JP7477527B2 - ペルフルオロアルキルおよびポリフルオロアルキル吸着剤材料および使用方法 - Google Patents

Description

関連出願：
本出願は、２０１９年４月３日に出願された米国仮特許出願第６２／８２８，７９０号に対する優先権を主張するものであり、その内容は参照によりその全体が本明細書に組み込まれる。

ペルフルオロアルキルおよびポリフルオロアルキル物質（ＰＦＡＳ）は、ペルフルオロオクタン酸（ＰＦＯＡ）、ペルフルオロオクタンスルホン酸（ＰＦＯＳ）を含む化合物、および２，３，３，３，－テトラフルオロ－２－（ヘプタフルオロプロポキシ）プロパノエートおよびヘプタフルオロプロピル１，２，２，２－テトラフルオロエチルエーテル等のＧＥＮＸ工程によって生成された化合物を含む化合物の群である。このような高フッ素化化合物は、その化学的耐久性、優れた界面活性剤特性、およびポリテトラフルオロエチレンを含むフルオロポリマーの前駆体としての主要な役割により、長年にわたって広範な産業使用を享受した。

残念なことに、これらの同特性は、環境中での分解に対してＰＦＡＳに抵抗性を与えると同時に、経時的に摂取されたときに生物蓄積をもたらす。いくつかの最近の研究は、様々な有害な健康への影響、最も注目すべきはコレステロールレベルの上昇であるが、腎臓癌、精巣癌、甲状腺疾患、および妊娠誘発性高血圧に対してもＰＦＡＳの関連を示した。

これまで、ＰＦＡＳ化合物を環境および飲料水から除去するためにいくつかの技術が採用されてきた。かかる技術には、顆粒状活性炭（ＧＡＣ）、イオン交換樹脂、および逆浸透が含まれる。ＧＡＣは主要な解決策として浮上してきたが、環境および飲料水からＰＦＡＳ化合物を除去する上で、ＧＡＣがさらに効果的であるように、性能の改善が継続的に必要とされている。
この出願の発明に関連する先行技術文献情報としては、以下のものがある（国際出願日以降国際段階で引用された文献及び他国に国内移行した際に引用された文献を含む）。
（先行技術文献）
（特許文献）
（特許文献１） 米国特許出願公開第２０１３／０３１６４３３号明細書
（特許文献２） 米国特許出願公開第２０１３／０１６８３２１号明細書
（特許文献３） 国際公開第２０１７／１８０３４６号
（特許文献４） 仏国特許出願公開第３０７７０６９号明細書
（特許文献５） 米国特許第１０，７０２，８５３号明細書
（特許文献６） 米国特許第２，０３８，０７１号明細書
（特許文献７） 米国特許出願公開第２００２／０１７０４３６号明細書
（特許文献８） 米国特許出願公開第２００３／０１８８６６３号明細書
（特許文献９） 米国特許出願公開第２００４／０１１８２８７号明細書
（特許文献１０） 米国特許出願公開第２００４／０１１８３８７号明細書
（特許文献１１） 米国特許出願公開第２００５／００８１７１７号明細書
（特許文献１２） 米国特許出願公開第２００５／０１５０８３５号明細書
（特許文献１３） 米国特許出願公開第２００５／０１６７３６７号明細書
（特許文献１４） 米国特許出願公開第２００６／００４２４６７号明細書
（特許文献１５） 米国特許出願公開第２００６／００５４１４２号明細書
（特許文献１６） 米国特許出願公開第２００７／０１６９７５８号明細書
（特許文献１７） 米国特許出願公開第２００７／０２７２０８０号明細書
（特許文献１８） 米国特許出願公開第２００８／００７３２９０号明細書
（特許文献１９） 米国特許出願公開第２００８／０１２１１４２号明細書
（特許文献２０） 米国特許出願公開第２００８／０２８３４４６号明細書
（特許文献２１） 米国特許出願公開第２００８／０３０８０７５号明細書
（特許文献２２） 米国特許出願公開第２００９／０１７２９９８号明細書
（特許文献２３） 米国特許出願公開第２００９／０２２３３７０号明細書
（特許文献２４） 米国特許出願公開第２０１０／０１７８６２４号明細書
（特許文献２５） 米国特許出願公開第２０１１／００３０５９２号明細書
（特許文献２６） 米国特許出願公開第２０１１／００７６２１０号明細書
（特許文献２７） 米国特許出願公開第２０１２／００４８１１０号明細書
（特許文献２８） 米国特許出願公開第２０１２／０１０００５４号明細書
（特許文献２９） 米国特許出願公開第２０１２／０１７２２１６号明細書
（特許文献３０） 米国特許出願公開第２０１２／０２２０４５１号明細書
（特許文献３１） 米国特許出願公開第２０１３／００７８１６９号明細書
（特許文献３２） 米国特許出願公開第２０１３／０１０９５６２号明細書
（特許文献３３） 米国特許出願公開第２０１３／０１６８３２１号明細書
（特許文献３４） 米国特許出願公開第２０１３／０２６９５３２号明細書
（特許文献３５） 米国特許出願公開第２０１３／０３１６４３３号明細書
（特許文献３６） 米国特許出願公開第２０１４／０１１７０５４号明細書
（特許文献３７） 米国特許出願公開第２０１４／０１６５５４２号明細書
（特許文献３８） 米国特許出願公開第２０１５／００５０２０２号明細書
（特許文献３９） 米国特許出願公開第２０１６／００２３９２０号明細書
（特許文献４０） 米国特許出願公開第２０１６／０１６６９７２号明細書
（特許文献４１） 米国特許出願公開第２０１６／０２３６１６９号明細書
（特許文献４２） 米国特許出願公開第２０１６／０２７１５５５号明細書
（特許文献４３） 米国特許出願公開第２０１６／０３４６７２３号明細書
（特許文献４４） 米国特許出願公開第２０１７／０２９７９２６号明細書
（特許文献４５） 米国特許出願公開第２０１８／００３０８７１号明細書
（特許文献４６） 米国特許出願公開第２０１８／０２１４８１６号明細書
（特許文献４７） 米国特許出願公開第２０１９／０２０１８７０号明細書
（特許文献４８） 米国特許出願公開第２０１９／０２４７８３１号明細書
（特許文献４９） 米国特許出願公開第２０１９／０２７００８１号明細書
（特許文献５０） 米国特許出願公開第２０２０／００３８７９８号明細書
（特許文献５１） 米国特許出願公開第２０２０／００３９８０９号明細書
（特許文献５２） 米国特許出願公開第２０２０／００４０８５１号明細書
（特許文献５３） 米国特許出願公開第２０２０／０１７９９０２号明細書
（特許文献５４） 米国特許第３，７１３，２８１号明細書
（特許文献５５） 米国特許第３，７５７，４８８号明細書
（特許文献５６） 米国特許第４，３３１，６３９号明細書
（特許文献５７） 米国特許第４，６２４，９３７号明細書
（特許文献５８） 米国特許第４，９２１，８２６号明細書
（特許文献５９） 米国特許第５，０１６，６２８号明細書
（特許文献６０） 米国特許第５，２４８，３９５号明細書
（特許文献６１） 米国特許第５，３２２，７７８号明細書
（特許文献６２） 米国特許第５，３３８，４５８号明細書
（特許文献６３） 米国特許第５，３４８，７５５号明細書
（特許文献６４） 米国特許第５，３５２，２７４号明細書
（特許文献６５） 米国特許第５，３５６，８４９号明細書
（特許文献６６） 米国特許第５，５００，０３８号明細書
（特許文献６７） 米国特許第５，５０４，０５０号明細書
（特許文献６８） 米国特許第５，５９８，７２１号明細書
（特許文献６９） 米国特許第５，７５４，００２号明細書
（特許文献７０） 米国特許第５，８２１，６８２号明細書
（特許文献７１） 米国特許第５，８６１，０５０号明細書
（特許文献７２） 米国特許第６，１７６，８９７号明細書
（特許文献７３） 米国特許第６，１８６，９３９号明細書
（特許文献７４） 米国特許第６，３４２，１２９号明細書
（特許文献７５） 米国特許第６，４０６，５２３号明細書
（特許文献７６） 米国特許第６，５９９，８５６号明細書
（特許文献７７） 米国特許第６，６９９，３９３号明細書
（特許文献７８） 米国特許第６，７０６，１９４号明細書
（特許文献７９） 米国特許第６，８４８，３７４号明細書
（特許文献８０） 米国特許第７，０７７，８９１号明細書
（特許文献８１） 米国特許第７，２２２，６１２号明細書
（特許文献８２） 米国特許第７，２７８，４０６号明細書
（特許文献８３） 米国特許第７，３６１，２８０号明細書
（特許文献８４） 米国特許第７，５４７，３５０号明細書
（特許文献８５） 米国特許第７，６６６，５０７号明細書
（特許文献８６） 米国特許第７，７０４，３０５号明細書
（特許文献８７） 米国特許第７，７８０，７６５号明細書
（特許文献８８） 米国特許第７，８５８，０６１号明細書
（特許文献８９） 米国特許第７，８６２，７２５号明細書
（特許文献９０） 米国特許第７，８７９，１３６号明細書
（特許文献９１） 米国特許第７，９２３，４１０号明細書
（特許文献９２） 米国特許第８，０３４，１６３号明細書
（特許文献９３） 米国特許第８，０４２，５２４号明細書
（特許文献９４） 米国特許第８，０５７，５７６号明細書
（特許文献９５） 米国特許第８，０６９，７９７号明細書
（特許文献９６） 米国特許第８，０８０，０８８号明細書
（特許文献９７） 米国特許第８，１６８，１４７号明細書
（特許文献９８） 米国特許第８，２６３，５２４号明細書
（特許文献９９） 米国特許第８，８６４，８７７号明細書
（特許文献１００） 米国特許第９，１２０，０７９号明細書
（特許文献１０１） 米国特許第９，１２０，０７９号明細書
（特許文献１０２） 米国特許第９，１７４，２０５号明細書
（特許文献１０３） 米国特許第９，１９９，８６２号明細書
（特許文献１０４） 米国特許第９，７３２，６４９号明細書
（特許文献１０５） 米国再発行特許発明第３８，８４４号明細書
（特許文献１０６） カナダ国特許出願公開第２４８５１０３号明細書
（特許文献１０７） 独国特許発明第３６２０４２５号明細書
（特許文献１０８） 独国特許出願公開第０４３３６７７号明細書
（特許文献１０９） 独国特許出願公開第１４１３３４８号明細書
（特許文献１１０） 独国特許出願公開第１５２１７２３号明細書
（特許文献１１１） 仏国特許出願公開第３０７７０６９号明細書
（特許文献１１２） 英国特許出願公告第１３３６２４１号明細書
（特許文献１１３） 韓国公開特許第２０１２－００７４０８０号公報
（特許文献１１４） 特開平０１－０５８３３１号公報
（特許文献１１５） 特開２００８－０２３３６５号公報
（特許文献１１６） 国際公開第８１／００３９９号
（特許文献１１７） 国際公開第２０１０／０４２３２１号
（特許文献１１８） 国際公開第２０１１／０３８４１５号
（特許文献１１９） 国際公開第２０１１／１２７３２３号
（特許文献１２０） 国際公開第２０１３／０６３４９０号
（特許文献１２１） 国際公開第２０１３／０９６２８１号
（特許文献１２２） 国際公開第２０１３／１４９２４１号
（特許文献１２３） 国際公開第２０１４／０８２０７６号
（特許文献１２４） 国際公開第２０１４／０８８６３０号
（特許文献１２５） 国際公開第２０１４／２０５２００号
（特許文献１２６） 国際公開第２０１６／１８５０３３号
（特許文献１２７） 国際公開第２０１７／１８０３４６号
（特許文献１２８） 国際公開第２０１８／１４４５８８号
（特許文献１２９） 国際公開第２０２０／０２８７０３号
（特許文献１３０） 国際公開第２０２０／０２８８３９号
（特許文献１３１） 国際公開第２０２０／０２８８４５号
（非特許文献）
（非特許文献１） ＪＯＨＮＳＯＮ ｅｔ ａｌ．，"Ａｄｖａｎｃｅｄ Ｆｉｌｔｒａｔｉｏｎ Ｍｅｍｂｒａｎｅｓ ｆｏｒ ｔｈｅ Ｒｅｍｏｖａｌ ｏｆ Ｐｅｒｆｌｕｏｒｏａｌｋｙｌ Ｓｐｅｃｉｅｓ ｆｒｏｍ Ｗａｔｅｒ"， Ａｍｅｒｉｃａｎ Ｃｈｅｍｉｃａｌ Ｓｏｃｉｅｔｙ， ＡＣＳ Ｏｍｅｇａ， Ｍａｙ ２， ２０１９， Ｖｏｌ． ４（５）， ｐｐ． ８００１－８００６
（非特許文献２） ＭＣＮＡＭＡＲＡ ｅｔ ａｌ．，"Ｃｏｍｐａｒｉｓｏｎ ｏｆ Ａｃｔｉｖａｔｅｄ Ｃａｒｂｏｎｓ ｆｏｒ Ｒｅｍｏｖａｌ ｏｆ Ｐｅｒｆｌｕｏｒｉｎａｔｅｄ Ｃｏｍｐｏｕｎｄｓ Ｆｒｏｍ Ｄｒｉｎｋｉｎｇ Ｗａｔｅｒ"， Ａｒｔｉｃｌｅ ｉｎ Ｊｏｕｒｎａｌ ＡＷＷＡ， Ｊａｎｕａｒｙ ２０１８； Ｒｅｔｒｉｅｖｅｄ ｆｒｏｍ Ｉｎｔｅｒｎｅｔ ｏｎ Ｓｅｐｔｅｍｂｅｒ ２２， ２０２１． ｕｒｌ ＜ｈｔｔｐｓ：／／ｃｓｗａｂ．ｏｒｇ／ｗｐ－ｃｏｎｔｅｎｔ／ｕｐｌｏａｄｓ／２０１８／１２／Ａｃｔｉｖａｔｅｄ－Ｃａｒｂｏｎｓ－Ｃｏｍｐａｒｉｓｏｎ－ｆｏｒ－Ｒｅｍｏｖａｌ－ｏｆ－ＰＦＡＳ－ｉｎ－Ｄｒｉｎｋｉｎｇ－Ｗａｔｅｒ－ＭｃＮａｍａｒａ－２０１８．ｐｄｆ＞
（非特許文献３） ＲＡＰＯＳＯ ｅｔ ａｌ．， Ｍｅｒｃｕｒｙ Ｓｐｅｃｉａｔｉｏｎ ｉｎ Ｆｌｕｏｒｅｓｃｅｎｔ Ｌａｍｐｓ ｂｙ Ｔｈｅｒｍａｌ Ｒｅｌｅａｓｅ Ａｎａｌｙｓｉｓ （２００３）， Ｗａｓｔｅ Ｍａｎａｇｅｍｅｎｔ ２３（１０）：８７９－８８６
（非特許文献４） Ｓｈａｒｉｆｉ ｅｔ ａｌ．，"Ｆｏｒｍａｔｉｏｎ ｏｆ Ａｃｔｉｖｅ Ｓｉｔｅｓ ｆｏｒ Ｏｘｙｇｅｎ Ｒｅｄｕｃｔｉｏｎ Ｒｅａｃｔｉｏｎｓ ｂｙ Ｔｒａｎｓｆｏｒｍａｔｉｏｎ ｏｆ Ｎｉｔｒｏｇｅｎ Ｆｕｎｃｔｉｏｎａｌｉｔｉｅｓ ｉｎ Ｎｉｔｒｏｇｅｎ－Ｄｏｐｅｄ Ｃａｒｂｏｎ Ｎａｎｏｔｕｂｅｓ．" ＡＣＳ Ｎａｎｏ， ｖｏｌ． ６， ｎｏ． １０， ２０１２， ｐｐ． ８９０４－８９１２， ｄｏｉ：１０．１０２１／ｎｎ３０２９０６ｒ
（非特許文献５） Ｔｈｅ Ｃｈｅｍｉｓｔｒｙ ｏｆ Ｎｉｔｒｏｇｅｎ ａｎｄ Ｐｈｏｓｐｈｏｒｏｕｓ． Ｐｕｒｄｕｅ Ｃｈｅｍｉｓｔｒｙ， Ｐｕｒｄｕｅ Ｕｎｉｖｅｒｓｉｔｙ， （２００６） ｃｈｅｍｅｄ．ｃｈｅｍ．ｐｕｒｄｕｅ．ｅｄｕ／ｇｅｎｃｈｅｍ／ｔｏｐｉｃｒｅｖｉｅｗ／ｂｐ／ｃｈ１０／ｇｒｏｕｐ５．ｐｈｐ＃ｎｅｇａｔｉｖｅ．
（非特許文献６） ＷＡＮＧ ｅｔ ａｌ．，"Ｉｎｆｌｕｅｎｃｅ ｏｆ ｃａｔｉｏｎｓ ｏｎ ｔｈｅ ｐａｒｔｉｔｉｏｎ ｂｅｈａｖｉｏｒ ｏｆ ｐｅｒｆｌｕｏｒｏｈｅｐｔａｎｏａｔｅ （ＰＦＨｐＡ） ａｎｄ ｐｅｒｆｌｕｏｒｏｈｅｘａｎｅｓｕｌｆｏｎａｔｅ （ＰＦＨｘＳ） ｏｎ ｗａｓｔｅ ｗａｔｅｒ ｓｌｕｄｇｅ"， Ｃｈｅｍｏｓｐｈｅｒｅ， Ｖｏｌ． １３１， Ｊｕｌｙ ２０１５， ｐｐ． １７８－１８３
（非特許文献７） ＷＥＳＴＲＥＩＣＨ ｅｔ ａｌ．，"Ｔｈｅ ｒｅｍｏｖａｌ ｏｆ ｓｈｏｒｔ－ｃｈａｉｎ ａｎｄ ｌｏｎｇ－ｃｈａｉｎ ｐｅｒｆｌｕｏｒｏａｌｋｙｌ ａｃｉｄｓ ａｎｄ ｓｕｌｆｏｎａｔｅｓ ｖｉａ ｇｒａｎｕｌａｒ ａｃｔｉｖａｔｅｄ ｃａｒｂｏｎｓ： Ａ ｃｏｍｐａｒａｔｉｖｅ ｃｏｌｕｍｎ ｓｔｕｄｙ"， Ｒｅｍｅｄｉａｔｉｏｎ Ｊｏｕｒｎａｌ， Ｄｅｃｅｍｂｅｒ ４， ２０１８； Ｖｏｌ． ２９（１） ｐｐ． １９－２６

本開示は、限定されるものではないが、ＰＦＯＡ、ＰＦＯＳ、および類似の化合物を含むＰＦＡＳを液体および気体から除去することにおいて改善された性能を有する吸着剤材料を記載する。開示された実施形態には、以下が含まれる。

一つの実施形態では、液体または気体からペルフルオロアルキルおよびポリフルオロアルキル物質（ＰＦＡＳ）を除去する方法があり、方法は、約０．５重量％～約２５重量％のマグネシウム、カルシウム、ストロンチウム、バリウムまたはその組み合わせもしくは化合物のイオン、塩、酸化物、水酸化物、または炭酸塩を含む第一の吸着剤材料を提供して、イオン、塩、酸化物、水酸化物、または炭酸塩を含まない吸着剤材料に対して、ペルフルオロアルキルおよびポリフルオロアルキル物質（ＰＦＡＳ）に対する吸着剤材料の吸着能力を増加させること、ならびに第一の吸着剤材料を、ＰＦＡＳを含有する液体または気体と接触させることと、を含む。

別の実施形態では、第一の吸着剤材料は、炭素質チャー、活性炭、再活性炭、およびカーボンブラックのうちの一つまたは複数を含む。

別の実施形態では、炭素質チャー、活性炭、再活性炭、またはカーボンブラックが、瀝青炭、亜瀝青炭、褐炭、無煙炭、木、木材、木材チップ、おがくず、ピート、木の実の殻、ピット、ヤシ殻、ババスーヤシの実、マカダミアナッツ、デンデナッツ、桃の種、サクランボの種、オリーブの種、クルミの殻、木材、リグニン、ポリマー、窒素含有ポリマー、樹脂、石油系ピッチ、バガス、籾殻、トウモロコシの皮、麦殻およびもみ殻、グラフェン、カーボンナノチューブ、またはポリマー繊維のうちの少なくとも一つから形成される。

別の実施形態では、第一の吸着剤材料は、再活性炭である。

別の実施形態では、第一の吸着剤材料は、再凝集された活性炭である。

別の実施形態では、炭素質チャー、活性炭、再活性炭、カーボンブラック、天然ゼオライト、合成ゼオライト、シリカ、シリカゲル、アルミナ、アルミナ粘土、ジルコニア、珪藻土、および金属酸化物のうちの一つまたは複数を含む第二の吸着剤材料を提供し、第二の吸着剤材料をＰＦＡＳを含有する液体または気体と接触させる、さらなる工程がある。

別の実施形態では、第一の吸着剤材料は、マグネシウムの酸化物、カルシウムの酸化物、ストロンチウムの酸化物、またはバリウムの酸化物のうちの一つまたは複数を含む。

別の実施形態では、第一の吸着剤材料は、ＭｇＯまたはＣａＯのうちの一つまたは複数を含む。

別の実施形態では、第一の吸着剤材料のイオン、塩、酸化物、水酸化物、または炭酸塩は、乾燥混合、湿潤含浸、化学蒸着、または物理蒸着のうちの一つまたは複数によって第一の吸着剤材料に含まれる。

別の実施形態では、第一の吸着剤材料は、約１重量％～約２０重量％のマグネシウム、カルシウム、ストロンチウム、バリウム、またはそれらの組み合わせもしくは化合物のイオン、塩、酸化物、水酸化物、または炭酸塩を含む。

別の実施形態では、第一の吸着剤材料は、約２重量％～約８重量％のマグネシウム、カルシウム、ストロンチウム、バリウム、またはそれらの組み合わせもしくは化合物のイオン、塩、酸化物、または炭酸塩を含む。

別の実施形態では、第一の吸着剤材料は、カルシウム、マグネシウム、ナトリウム、カリウム、および亜鉛のイオン、酸化物、炭酸塩を含む再活性炭であり、再活性炭は、カルシウム、マグネシウム、ナトリウム、カリウムおよび亜鉛のイオン、酸化物、または炭酸塩を除去またはその量を減少させるいかなる工程にも供されていない。

別の実施形態では、再活性炭は、カルシウム、マグネシウム、ナトリウムおよび亜鉛のイオン、酸化物、または炭酸塩を除去またはその量減少させるいかなる酸洗浄にも供されていない。

本明細書に記載される実施形態の態様、特徴、利点、および長所は、以下の説明、添付の特許請求の範囲、および添付図面に関して明らかであろう。

図１は、高カルシウム含量を有する、活性炭および再活性炭の急速小規模カラム試験の結果のグラフ表示である。

図２は、高カルシウム含量を有する、活性炭および再活性炭の急速小規模カラム試験のさらなる結果のグラフ表示である。

図３は、活性炭、高カルシウム含量を有する再活性炭、および高マグネシウム含量を有する活性炭の試験結果を比較するグラフ表示である。

図４は、高カルシウム含量を有する、活性炭および再活性炭の試験結果のグラフ表示である。

図５は、高カルシウム含量を有する、活性炭および再活性炭のさらなる試験結果のグラフ表示である。

図６は、高カルシウム含量を有する、活性炭および再活性炭のさらなる試験結果のグラフ表示である。

図７は、未使用の石炭ベースの活性炭、高カルシウム含量を有する酸洗浄された再活性炭、高カルシウム含量を有する再活性炭、高マグネシウム含量を有する活性炭、および微粉化酸化マグネシウム含量を有する活性炭の試験結果のグラフ表示である。

本開示は、記載される特定のシステム、装置、および方法に限定されず、これらは変化し得る。説明で使用される用語は、特定のバージョンまたは実施形態のみを記述するためのものであり、範囲を限定することを意図するものではない。

本文書で使用される場合、単数形「ａ」、「ａｎ」、および「ｔｈｅ」は、文脈が別途明確に指示しない限り、複数の参照を含む。別途定義されない限り、本明細書で使用される全ての技術用語および科学用語は、当業者によって一般的に理解されるものと同じ意味を有する。本開示のいかなる規定も、本開示に記載される実施形態が、先行発明により、かかる開示を先行する資格を有しないことを認めるものとして解釈されるべきではない。本文書で使用される場合、用語「含む」とは、「以下を含むがこれらに限定されない」ことを意味する。

本明細書で使用される場合、用語「約」は、使用される数値のプラスまたはマイナス１０％を意味する。したがって、約５０％は、４５％～５５％の範囲であることを意味する。

本明細書で使用される場合、用語「吸着剤材料」は、液体および／または気体を吸収または吸着することができる任意の供給源からのすべての既知の材料を包含することを意味する。例えば、吸着剤材料には、限定されるものではないが、活性炭、再活性炭、天然および合成ゼオライト、シリカ、シリカゲル、アルミナ、ジルコニア、および珪藻土が含まれる。

本明細書で使用される場合、用語「ペルフルオロアルキルおよびポリフルオロアルキル物質（ＰＦＡＳ）」は、任意のペルフルオロアルキルまたはポリフルオロアルキル物質、かかる物質の混合物、または一つまたは複数のかかる物質の誘導体を意味する。ＰＦＡＳの例としては、ペルフルオロアルキルスルホン酸塩、ペルフルオロアルカンスルホン酸（ＰＦＳＡ）、Ｎ－ブチルペルフルオロアルカンスルホンアミド（ＢｕＦＡＳＡ）、Ｎ－ブチルペルフルオロアルカンスルホンアミドエタノール（ＢｕＦＡＳＥ）、Ｎ－ブチルペルフルオロアルカンスルホンアミド酢酸（ＢｕＦＡＳＡＡ）、Ｎ－エチルペルフルオロアルカンスルホンアミド（ＥｔＦＡＳＡ）、Ｎ－エチルペルフルオロアルカンスルホンアミドエタノール（ＥｔＦＡＳＥ）、Ｎ－エチルペルフルオロアルカンスルホンアミド酢酸（ＥｔＦＡＳＡＡ）、ペルフルオロアルカンスルホンアミド（ＦＡＳＡ）、ペルフルオロアルカンスルホンアミドエタノール（ＦＡＳＥ）、ペルフルオロアルカンスルホンアミド酢酸（ＦＡＳＡＡ）、Ｎ－メチルペルフルオロアルカンスルホンアミド（ＭｅＦＡＳＡ）、Ｎ－メチルペルフルオロアルカンスルホンアミド酢酸（ＭｅＦＡＳＡＡ）、Ｎ－メチルペルフルオロアルカンスルホンアミドエタノール（ＭｅＦＡＳＥ）、Ｎ－メチルペルフルオロオクタンスルホンアミド（ＭｅＦＯＳＡ）、ペルフルオロアルカンスルホニルフッ化物（ＰＡＳＦ）、４，８－ジオキサ－３Ｈ－ペルフルオロノナン酸、ペルフルオロオクタン酸アンモニウム（ＡＰＦＯ）、フルオロタンパク質（ＦＰ）、フルオロテロマーカルボン酸（ＦＴＣＡ）、フルオロテロマーアルコール（ＦＴＯＨ）、フルオロテロマースルホン酸塩（ＦＴＳ）、フルオロテロマースルホン酸（ＦＴＳＡ）、ペルフルオロアルキル酸（ＰＦＡＡ）、ペルフルオロアルキルスルホンアミドエタノール（ＰＦＯＳＥ）、およびそれらの任意の誘導体を含む。これには、例えば、限定されるものではないが、ペルフルオロオクタン酸（ＰＦＯＡ）、ペルフルオロオクタンスルホン酸塩、ペルフルオロオクタンスルホン酸（ＰＦＯＳ）、２，３，３，３－テトラフルオロ－２－（ヘプタフルオロプロポキシ）プロパノエート、アンモニウム２，３，３，３－テトラフルオロエチル－２－（ヘプタフルオロプロポキシ）プロパノエート、１，２，２，２－テトラフルオロエチルエーテル、４：２－フルオロテロマースルホン酸（４：２ ＦｔＳ）、６：２－フルオロテロマースルホン酸（６：２ ＦｔＳ）、８：２－フルオロテロマースルホン酸（８：２ ＦｔＳ）、ペルフルオロブタン酸（ＰＦＢＡ）、ペルフルオロブタンスルホン酸塩、ペルフルオロブタンスルホン酸（ＰＦＢＳ）、ペルフルオロヘキサンスルホン酸塩、ペルフルオロヘキサンスルホン酸（ＰＦＨｘＳ）、ペルフルオロヘキサン酸塩、ペルフルオロヘキサン酸（ＰＦＨｘＡ）、４，８－ジオキサ－３Ｈ－ペルフルオロノナン酸、ペルフルオロオクタン酸アンモニウム（ＡＰＦＯ）、Ｎ－エチルペルフルオロオクタンスルホンアミド（ＥｔＦＯＳＡ）、Ｎ－エチルペルフルオロオクタンスルホンアミドエタノール（ＥｔＦＯＳＥ）、ペルフルオロオクタンスルホンアミド（ＰＦＯＳＡ）、ペルフルオロオクタンスルホンアミド酢酸（ＦＯＳＡＡ）、ペルフルオロオクタンスルホンアミドエタノール（ＦＯＳＥ）、ペルフルオロブタノエート、ペルフルオロブタン酸、ペルフルオロブチレート、ペルフルオロブチリン酸、ペルフルオロアルキルカルボン酸塩、ペルフルオロアルキルカルボン酸（ＰＦＣＡ）、ペルフルオロデカノエート、ペルフルオロデカン酸（ＰＦＤＡ）、ペルフルオロドデカノエート、ペルフルオロドデカン酸（ＰＦＤｏＡ）、ペルフルオロドデカンスルホン酸塩（ＰＦＤｏＳ）、ペルフルオロドデカンスルホン酸（ＰＦＤｏＳＡ）、ペルフルオロデカンスルホン酸塩、ペルフルオロデカンスルホン酸（ＰＦＤＳ）、ペルフルオロヘプタン酸塩、ペルフルオロヘプタン酸（ＰＦＨｐＡ）、ペルフルオロヘプタンスルホン酸塩、ペルフルオロヘプタンスルホン酸（ＰＦＨｐＳ）、ペルフルオロノナン酸塩、ペルフルオロノナン酸（ＰＦＮＡ）、ペルフルオロノナンスルホン酸塩、ペルフルオロノナンスルホン酸（ＰＦＮＳ）、ペルフルオロオクタン酸、ペルフルオロホスホン酸（ＰＦＰＡ）、ペルフルオロペンタン酸塩、ペルフルオロペンタン酸（ＰＦＰｅＡ）、ペルフルオロペンタンスルホン酸塩、ペルフルオロペンタンスルホン酸（ＰＦＰｅＳ）、ペルフルオロホスフィン酸（ＰＦｐｉＡ）、ペルフルオロテトラデカン酸（ＰＦＴｅＤＡ）、ペルフルオロトリデカン酸（ＰＦＴｒＤＡ）、ペルフルオロウンデカノエート、ペルフルオロウンデカノイン酸（ＰＦＵｎＡ）、ペルフルオロウンデカンスルホン酸塩（ＰＦＵｎＳ）、ペルフルオロウンデカンスルホン酸（ＰＦＵｎＳＡ）、またはポリテトラフルオロエチレン（ＰＴＦＥ）を含む。

吸着剤材料
本開示は、限定されるものではないが、炭素質チャー、活性炭、再活性炭、カーボンブラック、天然ゼオライトおよび合成ゼオライト、シリカ、シリカゲル、アルミナ、アルミナ粘土、ジルコニア、珪藻土、または金属酸化物を含む様々な吸着剤材料を提供する。吸着剤材料は、単独でまたは組み合わせて使用されてもよい。吸着剤材料が組み合わせて使用されるいくつかの実施形態では、複数の処理済み吸着剤が一緒に混合され、このような処理済み吸着剤は、同一であっても異なっていてもよい。他の実施形態では、本明細書に記載されるように処理される吸着剤材料は、処理されない吸着剤材料と組み合わされる。例えば、一実施形態では、第一の吸着剤材料は、本開示に従って処理され、炭素質チャー、活性炭、再活性炭、またはカーボンブラックのうちの一つまたは複数であり、本開示に従って処理されず、炭素質チャー、活性炭、再活性炭、カーボンブラック、天然および合成ゼオライト、シリカ、シリカゲル、アルミナ、アルミナ粘土、ジルコニア、珪藻土または金属酸化物のうちの一つまたは複数である第二の吸着剤と混合される。

いくつかの実施形態では、吸着剤材料は、活性炭または再活性炭である。このような実施形態では、活性炭または再活性炭、は、当該技術分野で公知の任意の前駆体炭素質材料から調製され、限定されないが、瀝青炭、亜瀝青炭、褐炭、無煙炭、木材、木材チップ、おがくず、ピート、木の実の殻、ピット、ヤシ殻、ババスーヤシの実、マカダミアナッツ、デンデナッツ、桃の種、サクランボの種、オリーブの種、クルミの殻、木材、リグニン、ポリマー、窒素含有ポリマー、樹脂、石油系ピッチ、バガス、籾殻、トウモロコシの皮、麦殻およびもみ殻、グラフェン、カーボンナノチューブ、ポリマー繊維、ならびに任意のその他の炭素質材料またはその組み合わせを含む。いくつかの実施形態では、炭素質材料は、使用中で、その後再活性化および／または再生された様々な前駆体から生成される活性炭に由来し得る。いくつかの実施形態では、吸着剤材料の供給原料は、事前酸化状態で提供される。他の実施形態では、吸着剤材料の供給原料は、未酸化状態で提供される。

吸着剤材料が、活性炭または再活性炭である場合、性能要件、コスト、およびその他の考慮事項に基づいて選択される様々なグレードおよびタイプである。いくつかの実施形態では、吸着剤材料は、活性炭または粉末形態である再活性炭である。他の実施形態では、吸着剤材料は、活性炭、または顆粒形態である再活性炭であり、このような顆粒状活性炭または再活性炭は、前駆体炭素質材料を粉砕し、得られた粉砕材料をブリケットに形成し、その後ブリケットを所望のサイズに粉砕することによって形成される。次いで、得られた顆粒状材料を加熱して、揮発性化合物の除去、および中に含まれる前駆体炭素質材料を活性化することを含む様々な操作を行う。またさらなる実施形態では、吸着剤材料は、活性炭またはペレット形態である再活性炭である。こうした実施形態では、吸着剤材料は、前駆体炭素系材料を粉砕し、粉砕された材料を結合剤材料と共にペレットに押出成形することによって形成される。次いで、ペレットを加熱して、揮発性化合物の除去、および中に含まれる前駆体炭素質材料を活性化することを含む様々な操作を行う。

活性炭および／または再活性炭から作製された吸着剤材料は、任意の有用な工程によって形成される。いくつかの実施形態では、活性炭および／または再活性炭は、炭化、活性化、および／または再活性化によって形成される。いくつかの実施形態では、活性炭および／または再活性炭は、炭素質材料を酸化および脱揮発することによって形成され、蒸気および／または二酸化炭素でガス化されて、活性炭または再活性炭に細孔構造を形成し、活性炭または再活性炭吸着剤材料の特性を付与する。初期酸化および脱揮発工程は、リン酸、硫酸、水酸化ナトリウム、水酸化カリウム、およびそれらの組み合わせなどの脱水化学物質を用いた化学処理を含みうる。

いくつかの実施形態では、活性炭は、５０メッシュのふるい（約０．３００ｍｍの穴）上に保持されるようにサイズ設定された活性炭粒子として定義される、顆粒状活性炭（ＧＡＣ）である。他の実施形態では、活性炭は、８０メッシュのふるい（約０．１８０ｍｍの穴）を通過する粒子として画定される、粉末状活性炭（ＰＡＣ）である。これらの粒子サイズ範囲は、活性炭吸着剤材料について言及されているが、本開示の任意の吸着剤材料が、上記の５０メッシュおよび８０メッシュのふるいサイズによって測定され得ることも企図される。

いくつかの実施形態では、吸着剤材料は、その吸着能力が以前から消耗しており、元の吸着能力の少なくとも一部を復元するために再活性化された再活性化された吸着剤材料である。上に列挙した吸着剤材料のいずれかは、サービス後に再活性化することができ、再活性化は、熱、圧力、化学曝露、または上記の組み合わせによって行うことができる。いくつかの実施形態では、吸着剤材料は、再活性炭である。再活性炭は、酸素を欠いた炉で、蒸気を選択的酸化剤として使用済みの、排出された活性炭を加熱することによって製造される。再活性化中、吸収および吸着された有機化合物は、活性炭から揮発されるか、または熱分解されて炭素チャーを形成するかのいずれかである。いくつかの実施形態では、加熱は、約７００℃以上で行われ、その後、結果として再活性炭は、水処理を含む様々な目的のために再使用されうる。いくつかの実施形態では、加熱の温度は、約５００℃、約５５０℃、約６００℃、約６５０℃、約７００℃、約７５０℃、約８００℃、約８５０℃、約９００℃、約９５０℃、約１０００℃、約１０５０℃、約１１００℃、または上記リスト中の任意の二つ以上のポイントからなる任意の範囲である。

いくつかの実施形態では、吸着剤材料は、ミネラル含有量を含む水に曝露する用途に展開される。いくつかの実施形態では、ミネラル含有量は、濾過水におけるその使用中に吸着剤材料上に蓄積する炭酸カルシウムを含む。こうした実施形態では、使用済み吸着剤材料の再活性化は、以下の反応をもたらす：ＣａＣＯ_３（ｓ）→ＣａＯ（ｓ）＋ＣＯ_２（ｇ）。実施例に見られるように、この再生技術は、ＰＦＯＡ化合物およびＰＦＯＳ化合物を含むＰＦＡＳ化合物について、改善された吸着性能を有する再活性化された吸着剤材料をもたらす。同性能改善が、ＰＦＡＳ化合物だけでなく、他の化学的に類似する化合物または化学的に関連する化合物にも適用されることが企図される。

いくつかの実施形態では、吸着剤材料は、アルカリ土類金属である、国際純正および応用化学連合（ＩＵＰＡＣ）第二族のイオン、塩、酸化物、水酸化物、または炭酸塩で処理される。これらの化合物のうち、Ｍｇ、Ｃａ、Ｓｒ、Ｂａ、およびそれらの組み合わせは、有用であると企図される。例示的な酸化物としては、ＭｇＯ、ＣａＯ、ＳｒＯ、ＢａＯ、およびそれらの組み合わせが挙げられる。組み合わせは、任意の化学量論において、上記に列挙されるイオン、塩、酸化物、水酸化物、もしくは炭酸塩の混合物によって、または上記に列挙されたイオン、酸化物、水酸化物、もしくは炭酸塩の化合によってもよい。上述の化合物の各々は、単独でまたは組み合わせて使用することができ、それらは、任意の可能な化学量論でさらに使用されうる。ＩＵＰＡＣ第二族の一つまたは複数のイオン、酸化物、水酸化物、および炭酸塩の組み合わせも企図される。組み合わせは、混合物によって、または化学量論によって、または活性炭が処理される酸化物中に金属をドープすることによってもよい。一つまたは複数の処理材料による吸着剤材料の処理は、乾燥混合、湿式含浸、化学蒸着、物理蒸着、または上記の組み合わせを含む、任意の適切な方法によってもよい。さらに、同じまたは異なる処理を使用して、複数の材料を吸着剤材料に堆積させてもよい。処理はまた、別個の処理ステップなしで、吸着剤材料の使用の副産物として達成されてもよい。例えば、いくつかの実施形態では、吸着剤材料は、活性サービスにおいて使用され、イオン、酸化物ならびにカルシウム、マグネシウム、ナトリウム、カリウム、マグネシウム、および亜鉛の炭酸塩を含む水に天然に存在する鉱物が充填される。かかる鉱物の例としては、以下に限定されないが、カルシウムイオン、酸化カルシウムおよび水酸化物、炭酸カルシウム（ＣａＣＯ_３）、マグネシウムイオン、酸化マグネシウムおよび水酸化物、炭酸マグネシウム（ＭｇＣＯ_３）、ナトリウムイオン、酸化ナトリウムおよび水酸化物、炭酸ナトリウム（Ｎａ_２ＣＯ_３）、カリウムイオン、酸化カリウムおよび水酸化物、炭酸カリウム（Ｋ_２ＣＯ_３）、亜鉛イオン、酸化亜鉛および水酸化物、炭酸亜鉛（ＺｎＣＯ_３）、上記の組合せが挙げられる。処理は、吸着剤材料の吸着性能を改善することが企図される。同性能改善が、ＰＦＯＡおよびＰＦＯＳを含むＰＦＡＳ化合物だけでなく、他の化学的に類似する化合物または化学的に関連する化合物にも適用されることが企図される。

上記のイオン、酸化物、水酸化物、炭酸塩、またはそれらの材料の組合せの量は、処理された吸着剤材料の総重量、およびイオン、酸化物、水酸化物、炭酸塩、またはそれらの材料の組合せに対する重量で測定される。イオン、塩、酸化物、水酸化物、または炭酸塩の量は、限定されないが、いくつかの実施形態では、約２５％重量％未満、約２０重量％未満、約１５重量％未満、約１０重量％未満、約８重量％未満、約６重量％未満、約４重量％未満、約２重量％未満、約１重量％未満、約０．９重量％未満、約０．８重量％未満、約０．７重量％未満、約０．６重量％未満、約０．５重量％未満、約０．４重量％未満、約０．３重量％未満、約０．２重量％未満、または約０．１重量％未満である。いくつかの実施形態では、イオン、塩、酸化物、水酸化物、または炭酸塩の量は、約２５％重量％、約２０重量％、約１５重量％、約１０重量％、約９重量％、約８重量％、約７重量％、約６重量％、約５重量％、約４重量％、約３重量％、約２重量％、約１重量％、約０．９重量％、約０．８重量％、約０．７重量％、約０．６重量％、約０．５重量％、約０．４重量％、約０．３重量％、約０．２重量％、約０．１重量％、または上記二つの任意のエンドポイントで形成される任意の範囲である。いくつかの実施形態では、イオン、塩、酸化物、水酸化物、または炭酸塩の量は、約１重量％～約１０重量％、約２重量％～約１０重量％、約４重量％～約１０重量％、約６重量％～約１０重量％、約１重量％～約８重量％、約２重量％～約８重量％、約４重量％～約８重量％、約４重量％～約６重量％、または約６重量％～約８重量％である。

吸着剤材料は、様々な技術によって形成され得る。一実施形態では、吸着剤材料は、再凝集された活性炭である活性炭を含む。再凝集された活性炭では、通常石炭である前駆体炭素質材料が粉末に粉砕される。粉末を次に結合剤と混合する。次いで、粉末および結合剤の混合物をブリケットに再凝集させる。その後、ブリケットを粉砕し、サイズを決定する。現在粉砕されサイズ調整されたブリケットは、結合剤を硬化するために炭化され、最後に粉砕され、サイズ調整され、炭化ブリケット材料が熱的に活性化される。この工程は、造粒された活性炭を形成する。この工程中、Ｍｇ、Ｃａ、Ｓｒ、Ｂａ、および組み合わせを含むＩＵＰＡＣ第二族元素の一つまたは複数のイオン、塩、酸化物、水酸化物、または炭酸塩を加えることができる。一実施形態では、イオン、塩、酸化物、水酸化物、または炭酸塩の粉末は、粉砕された石炭と混合されてから、結合剤と混合される。別の実施形態では、イオン、塩、酸化物、水酸化物、または炭酸塩の液体溶液は、炭化工程の前に粉砕およびサイズ調整ブリケットに適用される。別の実施形態では、イオン、塩、酸化物、水酸化物、または炭酸塩の液体溶液は、炭化工程の後であるが、活性化ステップの後に混合される。

いくつかの実施形態では、吸着剤材料は、水濾過に以前に使用され、かつ再活性化される、使用済みの活性炭である前駆体から形成される。特に、使用時フィルタ、エントリー時フィルタ、ポータブルフィルターの時点、および自治体の飲料水の濾過で使用された使用済みの活性炭は、多くの場合、活性炭材料の表面上に存在する大量の無機鉱物を含有する。他の実施形態では、前駆体炭素質材料は、以前に水濾過には使用されなかったが、他の用途に使用された使用済み活性炭である。他の用途には、食品加工、飲料加工、糖精製、廃水処理、廃ガス処理、タンククリーニング、タンク脱気、および上記の組み合わせが含まれる。いくつかの実施形態では、以前に水濾過に使用された使用済みの活性炭は、カルシウム、マグネシウム、ナトリウム、カリウム、および亜鉛のイオン、酸化物ならびに炭酸塩を含む、地下水に存在する一つまたは複数の無機物質を含有する。

いくつかの実施形態では、使用済みの活性炭である前駆体から形成される吸着剤材料は、地下水に存在する無機材料のいずれかを除去するために処理されない。これは、吸着剤材料が、カルシウム、マグネシウム、ナトリウム、カリウム、および亜鉛を含むイオン、酸化物、ならびに炭酸塩を含むことを意味する。さらなる実施形態では、使用済みの活性炭である前駆体から形成される吸着剤材料は、地下水に存在する無機材料のいずれかを除去するために酸洗浄によって処理されない。こうした実施形態では、地下水に存在する一つまたは複数のイオン、塩、酸化物、水酸化物、または炭酸塩は、使用済みの活性炭の表面にゆっくりと含浸され、再活性化の間に保持されて、それによって吸着剤材料を形成する。

用途
本開示の吸着剤材料は、水を含む液体および／または気体から、ＰＦＡＳ、ＰＦＯＡ、ＰＦＯＳ、または化学的に類似したまたは化学的に関連する化合物を除去する必要があるときはいつでも有用である。除去は、ヒトまたは動物の消費の目的、または環境改善の目的であってもよい。具体的な用途としては、使用時フィルタ、エントリー時フィルタ、ポータブルフィルター、自治体の飲料水濾過、自治体の廃棄物濾過、産業廃棄物濾過が挙げられる。いくつかの実施形態では、本開示の吸着剤材料は、他の任意の吸着剤材料なしで単独で使用される。いくつかの実施形態では、本開示の吸着剤材料は、他の任意の吸着剤材料と組み合わせて使用される。

本開示の吸着剤材料は主に、ＰＦＡＳ、ＰＦＯＡ、ＰＦＯＳ、または化学的に類似したまたは化学的に関連する化合物を除去するものとして開示されているが、吸着剤材料の使用はそれほど限定されない。またさらなる実施形態において、吸着剤材料は、水中の味覚および臭気の問題を引き起こす任意の化合物および／または副生成物を除去するのに適している。こうした化合物は、本出願全体を通して「味覚および臭気化合物」と呼ばれる。かかる味覚および臭気化合物の例としては、トランス－１，１０－ジメチル－トランス－９－デカロール（"Ｇｅｏｓｍｉｎ"）、２－メチルイソボルネノール（ＭＩＢ）、イソプロピルメトキシピラジン（ＩＰＭＰ）、イソブチルメトキシピラジン（ＩＢＭＰ）、メチル三級ブチルブチルエーテル（ＭＴＢＥ）、２，４－ヘプタジエナール、デカンジエナール、オクタナール、塩素、クロラミン、クロロフェノール、ヨードホルム、炭化水素、揮発性有機化合物（ＶＯＣ）、鉄、酸化鉄、銅、酸化銅、亜鉛、酸化亜鉛、マンガン、酸化マンガンが挙げられる。

いくつかの実施形態では、吸着剤材料は、容器内に提供される。容器は、吸着剤材料を保持し、液体または気体が容器上または容器を通って流れることを可能にし、それによって、液体または気体を吸着剤材料と接触させる。いくつかの実施形態では、容器は、装置または処理装置に設置され、液体または気体が容器を通って流れるように、配管または他の流体導管によって接続される、永久的な容器である。時々、使用済の吸着剤材料は、容器から排出され、容器を通って流れる液体または気体からＰＦＡＳ、ＰＦＯＡ、ＰＦＯＳ、または化学的に類似したまたは化学的に関連する化合物を除去する際に、吸着剤材料が有効であることを確実にするために、未使用の吸着剤材料または再活性化された吸着剤材料、またはその両方に交換される。容器内の吸着剤材料の物理的形態は限定されず、吸着剤材料は、ゆるく（単独）提供されてもよく、またはそれを定位置に保持するか、または結合剤として混合される他の構造材料とカートリッジとして形成されてもよい。

いくつかの実施形態では、容器自体は、液体または気体を容器に搬送するポンプおよび導管などの外部構成要素への最小限の変化で、迅速に交換されるように設計される。こうした実施形態では、容器は「カートリッジ」と呼ばれ、周囲の構成要素に接続および取り外しすることができる。いくつかの実施形態では、カートリッジは、消費用飲料水用途などにおいて使い捨てである。他の実施形態では、カートリッジは、再製されることを意図しており、使用済み吸着剤を含有するカートリッジは、吸着剤材料のクリーニングまたは再活性化のために返却され、新しい未使用または再活性化された吸着剤材料で充填され、再製作業の完了後に使用に戻る。

上記の吸着剤材料は、単独でまたはその他の材料と組み合わせて使用されてもよい。いくつかの実施形態では、組成物は、吸着剤材料が結合剤と組み合わされ、成形、押出成形、またはそうでなければ形状もしくはペレットに形成される。結合剤は限定されず、無機結合剤および有機結合剤を含む。無機結合剤、金属、セラミック、粘土、ガラス、または上記のうちの一つまたは複数の組み合わせの例として、一般的に使用される。有機結合剤の例として、石油樹脂および／またはピッチ、天然樹脂および／またはピッチ、ポリマー、または上記のうちの一つまたは複数の組み合わせが使用される。
［実施例］

いくつかの実施例が意図されているが、これらの実施例は非限定的であることが意図されている。

ＰＦＡＳ化合物の吸着を試験するために、造粒された活性炭（ＧＡＣ）のカラムを構築した。第一に、自治体の飲料水を濾過するために以前に使用されていたＦＩＬＴＲＡＳＯＲＢ ４００（Ｆ４００）の消耗ストックが提供される。そのような材料は、ペンシルバニア州、Ｍｏｏｎ Ｔｏｗｎｓｈｉｐのカルゴン・カーボン社から入手可能である。ＦＩＬＴＲＡＳＯＲＢ Ｆ４００は、２重量％の最大水分、約０．５５ｍｍ～約０．７５ｍｍの有効サイズ、および約０．５４ｇ／ｃｍ^３の見かけ密度を有する石炭ベースの顆粒状活性炭である。消耗したＦ４００は、高温下で、回転する炉内の蒸気で再活性化され、その表面活性を回復させ、任意の有機化合物を分解する。

再活性化されたＦ４００は、Ｆ４００ ＣＭＲ（Ｃｕｓｔｏｍ Ｍｕｎｉｃｉｐａｌ Ｒｅａｃｔ）と指定される。再活性化されたＦ４００ ＣＭＲは、未使用のＦ４００材料と類似しているが、再活性化されたＦ４００ ＣＭＲは、カルシウムレベルの上昇で地下水を処理するために以前に使用されていたため、再活性化されたＦ４００ ＣＭＲは、未使用のＦ４００活性炭よりも高いカルシウム含量を有する。実施例１では、Ｆ４００ ＣＭＲは、未使用のＦ４００に対して約０．３６重量％対０．０５重量％のカルシウム含有量を有していた。

ここで図１を参照すると、ＰＦＯＡ破過曲線を使用したＰＦＡＳ急速小規模カラム試験（ＲＳＳＣＴ）の結果が示されている。試験は、ＡＳＴＭ Ｄ６５８６－０３（２０１４）に従って実施されたが、カラム直径は０．６２ｃｍに縮小された。入口の濃度は、約０．９μｇ／ＬのＰＦＯＡおよび合計約１．７μｇ／ＬのＰＦＡＳであり、データを記録して破過曲線を得た。破過を、未使用のＦ４００またはＦ４００ ＣＭＲのカラムを破過したμｇ／Ｌの濃度として測定した。また、図１に、ＥＰＡ Ｈｅａｌｔｈ Ａｄｖｉｓｏｒｙ Ｌｉｍｉｔの７０兆分率、すなわち０．０７μｇ／Ｌの破過濃度を示す。プロットされた量は、水中のＰＦＯＡの量である。

図１に示されるように、未使用のＦ４００炭素は、ベッドの炭素を通過する約１０，０００ベッドボリュームの水の濃度の上昇を示し始め、これは、ＰＦＯＡの初期の破過があったことを示す。対照的に、図１は、Ｆ４００ ＣＭＲが、少なくとも約２０，０００ベッドボリュームの水がベッドの炭素を通過するまで、ＰＦＯＡの破過に抵抗したことを示す。水のより大きな破過ベッドボリュームの等価物は、Ｆ４００ ＣＭＲ活性炭のベッドを使用して構築されたフィルタが、未使用のＦ４００活性炭素構築されたのと同じフィルタよりも大量の有害なＰＦＡＳ化合物を吸収および吸着することができることを示す。

実施例１の上記と同じ手順を使用して、同じ未使用のＦ４００活性炭および実施例１と同様、カルシウムのレベルが上昇したＦ４００ ＣＭＲ再活性炭を使用して、ＧＡＣのカラムを構築および試験した。得られたカラムを、水中で約２３０ｎｇ／ＬのＰＦＯＡ濃度の流入濃度で試験し、これは、リットル当たり約２３０ｎｇのＰＦＯＡである。流入水中のペルフルオロ化化学物質（ＰＦＣ）の総濃度は、約１．２μｇ／Ｌであり、これには上記のＰＦＯＡの濃度が含まれる。

実施例２の結果を図２に示す。図２では、ＧＡＣカラムの耐久性は、ベッドボリューム等価物の破過によって再び示されている。未使用のＦ４００は、約７０，０００ベッドボリュームで破過の兆候を示し始めたが、再活性化されたＦ４００ ＣＭＲは、約９５，０００ベッドボリュームで破過の兆候のみを示した。

ＭｇＯ凝集炭素を調製した。ＭｇＯ凝集炭素は、再凝集された冶金グレードの瀝青炭から製造される。再凝集工程の間、微粉炭に酸化マグネシウムを含浸し、これを乾燥状態で添加した。

追加的なＣＭＲ再活性炭も調製され、これを「ＣＭＲ高Ｃａ」と称する。ＣＭＲ高Ｃａ再活性炭は、ＣＭＲ高Ｃａが増加したカルシウム含量を有することを除いて、未使用のＦ４００炭素と類似しており、以前にＣＭＲ再活性炭を説明した。試験されたＣＭＲ高Ｃａ再活性炭は、ＣＭＲについては約２重量％対約０．３６重量％であり、未使用のＦ４００炭素については０．０５重量％のカルシウム含量を有していた。

上述のＦ４００、ＭｇＯ凝集、およびＦ４００高Ｃａを試験して、シミュレートされた稼働日を決定した。これらの試験では、ＰＦＯＡ＋ＰＦＯＳの流入濃度は３４５ｎｇ／Ｌであり、ＰＦＯＡの流入濃度は１８５ｎｇ／Ｌであり、ＰＦＯＳの流入濃度は１６０ｎｇ／Ｌであった。７０ｐｐｔのＰＦＯＡ、ＰＦＯＳ、またはＰＦＯＡおよびＰＦＯＳ（ＰＦＯＡ＋ＰＦＯＳとして示される）の両方の破過濃度を示すまでベッドボリュームを試験した。これらの試験の結果は、以下の表１に記載される。

表１の三つの活性炭の仕様特性も試験した。この試験には、ＡＳＴＭ ２８５４－０９（２０１４）を用いて測定した時の炭素の見かけの密度に関する結果が含まれる。この試験の結果を以下の表２に示す。

試験の結果は、様々な成分を有する活性炭の処理が、ＰＦＯＡ、ＰＦＯＳ、および／または飲料水の用途に見られるこれら二つのクラスの化合物の組み合わせの吸着剤として使用される活性炭の性能に有意な影響を有することを示す。

実施例１の上記と同じ手順を使用して、ＧＡＣのカラムを構築し、上で説明した同Ｆ４００およびＣＭＲ Ｆ４００を使用して試験した。実施例４の結果を図４～６に示す。図４は、異なるＰＦＯＡ化合物の吸着の結果を示す。ＧＡＣカラムの耐久性は、ベッドボリュームの等価物におけるＰＦＯＡ流出濃度の破過によって示される。カラムを、リットル当たり約１５３ｎｇのＰＦＯＡである、水中で約１５３ｎｇ／ＬのＰＦＯＡ濃度の流入濃度で試験した。

図５は、４：２ ＦｔＳ（６：２－フルオロテロマースルホン酸）化合物の吸着の結果を示す。ＧＡＣカラムの耐久性は、ベッドボリュームの等価物における４：２ ＦｔＳ流出濃度の破過によって示される。カラムを、リットル当たり約１３０ｎｇの４：２ ＦｔＳである、水中で約１３０ｎｇ／Ｌの４：２ ＦｔＳ濃度の流入濃度で試験した。

図６は、ＰＦＯＳ化合物の吸着の結果を示す。ＧＡＣカラムの耐久性は、ベッドボリュームの等価物におけるＰＦＯＳ流出濃度の破過によって示される。カラムを、リットル当たり約１７７ｎｇのＰＦＯＳである、水中で約１７７ ｎｇ／ＬのＰＦＯＳ濃度の流入濃度で試験した。

ＣＭＲ再活性炭を調製し、「酸洗浄ＣＭＲ ０．６５％ Ｃａ」と呼ばれる。酸洗浄ＣＭＲ ０．６５％ Ｃａ再活性炭は、酸洗浄され、Ｃａ含有量が減少している点を除いて、上述のＣＭＲ高Ｃａと同一である。ＣＭＲ高Ｃａは、試験時、約２重量％のＣａ含量を有したことから、「ＣＭＲ ２重量％Ｃａ」とも呼ばれる。酸洗浄ＣＭＲ ０．６５％ Ｃａは、試験時、約０．６５重量％のＣａ含量を有した。

ＧＡＣの二つの他のサンプルが調製され、「ＭｇとしてのＡｄＭｉｘ ＭｇＯ ４．８％」および「ＭｇとしてのＡｄＭｉｘ ＭｇＯ １２％」と呼称される。これらの試料は、微粉砕されたＭｇＯを、石炭ベースの再凝集された瀝青質未使用炭素からの活性炭である、活性化ＣＡＬ １２Ｘ４０ ＧＡＣ（Ｃａｌｇｏｎ Ｃａｒｂｏｎ Ｃｏｒｐｏｒａｔｉｏｎ社）に添加することによって得られた。特に、ＭｇとしてのＡｄＭｉｘ ＭｇＯ ４．８％は、８％の粉砕されたＭｇＯをＣＡＬ １２Ｘ４０に添加することによって調製され、ＭｇとしてのＡｄＭｉｘ ＭｇＯ １２％は、２０％の粉砕されたＭｇＯをＣＡＬ １２Ｘ４０に添加することによって調製された。結果として得られたＭｇとしてのＡｄＭｉｘ ＭｇＯ ４．８％、およびＭｇとしてのＡｄＭｉｘ ＭｇＯ １２％試料は、試験時、それぞれ、約４．８％および約１２％の二価のカチオン含量を有した。

上で論じたＭｇＯ凝集吸着剤を試験し、約４％の二価カチオン含量を有した。ＭｇＯ凝集は、ＭｇＯ凝集が炭素を炭化し、活性化する前に添加されるため、ＭｇとしてのＡｄＭｉｘ ＭｇＯ ４．８％およびＭｇとしてのＡｄＭｉｘ ＭｇＯ １２％と異なる。

実施例１の上記と同じ手順を使用して、ＧＡＣのカラムを構築して、ＣＡＬ－未使用炭素（ＣＡＬ １２Ｘ４０）、酸洗浄ＣＭＲ ０．６５％ Ｃａ、ＣＭＲ高Ｃａ（約２重量％のＣａ）、凝集ＭｇＯ、ＭｇとしてのＡｄＭｉｘ ＭｇＯ ４．８％、およびＭｇとしてのＡｄＭｉｘ ＭｇＯ １２％を使用して試験した。

ＧＡＣの仕様特性も試験した。この試験には、プロトン誘導Ｘ線放射（ＰＩＸＥ）を使用して測定された二価カチオンの割合に関する結果が含まれる。この試験はまた、ＡＳＴＭ ２８５４－０９（２０１４）を使用して測定されたとき、炭素の見かけの密度に関する結果も含む。この試験の結果は、以下の表３に提示されている。

実施例５の結果を図７に示す。図７は、ＰＦＯＡ化合物の吸着の結果を示す。ＧＡＣカラムの耐久性は、ベッドボリュームの等価物におけるＰＦＯＡ流出濃度の破過によって示される。カラムを、水中で約６１ｎｇ／ＬのＰＦＯＡ濃度の流入濃度で試験し、これはＰＦＯＡのリットル当たり約６１ｎｇである。酸洗浄ＣＭＲ ０．６５％ Ｃａは、最初に破過の兆候を示し始め、続いて、ＣＡＬ－未使用炭素、ＣＭＲ ２重量％ Ｃａ、凝集ＭｇＯ、ＭｇとしてのＡｄＭｉｘ ＭｇＯ ４．８％、およびＭｇとしてのＡｄＭｉｘ ＭｇＯ １２％も破過の兆候を示し始めた。

本開示は、様々な態様の例示として意図される、本出願に記載される特定の実施形態に関して限定されない。当業者に明らかであろうように、その精神および範囲から逸脱することなく、多くの修正および変形を行うことができる。本開示の範囲内の機能的に同等の方法および装置は、本明細書に列挙したものに加えて、前述の記載から当業者には明らかであろう。かかる修正および変形は、添付の特許請求の範囲にあることが意図される。本開示は、添付の特許請求の範囲の条件によってのみ限定されるものであり、かかる特許請求の範囲が権利を有する均等物の全範囲を伴う。また、本開示は、特定の組成物、方法、装置、および物品に限定されるものではないことも理解され、これらは変化し得る。また、本明細書で使用される用語は、特定の実施形態のみを記述するためのものであり、限定することを意図するものではないことも理解されるべきである。

本明細書における実質的に任意の複数および／または単数形の用語の使用に関して、当業者は、文脈および／または用途に適切なように、複数から単数形におよび／または単数形から複数形に翻訳することができる。様々な単数形／複数形の配列は、明確にするために本明細書に明示的に記載されてもよい。

概して、本明細書、特に添付の特許請求の範囲（例えば、添付の特許請求の範囲の本体）で使用される用語は、概して、「オープンな」用語として意図される（例えば、「～を含む」という用語は「限定されないが、～を含む」と解釈されるべきであり、「～を有する」という用語は「少なくとも一つ有する」と解釈されるべきであり、「～を含む」という用語は「限定されないが、～を含む」と解釈されるべきである）。様々な組成物、方法、および装置は、様々な構成要素または工程（「限定されないが、それらを含む」という意味として解釈される）を「含む」という点で記述されているが、組成物、方法、および装置は、様々な構成要素および工程「から本質的になる」、または「それらからなる」こともでき、こうした用語は、本質的にクローズドなメンバーグループを定義するものとして解釈されるべきである。導入された特許請求の範囲の特定の数が意図される場合、そのような意図は特許請求の範囲に明示的に列挙され、そのような列挙がない場合、そのような意図は存在しないことが、当業者によってさらに理解されるであろう。

例えば、理解の補助として、以下の添付の特許請求の範囲は、特許請求の範囲の列挙を導入するための、導入語句の「少なくとも一つ」および「一つまたは複数」の使用を含みうる。しかし、こうした語句の使用は、不定詞「ａ」または「ａｎ」による請求項の列挙の導入が、そのような導入された請求項の列挙を含む任意の特定の請求項を、そのような列挙を一つのみ含む実施形態に限定することを暗示するものとして解釈されるべきではなく、同請求項が、導入語句の「一つまたは複数」または「少なくとも一つ」、および「ａ」または「ａｎ」などの不定詞（例えば、「ａ」および／または「ａｎ」は、「少なくとも一つ」または「一つまたは複数」を意味すると解釈されるべきである。）を含む場合であっても解釈されるべきであり、請求項の列挙を導入するために使用される不定詞の使用についても同様である。

さらに、導入された請求項の列挙の特定の数が明示的に列挙されていても、当業者は、そのような列挙が少なくとも列挙された数を意味すると解釈されるべきであることを認識するであろう（例えば、「二つの列挙」の単なる列挙は、他の修飾子がなくとも、少なくとも二つの列挙、または二つ以上の列挙を意味する）。さらに、「Ａ、Ｂ、およびＣの少なくとも一つ」に類似する約束事が使用される場合、一般に、こうした構造は、当業者がその約束事を理解するという意味で意図される（例えば、「Ａ、Ｂ、およびＣの少なくとも一つを有するシステム」は、Ａのみ、Ｂのみ、Ｃのみ、ＡおよびＢを一緒に、ＡおよびＣを一緒に、ＢおよびＣを一緒に、ならびに／またはＡ、ＢおよびＣを一緒に有するシステム）を含む。「Ａ、Ｂ、またはＣの少なくとも一つ」に類似する約束事が使用される場合、一般に、こうした構造は、当業者がその約束事を理解するという意味で意図される（例えば、「Ａ、Ｂ、またはＣの少なくとも一つを有するシステム」は、Ａのみ、Ｂのみ、Ｃのみ、ＡおよびＢを一緒に、ＡおよびＣを一緒に、ＢおよびＣを一緒に、ならびに／またはＡ、ＢおよびＣを一緒に有するシステム）を含む。説明、特許請求の範囲、または図面のいずれにおいても、二つ以上の代替的な用語を提示する実質的に任意の別個の用語および／または語句は、用語のうちの一つ、用語のいずれか、または両方の用語を含む可能性を企図するために理解されるべきであると、当業者によってさらに理解されるであろう。例えば、語句「ＡまたはＢ」は、「ＡまたはＢ」または「ＡおよびＢ」の可能性を含むと理解される。

さらに、本開示の特徴または態様が、Ｍａｒｋｕｓｈ群に関して記述される場合、当業者は、それによって、本開示が、Ｍａｒｋｕｓｈ群の任意の個々のメンバーまたはメンバーのサブグループに関しても記述されていることを認識するであろう。

当業者であれば理解するように、明細書の提供などの任意の目的およびすべての目的のために、本明細書に開示されるすべての範囲は、その任意のおよびすべての可能な部分範囲および部分範囲の組み合わせも包含する。列挙された範囲は、少なくとも半等分、三等分、四等分、五等分、十等分などに分割される同じ範囲を十分に説明し、可能にするものとして容易に認識され得る。非限定的な例として、本明細書で論じる各範囲は、下側の第三の項、中間の第三の項、および上部の第三の項に容易に分解することができる。また、当業者であれば理解するように、「最大」、「少なくとも」などのすべての言語は、列挙された数を含み、その後、上で論じたようにサブレンジに細分され得る範囲を指す。最後に、当業者によって理解されるように、範囲は、それぞれ個々のメンバーを含む。したがって、例えば、１～３個の細胞を有する群は、１、２、または３個の細胞を有する群を指す。同様に、１～５個の細胞を有する群は、１、２、３、４、または５個の細胞を有する群を指す。

上記で開示した様々な他の特徴および機能、またはその代替案は、他の多くの異なるシステムまたは用途に組み合わせられてもよい。種々の現在予期されない、または予期されない代替物、改変、変形、または改善が、その後、当業者によって行われてもよく、それについてもそれぞれ、本開示の実施形態によって包含されることが意図される。

Claims (12)

1. 液体または気体からペルフルオロアルキルおよびポリフルオロアルキル物質（ＰＦＡＳ）を除去する方法であって、前記方法が、
   約０．５重量％～約２５重量％のマグネシウム、カルシウム、ストロンチウム、バリウムまたはその組み合わせもしくは化合物のイオン、塩、酸化物、水酸化物、または炭酸塩を含む第一の吸着剤材料を提供して、それによって前記イオン、塩、酸化物、水酸化物、または炭酸塩を含まない吸着剤材料に対して、ペルフルオロアルキルおよびポリフルオロアルキル物質（ＰＦＡＳ）に対する吸着剤材料の吸着能力を増加させること、ならびに
   前記第一の吸着剤材料を、前記ＰＦＡＳを含有する液体または気体と接触させることを含み、
   前記第一の吸着剤材料は、炭素質チャー、活性炭、再活性炭、およびカーボンブラックのうちの一つまたは複数を含む、方法。
2. 前記炭素質チャー、活性炭、再活性炭、またはカーボンブラックが、瀝青炭、亜瀝青炭、褐炭、無煙炭、木、木材、木材チップ、おがくず、ピート、木の実の殻、ピット、ヤシ殻、ババスーヤシの実、マカダミアナッツ、デンデナッツ、桃の種、サクランボの種、オリーブの種、クルミの殻、木材、リグニン、ポリマー、窒素含有ポリマー、樹脂、石油系ピッチ、バガス、籾殻、トウモロコシの皮、麦殻およびもみ殻、グラフェン、カーボンナノチューブ、またはポリマー繊維のうちの少なくとも一つから形成される、請求項１に記載の方法。
3. 前記第一の吸着剤材料が、再活性炭である、請求項１に記載の方法。
4. 前記第一の吸着剤材料が、再凝集された活性炭である、請求項１に記載の方法。
5. 炭素質チャー、活性炭、再活性炭、カーボンブラック、天然ゼオライト、合成ゼオライト、シリカ、シリカゲル、アルミナ、アルミナ粘土、ジルコニア、珪藻土、または金属酸化物のうちの一つまたは複数を含む第二の吸着剤材料を提供すること、および、
   前記第二の吸着剤材料を、前記ＰＦＡＳを含有する液体または気体と接触させること、をさらに含む、請求項１に記載の方法。
6. 前記第一の吸着剤材料が、マグネシウムの酸化物、カルシウムの酸化物、ストロンチウムの酸化物、またはバリウムの酸化物のうちの一つまたは複数を含む、請求項１に記載の方法。
7. 前記第一の吸着剤材料が、ＭｇＯまたはＣａＯのうちの一つまたは複数を含む、請求項６に記載の方法。
8. 前記第一の吸着剤材料のイオン、塩、酸化物、水酸化物、または炭酸塩が、乾燥混合、湿潤含浸、化学蒸着、または物理蒸着のうちの一つまたは複数によって前記第一の吸着剤材料に含まれる、請求項１に記載の方法。
9. 前記第一の吸着剤材料が、約１重量％～約２０重量％のマグネシウム、カルシウム、ストロンチウム、バリウム、またはそれらの組み合わせもしくは化合物のイオン、塩、酸化物、水酸化物、または炭酸塩を含む、請求項１に記載の方法。
10. 前記第一の吸着剤材料が、約２重量％～約８重量％のマグネシウム、カルシウム、ストロンチウム、バリウム、またはそれらの組み合わせもしくは化合物のイオン、塩、酸化物、または炭酸塩を含む、請求項９に記載の方法。
11. 前記第一の吸着剤材料が、カルシウム、マグネシウム、ナトリウム、カリウム、および亜鉛のイオン、酸化物、炭酸塩を含む再活性炭であり、前記再活性炭は、カルシウム、マグネシウム、ナトリウム、カリウムおよび亜鉛のイオン、酸化物、または炭酸塩を除去またはその量を減少させるいかなる工程にも供されていない、請求項１に記載の方法。
12. 前記再活性炭は、カルシウム、マグネシウム、ナトリウムおよび亜鉛のイオン、酸化物、または炭酸塩を除去またはその量を減少させるいかなる酸洗浄にも供されていない、請求項１１に記載の方法。

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