０．２から〜約１００ナノメートルの平均値、中央値および／またはＰ９０粒子寸法を有する。
一部の実施形態において、微粒子は、少なくとも約１ｍ２／ｇの平均値および／または中央値の表面積、好ましくは少なくとも約７０ｍ２／ｇの平均値および／または中央値の
表面積の表面積を有することができる。他の実施形態において、微粒子は好ましくは、約２５ｍ２／ｇ〜約５００ｍ２／ｇの平均値および／または中央値の表面積、そして好ましくは約１００〜約２５０ｍ２／ｇの平均値および／または中央値の表面積を有することができる。一部の実施形態において、微粒子は、顆粒、結晶、微結晶および粒子のうちの１つまたは複数の形態とすることができる。
一用途において、微粒子はセリウム（ＩＶ）、典型的にセリウム（ＩＶ）酸化物を含む。セリウム（ＩＶ）微粒子の全体的な希土類元素含有量をベースとした重量パーセント（ｗｔ．％）のセリウム（ＩＶ）含有量は典型的に、少なくとも約５０重量％のセリウム（ＩＶ）、より典型的には少なくとも約６０重量％のセリウム（ＩＶ）、さらにより典型的には少なくとも約７０重量％のセリウム（ＩＶ）、その上より典型的には少なくとも約７５重量％のセリウム（ＩＶ）、なおその上さらにより典型的には少なくとも約８０重量％のセリウム（ＩＶ）、なおその上さらにより典型的には少なくとも約８５重量％のセリウム（ＩＶ）、なおその上さらにより典型的には少なくとも約９０重量％のセリウム（ＩＶ）、なおその上さらにより典型的には少なくとも約９５重量％のセリウム（ＩＶ）、そして、さらにより典型的には少なくとも約９９重量％のセリウム（ＩＶ）である。好ましくは、セリウム（ＩＶ）微粒子は、セリウム（ＩＶ）以外の希土類元素が実質的に全くない。より好ましくは、セリウム（ＩＶ）微粒子の全体的な希土類元素含有量ベースの重量パーセント（重量％）セリウム（ＩＶ）含有量は、約１００重量％のセリウム（ＩＶ）であり、かつセリウム（ＩＶ）酸化物、セリウム（ＩＶ）水酸化物、セリウム（ＩＶ）オキシヒドロキシル、セリウム（ＩＶ）水和酸化物、セリウム（ＩＶ）水和オキシヒドロキシル、酸化セリウム、および／またはＣｅ（ＩＶ）（Ｏ）ｗ（ＯＨ）ｘ（ＯＨ）ｙｚＨ２Ｏ、のうちの１つまたは複数から成り、上記式中、ｗ、ｘ、ｙはゼロあるいは正の実数とすることができる。
媒体（または媒質）１０４
媒体（または媒質）１０４は、任意の流体流とすることができる。流体流は、１つまたは複数の標的物質を含有する任意の源から導くことができる。一般的には、媒体（または、媒質）１０４は、１つまたは複数の標的物質を含有する任意の水性の源から導かれる。
適切な媒体（または、媒質）１０４の非限定的な例は、レクリエーション水、（汚水、廃水、農業の、あるいは地上の水などの）都市用水、（冷却、ボイラーあるいはプロセス水などの）産業的な水、汚水、井戸水、腐敗性の水、飲料水、（湖、池、溜め池、川あるいは小川などの）自然に生じる水、および／または他の水および／または水性のプロセス流れである。レクリエーション水の非限定的な例は、水泳プール水、塩水プール用水、治療プール用水、潜水プール用水、サウナ水、温泉水および温水浴槽水である。都市用水の非限定的な例は、飲料水、潅漑のための水、井戸水、農業使用のための水、建築上の使用のための水、反射型プール用水、噴水の水、水冷壁の水、使用、都市的使用のための飲料に適さない水、そして他の飲料に適さない都市用水である。限定されない汚水には、都市用および／または農業用の水はけ水、腐敗性の水、産業的なおよび／または生産工程の間に形成されおよび／または発生する水、医療用設備により形成されおよび／または発生する水、採掘、鉱物生産、回収または処理（石油を含む）に関連する水、蒸発池水、および飲料に適さない処理水が含まれる。井戸水には、人間が消費する目的で地表下の井戸から産み出される水、（動物による消費、作物の潅漑あるいは家畜化された家畜による消費を含む）農業的な使用、ミネラルを含む水、採掘および石油生産に関連する水が限定なしに含まれる。自然に生じる水の非限定的な例には、雨、嵐、小川、川、湖、帯水層、河口、小さな沼、その他に関連するものが含まれる。
媒体（または媒質）１０４は、上記した水源の１つまたは複数から典型的に得られ、かつ水取扱システムにより処理され、運搬されおよび／または操作される。媒体（または、
媒質）は、主として水取扱システムの水とすることができる。
水取扱システムの構成部品および構成は、処理プロセス、水および水源に応じて変化できる。例により限定されることは望まないが、局所的な水および／または汚水を取扱うシステムは典型的に以下のプロセスユニットのうちの１つまたは複数である：清浄化、消毒、凝固、通気、ろ過、固体および液体の分離、消化およびポリッシング。プロセスユニットの数および順序は変更できる。さらにまた、いくつかのプロセスユニットは、水取扱システムの内部で２回あるいはそれ以上の回数で生じることができる。ここで理解されることは、１つまたは複数のプロセスユニットが流体的に連通していることである。
水取扱システムは、清澄装置を有することができあるいは有することができない。いくつかの水取扱システムは、第一のおよび最終の清澄装置などの、２つ以上の清澄装置を有することができる。清澄装置は典型的に、（細菌および／または藻類などの）生物質、懸濁したおよび／または分散した化学物質、および／または微粒子を水から除去することによって、水の曇りを減少させる。一般的には、清澄化プロセスは、濾過の前におよび／またはその後に発生する。
水取扱システムは、ろ過プロセスを含むことができあるいは含むことができない。典型例として、水取扱システムは、少なくとも１つのろ過プロセスを含む。一般的なろ過プロセスの非限定的な例は、スクリーン濾過、散水濾過、粒子濾過、砂濾過、マクロ濾過、微量濾過、限外ろ過、ナノ濾過、逆浸透、炭素／活性炭濾過、二重媒質濾過、重力濾過およびそれらの組み合わせを限定無しに含む。一般的には、ろ過プロセスは、消毒プロセスの前におよび／またはその後に生じる。例えば、固体の有機物および砂などの固体の異物を水からら除去するろ過プロセスは、典型的に消毒プロセスに先行する。一部の実施形態では、活性炭ろ過または砂ろ過などのろ過プロセスは、消毒プロセスに続く。ポスト消毒ろ過法は、処理された水に残留している化学消毒剤の一部を少なくとも除去する。
水取扱システムは、消毒プロセスを含むことができあるいは含むことができない。消毒プロセスは、フッ素、フッ素化、塩素、塩素化、臭素、臭素化、ヨウ素、ヨウ素化、オゾン、オゾン酸化、電磁気照射、紫外線、ガンマ光線、電気分解、二酸化塩素、次亜塩素酸イオン、熱、超音波、トリクロロイソシアヌル酸、石鹸／洗剤、アルコール、塩化臭素（ＢｒＣｌ）、第２銅イオン（Ｃｕ２＋）、銀、銀イオン（Ａｇ＋）、過マンガン酸塩、フェノールおよびそれらの組み合わせのうちの１つまたは複数によって、水性流れおよび／または水を処理することを、限定なしに含むことができる。好ましくは、水取扱システムは単一の消毒プロセスを含む。好ましくは、水取扱システムは二つあるいはそれ以上の消毒プロセスを含む。消毒プロセスは典型的に、水に含まれる病原性物質を少なくとも除去し、殺しおよび／または解毒するために設けられる。典型例として、病原性物質は生物学的汚染物質を含み、特に生物学的汚染物質は標的物質を含んでいる。一部の実施形態において、消毒プロセスは、標的物質の化学種を、希土類元素を含有する組成物、添加物および／または粒子あるいは微粒子によって、除去しおよび／または解毒できる化学種に転換する。
水取扱システムは、凝固を含むことができあるいは含むことができない。水取扱システムは、１つまたは複数の凝集過程を含むことができる。典型例として、凝集過程は凝集剤を水取扱システムの水に加えることを含む。典型的な凝集剤には、硫酸アルミニウム、高分子電解質、ポリマー、石灰および塩化第二鉄が含まれる。凝集剤は水中に懸濁しおよび／または分散している粉粒体を凝集させ、凝集した粉粒体は凝集物を形成する。凝結過程は、凝結物を液相から分離することを含むことができあるいは含むことができない。一部の実施形態では、凝結は、全体的な清澄化プロセスの一部または全体を構成する。他の実施形態において、凝結プロセスは、清澄化プロセスとは別でありかつ異なる。典型例とし
て、凝集プロセスは消毒プロセスの前に生じる。
水取扱システムは、エアレーションを含むことができるか、あるいは含むことができない。水取扱システムの内部では、エアレーションは、空気および／または分子酸素の流れを水取扱システムに含まれている水に通すことを含む。通気プロセスは、水取扱システムにより処理される水に含まれている汚染物質の酸化を促進する、好ましくは、通気は、標的物質などの生物学的汚染物質の酸化を促進する。一部の実施形態において、通気プロセスは、標的物質化学種を、希土類元素を含有する組成物、添加物および／または粒子あるいは微粒子によって、除去および／または解毒できる化学種に転換する。水取扱システムは１つまたは複数の通気プロセスを含むことができる。典型例として、消毒プロセスは通気プロセスの後に生じる。
水取扱システムは、水取扱システムにより処理される水を加熱しおよび／または冷却するための１つまたは複数のヒータ、冷却器および熱交換器を有することができあるいは有することができない。ヒータは、水の加熱に適した任意の方法とすることができる。適切な加熱プロセスの非限定的な例は、ソーラー加熱システム、（誘導加熱、マイクロ波加熱および赤外線などの）電磁加熱システム、浸漬ヒータ、そして（燃焼、流れ、熱油、その他などの）熱伝達加熱システムであり、熱的な加熱源は水より高い温度を有し、水に熱を伝達して水の温度を高める。熱交換器は、熱エネルギーを水にあるいは水から伝達する任意のプロセスとすることができる。熱交換器は、冷却しおよび／または水の温度を低下させるために、水から熱エネルギーを除去できる。あるいは熱交換器は、加熱しおよび／または水の温度を高めるために、熱エネルギーを伝達できる。冷却器は、水の冷却に適した任意の方法とすることができる。適切な冷却プロセスの非限定的な例は、冷凍プロセス、蒸発冷却器、および（熱（冷却）源が水より低い温度を有していて、水から熱を除去して水の温度を低下させる冷却装置などの）熱伝達冷却システムである。清澄化、消毒、凝集、通気、濾過、スラッジ処理、消化、栄養分制御、固体／液体分離および／またはポリッシャプロセスのいずれかが、その前、後および／または間に、加熱および冷却プロセスの一方または両方を含むことができる。ここで理解されることは、熱交換器が典型的に少なくとも１つの加熱および冷却プロセスを含むことである。
水取扱システムは、消化プロセスを含むことができあるいは含むことができない。典型例として、消化プロセスは、嫌気性あるいは好気性の消化プロセスのうちの１つである。いくつかの構成においては、消化プロセスは嫌気性あるいは好気性の消化プロセスの一方を含むことができ、嫌気性あるいは好気性の消化プロセスの他方がその後に続く。例えば、１つのそのような構成は好気性の消化プロセスであり、嫌気性の消化プロセスがその後に続く。一般的には、消化プロセスは、水に含まれている生分解性物質を破壊する微生物を含む。一部の実施形態では、生分解性の物質は標的物質を含む。さらにまた、消化プロセスは標的物質化学種を、希土類元素を含有する組成物、添加物および／または粒子あるいは微粒子によって、除去することができ、および／または解毒できる化学種に変換する。生分解性物質の嫌気性の消化は酸素がない場合に進行し、その一方で生分解性物質の好気性の消化は酸素がある場合に進行する。いくつかの水取扱システムにおいてこの消化プロセスは典型的に、生物学的段階／消化槽あるいは生物学的な処理段階／消化槽と呼ばれる。そのうえ、いくつかのシステムでは、消毒プロセスが消化プロセスを含む。
水取扱システムは、栄養分制御プロセスを含むことができ、あるいは含むことができない。さらにまた、水取扱システムは１つまたは複数の栄養分制御プロセスを含むことができる。栄養分制御プロセスは典型的に窒素および／または燐の制御を含む。さらに、窒素の制御は一般的には、硝化バクテリアを含むことができる。典型例として、燐の制御は生物学的な燐の制御を指し、好ましくは藻のために栄養分として使用できる燐を制御する。栄養分制御は典型的に、栄養分に加えて病原体や無機および合成有機組成物を含む酸素需
要物質の制御に関連するプロセスを含む。栄養分制御プロセスは、消毒プロセスの前あるいは後に生じることができる。一部の実施形態において、栄養分制御プロセスは、標的物質化学種を、希土類元素を含有する組成物、添加物および／または粒子あるいは微粒子によって、除去することができおよび／または解毒できる化学種に変換する。
水取扱システムは、固体／液体分離プロセスを含むことができあるいは含むことができない。好ましくは、水取扱システムは、１つまたは複数の固体／液体分離プロセスを含む。固体／液体分離プロセスは、水などの液相から固相を分離する任意のプロセスを含むことができる。適切な固液分離プロセスの非限定的な例には、清澄化（散水濾過を含む）、濾過（上述した通り）、真空または加圧濾過、サイクロン（液体サイクロンを含む）、浮上分離、沈降分離（重力沈降分離を含む）、凝集（上述した通り）、沈澱（沈砂池を含むがこれには限定されない）、およびそれらの組み合わせが含まれる。
水取扱システムは、ポリッシャを含むことができあるいは含むことができない。ポリッシングプロセスは、微細微粒子を水から除去すること、水を軟化させるイオン交換プロセス、水のｐＨ値の調整、またはそれらの組み合わせのうちの１つまたは複数を含むことができる。典型例として、ポリッシングプロセスは消毒ステップの後である。
水取扱システムが典型的に、清澄、消毒、凝集、通気、ろ過、固体と液体の分離、消化、ポリッシングプロセスのうちの一または複数を含む一方で、水取扱システムは追加の処理装置を更に含むことができる。追加の処理装置には、汚水槽、反応器、清浄器、処理容器あるいはユニット、撹拌槽あるいは要素、洗浄回路、沈殿容器、分離容器あるいはユニット、沈降タンクあるいは容器、溜め池、ポンプ、冷却塔、熱交換器、弁、ボイラー、気液離器、ノズル、炭水車、その他が限定無しに含まれる。さらにまた、水取扱システムは、作動ユニットおよび／または追加の処理装置を相互に接続する導管を含む。導管には、配管、ホース、チャネル、アクアダクト、溝、その他が限定無しに含まれる。水は、導管によって、作動ユニットおよび／または追加の処理装置に／から運ばれる。さらに、各作動ユニットおよび／または追加の処理装置は、他の作動ユニットおよび／または追加の処理装置と、導管によって流体的に連通している。
標的物質
希土類元素を含有する組成物、添加物および／または粒子により処理される水性媒体は、１つまたは複数の標的物質を含むことができる。１つまたは複数の標的物質を含有する化学種は、様々な形態の（スカンジウム、イットリウムおよびランタノイド以外の）金属、半金属、および／または放射性同位元素を含むことができる。いくつかの水性媒質において、標的物質を含有する化学種には水和化金属（これに限定されるものではないが、スカンジウム、イットリウムおよびランタノイド以外の、アルカリ金属、アルカリ土類金属、アクチノイド、遷移金属およびポスト遷移金属）、半金属、および／または放射性同位元素、水和化された金属、半金属、またはアニオン、カチオンあるいは、実効電荷を有しない形態の放射性同位元素のオキシ化学種（例えば、ＭａＯｘ ｎ＋あるいはＭａＯｘ ０、ここで０＜ａ≦４、０＜ｘ≦４、かつ０＜ｎ≦６）、陽電気を帯びた、陰電気を帯びた、または帯電してない金属、半金属、または放射性同位元素の炭酸塩（例えばＭｃ（ＣＯ３）ｙ、０＜ｃ≦４かつ０＜ｙ≦４）、あるいは陽電気を帯びた、陰電気を帯びた、または帯電してない金属、半金属、または放射性同位元素の水酸基化学種（特に金属あるいは半金属の水酸化物（例えば、Ｍ（ＯＨ）ｚ、０＜ｚ≦８）、陽電気を帯びた、陰電気を帯びた、または帯電していない金属、半金属、あるいは放射性同位元素のオキシヒドロキシル種、およびそれらの混合物が限定無しに含まれる。標的物質含有化学種は、固体、溶解した化学種あるいは懸濁液の形態とすることができる。
一部の実施形態において、希土類元素を含む組成物は、標的物質の陰イオン、陽イオン
、酸素、ヒドロキシ基、水和、またはそれらの組み合わせの化学種を除去し、上記式中、標的物質Ｍは５、１３、２２〜３３、４０〜５２、７２〜８４および８９〜９４の原子数を有する。水和化水酸基および水和化酸素化合物（陰イオン性、中性、あるいは陽イオン性であって以下に記号ＭＳで示される）の例には、Ｍ（Ｈ２Ｏ）６ ｎ、Ｍ（Ｈ２Ｏ）５ＯＨ（ｎ−１）、Ｍ（ＯＨ）（ｎ−１）Ｍ（Ｈ２Ｏ）４（ＯＨ）２ （ｎ−２）、Ｍ（ＯＨ）２ （ｎ−２）、Ｍ（Ｈ２Ｏ）３（ＯＨ）３ （ｎ−３）、Ｍ（ＯＨ）３ （ｎ−３）、Ｍ（Ｈ２Ｏ）２（ＯＨ）４ （ｎ−４）、Ｍ（ＯＨ）４ （ｎ−４）、Ｍ（Ｈ２Ｏ）（ＯＨ）５ （ｎ−５）、Ｍ（ＯＨ）５ （ｎ−５）、Ｍ（ＯＨ）６ （ｎ−６）、Ｍ（Ｈ２Ｏ）５Ｏ（ｎ−２）、Ｍ（Ｈ２Ｏ）４（Ｏ）２ （ｎ−４）、Ｍ（Ｈ２Ｏ）３（Ｏ）３ （ｎ−６）、Ｍ（Ｈ２Ｏ）２（Ｏ）４ （ｎ−８）、Ｍ（Ｈ２Ｏ）（Ｏ）５ （ｎ−１０）、Ｍ（Ｈ２Ｏ）５ＣＯ３ （ｎ−２）、ＭＣＯ３ （ｎ−２）、Ｍ（Ｈ２Ｏ）４（ＣＯ３）２ （ｎ−４）、Ｍ（ＣＯ３）２ （ｎ−４）、Ｍ（Ｈ２Ｏ）３（ＣＯ３）３ （ｎ−６）、Ｍ（ＣＯ３）３ （ｎ−６）、Ｍ（Ｈ２Ｏ）２（ＣＯ３）４ （ｎ−８）、Ｍ（ＣＯ３）４ （ｎ−８）、Ｍ（Ｈ２Ｏ）（ＣＯ３）５ （ｎ−１０）、Ｍ（ＣＯ３）５ （ｎ−１０）、Ｍ（ＣＯ３）６ （ｎ−１２）、Ｍ（Ｈ２Ｏ）４ ｎ、Ｍ（Ｈ２Ｏ）３ＯＨ（ｎ−１）、Ｍ（Ｈ２Ｏ）２（ＯＨ）２ （ｎ−２）、Ｍ（Ｈ２Ｏ）（ＯＨ）３ （ｎ−３）、Ｍ（Ｈ２Ｏ）３Ｏ（ｎ−２）、Ｍ（Ｈ２Ｏ）２（Ｏ）２ （ｎ−４）、Ｍ（Ｈ２Ｏ）（Ｏ）３ （ｎ−６）、およびＭ（Ｏ）４ （ｎ−８）が含まれるが、これらには限定されない。前述した化学式において、ｎは８以下の実数であって金属あるいは半金属Ｍの電荷あるいは酸化状態を表わす（例えば、Ｍが鉛（ＩＩ）であるときにｎは２であり、Ｍが鉛（ＩＶ）であるときにｎは４である）。一般に、Ｍは、約８より大きくない正電荷ｎを有する。
金属、半金属および放射性同位元素のそれぞれのためのプールベ図が図２〜図４７に示される。図２〜図４７は、水性溶液の異なる熱力学的状態下における標的物質の主化学種を示している。図３９を参照すると、標的物質である鉛は、Ｐｂ（Ｈ２Ｏ）６ ２＋、Ｐｂ（Ｈ２Ｏ）５ＣＯ３、Ｐｂ（Ｈ２Ｏ）４（ＣＯ３）２ ２＋、Ｐｂ（Ｈ２Ｏ）５（ＯＨ）２、Ｐｂ（Ｈ２Ｏ）２（ＯＨ）４ ２−、およびＰｂ（Ｈ２Ｏ）（Ｏ）３ ２−の化学種を有する。鉛化合物の状態（固体（ｓ）であるか、あるいは水性（ａｑ）であるか）は、鉛のプールベ図に示されている。典型例として、鉛は＋２の酸化状態の鉛を含む。図２７を参照すると、標的物質であるアンチモンは、Ｓｂ（Ｈ２Ｏ）２（ＯＨ）４ １−、Ｓｂ（Ｈ２Ｏ）４（ＯＨ）２ １＋、Ｓｂ（Ｈ２Ｏ）３（ＯＨ）３、Ｓｂ（Ｈ２Ｏ）（ＯＨ）５、およびＳｂ（ＯＨ）６ １−の化学種を有する。典型例として、アンチモンは、＋５あるいは＋３の酸化状態のうちの１つのアンチモンを含む。図４０を参照すると、標的物質であるビスマスは、Ｂｉ（Ｈ２Ｏ）６ ３＋、Ｂｉ（Ｈ２Ｏ）５（ＯＨ）２＋、Ｂｉ（Ｈ２Ｏ）４（ＯＨ）２ １＋、Ｂｉ（Ｈ２Ｏ）３（ＯＨ）３、およびＢｉ（Ｈ２Ｏ）２（ＯＨ）４ １−の化学種を有する。典型例として、ビスマスは、＋５あるいは＋３の酸化状態のうちの１つのビスマスを含む。
標的物質を除去するための多くの可能なメカニズムがある。正確なメカニズムは、希土類元素を含有する組成物、添加物および／または粒子あるいは微粒子の特定の形態および／または特性、標的物質の特定の形態および／または特性、媒体１０４のｐＨ、媒体１０４のＥｈ、媒体１０４の温度、媒体１０４の構成成分、および当業者に知られている他のパラメータを含む多くの変数によって決まり得る。
どのような理論によっても制約されることは望まないが、標的物質の陰イオンの形態は、希土類元素含有組成物との収着、沈殿、錯体、イオン結合、原子価殻間錯体（ｉｎｔｅｒ−ｖａｌｅｎｃｅ ｓｈｅｌｌ ｃｏｍｐｌｅｘｅｄ）（任意の１つまたは複数を交雑させたあるいは交雑していないｓ、ｐ、ｄあるいはｆ軌道）、共有結合またはそれらの組み合わせのうちの１つまたは複数とすることができる。陰イオンの形態は、正味の陰電荷を有する標的物質のオキシアニオン、ヒドロキシル、水和、またはそれらの組み合わせを
含む。どのような理論によっても制約されることは望まないが、標的物質は、希土類元素を含有する組成物の微粒子の表面あるいは縁部と選択的に相互作用できる。他の理論は、それにより制約されることを我々は望まないが、陰イオン性の標的物質が希土類元素によって、実質的に不溶性の生成物を形成する。希土類元素は、実質的に水溶性の希土類元素を含有する塩類の形態、または陰イオン性の標的物質と強く収着し、結合し、化学的に反応する実質的に水不溶性の物質の形態でありえる。
どのような理論によっても制約されることは望まないが、陽イオンの形態の標的物質を除去するための多くのメカニズムがある。陽イオン性の形態は、正味の陽電荷を有している標的物質の錯体、ヒドロキシル、水和、あるいはそれらの組み合わせを含む。どのような理論によっても制約されることは望まないが、標的物質の陽イオンの形態は、希土類元素含有組成物との収着、沈殿、錯体、イオン結合、原子価殻間錯体（ｉｎｔｅｒ−ｖａｌｅｎｃｅ ｓｈｅｌｌ ｃｏｍｐｌｅｘｅｄ）（任意の１つまたは複数を交雑させたあるいは交雑していないｓ、ｐ、ｄあるいはｆ軌道）、共有結合またはそれらの組み合わせのうちの１つまたは複数とすることができる。どのような理論によっても制約されることは望まないが、標的物質は、希土類元素を含有する組成物の微粒子の表面あるいは縁部と選択的に相互作用できる。他の理論は、それにより制約されることを我々は望まないが、陽イオン性の標的物質が希土類元素のカチオンと実質的に不溶性のおよび／または安定な生成物を形成する。
どのような理論によっても制約されることは望まないが、標的物質を含んでいる陰イオン性、陽イオン性、あるいは、帯電していない化学種を除去するための他の可能なメカニズムは、水和水、ヒドロキシ基を含むラジカル、水酸化イオンといった化学種、あるいは混ぜ合わされ、キレート化され、または他の方法で標的物質に付着した炭酸塩化学種が、希土類元素あるいは希土類元素含有組成物に付着し、収着しおよび／または化学的に結合する化学的な実体として作用するというものである。理論によって限定されることを望まずおよび／または例証として、考えられる陽イオン性の金属あるいは半金属の吸着プロセスは、化学式（２）に示されるようなものである：
希土類元素は、化学式（３）に示すように、強く収着し、結合し、化学的に反応し、または別の方法で陽イオン性の標的物質に付着する、実質的に水溶性の希土類元素含有塩の形態あるいは実質的に水不溶性物質の形態とすることができる。
ここでＭは、一般的に５、１３、２２〜３３、４０〜５２、７２〜８４および８９〜９４、より一般的には５、１３、２２〜３３、４０〜５２、５６、７２、８０〜８４、８８、および９０〜９４のうちの１つの原子数のものである。セリア酸化物の水和水の数は「
４」として示されているが、ここで理解されることは用途に応じてより多いあるいはより少ない水和水が存在することである。
理論によって限定されることは望まず、かつ更なる例証として、考えられる陽イオン性鉛の吸着プロセスは化学式（４）に示されるようなものとすることができる。
希土類元素の陽イオンは、化学式（５）に示すように陽イオン性の標的物質と強く収着し、結合し、化学的に反応する、実質的に水溶性の希土類元素含有塩の形態または実質的に水不溶性の物質の形態とすることができる。
如何なる理論によっても束縛されることは望まないが、他の可能なメカニズムは、酸化セリウム（ＩＶ）といった希土類元素含有添加物が、標的物質および／または標的物質含有化学種を酸化し得るというものである。希土類元素を含有する酸化剤と標的物質含有化学種との接触は、以下のいずれかまたは両方である。ａ）標的物質含有化学種との化学的な相互作用、およびｂ）還元された希土類元素および／または希土類元素含有酸化剤および酸化された標的物質および／または標的物質含有化学種の形成。例証として、セリウム（ＩＶ）酸化剤は、＋３の酸化状態のセリウムを有する第１のセリウム含有組成物を（以下に列記する）酸化剤に接触させて、＋４の酸化状態のセリウムを有する第２のセリウム含有組成物（またはセリウム（ＩＶ）酸化剤）を形成することによって形成することができる。一般的に、第２のセリウム含有組成物は酸化セリウムの粒子を含む。続いてセリウム（ＩＶ）酸化剤は、第１の（還元された）セリウム（ＩＩＩ）含有組成を形成する標的物質あるいは標的物質含有化学種を酸化する。
正確なメカニズムにかかわらず、希土類元素含有添加物と標的物質含有化学種との接触は、希土類元素および標的物質を含有する生成物を形成する。希土類元素および標的物質を含有する生成物は、水に溶解した物質または水に含まれる固体物質あるいは水から分離した固体物質相の形態であることができる。固体の希土類元素および標的物質を含有する生成物は、沈殿物、水に懸濁した固体粒子、凝集した固体粒子、およびそれらの組み合わせであることができる。
図２〜図４７の先行技術のプールベダイヤグラムから分かるように、溶液中の金属あるいは半金属の主要化学種はｐＨおよびＥｈによって決まる。これらの値は一般的に、水が電気化学的に安定であって標的物質が溶解した（固体でない）化学種であるように選択される。鉛の陽イオンの形態は、例えば、典型的に、ただし必然的ではないが、約ｐＨ７未満のｐＨ値および約＋１Ｖ未満の電位の水性媒質中で主要化学種として存在する。後述す
るように、溶液中に存在する金属あるいは半金属の形態、したがって、希土類元素を含有する組成物、添加物および／または粒子あるいは微粒子との処理によって、金属あるいは半金属を沈殿、収着、あるいは別の方法で水性媒体から取り除くこと、および／または無害化することの有効性は、媒体のｐＨおよびＥｈの一方または両方を調整することによって実質的に高めることができる。ここで理解できることは、標的物質の沈殿、収着あるいは除去の有効性を様々なｐＨおよびＥｈ値について図示してきたが、ｐＨおよびＥｈの一方または両方を調整する概念は、干渉物質を含む、標的物質を含有する金属および／または半金属以外の構成要素を効果的に取り除き、および／または水性溶液を解毒するために適用できることである。
一部の実施形態によると、標的物質は、選択されたｐＨ値を有する水性媒質から除去される。一般的には、水性媒質の選択されたｐＨ値は、約ｐＨ０〜約ｐＨ１４とすることができ、より一般的には水性媒質のｐＨは約ｐＨ１〜約ｐＨ１３とすることができ、さらにより一般的には水性媒質のｐＨは約ｐＨ２〜約ｐＨ１２とすることができ、さらにより一般的には水性媒質のｐＨは約ｐＨ３〜約ｐＨ１１とすることができ、その上さらにより一般的には水性媒質のｐＨは約ｐＨ４〜約ｐＨ１０とすることができ、なおその上さらにより一般的には水性媒質のｐＨは、約ｐＨ５〜約ｐＨ９とすることができ、または、なおその上さらにより一般的には水性媒質のｐＨは約ｐＨ６〜約ｐＨ８とすることができる。
一実施形態において、水性媒質は、典型的に約ｐＨ６〜約ｐＨ９の選択されたｐＨ値を有し、そしてより典型的には水性媒質は約ｐＨ６．５〜約ｐＨ８．５のｐＨ値を有する。
一般的には他の実施形態において、水性媒質は約ｐＨ０という選択されたｐＨを有し、より一般的には約ｐＨ１という選択されたｐＨを有し、さらにより一般的には約ｐＨ２という選択されたｐＨを有し、それでもさらにより一般的には約ｐＨ３という選択されたｐＨを有し、なおそれでもさらにより一般的には約ｐＨ４という選択されたｐＨを有し、実質的に酸性であり得る。他の実施形態ではさらにより一般的には、水性媒質は、約ｐＨ５という選択されたｐＨを有し、より一般的には約ｐＨ６という選択されたｐＨを有し、さらにより一般的には約ｐＨ７という選択されたｐＨを有し、なおさらにより一般的には約ｐＨ８という選択されたｐＨを有し、または、それでもなおさらにより一般的には約ｐＨ９という選択されたｐＨを有し、実質的に中性であり得る。他の実施形態においては一般的には、水性媒質は、約ｐＨ１０という選択されたｐＨを有し、より一般的には約ｐＨ１１という選択されたｐＨを有し、さらにより一般的には約ｐＨ１２という選択されたｐＨを有し、その上さらにより一般的には約ｐＨ１３という選択されたｐＨを有し、またはなおその上さらにより一般的には約ｐＨ１４という選択されたｐＨを有し、実質的にアルカリ性であり得る。
一部の実施形態によると、標準水素電極（ＳＨＥ）などの標準化された基準電極に関して選択されたＥｈ値を有する水性媒質から標的物質が除去される。一般的には、水性媒体の選択されたＥｈは、少なくとも約−０．５Ｖ、より一般的には少なくとも約−０．４Ｖ、より一般的には少なくとも約−０．３Ｖ、より一般的には少なくとも約−０．２Ｖ、より一般的には少なくとも約−０．１Ｖ、より一般的には少なくとも約０Ｖ、より一般的には少なくとも約０．１Ｖ、より一般的には少なくとも約０．２Ｖ、より一般的には少なくとも約０．３Ｖ、より一般的には少なくとも約０．４Ｖ、より一般的には少なくとも約０．５Ｖである。一般的には、水性媒体の選択されるＥｈは、水が電気化学的に安定でないレベル未満であり、より一般的には約１．７Ｖ以下、より一般的には約１．６Ｖ以下、より一般的には約１．５Ｖ以下、より一般的には約１．４Ｖ以下、より一般的には約１．３Ｖ以下、より一般的には約１．２Ｖ以下、より一般的には約１．１Ｖ以下、より一般的には約１．０Ｖ以下、より一般的には約０．９Ｖ以下、より一般的には約０．８Ｖ以下、およびより一般的には約０．７Ｖ以下である。
不溶性の希土類元素および標的物質を含有する生成物の標的物質に対する希土類元素の比率はまた、溶液のｐＨおよび／またはＥｈ値に応じて変化する。言い換えると、標的物質に対する希土類元素の比率が１未満である希土類元素は、標的物質に対する希土類元素の比率が１または１より大きい希土類元素よりも、標的物質のより大きなモル除去容量を有している。一部の実施形態においては、ｐＨ値がより大きくなると標的物質に対する希土類元素の比率がより大きい。他の実施形態においては、ｐＨがより大きくなると標的物質に対する希土類元素の比率はより小さくなる。さらに他の実施形態においては、ｐＨ値の範囲を上回ると、標的物質に対する希土類元素の比率は実質的に不変である。一部の実施形態においては、約ｐＨ−２以下のｐＨ値において、約ｐＨ−１を超えるｐＨ値において、約ｐＨ０を超えるｐＨ値において、約ｐＨ１を超えるｐＨ値において、約ｐＨ２を超えるｐＨ値において、約ｐＨ３を超えるｐＨ値において、約ｐＨ４を超えるｐＨ値において、約ｐＨ５を超えるｐＨ値において、約ｐＨ６を超えるｐＨ値において、約ｐＨ７を超えるｐＨ値において、約ｐＨ８を超えるｐＨ値において、約ｐＨ９を超えるｐＨ値において、約ｐＨ１０を超えるｐＨ値において、約ｐＨ１１を超えるｐＨ値において、約ｐＨ１２を超えるｐＨ値において、約ｐＨ１３を超えるｐＨ値において、または約ｐＨ１４を超えるｐＨ値において、標的物質に対する希土類元素の比率は約０．１以下であり、標的物質に対する希土類元素の比率は約０．２以下であり、標的物質に対する希土類元素の比率は約０．３以下であり、標的物質に対する希土類元素の比率は約０．４以下であり、標的物質に対する希土類元素の比率は約０．５以下であり、標的物質に対する希土類元素の比率は約０．６以下であり、標的物質に対する希土類元素の比率は約０．７以下であり、標的物質に対する希土類元素の比率は約０．８以下であり、標的物質に対する希土類元素の比率は約０．９以下であり、標的物質に対する希土類元素の比率は約１．０以下であり、標的物質に対する希土類元素の比率は約１．１以下であり、標的物質に対する希土類元素の比率は約１．２以下であり、標的物質に対する希土類元素の比率は約１．３以下であり、標的物質に対する希土類元素の比率は約１．４以下であり、標的物質に対する希土類元素の比率は約１．５以下であり、標的物質に対する希土類元素の比率は約１．６以下であり、標的物質に対する希土類元素の比率は約１．７以下であり、標的物質に対する希土類元素の比率は約１．８以下であり、標的物質に対する希土類元素の比率は約１．９以下であり、標的物質に対する希土類元素の比率は約１．９以下であり、あるいは標的物質に対する希土類元素の比率は約２．０以下である。
一部の実施形態では、水のｐＨ値が約−２以下の場合、水のｐＨ値が約−１を超える場合、水のｐＨ値が約０を超える場合、水のｐＨ値が約１を超える場合、水のｐＨ値が約２を超える場合、水のｐＨ値が約３を超える場合、水のｐＨ値が約４を超える場合、水のｐＨ値が約５を超える場合、水のｐＨ値が約６を超える場合、水のｐＨ値が約７を超える場合、水のｐＨ値が約８を超える場合、水のｐＨ値が約９を超える場合、水のｐＨ値が約１０を超える場合、水のｐＨ値が約１１を超える場合、水のｐＨ値が約１２を超える場合、水のｐＨ値が約１３を超える場合、または水のｐＨ値が約１４を超える場合、希土類元素と標的物質の比率は約０．１以下、希土類元素と標的物質の比率は約０．２以下、希土類元素と標的物質の比率は約０．３以下、希土類元素と標的物質の比率は約０．４以下、希土類元素と標的物質の比率は約０．５以下、希土類元素と標的物質の比率は約０．６以下、希土類元素と標的物質の比率は約０．７以下、希土類元素と標的物質の比率は約０．８以下、希土類元素と標的物質の比率は約０．９以下、希土類元素と標的物質の比率は約１．０以下、希土類元素と標的物質の比率は約１．１以下、希土類元素と標的物質の比率は約１．２以下、希土類元素と標的物質の比率は約１．３以下、希土類元素と標的物質の比率は約１．４以下、希土類元素と標的物質の比率は約１．５以下、希土類元素と標的物質の比率は約１．６以下、希土類元素と標的物質の比率は約１．７以下、希土類元素と標的物質の比率は約１．８以下、希土類元素と標的物質の比率は約１．９以下、希土類元素と標的物質の比率は約１．９以下、または希土類元素と標的物質の比率は約２．０以下である。
希土類元素を含有する組成物、添加物、および／または粒子もしくは粒子状物質としてのＣｅＯ２では、除去能力が約０．１ｍｇの標的物質／ｇＲＥＯ（例えば、ＣｅＯ２）以下となることもある。この場合、希土類元素と標的物質の比率は、２よりも著しく大きくなり得る。例えば、０．１ｍｇは０．０００１ｇであるので、１ｇのＣｅＯ２／０．０００１ｇの標的物質＝１０，０００となる。このような実施形態では、水のｐＨ値が約ｐＨ−２以下の場合、水のｐＨ値が約ｐＨ−１を超える場合、水のｐＨ値が約ｐＨ０を超える場合、水のｐＨ値が約ｐＨ１を超える場合、水のｐＨ値が約ｐＨ２を超える場合、水のｐＨ値が約ｐＨ３を超える場合、水のｐＨ値が約ｐＨ４を超える場合、水のｐＨ値が約ｐＨ５を超える場合、水のｐＨ値が約ｐＨ６を超える場合、水のｐＨ値が約ｐＨ７を超える場合、水のｐＨ値が約ｐＨ８を超える場合、水のｐＨ値が約ｐＨ９を超える場合、水のｐＨ値が約ｐＨ１０を超える場合、水のｐＨ値が約ｐＨ１１を超える場合、水のｐＨ値が約ｐＨ１２を超える場合、水のｐＨ値が約ｐＨ１３を超える場合、または水のｐＨ値が約ｐＨ１４を超える場合、希土類元素と標的物質の比率は通常約５０，０００以下、希土類元素と標的物質の比率は通常約４７，５００以下、希土類元素と標的物質の比率は通常約４５，０００以下、希土類元素と標的物質の比率は通常約４２，５００以下、希土類元素と標的物質の比率は通常約４０，０００以下、希土類元素と標的物質の比率は通常約３７，５００以下、希土類元素と標的物質の比率は通常約３５，０００以下、希土類元素と標的物質の比率は通常約３５，０００以下、希土類元素と標的物質の比率は通常約３２，５００以下、希土類元素と標的物質の比率は通常約３０，０００以下、希土類元素と標的物質の比率は通常約３７，５００以下、希土類元素と標的物質の比率は通常約３５，０００以下、希土類元素と標的物質の比率は通常約３２，５００以下、希土類元素と標的物質の比率は通常約３０，０００以下、希土類元素と標的物質の比率は通常約２７，５００以下、希土類元素と標的物質の比率は通常約２５，０００以下、希土類元素と標的物質の比率は通常約２２，５００以下、または希土類元素と標的物質の比率は通常約２０，０００以下である。
標的物質および標的物質含有種の濃度は、無数の要素に応じて変化し得る。例えば、これらの一方または両方の濃度は、通常少なくとも約５ｐｐｍ、通常少なくとも約５０ｐｐｍ、通常少なくとも約１００ｐｐｍ、通常少なくとも約５００ｐｐｍ、通常少なくとも約１，０００ｐｐｍ、通常少なくとも約５，０００ｐｐｍ、通常少なくとも約１０，０００ｐｐｍ、および通常少なくとも約１００，０００ｐｐｍであり得る。
媒体の前処理
ステップ１０８では、媒体１０４は任意に前処理されて、標的物質の選択された主化学種を生成する。一般に選択された主化学種は、媒体１０４内の主化学種ではなく、希土類元素を含有する組成物、添加物、および／または粒子状物質によって、より有効に除去される。例えば、標的物質のより効果的な除去および無害化の両方、またはいずれか一方により、ＥｈまたはｐＨの値のうちの１つまたは複数が変わることもある。例えば、Ｅｈが約−０．３よりも小さい（より負電位の）場合、鉛の主化学種は、元素（ＰｂＳ）である。水溶液のＥｈを高め、ｐＨを変えることにより、鉛の主化学種は、Ｐｂ（Ｈ２Ｏ）６ ２＋、Ｐｂ（Ｈ２Ｏ）５ＣＯ３、Ｐｂ（Ｈ２Ｏ）４（ＣＯ３）２ ２＋、Ｐｂ（Ｈ２Ｏ）５（ＯＨ）２、またはＰｂ（Ｈ２Ｏ）２（ＯＨ）４ ２−のうちの１つまたは複数となり得る。明らかなように、ｐＨは、水素イオンの活量の尺度であり、他方Ｅｈは、電気化学（酸化／還元）ポテンシャルの尺度である。
使用される前処理の種類は、適用に応じて変わり得る。
一用途においては、酸、酸等価体、塩基、または塩基等価体が添加されて、所望のｐＨ値にｐＨを調整する。酸または酸等価体の例には、鉱酸、スルホン酸、カルボン酸、カルボン酸のビニローグ、核酸、およびこれらの混合物などの一塩基酸および多塩基酸が含まれ
る。塩基または塩基等価体の例には、強塩基（水酸化カリウム、水酸化バリウム、水酸化セシウム、水酸化ナトリウム、水酸化ストロンチウム、水酸化カルシウム、水酸化マグネシウム、水酸化リチウム、水酸化ルビジウムなど）、超強塩基、炭酸塩、アンモニア、水酸化物、金属酸化物（特に、アルコキシド）、および弱酸の対アニオンが含まれる。
一用途においては、酸化還元反応は、Ｅｈ値を調整するのに使用され得る。Ｅｈは、媒体１０４の酸化電位または還元電位の尺度である。酸化電位または還元電位は、通常、起電力またはＥＭＦと呼ばれる。ＥＭＦは一般に、標準参照電極に対して測定される。標準参照電極の非限定的な例をいくつか挙げるならば、水素電極（通常ＳＨＥと呼ばれる）、銅／硫酸銅電極、および銀／塩化銀電極がある。
一変形例においては、標的物質または標的物質含有種は、酸化剤と接触させることによって、標的物質または標的物質含有種を酸化する。酸化剤は、化学酸化剤、酸化プロセス、またはこれらの組み合わせを含んでいてもよい。
化学酸化剤は、元素形態または化合物形態の化学組成を備える。化学酸化剤は、標的物質または標的物質含有種から電子を受け取る。電子を受け取る際、酸化剤は還元されて、酸化剤の還元型を形成する。好ましい化学酸化剤の非限定的な例は、塩素、クロロアミン、二酸化塩素、次亜塩素酸塩、トリハロメタン、ハロ酢酸、オゾン、過酸化水素、過酸化化合物、次亜臭素酸、ブロモアミン、次亜臭素酸塩、次亜塩素酸、イソシアヌレート、トリクロロ−ｓ−トリアジントリオン、ヒダントイン、ブロモクロロ−ジメチルヒダントイン、１−ブロモ−３−クロロ−５，５−ジメチルヒダントイン、１，３−ジクロロ−５，５−ジメチルヒダントイン、二酸化硫黄、重硫酸塩、およびこれらの組み合わせである。一部の構成では、１つまたは複数の次の化学組成、臭素、一塩化臭素、過マンガン酸塩フェノール、アルコール、オキシアニオン、亜ヒ酸塩、クロム酸塩、トリクロロイソシアヌル酸、および界面活性剤は、標的物質または標的物質含有種を酸化させるとさらに考えられている。化学酸化剤は、「オキシダント」または「酸化性物質」とさらに呼ばれることもある。
酸化プロセスは、単独または化学酸化剤と組み合わせた物理的プロセスを備える。酸化プロセスは、標的物質または標的物質含有種から電子を取り去る、または電子を取り去るのを助ける、またはこれらを組み合わせる。酸化プロセスの非限定的な例は、電磁エネルギー、紫外線、熱エネルギー、超音波エネルギー、およびガンマ線である。
別の変形では、標的物質または標的物質含有種は、還元剤と接触させることによって、標的物質または標的物質含有種を還元する。酸化剤は、化学酸化剤、酸化プロセス、またはこれらの組み合わせを含んでいてもよい。
化学還元剤は、元素形態または化合物形態の化学組成を備える。化学還元剤は、標的物質または標的物質含有種に電子を供与する。電子を供与する際、還元剤は酸化されて、酸化剤の酸化型を形成する。好ましい化学還元剤の非限定的な例は、水素化アルミニウムリチウム、発生期（原子状）水素、ナトリウムアマルガム、水素化ホウ素ナトリウム、２価の錫イオンを含む化合物、亜硫酸塩化合物、ヒドラジン、亜鉛−水銀アマルガム、水素化ジイソブチルアルミニウム、リンドラー触媒、シュウ酸、ギ酸、アスコルビン酸、亜リン酸塩、次亜リン酸塩、亜リン酸、ジチオスレイトール、および２価の鉄イオンを含む化合物である。化学還元剤は、「還元体」または「還元剤」とさらに呼ばれることもある。
酸化還元プロセスは、単独または化学酸化剤と組み合わせた物理的プロセスであり、標的物質または標的物質含有種に対して電子を授受する。酸化プロセスの非限定的な例は、電磁エネルギー、紫外線、熱エネルギー、超音波エネルギー、ガンマ線、および生物学的
プロセスである。
一変形例においては、媒体は、塩素、臭素、ヨウ素、またはこれらの酸、塩基もしくは塩などのハロゲン化された化学種と接触される。明らかなように、ハロゲンは、媒体のＥｈに影響を与える。一部の構成では、ハロゲンは、水媒体のｐＨ値に影響を与え得る。
標的物質もしくは標的物質含有種の除去、ならびに／あるいは、媒体のｐＨおよび／またはＥｈの調整を損ない得る化学種を媒体から除去するために、その他の種類の前処理を用いてもよい。
前処理プロセスは、清澄化、消毒、凝固、曝気、濾過、固液分離、消化、および仕上げのプロセスのうちの１つまたは複数を備え得る。より具体的には、前処理プロセスは、清澄化、消毒、凝固、曝気、濾過、固液分離、消化、および仕上げのプロセスのうちの１つを通常備え、清澄化、消毒、凝固、曝気、濾過、固液分離、消化、および仕上げのプロセスのうちの任意の２つを順不同に通常備え、さらに、清澄化、消毒、凝固、曝気、濾過、固液分離、消化、および仕上げのプロセスのうちの任意の３つを順不同に通常備え、さらに、清澄化、消毒、凝固、曝気、濾過、固液分離、消化、および仕上げのプロセスのうちの任意の４つを順不同に通常備え、さらに、清澄化、消毒、凝固、曝気、濾過、固液分離、消化、および仕上げのプロセスのうちの任意の５つを順不同に通常備え、さらに、清澄化、消毒、凝固、曝気、濾過、固液分離、消化、および仕上げのプロセスのうちの任意の６つを順不同に通常備え、さらに、清澄化、消毒、凝固、曝気、濾過、固液分離、消化、および仕上げのプロセスのうちの任意の７つを順不同に通常備え、さらに、清澄化、消毒、凝固、曝気、濾過、固液分離、消化、および仕上げのプロセスのうちの任意の８つを順不同に通常備え、さらに、清澄化、消毒、凝固、曝気、濾過、固液分離、消化、および仕上げのプロセスのうちの任意の９つを順不同に通常備え、さらに、清澄化、消毒、凝固、曝気、濾過、固液分離、消化、および仕上げのプロセスのうちの任意の１０を順不同に通常備え、さらに、清澄化、消毒、凝固、曝気、濾過、固液分離、消化、および仕上げのプロセスのうちの任意の１１を順不同に通常備え、さらに、清澄化、消毒、凝固、曝気、濾過、固液分離、消化、および仕上げのプロセスのうちのそれぞれを順不同に通常備え得る。一部の構成では、前処理は、追加の水処理システムのプロセス用装置のうちの１つまたは複数によって処理するステップを備えてもよい、またはさらに備えてもよい。
媒体の希土類元素含有添加物との接触
ステップ１１２では、任意に前処理された媒体は、希土類元素を含有する組成物、添加物、または粒子もしくは粒子状物質に接触されて、希土類元素および標的物質を含有する生成物を形成する。上述のように、希土類元素を含有する組成物、添加物、または粒子もしくは粒子状物質、またはこれらの組み合わせは、標的物質もしくは標的物質含有種に対して、化学的および／または物理的に反応する、吸着する、沈殿する、化学的に変換する、もしくは他の方法で不活性化する、またはこれと結合する。１つの構成では、希土類元素を含有する添加物は、少なくとも約２５％、通常、少なくとも約５０％、通常、約５０％よりも大きい、通常、少なくとも約７５％、およびさらに通常、少なくとも約９５％の標的物質もしくは標的物質含有種に対して、反応する、吸着する、沈殿する、化学的に変換する、もしくは他の方法で不活性化する、またはこれと結合する。希土類元素および標的物質を含有する生成物は、希土類元素、標的物質、および、含まれる物質に応じて、希土類元素含有組成物および／または標的物質含有種の１つまたは複数のその他の構成物質または化学成分を含む。任意の理論によって縛られることを望まないが、一部のプロセスでは、結合機構は、標的材料に化合、複合、またはその他の方法で付着される、水和水、ヒドロキシルラジカル、水酸化物イオン、または炭酸塩の化学種によると考えられている。これは、希土類元素または希土類元素含有組成物に付着、吸着、および／または化学結合を行う化学物質として作用する。
媒体１０４の温度は、接触ステップ中、変化し得る。一般に、水溶液の温度は、接触ステップ中に変化し得る。例えば、水溶液の温度は、水に依存して変化し得る。通常、水溶液の温度は、周囲の温度である。一般に、溶液温度は、摂氏約−５度から摂氏約５０度まで、通常、摂氏約０度から摂氏約４５度まで、さらに通常、摂氏約５度から摂氏約４０度まで、およびさらに、通常、摂氏約１０度から摂氏約３５度までの範囲にある。清澄化、消毒、凝固、曝気、濾過、固液分離、消化、および仕上げのプロセスを備える水のそれぞれは、それぞれの水のうちの１つまたは複数の加熱および冷却の両方、またはいずれか一方を行う、任意のプロセス用ユニットおよび／または操作を含んでいてもよいことが分かる。一部の構成では、それぞれの水は加熱されて、温度を典型的には少なくとも摂氏約２０度、より典型的には少なくとも摂氏約２５度、さらに、より典型的には少なくとも摂氏約３０度、さらに、より典型的には少なくとも摂氏約３５度、さらに、より典型的には少なくとも摂氏約４０度、さらに、より典型的には少なくとも摂氏約４５度、さらに、より典型的には少なくとも摂氏約５０度、さらに、より典型的には少なくとも摂氏約６０度、さらに、より典型的には少なくとも摂氏約７０度、さらに、より典型的には少なくとも摂氏約８０度、さらに、より典型的には少なくとも摂氏約９０度、さらに、より典型的には少なくとも摂氏約１００度、さらに、より典型的には少なくとも摂氏約１１０度、さらに、より典型的には少なくとも摂氏約１２０度、さらに、より典型的には少なくとも摂氏約１４０度、さらに、より典型的には少なくとも摂氏約１５０度、またはさらに、より典型的には少なくとも摂氏約２００度にしてもよい。一部の構成では、清澄化、消毒、凝固、曝気、濾過、固液分離、消化、および仕上げのプロセスのうちのそれぞれを備えるそれぞれの水は冷却されて、温度を典型的には摂氏約１１０度以下、より典型的には摂氏約１００度以下、さらにより典型的には摂氏約９０度以下、さらにより典型的には摂氏約８０度以下、さらにより典型的には摂氏約７０度以下、さらにより典型的には摂氏約６０度以下、さらにより典型的には摂氏約５０度以下、さらにより典型的には摂氏約４５度以下、さらにより典型的には摂氏約４０度以下、さらにより典型的には摂氏約３５度以下、さらにより典型的には摂氏約３０度以下、さらにより典型的には摂氏約２５度以下、さらにより典型的には摂氏約２０度以下、さらにより典型的には摂氏約１５度以下、さらにより典型的には摂氏約１０度以下、さらにより典型的には摂氏約５度以下、さらにより典型的には摂氏約０度以下にしてもよい。
媒体からの希土類元素および標的物質含有生成物の分離
任意のステップ１１６では、生成物は、媒体１０４から除去されて、処理媒体１２４を形成する。１つの構成では、少なくとも約２５％、通常、少なくとも約５０％、通常、約５０％よりも大きい、通常、少なくとも約７５％、およびさらに通常、少なくとも約９５％の希土類元素および標的物質含有生成物は、媒体から除去される。このような場合、生成物は不溶性物質を含むことが分かる。
固体の希土類元素および標的物質含有生成物は、固液分離システムなどの適切な技術により除去されてもよい。固液分離システムの非限定的な例は、濾過、浮遊選別、沈降、サイクロン分級、および遠心分離である。あるいは、希土類元素含有添加物は、粒子層、またはフィルタなどの、媒体が通過する多孔性かつ透過性のある支持されるマトリクスの形態である。
あるいは、水に溶解した希土類元素および標的物質含有生成物は、水中に不活性化された形態で留まっていてもよい。溶解されたままにされてもよい、不活性化された希土類元素および標的物質含有生成物の非限定的な例は、標的物質含有種および希土類元素含有組成物の環境的に安定した配位化合物である。
一部の実施形態によれば、少なくとも１つの標的物質の処理媒体１２４内での含有量は
、標的物質含有媒体１０４に比べて少ない。通常、処理媒体１２４の含有量は、標的物質含有媒体１０４の少なくとも約０．９であり、さらに通常、処理媒体１２４の含有量は、標的物質含有媒体１０４の少なくとも約０．８であり、さらに、通常、処理媒体１２４の含有量は、標的物質含有媒体１０４の少なくとも約０．７であり、さらに、通常、処理媒体１２４の含有量は、標的物質含有媒体１０４の少なくとも約０．６であり、さらに、通常、処理媒体１２４の含有量は、標的物質含有媒体１０４の少なくとも約０．５であり、さらに、通常、処理媒体１２４の含有量は、標的物質含有媒体１０４の少なくとも約０．４であり、さらに、通常、処理媒体１２４の含有量は、標的物質含有媒体１０４の少なくとも約０．３であり、さらに、通常、処理媒体１２４の含有量は、標的物質含有媒体１０４の少なくとも約０．２であり、さらに、通常、処理媒体１２４の含有量は、標的物質含有媒体１０４の少なくとも約０．１であり、さらに、通常、処理水媒体１２４の含有量は、標的物質含有媒体１０４の少なくとも約０．０５であり、さらに、通常、処理媒体１２４の含有量は、標的物質含有媒体１０４の少なくとも約０．０１であり、さらに、通常、処理媒体１２４の含有量は、標的物質含有媒体１０４の少なくとも約０．００５であり、さらに、通常、処理媒体１２４の含有量は、標的物質含有媒体１０４の少なくとも約０．００１であり、さらに、通常、処理媒体１２４の含有量は、標的物質含有媒体１０４の少なくとも約０．５であり、さらに、通常、処理媒体１２４の含有量は、標的物質含有媒体１０４の少なくとも約０．０００５であり、さらに、通常、処理媒体１２４の含有量は、標的物質含有媒体１０４の少なくとも約０．０００１であり、さらに、通常、処理媒体１２４の含有量は、標的物質含有媒体１０４の少なくとも約５×１０−５であり、さらに、通常、処理媒体１２４の含有量は、標的物質含有媒体１０４の少なくとも約１×１０−５であり、さらに、通常、処理媒体１２４の含有量は、標的物質含有媒体１０４の少なくとも約５×１０−６であり、およびさらに、通常、処理媒体１２４の含有量は、標的物質含有媒体１０４の少なくとも約１×１０−６である。通常、処理媒体１２４の含有量中の標的物質の含有量は、約１００，０００ｐｐｍ以下であり、さらに通常、処理媒体１２４の含有量中の標的物質の含有量は、約１０，０００ｐｐｍ以下であり、さらに、通常、処理媒体１２４の含有量中の標的物質の含有量は、約１，０００ｐｐｍ以下であり、さらに、通常、処理媒体１２４の含有量中の標的物質の含有量は、約１００ｐｐｍ以下であり、さらに、通常、処理媒体１２４の含有量中の標的物質の含有量は、約１０ｐｐｍ以下であり、さらに、通常、処理媒体１２４の含有量中の標的物質の含有量は、約１ｐｐｍ以下であり、さらに、通常、処理媒体１２４の含有量中の標的物質の含有量は、約１００ｐｐｂ以下であり、さらに、通常、処理媒体１２４の含有量中の標的物質の含有量は、約１０ｐｐｂ以下であり、さらに、通常、処理媒体１２４の含有量中の標的物質の含有量は、約１ｐｐｂ以下であり、およびさらに通常、処理媒体１２４の含有量中の標的物質の含有量は、約０．１ｐｐｂ以下である。
ステップ１１６は、任意の処理ステップを含むことができる。
処理プロセスは、清澄化、消毒、凝固、曝気、濾過、固液分離、消化、および仕上げのプロセスのうちの１つまたは複数を備え得る。より具体的には、処理プロセスは、清澄化、消毒、凝固、曝気、濾過、固液分離、消化、および仕上げのうちの１つを通常備え、清澄化、消毒、凝固、曝気、濾過、固液分離、消化、および仕上げのうちの任意の２つを順不同に通常備え、さらに、清澄化、消毒、凝固、曝気、濾過、固液分離、消化、および仕上げのうちの任意の３つを順不同に通常備え、さらに、清澄化、消毒、凝固、曝気、濾過、固液分離、消化、および仕上げのうちの任意の４つを順不同に通常備え、さらに、清澄化、消毒、凝固、曝気、濾過、固液分離、消化、および仕上げのうちの任意の５つを順不同に通常備え、さらに、清澄化、消毒、凝固、曝気、濾過、固液分離、消化、および仕上げのうちの任意の６つを順不同に通常備え、さらに、清澄化、消毒、凝固、曝気、濾過、固液分離、消化、および仕上げのうちの任意の７つを順不同に通常備え、さらに、清澄化、消毒、凝固、曝気、濾過、固液分離、消化、および仕上げのうちの任意の８つを順不同に通常備え、さらに、清澄化、消毒、凝固、曝気、濾過、固液分離、消化、および仕上げ
のうちの任意の９つを順不同に通常備え、さらに、清澄化、消毒、凝固、曝気、濾過、固液分離、消化、および仕上げのうちの任意の１０を順不同に通常備え、さらに、清澄化、消毒、凝固、曝気、濾過、固液分離、消化、および仕上げのうちの任意の１１を順不同に通常備え、さらに、清澄化、消毒、凝固、曝気、濾過、固液分離、消化、および仕上げのうちのそれぞれを順不同に通常備え得る。
再利用のための希土類元素および標的物質含有生成物における希土類元素の再生
分離された希土類元素および標的物質含有生成物は、希土類元素からの標的物質の除去のための適切なプロセスを受けて、希土類元素がステップ１１２で再利用されるようにしてもよい。再生プロセスは、例えば、脱着、酸化、還元、熱プロセス、照射などを含む。
本明細書において用いられるように、セリウム（ＩＩＩ）はセリウム（＋３）を、セリウム（＋３）はセリウム（ＩＩＩ）を指す。本明細書において用いられるように、セリウム（ＩＶ）はセリウム（＋４）を、セリウム（＋４）はセリウム（ＩＶ）を指す。
以下の実施例は、特定の実施形態を説明するために提供されるのであって、添付の特許請求の範囲に記載の実施例を限定するものとして解釈されるべきではない。特に明記しなければ、全ての部およびパーセンテージは、重量による。
実施例１
ヒ素濃度を５０ｐｐｍ未満に減らすべく、ヒ素含有ストリーム中の可溶性塩化セリウム（ＩＩＩ）ＣｅＣｌ３の最大ヒ素吸着能力を測定する一連の試験を行った。表１に示されるように、試験したヒ素含有ストリーム（以降アルカリ性浸出溶液）は、以下の組成を有していた。
７つのアルカリ性浸出溶液の初期ｐＨは約ｐＨ１１であり、溶液の温度は約７０から８０℃、反応時間は約３０分間であった。
７つのアルカリ性浸出溶液は、上記の表１から分かるように、様々なヒ素（Ｖ）濃度で調製された。各溶液は、同量の炭酸ナトリウム（２０ｇ／Ｌ）と硫酸ナトリウム（１７．７５ｇ／Ｌ）を含有していた。第１系列の試験において、３．４４ｍＬの塩化セリウム（ＣｅＣｌ３）が、全ての等温線試験に対して添加され、これは、０．９１８ｇのＣｅＯ２（約０．０５モルのＣｅ）に等しい。第２系列の試験において、６．８８ｍＬの塩化セリウムが、全ての試験に添加され、これは、１．８３６ｇのＣｅＯ２（約０．１モルのＣｅ
）に等しい。以下は、各々の等温線試験を実行した方法に関する指針である。
第１のステップにおいて、２００ｍＬの溶液を重量で量り分け、４００ｍＬのパイレックス（登録商標）ビーカに移した。次にビーカをホット／撹拌プレート上に置き、撹拌しながら７０から８０℃に加熱した。
第２のステップにおいて、３．４４ｍＬの塩化セリウムを重量で量り分け、熱アルカリ性浸出溶液の混合ビーカ内に注ぎ込んだ。塩化セリウムの添加によって、瞬時に白色沈殿が形成された。白色沈殿が炭酸セリウム［Ｃｅ２（ＣＯ３）３・ｘＨ２Ｏ］でなかったことを確認するため、ステップ３を行った。
第３のステップにおいて、４．８ｍＬの濃ＨＣｌを徐々に滴下した。シューという音と共に発泡が観察された。溶液を３０分間連続して混合した後、サンプリングの前に４時間冷却させた。
表２「ＩＣＰ−ＡＥＳを用いた分析」に結果を示す。
図４８は、吸着能力が、ヒ酸セリウム（ＣｅＡｓＯ４）が形成される場合の理論容量である４３６ｍｇ／ｇで、横ばい状態になり始めることを示し、ヒ酸セリウムが形成されたことが考えられる。図４９は、ヒ素濃度を５０ｐｐｍ未満に低下させるのに必要とされるセリウムとヒ素とのモル比が、１モル比から２モル比の間のどこかにあることを示す。しかしながら、２のモル比で２１７の吸着能力が得られた。図５０は、非常に類似した結果（本質的には、２倍のＣｅＣｌ３添加）を示し、１から２の間でのモル比では、溶解ヒ素濃度は、５０ｐｐｍより下であり得る。この容量は、より低いモル比とより厳しいｐＨ制御によって改善され得る。
実施例２
本実施例において、セリウムとヒ素との生成物は、ガスパーライト、すなわち、セリウムとヒ素の予測生成物の化学量論に基づいて予測され得るよりも多くのヒ素を含有することが示された。さらにＸ線回折パターンは、生成物が、非晶質かナノ結晶質であり、セリアか、恐らくガスパーライトと一致していることを示唆している。非晶相またはナノ結晶相は、ヒ素捕捉後のプロセス水の再利用を可能にするだけではなく、他の型のセリウム添加から観測されるよりも遥かに大きいヒ素除去能力を可能にするので、処理コストを減らすと共に環境に対する危険を制限する。
８つの５０ｍＬの遠沈管にそれぞれ２５ｍｌのヒ酸塩／硫酸塩／ＮａＯＨの完全酸化溶液を満たし、別の８つの５０ｍＬの遠沈管には酸素分子を２時間スパージングさせたそれぞれ２５ｍｌの亜ヒ酸塩／硫化物／ＮａＯＨの完全還元溶液を満たした。両溶液は、２４ｇ／Ｌのヒ素、２５ｇ／ＬのＮａＯＨ、および８０ｇ／Ｌの硫化物相当量を含有していた。次いで、各試料を硝酸セリウム（ＩＶ）か塩化セリウム（ＩＩＩ）のいずれかで処理した。セリウム塩溶液は１、２、３、または５ｍＬの用量で添加した。ｐＨ調整は行われず、周囲温度２２℃から温度を調整する試みも行われなかった。
１６の試験試料のうちの１５試料は、迅速な沈殿物形成を示し、全容積から２５ｍｌまでの容積を占めた。２種類の濃溶液間の反応は、ほとんど直ちに起こり、ゲル様沈殿物で溶液容積全体を満たした。５ｍＬのセリウム（ＩＶ）を含有する１６の試料は鮮黄色を保っていたが、さらに５ｍＬの５０％ＮａＯＨを添加すると、その時点で紫色の固体が形成された。
セリウムとヒ素との反応から形成された固体を１時間沈積させたが、清澄化はほとんど観察されなかった。次いで、試料を５０％速度で５分間遠心分離した。この時点で溶液の総容積と沈殿固体の容積を記録し、５ｍＬの試料を分析用に収集した。５ｍＬをやや上回る上清溶液を入手できたため（ヒ素濃度は２４ｇ／Ｌで、セリウムの濃度もかなり上昇したことを意味する）、試料は、０．４５ミクロンの濾紙を用いて濾過した。５ｍＬのセリウム塩を添加した４試料は、濾過しなかった。上清溶液を収集し、容積を記録した。
反応由来の濾過ケーキを週末にかけて乾燥室の上のプラスチック計量ボート内に放置した。７２時間後、各ボートの含有物を秤量し、ペレットが、依然として非常に湿っていること（溶解固体として試料に添加されたよりも多くの質量が存在する）が分かった。２ｍＬのセリウム塩溶液を有する試料の半乾燥固体を１３０℃の乾燥室に移し、１時間後、ＸＲＤによって分析した。
ＸＲＤ結果を図５１に示す。ＸＲＤ結果は、ガスパーライト（予測生成物）および実験中に存在した種々の系に対して示され、「セリア」は二酸化セリウムに対応する。図５１から分かるように、ＸＲＤ分析は、種々の系においてヒ素固体とセリウム固体の結晶ピークまたは相を何ら検出しなかった。存在する唯一の結晶物質は、ＮａＣｌ、ＮａＮＯ３（希土類元素溶液で導入された）またはＮａ２ＳＯ４から調製された試料において存在したＮａ２ＳＯ４のいずれかとして同定された。しかしながら、２９、４９、および５７度２−θ付近での広い回折ピークは、非常に小さい粒子のセリアか、場合によってはガスパーライトを示し得る。
上清溶液のヒ素含有量は、ＩＣＰ−ＡＥＳを用いて測定された。セリウム（ＩＶ）とセリウム（ＩＩＩ）の両方が、ほぼ同じ程度に系からヒ素を効果的に除去したことが確認された。下記の表３と図５２から分かるように、ヒ素除去の大きな差が、完全に酸化された系と、酸素分子のスパージング前に完全に還元された系との間で認められた。図５２は、ヒ酸塩から始まる「酸化」系と、続いて酸素分子のスパージングによって後にヒ酸塩に酸化される亜ヒ酸塩から始まる「酸素分子スパージング」系において除去されたヒ素マイク
ロモルに対するプロットを示す。
図５２は、添加セリウム量の関数としてプロットされた、沈殿固体の形成によって消費されたヒ素量を示す。この実験から得られる可溶性ヒ素濃度を２つの群、すなわち完全に酸化されたヒ酸塩および硫酸塩を含有する試料と、酸素分子がスパージングされた亜ヒ酸塩および亜硫酸塩を含有する試料に区分することが可能である。可溶性固定剤として用いられるセリウムの酸化状態は、プロセスの有効性に及ぼす影響がかなり少なかったので、Ｃｅ（ＩＩＩ）およびＣｅ（ＩＶ）のデータの両方は、各試験液の単回帰直線に適合した。完全酸化溶液の場合、固体によるヒ素捕捉によって、ヒ素対セリウムのモル比が１：３に増加するので、化学量論的にＣｅ３Ａｓ４の生成物を構成する可能性がある。
実施例３
一連の実験を行った。実験は、Ｃｅ（ＩＩＩ）状態の可溶性セリウム塩を添加し、続いて水酸化ナトリウム（ＮａＯＨ）溶液でｐＨ６からｐＨ１０の範囲に滴定することによって、ｐＨ２未満のｐＨの高度に濃縮された廃棄ストリームからＡｓ（Ｖ）状態のヒ素の沈殿を具体化する。
第１の試験において、０．０７１２５モル／ＬのＮａＨ２ＡｓＯ４溶液３３．５ｍＬを含有する溶液４００ｍＬをビーカ内において室温で撹拌した。４．０モル／ＬのＨＮＯ３を添加することによって、ｐＨをｐＨ１．５におおまかに調整した。その後、１．０５ｇのＣｅ（ＮＯ３）３・６Ｈ２Ｏを添加した。セリウム（ＩＩＩ）塩の添加による色調変化や何らかの沈殿物は、観察されなかった。ＮａＯＨ（１．０モル／Ｌ）を撹拌した溶液に滴下し、ｐＨをｐＨ１０．１にした。ｐＨは、磁気撹拌下で１．５時間、ｐＨ１０．２±０．２に維持した。反応後、溶液を撹拌プレートから取り外し、１２から１８時間、静かに沈積させた。上清をデカンテーションして除き、ＣｅとＡｓのＩＣＰ−ＭＳ分析用に確保した。固体を０．４μｍのセルロース膜で濾過し、５００から８００ｍＬの脱イオン水で十分に洗浄した。固体を風乾し、Ｘ線回折によって分析した。
第２の試験において、シミュレート廃棄ストリーム溶液を以下の成分：Ａｓ（１，２００ｐｐｍ）、Ｆ（６５０ｐｐｍ）、Ｆｅ（１２０ｐｐｍ）、Ｓ（８０ｐｐｍ）、Ｓｉ（５０ｐｐｍ）、Ｃａ（３５ｐｐｍ）、Ｍｇ（２５ｐｐｍ）、Ｚｎ（１０ｐｐｍ）、および１０ｐｐｍ未満のＡｌ、Ｋ、およびＣｕで調製した。溶液のｐＨを濃ＨＣｌ（１２．１モル／Ｌ）で滴定してｐＨ０．４に下げ、溶液を７０℃に加熱した。ＣｅＣｌ３（６．３ｍＬ
、１．１９４モル／Ｌ）の溶液を熱溶液に加え、ＮａＯＨ（２０ｗｔ．％、６．２モル／Ｌ）を滴下することによって、ｐＨを徐々にｐＨ７．５に増大させた。次いで、磁気撹拌下、７０℃で１．５時間エージングさせ、溶液をｐＨ７．５±０．２に維持した。次いで、溶液を熱源から取り外し、１２から１８時間、静かに沈積させた。上清をデカンテーションして除き、ＣｅとＡｓのＩＣＰ−ＭＳ分析用に確保した。沈殿固体を遠心分離し、２回洗浄後、０．４μｍのセルロース膜で濾過し、５００から８００ｍＬの脱イオン水で十分に洗浄した。固体を風乾し、Ｘ線回折によって分析した。
第３の試験において、新規なＣｅ−Ａｓ化合物の固体粉末を低ｐＨ浸出試験における安定性について試験した。０．５ｇの新規なＣｅ−Ａｓ化合物をｐＨ２．９またはｐＨ５．０のいずれかのｐＨの酢酸溶液１０ｍＬに加えた。容器を密閉し、２２±５℃の範囲の周囲温度で、毎分３０±２回転で１８±２時間回転させた。必要な回転時間後、溶液を０．２ミクロンのフィルタで濾過し、固体から浸出されたかもしれないＣｅとＡｓについてＩＣＰ−ＭＳによって分析した。１ｐｐｍ未満のＡｓが、ＩＣＰ−ＭＳによって検出された。
図５３は、新規なＣｅ−Ａｓ化合物（三方晶ＣｅＡｓＯ４・（Ｈ２Ｏ）ｘ（実験およびシミュレーションの両方）として示される）とガスパーライト（実験およびシミュレーションの両方）のＸ線回折（「ＸＲＤ」）結果を比較している。図９は、三方晶ＣｅＡｓＯ４・（Ｈ２Ｏ）ｘ（実験とシミュレーションの両方）と三方晶ＢｉＰＯ４・（Ｈ２Ｏ）０．６７（シミュレーション）のＸＲＤ結果を比較している。ＸＲＤ結果は、沈殿した結晶化合物が単斜晶系空間群においてモナザイト型構造で結晶化するガスパーライト（ＣｅＡｓＯ４）と構造的に異なり、かつ、三方晶ＢｉＰＯ４・（Ｈ２Ｏ）０．６７と極めて類似していることを示す。
異なる酸化状態のＣｅとＡｓに関する実験は、新規なＣｅ−Ａｓ化合物が、Ｃｅ（ＩＩＩ）状態のセリウムとＡｓ（Ｖ）状態のヒ素を必要とすることを実証している。水酸化ナトリウムなどの強塩基によるｐＨ滴定が必要であると思われる。炭酸ナトリウムによるｐＨ滴定が、ガスパーライト、つまり公知の天然に生じる化合物またはガスパーライトと三方晶ＣｅＡｓＯ４・（Ｈ２Ｏ）ｘとの組み合わせのいずれかを生成する。塩化セリウムと硝酸セリウムの使用は、共に新規な化合物の合成の成功を首尾よく実証した。マグネシウム、アルミニウム、ケイ素、カルシウム、鉄、銅、および亜鉛などの他の金属種の存在によって、新規化合物の合成が阻害されることは、示されていなかった。存在するフッ化物は、ヒ素除去と競合し、不溶性ＣｅＦ３沈殿物を生成することになる。ヒ素とセリウムのみを含有する溶液は、１：１の原子比のＣｅ：Ａｓが、新規化合物の形成に好ましいこと、さらに過剰セリウムを含有する溶液は、新規化合物に加えて酸化セリウム（ＣｅＯ２）沈殿物を生成したことを示す。さらに、新規化合物は、ｐＨ２．９とｐＨ５．０の溶液中のヒ素の溶解が１ｐｐｍ未満であることを要求する浸出試験を検討したとき、極めて安定であるように思われる。
実施例４
本実施例では、試薬級二クロム酸カリウムを蒸留水に溶解することにより、Ｃｒとして計算して１．０ｐｐｍｗのクロムを含む試験溶液を調製した。この溶液は、オキシアニオンの形のＣｒ＋６を含有し、他の金属オキシアニオンは含んでいなかった。０．５グラムの酸化ランタン（Ｌａ２Ｏ３）と、０．５グラムの二酸化セリウム（ＣｅＯ２）との混合物を、ガラス容器中で１００ｍＬの試験溶液でスラリーにした。得られたスラリーをテフロン（登録商標）被覆磁気撹拌棒で１５分間撹拌した。撹拌後、ワットマン＃４１濾紙を通して濾過することにより水と固体とを分離し、誘導結合プラズマ原子放射分光光度計を用いてクロムについて分析した。この手順を二回繰り返したが、酸化ランタンと二酸化セリウムとの混合物を１００ｍＬの試験溶液でスラリーにする代わりに、それぞれの１．０
ｇを用いた。それら３つの試験１〜３の結果を、下の表４に記載する。
上記から分かるように、酸化ランタン、二酸化セリウム、およびそれらの等混合物は、試験溶液からクロムの９８％超を除去するのに有効であった。
試験４〜６
試験１〜３の手順を繰り返した。ただし、クロム試験溶液の代わりに、Ｓｂとして計算して１．０ｐｐｍｗのアンチモンを含む試験溶液を用いた。アンチモン試験溶液は、１００ｐｐｍｗのアンチモンと共に、Ａｓ、Ｂｅ、Ｃａ、Ｃｄ、Ｃｏ、Ｃｒ、Ｆｅ、Ｌｉ、Ｍｇ、Ｍｎ、Ｍｏ、Ｎｉ、Ｐｂ、Ｓｅ、Ｓｒ、Ｔｉ、Ｔｌ、Ｖ、およびＺｎをそれぞれ１００ｐｐｍｗ含有する公認標準溶液を蒸留水で希釈することにより調製した。これらの試験結果も表４に記載してあり、２種類の希土類化合物が、単独でも、あるいは混合物としてでも、試験溶液から９０％以上のアンチモンを除去するのに有効であったことを示している。
試験７〜９
試験１〜３の手順を繰り返した。ただし、クロム試験溶液の代わりに、Ｍｏとして計算して１．０ｐｐｍｗのモリブデンを含む試験溶液を用いた。モリブデン試験溶液は、１００ｐｐｍｗのモリブデンと共に、Ａｓ、Ｂｅ、Ｃａ、Ｃｄ、Ｃｏ、Ｃｒ、Ｆｅ、Ｌｉ、Ｍｇ、Ｍｎ、Ｎｉ、Ｐｂ、Ｓｂ、Ｓｅ、Ｓｒ、Ｔｉ、Ｔｌ、Ｖ、およびＺｎをそれぞれ１００ｐｐｍｗ含有する公認標準溶液を蒸留水で希釈することにより調製した。これらの試験結果も表４に記載してあり、酸化ランタン、二酸化セリウム、およびそれらの等重量混合物が、試験溶液からモリブデンの９９％超を除去するのに有効であったことを示している。
試験１０〜１２
試験１〜３の手順を繰り返した。ただし、クロム試験溶液の代わりに、Ｖとして計算して１．０ｐｐｍｗのバナジウムを含む試験溶液を用いた。バナジウム試験溶液は、１００ｐｐｍｗのバナジウムと共に、Ａｓ、Ｂｅ、Ｃａ、Ｃｄ、Ｃｏ、Ｃｒ、Ｆｅ、Ｌｉ、Ｍｇ、Ｍｎ、Ｍｏ、Ｎｉ、Ｐｂ、Ｓｂ、Ｓｅ、Ｓｒ、Ｔｉ、Ｔｌ、およびＺｎをそれぞれ１００ｐｐｍｗ含有する公認標準溶液を蒸留水で希釈することにより調製した。これらの試験結果も表４に記載してあり、酸化ランタン、および酸化ランタンと二酸化セリウムとの等重量混合物が、試験溶液からバナジウムの９８％超を除去するのに有効であったが、二酸化セリウムはバナジウムの約８８％を除去したことを示している。
試験１３〜１５
試験１〜３の手順を繰り返した。ただし、クロム試験溶液の代わりに、Ｕとして計算して２．０ｐｐｍｗのウランを含む試験溶液を用いた。ウラン試験溶液は、１，０００ｐｐｍｗのウランを含有する公認標準溶液を蒸留水で希釈することにより調製した。この溶液は他の金属は含んでいなかった。それらの試験結果は表４に記載してあり、試験１０から１２の場合と同様に、酸化ランタン、および酸化ランタンと二酸化セリウムとの等重量混合物は、試験溶液からウランを大部分除去するのに有効であったことを示している。しかしながら、それらの実施例の場合と同様に、二酸化セリウムはウランの約７５％を除去する程度にしか効果的でなかった。
試験１６〜１８
試験１〜３の手順を繰り返した。ただし、クロム試験溶液の代わりに、Ｗとして計算して１．０ｐｐｍｗのタングステンを含む試験溶液を用いた。タングステン試験溶液は、１，０００ｐｐｍｗのタングステンを含有する公認標準溶液を蒸留水で希釈することにより調製した。その溶液は他の金属は含んでいなかった。それらの試験結果は表４に記載してあり、酸化ランタン、二酸化セリウム、および酸化ランタンと二酸化セリウムとの等重量混合物は、試験溶液からタングステンを９５％以上除去するのに同等に有効であったことを示している。
実施例５
本実施例は、希土類金属に対するハロゲンの親和性を示す。特定のハロゲン、特にフッ化物（およびその他のハロゲン）が、ヒ素の塩化セリウムへの結合と競合するかどうかを判断すべく、一連の試験を行った。ヒ素は、水溶性の塩化セリウム（ＣｅＣｌ３）を用いる場合、水媒体中で塩化セリウムに強力に結合することが知られている。このハロゲン結合親和性を、フッ化物を含有する貯蔵溶液とフッ化物を含有しない貯蔵溶液と間の比較試験を行うことによって、判断した。使用した物質は、ＣｅＣｌ３（１．１９４ＭのＣｅすなわち２０５．４３ｇ／Ｌの希土類元素酸化物すなわちＲＥＯ）と４００ｍｌの貯蔵溶液であった。ＮＳＦ Ｐ２３１の「一般的試験水２」（「ＮＳＦ」）に準拠する貯蔵溶液の構成成分を表５および表６に示す。
貯蔵溶液の初期ｐＨは、ｐＨ約０から１であった。貯蔵溶液の温度を７０℃に上昇させた。反応または滞留時間は、約９０分間であった。
フッ化物の存在下と不在下でヒ酸セリウムを沈殿させる操作は、以下の通りである。
ステップ１：
２つの３．５Ｌの合成貯蔵溶液を調製した。ここで、一方はフッ素を含まず、他方はフッ素を含む。両溶液は、表５に列挙した成分を含有した。
ステップ２：
４００ｍＬの合成貯蔵溶液を重量測定法により測定し（４０２．４１ｇ）、６００ｍＬのパイレックス（登録商標）ビーカに移した。次いで、ビーカをホット／撹拌プレート上に置き、撹拌しながら７０℃に加熱した。
ステップ３：
セリウムとヒ素との所定のモル比を満たすのに十分な塩化セリウムを貯蔵溶液に加えた。例えば、１セリアモルおよび１モルのヒ素のモル比を得るため、５．６８ｍｌの塩化セリウムを重量測定法により測定し（７．１７ｇ）、撹拌溶液に加えた。塩化セリウムの添加によって、黄色／白色沈殿が瞬時に形成され、塩化セリウム溶液の規定度が０．２２であるため、ｐＨが低下した。２０％水酸化ナトリウムを用いることによって、ｐＨを約７に調整した。
ステップ４：
塩化セリウムを７０℃の溶液に添加し、サンプリングの前に９０分間反応させた。
ステップ５：
フッ化物含有溶液とフッ化物非含有溶液の全ての所望のモル比に対してステップ２から４を繰り返す。
結果を表７ならびに図５５および図５６に示す。

表７．塩化セリウム溶液による沈殿後の上清溶液中の残存ヒ素濃度。
フッ化物含有溶液またはフッ化物非含有溶液の吸着能力を比較することによって、ハロゲンおよびハロゲン化合物の強い親和性が示されている。図５５は、ヒ素存在下における
、セリウムＩＩＩのフッ化物に対する親和性を示す。図５６は、セリウム対ヒ素の低モル比におけるフッ化物非含有溶液の吸着能力（ＣｅＯ２のグラム当たりのＡｓのｍｇとして定義される）がかなり高いことを示す。希土類金属、特にセリウムを用いる、フッ素化有機化合物、特に、フッ素化医薬化合物の捕捉を明確に示した。
セリウム対ヒ素のモル比が約１．４対１以上の溶液では、Ｆ−を含有する溶液とＦ−を含有しない溶液との間の吸着能力における差は、無視できる程度であった。これにより、Ｆ−を捕捉するために余分に４０％のセリウムが必要とされ、次いで、残存セリウムがヒ素と反応し得ると考えられる。
これらの結果は、フッ化物の存在がヒ素およびその他の標的物質の捕捉と事実上競合していることを裏付ける。干渉は、ＣｅＦ３を形成する競合反応に由来する。この反応は、遥かに好ましいＫｓｐを有する。これらの結果を考慮すると、希土類元素添含有加物を加える前に、フッ化物およびその他のハロゲンを除去するべきである。
実施例６
本実施例は、二酸化セリウム粉末を使用する硫酸塩含有化合物、ハロゲン化合物、炭酸塩含有化合物、およびリン酸塩含有化合物の除去の成功を実証する。４００ｐｐｂのヒ素除去能力を有するセリウム粉末を、亜ヒ酸塩としてヒ素（ＩＩＩ）およびヒ酸塩としてヒ素（Ｖ）を含む様々な溶液に接触させ、ヒ素とセリウムとの間における既知の結合親和性と競合する化合物の濃度を上昇させた。競合する有機化合物には、硫酸イオン、フッ化物イオン、塩化物イオン、炭酸イオン、ケイ酸イオン、およびリン酸イオンを含み、各イオンの濃度は、各イオンに対応するＮＳＦ濃度の約５００％の濃度とした。二酸化セリウム粉末は、ヒ素汚染蒸留水およびＮＳＦ Ｐ２３１の「一般的試験水２」（「ＮＳＦ」）とさらに接触させた。
蒸留水を基準測定値とした。結果を図５５に示す。図５５から分かるように、ＮＳＦ水中のイオンでは、蒸留水に対して亜ヒ酸塩およびヒ酸塩の両方に対する二酸化セリウムの除去能力が低下し、これらの化合物の希土類金属への結合が成功したことを示している。炭酸イオンの存在下では、亜ヒ酸塩よりもヒ酸塩に対する二酸化セリウムの除去能力が低下した。ケイ酸イオンの存在下では、亜ヒ酸塩およびヒ酸塩の両方に対する二酸化セリウムの除去能力が大幅に低下した。最後に、リン酸イオンにより、亜ヒ酸塩（ＮＳＦ濃度の１０倍）およびヒ酸塩（ＮＳＦ濃度の５０倍）に対する二酸化セリウムの除去性能が最も大幅に低下し、亜ヒ酸塩に対する除去能力の低下は最大であった。
実施例７
溶液相または可溶性セリウムイオン沈殿を評価すべく、いくつかの試験を行った。
試験１：
２５０ｐｐｍのＣｒ（ＶＩ）を含有する溶液を塩化Ｃｅ（ＩＩＩ）または硝酸Ｃｅ（ＩＶ）のいずれかとして供給されたモル当量のセリウムで補正した。クロム酸塩へのＣｅ（ＩＩＩ）の添加によって、直ちに目に見える影響を溶液に及ぼさなかったが、２４時間後、暗色固体の微細沈殿物が出現した。対照的に、Ｃｅ（ＩＶ）の添加によって、直ちに大量の固体形成がもたらされた。
先の実施例と同様に、一定分量を濾過し、ｐＨをＣｅ（ＩＶ）についてはｐＨ３に調整し、Ｃｅ（ＩＩＩ）についてはｐＨ５に調整した。Ｃｅ（ＩＩＩ）の添加によるＣｒ溶解度に及ぼす影響はごくわずかであったが、Ｃｅ（ＩＶ）は、ｐＨ３で溶液からＣｒのうちのほぼ９０％を除去された。
試験２：
Ｓｐｅｘ社ＩＣＰ標準の５０ｐｐｍのモリブデン、恐らくモリブデン酸塩を含有する溶液をモル当量の塩化Ｃｅ（ＩＩＩ）で補正した。先の試料と同様に、セリウムの添加後に固体が観察され、一定分量をＩＣＰ分析用に０．４５ミクロンのシリンジフィルタで濾過した。ｐＨ３では溶液中に３０ｐｐｍ近くのＭｏが残存したが、ｐＨを５に上げると、Ｍｏ濃度は、２０ｐｐｍに低下し、ｐＨ７付近でＭｏ濃度は１０ｐｐｍしか示されなかった。
実施例８
これらの実施例では、ヒ素試験用に確立された方法と類似した方法を用いることによって、一連の非ヒ素陰イオンの吸着および脱着を試験した。
過マンガン酸塩：
２つの実施例を実施した。第１の実施例において、４０ｇのセリア粉末を２５０ｍＬの５５０ｐｐｍのＫＭｎＯ４溶液に添加した。第２の実施例において、２０ｇのセリア粉末を２５０ｍＬの５００ｐｐｍのＫＭｎＯ４溶液に添加し、１．５ｍＬ、４ＮのＨＣｌでｐＨを低下させた。スラリーｐＨを低下させることによって、セリアへのＭｎ吸着が４倍に増加した。
両方の実施例において、セリアを過マンガン酸塩と１８時間接触させ、次いで、濾過して、固体を保持した。濾液をＩＣＰ−ＡＥＳを用いてＭｎについて分析し、固体を２５０ｍＬのＤＩ水で洗浄した。ｐＨ未調整固体は、洗浄を二度繰り返した。
濾過し、洗浄したＭｎ接触固体の重量を測定し、一連の３つの抽出試験と１つの対照群に分割した。これらの試験では、１ＮのＮａＯＨ、１０％シュウ酸、または１Ｍリン酸塩と接触させた場合における、マンガンがセリア表面から回収され得る程度を、同じ条件下のＤＩ水の結果と比較して調べた。
対照群として水と接触させた過マンガン酸塩吸着セリア粉末の試料では、Ｍｎの放出は５％未満であった。ヒ酸塩と同様に、ＮａＯＨは、セリア表面からの過マンガン酸塩の脱着を効果的に促進した。このことは、塩基性のｐＨレベル、または塩基性化は、セリアによる過マンガン酸塩除去に対する干渉物として振る舞うということを示している。ｐＨを低下させた第２の実施例の場合、ＮａＯＨの結果は、過マンガン酸塩がより高ｐＨの条件下で吸着した第１の実施例よりも大きかった。
リン酸塩は、ヒ酸塩脱着誘発時よりも過マンガン酸塩脱着誘発時において遥かに効果的であった。リン酸塩は、本発明者らが過マンガン酸塩を用いて試験した中で最も効果的な脱着促進剤であった。換言すると、リン酸存在下における、過マンガン酸塩に対するセリア粉末の除去能力は、リン酸に対するセリア粉末の能力が過マンガン酸塩に対するよりも遥かに高いことから、比較的低いように思われる。
シュウ酸は、過マンガン酸塩溶液の色を著しく変化させた。これは、Ｍｎ（ＶＩＩ）が、恐らくＭｎ（ＩＩ）またはＭｎ（ＩＶ）に、還元されたことを示している。ＭｎＯまたはＭｎＯ２の沈殿物の形成は、セリアから除去され得るかどうかは分からないさらなるＭｎの検出を防止し得る。したがって、還元剤は、Ｍｎ（ＶＩＩ）除去のセリアの干渉物であるように思われる。ｐＨ未調整試料では、脱着されたＭｎは検出されなかった。しかし、スラリーをわずかに酸性化することによって調製された試料では、相当量のＭｎがセリア表面から回収された。
クロム酸塩
０．６ｇの二クロム酸ナトリウムを用いて２５０ｍＬの溶液を調製し、溶液を２０ｇのセリウム粉末とｐＨ調整せずに１８時間接触させた。スラリーを濾過し、固体をＤＩ水で
洗浄した後、５０ｍＬの遠沈管に分割して、セリア表面からクロムを抽出する３つの溶液の能力を試験した。
クロム酸塩に対するセリアの能力は顕著であり、ｐＨ調整または系の最適化なしで、＞２０ｍｇのＣｒ／ｇセリアが吸着された（濾液のｐＨは、約８であった）。同様に、吸着クロム酸塩の抽出も、容易に成し遂げられた。１ＮのＮａＯＨを用いてクロム酸塩含有セリアを含むスラリーのｐＨを上昇させることは、試験された中で最も効果的なクロム脱着方法であった。リン酸塩を使用すると、かなり少ないクロム酸塩しか脱着されず、シュウ酸を使用するとさらに微量しか脱着されなかった。このことは、リン酸塩およびシュウ酸が、過マンガン酸塩除去に比べて、クロム酸塩除去ではそれほど強い干渉物ではないことを示している。対照試験では、吸着された固体を蒸留水と接触させた場合、わずか５％のクロム酸塩しか回収されなかった。
アンチモン
アンチモンの溶解度はやや低いため、これらの反応は、溶解され得るアンチモン量によって制限された。この場合、１００ｍｇの酸化アンチモン（ＩＩＩ）を１０ｍＬの濃ＨＣｌと共に１Ｌの蒸留水中に入れ、数日間かけて平衡化させ、０．８ミクロンのポリカーボネート膜で濾過して、不溶性アンチモンを除去した。１リットルのアンチモン溶液を１６ｇのセリア粉末と接触させ、アンチモンを溶液から効果的に除去したが、表面に大量に吸着させるには利用可能なＳｂ（ＩＩＩ）が少なすぎた。１つには、低い表面被覆率と強い表面陰イオン相互作用のため、抽出試験では、Ｓｂはほとんど回収されないことが分かった。Ｓｂ（ＩＩＩ）を、容易に吸着され難いＳｂ（Ｖ）種に変換すると期待されていた過酸化水素を使用しても、有意量のＳｂ回収には至らなかった。
ヒ素
表８〜１１は、試験パラメータおよび結果を示す。
表８：ヒ素脱着技法を明示するためのヒ酸塩と亜ヒ酸塩による酸化セリウム表面の吸着量
実施例９
ＮＨ４ＭｇＰＯ４・６Ｈ２Ｏを含むスツルバイト粒子を、ＣｅＣｌ３とＮＨ４ＭｇＰＯ４・６Ｈ２Ｏとのモル比が異なるように、ＣｅＣｌ３溶液に混合した。ここで、ＣｅＣｌ３とＮＨ４ＭｇＰＯ４・６Ｈ２Ｏとのモル比は、約０．８、１．０、１．２および１．５とした。それぞれ、スツルバイトの質量は約０．２ｇとし、ＣｅＣｌ３の濃度は約０．５モル／Ｌとした。さらに、０．１Ｌの脱イオン水中の約０．２ｇのスツルバイトを対照群
として調整した。各溶液のｐＨ値を、約ｐＨ４．３±０．２のｐＨに調整した。磁気撹拌棒を使用して、各試料溶液を攪拌した。少なくとも約１６時間撹拌後、固体を溶液から濾過した。濾過固体をＸ線回折によって分析し、溶液をＩＣＰ−ＭＳによって分析した。溶液の最終溶液ｐＨ値は、約ｐＨ４．６から約ｐＨ８．０の範囲であった。結果を表１２にまとめる。
実施例１０
スツルバイトＮＨ４ＭｇＰＯ４・６Ｈ２Ｏの粒子を、異なる希土類塩化物を含む約０．１Ｌの溶液中で混合した。希土類塩化物溶液は、約０．１５モル／ＬのＬａＣｌ３、ＣｅＣｌ３、ＰｒＣｌ３およびＮｄＣｌ３の溶液であった。各希土類塩化物溶液に加えたスツルバイトの質量は約０．２ｇであり、希土類塩化物とスツルバイトとのモル比は約１．０であった。各希土類塩化物溶液のｐＨを、約ｐＨ４．３±０．２のｐＨに調整した。磁気撹拌棒を使用して、各試料溶液を攪拌した。少なくとも約１６時間撹拌後、固体を溶液から濾過した。濾過固体をＸ線回折によって分析し、溶液をＩＣＰ−ＭＳによって分析した。溶液の最終溶液ｐＨ値は、約ｐＨ４．６から約ｐＨ８．０の範囲であった。結果を表１３にまとめる。
実施例１１
実施例１１は、約０．２ｇのスツルバイトＮＨ４ＭｇＰＯ４・６Ｈ２Ｏの粒子を約０．１Ｌの０．１５モル／Ｌ酸性の塩化第二鉄ＦｅＣｌ３の溶液に混合させた対照群である。塩化第二鉄とスツルバイトとのモル比は約１．０とし、溶液の初期ｐＨを約ｐＨ２．５と
した。対照群溶液の初期ｐＨは、塩化第二鉄の存在なしでスツルバイトを溶解させるのに十分に低くした。磁気撹拌棒を使用して、対照群溶液を攪拌した。少なくとも約１６時間撹拌後、固体を対照群溶液から濾過した。濾過固体をＸ線回折によって分析し、対照群溶液をＩＣＰ−ＭＳによって分析した。溶液の最終溶液ｐＨ値は、約ｐＨ２．３であった。結果を表１４にまとめる。
実施例９〜１１は、塩化第二鉄などのその他の除去物質よりも、希土類含有組成物ではスツルバイトをより効果的に除去できること示している。
実施例１２
脱イオン水およびＮＳＦ水からの二酸化セリウムの堆積物質除去能力を表１５にまとめる。
実施例１３
セリウム含有組成物によって、脱イオン水およびＮＳＦ標準化水（表１６参照）から金属および半金属を除去する実験を行った。
表１６から分かるように、セリウム含有組成物は、表１６の標的物質含有種の除去に有効であった。
実施例１４
脱イオン水およびＮＳＦ標準化水から金属および半金属を除去する、セリウム含有添加物の能力を定性的に判定する実験を行った（表１７参照）。
表１６から分かるように、セリウム含有組成物は、表１７の標的物質含有種の除去に有効であった。
実施例１５
脱イオン水およびＮＳＦ水からの有機物、金属、半金属および非金属汚染物質の除去を定性的に判定する実験を行った（表１８および表１９を参照）。
ＣｅＯ２は粉末の形態であり、凝集ＣｅＯ２は高分子結合剤で凝集される。
不溶型の鉛は、希土類元素含有組成物によって、可溶型の鉛および不溶型の鉛のうちの１つまたは両方を含む水溶液から除去されてもよい。不溶型の鉛は、限定するものではないが、例えば、酸化鉛、水酸化鉛、またはオキシ（ヒドロキシ鉛）などのコロイドの鉛および微粒子の鉛の両方、またはいずれか一方の形態であってもよい。不溶型の鉛組成物は、１つまたは複数の水和水を有する水和物の形であってもよい。
ＮＳＦ試験水の組成は、次の文献のうちの１つまたは複数に定義されている。２００７年１０月２２日にＡＮＳＩ規格に指定されたＳｔａｎｄａｒｄ Ｄｅｖｅｌｏｐｅｒ ＮＳＦ Ｉｎｔｅｒｎａｔｉｏｎａｌ編「ＮＳＦ／ＡＮＳＩ ４２−２００７ａ ＮＳＦ Ｉｎｔｅｒｎａｔｉｏｎａｌ Ｓｔａｎｄａｒｄ／Ａｍｅｒｉｃａｎ Ｎａｔｉｏｎａｌ
Ｓｔａｎｄａｒｄ ｆｏｒ Ｄｒｉｎｋｉｎｇ Ｗａｔｅｒ Ｔｒｅａｔｍｅｎｔ Ｕｎｉｔｓ Ｄｒｉｎｋｉｎｇ Ｗａｔｅｒ Ｔｒｅａｔｍｅｎｔ Ｕｎｉｔｓ Ａｅｓｔｈｅｔｉｃ Ｅｆｆｅｃｔｓ」米国規格委員会、２００９年８月２８日にＡＮＳＩ規格に指定されたＳｔａｎｄａｒｄ Ｄｅｖｅｌｏｐｅｒ ＮＳＦ Ｉｎｔｅｒｎａｔｉｏｎａ
ｌ編「ＮＳＦ／ＡＮＳＩ ５３−２００９ｅ ＮＳＦ Ｉｎｔｅｒｎａｔｉｏｎａｌ Ｓｔａｎｄａｒｄ／Ａｍｅｒｉｃａｎ Ｎａｔｉｏｎａｌ Ｓｔａｎｄａｒｄ Ｄｒｉｎｋｉｎｇ Ｗａｔｅｒ Ｔｒｅａｔｍｅｎｔ Ｕｎｉｔｓ Ｈｅａｌｔｈ Ｅｆｆｅｃｔｓ」、および２００９年８月２６日にＡＮＳＩ規格に指定されたＳｔａｎｄａｒｄ Ｄｅｖｅｌｏｐｅｒ ＮＳＦ Ｉｎｔｅｒｎａｔｉｏｎａｌ編「ＮＳＦ／ＡＮＳＩ ６１−２００９ ＮＳＦ Ｉｎｔｅｒｎａｔｉｏｎａｌ Ｓｔａｎｄａｒｄ／Ａｍｅｒｉｃａｎ Ｎａｔｉｏｎａｌ Ｓｔａｎｄａｒｄ ｆｏｒ Ｄｒｉｎｋｉｎｇ Ｗａｔｅｒ Ａｄｄｉｔｉｖｅｓ Ｄｒｉｎｋｉｎｇ Ｗａｔｅｒ Ｓｙｓｔｅｍ Ｃｏｍｐｏｎｅｎｔｓ Ｈｅａｌｔｈ Ｅｆｆｅｃｔｓ」。
実施例１６
約２０ｍｇの吸着能力を有する高表面積（「ＨＡＳ」）セリア（表面積：１３０±１０ｍ２／ｇ）を、約０．５ｍｇ／Ｌの問題とする試薬を有し、ＮＳＦ５３水とみなされる分析対象物に接触させた。ＮＳＦ水の組成を下記の表２０に示す。
分析対象物のｐＨは、ｐＨ１２．２５±０．２５、温度は２０から２５℃または周囲温度であった。
分析対象物を約２４時間ＨＳＦセリアに接触させた。
問題とする試薬は、ビスマス、クロム、コバルト、マンガン、亜鉛およびジルコニウム種とした。上記の条件下で、主化学種はコロイド形態であると考えられた。
２０ｍｇのＨＳＡセリアをプラスチック計量ボート内で測定し、ＨＡＳセリア媒体を脱イオン水で少なくとも３０分間湿らせることによって、媒体を調整した。
分析対象物を、鉛添加なしでＮＳＦ５３鉛除去水２．０Ｌのバッチで調整した。１，０００ｍｇ／ＬのＳＰＥＸ社窒素系標準を取得し、０．５ｍｇ／Ｌの問題とする試薬の流入液を調整するために使用した。この溶液を３０秒間高せん断混合器（Ｎｉｎｊａ社型番：ＢＬ５００ ３０）で混合した。ｐＨをｐＨ１２．２５±０．２５に３ＭのＮａＯＨで調整し、さらに６０秒間混合した。より高濃度での先の試験では、１２．２５±０．２５のｐＨで粒子が存在したことを示した。
５００ｍＬの流入液を４つの５００ｍＬびんに分けて注ぎ込むことにより、等温線試験を準備した。それぞれの５００ｍＬ試料びんに先に湿らせた媒体を注ぎ込んだ。びんにキャップをし、絶縁テープで密閉した。次いで、１０本までびんを保持できるローリング用容器に各びんを入れた。容器をダクトテープで密閉し、ローリング用装置に入れた。試料および対照群を２４時間ローリングした。２４時間後、装置からローリング用容器を取り出し、容器からびんを回収した。
各金属試料について５ｍＬの試料を採取し、３ｍＬの濃硝酸を加えて希釈し、０．２μｍのフィルタで濾過した。全ての金属が可溶型であること確認するために、試料を酸性化
した。金属試料を誘導結合プラズマ質量分析法（ＩＣＰ−ＭＳ）によって分析した。コロイド金属の存在を確認するため、試料をまず濾過して、あらゆる粒子を除去し、次いで、全ての金属が可溶型であること確認するために酸性化した。これらの試験の分析は、全て、分析した金属の検出限界未満であった。全ての等温線試験を同様の方法で調整し、試験した。このため、容易に比較可能であった。
表２１に示されるように、コロイド状のビスマス、クロム、マンガン、および亜鉛は、ＨＳＡセリアを含むＮＳＦ５３水から全て除去された。問題とする試薬の除去能力は、流入液からの問題とする試薬の少なくとも１０％の除去に基づいていた。
この表２２では、コバルトおよびジルコニウムの内訳を示している。
実施例１７
本実施例は、様々な試験結果を比較して、温度、表面積、スペシエーション、および濃度の変化が、セリア上へのヒ素吸着能力に影響するかについて結論を出す。実験手順を以下に説明する。
物質：
ＣｅＯ２：ＬＯＩ−４．６％、ＳＡ−１４０ｍ２／ｇ；
ＣｅＯ２：ＬＯＩ−６．３％、ＳＡ−２１０ｍ２／ｇ
使用量：４０ｇ
試験溶液構成物質（２０ＬのＤＩ水に添加）：
２２４４．４５ｇのＮｉＳＯ４・６Ｈ２Ｏ
１１９．３７ｇのＣｕＳＯ４・５Ｈ２Ｏ
５７．８１のＨ３ＢＯ３
４０６．１１のＮａＣｌ
１５．０１のＦｅＳＯ４・７Ｈ２Ｏ
４．７９ｇのＣｏＳＯ４・７Ｈ２Ｏ
７０の濃ＨＣｌ
試験溶液条件：
ｐＨ：１．６３
密度：１．０８ｍＬ／ｇ
カラム流入液：
ｐＨ：全てのカラムでｐＨ１．１から１．２の範囲であった
密度：全てのカラムで１．０８ｇ／ｍＬであった
温度：全てのカラムを室温から２１℃または７０℃で試験した
流量：流量の範囲は、１から１．８ｍＬ／分、または総容積の２．２％から４．０％の範囲であった
使用した凝集剤の近似量：１％Ｎａｌｃｏ７８７１を２２滴
カラム床の寸法：全てのカラムで８．５〜９ｃｍ×内径２．５４ｃｍ
媒体：
１５０ｇのＡＣＳ規格の塩化ナトリウムを１Ｌの体積計に加えた。次いで、ＤＩ水を用いて１Ｌ標線まで塩を希釈した。次いで、塩を２Ｌビーカに移し、加熱して沸騰させた。次に、磁気撹拌棒を用いて撹拌しながら、熱湯に１５ｍＬの濃ＨＣｌを加えた。ＨＣｌ添加後すぐに、４０．００ｇの乾燥ＣｅＯ２を混合する酸性塩溶液に徐々に加えた。この溶液を５分間撹拌させた。次に、１％Ｎａｌｃｏ７８７１を２２滴加えて、溶液を清澄化し、カラム内に加えられた際に、分離するのを防いだ。
カラムへの充填：
凝集ＣｅＯ２媒体は、２．５４ｃｍ×３０ｃｍのガラス製カラム内に移される。ＤＩ水は、１２ｍＬ／分で床を通って流され、床を沈積させて、８．５ｃｍまで完全に沈積させる。床上のＤＩ水は、デカンテーションされ、流入溶液で置き換えられた後、キャップしてしっかりと密封された。
表２３および図５７から分かるように、酸化セリウム（ＩＶ）含有のヒ素種吸着能力は、温度、表面積、スペシエーション、およびヒ素種濃度の変化によって、影響を受ける。
実施例１８
本実施例では、ＮＳＦ５３水から高表面積（「ＨＳＡ」）酸化セリウム（ＩＶ）によってどのコロイド金属が除去し得るか判定する。試験パラメータは以下の通りである。
パラメータ：
物質：ＨＳＡセリア酸化物（表面積：１３０±１０ｍ２／ｇ）
使用量：２０ｍｇ
分析対象物濃度：０．５ｍｇ／Ｌの問題とする試薬のＮＳＦ５３水
ｐＨ：可変
温度：２０から２５℃の室温
接触時間：２４時間
試験金属：ビスマス、クロム、コバルト、マンガン、亜鉛、ジルコニウム、アルミニウム、および銅
媒体調製：
２０ｍｇのＨＳＡセリア酸化物をプラスチック計量ボート内で測定した。媒体をＤＩ水で少なくとも３０分間湿らせた。
流入水の調製：
流入水を、鉛添加なしでＮＳＦ５３鉛除去水２．０Ｌのバッチで調製した。１，０００ｍｇ／ＬのＳＰＥＸ社窒素系標準を取得し、０．５ｍｇ／Ｌの問題とする試薬の流入液を調整するために使用した。この溶液をまず３０秒間高せん断混合器（Ｎｉｎｊａ社型番：ＢＬ５００ ３０）で混合した後、ｐＨを３ＭのＮａＯＨまたは濃ＨＣｌで調整し、次いで、さらに３０秒間溶液を混合した。次いで、酸化還元電位（「ＯＲＰ」）の値を、固体亜硫酸ナトリウムまたは１２．５％ＮａＣｌＯ溶液を用いて調整した（表２５参照）。
試験手順：
等温線試験準備手順：
４本の５００ｍＬびんを５００ｇ流入液でそれぞれ満たした。それぞれの５００ｍＬ試料びんに先に湿らせた媒体を注ぎ込んだ。びんにキャップをし、絶縁テープで密閉した。次いで、１０本までびんを保持できるローリング用容器に各びんを入れた。次いで、容器をダクトテープで密閉し、ローリング用装置に入れた。試料を２４時間ローリングした。２４時間後、装置からローリング用容器を取り出し、容器からびんを回収した。
分析のための試料準備手順：
各金属試料について５ｍＬの試料を採取し、５ｍＬの１０％硝酸を加えて希釈し、０．２μｍのフィルタで濾過した。全ての金属が可溶型であること確認するために、試料を酸性化した。金属試料を誘導結合プラズマ質量分析法（ＩＣＰ−ＭＳ）によって分析した。不溶性金属の存在を確認するため、試料をまず０．２μｍのフィルタで濾過して、あらゆる不溶性金属を除去し、次いで、全ての試料が同様であること確認するために酸性化した。全ての等温線試験を同様の方法で準備し、試験した。このため、容易に比較可能であった。
結果：
表２６および表２７に示されるように、Ｃｒ２Ｏ３（Ｓ）、Ｍｎ３Ｏ４（Ｓ）、Ａｌ２Ｏ３（Ｈ２Ｏ）（Ｓ）、Ｃｕ（ＯＨ）２（Ｓ）、およびＣｕ２Ｏ（Ｓ）は、ＨＳＡセリアを含むＮＳＦ５３水から全て除去された。問題とする試薬の除去能力は、流入液からの問題とする試薬の少なくとも１０％の除去に基づいていた。
結論：
コロイド状のクロム、アルミニウム、および銅は、ＨＳＡセリアを含むＮＳＦ５３水から全て除去された。一部の実験では、コバルト、亜鉛、およびジルコニウムもまた除去された。マンガンに対するＨＡＳセリアの除去能力は、不確かであった。
実施例１９
本実施例では、ＮＳＦ５３水から高表面積（「ＨＳＡ」）酸化セリウム（ＩＶ）によってコロイド金属が除去し得るか否かを判定する。試験パラメータを以下の通りである。
パラメータ：
物質：ＨＳＡセリア酸化物（表面積：１３０±１０ｍ２／ｇ）
使用量：２０ｍｇ
分析対象物濃度：０．５ｍｇ／Ｌの問題とする試薬のＮＳＦ５３水、表３４参照。
ｐＨ、ＯＲＰ：可変。表２８参照。
温度：２０から２５℃の室温。
接触時間：２４時間。
試験金属：ビスマス、クロム、コバルト、マンガン、亜鉛、ジルコニウム、アルミニウム、および銅
媒体調製：
２０ｍｇのＨＳＡセリアをプラスチック計量ボート内で測定した。媒体をＤＩ水で少なくとも３０分間湿らせた。
流入水の調製：
流入水を、鉛添加なしでＮＳＦ５３鉛除去水２．０Ｌのバッチで調製した。１，０００ｍｇ／ＬのＳＰＥＸ社窒素系標準を取得し、０．５ｍｇ／Ｌの問題とする試薬の流入液を調製するために使用した。この溶液をまず３０秒間高せん断混合器（Ｎｉｎｊａ社型番：ＢＬ５００ ３０）で混合した後、ｐＨを３ＭのＮａＯＨまたは濃ＨＣｌで調整し、次いで、さらに３０秒間溶液を混合した。次いで、ＯＲＰの値を、固体亜硫酸ナトリウムまたは１２．５％ＮａＣｌＯ溶液を用いて調整した。
手順：
等温線試験準備手順：
４本の５００ｍＬびんを５００ｇ流入液でそれぞれ満たした。それぞれの５００ｍＬ試料びんに先に湿らせた媒体を注ぎ込んだ。びんにキャップをし、絶縁テープで密閉した。次いで、１０本までびんを保持できるローリング用容器に各びんを入れた。次いで、容器をダクトテープで密閉し、ローリング用装置に入れた。試料を２４時間ローリングした。２４時間後、装置からローリング用容器を取り出し、容器からびんを回収した。
分析のための試料準備手順：
各金属試料について５ｍＬの試料を採取し、５ｍＬの１０％硝酸を加えて希釈し、０．２μｍのフィルタで濾過した。全ての金属が可溶型であること確認するために、試料を酸性化した。金属試料を誘導結合プラズマ質量分析法（ＩＣＰ−ＭＳ）によって分析した。不溶性金属の存在を確認するため、試料をまず０．２μｍのフィルタで濾過して、あらゆる不溶性金属を除去し、次いで、全ての試料が同様であること確認するために酸性化した。全ての等温線試験を同様の方法で準備し、試験した。このため、容易に比較可能であった。
結果：
結果を以下の表２９〜３０に示す。
結論
全ての金属溶液を、ヒ素の添加なしにＮＳＦ５３ヒ素試験水で調製した。これらの溶液は全て、ＨＳＡ酸化セリウム（ＣｅＯ２）と共に検討した。Ｂｉ（標的物質ＢｉＯＯＨ（Ｓ）、ＢｉＯ＋）は明確に除去された。Ｃｒ（標的物質Ｃｒ２Ｏ３（Ｓ））、Ｍｎ（標的物質ＭｎＯ２（Ｓ）、Ｍｎ２Ｏ３（Ｓ）、およびＭｎ３Ｏ４（Ｓ））、Ｚｎ（標的物質Ｚｎ（ＯＨ）２（Ｓ））、Ａｌ（標的物質Ａｌ２Ｏ３（Ｈ２Ｏ）（Ｓ））、Ｃｕ（標的物質Ｃｕ（ＯＨ）２（Ｓ）およびＣｕ２Ｏ（Ｓ））、およびＺｒ（標的物質ＺｒＯ２（Ｓ））
は、明確に除去された。試験２ＡＡにおいて、Ｃｏ（標的物質ＣｏＯ２（Ｓ））は明らかに除去された。これらの結果から、制御された条件下では、Ａｌ、Ｃｏ、Ｃｒ、Ｃｕ、Ｍｎ、Ｚｎ、およびＺｒの不溶性の化合物は、ＨＳＡ酸化セリウム（ＣｅＯ２）を用いて除去し得ることが分かった。
図５８〜図６５は、上記物質の従来技術のプールベ図を示す。
実施例２０
本実施例では、ＮＳＦ５３水からＨＡＳ酸化セリウム（ＩＶ）によって選択された可溶性金属が除去し得るか否かを判定した。
パラメータ：
物質：ＨＳＡセリア酸化物（表面積：１３０±１０ｍｓ／ｇ）使用量：２０ｍｇ
分析対象物濃度：０．５ｍｇ／Ｌの問題とする試薬のＮＳＦ５３水、表３１参照。
ｐＨ、ＯＲＰ：可変。表３２参照。
温度：２０から２５℃の室温。
接触時間：２４時間。
試験金属：アルミニウム（Ａｌ３＋）、バリウム（Ｂａ２＋）、カドミウム（Ｃｄ２＋）、クロム（Ｃｒ３＋）、コバルト（Ｃｏ２＋）、銅（Ｃｕ２＋）、鉄（Ｆｅ２＋）、マンガン（Ｍｎ２＋）、およびニッケル（Ｎｉ２＋）
媒体調製：
２０ｍｇのＨＳＡセリアをプラスチック計量ボート内で測定した。媒体をＤＩ水で少なくとも３０分間湿らせた。
流入水の調製：
流入水を、ヒ素添加なしでＮＳＦ５３鉛除去水２．０Ｌのバッチで調製した。１，０００ｍｇ／ＬのＳＰＥＸ社窒素系標準を取得し、０．５ｍｇ／Ｌの問題とする試薬の流入液を調製するために使用した。この溶液を撹拌プレートで混合した後、ｐＨを３ＭのＮａＯＨまたは濃ＨＣｌで調整した。次いで、ＯＲＰの値を、固体亜硫酸ナトリウムまたは１２．５％ＮａＣｌＯ溶液を用いて調整した。
手順：
等温線試験準備手順：
４本の５００ｍＬびんを５００ｇ流入液でそれぞれ満たした。それぞれの５００ｍＬ試料びんに先に湿らせた媒体を注ぎ込んだ。びんにキャップをし、絶縁テープで密閉した。次いで、１０本までびんを保持できるローリング用容器に各びんを入れた。次いで、容器をダクトテープで密閉し、ローリング用装置に入れた。試料を２４時間ローリングした。２４時間後、装置からローリング用容器を取り出し、容器からびんを回収した。
分析のための試料準備手順：
各金属試料について６ｍＬの試料を採取し、０．６６７ｍＬの濃硝酸を加えて希釈し、０．２μｍのフィルタで濾過した。全ての金属が可溶型であること確認するために、試料を酸性化した。金属試料をＩＣＰ−ＭＳで分析した。全ての等温線試験を同様の方法で調整し、試験した。このため、容易に比較可能であった。
結果：
結果を表３２および表３３に示す。
結論：
ＮＳＦ５３からＨＳＡセリアによって溶解した、または可溶性のＡｌ３＋、Ｂａ２＋、Ｃｄ２＋、Ｃｒ３＋、Ｃｏ２＋、Ｃｕ２＋、Ｆｅ２＋、Ｍｎ２＋、およびＮｉ２＋が明確に除去された。
図３Ａから図３Ｅ（アルミニウム）、図６Ａから図６Ｅ（クロム）、図７Ａから図７Ｆ（マンガン）、図８Ａから図８Ｆ（鉄）、図９Ａから図９Ｅ（コバルト）、図１０Ａから図１０Ｅ（ニッケル）、図１１Ａから図１１Ｅ（銅）、図２４Ａから図２４Ｃ（カドミウム）、図６６Ａから図６６Ｅ（バリウム）、および図６７Ａから図６７Ｅ（ラジウム）は、上記金属の従来技術のプールベ図である。
本開示のいくつかの変形および改変を用いることが可能である。本開示の１つまたは複数の実施形態は、別々に、また、組み合わせて使用できる。すなわち、あらゆる単独の実施形態が使用可能であり、その全ての組み合わせおよび置き換えが使用可能である。本開示のその他の特徴を提供することなく、いくつかの特徴を提供することが可能になり得る。
様々な実施形態、構成、または態様における本開示は、様々な実施形態、構成、態様、部分的組み合わせ、およびそれらの部分集合を含む、実質的に本明細書において図示され説明されるような成分、方法、プロセス、システムおよび／または装置のうちの少なくとも１つを含む。当業者であれば、本開示を理解した後、様々な実施形態、構成、または態様を構成および使用する方法を理解するはずである。様々な実施形態、構成、および態様における本開示は、本明細書またはその様々な実施形態、構成、または態様において図示および説明の両方、またはいずれか一方が行われない要素が存在しない場合、装置およびプロセスを提供することを含む。これには、例えば、性能の改良、実装の容易化および実装コストの削減の両方、またはいずれか一方のために先の装置またはプロセスで用いられ得るような要素がない場合を含む。
前述の説明は、例示および説明を目的として提示されている。前述の説明は、本明細書において開示される形態に本開示を限定するよう意図されていない。例えば、前述の詳細な説明において、本開示の様々な特徴は、本開示を簡素化する目的で１つまたは複数の実施形態、構成、または態様においてまとめられている。本開示の実施形態、構成、または態様の特徴は、上述したもの以外の別の実施形態、構成、または態様において組み合わされ得る。この開示の方法は、いかなる請求項および請求項の組み合わせの両方、またはいずれか一方も、各請求項において明確に列挙されるよりも多くの特徴を要求するという意図を表わすと解釈されるべきではない。むしろ、以下の請求項が反映するように、発明の態様は、前述の開示された単独の実施形態、構成、または態様の全ての特徴よりも少ない特徴にある。したがって、以下の請求項は、本明細書によって、この詳細な説明に組み込まれ、各請求項は、別個の好適な実施形態として自立する。
しかも、本開示の説明は、１つまたは複数の実施形態、構成、または態様および特定の変形および改変を包含していたが、例えば、本開示を理解した後には、当業者の技術および知識の範囲内であり得るようなその他の変形、組み合わせ、および改変は、本開示の範囲内にある。許される範囲で別の実施形態、構成、または態様を含む権利を得ることが意図されている。これは、請求されるものとは別の、交換可能な、および／または等価な構造、機能、範囲またはステップを含み、そのような別の、交換可能な、および／または等価な構造、機能、範囲またはステップが、本明細書において開示されているか否かにかかわらず、さらに任意の特許可能な主題を公の場で使用する意図なしであるか否かに関係しない。

Claims (39)

  1. 次の形態の組成物において、
    上記式中、０≦Ｘ≦８であり、
    ＭＳが、以下の化学式
    Ｍ（Ｈ２Ｏ）６ ｎ、Ｍ（Ｈ２Ｏ）５ＯＨ（ｎ−１）、Ｍ（ＯＨ）（ｎ−１）Ｍ（Ｈ２Ｏ）４（ＯＨ）２ （ｎ−２）、Ｍ（ＯＨ）２ （ｎ−２）、Ｍ（Ｈ２Ｏ）３（ＯＨ）３ （ｎ−３）、Ｍ（ＯＨ）３ （ｎ−３）、Ｍ（Ｈ２Ｏ）２（ＯＨ）４ （ｎ−４）、Ｍ（ＯＨ）４ （ｎ−４）、Ｍ（Ｈ２Ｏ）（ＯＨ）５ （ｎ−５）、Ｍ（ＯＨ）５ （ｎ−５）、Ｍ（ＯＨ）６ （ｎ−６）、Ｍ（Ｈ２Ｏ）５Ｏ（ｎ−２）、Ｍ（Ｈ２Ｏ）４（Ｏ）２ （ｎ−４）、Ｍ（Ｈ２Ｏ）３（Ｏ）３ （ｎ−６）、Ｍ（Ｈ２Ｏ）２（Ｏ）４ （ｎ−８）、Ｍ（Ｈ２Ｏ）（Ｏ）５ （ｎ−１０）、Ｍ（Ｈ２Ｏ）５ＣＯ３ （ｎ−２）、ＭＣＯ３ （ｎ−２）、Ｍ（Ｈ２Ｏ）４（ＣＯ３）２ （ｎ−４）、Ｍ（ＣＯ３）２ （ｎ−４）、Ｍ（Ｈ２Ｏ）３（ＣＯ３）３ （ｎ−６）、Ｍ（ＣＯ３）３ （ｎ−６）、Ｍ（Ｈ２Ｏ）２（ＣＯ３）４ （ｎ−８）、Ｍ（ＣＯ３）４ （ｎ−８）、Ｍ（Ｈ２Ｏ）（ＣＯ３）５ （ｎ−１０）、Ｍ（ＣＯ３）５ （ｎ−１０）、Ｍ（ＣＯ３）６ （ｎ−１２）、Ｍ（Ｈ２Ｏ）４ｎ、Ｍ（Ｈ２Ｏ）３ＯＨ（ｎ−１）、Ｍ（Ｈ２Ｏ）２（ＯＨ）２ （ｎ−２）、Ｍ（Ｈ２Ｏ）（ＯＨ）３ （ｎ−３）、Ｍ（Ｈ２Ｏ）３Ｏ（ｎ−２）、Ｍ（Ｈ２Ｏ）２（Ｏ）２ （ｎ−４）、およびＭ（Ｈ２Ｏ）（Ｏ）３ （ｎ−６）のうちの１つであり、
    上記式中、Ｍが、原子番号５、１３、２２〜３３、４０〜５２、５６、７２〜８４、および８８〜９４からなる群より選択される原子番号を有する金属または半金属であり、ｎが８以下の実数であり、ｎがＭの電荷または酸化状態を表す組成物。
  2. 前記組成物が水媒体中に存在し、また前記水媒体が、Ｍの主化学種としてのＭＳに有利に作用するのに十分なｐＨおよびＥｈを有する、請求項１に記載の組成物。
  3. 酸化セリウムの酸化状態が（ＩＶ）であり、かつ粒子形態にあり、またＭが鉛である、請求項１に記載の組成物。
  4. ＭＳが水酸化物の形態である、請求項１に記載の組成物。
  5. ＭＳがオキシヒドロキシル化合物の形態である、請求項１に記載の組成物。
  6. ＭＳが炭酸塩の形態である、請求項１に記載の組成物。
  7. ＭＳが金属または半金属の水和物の形態である、請求項１に記載の組成物。
  8. Ｍが、ホウ素、バナジウム、クロム、カドミウム、アンチモン、鉛、およびビスマスのうちの１つまたは複数であり、またＭＳが、水酸化物、炭酸塩、および金属または半金属の水和物の形態のうちの１つまたは複数である、請求項１に記載の組成物。
  9. 液体媒体中において、金属または半金属の水酸化物、炭酸塩、および水和物のうちの１つまたは複数を除去するために、希土類元素含有添加物を金属または半金属の水酸化物、炭酸塩、および水和物のうちの１つまたは複数と接触させるステップを備える方法。
  10. 前記金属または半金属が、原子番号５、１３、２２〜３３、４０〜５２、５６、７２〜８４、および８８〜９４からなる群より選択される原子番号を有し、前記金属または半金属の水酸化物、炭酸塩、および水和物のうちの１つまたは複数が以下の化学式
    Ｍ（Ｈ２Ｏ）６ ｎ、Ｍ（Ｈ２Ｏ）５ＯＨ（ｎ−１）、Ｍ（ＯＨ）（ｎ−１）Ｍ（Ｈ２Ｏ）４（ＯＨ）２ （ｎ−２）、Ｍ（ＯＨ）２ （ｎ−２）、Ｍ（Ｈ２Ｏ）３（ＯＨ）３ （ｎ−３）、Ｍ（ＯＨ）３ （ｎ−３）、Ｍ（Ｈ２Ｏ）２（ＯＨ）４ （ｎ−４）、Ｍ（ＯＨ）４ （ｎ−４）、Ｍ（Ｈ２Ｏ）（ＯＨ）５ （ｎ−５）、Ｍ（ＯＨ）５ （ｎ−５）、Ｍ（ＯＨ）６ （ｎ−６）、Ｍ（Ｈ２Ｏ）５ＣＯ３ （ｎ−２）、ＭＣＯ３ （ｎ−２）、Ｍ（Ｈ２Ｏ）４（ＣＯ３）２ （ｎ−４）、Ｍ（ＣＯ３）２ （ｎ−４）、Ｍ（Ｈ２Ｏ）３（ＣＯ３）３ （ｎ−６）、Ｍ（ＣＯ３）３ （ｎ−６）、Ｍ（Ｈ２Ｏ）２（ＣＯ３）４ （ｎ−８）、Ｍ（ＣＯ３）４ （ｎ−８）、Ｍ（Ｈ２Ｏ）（ＣＯ３）５ （ｎ−１０）、Ｍ（ＣＯ３）５ （ｎ−１０）、Ｍ（ＣＯ３）６ （ｎ−１２）、Ｍ（Ｈ２Ｏ）４ ｎ、Ｍ（Ｈ２Ｏ）３ＯＨ（ｎ−１）、Ｍ（Ｈ２Ｏ）２（ＯＨ）２ （ｎ−２）、およびＭ（Ｈ２Ｏ）（ＯＨ）３ （ｎ−３）のうちの１つまたは複数の化学式を有し、
    上記式中、Ｍが前記金属または半金属であり、
    ｎが８以下の実数であり、
    ｎがＭの電荷または酸化状態を表す、請求項９に記載の方法。
  11. 前記液体媒体が水溶液であり、前記金属または半金属の水酸化物、炭酸塩、および水和物のうちの１つまたは複数を、Ｍの主化学種としての状態にするのに十分なＥｈおよびｐＨを有する、請求項１０に記載の方法。
  12. 前記ＥｈおよびｐＨが、図２〜図４７および図５７〜図６５のうちの１つまたは複数のプールベ図を用いて決定される、請求項１１に記載の方法。
  13. 前記希土類元素含有添加物が、セリウム（ＩＶ）および／またはセリウム（ＩＩＩ）の形態であり、またＭが鉛である、請求項９に記載の方法。
  14. 金属または半金属が水酸化物の形態である、請求項９に記載の方法。
  15. 金属または半金属が炭酸塩の形態である、請求項９に記載の方法。
  16. 金属または半金属が金属または半金属の水和物の形態である、請求項９に記載の方法。
  17. 前記金属または半金属が、ホウ素、バナジウム、クロム、カドミウム、アンチモン、鉛、およびビスマスのうちの１つまたは複数である、請求項９に記載の方法。
  18. 前記接触させるステップが、
    金属または半金属の水酸化物、炭酸塩、および水和物のうちの１つまたは複数の形態で前記金属または半金属を含む標的物質含有種を主化学種に酸化させるために、前記媒体に酸化剤を導入するサブステップであって、前記標的物質含有種が、前記金属または半金属の水酸化物、炭酸塩、および水和物のうちの１つまたは複数とは異なる、酸化剤を導入するサブステップと、
    その後、媒体中において、前記金属または半金属の水酸化物、炭酸塩、および水和物のうちの１つまたは複数を除去するために、前記希土類元素含有添加物を前記金属または半金属の水酸化物、炭酸塩、および水和物のうちの１つまたは複数と接触させるサブステップとを備える、請求項９に記載の方法。
  19. 前記接触させるステップが、
    金属または半金属の水酸化物、炭酸塩、および水和物のうちの１つまたは複数の形態で前記金属または半金属を含む標的物質含有種を主化学種に還元させるために、前記媒体に還元剤を導入するサブステップであって、前記標的物質含有種が、前記金属または半金属の水酸化物、炭酸塩、および水和物のうちの１つまたは複数とは異なる、還元剤を導入するサブステップと、
    その後、媒体中において、前記金属または半金属の水酸化物、炭酸塩、および水和物のうちの１つまたは複数を除去するために、前記希土類元素含有添加物を前記金属または半金属の水酸化物、炭酸塩、および水和物のうちの１つまたは複数と接触させるサブステップとを備える、請求項９に記載の方法。
  20. 前記接触させるステップが、
    金属または半金属の水酸化物、炭酸塩、および水和物のうちの１つまたは複数の形態で前記金属または半金属を含む標的物質含有種を主化学種に変換させるために、前記媒体に塩基および／または塩基等価体を導入するサブステップであって、前記標的物質含有種が、前記金属または半金属の水酸化物、炭酸塩、および水和物のうちの１つまたは複数とは異なる、塩基および塩基等価体の両方、またはいずれか一方を導入するサブステップと、
    その後、媒体中において、前記金属または半金属の水酸化物、炭酸塩、および水和物のうちの１つまたは複数を除去するために、前記希土類元素含有添加物を前記金属または半金属の水酸化物、炭酸塩、および水和物のうちの１つまたは複数と接触させるサブステップとを備える、請求項９に記載の方法。
  21. 前記接触させるステップが、
    金属または半金属の水酸化物、炭酸塩、および水和物のうちの１つまたは複数の形態で前記金属または半金属を含む標的物質含有種を主化学種に変換させるために、前記媒体に酸および／または酸等価体を導入するサブステップであって、前記標的物質含有種が、前記金属または半金属の水酸化物、炭酸塩、および水和物のうちの１つまたは複数とは異なる、酸および酸等価体の両方、またはいずれか一方を導入するサブステップと、
    その後、媒体中において、前記金属または半金属の水酸化物、炭酸塩、および水和物のうちの１つまたは複数を除去するために、前記希土類元素含有添加物を前記金属または半金属の水酸化物、炭酸塩、および水和物のうちの１つまたは複数と接触させるサブステップとを備える、請求項９に記載の方法。
  22. 前記希土類元素含有添加物が、水溶性である、請求項９に記載の方法。
  23. 前記希土類元素含有添加物が、水不溶性である、請求項９に記載の方法。
  24. 液体媒体中において、標的物質を除去するために、希土類元素含有添加物を金属または半金属の標的物質と接触させるステップを備え、前記標的物質が主化学種として水酸化物、炭酸塩、水和物、またはオキシヒドロキシル基の形態である方法。
  25. 前記標的物質が、原子番号５、１３、２２〜３３、４０〜５２、５６、７２〜８４、および８８〜９４からなる群より選択される原子番号を有し、前記標的物質が以下の化学式
    Ｍ（Ｈ２Ｏ）６ ｎ、Ｍ（Ｈ２Ｏ）５ＯＨ（ｎ−１）、Ｍ（ＯＨ）（ｎ−１）Ｍ（Ｈ２Ｏ）４（ＯＨ）２ （ｎ−２）、Ｍ（ＯＨ）２ （ｎ−２）、Ｍ（Ｈ２Ｏ）３（ＯＨ）３ （ｎ−３）、Ｍ（ＯＨ）３ （ｎ−３）、Ｍ（Ｈ２Ｏ）２（ＯＨ）４ （ｎ−４）、Ｍ（ＯＨ）４ （ｎ−４）、Ｍ（Ｈ２Ｏ）（ＯＨ）５ （ｎ−５）、Ｍ（ＯＨ）５ （ｎ−５）、Ｍ（ＯＨ）６ （ｎ−６）、Ｍ（Ｈ２Ｏ）５Ｏ（ｎ−２）、Ｍ（Ｈ２Ｏ）４（Ｏ）２ （ｎ−４）、Ｍ（Ｈ２Ｏ）３（Ｏ）３ （ｎ−６）、Ｍ（Ｈ２Ｏ）２（Ｏ）４ （ｎ−８）、Ｍ（Ｈ２Ｏ）（Ｏ）５ （ｎ−１０）、Ｍ（Ｈ２Ｏ）５ＣＯ３ （ｎ−２）、ＭＣＯ３ （ｎ−２）、Ｍ（Ｈ２Ｏ）４（ＣＯ３）２ （ｎ−４）、Ｍ（ＣＯ３）２ （ｎ−４）、Ｍ（Ｈ２Ｏ）３（ＣＯ３）３ （
    ｎ−６）、Ｍ（ＣＯ３）３ （ｎ−６）、Ｍ（Ｈ２Ｏ）２（ＣＯ３）４ （ｎ−８）、Ｍ（ＣＯ３）４ （ｎ−８）、Ｍ（Ｈ２Ｏ）（ＣＯ３）５ （ｎ−１０）、Ｍ（ＣＯ３）５ （ｎ−１０）、Ｍ（ＣＯ３）６ （ｎ−１２）、Ｍ（Ｈ２Ｏ）４ ｎ、Ｍ（Ｈ２Ｏ）３ＯＨ（ｎ−１）、Ｍ（Ｈ２Ｏ）２（ＯＨ）２ （ｎ−２）、Ｍ（Ｈ２Ｏ）（ＯＨ）３ （ｎ−３）、Ｍ（Ｈ２Ｏ）３Ｏ（ｎ−２）、Ｍ（Ｈ２Ｏ）２（Ｏ）２ （ｎ−４）、およびＭ（Ｈ２Ｏ）（Ｏ）３ （ｎ−６）のうちの１つまたは複数であり、
    上記式中、Ｍが前記金属または半金属の標的物質であり、
    ｎが８以下の実数であり、
    ｎがＭの電荷または酸化状態を表す、請求項２４に記載の方法。
  26. 前記液体媒体が水溶液であり、前記金属または半金属の水酸化物、炭酸塩、および水和物のうちの１つまたは複数を、Ｍの主化学種としての状態にするのに十分なｐＨおよびＥｈを有する、請求項２５に記載の方法。
  27. 前記ＥｈおよびｐＨが、図２〜図４７および図５７〜図６５のうちの１つまたは複数のプールベ図を用いて決定される、請求項２６に記載の方法。
  28. 前記希土類元素添加物が、セリウム（ＩＶ）および／またはセリウム（ＩＩＩ）の形態であり、またＭが鉛である、請求項２４に記載の方法。
  29. 標的物質が水酸化物の形態である、請求項２４に記載の方法。
  30. 標的物質が炭酸塩の形態である、請求項２４に記載の方法。
  31. 標的物質が金属または半金属の水和物の形態である、請求項２４に記載の方法。
  32. 前記標的物質がオキシヒドロキシル化合物の形態である、請求項２４に記載の方法。
  33. 前記標的物質が、ホウ素、バナジウム、クロム、カドミウム、アンチモン、鉛、およびビスマスのうちの１つまたは複数である、請求項２４に記載の方法。
  34. 前記接触させるステップが、
    金属または半金属の水酸化物、炭酸塩、オキシヒドロキシル基、および水和物のうちの１つまたは複数の形態で標的物質含有種を主化学種に酸化させるために、前記媒体に酸化剤を導入するサブステップであって、前記標的物質含有種が、前記金属または半金属の水酸化物、炭酸塩、オキシヒドロキシル基、および水和物のうちの１つまたは複数とは異なる、酸化剤を導入するサブステップと、
    その後、媒体中において、前記金属または半金属の水酸化物、炭酸塩、オキシヒドロキシル基、および水和物のうちの１つまたは複数を除去するために、前記希土類元素含有添加物を前記金属または半金属の水酸化物、炭酸塩、オキシヒドロキシル基、および水和物のうちの１つまたは複数と接触させるサブステップとを備える、請求項２４に記載の方法。
  35. 前記接触させるステップが、
    金属または半金属の水酸化物、炭酸塩、オキシヒドロキシル基、および水和物のうちの１つまたは複数の形態で前記金属または半金属を含む標的物質含有種を主化学種に還元させるために、前記媒体に還元剤を導入するサブステップであって、前記標的物質含有種が、前記金属または半金属の水酸化物、炭酸塩、オキシヒドロキシル基、および水和物のうちの１つまたは複数とは異なる、還元剤を導入するサブステップと、
    その後、媒体中において、前記金属または半金属の水酸化物、炭酸塩、オキシヒドロキ
    シル基、および水和物のうちの１つまたは複数を除去するために、前記希土類元素含有添加物を前記金属または半金属の水酸化物、炭酸塩、オキシヒドロキシル基、および水和物のうちの１つまたは複数と接触させるサブステップとを備える、請求項２４に記載の方法。
  36. 前記接触させるステップが、
    金属または半金属の水酸化物、炭酸塩、オキシヒドロキシル基、および水和物のうちの１つまたは複数の形態で前記金属または半金属を含む標的物質含有種を主化学種に変換させるために、前記媒体に塩基および／または塩基等価体を導入するサブステップであって、前記標的物質含有種が、前記金属または半金属の水酸化物、炭酸塩、オキシヒドロキシル基、および水和物のうちの１つまたは複数とは異なる、塩基および塩基等価体の両方、またはいずれか一方を導入するサブステップと、
    その後、媒体中において、前記金属または半金属の水酸化物、炭酸塩、オキシヒドロキシル基、および水和物のうちの１つまたは複数を除去するために、前記希土類元素含有添加物を前記金属または半金属の水酸化物、炭酸塩、オキシヒドロキシル基、および水和物のうちの１つまたは複数と接触させるサブステップとを備える、請求項２４に記載の方法。
  37. 前記接触させるステップが、
    金属または半金属の水酸化物、炭酸塩、オキシヒドロキシル基、および水和物のうちの１つまたは複数の形態で前記金属または半金属を含む標的物質含有種を主化学種に変換させるために、前記媒体に酸および／または酸等価体を導入するサブステップであって、前記標的物質含有種が、前記金属または半金属の水酸化物、炭酸塩、オキシヒドロキシル基、および水和物のうちの１つまたは複数とは異なる、酸および酸等価体の両方、またはいずれか一方を導入するサブステップと、
    その後、媒体中において、前記金属または半金属の水酸化物、炭酸塩、オキシヒドロキシル基、および水和物のうちの１つまたは複数を除去するために、前記希土類元素含有添加物を前記金属または半金属の水酸化物、炭酸塩、オキシヒドロキシル基、および水和物のうちの１つまたは複数と接触させるサブステップとを備える、請求項２４に記載の方法。
  38. 前記希土類元素含有添加物が、水溶性である、請求項２４に記載の方法。
  39. 前記希土類元素含有添加物が、水不溶性である、請求項２４に記載の方法。
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