KR102550935B1 - 수성 폐수 스트림의 처리 및 정화를 위한 조성물 및 방법 - Google Patents

수성 폐수 스트림의 처리 및 정화를 위한 조성물 및 방법 Download PDF

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Abstract

경금속, 중금속, 황산염 중 적어도 하나를 고농도로 갖는 오염수 스트림을 처리하기 위한 장치로서, 공정 도관과 연통하는 하나 이상의 공정 유체 유입구; 공정 도관과 유체 연통되고, 내부 챔버와, 반응 챔버 내에 위치하고 교류 전류원에 의해 전력을 공급받는 하나 이상의 전극을 갖는 하나 이상의 전극 반응 용기; 및 공정 도관과 유체 연통되고, 외향면 및 반대쪽의 내향면을 가지며, 자기장 반응 용기의 상기 내향면과 접촉하는 하나 이상의 자석을 갖는 하나 이상의 자기장 반응 용기를 포함하는 장치.

Description

수성 폐수 스트림의 처리 및 정화를 위한 조성물 및 방법
본 출원은 본원에 참조로 포함되어 있는 2016년 6월 24일자 출원된 계류중인 미국 가출원 62/354,556호를 우선권으로 주장한다.
본 발명은, 제조 작업 및 발굴 및 채광 작업을 포함하나 이에 한정되지 않는 공급원에서 유래하는 폐수 및 유출수를 처리하기 위한 방법 및 조성물에 관한 것이다.
많은 경우, 유출수는 제조 및 채광 작업의 필요한 생성물이다. 생성되는 유출수는 공정 스트림에 용해되거나 현탁된 하나 이상의 미량의 화합물을 포함할 수 있다. 공정 스트림에 혼입된 이들 미량 화합물의 다수는 주위 환경으로 폐기되는 경우 해롭거나 부정적인 영향을 줄 수 있다. 많은 이러한 화합물의 폐기는 여러 주, 지방 및 연방 환경 당국에 의해 규제되고 있다.
광물 및 에너지 추출과 같은 작업에서는, 방대한 양의 물이 때때로 여러가지 공정 및 하위공정에서 이용될 수 있다. 일반적으로, 이 물은 공정 오염물의 감소 또는 제거를 위해 폐기 전에 처리되어야 한다. 광물 추출 작업과 같은 특정의 상황에서, 추출 지역 자체가, 활성이든 불활성이든 원래 추출 지역으로부터 주위 환경으로 여러가지 오염물을 운반하는 빗물, 강우 유출수 및 대수층 침출과 같은 발생원을 제공한다. 채광 작업에서, 이것은 일반적으로 산성 광산 배수(AMD) 또는 산성 암석 배수로 일컬어진다. 산성 광산 배수는 황철광 및 다른 광석과 같은 금속 황화물 광물의 산화로부터 얻어진다. 여러 추출 지역은 고농도의 하나 이상의 이하의 금속 오염물, 황-함유 화합물, 휘발성 및 용해된 유기물을 갖는 유출물을 생성할 수 있다. 이들 오염물은 용해되거나 현탁된 상태로 존재할 수 있고, 더 높은 산화 상태 화합물과 같은 화합물로서 또는 이온으로서 존재할 수 있다.
금속 오염물 및 금속 화합물은 중금속 및/또는 경금속을 포함할 수 있다. 중금속은 철, 구리, 아연, 마그네슘, 망간, 알루미늄, 카드뮴, 니켈 및 납, 셀레늄, 수은, 코발트 등을 포함하지만 이에 한정되지 않는다. 황 함유 화합물은 여러가지 황산염, 황화물, 및 아황산염을 포함한다. 또한, 수재료(water material)는 여러가지 시안화물, 시안산염 등을 함유할 수 있다.
과거의 노력은 중농도 내지 고농도의, 즉, 5000 ppm 초과 수준의 용해된 금속 및 황산염을 처리할 수 있는 공정에 대한 것이었다. 많은 공정에서, 처리 기술은 금속 오염물을 침전시키고 황산염 및 시안산염 농도를 감소시키기 위하여 다양한 방법을 이용한다. 이러한 공정의 유감스러운 부작용은, 상당한 폐기 비용이 들고 유해한 및/또는 취급하기 곤란한 시약의 사용을 필요로 하는, 금속 수산화물 및 황산칼슘과 같은 유해한 물질의 침전을 포함한다. 또한, 성질, 품질 및 오염물 패널은 발생 지역에 따라 달라므로, 다양한 지역 및 상황에 걸쳐 효율적이고 효과적인 정화 공정 및 프로토콜을 제공하는 것이 곤란하다.
각각의 주어진 발생 지역에 대해 특이적인 환경적 도전을 적절히 해결하고 복구하는 공정을 제공하는 것이 곤란하였다. 산성 광산 배수 관련 물질과 같은 특정의 유출물 재료에 존재하는 다양한 농도 수준의 다양한 표적 화합물을 처리하고 감소시킬 수 있는 장치 및 방법을 제공하는 것이 요망된다. 공업적 공정 스트림 중의 다양한 농도 수준의 다양한 표적 화합물을 처리하고 감소시킬 수 있는 장치 및 방법을 제공하는 것이 또한 요망된다.
요약
공정 도관과 연통하는 하나 이상의 공정 유체 유입구 및 공정 도관과 유체 연통되는 하나 이상의 전극 반응 용기를 포함하는, 오염수 스트림의 처리 장치가 개시된다. 상기 반응 용기는 내부 챔버 및 이 내부 챔버내에 위치하는 하나 이상의 전극을 가진다. 상기 전극은 펄스 전류원에 의해 전력을 공급받는다. 상기 장치는 또한 공정 도관과 유체 연통되고 있는 하나 이상의 자기장 반응 용기를 포함한다. 자기장 반응 용기는 외향면 및 반대쪽의 내향면을 가지며, 자기장 반응 용기의 내향면과 물리적으로 접촉하는 하나 이상의 자석을 가진다. 상기 장치는, 고농도의 하나 이상의 표적 오염물 화합물 또는 성분을 갖는 수성 공정 스트림의 처리에 유용하고, 표적 화합물 성분 또는 성분이 경금속, 중금속, 황산염, 시안화물 및 이의 화합물 및 착물 중 적어도 하나를 포함하는 공정 스트림의 처리에 특별한 적용가능성을 가질 수 있다.
고농도의 하나 이상의 표적 화합물 성분 또는 성분을 갖는 오염수 스트림의 처리 공정이 또한 본원에 개시된다. 특정 실시양태에서, 표적 화합물 성분은 경금속, 중금속, 황산염, 시안화물, 탄화수소, 치환된 탄화수소 및 이의 화합물 및 착물 중 하나 이상을 포함할 수 있다. 본 공정은 공정 스트림에 하기 식을 갖는 일정량의 화합물을 투입하는 단계를 포함한다:
Figure 112020066341916-pct00015
상기 식에서, x는 3 이상의 홀수 정수이고, y는 1∼20의 정수이며, Z는 다원자 이온이고, 여기서 Z는 -1 내지 -3의 전하를 갖는 14∼17족 단원자 이온 및/또는 -1 내지 -3의 전하를 갖는 다원자 이온 중 적어도 하나이다. 본 공정은 또한 펄스 전기장 및 10 가우스 내지 1,000,000 가우스의 값을 갖는 초점형 자기장에 공정 스트림을 노출시키는 단계를 포함한다. 펄스 전기장 및 초점형 자기장에의 공정 스트림의 노출은 서로에 대해 임의의 순서로 이루어질 수 있다. 노출 단계 및 투입 단계는 서로에 대해 임의의 순서로 이루어질 수 있다.
본 개시에서는 이하의 도면들이 참조되며, 이들 도면에서, 여러 도면 전체를 통해 같은 요소에 대해서 같은 참조 번호가 사용된다. 도면은 오직 예시를 목적으로 하는 것이고 이하를 포함한다:
도 1은 하나 이상의 표적 오염물을 갖는 공정 스트림의 처리를 위한 장치의 일 실시양태의 다이어그램이고;
도 2는 도 1에 개요된 방법으로 생성된 수성 재료의 추가 처리와 관련된 공정의 일 실시양태를 개요하는 공정 다이어그램이다.
상세한 설명
본원에서는 오염수 스트림의 처리를 위한 장치 및 방법이 개시된다. 넓게 말하면, 본 장치는, 오염수의 적어도 일부를 운반하여 장치와 작동적으로 접촉시킬 수 있도록 오염수의 공급원과 연통되는 하나 이상의 공정 유체 유입구를 포함한다. 도 1 및 도 2에 도시된 바와 같이, 이것은 하나 이상의 공정 유체 유입구로서 구성될 수 있다. 공정 유체 유입구는 오염수의 적어도 일부를 본 장치와 작동적으로 접촉하게 운반하는 방식으로 구성된다. 특정 실시양태에서, 본 장치는 표적 오염물을 감소 및/또는 제거하기 위해 이용될 수 있다. 표적 화학 오염물 화합물의 비제한적인 예는 다음 중 적어도 하나를 포함한다: 금속, 중금속, 탄화수소, 치환된 탄화수소, 황산염 화합물 등.
본 장치는 하나 이상의 공정 유체 도관과 유체 연통되는 하나 이상의 전해 반응 용기를 포함할 수 있다. 전해 반응 용기는, 내부 챔버와, 교류 전류원에 의해 동력을 공급받는 반응 챔버내에 작동적으로 위치하는 하나 이상의 전극을 가진다. 전해 반응 용기는, 다량의 공정 스트림 재료를 수용하고, 이것을, 적합한 접촉 간격(interval) 동안 하나 이상의 전극과의 상호작용 및 공정 유체 노출을 허용하기에 충분한 간격 동안 전해 반응 용기에 유지하도록 구성될 수 있다. 특정 실시양태에서, 상기 접촉 간격은 2초 내지 90분이다.
특정 실시양태에서, 본 장치는 요망 또는 필요에 따라 연속 또는 반연속 공정으로 오염수 물질을 처리함으로써 연속적 흐름을 촉진하도록 구성될 수 있다. 특정 실시양태에서, 하나 이상의 전극 반응 용기는, 100 갤런의 공정 유체 재료당 2초 내지 90분의 간격 동안, 공정 유체를 구성하는 오염수와 전극간 접촉을 달성하기에 충분한 공정 유체 체류가 가능하도록 적합한 내부 부피를 갖도록 구성될 수 있다. 특정 실시양태에서, 상기 간격은 100 갤런의 공정 유체 재료당 5초 내지 60분일 수 있다. 특정 실시양태에서, 상기 접촉 간격은 100 갤런의 공정 유체 재료당 10초 내지 30분; 100 갤런의 공정 유체 재료당 20초 내지 30분; 100 갤런의 공정 유체 재료당 15초 내지 15분일 수 있다.
공정 유체는 펄스 전기장에 노출된다. 노출은, 전압 강도의 변경, 전압 전달 지속시간 간격의 변경, 전해 반응 용기 내에 위치하는 하나 이상의 전극에서 전극 극성의 변경을 포함하나 이에 한정되지 않는 하나 이상의 방법에 의해 달성될 수 있다. 특정 실시양태에서 펄스 빈도율은 초당 60 펄스 내지 10분당 1 펄스일 수 있다. 다른 실시양태에서, 펄스 레이트는 초당 1 펄스 내지 분당 1 펄스일 수 있고, 한편 다른 실시양태에서, 펄스 레이트는 5초당 1 펄스 내지 분당 1 펄스일 수 있다. 특정 실시양태에서, 펄스 전기장은 전극에서의 극성 반전에 의해 달성된다.
특정 실시양태에서, 하나 이상의 전해 반응 용기는 하나 이상의 전극을 갖도록 구성될 수 있다. 원한다면 또는 필요하다면, 전극은 바이폴라 전극으로서 구성될 수 있다. 특정 실시양태에서, 하나 이상의 전해 반응 용기는 하나 이상의 전해 반응 용기에 존재하는 공정 유체에 대해 양극성 및 음극성 노출을 제공하도록 배치된 적어도 한쌍의 전극을 포함하여 구성된다. 또한, 원한다면 또는 필요하다면, 하나 이상의 전극 반응 용기는 복수의 전극 어셈블리를 포함할 수 있다.
개시된 바와 같은 장치에서, 하나 이상의 전해 반응 용기는 적합한 제어 유닛과 전자적으로 연결되어 있을 수 있고, 하나 이상의 전극에 적합한 펄스 전류를 공급하도록 구성된 적합한 조절기, 인터페이스 등을 포함할 수 있다.
하나 이상의 전극은 극성 반전식 또는 교대식으로 구성될 수 있다. 적어도 하나의 전극은 펄스식 또는 간헐적 교대식으로 애노드로부터 캐소드로 극성 반전 또는 교대를 하도록 구성될 수 있는 전극 쌍으로서 구성될 수 있다. 대상 애노드의 극성은 교대식으로 반전될 수 있다. 특정 실시양태에서, 극성은 적어도 초당 60 반전 내지 10분당 1 반전의 빈도로 반전될 수 있다. 특정 실시양태에서, 빈도는 초당 1 반전 내지 분당 1 반전일 수 있고, 한편 다른 실시양태에서, 빈도는 5초당 1 반전 내지 분당 1 반전일 수 있다. 임의의 이론에 구속되지 않고, 극성 반전은 전극 표면 활성을 증대시킬 수 있고 전해 반응 용기에서의 노출은 공정 유체 스트림에 유도된 하전 상태를 생성할 수 있다고 생각된다.
임의의 이론에 구속되지 않고, 전극(들)에의 노출은, 오염물로서 존재하는 화합물이 후속 반응 처리에서 더 처리될 수 있도록, 수성 공정 스트림 중에 오염물(들)로서 존재하는 화합물에 존재하는 하나 이상의 결합을 깨는 하나 이상의 화학 반응을 촉매하는 전극 표면에서의 또는 그 근처에서의 하나 이상의 전기화학적 반응을 촉진한다고 생각된다. 전극 표면 또는 그 근처에서 일어나는 공정은 관련 수성 재료 중에 존재하는 화합물을 이온화한다고 생각된다.
하나 이상의 전극은 임의의 적합한 재료로 구성될 수 있다. 특정 실시양태에서, 전극은 전도성 재료로 구성될 수 있고 불활성 또는 반응성일 수 있다. 전극으로서 사용하기 적합한 불활성 재료의 비제한적인 예는 카본, 흑연, 금, 백금, 로듐 등 중 하나 이상을 포함할 수 있다. 반응성 전극 재료의 비제한적인 예는 구리, 아연, 납, 은 등을 포함한다.
본 장치는 또한 공정 유체 도관과 유체 연통되는 하나 이상의 자기장 영역 반응 용기를 포함할 수 있다. 자기장 영역 반응 용기는 공정 유체를 비극성 자기장에 노출시키도록 구성될 수 있다. 자기장 반응 용기는 외향면 및 반대쪽의 내향면과, 자기장 반응 용기의 내향면과 접촉하고 있는 하나 이상의 자석을 가진다. 자기장 반응 용기는 자기 반응 용기의 내향면과 접촉하고 있는 하나 이상의 자석을 가진다. 특정 실시양태에서, 자석은 전자석일 수 있다. 특정 실시양태에서, 자석 재료는 희토류 자석일 수 있다. 적합한 희토류 자석의 비제한적인 예는 스칸듐 및 이트륨 플러스 란탄 계열의 것들을 포함하는 희토류 원소의 합금으로부터 제조된 재료이다. 특정 실시양태에서, 이러한 자석은 네오디늄 자석 및 수마륨-코발트 자석과 같은 5000 내지 10,000 가우스를 초과하는 자기장을 인가할 수 있다.
여러가지 실시양태에서, 자기장 영역 반응 용기에서 발생되는 자기장은 10 가우스 내지 2,000,000 가우스의 자속값을 갖는 초점형 자기장을 제공하도록 구성될 수 있다. 특정 실시양태에서, 자기장은 5000∼1,000,000 가우스이고, 특정 적용예에서는 5000∼100,000 가우스이다. 특정 적용예에서, 자기장은 10∼10,000 가우스일 수 있다고 이해된다.
공정 스트림은, 발생 자기장에 대하여 공정 스트림에 존재하는 하나 이상의 분자의 자기 배향을 유도하기에 충분한 간격 동안, 상기 발생 자기장에 노출될 수 있다. 특정 실시양태에서, 노출 시간은 100 갤런의 공정 유체 재료당 5초 내지 90분 간격일 수 있고, 한편 다른 실시양태에서, 이 노출 시간은 100 갤런의 공정 유체 재료당 15초 내지 10분이다. 임의의 이론에 구속되지 않고, 특정 실시양태에서, 유도된 분자 배향은 수성 담체 자체에 존재하는 물분자에 나타날 수 있다고 생각된다. 특정 실시양태에서, 접촉 간격은 100 갤런의 공정 유체 재료당 10초 내지 30분; 100 갤런의 공정 유체 재료당 20초 내지 30분; 100 갤런의 공정 유체 재료당 15초 내지 15분일 수 있다.
하나 이상의 자기장 반응 용기는, 용기를 통과하는 수성 공정 스트림이, 수성 공정 스트림 재료 중의 자기 배열에 영향을 주기에 충분한 체류 시간을 갖도록 구성될 수 있다. 특정 실시양태에서, 체류 시간은 15초 내지 2 시간이고, 체류 시간은 특정 실시양태에서 30초 내지 1 시간이다.
본 장치는 또한 공정 유체 도관과 유체 연통되는 하나 이상의 하전 유체 도입 메카니즘을 포함한다. 특정 실시양태에서, 하전 유체 도입 도관은 전극 반응 용기 및/또는 자기장 반응 용기 중 적어도 하나의 상류에 있는 위치에 위치할 수 있다. 개시된 바와 같은 장치의 실시양태에서 하전 유체는 이하의 식을 갖는 화합물을 함유할 수 있다:
Figure 112020066341916-pct00016
상기 식에서, x는 3 이상의 홀수 정수이고, y는 1∼20의 정수이며, Z는 다원자 이온이고, 여기서 Z는 -1 내지 -3의 전하를 갖는 14∼17족 단원자 이온 및/또는 -1 내지 -3의 전하를 갖는 다원자 이온 중 적어도 하나이다.
하전 유체 운반 도관은 하전 유체의 도입을 제어하기 위하여 요망 또는 필요에 따라 적합한 펌프, 센서, 계량 장치 등을 포함할 수 있다. 하전 유체 운반 도관은 적합한 위치에서 공정 유체 도관에 영구적으로 또는 분리가능하게 연결될 수 있다. 특정 실시양태에서, 하전 유체 전달 도관은 하나 이상의 전해 반응 용기, 하나 이상의 자기장 영역 반응 용기 중 적어도 하나 또는 둘다의 상류에 있는 위치에서 공정 유체 운반 도관에 연결될 수 있다. 또한, 본 장치는 공정 유체 운반 도관을 따라 다수의 위치에 배치된 다수의 하전 유체 운반 도관을 포함할 수 있다.
하나 이상의 하전 유체 운반 도관, 하나 이상의 전해 반응 용기 및 하나 이상의 자기장 영역 반응 용기는 임의의 적합한 순서로 공정 유체 도관을 따라 배치될 수 있다. 특정 실시양태에서, 하나 이상의 하전 유체 운반 도관은 전해 반응 용기 및 하나 이상의 자기장 영역 반응 용기 중 적어도 하나의 상류로 배향된다. 하나 이상의 전해 반응 용기 및 하나 이상의 자기장 영역 반응 용기는 서로에 대해 임의의 순서로 공정 유체 도관에서 배향될 수 있다. 특정 실시양태에서, 하나 이상의 전해 반응 용기는 하나 이상의 자기장 영역 반응 용기의 상류에 배치될 수 있다.
특정 실시양태에서, 본 장치는 공정 도관과 유체 접촉하도록 배치된 2 이상의 전해 반응 용기 및 2 이상의 자기장 영역 반응 용기를 포함하므로, 공정 스트림이 전해 반응 용기에서의 체류로부터 자기장 영역 반응 용기로, 자기장 영역 반응 용기에서의 체류로부터 하나 이상의 하류 전해 반응 용기로, 거기로부터 하류의 자기장 영역 반응 용기로 순차적으로 운반된다.
본원에 개시된 바와 같은 방법은 수성 공정 스트림에 존재하는 고농도의 하나 이상의 표적 오염물을 갖는 유출물 스트림을 처리하기 위한 것이다. 표적 오염물은 금속, 중금속, 황산염, 시안화물, 탄화수소, 치환된 탄화수소 및 이의 화합물 및 착물 중 하나 이상일 수 있다.
본원에 개시된 바와 같은 방법은, 수성 공정 스트림의 적어도 일부를 수집하는 단계, 수집된 공정 스트림을 약 15초 내지 약 60분의 간격 동안 펄스 전기장에 노출시키는 단계; 및 수집된 유체를 초점형 자기장에, 특정 적용예에서는 10 가우스 내지 1,000,000 가우스의 값을 갖는 자기장에 노출시키는 단계를 포함한다.
특정 실시양태에서, 본 방법은 고농도의 하나 이상의 표적 화합물 성분 또는 성분을 갖는 오염수 스트림을 처리하기 위한 공정(들)에 관한 것이다. 특정 실시양태에서, 본 공정은 이하의 식을 갖는 일정량의 화합물을 공정 스트림에 투입하는 단계를 포함한다:
Figure 112020066341916-pct00017
상기 식에서, x는 3 이상의 홀수 정수이고, y는 1∼20의 정수이며, Z는 다원자 이온이고, 여기서 Z는 -1 내지 -3의 전하를 갖는 14∼17족 단원자 이온 및/또는 -1 내지 -3의 전하를 갖는 다원자 이온 중 적어도 하나이다.
본 공정은 또한 펄스 자기장 및 10 가우스 내지 1,000,000 가우스의 값을 갖는 초점형 자기장에 공정 스트림을 노출시키는 단계를 포함한다. 펄스 전기장 및 초점형 자기장에의 공정 스트림의 노출은 서로에 대하여 임의의 순서로 이루어질 수 있다. 노출 및 투입 단계는 서로에 대하여 임의의 순서로 이루어질 수 있다.
본원에 개시된 바와 같은 방법 및 장치에 의하여 처리되는 유출물 스트림은 여러가지 공급원으로부터 유도되는 수성 재료일 수 있다. 유출물 스트림은 하나 이상의 표적 오염물을 함유한다. 특정 적용예에서, 표적 오염물은 금속, 중금속, 황화물 및 염화물, 탄화수소, 치환된 탄화수소 그리고 이의 화합물 및 착물 중 적어도 하나일 수 있다. 표적 오염물은 현탁 고형분, 분산 고형분, 용해 고형분 및/또는 이의 혼합물로서 존재할 수 있다. 본원에서 사용되는 용어 "중금속"은 적어도 물의 5배 비중을 갖는 고밀도 금속 및 메탈로이드로서 정의된다. 이러한 물질의 비제한적인 예는 크롬, 코발트 니켈, 구리, 은, 아연, 카드뮴, 수은, 탈륨, 납, 안티몬, 비소, 셀레늄을 포함한다. 금속 세정, 처리 및 프로세싱과 관련된 적용예와 같은 다른 적용예들에서, 표적 오염물은 1가 전이 금속, 셀레늄, 망간, 몰리브덴 등을 함유하는 알루미늄 착물과 같은 물질 및 크롬 니켈 카드뮴 착물과 같은 크롬 함유 물질, 수은 납 화합물과 같은 수은 함유 화합물, 은 및 은 착물과 같은 귀금속, 구리 및 구리-아연 물질과 같은 구리 함유 화합물일 수 있다. 본원에 개시된 바와 같은 공정 및 장치에 의하여 처리될 수 있는, 공업 공정에 의해 생성되는 다른 표적 물질은, 유기 인산염 물질, 유기 황산염 물질, 유기 질산염 물질, 금속 카르복실산염 및 시안화물을 유리형 및 착물형으로 포함한다. 착물형성된 시안화물의 비제한적 예는 K3FeCn6와 같은 물질 및 니트로프루시드를 포함한다.
공정 스트림이 노출되는 펄스 전기장은 공정 스트림을 펄스 전기장에 노출시킴으로써 달성될 수 있으며 이는 공정 스트림을 하나 이상의 전극과 접촉시키고 전해 반응 용기내에 위치한 하나 이상의 전극에서의 전극 극성, 전압 전달 지속시간, 전압 강도 중 적어도 하나를 변화시키는 단계를 포함한다. 펄스 레이트는 특정 실시양태에서 초당 60 펄스 내지 10분당 1 펄스일 수 있고, 특정 실시양태에서는 초당 1 펄스 내지 분당 1 펄스이고, 다른 실시양태들에서는 5초당 1 펄스 내지 1분당 1 펄스일 수 있다.
적합한 전극 재료의 비제한적 예는 여러가지 불활성 또는 반응성 전도성 재료를 포함한다. 전극으로서 사용하기 적합한 불활성 재료의 비제한적 예는 카본, 흑연, 금, 백금, 로듐 등 중 하나 이상을 포함할 수 있다. 반응성 전극 재료의 비제한적 예는 구리, 아연, 납, 은 등을 포함한다.
수성 공정 스트림은 수소 이온수 착물의 반응 및 생성을 허용하기에 충분한 간격 동안 펄스 전기장내에 잔류할 수 있다. 특정 실시양태에서, 이 간격은 100 갤런의 공정 유체 재료당 2초 내지 90분일 수 있다. 특정 실시양태에서, 이 간격은 100 갤런의 공정 유체 재료당 5초 내지 60분일 수 있다. 특정 실시양태에서, 접촉 간격은 100 갤런의 공정 유체 재료당 10초 내지 30분; 100 갤런의 공정 유체 재료당 20초 내지 30분; 100 갤런의 공정 유체 재료당 15초 내지 15분일 수 있다.
본원에 개시된 바와 같은 공정은 또한 10 가우스 내지 2,000,000 가우스의 발생 자기장에 수성 공정 스트림을 노출시키는 단계를 포함한다. 특정 실시양태에서, 상기 자기장은 5000∼1,000,000 가우스이고, 특정 적용예에서 5000∼100,000 가우스이다. 특정 적용예에서, 자기장은 10∼10,000 가우스일 수 있다. 공정 유체는, 발생 자기장에 대하여 공정 스트림 중에 존재하는 하나 이상의 분자의 자기 배향을 유도하기에 충분한 간격 동안, 상기 발생 자기장에 노출될 수 있다. 임의의 이론에 구속되지 않고, 발생 자기장에의 노출은, 특히 이러한 노출이 펄스 전기장에의 노출 후 일어나는 경우, 펄스 전기장에의 노출로 인해 공정 유체 스트림에 이미 발생된 수화 케이지(hydration cage)의 배향을 유도하는 것으로 생각된다. 이러한 실시양태에서, 펄스 전기장 및 발생 자기장에의 노출 사이의 간격은 공정 스트림 중에 존재하는 수화 케이지의 농도를 최대화하기에 충분한 것인 것이 고려된다. 특정 실시양태에서, 이 간격은 1분 미만이고, 한편 다른 실시양태들에서, 이 간격은 30초 내지 3 시간이다.
발생 자기장에 공정 유체가 노출되는 간격은 특정 실시양태에서 100 갤런의 공정 유체 재료당 5초 내지 90분이다. 특정 실시양태에서, 접촉 간격은 100 갤런의 공정 유체 재료당 10초 내지 30분; 100 갤런의 공정 유체 재료당 20초 내지 30분; 100 갤런의 공정 유체 재료당 15초 내지 15분이다.
공정 스트림에 이하의 식을 갖는 일정량의 화합물을 투입하는 단계는 상기 언급한 공정의 임의의 시점에서 실시될 수 있다:
Figure 112020066341916-pct00018
상기 식에서, x는 3 이상의 홀수 정수이고, y는 1∼20의 정수이며, Z는 다원자 이온이고, 여기서 Z는 -1 내지 -3의 전하를 갖는 14∼17족 단원자 이온 및/또는 -1 내지 -3의 전하를 갖는 다원자 이온 중 적어도 하나이다. 특정 실시양태에서, x는 3∼12의 정수이고, 한편 다른 실시양태들에서, x는 3∼9의 정수이다. 특정 실시양태에서, y는 1∼5의 정수이다. 적합한 물질은 그 내용이 본원에 포함된 US 출원 번호 2016-031209호에 개요된 단계에 의해 제조될 수 있다. 특정 실시양태에서, 화합물은 수소(1+), 트리아쿠아-μ3-옥소트리 설페이트(1:1); 수소(1+), 트리아쿠아-μ3-옥소트리 카르보네이트(1:1), 수소(1+), 트리아쿠아-μ3-옥소트리 포스페이트, (1:1); 수소(1+), 트리아쿠아-μ3-옥소트리 옥살레이트(1:1); 수소(1+), 트리아쿠아-μ3-옥소트리 크로메이트(1:1) 수소(1+), 트리아쿠아-μ3-옥소트리 디크로메이트(1:1), 수소(1+), 트리아쿠아-μ3-옥소트리 피로포스페이트(1:1), 및 이의 혼합물로 이루어지는 군에서 선택될 수 있다.
특정 실시양태에서, 투입 단계는 펄스 전기장 및/또는 발생 자기장에의 노출 전에 실시하는 것이 좋다. 또한, 본 개시내용의 범위내에서, 투입 단계는 이들 단계 전에 이들 단계 사이에 및/또는 이들 단계 동안 간격을 두고 실시된다. 특정 실시양태에서, 상기 화합물은, 얻어진 투입받은 수성 공정 유체에 100 ppm 내지 1,000,000 ppm의 농도로 수성 조성물 중에 존재할 수 있다. 화합물이 공정을 통해 분할 투입량으로 첨가되는 경우, 투입받은 수성 공정 유체는 각 투입 첨가 후에 100 ppm 내지 1,000,000 ppm의 농도를 나타낼 수 있다.
임의의 이론에 구속되지 않고, 전기장 노출 단계 및/또는 초점형 발생 자기장 노출 단계 중 하나 또는 둘다 동안, 수성 공정 스트림 중의 투입 화합물의 존재가 수성 공정 스트림 중의 수화 케이지의 생성에 기여하는 것으로 생각된다. 또한, 투입 화합물의 존재는 고농도의 이용가능한 반응성 분자 수소를 갖는 수성 공정 유체를 생성하고, 이는 상기 언급한 단계들 동안 그리고 하류 프로세싱 동안 둘다에서 하나 이상의 표적 오염물과 반응하여, 정화 및 분리 단계 동안 제거될 수 있는 화합물 및 화학적 착물을 생성하는 것으로 생각된다.
본원에 개시된 바와 같은 방법 및 공정은, 단독으로 또는 표적 물질의 수준이 감소된 처리수를 생성하는 여러가지 다른 정화 및 처리 조작과 더불어 이용될 수 있다. 특정 적용예에서, 생성되는 물질은 수로로 또는 스트림으로 폐기하기에 적절할 수 있다. 다른 조작에서, 생성되는 물은 후속 처리 또는 프로세싱으로 처리될 수 있다.
본원에 개시된 바와 같은 공정 및 장치는, 도시 또는 사용자에 의해 발생되는 하나 이상의 과정, 예컨대 직물 세척, 세탁 및 가벼운 세정 조작 그리고 세차 등과 같은 작업과 관련된 세정 과정에서 발생된 수성 공정 스트림을 처리하고 정화하여 마실 수 있는 회수수를 생성하는 데 이용될 수 있다.
본원에 개시된 바와 같은 공정 및 장치에 의해 생성되는 얻어진 공정수는, 클로즈드 루프 공업적 프로세싱 시스템에서의 재순환 및 재사용 그리고 심지어 비식품 플랜트 성장을 지원하기 위해 비농업적 관개 적용예에서의 사용이 가능하도록 충분한 감소된 수준의 오염물을 갖는다. 특정 적용예에서, 원래의 오염물 농도 및/또는 프로세싱 강도 수준을 포함하나 이에 한정되지 않는 요인에 기초하여, 얻어진 수성 스트림은 동물과 잔디 물주기 등과 같은 적용예에서 사용하기 적합할 수 있다. 특정 적용예에서, 얻어진 수성 물질은 비소모성 인간 접촉을 위해, 특정 적용예에서는 심지어 마실수 있는 식수로서 사용될 수 있다.
본원에 개시된 바와 같은 물을 처리 및 정화하기 위한 공정(10)의 일 실시양태가 도 1에 도시되어 있다. 본 공정은 넓게 해석되면 하나 이상의 표적 오염물을 갖는 공정 스트림을 전해질 반응 환경에 노출시키고 공정 스트림을 자기장에 노출시키는 것에 관한 것이다. 이들 노출은 어느 하나의 순서로 순차적으로 또는 어느하나의 순서로 반복적으로 실시될 수 있고 어떤 경우에는 전체적으로 또는 부분적으로 동시에 진행될 수 있다. 도 1에 도시된 바와 같이, 공정(10)은 하나 이상의 표적 오염물이 들어 있는 공정 스트림을 참조 번호 20의 전극 반응 용기로 이송하는 단계를 포함한다. 수성 스트림은 수소 이온수 착물의 반응 및 생성을 허용하기에 충분한 간격 동안 전극 반응 용기내에 체류할 수 있다.
공정(10)은 또한 참조 번호 30의 하나 이상의 자기장 영역 반응 용기로 수성 공정 스트림을 도입하는 단계를 포함한다. 수성 공정 스트림은 수성 공정 스트림 재료내 자기 정렬에 영향을 주기에 충분한 간격 동안 반응 용기내에 체류한다. 참조 번호 20 및 30으로 개요된 단계는 요망 또는 필요에 따라 순차적으로 또는 되풀이해서 반복될 수 있다.
여기서 요망 또는 요구되는 공정은, 요망 또는 필요에 따라, 적합한 안정한 히드로늄형 첨가제 물질을 포함하나 이에 한정되지 않는 적합한 염기 첨가제의 투입을 또한 포함할 수 있다. 특정 실시양태에서, 안정한 염기 히드로늄형 첨가제 물질은 다음 중 하나 이상을 포함할 수 있다:
이하의 화학 구조식을 갖는 물질의 조성물:
Figure 112019008837112-pct00005
상기 식에서,
x는 3 초과의 정수이고;
y는 x 미만의 정수이며;
m은 1∼6의 정수이고;
n은 1∼3의 정수이며;
Z는 단원자 양이온, 다원자 양이온 또는 양이온 착물이다.
특정 실시양태에서, 안정한 염기 히드로늄 착물은 펄스 전기장 및 초점형 자기장에 수성 공정 스트림을 노출시키는 단계 후에 첨가되며, 특정 실시양태에서는 황산염 고형분과 같은 생성된 화합물의 제거 후에 실시될 수 있다. 특정 실시양태에서, 안정한 히드로늄 화합물은 10 ppm 내지 50,000 ppm의 용액 농도를 제공하도록 첨가될 수 있다. 특정 실시양태에서, 안정한 히드로늄 첨가제는 상기 언급한 식을 가지며, 여기서 Z는 단원자 양이온, 다원자 이온 또는 +2 이상의 전하를 갖는 양이온 착물 중 하나이며, 여기서 제2 화합물의 적어도 일부는, 수용액 중에 안정한 히드록소늄 음이온 클러스터를 함유하는 작용성 가교 리간드와 배위결합된 H4O3 2-, H5O2 2-, H7O2 2-, H6O5 2- 및 이의 혼합물 중 적어도 하나로서 존재한다. 이러한 물질의 비제한적 예는 그 개시내용이 본원에 참조로 포함되어 있는 US 출원 번호 2016-034019호에 개요되어 있다.
이제 도 2에 도시된 장치를 참조하면, 공업적 제조 공정, 채광 작업 등에 의해 발생될 수 있는 바와 같은 매우 오염된 수성 스트림을 처리하도록 구성된 정화 시스템이 도시되어 있다. 장치(50)는 외부 공급원에서 유래하는 처리하고자 하는 수성 공정 유체를 장치(50)로 운반하도록 구성된 하나 이상의 수성 공정 유체 유입구(52)를 포함한다.
장치(50)는 또한 수성 스트림으로 전하를 도입하고 수성 물질 중에 하전된 상태를 유도하도록 구성된 하나 이상의 전해 반응 용기(54)를 포함한다. 장치(50)는 또한 수성 공정 유체 중에 존재하는 물분자를 배향하기에 충분한 비극성 자기장에 공정 유체를 노출하도록 구성된 하나 이상의 자기장 영역 반응 용기(56)를 포함한다. 도시된 바와 같이, 자기장 영역 반응 용기(56)는 전해 반응 용기(54)의 하류에 배치된다. 각각의 용기(54, 56)의 순서가 바뀌는 것은 본 개시내용의 범위내이다. 도시된 바와 같이, 각각의 반응 용기(54, 56)는 싱글-패스 처리로 구성된다. 그러나, 또한 본 개시내용의 범위내에서 장치(50)는 반응 용기(54, 56) 중 하나 또는 둘다를 통해 반복적인 재순환이 가능하도록 구성될 수 있다. 또한 본 개시내용의 범위내에서 장치(50)는 어느 용기 중 하나를 더 포함한다. 다수의 용기가 사용되는 경우, 여러 용기가 병렬로, 직렬로, 또는 요망 또는 필요에 따라 두 배향을 이용하는 여러가지 구성으로 배향될 수 있다.
장치는 또한 도관(52)과 유체 연통되는 하나 이상의 하전 유체 도입 장치(53)를 포함한다.
일단 처리되면, 처리된 수성 공정 스트림은 적합한 이송 파이프를 통해 하나 이상의 정화기 유닛으로 운반될 수 있다. 도시된 실시양태에서, 장치(50)는 금속 수산화물 슬러지로서 공정 스트림 중에 혼입된 금속의 침전을 유도하도록 구성되는 금속 정화기 유닛(60)을 포함한다. 금속 수산화물 슬러지는 추가의 처리를 위해 그리고 환경적으로 안전한 폐기를 위하여 도관(62)과 같은 적합한 도관에 의해 금속 정화기 유닛(60) 밖으로 운반될 수 있다.
도 1에 도시된 장치에서, 금속 수산화물 슬러지는, 중력, 압력, 원심분리 등과 같은 적합한 공정에 의해 결합수로부터 고체 물질을 분리하기 위하여 탈수 유닛(64)으로 운반된다. 생성되는 얻어진 고체 물질은 금속 수산화물 케이크 슬러지(66)의 형태로 존재하며, 이것은 재순환되거나, 처리되거나 또는 환경적으로 적합한 방식으로 폐기되도록 운반될 수 있다. 이 조작 동안 분리된 물은 도관(68)과 같은 임의의 적합한 수단에 의하여 탈수 유닛(64)으로부터 운반될 수 있다. 도시된 바와 같은 장치(50)에서, 도관(68)은 하나 이상의 반응기 유닛(54, 56)의 상류 위치에서 유입 도관(52)과 유체 연결된다. 요망에 따라, 분리된 수성 물질은 적합한 방식으로 수성 공정 스트림에 재도입될 수 있다. 특정 적용예에서, 분리된 공정수는 공정 스트림의 제어된 희석이 가능한 방식으로 유입 도관(52)에서 공정 스트림으로 계량될 수 있다. 도관(68)에는 적절한 계량기 등(도시되어 있지 않음)이 장착될 수 있다.
정화된 공정 유체는 도관(70)과 같은 적합한 도관을 통해 금속 정화기 유닛(60)에서 배출될 수 있다. 도 2에 도시된 실시양태에서, 수성 공정 스트림은 황산염 및 불용성 황산칼슘을 생성하도록 구성된 황산염 제거 정화기(72)로 도입되고, 이것은 적합한 도관(74)을 통해 제거되어, 순수한 무수 황산칼슘 형태의 고체 물질을 생성하는 적합한 탈수 유닛(76)으로 운반되고, 적합한 후공정 적용을 위해 제거될 수 있다. 탈수 공정에서 생성되는 수성 여액은 적합한 도관(80)에 의해 탈수 유닛(76)으로부터 운반될 수 있다.
황산칼슘 형성을 촉진하기 위하여, 장치는 공정 스트림을 산성화하기 위한 적합한 수단을 포함할 수 있다. 장치(50)는 금속 정화기 유닛(60)의 하류 위치에서 공정 스트림과 유체 연통되고 있는 적합한 산성화 저장기(82)를 포함할 수 있다. 도시된 실시양태에서, 산성화 유닛(82)은 도관(70)의 한 위치에서 공정 스트림에 연결되고 적합한 계량기, 피드백 센서 등을 포함할 수 있다.
특정 실시양태에서, 산성화 저장기(82)는, 이하의 일반식을 갖는 화합물을 포함하는 수성 물질의 부피와 공정 유체를 혼합시킬 수 있도록 구성될 수 있다:
Figure 112020066341916-pct00019
상기 식에서,
x는 3 이상의 홀수 정수이고, 특정 실시양태에서 x는 3∼12, 특정 실시양태에서 3∼9의 정수이며;
y는 1∼20의 정수이고, 특정 실시양태에서 y는 1∼5의 정수이며;
Z는 다원자 이온이고, 여기서 Z는 -1 내지 -3의 전하를 갖는 14∼17족 단원자 이온 또는 -1 내지 -3의 전하를 갖는 다원자 이온 중 하나이다.
정화 유닛(72)에서 배출되는 정화된 공정 스트림은 적합한 저장 및 분배 탱크(84)와 연통하는 적합한 도관(82)으로 이송된다. 저장 및 분배 탱크(84)에 축적된 공정 유체의 일부는 도관(86)으로 제거될 수 있고, 여기서, 처음의 공정 스트림으로 재도입되어, 희석 및 프라이밍을 달성한 후, 반응기(54, 56)로 도입된다. 처리된 물질의 나머지는 적합한 pH 중화 탱크(86)로 운반될 수 있고, 여기서 공정 스트림은 필요에 따라 중화될 수 있고, 재료는 최종 처리된 유출물로서 방출될 수 있다.
임의의 이론에 구속되지 않고, 본원에 개시된 공정 및 장치는 그 원자가 상태를 변화시킴으로써 오염물과 물분자 사이의 화학 결합을 깨는 작용을 하는 것으로 생각되며, 이는 금속을 용액으로부터 석출시켜 불용성 금속 침전제를 형성하고, 이는 6∼10 pH의 처리된 유출물을 생성한다. 이 공정은 주 및 연방 폐기 표준으로 물을 처리할 수 있어, 비교적 소량의 금속 케이크 물질을 생성하고, 다량의 슬러지의 생성 없이 수행된다. 이 시스템은 설계가 간단하고 차지 공간이 비교적 작으며, 안전한 모니터링 기술을 필요로 하지 않고, 최소 전기 요구량, 최소 보수 및 운전 비용, 고처리량을 가지며, 연속적인 운전이 가능하다.
종래의 유해한 소석회에 비하여 아주 적은 양의 비유해성 비독성 비부식성의 특허 화학반응에 의해 시스템이 기능하는 것으로 생각된다. 슬러지 생성이 50%까지 감소되면서, 종래의 유해한 소석회에 비하여 최소량의 유해하지 않은 식품 등급의 GRAS-레이트 석회 슬러리가 사용되며; 중금속을 포함하지 않는 슬러지 및 다른 요망되는 물질이 생성되고 재생 금속과 같은 물질 및 무금속 깁스의 제조와 같은 후공정 공업적 절차에서의 사용을 위한 황산칼슘과 같은 물질이 생성된다.
본 개시내용을 더 예시하기 위하여, 이하의 비제한적 실시예가 참조된다.
실시예 I
본원에 개시된 바와 같은 장치의 일 실시양태 및 공정을 콜로라도만 시멘트로부터 취한 두 시료에 대해 이용한다. 처리 후, 주요 금속의 수준을 측정하였다. 결과를 표 1에 요약한다.
Figure 112019008837112-pct00007
실시예 II
화학적 프로세싱 및 표면 엔지니어링 컴퍼니로부터의 유출물을 본원에 개시된 바와 같은 공정에 따라 처리하였다. 유출물은 처리된 무기 리간드 그리고 카드뮴, 니켈 구리, 금, 은 아연, 수은 및 납을 포함했고, 유리의 그리고 전체의 시안화물, 인산염 및 불화물 화합물을 포함했다. 유기물은 메틸 에틸 케톤, 아세톤, 및 트리클로로에틸렌을 포함했다. 본 공정을 설치된 현재 처리 시스템에 대하여 평가하였다. 본 개시내용에 개요된 공정에 따른 처리 후 폐기된 물은 증류수와 유사한 물 품질을 가지며 총 독성 유기물의 요구량에 부합할 수 있다는 것이 발견되었다. 이것은 반응성, 탈기 또는 발열 없이 진행된 처리에 의해 발생된 고체 폐기물에 있어 90% 감소를 갖고 달성되었다.
본 발명을 특정 실시양태들과 관련하여 개시하였지만, 본 발명은 개시된 실시양태들에 한정되지 않으며, 반대로, 첨부된 청구범위의 사상 및 범위에 포함되는 여러가지 변형 및 동등한 배열을 포괄하는 것으로 의도되며, 본 청구범위의 범위는 법적으로 허용되는 바와 같이 모든 그러한 변형 및 동등한 구조를 포함하도록 최광으로 해석되어야 한다.

Claims (14)

  1. 고농도의 하나 이상의 표적 화학 성분을 갖는 오염수 스트림을 처리하기 위한 장치로서,
    공정 유체 도관과 연통하고, 경금속, 중금속, 황산염, 탄화수소 및 이의 혼합물로 이루어지는 군에서 선택되는 하나 이상의 표적 화학 성분을 고농도로 갖는 오염수의 공급원과 적어도 일시적으로 유체 연통되는 하나 이상의 공정 유체 유입구;
    공정 유체 도관과 유체 연통되고, 내부 챔버와, 반응 용기의 상기 내부 챔버에 위치하고 펄스 전류원에 의해 전력을 공급받는 하나 이상의 전극을 갖는 하나 이상의 전해 반응 용기;
    하나 이상의 자기장 영역 반응 용기로서, 자기장 반응 용기가 공정 유체 도관과 유체 연통되고, 외향면 및 반대쪽의 내향면을 가지며, 자기장 반응 용기의 상기 내향면과 접촉하는 하나 이상의 자석을 갖는, 하나 이상의 자기장 영역 반응 용기; 및
    하나 이상의 투입구로서, 하기 식을 가지는 화합물을 포함하는 계량된 양의 수성 조성물을 운반하도록 구성된 투입구:
    Figure 112023022784899-pct00020

    (상기 식에서, x는 3 이상의 홀수 정수이고, y는 1∼20의 정수이며, Z는 다원자 이온이고, 여기서 Z는 -1 내지 -3의 전하를 갖는 14∼17족 단원자 이온 또는 -1 내지 -3의 전하를 갖는 다원자 이온 중 적어도 하나이다)
    를 포함하는, 고농도의 하나 이상의 표적 화학 성분을 갖는 오염수 스트림을 처리하기 위한 장치.
  2. 제1항에 있어서, 하나 이상의 전극 전력 조절 메카니즘을 더 포함하고, 상기 전극 전력 조절 메카니즘은 전극 반응 용기에 위치한 하나 이상의 전극에서 전극 극성, 전압 전달 지속시간, 전압 강도 중 적어도 하나를 변화시키도록 구성된 것인 장치.
  3. 제1항 또는 제2항에 있어서, 자기장 반응 용기는, 10 가우스 내지 100,000 가우스의 값을 갖는 초점형 자기장에 수성 공정 스트림을 노출시키도록 구성된 것인 장치.
  4. 제1항 또는 제2항에 있어서, 상기 투입구는 수소(1+), 트리아쿠아-μ3-옥소트리 설페이트(1:1); 수소(1+), 트리아쿠아-μ3-옥소트리 카르보네이트(1:1), 수소(1+), 트리아쿠아-μ3-옥소트리 포스페이트, (1:1); 수소(1+), 트리아쿠아-μ3-옥소트리 옥살레이트(1:1); 수소(1+), 트리아쿠아-μ3-옥소트리 크로메이트(1:1) 수소(1+), 트리아쿠아-μ3-옥소트리 디크로메이트(1:1), 수소(1+), 트리아쿠아-μ3-옥소트리 피로포스페이트(1:1), 및 이의 혼합물로 이루어지는 군에서 선택되는 화합물을 포함하는 계량된 양의 수성 조성물을 운반하도록 구성되는 것인 장치.
  5. 제3항에 있어서, 하나 이상의 전해 반응 용기와 하나 이상의 자기장 영역 반응 용기의 하류에 위치하는 하나 이상의 분리 장치를 더 포함하며, 상기 분리 장치는 여과 유닛, 원심분리기 및/또는 컴프레서 중 적어도 하나인 장치.
  6. 제1항에 있어서, 공정 유체의 특성치를 모니터링하도록 구성된 하나 이상의 컨트롤러를 포함하고, 자기장 반응 용기가, 10 가우스 내지 100,000 가우스의 값을 갖는 초점형 자기장에 수성 공정 스트림을 노출시키도록 구성된 것인 장치.
  7. 수성 공정 스트림 중의 하나 이상의 표적 오염물의 농도를 감소시키는 방법으로서,
    수소(1+), 트리아쿠아-μ3-옥소트리 설페이트(1:1); 수소(1+), 트리아쿠아-μ3-옥소트리 카르보네이트(1:1), 수소(1+), 트리아쿠아-μ3-옥소트리 포스페이트, (1:1); 수소(1+), 트리아쿠아-μ3-옥소트리 옥살레이트(1:1); 수소(1+), 트리아쿠아-μ3-옥소트리 크로메이트(1:1) 수소(1+), 트리아쿠아-μ3-옥소트리 디크로메이트(1:1), 수소(1+), 트리아쿠아-μ3-옥소트리 피로포스페이트(1:1), 및 이의 혼합물로 이루어지는 군에서 선택되는 화합물을 일정량 공정 스트림에 투입하는 단계,
    및
    a) 펄스 전기장에 공정 스트림을 노출시키는 단계;
    b) 10 가우스 내지 1,000,000 가우스의 값을 갖는 초점형 자기장에 공정 스트림을 노출시키는 단계
    중 적어도 하나의 단계
    를 포함하는, 수성 공정 스트림 중의 하나 이상의 표적 오염물의 농도를 감소시키는 방법.
  8. 제7항에 있어서,
    공정 스트림에 제7항의 화합물을 일정량 투입하는 단계;
    펄스 전기장에 수성 공정 스트림을 노출시키는 단계;
    10 가우스 내지 100,000 가우스의 값을 갖는 초점형 자기장에 수성 공정 스트림을 노출시키는 단계
    를 순차적으로 포함하는 방법.
  9. 제7항 또는 제8항에 있어서, 표적 오염물이, 금속, 중금속, 황화물 및 염화물, 탄화수소, 치환된 탄화수소 그리고 이의 화합물 및 착물 중 적어도 하나인 방법.
  10. 제9항에 있어서, 펄스 전기장에 공정 스트림을 노출시키는 단계는, 공정 스트림을 하나 이상의 전극과 접촉시키고, 전해 반응 용기에 위치한 하나 이상의 전극에서 전극 극성, 전압 전달 지속시간, 전압 강도 중 적어도 하나를 변화시키는 단계를 포함하는 것인 방법.
  11. 제10항에 있어서, 공정 스트림은 펄스 전기장에 2초 내지 90분의 간격 동안 노출되며, 펄싱이 적어도 부분적으로 전극 극성을 변화시키는 것인 방법.
  12. 제7항에 있어서, 공정 스트림에 이하의 화학 구조를 갖는 조성물을 투입하는 단계를 더 포함하는 것인 방법:
    Figure 112023022784899-pct00012

    상기 식에서,
    x는 3 초과의 정수이고;
    y는 x 미만의 정수이며;
    m은 1∼6의 정수이고;
    n은 1∼3의 정수이며;
    Z는 단원자 양이온, 다원자 양이온 또는 양이온 착물이다.
  13. 삭제
  14. 삭제
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