KR20040086437A - 반응성 과 흡착성 있는 보호재료와 그 이용방법 - Google Patents

반응성 과 흡착성 있는 보호재료와 그 이용방법 Download PDF

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KR20040086437A
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엑스텔홀리씨
하틀리스콧엠
살라반티로버트에이
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젠텍스 코오포레이숀
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Abstract

겔타입 이온교환수지로부터 제작된 것을 포함하는 활성화된 탄소 흡착제를 갖는 반응성과 흡착성 있는 보호 재료. 활성화된 탄소 흡착제는 화학적 불순물을 흡착하는 흡착 특성을 가지고 있다. 또한, 활성화된 탄소는 공기 중에 있는 혈액 작용체에 대한 보호를 제공하기 위하여 웨틀러라이징되어 반응 특성을 활성화된 탄소에 나누어 준다. 유리하게, 동시에 상기 탄소의 흡착 능력의 효율성을 감소시키지 않으면서, 뛰어난 반응성과 흡착성 있는 재료가 화학 물질, 특히 혈액 작용체, 을 중화시키는 능력을 가지도록 제공된다.

Description

반응성 과 흡착성 있는 보호재료와 그 이용방법{REACTIVE-ADSORPTIVE PROTECTIVE MATERIALS AND METHODS FOR USE}
화학전의 작용체는 오랜 세월 동안 존재해왔고, 일반적으로 다음의 3가지 그룹으로 분류되어 진다. 1)발포성/피부를 통하는 작용체, 2)신경 작용체, 3)혈액 작용체
1)발포성/피부를 통하는 작용체는 피부 및/또는 흡입 경로를 포함하는 인간의 신체의 외부나 내부의 점액질의 막조직을 공격한다. 결과적으로 생기는 발포화와 궤양형성은 매우 쇠약하게 하며, 치명적일 수 있다. 이러한 분류의 전형적인 것은 액상이나 가스 또는 분무기안에 들어있는 형태로 존재하는 겨자 가스(HD 작용체라고 라벨이 붙여진 것)이다.
이러한 작용체들은 활성화된 탄소에 의해 쉽게 흡수된다고 일찍이 알려져 왔는데, 이 활성화된 탄소는 깡통 안에 담겨 있거나, 여러 가지 다양한 직물의 기부에 고정되어 있을 때, 쉽게 그러한 작용체들을 흡수하고 상처를 입기 쉬운 신체 부위로부터 그것들을 멀리 떨어뜨려 놓아 사람을 보호하는 능력을 제공한다. 활성화된 탄소는 분말, 미립, 마른 현탁물, 섬유소, 구형의 비드등으로 만들어지고 존재한다. 그리고 코코넛 껍질, 나무, 피치 및 유기 수지들과 같은 유기적 전비드에서 실행한 다양한 과정으로부터 얻을 수 있다
각각의 과정은 독특하나 다음에 단계들을 고찰하여 한정될 수 있다. (a)유기 전비드 재료를 적당한 내부 표면적(대략 탄소의 그램당 수백 제곱미터 또는 표면적 분의 수십의 비율)의 탄소로 탄화하는 과정. 그리고 나서 (b)이 탄소를 활성화시켜서 수백에서 수천 그램밀리 분의 제곱미터 표면적의 탄소를 생성할수 있다. 그러한 활성화된 탄소는 강한 흡착능력을 가지고 있다. 재료가 어떤 것을 흡착할 때, 이것은 화학적 끌림에 의해 부착하는 것을 의미한다. 활성화된 탄소의 거대한 표면적은 셀 수없이 많은 부착 장소를 준다. 어떤 화학 재료가 탄소표면 옆을 지나갈 때, 그것들은 표면에 달라붙고 갇히게 된다.
탄소 재료는 유용한 형태를 얻기 위하여 운반 기부 내에 또는 위에 고정되어야만 한다. 그러한 고정은 유용한 표면적이 고정과정에 의해 가능한 한 작게 흐려지게 되도록 부착이나 갇힘 또는 몇 가지 다른 형태의 운반체에 탄소를 고정시키는 방법에 의해 충분하게 신속히 이루어진다.
2)신경 작용체는 HD처럼, 가스나 액체 혹은 분무기나 다른 용기에 넣어져 존재하는 다양한 화합물이다. 그것들은 인간의 몸을 공격하고 신경계에 필수적인 효소들을 불활성화 시킴으로 기능하여 신경계를 방해하고, 죽음이나 심각한 상해를야기시킨다. 그것들은 모두 피부를 통하여서 그리고 흡입 경로를 통하여 원칙적으로 작용하고, 작은 양으로도 매우 독성이 강하다. 그러한 종류의 전형적인 것은 사린(Sarin)과 소만(Soman)이고, 종종 G 작용체(GB 및 GD)로 언급된다. 그들은 또한 위에서 논의된 것과 같은 탄소 소스/과정 및 고정 과정을 거친 높은 표면적의 탄소에 의해 효율적으로 흡수된다.
3)혈액 작용체는 흡입될 때, 폐를 경유하여 혈액에 녹고, 보통은 강한 루이스 배이스로 알려진 종류의 강력한 결합에 의해 헤모글로빈의 일부분에 의해 운반되는 산소를 대체하여, 질식을 야기시킨다. 그러한 작용체는 하이드로겐 시아나이드(HCN), 카본 모노사이드 (CO), 포스젠(COCl2) 그리고 다른것들을 포함한다. 그 혈액 작용체는 위에서 말한 활성화된 탄소에 의해 최소로 본질적으로 알아볼 수 없게 흡착된다. 이것은 혈액 작용체가 매우 작은 분자 무게를 가지고 있어, 보통의 온도에서 그들의 도산능이 활성화된 탄소가 제공할 수 있는 임의의 표면 결합력을 초과하기 때문이다. 실제로, 비록 활성화된 탄소가 클로린과 같은 성분뿐만 아니라 탄소를 베이스로 한 불순물("유기" 화학 약품)을 잡는데 유용하다고 하지만, 많은 다른 화학 약품들(나트륨, 질산염 등)은 전혀 탄소에게 이끌리지 않는다. 그렇기 때문에 흡착되지 않고 통과해 버린다. 그래서, 활성화된 탄소 필터는 다른 것들은 무시하면서 단지 임의의 불순물만을 제거할 것이다.
피부를 통하는 것, 흡입경로를 통하는 것, 혈액 작용체 또는 이러한 것들의 동시적인 결합일수 있는 논쟁적인 몇 가지 화학적 작용체가 있음에 유의해야 한다.그러나, 여기에서 언급된 목적을 위해서는, 그러한 종류들은 조작상으로 위에서 인용된 취급 방법들의 하나나 그 이상으로 될 것이다.
따라서, 불순물의 더 큰 흡착성을 위해 흡착 특성을 개선하고, 또한 동시적이고 효율적으로 화학 재료를 중화 시키는 반응 특성을 갖는 재료, 예를 들어, 흡착되지 않는 재료, 가 필요하다.
본 발명은 일반적으로 보호 재료와 관련 있고, 특히 화학적 작용체와 혈액 작용체로부터의 보호를 제공하기 위한 반응성과 흡착성 있는 재료 및 그러한 재료를 제공하고 사용하는 방법과 관련되어 있다. 또한, 이러한 재료들은 더 나아가 생물학 작용체로부터의 보호를 제공하는데 쓰여질 수 있다.
도 1은 미처리된 탄소 비드의 대표적 SEM 현미경 사진.
도 2 는 본 발명의 특성에 따른 1% 산화마그네슘 입자들이 로딩된 탄소 비드의 대표적 SEM 현미경 사진.
본 발명은 화학적 및/또는 생물학적 작용체로부터 보호를 제공하는 반응성과 흡착성있는 재료 및 그러한 재료를 제공하는 방법과 관련되어 있다. 유리하게는, 본 발명은 혈액 작용체 뿐만 아니라 해로운 화학적 작용체의 능률적이고 효과적인 흡착과 중화를 제공한다.
특히, 본 발명에 따른 활성화된 탄소는 웨틀러라이징 (및/또는 나노입자가 주입)되었음에도 불구하고, 효과적인 수준의 흡착 능력을 보유하고 있다.(즉,비드의 표면적이 측정 가능할 정도로 줄어들지 않는다) 이것은 심지어 금속이온 및/또는 나노입자가 주입된 후 조차도, 활성화된 탄소에 효과적인 정도의 양의 흡수공이 폐색 되지 않고 남아있어서, 탄소의 흡착 특성이 영향 받지 않고 남아있기 때문이다. 이러한 특성들의 결합은 유리하게 화학 물질의 중화 및/또는 생물학적 작용체를 죽이는 능력을 가지면서, 동시에 탄소의 흡착 능력의 효율성은 줄어들지 않는, 반응성과 흡착력이 뛰어난 재료를 만들어 낸다.
본 발명의 태양에 따르면, 반응성과 흡착성이 있는 보호 재료는, 겔타입의 이온 교환 수지로부터 제작된 활성화된 탄소 비드를 포함하며, 상기 활성화된 탄소비드는 흡착 특성을 제공하기 위한 흡수공을 가지며, 상기 활성화된 탄소 비드에 반응 특성들을 나누어 주기 위한 상기의 활성화된 탄소 비드의 상기 흡수공에 주입된 금속 이온을 포함한다. 본 발명의 다른 태양에 따르면, 반응성과 흡착성이 있는 보호 재료는 흡착 특성을 가진 활성화된 탄소를 형성하기 위해 탄소화되고 활성화된 겔타입의 이온교환 수지, 흡수공 크기 분포를 가진 상기 탄소 비드내의 흡수공, 및 그 흡수공내의 상기 활성화된 탄소가 효율적인 수준의 흡착 능력을 보유하고 있는 상기 흡수공과 접촉하고 있는 금속이온을 포함하고 있다.
본 발명의 다른 태양에 따르면, 반응성과 흡착력이 있는 보호 재료를 제공하는 방법은, 화학적 불순물을 흡착하기 위한 흡착 특성을 가진 활성화된 탄소를 겔타입의 이온 교환 수지로부터 생산하는 단계와, 활성화된 탄소와 접촉하고 있는 혈액 작용체로부터 보호 하기 위해서 활성화된 탄소에 반응 특성을 나누어주기 위해 활성화된 탄소에 금속 이온을 로딩하는 단계를 포함한다.
본 발명의 다른 태양에 따르면, 본 발명에 따른 반응성과 흡착성이 있는 재료들은 함께 출원중인 미국 특허 출원, 제목 “다기능 보호 재료 및 그 제조 방법"으로 동시에 출원중인 미국 특허 출원 번호 _ _/_ _ _,_ _ _인 출원에 묘사된 공정에 따라 반응성있는 살균성의 나노입자와 나누어진다. 이 동시에 출원된 발명의 그 상세한 설명은 참조용으로 본 명세서에 결합되어 있다. 예를 들어, 본 발명에 따른 개선된 활성화된 탄소 비드 그것만으로 및/또는 웨틀러라이징된 개선된 활성화된 탄소 비드는, 더 나아가 전자기적으로 유도된 밀착 과정과 결합된 체로 거르는 과정을 거쳐야 하는데, 이는 비드의 표면에 나노 입자의 응집체를 주입하기 위해서이며, 이로 인해 그 비드의 표면의 적절한 장소에 위치되어 있을 수 있게 되는데, 이는 상기 탄소 비드에 나노 입자의 응집체가 국소부위에 끼워져 있는 것과 나노 입자에 근접해 있는 상기 탄소 비드의 표면/흡수공 원자들과 그 입자 이온들 사이의 반데르발스힘으로 인해서이다. 유리하게, 이러한 주입된 나노 입자들은 화학 약품과 미생물을 파괴적으로 흡착하여 추가적인 보호를 줄 수 있다. 특히, 상기 나노 입자들은, 그들의 세포막을 공격하고 중요한 기능을 하는 단백질과 DNA를 산화시킴으로써 미생물을 파괴하거나 불활성화시키는, 생물학적 작용체로부터 보호해줄 수 있다.
본 발명의 이들 및 다른 태양, 특징 및 이점은 첨부되는 도면과 연결하여 판독되는, 바람직한 실시예들의 하기 상세한 설명으로부터 기재되거나 명백해질 것이다.
매우 높은 표면적 (예를 들면, ~1500 m2/gm)과 굳기(예를 들면 , 선행기술인 롬 과 하스 와 쿠레하 비드 보다 약 2배 내지 10 배의 굳기)를 가진 활성화된 탄소를 포함하는 비드는 본 발명의 특성에 따라 더 바람직하게 사용되는 활성화된 탄소 비드를 포함한다. 본 발명에서 사용되는 활성화된 탄소 비드를 제작하기 위하여 사용되는 재료들과 방법들은, 공개된 미국 특허 출원 번호 2002-0028333, 2001년 3월 8일에 기에벨하우센에 의해 출원된 제목 "미세구조를 가진 높은 효율의 구형 흡착제"와, 미국 특허 출원 번호6,376,404, 2000년 3월 15일에 기에벨하우센에 의해 출원된 제목 "높은 효율의 형체화된 흡착제의 생산 공정"과, 미국 특허출원번호 6,316,378, 2000년 3월 15일에 기에벨하우센에 의해 출원된 제목 "형체화된 활성화된 탄소의 생산 공정"에 묘사되어 있고, 참고용으로 여기에 상세한 설명이 결합되어 있다.
본 발명에 따라 사용되는 활성화된 탄소를 제작하기 위하여 바람직하게 사용되는 재료들은 적어도 6시간의 활성화 시간동안 수증기 활성에 의해 중합체 수지로부터 제작된 구형의 효율이 높은 흡착제를 바람직하게 포함하고 있음을 주의해야 한다. 이러한 흡착제들은 약 0 Å에서 약40 Å범위의 흡수공 직경과 대략 적어도 0.6 cm3/g의 미세흡수공 부피의 명백한 미세 구조를 가지고 있다. 가스와 증기를 위한 흡착 능력에서의 상당한 증가는 2대1까지의 매우 유리한 비율의 무게능력 대 부피능력의 비율에 의해 또한 나타내어질 수 있는가에 의해 성취된다. 미세구조를 가진 구형의 효율성이 높은 흡착제는 많은 목적을 위해 사용되어질 수 있다. 특히, 화학전 작용체나 독가스와 증기의 흡착을 위한 직물이나, 냉각 용매인 메탄올과의 결합으로 설비를 냉각시키는 흡착, 그리고 자동차 필터와 생물학적 필터에서 사용된다.
청구항에서 사용된 것으로써, "활성화된 탄소 흡착제" 라는 용어는 보호받고자 하는 출원에서 유용한 활성화된 탄소의 임의의 적당한 형태를 일컫는 것이다. 제한없는 예에 의해서, 활성화된 탄소 흡착제들은 비드(beads), 펠렛(pellets), 분말(powders), 미립(granules), 결정(grains), 정제(tablets), 미립자(particulates), 섬유(fibers), 마른 현탁액(dried slurries)의 형태를 취할 수 있다. 실용성이 알려진 특별한 예는 매우 균등한 구형의 모양을 갖는 비드이다. 본 발명에서 바람직하게 사용되는 높은 효율성을 가진 구형의 형태의 흡착제는 예시적인 실시예에 의하여 아래에서 더 상세하게 설명되어진다.
실시예 1
먼저, 독일 레버쿠센에 소재하는 바이엘사가 Lewatit 1431이라는 상품명으로 판매하는 다음의 상술된 특성을 가진 탄소화된 구형의 양이온 교환 중합체 수지의 3킬로그램을 시작 재료로서 선택한다.:
물 함량: 1.1%
휘발성 성분: 1.5%
회분 함량: 2.4%
고정된 탄소: 96.1%
황 함량: 15.0%
과립:
>1.25 mm 0.2%
1.25 mm-1.0 mm 5.1%
1.0 mm-0.8 mm 36.4%
0.8 mm-0.5 mm 56.1%
<0.5 mm 2.2%
이러한 겔타입의 수지 비드는 간접적으로 가열되는 회전 화로에서 불활성 기체 흐름에 의해 7시간동안 불연속적으로 활성화 되고, 그 생산품은 화로 회전당 8번 순환되고, 0.1 밀리미터 물기둥의 파이프 가스 측의 낮은 압력에서 시간당 0.75킬로그램의 수증기가 추가되고, 개략적인 열화로의 길이에 대하여, 생산온도는 920℃이다.
시간당 0.75킬로그램의 수증기 특성은 다음과 같은 활성화 화로로 계량된다.
0.11kg/hr 화로길이의 17%를 넘는 수증기
0.15kg/hr 화로길이의 43%를 넘는 수증기
0.23kg/hr 화로길이의 54%를 넘는 수증기
0.25kg/hr 화로길이의 65%를 넘는 수증기
0.11kg/hr 화로길이의 83%를 넘는 수증기
화로길이는 비드의 입력 측으로부터 측정된다. 그리고 나서 생산된 높은 효율의 흡착제는 냉각되고 0.315밀리미터와 0.8밀리미터 사이 크기의 결정 분류로 구분된다.
본 발명에서 사용되는 구형의 높은 효율의 흡착제는 다음의 흡수공 분포에 의해 특성지워지는 미세구조를 가진다.
흡수공 직경 (in ÅAngstrom) 흡수공 부피 (in cm2/g) 전체 미세 흡수공 부피의 흡수공 부피 함량(in %)
40-20 0.031 5.0
20-10 0.114 18.7
10-8 0.09 14.8
8-5 0.249 40.8
5-0 0.0126 20.7
측정할 수 있는 먼지 함량, 즉, 0.04 밀리미터보다 작은 결정은 1%보다 적다. 남아있는 결정-크기 분포는 다음과 같다.:
0.7-0.63 mm 0.2%
0.63-0.5 mm 12.3%
0.5-0.4 mm 78.2%
0.4-0.315 mm 9.3%
본 발명에서 사용되는 구형의 효율성이 높은 흡착제는 활성화된 탄소에 특이한 다음의 특성 매개변수에 의해 특성지워진다.:
고정된 무게: 585 g/l
회분 1.9%
요오드 등급 1388 mg/g
메틸렌블루 28 ml
BET 표면 1409 m2/g
깨지는 힘 100%
역학 경도 100%
마모력 100%
재생 손실 1.5%
(10번의 재생 사이클 후)
그리고 나서, 본 발명에 따른 상기 구형의 효율성이 높은 흡착제의 500그램은 직물에 적용된다. 그래서 패킹(포장) 밀도가 단층 커버와 함께 높게 된다. 사용된 효율성이 높은 흡착제의 능률이 공식에 따라서 흡착 속도 상수에 의해 특성지워진 테스트 물질(화학전 작용체를 위한 인용 재료)과의 비교에서 측정된다.:
λ= 2.3..lg c0/cta-1
a = 흡착제 샘플의 무게
ct= 흡착 시간후에 테스트 물질의 농도
co= 테스트 물질의 초기 농도
lg = 대수
인용 생산물과의 비교한 측정 결과는 테이블 1에 주어졌다.:
생산물 흡착 속도 상수 λ
PAX 500 3.2
HK 44 2.3
Ambersorb 572 2.1
PAK 500: 미세구조를 가진 구형의 효율성이 높은 흡착제의 샘플
HK 44: 숯 배지에서 활성화된 탄소
Ambersorb 572: 미국, 롬과 하스의 열분해된 이온교환 수지
실시예 2
생물학 필터의 장치를 위한 구형의 효율성이 높은 흡착제의 적합성은 실험실의 생물반응기에서 테스트된다. 이것을 위하여, 실시예 1에서 주어진 것 같은 생산물은 반응실에서 가득 채워지고, 배지 물질 그램당 세포수가 3.7 x 109에까지 미생물이 고정된다. 그리고 나서 세제곱 미터 당 500 밀리 그램의 톨루엔 농도를 가진 습기있는 배출 공기의 시간당 201가 고정된 높은 효율성을 가진 흡착제 위로 운반된다. 얻은 붕괴력과 90%의 효율을 가지고 채워진 반응실은 표 4에 나타내었다.
생산물 붕괴력(in g/m3·h) 90%의효율에서 채운 반응실(in g/m3·h)
PAK 500 12.4 39.6
WS IV 100.6 21.3
C 40/3 74.5 14.5
PAK 500: 미세구조를 가진 구형의 효율성이 높은 흡착제의 샘플
WS IV: 벨기에, 쳄바이론의 숯 베이스에서 형성된 활성화된 탄소(4밀리미터)
C 40/3: 독일, 카보텍스 발명에 따라 역청질의 석탄 베이스에서 형성된 활성화된 탄소(3밀리미터)
주기표에서 전이 원소인 금속 이온들의 종전 기술의 탄소에의 다양한 정도의 주입이 알려져 있다. 금속의 이온들이 탄소(산화물(O-2)과 같은 근처의 구경꾼 제제나이온들에 의해서 안정화된 금속 양이온 충전에서와 같이) 내에서 살수 있게 하기 위하여 금속 이온들은 다양한 방법으로 도입될 수 있다. 이러한 금속 이온들은 배위 공유 리간드 결합을 거쳐서 혈액 작용체와 결합을 하는 것처럼 보인다. 이 금속이온들은 강한 루이스 산-전자 수용체이다. 반면 상기의 작용체들은 리간드라 불리우는 강한 루이스 염기-전자 제공자이다. 이러한 두개가 만날 때, 각각은 강하게 결합한다.
그 밖에, 몇몇 혈액 작용체들은 일시적으로 결합되어 있다. 그리고 나서 결합된 리간드가 되는 종류나 탄소에 의해 흡수될 수 있는 종류로 분해된다. 금속 이온들이 탄소에 살포/주입되는 과정은 어느 정도 일반적으로 "웨틀러라이징"으로써 알려져 있다. 그리고 독창적으로 크롬과 카드뮴 이온을 포함하는 이온 종류을 사용한다. 이러한 금속들중 몇몇은 여러가지 급으로 발암성 재료임이 오랫동안 인지되어 왔고, 더 독성이 있는 금속을 제외하면서, 현재 사용되고 있는 금속의 혼합은 바람직하게 아연, 구리, 몰리브데늄 그리고 다른 것들을 포함하도록 변화되었다. 청구항에서 사용된, "로디드"란 용어는 살포과정이나 주입과정이나 또는 웨틀러라이제이션과정을 의미하는데, 웨틀러라이제이션이란 흡착 가능한 화학적 위협과 싸우는 흡착제의 능력에 영향을 미치지 않으면서 금속이온을 활성화된 탄소 흡착제 위에 놓는 과정을 말한다.
본 발명에서 사용되는 활성화된 탄소 비드는 탄소 비드 내에/위에 놓여지는 적절한 전이 금속 이온들을 주입하는 웨틀러라이제이션 단계를 거쳐야 한다. 유리하게, 본 발명의 태양에 따라서 바람직하게 사용되는 활성화된 탄소를 포함하는 비드는 위에서 묘사된 바와 같이, 매우 높은 표면적(예를 들면, 그램밀리당 약 1500제곱미터)과 매우 우수한 경도(예를 들어, 롬과 하스와 쿠레하 비드보다 약 2내지 10배)를 가진다. 이러한 탄소 비드는 선행기술(롬과 하스 및 쿠레하)에서 먼저 시도되었던 탄소 비드의 과도한 양에서 이러한 금속 이온들을 차지하는 것과 같은 능력과 가능성을 가지고 있다. 특히, 본 발명에 따른 활성화된 탄소는 웨틀러라이징 (및/또는 나노입자가 주입)되었음에도 불구하고 유리하게 효율적인 수준의 흡착 능력을 보유하고 있다. (즉, 비드의 표면적은 측정될 정도로 감소하지 않는다.) 이는 금속 이온 및/또는 나노입자가 주입된 후 조차도, 활성화된 탄소의 흡수공들의 효과적인 양은 폐색되지 않고 남아있어 그 탄소의 흡착 특성은 영향받지 않고 남아 있기 때문이다. 이러한 특성들의 결합은 유리하게도, 화학 재료를 중화하거나 생물학 작용체들을 죽이면서 동시에 탄소의 흡착 능력의 효율은 줄이지 않는 뛰어난 반응성과 흡착성을 가진 재료를 만들게 된다.
그래서, 본 발명에 따른 금속 이온 처리된 탄소 비드는 또한 혈액 작용체와 반응하고 그것을 중화시키는 뛰어난 흡착성을 가진 비드를 포함하고 있다. 유리하게, 독특한 표면적과 표면에서 비드의 흡수공 분포는 예상불가능하고, 신규하며, 유용하고, 독특한 능력을 가지며, 매우 바람직한 특성을 가지는 잡종 생산물을 제공한다. 특히, 본 발명에 따라 사용되는 탄소 비드의 독특한 흡수공 분포는 개선된 범위의 보호 특성을 가지는 매우 뛰어난 결과물을 만들어 낸다. 특히, 그 결과 생산물은 화학적 불순물을 흡착하는 흡착 특성 뿐만 아니라 화학 물질(예를 들어, 혈액 작용체)과 반응하고/또는 화학 물질을 중화시키는 반응 특성을 가지는 재료를 포함한다. 이 반응성-흡착성이 있는 재료는 바람직하게, 겔타입 이온 교환 수지로부터 만들어진 활성화된 탄소 비드를 포함하고, 상기 비드는 바람직하게, 그 비드에 반응 특성을 나누어 주기 위하여 탄소 비드내에 그리고 비드 위에 금속 이온들을 도입하는 웨틀러라이제이션 과정을 거쳐야 한다.
위협이 화학 재료이든 생물 재료이든, 그리고 액상이든 가스든, 사용자(유저(예를 들어, 천, 마스크, 필터 등))를 물리적 그리고 화학적으로 보호하는 배리어(barrier)는 일반적으로 행해지고 있는 다음의 과정을 필요로 한다.:
가스형태의 화학적 작용체의 분자가 특유한 속도로 배리어(barrier)를 통하여 확산해 가는 과정.
작은 물방울 형태의 화학적 작용체가 특유한 속도로 의도하든 의도 하지 않든 외부 압력에 의하여 배리어(barrier)를 통하여 확산해 가는 과정.
분무된 생물의 미세물방울이 특유한 속도로 배리어(barrier)를 통하여 확산해 가는 과정.
탄소가 특유의 흡착 속도로 유기체들을 물리적으로 흡착하는 과정.
요오드화된 수지나 나노 입자체가 반응의 특유한 속도에서 생물체와 그들의 독성있는 잔여물(나노 입자체의 경우)과 반응하는 과정.
탄소내의 독립체가 반응의 특유한 화학 속도에서 매우 변하기 쉬운 혈액 작용체와 반응하는 과정.
보통의 안전한 공기(산소와 질소, 실용적인 목적에서)와 수증기가 그들의 특유한 확산 속도로 배리어(barrier)를 통하여 확산하는 과정.
화학적/생물학적 위협에 대한 이상적인 대응은 (1),(2)와 (3)을 최소화하고,반면에 (4)부터 (7)까지의 과정을 최대화하는 것이다. 그러나, 이러한 과정들은 각각 서로 짝지워져 있기 때문에, 임의의 적당하게 성공적인 접근이 그들의 기준을 만족시키는 좋은 결과를 얻을 수 있다.
현재 출원중인 출원(대리인 관리번호. 101-46B), 제목 “다기능 보호 재료와 그 제공 방법”의하면, 본 발명에 따른 반응성-흡착성 있는 재료는 반응성 있는 살균성의 나노 입자와 나누어진다. 예를 들어, 본 발명에 따른 개선된 활성화된 탄소 비드는 웨틀러라이션된 것 뿐만 아니라 단독으로도 전자기적으로 유도된 밀착 과정과 동시에 체로 거르는 과정을 거쳐야 하는데, 이는 나노 입자의 응집체들을 비드의 표면에 주입하기 위한 것으로써, 그로써 나노입자와 근접하게 있는 상기 탄소 비드의 표면/흡수공 원자들과 입자 이온들 사이의 반데르 발스 힘과 탄소 비드에 국소적으로 주입되어 있음으로 인해 상기 비드의 표면의 적절한 장소에 자리 잡고 있게 된다. 유리하게는, 이러한 주입된 나노 입자가 파괴적으로 화학 약품과 미생물을 흡착하여 추가적인 보호를 준다. 특히, 나노 입자는 미생물의 세포막을 공격하거나 중요한 기능을 하는 단백질이나 DNA를 산화시켜서 미생물을 파괴하거나 불활성화함으로써 생물학적 작용체에 대한 보호를 할 수 있다. 나노 입자가 탄소에 로딩되는 과정은 전자기적으로 도움을 받은 밀착 충돌 과정(MAIC)으로 현재 출원중인 특허출원(대리인 관리 번호. 101-46B)에서 더 묘사된다.
나노 입자들은 결과적으로 높은 화학적 반응성을 갖게 해주는 높은 표면적과 독특한 조직을 가진 원자들과 분자들의 나노 미터 크기의, 환경에 안정한 클러스터를 바람직하게 포함한다. 본 발명에 따라 사용되는 반응성/흡착성이 있는 미립자군들은 바람직하게 약 1나노미터에서 약200나노미터 크기의 클러스터로 형성된 비유기성이고, 반응성있는 나노 미립자군이다.
보호받고자 하는 출원에서 사용되는 반응성 있는 나노 입자들은 특히 파괴적으로 화학 약품과 미생물들을 흡착하도록 공정된다. 특히, 나노 입자는 유해한 화학 약품을 흡착한 다음 분자 결합을 끊음으로써 유해한 화학 약품의 독성을 제거하여 해롭지 않은 목적생산물을 만들어 낸다. 유사하게, 반응성/흡착성이 있는 나노 입자들은 세포막을 공격하고 중요한 기능을 하는 단백질이나 DNA를 산화시킴으로써 미생물을 죽이거나 불활성화 할 수 있다.
예시적인 사용 가능한 나노 입자는 분말 나노 미립자 형태의 금속 산화 조성물을 포함한다. 이러한 금속 산화 조성물들은 금속 산화 나노 입자들을 포함하는데, 이 금속 산화 나노 입자들은 그들의 표면에 산화 이온의 일부를 가지고 있고, 그 표면에는 그 표면 산화 이온들과 함께 작용하고, 화학 흡착되는 반응성 있는 원자들이 함꼐 있다. 예를 들어, 금속 산화 나노 입자들은 마그네슘, 티타늄, 칼슘, 알루미늄, 주석, 철, 코발트, 바나디윰, 망간, 니켈, 크롬, 구리, 아연, 지르코늄, 또는 이들의 혼합물들의 산화물들을 포함하는 그룹으로부터 얻어질수 있다. 예를 들어, 그 금속 산화 나노 입자들은 산화마그네슘, 산화티타늄, 산화칼슘, 산화알루미늄, 산화주석, 산화철, 산화코발트, 산화 바나디윰, 산화망간, 산화니켈, 산화크롬, 산화구리, 산화아연, 산화지르코늄, 그리고 그들의 혼합물들을 포함한다. 폴리옥소메탈레이트 뿐만 아니라 수산화물 금속 복합체, 수화물 금속 복합체로 만들어진 나노 입자들 또한 적당하다. 이 단락에 나온 나노 입자들 중 몇몇은, 더공정을 거쳐서, 예를 들어, 반응성 있는 할로겐 원자들, 알칼리 금속 원자들, 금속 질산염, 이산화황, 이산화질소, 오존 또는 두번째 다른 금속 산화물을 포함하게 할 수도 있다. 대체적인 공정은 나노 입자들에 보호적인 코팅을 제공하여 방수가 되게 하여 불용성이 되도록 할 수 있다. 이러한 발전된 공정 단계는 다음의 미국 출원 6,057,488와 5,914,436와 5,990,373와 5,712,219와 6,087,294와 6,093,236와 5,759,939와 6,417,423에서 나타나 있으며, 공개된 미국 특허 출원 2002/0035032에 완전한 상세한 설명이 여기에 참조용으로 결합되어있다. 이러한 생산물들중 어떤 것은 그 발명에 따른 다기능 보호 생산물에 결합될 수 있다.
반응성/흡착성 있는 나노 입자들은 그래서 유리하게 다음의 작용을 할 수 있다:
a) 화학물들을 부수거나, 분해하거나, 중화시킬수 있다.(예를 들어 반응성/흡착성있 는 나노 입자들)
b) 미생물을 죽이는 살생물제로써 활동할 수 있다.
c) 화학물을 중화시키고 동시에 살생물제 (예를 들어, 산화 망간 나노 입자들 등과 같이 반응성/흡착성 있는 나노 입자들)로서 활동할 수 있다. 이러한 나노 입자들은 환경적인 목적을 위해 강화되거나 변경될 수 있다.
그래서, 본 발명에 따라 바람직하게 사용되는 나노 입자들은, 적어도 화학적으로 흡착성 있는 나노 입자들과, 화학적으로 반응성 있는 나노 입자들과, 살균적으로 반응성 있는 나노 입자들이다. 또한, 본 발명에 따라 사용되는 나노 입자들은 바람직하게 더 오래된 나노 입자들을 위해 적어도 그램당 약 70 제곱 미터의브루나우어-엠멧트-텔러의 복수개의 점 표면적에서부터 더 발전된 나노 입자들을 위한 그램당 적어도 약 1200 제곱 미터나 그 이상에 이르기까지를 가지고 있고, 적어도 약 45옴스트롬 에서 약 100 옴스트롬의 평균 흡수공 반지름을 가지고 있다.
하나의 예에서, 무게의 0.5, 1.0그리고2.0%의 농도의 산화 마그네슘 나노 입자들이 암버소브 R-1500 탄소 비드에 올려진다.(롬과 하스 제공). 상대적인 목적을 위해, 그리고 대조군으로써의 사용을 위해, 암버소브 탄소가 MAIC 시스템에서 나노 입자들의 첨가 없이 공정되었다. 그 처리된 샘플들을 눈으로 관찰해 보면 암버소브 탄소에 산화마그네슘이 잘 부착되고 분포되어 있는 것을 알수 있다. 도 1은 처리되지 않은 암버소브 비드의 대표적인 SEM 현미경사진을 나타낸 것이다. 도 2는 본 발명의 태양에 따른 1% 산화 마그네슘 나노 입자들이 올려진 암버소브 비드의 대표적인 SEM 현미경 사진을 나타낸 것이다. 도 2에 나타난 결과적인 처리된 입자는 부분적으로 주입되고 일부분 드러난, 표면에 "건포도"가 있는 구형의 "쿠키"의 외형을 가지고 있다.
상기 발명에 따라서 사용된 나노 입자들은 보호 특성, 즉 보호 나노 입자들 또는 보호 나노 미립자체를 가지고 있는 것이다. 이 출원의 목적을 위하여,"보호 나노 입자들"이란 용어는 다음의 3가지 특별한 타입의 나노 입자들의 하나 혹은 그 이상을 말한다.: 화학적으로 흡착성 있는 나노 입자들; 화학적으로 반응성 있는 나노 입자들; 및 살균적으로 반응성 있는 나노 입자들.
보호 나노 입자들은 금속을 포함하는 나노 입자들 또는 금속을 포함하는 나노 결정들이다. 그 금속은 금속 산화물, 금속 수산화물, 금속 수화물, POM들로 존재한다. 그것들의 보호 특성을 강화시키기 위하여, 그러한 금속을 포함한 예방 보호제들은 금속 산화물, 1그룹의 금속들, 1A 그룹의 금속들, 반응성 있는 할로겐, 금속 질산염, 이산화황, 이산화질소, 또는 오존과 결합될 수 있다.
완전히 분쇄하여 분말로 만든 거대한 금속을 포함한 입자는 본 발명에 따라 사용되는 나노 입자들의 보호 특성을 보유하지 않을 것이다. 왜냐하면 분쇄된 분말은 전통적인 표면 특성을 가지고 있기 때문이다. 외관상으로는 같은 크기 범위에 있는 나노 입자와 분말과의 구별을 위하여, 본 발명에 따른 예방 보호제는 미세하게 나누어진 나노 입자 또는 미세하게 나누어진 나노 결정으로 언급된다. 보호 나노 입자는 1나노미터에서 200나노미터 크기로 된 나노 미립자 클러스터로부터 형성된다. 이러한 클러스터는 반 데르 발스 힘에 의해 서로 달라붙어 많은 구별 가능한 구성 부분을 가진다. 분쇄된 분말은 균질한 외부 표면을 가진 단지 하나의 독립체이다. 거기에 반대로, 나노 미터의 크기의 클러스터가 서로 달라붙을 때, 그들의 원래 표면적의 많은 부분은 보호되어, 처음 보호 나노 입자의 적어도 그램당 70 제곱 미터의 브루나우어-엠메트-텔러의 복수-점 표면적과 후의 보호 나노 입자의 적어도 그램당1200제곱미터의 표면적을 제공한다. 이러한 표면은 45 옴스트롬에서 100옴스트롬의 평균 흡수공 반지름을 가진 흡수공을 포함할 수 있다.
구조, 표면적 그리고 흡수공 크기가 나노 입자에 그들의 보호 특성을 주입하게 하는 반면에, 이러한 구조적인 특성들은 또한 그 나노 입자를 실체적인 보호 필터 선구체(precursors)에 결합하려는 과거의 시도를 방해한다. 그러한 실패한 시도는 반데르 발스의 힘을 조절하지 못하여 결과적으로 과도하게 덩어리가 지거나, 또는 점착 또는 유지하는 것을 조절하지 못하여 결과적으로 유용한 표면적이나 흡수공이 폐색되는 것으로부터 기인한다. 본 발명은 나노 입자를 탄력적인 방법으로 사용하여 쉽게 그들의 화학적으로 흡착성 있고, 화학적으로 반응성 있는, 또는 살균적으로 반응성 있는 특성의 한 가지나 그 이상을 결합하는 방법 및 그 생산물과 관련되어 있다.
본 발명의 예시된 실시예들이 본 명세서에 설명되어 있지만, 본 발명은 그러한 정확한 실시예들에 한정되지 않고, 본 발명의 범위와 정신에 벗어남이 없이, 해당 기술분야에서의 당업자에 의해 다양한 상이한 변경과 수정이 영향을 받을 수 있는 것으로 이해해야 한다. 예를 들어, 동일한 결과를 얻기 위해 실질적으로 동일한 방법으로 실질적으로 동일한 기능을 수행하는 탄소 비드, 금속 이온 및/또는 방법 단계들 및/또는 기부 재료들의 모든 조합이 본 발명의 범위 내에 있음이 명백히 의도된다. 더욱이, 본 발명의 임의의 개시된 형태나 실시예는 임의의 기타의 개시되거나 기재되거나 제안된 형식으로 결합될 수 있거나 적용 방법의 혼합성의 일반적 사항으로서 결합될 수 있는 것으로 인지되어야 한다. 따라서, 이는 여기에 첨부된 청구항의 범위에 의해 표시되는 것만으로 제한되어야 한다는 의도이다.

Claims (78)

  1. 반응 및 흡착성 있는 보호 재료로서,
    흡착 특성을 제공하는 흡수공을 가지고 있는 활성화된 탄소 흡착제와,
    흡착할수 있는 위협과 경쟁하는 활성화된 탄소 흡착제의 능력을 방해하지 않으면서 활성화된 탄소 흡착제에 반응 특성을 나누어 주기위해 상기 활성화된 탄소 흡착제에 올려진 금속 이온을 포함하는 보호 재료
  2. 제 1항에 있어서, 상기 금속 이온은 화학적 혈액 작용체 위협과 경쟁하기위해 적용되는 것을 특징으로 하는 보호 재료.
  3. 제 1항에 있어서, 상기 금속 이온은 금속의 염을 포함하는 것을 특징으로 하는 보호 재료.
  4. 제 1항에 있어서, 상기 활성화된 탄소 흡착제는 고체 내용물의 비율에서 적어도 3%의 비활성 조성물과, 많아도 4%의 회분과, 무게 비율에서 적어도 30%의 황을 가지는 겔타입 이온교환 수지로부터 제작되는 것을 특징으로 하는 보호 재료.
  5. 제 1항에 있어서, 상기 활성화된 탄소 흡착제는 0 내지 40옴스트롬 사이의 크기 범위에서의 흡수공을 가지는 미세구조를 가지며; 여기에서
    전체 미세흡수공 부피의 5% 내지 10%는 20 내지 40 옴스트롬 사이의 흡수공을 포함하며;
    전체 미세흡수공 부피의 15% 내지 25%는 10 내지 20 옴스트롬 사이의 흡수공을 포함하며;
    전체 미세흡수공 부피의 10% 내지 20%는 8 내지 10 옴스트롬 사이의 흡수공을 포함하며;
    전체 미세흡수공 부피의 10% 내지 25%는 5 옴스트롬 보다 작은 흡수공을 가지는 것을 특징으로 하는 보호 재료.
  6. 제 5항에 있어서, 상기 미세흡수공 분포는 상기 활성화된 탄소의 흡착 특성이 보전되기 위해 사용 가능한 흡수공의 효과적인 부피를 유지하면서, 상기 금속 이온의 로딩을 용이하게 하는 것을 특징으로 하는 보호 재료.
  7. 제 5항에 있어서, 상기 미세구조의 흡수공 밀도는 적어도 그램당 0.6 세제곱센티미터인 것을 특징으로 하는 보호 재료.
  8. 제 7항에 있어서, 상기 흡수공 밀도는 활성화된 탄소의 흡착 특성을 보전하기 위해 사용가능한 흡수공의 효과적인 부피를 유지하면서, 상기 금속 이온의 로딩을 용이하게 하는 것을 특징으로 하는 보호재료.
  9. 제 1항에 있어서, 활성화된 탄소의 100그램당 흡수된 물질의 그램에서의 무게 용량의 활성화된 탄소의 100세제곱 센티 미터당 흡수된 물질의 부피 용량에 대한 비율이 많아도 2대 1인 것을 특징으로 하는 보호 재료.
  10. 제9항에 있어서, 상기 재료 내의 무게 용량의 부피 용량에 대한 비율이 약 1.8과 약1.9 사이에 있는 것을 특징으로 하는 보호 재료.
  11. 제 1항에 있어서, 상기 활성화된 탄소 흡착제가 약 0.315 내지 약 0.7 밀리미터의 범위에서의 결정 크기를 갖는 비드를 포함하는 것을 특징으로 하는 보호 재료.
  12. 제 11항에 있어서, 활성화된 탄소의 84% 내지 95%가 0.4 내지 0.63밀리미터의 결정 크기를 가지고, 흡착제 입자의 0.2% 내지 0.25%가 0.63내지 0.7밀리미터의 결정 크기를 가지고, 흡착제 입자의 5% 내지 15%가 0.315내지 0.4밀리미터의 결정 크기를 가지는 것을 특징으로 하는 보호 재료.
  13. 제 1항에 있어서, 보호 나노 입자가 상기 활성화된 탄소 흡착제에 로딩되는 것을 특징으로 하는 보호 재료.
  14. 제13항에 있어서, 상기 보호 나노 입자가 적어도 화학적으로 흡착성 있는 나노 입자, 화학적으로 반응성 있는 나노 입자, 및 살균적으로 반응성 있는 나노 입자들 중 하나를 포함하는 것을 특징으로 하는 보호 재료.
  15. 제 13항에 있어서, 상기 나노 입자는 적어도 금속 산화물, 금속 수산화물, 금속 수화물 및 POM들 중 하나를 포함하는 것을 특징으로 하는 보호 재료를 제작하는 장치.
  16. 제13항에 있어서, 상기 나노 입자는 적어도 금속 산화물, 반응성 있는 할로겐, 알칼리 금속, 금속 질화물, 이산화황, 이산화질소 및 오존중의 하나와 결합되는 것을 특징으로 하는 보호 재료를 제작하는 장치.
  17. 제13항에 있어서, 상기 나노 입자는 1 내지 200 나노미터 크기의 나노 입자 클러스터로부터 형성되는 것을 특징으로 하는 보호 재료를 제작하는 장치.
  18. 제 13항에 있어서, 상기 나노 입자는 적어도 그램당 약70 제곱 미터 내지 적어도 그램당 약120제곱 미터의 브루나우어-엠메트-텔러 복수-점 표면적을 갖는 것을 특징으로 하는 보호 재료를 제작하는 장치.
  19. 제 13항에 있어서, 상기 나노 입자는 적어도 약 45 옴스트롬 내지 적어도 약100 옴스트롬의 평균 흡수공 반지름을 가지는 것을 특징으로 하는 보호 재료를제작하는 장치.
  20. 반응 및 흡착이 가능한 보호 재료로서,
    흡착 특성을 가진 활성화된 탄소를 형성하기 위하여 탄소화되고 활성화된 겔타입의 이온 교환수지와;
    흡수공 크기 분포를 갖는 상기 탄소 비드내에 있는 흡수공; 및
    상기 흡수공내에 활성화된 탄소가 효율적인 흡착 능력의 수준을 유지하며, 그 흡수공과 접촉하고 있는 금속 이온들을 포함하는 반응성과 흡수성 있는 보호 재료
  21. 제 20항에 있어서, 탄소 비드는, 폐색되지 않고 남아있는 흡수공의 효율적인 양을 가짐으로 인해 효율적인 수준의 흡착 능력을 유지하는 것을 특징으로 하는 보호 재료.
  22. 제 20항에 있어서, 금속 이온은 웨틀러라이제이션 과정을 거쳐 상기 흡수공과 접촉하도록 야기되는 것을 특징으로 하는 보호 재료.
  23. 제 20항에 있어서, 금속 이온은 그것과 접하고 있는 혈액 작용체와 결합하고 있는 것을 특징으로 하는 보호 재료.
  24. 제 20항에 있어서, 금속 이온은 금속의 염을 포함하고 있는 것을 특징으로하는 보호 재료.
  25. 제 20항에 있어서, 겔타입의 이온 교환 수지가 고체 내용물의 비율에서 적어도 3%의 비활성 조성물과 많아도 4%의 회분, 무게의 비율로 30%의 황을 포함하는 것을 특징으로 하는 보호 재료.
  26. 제 20항에 있어서, 상기 활성화된 탄소 흡착제는 0내지 40 옴스트롬의 사이의 크기 범위에서의 흡수공을 가지는 미세구조를 갖고, 여기에서
    전체 미세흡수공 부피의 5% 내지 10%는 20 내지 40 옴스트롬 사이의 흡수공을 포함하며;
    전체 미세흡수공 부피의 15% 내지 25%는 10 내지 20 옴스트롬 사이의 흡수공을 포함하며;
    전체 미세흡수공 부피의 10% 내지 20%는 8 내지 10 옴스트롬 사이의 흡수공을 포함하며;
    전체 미세흡수공 부피의 40% 내지 50%는 5 내지 8옴스트롬 사이의 흡수공을 포함하며; 그리고
    전체 미세흡수공 부피의 10% 내지 25%는 5 옴스트롬 보다 작은 흡수공을 가지는 것을 특징으로 하는 보호 재료.
  27. 제 26항에 있어서, 상기 미세 흡수공 분포는 상기 활성화된 탄소의 흡착 특성이 보전되기 위해 사용가능한 흡수공의 효율적인 부피를 유지하면서 상기 금속 이온의 로딩을 용이하게 하는 것을 특징으로 하는 보호 재료.
  28. 제 26항에 있어서, 미세구조의 흡수공 밀도가 적어도 그램당 0.6 세제곱센티미터인것을 특징으로 하는 보호 재료.
  29. 제 28항에 있어서, 흡수공 밀도가, 활성화된 탄소의 흡착 특성을 보전하기 위해 사용가능한 흡수공의 효율적인 부피를 유지하면서, 상기 금속 이온의 로딩을 용이하게 하는 것을 특징으로 하는 보호재료.
  30. 제 26항에 있어서, 활성화된 탄소의 100그램당 흡수된 재료의 그램에서의 무게 용량의 활성화된 탄소의 100세제곱 센티 미터당 흡수된 재료의 부피 용량에 대한 비율이 많아도 2대 1인것을 특징으로 하는 보호 재료.
  31. 제28항에 있어서, 무게 용량의 부피 용량에 대한 비율이 약 1.8과 약1.9 사이에 있는 것을 특징으로 하는 보호 재료.
  32. 제 26항에 있어서, 상기 활성화된 탄소 흡착제가 약 0.315 내지 약 0.7 밀리미터의 범위에서의 결정 크기를 갖는 비드를 포함하는 것을 특징으로 하는 보호 재료.
  33. 제 32항에 있어서, 활성화된 탄소의 84% 내지 95%가 0.4 내지 0.63밀리미터의 결정 크기를 가지고, 흡착제 입자의 0.2% 내지 0.25%가 0.63내지 0.7밀리미터의 결정 크기를 가지고, 흡착제 입자의 5% 내지 15%가 0.315내지 0.4밀리미터의 결정 크기를 가지는 것을 특징으로 하는 보호 재료.
  34. 제 20항에 있어서, 보호 나노 입자는 또한 상기 활성화된 탄소 흡착제에 로딩되는 것을 특징으로 하는 보호 재료.
  35. 제34항에 있어서, 상기 보호 나노 입자는 적어도 화학적으로 흡착성 있는 나노 입자, 화학적으로 반응성 있는 나노 입자, 및 살균적으로 반응성 있는 나노 입자들 중 하나를 포함하는 것을 특징으로 하는 보호 재료.
  36. 제 34항에 있어서, 상기 나노 입자가 적어도 금속 산화물, 금속 수산화물, 금속 수화물 및 POM들중 하나를 포함하고 있는 보호 재료를 제작하는 장치.
  37. 제34항에 있어서, 상기 나노 입자가 적어도 금속 산화물, 반응성 있는 할로겐, 알칼리 금속, 금속 질산염, 이산화황, 이산화질소 및 오존중 어느 하나와 결합되는 것을 특징으로 하는 보호 재료를 제작하는 장치.
  38. 제34항에 있어서, 상기 나노 입자는 1 내지 200 나노미터 크기의 나노 입자 클러스터로 형성되는 것을 특징으로 하는 보호 재료를 제작하는 장치.
  39. 제 34항에 있어서, 상기 나노 입자는 적어도 그램당 약70 제곱 미터 내지 적어도 그램당 약120제곱 미터의 브루나우어-엠메트-텔러 복수-점 표면적을 갖는 것을 특징으로 하는 보호 재료를 제작하는 장치.
  40. 제 34항에 있어서, 상기 나노 입자는 적어도 약 45 옴스트롬 내지 적어도 약100 옴스트롬의 평균 흡수공 반지름을 가지는 것을 특징으로 하는 보호 재료를 제작하는 장치.
  41. 반응성 및 흡착성 있는 보호 재료를 제공하는 방법으로서,
    화학적 불순물을 흡착하도록 하기 위하여 흡착 특성을 가지는 활성화된 탄소를 겔타입의 이온교환수지로부터 생산하는 단계,; 및
    활성화된 탄소와 접촉하고 있는 혈액 작용체에 대한 보호를 제공하기 위하여 활성화된 탄소에 반응 특성을 나누어주기 위해 활성화된 탄소에 금속이온을 로딩하는 단계를 포함하는 보호 재료를 제공하는 방법.
  42. 제41항에 있어서, 상기 로딩하는 단계가 금속 이온을 주입하는 과정, 금속 이온을 살포하는 과정 및 금속 이온을 웨틀러라이제이션하는 과정 들 중 어느 하나를 포함하는 것을 특징으로 하는 보호 재료를 제공하는 방법.
  43. 제41항에 있어서, 금속 이온이 금속염을 포함하고 있는 것을 특징으로 하는 보호 재료를 제공하는 방법.
  44. 제41항에 있어서, 상기 활성화된 탄소가 실질적으로 구형의 모양을 하고 있는 것을 특징으로 하는 보호 재료를 제공하는 방법
  45. 제 41항에 있어서, 상기 활성화된 탄소가 0내지 40 옴스트롬 사이의 크기 범위에서의 흡수공을 가지는 미세구조를 갖고, 여기에서
    전체 미세흡수공 부피의 5% 내지 10%는 20 내지 40 옴스트롬 사이의 흡수공을 포함하며;
    전체 미세흡수공 부피의 15% 내지 25%는 10 내지 20 옴스트롬 사이의 흡수공을 포함하며;
    전체 미세흡수공 부피의 10% 내지 20%는 8 내지 10 옴스트롬 사이의 흡수공을 포함하며;
    전체 미세흡수공 부피의 40% 내지 50%는 5 내지 8옴스트롬 사이의 흡수공을 포함하며; 및
    전체 미세흡수공 부피의 10% 내지 25%는 5 옴스트롬 보다 작은 흡수공을 가지는 것을 특징으로 하는 보호 재료.
  46. 제 45항에 있어서, 미세구조의 흡수공 밀도가 적어도 그램당 0.6 세제곱센티미터인 것을 특징으로 하는 보호 재료.
  47. 제 41항에 있어서, 상기 활성화된 탄소 비드가 겔타입 이온교환 수지로부터 생산되며: 그 방법은
    880℃내지 900℃로 예열한 회전 터널 드라이어에 겔타입 이온교환 수지를 넣어 10 내지 20%의 부피로 채우는 단계, 여기에서 생산물의 온도는 250℃내지 300℃로 맞추고 50 내지 80%의 화로 길이에 드라이어를 설치하며, 상기의 화로 길이 범위는 생산물 입력으로부터 계산되어 지는 것을 특징으로 하며;
    화로 회전당 6번의 생산물을 뒤집어 주고, 잔여물의 수분함량이 적어도 10%가 되도록 역류하여 뜨거운 가스로 30분 내지 60분의 잔류 시간을 주며 계속적으로 겔타입 이온 교환 수지를 건조시키는 단계;
    겔타입 이온교환수지를 간접적으로 가열되는 회전 터널 화로에 옮겨, 5 내지 10%의 부피가 되도록 채워주고, 상기 간접적으로 가열되는 회전 터널 화로는 탄소화시키는 구역과 활성화시키는 구역을 가지고 있으며, 상기 겔타입 이온교환수지는 화로 회전당 8번의 생산물 을 뒤집으면서 불활성 기체를 흐르게 하여 계속적으로 탄소화 및 활성화시키며, 상기 탄소화시키는 구역의 온도 개요는 850℃내지 900℃ 이며, 잔류 시간은 120 내지 180분이며, 상기 활성화시키는 구역의 온도 개요는 910℃내지 920℃이며, 잔류 시간은 480 내지 720분이며, 활성화시키는 구역에서 증기가 시간당3 내지 5킬로그램이 첨가되는 단계를 포함하는 보호 재료를 제공하는 방법.
  48. 제47항에 있어서, 건조기의 뜨거운 가스의 흐름 속도는, 프리 크로스 섹션에 의해 표현하면, 초당0.2 내지 0.5 미터의 속도이고, 화로 지름에 대한 화로 길이의 비율은 5.5 내지 10 인 것을 특징으로 하는 보호 재료를 제공하는 방법.
  49. 제 47 항에 있어서, 가열된 화로 길이는 탄소화시키는 구역이 20%를 차지하고 활성화시키는 구역이 80%를 차지하며, 생산물 입력으로부터 계산되는 것을 특징으로 하는 보호 재료를 제공하는 방법.
  50. 제 47항에 있어서, 탄소화가 생산물 온도 개요와 같이 일어나고, 생산물 입력으로부터 가열된 화로 길이에 의해 계산되며, 생산물 입력에서 850℃의 온도, 화로 길이의 10%후에는 880℃, 화로 길이의 20%후에는 900℃ 인 것을 특징으로 하는 보호 재료를 제공하는 방법.
  51. 제47항에 있어서, 활성화가 생산물 온도 개요에 의해 일어나며, 이는 생산물의 입력으로부터 가열된 화로 길이에 의해 계산되고, 화로 길이의 30%후에는 910℃, 40 내지 70% 후에는 920℃, 화로 길이의 80%후에는 915℃ 및 생산물 출력에는 910℃ 인 것을 특징으로 하는 보호 재료를 제공하는 방법.
  52. 제 41항에 있어서, 또한 상기 활성화된 탄소에 보호 나노 입자를 로딩하는 단계를 더 포함하는 보호 재료를 제공하는 방법.
  53. 제 52항에 있어서, 상기 로딩 단계는 보호 나노 입자를 밀착하여 보호 나노 입자를 활성화된 탄소에 끼어 들게 하는 단계를 포함하는 것을 특징으로 하는 보호 재료를 제공하는 방법.
  54. 제53항에 있어서, 상기 밀착 단계 동안 보호 나노 입자를 체로 거르는 단계를 더 포함하는 것을 특징으로 하는 보호 재료를 제공하는 방법.
  55. 제 52항에 있어서, 상기 밀착 단계가 전자기적으로 유도된 밀착을 포함하는 것을 특징으로 하는 보호 재료를 제공하는 방법.
  56. 제 55항에 있어서, 또한 상기 밀착 단계동안 보호 나노 입자를 체로 거르는 단계를 더 포함하는 것을 특징으로 하는 보호 재료를 제공하는 방법.
  57. 제 52항에 있어서, 상기 보호 나노 입자는 적어도 화학적으로 흡착력 있는 나노 입자, 화학적으로 반응성 있는 나노 입자 , 및 살균적으로 반응성 있는 나노 입자들 중 하나를 포함하는 것을 특징으로 하는 보호 재료를 제공하는 방법.
  58. 제 52항에 있어서, 상기 나노 입자는 적어도 금속 산화물, 금속 수산화물, 금속 수화물, 및 POM들 중 하나를 포함하는 것을 특징으로 하는 보호재료를 제공하는 방법.
  59. 제 52항에 있어서, 상기 나노 입자는 적어도 금속 산화물, 반응성 있는 할로겐, 알칼리 금속, 금속 질산염, 이산화황, 이산화질소 및 오존중 어느 하나와 결합하고 있는 것을 특징으로 하는 보호 재료를 제공하는 방법.
  60. 제 52항에 있어서, 상기 나노 입자는 1 내지 200 나노미터 크기의 나노 입자 클러스터로 형성되는 것을 특징으로 하는 보호 재료를 제공하는 방법.
  61. 제 52항에 있어서, 상기 나노 입자는 적어도 약 그램당 70 제곱 미터 내지 적어도 그램당 약 120제곱미터의 브루나우어-엠메트-텔러의 복수-점 표면적을 갖는 것을 특징으로 하는 보호 재료를 제공하는 방법.
  62. 제 52항에 있어서, 상기 나노 입자는 적어도 약 45 내지 약 100 옴스트롬의 평균 흡수공 반지름을 갖는 것을 특징으로 하는 보호 재료를 제공하는 방법.
  63. 활성화된 탄소를 베이스로 한 오염제거 장치로 혈액 작용체 위협과 경쟁하는 방법으로서,
    활성화된 탄소 흡착제에 금속 이온을 로딩하는 단계, 및
    환경에서 흡착 가능한 화학적 위협과 경쟁할 수 있는 활성화된 탄소 흡착제의 능력을 방해하지 않으면서, 환경에 포함되어 있는 혈액 작용체 위협과 경쟁하게 하기 위하여 금속 이온이 적용되도록 환경에 흡착제를 노출하는 단계를 포함하는 활성화된 탄소를 베이스로 한 오염제거 장치로 혈액 작용체 위협과 경쟁하는 방법.
  64. 제 63에 있어서, 상기 흡착제가 겔타입 수지로부터 얻는 것을 특징으로 하는 활성화된 탄소를 베이스로 한 오염제거 장치로 혈액 작용체 위협과 경쟁하는 방법.
  65. 제 64항에 있어서, 흡착제가0내지 40 옴스트롬 크기 범위의 흡수공을 가진 미세 구조를 가지고 있는 것을 특징으로 하는 활성화된 탄소를 베이스로 한 오염제거 장치로 혈액 작용체 위협과 경쟁하는 방법.
  66. 제 64항에 있어서, 흡착제가 적어도 그램당 0.6 세제곱 센티미터의 흡수공 밀도를 가지는 것을 특징으로 하는 활성화된 탄소를 베이스로 한 오염제거 장치로 혈액 작용체 위협과 경쟁하는 방법.
  67. 제 63항에 있어서, 상기 로딩 단계는 금속 이온을 주입하는 단계, 금속 이온을 살포하는 단계, 및 금속 이온을 웨틀러라이징하는 단계들 중 하나를 포함하는것을 특징으로 하는 활성화된 탄소를 베이스로 한 오염제거 장치로 혈액 작용체 위협과 경쟁하는 방법.
  68. 제 63항에 있어서, 또한 상기 활성화된 탄소 흡착제에 보호 나노 입자를 로딩하는 단계를 더 포함하며, 그 단계는 흡착 가능한 화학적 적과 경쟁할 수 있는 활성화된 탄소 흡착제의 능력을 방해하지 않으면서, 환경에 포함되어 있는 화학적 또는 생물학적 적과 경쟁하게 하기 위하여 보호 나노 입자가 적용되는 것을 특징으로 하는 활성화된 탄소를 베이스로 한 오염제거 장치로 혈액 작용체 위협과 경쟁하는 방법.
  69. 제 68항에 있어서, 상기 로딩 단계는 활성화된 탄소에 보호 나노 입자를 끼어넣기 위해 보호 나노 입자를 밀착하는 것을 포함하는 것을 특징으로 하는 활성화된 탄소를 베이스로 한 오염제거 장치로 혈액 작용체 위협과 경쟁하는 방법.
  70. 제 69항에 있어서, 또한 상기 밀착 단계동안 보호 나노 입자를 체로 거르는 단계를 더 포함하는 것을 특징으로 하는 활성화된 탄소를 베이스로 한 오염제거 장치로 혈액 작용체 위협과 경쟁하는 방법.
  71. 제 69항에 있어서, 상기 밀착 단계가 전자기적으로 유도된 밀착 단계를 포함하는 것을 특징으로 하는 활성화된 탄소를 베이스로 한 오염제거 장치로 혈액 작용체 위협과 경쟁하는 방법.
  72. 제71항에 있어서, 또한 상기 밀착 단계 동안 보호 나노 입자를 체로 거르는 단계를 더 포함하는 것을 특징으로 하는 활성화된 탄소를 베이스로 한 오염제거 장치로 혈액 작용체 위협과 경쟁하는 방법.
  73. 제 68항에 있어서, 상기 보호 나노 입자가 적어도 화학적으로 흡착성 있는 나노 입자, 화학적으로 반응성 있는 나노 입자, 및 살균적으로 반응성 있는 나노 입자들 중 하나를 포함하는 것을 특징으로 하는 활성화된 탄소를 베이스로 한 오염제거 장치로 혈액 작용체 위협과 경쟁하는 방법.
  74. 제 68항에 있어서, 상기 나노 입자가 적어도 금속 산화물, 금속 수산화물, 금속 수화물 및 POM들 중 하나를 포함하고 있는 것을 특징으로 하는 활성화된 탄소를 베이스로 한 오염제거 장치로 혈액 작용체 위협과 경쟁하는 방법.
  75. 제 68항에 있어서, 상기 나노 입자가 적어도 금속 산화물, 반응성 있는 할로겐, 알칼리 금속, 금속 질산염, 이산화황, 이산화질소, 및 오존들 중 하나와 결합하고 있는 것을 특징으로 하는 활성화된 탄소를 베이스로 한 오염제거 장치로 혈액 작용체 위협과 경쟁하는 방법.
  76. 제68항에 있어서, 상기 나노 입자가 1 내지 200 나노미터 크기의 나노 입자 클러스터로부터 형성되는 것을 특징으로 하는 활성화된 탄소를 베이스로 한 오염제거 장치로 혈액 작용체 위협과 경쟁하는 방법.
  77. 제 68항에 있어서, 상기 나노 입자가 적어도 약 그램당 70 제곱 미터 내지 적어도 그램당 약 120제곱미터의 브루나우어-엠메트-텔러의 복수-점 표면적을 갖는 것을 특징으로 하는 보호재료를 제공하는 방법.
  78. 제 68항에 있어서, 상기 나노 입자가 적어도 약 45 내지 약 100 옴스트롬의 평균 흡수공 반지름을 갖는 것을 특징으로 하는 보호 재료를 제공하는 방법.
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