KR20110010953U - 음용수 살균장치 - Google Patents
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Abstract
본 고안은 양극 산화 처리된 티탄 기판을 이용한 음용수 살균장치에 관한 것으로, 표면적을 극대화하고 음용수에 포함된 유해물질을 산화 분해하는 광화학반응을 촉진하기 위하여 티탄 기판을 인위적으로 양극 산화 처리하여 그 표면에 울퉁불퉁하고 광촉매 역할을 하는 산화티탄(TiO2) 코팅층을 형성한 복수의 광촉매 디스크를 음용수가 저장된 수조 내부에서 자외선 램프의 길이 방향을 따라 일정 간격으로 배치, 고정한 상태에서 자외선 램프를 점등하면 산화티탄(TiO2) 코팅층이 상기 자외선 램프가 방출하는 자외선을 받아들여 음용수에 포함된 유해물질을 산화 분해하는 광화학반응을 촉진시켜 수조 내부에 저장된 음용수에 함유된 오염원(예컨대, 박테리아나 병원균, 유기화합물 등)을 살균한다.
본 고안은 복수의 광촉매 디스크의 표면이 울퉁불퉁하게 양극 산화 처리되어 광촉매 역할을 하는 산화티탄(TiO2) 코팅층의 표면적이 극대화되므로 이 산화티탄(TiO2) 코팅층과 자외선에 의한 광화학반응을 극대화시켜 수조 내부에 저장된 음용수에 함유된 오염원을 용이하게 살균할 수 있다.
본 고안은 복수의 광촉매 디스크의 표면이 울퉁불퉁하게 양극 산화 처리되어 광촉매 역할을 하는 산화티탄(TiO2) 코팅층의 표면적이 극대화되므로 이 산화티탄(TiO2) 코팅층과 자외선에 의한 광화학반응을 극대화시켜 수조 내부에 저장된 음용수에 함유된 오염원을 용이하게 살균할 수 있다.
Description
본 고안은 음용수 살균장치에 관한 것이며, 더욱 상세히는 양극 산화 처리된 티탄 기판을 이용한 음용수 살균장치에 관한 것이다.
사람이 섭취하는 음용수 중에 가장 대표적인 수돗물은 상수처리장에서 염소로 소독된 후 급수 배관을 통해 가정으로 공급되며, 통상의 아파트나 주택에서는 안정적인 물공급을 위해 수조에 수돗물을 저장하여 가정으로 공급한다.
이와 같이 안정적인 물공급을 위해 수조를 사용하는 경우에는, 수돗물이 수조에 장기간 보관됨에 따라 소독용 염소가 증발하거나, 혹은 염소 증발이나 급수 배관의 노후화 등에 기인하는 오염원(예컨대, 박테리아나 병원균, 유기화합물 등)에 의해 수돗물이 쉽사리 오염되는 문제점이 있다.
또한, 수조에 저장된 수돗물은 박테리아 등이 쉽사리 증식할 수 있기 때문에 정기적으로 약품이나 청소 용제를 사용하여 자주 수조 청소를 하여 청결 상태를 유지해야 하는 번거로움이 있다.
본 고안은 상기한 바와 같은 종래의 문제점을 해결하기 위한 것으로서, 본 고안의 목적은 표면적을 극대화하고 음용수에 포함된 유해물질을 산화 분해하는 광화학반응을 촉진하기 위하여 티탄 기판을 인위적으로 양극 산화 처리하여 그 표면에 울퉁불퉁하고 광촉매 역할을 하는 산화티탄(TiO2) 코팅층을 형성한 복수의 광촉매 디스크를 음용수가 저장된 수조 내부에서 자외선 램프의 길이 방향을 따라 일정 간격으로 배치, 고정한 상태에서 자외선 램프를 점등하면 상기 산화티탄(TiO2) 코팅층이 상기 자외선 램프가 방출하는 자외선을 받아들여 음용수에 포함된 유해물질을 산화 분해하는 광화학반응을 촉진시켜 수조 내부에 저장된 음용수에 함유된 오염원(예컨대, 박테리아나 병원균, 유기화합물 등)을 살균하는 음용수 살균장치를 제공하는 것이다.
본 고안의 다른 목적은, 표면에 울퉁불퉁하고 광촉매 역할을 하는 산화티탄(TiO2) 코팅층을 형성한 복수의 광촉매 디스크를 음용수가 저장된 수조 내부에서 자외선 램프의 길이 방향을 따라 일정 간격으로 배치, 고정할 때 상기 자외선 램프가 점등함에 따라 방출되는 자외선이 수조의 상부 측으로 조사되도록 상기 자외선 램프의 전원부를 수조의 하부 측에 배치한 음용수 살균장치를 제공하는 것이다.
상기와 같은 본 고안의 목적을 달성하기 위하여, 본 고안에 따른 음용수 살균장치는, 음용수가 저장되고 물 유입구와 물 배출구가 형성되어 있는 수조의 바닥면에 고정되며, 그 상면 중앙부에 전원을 공급받아 점등하여 자외선을 방출하는 자외선 램프가 고정되어 있고, 상기 자외선 램프가 점등함에 따라 방출되는 자외선이 수조의 상부 측으로 조사되도록 수조의 하부 측에 배치되어 상기 자외선 램프로 전원을 공급하는 음용수 살균용 전원부가 방수 처리되어 내장되어 있는 하부 프레임과; 순도 99.9%, 두께 0.5∼0.7mm, 직경 150∼190mm의 티탄 재질로, 표면이 양극 산화 처리되어 울퉁불퉁하고 광촉매 역할을 하는 산화티탄(TiO2) 코팅층을 형성하고 있으며, 상기 자외선 램프의 길이방향을 따라 일정 간격으로 배치되고, 중앙부에 상기 자외선 램프가 삽입, 관통하는 램프 구멍이 형성되어 있으며, 가장자리를 따라 일정 간격으로 반원 형상의 복수의 요부가 형성되어 있고, 상기 중앙부의 램프 구멍과 가장자리 사이에 물 흐름을 원활하게 하는 지름 0.5∼15mm의 물구멍이 방사상으로 50∼80개 형성되어 있으며, 상기 산화티탄(TiO2) 코팅층이 상기 자외선 램프가 방출하는 자외선을 받아들여 음용수에 포함된 유해물질을 산화 분해하는 광화학반응을 촉진시키는 복수의 광촉매 디스크; 하단이 상기 하부 프레임의 상면 가장자리 부분에 고정되고, 길이방향을 따라 일정 간격으로 형성되어 있는 복수의 걸침턱에 상기 복수의 광촉매 디스크의 각각의 상기 복수의 요부가 끼워져 걸리도록 하여 상기 자외선 램프의 길이방향으로 일정 간격으로 배치되는 상기 복수의 광촉매 디스크를 지지, 고정하는 복수의 디스크 지지대; 및 상기 복수의 디스크 지지대의 상단을 고정하는 상부 프레임;으로 구성되는 것을 특징으로 한다.
본 고안은 복수의 광촉매 디스크의 표면이 울퉁불퉁하게 양극 산화 처리되어 광촉매 역할을 하는 산화티탄(TiO2) 코팅층의 표면적이 극대화되므로 이 산화티탄(TiO2) 코팅층과 자외선에 의한 광화학반응을 극대화시켜 수조 내부에 저장된 음용수에 함유된 오염원(예컨대, 박테리아나 병원균, 유기화합물 등)을 용이하게 살균할 수 있다.
특히, 본 고안은 방수 처리된 음용수 살균용 전원부가 수조의 하부 측에 배치되어 자외선 램프에 전원을 공급하므로 자외선이 수조의 상부 측으로 조사되면서 표면에 울퉁불퉁하고 광촉매 역할을 하는 산화티탄(TiO2) 코팅층을 형성한 복수의 광촉매 디스크의 광화학반응을 최대로 유도할 수 있다.
도 1은 본 고안에 따른 음용수 살균장치가 설치된 수조를 나타낸 사시도.
도 2는 도 1의 단면도.
도 3은 도 2의 디스크 지지대에 광촉매 디스크가 고정되는 상태를 나타낸 사시도.
도 4는 본 고안에 따른 광촉매 디스크의 표면에 형성되는 산화티탄(TiO2) 코팅층의 XRD(X-ray diffraction) 측정 그래프.
도 5는 본 고안에 따른 광촉매 디스크의 울퉁불퉁한 표면 상태를 나타내는 SEM(Scanning Electron Microscope; 주사 전자 현미경) 사진.
도 2는 도 1의 단면도.
도 3은 도 2의 디스크 지지대에 광촉매 디스크가 고정되는 상태를 나타낸 사시도.
도 4는 본 고안에 따른 광촉매 디스크의 표면에 형성되는 산화티탄(TiO2) 코팅층의 XRD(X-ray diffraction) 측정 그래프.
도 5는 본 고안에 따른 광촉매 디스크의 울퉁불퉁한 표면 상태를 나타내는 SEM(Scanning Electron Microscope; 주사 전자 현미경) 사진.
이하, 본 고안의 실시예를 첨부된 도면을 참조하여 더욱 상세하게 설명한다.
도 1 내지 도 5를 참조하면, 본 고안에 따른 음용수 살균장치(200)는 음용수가 저장되는 수조(100)에 내장되며, 이 수조(100)에 부착되거나 혹은 이 수조(100)로부터 일정 거리만큼 떨어져 있는 전원제어장치(300)에 의해 전원 온/오프 제어되어 작동한다.
상기 음용수 살균장치(200)의 하부 프레임(210)은 음용수가 저장되고, 물 유입구(110)와 물 배출구(120)가 형성되어 있는 수조(100)의 바닥면에 고정되고, 방수 처리된 음용수 살균용 전원부(211)를 내장하고 있다.
상기 음용수 살균용 전원부(211)는 표면에 울퉁불퉁하고 광촉매 역할을 하는 산화티탄(TiO2) 코팅층을 형성한 하기의 복수의 광촉매 디스크(230)를 음용수가 저장된 수조(100) 내부에서 하기의 자외선 램프(220)의 길이 방향을 따라 일정 간격으로 배치, 고정할 때 상기 자외선 램프(220)가 점등함에 따라 방출되는 자외선이 수조(100)의 상부 측으로 조사되도록 수조(100)의 하부 측에 배치되어 상기 자외선 램프(220)로 전원을 공급한다.
상기 음용수 살균장치(200)의 자외선 램프(220)는 상기 하부 프레임(210)의 상면 중앙부에 고정된 상태에서 상기 전원부(211)의 전원을 공급받아 점등하여 자외선을 방출하며, 특히 상기 수조(100)의 상부 측으로 자외선을 방출한다.
참고로, 각종 박테리아를 살균하는데 필요한 자외선 조사량은 실험자나 균주, 균의 발아단계, 환경, 조작조건 등에 따라 조금씩 다른 수치가 보고되고 있으며, 적리균, 티브스균, 콜레라균 등의 그램 음성균은 대장균과 같은 정도로 살균이 일어나고, 화농균, 결핵균, 녹농균, 고초균 등의 그램 음성균은 대장균의 1.5∼5배, 효모균은 2∼6배, 곰팡이는 3∼50배의 조사량이 필요하다. 따라서, 상기 자외선 램프(220)의 자외선조사량(μωmin /cm2)은 수조(100)에 저장된 음용수에 함유되는 오염원(예컨대, 박테리아나 병원균, 유기화합물 등)을 살균하기에 충분한 정도로 적당히 설정할 수 있다.
상기 음용수 살균장치(200)의 복수의 광촉매 디스크(230)는 티탄 재질로, 표면이 양극 산화 처리되어 울퉁불퉁하고 광촉매 역할을 하는 산화티탄(TiO2) 코팅층을 형성하고 있다.
상기 광촉매 디스크(230)는 상기 자외선 램프(110)의 길이방향으로 일정 간격으로 배치되고, 중앙부에 상기 자외선 램프(220)가 삽입, 관통하는 램프 구멍(231)이 형성되어 있으며, 가장자리를 따라 일정 간격으로 반원 형상의 복수의 요부(232)가 형성되어 있고, 상기 중앙부의 램프 구멍(231)과 가장자리 사이에 물 흐름을 원활하게 하는 복수의 물구멍(233)이 방사상으로 형성되어 있으며, 상기 산화티탄(TiO2) 코팅층이 상기 자외선 램프(220)가 방출하는 자외선을 받아들여 음용수에 포함된 유해물질을 산화 분해하는 광화학반응을 촉진시킨다.
상기 광촉매 디스크(230)는 순도 99.9%, 두께 0.5∼0.7mm, 직경 150∼190mm의 티탄 재질의 디스크로서, 지름 0.5∼15mm의 물구멍(233)이 50∼80개 형성되어 있으며, 에탄올과 아세톤을 이용하여 탈지시킨 후, 0.2∼0.3N의 황산용액으로 된 전해액에 담근 상태에서 직류전원장치를 이용하여 백금으로 된 음극 단자에 160∼200V, 100∼120mA/cm2의 전압, 전류를 20∼40분간 인가하여 양극 산화 처리한 다음 증류수로 세척하고 100∼120℃로 건조시켜 제조한 것이다.
여기서, 상기 광촉매 디스크(230)의 두께, 직경, 물구멍의 지름과 개수는 하나의 예시일 뿐이며, 상기 수조(100)의 저수용량이나 목적하는 살균력에 따라 다양한 크기로 제작할 수 있다. 또한, 상기 광촉매 디스크(230)의 양극 산화 처리 조건(예컨대, 전해액 농도, 전압, 전류, 전압/전류 인가시간, 건조온도 등) 역시 상기 광촉매 디스크(230)의 다양한 크기에 따라 당업자 수준으로 적절히 변경 설정할 수 있다.
상기 음용수 살균장치(200)의 복수의 디스크 지지대(240)는 하단이 상기 하부 프레임(210)의 상면 가장자리 부분에 고정되고, 길이방향을 따라 일정 간격으로 형성되어 있는 복수의 걸침턱(241)에 상기 복수의 광촉매 디스크(230)의 각각의 상기 복수의 요부(232)가 끼워져 걸리도록 하여 상기 자외선 램프(110)의 길이방향으로 일정 간격으로 배치되는 상기 복수의 광촉매 디스크(230)를 지지, 고정한다.
상기 음용수 살균장치(200)의 상부 프레임(250)은 상기 복수의 디스크 지지대(240)의 상단을 고정한다.
상기와 같이 구성되는 본 고안에 따른 음용수 살균장치(200)는 다음과 같이 작동한다.
먼저, 본 고안에 따른 음용수 살균장치(200)의 바람직한 실시예에서, 상기 광촉매 디스크(230)는 순도 99.9%, 두께 0.6mm, 직경 170mm의 티탄 재질의 디스크로서, 지름 10mm의 물구멍(233)이 60개 형성되어 있으며, 에탄올과 아세톤을 이용하여 탈지시킨 후, 0.25N의 황산용액으로 된 전해액에 담근 상태에서 직류전원장치를 이용하여 백금으로 된 음극 단자에 180V, 110mA/cm2의 전압, 전류를 30분간 인가하여 양극 산화 처리한 다음 증류수로 세척하고 110℃로 건조시켜 제조한 것을 사용한다.
상기와 같이 양극 산화 처리한 광촉매 디스크(230)는 표면적을 극대화하고 음용수에 포함된 유해물질을 산화 분해하는 광화학반응을 촉진하기 위하여 그 표면에 울퉁불퉁하고 광촉매 역할을 하는 산화티탄(TiO2) 코팅층이 형성된다.
참고로, 도 4는 상기 광촉매 디스크(230)의 표면에 형성되는 산화티탄(TiO2) 코팅층의 XRD(X-ray diffraction) 측정 그래프로서, 아나타제(anatase) 상(A)과 루틸(rutile) 상(T)의 혼합 상을 나타내는 산화티탄(TiO2) 코팅층이 형성된 상태를 나타낸다.
참고로, 도 5는 상기 광촉매 디스크(230)의 울퉁불퉁한 표면 상태를 나타내는 SEM(Scanning Electron Microscope; 주사 전자 현미경) 사진으로, 광촉매 표면적이 극대화된 상태를 나타내며, 이와 같이 광촉매 표면적이 극대화되면 음용수와 접촉되는 면적이 확대되어, 자외선에 의한 광화학반응에 따른 음용수의 살균 및 정화작용 시간이 단축되면서 살균효율성을 극대화할 수 있게 된다.
상기 디스크 지지대(240)는 6개가 사용되어 상기 복수의 광촉매 디스크(230)의 각각에 60° 간격으로 형성된 6개의 복수의 요부(232)가 끼워져 걸리도록 함으로써 상기 자외선 램프(110)의 길이방향을 따라 일정 간격으로 배치되는 상기 복수의 광촉매 디스크(230)를 지지, 고정한다.
상기와 같이 디스크 지지대(240)에 의해 상기 복수의 광촉매 디스크(230)가 상기 자외선 램프(110)의 길이방향을 따라 일정 간격으로 배치, 고정되어 있고, 상기 수조(100)에 음용수가 저장된 상태에서, 상기 전원제어장치(300)에 의해 상기 하부 프레임(210)에 방수 처리되어 내장된 음용수 살균용 전원부(211)가 온 상태로 작동하면, 상기 자외선 램프(220)로 음용수 살균용 전원이 공급된다.
이때부터, 상기 자외선 램프(220)가 점등하여 수조(100)의 상부 측으로 자외선을 방출하기 시작하면, 상기한 복수의 광촉매 디스크(230)에 각각 형성된 상기 산화티탄(TiO2) 코팅층이 자외선을 받아들여 음용수에 포함된 유해물질, 즉 오염원(예컨대, 박테리아나 병원균, 유기화합물 등)을 산화 분해하는 광화학반응을 촉진시킴으로써 수조(100) 내부에 저장된 음용수에 함유된 오염원(예컨대, 박테리아나 병원균, 유기화합물 등)을 살균한다.
여기에서, 상기 광화학반응이란 n형 반도체인 산화티탄(TiO2)이 자외선을 받으면, 전자(electron), 전공대(electron hole)가 형성되어 강한 산화력을 가진 하이드록시 라디칼(-OH)과 슈퍼 옥사이드를 생성하는데, 이때 상기 하이드록시 라디칼과 슈퍼 옥사이드가 수중의 오염원(예컨대, 박테리아나 병원균, 유기화합물 등)을 산화 분해시켜 물과 탄산가스로 변화시켜 살균하는 것이다.
이 경우, 상기 광촉매 디스크(230)의 광촉매 역할을 하는 산화티탄(TiO2) 코팅층이 자외선을 받아 광화학반응을 일으킴에 따라 생성되는 정공(h+)이 수산기(H2O)와 반응을 일으켜 생성되는 수산라디칼(OH)은 높은 산화, 환원 전위를 가지므로 병원성 대장균, 황색포도상구균, O-157 등 각종 병원균과 박테리아 등과 같은 오염물질을 99% 이상 산화 분해하여 살균하는 능력이 매우 우수하며, 또한 질산산화물(NOx), 유황산화물(SOx), 다이옥신, 휘발성 유기화합물(VOCs) 등과 같은 오염물질을 제거할 수 있고, 특히 벤젠, 포름알데히드 등과 같은 난분해성 오염물질과 다이옥신과 같은 환경호르몬 제거에 탁월한 기능을 발휘한다.
이에 따라서, 상기 수조(100)에 저장된 음용수에 함유된 각종 병원균 또는 유기화합물을 산화 분해시켜 상기 음용수를 살균, 정화하게 되는 것이다.
이상에서 설명한 본 고안에 따른 음용수 살균장치는 상기한 실시예에 한정되지 않고, 예컨대 축산업 또는 양식업과 같이 대량의 생물을 기르는 집단에서 공동의 물을 저장하는 물탱크에 적용하여 오염된 물에 의한 동물이나 어패류의 집단 감염 등을 예방할 수 있으며, 또한 냉각수가 저장되는 냉각탑에 적용하여 레지오넬라균 등의 살균 처리에 사용할 수도 있으며, 이하의 실용신안등록청구범위에서 청구하는 본 고안의 요지를 벗어남이 없이 본 고안이 속하는 분야에서 통상의 지식을 가진 자라면 누구든지 다양하게 변경하여 실시할 수 있는 범위까지 그 기술적 정신이 있다.
100: 수조 110: 물 유입구
120: 물 배출구 200: 음용수 살균장치
210: 하부 프레임 211: 전원부
220: 자외선 램프 230: 광촉매 디스크
231: 램프 구멍 232: 요부
233: 물구멍 240: 디스크 지지대
250: 상부 프레임 300: 전원제어장치
120: 물 배출구 200: 음용수 살균장치
210: 하부 프레임 211: 전원부
220: 자외선 램프 230: 광촉매 디스크
231: 램프 구멍 232: 요부
233: 물구멍 240: 디스크 지지대
250: 상부 프레임 300: 전원제어장치
Claims (1)
- 음용수가 저장되고, 물 유입구(110)와 물 배출구(120)가 형성되어 있는 수조(100)의 바닥면에 고정되며, 그 상면 중앙부에 전원을 공급받아 점등하여 자외선을 방출하는 자외선 램프(220)가 고정되어 있고, 상기 자외선 램프(220)가 점등함에 따라 방출되는 자외선이 수조(100)의 상부 측으로 조사되도록 수조(100)의 하부 측에 배치되어 상기 자외선 램프(220)로 전원을 공급하는 음용수 살균용 전원부(211)가 방수 처리되어 내장되어 있는 하부 프레임(210)과;
순도 99.9%, 두께 0.5∼0.7mm, 직경 150∼190mm의 티탄 재질로, 표면이 양극 산화 처리되어 울퉁불퉁하고 광촉매 역할을 하는 산화티탄(TiO2) 코팅층을 형성하고 있으며, 상기 자외선 램프(110)의 길이방향을 따라 일정 간격으로 배치되고, 중앙부에 상기 자외선 램프(220)가 삽입, 관통하는 램프 구멍(231)이 형성되어 있으며, 가장자리를 따라 일정 간격으로 반원 형상의 복수의 요부(232)가 형성되어 있고, 상기 중앙부의 램프 구멍(231)과 가장자리 사이에 물 흐름을 원활하게 하는 지름 0.5∼15mm의 물구멍(233)이 방사상으로 50∼80개 형성되어 있으며, 상기 산화티탄(TiO2) 코팅층이 상기 자외선 램프(220)가 방출하는 자외선을 받아들여 음용수에 포함된 유해물질을 산화 분해하는 광화학반응을 촉진시키는 복수의 광촉매 디스크(230);
하단이 상기 하부 프레임(210)의 상면 가장자리 부분에 고정되고, 길이방향을 따라 일정 간격으로 형성되어 있는 복수의 걸침턱(241)에 상기 복수의 광촉매 디스크(230)의 각각의 상기 복수의 요부(232)가 끼워져 걸리도록 하여 상기 자외선 램프(110)의 길이방향으로 일정 간격으로 배치되는 상기 복수의 광촉매 디스크(230)를 지지, 고정하는 복수의 디스크 지지대(240); 및
상기 복수의 디스크 지지대(240)의 상단을 고정하는 상부 프레임(250);
으로 구성되는 것을 특징으로 하는 음용수 살균장치.
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| KR2020110008767U KR20110010953U (ko) | 2011-09-29 | 2011-09-29 | 음용수 살균장치 |
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| KR2020110008767U KR20110010953U (ko) | 2011-09-29 | 2011-09-29 | 음용수 살균장치 |
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| KR1020090046961A Division KR20100128525A (ko) | 2009-05-28 | 2009-05-28 | 음용수 살균장치 |
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| Publication Number | Publication Date |
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| KR20110010953U true KR20110010953U (ko) | 2011-11-24 |
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ID=53682944
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Cited By (3)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| US8398828B1 (en) | 2012-01-06 | 2013-03-19 | AquaMost, Inc. | Apparatus and method for treating aqueous solutions and contaminants therein |
| US8658035B2 (en) | 2011-12-02 | 2014-02-25 | AquaMost, Inc. | Apparatus and method for treating aqueous solutions and contaminants therein |
| US9096450B2 (en) | 2013-02-11 | 2015-08-04 | AquaMost, Inc. | Apparatus and method for treating aqueous solutions and contaminants therein |
-
2011
- 2011-09-29 KR KR2020110008767U patent/KR20110010953U/ko not_active Application Discontinuation
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| US8658046B2 (en) | 2011-12-02 | 2014-02-25 | AquaMost, Inc. | Apparatus and method for treating aqueous solutions and contaminants therein |
| US8663471B1 (en) | 2011-12-02 | 2014-03-04 | AquaMost, Inc. | Apparatus and method for treating aqueous solutions and contaminants therein |
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| US8568573B2 (en) | 2012-01-06 | 2013-10-29 | AquaMost, Inc. | Apparatus and method for treating aqueous solutions and contaminants therein |
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