KR102015961B1 - Rare earth removal of hydrated and hydroxyl species - Google Patents
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Abstract
포괄적으로 본 발명은 수산화물, 탄산염, 수화물, 또는 옥시수산화물 형태의 목표물질을 전형적으로 수성인, 액상 매질로부터 제거하기 위한 방법 및 희토류-함유 첨가제에 관한 것이다.The present invention generally relates to a process for removing target materials in the form of hydroxides, carbonates, hydrates, or oxyhydroxides from an aqueous, liquid medium and rare earth-containing additives.
Description
관련 출원들의 상호 참조Cross Reference of Related Applications
본원은 다음의 미국임시출원번호들의 이익을 주장하는 2012.1.23자 출원된 발명의 명칭 “수화 및 수산화 종들의 희토류 제거”의 일부계속출원 13/356,581 이다:This application is part of an
2011.4.13자 출원된 발명의 명칭 "희토류 금속을 이용한 수처리공정 및 수처리시스템” 61/474,902;Name of the invention filed on 3/4/2011 "Water treatment process and water treatment system using rare earth metal" 61 / 474,902;
2011.4.13자 출원된 발명의 명칭 "환원/산화 및 가용성 및 불용성 희토류를 이용한 옥시음이온 제거 방법 및 장치” 61/475,155; Named invention filed on Dec. 3, 2011 "Methods and Apparatus for Oxidation and Oxidation and Removal of Oxy Anions Using Soluble and Insoluble Rare Earth" 61 / 475,155;
2011.9.27자 출원된 발명의 명칭 "희토류 및/또는 희토류-함유 첨가제를 이용하여 유체 스트림으로부터 목표물질을 제거하는 방법” 61/539,780; Entitled “Methods for Removing Targets from Fluid Streams Using Rare Earth and / or Rare Earth-Containing Additives”, filed Sep. 27, 2011; 61 / 539,780;
2011.10.31자 출원된 발명의 명칭 "희토류 금속을 이용한 수처리공정 및 수처리시스템” 61/553,809;Entitled “Water Treatment Process and Water Treatment System Using Rare Earth Metals”, filed Oct. 31, 2011 61 / 553,809;
2011.10.13자 출원된 발명의 명칭 "수성 스트림으로부터 옥시수화 종을 제거하기 위한 희토류 이용 공정” 61/546,803;The invention filed Oct. 13, 2011 "Process of using rare earths to remove oxyhydrating species from an aqueous stream" 61 / 546,803;
2012.3.22자 출원된 발명의 명칭 "수화 및 수산화 종들의 희토류 제거”61/614,427; The invention filed March 22, 2012 "Rare Earth Removal of Hydrated and Hydrolyzed Species" 61 / 614,427;
2011.4.18자 출원된 61/476,667 및 2011.10.31자 출원된 61/553,809의 명칭인 "희토류 금속을 이용한 수처리공정 및 수처리시스템”;61 / 476,667 filed April 18, 2011 and 61 / 553,809 filed October 31, 2011, "Water Treatment Processes and Water Treatment Systems Using Rare Earth Metals";
2011.11.11자 출원된 발명의 명칭 "희토류 금속을 이용한 수처리공정 및 수처리시스템” 61/558,887; Entitled “Water Treatment Process and Water Treatment System Using Rare Earth Metals”, filed Nov. 11, 2011 61 / 558,887;
2011.11.28자 출원된 발명의 명칭 "희토류 금속을 이용한 수처리공정 및 수처리시스템” 61/564,132;Entitled “Water Treatment Processes and Water Treatment Systems Using Rare Earth Metals”, filed Nov. 28, 2011 61 / 564,132;
2012.3.22자 출원된 발명의 명칭 "인-함유 물질의 희토류 제거" 61/614,418; The invention filed March 22, 2012 "Rare Earth Removal of Phosphorus-Containing Material" 61 / 614,418;
2012.3.21자 출원된 발명의 명칭 "인-함유 물질의 희토류 제거" 61/613,883;The invention filed March 21, 2012 "Rare Earth Removal of Phosphorus-Containing Material" 61 / 613,883;
2012.3.21자 출원된 발명의 명칭 “희토류를 이용한 수중 비-금속 함유 옥시음이온 제거” 61/613,857; The invention filed March 21, 2012 “Removal of Non-Metal Containing Oxy Anions in Water Using Rare Earth” 61 / 613,857;
2011.9.23자 출원된 발명의 명칭 “수영장, 옥수욕조, 및 스파에서의 희토류 오염물질 제거” 61/538,634; Entitled “Removal of Rare Earth Contaminants in Swimming Pools, Corn Baths, and Spas” filed Sept. 23, 2011 61 / 538,634;
이들 각각은 전체가 본원에 참조문헌으로 통합된다.Each of which is incorporated herein by reference in its entirety.
본원에 전체가 참조문헌으로 통합되고 대리인 파일번호 6062-89-3이고 2011.9.23자 출원된 발명의 명칭 "스케일 제거 및 스케일화 경향 감소를 위한 수처리공정 및 수처리시스템” 미국특허출원번호 13/244,092에 대하여 상호 참조된다.The present invention, which is hereby incorporated by reference in its entirety and filed on Sep. 23, 2011, filed "Water treatment process and water treatment system for descaling and reducing the tendency to scale." US patent application Ser. No. 13 / 244,092 Cross-referenced to
본원에 전체가 참조문헌으로 통합되고 대리인 파일번호 6062-89-4이고 2011.9.23자 출원된 발명의 명칭 " 미립자 이산화세륨 및 이를 제조하고 이용하는 동시적 방법” 미국특허출원번호 13/244,117에 대하여 상호 참조된다.Mutual cerium dioxide and the simultaneous method of making and using the same; and US Pat. Appl. No. 13 / 244,117, incorporated herein by reference in its entirety and filed on file No. 6062-89-4 and filed Sep. 23, 2011; Reference is made.
본원에 전체가 참조문헌으로 통합되고 대리인 파일번호 6062-89-1이고 2012.3.2자 출원된 발명의 명칭 " 희토류를 이용한 수중 오염물질 제거” 미국특허출원번호 13/410,081에 대하여 상호 참조된다.Incorporated herein by reference in its entirety and cross-referenced to US patent application Ser. No. 13 / 410,081 entitled Agent File Nos.
본원에 전체가 참조문헌으로 통합되고 대리인 파일번호 6062-89-5이고 2012.1.23자 출원된 발명의 명칭 " 인-함유 물질의 희토류 제거” 미국특허출원번호 13/356,574에 대하여 상호 참조된다.Incorporated herein by reference in its entirety and cross-referenced to US patent application Ser. No. 13 / 356,574 with agent file no.
본원에 전체가 참조문헌으로 통합되고 대리인 파일번호 6062-89-2이고 2012.3.28자 출원된 발명의 명칭 " 희토류를 이용한 수중 비-금속-함유 옥시음이온 제거” 미국특허출원번호 13/433097 에 대하여 상호 참조된다.Regarding the invention "removing non-metal-containing oxyanions in water with rare earths" using the agent file No. 6062-89-2, filed March 28, 2012, incorporated herein by reference in its entirety, US Patent Application No. 13/433097 Cross-referenced.
본원에 전체가 참조문헌으로 통합되고 대리인 파일번호 6062-89-5이고 2012.3.28자 출원된 발명의 명칭 " 인-함유 물질의 희토류 제거” 미국특허출원번호 13/432895에 대하여 상호 참조된다.Incorporated herein by reference in its entirety and cross-referenced to US patent application Ser. No. 13/432895 entitled Agent File No. 6062-89-5 and entitled “Rare Earth Removal of Phosphorus-Containing Material” filed March 28, 2012.
본 발명은 일반적으로 수화 및 수산화 종의 희토류 제거, 더욱 상세하게는 금속 및 준금속-함유 수화 및/또는 수산화 종의 희토류 제거에 관한 것이다.
The present invention relates generally to rare earth removal of hydrated and hydroxide species, and more particularly to rare earth removal of metal and metalloid-containing hydrate and / or hydroxide species.
담수 자원이 점차 부족해짐으로써, 수질 문제는 급속도로 전세계적인 문제가 되고 있다. 공업화 및 도시화에 따른 고수준의 오염 및 담수 체수층으로의 염수 침입과 더불어, 음용수에 통상 사용되는 소독제, 특히 유리 염소 (HOCl/OCl- 형태) 및 모노클로라민 (NH2Cl)은, 금속 및 준금속과 반응하여 가용성 생성물을 형성한다. 모노클로라민은, 예를 들면, 납과 반응하여 가용성 Pb(II) 생성물을 형성하여, 음용수에서 Pb 수준이 상승된다.
With the shortage of freshwater resources, water quality problems are rapidly becoming a global problem. In addition to the high levels of pollution and brine penetration into freshwater body layers due to industrialization and urbanization, disinfectants commonly used in drinking water, in particular free chlorine (HOCl / OCl - form) and monochloramine (NH 2 Cl), are metals and metalloids. To form a soluble product. Monochloramines, for example, react with lead to form soluble Pb (II) products, resulting in elevated Pb levels in drinking water.
도시용수, 산업용수 및 수욕수 중 오염물질 제거를 위한 다양한 기술들이 사용되었다. 이러한 기술의 예시로는 고표면적 물질, 예컨대 알루미나 및 활성탄소의 흡착, 음이온교환수지를 이용한 이온교환, 공침 및 전기투석을 포함한다. 그러나, 대부분의 오염물질 제거 기술은 문제가 되는 오염물질 제거 난이도, 더욱 상세하게는 금속 및 준금속 오염물질 종의 제거 난이도로 인하여 원활하지 못하다.Various techniques have been used to remove contaminants from municipal, industrial and water baths. Examples of such techniques include adsorption of high surface area materials such as alumina and activated carbon, ion exchange using anion exchange resins, coprecipitation and electrodialysis. However, most contaminant removal techniques are not smooth due to the difficulty of removing contaminants, and more particularly, the difficulty of removing metal and metalloid contaminant species.
이들 및 기타 필요성은 본 발명의 다양한 실시태양들 및 구성들로 해결된다. 본 발명은 희토류-함유 조성물을 이용하여 금속 및 준금속 목표물질을 포함한 다양한 오염물질을 제거하는 것이다.These and other needs are addressed with various embodiments and configurations of the present invention. The present invention utilizes rare earth-containing compositions to remove various contaminants, including metal and metalloid targets.
일 실시태양에서, 조성물은 다음 식을 가진다: In one embodiment, the composition has the formula:
식 중 0 ≤ X ≤ 8 및 MS는 다음 중 하나이다:Where 0 ≦ X ≦ 8 and MS are one of the following:
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), 및 M(H2O)(O)3 (n-6).“M”은 금속 또는 준금속이고 5, 13, 22-33, 40-52, 56, 72-84, 및 88-94로 이루어진 군에서 선택되는 원자번호를 가진다. 기호 “n”은 실수 ≤ 8이고 “M”의 전하 또는 산화상태를 나타낸다. M (H 2 O) 6 n , M (H 2 O) 5 OH (n-1) , M (OH) (n-1) , M (H 2 O) 4 (OH) 2 (n-2) , M (OH) 2 (n-2) , M (H 2 O) 3 (OH) 3 (n-3) , M (OH) 3 (n-3) , M (H 2 O) 2 (OH) 4 (n-4) , M (OH) 4 (n-4) , M (H 2 O) (OH) 5 (n-5) , M (OH) 5 (n-5) , M (OH) 6 ( n-6) , M (H 2 O) 5 O (n-2) , M (H 2 O) 4 (O) 2 (n-4) , M (H 2 O) 3 (O) 3 (n- 6) , M (H 2 O) 2 (O) 4 (n-8) , M (H 2 O) (O) 5 (n-10) , M (H 2 O) 5 CO 3 (n-2) , MCO 3 (n-2) , M (H 2 O) 4 (CO 3 ) 2 (n-4) , M (CO 3 ) 2 (n-4) , M (H 2 O) 3 (CO 3 ) 3 (n-6) , M (CO 3 ) 3 (n-6) , M (H 2 O) 2 (CO 3 ) 4 (n-8) , M (CO 3 ) 4 (n-8) , M (H 2 O) (CO 3 ) 5 (n-10) , M (CO 3 ) 5 (n-10) , M (CO 3 ) 6 (n-12) , M (H 2 O) 4 n , M (H 2 O) 3 OH (n-1) , M (H 2 O) 2 (OH) 2 (n-2) , M (H 2 O) (OH) 3 (n-3) , M (H 2 O) 3 O (n-2) , M (H 2 O) 2 (O) 2 (n-4) , and M (H 2 O) (O) 3 (n-6) . “M” is a metal or It is a metalloid and has an atomic number selected from the group consisting of 5, 13, 22-33, 40-52, 56, 72-84, and 88-94. The symbol "n" represents real ≤ 8 and represents the charge or oxidation state of "M".
일 양태에서, 조성물은 액상 매체 또는 매질에 존재하고, 매체 또는 매질은 MS가 M의 주요 종으로 선호되기 충분한 pH 및 Eh를 가진다.In one aspect, the composition is in a liquid medium or medium, the medium or medium having a pH and Eh sufficient for MS to be preferred as the main species of M.
일 양태에서, M은 하나 이상의 붕소, 바나듐, 크롬, 카드뮴, 안티몬, 납, 및 비스무트이다. In one aspect, M is one or more boron, vanadium, chromium, cadmium, antimony, lead, and bismuth.
일 실시태양에서, 본 방법은, 매질에서, 희토류-함유 첨가제를 금속 또는 준금속 목표물질과 접촉시켜 목표물질을 제거한다. 목표물질은 주요 종으로써 수산화물, 탄산염, 수화물, 또는 옥시수산화물 (oxyhdroxyl) 형태이다.In one embodiment, the method removes the target material in the medium by contacting the rare earth-containing additive with a metal or metalloid target material. Targets are the main species in the form of hydroxides, carbonates, hydrates, or oxyhdroxyl.
일 실시태양에서, 매질에서, 희토류-함유 첨가제를 하나 이상의 금속 또는 준금속 수산화물, 탄산염, 및 수화물과 접촉시켜 금속 또는 준금속 수산화물, 탄산염, 및/또는 수화물을 제거하는 방법이 제공된다.In one embodiment, a method of removing metal or metalloid hydroxides, carbonates, and / or hydrates in a medium is provided by contacting the rare earth-containing additive with one or more metal or metalloid hydroxides, carbonates, and hydrates.
희토류-함유 첨가제는 수용성 또는 수불용성일 수 있다.The rare earth-containing additive may be water soluble or water insoluble.
일 양태에서, 목표물질은 5, 13, 22-33, 40-52, 56, 72-84, 및 88-94로 이루어진 군에서 선택되는 원자번호를 가진다.In one aspect, the target material has an atomic number selected from the group consisting of 5, 13, 22-33, 40-52, 56, 72-84, and 88-94.
일 양태에서, 접촉단계는다음 부-단계들을 포함한다:In one aspect, the contacting step includes the following sub-steps:
(a) 목표물질-함유 종을 이와는 다른 하나 이상의 금속 또는 준금속 수산화물, 탄산염, 옥시수산화물, 및 수화물 형태의 주요 종으로 산화시키기 위하여 매질에 산화제를 도입하는 단계; 및(a) introducing an oxidizing agent into the medium to oxidize the target-containing species to the principal species in the form of one or more other metal or metalloid hydroxides, carbonates, oxyhydroxides, and hydrates; And
(b) 이후 금속 또는 준금속 수산화물, 탄산염, 옥시수산화물, 및/또는 수화물을 제거하기 위하여 매질에서 희토류-함유 첨가제를 금속 또는 준금속 수산화물, 탄산염, 옥시수산화물, 및/또는 수화물과 접촉시키는 단계.(b) then contacting the rare earth-containing additive with the metal or metalloid hydroxide, carbonate, oxyhydroxide, and / or hydrate in the medium to remove the metal or metalloid hydroxide, carbonate, oxyhydroxide, and / or hydrate.
일 양태에서, 접촉단계는다음 부-단계들을 포함한다: In one aspect, the contacting step includes the following sub-steps:
(a) 금속 또는 준금속을 가지는 목표물질-함유 종을 이와는 다른 금속 또는 준금속 수산화물, 탄산염, 옥시수산화물, 및/또는 수화물 형태의 주요 종으로 환원시키기 위하여 매질에 환원제를 도입하는 단계; 및(a) introducing a reducing agent into the medium to reduce the target-containing species having the metal or metalloid to a major species in the form of other metals or metalloid hydroxides, carbonates, oxyhydroxides, and / or hydrates; And
(b) 이후 금속 또는 준금속 수산화물, 탄산염, 옥시수산화물, 및/또는 수화물을 제거하기 위하여 매질에서 희토류-함유 첨가제를 금속 또는 준금속 수산화물, 탄산염, 옥시수산화물, 및/또는 수화물과 접촉시키는 단계.(b) then contacting the rare earth-containing additive with the metal or metalloid hydroxide, carbonate, oxyhydroxide, and / or hydrate in the medium to remove the metal or metalloid hydroxide, carbonate, oxyhydroxide, and / or hydrate.
일 양태에서, 접촉단계는다음 부-단계들을 포함한다:In one aspect, the contacting step includes the following sub-steps:
(a) 금속 또는 준금속을 가지는 목표물질-함유 종을 이와는 다른 금속 또는 준금속 수산화물, 탄산염, 옥시수산화물, 및/또는 수화물 형태의 주요 종으로 전환시키기 위하여 매질에 염기 및/또는 동등 염기를 도입하는 단계; 및(a) introducing a base and / or equivalent base into the medium for converting a target-containing species having a metal or metalloid into a major species in the form of another metal or metalloid hydroxide, carbonate, oxyhydroxide, and / or hydrate. Making; And
(b) 이후 금속 또는 준금속 수산화물, 탄산염, 옥시수산화물, 및/또는 수화물을 제거하기 위하여 매질에서 희토류-함유 첨가제를 금속 또는 준금속 수산화물, 탄산염, 및/또는 수화물과 접촉시키는 단계.(b) then contacting the rare earth-containing additive with the metal or metalloid hydroxide, carbonate, and / or hydrate in the medium to remove the metal or metalloid hydroxide, carbonate, oxyhydroxide, and / or hydrate.
일 양태에서, 접촉단계는 다음 부-단계들을 포함한다:In one aspect, the contacting step includes the following sub-steps:
금속 또는 준금속을 가지는 목표물질-함유 종을 이와는 다른 금속 또는 준금속 수산화물, 탄산염, 옥시수산화물, 및/또는 수화물 형태의 주요 종으로 전환시키기 위하여 매질에 산 및/또는 동등 산을 도입하는 단계; 및Introducing an acid and / or an equivalent acid into the medium to convert the target-containing species having the metal or metalloid into a major species in the form of another metal or metalloid hydroxide, carbonate, oxyhydroxide, and / or hydrate; And
이후 금속 또는 준금속 수산화물, 탄산염, 옥시수산화물, 및/또는 수화물을 제거하기 위하여 매질에서 희토류-함유 첨가제를 금속 또는 준금속 수산화물, 탄산염, 옥시수산화물, 및/또는 수화물과 접촉시키는 단계.
Then contacting the rare earth-containing additive with the metal or metalloid hydroxide, carbonate, oxyhydroxide, and / or hydrate in the medium to remove metal or metalloid hydroxide, carbonate, oxyhydroxide, and / or hydrate.
본 발명은 여러 이점들을 제공한다. 예를들면, 희토류-함유 조성물은 효과적으로 용해성 또는 불용해성 종 형태이든 다수의 목표물질을 제거할 수 있다. 예시로서, 본 조성물은 콜로이드, 수화물, 탄산염, 수산화물, 및 옥시수산화물을 포함한 다양한 형태들의 납 및 납 종을 제거할 수 있다. 선택된 목표물질 주요 종을 생성하도록 pH 및/또는 Eh를 조절하고, 이는 다른 목표물질 종의 희토류 제거에 비하여 희토류 조성물에 의해 효과적으로 제거된다. 따라서, 고수준의 선택된 목표물질제거가 달성된다.The present invention provides several advantages. For example, rare earth-containing compositions can effectively remove multiple targets, whether in soluble or insoluble species form. By way of example, the composition can remove various forms of lead and lead species, including colloids, hydrates, carbonates, hydroxides, and oxyhydroxides. The pH and / or Eh are adjusted to produce the selected target major species, which are effectively removed by the rare earth composition as compared to the rare earth removal of other target species. Thus, a high level of selected target removal is achieved.
첨부 도면들은 본 명세서에 통합되어 일부를 구성하고, 상기 및 하기 상세한
설명과 함께 본 발명의 실시태양들을 설명하고 본 발명의 원리 설명에 기여한다.
도 1은 실시태양에 의한 수처리시스템 및 방법을 도시한 것이다;
도 2A-E는 특정 조건에서 붕소 주요 종에 대한 선행 풀베이 다이어그램을 도시한 것이다;
도 3A-E는 특정 조건에서 알루미늄 주요 종에 대한 선행 풀베이 다이어그램을 도시한 것이다;
도 4A-D는 특정 조건에서 탈륨 주요 종에 대한 선행 풀베이 다이어그램을 도시한 것이다;
도 5A-E는 특정 조건에서 바타듐 주요 종에 대한 선행 풀베이 다이어그램을 도시한 것이다;
도 6A-E는 특정 조건에서 크롬 주요 종에 대한 선행 풀베이 다이어그램을 도시한 것이다;
도 7A-F는 특정 조건에서 망간 주요 종에 대한 선행 풀베이 다이어그램을 도시한 것이다;
도 8A-F는 특정 조건에서 철 주요 종에 대한 선행 풀베이 다이어그램을 도시한 것이다;
도 9A-E는 특정 조건에서 코발트 주요 종에 대한 선행 풀베이 다이어그램을 도시한 것이다;
도 10A-E는 특정 조건에서 니켈 주요 종에 대한 선행 풀베이 다이어그램을 도시한 것이다;
도 11A-E는 특정 조건에서 구리 주요 종에 대한 선행 풀베이 다이어그램을 도시한 것이다;
도 12A-D는 특정 조건에서 아연 주요 종에 대한 선행 풀베이 다이어그램을 도시한 것이다;
도 13A-B는 특정 조건에서 갈륨 주요 종에 대한 선행 풀베이 다이어그램을 도시한 것이다;
도 14는 특정 조건에서 게르마늄 주요 종에 대한 선행 풀베이 다이어그램을 도시한 것이다;
도 15A-D는 특정 조건에서 비소 주요 종에 대한 선행 풀베이 다이어그램을 도시한 것이다;
도 16A-D는 특정 조건에서 지르코늄 주요 종에 대한 선행 풀베이 다이어그램을 도시한 것이다;
도 17A-D는 특정 조건에서 니오븀 주요 종에 대한 선행 풀베이 다이어그램을 도시한 것이다;
도 18A-C는 특정 조건에서 몰리브덴 주요 종에 대한 선행 풀베이 다이어그램을 도시한 것이다;
도 19A-F는 특정 조건에서 테크네튬 주요 종에 대한 선행 풀베이 다이어그램을 도시한 것이다;
도 20A-D는 특정 조건에서 루테늄 주요 종에 대한 선행 풀베이 다이어그램을 도시한 것이다;
도 21A-B는 특정 조건에서 로듐 주요 종에 대한 선행 풀베이 다이어그램을 도시한 것이다;
도 22A-C는 특정 조건에서 팔라듐 주요 종에 대한 선행 풀베이 다이어그램을 도시한 것이다;
도 23A-E는 특정 조건에서 은 주요 종에 대한 선행 풀베이 다이어그램을 도시한 것이다;
도 24A-C는 특정 조건에서 카드뮴 주요 종에 대한 선행 풀베이 다이어그램을 도시한 것이다;
도 25A-B는 특정 조건에서 인듐 주요 종에 대한 선행 풀베이 다이어그램을 도시한 것이다;
도 26A-E는 특정 조건에서 주석 주요 종에 대한 선행 풀베이 다이어그램을 도시한 것이다;
도 27A-D는 특정 조건에서 안티몬 주요 종에 대한 선행 풀베이 다이어그램을 도시한 것이다;
도 28은 특정 조건에서 텔루륨 주요 종에 대한 선행 풀베이 다이어그램을 도시한 것이다;
도 29는 특정 조건에서 하프늄 주요 종에 대한 선행 풀베이 다이어그램을 도시한 것이다;
도 30은 특정 조건에서 납 주요 종에 대한 선행 풀베이 다이어그램을 도시한 것이다;
도 31A-B는 특정 조건에서 텡스텐 주요 종에 대한 선행 풀베이 다이어그램을 도시한 것이다;
도 32A-B는 특정 조건에서 레늄 주요 종에 대한 선행 풀베이 다이어그램을 도시한 것이다;
도 33은 특정 조건에서 오스늄 주요 종에 대한 선행 풀베이 다이어그램을 도시한 것이다;
도 34는 특정 조건에서 우라늄 주요 종에 대한 선행 풀베이 다이어그램을 도시한 것이다;
도 35A-B는 특정 조건에서 백금 주요 종에 대한 선행 풀베이 다이어그램을 도시한 것이다;
도 36A-C는 특정 조건에서 금 주요 종에 대한 선행 풀베이 다이어그램을 도시한 것이다;
도 37A-D는 특정 조건에서 수은 주요 종에 대한 선행 풀베이 다이어그램을 도시한 것이다;
도 38A-E는 특정 조건에서 납 주요 종에 대한 선행 풀베이 다이어그램을 도시한 것이다;
도 39는 특정 조건에서 납 주요 종에 대한 선행 풀베이 다이어그램을 도시한 것이다;
도 40A-C는 특정 조건에서 비스무트 주요 종에 대한 선행 풀베이 다이어그램을 도시한 것이다;
도 41A-B는 특정 조건에서 폴로늄 주요 종에 대한 선행 풀베이 다이어그램을 도시한 것이다;
도 42A-B는 특정 조건에서 악티늄 주요 종에 대한 선행 풀베이 다이어그램을 도시한 것이다;
도 43A-E는 특정 조건에서 토륨 주요 종에 대한 선행 풀베이 다이어그램을 도시한 것이다;
도 44A-B는 특정 조건에서 악티늄 주요 종에 대한 선행 풀베이 다이어그램을 도시한 것이다;
도 45A-G는 특정 조건에서 우라늄 주요 종에 대한 선행 풀베이 다이어그램을 도시한 것이다;
도 46A-E는 특정 조건에서 넵투늄 주요 종에 대한 선행 풀베이 다이어그램을 도시한 것이다;
도 47A-F는 특정 조건에서 플루토늄 주요 종에 대한 선행 풀베이 다이어그램을 도시한 것이다;
도 48은 로딩성능 (mg/g) (수직축) 대 비소 농도 (g/L) (수평축)를 도시한 것이다;
도 49는 최종 비소 농도 (mg/L) (수직축) 대 세륨: 비소 몰비 (수평축)를 도시한 것이다;
도 50은 최종 비소 농도 (mg/L) (수직축) 대 비소에 대한 세륨 몰비 (수평축)를 도시한 것이다;
도 51은 Ce (III) 또는 Ce (IV) 용액을 황화물-아비산염 용액 및 황산염-비산염 용액에 첨가할 때 형성되는 침전물에 대한 일련의 XRD 패턴들이다;
도 52는 고착 비소 (마이크로몰) (수직축) 및 첨가 세륨 (마이크로몰) (수평축)을 도시한 것이다;
도 53은 가스파라이트 (CeAsO4) 및 새로운 삼방정계 상 CeAsO4·(H2O)X 간의 구조적 차이를 보이는 일련의 XRD 패턴들이다;
도 54는 삼방정계 CeAsO4·(H2O)X (실험), 삼방정계 CeAsO4·(H2O)X (모사), 및 삼방정계 BiPO4ㆍ(H2O)0.67 (모사) 간 구조적 차이를 보이는 일련의 XRD 패턴들이다;
도 55는 다양한 용액 조성물에 대한 비소 성능 (mg As/g CeO2)을 도시한 것이다;
도 56은 처리된 베드 (bed) 용적에 대한 비소 (V) 농도 (ppb)를 도시한 것이다;
도 57은 테스트 용액 조건 (수평축)에 대한 mg As/g CeO2 (수직축)을 도시한 것이다;
도 58A-D는 특정 조건에서 비스무트주요 종에 대한 선행 풀베이 다이어그램을 도시한 것이다;
도 59A-E는 특정 조건에서 알루미늄 주요 종에 대한 선행 풀베이 다이어그램을 도시한 것이다;
도 60A-E는 특정 조건에서 코발트 주요 종에 대한 선행 풀베이 다이어그램을 도시한 것이다;
도 61A-E는 특정 조건에서 크롬 주요 종에 대한 선행 풀베이 다이어그램을 도시한 것이다;
도 62A-E는 특정 조건에서 망간 주요 종에 대한 선행 풀베이 다이어그램을 도시한 것이다;
도 63A-E는 특정 조건에서 구리 주요 종에 대한 선행 풀베이 다이어그램을 도시한 것이다;
도 64A-E는 특정 조건에서 지르코늄 주요 종에 대한 선행 풀베이 다이어그램을 도시한 것이다;
도 65A-E는 특정 조건에서 아연 주요 종에 대한 선행 풀베이 다이어그램을 도시한 것이다;
도 66A-E는 특정 조건에서 바륨 주요 종에 대한 선행 풀베이 다이어그램을 도시한 것이다;
도 67A-E는 특정 조건에서 라듐 주요 종에 대한 선행 풀베이 다이어그램을 도시한 것이다.The accompanying drawings are incorporated in and constitute a part of this specification, and are described in detail above and below.
The embodiments of the present invention together with the description serve to explain the principles of the present invention.
1 illustrates a water treatment system and method according to an embodiment;
2A-E show a preceding pullbay diagram for a boron major species under certain conditions;
3A-E show a preceding full bay diagram for an aluminum main species at certain conditions;
4A-D show preceding full bay diagrams for thallium major species under certain conditions;
Figures 5A-E show a preceding full bay diagram for vanadium main species under certain conditions;
6A-E show a preceding full bay diagram for chromium major species under certain conditions;
7A-F show preceding full bay diagrams for manganese major species under certain conditions;
8A-F show preceding full bay diagrams for iron main species under certain conditions;
9A-E show a preceding full bay diagram for cobalt dominant species under certain conditions;
10A-E show a preceding pullbay diagram for nickel primary species under certain conditions;
11A-E show preceding pulley diagrams for copper main species at certain conditions;
12A-D show preceding pulley diagrams for zinc main species under certain conditions;
13A-B show a preceding pullbay diagram for gallium main species under certain conditions;
FIG. 14 shows a preceding full bay diagram for germanium major species under certain conditions; FIG.
Figures 15A-D show preceding full bay diagrams for arsenic major species under certain conditions;
Figures 16A-D show preceding pulley diagrams for zirconium major species under certain conditions;
17A-D show a preceding pullbay diagram for niobium dominant species under certain conditions;
18A-C show preceding Fulbay diagrams for the molybdenum main species under certain conditions;
19A-F show preceding full bay diagrams for technetium major species under certain conditions;
Figures 20A-D show preceding full bay diagrams for ruthenium major species under certain conditions;
21A-B show preceding Fulbay diagrams for rhodium major species under certain conditions;
Figures 22A-C show a preceding pullbay diagram for the palladium major species under certain conditions;
Figures 23A-E show preceding full bay diagrams for the major silver species under certain conditions;
Figures 24A-C show a preceding full bay diagram for cadmium main species under certain conditions;
25A-B show a preceding pullbay diagram for an indium major species at certain conditions;
Figures 26A-E show a preceding full bay diagram for tin main species under certain conditions;
27A-D show preceding full bay diagrams for antimony main species under certain conditions;
FIG. 28 shows a preceding full bay diagram for tellurium dominant species under certain conditions;
FIG. 29 shows a preceding Fulbay diagram for hafnium dominant species under certain conditions;
FIG. 30 shows a preceding pullbay diagram for the lead main species under certain conditions; FIG.
FIG. 31A-B shows a preceding full bay diagram for a major Tungsten species under certain conditions;
32A-B show preceding full bay diagrams for rhenium major species under certain conditions;
FIG. 33 shows a preceding Fulbay diagram for the main species of ossium under certain conditions;
FIG. 34 shows a preceding full bay diagram for the major species of uranium under certain conditions;
Figures 35A-B show a preceding full bay diagram for platinum main species under certain conditions;
36A-C show a preceding full bay diagram for a major species of gold under certain conditions;
37A-D show a preceding full bay diagram for a major mercury species under certain conditions;
38A-E depict a preceding full bay diagram for lead major species under certain conditions;
FIG. 39 shows a preceding pullbay diagram for the lead main species under certain conditions; FIG.
40A-C show preceding full bay diagrams for bismuth major species under certain conditions;
Figures 41A-B show a preceding pullbay diagram for polonium major species under certain conditions;
42A-B show preceding Fulbay diagrams for actinium major species under certain conditions;
43A-E show a preceding pullbay diagram for the thorium major species under certain conditions;
44A-B show preceding Fulbay diagrams for actinium major species under certain conditions;
45A-G show a preceding full bay diagram for the major uranium species under certain conditions;
46A-E show preceding Fulbay diagrams for the Neptunium major species under certain conditions;
47A-F show a preceding pullbay diagram for the main plutonium species under certain conditions;
48 shows loading performance (mg / g) (vertical axis) versus arsenic concentration (g / L) (horizontal axis);
49 depicts the final arsenic concentration (mg / L) (vertical axis) to cerium: arsenic molar ratio (horizontal axis);
50 depicts the final arsenic concentration (mg / L) (vertical axis) to cerium molar ratio (horizontal axis) to arsenic;
FIG. 51 is a series of XRD patterns for the precipitate formed when adding Ce (III) or Ce (IV) solution to sulfide-arsenite solution and sulfate-arsenate solution;
52 shows fixed arsenic (micromolar) (vertical axis) and added cerium (micromolar) (horizontal axis);
FIG. 53 is a series of XRD patterns showing structural differences between gasparite (CeAsO 4 ) and CeAsO 4. (H 2 O) X in the new trigonal phase;
54 is a structural diagram between trigonal CeAsO 4. (H 2 O) X (experimental), trigonal CeAsO 4. (H 2 O) X (simulation), and trigonal BiPO 4. (H 2 O) 0.67 (simulation). A series of XRD patterns that differ;
55 illustrates arsenic performance (mg As / g CeO 2 ) for various solution compositions;
FIG. 56 shows arsenic (V) concentrations (ppb) for treated bed volumes; FIG.
FIG. 57 shows mg As / g CeO 2 (vertical axis) for test solution conditions (horizontal axis); FIG.
58A-D show preceding Pool Bay diagrams for bismuth major species under certain conditions;
59A-E show preceding pulley diagrams for aluminum main species under certain conditions;
Figures 60A-E show a preceding full bay diagram for cobalt major species under certain conditions;
61A-E depict a preceding full bay diagram for chromium major species under certain conditions;
62A-E show preceding full bay diagrams for manganese major species under certain conditions;
63A-E show a preceding pullbay diagram for a copper main species at certain conditions;
64A-E show a preceding pullbay diagram for a major zirconium species under certain conditions;
65A-E depict a preceding pulley diagram for zinc main species under certain conditions;
66A-E depict a preceding full bay diagram for barium dominant species under certain conditions;
67A-E depict a preceding full bay diagram for radium major species under certain conditions.
이들 및 다른 이점들은 본 발명으로부터 명백하여질 것이다.These and other advantages will be apparent from the present invention.
본원에서 사용되는 용어 "a" 또는 "an"은 개체의 하나 또는 그 이상을 의미한다. 이와 같이, 상기 용어 "a" (또는 "an"), " 하나 이상 " 및 "적어도 하나"는 본원에서 상호교환적으로 사용가능하다. 또한, "구성하는", "포함하는" 및 "가지는"은 상호교환적으로 사용가능하다.As used herein, the term "a" or "an" refers to one or more of an individual. As such, the terms "a" (or "an"), "one or more" and "at least one" are used interchangeably herein. In addition, "constituting", "comprising" and "having" are used interchangeably.
"흡수"는 한 물질이 다른 물질의 내부 구조로 관통하는 것을 의미하고, 흡착과는 차별된다."Absorbent" means that one substance penetrates into the internal structure of another substance and is distinct from adsorption.
"흡착"은 원자, 이온, 분자, 다원자 이온, 또는 다른 물질이 흡착제라고 불리는 다른 물질의 표면으로 부착되는 것을 나타낸다. 전형적으로, 상기 흡착 인력은, 결합 및/또는 힘, 예컨대 공유결합, 금속결합, 배위결합, 이온결합, 수소결합, 정전기 힘 (예를들면, 반데르 발스 힘 및/또는 런던힘) 형태일 수 있다."Adsorption" refers to the attachment of atoms, ions, molecules, polyatomic ions, or other materials to the surface of another material called an adsorbent. Typically, the attraction attraction can be in the form of bonds and / or forces such as covalent bonds, metal bonds, coordination bonds, ionic bonds, hydrogen bonds, electrostatic forces (eg, van der Waals forces and / or London forces). have.
"적어도 하나", "하나 이상", 및 "및/또는"은 확장가능한 표현들로, 기능에 있어서 결합 및 분리 형태 모두일 수 있다. 예를들면, "적어도 하나의 A, B, 및 C", "적어도 하나의 A, B, 또는C", "하나 이상의 A, B, 및 C", " 하나 이상의 A, B, 또는 C", 및 "A, B, 및/또는 C" 각각의 표현들은 A 단독, B 단독, C 단독, A 및 B를 함께, A 및 C를 함께, B 및 C를 함께, 또는 A, B, 및 C를 함께 라는 의미이다. 용어 “물”은 임의의 수성 스트림을 의미한다. 물은 임의의 천연 및/또는 공업원에서 유래하는 임의의 수성 스트림에서 유래할 수 있다. 이러한 수성 스트림 및/또는 물의 비-제한적 예시로는 음용수, 상수, 수욕수, 제조공정수, 폐수, 수영장물, 스파수, 냉각수, 보일러수, 공정용수, 도시용수, 오수, 농업용수, 지하수, 발전용수, 복원수, 혼합수 (co-mingled water) 및 이들의 조합이다."At least one", "one or more", and "and / or" are extensible expressions, which can be both combined and separated in function. For example, "at least one A, B, and C", "at least one A, B, or C", "at least one A, B, and C", "at least one A, B, or C", And the expressions of “A, B, and / or C” each represent A alone, B alone, C alone, A and B together, A and C together, B and C together, or A, B, and C It means to be together. The term “water” means any aqueous stream. The water may be derived from any aqueous stream derived from any natural and / or industrial source. Non-limiting examples of such aqueous streams and / or water include drinking water, constant water, bath water, process water, waste water, pool water, spa water, cooling water, boiler water, process water, municipal water, sewage, agricultural water, groundwater, Power generation water, restoration water, co-mingled water and combinations thereof.
용어 “응집체” 및 “응집덩어리”는 하나 이상의 물질이 덩어리로 집합되어 형성되는 조성물을 나타낸다.The terms “agglomerate” and “agglomerate” refer to a composition in which one or more substances are formed in aggregates.
"결합제"는 응집되는 물질을 함께 결합하는 하나 이상의 물질을 의미한다. 결합제들은 전형적으로 고체, 반-고체, 또는 액체이다. 결합제의 비-제한적 예시로는 고분자 물질, 타르, 피치(pitch), 아스팔트, 왁스. 시멘트 물, 용액, 분산제, 분말, 규산염, 겔, 오일, 알코올, 클레이, 전분, 규산염, 산, 당밀, 석회, 리그노술폰산염 오일, 탄화수소, 글리세린, 스테아르산염 또는 이들의 조합이다. 결합제는 응집되는 물질과 화학적으로 반응하거나 그렇지 않을 있다. 화학반응의 예로는 수화/탈수, 금속이온 반응, 침전/겔화 반응, 및 표면 전하 변경이 있으나 이에 의해 제한 되는 것은 아니다."Binder" means one or more materials that bind together materials that aggregate. The binders are typically solid, semi-solid, or liquid. Non-limiting examples of binders include polymeric materials, tars, pitches, asphalt, waxes. Cement water, solutions, dispersants, powders, silicates, gels, oils, alcohols, clays, starches, silicates, acids, molasses, lime, lignosulfonate oils, hydrocarbons, glycerin, stearates or combinations thereof. The binder may or may not chemically react with the aggregated material. Examples of chemical reactions include, but are not limited to, hydration / dehydration, metal ion reactions, precipitation / gelation reactions, and surface charge alterations.
“탄산염”은 일반적으로 탄산염 라디칼 또는 이온 (CO3 -2) 함유 화학적 화합물을 의미한다. 대부분의 익숙한 탄산염은 무기염기 (예를들면, 금속 수산화물) 및 탄산 (H2CO3)과의 반응으로 형성되는 염이다. 보통의 탄산염은 동량의 산 및 염"Carbonate" generally refers to a chemical compound containing a carbonate radical or ion (CO 3 -2). Most familiar carbonates are salts formed by reaction with inorganic bases (eg metal hydroxides) and carbonic acid (
기 반응으로 형성되고; 산 탄산염 또는 수소 탄산염이라고도 부르는 중탄산염은 산이 과잉으로 존재할 때 형성된다. 탄산염 예시로는 탄산나트륨 (Na2CO3), 중탄산나Formed by group reaction; Bicarbonates, also called acid carbonates or hydrogen carbonates, are formed when acids are present in excess. Examples of carbonates are sodium carbonate (Na 2 CO 3 ), bicarbonate
트륨 (NaHCO3), 및 탄산칼륨 (K2CO3)을 포함한다. Sodium (NaHCO 3 ), and potassium carbonate (K 2 CO 3 ).
용어 “정화” 또는 “정화하다”는 부유된 및 가능한 콜로이드성 고체를 중력침강기술로 제거하는 것을 의미한다.The term "purify" or "purify" means the removal of suspended and possibly colloidal solids by gravity settling techniques.
용어 “응집”이란 콜로이드성 물질 부유을 유지하는 힘을 중화시킴으로써 콜로이드를 불안정화시키는 것을 의미한다. 양이온 응집제는 전기적 양전하를 제공하여 콜로이드의 음전하 (제타 포텐셜)를 감소시킨다. 따라서 콜로이드는 더 큰 입자들을 (플록이라고 알려짐) 형성한다.The term "agglomeration" refers to destabilizing the colloid by neutralizing the force of maintaining colloidal material suspension. Cationic flocculants provide electrical positive charge to reduce the negative charge (zeta potential) of the colloid. Colloids thus form larger particles (known as flocs).
용어 “조성물”은 일반적으로 분자, 다원자 이온, 화학적 화합물, 배위 착염, 배위 화합물 및 기타와 같은 하나 이상의 원자들로 이루어진 하나 이상의 화학적 유닛을 의미한다. 이해되는 바와 같이, 조성물은 공유결합, 금속결합, 배위결합, 이온결합, 수소결합, 전정기력 (예를들면, 반데르발스힘 및 런던력) 등과 같은 다양한 종류의 결합 및/또는 힘에 의해 함께 결합될 수 있다.The term “composition” generally refers to one or more chemical units consisting of one or more atoms such as molecules, polyatomic ions, chemical compounds, coordination complexes, coordination compounds, and the like. As will be appreciated, the compositions may be joined together by various kinds of bonds and / or forces such as covalent bonds, metal bonds, coordination bonds, ionic bonds, hydrogen bonds, electrostatic forces (eg, van der Waals forces and London forces), and the like. Can be combined.
“화학 종” 또는 “종들”은 원자, 원소, 분자, 분자절편, 이온, 화합물, 및 기타 화학적 구조체이다. “Chemical species” or “species” are atoms, elements, molecules, molecular fragments, ions, compounds, and other chemical structures.
"화학적 변형"은 적어도 물질의 일부가 화학 반응에 의해 화학적 조성이 변형되는 과정을 나타낸다. "화학적 변형"은 "물리적 변형"과 다르다. 물리적 변형은 화학적 조성이 화학적으로 변형되지는 않지만 크기 또는 형태와 같은 물리적 특성이 변형되는 과정을 나타낸다."Chemical modification" refers to the process by which at least part of a substance is modified in chemical composition by a chemical reaction. "Chemical Modification" is different from "Physical Modification". Physical modification refers to the process by which chemical properties are not chemically modified but physical properties such as size or shape are modified.
용어 “수중에 함유된”이란 일반적으로 수중에 부유된 및/또는 용해된 물질을 의미한다. 물은 전형적으로 용해성 물질 및 수용성 물질에 대한 용매이다. 또한, 물은 전형적으로 불용성 물질 수-불용성 물질에 대한 용매가 아니다. 부유된 물질은 실질적으로 수중 불용성이고 용해된 물질은 실질적으로 수중 가용성이다. 부유된 물질은 입자 크기를 가진다.The term “containing in water” generally means a substance suspended and / or dissolved in water. Water is typically a solvent for soluble and water soluble materials. In addition, water is typically not a solvent for insoluble matter water-insoluble matter. Suspended material is substantially insoluble in water and dissolved material is substantially soluble in water. Suspended matter has a particle size.
"해독하다(de-toxify)" 또는 "해독(해독)"은 예를들어 인체 및/또는 다른 동물과 같은 살아있는 유기체에 대해 목표물질, 예컨대 화학적 및/또는 생물학적 목표물질을 비-독성 또는 비-유해하게 만드는 것을 포함한다. 목표물질을 비-독성 또는 비-유해성 형태 또는 종으로 전환시킴으로써 목표물질은 비-독성이 될 수 있다."De-toxify" or "detoxification" refers to non-toxic or non-toxic targets, such as chemical and / or biological targets, for example to living organisms such as the human body and / or other animals. It includes making it harmful. By converting the target to a non-toxic or non-hazardous form or species, the target can be made non-toxic.
용어 “소화하다” 또는 “소화”은 목표물질을 소독시키기 위하여 미생물, 특히 박테리아를 사용하는 것을 의미한다. 이는 통상 오염수를 박테리아 및 분자적 산소와 강제 혼합하여 확립된다.The term "digest" or "digestion" means the use of microorganisms, in particular bacteria, to disinfect a target. This is usually established by forced mixing of contaminated water with bacterial and molecular oxygen.
용어 “소독하다” 또는 “소독”은 미생물, 예컨대 박테리아, 균류, 원생동물, 및 바이러스를 살균 또는 성장을 억제하기 위하여살균제를 이용하는 것을 언급한다. 일반적인 살균제는, 산화제, 환원제, 알코올, 알데히드, 할로겐, 페놀, 4차암모늄화합물, 은, 구리, 자외선 및 기타 물질을 포함한다.The term "disinfect" or "disinfection" refers to the use of disinfectants to sterilize or inhibit the growth of microorganisms such as bacteria, fungi, protozoa, and viruses. Common fungicides include oxidizing agents, reducing agents, alcohols, aldehydes, halogens, phenols, quaternary ammonium compounds, silver, copper, ultraviolet light and other materials.
용어 “엉김”은 플록들 간 가교를 형성하고 입자들을 더 큰 응집체 또는 응집덩어리를 형성시키는전형적으로 중합체인 엉김제를 사용하는 과정을 의미한다. 중합체 사슬 일부가 상이한 입자들에 흡착되어 입자 응집화에 조력할 때 가교화가 발생된다. The term “entanglement” refers to the process of using a tangle agent, which is typically a polymer, which forms crosslinks between flocs and forms particles into larger aggregates or agglomerates. Crosslinking occurs when a portion of the polymer chain is adsorbed to different particles to assist in particle coagulation.
용어 “유체”는 액체, 기체 또는 양자를 의미한다.The term "fluid" means liquid, gas or both.
“할로겐”은 주기율표의 17족 IUPAC Style (이전: VII, VIIA) 비금속 원소이고, 불소 (F), 염소 (Cl), 브롬 (Br), 요오드 (I), 및 아스타틴 (At)을 포함한다. 임시적으로 체계상 명칭인 우눈셉툰인 인위적 생성 원소 117 역시 할로겐일 수 있다.“Halogen” is a Group 17 IUPAC Style (formerly VII, VIIA) nonmetallic element of the periodic table and includes fluorine (F), chlorine (Cl), bromine (Br), iodine (I), and asstatin (At). The anthropogenic element 117, temporarily the system name Ununseptun, may also be halogen.
“할라이드 화합물”은 화합물 중 일부는 적어도 하나 할로겐 원자 및 화합물 중 다른 일부는 할로겐보다 약한 전기음성도 (또는 강한 전기양성도)를 가지는 원소 또는 라디칼을 가지는 화합물이다. 할라이드 화합물은 전형적으로 불소화물, 염소화물, 브롬화물, 요오드화물, 또는 아스타타이드 화합물이다. 많은 염들이 할라이드 음이온을 가지는할라이드이다. 할라이드 음이온은 음전하를 가지는 할로겐 원자이다. 할라이드 음이온은 플루오라이드 (F-), 클로라이드 (Cl-), 브로마이드 (Br-), 요오다이드 (I-) 및 아스타타이드 (At-)이다.A "halide compound" is a compound in which some of the compounds have at least one halogen atom and some of the compounds have elements or radicals that have a weak electronegativity (or strong electropositivity) than halogen. The halide compound is typically a fluoride, chloride, bromide, iodide, or astide compound. Many salts are halides with halide anions. Halide anions are halogen atoms with negative charges. Halide anions are fluoride (F − ), chloride (Cl − ), bromide (Br − ), iodide (I − ) and astide (At − ).
“수산 (hydroxyl)”은 일반적으로 수소원자와 공유결합으로 결합되는 산소 원자를 가지는 화학적 관능기를 언급한다. 화학 종들에 존재할 때, 수산기는 물의 일부 반응성 및 상호작용 특성을 부여한다 (이온화도, 수소결합, 기타 등). 하나 이상의 수산기 함유 화학 종은 전형적으로 “수산화 종”으로 칭한다. 수산기의 중성 형태는 수산화 라디칼이다. 수산기의 음이온 형태 (OH-)는 “ 수산화물” 또는 “수산화물 음이온”이라 칭한다."Hydroxy" generally refers to a chemical group having an oxygen atom which is covalently bonded to a hydrogen atom. When present in chemical species, hydroxyl groups impart some reactivity and interaction properties of water (degree of ionization, hydrogen bonding, etc.). One or more hydroxyl group containing chemical species is typically referred to as “hydroxyl species”. The neutral form of the hydroxyl group is a hydroxyl radical. The anionic form of the hydroxyl group (OH − ) is called “hydroxide” or “hydroxide anion”.
용어 “수화 종”은 일반적으로 고체 또는 유체 성분 또는 화합물 또는 전하를 가지는 종과는 무관하게 화학적으로 물과 결합되는 임의의 화합물 또는 다른 종의 집합을 언급한다. 세탁소다, Na2CO3 ·10H2O와 같이 일부 수화물의 경우, 수분은 느슨하게 결합되어 가열에 의해 쉽게 상실된다; 황산, SO3·H2O, 또는 H2SO4과 같은 다른 경우에는, 물은 구성성분으로써 강하게 결합된다. The term “hydrating species” generally refers to any compound or collection of other species that is chemically bound to water, regardless of the species having a solid or fluid component or compound or charge. For some hydrates, such as laundry, Na 2 CO 3 · 10H 2 O, moisture is loosely bound and easily lost by heating; In other cases, such as sulfuric acid, SO 3 · H 2 O, or H 2 SO 4 , water is strongly bound as a constituent.
용어 “무기물질”은 일반적으로 유기물질이 아닌 화학적 화합물 또는 다른 종을 나타낸다. The term “inorganic substance” generally refers to chemical compounds or other species that are not organic.
용어 “불용성”은 물에서 고체상태이려고 하거나 및/또는 고체상태로 남아있는 물질을 의미한다. 불용성 물질은 칼럼과 같은 장치에 계속 유지될 수 있거나 또는 여과와 같은 물리적 수단을 이용하여 배치 반응으로부터 쉽게 회수될 수 있다. 불용성 물질은 물에 수 주 및 수 개월동안 거의 중량 손실없이 장기적으로 노출될 수 있어야 한다. 전형적으로, 거의 중량 손실이 없다는 것은 장기적으로 물에 노출된 후 불용성 물질의 약 5% 이내로 중량 손실이 있다는 의미이다.The term “insoluble” means a substance that is going to be solid in water and / or remains solid. Insoluble matter can be maintained in a device such as a column or can be easily recovered from the batch reaction using physical means such as filtration. Insoluble materials should be able to be exposed to long term exposure to water for weeks and months with little weight loss. Typically, little weight loss means that there is a weight loss within about 5% of the insoluble material after long term exposure to water.
“이온”은 일반적으로 전하를 가지는 원자 또는 원자단을 의미한다. 이온의 전하는 음성 또는 양성이다. "Ion" generally means a charged atom or group of atoms. The charge of the ions is negative or positive.
"유기 탄소" 또는 "유기물질은 이산화탄소, 카바이드, 이황화탄소 등과 같은 이종의 화합물; 금속 시안화물, 금속 카르보닐, 포스겐, 황화 카르보닐 등과 같은 삼종 화합물; 및 알칼리 및 알칼리토금속 탄산염과 같은 금속 탄산염을 제외한 탄소의 임의의 화합물을 나타낸다."Organic carbon" or "organic material" refers to heterogeneous compounds such as carbon dioxide, carbide, carbon disulfide, etc .; three kinds of compounds such as metal cyanide, metal carbonyl, phosgene, carbonyl sulfide, etc .; and metal carbonates such as alkali and alkaline earth metal carbonates. Any compound of carbon except for is shown.
용어 “산화제”는 일반적으로 물질로부터 하나 이상의 전자를 이동 및/또는 제거에 조력하는 화학적 물질 및 물리적 과정 중 하나 또는 양자를 의미한다. 하나 이상의 전자가 제거되는 물질은 산화되는 것이다. 물리적 과정 관점에서, 물리적 과정은 하나 이상의 전자를 피-산화 물질로부터 제거 및/또는 제거에 조력하는 것이다. 예를들면, 전자기에너지 및 피-산화 물질과의 상호작용이 물질로부터 하나 이상의 전자를 실질적으로 제거하기에 충분할 때 피-산화 물질은 전자기에너지에 의해 산화될 수 있다. 한편, 전자기에너지 및 피-산화 물질의 상호작용이 하나 이상의 전자를 제거하기에 충분하지만 않지만, 더 높은 에너지상태로 전자를 여기시키기에 충분하면, 여기 상태의 전자는 하나 이상의 화학적 물질, 열에너지, 또는 기타 등에 의해 쉽게 제거될 수 있다.The term "oxidant" generally refers to one or both of a chemical substance and a physical process that assists in the movement and / or removal of one or more electrons from the substance. The material from which one or more electrons are removed is oxidized. From a physical process standpoint, the physical process is to assist in the removal and / or removal of one or more electrons from the oxidized material. For example, the substance to be oxidized may be oxidized by the electromagnetic energy when the interaction with the electromagnetic energy and the substance to oxidize is sufficient to substantially remove one or more electrons from the substance. On the other hand, if the interaction of electromagnetic energy and the oxidized material is sufficient to remove one or more electrons, but is sufficient to excite the electrons to a higher energy state, the electrons in the excited state may be one or more chemicals, thermal energy, or It can be easily removed by the etc.
용어 “옥시음이온” 및/또는 “옥소음이온"은 일반적으로 일반식 AxOy z - 인 The term "oxyanions" and / or "oxo-anion" is usually a general formula A x O y z - a
음전하를 가지는 음이온성 화학적 화합물을 의미한다 (식 중 A는 산소가 아닌 화학적 원소, “O”는 산소 원소 및 x, y 및 z는 실수). 화학적 오염물질로서 옥시음이온을 가지는 실시태양들에서, “A”는 금속, 준금속, 및/또는 비-금속 원소를 나타낸다. 금속 기반의 옥시음이온의 예는 크롬산염, 텅스텐산염, 몰리브산염, 알루민산염, 지르콘산염 등을 포함한다. 준금속 기반의 옥시음이온의 예는 비산염, 아비산염, 안티몬산염, 게르마늄산염, 규산염 등을 포함한다. 비-금속 기반의 옥시음이온의 예는 인산염, 셀렌산염, 황산염, 기타 등을 포함한다. 바람직하게는, 옥시음이온은 원자번호 7, 13 내지 17, 22 내지 26, 31 내지 35, 40 내지 42, 44, 45, 49 내지 53, 72 내지 75, 77, 78, 82, 83 85, 88, 및 92 원소의 옥시음이온을 포함한다. 이들 원소는 질소, 알루미늄, 구소, 인, 황, 염소, 티타늄, 바나듐, 크롬, 망간, 바륨, 비소, 셀레늄, 브롬, 갈륨, 게르마늄, 지르코늄, 니오븀, 몰리브텐, 루테늄, 로듐, 인듐, 주석, 요오드, 안티몬, 텔루륨, 하프늄, 탄탈, 텅스텐, 레늄, 이리듐, 백금, 납, 비스무트 아스타틴, 라듐, 및 우라늄을 포함한다. It means an anionic chemical compound with a negative charge (where A is a non-oxygen chemical element, “O” is an oxygen element and x, y and z are real). In embodiments having an oxyanion as the chemical contaminant, “A” represents a metal, metalloid, and / or non-metallic element. Examples of metal based oxyanions include chromate, tungstate, molybdate, aluminate, zirconate and the like. Examples of metalloid based oxyanions include arsenates, arsenites, antimonates, germanium salts, silicates and the like. Examples of non-metal based oxyanions include phosphates, selenates, sulfates, and the like. Preferably, the oxyanions are
용어 “옥시종” 및/또는 “옥소종"은 일반적으로 일반식 AxOy 를 가지는 양이온성, 음이온성, 또는 중성 화학적 화합물을 의미한다 (식 중 A는 산소가 아닌 화학적 원소, O는 산소 원소 및 x 및 y는 실수). 화학적 오염물질로서 옥시음이온을 가지는 실시태양들에서, “A”는 금속, 준금속, 및/또는 비-금속 원소를 나타낸다. 옥시음이온 또는 옥소음이온은 옥시종 또는 옥소종의 유형이다.The terms “oxy species” and / or “oxo species” generally refer to cationic, anionic, or neutral chemical compounds having the general formula A x O y (where A is a chemical element other than oxygen and O is oxygen Element and x and y are real) In embodiments having oxyanions as chemical contaminants, “A” represents a metal, metalloid, and / or non-metallic element Oxy anion or oxo anion represents an oxy species or It is a type of oxo species.
용어 “폴리시 (polish)”는 수중에서 작은 (통상 미세) 입자물질 또는 매우 작은 저농도의 용해성 목표물질을 제거하기 위한 임의의 공정, 예컨대 여과를 의미한다. The term "polish" refers to any process, such as filtration, for removing small (usually fine) particulate matter or very low concentrations of soluble targets in water.
용어 "공극부피" 및 "공극크기"는 각각, 임의의 적합한 측정 수단에 의해 결정된 공극 부피와 공극 크기이다. 바람직하게는, 공극크기와 공극부피는 공극 크기 및 부피를 결정하기 위한 임의의 적합한 바렛-조이너-하렌다(Barret-Joyner-Haleda) 방법에 의해 결정된다. 또한, 본원에서 사용되는 공극크기와 공극 직경이 상호 교환적으로 사용될 수 있다고 이해될 수 있다.The terms "pore volume" and "pore size" are each pore volume and pore size determined by any suitable measuring means. Preferably, the pore size and pore volume are determined by any suitable Barrett-Joyner-Haleda method for determining pore size and volume. It can also be understood that the pore size and pore diameter used herein can be used interchangeably.
“침전”은 일반적으로 용해성 목표물질을 불용성 목표물질-함유 희토류 조성물 형태로 제거하는 것을 의미한다. 목표물질-함유 희토류 조성물은 목표-함유 세륨 (IV) 조성물, 목표-함유 희토류-함유 첨가제 조성물, 세륨 (IV) 외 희토류를 포함하는 목표-함유 희토류 조성물, 또는 이들의 조합을 포함한다. 전형적으로, 목표물질-함유 희토류 조성물은 불용성 목표물질-함유 희토류 조성물을 포함한다. 예를들면, “침전”은, 예컨대 하나 이상의 세륨 (IV) 조성물, 희토류-함유 첨가제, 또는 세륨 (IV) 외 희토류에 의한 목표물질의 흡착 및 흡수 공정을 포함한다. 목표-물질 함유 조성물은 +3 희토류, 예컨대 세륨 (III), 란타늄 (III) 또는 +3 산화상태의 다른 란탄족을 포함한다. “Sedimentation” generally means removing the soluble target in the form of an insoluble target-containing rare earth composition. The target-containing rare earth composition includes a target-containing cerium (IV) composition, a target-containing rare earth-containing additive composition, a target-containing rare earth composition comprising cerium (IV) and other rare earths, or a combination thereof. Typically, the target-containing rare earth composition comprises an insoluble target-containing rare earth composition. For example, “precipitation” includes processes for adsorption and absorption of a target material by, for example, one or more cerium (IV) compositions, rare earth-containing additives, or rare earths other than cerium (IV). The target-material containing composition comprises +3 rare earths, such as cerium (III), lanthanum (III) or other lanthanides in the +3 oxidation state.
“주요 종”은 일반적으로 특정 조건에서 양이온이 주요 종으로 존재하는 것을 의미한다. 통상 양이온에 적용되지만, 용어 “주요 종”은 음전하 또는 비전하일 수 있다.“Primary species” generally means that cations exist as the main species under certain conditions. Although commonly applied to cations, the term “major species” can be negatively charged or non-charged.
“라디칼”은 일반적으로 원자 또는 일부 특정 공간 구조에서 함께 결합되고 일반적으로 단일 유닛으로 화학반응에 참여하는 원자단을 의미한다. 라디칼은 보다 일반적으로는 하나 이상의 홀 전자를 가지는 원자, 분자 또는 이온 (원자단일 수 있다)이다. 라디칼은 알짜 양전하 또는 음전하 또는 중성일 수 있다."Radial" generally refers to an atomic group that is bonded together in an atom or some specific spatial structure and generally participates in chemical reactions in a single unit. A radical is more generally an atom, molecule or ion (which may be an atom group) having one or more hole electrons. The radical may be net positive or negative charge or neutral.
"희토류"는 하나 이상의 이트륨, 스칸듐, 란타늄, 세륨, 프라세오디뮴, 네오디뮴, 사마륨, 유로퓸, 가돌리늄, 테르븀, 디스프로슘, 홀뮴, 에르븀, 툴륨, 이테르븀, 및 루테튬을 나타낸다. 이해되는 바와 같이, 란타늄, 세륨, 프라세오디뮴, 네오디뮴, 사마륨, 유로퓸, 가돌리늄, 테르븀, 디스프로슘, 홀뮴, 에르븀, 툴륨, 이테르븀, 및 루테튬은 란탄족 (lantanoid)으로 알려져 있다. "Rare earth" refers to one or more of yttrium, scandium, lanthanum, cerium, praseodymium, neodymium, samarium, europium, gadolinium, terbium, dysprosium, holmium, erbium, thulium, ytterbium, and lutetium. As will be appreciated, lanthanum, cerium, praseodymium, neodymium, samarium, europium, gadolinium, terbium, dysprosium, holmium, erbium, thulium, ytterbium, and ruthetium are known as lantanoids.
용어 “희토류”, “희토류-함유 조성물”, “희토류-함유 첨가제” 및 “희토류-함유 입자”는 단일 및 복수 형태 모두를 나타낸다. 예시로써, 용어 “희토류”는 단일 희토류 및/또는 희토류 조합물 및/또는 혼합물을 나타내고 용어 “희토류-함유 조성물”은 단일 희토류를 포함하는 단일 조성물 및/또는 하나 이상의 희토류를 함유한 상이한 희토류-함유 조성물의 혼합물 및/또는 하나 이상의 희토류 함유 단일 조성물을 의미한다. 용어 “희토류-함유 첨가제” 및 “희토류-함유 입자”는 단일 희토류 포함 단일 조성물 및/또는 하나 이상의 희토류를 함유한 상이한 희토류-함유 조성물의 혼합물 및/또는 하나 이상의 희토류 함유 단일 조성물을 포함한 첨가제 또는 입자를 의미한다. 용어 “가공 희토류 조성물”은 비-조성적으로 변경된 희토류-함유 광물이 아닌 희토류 함유 임의의 조성물을 의미한다. 즉, 본원에서 사용되는 “가공 희토류-함유 조성물”은 천연 유래 분쇄된 희토류-함유 광물을 제외한다. 그러나, 본원에서 사용되는 “가공 희토류-함유 조성물”은 광물의 희토류-함유 부분에 대한 화학적 조성 및 화학적 구조가 조성적으로 변경된 희토류-함유 광물을 포함한다. 더욱 상세하게는, 천연유래 분쇄된 배스트내스석은 가공 희토류-함유 조성물 및/또는 가공 희토류-함유 첨가제로 고려되지 않는다. 그러나, 합성적으로 제조된 배스트내스석 또는 천연유래 배스트내스석에 대한 화학적 변형으로 제조된 희토류-함유 조성물은 가공 희토류-함유 조성물 및/또는 가공 희토류-함유 첨가제로 고려된다. 가공 희토류 및/또는 희토류 -함유 조성물 및/또는 첨가제는, 일 양태에서, 천연 유래 광물이 아니고 합성 제조된 것이다. 예시적 천연 유래 희토류-함유 광물은 배스트내스석 (불소화 탄산염 광물) 및 모나자이트석를 포함한다. 기타 천연 유래 희토류-함유 광물은 에스키나이트, 알라나이트, 아파타이트, 브리토라이트, 브로카이트, 세라이트, 플루오르세라이트, 플루오라이트, 가도리나이트, 패리사이트, 스틸웰라이트, 신키사이트, 티타나이트, 제노타임, 지피치블렌드(혼합 산화물, 보통 U3O8), 브래너라이트(우라늄, 희토류, 철과 티타늄의 The terms “rare earth”, “rare earth-containing composition”, “rare earth-containing additive” and “rare earth-containing particles” refer to both single and plural forms. By way of example, the term “rare earth” refers to a single rare earth and / or rare earth combination and / or mixture and the term “rare earth-containing composition” refers to a single composition comprising a single rare earth and / or different rare earth-containing containing one or more rare earths. A single composition containing a mixture of compositions and / or one or more rare earths. The terms “rare earth-containing additive” and “rare earth-containing particle” refer to an additive or particle comprising a single composition comprising a single rare earth and / or a mixture of different rare earth-containing compositions containing one or more rare earths and / or one or more rare earth containing single compositions Means. The term “processed rare earth composition” means any composition containing rare earths that is not a non-compositionally modified rare earth-containing mineral. That is, the "processed rare earth-containing composition" as used herein excludes naturally occurring ground rare earth-containing minerals. However, as used herein, “processed rare earth-containing compositions” include rare earth-containing minerals whose composition and chemical structure have been altered chemically for the rare earth-containing portion of the mineral. More specifically, naturally derived pulverized bassite is not considered a processed rare earth-containing composition and / or a processed rare earth-containing additive. However, rare earth-containing compositions prepared by chemical modifications to synthetically prepared bastite or naturally derived bastite are considered processed rare earth-containing compositions and / or processed rare earth-containing additives. Processed rare earths and / or rare earth-containing compositions and / or additives, in one embodiment, are synthetically prepared and not naturally derived minerals. Exemplary naturally occurring rare earth-containing minerals include bathnase stones (fluorinated carbonate minerals) and monazite stones. Other naturally occurring rare earth-containing minerals include echinite, alanite, apatite, britorite, broachite, celite, fluorcerite, fluorite, gadolinite, parishite, stilwellite, cinchite, titanite and geno Thyme, pitch blend (mixed oxide, usually U 3 O 8 ), branite (uranium, rare earth, iron and titanium
복합산화물), 커피나이트(우리늄 규산염), 카르노타이트, 인회우라늄광, 데이비다이트, 구마이트, 토버나이트, 및 우라노페인을 포함한다. 하나의 조성물에서, 희토류-함유 조성물은 실질적으로 하나 이상의 주기율표상 1,2,4-15, 또는 17족 원소, 우라늄, 유황, 셀레늄, 텔루륨, 및 폴로늄과 같은 방사능 종이다.Composite oxides), coffeeite (urinium silicate), carnotite, phosphate uranium ore, davidite, guite, tobernitite, and uranopayne. In one composition, the rare earth-containing composition is substantially a radioactive species such as 1,2,4-15, or Group 17 elements, uranium, sulfur, selenium, tellurium, and polonium on one or more periodic tables.
용어 “환원제”, “환원물질” 또는 “환원자”는 일반적으로 하나 이상의 전자를 피-환원 다른 종 또는 물질에 제공하는 원소 또는 화합물을 의미한다. 환원공정에서, 환원제는 산화되고 하나 이상의 전자를 수용하는 다른 종은 환원된다. The term “reducing agent”, “reducing agent” or “reducing agent” generally refers to an element or compound that provides one or more electrons to the other species or substance to be reduced. In the reduction process, the reducing agent is oxidized and other species that accept one or more electrons are reduced.
용어 "제거", "제거하다" 또는 "제거하는"이란 물 및/또는 수처리시스템에 함유된 목표물질의 흡수, 침전, 전환, 해독, 비활성화, 및/또는 이들의 조합을 포함한다.The terms "removing", "removing" or "removing" include the absorption, precipitation, conversion, detoxification, deactivation, and / or combinations of targets contained in water and / or water treatment systems.
용어 “가용성”은 유체, 예컨대 물 또는 다른 용매에 쉽게 용해되는 물질을 나타낸다. 본 발명의 목적에 있어서, 가용성 화합물의 용해는 필연적으로 일(day) 보다 분(minute)의 시간 단위로 발생되는 것으로 이해된다. 물질이 가용성으로 간주되기 위하여는, 물질의 약 5 g/L 이상이 유체 약 1리터에 용해되고 유체에서 안정하도록 물질/조성물이 유체 중 상당한 용해도를 가져야 한다.The term “soluble” refers to a substance that is readily soluble in a fluid, such as water or another solvent. For the purposes of the present invention, it is understood that dissolution of the soluble compound necessarily takes place in minutes rather than days. In order for a substance to be considered soluble, the substance / composition must have significant solubility in the fluid such that at least about 5 g / L of the substance is dissolved in about 1 liter of fluid and stable in the fluid.
용어 “흡수”는 흡착, 흡수 또는 흡착 및 흡수 양자를 나타낸다.The term "absorption" refers to adsorption, absorption or both adsorption and absorption.
용어 "현탁액"은 고체의 불균질 혼합물이고, 전형적으로 액상 중 미립자 형태이다. 현탁액 내에서, 고체 미립자들은 연속된 액체상에서 비연속적상 형태로 분산된다. 용어 "콜로이드"는 중력에 의해 연속된 액체상으로부터 전형적으로 침강되지 않는 고체 미립자를 포함하는 현탁액을 나타낸다. “콜로이드”는 전형적으로 연속된 매질 내에 분산된 약 10 내지 10,000 옴스트롱 크기의 미세 입자들을 가지는 시스템을 언급하는 것이다. 이하, 용어 “현탁액”, “콜로이드” 또는 “슬러리”는 상호교환적으로 사용되어 연속 액체상에 분산 및/또는 부유되는 하나 이상의 물질을 언급할 것이다.The term "suspension" is a heterogeneous mixture of solids and is typically in the form of particulates in the liquid phase. In suspension, the solid particulates are dispersed in discontinuous phase form in a continuous liquid phase. The term "colloid" refers to a suspension comprising solid particulates that typically do not settle out of the continuous liquid phase by gravity. "Colloid" refers to a system that typically has fine particles of about 10 to 10,000 ohmsstrong size dispersed in a continuous medium. Hereinafter, the terms "suspension", "colloid" or "slurry" will be used interchangeably to refer to one or more substances dispersed and / or suspended in a continuous liquid phase.
용어 "표면적"은 임의의 적합한 표면적 측정 방법에 의해 결정되는 재료 및/또는 물질의 표면적을 나타낸다. 바람직하게는, 표면적은 재료 및/또는 물질의 표면적을 결정하기 위한 임의의 적합한 브루너-에멧-텔러(Brunauer-Emmett-Teller(BET)) 분석 기술에 의해 정해진다.The term "surface area" denotes the surface area of a material and / or material as determined by any suitable surface area measurement method. Preferably, the surface area is determined by any suitable Brunauer-Emmett-Teller (BET) analysis technique for determining the surface area of the material and / or material.
용어 “수처리시스템”은 수성 조성물을 함유, 이송, 조작, 물리적 전달, 화학적 처리, 기계적 처리, 정화, 발생 및/또는 형성하고, 수성조성물을 하나 이상의 다른 물과 처리, 혼합 및/또는 공동-혼합 및 이들의 임의의 조합이 구현되는 임의의 시스템을 의미한다. The term “water treatment system” refers to containing, conveying, manipulating, physically delivering, chemically treating, mechanically treating, purifying, generating and / or forming an aqueous composition, and treating, mixing and / or co-mixing an aqueous composition with one or more other waters. And any system in which any combination thereof is implemented.
“수처리시스템 요소”는 물을 처리 및/또는 취급하는 하나 이상의 단위조작 및/또는 설비 일부 (예컨대 오수탱크, 반응기, 정화조, 처리조 또는 유닛, 혼합조 또는 요소, 세척회로, 침전조, 분리조 또는 유닛, 침강탱크 또는 조, 저장소, 펌프, 폭기조, 냉각탑, 열교환기, 밸브, 보일러, 여과장치, 고상 액상 및/또는 기상 액상 분리기, 노즐, 텐더, 기타 등), 단위조작 및/또는 설비 상호연결 도관 (예컨대 파이프, 호스, 채널, 수관, 배수로, 기타 등) 및 도관에 의해 이송되는 물을 의미한다. 수처리시스템 요소 및 도관은 유체 연통된다.“Water treatment system element” means one or more unit operations and / or portions of equipment (such as sewage tanks, reactors, septic tanks, treatment tanks or units, mixing tanks or elements, washing circuits, settling tanks, separation tanks, or Units, sedimentation tanks or tanks, reservoirs, pumps, aeration tanks, cooling towers, heat exchangers, valves, boilers, filtration devices, solid and / or gas phase liquid separators, nozzles, tenders, etc.), unit operations and / or equipment interconnections. By conduits (eg pipes, hoses, channels, water pipes, ditches, etc.) and water carried by the conduits. The water treatment system elements and conduits are in fluid communication.
용어 “물” 및 “수처리시스템”은 상호 교환되어 사용된다. 즉, 용어 “물”은 “수처리시스템”을 나타내고 용어 “수처리시스템”은 용어 “물”을 나타내기 위하여 사용될 수 있다.The terms "water" and "water treatment system" are used interchangeably. That is, the term "water" may be used to denote "water treatment system" and the term "water treatment system" may be used to denote the term "water".
앞서 기술된 내용은 개시된 일부 측면의 이해를 돕기 위해 제공되는 간략화된 요약이다. 본 요약은 본 발명 및 다양한 실시태양들을 광범위하고 철저하게 개괄한 것은 아니다. 이는 개시된 내용의 핵심 및 결정적인 요소를 명확히 하기 위하거나 개시된 범위를 상세히 기술하기 위하여 작성된 것은 아니고, 하기 제시되는 더욱 상세한 설명을 위한 안내로서, 개시된 내용에서 선택된 개념을 간소화된 형태로 제시하기 위한 것이다. 본 발명의 다른 실시태양들은 상기 또는 하기 상세히 설명된 하나 특징들을 단독 또는 조합하여 적용될 수 있다는 것을 이해하여야 한다. 금속 또는 준금속은 5, 13, 22-33, 40-52, 72-84, 및 89-94로 이루어진 군에서 선택되는 원자번호를 가진다.The foregoing is a simplified summary provided to assist in understanding some aspects disclosed. This summary is not an extensive and exhaustive overview of the invention and the various embodiments. It is not intended to clarify the essential and critical elements of the disclosed subject matter or to delineate the scope of the disclosed subject matter, but rather as a guide to the more detailed description presented below, for the purpose of presenting the concepts selected in the disclosed subject matter in a simplified form. It is to be understood that other embodiments of the invention may be applied alone or in combination with one or more of the features described above or below. The metal or metalloid has an atomic number selected from the group consisting of 5, 13, 22-33, 40-52, 72-84, and 89-94.
개관survey
도 1에 도시된 바와 같이, 본 발명은 희토류-함유 조성물, 첨가제, 또는 입자에 의한 물, 수처리시스템, 또는수성 매질 또는 기타 수성 매체의 해독 및/또는 수처리시스템, 또는수성 매질 또는 기타 수성 매체로부터 목표물질 또는 목표물질함유 종, 예컨대 오염물 또는 오염물질 제거에 관한 것이다. 바람직하게는, 희토류-함유 조성물, 첨가제, 또는 입자는 가공 희토류-함유 조성물, 첨가제 또는 입자이다. 일부 실시태양들에서, 목표물질, 목표물질-함유 종, 또는 이들의 유도체를 포함하는 목표물질-함유 희토류-함유 조성물을 형성함으로써 목표물질 또는 목표물질-함유 종은 제거 및/또는 해독된다. 목표물질은 하나 이상의 (옥시음이온이 아닌) 무기 옥시종, 수산화물 이온 또는 수산화 라디칼인 수산화 종, 수화 종, 또는 이들의 조합물이다. 희토류-함유 조성물은 가용성 또는 불용성일 수 있고 통상 세륨, 세륨-함유 화합물, 란타늄, 란타늄-함유 화합물, 또는 이들의 혼합물이다. 더욱 일반적으로는 희토류-함유 조성물은 세륨 (IV) 산화물, 세륨 (III) 산화물, 세륨 (IV) 염, 세륨 (III) 염, 란타늄 (III) 산화물, 란타늄 (III) 염, 또는 이들의 혼합물이다. 목표물질-함유 희토류 조성물은 하나 이상의 목표물질 및/또는 이들의 종 또는 목표물질 및/또는 이들의 종의 일부를 포함한다. As shown in FIG. 1, the present invention relates to a water, water treatment system, or detoxification and / or water treatment system of an aqueous medium or other aqueous medium by a rare earth-containing composition, additive, or particles, or from an aqueous medium or other aqueous medium. To a target material or species containing a target material such as contaminants or contaminants. Preferably, the rare earth-containing composition, additives, or particles are processed rare earth-containing compositions, additives or particles. In some embodiments, the target or target-containing species are removed and / or detoxified by forming a target-containing rare earth-containing composition comprising the target, target-containing species, or derivatives thereof. The target material is one or more inorganic oxy species (not oxyanions), hydroxide ions or hydroxide radicals that are hydroxide radicals, hydrated species, or combinations thereof. Rare earth-containing compositions may be soluble or insoluble and are usually cerium, cerium-containing compounds, lanthanum, lanthanum-containing compounds, or mixtures thereof. More generally the rare earth-containing compositions are cerium (IV) oxide, cerium (III) oxide, cerium (IV) salt, cerium (III) salt, lanthanum (III) oxide, lanthanum (III) salt, or mixtures thereof. . The target-containing rare earth composition includes one or more targets and / or species thereof or portions of the targets and / or species thereof.
희토류-함유 첨가제Rare earth-containing additives
희토류-함유 조성물, 첨가제, 및/또는 입자는 수용성, 수-불용성, 수용성 및/또는 수-불용성 조합의 희토류-함유 조성물, 첨가제, 및/또는 입자, 부분 수용성 희토류-함유 조성물, 첨가제, 및/또는 입자, 및/또는 부분 수-불용성 희토류-함유 조성물, 첨가제 및/또는 입자일 수 있다.The rare earth-containing compositions, additives, and / or particles may comprise rare earth-containing compositions, additives, and / or particles, partially water-soluble rare earth-containing compositions, additives, and / or water-soluble, water-insoluble, water-soluble and / or water-insoluble combinations. Or particles, and / or partially water-insoluble rare earth-containing compositions, additives and / or particles.
통상, 희토류-함유 조성물, 첨가제, 및/또는 입자는 세륨-함유 화합물 및/또는 해리 이온 형태의 세륨, 란타늄-함유 화합물 및/또는 해리 이온 형태 란타늄, 또는 이들의 혼합물을 포함한다. 더욱 일반적으로는 희토류-함유 조성물, 첨가제, 및 입자는 세륨 (IV) 산화물, 세륨 (III) 산화물, 세륨 (IV) 염, 세륨 (III) 염, 란타늄 (III) 산화물, 란타늄 (III) 염, 또는 이들의 혼합물 및/또는 조합물이다.Typically, the rare earth-containing compositions, additives, and / or particles comprise cerium-containing compounds and / or cerium in the form of dissociation ions, lanthanum-containing compounds and / or lanthanum in the dissociation ion form, or mixtures thereof. More generally rare earth-containing compositions, additives, and particles include cerium (IV) oxide, cerium (III) oxide, cerium (IV) salt, cerium (III) salt, lanthanum (III) oxide, lanthanum (III) salt, Or mixtures and / or combinations thereof.
희토류-함유 조성물, 첨가제, 및/또는 입자는 하나 이상의 희토류를 함유하고, 임의의 적합한 형태, 예컨대 자유-유동 분말, 액상 조성, 또는 기타 형태일 수 있다. 예시적 희토류-함유 조성물, 첨가제, 및 입자는 세륨 (III) 산화물, 세륨 (IV) 산화물, 세륨 (IV) 염 (예컨대 염화제2세륨, 브롬화제2세륨, 요오드화제2세륨, 황산제2세륨, 질산제2세륨, 염소산제2세륨, 및 옥살산제2세륨), 세륨 (III) 염 (예컨대 염화제1세륨, 브롬화제1세륨, 요오드화제1세륨, 황산제1세륨, 질산제1세륨, 염소산제1세륨, 및 옥살산제1세륨), 란타늄 (III) 산화물, 란타늄 (III) 염 (예컨대 염화란타늄, 브롬화란타늄, 요오드화란타늄, 염소산 란타늄, 황산 란타늄, 옥살산 란타늄, 및 질산란타늄), 및 이들의 혼합물을 포함한다.The rare earth-containing compositions, additives, and / or particles contain one or more rare earths and may be in any suitable form, such as a free-flowing powder, liquid composition, or other form. Exemplary rare earth-containing compositions, additives, and particles include cerium (III) oxides, cerium (IV) oxides, cerium (IV) salts such as cerium chloride, cerium bromide, cerium iodide, cerium sulfate , Cerium nitrate, cerium chlorate, and cerium oxalate), cerium (III) salts (such as cerium chloride, cerium bromide, cerium iodide, cerium sulfate, cerium nitrate, Cerium chlorate and cerium oxalate), lanthanum (III) oxide, lanthanum (III) salts (such as lanthanum chloride, lanthanum bromide, lanthanum iodide, lanthanum chlorate, lanthanum sulfate, lanthanum oxalate, and lanthanum nitrate), and these It contains a mixture of.
희토류-함유 첨가제에서 희토류 및/또는 희토류-함유 조성물은 원소, 이온 또는 화합물 형태의 희토류일 수 있다. 희토류 및/또는 희토류-함유 조성물은 유체, 예컨대 물에, 또는 나노입자, 나노입자보다 큰 입자, 응집체, 또는 응집덩어리 또는 이들의 조합물 및/또는 혼합물 형태로 함유될 수 있다. 희토류 및/또는 희토류-함유 조성물은 지지되거나 지지되지 않을 수 있다. 희토류 및/또는 희토류-함유 조성물은 하나 이상의 희토류를 포함할 수 있다. 희토류는 동일 또는 상이한 원자가 및/또는 산화상태 및/또는 번호일 수 있다. 희토류는 상이한 희토류, 예컨대 둘 이상의 이트륨, 스칸듐, 세륨, 란타늄, 프라세오디뮴, 및 네오디뮴의 혼합물일 수 있다. The rare earth and / or rare earth-containing compositions in the rare earth-containing additive may be rare earths in the form of elements, ions or compounds. The rare earth and / or rare earth-containing compositions may be contained in a fluid, such as water, or in the form of nanoparticles, particles larger than nanoparticles, aggregates, or aggregates or combinations and / or mixtures thereof. Rare earth and / or rare earth-containing compositions may or may not be supported. Rare earth and / or rare earth-containing compositions may include one or more rare earths. Rare earths may be of the same or different valences and / or oxidation states and / or numbers. The rare earth may be a mixture of different rare earths, such as two or more yttrium, scandium, cerium, lanthanum, praseodymium, and neodymium.
희토류 및/또는 희토류-함유 조성물은, 일 양태에서, 가공 희토류-함유 조성물이거나, 실질적으로 천연 유래 및/또는 발생 광물을 포함하지 않거나 가지지 않는다. 하나의 조성에서, 희토류 및/또는 희토류-함유 조성물은 실질적으로 주기율표 중 1, 2, 4-15, 또는 17족의 하나 이상의 원소를 가지지 않고, 실질적으로 방사능 종, 예컨대 우라늄, 유황, 셀레늄, 텔루륨, 및 폴로늄을 가지지 않는다.The rare earth and / or rare earth-containing composition, in one aspect, is a processed rare earth-containing composition or is substantially free or free of naturally occurring and / or generated minerals. In one composition, the rare earth and / or rare earth-containing compositions are substantially free of one or more elements of
일부 조성들에서, 희토류-함유 조성물은 하나 이상의 희토류를 포함한다. 예시에 제한되지 않지만, 희토류-함유 조성물은 제1 희토류 및 제2 희토류를 포함한다. 제1 및 제2 희토류는 동일하거나 상이한 원자번호를 가질 수 있다. 일부 조성들에서, 제1 희토류는 세륨 (III)를 포함하고 제2 희토류는 세륨 (III) 이외의 희토류를 포함한다. 세륨 (III) 이외의 희토류는 하나 이상의3가 세륨 이외의 3가 희토류, 세륨 (IV), 또는 임의의 다른 희토류일 수 있다. 예를들면, 희토류-함유 조성물의 혼합물은 +3 산화상태의 제1 희토류 및 +4 산화상태의 제2 희토류를 포함할 수 있다. 일부 실시태양들에서, 제1 및 제2 희토류는 동일하고 세륨을 포함한다. 더욱 상세하게는, 제1 희토류는 세륨 (III)로 구성되고 제2 희토류는 세륨 (IV)로 구성된다. 바람직하게는, 세륨은 주로 수용성 세륨 (III) 염 형태이고, 나머지 세륨은 세륨 산화물, 실질적으로 수불용성 세륨 조성물로 존재한다.In some compositions, the rare earth-containing composition comprises one or more rare earths. Although not limited to the example, the rare earth-containing composition includes a first rare earth and a second rare earth. The first and second rare earths may have the same or different atomic numbers. In some compositions, the first rare earth comprises cerium (III) and the second rare earth comprises rare earth other than cerium (III). Rare earths other than cerium (III) can be one or more trivalent rare earths other than trivalent cerium, cerium (IV), or any other rare earth. For example, the mixture of rare earth-containing compositions may comprise a first rare earth in +3 oxidation state and a second rare earth in +4 oxidation state. In some embodiments, the first and second rare earths are the same and comprise cerium. More specifically, the first rare earth is composed of cerium (III) and the second rare earth is composed of cerium (IV). Preferably, cerium is mainly in the form of a water soluble cerium (III) salt, and the remaining cerium is present as cerium oxide, a substantially water insoluble cerium composition.
하나의 조성에서, 세륨은 주로 세륨 (IV) 산화물 형태이고 나머지 세륨은 해리 세륨 (III) 염으로 존재한다. +3 및 +4 산화상태의 혼합물을 가지는 희토류-함유 조성물에 있어서 통상 적어도 일부 희토류는 +4 산화상태를 가지고, 더욱 일반적으로는 적어도 대부분의 희토류는 +4 산화상태를 가지고, 더욱 일반적으로는 적어도 약 75 wt%의 희토류는 +4 산화상태를 가지고, 더더욱 일반적으로는 적어도 약 90 wt%의 희토류는 +4 산화상태를 가지고, 및 더더욱 일반적으로는 적어도 약 98 ppm, 더욱 일반적으로는 적어도 약 10 ppm, 및 더더욱 일반적으로는 적어도 약 100 ppm의 세륨 (III) 염을 포함한다. 일부 실시태양들에서, 희토류-함유 조성물은 세륨 산화물로 계산될 때 적어도 약 0.0001 wt% 세륨 (III) 염, 바람직하게는 적어도 약 0.001 wt% 세륨 (III) 염, 더욱 바람직하게는 적어도 약 0.01 wt% 세륨 (III) 염을 포함한다. 또한, 일부 실시태양들에서, 희토류 조성물-함유은 통상 적어도 약 20,000 ppm 세륨 (IV), 더욱 일반적으로는 적어도 약 100,000 ppm 세륨 (IV) 및 더더욱 일반적으로는 적어도 약 250,000 ppm 세륨 (IV)을 가진다. In one composition, cerium is mainly in the form of cerium (IV) oxide and the remaining cerium is present as the dissociated cerium (III) salt. In rare earth-containing compositions having a mixture of +3 and +4 oxidation states, at least some rare earths typically have a +4 oxidation state, more generally at least most rare earths have a +4 oxidation state, more generally at least About 75 wt% of rare earths have a +4 oxidation state, even more generally at least about 90 wt% of rare earths have a +4 oxidation state, and even more generally at least about 98 ppm, more generally at least about 10 ppm, and even more generally at least about 100 ppm of cerium (III) salt. In some embodiments, the rare earth-containing composition has at least about 0.0001 wt% cerium (III) salt, preferably at least about 0.001 wt% cerium (III) salt, more preferably at least about 0.01 wt when calculated as cerium oxide. % Cerium (III) salts. Further, in some embodiments, the rare earth composition-containing typically has at least about 20,000 ppm cerium (IV), more generally at least about 100,000 ppm cerium (IV) and even more generally at least about 250,000 ppm cerium (IV).
일부 조성들에서, 세륨 (IV) 대 세륨 (III)의 몰비는 약 1 대 약 1X10-6, 더욱 일반적으로는 약 1 대 약 1X10-5, 더더욱 일반적으로는 약 1 대 약 1X10-4, 더더욱 일반적으로는 약 1 대 약 1X10-3, 더더욱 일반적으로는 약 1 대 약 1X10-2, 더더욱 일반적으로는 약 1 대 약 1X10-1, 또는 더더욱 일반적으로는 약 1 대 약 1이다. 또한, 일부 조성들에서 세륨 (III) 대 세륨 (IV)의 몰비는 약1 대 약 1X10-6, 더욱 일반적으로는 약 1 대 약 1X10-5, 더더욱 일반적으로는 약 1 대 약 1X10-4, 더더욱 일반적으로는 약 1 대 약 1X10-3, 더더욱 일반적으로는 약 1 대 약 1X10-2, 더더욱 일반적으로는 약 1 대 약 1X10-1, 또는 더더욱 일반적으로는 약 1 대 약 1이다. 또한, 이들 몰비는 가용성 및 불용성 형태의 Ce(III) 및 가용성 및 불용성 형태의 Ce(IV)의 임의의 조합물에 적용된다. In some compositions, the molar ratio of cerium (IV) to cerium (III) is about 1 to about 1 × 10 −6 , more generally about 1 to about 1 × 10 −5 , even more generally about 1 to about 1 × 10 −4 , even more Generally about 1 to about 1 × 10 −3 , even more generally about 1 to about 1 × 10 −2 , even more generally about 1 to about 1 × 10 −1 , or even more generally about 1 to about 1. In addition, in some compositions the molar ratio of cerium (III) to cerium (IV) is about 1 to about 1 × 10 −6 , more generally about 1 to about 1 × 10 −5 , and more generally about 1 to about 1 × 10 −4 , Even more generally about 1 to about 1 × 10 −3 , even more generally about 1 to about 1 × 10 −2 , even more generally about 1 to about 1 × 10 −1 , or even more generally about 1 to about 1. These molar ratios also apply to any combination of Ce (III) in soluble and insoluble form and Ce (IV) in soluble and insoluble form.
하나의 조성에서, 세륨은 주로 해리 세륨 (III) 염의 형태이고, 나머지 세륨은 세륨 (IV) 산화물로 존재한다. +3 및 +4 산화상태의 혼합물을 가지는 희토류-함유 조성물에 있어서 통상 적어도 일부 희토류는 +3 산화상태를 가지고, 더욱 일반적으로는 적어도 대부분의 희토류는 +3 산화상태를 가지고, 더욱 일반적으로는 적어도 약 75 wt%의 희토류 는 +3 산화상태를 가지고, 더더욱 일반적으로는 적어도 약 90 wt%의 희토류는 +3 산화상태를 가지고, 및 더더욱 일반적으로는 적어도 약 98 wt%의 희토류는 +3 산화상태를 가진다. 희토류-함유 조성물은 통상 적어도 약 1 ppm, 더욱 일반적으로는 적어도 약 10 ppm, 및 더더욱 일반적으로는 적어도 약 100 ppm 세륨 (IV) 산화물을 포함한다. 일부 실시태양들에서, 희토류-함유 조성물은 세륨 산화물로 계산될 때 적어도 약 0.0001 wt% 세륨 (IV), 바람직하게는 적어도 약 0.001 wt% 세륨 (IV) 더욱 바람직하게는 적어도 약 0.01 wt% 세륨 (IV)을 포함한다. 또한, 일부 실시태양들에서, 희토류-함유 조성물은 통상 적어도 약 20,000 ppm 세륨 (III), 더욱 일반적으로는 적어도 약 100,000 ppm 세륨 (III) 및 더더욱 일반적으로는 적어도 약 250,000 ppm 세륨 (III)을 가진다. In one composition, cerium is mainly in the form of dissociated cerium (III) salts and the remaining cerium is present as cerium (IV) oxide. In rare earth-containing compositions having a mixture of +3 and +4 oxidation states, at least some rare earths typically have a +3 oxidation state, more generally at least most rare earths have a +3 oxidation state, more generally at least About 75 wt% of rare earths have a +3 oxidation state, even more generally at least about 90 wt% of rare earths have a +3 oxidation state, and even more generally at least about 98 wt% of rare earths have a +3 oxidation state. Has Rare earth-containing compositions typically comprise at least about 1 ppm, more generally at least about 10 ppm, and even more generally at least about 100 ppm cerium (IV) oxide. In some embodiments, the rare earth-containing composition, as calculated from cerium oxide, has at least about 0.0001 wt% cerium (IV), preferably at least about 0.001 wt% cerium (IV) more preferably at least about 0.01 wt% cerium ( IV). Further, in some embodiments, the rare earth-containing composition typically has at least about 20,000 ppm cerium (III), more generally at least about 100,000 ppm cerium (III) and even more generally at least about 250,000 ppm cerium (III). .
일부 조성들에서, 세륨 (III) 대 세륨 (IV)의 몰비 약 1 대 약 1X10-6, 더욱 일반적으로는 약 1 대 약 1X10-5, 더더욱 일반적으로는 약 1 대 약 1X10-4, 더더욱 일반적으로는 약 1 대 약 1X10-3, 더더욱 일반적으로는 약 1 대 약 1X10-2, 더더욱 일반적으로는 약 1 대 약 1X10-1, 또한, 일부 조성들에서 세륨 (IV) 대 세륨 (III) 몰비는 약 1 대 약 1X10-6, 더욱 일반적으로는 약 1 대 약 1X10-5, 더더욱 일반적으로는 약 1 대 약 1X10-4, 더더욱 일반적으로는 약 1 대 약 1X10-3, 더더욱 일반적으로는 약 1 대 약 1X10-2, 더더욱 일반적으로는 약 1 대 약 1X10-1, 또는 더더욱 일반적으로는 약 1 대 약 1이다. 또한, 이들 몰비는 가용성 및 불용성 형태의 Ce(III) 및 가용성 및 불용성 형태의 Ce(IV)의 임의의 조합물에 적용된다.In some compositions, the molar ratio of cerium (III) to cerium (IV) is about 1 to about 1 × 10 −6 , more generally about 1 to about 1 × 10 −5 , even more generally about 1 to about 1 × 10 −4 , even more common About 1 to about 1 × 10 −3 , even more generally about 1 to about 1 × 10 −2 , even more generally about 1 to about 1 × 10 −1 , and in some compositions the molar ratio of cerium (IV) to cerium (III) Is about 1 to about 1X10 -6 , more typically about 1 to about 1X10 -5 , even more generally about 1 to about 1X10 -4 , even more generally about 1 to about 1X10 -3 , even more generally about 1 to about 1 × 10 −2 , even more generally about 1 to about 1 × 10 −1 , or even more generally about 1 to about 1. These molar ratios also apply to any combination of Ce (III) in soluble and insoluble form and Ce (IV) in soluble and insoluble form.
바람직하게는 해리 세륨 (III) 염 및 세륨 (IV) 조성물 형태로 +3 및 +4 세륨의 혼합물을 가지는 것이 유리할 수 있다. 바람직한, 비-제한적 예시적 세륨 (IV) 조성물은: 세륨 (IV) 이산화물, 세륨 (IV) 산화물, 세륨 (IV) 옥시수산화물, 세륨 (IV) 수산화물, 및 가수 세륨 (IV) 산화물이다. 예를들면, 해리 세륨 (III)을 가지면 세륨 (III) 용액 흡수 및/또는 침전 화학반응, 예컨대, 제한되지는 않지만, 불용성 세륨 옥시음이온 조성물 형성에 유리하다. 또한, 세륨 (IV) 조성물을 가지면, 세륨 (IV)의 흡수 및 산화/환원 반응, 예컨대, 세륨 (IV) 및 조성물 예컨대 금속 및/또는 준금속 목표물질-함유 종과의 강한 상호작용에 유리하다. 통상, 세륨 2(IV)는 세륨 (+4) 및/또는 제2세륨이라고도 칭한다.It may be advantageous to have a mixture of +3 and +4 cerium in the form of dissociated cerium (III) salts and cerium (IV) compositions. Preferred, non-limiting exemplary cerium (IV) compositions are: cerium (IV) dioxide, cerium (IV) oxide, cerium (IV) oxyhydroxide, cerium (IV) hydroxide, and hydrous cerium (IV) oxide. For example, having dissociated cerium (III) is advantageous for absorption and / or precipitation chemistry of cerium (III) solutions, such as, but not limited to, formation of insoluble cerium oxyanion compositions. Having a cerium (IV) composition also favors the absorption and oxidation / reduction reactions of cerium (IV), such as strong interactions with cerium (IV) and compositions such as metal and / or metalloid target-containing species. . Cerium 2 (IV) is also commonly referred to as cerium (+4) and / or second cerium.
하나의 조성에서, 희토류 조성물은 +3 산화상태를 가지는 수용성 희토류 조성물을 포함한다. 적합한 수용성 희토류 조성물의 비-제한적 예시는 희토류 클로라이드, 희토류 브로마이드, 희토류 요오다이드, 희토류 아스타타이드, 희토류 질산염, 희토류 황산염, 희토류 옥살산염, 희토류 과염소산염, 희토류 탄산염, 및 이들의 혼합물을 포함한다. 하나의 조성에서, 희토류-함유 첨가제는 수용성 세륨 (III) 및 란타늄 (III) 조성물을 포함한다. 일부 양태에서, 수용성 세륨 조성물은 세륨 (III) 클로라이드, CeCl3를 포함한다. 통상, 세륨 (III)은 세륨 (+3) 및/또는 제1세륨으로도 칭한다.In one composition, the rare earth composition comprises a water soluble rare earth composition having a +3 oxidation state. Non-limiting examples of suitable water soluble rare earth compositions include rare earth chloride, rare earth bromide, rare earth iodide, rare earth astide, rare earth nitrate, rare earth sulfate, rare earth oxalate, rare earth perchlorate, rare earth carbonate, and mixtures thereof. In one composition, the rare earth-containing additive comprises a water soluble cerium (III) and lanthanum (III) composition. In some embodiments, the water soluble cerium composition comprises cerium (III) chloride,
더욱 바람직하게는, 희토류 조성물은 수용성 세륨 +3 조성물을 포함한다. 적합한 수용성 세륨 +3 조성물의 비-제한적 예시는 세륨 (III) 클로라이드, 세륨 (III) 질산염, 세륨 (III) 황산염, 세륨 (III) 옥살산염, 및 이들의 혼합물이다.More preferably, the rare earth composition comprises a water soluble cerium +3 composition. Non-limiting examples of suitable water soluble cerium +3 compositions are cerium (III) chloride, cerium (III) nitrate, cerium (III) sulfate, cerium (III) oxalate, and mixtures thereof.
일부 조성들에서, 수용성 세륨 (III) 조성물은 세륨 외에도, 하나 이상의 다른 수용성 희토류를 포함한다. 세륨 외의 희토류은 이트륨, 스칸듐, 란타늄, 프라세오디뮴, 네오디뮴, 사마륨, 유로퓸, 가돌리늄, 테르븀, 디스프로슘, 홀뮴, 에르븀, 툴륨, 이테르븀, 및 루테튬을 포함한다. 다른 희토류는 수용성이거나 아닐 수 있다. In some compositions, the water soluble cerium (III) composition includes, in addition to cerium, one or more other water soluble rare earths. Rare earths other than cerium include yttrium, scandium, lanthanum, praseodymium, neodymium, samarium, europium, gadolinium, terbium, dysprosium, holmium, erbium, thulium, ytterbium, and lutetium. Other rare earths may or may not be water soluble.
일부 조성들에서, 수용성 세륨-함유 첨가제는 수용성 세륨 (III) 및 하나 이상의 다른 수용성 3가 희토류 (예컨대, 제한되지는 않지만, 하나 이상의 란타늄, 네오디뮴, 프라세오디뮴 및 사마륨)을 함유한다. 세륨 (III) 대 다른 3가 희토류의 몰비는 통상 적어도 약 1:1, 더욱 일반적으로는 적어도 약 10:1, 더욱 일반적으로는 적어도 약 15:1, 더욱 일반적으로는 적어도 약 20:1, 더욱 일반적으로는 적어도 약 25:1, 더욱 일반적으로는 적어도 약 30:1, 더욱 일반적으로는 적어도 약 35:1, 더욱 일반적으로는 적어도 약 40:1, 더욱 일반적으로는 적어도 약 45:1, 더욱 일반적으로는 적어도 약 50:1이다.In some compositions, the water soluble cerium-containing additive contains water soluble cerium (III) and one or more other water soluble trivalent rare earths (eg, but not limited to, one or more lanthanum, neodymium, praseodymium, and samarium). The molar ratio of cerium (III) to other trivalent rare earths is usually at least about 1: 1, more generally at least about 10: 1, more generally at least about 15: 1, more generally at least about 20: 1, more Generally at least about 25: 1, more generally at least about 30: 1, more generally at least about 35: 1, more generally at least about 40: 1, more generally at least about 45: 1, more Generally at least about 50: 1.
일부 조성들에서, 수용성 세륨-함유 첨가제는 세륨 (III) 및 하나 이상의 수용성 란타늄, 네오디뮴, 프라세오디뮴 및 사마륨을 함유한다. 수용성 희토류-함유 첨가제는 통상 적어도 약 0.01 wt.%의 하나 이상의 란타늄, 네오디뮴, 프라세오디뮴 및 사마륨을 포함한다. 수용성 희토류-함유 첨가제는 통상 건량기준으로 최대한 약 10 wt.% La, 더욱 일반적으로는 최대한 약 9 wt.% La, 더더욱 일반적으로는 최대한 약 8 wt.% La, 더더욱 일반적으로는 최대한 약 7 wt.% La, 더더욱 일반적으로는 최대한 약 6 wt.% La, 더더욱 일반적으로는 최대한 약 5 wt.% La, 더더욱 일반적으로는 최대한 약 4 wt.% La, 더더욱 일반적으로는 최대한 약 3 wt.% La, 더더욱 일반적으로는 최대한 약 2 wt.% La, 더더욱 일반적으로는 최대한 약 1 wt.% La, 더더욱 일반적으로는 최대한 약 0.5 wt.% La, 및 더더욱 일반적으로는 최대한 약 0.1 wt.% La을 가진다. 수용성 희토류-함유 첨가제는 통상 건량기준으로 최대한 약 8 wt.% Nd, 더욱 일반적으로는 최대한 약 7 wt.% Nd, 더더욱 일반적으로는 최대한 약 6 wt.% Nd, 더더욱 일반적으로는 최대한 약 5 wt.% Nd, 더더욱 일반적으로는 최대한약4 wt.% Nd, 더더욱 일반적으로는 최대한 약 3 wt.% Nd, 더더욱 일반적으로는 최대한 약 2 wt.% Nd, 더더욱 일반적으로는 최대한 약 1 wt.% Nd, 더더욱 일반적으로는 최대한 약 0.5 wt.% Nd, 및 더더욱 일반적으로는 최대한 약 0.1 wt.% Nd을 가진다. 수용성 희토류-함유 첨가제는 통상 건량기준으로 최대한 약 5 wt.% Pr, 더욱 일반적으로는 최대한 약 4 wt.% Pr, 더더욱 일반적으로는 최대한 약 3 wt.% Pr, 더더욱 일반적으로는 최대한 약 2.5 wt.% Pr, 더더욱 일반적으로는 최대한 약 2.0 wt.% Pr, 더더욱 일반적으로는 최대한 약 1.5 wt.% Pr, 더더욱 일반적으로는 최대한약 1.0 wt.% Pr, 더더욱 일반적으로는 최대한 약 0.5 wt.% Pr, 더더욱 일반적으로는 최대한 약 0.4 wt.% Pr, 더더욱 일반적으로는 최대한 약 0.3 wt.% Pr, 더더욱 일반적으로는 최대한 약 0.2 wt.% Pr, 및 더더욱 일반적으로는 최대한 약 0.1 wt.% Pr을 가진다. 수용성 희토류-함유 첨가제는 통상 건량기준으로 최대한 약 3 wt.% Sm, 더욱 일반적으로는 최대한 약 2.5 wt.% Sm, 더더욱 일반적으로는 최대한 약 2.0 wt.% Sm, 더더욱 일반적으로는 최대한 약 1.5 wt.% Sm, 더더욱 일반적으로는 최대한 약 1.0 wt.% Sm, 더더욱 일반적으로는 최대한 약 0.5 wt.% Sm, 더더욱 일반적으로는 최대한 약 0.4 wt.% Sm, 더더욱 일반적으로는 최대한 약 0.3 wt.% Sm, 더더욱 일반적으로는 최대한 약 0.2 wt.% Sm, 더더욱 일반적으로는 최대한 약 0.1 wt.% Sm, 더더욱 일반적으로는 최대한 약 0.05 wt.% Sm, 및 더더욱 일반적으로는 최대한 약 0.01 wt.% Sm을 가진다. In some compositions, the water soluble cerium-containing additive contains cerium (III) and one or more water soluble lanthanum, neodymium, praseodymium, and samarium. Water soluble rare earth-containing additives typically comprise at least about 0.01 wt.% Of one or more lanthanum, neodymium, praseodymium, and samarium. Water-soluble rare earth-containing additives are typically up to about 10 wt.% La on a dry basis, more generally up to about 9 wt.% La, even more generally up to about 8 wt.% La, even more generally up to about 7 wt. % La, even more generally at most about 6 wt.% La, even more generally at most about 5 wt.% La, even more generally at most about 4 wt.% La, even more generally at most about 3 wt.% La, even more generally at most about 2 wt.% La, even more generally at most about 1 wt.% La, even more generally at most about 0.5 wt.% La, and even more generally at most about 0.1 wt.% La Has Water-soluble rare earth-containing additives are usually on a dry basis up to about 8 wt.% Nd, more generally up to about 7 wt.% Nd, even more generally up to about 6 wt.% Nd, even more generally up to about 5 wt .% Nd, more generally at most about 4 wt.% Nd, even more generally at most about 3 wt.% Nd, even more generally at most about 2 wt.% Nd, even more generally at most about 1 wt.% Nd, even more generally at most about 0.5 wt.% Nd, and even more generally at most about 0.1 wt.% Nd. Water-soluble rare earth-containing additives are usually on a dry basis up to about 5 wt.% Pr, more generally up to about 4 wt.% Pr, even more generally up to about 3 wt.% Pr, even more generally up to about 2.5 wt % Pr, even more generally at most about 2.0 wt.% Pr, even more generally at most about 1.5 wt.% Pr, even more generally at most about 1.0 wt.% Pr, even more generally at most about 0.5 wt.% Pr, even more generally at most about 0.4 wt.% Pr, even more generally at most about 0.3 wt.% Pr, even more generally at most about 0.2 wt.% Pr, and still more generally at most about 0.1 wt.% Pr Has Water-soluble rare earth-containing additives are typically up to about 3 wt.% Sm on a dry basis, more generally up to about 2.5 wt.% Sm, even more generally up to about 2.0 wt.% Sm, even more generally up to about 1.5 wt. .% Sm, even more generally at most about 1.0 wt.% Sm, even more generally at most about 0.5 wt.% Sm, even more generally at most about 0.4 wt.% Sm, even more generally at most about 0.3 wt.% Sm, even more generally at most about 0.2 wt.% Sm, even more generally at most about 0.1 wt.% Sm, even more generally at most about 0.05 wt.% Sm, and still more generally at most about 0.01 wt.% Sm Has
일부 조성들에서, 수용성 세륨-함유 첨가제는 수용성 세륨 (III) 및 하나 이상의 다른 수용성 3가 희토류 (예컨대 하나 이상의 란타늄, 네오디뮴, 프라세오디뮴및 사마륨)을 함유한다. 세륨 (III) 대 다른 3가 희토류의 몰비는 통상 적어도 약 1:1, 더욱 일반적으로는 적어도 약 10:1, 더욱 일반적으로는 적어도 약 15:1, 더욱 일반적으로는 적어도 약 20:1, 더욱 일반적으로는 적어도 약 25:1, 더욱 일반적으로는 적어도 약 30:1, 더욱 일반적으로는 적어도 약 35:1, 더욱 일반적으로는 50:1이다.In some compositions, the water soluble cerium-containing additive contains water soluble cerium (III) and one or more other water soluble trivalent rare earths (eg, one or more lanthanum, neodymium, praseodymium, and samarium). The molar ratio of cerium (III) to other trivalent rare earths is usually at least about 1: 1, more generally at least about 10: 1, more generally at least about 15: 1, more generally at least about 20: 1, more Generally at least about 25: 1, more generally at least about 30: 1, more generally at least about 35: 1, more generally 50: 1.
하나의 조성에서, 희토류-함유 첨가제는 실질적으로 수용성 세륨 (III) 염, 예컨대 세륨 (III) 클로라이드, 세륨 (III) 브로마이드, 세륨 (III) 요오다이드, 세륨 (III) 아스타타이드, 세륨 과할로겐화물, 세륨 (III) 탄산염, 세륨 (III) 질산염, 세륨 (III) 황산염, 세륨 (III) 옥살산염 및 이들의 혼합물로 이루어진다. 본 조성에서 희토류는 통상 주로 세륨 (III)이고, 더욱 일반적으로는 희토류-함유 첨가제의 적어도 약 75 몰%의 희토류는 세륨 (III)이고, 즉 희토류-함유 첨가제의 최대한 약 25 몰%의 희토류는 세륨 (III) 이외의 희토류로 구성된다. 더더욱 일반적으로는, 본 조성에서 희토류는 통상 주로 적어도 약 80 몰% 세륨 (III), 더더욱 일반적으로는 적어도 약 85 몰% 세륨 (III), 더더욱 일반적으로는 적어도 약 90 몰% 세륨 (III), 및 더더욱 일반적으로는 적어도 약 95 몰% 세륨 (III)이다.In one composition, the rare earth-containing additive is substantially a water soluble cerium (III) salt such as cerium (III) chloride, cerium (III) bromide, cerium (III) iodide, cerium (III) astide, cerium perhalogen Cargo, cerium (III) carbonate, cerium (III) nitrate, cerium (III) sulfate, cerium (III) oxalate and mixtures thereof. Rare earth in this composition is usually predominantly cerium (III), and more generally at least about 75 mole% of rare earth of rare earth-containing additive is cerium (III), i.e. at most about 25 mole% of rare earth of rare earth-containing additive It consists of rare earths other than cerium (III). Even more generally, rare earths in this composition are usually predominantly at least about 80 mol% cerium (III), even more generally at least about 85 mol% cerium (III), even more generally at least about 90 mol% cerium (III), And even more generally at least about 95 mol% cerium (III).
희토류 조성물은 수불용성 조성물, 예컨대 수-불용성 희토류 산화물, 옥시수산화물, 및/또는 가수 산화물을 포함한다. 불용성 희토류 조성물은 희토류 미립자의 분산, 현탁 또는 슬러리 상태일 수 있다. 희토류 미립자의 평균 입자크기는 1미크론 미만 내지 미크론 또는 미크론보다 클 수 있다. 불용성 희토류 조성물의 표면적은 적어도 약 1 m2/g이다. 통상, 불용성 희토류의 표면적은 적어도 약 70 m2/g이다. 다른 조성에서, 불용성 희토류 조성물의 표면적은 약 25 m2/g 내지 약 500 m2/g 이다.Rare earth compositions include water-insoluble compositions such as water-insoluble rare earth oxides, oxyhydroxides, and / or hydrous oxides. Insoluble rare earth compositions can be in the form of dispersion, suspension or slurry of rare earth particulates. The average particle size of rare earth particulates can be less than 1 micron to greater than microns or microns. The surface area of the insoluble rare earth composition is at least about 1 m 2 / g. Typically, the insoluble rare earth has a surface area of at least about 70 m 2 / g. In other compositions, the surface area of the insoluble rare earth composition is from about 25 m 2 / g to about 500 m 2 / g.
일부 조성들에서, 희토류 조성물은 응집될 수 있다. 통상, 희토류 조성물은 중합체 결합제 및 희토류-함유 조성물을 포함한 응집체 형태일 수 있다.In some compositions, the rare earth composition may aggregate. Typically, rare earth compositions may be in the form of aggregates, including polymeric binders and rare earth-containing compositions.
하나의 조성에서, 희토류-함유 첨가제는 희토류 및/또는 희토류-함유 조성물을 포함하고, 조성물은 적어도 일부 수불용성 세륨 (IV) 및 수용성 세륨 (III) 및/또는 란타늄 (III)을 포함한다. 희토류 및/또는 희토류-함유 조성물은 전형적으로 수용성 세륨 (III) 염 형태로 적어도 일부 수용성 세륨 (III)을 포함한다. 통상, 희토류-함유 첨가제는 약 1 wt.% 를 넘는 수용성 세륨 (III) 조성물, 더욱 일반적으로는 약 5 wt.% 를 넘는 수용성 세륨 (III) 조성물, 더더욱 일반적으로는 약 10 wt.% 를 넘는 수용성 세륨 (III) 조성물, 더더욱 일반적으로는 약 20 wt.% 를 넘는 수용성 세륨 (III) 조성물, 더더욱 일반적으로는 약 30 wt.% 를 넘는 수용성 세륨 (III) 조성물, 또는 더더욱 일반적으로는 약 40 wt.% 를 넘는 수용성 세륨 (III) 조성물을 포함한다. In one composition, the rare earth-containing additive comprises a rare earth and / or rare earth-containing composition, and the composition comprises at least some water insoluble cerium (IV) and water soluble cerium (III) and / or lanthanum (III). Rare earth and / or rare earth-containing compositions typically comprise at least some water soluble cerium (III) in the form of a water soluble cerium (III) salt. Typically, the rare earth-containing additive is more than about 1 wt.% Water soluble cerium (III) composition, more generally greater than about 5 wt.% Water soluble cerium (III) composition, even more generally greater than about 10 wt.%. Water soluble cerium (III) composition, even more generally greater than about 20 wt.% Water soluble cerium (III) composition, even more generally greater than about 30 wt.% Water soluble cerium (III) composition, or even more generally about 40 greater than wt.% water soluble cerium (III) compositions.
일부 조성에 따르면, 희토류-함유 첨가제는 전형적으로 약 50 wt.%를 넘는 수용성 세륨 (III) 조성물을 포함하고, 더욱 전형적으로 희토류-함유 첨가제는 약 60 wt.% 를 넘는 수용성 세륨 (III) 조성물을 포함하고, 더더욱 전형적으로 희토류-함유 첨가제는 약 65 wt.% 를 넘는 수용성 세륨 (III) 조성물을 포함하고, 더더욱 전형적으로 희토류-함유 첨가제는 약 70 wt.% 를 넘는 수용성 세륨 (III) 조성물을 포함하고, 더더욱 전형적으로 희토류-함유 첨가제는 약 75 wt.% 를 넘는 수용성 세륨 (III) 조성물을 포함하고, 더더욱 전형적으로 희토류-함유 첨가제는 약 80 wt.% 를 넘는 수용성 세륨 (III) 조성물을 포함하고, 더더욱 전형적으로 희토류-함유 첨가제는 약 85 wt.% 를 넘는 수용성 세륨 (III) 조성물을 포함하고, 더더욱 전형적으로 희토류-함유 첨가제는 약 90 wt.% 를 넘는 수용성 세륨 (III) 조성물을 포함하고, 더더욱 전형적으로 희토류-함유 첨가제는 약 95 wt.% 를 넘는 수용성 세륨 (III) 조성물을 포함하고, 더더욱 전형적으로 희토류-함유 첨가제는 약 98 wt.% 를 넘는 수용성 세륨 (III) 조성물을 포함하고, 더더욱 전형적으로 희토류-함유 첨가제는 약 99 wt.% 를 넘는 수용성 세륨 (III) 조성물을 포함하고, 또는 더더욱 전형적으로 약 100 wt.%의 수용성 세륨 (III) 조성물을 포함한다.According to some compositions, the rare earth-containing additive typically comprises more than about 50 wt.% Water soluble cerium (III) composition, and more typically the rare earth-containing additive is more than about 60 wt.% Water soluble cerium (III) composition. And, more typically, the rare earth-containing additive comprises more than about 65 wt.% Water soluble cerium (III) composition, and even more typically, the rare earth-containing additive is more than about 70 wt.% Water soluble cerium (III) composition. And, more typically, the rare earth-containing additive comprises more than about 75 wt.% Water soluble cerium (III) composition, and even more typically, the rare earth-containing additive is more than about 80 wt.% Water soluble cerium (III) composition. And, more typically, the rare earth-containing additive comprises more than about 85 wt.% Water soluble cerium (III) compositions, and even more typically, the rare earth-containing additive is more than about 90 wt.% A soluble cerium (III) composition, even more typically a rare earth-containing additive comprising more than about 95 wt.% Water soluble cerium (III) compositions, even more typically a rare earth-containing additive of more than about 98 wt.%. A water soluble cerium (III) composition, even more typically the rare earth-containing additive comprises more than about 99 wt.% Water soluble cerium (III) composition, or even more typically about 100 wt.% Water soluble cerium (III) Composition.
일부 조성들에서, 희토류-함유 첨가제는 하나 이상의 질소-함유 물질을 포함한다. 하나 이상의 질소-함유 물질은, 통상, 하나 이상의 암모니아, 암모늄-함유 조성물, 1차 아민, 2차 아민, 3차 아민, 아미드, 환형 아민, 환형 아미드, 다환형 아민, 다환형 아미드, 및 이들의 조합을 포함한다. 질소-함유 물질은 전형적으로 수용성 희토류-함유 첨가제의 약 1 ppm 미만, 약 5 ppm 미만, 약 10 ppm 미만, 약 25 ppm 미만, 약 50 ppm 미만, 약 100 ppm 미만, 약 200 ppm 미만, 약 500 ppm 미만, 약 750 ppm 미만 또는 약 1000 ppm 미만이다. 통상, 희토류-함유 첨가제는 수용성 세륨 (III) 및/또는 란타늄 (III) 조성물을 포함한다. 더욱 일반적으로는, 희토류-함유 첨가제는 세륨 (III) 염화물을 포함한다. 희토류-함유 첨가제는 전형적으로 액체에서 용해성이다. 희토류-함유 첨가제가 용해되는 액체는 바람직하게는 물이다.In some compositions, the rare earth-containing additive includes one or more nitrogen-containing materials. One or more nitrogen-containing materials are typically at least one ammonia, ammonium-containing composition, primary amine, secondary amine, tertiary amine, amide, cyclic amine, cyclic amide, polycyclic amine, polycyclic amide, and their Combinations. Nitrogen-containing materials are typically less than about 1 ppm, less than about 5 ppm, less than about 10 ppm, less than about 25 ppm, less than about 50 ppm, less than about 100 ppm, less than about 200 ppm, about 500 of the water-soluble rare earth-containing additive. less than about ppm, less than about 750 ppm or less than about 1000 ppm. Typically, rare earth-containing additives comprise water soluble cerium (III) and / or lanthanum (III) compositions. More generally, rare earth-containing additives include cerium (III) chloride. Rare earth-containing additives are typically soluble in liquids. The liquid in which the rare earth-containing additive is dissolved is preferably water.
일부 조성들에서, 희토류-함유 첨가제는 다음 중 하나 이상의 형태이다: 실질적으로 해리, 용해 형태의 희토류 및/또는 희토류-함유 조성물을 함유하는 수성 용액; 적어도 일부 수용성 세륨 (III)을 함유하는 희토류 및/또는 희토류-함유 조성물의 자유 유동 과립자, 분말, 입자, 및/또는 미립자; 실질적으로 결합제가 없고 적어도 일부 수용성 세륨 (III)을 함유하는 희토류 및/또는 희토류-함유 조성물의 자유 유동 응집화 과립자, 분말, 입자, 및/또는 미립자; 결합제 및 하나 또는 양자는 응집화 및 미-응집화 형태 또는 적어도 일부 수용성 세륨 (III) 함유하는 희토류 및/또는 희토류-함유 조성물을 포함한 자유 유동 응집화 과립자, 분말, 입자, 및/또는 미립자; 적어도 일부 수용성 세륨 (III)을 함유하고 지지체 (substrate)에 지지되는 희토류 및/또는 희토류-함유 조성물; 및 이들의 조합물. In some compositions, the rare earth-containing additive is in the form of one or more of the following: an aqueous solution containing the rare earth and / or rare earth-containing composition in substantially dissociated, dissolved form; Free flowing granules, powders, particles, and / or particulates of rare earth and / or rare earth-containing compositions containing at least some water soluble cerium (III); Free-flow flocculating granules, powders, particles, and / or particulates of rare earth and / or rare earth-containing compositions that are substantially free of binder and contain at least some water soluble cerium (III); The binder and one or both are free flowing flocculating granules, powders, particles, and / or particulates, including rare earth and / or rare earth-containing compositions containing at least some water soluble cerium (III) in agglomerated and unaggregated form; Rare earth and / or rare earth-containing compositions containing at least some water soluble cerium (III) and supported on a support; And combinations thereof.
희토류-함유 조성물 입자 형태에 있어서, 하나의 조성에서, 입자크기는 약 1 나노미터 내지 약 1,000 나노미터이다. 다른 실시태양에서 입자크기는 약 1 나노미터 미만이다. 또 다른 실시태양에서 입자크기는 약 1 마이크로미터 내지 약 1,000 마이크로미터이다.In rare earth-containing composition particle forms, in one composition, the particle size is from about 1 nanometer to about 1,000 nanometers. In other embodiments the particle size is less than about 1 nanometer. In another embodiment, the particle size is about 1 micrometer to about 1,000 micrometers.
지지체에 지지되는 희토류 및/또는 희토류-함유 조성물에 있어서, 적합한 지지체는 원하는 형태 및 물리적 치수를 가지는 다공성 및 유체 투과성 고체를 포함한다. 지지체는, 예를들면, 소결 세라믹, 소결 금속, 마이크로-다공성 탄소, 유리섬유, 셀룰로스섬유, 알루미나, 감마-알루미나, 활성 알루미나, 산성화 알루미나, 불안정한 음이온 함유 금속산화물, 결정성 규산 알루미늄 예컨대 제올라이트, 무정형 실리카-알루미나, 이온교환수지, 클레이, 황산제2철, 다공성 세라믹, 및 기타일 수 있다. 이러한 지지체는 메시 형태, 예컨대 스크린, 튜브, 허니컴 구조, 모노리쓰, 및 원통형 및 도넛형을 포함한 다양한 형태의 블록일 수 있다. 지지체 구조는 응용분야에 따라 달라진다. 적합한 지지체 구조 형태는 직포 지지체, 부직포 지지체, 다공성 막, 필터, 직물, 섬유, 또는 다른 유체 투과 구조를 포함한다. 희토류함유 첨가제는 필터, 예컨대 직교류 유형의 필터로 사용되기 위하여 필터 블록 또는 모노리쓰에 결합되거나 도포될 수 있다. 희토류 및/또는 희토류-함유 첨가제는 지지체에 도포되거나 결합되는 입자 형태일 수 있다. 일부 구성들에서, 희토류 및/또는 희토류-함유 첨가제는 지지체 중의 양이온을 이온적으로 대체할 수 있다. 전형적으로, 희토류-도포 지지체는 적어도 약 0.1중량%, 더욱 전형적으로 1중량%, 더욱 전형적으로 적어도 약 5중량%, 더욱 전형적으로 적어도 약 10중량%, 더욱 전형적으로 적어도 약 15중량%, 더욱 전형적으로 적어도 약 20중량%, 더욱 전형적으로 적어도 약 25중량%, 더욱 전형적으로 적어도 약 30중량%, 더욱 전형적으로 적어도 약 35중량%, 더욱 전형적으로 적어도 약 40중량%, 더욱 전형적으로 적어도 약 45중량%, 및 더욱 전형적으로 적어도 약 50중량%의 희토류 및/또는 희토류-함유 조성물을 포함한다. 전형적으로, 희토류-도포 지지체는 최대한 약 95중량%, 더욱 전형적으로 최대한 약 90중량%, 더욱 전형적으로 최대한 약 85중량%, 더욱 전형적으로 최대한 약 80중량%, 더욱 전형적으로 최대한 약 75중량%, 더욱 전형적으로 최대한 약 70중량%, 및 더더욱 전형적으로 최대한 약 65중량%의 희토류 및/또는 희토류-함유 조성물을 포함한다. For rare earth and / or rare earth-containing compositions supported on the support, suitable supports include porous and fluid permeable solids having the desired shape and physical dimensions. The support may be, for example, sintered ceramic, sintered metal, micro-porous carbon, glass fiber, cellulose fiber, alumina, gamma-alumina, activated alumina, acidified alumina, labile anion containing metal oxide, crystalline aluminum silicate such as zeolite, amorphous Silica-alumina, ion exchange resins, clays, ferric sulfate, porous ceramics, and others. Such supports may be in the form of meshes, such as screens, tubes, honeycomb structures, monoliths, and various types of blocks, including cylindrical and donut shaped. The support structure depends on the application. Suitable support structure forms include woven supports, nonwoven supports, porous membranes, filters, fabrics, fibers, or other fluid permeable structures. The rare earth-containing additive may be bonded or applied to a filter block or monolith for use as a filter, such as a crossflow type filter. Rare earth and / or rare earth-containing additives may be in the form of particles that are applied or bonded to the support. In some configurations, rare earth and / or rare earth-containing additives may ionically replace cations in the support. Typically, the rare earth-coated support is at least about 0.1%, more typically 1%, more typically at least about 5%, more typically at least about 10%, more typically at least about 15%, more typically At least about 20%, more typically at least about 25%, more typically at least about 30%, more typically at least about 35%, more typically at least about 40%, more typically at least about 45% %, And more typically at least about 50% by weight of rare earth and / or rare earth-containing compositions. Typically, the rare earth-coated support will have at most about 95 weight percent, more typically at most about 90 weight percent, more typically at most about 85 weight percent, more typically at most about 80 weight percent, more typically at most about 75 weight percent, More typically at most about 70% by weight, and even more typically at most about 65% by weight of rare earth and / or rare earth-containing compositions.
일부 조성들에서, 희토류-함유 첨가제는 지지체에 지지, 도포 또는 결합된 희토류-함유 조성물을 포함하고, 바람직하게는 희토류-함유 조성물은 미립자 형태이다. 희토류-함유 미립자는, 예를들면, 결합제 존재 또는 부재로 지지체에 지지되거나 도포된다. 결합제는 임의의 적합한 결합제, 예컨대 본원에 개시된 결합체일 수 있다.In some compositions, the rare earth-containing additive comprises a rare earth-containing composition supported, applied or bonded to a support, preferably the rare earth-containing composition is in particulate form. The rare earth-containing fine particles are supported or applied to the support, for example in the presence or absence of a binder. The binder can be any suitable binder, such as the binder disclosed herein.
또한 결합제 존재 또는 부재에서 응집화 및/또는 덩어리화 희토류-함유 과립자, 분말, 입자, 및/또는 미립자를 가지는 희토류-함유 첨가제를 포함한 조성에 있어서, 통상 이러한 조성물의 평균, 중간, 또는 P90 입자크기는 적어도 약 1 um, 더욱 일반적으로는 적어도 약 5 um, 더욱 일반적으로는 적어도 약 10 um, 더더욱 일반적으로는 적어도 약 25 um이다. 일부 조성들에서, 희토류-함유 응집체 또는 응집덩어리의 평균, 중간, 또는 P90 입자크기 분포는 약 100 내지 약 5,000 미크론; 평균, 중간, 또는 P90 입자크기 분포는 약 200 내지 약 2,500 미크론; 평균, 중간, 또는 P90 입자크기 분포는 약 250 내지 약 2,500 미크론; 또는 평균, 중간, 또는 P90 입자크기 분포는 약 300 내지 약 500 미크론이다. 다른 조성물에 있어서, 응집체 및/또는 응집덩어리의 평균, 중간, 또는 P90 입자크기 분포는 적어도 약 100 nm, 특히 적어도 약 250 nm, 더욱 상세하게는 적어도 약 500 nm, 더더욱 상세하게는 적어도 약 1 um 및 더더욱 상세하게는 적어도 약 0.5 nm이고, 응집체 및/또는 응집덩어리의 평균, 중간, 또는 P90 입자크기 분포는 약 1 미크론 이상일 수 있다. 또한, 개Also in compositions comprising rare earth-containing additives having agglomerated and / or agglomerated rare earth-containing granules, powders, particles, and / or particulates in the presence or absence of a binder, are usually average, medium, or P 90 The particle size is at least about 1 um, more generally at least about 5 um, more generally at least about 10 um, even more generally at least about 25 um. In some compositions, the average, median, or P 90 particle size distribution of the rare earth-containing aggregates or agglomerates may range from about 100 to about 5,000 microns; Average, medium, or P 90 particle size distributions range from about 200 to about 2,500 microns; The mean, medium, or P 90 particle size distribution can range from about 250 to about 2,500 microns; Or the mean, medium, or P 90 particle size distribution is about 300 to about 500 microns. In other compositions, the mean, median, or P 90 particle size distribution of the aggregates and / or aggregates is at least about 100 nm, in particular at least about 250 nm, more specifically at least about 500 nm, even more specifically at least about 1 um and even more specifically at least about 0.5 nm, and the mean, median, or P 90 particle size distribution of the aggregates and / or aggregates may be about 1 micron or more. Also, dog
별적 및/또는 응집체 및/또는 응집덩어리 형태의 희토류-함유 미립자는, 일부 경우Rare earth-containing particulates in the form of discrete and / or aggregated and / or aggregated masses, in some cases,
들에 있어서 표면적은 적어도 약 5 m2/g이고, 다른 경우들에 있어서 적어도 약 10 Surface area is at least about 5 m 2 / g, and in other cases at least about 10
적어도 약 85 m2/g이고, 또 다른 경우들에 있어서 적어도 약 100 m2/g이고, 또 다른 At least about 85 m 2 / g, in still other cases at least about 100 m 2 / g, another
경우들에 있어서 적어도 약 115 m2/g이고, 또 다른 경우들에 있어서 적어도 약 125 In at least about 115 m 2 / g and in still other cases at least about 125
m2/g이고, 또 다른 경우들에 있어서 적어도 약 150 m2/g이고, 또 다른 경우들에 있m 2 / g, in other cases at least about 150 m 2 / g, in other cases
어서 적어도 300 m2/g이고, 또 다른 경우들에 있어서 적어도 약 400 m2/g이다. 일부 At least 300 m 2 / g, and in other cases at least about 400 m 2 / g. part
구성들에서, 개별적 및/또는 응집체 및/또는 응집덩어리 형태의 희토류-함유 미립In configurations, rare earth-containing particulates in the form of individual and / or aggregates and / or aggregates
자는 통상 표면적이 약 50 내지 약 500 m2/g, 또는 더욱 일반적으로는 약 110 내지 Chair usually has a surface area of about 50 to about 500 m 2 / g, or more generally about 110 to about
약 250 m2/g이다. 통상, 희토류-함유 응집체는 10.01 wt.%를 넘는, 더욱 일반적으로About 250 m 2 / g. Typically, rare earth-containing aggregates are greater than 10.01 wt.%, More generally
는약 85 wt.%를 넘는, 더더욱 일반적으로는 약 90 wt.%를 넘는, 더더욱 일반적으로는 약 92 wt.%를 넘는 및 더더욱 일반적으로는 약 95 내지 약 96.5 wt.%의 희토류-함유 미립자를 포함하고, 밸런스는 주로 결합제이다. 달리 언급하면, 결합제는 응집체의 약 15중량% 미만, 일부 경우들에 있어서 약 10중량% 미만, 또 다른 경우들에서 약 8중량% 미만, 또 다른 경우들에서 약 5중량% 미만, 및 또 다른 경우에서 약 3.5중량% 미만이다. 일부 조성들에서, 희토류-함유 미립자는 분말 형태이고 응집된 나노-결정성 영역을 가진다. 결합제는 열경화성 중합체, 열가소성 중합체, 탄성 중합체, 셀룰로스 중합체 및 유리로 이루어진 군에서 선택되는 하나 이상의 중합체를 포함한다. 바람직하게는, 결합제는 불화탄소-함유 중합체 및/또는 아크릴-중합체를 포함한다.Rare earth-containing particulates of greater than about 85 wt.%, Even more generally greater than about 90 wt.%, Even more generally greater than about 92 wt.% And even more generally from about 95 to about 96.5 wt.%. And the balance is primarily a binder. In other words, the binder is less than about 15 weight percent of the aggregate, in some cases less than about 10 weight percent, in other cases less than about 8 weight percent, in other cases less than about 5 weight percent, and yet another In less than about 3.5% by weight. In some compositions, the rare earth-containing particulates are in powder form and have aggregated nano-crystalline regions. The binder includes one or more polymers selected from the group consisting of thermosetting polymers, thermoplastic polymers, elastomeric polymers, cellulose polymers and glass. Preferably, the binder comprises a fluorocarbon-containing polymer and / or an acrylic-polymer.
일 실시태양에서, 희토류-함유 조성물은 미립자의 콜로이드, 현탁액, 또는 슬러리의 형태이다. 미립자는 통상 평균, 중간 및/또는 P90 입자크기가 약 1 나노미터 미만, 더욱 일반적으로는 평균, 중간 및/또는 P90 입자크기가 약 1 나노미터 내지 약 1,000 나노미터, 더더욱 일반적으로는 평균, 중간 및/또는 P90 입자크기가 약 1 미크론 내지 약 1,000 미크론, 더더욱 일반적으로는 평균, 중간 및/또는 P90 입자크기가 적어도 약 1,000 미크론이다. 바람직하게는, 미립자의 평균, 중간 및/또는 P90 입자크기는 약 0.1 내지 약 1,000 nm, 더욱 바람직하게는 약 0.1 내지 약 500 nm이다. 더욱 바람직하게는, 세륨 (IV) 미립자의 평균, 중간 및/또는 P90 입자크기는 약 0.2 내지 약 100 nm이다. In one embodiment, the rare earth-containing composition is in the form of a colloid, suspension, or slurry of particulates. Particles usually have an average, medium and / or P 90 particle size of less than about 1 nanometer, more generally an average, medium and / or P 90 particle size of about 1 nanometer to about 1,000 nanometers, and more generally average The median and / or P 90 particle size is from about 1 micron to about 1,000 microns, even more generally the average, medium and / or P 90 particle size is at least about 1,000 microns. Preferably, the mean, medium and / or P 90 particle size of the microparticles is from about 0.1 to about 1,000 nm, more preferably from about 0.1 to about 500 nm. More preferably, the mean, medium and / or P 90 particle size of the cerium (IV) particles is about 0.2 to about 100 nm.
일부 실시태양들에서, 미립자의 평균 및/또는 중간 표면적은 적어도 약 1 m2/g, 바람직하게는 평균 및/또는 중간 표면적은 적어도 약 70 m2/g이다. 다른 실시태양들에서, 미립자는 바람직하게는 평균 및/또는 중간 표면적이 약 25 m2/g 내지 약 500 m2/g 및 더욱 바람직하게는, 평균 및/또는 중간 표면적이 약 100 내지 약 250 m 2/g이다. 일부 실시태양들에서, 미립자는 하나 이상의 과립자, 결정, 미세결정, 및 입자 형태일 수 있다.In some embodiments, the average and / or median surface area of the particulates is at least about 1 m 2 / g, preferably the average and / or median surface area is at least about 70 m 2 / g. In other embodiments, the particulates preferably have an average and / or median surface area of about 25 m 2 / g to about 500 m 2 / g and more preferably, an average and / or median surface area of about 100 to about 250 m. 2 / g. In some embodiments, the particulate can be in the form of one or more granules, crystals, microcrystals, and particles.
일 양태에서, 미립자는 전형적으로 세륨 (IV) 산화물로서 세륨 (IV)을 포함한다. 세륨 (IV) 미립자의 총 희토류 함량을 기초로 세륨 (IV) 중량백분율 (wt.%)은 전형적으로 적어도 약 50 wt.% 세륨 (IV), 더욱 전형적으로 적어도 약 60 wt.% 세륨 (IV), 더더욱 전형적으로 적어도 약 70 wt.% 세륨 (IV), 더더욱 전형적으로 적어도 약 75 wt.% 세륨 (IV), 더더욱 전형적으로 적어도 약 80 wt.% 세륨 (IV), 더더욱 전형적으로 적어도 약 85 wt.% 세륨 (IV), 더더욱 전형적으로 적어도 약 90 wt.% 세륨 (IV), 더더욱 전형적으로 적어도 약 95 wt.% 세륨 (IV), 더더욱 전형적으로 적어도 약 99 wt.% 세륨 (IV)이다. 바람직하게는, 세륨 (IV) 미립자는 실질적으로 세륨 (IV) 외에 희토류가 없다. 더욱 바람직하게는, 세륨 (IV) 미립자의 총 희토류 함량을 기초로 세륨 (IV) 중량백분율 (wt.%)은 약 100 wt.% 세륨 (IV)이고 하나 이상의 세륨 (IV) 산화물, 세륨 (IV) 수산화물, 세륨 (IV) 옥시수산화물, 세륨 (IV) 가수 산화물, 세륨 (IV) 가수 옥시수산화물, CeO2, 및/또는 Ce(IV)(O)w(OH)x(OH)y·zH2O를 포함하고, 식 중 w, x, y 및 z은 0 또는 양의 실수이다.In one aspect, the microparticles typically comprise cerium (IV) as the cerium (IV) oxide. Based on the total rare earth content of the cerium (IV) particulates, the cerium (IV) weight percentage (wt.%) Is typically at least about 50 wt.% Cerium (IV), more typically at least about 60 wt.% Cerium (IV) , Even more typically at least about 70 wt.% Cerium (IV), even more typically at least about 75 wt.% Cerium (IV), even more typically at least about 80 wt.% Cerium (IV), even more typically at least about 85 wt .% Cerium (IV), even more typically at least about 90 wt.% Cerium (IV), even more typically at least about 95 wt.% Cerium (IV), even more typically at least about 99 wt.% Cerium (IV). Preferably, the cerium (IV) fine particles are substantially free of rare earths other than cerium (IV). More preferably, based on the total rare earth content of the cerium (IV) particulates, the cerium (IV) weight percentage (wt.%) Is about 100 wt.% Cerium (IV) and at least one cerium (IV) oxide, cerium (IV) ) hydroxide, cerium (IV) oxy hydroxide, cerium (IV) singer oxide, cerium (IV) singer oxy hydroxide, CeO 2, and / or Ce (IV) (O) w (OH) x (OH) y ·
매질 (또는 매체) (104)Medium (or Medium) (104)
매질 (또는 매체) (104)는 임의의 유체 스트림일 수 있다. 유체 스트림은 하나 이상의 목표물질을 함유하는 임의의 공급원에서 유래한다. 통상, 매질 (또는 매체) (104)는 하나 이상의 목표물질을 함유하는 임의의 수성 공급원에서 유래한다. 적합한 매질 (또는 매체) (104)의 비-제한적 예시는 수욕수, 도시용수 (예컨대, 오수, 하수, 농업용수, 또는 지하수), 공업용수 (예컨대 냉각수, 보일러수 또는 공정용수), 폐수, 우물물, 정화수, 음용수, 천연 유래수, (예컨대 호수, 연못, 저수지, 강 또는 시내), 및/또는 다른 물 및/또는 물처리 스트림이다.Medium (or medium) 104 may be any fluid stream. The fluid stream is from any source containing one or more targets. Typically, the medium (or medium) 104 is from any aqueous source containing one or more targets. Non-limiting examples of suitable media (or media) 104 include water bath, municipal water (eg, sewage, sewage, agricultural, or groundwater), industrial water (eg, cooling water, boiler water, or process water), waste water, well water. , Purified water, drinking water, natural derived water (such as lakes, ponds, reservoirs, rivers or streams), and / or other water and / or water treatment streams.
수욕수의 비-제한적 예시는 수영장물, 해수욕물, 치료욕수, 다이빙장수, 사우나물, 스파수, 및 온천욕수이다. 도시용수의 비-제한적 예시는 음용수, 관개수, 우물물, 농업용수, 반사풀장수(reflective pool waters), 분수대물, 수벽수, 도시잡용수 및 기타 도시잡용수이다. 폐수는 제한되지 않지만, 도시 및/또는 농업 하수, 정화수, 공업 및/또는 제조공정 과정에서 형성 및/또는 발생되는 물, 의료시설에서 형성 및/또는 발생되는 물, 광산, 채광, 회수 및/또는 처리 (석유 포함) 관련수, 증발동력수(evaporation pound water), 및 잡용처리수를 포함한다. 우물물은 제한적이지는 않지만 인간 소비용, 농업용 (동물에 의한 소비, 작물 관계 또는 가축 소비용 포함)의 지하우물, 광천수, 채광 및 석유 생산 관련수를 포함한다. 천연 유래수의 비-제한적 예시로는 비, 폭풍, 시내, 강물, 호수, 지하수, 강어귀, 석호, 및 기타 등을 포함한다.Non-limiting examples of water baths are swimming pool water, sea baths, therapeutic baths, diving sites, sauna water, spa water, and hot spring baths. Non-limiting examples of urban water are drinking water, irrigation water, well water, agricultural water, reflective pool waters, fountain objects, water walls, urban water and other urban water. Wastewater is not limited to, but is not limited to, municipal and / or agricultural sewage, purified water, water formed and / or generated during industrial and / or manufacturing processes, water formed and / or generated in medical facilities, mines, mining, recovery and / or Treated water (including oil), evaporation pound water, and general purpose treated water. Well waters include but are not limited to underground water wells for human consumption, agricultural use (including animal consumption, crop relations or livestock consumption), mineral water, mining and oil production related water. Non-limiting examples of naturally derived water include rain, storms, streams, rivers, lakes, groundwater, estuaries, lagoons, and the like.
매질 (또는 매체) (104)는 전형적으로 하나 이상의 상기 공급원에서 얻어지고 수처리시스템에 의해 처리, 이송 및/또는 조작된다. 매질 (또는 매체)는 주로 수처리시스템의 물이다. Medium (or medium) 104 is typically obtained from one or more of these sources and processed, conveyed and / or manipulated by a water treatment system. The medium (or medium) is mainly water in the water treatment system.
수처리시스템 요소 및 구성은 처리공정, 물 및 물 공급원에 따라 달라진다. 예시로 제한되지 않지만, 도시용수 및/또는 폐수 처리시스템은 전형적으로 하나 이상의 다음과 같은 처리 유닛을 가진다: 침강, 소독, 응집, 폭기, 여과, 고액분리, 생물학적소독 (digesting), 및 폴리싱. 처리유닛의 개수 및 순서는 변경될 수 있다. 또한, 일부 처리유닛은 수처리시스템에서 2회 이상 발생될 수 있다. 하나 이상의 처리유닛은 유체 연통된다는 것을 이해할 수 있다. Water treatment system components and configurations depend on the treatment process, water and water source. Although not limited to an example, municipal water and / or wastewater treatment systems typically have one or more of the following treatment units: sedimentation, disinfection, flocculation, aeration, filtration, solid-liquid separation, biodigestion, and polishing. The number and order of the processing units can be changed. In addition, some treatment units may occur more than once in a water treatment system. It will be appreciated that one or more processing units are in fluid communication.
수처리시스템은 침강조를 가지거나 가지지 않을 수 있다. 일부 수처리시스템은하나 이상의 침강조, 예컨대 주 침장조 및 최종 침강조를 가질 수 있다. 침강조는 전형적으로 물에서 생물학적 물질 (예컨대 박테리아 및/또는 조류), 부유된 및/또는 분산된 화학물질 및/또는 미립자를 제거하여 물의 혼탁도를 낮춘다. 통상 정화공정은 여과처리 전 및/또는 후에 진행된다. Water treatment systems may or may not have sedimentation basins. Some water treatment systems may have one or more settling baths, such as a main settling bath and a final settling bath. Sedimentation baths typically reduce the turbidity of water by removing biological material (such as bacteria and / or algae), suspended and / or dispersed chemicals and / or particulates from the water. The purification process usually proceeds before and / or after the filtration treatment.
수처리시스템은 여과공정을 가지거나 가지지 않을 수 있다. 전형적으로, 수처리시스템은 적어도 하나 여과공정을 가진다. 일반적인 여과공정의 비-제한적 예시는 제한됨이 없이 스크린 여과, 살수 여과, 미립자 여과, 모래 여과, 마크로-여과, 마이크로-여과, 울트라-여과, 나노-여과, 역삼투, 탄소 /활성탄소 여과, 이층 여과, 중력 여과 및 이들의 조합을 포함한다. 통상 여과공정은 소독공정 전 및/또는 후에 진행된다. 예를들면, 물에서 고체 파편, 예컨대 고상의 유기물 및 자갈을제거하는 여과공정은 전형적으로 소독공정에 선행한다. 일부 실시태양들에서, 여과공정, 예컨대 활성탄소 및/또는 모래 여과는 소독공정에 후행한다. 후-소독 여과공정은 처리수에 잔류하는 적어도 일부 화학적 소독제를 제거한다. The water treatment system may or may not have a filtration process. Typically, the water treatment system has at least one filtration process. Non-limiting examples of common filtration processes include, but are not limited to, screen filtration, sprinkling filtration, particulate filtration, sand filtration, macro-filtration, micro-filtration, ultra-filtration, nano-filtration, reverse osmosis, carbon / active carbon filtration, two-layer Filtration, gravity filtration, and combinations thereof. Filtration is usually carried out before and / or after the disinfection process. For example, filtration to remove solid debris such as solid organics and gravel from water typically precedes the disinfection process. In some embodiments, the filtration process, such as activated carbon and / or sand filtration, follows the disinfection process. The post-sterilization filtration process removes at least some chemical disinfectants remaining in the treated water.
수처리시스템은 소독공정을 포함하거나 포함하지 않을 수 있다. 소독공정은 제한됨이 없이 수성 스트림 및/또는 물을 하나 이상의 불소, 불소화물질, 염소, 염소화물질, 브롬, 브롬화물질, 요오드, 요오드화물질, 오존, 오존화물질, 전자기조사, 자외선, 감마선, 전기분해, 이산화염소, 차아염소산염, 열, 초음파, 삼염화이소시아눌산, 비누 /세제, 알코올, 염화브롬 (BrCl), 구리이온 (Cu2 +), 은, 은이온 (Ag+), 과망간산염, 페놀, 및 이들의 조합으로 처리하는 것을 포함한다. 바람직하게The water treatment system may or may not include a disinfection process. Disinfection processes include, but are not limited to, aqueous streams and / or water containing one or more fluorine, fluorinated, chlorine, chlorinated, bromine, brominated, iodine, iodide, ozone, ozonated, electromagnetic radiation, UV, gamma rays, electrolysis , chlorine dioxide, hypochlorite, heat, ultrasound, samyeomhwayi SOCCIA nulsan, soap / detergent, alcohol, chlorinated bromine (BrCl), copper ion (Cu 2 +), silver, silver ions (Ag +), permanganate, phenol, and Treatment with a combination thereof. Preferably
는, 수처리시스템은 단일 소독공정을 가지고, 더욱 바람직하게는 수처리시스템은 둘 이상의 소독공정을 가진다. 소독공정은 전형적으로 적어도 수중 병원성물질을 제거, 살균 및/또는 해독하기 위하여 제공된다. 전형적으로, 병원성물질은 생물학적 오염물질, 특히 목표물질을 포함한 생물학적 오염물질로 구성된다. 일부 실시태양들에서, 소독공정은 목표물질 종을 희토류-함유 조성물, 첨가제, 및/또는 입자 또는 미립자로 제거 및/또는 해독할 수 있는 종으로 전환시킨다.The water treatment system has a single disinfection process, more preferably the water treatment system has two or more disinfection processes. Disinfection processes are typically provided to remove, sterilize and / or detoxify at least waterborne pathogens. Typically, pathogenic substances consist of biological contaminants, particularly biological contaminants, including targets. In some embodiments, the disinfection process converts the target species into a rare earth-containing composition, additives, and / or species that can be removed and / or detoxified into particles or particulates.
수처리시스템은 응집공정을 포함하거나 그렇지 않을 수 있다. 수처리시스템은 하나 이상의 응집공정을 가진다. 전형적으로, 응집공정은 엉김제를 수처리시스템의 물에 첨가하는 것을 포함한다. 전형적인 엉김제는 황산 알루미늄, 고분자전해질, 중합체, 석회 및 염화제2철을 포함한다. 응집제는 수중 부유된 및/또는 분산된 미립자를 응집덩어리로 엉기고, 응집화 미립자 물질은 응고체를 형성한다. 응집공정은 응고체를 액상에서 분리하는 공정을 포함하거나 하지 않을 수 있다. 일부 실시태양들에서, 응집공정은 부분, 모든, 전체 정화공정을 구성한다. 다른 실시태양들에서, 응집공정은 정화공정과 분리되고 구분된다. 전형적으로, 응집공정은 소독공정 전에 진행된다. The water treatment system may or may not include a flocculation process. The water treatment system has one or more flocculation processes. Typically, the flocculation process involves adding flocculants to the water of the water treatment system. Typical tangles include aluminum sulfate, polyelectrolytes, polymers, lime and ferric chloride. The flocculant agglomerates the suspended and / or dispersed particulates in flocculation, and the flocculating particulate material forms a coagulum. The agglomeration process may or may not include the step of separating the coagulant from the liquid phase. In some embodiments, the coagulation process constitutes a partial, all, total purification process. In other embodiments, the flocculation process is separate and distinct from the purification process. Typically, the coagulation process is performed before the disinfection process.
수처리시스템은 폭기를 포함하거나 그렇지 않을 수 있다. 수처리시스템에서, 폭기는 공기 및/또는 산소분자 스트림을 수처리시스템의 수중에 통과시키는 것을 포함한다. 폭기공정은 수처리시스템에서 처리되는 물에 함유된 오염물질 산화를 촉진시키고, 바람직하게는 폭기는 생물학적 오염물질, 예컨대 목표물질 산화를 촉진시킨다. 일부 실시태양들에서, 폭기공정은 목표물질 종을 희토류-함유 조성물, 첨가제, 및/또는 입자 또는 미립자에 의해 제거 및/또는 해독시킬 수 있는 종으로 전환시킨다. 수처리시스템은 하나 이상의 폭기공정을 가진다. 전형적으로, 소독공정은 폭기공정 후에 진행된다.The water treatment system may or may not contain aeration. In water treatment systems, aeration involves passing air and / or oxygen molecule streams into the water of the water treatment system. The aeration process promotes the oxidation of contaminants contained in the water treated in the water treatment system, and preferably the aeration promotes oxidation of biological contaminants, such as targets. In some embodiments, the aeration process converts the target species into a species that can be removed and / or detoxified by the rare earth-containing composition, additives, and / or particles or particulates. The water treatment system has one or more aeration processes. Typically, the disinfection process is followed by an aeration process.
수처리시스템은 수처리시스템에 의해 처리되는 물을 가열 및/또는 냉각하기 위한 하나 이상의 가열기, 냉각기, 및 열교환기를 가지거나 그렇지 않을 수 있다. 가열기는 물 가열에 적합한 임의의 방식일 수 있다. 적합한 가열처리의 비-제한적 예시는 태양열가열시스템, 전자기가열시스템 (예컨대, 유도가열, 마이크로파가열 및 적외선), 투입식 가열기, 및 열전달가열시스템 (예컨대, 연소, 스트림, 고온 오일및 기타, 이때 열적 가열원은 물보다 고온이고 물로 열을 전달하여 승온시킨다)이다. 열교환기는 열에너지를 물로 또는 물로부터 전달할 수 있는 임의의 방식일 수 있다. 열교환기는 물에서 열에너지를 제거하여 물을 냉각 및/또는 온도를 낮춘다. 또한, 열교환기는 열에너지를 물로 전달하여 가열 및/또는 물의 온도를 높인다. 냉각기는 물을 냉각시키기에 적합한 임의의 방식일 수 있다. 적합한 냉각방식의 비-제한적 예시는 냉각공정, 증발식 냉각기, 및 열전단냉각시스템 (예컨대, 칠러 등으로 여기에서 열 (냉각)원은 물보다 낮은 온도이고 물로부터 열을 제거하여 물의 온도를 낮춘다)이다. 임의의 정화, 소독, 응집, 폭기, 여과, 슬러지 처리, 소화, 영양분 조절, 고/액 분리, 및/또는 폴리시 공정은 또한 및/또는 가열공정 또는 냉각공정 중 하나 또는 양자를 전, 후, 동안 포함한다. 열교환기는 전형적으로 적어도 하나의 가열 및 냉각공정을 포함하는 것을 이해할 수 있다. The water treatment system may or may not have one or more heaters, coolers, and heat exchangers for heating and / or cooling the water treated by the water treatment system. The heater may be in any manner suitable for water heating. Non-limiting examples of suitable heat treatments include solar heating systems, electromagnetic heating systems (eg, induction heating, microwave heating and infrared), input heaters, and heat transfer heating systems (eg, combustion, streams, hot oils and others, where thermal The heating source is hotter than water and heats up by transferring heat to the water). The heat exchanger may be in any way capable of transferring thermal energy to or from water. The heat exchanger removes thermal energy from the water to cool the water and / or lower the temperature. In addition, the heat exchanger transfers thermal energy to water to raise the temperature of the heating and / or water. The cooler can be in any manner suitable for cooling the water. Non-limiting examples of suitable cooling methods include cooling processes, evaporative coolers, and thermoshear cooling systems (eg chillers, etc.) where the heat (cooling) source is lower than water and removes heat from the water to lower the temperature of the water. )to be. Any purification, disinfection, flocculation, aeration, filtration, sludge treatment, digestion, nutrient control, solid / liquid separation, and / or polish processes may also and / or before, after, or during one or both of the heating or cooling processes. Include. It will be appreciated that the heat exchanger typically includes at least one heating and cooling process.
수처리시스템은 소화공정을 포함하거나 포함하지 않을 수 있다. 전형적으로, 소화공정은 혐기성 또는 호기성 소화공정 중 하나이다. 일부 구성들에서, 소화공정은 혐기성 또는 호기성 소화공정 이어 다른 혐기성 또는 호기성 소화공정을 포함한다. 예를들면, 이러한 구성의 하나는 호기성 소화공정 이어 혐기성 소화공정이 어어질 수 있다. 통상, 소화공정은 수중 생물학적 분해물질을 분해하는 미생물을 포함한다. 일부 실시태양들에서, 생물학적 분해물질은 목표물질을 포함한다. 또한, 소화공정은 목표물질 종을 희토류-함유 조성물, 첨가제, 및/또는 입자 또는 미립자에 의해 제거 및/또는 해독될 수 있는 종으로 전환시킨다. 생물학적 분해물질에 대한 혐기성 소화는 산소 부재에서 진행되고, 생물학적 분해물질에 대한 호기성 소화는 산소 존재에서 수행된다. 일부 수처리시스템에서 소화공정은 전형적으로 생물학적 단계/분해조 또는 생물학적 처리 단계/분해조로 언급된다. 또한, 일부 시스템에서 소독공정은 소화공정을 포함한다. The water treatment system may or may not include a digestion process. Typically, the digestion process is either anaerobic or aerobic digestion. In some configurations, the digestion process includes an anaerobic or aerobic digestion process followed by another anaerobic or aerobic digestion process. For example, one such configuration may be aerobic digestion followed by anaerobic digestion. Typically, digestion processes involve microorganisms that degrade biological degradants in water. In some embodiments, the biodegradant comprises a target material. The digestion process also converts the target species into a species that can be removed and / or detoxified by the rare earth-containing composition, additives, and / or particles or particulates. Anaerobic digestion for biodegradants proceeds in the absence of oxygen, and aerobic digestion for biodegradants occurs in the presence of oxygen. In some water treatment systems the digestion process is typically referred to as a biological stage / degradation tank or a biological treatment stage / degradation tank. Also, in some systems the disinfection process includes a fire extinguishing process.
수처리시스템 은 영양분 조절공정을 포함하거나 하지 않을 수 있다. 또한, 수처리시스템은 하나 이상의 영양분 조절공정을 포함한다. 영양분 조절공정은 전형적으로 질소 및/또는 인 제어를 포함한다. 또한, 질소 조절은 통상 질화 박테리아를 포함한다. 전형적으로, 인 조절은 생물학적 인 조절로 칭하고, 바람직하게는 조류 영향분으로 사용되는 인을 조절한다. 영양분 조절은 전형적으로, 양양분 외에, 병원균, 및 무기 및 합성 유기조성물을 포함한 산소 요구 물질 조절과 관련된 공정을 포함한다. 영양분 조절공정은 소독공정 전 또는 후에 진행된다. 일부 실시태양들에서, 영양분 조절공정은 목표물질 종을 희토류-함유 조성물, 첨가제, 및/또는 입자 또는 미립자에 의해 제거 및/또는 제거할 수 있는 종으로 전환시킨다.Water treatment systems may or may not include nutrient control processes. The water treatment system also includes one or more nutrient control processes. Nutrient control processes typically include nitrogen and / or phosphorus control. In addition, nitrogen regulation usually includes nitrifying bacteria. Typically, phosphorus regulation is referred to as biological regulation and preferably regulates phosphorus used as algal impact. Nutrient control typically includes processes associated with the control of oxygen requirements, including nutrients, pathogens, and inorganic and synthetic organic compositions. The nutrient control process takes place either before or after disinfection. In some embodiments, the nutrient control process converts the target species into a rare earth-containing composition, additives, and / or species that can be removed and / or removed by particles or particulates.
수처리시스템은 고/액 분리공정을 포함하거나 하지 않을 수 있다. 바람직하게는, 수처리시스템은 하나 이상의 고/액 분리공정을 포함한다. 고/액 분리공정은 액상 예컨대 물에서 고상을 분리하는 임의의 공정을 포함한다. 적합한 고상 액상 분리공정의 비-제한적 예시는 침강 (살수 여과 포함), 여과 (상기와 같음), 진공 및/또는 가압 여과, 사이클론 (액체사이클론 포함), 부상분리, 침전 (중력 침전 포함), 응집 (상기와 같음), 침전 (제한되지는 않지만 침사조 포함), 및 이들의 조합이다. The water treatment system may or may not include a solid / liquid separation process. Preferably, the water treatment system comprises one or more solid / liquid separation processes. Solid / liquid separation processes include any process of separating a solid phase from a liquid phase such as water. Non-limiting examples of suitable solid phase liquid phase separation processes include sedimentation (including water filtration), filtration (as above), vacuum and / or pressure filtration, cyclones (including liquid cyclones), flotation, precipitation (including gravity precipitation), flocculation (As above), precipitation (including but not limited to sedimentation tanks), and combinations thereof.
수처리시스템은 폴리시 공정을 포함하거나 하지 않을 수 있다. 폴리시 공정은 물에서 하나 이상의 미세 미립자 제거, 물의 연화를 위한 이온교환공정, 물의 pH 조절, 또는 이들의 조합을 포함한다. 전형적으로, 폴리시 공정은 소독 단계 이후이다.The water treatment system may or may not include a policy process. The policy process includes removing one or more fine particulates from water, an ion exchange process for softening the water, adjusting the pH of the water, or a combination thereof. Typically, the polishing process is after a disinfection step.
수처리시스템은 전형적으로 하나 이상의 침강, 소독, 응집, 폭기, 여과, 고액분리, 소화, 및 폴리시 공정을 포함하지만, 수처리시스템은 추가적인 처리 설비를 더욱 포함할 수 있다. 추가적인 처리 설비는 제한됨이 없이 보관탱크, 반응기, 정화조, 처리조 또는 유닛, 혼합조 또는 요소, 세척회로, 침전조, 분리조 또는 유닛, 침강탱크 또는 조, 저장소, 펌프, 폭기조, 냉각탑, 열교환기, 밸브, 보일러, 기상 액상 분리기, 노즐, 텐더, 기타 등을 포함한다. 또한 수처리시스템은 단위조는 않지만 파이프, 호스, 채널, 수관, 배수로, 기타 등을 포함한다. 물은 도관(들)에 의해 단위조작 및/또는 추가 처리설비로 및 여기로부터 이송된다. 또한, 각각의 단위조작 및/또는 추가 처리설비는 다른 단위조작 및/또는 추가 처리설비와 도관에 의해 유체 연통된다. Water treatment systems typically include one or more sedimentation, disinfection, flocculation, aeration, filtration, solid-liquid separation, digestion, and polishing processes, but the water treatment system may further comprise additional treatment facilities. Additional treatment facilities include, but are not limited to, storage tanks, reactors, septic tanks, treatment tanks or units, mixing tanks or elements, washing circuits, settling tanks, separation tanks or units, sedimentation tanks or tanks, reservoirs, pumps, aeration tanks, cooling towers, heat exchangers, Valves, boilers, gas phase liquid phase separators, nozzles, tenders, and the like. Water treatment systems also include but are not unitary pipes, hoses, channels, water pipes, drains, etc. Water is conveyed to and from the unit operation and / or further treatment facilities by conduit (s). In addition, each unit operation and / or additional processing facility is in fluid communication with other unit operations and / or additional processing facilities by conduits.
목표물질Target substance
희토류-함유 조성물, 첨가제, 및/또는 입자로 처리되는 수성 매질은 하나 이상의 목표물질을 함유한다. 하나 이상의 목표물질-함유 종은 다양한 형태의 금속 (스칸듐, 이트륨 및 란탄족 제외), 준금속, 및/또는 방사능 동위원소를 포함한다. 일부 수성 매체에서, 목표물질-함유 종은, 제한되지 않고, 수화 금속 (제한되지 않고 알칼리금속, 알칼리토금속, 악티늄족원소, 전이금속, 및 전이후금속을 포함하고 스칸듐, 이트륨 및 란탄족을 제외), 준금속, 및/또는 방사능 동위원소, 수화 금속, 준금속, 또는 방사능 동위원소의 음이온, 양이온, 또는 알짜 무전하 (예를들면, MaOx n+또는 MaOx 0 식 중 0 < a ≤ 4, 0 < x ≤ 4, 및 0 < n ≤ 6) 형태의 옥시종, 양성, 음성, 또는 비전하 금속, 준금속, 또는 방사능 동위원소 탄산염 (예를들면, Mc(CO3)y 식 중 0 < c ≤ 4 및 0 < y ≤ 4), 또는 양성, 음성, 또는 비전하 금속, 준금속, 또는 방사능 동위원소 수산화 종 (특히 금속 또는 준금속 수산화물 (예를들면, M(OH)z 식 중 0 < z ≤ 8)), 양성, 음성, 비전하 금속, 준금속, 또는 방사능 동위원소 옥시수산화물 종 및 이들의 혼합물을 포함한다. 목표물질-함유 종은 고체, 용해성 종, 또는 현탁 형태일 수 있다.The aqueous medium treated with the rare earth-containing composition, additives, and / or particles contains one or more targets. One or more target-containing species include various forms of metals (except scandium, yttrium and lanthanides), metalloids, and / or radioactive isotopes. In some aqueous media, target-containing species include, but are not limited to, hydrated metals (including but not limited to alkali metals, alkaline earth metals, actinium elements, transition metals, and post-transition metals and exclude scandium, yttrium and lanthanides) ), semi-metal, and / or a radioactive isotope, hydrated metal, metalloid, or, for negative ions, positive ions, or a net-free charges (for example, a radioactive isotope, M a O x n + or M a O x 0 wherein 0 Oxy species, positive, negative, or non-charged metals, metalloids, or radioisotope carbonates (eg, Mc (CO 3 )) in the form <a ≦ 4, 0 <x ≦ 4, and 0 <n ≦ 6) y in
일부 실시태양들에서, 희토류-함유 조성물은 음이온성, 양이온성, 옥시, 수산화, 수화, 또는 이들의 조합 종인 목표물질을 제거하고, 여기에서 목표물질 “M”은 원자번호가 5, 13, 22-33, 40-52, 72-84, 및 89-94이다. 예시적 수화 수산화 및 수화 옥시화합물 (음이온, 중성 또는 양이온일 수 있고 이하 기호 “MS”로 나타냄)은, 제한적이지는 않지만, 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), MO(n-2), M(H2O)4(O)2 (n-4), MO2 (n-4), M(H2O)3(O)3 (n-6), MO3 (n-6), M(H2O)2(O)4 (n-8), MO4 (n-8), M(H2O)(O)5 (n-10), MO5 (n-10), MO6 (n-12), 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) 및 M(O)4 (n-8)을 포함한다. 상기 식에서, n은 8 이하의 실수이고 금속 또는 준금속 “M”의 전하 또는 산화상태를 나타낸다 (예를들면 M이 Pb(II)이면 n은 2이고, M이 Pb(IV)이면 n은 4 이다). 일반적으로, M은 양전하를 가지고 “n”은 약 8 이하이다.In some embodiments, the rare earth-containing composition removes a target that is anionic, cationic, oxy, hydroxide, hydrated, or a combination thereof, wherein the target “M” has an atomic number of 5, 13, 22 -33, 40-52, 72-84, and 89-94. Exemplary hydrated hydroxylated and hydrated oxycompounds (which may be anionic, neutral or cationic and are represented by the symbol “MS” below) include, but are not limited to M (H 2 O) 6 n , M (H 2 O) 5 OH ( n-1) , M (OH) (n-1) , M (H 2 O) 4 (OH) 2 (n-2) , M (OH) 2 (n-2) , M (H 2 O) 3 (OH) 3 (n-3) , M (OH) 3 (n-3) , M (H 2 O) 2 (OH) 4 (n-4) , M (OH) 4 (n-4) , M (H 2 O) (OH) 5 (n-5) , M (OH) 5 (n-5) , M (OH) 6 (n-6) , M (H 2 O) 5 O (n-2) , MO (n-2) , M (H 2 O) 4 (O) 2 (n-4) , MO 2 (n-4) , M (H 2 O) 3 (O) 3 (n-6) , MO 3 (n-6) , M (H 2 O) 2 (O) 4 (n-8) , MO 4 (n-8) , M (H 2 O) (O) 5 (n-10) , MO 5 (n-10) , MO 6 (n-12) , M (H 2 O) 5 CO 3 (n-2) , MCO 3 (n-2) , M (H 2 O) 4 (CO 3 ) 2 (n-4) , M (CO 3 ) 2 (n-4) , M (H 2 O) 3 (CO 3 ) 3 (n-6) , M (CO 3 ) 3 (n-6) , M ( H 2 O) 2 (CO 3 ) 4 (n-8) , M (CO 3 ) 4 (n-8) , M (H 2 O) (CO 3 ) 5 (n-10) , M (CO 3 ) 5 (n-10) , M (CO 3 ) 6 (n-12) , M (H 2 O) 4 n , M (H 2 O) 3 OH (n-1) , M (H 2 O) 2 ( OH) 2 (n-2) , M (H 2 O) (OH) 3 (n-3) , M (H 2 O) 3 O (n-2) , M (H 2 O) 2 (O) 2 (n-4) , M (H 2 O) (O) 3 ( n-6) and M (O) 4 (n-8) . Where n is a real number of 8 or less and represents the charge or oxidation state of the metal or metalloid “M” (eg n is 2 if M is Pb (II) and n is 4 if M is Pb (IV) to be). In general, M has a positive charge and “n” is about 8 or less.
금속, 준금속, 및 방사능 동위원소 각각에 대한 풀베이 다이어그램이 도 2-47에 도시된다. 도 2-47은 상이한 열역학적 조건의 수성 용액에 있는 목표물질의 주요 종을 나타낸다. 도 39를 참조하면, 목표물질 납은 다음과 같은 종들을 가진다: Pb(H2O)6 2+, Pb(H2O)4(O)2, Pb(H2O)5CO3, Pb(H2O)4(CO3)2 2-, Pb(H2O)3(OH)3 -, Pb(H2O)4(OH)2, Pb(H2O)2(OH)4 2-, 및 Pb(H2O)(O)3 2-. 납 화합물의 상태 (고체 (s) 또는 수성(aq))가 납 풀베이 다이어그램에 도시된다. 전형적으로, 납은 +2 산화상태의 납을 포함한다. 도 27을 참조하면, 목표물질 안티몬은 다음과 같은 종들을 가진다: Sb(H2O)2(OH)4 1-, Sb(H2O)4(OH)2 1+, Sb(H2O)3(OH)3, Sb(H2O)(OH)5, 및 Sb(OH)6 1-. 전형적으로, 안티몬은 +5 또는 +3 산화상태 중 하나의 안티몬을 포함한다. 도 40을 참조하면, 목표물질 비스무트는 다음 종들을 가진다: Bi(H2O)6 3+, Bi(H2O)5(OH)2+, Bi(H2O)4(OH)2 1+, Bi(H2O)3(OH)3, 및 Bi(H2O)2(OH)4 1-. 전형적으로, 비스무트는 +5 또는 Full bay diagrams for each of the metal, metalloid, and radioisotope are shown in FIGS. 2-47. 2-47 show the main species of target in aqueous solutions of different thermodynamic conditions. Referring to FIG. 39, the target substance lead has the following species: Pb (H 2 O) 6 2+ , Pb (H 2 O) 4 (O) 2 , Pb (H 2 O) 5 CO 3 , Pb (H 2 O) 4 (CO 3) 2 2-, Pb (H 2 O) 3 (OH) 3 -, Pb (H 2 O) 4 (OH) 2, Pb (H 2 O) 2 (OH) 4 2- , and Pb (H 2 O) (O) 3 2- . The state of the lead compound (solid (s) or aqueous (aq)) is shown in the lead full bay diagram. Typically, lead includes lead in the +2 oxidation state. Referring to Figure 27, the target antimony has the following species: Sb (H 2 O) 2 (OH) 4 1- , Sb (H 2 O) 4 (OH) 2 1+ , Sb (H 2 O ) 3 (OH) 3 , Sb (H 2 O) (OH) 5 , and Sb (OH) 6 1- . Typically, antimony includes antimony in either +5 or +3 oxidation state. Referring to FIG. 40, the target bismuth has the following species: Bi (H 2 O) 6 3+ , Bi (H 2 O) 5 (OH) 2+ , Bi (H 2 O) 4 (OH) 2 1 + , Bi (H 2 O) 3 (OH) 3 , and Bi (H 2 O) 2 (OH) 4 1- . Typically, bismuth is +5 or
+3 산화상태 중 하나의 비스무트를 포함한다.Bismuth in one of the +3 oxidation states.
목표물질 제거를 위한 많은 잠재적 메커니즘이 존재한다. 정확한 메카니즘은 희토류-함유 조성물, 첨가제, 및/또는 입자 또는 미립자의 특정 형태 및/또는 특성, 목표물질의 특정 형태 및/또는 특성, 매질 (104)의 pH, 매질 (104)의 Eh, 매질 (104) 온도, 매질 (104) 내부 요소, 및 당업자에게 알려진 다른 인자들을 포함한 많은 변수들에 따라 달라진다.There are many potential mechanisms for target removal. The exact mechanism may include the rare earth-containing compositions, additives, and / or specific forms and / or properties of the particles or particulates, the specific forms and / or properties of the target material, the pH of the medium 104, the Eh of the medium 104, the medium ( 104) many variables including temperature, medium 104 internal factors, and other factors known to those skilled in the art.
임의의 이론에 구속되지 않고, 음이온 형태의 목표물질은 희토류-함유 조성물과 하나 이상의 흡수, 침전, 착화, 이온결합, (임의의 하나 이상의 혼성 또는 비-혼성 s, p, d 또는 f 궤도함수와의) 내부-원자가 쉘 착화, 공유결합 또는 이들의 조합이 이루어진다. 음이온 형태는 알짜 음전하를 가지는 목표물질의 옥시음이온, 수산화, 수화 또는 이들의 조합을 포함한다. 임의의 이론에 구속되지 않고, 목표물질은 선택적으로 희토류-함유 조성물 미립자의 면 또는 모서리와 상호작용한다. 구속되기 원하지 않는 다른 이론은, 음이온성 목표물질은 희토류와 실질적으로 불용성 생성물을 형성한다. 희토류는 음이온성 목표물질을 강하게 흡수, 결합, 화학적 반응 또는 기타 등을 하는 실질적으로 수용성 희토류-함유 염 형태 또는 실질적으로 수불용성 물질 형태이다. Without wishing to be bound by any theory, the target material in anionic form may be combined with the rare earth-containing composition with one or more absorption, precipitation, complexing, ionic bonds (any one or more hybrid or non-hybrid s, p, d or f orbitals Internal-atomic shell complexes, covalent bonds, or a combination thereof. Anionic forms include oxyanions, hydroxides, hydrates, or combinations thereof of a target substance with a net negative charge. Without wishing to be bound by any theory, the target material optionally interacts with the face or edge of the rare earth-containing composition microparticles. Another theory not wishing to be constrained is that the anionic target forms substantially insoluble products with rare earths. Rare earths are in the form of substantially water-soluble rare earth-containing salts or substantially water-insoluble substances which strongly absorb, bind, chemically react, or otherwise absorb anionic targets.
임의의 이론에 구속되지 않고, 양이온 형태의 목표물질을 제거하기 위한 많은 메커니즘이 존재한다. 양이온은 알짜 양전하를 가지는 목표물질의 착화, 수산화, 수화 또는 이들의 조합을 포함한다. 임의의 이론에 구속되지 않고, 양이온 형태의 목표물질은 희토류-함유 조성물과 하나 이상의 흡수, 침전, 착화, 이온결합, (임의의 하나 이상의 혼성 또는 비-혼성 s, p, d 또는 f 궤도함수와의) 내부-원자가셀 착화, 공유결합 또는 이들의 조합이 이루어진다. 임의의 이론에 구속되지 않고, 목표물질은 선택적으로 희토류-함유 조성물 미립자의 면 또는 모서리와 상호작용한다. 구속되기 원하지 않는 다른 이론은, 양이온성 목표물질은 희토류 양이온과 실질적으로 불용성 및/또는 안정 생성물을 형성한다. Without wishing to be bound by any theory, there are many mechanisms for removing target materials in cation form. Cations include complexing, hydroxylation, hydration, or a combination of targets with net positive charges. Without wishing to be bound by any theory, the target material in cationic form may be selected from the rare earth-containing compositions with one or more absorption, precipitation, complexation, ionic bonds (any one or more hybrid or non-hybrid s, p, d or f orbitals Of) inner-atomic cell complexes, covalent bonds, or a combination thereof. Without wishing to be bound by any theory, the target material optionally interacts with the face or edge of the rare earth-containing composition microparticles. Another theory not wishing to be bound is that cationic targets form substantially insoluble and / or stable products with rare earth cations.
임의의 이론에 구속되지 않고, 목표물질을 함유하는 음이온성, 양이온성, 또는 비전하 종 제거를 위한 기타 잠재적 메카니즘은 목표물질과 화합, 착화, 기타 부착된 종, 예컨대 수화된 물, 수산화 라디칼, 수산화 이온, 또는 탄산염 종은, 희토류 또는 희토류-함유 조성물에 부착, 흡수 및/또는 화학적 결합하는 화학적 실체로 기능하는 것이다. 이론 및/또는 설명에 구속되지 않고, 가능한 양이온 금속 또는 준금속 흡착 과정은 화학식 (2)로 도시된 것을 포함한다:Without wishing to be bound by any theory, other potential mechanisms for the removal of anionic, cationic, or non-charged species containing the target may include compounds, complexes, other attached species such as hydrated water, hydroxide radicals, Hydroxide ions, or carbonate species, function as chemical entities that attach, absorb, and / or chemically bond to the rare earth or rare earth-containing composition. Without being bound by theory and / or explanation, possible cationic metal or metalloid adsorption processes include those shown by Formula (2):
희토류는 화학식 (3)에 도시된 바와 같이 양이온 목표물질과 강하게 흡수, 결합, 화학적 반응 또는 달리 부착되는 실질적으로 수용성 희토류-함유 염의 형태 또는 실질적으로 수불용성 물질 형태일 수 있다.Rare earths may be in the form of substantially water-soluble rare earth-containing salts or substantially water insoluble materials that are strongly absorbed, bound, chemically reacted or otherwise attached to the cationic target, as shown in formula (3).
식 중 M의 원자번호는 통상 5, 13, 22-33, 40-52, 72-84, 및 89-94 중 하나, 더욱 일반적으로는 5, 13, 22 내지 33, 40 내지 52, 56, 72, 80-84, 88, 내지 90-94의 하나이다. 세리아 산화물에 대한 수화수 개수는 “4”로 표기되지만, 분야에 따라 수화수는 다소 달라질 수 있다는 것을 이해할 수 있다.Wherein the atomic number of M is usually one of 5, 13, 22-33, 40-52, 72-84, and 89-94, more generally 5, 13, 22-33, 40-52, 56, 72 , 80-84, 88, to 90-94. Although the number of hydrated water for ceria oxide is indicated as "4", it can be understood that the number of hydrated water may vary according to the field.
이론 및 추가 예시에 국한되지 않고, 가능한 양이온 납 흡착 과정은 화학식 (4)로 도시된 바를 포함한다:Without being limited to theory and further examples, possible cationic lead adsorption processes include those shown by Formula (4):
희토류 양이온은 화학식 (5)에 도시된 바와 같이 양이온 목표물질과 강하게 흡수, 결합, 화학적 반응 또는 달리 부착되는 실질적으로 수용성 희토류-함유 염의 형태 또는 실질적으로 수불용성 물질 형태일 수 있다.The rare earth cations may be in the form of substantially water-soluble rare earth-containing salts or substantially water-insoluble materials that are strongly absorbed, bound, chemically reacted or otherwise attached to the cationic target, as shown in formula (5).
임의의 이론에 구속되지 않고, 다른 가능한 메카니즘은 희토류-함유 첨가제, 예컨대 세륨 (IV) 산화물이, 목표물질 및/또는 목표물질-함유 종을 산화시키는 것이다. 희토류-함유 산화제 및 목표물질-함유 종의 접촉은 다음의 하나 또는 양자일 수 있다: a) 목표물질-함유 종과의 화학적 상호작용 및 b) 환원된 희토류 및/또는 희토류-함유 산화제 및 산화된 목표물질 및/또는 목표물질-함유 종 형성. 예시로써, +3 산화상태의 세륨을 가지는 제1 세륨-함유 조성물을 산화제 (하기 나열)과 접촉하여 +4 산화상태의 세륨을 가지는 제2 세륨-함유 조성물 (또는 세륨 (IV) 산화제)을 형성함으로써 세륨 (IV) 산화제가 형성된다. 통상, 제2 세륨-함유 조성물종을 산화시키고 제1 (환원된) 세륨 (III)-함유 조성물을 형성한다. Without wishing to be bound by any theory, another possible mechanism is that rare earth-containing additives, such as cerium (IV) oxide, oxidize the target and / or target-containing species. The contact of the rare earth-containing oxidant and the target-containing species may be one or both of: a) chemical interaction with the target-containing species and b) reduced rare earth and / or rare earth-containing oxidants and oxidized Target and / or target-containing species formation. By way of example, a first cerium-containing composition having cerium in a +3 oxidation state is contacted with an oxidant (listed below) to form a second cerium-containing composition (or cerium (IV) oxidant) having cerium in a +4 oxidation state. The cerium (IV) oxidant is thereby formed. Typically, the second cerium-containing composition species is oxidized to form a first (reduced) cerium (III) -containing composition.
정확한 메커니즘과 무관하게, 희토류-함유 첨가제 및 목표물질-함유 종의 접촉으로 희토류- 및 목표물질-함유 생성물을 형성한다. 희토류- 및 목표물질-함유 생성물은 수용성 물질 또는 물 또는 물에서 분리된 고상에 함유되는 고체 물질 형태일 수 있다. 고체 희토류- 및 목표물질-함유 생성물은 침전물, 수중 부유 고체 입자, 응집 고체 입자, 및 이들의 조합물일 수 있다. Regardless of the exact mechanism, the contact of the rare earth-containing additive and the target-containing species forms a rare earth- and target-containing product. The rare earth- and target-containing product may be in the form of a water-soluble substance or a solid substance contained in water or a solid phase separated from the water. Solid rare earth- and target-containing products may be precipitates, suspended solid particles in water, aggregated solid particles, and combinations thereof.
도 2-47의 선행 풀베이 다이어그램에 도시된 바와 같이, 용액 중 금속 또는 준금속 주요 종은 pH 및 Eh에 의존한다. 값들은 통상 물이 전기화학적으로 안정하고 목표물질이 용해성 (고체가 아님) 종이 되도록 선택된다. 예를들면 납의 양이온 형태는, 전형적으로, 반드시는 아니지만, 주요 종으로써, 약 pH 7 미만 및 약 +1 V 미만의 Eh를 가지는 수성 매체에서 존재한다. 하기되는 바와 같이, 희토류-함유 조성물, 첨가제, 및/또는 입자 또는 미립자로 처리하여, 용액 중 존재하는 금속 또는 준금속 형태, 및 따라서 수성 매질로부터 금속 또는 준금속 형태를 침전, 흡착 또는 달리 제거하는 효율 및/또는 수성 매질 해독 효율은 매질의 pH 및 Eh 중 하나 또는 양자를 조절함으로써 실질적으로 증가할 수 있다. 목표물질을 침전, 흡수 또는 제거하는 효율이 다양한 pH 및 Eh 값들에 대하여 예시되지만, pH 및 Eh 중 하나 또는 양자를 조절하는 개념은 금속 및/또는 준금속-함유 목표물질이 아닌 간섭자를 포함한 성분에 대하여도 효과적으로 수성용액에서 제거 및/또는 해독하기 위하여 적용될 수 있다는 것을 이해하여야 한다.As shown in the preceding pullbay diagrams of FIGS. 2-47, the metal or metalloid major species in solution depends on pH and Eh. The values are usually chosen such that the water is electrochemically stable and the target is a soluble (not solid) species. For example, the cationic form of lead is typically present in an aqueous medium having, but not necessarily, an Eh of less than about
일부 실시태양들에 의하면, 목표물질은 선택된 pH 값을 가지는 수성 매체에서 제거된다. 통상, 수성 매체의 선택된 pH 값은 약 pH 0 내지 약 pH 14, 더욱 일반적으로는 수성 매체의 pH는 약 pH 1 내지 약 pH 13, 더더욱 일반적으로는 수성 매체의 pH는 약 pH 2 내지 약 pH 12, 더더욱 일반적으로는 수성 매체의 pH는 약 pH 3 내지 약 pH 11, 더더욱 일반적으로는 수성 매체의 pH는 약 pH 4 내지 약 pH 10, 더더욱 일반적으로는 수성 매체의 pH는 약 pH 5 내지 약 pH 9, 또는 더더욱 일반적으로는 수성 매체의 pH는 약 pH 6 내지 약 pH 8일 수 있다. In some embodiments, the target material is removed from an aqueous medium having a selected pH value. Typically, the selected pH value of the aqueous medium is about
일 실시태양에서, 수성 매체는 전형적으로 선택된 pH 값으로 약 pH 6 내지 약 pH 9를 가지고, 더욱 전형적으로 수성 매체는 약 pH 6.5 내지 약 pH 8.5를 가진다.In one embodiment, the aqueous medium typically has about
통상 다른 실시태양들에서, 수성 매체는 실질적으로 산성이고 선택된 pH은 약 pH 0, 더욱 일반적으로는 선택된 pH는 약 pH 1, 더더욱 일반적으로는 선택된 pH는약 pH 2, 더더욱 일반적으로는 선택된 pH는 약 pH 3, 또는 더더욱 일반적으로는 선택된 pH는 약 pH 4이다. 더더욱 일반적으로는 다른 실시태양들에서, 수성 매체는 실질적으로 중성이고 선택된 pH는 약 pH 5, 더욱 일반적으로는 선택된 pH는 약 pH 6, 더더욱 일반적으로는 선택된 pH는 약 pH 7, 더더욱 일반적으로는 선택된 pH는 약 pH 8, 또는 더더욱 일반적으로는 선택된 pH는 약 pH 9이다. 통상 다른 실시태양들에서, 수성 매체는 실질적으로 염기성이고 선택된 pH는 약 pH 10, 더욱 일반적으로는 선택된 pH는 약 pH 11, 더더욱 일반적으로는 선택된 pH는 약 pH 12, 더더욱 일반적으로는 선택된 pH는 약 pH 13, 또는 더더욱 일반적으로는 선택된 pH는 약 pH 14이다.Typically in other embodiments, the aqueous medium is substantially acidic and the selected pH is about
일부 실시태양들에 의하면, 목표물질은 표준화 기준전극, 예컨대 표준수소전극 (SHE)에 대하여 선택된 Eh 값을 가지는 수성 매체에서 제거된다. 통상, 수성 매질의 선택된 Eh는 적어도 약 -0.5 V, 더욱 일반적으로는 적어도 약 -0.4 V, 더욱 일반적으로는 적어도 약 -0.3 V, 더욱 일반적으로는 적어도 약 -0.2 V, 더욱 일반적으로는 적어도 약 -0.1 V, 더욱 일반적으로는 적어도 약 0 V, 더욱 일반적으로는 적어도 약 0.1 V, 더욱 일반적으로는 적어도 약 0.2 V, 더욱 일반적으로는 적어도 약 0.3 V, 및 더욱 일반적으로는 적어도 약 0.4 V, 및 더욱 일반적으로는 적어도 약 0.5 V이다. 통상, 수성 매질의 선택된 Eh는 물이 전기화학적으로 안정하지 않은 수준 이하이고, 더욱 일반적으로는 최대한 약 1.7 V, 더욱 일반적으로는 최대한 약 In some embodiments, the target material is removed from an aqueous medium having an Eh value selected for a standardized reference electrode, such as a standard hydrogen electrode (SHE). Typically, the selected Eh of the aqueous medium is at least about -0.5 V, more generally at least about -0.4 V, more generally at least about -0.3 V, more generally at least about -0.2 V, more generally at least about -0.1 V, more generally at least about 0 V, more generally at least about 0.1 V, more generally at least about 0.2 V, more generally at least about 0.3 V, and more generally at least about 0.4 V, And more generally at least about 0.5 V. Typically, the selected Eh of the aqueous medium is below the level at which the water is not electrochemically stable, more generally at most about 1.7 V, more generally at most about
1.6 V, 더욱 일반적으로는 최대한 약 1.5 V, 더욱 일반적으로는 최대한 약 1.4 V, 더욱 일반적으로는 최대한 약 1.3 V, 더욱 일반적으로는 최대한 약 1.2 V, 더욱 일반적으로는 최대한 약 1.1 V, 더욱 일반적으로는 최대한 약 1.0 V, 더욱 일반적으로는 최대한 약 0.9 V, 더욱 일반적으로는 최대한 약 0.8 V, 및 더욱 일반적으로는 최대한 약 0.7 V이다. 1.6 V, more typically about 1.5 V maximum, more typically about 1.4 V maximum, more typically about 1.3 V maximum, more typically about 1.2 V maximum, more typically about 1.1 V maximum, more general At most about 1.0 V, more generally at most about 0.9 V, more generally at most about 0.8 V, and more generally at most about 0.7 V.
불용성 희토류- 및 목표물질-함유 생성물의 희토류 대 목표물질 비율 역시 용액 pH 및/또는 Eh 값에 따라 변할 수 있다. 즉, 목표물질에 대한 희토류 비율이 1 이하인 희토류는 목표물질에 대한 희토류 비율이 1 또는 이상인 희토류 보다 더 큰 목표물질 몰 제거 성능을 가진다. 일부 실시태양들에서, pH 값이 클수록 목표물질에 대한 희토류 비율이 커진다. 다른 실시태양들에서, pH 값이 클수록 목표물질에 대한 희토류 비율은 작아진다. 또 다른 실시태양에서, 목표물질에 대한 희토류 비율은 실질적으로 pH 값들 범위에서 불변이다. 일부 실시태양들에서, 목표물질에 대한 희토류 비율은 최대한 약 0.1이고, 목표물질에 대한 희토류 비율은 최대한 약 0.2, 목표물질에 대한 희토류 비율은 최대한 약 0.3이고, 목표물질에 대한 희토류 비율은 최대한 약 0.4, 목표물질에 대한 희토류 비율은 최대한 약 0.5이고, 목표물질에 대한 희토류 비율은 최대한 약 0.6이고, 목표물질에 대한 희토류 비율은 최대한약 0.7이고, 목표물질에 대한 희토류 비율은 최대한 약 0.8이고, 목표물질에 대한 희토류 비율은 최대한 약 0.9이고, 목표물질에 대한 희토류 비율은 최대한 약 1.0이고, 목표물질에 대한 희토류 비율은 최대한 약 1.1이고, 목표물질에 대한 희토류 비율은 최대한 약 1.2이고, 목표물질에 대한 희토류 비율은 최대한 약 1.3이고, 목표물질에 대한 희토류 비율은 최대한 약 1.4이고, 목표물질에 대한 희토류 비율은 최대한 약 1.5이고, 목표물질에 대한 희토류 비율은 최대한 약 1.6이고, 목표물질에 대한 희토류 비율은 최대한 약 1.7이고, 목표물질에 대한 희토류 비율은 최대한약 1.8이고, 목표물질에 대한 희토류 비율은 최대한 약 1.9이고, 목표물질에 대한 희토류 비율은 최대한 약 1.9이고, 또는 목표물질에 대한 희토류 비율은 약 2.0 이상이고 이때 pH 값은 최대한 약 pH -2, pH 값은 약 pH -1 이상, pH 값은 약 pH 0 이상, pH 값은 약 pH 1 이상, pH 값은 약 pH 2 이상, pH 값은 약 pH 3 이상, pH 값은 약 pH 4 이상, pH 값은 약 pH 5 이상, pH 값은 약 pH 6 이상, pH 값은 약 pH 7 이상, pH 값은 약 pH 8 이상, pH 값은 약 pH 9 이상, pH 값은 약 pH 10 이상, pH 값은 약 pH 11 이상, pH 값은 약 pH 12 이상, pH 값은 약 pH 13 이상, 또는 pH 값은 약 pH 14 이상이다.The rare earth to target ratios of insoluble rare earth- and target-containing products may also vary with solution pH and / or Eh values. That is, rare earths having a rare earth ratio of 1 or less with respect to the target material have a greater molar removal performance of target material than rare earths having a rare earth ratio of 1 or more with respect to the target material. In some embodiments, the higher the pH value, the higher the rare earth ratio for the target material. In other embodiments, the higher the pH value, the lower the rare earth ratio for the target material. In another embodiment, the rare earth ratio for the target material is substantially constant over the range of pH values. In some embodiments, the rare earth ratio to target material is at most about 0.1, the rare earth ratio to target material is at most about 0.2, the rare earth ratio to target material is at most about 0.3, and the rare earth ratio to target material is at most about 0.4, the rare earth ratio for the target substance is about 0.5, the rare earth ratio for the target substance is about 0.6, the rare earth ratio for the target substance is about 0.7, the rare earth ratio for the target substance is about 0.8, The rare earth ratio for the target substance is at most about 0.9, the rare earth ratio for the target substance is at most about 1.0, the rare earth ratio for the target substance is at most about 1.1, the rare earth ratio for the target substance is at most about 1.2, and the target substance. The rare earth ratio for is about 1.3, and the rare earth ratio for the target is about 1.4, and the rare earth for the target is The ratio is about 1.5 at maximum, the rare earth ratio to the target substance is at most about 1.6, the rare earth ratio to the target substance is at most about 1.7, the rare earth ratio to the target substance is at most about 1.8, and the rare earth ratio to the target substance is At most about 1.9, the rare earth ratio to the target substance is at most about 1.9, or the rare earth ratio to the target substance is at least about 2.0, wherein the pH value is at most about pH -2, the pH value is at least about pH -1, the pH value Is about pH 0 or more, pH value is about pH 1 or more, pH value is about pH 2 or more, pH value is about pH 3 or more, pH value is about pH 4 or more, pH value is about pH 5 or more, pH value is about pH 6 or more, pH value about pH 7 or more, pH value about pH 8 or more, pH value about pH 9 or more, pH value about pH 10 or more, pH value about pH 11 or more, pH value about pH 12 In the above, the pH value is about pH 13 or more, or the pH value is about pH 14 or more.
일부 실시태양들에서, 목표물질에 대한 희토류 비율은 최대한 약 0.1, 목표물질에 대한 희토류 비율은 최대한 약 0.2, 목표물질에 대한 희토류 비율은 최대한 약 0.3, 목표물질에 대한 희토류 비율은 최대한 약 0.4, 목표물질에 대한 희토류 비율은 최대한 약 0.5, 목표물질에 대한 희토류 비율은 최대한 약 0.6, 목표물질에 대한 희토류 비율은 최대한 약 0.7, 목표물질에 대한 희토류 비율은 최대한 약 0.8, 목표물질에 대한 희토류 비율은 최대한 약 0.9, 목표물질에 대한 희토류 비율은 최대한 약 1.0, 목표물질에 대한 희토류 비율은 최대한 약 1.1, 목표물질에 대한 희토류 비율은 최대한 약 1.2, 목표물질에 대한 희토류 비율은 최대한 약 1.3, 목표물질에 대한 희토류 비율은 최대한 약 1.4, 목표물질에 대한 희토류 비율은 최대한 약 1.5, 목표물질에 대한 희토류 비율은 최대한 약 1.6, 목표물질에 대한 희토류 비율은 최대한 약 1.7, 목표물질에 대한 희토류 비율은 최대한 약 1.8, 목표물질에 대한 희토류 비율은 최대한 약 1.9, 목표물질에 대한 희토류 비율은 최대한 약 1.9, 또는 목표물질에 대한 희토류 비율은 약 2.0 이상이고, 이때 물 pH 값은 최대한 약 pH -2, 물 pH 값은 약 pH -1 이상, 물 pH 값은 약 pH 0 이상, 물 pH 값은약 pH 1 이상, 물 pH 값은 약 pH 2 이상, 물 pH 값은 약 pH 3 이상, 물 pH 값은 약 pH 4 이상, 물 pH 값은 약 pH 5 이상, 물 pH 값은 약 pH 6 이상, 물 pH 값은 약 pH 7 이상, 물 pH 값은 약 pH 8 이상, 물 pH 값은 약 pH 9 이상, 물 pH 값은 약 pH 10 이상, 물 pH 값은 약 pH 11 이상, 물 pH 값은 약 pH 12 이상, 물 pH 값은 약 pH 거 성능은 대략 0.1 mg 목표물질/g REO (예를들면 CeO2) 미만이다. 이들은 2보다 훨In some embodiments, the rare earth ratio to the target substance is at most about 0.1, the rare earth ratio to the target substance is at most about 0.2, the rare earth ratio to the target substance is at most about 0.3, and the rare earth ratio to the target substance is at most about 0.4, Rare earth ratio for the target substance is about 0.5, Rare earth ratio for the target substance is about 0.6, Rare earth ratio for the target substance is about 0.7, Rare earth ratio for the target substance is about 0.8, Rare earth ratio for the target substance Is about 0.9, the rare earth ratio for the target substance is about 1.0, the rare earth ratio for the target substance is about 1.1, the rare earth ratio for the target substance is about 1.2, and the rare earth ratio for the target substance is about 1.3, the target Rare earth ratio to substance is about 1.4, Rare earth ratio to target substance is about 1.5, Rare earth ratio to target substance Approx. 1.6 at maximum, rare earth ratio to target material at most 1.7, rare earth ratio to target material at most about 1.8, rare earth ratio to target material at most about 1.9, rare earth ratio to target material at most about 1.9, or target The rare earth ratio to the substance is at least about 2.0, wherein the water pH value is at most about pH -2, the water pH value is at least about pH -1, the water pH value is at least about
씬큰 희토류: 목표 물질 비율을 가진다. 예를들면, 0.1 mg은 0.0001 g이고, 따라서1 g CeO2/0.0001 g 목표물질 = 10,000. 이러한 실시태양들에서, 목표물질에 대한 희토류 비율은 통상 최대한 약 50,000, 목표물질에 대한 희토류 비율은 더욱 일반적으로는 최대한 약 47,500, 목표물질에 대한 희토류 비율은 더욱 일반적으로는 최대한약 45,000, 목표물질에 대한 희토류 비율은 더욱 일반적으로는 최대한 약 42,500, 목표물질에 대한 희토류 비율은 더욱 일반적으로는 최대한 약 40,000, 목표물질에 대한 희토류 비율은 최대한 약 37,500, 목표물질에 대한 희토류 비율은 더욱 일반적으로는 최대한 약 35,000, 목표물질에 대한 희토류 비율은 더욱 일반적으로는 최대한 약 35,000, 목표물질에 대한 희토류 비율은 더욱 일반적으로는 최대한약 32,500, 목표물질에 대한 희토류 비율은 더욱 일반적으로는 최대한 약 30,000, 목표물질에 대한 희토류 비율은 더욱 일반적으로는 최대한 약 37,500, 목표물질에 대한 희토류 비율은 더욱 일반적으로는 최대한 약 35,000, 목표물질에 대한 희토류 비율은 더욱 일반적으로는 최대한 약 32,500, 목표물질에 대한 희토류 비율은 더욱 일반적으로는 최대한 약 30,000, 목표물질에 대한 희토류 비율은 더욱 일반적으로는 최대한 약 27,500, 목표물질에 대한 희토류 비율은 더욱 일반적으로는 최대한 약 25,000, 목표물질에 대한 희토류 비율은 더욱 일반적으로는 최대한 약 22,500, 또는 목표물질에 대한 희토류 비율은 더욱 일반적으로는 최대한 약 20,000이고, 이때 물 pH 값은 최대한 약 pH -2, 물 pH 값은 약 pH -1 이상, 물 pH 값은 약 pH 0 이상, 물 pH 값은 약 pH 1 이상, 물 pH 값은 약 pH 2 이상, 물 pH 값은약 pH 3 이상, 물 pH 값은 약 pH 4 이상, 물 pH 값은 약 pH 5 이상, 물 pH 값은 약 pH 6 이상, 물 pH 값은 약 pH 7 이상, 물 pH 값은 약 pH 8 이상, 물 pH 값은 약 pH 9 이상, 물 pH 값은 약 pH 10 이상, 물 pH 값은 약 pH 11 이상, 물 pH 값은 약 pH 12 이상, 물 pH 값은 약 pH 13 이상, 또는 물 pH 값은 약 pH 14 이상이다.Thin Rare Earth: Has a target mass ratio. For example, 0.1 mg is 0.0001 g, thus 1 g CeO 2 /0.0001 g target = 10,000. In these embodiments, the rare earth ratio to target material is typically at most about 50,000, the rare earth ratio to target material is more generally at most about 47,500, and the rare earth ratio to target material is more generally at most about 45,000, on target material. The rare earth ratio for the target is more generally about 42,500, the rare earth ratio for the target substance is more generally about 40,000, the rare earth ratio for the target substance is about 37,500 and the rare earth ratio for the target substance is more generally Up to about 35,000, rare earth to target material more generally up to about 35,000, rare earth to target material more typically up to about 32,500, rare earth to target material more typically up to about 30,000, target Rare earth to material ratios are more generally about 37,500, target substances The rare earth ratio for the target material is more generally about 35,000, the rare earth ratio for the target substance is more generally about 32,500, the rare earth ratio for the target substance is more generally about 30,000, and the rare earth ratio for the target substance is more Generally about 27,500 maximum, rare earth ratio to target material more generally about 25,000, rare earth ratio to target material more generally about 22,500, or rare earth ratio to target material more generally maximum About 20,000, wherein the water pH value is at most about pH -2, the water pH value is at least about pH -1, the water pH value is at least about pH 0, the water pH value is at least about pH 1, and the water pH value is about pH 2 Water pH value is about pH 3 or more, water pH value is about pH 4 or more, water pH value is about pH 5 or more, water pH value is about pH 6 or more, water pH value is about pH 7 or more, water pH value Is about pH 8 or more, water pH value About pH 9 or more, water pH value about pH 10 or more, water pH value about pH 11 or more, water pH value about pH 12 or more, water pH value about pH 13 or more, or water pH value about pH 14 or more to be.
목표물질 및 목표물질-함유 종의 농도는 많은 인자들에 따라 변한다. 하나 또는 양자의 농도는, 예를들면, 통상 적어도 약 5 ppm, 더욱 일반적으로는 적어도 약 50 ppm, 더욱 일반적으로는 적어도 약 100 ppm, 더욱 일반적으로는 적어도 약 500 ppm, 더욱 일반적으로는 적어도 약 1,000 ppm, 더욱 일반적으로는 적어도 약 5,000 ppm, 더욱 일반적으로는 적어도 약 10,000 ppm, 더욱 일반적으로는 적어도 약 100,000 ppm이다. The concentrations of target substance and target-containing species vary with many factors. One or both concentrations are, for example, usually at least about 5 ppm, more generally at least about 50 ppm, more generally at least about 100 ppm, more generally at least about 500 ppm, more generally at least about 1,000 ppm, more generally at least about 5,000 ppm, more generally at least about 10,000 ppm, more generally at least about 100,000 ppm.
매질 사전-처리Medium pre-treatment
단계 108에서, 매질 (104)은 선택적으로 사전-처리되어 목표물질의 선택된 주요 종을 생성한다. 선택된 주요 종은 매질 (104) 중 주요 종과 비교하여 희토류함유 조성물, 첨가제, 및/또는 입자에 의해 일반적으로 더욱 효과적으로 제거된다. 예를들면, 목표물질을 더욱 효율적으로 제거 및/또는 해독하기 위하여 하나 이상의 Eh 및 pH 값을 변경시킨다. 예를들면 Eh가 약 -0.3보다 낮을 때 (더욱 음성) 납의 종은 하나 이상의 Pb(H2O)6 2+, Pb(H2O)5CO3, Pb(H2O)4(CO3)2 2+, Pb(H2O)5(OH)2, 또는 Pb(H2O)2(OH)4 2-로 된다. 이해되는 바와 같이, pH는 수소이온의 활성도 측정값이고 Eh는 전기화학적 (산화/환원) 전위 측정값이다.In
적용되는 유형의 사전-처리는 분야에 따라 달라진다.The type of pre-treatment applied depends on the field.
일 양태에서, 산, 산 동등물, 염기, 또는 염기 동등물을 첨가하여 pH를 원하는 pH 값으로 조정할 수 있다. 예시적 산 또는 산 동등물은 단일 양성자산 및 다양성자산, 예컨대 무기산, 술폰산, 카르복실산, 비닐족 카르복실산, 핵산, 및 이들의 혼합물을 포함한다. 예시적 염기 및 염기 동등물은 강염기 (예컨대 수산화칼륨, 수산화바륨, 수산화세슘, 수산화나트륨, 수산화스트론튬, 수산화칼슘, 수산화마그네슘, 수산화리튬, 및 수산화루비듐), 초염기, 탄산염, 암모니아, 수산화물, 금속산화물 (특히 알콕시드), 및 약산의 짝음이온을 포함한다.In one aspect, the pH can be adjusted to the desired pH value by addition of an acid, acid equivalent, base, or base equivalent. Exemplary acids or acid equivalents include single protic and diversity assets such as inorganic acids, sulfonic acids, carboxylic acids, vinyl carboxylic acids, nucleic acids, and mixtures thereof. Exemplary bases and base equivalents are strong bases (such as potassium hydroxide, barium hydroxide, cesium hydroxide, sodium hydroxide, strontium hydroxide, calcium hydroxide, magnesium hydroxide, lithium hydroxide, and rubidium hydroxide), superbases, carbonates, ammonia, hydroxides, metal oxides (Particularly alkoxides), and counterions of weak acids.
일 양태에서, 산화 및 환원 반응으로 Eh 값을 조절할 수 있다. Eh는 매질 (104)의 산화 또는 환원 전위 측정치이다. 산화 또는 환원전위는 통상 기전력 또는 EMF로 칭한다. EMF는 전형적으로 표준화 기준전극에 대하여 측정된다. 표준화 기준전극의 비-제한적 예시는 몇 가지만 예시하면 수소 전극 (통상 SHE로 칭함), 황산구리전극, 및 은/염화은이다. In one aspect, the Eh value can be adjusted by oxidation and reduction reactions. Eh is an oxidation or reduction potential measurement of the medium 104. The oxidation or reduction potential is commonly referred to as electromotive force or EMF. EMF is typically measured on standardized reference electrodes. Non-limiting examples of standardized reference electrodes are, to name a few, hydrogen electrodes (commonly referred to as SHE), copper sulfate electrodes, and silver / silver chloride.
일 변형예에서, 목표물질 또는 목표물질-함유 종은 산화제와 접촉되어 목표물질 또는 목표물질-함유 종이 산화된다. 산화제는 화학적 산화제, 산화공정, 또는 양자의 조합을 포함한다.In one variation, the target or target-containing species is contacted with an oxidant to oxidize the target or target-containing species. Oxidizers include chemical oxidants, oxidation processes, or a combination of both.
화학적 산화제는 원소 또는 화합물 형태의 화학 조성물을 포함한다. 화학적 산화제는 목표물질 또는 목표물질-함유 종으로부터 전자를 수용한다. 전자를 수용하면, 산화제는 환원되어 산화제의 환원 형태를 형성한다. 바람직한 화학적 산화제의 비-제한적 예시는 염소, 클로로아민, 이산화염소, 차아염소산염, 트리할로메탄, 할로아세트산, 오존, 과산화수소, 과산소 화합물, 차아브롬산, 브로모아민, 차아브롬산염, 차아염소산, 이소시안우레이트, 트리클로로-s-트리아진트리온, 히단토인, 브로모클로로 -디메틸단토인, 1-브로모-3-클로로 -5,5- 디메틸단토인, 1,3-디클로로-5,5- 디메틸단토인, 이산화황, 중황산염, 및 이들의 조합이다. 또한 일부 구성들에서 하나 이상의 다음 화학 조성물은 목표물질 또는 목표물질-함유 종을 산화시킨다고 판단된다: 브롬, BrCl, 과망간산염, 페놀, 알코올, 옥시음이온, 아비산염, 크롬산염, 삼염소이소시아눌산, 및 계면활성제. 화학적 산화제는 “산화제” 또는 “산화자”로도 부른다. Chemical oxidants include chemical compositions in the form of elements or compounds. Chemical oxidants accept electrons from targets or target-containing species. Upon receipt of the former, the oxidant is reduced to form a reduced form of the oxidant. Non-limiting examples of preferred chemical oxidants include chlorine, chloroamine, chlorine dioxide, hypochlorite, trihalomethane, haloacetic acid, ozone, hydrogen peroxide, peroxygen compounds, hypobromic acid, bromoamine, hypobromite, hypochlorous acid, Isocyanurate, trichloro-s-triazinetrione, hydantoin, bromochloro-dimethyldantoin, 1-bromo-3-chloro-5,5- dimethyldantoin, 1,3-dichloro-5, 5-dimethyldantoin, sulfur dioxide, bisulfate, and combinations thereof. It is also believed that in some configurations one or more of the following chemical compositions oxidize the target or target-containing species: bromine, BrCl, permanganate, phenol, alcohol, oxyanion, arsenite, chromate, isotrisocyanuric acid, And surfactants. Chemical oxidants are also called "oxidants" or "oxidizers."
산화공정은 단독 또는 화학적 산화제와 조합된 물리적 방법을 포함한다. 산화공정은 목표물질 또는 목표물질-함유 종에서 전자를 제거 및/또는 제거를 용이하게 한다. 산화공정의 비-제한적 예시로는 전자기에너지, 자외선광, 열에너지, 초음파에너지, 및 감마선이다. The oxidation process includes physical methods alone or in combination with chemical oxidants. The oxidation process facilitates the removal and / or removal of electrons from the target material or target-containing species. Non-limiting examples of oxidation processes are electromagnetic energy, ultraviolet light, thermal energy, ultrasonic energy, and gamma rays.
다른 변형예에서, 목표물질 또는 목표물질-함유 종은 환원제와 접촉되어 목표물질 또는 목표물질-함유 종이 환원된다. 산화제는 화학적 산화제, 산화공정, 또는 이들 양자의 조합을 포함한다.In another variation, the target or target-containing species is contacted with a reducing agent to reduce the target or target-containing species. Oxidizers include chemical oxidants, oxidation processes, or a combination of both.
화학적 환원제는 원소 또는 화합물 형태의 화학 조성물을 포함한다. 화학적 환원제는 전자를 목표물질 또는 목표물질-함유 종에 제공한다. 전자를 공여하면, 환원제는 산화되어 환원제의 산화 형태로 형성된다. 바람직한 화학적 환원제의 비제한적 예시는 수소화 알루미늄 리듐, 발생기 (원자성) 수소, 나트륨 아말감, 수소화붕소나트륨, 2가 주석이온 함유 화합물, 아황산염 화합물, 히드라진, 아연-수은 아말감, 수소화이소부틸 알루미늄, 린드랄 (Lindlar) 촉매, 옥살산, 포름산, 아스코브산, 아인산염, 차아인산염, 인산, 디티오트레이톨, 및 2가 철이온 함유 화합물이다. 화학적 환원제는 “환원제” 또는 “환원자”라고도 칭한다. Chemical reducing agents include chemical compositions in the form of elements or compounds. Chemical reducing agents provide electrons to the target or target-containing species. Upon donating an electron, the reducing agent is oxidized to form an oxidized form of the reducing agent. Non-limiting examples of preferred chemical reducing agents include: aluminum hydride, generator (atomic) hydrogen, sodium amalgam, sodium borohydride, divalent tin ion containing compounds, sulfite compounds, hydrazine, zinc-mercury amalgam, isobutyl aluminum hydride, lindral (Lindlar) catalyst, oxalic acid, formic acid, ascorbic acid, phosphite, hypophosphite, phosphoric acid, dithiothreitol, and divalent iron ion containing compounds. Chemical reducing agents are also referred to as “reducing agents” or “reducing agents”.
레독스 방법은 단독 또는 화학적 산화제와 조합하여 전자를 목표물질 또는 목표물질-함유 종에 또는 이들로부터 전달하는 물리적 방법이다. 산화방법의 비-제한적 예시는 전자기에너지, 자외선광, 열에너지, 초음파에너지, 감마선, 및 생물학적 방법이 있다. The redox method is a physical method of transferring electrons to or from a target or target-containing species, alone or in combination with chemical oxidants. Non-limiting examples of oxidation methods include electromagnetic energy, ultraviolet light, thermal energy, ultrasonic energy, gamma rays, and biological methods.
일 변형예에서, 매질은 할로겐화 종, 예컨대 염소, 브롬, 요오드, 또는 산, 염기, 또는 이들의 염과 접촉된다. 이해되듯이, 할로겐은 매질의 Eh에 영향을 준다. 일부 구성들에서, 할로겐은 수성 매체의 pH 값에 영향을 준다.In one variation, the medium is contacted with halogenated species, such as chlorine, bromine, iodine, or acids, bases, or salts thereof. As will be appreciated, halogens affect the Eh of the medium. In some configurations, halogen affects the pH value of the aqueous medium.
다른 유형의 사전-처리는 목표물질 또는 목표물질-함유 종 제거 및/또는 매질의 pH 및/또는 Eh 조절에 악영향을 주는 종을 매질로부터 제거하는 것이다.Another type of pre-treatment is the removal of the target or target-containing species and / or species that adversely affect the pH and / or Eh control of the medium.
사전-처리는 하나 이상의 침강, 소독, 응집, 폭기, 여과, 고액분리, 소화, 및 폴리시 공정을 포함한다. 더욱 상세하게는, 사전-처리공정은 통상적으로 침강, 소독, 응집, 폭기, 여과, 고액분리, 소화, 및 폴리시 처리 중 하나, 더욱 일반적으로는 임의의 순서로 침강, 소독, 응집, 폭기, 여과, 고액분리, 소화, 및 폴리시 처리중 임의의 두 종, 더더욱 일반적으로는 임의의 순서로 침강, 소독, 응집, 폭기, 여과, 고액분리, 소화, 및 폴리시 처리 중 임의의 3 종, 더더욱 일반적으로는 임의의 순서로 침강, 소독, 응집, 폭기, 여과, 고액분리, 소화, 및 폴리시 처리 중 임의의 4 종, 더더욱 일반적으로는 임의의 순서로 침강, 소독, 응집, 폭기, 여과, 고액분리, 소화, 및 폴리시 처리 중 임의의 5 종, 더더욱 일반적으로는 임의의 순서로 침강, 소독, 응집, 폭기, 여과, 고액분리, 소화, 및 폴리시 처리 중 임의의 6 종, 더더욱 일반적으로는 임의의 순서로 침강, 소독, 응집, 폭기, 여과, 고액분리, 소화, 및 폴리시 처리 중 임의의 7 종, 더더욱 일반적으로는 임의의 순서로 침강, 소독, 응집, 폭기, 여과, 고액분리, 소화, 및 폴리시 처리 중 임의의 8 종, 더더욱 일반적으로는 임의의 순서로 침강, 소독, 응집, 폭기, 여과, 고액분리, 소화, 및 폴리시 처리 중 임의의 9 종, 더더욱 일반적으로는 임의의 순서로 침강, 소독, 응집, 폭기, 여과, 고액분리, 소화, 및 폴리시 처리 중 임의의 10 종, 더더욱 일반적으로는 임의의 순서로 침강, 소독, 응집, 폭기, 여과, 고액분리, 소화, 및 폴리시 처리 중 임의의 11 종, 더더욱 일반적으로는 각각의 침강, 소독, 응집, 폭기, 여과, 고액분리, 소화, 및 폴리시 처리는 임의의 순서로 구성된다. 일부 구성들에서, 사전-처리는 수처리시스템의 하나 이상의 추가 처리 설비에 의한 처리를 포함하고나 더욱 포함할 수 있다.Pre-treatment includes one or more sedimentation, disinfection, flocculation, aeration, filtration, solid-liquid separation, digestion, and policy processes. More specifically, the pre-treatment process is typically one of sedimentation, disinfection, flocculation, aeration, filtration, solid-liquid separation, digestion, and policy treatment, more generally sedimentation, disinfection, flocculation, aeration, filtration in any order. , Any two species of solid-liquid separation, digestion, and policy treatment, and more generally any three of sedimentation, disinfection, flocculation, aeration, filtration, solid-liquid separation, digestion, and policy treatment, more generally Is any four types of sedimentation, disinfection, flocculation, aeration, filtration, solid-liquid separation, digestion, and policy treatment, and more generally, in any order, sedimentation, disinfection, flocculation, aeration, filtration, solid-liquid separation, Any five species of digestion, and policy treatment, even more generally in any order, any six species of sedimentation, disinfection, flocculation, aeration, filtration, solid-liquid separation, digestion, and policy treatment, even more generally any sequence Furnace sedimentation, disinfection, flocculation, aeration , Any seven species of filtration, solid-liquid separation, digestion, and policy treatment, even more generally any of eight species of sedimentation, disinfection, flocculation, aeration, filtration, solid-liquid separation, digestion, and policy treatment, Generally any of the nine types of sedimentation, disinfection, flocculation, aeration, filtration, solid-liquid separation, digestion, and policy treatment in any order, and more generally, sedimentation, disinfection, flocculation, aeration, filtration, solids in any order Any 10 species of separation, digestion, and policy treatment, even more generally any sequence of sedimentation, disinfection, flocculation, aeration, filtration, solid-liquid separation, digestion, and policy treatment, and more generally each Sedimentation, disinfection, flocculation, aeration, filtration, solid-liquid separation, digestion, and policy treatment of the medicaments are in any order. In some configurations, the pre-treatment may include or further include treatment by one or more additional treatment facilities of the water treatment system.
매질과 희토류-함유 첨가제의 접촉Contact of medium with rare earth-containing additives
단계 112에서, 선택적으로 사전-처리된 매질은 희토류-함유 조성물, 첨가제, 또는 입자 또는 미립자와 접촉되어 희토류- 및 목표물질-함유 생성물을 형성한다. 기재된 바와 같이, 희토류-함유조성물, 첨가제, 및/또는 입자 또는 미립자는 화학적으로 및/또는 물리적으로 목표물질 또는 목표물질-함유 종과 반응, 흡수, 침전, 화학적으로 변형, 또는 달리 비활성 또는 결합한다. 일 구성에서, 희토류-함유 첨가제는 적어도 약 25%, 더욱 일반적으로는 적어도 약 50%, 더욱 일반적으로는 약 50% 이상, 더욱 일반적으로는 적어도 약 75%, 및 더더욱 일반적으로는 적어도 약 95%의 목표물질 또는 목표물질-함유 종과 반응, 흡수, 침전, 화학적으로 변형, 또는 달리 비활성 또는 결합한다. 희토류- 및 목표물질-함유 생성물은 희토류, 목표물질, 및, 관여 물질에 따라, 잠재적으로 희토류-함유 조성물 및/또는 목표물질-함유 종의 하나 이상의 다른 성분 또는 요소를 포함한다. 임의의 이론에 구속되지 않고, 결합 메카니즘은, 일부 공정에 있어서, 목표물질에 화합, 착화 또는 달리 부착된 수화된 물, 수산화 라디칼, 수산화 이온, 또는 탄산염 종이 희토류 또는 희토류-함유 조성물에 부착, 흡수 및/또는 화학적으로 결합되는 화학적 실체로 작용하는 것에 의한 것으로 판단된다.In
접촉 단계에서 매질 (104) 온도는 달라질 수 있다. 전형적으로, 접촉 단계에서 수성 용액 온도는 달라질 수 있다. 예를들면, 수성 용액 온도는 물에 따라 다를 수 있다. 통상, 수성 용액 온도는 주변 온도이다. 전형적으로, 용액 온도 범위는 약 -5 ℃ 내지 약 50 ℃, 더욱 전형적으로 약 0 ℃ 내지 약 45 ℃, 더더욱 전형적으로 약 5 ℃ 내지 약 40 ℃ 및 더더욱 전형적으로 약 10 ℃ 내지 약 35 ℃일 수 있다. 각각의 침강, 소독, 응집, 폭기, 여과, 고액분리, 소화, 및 폴리시 처리를 가지는 각각의 수처리는 하나 이상의 각각의 물을 가열 및/또는 냉각하는 선택적 처리유닛 및/또는 조작을 가질 수 있다는 것을 이해하여야 한다. 일부 구성들에서, 각각의 물은 전형적으로 적어도 약 20 ℃, 더욱 전형적으로 적어도 약 25 ℃, 더더욱 전형적으로 적어도 약 30 ℃, 더더욱 전형적으로 적어도 약 35 ℃, 더더욱 전형적으로 적어도 약 40 ℃, 더더욱 전형적으로 적어도 약 45 ℃, 더더욱 전형적으로 적어도 약 50 ℃, 더더욱 전형적으로 적어도 약 60 ℃, 더더욱 전형적으로 적어도 약 70 ℃, 더더욱 전형적으로 적어도 약 80 ℃, 더더욱 전형적으로 적어도 약 90 ℃, 더더욱 전형적으로 적어도 약 100 ℃, 더더욱 전형적으로 적어도 약 110 ℃, 더더욱 전형적으로 적어도 약 120 ℃, 더더욱 전형적으로 적어도 약 140 ℃, 더더욱 전형적으로 적어도 약 150 ℃, 또는 더더욱 전형적으로 적어도 약 200 ℃로 가열될 수 있다. 일부 구성들에서, 각각의 침강, 소독, 응집, 폭기, 여과, 고액분리, 소화, 및 폴리시 처리되는 각각의 물은 전형적으로 최대한 약 110 ℃, 더욱 전형적으로 최대한 약 100 ℃, 더더욱 전형적으로 최대한 약 90 ℃, 더더욱 전형적으로 최대한 약 80 ℃, 더더욱 전형적으로 최대한 약 70 ℃, 더더욱 전형적으로 최대한 약 60 ℃, 더더욱 전형적으로 최대한 약 50 ℃, 더더욱 전형적으로 최대한 약 45 ℃, 더더욱 전형적으로 최대한 약 40 ℃, 더더욱 전형적으로 최대한 약 35 ℃, 더더욱 전형적으로 최대한 약 30 ℃, 더더욱 전형적으로 최대한 약 25 ℃, 더더욱 전형적으로 최대한 약 20 ℃, 더더욱 전형적으로 최대한 약 15 ℃, 더더욱 전형적으로 최대한 약 10 ℃, 더더욱 전형적으로 최대한 약 5 ℃, 또는 더더욱 전형적으로 최대한 약 0 ℃로 냉각될 수 있다.The medium 104 temperature may vary in the contacting step. Typically, the aqueous solution temperature in the contacting step can vary. For example, the aqueous solution temperature may vary with water. Typically, the aqueous solution temperature is ambient temperature. Typically, the solution temperature range can be about −5 ° C. to about 50 ° C., more typically about 0 ° C. to about 45 ° C., even more typically about 5 ° C. to about 40 ° C. and even more typically about 10 ° C. to about 35 ° C. have. It is understood that each water treatment with respective sedimentation, disinfection, flocculation, aeration, filtration, solid-liquid separation, digestion, and polishing treatments may have an optional treatment unit and / or operation to heat and / or cool one or more respective waters. It must be understood. In some configurations, each water is typically at least about 20 ° C, more typically at least about 25 ° C, even more typically at least about 30 ° C, even more typically at least about 35 ° C, even more typically at least about 40 ° C, even more typical At least about 45 ° C, even more typically at least about 50 ° C, even more typically at least about 60 ° C, even more typically at least about 70 ° C, even more typically at least about 80 ° C, even more typically at least about 90 ° C, even more typically at least About 100 ° C., even more typically at least about 110 ° C., even more typically at least about 120 ° C., even more typically at least about 140 ° C., even more typically at least about 150 ° C., or even more typically at least about 200 ° C. In some configurations, each water to be settled, disinfected, flocculated, aerated, filtered, solid-liquidized, digested, and polished, is typically at most about 110 ° C., more typically at most about 100 ° C., even more typically at most about. 90 ° C, even more typically at most about 80 ° C, even more typically at most about 70 ° C, even more typically at most about 60 ° C, even more typically at most about 50 ° C, even more typically at most about 45 ° C, even more typically at most about 40 ° C , Even more typically up to about 35 ° C., more typically up to about 30 ° C., more typically up to about 25 ° C., even more typically up to about 20 ° C., even more typically up to about 15 ° C., more typically up to about 10 ° C., even more Typically it may be cooled to at most about 5 ° C., or even more typically at most about 0 ° C.
매질로부터 희토류- 및 목표물질-함유 생성물의 분리Separation of Rare Earth- and Target-Containing Products from Media
선택적 단계 116에서, 생성물은 매질 (104)로부터 제거되어 처리 매질 (124)이형성된다. 일 구성에서, 통상 적어도 약 25%, 더욱 일반적으로는 적어도 약 50%, 더욱 일반적으로는 더욱 일반적으로는 약 50% 이상, 더욱 일반적으로는 적어도 약 75%, 및 더더욱 일반적으로는 적어도 약 95%의 희토류- 및 목표물질-함유 생성물이 매질로부터 제거된다. 이러한 경우, 생성물은 불용성 물질로 구성된다는 것을 이해할 수 있을 것이다.In
고체 희토류- 및 목표물질-함유 생성물은 임의의 적합한 기술, 예컨대 액/고 분리시스템에 의해 제거될 수 있다. 액/고 분리시스템의 비-제한적 예시는 여과, 부유, 침전, 사이클론, 및 원심분리이다. 대안으로, 희토류-함유 첨가제는 매체가 통과하는 미립자 상 또는 지지 다공성 및 투과성 매트릭스, 예컨대 필터 형태일 수 있다.Solid rare earth- and target-containing products may be removed by any suitable technique, such as a liquid / solid separation system. Non-limiting examples of liquid / solid separation systems are filtration, suspension, precipitation, cyclones, and centrifugation. Alternatively, the rare earth-containing additive may be in the form of a particulate or supported porous and permeable matrix, such as a filter, through which the medium passes.
대안으로, 수용성 희토류- 및 목표물질-함유 생성물은 수중에 비-활성화 형태로 존재할 수 있다. 용해되어 잔류하는 비-활성화 희토류- 및 목표물질-함유 생성물의 비-제한적 예시는 목표물질-함유 종 및 희토류-함유 조성물의 분위기에서 안정적인 배위 착체이다. Alternatively, the water soluble rare earth- and target-containing products may be present in non-activated form in water. Non-limiting examples of non-activated rare earth- and target-containing products that remain dissolved are stable coordination complexes in the atmosphere of target-containing species and rare earth-containing compositions.
일부 실시태양들에 의하면, 처리 매질 (124)은 목표물질-함유 매질 (104)에 비하여 적어도 하나 목표물질의 함량이 더 낮다. 통상, 처리 매질 (124) 함량은 목표물질-함유 매질 (104)의 적어도 약 0.9, 더욱 일반적으로는 처리 매질 (124) 함량은 목표물질-함유 매질 (104)의 적어도 약 0.8, 더더욱 일반적으로는 처리 매질 (124) 함량은 목표물질-함유 매질 (104)의 적어도 약 0.7, 더더욱 일반적으로는 처리 매질 (124) 함량은 목표물질-함유 매질 (104)의 적어도 약 0.6, 더더욱 일반적으로는 처리 매질 (124) 함량은 목표물질-함유 매질 (104)의 적어도 약 0.5, 더더욱 일반적으로는 처리 매질 (124) 함량은 목표물질-함유 매질 (104)의 적어도 약 0.4, 더더욱 일반적으로는 처리 매질 (124) 함량은 목표물질-함유 매질 (104)의 적어도 약 0.3, 더더욱 일반적으로는 처리 매질 (124) 함량은 목표물질-함유 매질 (104)의 적어도 약 0.2, 더더욱 일반적으로는 처리 매질 (124) 함량은 목표물질-함유 매질 (104)의 적어도 약 0.1, 더더욱 일반적으로는 처리 수성 매체 (124) 함량은 목표물질-함유 매질 (104)의 적어도 약 0.05, 더더욱 일반적으로는 처리 매질 (124) 함량은 목표물질-함유 매질 (104)의 적어도 약 0.01, 더더욱 일반적으로는 처리 함량(124)은 목표물질-함유 매질 (104)의 적어도 약 0.005, 더더욱 일반적으로는 처리 매질 (124) 함량은 목표물질-함유 매질 (104)의 적어도 약 0.001, 더더욱 일반적으로는 처리 매질 (124) 함량은 목표물질-함유 매질 (104)의 적어도 약 0.5, 더더욱 일반적으로는 처리 매질 (124) 함량은 목표물질-함유 매질 (104)의 적어도 약 0.0005, 더더욱 일반적으로는 처리 매질 (124) 함량은 목표물질-함유 매질 (104)의 적어도 약 0.0001, 더더욱 일반적으로는 처리 매질 (124) 함량은 목표물질-함유 매질 (104)의 적어도 약 5x10-5, 더더욱 일반적으로는 처리 매질 (124) 함량은 목표물질-함유 매질 (104)의 적어도 약 1x10-5, 더더욱 일반적으로는 처리 매질 (124) 함량은 목표물질-함유 매질 (104)의 적어도 약 5x10-6, 더더욱 일반적으로는 처리 매질 (124) 함량은 목표물질-함유 매질 (104)의 적어도 약 1x10- 6 이다. 전형적으로, 처리 매질 (124) 함량 중 목표물질 함량은 최대한 약 100,000 ppm, 더욱 전형적으로 처리 매질 (124) 함량 중 목표물질 함량은 최대한 약 10,000 ppm, 더더욱 전형적으로 처리 매질 (124) 함량 중 목표물질 함량은 최대한 약 1,000 ppm, 더더욱 전형적으로 처리 매질 (124) 함량 중 목표물질 함량은 최대한 약 100 ppm, 더더욱 전형적으로 처리 매질 (124) 함량 중 목표물질 함량은 최대한 약 10 ppm, 더더욱 전형적으로 처리 매질 (124) 함량 중 목표물질 함량은 최대한 약 1 ppm, 더더욱 전형적으로 처리 매질 (124) 함량 중 목표물질 함량은 최대한 약 100 ppb, 더더욱 전형적으로 처리 매질 (124) 함량 중 목표물질 함량은 최대한 약 10 ppb, 더더욱 전형적으로 처리 매질 (124) 함량 중 목표물질 함량은 최대한 약 1 ppb, 더더욱 전형적으로 처리 매질 (124) 함량 중 목표물질 함량은 최대한 약 0.1 ppb이다. In some embodiments, the
단계 116은 선택적 처리 단계들을 포함한다.Step 116 includes optional processing steps.
본 처리는 하나 이상의 침강, 소독, 응집, 폭기, 여과, 고액분리, 소화, 및 폴리시 처리를 포함한다. 더욱 상세하게는, 처리공정은 통상 침강, 소독, 응집, 폭기, 여과, 고액분리, 소화, 및 폴리시 중 하나, 더욱 일반적으로는 임의의 순서로 침강, 소독, 응집, 폭기, 여과, 고액분리, 소화, 및 폴리시 중 임의의 2종, 더더욱 일반적으로는 임의의 순서로 침강, 소독, 응집, 폭기, 여과, 고액분리, 소화, 및 폴리시 중 임의의 3종, 더더욱 일반적으로는 임의의 순서로 침강, 소독, 응집, 폭기, 여과, 고액분리, 소화, 및 폴리시 중 임의의 4종, 더더욱 일반적으로는 임의의 순서로 침강, 소독, 응집, 폭기, 여과, 고액분리, 소화, 및 폴리시 중 임의의 5종, 더더욱 일반적으로는 임의의 순서로 침강, 소독, 응집, 폭기, 여과, 고액분리, 소화, 및 폴리시 중 임의의 6종, 더더욱 일반적으로는 임의의 순서로 침강, 소독, 응집, 폭기, 여과, 고액분리, 소화, 및 폴리시 중 임의의 7종, 더더욱 일반적으로는 임의의 순서로 침강, 소독, 응집, 폭기, 여과, 고액분리, 소화, 및 폴리시 중 임의의 8종, 더더욱 일반적으로는 임의의 순서로 침강, 소독, 응집, 폭기, 여과, 고액분리, 소화, 및 폴리시 중 임의의 9종, 더더욱 일반적으로는 임의의 순서로 침강, 소독, 응집, 폭기, 여과, 고액분리, 소화, 및 폴리시 중 임의의 10종, 더더욱 일반적으로는 임의의 순서로 침강, 소독, 응집, 폭기, 여과, 고액분리, 소화, 및 폴리시중 임의의 11종, 및 더더욱 일반적으로는 각각의 침강, 소독, 응집, 폭기, 여과, 고액분리, 소화, 및 폴리시는 임의의 순서로 구성된다. This treatment includes one or more sedimentation, disinfection, flocculation, aeration, filtration, solid-liquid separation, digestion, and policy treatment. More specifically, the treatment process is usually one of sedimentation, disinfection, flocculation, aeration, filtration, solid-liquid separation, digestion, and policy, more generally in any order, sedimentation, disinfection, flocculation, aeration, filtration, solid-liquid separation, Digestion, and any two of the policies, even more generally settled in any order, disinfection, flocculation, aeration, filtration, solid-liquid separation, digestion, and any three of the policies, even more generally settled in any order Any of four, disinfection, flocculation, aeration, filtration, solid-liquid separation, digestion, and policy, and more generally any of sedimentation, disinfection, agglomeration, aeration, filtration, solid-liquid separation, digestion, and policy in any order. Five, more generally in any order, any six of sedimentation, disinfection, flocculation, aeration, filtration, solid-liquid separation, digestion, and policy, and more generally in any order. Any seven of filtration, solid-liquid separation, digestion, and policy Or, more generally, in any order of sedimentation, disinfection, agglomeration, aeration, filtration, solid-liquid separation, digestion, and any of eight types, and more generally, in any order, sedimentation, disinfection, agglomeration, aeration, filtration, Any nine of solid-liquid separation, digestion, and policy, and more generally any of sedimentation, disinfection, flocculation, aeration, filtration, solid-liquid separation, digestion, and policy of any ten, more generally any Any 11 of sedimentation, disinfection, flocculation, aeration, filtration, solid-liquid separation, digestion, and policy, and more generally each sedimentation, disinfection, flocculation, aeration, filtration, solid-liquid separation, digestion, and policy In any order.
재순환을 위한 희토류- 및 목표물질-함유 생성물 중 희토류 재생Rare Earth Regeneration in Rare Earth- and Target-Containing Products for Recycling
희토류로부터 목표물질을 제거하는 적합한 공정에서 분리된 희토류- 및 목표물질-함유 생성물을 처리하여 희토류를 단계 112로 재순환시킨다. 재생 공정은 예를들면, 탈착, 산화, 환원, 열처리, 조사, 및 기타를 포함한다.The rare earth- and target-containing products are treated in a suitable process to remove the target from the rare earth and the rare earth is recycled to step 112. Regeneration processes include, for example, desorption, oxidation, reduction, heat treatment, irradiation, and the like.
본원에서 사용되는 세륨 (III)은 세륨 (+3)로도 부르고, 세륨 (+3)은 세륨 (III)로도 칭한다. 본원에서 사용되는 세륨 (IV)는 세륨 (+4)로도 칭하고, 세륨 (+4)는 세륨 (IV)로도 언급된다. Cerium (III) as used herein is also referred to as cerium (+3) and cerium (+3) is also referred to as cerium (III). Cerium (IV) as used herein is also referred to as cerium (+4) and cerium (+4) is also referred to as cerium (IV).
실시예들Examples
다음 실시예들은 소정의 실시태양들을 설명하기 위한 것이고 청구범위에서 제시된 바를 실시태양들로 제한하여 해석되어서는 아니된다. 달리 특정되지 않는 한 모든 부 및 백분율은 중량 기준이다.
The following examples are intended to illustrate certain embodiments and should not be construed as limited to the embodiments set forth in the claims. Unless otherwise specified, all parts and percentages are by weight.
실시예Example 1 One
비소-함유 스트림 중 비소 농도를 50 ppm 미만으로 줄이는 가용성 세륨 (III) 염화물 CeCl3의 최대 비소 로딩성능 결정을 위하여 일련의 테스트를 수행하였다. 표 1에 도시된 바와 같이, 테스트 대상 비소-함유 스트림 (이하 알칼리성 침출액)은 다음 조성을 가진다: A series of tests was performed to determine the maximum arsenic loading performance of soluble cerium (III) chloride CeCl 3 to reduce the arsenic concentration in the arsenic-containing stream to less than 50 ppm. As shown in Table 1, the arsenic-containing stream to be tested (hereinafter alkaline leachate) has the following composition:
7종의 알칼리성 침출액 초기 pH는 대략 pH 11이고, 용액 온도는 대략 70 내지 80ºC, 반응시간은 대략 30 분이었다.The initial pH of the seven alkaline leachates was approximately
7종의 알칼리성 침출액은 상기 표 1에 도시된 바와 같이 비소 (V) 농도를 변경하여 제조되었다. 각각의 용액에는 동량의 탄산나트륨 (20 g/L) 및 황산나트륨 (17.75 g/L)이 포함되었다. 제1 테스트에서, 3.44 mL 염화세륨 (CeCl3)을 모든 등온 용액에 첨가하고 0.918 g CeO2 (대략 0.05 mole Ce)으로 맞추었다. 제2 테스트에서, 6.88 mL 염화세륨을 모든 용액에 첨가하고 1.836 g CeO2 (대략 0.1 mole Ce)로 하였다. 각각의 등온 테스트 방법이 하기된다.Seven alkaline leachates were prepared by varying the arsenic (V) concentrations as shown in Table 1 above. Each solution contained the same amount of sodium carbonate (20 g / L) and sodium sulfate (17.75 g / L). In a first test, 3.44 mL cerium chloride (CeCl 3 ) was added to all isothermal solutions and adjusted to 0.918 g CeO 2 (approximately 0.05 mole Ce). In the second test, 6.88 mL cerium chloride was added to all solutions and made up to 1.836 g CeO 2 (approximately 0.1 mole Ce). Each isothermal test method is described below.
제1 단계에서, 200 mL 용액을 칙량하고 400 mL Pyrex 비이커로 옮겼다. 비이커를 가열/교반 플레이트에 놓고 교반하면서 70-80ºC로 가열하였다. In the first step, the 200 mL solution was weighed and transferred to a 400 mL Pyrex beaker. The beaker was placed on a heating / stirring plate and heated to 70-80 ° C. with stirring.
제2 단계에서, 3.44 mL 염화세륨을 칙량하고 고온의 알칼리성 침출액에 투입하고 혼합하였다. 염화세륨을 첨가하자마자, 백색 침전물이 형성되었다. 백색 침전물이 세륨 탄산염 [Ce2(CO3)3·xH2O]이 아니라는 것을 보증하기 위하여, 세번째 단계를 진행하였다.In the second step, 3.44 mL of cerium chloride was weighed and added to the hot alkaline leachate and mixed. As soon as cerium chloride was added, a white precipitate formed. To ensure that the white precipitate is not cerium carbonate [Ce 2 (CO 3 ) 3 .xH 2 O], a third step was taken.
제3 단계에서, 4.8 mL의 진한 HCl 을 서서히 적하였다. 거품이 일었다. 용액을 30 분 동안 계속 교반한 후 4 시간 동안 냉각시킨 후 시료를 채취하였다. In the third step, 4.8 mL of concentrated HCl was slowly added dropwise. Bubbles The solution was continuously stirred for 30 minutes and then cooled for 4 hours before taking a sample.
결과를 표 2에 나타낸다:The results are shown in Table 2:
ICP-AES를 이용한 분석Analysis using ICP-AES
도 48은 비산세륨 (CeAsO4)이 형성되는 이론성능 436 mg/g에서 로딩성능이 수평을 이루기 시작한다는 것을 보여, 이것이 형성되었다고 판단되었다. 도 49는 비소 농도를 50 ppm 미만으로 낮추기 위하여 필요한 비소에 대한 세륨 몰비는 1 몰비 내지 2 몰비 사이에 있다는 것을 보인다. 그러나, 2 몰비에서 로딩성능은 217을 달성하였다. 도 50은 매우 유사한 결과 (실질적으로 두 배 CeCl3 첨가)를 보인다; 1 FIG. 48 shows that the loading performance starts to level at the theoretical performance of 436 mg / g where cerium arsenate (CeAsO 4 ) is formed, and it was determined that this was formed. 49 shows that the cerium molar ratio to arsenic necessary to lower the arsenic concentration to less than 50 ppm is between 1 and 2 molar ratios. However, at 2 molar ratios the loading performance achieved 217. 50 shows very similar results (substantially double CeCl 3 addition); One
내지 2 사이 몰비에서, 가용성 비소 농도는 50 ppm 미만이다. 이러한 성능은 몰비를 더 낮추고 pH 조절을 엄격하게 하면 개선된다. At molar ratios between 2 and 2, the soluble arsenic concentration is less than 50 ppm. This performance is improved by lowering the molar ratio and tighter pH control.
실시예Example 2 2
본 실시예에서, 세륨 및 비소 생성물은, 세륨 및 비소 예측 생성물인 가스파라이트 (gasparite) 화학양론에 기초하여 예상된 것보다 더 많은 비소를 함유한다는 것을 보인다. 또한, X-선 회절 패턴에 의하면 생성물은 무정형 또는 나노결정성이고 세리아 또는, 아마도, 가스파라이트와 일치한다. 무정형 또는 나노결정상은 비소 고정 (sequestration) 후 물처리 재순환이 가능할 분 아니라 기타 세륨 첨가 형태에서 보다 비소 제거 성능이 더욱 크므로, 처리 비용을 줄이고 환경 위험성을 감소시킬 수 있다.In this example, it is shown that the cerium and arsenic products contain more arsenic than expected based on the gasparite stoichiometry of the cerium and arsenic prediction products. In addition, the X-ray diffraction pattern shows that the product is amorphous or nanocrystalline and consistent with ceria or, perhaps, gasparite. The amorphous or nanocrystalline phase is not only capable of recycling water treatment after arsenic sequestration but also has greater arsenic removal than other cerium-added forms, thus reducing treatment costs and reducing environmental risks.
8종의 50 mL 원심분리 튜브에 각각 25 mL의 완전 산화된 비산염/황산염/NaOH 용액을 충전시키고 다른 8종의 50 mL 원심분리 튜브에 각각 분자 산소가 2 시간 동안 살포된 25 mL의 완전 환원된 아비산염/황화물/NaOH 용액을 충전하였다. 양 용액은 24 g/L 비소, 25 g/L NaOH, 및 동등한 80 g/L 황화물을 포함하였다. 각각의 시료를 세륨 (IV) 질산염 또는 세륨 (III) 염화물로 처리하였다. 세륨 염용액을 1, 2, 3, 또는 5 mL 용량으로 부가하였다. pH 조절을 하지 않았고, 주변 22ºC에서 온도를 변화시키지 않았다.Eight 50 mL centrifuge tubes each filled with 25 mL of fully oxidized arsenate / sulphate / NaOH solution and eight other 50 mL centrifuge tubes each with 25 mL complete reduction of molecular oxygen sparged for 2 hours. Nitrite / sulfide / NaOH solution was charged. Both solutions contained 24 g / L arsenic, 25 g / L NaOH, and equivalent 80 g / L sulfides. Each sample was treated with cerium (IV) nitrate or cerium (III) chloride. Cerium salt solution was added in 1, 2, 3, or 5 mL volumes. There was no pH adjustment and no temperature change at ambient 22ºC.
16 테스트 시료 중 15종은 전체 ~ 25 mL를 차지하는 신속한 침전물 형성을 보였다. 두 종의 진한 용액들 간의 반응은 거의 즉시로 일어났고, 전체 용액 부피는 겔-유사 침전물로 채워졌다. 5 mL 세륨 (IV) 함유16번째 시료는 밝은 황색으로 존재하다가 추가로 5 mL 50% NaOH를 첨가하면 이때 자색 고체가 형성되었다.Fifteen of the 16 test samples showed rapid precipitate formation, accounting for a total of 25 mL. The reaction between the two concentrated solutions took place almost immediately, and the total solution volume was filled with gel-like precipitates. The 16th sample containing 5 mL cerium (IV) was light yellow and an additional 5
세륨 및 비소 반응으로 형성된 고체들은 한 시간 안정화시켰지만 거의 침강이 일어나지 않았다. 시료들을 5분 동안 50% 속도로 원심분리하였다. 이때, 전체 용액 부피 및 침강 고체 부피를 기록하였고, 5 mL 시료를 분석용으로 채취하였다. 많아야 5 mL 상등액이 가용되므로 (비소 농도는 24 g/L이었고, 이는 세륨 농도도 아주 상승되었다는 것을 의미), 0.45 미크론 페이퍼로 시료를 여과하였다. 5 mL 세륨염이 있는 4종의 시료들은 여과하지 않았다. 상등액을 회수하고 부피를 기록하였다.Solids formed by the cerium and arsenic reactions stabilized for one hour but hardly settling. Samples were centrifuged at 50% speed for 5 minutes. At this time, the total solution volume and settled solid volume were recorded and a 5 mL sample was taken for analysis. Since at most 5 mL supernatant was available (arsenic concentration was 24 g / L, which means that the cerium concentration was also very high), the samples were filtered with 0.45 micron paper. Four samples with 5 mL cerium salt were not filtered. The supernatant was recovered and the volume recorded.
반응으로 생긴 필터 케이크를 건조오븐의 플라스틱 중량보트에 주말 동안 방치하였다. 72 시간 후, 각각의 보트 내용물을 칙량하여, 펠렛이 여전히 매우 습하다는 것을 확인하였다 (용해성 고체로 시료에 첨가된 것보다 더 많은 함량이 존재). 2 mL 세륨 염용액을 가지는 시료의 반-건조 고체를 130ºC 건조오븐에서 1시간 처리하고, XRD로 분석하였다. The resulting filter cake was left in a dry weight plastic weight boat for the weekend. After 72 hours, each boat content was weighed to confirm that the pellets were still very humid (more content than was added to the sample as a soluble solid). The semi-dried solid of the sample with 2 mL cerium salt solution was treated for 1 hour in a 130ºC dry oven and analyzed by XRD.
XRD 결과를 도 51에 나타낸다. 가스파라이트 (예측 생성물) 및 실험 중 존재하였던 다양한 시스템들에 대한 XRD 결과를 나타내고, “세리아”는 이산화세륨에 해당한다. 도 51에 도시된 바와 같이, XRD 분석은 다양한 시스템들에서 비소 및 세륨 고체의 임의의 결정성 피크 또는 상을 보이지 않는다. 유일하게 존재하는 결정성 물질은 NaCl, NaNO3 (희토류 용액과 함께 도입) 또는 Na2SO4로부터 시료에 존재하였던 Na2SO4 로 확인되었다. 그러나, 약 29, 49, 및 57도 2-쎄타에서의 넓은 회절 피크는 매우 작은 입자의 세리아 또는, 아마도, 가스파라이트를 의미할 수 있다.XRD results are shown in FIG. 51. XRD results for gasparite (predicted product) and various systems that were present during the experiment are shown, and “ceria” corresponds to cerium dioxide. As shown in FIG. 51, XRD analysis does not show any crystalline peaks or phases of arsenic and cerium solids in various systems. The only crystalline material present was identified as Na 2 SO 4 which was present in the sample from NaCl, NaNO 3 (introduced with rare earth solution) or Na 2 SO 4 . However, broad diffraction peaks at about 29, 49, and 57 degrees 2-theta can mean very small particles of ceria or, perhaps, gasparite.
상등액의 비소 함량은 ICP-AES로 측정하였다. 세륨 (IV) 및 세륨 (III) 모두 시스템으로부터 거의 동일한 정도로 효과적으로 비소 제거하였다는 것을 보였다. Arsenic content of the supernatant was determined by ICP-AES. Both cerium (IV) and cerium (III) were shown to be effectively arsenic removed from the system to approximately the same extent.
하기 표 3 및 도 52에서 알 수 있는 바와 같이, 비소 제거에 있어서의 더 큰 차이는 완전 산화된 시스템, 및 분자적 산소 살포 전 완전 환원된 시스템 사이에 존재하였다. 도 52는 비산염에서 시작되는 “산화된” 시스템 및 아비산염으로 시작되고 연속하여 분자적 산소 살포에 의해 비산염으로 산화되는 “분자적 산소 살포된” 시스템에서 제거되는 비소 마이크로몰을 도시한다. As can be seen in Table 3 below and in FIG. 52, a greater difference in arsenic removal was between the fully oxidized system and the fully reduced system prior to molecular oxygen sparging. FIG. 52 depicts an “oxidized” system starting with arsenate and arsenic micromolar starting with a arsenite and subsequently removed from a “molecular oxygen sparged” system that is oxidized to arsenate by molecular oxygen sparging.
도 52는 세륨 첨가량의 함수로 도시된 침전 고체 형성에 의한 비소 소모량을 도시한 것이다. 본 실험에 따른 가용성 비소 농도는 두 군으로 분류된다: 함유 완전 산화된 비산염 및 황산염을 함유한 시료 및 분자적 산소로 살포되는 아비산염 및 아황산염을 함유한 시료. 가용성 고착제로 사용되는 세륨의 산화상태는 공정 효율에 큰 영향을 주지 않았고, 각각의 테스트 용액에 대하여 Ce(III) 및 Ce(IV) 데이터 모두 단일 회귀선에 부합되었다. 완전 산화된 용액의 경우, 고체로 비소 고착들 것이다.FIG. 52 shows arsenic consumption by precipitation solids formation as a function of cerium addition. Soluble arsenic concentrations according to this experiment are classified into two groups: samples containing completely oxidized arsenate and sulfates and samples containing arsenites and sulfites that are sparged with molecular oxygen. The oxidation state of cerium used as a soluble binder did not significantly affect process efficiency, and both Ce (III) and Ce (IV) data for each test solution met a single regression line. In the case of a fully oxidized solution, it will stick to arsenic as a solid.
실시예Example 3 3
일련의 실험이 진행되었고, 실험은 pH 2 미만의 극도로 농축된 폐수 스트림으로부터 Ce (III) 상태의 가용성 세륨염을 첨가하고 이어 수산화나트륨 (NaOH) 용액으로 pH 6 내지 pH 10 범위로 적정하여 As (V) 상태의 비소 침전을 구현하는 것이다. A series of experiments were undertaken, with the addition of a soluble cerium salt in Ce (III) state from an extremely concentrated wastewater stream below
제1 테스트에서, 33.5 mL 0.07125 mol/L NaH2AsO4 용액을 함유한 400 mL 용액을 비이커에서 실온에서 교반하였다. 4.0 mol/L HNO3를 첨가하여 pH를 대략 pH 1.5로 조절한 후, 1.05 g의 Ce(NO3)3·6H2O를 첨가하였다. 세륨 (III) 염 첨가에 따른 변색 또는 임의의 침전물 형성은 없었다. NaOH (1.0 mol/L)를 교반 용액에 적가하여 pH를 pH 10.1로 조절하였다. 자석으로 교반하면서 pH를 pH 10.2 ± 0.2로 1.5 시간 동안 유지하였다. 반응 후, 용액을 교반 플레이트에서 꺼내어 12 내지 18 시간 정치하였다. 상등액을 기울여 회수하고 Ce 및 As에 대한 ICP-MS 분석용으로 보관하였다. 고체를 0.4 μm 셀룰로오스 막으로 여과시키고 탈이온수 500 내지 800 mL로 완전히 세척하였다. 고체를 공기 중 건조시키고 X-선 회절 분석하였다.In a first test, a 400 mL solution containing 33.5 mL 0.07125 mol / L NaH 2 AsO 4 solution was stirred in a beaker at room temperature. After adjusting the pH to approximately pH 1.5 by adding 4.0 mol / L HNO 3 , 1.05 g of Ce (NO 3 ) 3 .6H 2 O was added. There was no discoloration or any precipitate formation following the addition of the cerium (III) salt. NaOH (1.0 mol / L) was added dropwise to the stirred solution to adjust the pH to pH 10.1. The pH was maintained at pH 10.2 ± 0.2 for 1.5 hours while stirring with a magnet. After the reaction, the solution was taken out of the stirring plate and allowed to stand for 12 to 18 hours. The supernatant was collected by tilting and stored for ICP-MS analysis of Ce and As. The solid was filtered through 0.4 μm cellulose membrane and washed thoroughly with 500-800 mL of deionized water. The solid was dried in air and analyzed by X-ray diffraction.
제2 테스트에서, 모사 (simulated) 폐수 스트림 용액을 다음 성분들로 제조하였다: As (1,200 ppm), F (650 ppm), Fe (120 ppm), S (80 ppm), Si (50 ppm), Ca (35 ppm), Mg (25 ppm), Zn (10 ppm), 및 10 ppm 미만의 Al, K, 및 Cu. 진한 HCl (12.1 mol/L)로 본 용액 pH를 pH 0.4로 적정하고, 용액을 70ºC로 가열하였다. CeCl3 용액 (6.3 mL, 1.194 mol/L)을 고온 용액에 첨가하고, NaOH (20 wt. %, 6.2 mol/L)를 적가하여 pH를 서서히 pH 7.5로 올렸다. 이후 용액을 자석으로 교반하면서 70ºC에서 1.5 시간 동안 숙성시키고, pH를 at pH 7.5 ± 0.2로 유지하였다. 용액을 꺼내어 12 내지 18 시간 동안 정치하였다. 상등액을 기울여 회수하고 Ce 및 As에 대한 ICP-MS 분석용으로 보관하였다. 침전 고체를 원심분리하고 2회 세척한 후고체를 0.4 μm 셀룰로오스 막으로 여과시키고 탈이온수 500 내지 800 mL로 완전히 세척하였다. 고체를 공기 중 건조시키고 X-선 회절 분석하였다.In a second test, a simulated wastewater stream solution was prepared with the following components: As (1,200 ppm), F (650 ppm), Fe (120 ppm), S (80 ppm), Si (50 ppm), Ca (35 ppm), Mg (25 ppm), Zn (10 ppm), and less than 10 ppm Al, K, and Cu. The solution pH was titrated to pH 0.4 with concentrated HCl (12.1 mol / L) and the solution was heated to 70 ºC. CeCl 3 solution (6.3 mL, 1.194 mol / L) was added to the hot solution and the pH was gradually raised to pH 7.5 by dropwise addition of NaOH (20 wt.%, 6.2 mol / L). The solution was then aged for 1.5 h at 70 ° C. with magnetic stirring and the pH was maintained at pH 7.5 ± 0.2. The solution was taken out and left to stand for 12-18 hours. The supernatant was collected by tilting and stored for ICP-MS analysis of Ce and As. The precipitated solid was centrifuged and washed twice, then the solid was filtered through 0.4 μm cellulose membrane and washed thoroughly with 500-800 mL of deionized water. The solid was dried in air and analyzed by X-ray diffraction.
제3 테스트에서, 새로운 Ce-As 화합물의 고체 분말에 대한 저-pH 침출 테스트 안정성을 시험하였다. 0.5 g 새로운 Ce-As 화합물을 pH 2.9 또는 pH 5.0인 아세트산 용액 10 mL에 첨가하였다. 용기를 밀봉하고 22 ± 5ºC의 주변 온도에서 18 ± 2 시간 동안 분당 30 ± 2회 회전시켰다. 필요한 회전 시간 경과 후, 용액을 0.2 미크론 필터로 여과하고 ICP-MS로 고체에서 침출된 Ce 및 As를 분석하였다. 1 ppm 미만의 As가 ICP-MS로 검출되었다.In a third test, low-pH leaching test stability was tested on solid powders of new Ce-As compounds. 0.5 g fresh Ce-As compound was added to 10 mL of an acetic acid solution at pH 2.9 or pH 5.0. The vessel was sealed and rotated 30 ± 2 times per minute for 18 ± 2 hours at an ambient temperature of 22 ± 5 ° C. After the required rotation time, the solution was filtered through a 0.2 micron filter and analyzed for Ce and As leached from the solid by ICP-MS. Less than 1 ppm of As was detected by ICP-MS.
도 53은 새로운 Ce-As 화합물 (삼방정계 (trigonal) CeAs O4ㆍ(H2O)X (실험및 모사 모두)로 도시) 및 가스파라이트 (실험 및 모사 모두)에 대한 X-선 회절 (“XRD”) 결과를 비교한 것이다. 도 9는 삼방정계 CeAs O4ㆍ(H2O)X (실험 및 모사 모두) 및 삼방정계 BiP O4ㆍ(H2O)0.67 (모사)에 대한 XRD 결과를 대비한 것이다. XRD 결과는 침전된 결정성 화합물은 모나자이트형 구조로 단사정계 공간군에서 결정화되는 가스파라이트 (CeAsO4)와 구조적으로 다르고, 삼방정계 BiP O4ㆍ(H2O)0.67와 아주 유사하다는 것을 보인다. 53 is a new compound CeAs X- ray for the light and Gaspar (both experimental and simulated) (trigonal crystal system (trigonal) CeAs O 4 and (H 2 O) X (Experimental and simulated both) as shown) diffraction ( " XRD ”) results. FIG. 9 compares the XRD results for trigonal CeAs O 4. (H 2 O) X (both experimental and simulated) and trigonal BiP O 4. (H 2 O) 0.67 (simulated). XRD results show that the precipitated crystalline compound is structurally different from gasparite (CeAsO4), which crystallizes in monoclinic space groups with a monazite structure, and is very similar to trigonal BiP O 4. (H2O) 0.67.
상이한 산화상태의 Ce 및 As의 실험은 새로운 Ce - As 화합물은 세륨은 Ce (III) 상태 및 비소는 As(V) 상태가 필요하다는 것을 보인다. 강염기, 예컨대 수산화나트륨으로 pH 적정하는 것이 필요한 것으로 보인다. 탄산나트륨로 pH 적정하면 가스파라이트, 공지의 천연 유래 화합물 또는 가스파라이트 및 삼방정계 CeAsO4·(H2O)X의 조합이 생성된다. 염화세륨 및 질산세륨을 사용하면 모두 새로운 화합물을 성공적으로 합성할 수 있다는 것을 보인다. 다른 금속 종, 예컨대 마그네슘, 알루미늄, 규소, 칼슘, 철, 구리, 및 아연이 존재하면, 새로운 화합물 합성을 방해하는 것으로 보이지 않았다. 불화물이 존재하면 비소 제거와 경쟁하여 불용성 CeF3 침전물을 생성한다. 비소 및 세륨만을 함유한 용액은 Ce:As 원자비가 1:1인 경우가 새로운 화합물 형성에 바람직하다는 것을 보이고, 과잉 세륨을 함유한 용액은 새로운 화합물 외에도 세륨 산화물 (CeO2) 침전물을 생성하였다. 또한, 새로운 화합물은 pH 2.9 및 pH 5.0 용액에서 가용성1 ppm 미만의 비소를 요구하는 침출테스트에서도 안정적으로 보인다.
Experiments with Ce and As in different oxidation states show that the new Ce-As compounds require Ce (III) states and arsenic As (V) states. PH titration with a strong base such as sodium hydroxide appears to be necessary. PH titration with sodium carbonate produces gasparite, a known naturally occurring compound or gasparite, and a combination of trigonal CeAsO 4. (H 2 O) X. Both cerium chloride and cerium nitrate show that new compounds can be successfully synthesized. The presence of other metal species, such as magnesium, aluminum, silicon, calcium, iron, copper, and zinc, did not appear to interfere with new compound synthesis. The presence of fluorides competes with arsenic removal to produce insoluble CeF 3 precipitates. A solution containing only arsenic and cerium showed that a Ce: As atomic ratio of 1: 1 is preferred for the formation of new compounds, while solutions containing excess cerium produced cerium oxide (CeO 2 ) precipitates in addition to the new compounds. The new compounds also appear to be stable in leaching tests requiring arsenic less than 1 ppm soluble in pH 2.9 and pH 5.0 solutions.
실시예Example 4 4
본 실시예에서, Cr으로 계산될 때 1.0 ppmw 크롬을 함유한 테스트 용액은 시약등급의 중크롬산칼륨을 증류수에 녹여서 제조하였다. 본 용액은 옥시음이온 형태의 Cr+6 을 함유하고 다른 금속 옥시음이온은 함유하지 않는다. 0.5 그램의 란타늄 산화물 (La2O3) 및 0.5 그램의 이산화세륨 (CeO2) 혼합물을 유리용기에서 테스트 용액 100 밀리리터와 현탁시켰다. 형성된 슬러리를 테프론 도포 자석 교반 막대로 15분 동안 교반하였다. 교반 후 물을 고체로부터 Whatman #41 필터 페이퍼를 통과시켜 여과하고 유도결합플라즈마 원자방출분광기로 크롬을 분석하였다. 본 절차는 2회 반복되었지만, 란타늄 산화물 및 이산화세륨의 혼합물을 100 밀리리터의 테스트 용액과 현탁하는 대신, 각각 1.0 그램을 사용하였다. 이들 테스트 1-3 결과를 표 4에 나타낸다. In this example, a test solution containing 1.0 ppmw chromium, calculated as Cr, was prepared by dissolving reagent grade potassium dichromate in distilled water. The solution contains Cr +6 in the form of oxyanions and no other metal oxyanions. A mixture of 0.5 grams of lanthanum oxide (La 2 O 3 ) and 0.5 grams of cerium dioxide (CeO 2 ) was suspended in a glass container with 100 milliliters of test solution. The resulting slurry was stirred for 15 minutes with a Teflon applied magnetic stir bar. After stirring, water was filtered from the solid through Whatman # 41 filter paper and chromium was analyzed with an inductively coupled plasma atomic emission spectrometer. This procedure was repeated twice, but instead of suspending a mixture of lanthanum oxide and cerium dioxide with 100 milliliters of test solution, 1.0 grams each was used. The results of these tests 1-3 are shown in Table 4.
이와 같이 란타늄 산화물, 이산화세륨 및 각각의 동량 혼합물은 크롬을 테스트 용액에서98 퍼센트 이상으로 제거하는데 효과적이었다. Thus lanthanum oxide, cerium dioxide and the same amount of each were effective in removing chromium from the test solution by more than 98 percent.
테스트 4-6 Test 4-6
크롬 테스트 용액 대신 Sb로 계산될 때 1.0 ppmw 안티몬 함유 테스트 용액을 사용한 것을 제외하고는 테스트 1-3의 절차를 반복하였다. 안티몬 테스트 용액은 각각 100 ppmw의 As, Be, Ca, Cd, Co, Cr, Fe, Li, Mg, Mn, Mo, Ni, Pb, Se, Sr, Ti, Tl, V, 및 Zn과 함께 100 ppmw 안티몬 함유 검증 표준 용액을 증류수로 희석시켜 제조하였다. 테스트 결과를 표 4에 제시하고 2종의 희토류 화합물 단독 또는 혼합물이 안티몬을 테스트 용액에서 90 퍼센트 또는 이상으로 제거하는데 효과적이라는 것을 보인다.The procedure of Test 1-3 was repeated except that a 1.0 ppmw antimony-containing test solution was used when calculated as Sb instead of a chromium test solution. The antimony test solution was 100 ppmw with 100 ppmw of As, Be, Ca, Cd, Co, Cr, Fe, Li, Mg, Mn, Mo, Ni, Pb, Se, Sr, Ti, Tl, V, and Zn, respectively. The antimony containing verification standard solution was prepared by diluting with distilled water. The test results are shown in Table 4 and show that the two rare earth compounds alone or in combination are effective at removing 90% or more of antimony from the test solution.
테스트 7-9 Test 7-9
크롬 테스트 용액 대신 Mo 로 계산될 때 1.0 ppmw 몰리브덴 함유 테스트 용액을 사용한 것을 제외하고는 테스트 1-3의 절차를 반복하였다. 몰리브덴 테스트 용액은 각각 100 ppmw의 As, Be, Ca, Cd, Co, Cr, Fe, Li, Mg, Mn, Ni, Pb, Sb, Se, Sr, Ti, Tl, V, 및 Zn과 함께 100 ppmw 몰리브덴 함유 검증 표준 용액을 증류수로 희석시켜 제조하였다. 테스트 결과를 표 4에 제시하고 란타늄 산화물, 이산화세로 제거하는데 효과적이라는 것을 보인다.The procedure of Test 1-3 was repeated except that 1.0 ppmw molybdenum containing test solution was used when calculated as Mo instead of chromium test solution. Molybdenum test solution is 100 ppmw with 100 ppmw of As, Be, Ca, Cd, Co, Cr, Fe, Li, Mg, Mn, Ni, Pb, Sb, Se, Sr, Ti, Tl, V, and Zn, respectively. Molybdenum-containing verification standard solutions were prepared by dilution with distilled water. The test results are shown in Table 4 and are shown to be effective for removal with lanthanum oxide, cesium dioxide.
테스트 10-12Test 10-12
크롬 테스트 용액 대신 V 로 계산될 때 1.0 ppmw 바나듐 함유 테스트 용액을 사용한 것을 제외하고는 테스트 1-3의 절차를 반복하였다. 바나듐 테스트 용액은 각각 100 ppmw의 As, Be, Ca, Cd, Co, Cr, Fe, Li, Mg, Mn, Mo, Ni, Pb, Sb, Se, Sr, Ti, Tl, 및 Zn과 함께 100 ppmw 바나듐 함유 검증 표준 용액을 증류수로 희석시켜 제조하였다. 테스트 결과를 표 4에 제시하고 란타늄 산화물 및 동일 중량의 란타늄 산화물 및 이산화세륨의 혼합물이 바나듐을 테스트 용액에서 98 퍼센트 이상으로 제거하는데 효과적이고, 이산화세륨은 바나듐을 약 88 퍼센트로 제거한다는 것을 보인다.The procedure of Test 1-3 was repeated except that a 1.0 ppmw vanadium containing test solution was used when calculating V instead of the chromium test solution. The vanadium test solution is 100 ppmw with 100 ppmw of As, Be, Ca, Cd, Co, Cr, Fe, Li, Mg, Mn, Mo, Ni, Pb, Sb, Se, Sr, Ti, Tl, and Zn, respectively. The vanadium containing verification standard solution was prepared by diluting with distilled water. The test results are presented in Table 4 and show that lanthanum oxide and a mixture of equal weight lanthanum oxide and cerium dioxide are effective at removing vanadium above 98 percent from the test solution, and cerium dioxide removes vanadium at about 88 percent.
테스트 13-15Test 13-15
크롬 테스트 용액 대신 U로 계산될 때 2.0 ppmw 우라늄 함유 테스트 용액을 사용한 것을 제외하고는 테스트 1-3의 절차를 반복하였다. 우라늄 테스트 용액은 1,000 ppmw 우라늄 함유 검증 표준 용액을 증류수로 희석시켜 제조하였다. 본 용액은 다른 금속을 함유하지 않았다. 테스트 결과를 표 4에 제시하고, 테스트 10-12와 같이, 란타늄 산화물 및 동일 중량의 란타늄 산화물 및 이산화세륨의 혼합물이 우라늄을 테스트 용액에서 상당량 제거하는데 효과적이라는 것을 보인다. 그러나, 이들 실시예에서와 같이, 이산화세륨은 우라늄을 약 75 퍼센트로 제거하고 효과적이지 않다.The procedure of Tests 1-3 was repeated except that a 2.0 ppmw uranium containing test solution was calculated as U instead of the chromium test solution. Uranium test solutions were prepared by diluting a 1,000 ppmw uranium containing verification standard solution with distilled water. The solution did not contain other metals. The test results are shown in Table 4 and show that, like Test 10-12, lanthanum oxide and a mixture of equal weight lanthanum oxide and cerium dioxide are effective at removing significant amounts of uranium from the test solution. However, as in these examples, cerium dioxide removes uranium by about 75 percent and is not effective.
테스트 16-18 Test 16-18
크롬 테스트 용액 대신 W로 계산될 때 1.0 ppmw 텅스텐 함유 테스트 용액을 사용한 것을 제외하고는 테스트 1-3의 절차를 반복하였다. 텅스텐 테스트 용액은 1,000 ppmw 텅스텐 함유 검증 표준 용액을 증류수로 희석시켜 제조하였다. 본 용액은 다른 금속을 함유하지 않았다. 테스트 결과를 표 4에 제시하고, 란타늄 산화물, 이산화세륨, 및 동일 중량의 란타늄 산화물 및 이산화세륨의 혼합물이 텅스텐을 테스트 용액에서 95 퍼센트 또는 이상 제거하는데 효과적이라는 것을 보인다. The procedure of Tests 1-3 was repeated except that a 1.0 ppmw tungsten containing test solution was used when counting W instead of the chromium test solution. The tungsten test solution was prepared by diluting 1,000 ppmw tungsten containing verification standard solution with distilled water. The solution did not contain other metals. The test results are shown in Table 4 and show that lanthanum oxide, cerium dioxide, and a mixture of equal weight lanthanum oxide and cerium dioxide are effective at removing 95 percent or more of tungsten from the test solution.
실시예Example 5 5
본 실시예는 희토류 금속에 대한 할로겐 친화도를 보인다. 일련의 테스트를 수행하여 소정의 할로겐, 특히 불소 (및 기타 할로겐)이 염화세륨와의 결합에 비소와 경쟁하는지는 결정하였다. 수용성 염화세륨 (CeCl3)이 사용될 때 비소는 수성 매질에서 염화세륨과 강하게 결합하는 것으로 알려져 있다. 본 할로겐 결합 친화도는 불소 유무의 원액들 간 차이를 비교하여 결정하였다. 사용 물질은 다음과 같았다: CeCl3 (1.194 M Ce 또는 205.43 g/L (희토류 산화물 또는 REO) 및 400 mL 원액. 원액 성분은, NSF P231 “일반 테스트 물 2” (“NSF”)에 따라, 표 5 및 6에 제시된다: 표 5는 첨가 시약 함량이다.This example shows halogen affinity for rare earth metals. A series of tests was performed to determine whether certain halogens, particularly fluorine (and other halogens), compete with arsenic for binding to cerium chloride. Arsenic is known to bind strongly with cerium chloride in aqueous media when water-soluble cerium chloride (CeCl 3 ) is used. This halogen binding affinity was determined by comparing the differences between the stock solutions with or without fluorine. The materials used were as follows: CeCl 3 (1.194 M Ce or 205.43 g / L (rare earth oxides or REO) and 400 mL stock solution. The stock components were prepared according to NSF P231 “
원액 초기 pH는 대략 0-1이었다. 원액 온도를 70 ℃로 올렸다. 반응 또는 체류시간은 대략 90 분이었다.The stock initial pH was approximately 0-1. The stock solution temperature was raised to 70 deg. The reaction or residence time was approximately 90 minutes.
불소 유무에서 비산세륨 침전화 절차는 다음과 같다:Cerium arsenate precipitation procedure with or without fluorine is as follows:
단계 1:Step 1:
불소 유무의 2종의3.5L 합성 원액을 제조하였다. 두 용액들은 표 5에 나열된 화합물을 함유하였다.Two 3.5L synthetic stocks with and without fluorine were prepared. Both solutions contained the compounds listed in Table 5.
단계 2:Step 2:
400 mL 합성 원액을 칙량하여 (402.41g) 600 mL Pyrex 비이커로 옮겼다. 비이커를 가열/교반 플레이트에 올리고 교반하면서 70 ℃로 가열하였다.A 400 mL synthetic stock was aliquoted (402.41 g) and transferred to a 600 mL Pyrex beaker. The beaker was placed on a heating / stirring plate and heated to 70 ° C. with stirring.
단계 3:Step 3:
충분한 염화세륨을 원액에 첨가하여 예정된 비소에 대한 세륨 몰비를 충족시켰다. 예를들면, 비소 1 몰에 대한 세리아 1 몰의 몰비 달성을 위하여 5.68 mL 염화세륨을 중량 측정하여 (7.17g) 교반 용액에 첨가하였다. 염화세륨을 첨가하면 황색/백색 침전물이 즉시 형성되고, 염화세륨 용액 노르말농도가 0.22이므로 pH는 낮아진다. 20% 수산화나트륨을 이용하여 pH를 대략 7로 조절하였다.Sufficient cerium chloride was added to the stock to meet the desired cerium molar ratio to arsenic. For example, 5.68 mL of cerium chloride was weighed (7.17 g) and added to the stirred solution to achieve a molar ratio of 1 mole of ceria to 1 mole of arsenic. When cerium chloride is added, a yellow / white precipitate is formed immediately, and the pH is lowered since the cerium chloride solution normal concentration is 0.22. The pH was adjusted to approximately 7 with 20% sodium hydroxide.
단계 4:Step 4:
염화세륨을 70 ℃ 용액에 첨가하고, 90 분 동안 반응시킨 후 시료를 채취하였다.Cerium chloride was added to a 70 ° C. solution and allowed to react for 90 minutes before taking a sample.
단계 5:Step 5:
불소 유무 용액에 대하여 모든 소망 몰비에 대하여 단계 2-4를 반복하였다.Steps 2-4 were repeated for all desired molar ratios with or without fluorine solution.
결과를 표 7및 도 55 및 56에 나타낸다.The results are shown in Table 7 and FIGS. 55 and 56.
표 7. 염화세륨 용액과의 침전 후 상등액 중 잔류 비소 농도Table 7. Residual Arsenic Concentration in Supernatants After Precipitation with Cerium Chloride Solution
불소 유무 용액에 대한 로딩 성능을 비교하면 할로겐 및 할로겐화 화합물에 대한 강한 친화도를 보인다. 도 55는 비소 존재에서 불소에 대한 세륨 III 친화도를 보인다. 도 56은 불소 부재 용액에 대한 로딩 성능 (CeO2 그램 당 As mg으로 정의)은 비소에 대한 세륨 몰비가낮을 때 상당히 높다는 것을 보인다. 희토류 금속, 및 특히 세륨을 사용한 불화 유기화합물, 특히 불소화 약학화합물의 고착 (Sequestration)이 분명히 표시된다. Comparing the loading performance for the fluorine-free solution shows a strong affinity for halogens and halogenated compounds. 55 shows cerium III affinity for fluorine in the presence of arsenic. FIG. 56 shows that loading performance (defined as As mg per 2 grams of CeO) for fluorine free solutions is significantly higher when the cerium molar ratio to arsenic is low. Sequestration of rare earth metals, and especially fluorinated organic compounds, in particular fluorinated pharmaceutical compounds with cerium, is clearly indicated.
세륨 대 비소 몰비가 대략 1.4 대 1 또는 이상인용액의 경우 F- 유무의 용액 간 로딩 성능에는 큰 차이가 없었다. 이에 따라 F-를 고착시키고; 나머지 세륨이 비소와 반응하기 위하여 과량의 40% 세륨이 필요하다고 판단되었다. For solutions with cerium to arsenic molar ratios of approximately 1.4 to 1 or higher, there was no significant difference in loading performance between solutions with and without F − . Thus fixing F − ; It was determined that excess 40% cerium was needed for the remaining cerium to react with arsenic.
이들 결과는 불소 존재가 효과적으로 비소 및 다른 목표물질 고착과 경쟁한 간섭이 일어난다는 것을 확인하는 것이다. 상당히 양호한 Ksp를 가지는 CeF3 형성 경쟁 반응에서 간섭이 일어난다. 이들 결과로, 불소 및 다른 할로겐은 희토류-함유 첨가제 첨가 전에 제거되어야 한다.These results confirm that the presence of fluorine effectively interferes with arsenic and other target substance fixation. Interference occurs in a CeF 3 forming competition reaction with fairly good Ksp. As a result of these, fluorine and other halogens must be removed before the addition of the rare earth-containing additives.
실시예Example 6 6
본 실시예는 이산화세륨 분말을 이용한 황산염-함유 화합물, 할로겐화 화합물, 탄산염-함유 화합물, 및 인산염-함유 화합물의 성공적인 제거를 보인다. 400 ppb 비소 제거 성능을 가지는 세륨 분말을 아비산염으로써 비소 (III) 및 비산염으로써 비소 (V) 및 비소 및 세륨 간 공지된 결합 친화도와 경쟁하는 고농도의 화합물을 함유한 다양한 용액들과 접촉시켰다. 경쟁 유기화합물은 황산 이온, 불소이온, 염소이온, 탄산이온, 규산이온, 및 인산이온을 해당 이온 NSF 농도의 대략 500% 농도로 포함하였다. 이산화세륨 분말은 또한 비소-오염 증류 및 NSF P231 “일반 테스트 물 2” (“NSF”) 수와 접촉하였다. 증류수는 기준측정을 제공하였다. This example shows successful removal of sulfate-containing compounds, halogenated compounds, carbonate-containing compounds, and phosphate-containing compounds using cerium dioxide powder. Cerium powder with 400 ppb arsenic removal performance was contacted with various solutions containing arsenic (III) as arsenite and arsenic (V) as arsenate and high concentrations of compounds competing with known binding affinity between arsenic and cerium. Competing organic compounds included sulfate, fluorine, chlorine, carbonate, silicate, and phosphate ions at approximately 500% of the corresponding ion NSF concentration. Cerium dioxide powder was also contacted with arsenic-contaminated distillation and NSF P231 “
결과는 도 55에 제시된다. 도 55에서 보이는 바와 같이, NSF 수중 이온들은, 증류수에 비하여 아비산염 및 비산염 양측에 대하여 이산화세륨 성능을 감소시키고, 이는 이들 화합물과 희토류 금속과의 성공적인 결합을 의미한다. 탄산이온이 존재하면 아비산염보다 비산염에 대한 이산화세륨 제거 성능을 더욱 감소시킨다. 규산이온이 존재하면 아비산염 및 비산염 양자에 대한 이산화세륨 제거 성능을 실질적으로 감소시킨다. 마지막으로, 인산이온은 아비산염 (10X NSF 농도) 및 비산염 (50X NSF 농도)에 대한 이산화세륨 제거 성능을 가장 크게 떨어뜨리고, 아비산염에 대한 제거 성능 감소가 가장 크다.The results are shown in FIG. 55. As shown in FIG. 55, NSF aquatic ions reduce cerium dioxide performance for both arsenite and arsenate compared to distilled water, indicating successful bonding of these compounds with rare earth metals. The presence of carbonate ions further reduces the cerium dioxide removal performance for the arsenate than for the arsenite. The presence of silicate ions substantially reduces the cerium dioxide removal performance for both arsenite and arsenate. Finally, phosphate ions have the greatest drop in cerium dioxide removal performance for arsenite (10X NSF concentration) and arsenate (50X NSF concentration), with the greatest reduction in removal performance for arsenite.
실시예Example 7 7
많은 테스트를 수행하여 용액상 또는 가용성 세륨 이온 침전을 평가하였다.Many tests were performed to evaluate solution phase or soluble cerium ion precipitation.
테스트 1:Test 1:
250 ppm Cr(VI) 함유 용액을 Ce(III) 염화물 또는 Ce(IV) 질산염으로 제공되는 세륨 몰당량으로 변경하였다. Ce(III)을 크롬산염에 첨가하면 용액에 즉시적인 가시적 효과는 나타나지 않지만, 24 시간 후 암색 고체의 미세 침전물이 생긴다. 반대로, Ce(IV)을 첨가하면 즉시 다량의 고체가 형성된다.The 250 ppm Cr (VI) containing solution was changed to molar equivalents of cerium provided as Ce (III) chloride or Ce (IV) nitrate. The addition of Ce (III) to the chromate shows no immediate visible effect on the solution, but after 24 hours a fine precipitate of dark solids is formed. Conversely, addition of Ce (IV) immediately forms a large amount of solids.
전기 실시예와 같이, 분량을 여과하고, pH를 Ce(IV)에 대하여는 pH 3으로 Ce(III)에 대하여는 pH 5로 조절하였다. Ce(III) 첨가는 Cr 용해도에 큰 영향을 미치지 않았다, 그러나 Ce(IV)는 용액으로부터 pH 3에서 Cr을 거의 90% 제거하였다.As in the previous example, the portion was filtered and the pH was adjusted to
테스트 2:Test 2:
50 ppm 몰리브덴 Spex ICP 표준액, 아마도 몰리브덴산염을 함유한 용액을 Ce(III) 염화물 몰당량으로 변경하였다. 전기 시료와 같이, 세륨 첨가 후 고체가 생성되었고 분량을 ICP 분석용0.45 미크론 실린지 필터로 여과하였다. pH 3에서, 거의 30 ppm Mo이 용액에 잔류하지만, pH가 5로 높아지면, Mo 농도는 20 ppm으로 떨어지고, 거의 pH 7에서 Mo 농도는 단지 10 ppm이었다.A solution containing 50 ppm molybdenum Spex ICP standard, possibly molybdate, was changed to molar equivalents of Ce (III) chloride. Like the electrical sample, a solid was formed after cerium addition and the portions were filtered through a 0.45 micron syringe filter for ICP analysis. At
실시예Example 8 8
이들 실시예는 비소 테스트에서 설정된 것과 유사한 방식으로 일련의 비-비소 음이온의 흡착 및 탈착을 조사하는 것이다.These examples examine the adsorption and desorption of a series of non-arsenic anions in a manner similar to that set up in the arsenic test.
과망간산염:Permanganate:
2종의 실시예들을 수행하였다. 제1 실시예에서, 40 g 세리아 분말을 250 mL의 550 ppm KMnO4 용액에 첨가하였다. 제2 실시예에서, 20 g 세리아 분말을 250 mLTwo examples were performed. In the first example, 40 g ceria powder was added to 250 mL of 550 ppm KMnO 4 solution. In a second example, 250 mL of 20 g ceria powder
의 500 ppm KMnO4 용액에 첨가하고 1.5 mL의 4 N HCl로 pH를 낮추었다. 슬러리 pH를 Was added to a 500 ppm KMnO 4 solution and the pH was lowered with 1.5 mL of 4 N HCl. Slurry pH
낮추면 세리아에서 Mn 로딩은 4배 증가하였다.Lowering resulted in a four-fold increase in Mn loading in ceria.
2종의 실시예들에서 세리아를 과망간산염과 18 시간 접촉시킨 후 여과하여 고체를 얻었다. 여과액에 대하여 ICP-AES로 Mn을 분석하였고, 고체를 250 mL DI 수로 세척하였다. pH 미-조정 고체를 다시 세척하였다. In two examples the ceria was contacted with permanganate for 18 hours and then filtered to give a solid. Mn was analyzed by ICP-AES on the filtrate and the solid was washed with 250 mL DI water. The pH unadjusted solid was washed again.
여과되고 세척된 Mn-접촉된 고체 중량을 측정하고 일련의 3종의 추출시험군 및 대조군으로 분류하였다. 3종의 시험군은 1 N NaOH, 10% 옥살산, 또는 1 M 인산염와 접촉될 때, 동일 조건의 DI 수와 비교하여 세리아 표면에서 망간이 회수되는 정도를 조사하기 위한 것이다.The filtered and washed Mn-contacted solid weight was measured and classified into a series of three extraction test groups and a control group. The three test groups were intended to investigate the extent to which manganese was recovered from the ceria surface when contacted with 1 N NaOH, 10% oxalic acid, or 1 M phosphate compared to DI numbers in the same conditions.
과망간산염-로딩된 세리아 분말 시료를 대조군으로써 물과 접촉시켰고 5% 미만의 Mn 방출을 보였다. 비산염에서와 같이, NaOH는 효과적으로 과망간산염을 세리아 표면에서 탈착시켰다. 이는 염기성 pH 수준, 또는 염기성화는, 세리아에 의한 과망간산염 제거에 간섭자로 작용한다는 것을 보인다. pH가 낮아지는 제2 실시예의 경우, NaOH 효과는 과망간산염이 더 높은 pH 조건에서 흡착되는 제1 경우보다 더 컸다.Permanganate-loaded ceria powder samples were contacted with water as a control and showed less than 5% Mn release. As with the arsenate, NaOH effectively desorbed the permanganate from the ceria surface. It is shown that basic pH levels, or basicization, act as interferers in the permanganate removal by ceria. For the second example where the pH was lowered, the NaOH effect was greater than the first case where permanganate was adsorbed at higher pH conditions.
인산염은 비산염 탈착 유도보다 더욱 효과적으로 과망간산염 탈착을 유도한다. 인산염은 과망간산염에 대한 조사한 가장 효과적인 탈착 촉진제였다. 즉, 인산염 존재에서 과망간산염을 제거하는 세리아 분말 성능은 인산염에 대한 세리아 분말 성능이 과망간산염에 대한 것보다 훨씬 높으므로 상대적으로 낮아 보인다.Phosphates induce permanganate desorption more effectively than induction of arsenate desorption. Phosphate was the most effective desorption accelerator investigated for permanganate. That is, the ceria powder performance of removing permanganate in the presence of phosphate is relatively low since the ceria powder performance for phosphate is much higher than that for permanganate.
옥살산은 과망간산염 용액 중 상당한 변색을 일으켰고, 이는 Mn(VII)이, 아마도 Mn(II) 또는 Mn(IV)로 환원된 것을 의미하고, 여기에서 MnO 또는 MnO2 침전물이 형성되어 세리아에서 제거되거나 되지 않은 추가 Mn을 발견할 수 없다. 따라서 환원제는 Mn(VII)에 대한 세리아 제거에 간섭자이다. pH 조절되지 않은 시료에서, 탈착 Mn은 검출되지 않았다. 그러나, 슬러리를 약간 산성화시켜 제조한 시료에서 상당량의 Mn은 세리아 표면에서 회수되었다. Oxalic acid caused significant discoloration in the permanganate solution, which meant that Mn (VII) was reduced to Mn (II) or Mn (IV), where MnO or MnO2 precipitates formed and were not removed or removed from ceria. No additional Mn can be found. The reducing agent is therefore an interferer in the removal of ceria for Mn (VII). In samples that were not pH adjusted, no desorbed Mn was detected. However, significant amounts of Mn were recovered from the ceria surface in samples prepared by slightly acidifying the slurry.
크롬산염Chromate
0.6 g 2크롬산나트륨을 이용하여 250 mL 용액을 제조하고, 본 용액을 20 g 세륨 분말과 18 시간 동안 pH 조절 없이 접촉하였다. 슬러리를 여과하고 고체를 DI수로 세척한 후 50 mL 원심분리 튜브에 분할하여 세리아 표면에서 3종의 용액의 크롬 추출 능력을 시험하였다. A 250 mL solution was prepared using 0.6 g sodium dichromate, and the solution was contacted with 20 g cerium powder for 18 hours without pH adjustment. The slurry was filtered and the solid was washed with DI water and then divided into 50 mL centrifuge tubes to test the chromium extraction capability of the three solutions on the ceria surface.
크롬산염에 대한 세리아 성능은 상당하였고 임의의 pH 조절 또는 시스템 최적화 없이도 (여과액 pH는 대략 8) 로딩은 > 20 mg Cr / g 세리아 정도로 달성되었다. 유사하게, 흡착 크롬산염의 추출도 용이하게 달성되었다. 크롬산염-함유 세리아 함유 슬러리 pH를 1 N NaOH로 높이는 것이 가장 효과적인 피-시험 크롬에 대한 가장 효과적인 탈착방법이다. 인산염을 사용하여 매우 적은 크롬산염이 탈착되고 옥살산을 이용하여서는 더욱 적은 량이 탈착되었다. 이는 과망간산염 제거과 비교할때 인산염 및 옥살산은 크롬산염 제거에 강력한 간섭자가 아니라는 것을 의미한다. 대조 시료에서, 로딩 고체가 증류수와 접촉될 때 단 5%만의 크롬산염이 회수되었다.The ceria performance for the chromate was significant and loading was achieved to> 20 mg Cr / g ceria without any pH adjustment or system optimization (filtrate pH approximately 8). Similarly, extraction of adsorption chromate was also easily accomplished. Raising the chromate-containing ceria-containing slurry pH to 1 N NaOH is the most effective desorption method for the chromium to be tested. Very little chromate was desorbed using phosphate and a smaller amount desorbed using oxalic acid. This means that phosphate and oxalic acid are not powerful interferers in chromate removal compared to permanganate removal. In the control sample, only 5% of the chromates were recovered when the loading solids contacted with distilled water.
안티몬antimony
안티몬 용해도는 비교적 낮고 이들 반응은 용해되는 안티몬 함량에 의해 제한된다. 본 경우에, 100 mg 안티몬 (III) 산화물을 1 L 증류수에 10 mL 진한 HCl과 함께 첨가하고, 수일 동안 평형을 이루도록 하고, 0.8 미크론 폴리카보네이트 막으로 여과하여 불용성 안티몬을 제거하였다. 용액 중 안티몬 제거에 효과적인 16 g 세리아 분말와 안티몬 용액을 접촉하였으나, 표면에 높은 로딩을 발생시킬 가용 Sb(III)은 거의 없었다. 부분적으로는 낮은 흡착률 및 강한 표면-음이온 상호작용으로 인하여, 추출시험은 거의 Sb 회수를 보이지 못하였다. Sb(III)를 덜 용이한 흡착 종 Sb(V)로 전환시키는 것으로 기대되는 과산화수소를 사용한다고 하더라도, Sb 회수량은 크지 않았다.Antimony solubility is relatively low and these reactions are limited by the antimony content dissolved. In this case, 100 mg antimony (III) oxide was added with 10 mL concentrated HCl in 1 L distilled water, allowed to equilibrate for several days and filtered through a 0.8 micron polycarbonate membrane to remove insoluble antimony. The antimony solution was contacted with 16 g ceria powder, which was effective in removing antimony in the solution, but there was little soluble Sb (III) which would cause high loading on the surface. In part due to the low adsorption rate and strong surface-anion interaction, the extraction test showed little Sb recovery. Even if hydrogen peroxide, which is expected to convert Sb (III) to the less easily adsorbed species Sb (V), was used, the Sb recovery was not large.
비소arsenic
표 8-11 테스트 인자들 및 결과를 보인다.Table 8-11 shows test parameters and results.
표 8: 비소 탈착 방법을 보이는비산염 및 아비산염의 세륨 산화물 표면 로딩Table 8: Cerium oxide surface loading of arsenate and arsenite showing arsenic desorption methods
표 9: 비소 탈착 방법을 Table 9: Arsenic Desorption Methods 보이는비산염Visible arsenate 및 아비산염의 세륨 산화물 표면 로딩 Oxide surface loading of ferric and arsenite
표 10: Table 10: 레독스Redox 및 경쟁 반응을 이용한 And competitive reactions 세리아Ceria 표면에서 비소 추출 Arsenic Extraction from Surface
표 11: Table 11: 세리아Ceria 표면에서 다른 흡착 원소의 로딩 및 추출 (회수된 로딩 '퍼센트로서 추출은 각각의 방법에 대하여 Loading and Extraction of Other Adsorption Elements from Surfaces (Extracted as a Recovered Loading 'Percentage for Each Method 보여진다Is shown ) )
실시예Example 9 9
NH4MgPO4·6H2O로 구성된 스트루바이트 입자들을 CeCl3 용액에 NH4MgPO4·6H2O에 대한 CeCl3 몰비를 약 0.8, 1.0, 1.2 및 1.5 로 혼합하였다. 각각의 경우에서, 스트루바이트 중량은 약 0.2g이었고, CeCl3 농도는 약 0.5 mole/L이었다. 또한, 약 0.1L 탈이온수 중의 약 0.2 그램의 스트루바이트 대조군을 제조하였다. 각각의 용액 pH 값을 약 pH 4.3 ± 0.2로 조정하였다. 자석 교반 막대로 각각의 시료 용액을 교반하였다. 적어도 약 16 시간 교반 후, 용액으로부터 고체를 여과하였다. 여과된 고체를 x-선 회절로 분석하고 용액을 ICP-MS로 분석하였다. 최종 용액 pH 값은 약 pH 4.6 내지약 pH 8.0이었다. 결과를 표 12에 요약한다.NH 4 MgPO 4 · CeCl 3 were mixed to a molar ratio of the NH 4 MgPO 4 · 6H 2 O of struvite particles consisting of 6H 2 O to the CeCl 3 solution was about 0.8, 1.0, 1.2 and 1.5. In each case, the struvite weight was about 0.2 g and the CeCl 3 concentration was about 0.5 mole / L. In addition, about 0.2 grams of struvite control in about 0.1 L deionized water were prepared. Each solution pH value was adjusted to about pH 4.3 ± 0.2. Each sample solution was stirred with a magnetic stir bar. After stirring for at least about 16 hours, the solids were filtered from the solution. The filtered solid was analyzed by x-ray diffraction and the solution was analyzed by ICP-MS. Final solution pH values ranged from about pH 4.6 to about pH 8.0. The results are summarized in Table 12.
실시예Example 10 10
스트루바이트, NH4MgPO4·6H2O 입자들을 상이한 희토류 염화물을 함유한 약 0.1 L 용액과 혼합하였다. 희토류 염화물 용액은 약 0.15 mol/L 용액의 LaCl3, CeCl3, PrCl3 및 NdCl3이었다. 각각의 희토류 염화물 용액에 첨가된 스트루바이트 중량은 약 0.2 g이었고 스트루바이트에 대한 희토류 염화물 몰비는 약 1.0이었다. 희토류 염화물 용액 pH는 약 pH 4.3 ± 0.2로 조정되었다. 자석 교반 막대로 각각의 시료 용액을 교반하였다. 적어도 약 16 시간 교반 후, 용액으로부터 고체를 여과하였다. 여과된 고체를 x-선 회절로 분석하고 용액을 ICP-MS로 분석하였다. 최종 용액 pH 값은 약 pH 4.6 내지약 pH 8.0이었다. 결과를 표 13에 요약한다.Struvite, NH 4 MgPO 4 .6H 2 O particles were mixed with about 0.1 L solution containing different rare earth chlorides. The rare earth chloride solution was LaCl 3 , CeCl 3 , PrCl 3 and NdCl 3 in a solution of about 0.15 mol / L. The struvite weight added to each rare earth chloride solution was about 0.2 g and the rare earth chloride molar ratio to struvite was about 1.0. Rare earth chloride solution pH was adjusted to about pH 4.3 ± 0.2. Each sample solution was stirred with a magnetic stir bar. After stirring for at least about 16 hours, the solids were filtered from the solution. The filtered solid was analyzed by x-ray diffraction and the solution was analyzed by ICP-MS. Final solution pH values ranged from about pH 4.6 to about pH 8.0. The results are summarized in Table 13.
실시예Example 11 11
실시예 11 약 0.1L의 0.15 mol/L 산성 염화제2철, FeCl3 용액과 혼합된 약 0.2 g의 스트루바이트, NH4MgPO4·6H2O, 입자들을 가지는 대조군이다. 스트루바이트에 대한 염화제2철 몰비는 약 1.0이고 용액의 초기 pH는 약 pH 2.5이었다. 대조군 용액 초기 pH는 염화제2철 부재에서 스트루바이트를 용해하기에 충분히 낮았다. 자석 교반 막대로 대조군 용액을 교반하였다. 적어도 약 16 시간 교반 후, 용액으로부터 고체를 여과하였다. 여과된 고체를 x-선 회절로 분석하고 용액을 ICP-MS로 분석하였다. 최종 용액 pH 값은 약 pH 2.3이었다. 결과를 표 14에 요약한다.Example 11 A control having about 0.1 L of 0.15 mol / L acidic ferric chloride, about 0.2 g of struvite mixed with FeCl 3 solution, NH 4 MgPO 4 .6H 2 O, particles. The ferric chloride molar ratio to struvite was about 1.0 and the initial pH of the solution was about pH 2.5. The initial pH of the control solution was low enough to dissolve struvite in the absence of ferric chloride. The control solution was stirred with a magnetic stir bar. After stirring for at least about 16 hours, the solids were filtered from the solution. The filtered solid was analyzed by x-ray diffraction and the solution was analyzed by ICP-MS. The final solution pH value was about pH 2.3. The results are summarized in Table 14.
실시예들 9-11은 다른 제거 물질 예컨대 염화제2철로보다는 희토류-함유 조성물로 스트루바이트를 더욱 효과적으로 제거할 수 있다는 것을 보인다. Examples 9-11 show that struvite can be removed more effectively with rare earth-containing compositions than with other removal materials such as ferric chloride.
실시예Example 12 12
표 15는 탈이온수 및 NSF 수로부터 이산화세륨에 대한 축적 물질 제거 성능을 요약한 것이다.Table 15 summarizes the accumulated material removal performance for cerium dioxide from deionized water and NSF water.
실시예Example 13 13
탈이온수 및 NSF 표준수 (표 16 참조)로부터 세륨-함유 조성물에 의한 금속 및 준금속 제거 실험을 수행하였다.Metal and metalloid removal experiments were performed with cerium-containing compositions from deionized water and NSF standard water (see Table 16).
표 16에서 보이듯, 세륨-함유 조성물은 표 16의 목표물질로 구성된 종들을 제거하는데 효과적이다.As shown in Table 16, the cerium-containing compositions are effective at removing species comprised of the targets of Table 16.
실시예Example 14 14
탈이온수 및 NSF 표준수 (표 17 참조)로부터 세륨-함유 첨가제의 금속 및 준Metal and Quasi of Cerium-containing Additives from Deionized Water and NSF Standard Water (see Table 17)
금속 제거 성능을 정량적으로 측정하기 위하여 실험을 수행하였다.Experiments were performed to quantitatively measure metal removal performance.
표 16에서 알 수 있듯이, 세륨-함유 조성물은 표 17의 목표물질로 구성된 종들을 제거하는데 효과적이다.As can be seen from Table 16, the cerium-containing composition is effective in removing species comprised of the targets of Table 17.
실시예Example 15 15
탈이온수 및 NSF 표준수 (표 18 및 19 참조)로부터 유기물질, 금속, 준금속 및 비-금속 오염물질 제거 성능을 정량적으로 측정하기 위하여 실험을 수행하였다.Experiments were performed to quantitatively measure the removal of organic, metal, metalloid and non-metallic contaminants from deionized water and NSF standard water (see Tables 18 and 19).
CeO2 는 분말 형태이고 응집화 CeO2 는 중합성 결합제와 응집된다.CeO 2 is in powder form and agglomerated CeO 2 is agglomerated with the polymerizable binder.
납의 불용성 형태는 납의 가용성 및 불용성 형태 하나 또는 모두를 함유한 수성 매체로부터 희토류 함유 조성물에 의해 제거된다. 불용성 납은 콜로이드 및/또는 미립자 납, 예컨대, 제한되지는 않지만 납 산화물, 납 수산화물, 및/또는 납 옥시(수산화) 형태일 수 있다. 불용성 납 조성물은 하나 이상의 수화된 물을 가지는수화 형태일 수 있다.The insoluble form of lead is removed by the rare earth-containing composition from an aqueous medium containing one or both of the soluble and insoluble forms of lead. Insoluble lead can be in the form of colloidal and / or particulate lead such as, but not limited to, lead oxide, lead hydroxide, and / or lead oxy (hydroxide). The insoluble lead composition may be in hydrated form with one or more hydrated waters.
하나 이상의 다음 문서들에서 정의된 NSF 테스트 물 조성물: “NSF/ANSI 42-2007a NSF International Standard/ American National Standard for Drinking Water Treatment Units - Drinking Water Treatment Units - Aesthetic Effects” Standard Developer - NSF International, Designated as a ANSI Standard, October 22, 2007, American National Standards; “NSF/ANSI 53-2009e NSF International Standard/ American National Standard Drinking Water Treatment Units - Health Effects” Standard Developer - NSF International, designated as an ANSI Standard, August 28, 2009; and “NSF/ANSI 61-2009 NSF International Standard/ American National Standard for Drinking Water Additives - Drinking Water System Components - Health Effects” Standard Developer NSF International, designated as an ANSI Standard, August 26, 2009.NSF test water composition as defined in one or more of the following documents: “NSF / ANSI 42-2007a NSF International Standard / American National Standard for Drinking Water Treatment Units-Drinking Water Treatment Units-Aesthetic Effects” Standard Developer-NSF International, Designated as a ANSI Standard, October 22, 2007, American National Standards; “NSF / ANSI 53-2009e NSF International Standard / American National Standard Drinking Water Treatment Units-Health Effects” Standard Developer-NSF International, designated as an ANSI Standard, August 28, 2009; and “NSF / ANSI 61-2009 NSF International Standard / American National Standard for Drinking Water Additives-Drinking Water System Components-Health Effects” Standard Developer NSF International, designated as an ANSI Standard, August 26, 2009.
실시예Example 16 16
약 20 mg 로딩의 고표면적 (“HAS”) 세리아 (표면적: 130±10 m2/g)를 약 0.5 mg/L 관심 시약을 가지는 NSF 53 수질의 분석물과 접촉시켰다. NSF 물 성분들은 하기 표 20에 제공된다:High surface area (“HAS”) ceria (surface area: 130 ± 10 m 2 / g) of about 20 mg loading was contacted with an analyte of NSF 53 water with about 0.5 mg / L reagent of interest. NSF water components are provided in Table 20 below:
분석물 pH는 pH 12.25±0.25, 온도는 20-25ºC (주변 실온)이었다.Analyte pH was pH 12.25 ± 0.25 and temperature was 20-25 ° C. (ambient room temperature).
분석물을 HSF 세리아와 대략 24 시간 동안 접촉하였다.The analyte was contacted with HSF ceria for approximately 24 hours.
관심 시약은 비스무트, 크롬, 코발트, 망간, 아연 및 지르코늄 종이었다. 상기 조건에서, 주요 종들은 콜로이드 형태로 판단되었다. Reagents of interest were bismuth, chromium, cobalt, manganese, zinc and zirconium species. Under these conditions, the main species were determined in colloidal form.
플라스틱 중량보트에서 20 mg HSA 세리아를 칙량하고 HAS 세리아 매체를 탈이온수로 적어도 30 분 습윤화시켜 매체를 제조하였다. Medium was prepared by weighing 20 mg HSA ceria in a plastic weightboat and wetting the HAS ceria medium with deionized water for at least 30 minutes.
분석물을 NSF 53수 2.0 L 배치에서 제조하였다. 납이 추가되지 않은 납 제거 물. 1,000 mg/L SPEX 질산 기반 표준물을 얻었고 관심 시약 0.5 mg/L 유입물 (influent) 제조에 사용하였다. 본 용액을 고전단 혼합기 (Ninja Model: BL500 30)로 30 초 동안 혼합하였다. 3M NaOH로 pH를 pH 12.25±0.25로 조정하고 추가 60초 동안 혼합하였다. 더 높은 농도의 이전 테스트는 pH 12.25±0.25에서 미립자들이 존재한다는 것을 보였다.Analytes were prepared in a 2.0 L batch of NSF 53 water. Lead-free lead remover. A 1,000 mg / L SPEX nitric acid based standard was obtained and used to prepare 0.5 mg / L influent of the reagent of interest. The solution was mixed for 30 seconds with a high shear mixer (Ninja Model: BL500 30). The pH was adjusted to pH 12.25 ± 0.25 with 3M NaOH and mixed for an additional 60 seconds. Previous tests at higher concentrations showed the presence of particulates at pH 12.25 ± 0.25.
500 mL 유입물을 4 500 mL 병에 투입하여 등온물을 제조하였다. 미리 습윤화된 매체를 각각의 500 mL 시료병에 넣었다. 병 마개로 막고 전기 테이프로 밀봉하였다. 각각의 병을 10개 병들을 수용하는 회전 용기에 넣었다. 용기를 덕트 테이프로 밀봉하고 회전장치에 넣어두었다. 시료들 및 대조군을 24 시간 회전시켰다. 24 시간 후, 회전용기를 장치에서 꺼내고 병들을 용기에서 꺼냈다. An isotherm was prepared by pouring 500 mL inlet into 4 500 mL bottles. Pre-wetted media was placed in each 500 mL sample bottle. The bottle cap was closed and sealed with electrical tape. Each bottle was placed in a rotating container containing 10 bottles. The vessel was sealed with duct tape and placed in the rotator. Samples and controls were rotated for 24 hours. After 24 hours, the rotator was taken out of the device and the bottles were removed from the container.
각각의 금속 시료에 대하여, 5 mL 시료를 취하고 3 mL 진한 질산으로 희석하고 0.2μm 필터로 여과하였다. 시료를 산성화하여 모든 금속이 가용성 형태로 보장하였다. 금속 시료를 유도결합플라즈마-중량분광계 (ICP-MS)로 분석하였다. 콜로이드 금속 존재를 확인하기 위하여, 시료를 먼저 여과하여 임의의 미립자를 제거한 후 산성화하여 금속이 가용성 형태라는 것을 보장하였다. 이들 테스트 분석은 분석 금속 검출 한계 아래에 있었다. 모든 등온물을 제조하고 동일한 방식으로 시험하여 비교를 용이하게 하였다.For each metal sample, 5 mL sample was taken, diluted with 3 mL concentrated nitric acid and filtered through a 0.2 μm filter. The samples were acidified to ensure that all metals were in soluble form. Metal samples were analyzed by inductively coupled plasma-weight spectrometry (ICP-MS). To confirm the presence of colloidal metal, the sample was first filtered to remove any particulates and then acidified to ensure that the metal was in soluble form. These test analyzes were below the analytical metal detection limit. All isotherms were prepared and tested in the same manner to facilitate comparison.
표 21에 도시된 바와 같이, 콜로이드성 비스무트, 크롬, 망간, 및 아연은 모두 NSF 53 물에서 HSA 세리아로 제거되었다. 관심 시약 제거 능력은 유입물로부터 적어도 관심 시약 10% 제거에 기초한다.As shown in Table 21, colloidal bismuth, chromium, manganese, and zinc were all removed with HSA ceria in NSF 53 water. The reagent removal ability of interest is based on at least 10% removal of the reagent of interest from the influent.
* 최종 농도, 제거 성능, 및 % 제거는 3개의 시료들 평균이다* Final concentration, removal performance, and% removal are the average of three samples
본 표 22는 코발트 및 지르코늄의 개별 경우를 보인다.Table 22 shows the individual cases of cobalt and zirconium.
콜로이드성 비스무트, 크롬, 망간, 및 아연은 NSF 53 물에서 HSA 세리아로 Colloidal Bismuth, Chromium, Manganese, and Zinc from NSF 53 Water to HSA Ceria
모두 제거되었다. 이를 결과로, 이상적 조절에서, 이들 시약은 HSA 세리아를 적용All removed. As a result of this, in ideal control, these reagents apply HSA ceria
하여 제거될 수 있다는 것을 알 수 있다.It can be seen that it can be removed.
실시예Example 17 17
본 실시예는 다양한 테스트 결과를 비교하여 온도, 표면적, 종 (specification), 및 농도 변화가 세리아의 비소 로딩 성능에 영향을 미치는지에 대한 결론을 도출한다. 실험 절차를 하기한다:This example compares the results of various tests to draw conclusions about whether temperature, surface area, specification, and concentration changes affect the arsenic loading performance of ceria. The experimental procedure is as follows:
물질: CeO2: LOI-4.6%, SA-140 m2/g; Material: CeO 2 : LOI-4.6%, SA-140 m 2 / g;
CeO2: LOI- 6.3%, SA-210 m /gCeO 2 : LOI- 6.3%, SA-210 m / g
로딩: 40 g Loading: 40 g
테스트용액성분 (20 L Test solution component (20 L DI수에첨가Add to DI water ):):
2244.45 g NiSO4ㆍ6H2O2244.45 g NiSO 4 6H 2 O
119.37 g CuSO4·5H2O119.37 g CuSO 4 · 5H 2 O
57.81 H3BO3 57.81 H 3 BO 3
406.11 NaCl406.11 NaCl
15.01 FeSO4·7H2O15.01 FeSO 4 7H 2 O
4.79 g CoSO4·7H2O4.79 g CoSO 4 · 7H 2 O
70 con HCl70 con HCl
테스트용액조건:Test solution condition:
pH: 1.63pH: 1.63
밀도: 1.08 mL/g Density: 1.08 mL / g
칼럼유입물Column influent ::
pH: 모든 칼럼들에 대하여 pH 1.1 내지 1.2pH: pH 1.1 to 1.2 for all columns
밀도: 모든 칼럼들에 대하여 1.08 g/mLDensity: 1.08 g / mL for all columns
온도:모든 칼럼들은 주변 실온 ~ 21 °C 또는 70 °C에서 운전 Temperature: All columns operate at ambient room temperature ~ 21 ° C or 70 ° C
유속: 유속은 1 내지 1.8 mL/min, 또는 2.2%-4.0% 상용적 (Bed Volume)Flow rate: 1 to 1.8 mL / min, or 2.2% -4.0% commercial (Bed Volume)
사용된 응집제 근사량: 22 방울의 1% Nalco 7871Approximate amount of flocculant used: 22 drops of 1% Nalco 7871
칼럼 상 치수: 모든 칼럼들에 대하여 8.5-9 cm X 2.54 cm IDColumn Top Dimensions: 8.5-9 cm X 2.54 cm ID for all columns
매체:media:
150 g ACS 검증 NaCl을 1 L에 첨가하였다. 이후DI 수를 이용하여 염을 1 L 표기까지 희석시켰다. 염을 2 L 비이커로 옮기고 끓였다. 다음, 15 mL 진한 HCl을 비등수에 넣으면서 자석 교반 막대로 교반하였다. HCl 첨가 후 즉시, 40.00 g 건식 CeO2 를 혼합 산성 염용액에 서서히 넣었다. 본 용액을 5 분 교반하였다. 다음, 22 방울의 1% Nalco 7871를 첨가하여 용액을 정화하고 칼럼에 첨가될 때 물질 분리를 억제하였다.150 g ACS validation NaCl was added to 1 L. The salt was then diluted to 1 L notation using DI water. The salt was transferred to a 2 L beaker and boiled. Next, 15 mL concentrated HCl was added to boiling water and stirred with a magnetic stir bar. Immediately after addition of HCl, 40.00 g dry CeO 2 was slowly added to the mixed acidic salt solution. The solution was stirred for 5 minutes. Next, 22 drops of 1% Nalco 7871 were added to purify the solution and inhibit material separation when added to the column.
칼럼로딩Column loading ::
응집 CeO2 매체를 12 mL/분으로 베드가 8.5 cm로 완전히 가라않을 때까지 흘렸다. 베드 상의 DI 수를 기울여 제거하고 유입물 용액으로 대체한 후 마개를 닫고 밀봉하였다.Aggregated CeO 2 media was flowed at 12 mL / min until the bed was completely dry to 8.5 cm. The DI water on the bed was tilted off and replaced with the influent solution, then the stopper was closed and sealed.
표 23 및 도 57에서 알 수 있듯이, 세륨 (IV) 산화물 로딩의 비소 종 로딩 성능은 온도, 표면적, 종, 및 비소 종 농도 변화에 영향을 받는다.As can be seen in Table 23 and FIG. 57, the arsenic species loading performance of cerium (IV) oxide loading is affected by temperature, surface area, species, and arsenic species concentration changes.
실시예Example 18 18
본 실시예는 고표면적 (“HSA”) 세륨 (IV) 산화물에 의해 NSF 53 물로부터 콜로이드성 금속 제거가 가능한지를 결정한다. 테스트 인자들은 다음과 같다:This example determines whether colloidal metal removal from NSF 53 water is possible by high surface area (“HSA”) cerium (IV) oxide. The test parameters are as follows:
인자들:Arguments:
물질: HSA 세리아 산화물 (표면적: 130±10 m2/g) Substance: HSA Ceria Oxide (Surface Area: 130 ± 10 m 2 / g)
로딩: 20 mgLoading: 20 mg
분석물 농도: NSF 53 수중0.5 mg/L 관심 시약Analyte concentration: 0.5 mg / L NSF 53 in water Reagent of interest
pH: 가변pH: variable
온도: 20-25 C 주변 실온Temperature: 20-25 C ambient room temperature
접촉시간: 24 시간Contact time: 24 hours
시험 금속 비스무트, 크롬, 코발트, 망간, 아연, 지르코늄, 알루미늄, 및 구리Test metal bismuth, chromium, cobalt, manganese, zinc, zirconium, aluminum, and copper
매체제조:Media Production:
20 mg HSA 세리아 산화물을 플라스틱 중량보트에서 측정하였다. 매체를 DI수로 적어도 30 분 습윤화시켰다.20 mg HSA ceria oxide was measured on a plastic weightboat. The medium was wetted for at least 30 minutes with DI water.
유입물제조Influent Production ::
유입물을 납이 추가되지 않은 납 제거 NSF 53수 2.0 L 배치에서 제조하였다. 1,000 mg/L SPEX 질산 기반 표준물을 얻었고 관심시약 0.5 mg/L 유입물 제조에 사용하였다. 본 용액을 고전단 혼합기 (Ninja Model: BL500 30)로 30 초 동안 혼합한 후, 3M NaOH 또는 진한 HCl로 pH를 조정하고 추가 30초 동안 혼합하였다. 그리고 고체 아황산나트륨 또는 12.5% NaClO 용액 (표 25 참고)을 사용하여 산화-환원-전위 (“ORP”) 값을 조정하였다.The influent was prepared in a 2.0 L batch of lead free NSF 53 water with no lead added. A 1,000 mg / L SPEX nitric acid based standard was obtained and used to prepare 0.5 mg / L influent of reagent of interest. The solution was mixed for 30 seconds with a high shear mixer (Ninja Model: BL500 30), then the pH was adjusted with 3M NaOH or concentrated HCl and mixed for an additional 30 seconds. And the redox potential (“ORP”) value was adjusted using solid sodium sulfite or 12.5% NaClO solution (see Table 25).
**정확한 ORP 값을 얻지 않았다** I did not get the correct ORP value
테스트절차:Test procedure:
등온물 제조 절차:Isothermal Manufacturing Procedure:
4개의 500 mL 병에 각각 500 g 유입물을 채웠다. 미리 습윤화된 매체를 각각의 500 mL 시료병에 넣었다. 병 마개로 막고 전기 테이프로 밀봉하였다. 각각의 병을 10개 병들을 수용하는 회전 용기에 넣었다. 용기를 덕트 테이프로 밀봉하고 회전장치에 넣어두었다. 시료들을 24 시간 회전시켰다. 24 시간 후, 회전용기를 장치에서 꺼내고 병들을 용기에서 꺼냈다.Four 500 mL bottles were each filled with 500 g influent. Pre-wetted media was placed in each 500 mL sample bottle. The bottle cap was closed and sealed with electrical tape. Each bottle was placed in a rotating container containing 10 bottles. The vessel was sealed with duct tape and placed in the rotator. Samples were rotated for 24 hours. After 24 hours, the rotator was taken out of the device and the bottles were removed from the container.
분석용 시료 제조 절차:Analytical Sample Preparation Procedures:
각각의 금속 시료에 대하여, 5 mL 시료를 취하고 5 mL 10% 질산으로 희석하고 0.2μm 필터로 여과하였다. 시료를 산성화하여 모든 금속이 가용성 형태로 보장하였다. 금속시료를 유도결합플라즈마-질량분광계 (ICP-MS)로 분석하였다. 불용성 금속 존재를 확인하기 위하여, 시료를 먼저 0.2 μm 필터로 여과하여 임의의 불용성 금속을 제거한 후 산성화하여 모든 시료들이 동일하다는 것을 보장하였다. 모든 등온물을 제조하고 동일한 방식으로 시험하여 비교를 용이하게 하였다.For each metal sample, 5 mL sample was taken, diluted with 5
결과:result:
표 26-27에서 나타낸 바와 같이, Cr2O3 (S), Mn3O4 (S) Al2O3(H2O)(S), Cu(OH)2 (S), 및 Cu2O (S) 모두는 NSF 53 물로부터 HSA 세리아로 제거되었다. 관심시약 제거능력은 유입물로부터 관심시약이 적어도 10% 제거된 것에 기초하였다.As shown in Tables 26-27, Cr 2 O 3 (S), Mn 3 O 4 (S) Al 2 O 3 (H 2 O) (S), Cu (OH) 2 (S), and Cu 2 O (S) All were removed with HSA ceria from NSF 53 water. Reagent removal of interest was based on at least 10% removal of the reagent of interest from the influent.
* 최종 농도, 제거 성능, 및 % 제거는 3종의 시료에서 취한 평균이었다.* Final concentration, removal performance, and% removal were averages taken from three samples.
**정확한 ORP 값을 얻지 않았다** I did not get the correct ORP value
결론:conclusion:
콜로이드성 크롬, 알루미늄, 및 구리는 HSA 세리아로 NSF 53 물에서 모두 제거되었다. 일부 실험은 코발트, 아연, 및 지르코늄 역시 제거된다는 것을 보였다. HAS 세리아의 망간 제거 능력은 분명하지 않았다.Colloidal chromium, aluminum, and copper were all removed from NSF 53 water with HSA ceria. Some experiments have shown that cobalt, zinc, and zirconium are also removed. The ability of HAS ceria to remove manganese was not clear.
실시예Example 19 19
본 실시예는 고표면적 (“HSA”) 세륨 (IV) 산화물이 NSF 53 물에서 콜로이드성 금속을 제거할 수 있는지를 결정하였다. 테스트 인자들은 다음과 같다:This example determined whether a high surface area (“HSA”) cerium (IV) oxide can remove colloidal metals from NSF 53 water. The test parameters are as follows:
인자들:Arguments:
물질: HSA 세리아 (표면적: 130±10 m2/g). Substance: HSA ceria (surface area: 130 ± 10 m 2 / g).
로딩: 20 mg.Loading: 20 mg.
분석물 농도: NSF 53 수중0.5 mg/L 관심 시약, 표 34 참고.Analyte concentration: 0.5 mg / L NSF 53 in water Reagent of interest, see Table 34.
pH, ORP: 가변, 표: 28 참고.pH, ORP: variable, see Table 28.
온도: 20-25 C 주변 실온.Temperature: 20-25 C ambient room temperature.
접촉시간: 24 시간.Contact time: 24 hours.
테스트 금속: 비스무트, 크롬, 코발트, 망간, 아연, 지르코늄, 알루미늄, 및 구리. Test metals: bismuth, chromium, cobalt, manganese, zinc, zirconium, aluminum, and copper.
매체제조:Media Production:
20 mg HSA 세리아를 플라스틱 중량보트에서 측정하였다. 매체를 DI수로 적어도 30 분 습윤화시켰다20 mg HSA ceria was measured on a plastic weightboat. The medium was wetted for at least 30 minutes with DI water.
유입물제조Influent Production ::
유입물을 납이 추가되지 않은 납 제거 NSF 53수 2.0 L 배치에서 제조하였다. 1,000 mg/L SPEX 질산 기반 표준물을 얻었고 관심시약 0.5 mg/L 유입물 제조에 사용하였다. 본 용액을 고전단 혼합기 (Ninja Model: BL500 30)로 30 초 동안 혼합한 후, 3M NaOH 또는 진한 HCl로 pH를 조정하고 추가 30초 동안 혼합하였다. 그리고 고체 아황산나트륨 또는 12.5% NaClO 용액을 사용하여 ORP 값을 조정하였다.The influent was prepared in a 2.0 L batch of lead free NSF 53 water with no lead added. A 1,000 mg / L SPEX nitric acid based standard was obtained and used to prepare 0.5 mg / L influent of reagent of interest. The solution was mixed for 30 seconds with a high shear mixer (Ninja Model: BL500 30), then the pH was adjusted with 3M NaOH or concentrated HCl and mixed for an additional 30 seconds. The ORP value was then adjusted using solid sodium sulfite or 12.5% NaClO solution.
**ORP 값은 추정, Bi(S) 에 대한 정확한 값은 얻어지지 않았고 기록된 값은 BiO+ 에 상당.** ORP values are estimated, exact values for Bi (S) have not been obtained and recorded values correspond to BiO + .
절차:step:
등온물 제조 절차:Isothermal Manufacturing Procedure:
4개의 500 mL 병에 각각 500 g 유입물을 채웠다. 미리 습윤화된 매체를 각각의 500 mL 시료병에 넣었다. 병 마개로 막고 전기 테이프로 밀봉하였다. 각각의 병을 10개 병들을 수용하는 회전 용기에 넣었다. 용기를 덕트 테이프로 밀봉하고 회전장치에 넣어두었다. 시료들을 24 시간 회전시켰다. 24 시간 후, 회전용기를 장치에서 꺼내고 병들을 용기에서 꺼냈다.Four 500 mL bottles were each filled with 500 g influent. Pre-wetted media was placed in each 500 mL sample bottle. The bottle cap was closed and sealed with electrical tape. Each bottle was placed in a rotating container containing 10 bottles. The vessel was sealed with duct tape and placed in the rotator. Samples were rotated for 24 hours. After 24 hours, the rotator was taken out of the device and the bottles were removed from the container.
분석용 시료 제조 절차:Analytical Sample Preparation Procedures:
각각의 금속 시료에 대하여, 5 mL 시료를 취하고 5 mL 10% 질산으로 희석하고 0.2μm 필터로 여과하였다. 시료를 산성화하여 모든 금속이 가용성 형태로 보장하였다. 금속시료를 유도결합플라즈마-질량분광계 (ICP-MS)로 분석하였다. 불용성 금속 존재를 확인하기 위하여, 시료를 먼저 0.2 μm 필터로 여과하여 임의의 불용성 금속을 제거한 후 산성화하여 모든 시료들이 동일하다는 것을 보장하였다. 모든 등온물을 제조하고 동일한 방식으로 시험하여 비교를 용이하게 하였다For each metal sample, 5 mL sample was taken, diluted with 5
결과result
결과를 표 29-30에 나타낸다.The results are shown in Table 29-30.
* 최종 농도, 제거 성능, 및 % 제거는 3종의 시료에서 취한 평균이었다* Final concentration, removal performance, and% removal were averages taken from three samples
* 불용성 코발트, 망간, 아연, 및 지르코늄의 부정적 (negative) 제거 성능 또는 부정적 최종 농도로 인하여 본 표에 포함되지 않았다.* Not included in this table due to negative removal performance or negative final concentration of insoluble cobalt, manganese, zinc, and zirconium.
결론conclusion
As이 첨가되지 않은 NSF 53 비소 테스트 물에서 모든 금속 용액들을 제조하였다. 이들 용액 모두를 HSA 세륨 산화물 (CeO2)에 대하여 시험하였다. Bi (목표 종 BiOOH (S), BiO+)는 확실히 제거되었다. Cr (목표 종 Cr2O3 (S)), Mn (목표 종 MnO2(S), Mn2O3 (S), 및 Mn3O4 (S)), Zn (목표 종 Zn(OH)2(S)), Al (목표 종 Al2O3(H2O)(S)), Cu (목표 종 Cu(OH)2(S) 및 Cu2O (S)), 및 Zr (목표 종 ZrO2 (S))는 확실히 제거되었다. 시도 2AA에서 Co (목표 종 CoO2 (S) )는 분명히 제거되었다. 이들 결과는 제어 조건에서, Al, Co, Cr, Cu, Mn, Zn, 및 Zr의 불용성 화합물은 HSA 세륨 산화물 (CeO2)을 사용하여 제거될 수 있다는 것을 보인다.All metal solutions were prepared in NSF 53 arsenic test water without As. All of these solutions were tested for HSA cerium oxide (CeO 2). Bi (target species BiOOH (S) , BiO + ) was certainly removed. Cr (target species Cr 2 O 3 (S) ), Mn (target species MnO 2 (S) , Mn 2 O 3 (S) , and Mn 3 O 4 (S) ), Zn (target species Zn (OH) 2 (S) ), Al (target species Al 2 O 3 (H 2 O) (S) ), Cu (target species Cu (OH) 2 (S) and Cu 2 O (S) ), and Zr (target species ZrO 2 (S) ) was certainly removed. In attempt 2AA, Co (target species CoO 2 (S) ) was clearly removed. These results show that, under controlled conditions, insoluble compounds of Al, Co, Cr, Cu, Mn, Zn, and Zr can be removed using HSA cerium oxide (CeO 2 ).
도 58-65은 상기 물질에 대한 선행 풀베이 다이어그램을 보인다.58-65 show a preceding pullbay diagram for the material.
실시예Example 20 20
본 실시예는 선택된 가용성 금속이 HAS 세륨 (IV) 산화물을 이용하여 NSF 53 물에서 제거될 수 있는지를 결정한다. This example determines whether the selected soluble metal can be removed from NSF 53 water using HAS cerium (IV) oxide.
인자들:Arguments:
물질: HSA 세리아 (표면적: 130±10 m2/g). Substance: HSA ceria (surface area: 130 ± 10 m 2 / g).
로딩: 20 mg.Loading: 20 mg.
분석물 농도: NSF 53 수중0.5 mg/L 관심 시약, 표 31 참고.Analyte concentration: 0.5 mg / L NSF 53 in water Reagent of interest, see Table 31.
pH, ORP: 가변, 표: 32 참고.pH, ORP: variable, see Table: 32.
온도: 20-25 C 주변 실온.Temperature: 20-25 C ambient room temperature.
접촉시간: 24 시간.Contact time: 24 hours.
테스트 금속: 알루미늄 (Al3 +), 바륨 (Ba2 +), 카드뮴 (Cd2 +), 크롬 (Cr3 +), 코발트 (Co2 +), 구리 (Cu2 +), 철 (Fe2 +), 망간 (Mn2 +), 및 니켈 (Ni2 +).Test metals: aluminum (Al 3 + ), barium (Ba 2 + ), cadmium (Cd 2 + ), chromium (Cr 3 + ), cobalt (Co 2 + ), copper (Cu 2 + ), iron (Fe 2 + ), manganese (Mn + 2), and nickel (Ni + 2).
매체제조:Media Production:
20 mg HSA 세리아를 플라스틱 중량보트에서 측정하였다. 매체를 DI수로 적어도 30 분 습윤화시켰다20 mg HSA ceria was measured on a plastic weightboat. The medium was wetted for at least 30 minutes with DI water.
유입물제조Influent Production ::
유입물을 비소가 추가되지 않은 납 제거 NSF 53수 2.0 L 배치에서 제조하였다. 1,000 mg/L SPEX 질산 기반 표준물을 얻었고 관심시약 0.5 mg/L 유입물 제조에 사용하였다. 본 용액을 교반 플레이트를 이용하여 혼합한 후, 3M NaOH 또는 진한 HCl로 pH를 조정하였다. 그리고 고체 아황산나트륨 또는 12.5% NaClO 용액을 사용하여 ORP값을 조정하였다.The influent was prepared in a 2.0 L batch of lead-free NSF 53 water without addition of arsenic. A 1,000 mg / L SPEX nitric acid based standard was obtained and used to prepare 0.5 mg / L influent of reagent of interest. The solution was mixed using a stir plate and then pH adjusted with 3M NaOH or concentrated HCl. The ORP value was then adjusted using solid sodium sulfite or 12.5% NaClO solution.
절차:step:
등온물 제조 절차:Isothermal Manufacturing Procedure:
4개의 500 mL 병에 각각 500 g 유입물을 채웠다. 미리 습윤화된 매체를 각각의 500 mL 시료병에 넣었다. 병 마개로 막고 전기 테이프로 밀봉하였다. 각각의 병을 10개 병들을 수용하는 회전 용기에 넣었다. 용기를 덕트 테이프로 밀봉하고 회에서 꺼내고 병들을 용기에서 꺼냈다. Four 500 mL bottles were each filled with 500 g influent. Pre-wetted media was placed in each 500 mL sample bottle. The bottle cap was closed and sealed with electrical tape. Each bottle was placed in a rotating container containing 10 bottles. The vessel was sealed with duct tape and removed from ash and the bottles were removed from the vessel.
분석용 시료 제조 절차:Analytical Sample Preparation Procedures:
각각의 금속 시료에 대하여, 6 mL 시료를 취하고 0.667 mL 진한 질산으로 희석하고 0.2μm 필터로 여과하였다. 시료를 산성화하여 모든 금속이 가용성 형태로 보장하였다. 금속시료를 ICP-MS로 분석하였다. 모든 등온물을 제조하고 동일한 방식으로 시험하여 비교를 용이하게 하였다.For each metal sample, 6 mL sample was taken, diluted with 0.667 mL concentrated nitric acid and filtered through a 0.2 μm filter. The samples were acidified to ensure that all metals were in soluble form. Metal samples were analyzed by ICP-MS. All isotherms were prepared and tested in the same manner to facilitate comparison.
결과:result:
결과를 표 32-33에 제시한다.The results are shown in Tables 32-33.
* 최종 농도, 제거 성능, 및 % 제거는 3종의 시료에서 취한 평균이었다* Final concentration, removal performance, and% removal were averages taken from three samples
결론:conclusion:
HSA 세리아에 의해 NSF 53 물로부터 용해성 또는 수용성 Al3 +, Ba 2+, Cd 2+, Cr3+, Co2 +, Cu2 +, Fe2 +, Mn2 +, 및 Ni2 + 는 확실히 제거되었다. By HSA ceria-soluble or water-soluble Al 3 + from the NSF 53 water, Ba 2+, Cd 2+, Cr 3+,
도 3A-E (알루미늄), 6A-E (크롬), 7A-F (망간), 8A-F (철), 9A-E (코발트), 10A-E (니켈), 11A-E (구리), 24A-C (카드뮴), 66A-E (바륨), 및 67A-E (라듐)는 상기 금속에 대한 선행 풀베이 다이어그램이다.3A-E (aluminum), 6A-E (chrome), 7A-F (manganese), 8A-F (iron), 9A-E (cobalt), 10A-E (nickel), 11A-E (copper), 24A-C (cadmium), 66A-E (barium), and 67A-E (radium) are the preceding pullbay diagrams for the metal.
본 발명의 많은 변형 및 변경이 적용될 수 있다. 즉 임의의 실시태양 단독 및 이들의 조합 및 치환이 적용될 수 있다. 다른 특징들의 제공 없이도 본 발명의 일부 특징들을 제공하는 것이 가능할 수 있다.Many variations and modifications of the invention can be applied. That is, any embodiment alone or combinations and substitutions thereof may be applied. It may be possible to provide some features of the invention without providing other features.
다양한 실시태양들, 구성들, 또는 양태들에서 본 발명은 실질적으로 본원에서 기재되고 기술된 요소, 방법, 공정, 시스템 및/또는 장치를 포함하며, 이는, 이들의 다양한 실시태양들, 구성들, 양태들, 부-조합들, 및 집합들을 포함한다. 본 발명을 이해한 후 당업자는 다양한 실시태양들, 구성들, 또는 양태들을 적용 또는 이용할 수 있다. 다양한 실시태양들, 구성들, 및 양태들에서 본 발명은 본원 또는 다양한 실시태양들, 구성들, 또는 양태들에 기술 및/또는 기재되지 않은 요소 부재의 장치 및 방법을 포함하고, 이러한 요소의 부재는 예를들면, 성능, 용이성 달성 및/또는 구현 비용 감소를 위한 전기 장치 또는 방법에서 사용된 요소의 부재를 포함한다.In various embodiments, configurations, or aspects the invention includes substantially the elements, methods, processes, systems and / or devices described and described herein, which include various embodiments, configurations, Aspects, sub-combinations, and sets. After understanding the present invention, those skilled in the art may apply or use various embodiments, configurations, or aspects. In various embodiments, configurations, and aspects, the invention includes devices and methods of element members not described and / or described herein or in various embodiments, configurations, or aspects, and the absence of such elements. Includes, for example, the absence of elements used in electrical devices or methods for reducing performance, ease of implementation and / or cost of implementation.
상기 논의는 기술 및 설명 목적으로 제시되었다. 상기 논의는 본 발명을 본원에 개시된 형식 또는 형식들로 제한하려는 의도가 아니다. 예를들면, 상기 상세한 설명에서, 본 발명의 다양한 특징은 본 발명에 대한 간소화 목적으로 하나 이상의 실시태양들, 구성들 또는 양태들로 분류되었다. 본 발명의 실시태양, 구성 또는 양태들은 상기된 것 이외의 대안적인 실시태양, 구성 또는 양태들과 조합될 수 있다. 이러한 개시 방법은 임의의 청구항 및/또는 조합들이 각각의 청구항에 명백히 언급된 것 보다 더 많은 특징을 필요로 하는 의도를 반영하는 것으로 해석되어서는 아니된다. 오히려, 하기 청구항이 반영하는 것과 같이, 발명적 양태들은 단독으로 상기 개시된 실시태양, 구성 또는 양태의 모든 특징보다 적게 나열된다. 따라서, 하기 청구항은 상세한 설명에 통합되며, 각각의 청구항은 자체로 별도의 바람직한 실시태양으로 유효하다.The above discussion has been presented for the purposes of description and description. The discussion is not intended to limit the invention to the form or forms disclosed herein. For example, in the foregoing Detailed Description, various features of the invention have been classified into one or more embodiments, configurations, or aspects for the purpose of streamlining the invention. Embodiments, configurations, or aspects of the invention may be combined with alternative embodiments, configurations, or aspects other than those described above. This method of disclosure should not be construed as reflecting the intention that any claim and / or combinations require more features than are explicitly recited in each claim. Rather, as the following claims reflect, inventive aspects are recited less than all features of the embodiments, configurations, or aspects disclosed above alone. Accordingly, the following claims are incorporated into the Detailed Description, with each claim standing on its own as a separate preferred embodiment.
또한, 본 발명의 설명은 하나 이상의 실시태양들, 구성들, 또는 양태들에 대한 기술을 포함하지만 소정의 변경 및 변형, 다른 수정, 조합, 및 변형은 본 발명의 범위에 속하고, 예를들면, 본 발명을 이해한 후 당업자의 기술 및 지식 범주에 있는 것이다. 청구된 것들에 대한 대안, 상호교환 및/또는 균등 구조체, 기능, 범위 또는 단계를 포함하여 허용되는 정도의 대안적인 실시태양들, 구성들, 또는 양태들을 포함하는 권리를 취득할 의도이고 이러한 대안, 상호교환 및/또는 균등 구조체, 기능, 범위 또는 단계가 본원에 개시된 것과 무관하게 및 공적으로 임의의 특허 가능한 주제에 주력할 의도없이 상기 권리를 취득할 의도이다.
In addition, the description of the present invention includes descriptions of one or more embodiments, configurations, or aspects, but certain changes and variations, other modifications, combinations, and variations are within the scope of the present invention, for example After understanding the present invention, it is within the skill and knowledge of those skilled in the art. Is intended to obtain the right to include alternative embodiments, configurations, or aspects to an acceptable extent, including alternatives, interchanges, and / or equivalent structures, functions, ranges, or steps to those claimed, and such alternatives, Interchange and / or equivalent structures, functions, ranges, or steps are intended to obtain such rights without intention of focusing on any patentable subject matter, regardless of what is disclosed herein and in public.
Claims (39)
Contacting at least one of the lead hydroxide and lead carbonate in a liquid medium with a rare earth-containing additive in the form of a CeO 2 to remove at least one of lead hydroxide and lead carbonate.
(a) 납 수산화물과 납 탄산염 중 하나 이상을 포함한 목표물질-함유 종을 이와는 다른 납 수산화물과 납 탄산염 중 하나 이상의 형태의 주요 종으로 산화시키기 위하여 매질에 산화제를 도입하는 단계;
(b) 납 수산화물과 납 탄산염 중 하나 이상을 포함한 목표물질-함유 종을 이와는 다른 납 수산화물과 납 탄산염 중 하나 이상의 형태의 주요 종으로 환원시키기 위하여 매질에 환원제를 도입하는 단계;
(c) 납 수산화물과 납 탄산염 중 하나 이상을 포함한 목표물질-함유 종을 이와는 다른 납 수산화물과 납 탄산염 중 하나 이상의 형태의 주요 종으로 전환시키기 위하여 매질에 염기 및/또는 염기 동등물을 도입하는 단계;
(d) 납 수산화물과 납 탄산염 중 하나 이상을 포함한 목표물질-함유 종을 이와는 다른 납 수산화물과 납 탄산염 중 하나 이상의 형태의 주요 종으로 전환시키기 위하여 매질에 산 및/또는 산 동등물을 도입하는 단계; 및
이후 납 수산화물과 납 탄산염 중 하나 이상을 제거하기 위하여 매질에서 희토류-함유 첨가제를 납 수산화물과 납 탄산염 중 하나 이상과 접촉시키는 단계.
The method of claim 1, wherein the contacting step comprises the following sub-steps (a)-(d):
(a) introducing an oxidizing agent into the medium to oxidize a target-containing species comprising at least one of lead hydroxide and lead carbonate to a major species of at least one form of other lead hydroxide and lead carbonate;
(b) introducing a reducing agent into the medium to reduce a target-containing species comprising at least one of lead hydroxide and lead carbonate to a major species of at least one form of other lead hydroxide and lead carbonate;
(c) introducing a base and / or a base equivalent into the medium to convert the target-containing species comprising at least one of lead hydroxide and lead carbonate to a major species of at least one form of other lead hydroxide and lead carbonate; ;
(d) introducing an acid and / or an acid equivalent into the medium to convert the target-containing species comprising at least one of lead hydroxide and lead carbonate into a major species of one or more forms of other lead hydroxide and lead carbonate; ; And
Then contacting the rare earth-containing additive with at least one of lead hydroxide and lead carbonate in the medium to remove at least one of lead hydroxide and lead carbonate.
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