KR20130031887A - 폐수로부터 생리 활성 화합물의 개선 - Google Patents

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찰스 에프. 화이트헤드
칼 알. 하슬러
로버트 케이블
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몰리코프 미네랄스, 엘엘씨
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Abstract

본 발명은 하나 이상 선택되는 목적 물질, 특히 희토류 고착제를 사용하여 다양한 스트림으로부터 생리활성 화합물 오염물질의 제거에 관한 것이다.

Description

폐수로부터 생리 활성 화합물의 개선{Remediation of physiologically active compounds from waste water}
본 발명은 일반적으로 희토류 금속을 이용하여 목적 물질을 제거하는 것, 특히 폐수에서 생체 활성물질을 희토류 금속을 이용하여 제거 및/또는 안정화하는 것에 관한 것이다.
물 또는 기타 수용성 용액의 정화 및 정제는 안전한 또는 휴대용 식수의 공급부터 생물공학 응용 등의 다양한 응용에 필수적이다. 특히 유럽 및 미국에서 최근 인간 및 동물의 생리활성물질의 환경으로의 진입에 관하여, 특히 유체 흐름으로의 진입에 대하여 많은 관심을 나타내왔다. 생리활성물질은 시립 처리 시스템에서 적절하게 제거되지 못하는 경우, 결국 휴대용 식수에 남아있게 된다.
그러므로, 유체 흐름으로부터 생리 활성 물질의 제거가 요구된다.
본 특허출원은 여기에 전체로서 참조된 동일 제목을 가지는 2010년 6월 11일 출원된 임시출원번호 제 61/354,031 호의 출원에 의해 청구된다.
이러한 또는 다른 요구는 다양한 실시예 및 본 발명의 구성에 의해 나타내어진다. 본 발명은 일반적으로 유체로부터 생리활성 희토류의 제거 및 제거된 생리 활성 희토류의 안정화에 관한 것이다.
본 발명의 일실시예에 있어서, 생리활성 목적 물질을 포함하는 공급 스트림(feed stream)을 가용성 고착제(fixing agent)과 접촉시키는 단계를 포함하고, 상기 공급 스트림을 가용성 고착제와 접촉시킴으로써 생리활성 목적 물질의 적어도 일부분 및 희토류를 포함하는 불용성 목적 물질-함유 고착제가 형성되는 것을 특징으로 하는 공정을 제공한다.
본 발명의 일실시예에 있어서, 적어도 생리 활성 희토류의 일부분 및 희토류를 포함하는 불용성 희토류 함유 고착제를 형성하기 위하여 생리 활성 화합물- 함유 스트림과 불용성 희토류 고착제를 접촉시키는 단계를 포함하는 공정이 제공된다.
본 발명의 일실시예에 있어서,
(a) 적어도 하나의 생리 활성 화합물을 포함하는 생리 활성 목적 물질의 적어도 일부분; 및
(b) 희토류;를 포함하는 고체상 물질이 제공된다.
본 발명의 일실시예에 있어서, 생리활성 목적 물질을 포함하는 공급 스트림(feed stream)을 가용성 고착제(fixing agent)과 접촉시키는 단계를 포함하고, 상기 공급 스트림을 가용성 고착제와 접촉시킴으로써 생리활성 목적 물질의 적어도 일부분 및 희토류를 포함하는 불용성 목적 물질-함유 고착제가 형성되는 것을 특징으로 하는 공정을 제공한다.
본 발명의 일실시예에 있어서, 적어도 생리 활성 희토류의 일부분 및 희토류를 포함하는 불용성 희토류 함유 고착제를 형성하기 위하여 생리 활성 화합물- 함유 스트림과 불용성 희토류 고착제를 접촉시키는 단계를 포함하는 공정이 제공된다.
본 발명의 일실시예에 있어서,
(a) 적어도 하나의 생리 활성 화합물을 포함하는 생리 활성 목적 물질의 적어도 일부분; 및
(b) 희토류를 포함하는 고체상 물질이 제공된다.
불용성 목적 물질-함유 고착제는 일반적으로 고체로서 제거될 수 있는 침전물의 형태이다. 본 발명의 일실시예에 있어서, 상기 불용성 목적물질-함유 고착제는 적어도 약 0.01 중량%, 바람직하게는 적어도 약 0.1 중량%, 및 더욱 바람직하게는 약 5 내지 50 중량%의 범위에서 선택되는 생리 활성 목적 물질인 것이 좋다. 상기 생리 활성 목적 물질은 일반적으로 동물에 대해 생리 활성을 가지는 화합물의 형태이다.
가용성 희토류 고착제는 희토류 카보네이트(carbonate), 할로카보네이트(halocarbonate), 나이트레이트(nitrates), 할라이드(halide),클로라이트(chlorite), 클로레이트(chlorate), 브로마이트(bromite), 브로메이트(bromate), 아이오다이트(iodite), 아이오데이트(iodate), 나이트라이트(nitrite), 설페이트(sulfate), 암모늄 설페이트(ammonium sulfate), 아세테이트(acetate), 포르메이트(formate), 퍼클로레이트(perchlorate), 옥살레이트(oxalate), 포스페이트(phosphate), 포스파이트(phosphite) 및 이들의 혼합물을 포함하는 희토류 염일 수 있으나 이에 한정되는 것은 아니다.
불용성 희토류 고착제는 세륨(III) 옥사이드(cerium (III) oxide), 세륨(IV) 옥사이드(cerium (IV) oxide) 및 이들의 혼합물을 포함하나 이에 한정되는 것은 아니다.
가용성 및/또는 불용성 희토류 고착제는 란타늄(lanthanum), 세륨(cerium), 프라세오디뮴(praseodymium), 네오디뮴(neodymium), 프로메튬(promethium), 사마륨(samarium), 유로퓸(europium), 가돌리늄(gadolinium), 테르븀(terbium), 디스프로슘(dysprosium), 홀뮴(holmium), 에르븀(erbium), 툴륨(thulium), 이테르븀(ytterbium), 및 루테튬(lutetium)을 포함하는 하나 이상의 희토류를 포함한다. 본 발명의 일실시예에 있어서, 희토류 고착제는 하나 이상의 세륨, 란타늄 또는 프라세오디뮴을 포함할 수 있다. 전형적으로, 고착제는 화합물을 함유하는 단일 희토류를 포함하는 것이 아니라 둘 이상의 화합물을 함유하는 희토류를 포함한다. 상기 화합물들은 동일한 또는 다른 희토류 원소를 포함할 수 있고 또한 혼합된 공유 또는 산화 상태를 포함할 수 있다.
상대적으로 높은 농도의 생리 활성 목적 물질을 포함하는 금속 형태의 불용성 목적 물질-함유 고착제를 형성하기 위한 능력은 처리되어야 하는 불용성 목적물질-함유 고착제의 부피를 현저하게 줄일 수 있다는 것이고, 이로 인해 처리 비용이 감소된다.
*본 발명에 있어서, 상기 생리 활성 목적 물질은 필수적으로 처방전 약물, 처방전이 필요 없는 치료약물(Over-the-counter therapeutic agent), 수의 약물(veterinary drug), 향수, 화장품, 자외선 차단제, 진단제(diagnostic agent), 기능식품(nutraceutical), 바이오약제 활성 물질(biopharmaceutical active compound), 성장 촉진 화합물(growth enhancing chemical), 항생제, 에스트로겐성 스테로이드, 항우울제, 선택적 세로토닌 재흡수 억제제(selective serotonin reuptake inhibitor), 칼슘 채널 차단제, 항간질약, 페니토인(phenytoin), 밸프로에이트(valproate), 카르바마제핀(carbamazepine), 다약제 수송체(multi-drug transporter), 다약제 유출 펌프(efflux pump), 사향 합성 향료(musk aroma chemical), 트리클로산(triclosan), 유전독성 약물(genotoxic drugs) 및 이의 혼합물로 이루어진 군으로부터 선택되는 적어도 어느 하나인 것을 특징으로 한다.
본 발명에 있어서, 상기 생리 활성 목적 물질은 해열제(antipyretics), 진통제(analgesics), 항생제(antimalarial drugs), 소독제(antiseptics), 제산제(antacids), 역류억제제(reflux suppressants), 구풍제(antiflatulents), 항도파민제(antidopaminergics), 프로톤 펌프 억제제(proton pump inhibitors, PPIs), H2-수용제 길항제(H2-receptor antagonists), 세포보호제(cytoprotectants), 프로스타글란딘 유사체(prostaglandin analogues), 완화제(laxatives), 진경제(antispasmodics), 지사제(antidiarrhoeals), 담즙산 결합 수지(bile acid sequestrants), 오피오이드(opioid), β-수용체 억제제(β-receptor blockers), 칼슘 채널 억제제(calcium channel blockers), 이뇨제(diuretics), 강심배당심체(cardiac glycosides), 항부정맥제(antiarrhythmics), 나이트레이트(nitrates), 항협심증제(antianginals), 혈관수축제(vasoconstrictors), 혈관확장제(vasodilators), 말초 활성제(peripheral activators), 항고혈압 약물(antihypertensive drugs), 안지오텐신전환효소 억제제(ACE inhibitors), 안지오텐신 수용체 차단제(angiotensin receptor blockers), α 차단체(α blockers), 칼슘 채널 차단체(calcium channel blockers), 항응고제(anticoagulants), 헤파린(heparin), 항혈소판제(antiplatelet drugs), 피브린 분해제(fibrinolytics), 항혈우병 인자(anti-hemophilic factors), 지혈제(haemostatic drugs), 아테롬성 동맥 경화증/콜레스테롤 억제제(atherosclerosis/cholesterol inhibitors), 저지혈제(hypolipidaemic agents), 스타틴(statins), 최면제(hypnotics), 마취약(anaesthetics), 항정신병제(antipsychotics), 항우울제(antidepressants), 삼환계 항우울제(tricyclic antidepressants), 모노아민 산화효소 억제제(monoamine oxidase inhibitors), 리튬염(lithium salts), 선택적 세로토닌 재흡수 억제제(selective serotonin reuptake inhibitors, SSRIs), 항구토제(antiemetics), 항경련제(anticonvulsants), 항간질제(antiepileptics), 항불안제(anxiolytics), 바비튜레이트(barbiturates), 운동 장애 약물(movement disorder drugs), 흥분제(stimulants), 암페타민(amphetamines), 벤조디아제핀(benzodiazepines), 사이클로피롤론(cyclopyrrolones), 도파민 길항체(dopamine antagonists), 항히스타민제(antihistamines), 콜린성 약물(cholinergics), 항콜린성 약물(anticholinergics), 토약제(emetics), 카나비노이드(cannabinoids), 5-HT(세포토닌) 길항체, 비스테로이드성 항염증 약물(nonsteroidal anti-inflammatory drugs), 오피오이드(opioids) 및 파라세타몰(paracetamol)과 같은 다양한 희귀약물(orphans), 삼환계 항우울제(tricyclic antidepressants), 항경련제(anticonvulsants), 아드레날린성 신경 차단제(adrenergic neurone blocker), 수렴제(astringent), 안구 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호르몬(luteinising hormone), 황체호르몬방출호르몬(LHRH), 가모렌산(gamolenic acid), 성선자극호르몬 방출 억제제(gonadotropin release inhibitor), 프로게스테론(progestogen), 도파민 작용제(dopamine agonists), 에스트로겐(oestrogen), 프로스타글란딘(prostaglandins), 성선자극호르몬 방출 호르몬(gonadorelin), 클로미펜(clomiphene), 타목시펜(tamoxifen), 디에틸스틸베스트롤(Diethylstilbestrol), 화장수(emollients), 항소양제(anti-pruritics), 소독제(disinfectants), 옴벌레 살충제(scabicides), 이 살충제(pediculicides), 타르제품(tar products), 비타민 A 유도체(vitamin A derivatives), 비타민 D 유사체(vitamin D analogues), 각질용해제(keratolytics), 연마제(abrasives), 전신 항생제(systemic antibiotics), 국소 항생제(topical antibiotics), 호르몬(hormones), 박리제(desloughing agents), 삼출물 흡착제(exudate absorbents), 피브린용해제(fibrinolytics), 단백질가수분해제(proteolytics), 자외선 차단제(sunscreens), 발한억제제(antiperspirants), 항생제(antibiotics), 항나병제(antileprotics), 항결핵제(antituberculous drugs), 항말라리아약(antimalarials), 항기생충제(anthelmintics), 항아메바제(amoebicides), 항원충제(antiprotozoals), 백신(vaccines), 면역글로불린(immunoglobulins), 면역억제제(immunosuppressants), 인터페론(interferons), 단일클론항체(monoclonal antibodies), 항알러지약(anti-allergics), 항히스타민제(antihistamines), 강장약(tonics), 철분제조제(iron preparations), 전해질(electrolytes), 태아 영양 보충제(parenteral nutritional supplements), 비타민(vitamins), 항비만제(anti-obesity drugs), 동화작용제(anabolic drugs), 조혈 약물(haematopoietic drugs), 식제품 약물(food product drugs), 바비튜레이트(barbiturates), HMG-CoA 환원 효소 억제제(HMG-CoA reductase inhibitors), 및 이의 혼합물로 이루어진 군으로부터 선택되는 어느 하나 이상을 포함한다.
본 발명에 있어서, 상기 생리 활성 목적 물질은 카페인(caffeine), 아세트아미노펜(acetaminophen), 이부프로펜(ibuprofen), 디메토프림(dimethoprim), 트리메토프림(trimethoprim), 설폰아마이드(sulfonamide), 설파메톡사졸(sulfamethoxazole), 비스(2-에틸헥실)프탈레이트(bis(2-ethylhexyl)phthalate), 디에틸 프탈레이트(diethyl phthalate), 코티닌(cotinine), 니코틴(nicotine), 린코마이신(lincomycin), 설파디메톡신(sulfadimethoxine), 설파메타진(sulfamethazine), 설파티아졸(sulfathiazole), 타일로신(tylosin), 콜레스테롤(cholesterol), 코프로스탄-3-올(coprostan-3-ol), 디하이드로콜레스테롤(dihydrocholesterol), 에르고스테롤(ergosterol), 스티그마스탄올(stigmastanol), 스티그마스테롤(stigmasterol), 베자피브레이트(bezafibrate), 클로피브릭 산(clofibric acid), 카바마제핀(carbamazepine), 디클로페낙(diclofenac), 나프록센(naproxen), 프로프라놀롤(propranolol), 케토프로펜(ketoprofen), 메페남 산(mefenamic acid), 안드로스테네디온(androstenedione), 에스트론(estrone), 프로게스테론(progesterone), 에스트라디올(estradiol), 펜톡시필린(pentoxifylline), 에티닐에스트라디올(ethynylestradiol), 합성 에스트로겐 EE2(synthetic estrogen EE2), 내인성 에스트로겐 17β-에스트라디올(E2) 및 17α-에티닐에스트라디올 (EE2) (Eendogenous estrogen 17β estradiol (E2) and 17α ethinylestradiol (EE2)), 에스트론(estrone), 메프로바메이트(meprobamate), 페니토인(phenytoin), 에티닐 에스트라디올(ethinyl estradiol), 메스트라놀(mestranol), 노르에틴드론(norethindrone), 에리스로마이신(erythromycine), 아테놀올(atenolol), 트리클로산(triclosan), 비스페놀 A(bisphenol A), 노닐페놀(nonylphenol), DEET, 아이오프로마이드(iopromide), TCEP, 록시트로마이신(roxithromycin), 에리스로마이신-H2O(erythromycin-H2O), 젬피브로질(gemfibrozil), 메프로바메이트(meprobamate), 페니토인(phenytoin), 플루오제틴(fluoxetine), 디아제팜(diazepam), 에티닐에스트라디올(ethynylestradiol), 아토르바스타틴(atorvastatin), 노르플루옥세틴(norfluoxetine), o-하이드록시 아토르바스타틴(o-hydroxy atorvastatin), p-하이드록시 아토르바스타틴(p-hydroxy atorvastatin), 리스페리오딘(risperiodine), 테스토스테론(testosterone), 리스페리돈(risperidone), 엔날라프릴(enalapril), 심바스타틴(simvastatin), 심바스타틴 하이드록실 산(simvastatin hydroxyl acid), 클로피브레이트(clofibrate), 프탈레이트 에스테르(phthalate esters), 프리미돈(primidone), 플루오로퀴놀론(fluoroquinolones), 노르플록사신(norfloxacin), 오플록사신(ofloxacin), 시프로플록사신(ciprofloxacin), 테트라사이클린(tetracycline), 독시사이클린(doxycycline), 에스트리올(estriol), D-노르게스트렐(D-norgestrel), 클로피도그렐(clopidogrel), 엔녹스파린(enoxparin), 셀레콕시브(celecoxib), 로페콕시브(rofecoxib), 발데콕시브(valdecoxib), 오메프라졸(omeprazole), 에소메프라졸(esomeprazole), 펙소페나딘(fexofenadine), 쿠에티아핀(quetiapine), 메토프로롤(metoprolol), 부데소나이드(budesonide), 파라세타몰(paracetamol), 프로필페나존(propylphenazone), 아세트아미노페논(acetaminophenone), 이부프로펜 메틸 에스테르(ibuprofen methyl ester), 퀴놀론(quinolone), 마크로라이드 항생제(macrolide antibiotics), 합성 스테로이드 호르몬(synthetic steroid hormone), 로라타딘(loratadine), 세티리진(cetirizine) 및 이의 혼합물로 이루어진 군으로부터 선택되는 어느 하나 이상을 포함한다.
상기 공정은 유체 스트림을 다른 고착제와 접촉시키는 것을 포함하는 단계 (c)를 더 포함할 수 있다. 다른 고착제는 이트륨(yttrium), 스칸듐(scandium) ㅁ및란타넘(lanthanum) 중 적어도 하나를 포함한다. 상기 다른 고착제는 일반적으로 불용성 고착제의 산화상태와는 다른(예를들어, 더 높은, 더 낮은 및/또는 동등한) 산화상태를 가진다. 다른 고착제의 산화상태는 일반적으로 +3 또는 +4 중 하나이다. 바람직하게는, 다른 고착제는 가용성 고착제이다. 더욱 바람직하게는, 가용성 고착제는 희토류(III) 클로라이드(rare earth (III) chloride)이다.
본 발명은 본 발명에 따른 특별한 구성에 따라 많은 이점을 가질 수 있다. 본 발명의 공정은 응용 및 공정에 상응하는 데 필요한 만큼 생리 활성 목적 물질의 다양한 양을 제거할 수 있다. 예를 들어, 목적 물질 제거 공정은 고농도의 생리활성물질을 약 500 ppm 이하, 일례로 약 100 ppm 이하, 일례로 약 50 ppm 이하, 또 다른예로 약 20 ppb 이하, 또다른 예로 약 1 ppb 이하의 생리 활성 물질을 가지는 처리 용액을 생성하도록 제거할 수 있다. 불용성 희토류 목적 물질 생성물은 무해성 폐기물로서 보장될 수 있다. 생리 활성 목적 물질 제거 공정은 상대적으로 pH에 민감하지 않다. 상기 개시된 공정은 유연성을 제공하는 높고 낮은 pH 값 및 넓은 범위의 pH을 가지는 용액에서부터, 생리 활성 물질을 효과적으로 고정화하거나 제거할 수 있다.
본 발명에 개시된 공정은 효과적으로 생리 활성 물질을 고정 및/또는 제거할 수 있다.
상기 개시된 공정은 넓은 범위의 pH을 가지는 용액뿐만 아니라, 결과적으로 생성되는 생리 활성 화합물을 함유하는 생성물의 pH 값에 대한 중요한 관심없이도 생리 활성 화합물을 제거하기 위한 물질 및 공정의 선택에 유연성을 제공하는 현저히 높고 낮은 pH 값으로부터 생리 활성 물질을 효과적으로 고정화하거나 제거할 수 있다. 더욱이, pH를 조절하고 유지하기 위해 필요한 부분을 제거하여 중요한 비용적 이점을 제공할 수 있다.
상기 생리 활성 물질의 제거 및/또는 고정화 공정은 또한 유체 스트림에서 생리활성 물질의 농도에 대하여 상대적으로 민감하지 않을 수 있다. 상기 공정은 상대적으로 낮고 높은 수준의 생리 활성물질을 유체 흐름으로부터 제거 및/또는 고정화할 수 있다. 상기 공정은 탄탄하고, 다양한 공정일 수 있다.
이러한 또는 다른 이점들은 상기 측면, 실시예 및 여기에 포함된 구성으로부터 명백하다.
상기 용어 "a" 또는 "an"은 개체의 하나 또는 그 이상을 의미한다. 이와 같이, 상기 용어 "a"(또는 "an"), "이상" 및 "적어도 하나"는 본 명세서에서 상호교환적으로 사용가능하다. 또한, "포함하는", "함유하는" 및 "가지는"은 상호교환적으로 사용하능하다.
"흡수(absorption)"는 한 물질이 흡착으로부터 분리된 것 같이 다른 물질의 내부 구조로 관통하는 것을 의미한다.
"흡착(adsorption)"은 원자, 이온, 분자, 원자단이온, 또는 기상 또는 액상의 기타 물질이 흡착제라 불리는 다른 물질의 표면에 접착하는 것을 나타낸다. 흡착을 위한 인력은 예를 들어, 공유(covalent)와 같은 이온 힘 또는 반데르발스 및/또는 런던분산력과 같은 정전기력 일 수 있다.
"응집덩어리(agglomerate)"는 희토류(들) 및/또는 고착제 나노입자 및/또는다른 물질, 바람직하게는 고분자 바인더와 같은 바인더와 함께 클러스터로 형성된 나노입자보다 큰 입자를 함유하는 희토류를 나타낸다.
"응집체(aggregate)"는 분리된 유닛(나노입자 및/또는 나노입자보다 큰 입자, 또는 희토류 등이나 이에 제한되지 않는다) 및/또는 덩어리를 형성하기 위하여 함께 모인 희토류-함유 고착제를 의미하고, 상기 덩어리는 나노입자 및/또는 나노입자보다 큰 입자이다.
"동물(animal)"은 유기 물질을 공급하는 살아있는 유기체를 나타낸다. 일반적으로, 동물은 자발적으로 움직이고, 내부적으로 음식물을 소화시키며, 또한 자극에 즉각적으로 반응할 수 있는 센서 및 신경 시스템을 가지는 다세포 유기체를 포함하는 동물계의 어느 구성원이다. "동물"은 포유동물(인간 포함), 어류, 조류, 곤충류, 및 기타를 포함하나 이에 한정되는 것은 아니다.
상기 어구 "적어도 하나","하나 또는 이상" 및 "및/또는"은 접속사 및 비접속사로 사용할 수 있는 열린 표현이다. 예를 들어, "A, B 및 C의 적어도 하나", "A,B 또는 C의 하나 또는 이상" 및 "A,B 및/또는 C", "A,B 및 C의 하나 또는 이상", "A, B 또는 C의 하나 또는 이상" 및 "A, B 및/또는 C"는 A 하나, B 하나, C 하나, A 및 B 같이, A 및 C 같이, B 및 C 같이, 또는 A, B 및 C 같이를 의미한다. 상기 표현에서 A, B 및 C의 각 하나가 X, Y 및 Z와 같은 각 원소, 또는 X1-Xn, Y1-Ym, 및 Z1-Zo 와 같은 원소들의 군을 의미하는 경우, 상기 어구는 X,Y 및 Z로부터 선택되는 하나의 원소, 동일한 군(예, X1 및 X2)으로부터 선택되는 원소들의 조합, 및 2종 이상의 군(예, Y1 및 Zo)으로부터 선택되는 원소들의 조합을 나타낸다.
"바인더(binder)"는 응집체, 응집덩어리 또는 입자의 결합을 촉진하는 물질을 나타낸다.
"조성물(composition)"은 분자, 원자단이온, 화합물, 배위 착염, 배위 화합물 및 기타와 같은 하나 이상의 원자들로 이루어진 하나 이상의 화학적 유닛을 의미한다. 평가되는 바와 같이, 조성물은 공유결합, 금속 결합, 배위 결합, 이온 결합, 수소 결합, 전자기력(예, 반데르발스힘 및 런던분산력) 등과 같은 다양한 종류의 결합 및/또는 힘에 의해 함께 모일 수 있다.
"비활성화하다(deactivate)" 또는 "비활성화(deactivation)"는 인체 또는 기타 동물에 희토류, 무독성, 무해성, 또는 비병원성을 나타내게 하는 것을 포함한다.
"해독하다(de-toxify)" 또는 "해독(de-toxification)"은 예를들어 인체 및/또는 다른 동물과 같은 살아있는 유기체에 대해 오염물질이 무독성을 나타내게 하는 것을 포함한다. 상기 오염물질은 오염물질을 무독성 응집덩어리를 생성할 수 있는 기타 화합물과 분해 및/또는 흡수/흡착무독성 형태 또는 종류로 전환시킴으로써 무독성일 수 있다.
"유체(fluid)"는 하나 이상으로 흐를 수 있고, 물질 및 기질을 담는 용기의 모양에 따라 형성되고, 및/또는 본질적으로 형태에 비저항성인(본질적으로 전단 응력이 적용되어 연속적으로 형상이 분해될 수 있는) 어떠한 물질 또는 기질을 나타낸다. 상기 용어는 액상뿐만 아니라 기상 및 미세하게 분리된 고체에 적용된다. 유체는 고전 물리역학에의 의존성에 따라 뉴턴 유치 및 비뉴턴 유체로 넓게 분리된다.
"무기물(inorgarnic material)"은 본질적으로 희토류가 전혀 없는, 유기물이 아닌 어떤 물질을 나타낸다. 무기물의 예는 규산염, 탄화염, 황화염 및 포스페이트을 포함한다.
"불용성(Insoluble)"은 물에서 고체상태이려고 하거나 및/또는 고체상태로 남아있는 물질 및 컬럼과 같은 장치에 계속 유지될 수 있거나 또는 여과와 같은 물리적 수단을 이용하여 배치 반응으로부터 이미 회복된 물질을 의미한다. 불용성 물질은 물에 수 주 및 수 개월동안 적은 질량의 손실(< 5%)만으로 연장된 노출이 가능하여야 한다.
"유기 탄소(organic carbons)" 또는 "유기 물질(organic material)은 이산화탄소, 카바이드, 이황화탄소 등과 같은 이종의 화합물; 금속 사이안화물, 금속 카르보닐, 포스겐, 황화 카르보닐 등과 같은 삼종 화합물; 및 알칼리 및 알칼리성 희토류 카보네이트과 같은 금속 카보네이트을 제외한 탄소의 어느 화합물을 나타낸다. 예시적으로, 유기 탄소는 휴민산(humic acid), 탄닌(tannin), 및 탄닌산(tannic acid), 고분자성 물질(polymeric materials), 알코올(alcohols), 카르보닐(carbonyls), 카르복시산(carboxylic acids), 옥살레이트(oxalates), 아미노산(amino acids), 탄화수소(hydrocarbons) 및 이들의 혼합물을 포함한다.
본 발명의 일실시예에 있어서, 상기 목적 물질은 하기 정의된 바와 같은 유기 물질이다. 알코올은 하이드록시기(-OH)가 탄소 원자에 결합된 어떤 유기 화합물이고, 상기 탄소원자는 일반적으로 다른 탄소 또는 수소원자에 연결되어 있다. 알코올의 예로는 비고리형 알코올(acyclic alcohols), 이소프로필 알코올(isopropyl alcohol), 에탄올(ethanol), 메탄올(methanol), 펜탄올(pentanol), 다가 알코올(polyhydric alcohol), 불포화 지방족 알코올(unsaturated aliphatic alcohol), 및 지방족고리 알코올(alicyclic alcohol), 및 기타를 포함한다. 상기 카르보닐기는 카르보닐(RR'C=O)(케톤, 알데히드, 카르복시산, 에스테르, 아마이드, 아실 할라이드, 산 무수물 또는 이들의 조합의 형태이나 이에 한정되지 않는다)로 이루어진 관능기이다.
카르보닐기를 포함하는 유기 화합물의 예로는 알데히드, 케톤, 에스테르, 아마이드, 에논, 아셀 할라이드, 산 무수물, 유레아, 및 카바메이트 및 이들의 유도체, 염화 아실 클로로포름 및 포스겐의 유도체, 카보네이트 에스테르, 티오에스터, 락톤, 락탐, 하이드록시메이트, 및 이소시아네이트를 포함한다. 바람직하게는, 카보닐기는 -C(=O)OH의 식을 가지고, 일반적으로 -COOH 또는 -CO2H으로 적는 카르복시산 기를 포함한다. 카르복시기를 포함하는 유기 화합물의 예는 카르복시산(R-COOH) 및 염 및 에스테르(또는 카르복실레이트) 및 이들의 다른 유도체를 포함한다. 유기 화합물은 알코올, 카르보닐, 및 카르복시산을 포함하고, 이는 하나 이상의 산소를 각각 황, 셀레늄 및/또는 텔루륨으로 대체할 수 있다.
"입자(particle)"은 고체 또는 1 미크론 이하 내지 100 미크론 이상의 범위에서 선택되는 범위의 크기를 가지나 형상은 제한되지 않는 미세캡슐화된 액체를 나타낸다.
"생리 활성 화합물 및/또는 물질(PACs)"은 동물의 생리 상태 또는 조건에 충격을 가하거나, 변화시키거나 또는 변경하는 어느 물질을 나타낸다.
"침전(Precipitation)"은 불용성 물질의 형태로 생리 활성 물질의 적어도 일부를 제거할 뿐만 아니라 생리활성물질의 적어도 일부를 고정화하는 것을 나타낸다. 예를 들어, 침전은 흡수 및 흡착과 같은 공정을 포함한다.
"희토류(rare earth)"는 이트륨(yttrium), 스칸듐(scandium), 란타늄(lanthanum), 세륨(cerium), 프라세오디뮴(praseodymium), 네오디뮴(neodymium), 사마륨(samarium), 유로퓸(europium), 가돌리늄(gadolinium), 테르븀(terbium), 디스프로슘(dysprosium), 홀뮴(holmium), 에르븀(erbium), 툴륨(thulium), 이테르븀(ytterbium), 및 루테튬(lutetium)을 나타낸다. 나타낸 바와 같이, 란타늄(lanthanum), 세륨(cerium), 프라세오디뮴(praseodymium), 네오디뮴(neodymium), 사마륨(samarium), 유로퓸(europium), 가돌리늄(gadolinium), 테르븀(terbium),디스프로슘(dysprosium), 홀뮴(holmium), 에르븀(erbium), 툴륨(thulium), 이테르븀(ytterbium), 및 란타노이드(lantanoid)로 알려진 루테튬(lutetium)을 포함한다.
용어 "제거하다(remove)" 또는 "제거(removal)"는 수착(sorption), 침전(precipitation), 흡착(adsorption), 흡수(absorption), 전환(conversion), 불활성(deactivation), 부패(decomposition), 분해(degradation), 중성화(neutralization), 및/또는 희토류의 제거를 포함한다.
"용해성(Soluble)"은 물에 이미 용해된 물질을 나타낸다. 본 발명의 목적에 있어서, 용해성 화합물의 용해는 필수적으로 일(day) 보다 분(minute)의 시간 단위로 발생한다. 용해성으로 간주되는 화합물에 있어서, 상기 화합물의 5 g/L 이상이 용액에 용해될 수 있는 정도의 고 용해성을 명확히 가지는 것이 필수적이다.
"흡수하다(Sorb)" 또는 "흡수(Sorption)"은 흡수 및/또는 흡착을 나타낸다.
본 명세서에서 사용되는 "목적 물질(target material)"은 본 명세서에서 정의된 바와 같은 생리 활성 화합물을 포함하는 것이 바람직하다. 앞서 생리 활성 화합물에 참조되어 개시되었음에도 불구하고, 상기 개시된 내용이 다른 생리 활성 화합물 및 부분적으로 대사화되는 생리 활성 화합물 및 생리 활성화합물 포함하는 화합물에 동등하게 적용될 수 있다.
앞서 기술된 내용은 개시된 일부 측면의 이해를 돕기 위해 제공되는 간략화된 요약이다. 상기 요약은 개시된 내용 및 다양한 측면들, 실시예 및 구성을 광범위하고 철저하게 개괄한 것은 아니다. 이는 개시된 내용의 핵심 및 결정적인 요소를 명확히하기 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 측면, 실시예 및 구성은 상기 또는 하기 상세히 설명된 특징들을 하나, 하나 이상 또는 이들을 조합하여 사용할 수 있다.
본 발명의 공정은 응용 및 공정에 상응하는 데 필요한 만큼 생리 활성 목적 물질의 다양한 양을 제거할 수 있다. 불용성 희토류 목적 물질 생성물은 무해성 폐기물로서 보장될 수 있다. 생리 활성 목적 물질 제거 공정은 상대적으로 pH에 민감하지 않다. 상기 개시된 공정은 유연성을 제공하는 높고 낮은 pH 값 및 넓은 범위의 pH을 가지는 용액에서부터, 생리 활성 물질을 효과적으로 고정화하거나 제거할 수 있다.
첨부되는 도면들은 본 발명의 몇몇 실시예를 설명하기 위하여 본 명세서의 일부에 결합되고, 이를 형성한다. 이 도면들은 발명의 설명과 함께 개시된 내용을 설명한다. 도면들은 본 발명의 제조방법 및 사용방법의 바람직하고 대체적인 실시예들을 간단히 설명하나, 본 발명이 상기 묘사되고 설명된 실시예들에 의해 한정되는 것은 아니다. 나아가, 하기 참조된 도면들에 의해 설명된 바와 같이, 본 발명의 다양한 측면, 실시예 및 구성의 더욱 상세한 설명으로부터 본 발명의 특징 및 장점이 더욱 명백해질 것이다.
도 1은 본 발명의 일실시예에 따른 공정도를 나타낸다.
도 2는 다양한 용액 조성에 대한 비소 용량의 그래프이다.
도 3은 처리된 베드(bed) 부피에 대한 비소 농도의 그래프이다.
개요
양상에서 본 발명은 활성을 갖는 유체로부터 선택되는 생리활성 목적 물질을 제거하기 위하여 불용성인 또는 가용성인 고착제 또는 둘 모두를 사용한다. 바람직하게는 가용성인 또는 불용성인 고착제는 하나 이상의 희토류를 포함한다. 생리활성 목적 물질은 일반적으로 하나 이상의 생리활성 화합물(physicologically active compounds, “PACs”)을 포함한다.
도 1을 참조하면, 하나 이상의 용해된 또는 그 외의 용해 가능하도록 처리거나 분산된 및/또는 현탁된, 생리활성 목적 물질을 포함하는 공급 스트림(feed stream, 100)은 목적 물질 제거 구역(112)에서 불용성인 및/또는 가용성인 희토류를 포함하는 고착제와, 상당량의 생리활성 목적 물질이 제거된 처리 스트림(treated stream, 108)을 생성하기 위하여 접촉된다. 생리활성 물질(들)(physiologically active material(s))은 PAC 또는 부분적으로 대사 생리활성 화합물 또는 이들의 혼합물로 표현될 수 있다. 상기 공급 스트림(100)에 포함되는 특정, 비-제한된 생리활성 물질들의 예들은 제약(들)(pharmaceutical(s)), 호르몬(들), 카페인 및/또는 스테롤(들)이다.
상기 고착제(들)는 적어도 하나 이상의 생리활성 화합물과 반응하여 고착제를 포함하는 불용성인 종(species)을 형성한다. 불용성인 종은 예를 들면, 흡수되거나 침전되어 고정되고, 상기 처리로 유도됨으로써, 상당량 스트림(stream) 108로 정제된다.
전형적으로, 불용성 및/또는 가용성 고착제(들)(104)는 적어도 대부분, 보다 일반적으로 적어도 약 75%, 보다 일반적으로 적어도 약 80%, 보다 일반적으로 적어도 약 85%, 보다 일반적으로 적어도 약 90%, 보다 일반적으로 적어도 약 95% 및 보다 더 일반적으로 적어도 약 99%의 상기 생리활성 목적 물질을 제거한다.
공급 스트림( Feed stream )
생리활성 목적 물질을 포함하는 유체는 일반적으로 공급 스트림(feed stream, 100)의 형태이다. 공급 스트림(feed stream, 100)은 천연 또는 가공된 형태의 물, 또는 다른 수용성 스트림(stream)에 포함되는 수용성 스트림(stream)일 수 있다. 효과적으로 처리될 수 있는 수용성의 스트림(stream)의 비-제한된 예시들은 예를 들면, 식음수 스트림(stream), 폐수 처리된 스트림들 및 산업용 공급수, 공정수, 도시용수 또는 폐 스트림들(waste streams)을 포함한다. 상기 기재된 공정, 장치, 요소 및 항목들은 다양한 부피 및 유속을 갖는 용액으로부터 생리활성 물질을 제거하는데 사용될 수 있고, 고정, 이동 및 휴대용 장치에 적용될 수 있다.
일반적으로 상기 공급 스트림(feed stream, 100)은 적어도 약 pH 1, 보다 일반적으로 적어도 약 pH 2, 보다 일반적으로 적어도 약 pH 3, 보다 일반적으로 적어도 약 pH 4, 보다 일반적으로 적어도 약 pH 5 및 보다 더 일반적으로 적어도 약 pH 6이고, 또한, 약 pH 13 미만, 보다 일반적으로 약 pH 12 미만, 보다 일반적으로 약 pH 11 미만, 보다 일반적으로 약 pH 10 미만, 보다 일반적으로 약 pH 9 미만 및 보다 더 일반적으로 약 pH 8 미만인 pH를 갖는 수용액이다. 경우에 따라서, pH 조절은 요구될 수 있다. pH가 너무 높거나 또는 너무 낮은 경우, 상기 pH는 가용성 고착제(이하에서 설명)를 용액으로부터 석출시킬 수 있다(예를 들면, pH가 너무 높은 경우, 고착제는 용액으로부터 카보네이트 또는 하이드록사이드로 석출될 수 있으며, pH가 너무 낮은 경우, 고착제는 용액으로부터 설페이트로 석출될 수 있다).
상기 공급 스트림(feed stream, 100)의 생리활성 목적 물질 농도는 전형적으로 약 100 ppb 미만, 보다 전형적으로 50 ppb 미만 및 보다 더 전형적으로 1 ppb 미만이다. 공급 스트림(stream)에 따라, 전형적인 생리활성 목적 물질의 농도는 약 100 ng/L 미만, 보다 전형적으로는 약 75 ng/L 미만, 보다 전형적으로는 약 50 ng/L 미만, 보다 전형적으로는 약 25 ng/L 미만, 및 보다 더 전형적으로는 약 20 ng/L 미만이다.
이 공개의 일부가 일반적으로 침전에 의해서, 물로부터 특히, 식음수 스트림(stream)으로부터 생리활성 목적 물질(들)의 제거를 설명하고 있으나, 이러한 참조는 설명일 뿐, 이에 제한되는 것은 아니다. 예를 들면, 공개의 측면에서 실시예 및 구성은 가스와 같은 수성 및/또는 물을 함유하는 유체 및 물을 포함하지 않는 유체, 가스, 액체 또는 이들의 혼합물 이외의 유체를 처리하는데 사용될 수 있다.
생리활성 목적 물질
생리활성 목적 물질은 전형적으로 유기물질이다. 생리활성 목적 물질의 예시로는 제한 없이, 개인 건강이나 미용의 이유로 개인에 의해 사용되는 제약 및 개인 관리 제품, 또는 가축의 성장촉진 및 건강을 향상시키기 위하여 농업 관련 산업에서 사용되는 제약을 포함한다. 생리활성 화합물(PACs)들은 처방제 및 처방 없이 살 수 있는 치료제, 수의약학용 약, 향수, 화장품, 농약, 제초제, 살충제, 살서제(rodenticides), 호르몬, 흥분제(예를 들면, 카페인), 살균제, 동물 내의 페르몬 및 생리활성을 갖는 그들의 대사산물을 포함한다. 예를 들면, 처방제, 수의약학용 약 및 처방 없이 살 수 있는 치료제(OTC, over-the counter), 향수, 화장품, 자외선차단제, 진단약, 약효식품, 생물 약제학용 화합물들, 가축 산업에서 사용되는 성장 촉진 화학물질 및 일차 및 이차 대사산물, 및 이들 화합물의 유도체들을 포함한다.
해부학적 치료 화학분류 시스템에서, 의약품은 14 가지 주요 그룹, 즉, 소화관 및 신진 대사, 혈액 및 혈액 형성 기관, 심혈관 시스템, 피부과용제, 부모-비뇨기 시스템 및 성 호르몬, 체계적인 호르몬 제조(성 호르몬 및 인슐린 포함), 체계적인 사용을 위한 항감염제, 항종양 및 면역조절제, 근육-골격계, 신경계, 항기생충성 제품, 살충제, 및 방충제, 호흡기 시스템, 및 감각 기관 및 다양한 기관으로 분류되는 것으로 간주 될 수 있다. 희토류 고착제에 의해 제거되는 의약품 종류의 예시로는 제한 없이, 해열제(antipyretics), 진통제(analgesics), 항생제(antimalarial drugs), 소독제(antiseptics), 제산제(antacids), 역류억제제(reflux suppressants), 구풍제(antiflatulents), 항도파민제(antidopaminergics), 프로톤 펌프 억제제(proton pump inhibitors, PPIs), H2-수용체 길항제(H2-receptor antagonists), 세포보호제(cytoprotectants), 프로스타글란딘 유사체(prostaglandin analogues), 완화제(laxatives), 진경제(antispasmodics), 지사제(antidiarrhoeals), 담즙산 결합 수지(bile acid sequestrants), 오피오이드(opioid), β-수용체 억제제(β-receptor blockers, “베타-억제제”, “beta blockers”), 칼슘 채널 억제제(calcium channel blockers), 이뇨제(diuretics), 강심배당심체(cardiac glycosides), 항부정맥제(antiarrhythmics), 질산염(nitrates), 항협심증제(antianginals), 혈관수축제(vasoconstrictors), 혈관확장제(vasodilators), 말초 활성제(peripheral activators), 항고혈압 약물(antihypertensive drugs), 안지오텐신전환효소 억제제(ACE inhibitors, 예를 들면, 안지오텐신 수용체 차단제(angiotensin receptor blockers), α-차단체(α-blockers), 칼슘 채널 차단체(calcium channel blockers)), 항응고제(anticoagulants), 헤파린(heparin), 항혈소판제(antiplatelet drugs), 피브린 분해제(fibrinolytics), 항혈우병 인자(anti-hemophilic factors), 지혈제(haemostatic drugs), 아테롬성 동맥 경화증/콜레스테롤 억제제(atherosclerosis/cholesterol inhibitors, 예를 들면, 저지혈제(hypolipidaemic agents), 스타틴(statins)), 최면제(hypnotics), 마취약(anaesthetics), 항정신병제(antipsychotics), 삼환계 항우울제(tricyclic antidepressants), 모노아민 산화효소 억제제(monoamine oxidase inhibitors), 리튬염(lithium salts), 선택적 세로토닌 재흡수 억제제(selective serotonin reuptake inhibitors, SSRIs)을 포함하는 항우울제(antidepressants), 항구토제(antiemetics), 항경련제(anticonvulsants), 항간질제(antiepileptics), 항불안제(anxiolytics), 바비튜레이트(barbiturates), 운동 장애 약물(movement disorder drugs, 예를 들면, 파킨슨 병(Parkinson's desease), 암페타민(amphetamines)을 포함하는 흥분제(stimulants), 벤조디아제핀(benzodiazepines), 사이클로피롤론(cyclopyrrolones), 도파민 길항제(dopamine antagonists), 항히스타민제(antihistamines), 콜린성 약물(cholinergics), 항콜린성 약물(anticholinergics), 토약제(emetics), 카나비노이드(cannabinoids), 5-HT(세포토닌) 길항제, 비스테로이드성 항염증 약물(nonsteroidal anti-inflammatory drugs, “NSAIDs”), 오피오이드(opioids) 및 파라세타몰(paracetamol)과 같은 다양한 희귀약물, 삼환계 항우울제(tricyclic antidepressants), 항경련제(anticonvulsants), 아드레날린성 신경 차단제(adrenergic neurone blocker), 수렴제(astringent), 안구 윤활제(ocular lubricant), 국소 표면 마취제(topical anesthetics), 교감신경흥분제(sympathomimetics), 부교감신경억제제(parasympatholytics), 산동제(mydriatics), 안근마비제(cycloplegics), 항생제(antibiotics), 국소 항생제(topical antibiotics), 설파제(sulfa drugs), 아미노글리코사이드(aminoglycosides), 플루오로퀴놀론(fluoroquinolones), 항바이러스제(antiviral drugs), 항진균제(anti-fungal drugs, 예를 들면, 이미다졸(imidazoles), 폴리엔(polyenes)), 코르티코스테로이드(corticosteroids), 항알러지제(anti-allergy, 예를 들면, 비만세포 억제제(mast cell inhibitors)), 항녹내장제(anti-glaucoma, 예를 들면, 아드레날린성 작용제(adrenergic agonists), 베타-억제제(beta-blockers), 탄산 탈수효소 억제제/고삼투압성 작용제(carbonic anhydrase inhibitors/hyperosmotics), 콜린성 작용제(cholinergics), 축동제(miotics), 부교감신경흥분제(parasympathomimetics), 프로스타글란딘 작용제/프로스타글란딘 억제제(prostaglandin agonists/prostaglandin inhibitors), 니트로글리세린(nitroglycerin)), 교감신경흥분제(sympathomimetics), 항히스타민제(antihistamines), 항콜린성약제(anticholinergics), 스테로이드(steroids), 해열제(antiseptics), 국소 마취제(local anesthetics), 귀지제거제(cerumenolytics), 기관지확장제(bronchodilators), 항알러지제(anti-allergics), 진해제(antitussives), 점질다당분해제(mucolytics), 충혈제거제(decongestants), 베타2-아드레날린성 작용제(Beta2-adrenergic agonists), 항콜린성제(anticholinergics), 스테로이드(steroids), 안드로겐(androgens), 항안드로겐(antiandrogens), 성선 자극 호르몬(gonadotropin), 인간 성장 호르몬(human growth hormone), 인슐린(insulin), 항당뇨병제(antidiabetics, 예를 들면, 술포닐요소(sulfonylureas), 비구아나이드(biguanides), 메트포민(metformin), 티아졸리딘디온(thiazolidinediones), 인슐린(insulin)), 갑상선 호르몬(thyroid hormones), 항갑상선 호르몬(antithyroid drugs), 칼시토닌(calcitonin), 디포스포네이트(diphosponate), 바소프레신 유사체(vasopressin analogues), 알칼리화제(alkalizing agents), 퀴놀론(quinolones), 콜린성제(cholinergics), 항콜린성제(anticholinergics), 항콜린에스터라제(anticholinesterases), 진경제(antispasmodics), 5-알파 환원효소 억제제(5-alpha reductase inhibitor), 선택적 알파-1 차단제(selective alpha-1 blockers), 실데나필(sildenafils), 불임치료제(fertility medications), 오멜록시펜(ormeloxifene), 살정제(spermicide), 항콜린성제(anticholinergics), 지혈약물(haemostatic drugs), 항피브린분해제(antifibrinolytics), 호르몬 대체 요법(Hormone Replacement Therapy, HRT), 골 조절제(bone regulators), 베타-수용체 작용제(beta-receptor agonists), 여포 자극 호르몬(follicle stimulating hormone), 황체 호르몬(luteinising hormone), 황체호르몬방출호르몬(LHRH), 가모렌산(gamolenic acid), 성선자극호르몬 방출 억제제(gonadotropin release inhibitor), 프로게스테론(progestogen), 도파민 작용제(dopamine agonists), 에스트로겐(oestrogen), 프로스타글란딘(prostaglandins), 성선자극호르몬 방출 호르몬(gonadorelin), 클로미펜(clomiphene), 타목시펜(tamoxifen), 디에틸스틸베스트롤(Diethylstilbestrol), 화장수(emollients), 항소양제(anti-pruritics), 소독제(disinfectants), 옴벌레 살충제(scabicides), 이 살충제(pediculicides), 타르제품(tar products), 비타민 A 유도체(vitamin A derivatives), 비타민 D 유사체(vitamin D analogues), 각질용해제(keratolytics), 연마제(abrasives), 전신 항생제(systemic antibiotics), 국소 항생제(topical antibiotics), 호르몬(hormones), 박리제(desloughing agents), 삼출물 흡착제(exudate absorbents), 피브린용해제(fibrinolytics), 단백질가수분해제(proteolytics), 자외선 차단제(sunscreens), 발한억제제(antiperspirants), 항생제(antibiotics), 항나병제(antileprotics), 항결핵제(antituberculous drugs), 항말라리아약(antimalarials), 항기생충제(anthelmintics), 항아메바제(amoebicides), 항원충제(antiprotozoals), 백신(vaccines), 면역글로불린(immunoglobulins), 면역억제제(immunosuppressants), 인터페론(interferons), 단일클론항체(monoclonal antibodies), 항알러지약(anti-allergics), 항히스타민제(antihistamines), 강장약(tonics), 철분제조제(iron preparations), 전해질(electrolytes), 태아 영양 보충제(parenteral nutritional supplements), 비타민(vitamins), 항비만제(anti-obesity drugs), 동화작용제(anabolic drugs), 조혈 약물(haematopoietic drugs), 식제품 약물(food product drugs), 바비튜레이트(barbiturates), HMG-CoA 환원 효소 억제제(HMG-CoA reductase inhibitors), 및 이의 혼합물을 포함한다.
희토류 고착제에 의하여 제거 가능한 일반적인 수계 감염 생리활성 목적 물질들은 항생제, 항균제, 발정성 스테로이드, 스테롤류, 페놀 화합물류, 카페일, 항우울제, 선택적 세로토닌 재흡수 억제제, 칼슘-채널 차단제, 항간질제(예를 들면, 페니토인, 발프로에이트, 카르바마제핀), 다중-약물 수송체(유출 펌프), 향수, 사향 아로마 화학물질, 내분비교란성분(endocrine disrupting compounds), 트리클로산, 선크림, 항간질제,류 비-스테로이드, 항염증 약물, 스테로이드 호르몬, 발정 호르몬, 유전자독성 약물, 일차 및 이차 대사산물, 및 이들 화합물의 유도체를 포함한다.
희토류 고착제에 의해서 제거 가능하고 수자원 내의 검출이 되는, 또는 될 수 있는 특정 수계 감염 생리활성 목적 물질은 카페인(caffeine), 아세트아미노펜(acetaminophen), 이부프로펜(ibuprofen), 디메토프림(dimethoprim), 트리메토프림(trimethoprim), 설폰아마이드(sulfonamide, 예를 들면, 설파메톡사졸(sulfamethoxazole)), 비스(2-에틸헥실)프탈레이트(bis(2-ethylhexyl)phthalate), 디에틸 프탈레이트(diethyl phthalate), 아지트로마이신(azithromycin), 코티닌(cotinine), 니코틴(nicotine), 린코마이신(lincomycin), 설파디메톡신(sulfadimethoxine), 설파메타진(sulfamethazine), 설파티아졸(sulfathiazole), 타일로신(tylosin), 콜레스테롤(cholesterol), 코프로스탄-3-올(coprostan-3-ol), 디하이드로콜레스테롤(dihydrocholesterol), 에르고스테롤(ergosterol), 스티그마스탄올(stigmastanol), 스티그마스테롤(stigmasterol), 베자피브레이트(bezafibrate), 클로피브릭 산(clofibric acid), 카바마제핀(carbamazepine), 옥스카바제핀(oxcarbazepine), 가바페닌(gabapentin), 디클로페낙(diclofenac), 나프록센(naproxen), 프로프라놀롤(propranolol), 케토프로펜(ketoprofen), 메페남 산(mefenamic acid), 안드로스테네디온(androstenedione), 에스트론(estrone), 프로게스테론(progesterone), 에스트라디올(estradiol), 펜톡시필린(pentoxifylline), 에티닐에스트라디올(ethynylestradiol), 합성 에스트로겐 EE2(synthetic estrogen EE2), 내인성 에스트로겐 17β-에스트라디올(E2) 및 17α-에티닐에스트라디올 (EE2) (Eendogenous estrogen 17β-estradiol (E2) and 17α-ethinylestradiol (EE2)), 에스트론(estrone), 19-노르에치스테론(19-norethisterone), 트렌볼론 아세테이트(trenbolone acetate), 메프로바메이트(meprobamate), 페니토인(phenytoin), 에티닐 에스트라디올(ethinyl estradiol), 메스트라놀(mestranol), 노르에틴드론(norethindrone), 에리스로마이신(erythromycine), 아테놀올(atenolol), 트리클로산(triclosan), 비스페놀 A(bisphenol A), 노닐페놀(nonylphenol), DEET, 아이오프로마이드(iopromide), TCEP, 록시트로마이신(roxithromycin), 에리스로마이신-H2O(erythromycin-H2O), 젬피브로질(gemfibrozil), 메프로바메이트(meprobamate), 페니토인(phenytoin), 플루오제틴(fluoxetine), 파록세틴(paroxetine), 서트랄린(sertraline), 플루옥세틴(fluvoxamine), 에스시탈로프람(escitalopram), 디아제팜(diazepam), 에티닐에스트라디올(ethynylestradiol), 아토르바스타틴(atorvastatin), 프루바스타틴(fluvastatin), 로슈바스타틴(rosuvastatin), 노르플루옥세틴(norfluoxetine), o-하이드록시 아토르바스타틴(o-hydroxy atorvastatin), p-하이드록시 아토르바스타틴(p-hydroxy atorvastatin), 리스페리오딘(risperiodine), 테스토스테론(testosterone), 리스페리돈(risperidone), 엔날라프릴(enalapril), 퀴나프릴(quinapril), 로사탄(losartan), 심바스타틴(simvastatin), 심바스타틴 하이드록실 산(simvastatin hydroxyl acid), 로바스타틴(lovastatin), 프라바스타틴(pravastatin), 클로피브레이트(clofibrate), 프탈레이트 에스테르(phthalate esters), 프리미돈(primidone), 플루오로퀴놀론(fluoroquinolones, 예를 들면, 노르플록사신(norfloxacin), 오플록사신(ofloxacin), 레보플록사신(levofloxacin), 클리노플록사신(clinofloxacin), 엔로플록사신(enrofloxacin) 및 시프로플록사신(ciprofloxacin)), 테트라사이클린(tetracycline, 예를 들면, 독시사이클린(doxycycline)), 에스트리올(estriol), D-노르게스트렐(D-norgestrel), 클로피도그렐(clopidogrel), 엔녹스파린(enoxparin), 셀레콕시브(celecoxib), 로페콕시브(rofecoxib), 발데콕시브(valdecoxib), 오메프라졸(omeprazole), 에소메프라졸(esomeprazole), 펙소페나딘(fexofenadine), 쿠에티아핀(quetiapine), 올란자핀(olanzapine), 애리피프라졸(aripiprazole), 메토프로롤(metoprolol), 나돌올(nadolol), 부데소나이드(budesonide), 파라세타몰(paracetamol), 프로필페나존(propylphenazone), 아세트아미노페논(acetaminophenone), 이부프로펜 메틸 에스테르(ibuprofen methyl ester), 퀴놀론(quinolone), 마크로라이드 항생제(macrolide antibiotics), 합성 스테로이드 호르몬(synthetic steroid hormone), 벤라펙신(venlafaxine), 둘록세틴(duloxetine), 부프로피온(bupropion), 로라타딘(loratadine), 세티리진(cetirizine), 시메티딘(cimetidine), 라니티딘(ranitidine), 니자티딘(nizatidine), 메프라졸(meprazole), 란스톤(lansoprazole), 판토록(pantoprazole), 카보플라틴(carboplatin), 이매티닙(imatinib), 제피티닙(gefitinib), 알부테롤(albuterol), 브리카닐(bricanyl), 몬텔루카스트(montelukast), 플루티카손(fluticasone), 살메테롤(salmeterol), 글리부라이드(glyburide), 로시글리타존(rosiglitazone), 피오플리타존(pioglitazone), 플루코나졸(fluconazole), 아사이클로비르(acyclovir), 오셀타미비르 포스페이트(oseltamivir phosphate), 에제티미브(ezetimibe) 및 이들의 혼합물, 및 일차 및 이차 대사산물, 및 이들의 유도체를 포함한다.
성공적으로 제거되거나 또는 수용성 자원 내의 농도가 줄어드는, 예시적인 수계 감염 생리활성 목적 물질들은 할로겐, 설페이트, 및 카보네이트 화학 치환체들을 함유하는 유기 화합물들을 포함한다. 플로오린(fluorine) 및/또는 클로린(chlorine) 치환체들을 함유하는 생리활성 목적 물질들은 희토류 고착제의 예시적인 목적들이다.
이러한 오염물질은 제약물 제조로부터의 잔류물, 병원으로부터의 잔류물, 수의약학적 약물 사용, 주거 농업 또는 상업적 농업 관련 산업으로부터의 불법 약물과 같은 인간활동 등의 근원으로부터 배출(본체(body)로부터 폐기물의 제거), 세척 및 원치 않은 약품처리를 통하여 하수구(sewers) 및 쓰레기(trash)에 이르게 될 수 있다.
이러한 오염물질은 더욱 문제가 될 수 있고 또한, 보다 농축되고 도시(municipalities)의 폐수 재활용(waste water recycling)의 총량이 도시 상수(municipal water supplies) 자원만큼 많은 절대량으로 증가될 수 있으며, 특히, 폐수를 재활용하는 세계의 사막과 가뭄 피해 지역에는 도시의 상수의 상당량을 차지할 수 있다.
어떠한 특정 이론을 준수하는 것을 고려하지 않아도, 이러한 유기 화합물들은 희토류 고착제 상의 유기 화합물의 격리 또는 흡착, 상당히 감소된 유기 치환체로의 유기 화합물 분해 또는 비생리활성화, 및/또는 희토류 고착제에 격리된 어떠한 치환체와 유기분자의 분해물의 조합을 수행하는 희토류 고착제에 의해서 희토류 고착제에 의하여 수자원으로부터 유기 화합물을 제거하는 적어도 3가지 잠재적 화학효과가 있다.
희토류 고착제
희토류 고착제는 희토류 및/또는 희토류 조성물을 포함한다. 상기 희토류 고착제는 처리 스트림(108)을 생성하기 위하여 생리활성 목적 물질의 적어도 하나의 구성요소 또는 부분을 비활성, 흡수, 해독, 침전 및/또는 제거할 수 있다.
생리활성 화합물을 제거할 수 있는 상기 고착제의 특정 예시들은 란타늄(Ⅲ)(lanthanum(Ⅲ)) 화합물, 가용성 란타늄 금속염(lanthanum metal salts), 란타늄 옥사이드(lanthanum oxide), 세륨 디옥사이드(cerium dioxide) 및 가용성 세륨염(cerium salts)을 포함한다.
제거되는 특정한 목적 물질들은 수용성 공정, 특히 표준 조건(예를 들면, 표준 온도 및 압력 “STP”) 하에서 고착제의 가용성 또는 불용성 여부에 의존한다.
희토류 및/또는 희토류 고착제는 원소, 이온 또는 화합물 형태의 희토류일 수 있다. 희토류 및/또는 희토류 고착제는 물에 대하여 가용성 또는 불용성일 수 있다. 하기에 설명한 바와 같이, 희토류 및/또는 희토류 고착제는 나노입자, 나노입자보다 큰 입자, 응집덩어리 또는 이들의 응집체 및/또는 혼합물을 형성할 수 있다. 희토류 및/또는 희토류 고착제는 지지되거나 지지되지 않을 수 있다. 희토류 및/또는 희토류 고착제는 하나 이상의 희토류를 포함할 수 있다. 희토류는 동일하거나 상이한 원자가, 및/또는 +3 및 +4 산화 상태(oxidation state) 및/또는 산화수(oxidation number)와 같은 산화 상태 및/또는 산화수를 가질 수 있다. 희토류는 이트륨(yttrium), 스칸듐(scandium), 세륨(cerium), 란타늄(lanthanum), 프라세오디뮴(praseodymium) 및 네오디뮴(neodymium)으로 이루어진 군으로부터 선택되는 둘 이상의 서로 다른 희토류의 혼합물일 수 있다. 바람직하게는 희토류 및/또는 희토류 고착제는 선호되는 세륨(Ⅳ) 옥사이드와 함께, 세륨(Ⅲ) 및/또는 (Ⅳ), 세륨(Ⅳ) 옥사이드 포함한다. 특정 형태에 있어서, 희토류 및/또는 희토류 고착제는 필수적으로 하나 이상의 세륨 옥사이드(예를 들면, 세륨(Ⅳ) 옥사이드, 세륨(Ⅲ) 옥사이드 및 이들의 혼합물) 및/또는 하나 이상의 세륨 옥사이드 혼합물과 다른 희토류(예를 들면, 하나 이상의 란타늄(lanthanum), 프라세오디뮴(praseodymium), 이트륨(yttrium), 스칸듐(scandium), 네오디뮴(neodymium), 사마리움(samarium), 유로피움(europium), 가돌리늄(gadolinium), 테르븀(terbium), 디스프로슘(dysprosium), 홀뮴(holmium), 에르븀(erbium), 툴륨(thulium), 이테르븀(ytterbium) 및 루테튬(lutetium)일 수 있으나, 이에 제한되는 것은 아님)의 혼합물로 구성된다.
어떤 형태에 있어서, 가용성 고착제는 바람직하게 하나 이상의 스칸듐(scandium), 이트륨(yttrium) 및 란타노이드(lanthanoid)이고, 물에 대하여 가용성인 형태 및/또는 수용성 침출제(aqueous leaching agent)이다. 고착제는 바람직하게는 세륨(Ⅲ) 또는 세륨(Ⅳ)의 클로라이드(chloride)와 함께, 제한 없이, 스칸듐(scandium), 이트륨(yttrium) 또는 란타노이드(lanthanoid)의 가용성 염일 수 있다. 바람직하게는 가용성 고착제는 일반적으로 별도의 수용액으로서, 목적 물질을 포함하는 스트림(stream)에 고착제와 수용액 내의 목적 물질의 약 8:1보다 적은, 보다 바람직하게는 약 0.5:1 내지 약 5:1의 범위 평균 몰 비율을 되는 양이 첨가된다.
적용에 있어서, 희토류 및/또는 희토류 고착제는 천연에서 발생되는 무기물은 아니지만 합성적으로 제조된다. 천연에서 발생되는 희토류를 함유하는 무기물의 예는 바스트네사이트(bastnaesite, 카보네이트-플루오라이드 무기물) 및 모나자이트(monazite)를 포함한다. 또 다른 천연에서 발생되는 희토류를 함유하는 무기물들은 에스키나이트(aeschynite), 갈염석(allanite), 아파타이트(apatite), 브리돌라이트(britholite), 브록키트(brockite), 세라이트(cerite), 플루오세라이트(fluorcerite), 형석(fluorite), 가돌린석(gadolinite), 기생충(parasite), 스틸웰리트(stillwellite), 씬시사이트(synchisite), 티타니트(titanite), 제노타임(xenotime), 지르콘(zircon) 및 지르코놀라이트(zirconolite)를 포함한다.
우라늄(Uranium) 무기물의 예들은 우라니나이트(uraninite, UO2), 피치블렌드(pitchblende, 혼합산화물, 보통 U3O8), 브란네라이트(brannerite, 우라늄, 희토류, 철 및 티타늄의 옥사이드 혼합물), 코피나이트(coffinite, 우라늄 실리케이트(uranium silicate)), 카노타이트(carnotite), 인산우라늄(autunite), 데이비다이트(davidite), 구마이트(gummite), 토버나이트(torbernite) 및 우라노필라이트(uranophane)을 포함한다. 어느 형태에 있어서, 희토류 및/또는 희토류 고착제는 실직적으로 주기율표의 1, 2, 4 내지 15 또는 17족의 우라늄(uranium), 설퍼(sulfur), 셀레늄(selenium), 텔루륨(tellurium) 및 폴로늄(polonium)과 같은 방사능 종류 중, 하나 이상의 원소이다.
가용성 고착제
희토류 및/또는 희토류 고착제는 수용성인 고착제로서 형성될 수 있다. 하나의 형태로서 희토류 고착제는 수용성이고, 바람직하게는 하나 이상의 세륨(cerium) 및/또는 란타늄(lanthanum), +3 산화 상태를 가진 희토류(들)와 같은 희토류를 포함한다. 적절한 수용성 희토류 화합물의 비-제한적인 예들은 희토류 할라이드(rare earth halides), 희토류 나이트레이트(rare earth nitrates), 희토류 설페이트(rare earth sulfates), 희토류 옥살레이트(rare earth oxalates), 희토류 할로겐옥사이드(rare earthhalogen oxide), 희토류 퍼클로레이트(rare earth perchlorates), 희토류 카보네이트(rare earth carbonates), 희토류 아세테이트(rare earth acetate), 희토류 포메이트(rare earth formats) 및 이들의 혼합물을 포함한다.
킬레이트제는 공급 스트림(stream) 100에 고착제의 용해도를 증가시키기 위하여 가용성 고착제와 함께 첨가될 수 있다. 특정 킬레이트제는 금속 원자 및/또는 철과 결합할 수 있는 적어도 두 개의 비금속 독립체(entities)를 포함하는 화합물이다. 어떠한 이론에 한정하고자 하는 것은 아니나, 킬레이트제는 금속 이온들과 여러 개의 화학 결합들을 형성하는 기능을 수행한다. 킬레이트제의 예들은 에틸렌디아민 테트라아세트산(EDTA), 디메르캅롤(BAL), 디메르캅토석신산(DMSA), 2,3-디메르캅토-1-프로판술폰산(DMPS) 및 α-리포산(ALA), 아미노페녹시에탄-테트라아세트산(BAPTA), 데페라시록스(deferasirox), 데페리프론(deferiprone), 데페록사민(deferoxamine), 디에틸렌 트리아민 펜타아세트산(DTPA), 디메르캅토-프로판 술포네이트(DMPS), 디메르캅토석신산(DMSA), 에틸렌디아민 테트라아세트산-칼슘 디소듐 베르산트(calcium disodium versante-EDTA, CaNa2-EDTA), 에틸렌클리콜 테트라아세트산(EGTA), D-페니실아민, 메탄술폰산, 메탄술포닉산을 포함한다.
수용성 침출제(aqueous leaching agent)에 용해된 가용성 고착제 잔류물은 수용성 침출제(aqueous leaching agent)에 무기질산 염(예를 들면, 소듐클로라이드(NaCl)) 또는 할라이드(예를 들면, 알칼리 금속 플루오라이드(alkali metal fluoride) 또는 알칼린 토금속 플루오라이드(alkaline earth metal fluoride)) 또한 포스페이트(phosphate)과 같은 선택된 산소 음이온과 같은 염을 첨가함으로써 제거될 수 있다. 대안적으로 가용성 희토류는 산소 분사와 같은 방법에 통하여 선택적으로는, 높은 pH로의 pH 조절을 통하여 희토류 산화물과 같은 불용성 화합물로서 희토류를 침전시켜 높은 산화 상태로 산화될 수 있다. 또 다른 기술면에 있어서, 수용성 침출제(aqueous leaching agent)의 pH는 가용성 고착제 잔류물의 석출을 위하여 바람직하게는 적어도 약 pH 7의 pH로 증가되고, 보다 더 바람직하게는 적어도 약 pH 10의 pH로 증가된다. 과량의 가용성 고착제의 제거는 어떠한 침전된 목적 물질의 제거 전 또는 후에 수행될 수 있다.
하나의 구성에 있어서, 고착제의 공급 스트림(100)과의 접촉은 흡착된 침전물 및/또는 주어진 희토류 양보다 많은 생리활성 목적 물질의 침전물을 생성하기 위하여 농축 및/또는 비교적 빠른 속도로 첨가된 산성의 희토류 염 용액을 사용하여 수행될 수 있다. 염 용액의 적절한 희토류 염 농도는 바람직하게는 적어도 약 50 g/mL, 보다 더 바람직하게는 약 100 g/mL 내지 약 400 g/mL, 보다 더 바람직하게는 300 g/mL 내지 400 g/mL이다. 염 용액의 적절한 pH는 약 pH 2 미만이고, 보다 바람직하게는 약 pH 0 미만이다. 특히 바람직한 형태는 클로라이드(chloride) 및/또는 나이트레이트(nitrates) 짝이온(counterions)을 포함하는 +3 및/또는 +4 산화 상태의 세륨(cerium) 용액을 포함한다.
불용성 고착제
희토류 및/또는 희토류 고착제는 하나 이상의 그래뉼(granule), 분말(powder), 결정체(crystal), 미세결정(crystallite), 입자(particle) 및 미립자(particulate)의 형태를 가질 수 있다. 희토류 고착제는 결졍체(crystals) 또는 미세결정(crystallites)를 포함할 수 있으며, 자유-유동성 그래뉼(free-flowing granule), 분말(powder) 및/또는 입자의 형태로 형성될 수 있다. 전형적으로 결정체(crystals) 또는 미세결정(crystallites)는 나노결정체(nanocrystals) 또는 나노미세결정(nanocrystallites)의 형태로 존재한다. 전형적으로 희토류 분말은 나노미세결정 도메인(domains)을 갖는다.
희토류 분말은 평균, 중간, 및/또는 약 1 μm 또는 그 이상의 범위에서 적어도 약 0.5 nm의 P90 입자 크기를 가질 수 있다. 보다 전형적으로 희토류 그래뉼(granule), 분말 및/또는 입자는 적어도 1 nm, 일부의 경우에는 적어도 약 5 nm, 다른 경우에는 약 10 nm, 또 다른 경우에는 적어도 약 25 nm, 및 또 다른 경우에는 적어도 약 50 nm의 평균 입자 크기를 가진다. 다른 실시예에 있어서, 희토류 분말은 평균, 중간값, 및/또는 약 50 nm 내지 500 마이크론(microns) 범위의 P90 입자 크기를 가지며, 또 다른 실시예에 있어서는 약 50 nm 내지 약 500 nm 범위의 입자 크기를 가진다.
희토류 고착제는 희토류를 포함하는 응집덩어리(agglomerates) 또는 응집체(aggregates) 형태일 수 있다. 하나의 형태에 있어서, 희토류 고착제는 결합제를 포함하는 자유-유동성(free-flowing) 응집덩어리 및 나노미세결정(nanocrystallite) 도메인(domains)을 포함하는 희토류 분말이다. 나아가, 희토류 분말은 응집체 또는 희토류 나노미세결정(nanocrystallite) 도메인(domains)을 포함할 수 있다. 응집체 또는 응집덩어리는 그래뉼, 비드(bead), 펠렛(pellet), 분말, 섬유(fiber) 또는 유사한 형태로 합쳐진(aggregated) 또는 뭉쳐진(agglomerated), 희토류를 포함하는 미립자를 포함할 수 있다.
본 발명의 바람직한 응집덩어리(agglomerate) 또는 응집체(aggregate)의 형태에 있어서, 상기 응집덩어리(agglomerate) 또는 응집체(aggregate)는 불용성의 희토류 고착제, 바람직하게는, 세륨(cerium)(III) 옥사이드(oxide), 세륨(cerium)(IV) 옥사이드(oxide), 및 이들의 혼합물, 및 가용성의 희토류 고착제, 바람직하게는, 세륨(cerium)(III) 염(salt)(예를 들어, 세륨(cerium)(III) 카보네이트(carbonate), 세륨(cerium)(III) 할라이드(halide), 세륨(cerium)(III) 나이트레이트(nitrates), 세륨(cerium)(III) 설페이트(sulfate), 세륨(cerium)(III) 옥살레이트(oxalate), 세륨(cerium)(III) 퍼클로레이트(perchlorate), 세륨(cerium)(IV) 염(salt)(예를 들어, 세륨(cerium)(IV) 옥사이드(oxide), 세륨(cerium)(IV) 암모늄 설페이트(sulfate), 세륨(cerium)(IV) 아세테이트(acetate), 세륨(cerium)(IV) 할라이드(halide), 세륨(cerium)(IV) 옥살레이트(oxalte), 세륨(cerium)(IV) 퍼클로레이트(perchlorate), 및/또는 세륨(cerium)(IV) 설페이트(sulfate)), 및 이들의 혼합물) 및/또는 란타늄(lanthanum)(III) 염(salt) 또는 옥사이드(oxide)(예를 들어, 란타늄(lanthanum)(III) 카보네이트(carbonate), 란타늄(lanthanum)(III) 할라이드(halide), 란타늄(lanthanum)(III) 나이트레이트(nitrates), 란타늄(lanthanum)(III) 설페이트(sulfate), 란타늄(lanthanum)(III) 옥살레이트(oxalate), 란타늄(lanthanum)(III) 옥사이드(oxide), 및 이들의 혼합물)를 포함한다.
본 발명의 응집덩어리(agglomerate) 또는 응집체(aggregate)의 바람직한 특성에 의하면, 고분자 바인더(binders)는 불용성 고착제의 성분을, 바람직한 크기, 구조, 밀도, 기공, 및 유체특성 중 하나 이상의 특성을 갖는 입자 내부로 결합, 부착, 및/또는 끌어당김 중 하나 이상을 수행하기 위하여, 일반적으로 열경화성(thermosetting), 열가소성(thermoplastic), 탄성중합체(elastomer), 불소 함유 고분자(fluorine-containing polymers), 또는 이들의 결합뿐만 아니라 셀룰로오스 고분자(cellulosic polymers) 및 유리로 분류되는 하나 이상의 고분자를 포함할 수 있다.
바인더는 상승된 온도에서 연화되고 덜 건조된 상태가 되며 냉각시 경화될 수 있는 중합성 및/또는 열가소성 물질을 포함한다. 일반적으로, 약 50℃ 내지 약 500℃, 더욱 구체적으로 약 75℃ 내지 약 350℃, 더욱 구체적으로 약 80℃ - 약 200℃의 범위에서 녹는 고분자는 희토류 고착제을 응집시키는 용도로 적합하다. 본 발명을 제한하지 않는 일실시예에 있어서, 약 85℃ 내지 약 180℃의 범위에서 연화 또는 용융되는 폴리올레핀, 약 200℃ 내지 약 300℃의 범위에서 연화 또는 용융되는 폴리아미드, 약 300℃ 내지 약 400℃의 범위에서 연화 또는 용융되는 불소계 고분자를 포함한다. 고분자 바인더의 용융점은 선택된 불용성 희토류 함유 화합물의 열처리 온도를 초과하지 않는 것이 바람직하다.
상기 열경화성 고분자는 폴리우레탄, 실리콘, 플루오로실리콘, 페놀 수지, 멜라닌 수지, 멜라닌 포름알데하이드, 및 우레아 포름알데하이드를 포함하는 것이 적합하나, 이에 제한되는 것은 아니다.
상기 열가소성 물질은 나일론 및 그 밖의 폴리아미드, LDPE, LLDPE, HDPE를 포함하는 폴리에틸렌, 다른 올레핀과 폴리에틸렌 공중합체, 폴리비닐클로라이드(가소성 및 무가소성 포함), 플루오로카본 수지, 예를 들어 폴리테트라플루오로에틸렌, 폴리스티렌, 폴리프로필렌, 셀룰로스 수지, 예를 들어, 셀룰로스 아세테이트 뷰티레이트, 아크릴 수지, 예를 들어 폴리아크릴레이트 및 폴리메틸메타크릴레이트, 열경화성 혼합물 또는 그라프트, 예를 들어 아크릴로나이트릴-부타디엔-스티렌 또는 아크릴로-스티렌, 폴리카보네이트(polycarbonate), 폴리비닐락테이트, 폴리아세탈, 폴리에스테르, 예를 들어 폴리에틸렌 테레프탈레이트, 폴리에테르 에테르 케톤, 및 페놀-포름알데하이드 수지, 예를 들어 레졸(resol) 및 노볼락(novolacs)을 포함하는 것이 적합하나, 이에 제한되는 것은 아니다. 이 기술분야의 당업자는 상기 언급된 열경화성 물질 중 어떤 것은 또한 가교도에 따라 열가소성일 수 있으며, 어떤 것은 기계적 특성에 따라 탄성체일 수 있음을 이해할 것이다.
상기 탄성체는 천연 및/또는 스티렌-부타디엔 고부와 같은 합성 고무, 네오프렌, 니트릴 고무, 부틸 고무, 실리콘, 폴리우레탄, 알킬레이티드 클로로설포네이티드 폴리에틸렌, 폴리올레핀, 클로로설포네이티드 폴리에틸렌, 퍼플루오로엘라스토머, 폴리클로로프로펜(네오프렌), 에틸렌-프로필렌-다이엔 터폴리머, 클로리네이티드 폴리에틸렌, 플루오로엘라스토머, 및 ZALAK.TM. (Dupont-Dow elastomer)를 포함하는 것이 적합하나, 이에 제한되는 것은 아니다.
고분자 바인더가 에틸렌 비닐 공중합체를 포함하는 본 발명의 특정 실시예에 있어서, 불용성의 희토류 함유 화합물은 실질적으로 무수 희토류-함유 화합물로 구성된다.
셀룰로스 고분자는 자연적으로 발생하는 셀룰로스(예를 들어 면, 종이 및 목재) 및 화학적으로 개질된 셀룰로스를 포함할 수 있다. 본 발명의 일실시예에 있어서, 불용성 희토류 함유 화합물을 포함하는 종이-기반의(paper-based) 필터를 형성하기 위하여, 불용성 희토류-함유 화합물은 섬유지(paper fiber)와 혼합되거나, 제지용 펄프(paper pulp)에 직접 포함될 수 있다.
고분자 바인더는 또한 유리(glass) 물질, 예를 들어 유리 섬유, 비드(bead) 및 매트(mat)를 포함할 수 있다. 불용성 희토류-함유 화합물이 유리에 부착될 수 있도록, 고체 유리는 불용성 희토류-함유 화합물의 입자와 혼합되고, 유리가 연화 또는 덜 건조된 상태가 될 때까지 가열될 수 있다. 유사하게, 압출 또는 방사된 유리 섬유는 유리가 용융 또는 부분적으로 용융되는 상태 또는 부착제를 사용하면서 불용성 희토류 함유 화합물로 코팅될 수 있다. 대안적으로, 유리 조성물은 제조되는 동안에 가용성 희토류-함유 화합물로 도핑될 수 있으며, 희토류-함유 화합물은 기재 물질에 침적 또는 부착될 수 있다. 본 발명을 적용함에 있어서, 수용성 유리는 고분자 바인더로 적합할 수 있다.
본 발명을 달리 적용함에 있어서, 예를 들어 합성으로 생산된 폴리아크릴산, 및 폴리아크릴아마이드 및 자연적으로-발생하는 유기 고분자(예를 들어, 셀룰로스 유도체)를 포함하나, 이에 제한되지 않는 유체 흡수를 통해 팽창하는 물질이 또한 사용될 수 있다.
또한, 상기 고분자 바인더로는 생분해성 고분자, 예를 들어 폴리에틸렌 글리콜, 폴리락틱산, 폴리비닐알콜, 코-폴리락타이드글리콜라이드, 및 기타 같은 종류의 것을 사용할 수 있다.
본 발명은 응집덩어리(agglomerate) 또는 응집체(aggregate)는 바인더를 포함하거나 포함하지 않으면서 하나 이상의 유동 보조제를 포함할 수 있다. 유동 보조제는 응집덩어리(agglomerate) 또는 응집체(aggregate)의 상부 및/또는 이들을 관통하는 유체의 동력(fluid dynamics)을 개선시킴으로써 구성성분의 분리를 감소시키고, 입자(예를 들어, 미세분)의 정착을 감소시키고, 고착제 및 다른 구성요소를 제자리에 부착시킬 수 있다. 적합한 유동 보조제는 유기물 및 유기물 모두를 포함할 수 있다. 무기 유동 보조제는 페릭 설페이트, 페릭 클로라이드, 페로스 설페이트, 알루미늄 설페이트, 소듐 알루미네이트, 폴리알루미늄 클로라이드, 알루미늄 트리클로라이드, 실리카, 규조토(diatomaceous earth) 및 기타 같은 종류의 것을 포함할 수 있다. 유기 유동 보조제는 이 기술분야에서 알려진 예를 들어, 폴리아크릴아마이드(양이온, 비이온, 및 양이온성), EPI-DMA's(에피클로로하이드린-다이메틸아민), DADMAC's(폴리다이알리다이메틸-암모늄 클로라이드), 다이시안다이아마이드/포름알데하이드 폴리머, 다이시안다이아마이드/아민 폴리머, 천연 구아(guar) 등과 같은 유기 응집물을 포함할 수 있다. 현재, 유동 보조제는 응집체(aggregate) 또는 응집덩어리(agglomerate)를 형성하는 동안 불용성 희토류-함유 화합물 및 고분자 바인더와 혼합될 수 있다. 대안적으로, 응집체(aggregate) 또는 응집덩어리(agglomerate)의 입자 및 유동 보조제의 입자는 혼합물 전체에 균일하게 분산된 유동 보조제에 의해 혼합됨으로써 물리적 혼합물을 수득할 수 있다. 또 다른 대안으로, 유동 보조는 응집체(aggregate) 또는 응집덩어리(agglomerate)의 상부 흐름 및 하부 흐름의 별개 층 중 하나 이상에 담지될 수 있다. 현재, 유동 보조제는 일반적으로 약 20 중량% 이하, 특정 경우에는 15 중량% 이하, 다른 경우에는 10 중량% 이하, 및 또 다른 경우에는 약 8 중량%이하까지 낮은 농도로 사용된다.
상기 응집체(aggregate) 또는 응집덩어리(agglomerate)의 다른 선택적인 구성요소는 예를 들어, 입자 표면 개질 첨가제, 커플링제, 가소제, 필러, 팽창제, 섬유, 정전기 방지제, 개시제, 현탁제, 감광제, 윤활제, 습윤제, 계면활성제, 착섹제, 염료 및 UV 안정제와 같은 첨가제를 포함할 수 있다. 이 물질들의 양은 원하는 특성을 제공하도록 선택된다.
상기 응집체(aggregate) 또는 응집덩어리(agglomerate)는 혼합, 압출, 주형, 가열, 하소, 소결, 가압, 압물에 의해, 부착제 및/또는 이 기술 분야에서 알려진 다른 기술을 이용하여 형성될 수 있다. 응집체(aggregate) 또는 응집덩어리(agglomerate)가 보다 높은 표면적을 갖도록 하는 본 발명의 바람직한 실시예에 있어서, 소결은 바람직하지 못하다. 고분자 바인더의 사용은 충분한 용액 처리 및 가스 처리 사용에 적합한 크기, 구조 및 내구성 응집체(aggregate) 또는 응집덩어리(agglomerate)의 생산을 가능하도록 한다. 고분자 바인더와 불용성 희토류 함유 화합물의 결합은 처리된 액체에 실질적인 압력 강하를 수행하지 않더라도 오염제거액에 대한 상승된 활성을 갖는 응집체(aggregate) 또는 응집덩어리(agglomerate)를 생산한다.
상기 응집체(aggregate) 또는 응집덩어리(agglomerate)는 유동성 입자, 과립(granule), 비드(bead), 펠렛(pellet), 분말, 섬유, 또는 이와 유사한 형태를 포함할 수 있다. 응집덩어리(agglomerate) 또는 응집체(aggregate)의 바람직한 평균 크기, 중간값 크기 또는 P90크기는 적용 대상에 의해 결정된다. 본 발명을 적용함에 있어서, 대부분의 경우 응집덩어리(agglomerate) 또는 응집체(aggregate)는 평균 크기, 중간값 크기 또는 P90크기가 적어도 약 1 mm, 더 바람직하게는 적어도 약 5 mm, 더욱 바람직하게는 적어도 약 10 mm, 더욱 바람직하게는 약 25 mm까지가 바람직하다. 본 발명의 다른 적용에 있어서, 응집덩어리(agglomerate)는 평균 크기, 중간값 크기, 또는 P90크기 분포가 약 100 mm에서 약 5,000 mm까지 범위, 평균 크기, 중간값 크기, 또는 P90크기 분포가 약 200 mm에서 약 2,500 mm 범위, 평균 크기, 중간값 크기, 또는 P90크기 분포가 약 250 mm에서 약 2,500 mm 범위, 또는 평균 크기, 중간값 크기, 또는 P90크기 분포가 약 300 mm에서 약 500 mm 범위를 갖는다. 본 발명을 달리 적용함에 있어서, 응집덩어리(agglomerate) 또는 응집체(aggregate)는 평균 크기, 중간값 크기, 또는 P90크기 분포가 적어도 약 100 nm, 구체적으로 적어도 약 250 nm, 더 구체적으로는 적어도 약 500 nm, 더욱 구체적으로 적어도 약 1 mm까지 및 더 구체적으로 적어도 약 0.5 nm를 가질 수 있으며, 약 1 mm 또는 그 이상까지의 범위일 수 있다. 응집덩어리(agglomerate) 또는 응집체(aggregate)는 부숴지거나, 잘리거나, 썰리거나, 빻아진 후, 원하는 입자 크기 분포를 얻기 위하여 체로 걸러질 수 있다.
희토류 고착제, 응집덩어리(agglomerate) 또는 응집체(aggregate)의 입자는 높은 표면적을 갖는다. 구체적으로, 희토류 고착제, 응집덩어리(agglomerate) 또는 응집체(aggregate)의 입자는 적어도 약 5 m2/g, 다른 경우에는 적어도 약 10 m2/g, 다른 경우에 적어도 약 70 m2/g, 다른 경우에 적어도 약 85 m2/g, 다른 경우에는 적어도 약 100 m2/g, 다른 경우에는 적어도 약 115 m2/g, 다른 경우에는 적어도 약 125 m2/g, 다른 경우에는 적어도 150 m2/g, 다른 경우에는 적어도 약 300 m2/g 까지 및 다른 경우에는 적어도 약 400 m2/g의 표면적을 가질 수 있다.
응집덩어리(agglomerate) 또는 응집체(aggregate)는 응집덩어리화 또는 응집체화에 의존하여 변화할 수 있다. 응집덩어리 또는 응집체(aggregate)는 주로 바인더와 균형을 이루면서, 바람직하게는 15 wt% 이상, 더 바람직하게는 적어도 약 20 wt% 이상, 더 바람직하게는 적어도 약 50 wt% 이상, 더 바람직하게는 약 75 wt% 이상, 더 바람직하게는 적어도 약 90 wt% 이상, 및 더욱 바람직하게는 약 90에서 약 98 wt% 까지의 희토류 고착제를 포함한다. 달리 말하면, 바인더는 중량으로 응집덩어리(agglomerate)의 약 15% 이하, 다른 경우에는 중량으로 약 10%이하, 다른 경우에는 중량으로 약 8% 이하까지, 다른 경우에는 중량으로 약 5%이하까지, 및 다른 경우에는 중량으로 응집덩어리(agglomerate) 또는 응집체(aggregate)의 중량으로 약 3.5%이하일 수 있다.
본 발명의 또 다른 실시예에 있어서, 희토류 고착제는 기재 위에 담지, 코팅 또는 기재 내부에 포함된 나노결정질의 희토류 입자를 포함할 수 있다. 결정질의 입자는 상기 언급한 적합한 바인더에 의해 기재 위에 예를 들어, 담지되거나 코팅될 수 있다. 기재는 원하는 형태와 물리적 크기를 갖는, 다공성 및 유체 투과성 고체를 포함할 수 있다. 예를 들어, 상기 기재는 소결된 세라믹, 소결된 금속, 마이크로다공성 탄소, 유리 섬유, 셀룰로스 섬유, 알루미나, 감마-알루미나, 활성 알루미나, 산성화 알루미나, 불안정 음이온을 포함하는 금속 산화물, 제올라이트, 비정형 실리카-알루미나 등과 같은 결정질 알루미나-실리케이트, 이온 교환 수지, 점토, 페릭 설페이트, 다공성 세라믹 및 기타 같은 종류의 것을 사용할 수 있다. 이러한 기재는 방충망 같은 메쉬, 튜브, 벌집 구조, 모놀리스(monolith) 및, 실린더와 환상체를 포함하는 다양한 형상의 집합체의 형태일 수 있다. 기재의 구조는 적용에 의존하여 변화할 수 있으나, 짜여진 구조, 짜여지지 않은 구조, 다공성 막, 필터, 천, 직물 또는 다른 유체 투과성 구조를 포함할 수 있다. 희토류 고착제의 희토류 및/또는 희토류-함유 화합물은 수평-층류 방식의 필터(cross-flow type filter)와 같은 필터로 사용하기 위한 필터 블록(filter block) 또는 모놀리스(monolith) 내부에 포함되거나, 그 위에 코팅될 수 있다. 희토류 및/또는 희토류 고착제는 기재 위에 코팅되거나 기재 내부에 포함된 입자의 형태 또는 기재에 양이온이 이온 치환될 수 있다.
희토류 및/또는 희토류 고착제의 양은 사용되는 특정 기재 및/또는 바인더에 의해 결정된다. 일반적으로, 희토류 고착제는 중량으로 적어도 약 0.1 %, 더 일반적으로 중량으로 1 %, 더 일반적으로 중량으로 약 5 %, 더 일반적으로 중량으로 적어도 약 10 %, 더 일반적으로 중량으로 적어도 약 15 %, 더 일반적으로 중량으로 20 %, 더 일반적으로 중량으로 적어도 약 25 %, 더 일반적으로 중량으로 30 %, 더 일반적으로 중량으로 적어도 약 35 %, 더 일반적으로 중량으로 40 %, 더 일반적으로 중량으로 적어도 약 45 %, 더 일반적으로 중량으로 50 %의 희토류 및/또는 희토류 고착제를 포함한다. 일반적으로, 희토류 고착제는 중량으로 약 95 % 이하, 더 일반적으로 중량으로 약 90 % 이하, 더 일반적으로 중량으로 약 85% 이하 더 일반적으로 중량으로 약 80 % 이하 더 일반적으로 중량으로 약 75% 이하, 더 일반적으로 중량으로 약 70 %, 및 더욱 일반적으로 중량으로 약 65 % 이하의 희토류 및/또는 희토류-함유 화합물을 포함한다.
본 발명의 일실시예에 있어서, 불용성 고착제는 수화 또는 무수화 희토류 산화물, 플루오라이드, 카보네이트, 플루오로카보네이트, 또는 스칸듐의 실리케이트, 이트륨, 또는 란탄족 원소를, 바람직하게는, 세륨 옥사이드(cerium oxide)를 함께, 더욱 바람직하게는 세륨(cerium)(IV) 옥사이드(oxide)를 함께 포함한다. 불용성 고착제는 평균 표면적이 약 25 m2/g 내지 약 500 m2/g 의 범위, 더 바람직하게는 약 70 m2/g 내지 약 400 m2/g 의 범위, 더욱 바람직하게는 약 90 m2/g 내지 약 300 m2/g 의 범위인 미분된 고체인 것이 바람직하다.
본 발명의 일실시예에 있어서, 가용성 고착제는 이온-교환 물질(예를 들어, 합성 이온 교환 수지), 활성 탄소와 같은 다공성 탄소, 금속 옥사이드(oxide)(예를 들어, 알루미나, 실리카, 실리카-알루미나, 감마-알루미나, 활성 알루미나, 산성화된 알루미나, 및 티타니아), 불활성 금속 음이온을 포함하는 금속 옥사이드(oxide)(예를 들어, 알루미늄 옥시클로라이드), 비-산화 내화물(예를 들어, 티타늄 나이트라이드, 실리콘 나이트라이드, 및 실리콘 카바이드), 규조토류, 물라이트(mullite), 다공성 고분자 물질, 제올라이트와 같은 결정질 알루미노실리케이트(합성 또는 천연)와 비정형 실리카-알루미나, 미네랄 및 점토(예를 들어, 벤토나이트, 스멕타이트, 백운석, 고량토, 몬모릴로나이트, 및 이들의 유도체), 이온 교환 수지, 다공성 세라믹 금속 실리케이트 물질 및 미네랄(예를 들어, 포스페이트 및 옥사이드(oxide)류 중 하나), 철 염, 및 섬유상 물질(합성 물질(예를 들어, 이에 제한되지는 않으나 폴리올레핀, 폴리에스테르, 폴리아마이드, 폴리아크릴레이트, 및 이들의 결합) 및 천연 물질(예를 들어, 이에 제한되지는 않으나 식물성 섬유, 동물성 섬유, 무기 섬유, 셀룰로스 화합물, 면, 종이, 유리 및 이들의 결합)) 같은 다른 구성요소와 혼합되거나 이를 포함할 수 있다.
불용성 희토류-함유 화합물이 세륨(cerium)-함유 화합물인 본 발명의 일실시예에 있어서, 세륨 포함 화합물은 세륨 염(cerium salt)의 침전 또는 세륨 카보네이트(cerium carbonate) 또는 세륨 옥살레이트(cerium oxalate)로터 얻을 수 있다. 더 구체적으로, 높은 표면적이 불용성 세륨(cerium)-함유 화합물은 일반적으로 약 100℃ 내지 약 700℃의 범위, 더 일반적으로 약 100℃ 내지 350℃의 범위 및 약 180℃ 내지 350℃ 범위의 온도로 용광로에서 공기 중에 세륨 카보네이트(cerium carbonate) 또는 옥살레이트(cerium oxalate)를 열분해함으로써 제조될 수 있다. 상기 온도와 압력 조건은 세륨 포함 출발 물질의 조성물 및 불용성 희토류-함유 화합물의 물리적 특성에 따라 변화할 수 있다. 반응을 요약하면 하기과 같다:
Figure pct00001

생성물은 산 처리된 후, 잔존하는 카보네이트(carbonate)를 제거하기 위해 세척된다. 열분해는 상기 언급된, 그러나 이에 제한되지 않는, 특정 표면적, 균일한 라멜라(lamellar) 구조의 기공, 특정 입자 크기 분포, 및 구형의 입자 등의 다양한 특성을 갖는 세륨 옥사이드(cerium oxide)를 생산하기 위해 수행된다. 세륨 카보네이트(cerium carbonate) 및 세륨 카보네이트(cerium carbonate)를 포함하는 물질을 일반적으로 사용 가능하고 이 기술분야의 당업자에게 통상적으로 알려진 공급원으로부터 얻을 수 있다.
이러한 공정은 적용에 따라 결정되지만, 희토류 고착제를 형성하기 위하여 바인더 또는 기재 모두 요구되지 않는다는 것을 특히 유의할 필요가 있다.
발명의 또 다른 실시예에 있어서, 고착제는 복수의 상호 연결된 기공, 유체의 유입 및 유출 표면 및 복수의 상호 연결된 기공 내부에 불용성 희토류 고착를 가진 투과성이 있고 다공성인 모놀리스(monolith)의 상부에 코팅 및/또는 내부에 포함된다. 상기 유입 및 유출 표면은 상호 연결된 기공을 통해 유체를 전달한다. 상기 상호 연결된 기공은 정제된 유체의 방출을 위하여 오염물질을 포함하는 유체를 유입 표면으로부터 상호 연결된 기공을 통해 유입 표면으로 흐르게 한다. 상호 연결된 경로 내부에 포함된 불용성 희토류 고착제는 처리된 흐름을 형성하기 위하여 공급 스트림(stream) 100으로부터 하나 이상의 생리 활성 목적 물질을 제거한다. 상기 상호 연결된 기공은 일반적으로 평균 기공 크기는 약 0.05㎛ 내지 약 1.0㎛ 범위이다. 오염된 유체는 유입 표면을 통해 장치로 유입된 후 유체 표면을 통해 방출된다.
본 발명의 일실시예에 있어서, 고체의 희토류 고착제는 불용성 희토류 고착제의 형태이다. 불용성 희토류 고착제는 고체의 희토류 고착제를 포함하는 모놀리스의 약 1 wt% 내지 65 wt% 포함된다. 상기 불용성 희토류 고착제를 포함하는 모놀리스의 wt%는 하기 식에 의하여 계산된다.
Wt% 불용성 희토류 = 100 * (모놀리스에 의해 포함된 불용성 희토류 중량)/(모놀리스 중량 + 모놀리스에 의해 포함된 고체의 희토류 고착제 중량)
바람직하게, 약 10 wt% 내지 약 40 wt%의 희토류-코팅된 모놀리스는 불용성 희토류 고착제를 포함한다. 더욱 바람직하게, 상기 불용성 희토류 고착제의 wt%는 약 15 wt% 내지 약 25 wt%의 희토류가 코팅된 고체의 희토류 고착제를 포함하는 모놀리스이다.
상기 모놀리스에 의해 포함되는 불용성 고착제는 필름 및/또는 복수의 입자 형태 중에서 어느 하나 또는 두 가지 모두의 형태일 수 있다. 본 발명의 일 구성예에 있어서, 상기 불용성 희토류 고착제는 평균 필름 두께가 약 0.5 nm 내지 500 nm 일 수 있다. 상기 불용성 희토류 고착제는 평균 필름 두께가 약 2 nm 내지 약 50 nm일 수 있다. 상기 불용성 희토류 고착제의 평균 필름 두께는 약 3 nm 내지 약20 nm일 수 있다.
상기 모놀리스는 세라믹 물질을 포함할 수 있다. 세라믹 물질은 무기 결정질 옥사이드(oxide) 물질, 무기 비결정질 옥사이드(oxide) 물질 또는 이들의 결합 중 어느 하나이다. 바람직하게, 세라믹 물질은 석영(quartz), 장석(feldspar), 카올린 클레이(kaolin clay), 차이나 클레이(china clay), 점토(clay), 알루미나, 실리카, 멀라이트(mullite), 실리케이트, 카올리나이트(kaolinite), 볼 클레이(ball clay), 골 회(bone ash), 동석(steatite), 퍼툰체(petuntse), 설화 석고(alabaster), 지르코니아, 카바이드, 보라이드(boride), 규화물(silicide), 및 이들의 결합이다. 더 바람직하게, 세라믹 물질은 실리카, 알루미나 및 이들의 결합 중 어느 하나를 포함한다. 본 발명의 바람직한 실시예에 있어서, 모놀리스는 불용성 희토류-코팅된 모놀리스에 의하여 유체로부터 오염 물질들 중 하나 이상을 충분히 제거하여, 정제된 유체 흐름을 형성하고 충분한 유체 흐름을 유지하도록 희토류-함유 고착제로 충분히 코팅된다. 즉, 본 발명의 바람직한 실시예에 있어서, 상기 희토류-함유 모놀리스는 희토류-함유 모놀리스를 통한 유체 흐름, 최소의 압력 강하, 및 오염물질 제거 효율 중 어느 하나 이상을 제공한다.
상기 모놀리스는 희토류-담지된 모놀리스를 형성하기 위하여 복수의 상호 연결된 기공을 희토류-함유 용액에 접촉시키고, 희토류 코팅된 모놀리스를 형성하기 위하여 담지된 모놀리스를 하소(calcining)함으로써 제조될 수 있다. 상기 상호 연결된 기공은 복수의 유체 경로를 형성한다. 상기 희토류 코팅된 모놀리스는 복수의 희토류-코팅된 경로를 갖는다. 상기 희토류 코팅된 경로는 불용성 희토류 고착제의 형태일 수 있다.
상기 희토류-함유 용액은 실질적으로 유체 경로의 전체 길이를 따라 담지된다. 상기 희토류-함유 용액은 희토류 화합물을 위한 산성, 중성 또는 염기성 용매에 용해된 희토류 화합물 중 어떤 것이라도 포함할 수 있다. 바람직하게, 상기 희토류-함유 용액은 세륨 카보네이트(cerium carbonate), 나이트레이트(nitrates), 아이오데이트(iodate), 설페이트(sulfate), 클로레이트(chlorate), 브로메이트(bromate), 아세테이트(acetate), 포메이트(formate), 및/또는 옥살레이트(oxalate), 본 발명의 바람직한 실시예에 있어서, 상기 희토류-함유 용액은 수용액이다.
본 발명의 일실시예에 있어서, 상기 접촉은 스트레이 코팅, 커튼 코팅, 담금(immersing) , 키스 코팅(kiss-coating), 및 대기압보다 높은 조건하에서의 코팅 중 하나일 수 있다. 바람직하게는 모놀리스(monolith)는 희토류-함유 용액에 담궈질 수 있다. 모놀리스가 희토류-함유 용액에 담궈지는 시간은 약 1시간 내지 48시간이다.
목적 물질 제거 구역( The Target Material Removal Zone )
목적 물질 제거 구역은 모든 접촉 구역일 수 있다.
본 발명의 구성에 있어서, 불용성 고착제는 연속적으로 또는 평행하게 배열된 하나 또는 그 이상의 컬럼(columns)에 포함될 수 있다. 불용성 고착제는 바닥(bed)에서 실질적으로 균일한 입자(particle) 분배를 유지하기 위해 응결제(flocculent agent) 및/또는 분산제(dispersing agent)를 포함할 수 있다.
본 발명의 다른 구성에 있어서, 불용성 고착제는 고정된 또는 유동적인 바닥이나 반응기(reactor), 교반 반응기 또는 탱크(tanks)에서 이용될 수 있고, 미립자 필터에 분배될 수 있으며, 필터 기질에 올려진 막, 메쉬(mesh), 스크린(screens), 필터 또는 다른 유동적 투과성, 구조 내에 캡슐화되거나 둘러싸일 수 있고, 다양한 적용을 위해 시트(sheet), 필름(film), 매트(mat) 또는 모놀리스(monolith)와 같은 원하는 모양으로 형성될 수 있다.
본 발명의 또 다른 구성에 있어서, 희토류 고착제를 함유하는 용기는 컬럼, 다양한 탱크 및 반응기, 필터, 필터 베드, 드럼(drums), 카트리지(cartridges), 유동적 투과성 용기 및 이와 유사한 것을 포함하는 다양한 형태를 취할 수 있다. 용기는 유체가 고착제와 접촉하는 곳 내에서 하나 또는 그 이상의 고정된 바닥, 유동적 바닥, 교반 탱크 또는 반응기, 또는 필터를 포함할 수 있다. 용기는 유동 유입구 및 유동 배출구로 구성된 단일 통과 디자인을 가질 수 있고, 응집체(aggregate) 또는 응집덩어리(agglomerate)를 캡슐화하거나 둘러싸는 유동 투과성 배출구 벽을 가질 수 있다. 용기가 사실상 유동적으로 요구되는 곳에서, 유체 투과성 배출구 벽은 다양한 물질의 직물 또는 비직물로부터 만들어질 수 있다. 더 단단한 구조가 바람직한 곳에서는, 용기는 메탈, PVC 또는 아크릴과 같은 플라스틱 또는 이용 조건하에서 원하는 모양을 유지할 수 있는 다른 물질로부터 만들어질 수 있다.
일 구성에 있어서, 상기 응집체 또는 응집덩어리는 필터 기판 상에 코팅, 또는 내부에 포함될 수 있다. 필터 기판은 상기한 바와 같은 고분자 및 비고분자 바인더 재료 및 세라믹, 금속, 탄소 등의 물질을 포함할 수 있다. 필터 기판은 미립자들, 섬유들, 시트들, 필름들 및 이들의 조합으로부터 제조될 수 있다. 상기 필터 기판의 구조는 적용대상에 따라 다양할 수 있으나, 바람직한 형태 및 사용조건에 적합한 물리적 칫수를 가지는 어떠한 유체 투과 구조를 포함한다. 제한되지 않는 예들은 메쉬, 스크린, 필름, 시트, 튜브, 벌집모양 구조, 모놀리스, 및 실린더 및 환상면(toroids)을 포함하는 다양한 형태의 블록 형태를 포함한다.
일 구성에 있어서, 불용성 고착제는 공급 스트림(feed stream, 100)을 위한 주입부(input) 및 처리된 스트림을 위한 배출부(output)를 갖는 물 정화 장치 내에 포함된다. 상기 불용성 고착제는 보통 탄소 블럭 또는 모놀리스 필터와 같은 제거가능 및 대체가능한 필터 또는 카트리지 내에 포함된다.
일 구성에 있어서, 상기 고착제는 막 상에 코팅 또는 내부에 포함된다. 상기 막은 어떠한 중공의 섬유막일 수 있다. 상기 막의 예들은 역삼투막, 한외여과막, 정밀여과막(microfiltration membrane), 나노여과막(nanofiltration membranes), 초여과막(hyperfiltration membrane) 등이 있다. 불용성 희토류 함유 막은 수용성 희토류 함유 고착제로 상기 막을 침지시켜 제조될 수 있다.
일 구성에 있어서, 적어도 부분진공은 상기 막 및 감압 조건 하에서 상기 막 내부로 빨아들여지는 희토류 함유 용액에 적용된다.
상기 희토류 함유 막은
1) 불용성 희토류를 형성하기 위해 희토류를 침전 및
2) 침지된 희토류를 CeO2와 같은 희토류 산화물로 더욱 반응
시키는 것 중 하나 또는 그 이상으로 처리된다.
불용성 희토류를 형성하기 위하여 침지된 희토류를 침전시키는 제한되지 않는 예는 상기 막 내부에 희토류 침전물을 형성시키기 위하여 침지된 희토류 막을 하이드록사이드로 처리하는 것이다. 침지된 막을 더욱 반응시키는 제한되지 않는 예는 침지된 희토류 고착제를 희토류 산화물로 전환하기 위하여, 침지된 막을 강한 산화제와 반응시키는 것이다.
일 구성에 있어서, 상기 희로튜 고착제는 용액의 표면에 분산되고, 중력의 영향 하에 용액을 통해 고정(settle)되는 것이 허용된다. 적용은 증발탱크, 지방 수처리 시스템, 분수, 연못, 호수 및 다른 자연적 또는 사람이 만든 수역내에서 발견되는 용액 중 생리 활성 화합물의 농도를 감소시키는 데 특히 유용하다. 상기와 같은 실시예에 있어서, 제한되지는 않지만 바람직하게는 희토류 고착제는 필터링 되거나, 또는 그 반대로 제거, 또는 재생 및 재사용을 위하여 용액으로부터 분리될 수 있다.
또 다른 실시예에 있어서, 상기 희토류 고착제는 수용액 상의 도관(conduit), 파이프 등을 통하는 것과 같이 흐름 내부로 주입될 수 있다.
또 다른 구성에 있어서, 상기 응집체 또는 응집덩어리는 용기(container) 및 응집체 또는 응집덩어리를 통과하는 흐름을 야기하는 유체 내에서 제거될 수 있다. 상기 유체는 교반 또는 혼합과 함께, 또는 이의 부재하에 응집체 또는 응집덩어리를 통과하여 펌핑 또는 빨아들여 질 수 있다. 다양한 이음쇠(fittings), 연결체(connections), 펌프, 밸브, 매니폴드 등이 주어진 용기 내의 응집체 또는 응집덩어리를 통과하는 유체의 흐름을 제어하기 위하여 사용될 수 있다.
일 구성에 있어서, 상기 응집체 또는 응집덩어리는 교차류(cross-flow) 타입 필터에 사용하기 위하여 필터 블록 또는 모놀리스 상에 코팅 또는 내부에 포함될 수 있다.
몇몇의 고착제에 있어서, 상기 접촉 단계는 더욱 나은 목적 물질 제거 효율 및/또는 상기 불용성 고착제로의 목적물질의 친화력(affinity)을 위하여 생리 활성 목적 물질의 산화 또는 환원 하나인 산화 또는 환원 단계에 의해 선행될 수 있다.
상기 목적 물질 포함 고착제는 어떠한 공지된 고액 분리 기술에 의해 처리된 흐름으로부터 분리될 수 있다. 고액 분리는 필터링, 하이드로 사이클로닝(hydrocycloning), 스크리닝, 원심분리, 및 향류 상층액 분리(counter current decantation and settling)에 의한 것과 같은 중력분리 기술을 포함하는 여러가지 기술에 의해 보통 수행된다. 상기 공정은 목적 물질을 포함하는 고착제로부터 오염물질이 고갈된 유체를 분리하는 것을 선택적으로 포함할 수 있다. 상기 분리된 오염물질이 고갈된 유체는 저장 또는 사용의 후속공정으로 향할 수 있다.
살 균
유체와 접촉 후, 상기 응집체 또는 응집덩어리는 생리 활성 목적 물질을 함유한다. 상기 생리 활성 목적 물질을 포함하는 고착제는 REX 및/또는 REOX를 포함한다(상기 RE는 희토류이다). 바람직한 일 실시예에 있어서, 상기 생리활성 목적 물질을 포함하는 고착제는 세륨을 포함하며, 바람직하게는 CeX 및/또는 CeOX, 및 이의 혼합물을 포함한다. RE는 란타늄(lanthanum), 세륨(cerium), 프라세오디뮴(praseodymium), 네오디뮴(neodymium), 프로메튬(promethium), 사마륨(samarium), 유로퓸(europium), 가돌리늄(gadolinium), 테르븀(terbium), 디스프로슘(dysprosium), 홀뮴(holmium), 툴륨(thulium), 이테르븀(ytterbium), 루테튬(lutetium), 및 O2 -를 포함하는 O 중 하나를 포함한다. X는 생리 활성 화합물 및/또는 생리 활성 화합물의 잔류물(residue)을 포함한다.
상기 생리 활성 목적 물질을 포함하는 고착제는 재사용 또는 제거 전 살균될 수 있다. 상기 목적 물질 함유 고착제는 스팀 살균, 또는 산화 또는 환원 화학 종과의 접촉을 통한 화학적 살균을 위하여 오토 클레이빙 될 수 있다. 살균 공정은 상기 목적 물질을 포함하는 고착제가 승온된 온도, 압력 또는 이들 모두에 노출되는 열 공정, 목적 물질을 포함하는 고착제가 자외선, 적외선, 마이크로 웨이브, 및/또는 전리 방사선을 이용하여 상승된 방사선 레벨로 처리되는 방사선 살균을 포함할 수 있다.
산화 또는 환원 화학종의 전기화학적 생산을 포함하는 살균의 일 실시예에 있어서, 상기 종들을 생산하기 위하여 필요한 전극작용(electrical potential)은 응집체 또는 응집덩어리를 전극의 일종으로서 사용함에 의해 달성될 수 있다. 예를 들어, 일반적인 절연 고분자 바인더를 함유하는 응집체 또는 응집덩어리는 활성탄소 과립, 카본 블랙, 또는 금속성 입자와 같은 충분하게 높은 수준의 전도성 입자를 포함함을 통해 전도성을 나타낼 수 있다.
대안으로서, 만약 탄소 또는 다른 입자들의 목적하는 수준이 그외의 절연성 고분자 전도성과 달리 충분히 높지 않다면, 본질적으로 전도성인 고분자가 바인더 물질 내로 포함될 수 있다. 마이크로 포어 유리 비드 및 섬유와 같은 다양한 유리들은 특히 상기 고착제가 주기적으로 재생되는 기판 또는 바인더로서 사용되기 적합하다. 이들 공정들의 조합 또한 희토류 고착제가 사용됨과 동시에 간헐적 또는 연속적으로 사용될 수 있다.
일 공정 구성에 있어서, 상기 목적 물질을 포함하는 희토류 고착제는 공급 스트림(feed stream, 100)으로부터 하나 또는 그 이상의 생리 활성 오염물질의 제거 후 재생될 수 있다. 일 적용에 있어서, 재생용액은 알칼리 및 강염기를 포함한다. 상기 강염기는 알칼리 금속 하이드록사이드, 및 1족의 암모니아, 아미드 염, 및 일차, 이차, 삼차 또는 사차 아민을 포함하며, 더욱 바람직하게는 알칼리 금속 하이드록사이드를 포함하며, 또한 더더욱 바람직하게는 알칼리 금속 하이드록사이드를 포함한다.
어떠한 이론에 의해 얽매이는 것을 원하지 않는 경우, 만약 대부분이 아니라면 적어도 일부인 불용성 희토류 고착제 상에 흡착된 오염물질은 고농도, 수산화 이온과 경쟁하고 또한 대체하는 것으로 믿어질 것이다. 일 실시예에 있어서, 상기 재생용액은 바람직하게는 약 1 내지 15 중량%의 범위, 및 더욱 바람직하게는 1 내지 10 중량%, 및 더더욱 바람직하게는 2.5 내지 7.5 중량%, 및 더욱 바람직하게는 약 5 중량%의 양으로 가성 화합물(caustic compound)을 포함한다.
재생용액의 바람직한 pH는 상기 불용성 희토류 고착제 상에 흡착된 하나 또는 그 이상의 오염물질의 pH보다 높은(예를 들어, 더욱 염기성인) 것이 바람직하다. 상기 재생용액의 pH는 바람직하게는 적어도 약 10, 더욱 바람직하게는 적어도 약 12, 더욱 더 바람직하게는 적어도 약 14이다.
또 다른 살균 공정에 있어서, 제1 재생용액은 하나 또는 그 이상의 흡착된 오염물질과 비례하며, 불용성 희토류 고착제에 의해 넓은 pH 범위에 걸쳐서 우선적으로 흡착되는 옥살레이트 또는 에탄디오에이트(ethanedioate)를 포함한다. 옥살레이트 이온의 제거를 위한 일 공정변수에 있어서, 상기 불용성 희토류 고착제는 옥살레이트 및/또는 수산화 이온에 지지하는 에탄디오에이트를 제거하기 위하여 적어도 약 9, 및 더욱 바람직하게는 적어도 약 11인 바람직한 pH를 갖는 제2 재생용액과 접촉한다. 강 염기는 제2 재생 용액으로 바람직하다. 대안으로, 흡착된 옥살레이트 및/또는 에탄디오에이트 음이온들은 상기 흡착된 옥살레이트 및/또는 에탄디오에이트 이온들의 열분해 및 불용성 희토류 고착제로부터 이들을 제거하기 위하여 적어도 약 500 ℃의 바람직한 온도까지 가열될 수 있다.,
또 다른 살균 공정에 있어서, 제1 재생 용액은 흡착된 오염물질을 제거하기 위하여 포스페이트, 카보네이트, 실리케이트, 바나듐 옥사이드, 또는 플루오라이드와 같은 강한 흡착 교환 산소 음이온을 포함한다. 상기 제1 재생용액은 상대적으로 높은 농도인 교환 산소 음이온 또는 플루오라이드를 가진다. 교환 산소 음이온 또는 플루오라이드의 탈착은 제1 재생용액과 다른(높은) pH 및/또는 교환 산소 음이온 농도에서 달성된다. 예를 들어, 탈착은 강염기를 포함하고, 또한 제1 재생용액의 산소 음이온 농도보다 저농도인 교환 산소 음이온 농도를 갖는 제2 재생용액에 의해 수행될 수 있다. 대안으로서, 상기 교환 산소 음이온은 불용성 희토류 고착제를 재생하기 위하여 열분해될 수 있다. 대안으로, 상기 교환 산소 음이온은 불용성 희토류 고착제 또는 교환 산소 음이온의 산화 또는 환원에 의해 탈착될 수 있다.
또 다른 살균 공정에 있어서, 상기 재생 용액은 희토류, 흡착된 목적물질, 및/또는 흡착된 목적물질 함유 산소 음이온을 환원시키기 위하여, 철 이온, 리튬 알루미늄 수화물, 유리 수소(nascent hydrogen), 소디윰 아말감, 소디움 보로하이드라이드, 주석 이온, 아황산염(sulfite) 화합물, 히드라진(Wolff-Kishner 환원), 아연-수은 아말감, 디이소부틸알루미늄 하이드라이드, 린드라(lindlar) 촉매, 옥살산, 포름산, 및 카르복시산(예를 들어, 아스코르브산과 같은 당산(sugar acid))과 같은 환원제(reductant) 또는 환원제(reducing agent)를 포함한다.
어떠한 이론 또는 예시들에 의해 얽매이는 것을 원하지 않는 경우, 불용성 희토류 고착제의 표면 환원은 세륨(IV)을 목적물질 및 산소 음이온과 덜 강하게 상호작용하는 세륨(III)으로 환원시킬 것이다. 불용성 희토류 고착제의 표면환원 직후 또는 이와 동시에 pH는 하나 또는 그 이상의 오염물질을 탈착시키기 위하여 증가된다.
또 다른 살균 공정에 있어서, 상기 재생용액은 예를 들어 과산소 화합물(예를 들어, 퍼록사이드, 퍼망가네이트, 퍼설페이트 등), 오존, 염소, 차아염소산염, 펜톤시약(Fenton's reagent), 산소 분자, 포스페이트, 이산화황 등인 산화제(oxidant) 또는 산화제(oxidizing agent)를 포함하고, pH 조절 및 탈착 공정이 후행됨에 의해 흡착된 하나 또는 그 이상의 오염물질을 산화시킨다. 불용성 희토류 고착제로부터 하나 또는 그 이상의 오염물질을 탈착하는 것은, 예를 들어 적어도 약 12의 pH에서 일반적으로 발생하고, 더욱 일반적으로는 적어도 약 pH 14에서 발생한다.
실 험
하기 예들은 본 발명의 상기 측면, 실시예 및 구성들을 나타내기 위하여 제공되며, 또한 본 발명과, 첨부된 청구항들을 한정하는 것으로 이해되지 않을 것이다.
실시예 1
본 실시예는 희토류 금속에 대한 할로겐의 친화성을 입증한다. 일련의 분석들은 세륨 클로라이드로의 비소 결합과 경쟁하는 상기 할로겐, 특히 플루오라이드(및 다른 할로겐)을 분석하기 위하여 수행되었다. 비소는 수용성 세륨 클로라이드(CeCl3)를 사용할 때, 액상 매질 내에서 세륨 클로라이드와 강하게 결합하는 것으로 알려져 있다. 이들 할로겐 결합 친화성은 플루오라이드를 함유하는 모액(stock solution)과 플루오라이드를 포함하지 않는 것 사이의 비교 연구를 수행함에 의해 분석되었다. 사용된 재료들은 다음과 같다: CeCl3 (1.194 M Ce 또는 205.43 g/L REO) 및 400 mL 모액. 상기 모액의 구성은 NSF P231 “general test water 2”(“NSF”)에 따르며, 표 1 및 2에 나타내어졌다.
첨가된 시약의 양
화합물 3.5 L(g)로 첨가된 시약의 양 플루오라이드를 포함하지 않는 3.5 L(g)로 첨가된 시약의 양
NaF 5.13 0
AlCl3·6H2O 0.13 0.13
CaCl2·2H2O 0.46 0.46
CuSO4·5H2O 0.06 0.06
FeSO4·7H2O 2.17 2.16
KCl 0.16 0.15
MgCl2·6H2O 0.73 0.74
Na2SiO3·9H2O 1.76 1.76
ZnSO4·7H2O 0.17 0.17
Na2HAsO4·7H2O 18.53 18.53
계산된 분석 농도
원소 이론농도(mg/L) 플루오라이드를 포함하지 않는 경우의 이론농도(mg/L)
Cl 19032 15090
Na 1664 862
K 24 22
Cu 4 4
Fe 125 124
Zn 11 11
As 1271 1271
Mg 25 20
Ca 36 36
Al 16 16
Si 50 50
S 79 79
F 663 0
모액의 초기 pH는 거의 0 내지 1이었다. 상기 모액의 온도는 70 ℃까지 승온되었다. 상기 반응 또는 잔류 시간은 거의 90분이었다.
플루오라이드가 존재 또는 존재하기 않는 조건에서 세륨 알세네이트의 침전을 위한 절차는 하기와 같다:
단계 1 : 플루오라이드를 포함하는 것과, 포함하지 않은 것인 두 가지 3.5 L 합성 모액이 제조되었다. 두 용액에는 상기 표 1에 나열된 화합물이 함유된다.
단계 2 : 400 mL의 합성 모액은 중량이 측정되었고(402.41 g), 600 mL의 파이렉스 비이커 내로 이송되었다. 상기 비이커는 핫플레이트/교반기 상에 구비되었고, 교반과 동시에 70 ℃까지 가열되었다.
단계 3 : 비소에 대한 세륨의 미리 계산된 몰비를 만족시키기 위하여 충분한 양의 세륨 클로라이드가 모액으로 첨가되었다. 예를 들어, 1몰의 비소에 대한 1몰의 세리아(Ceria)인 몰비를 달성하기 위하여, 5.68 mL의 세륨 클로라이드의 중량이 측정되었고(7.17 g), 또한 교반 용액으로 첨가되었다. 세륨 클로라이드가 첨가됨에 따라, 노란색/흰색 침전물이 순간적으로 형성되었으며, 0.22인 세륨 클로라이드 용액의 노르말 농도로 인하여 pH는 떨어졌다. 상기 pH는 20% 수산화 나트륨을 이용하여 거의 7까지 조절되었다.
단계 4 : 70 ℃의 용액으로 세륨 클로라이드가 첨가되고, 이는 샘플링되기 전까지 90분간 반응이 허용되었다.
단계 5 : 플루오라이드를 포함하는 용액 및 포함하지 않는 용액에 있어서, 원하는 몰비를 위하여 상기 단계 2 내지 4를 반복하였다.
그 결과는 하기 표 3, 도 2 및 도 3에 나타내어졌다.
세륨 클로라이드 용액에서 침전이 수행된 후, 상청액 내의 잔류 비소 농도
몰비 플루오라이드가 존재하는 경우의 잔류 비소(As) 농도 (mg/L) 플루오라이드가 존재하지 않는 경우의 잔류 비소(As) 농도 (mg/L)
1.00 578 0
1.10 425 0
1.20 286 0
1.30 158.2 0
1.40 58.1 0
1.50 13.68 0
1.60 3.162 0
1.71 0 0
1.81 10.2 0
1.90 0 0
2.01 0 0
플루오라이드 함유 또는 부재 용액의 저장용량 비교는 할로겐 및 할로겐화 화합물에 대한 강한 친화성을 보여준다. 도 2는 비소의 존재하의 플루오라이드에 대한 세륨(III)의 친화성을 보여준다. 도 3은 플루오라이드가 부재하는 용액의 저장용량(As mg/CeO2 g로 정의됨)이 비소에 대한 세륨의 몰비가 낮을 때 상당히 높아지는 것을 보여준다. 희토류 금속, 및 특히 세륨을 이용하여 플루오르화된 유기 화합물, 특히 플루오르화된 약학적 화합물의 고정화(Sequestration)는 명백하게 나타내어진다.
비소에 대한 세륨의 몰비가 거의 1.4 내지 1인 용액은 F-를 갖는 용액과 F-를 갖지 않는 용액 사이에서 무시할만한 정도의 저장용량 차이를 갖는다. 이는 F-를 고정하고; 이후 잔류 세륨이 비소와 반응할 수 있도록 하기 위하여 과량의 40 % 세륨이 필요되었음을 믿도록 야기한다.
이들 결과는 플루오라이드의 존재가 비소의 고정화와 효과적으로 경쟁하는 것을 입증한다. 간섭(interference)은 CeF3를 형성하는 경쟁반응으로부터 나온다; 상기 반응은 더욱 호의적인(favorable) Ksp를 갖는다. 이들 결과들을 감안하였을 때, 비소를 함유하지 않는 수용액은 플루오르화된 화합물의 더욱 나은 제거를 제공한다.
실시예 2
본 실시예는 세륨 다이옥사이드 분말을 이용하여 설페이트 함유 화합물, 할로겐화 화합물, 카보네이트 함유 화합물, 및 포스페이트 함유 화합물의 성공적인 제거를 입증한다. 400 ppb 세륨 제거 용량을 갖는 세륨 분말은 아르세나이트(arsenite)로서 비소(III) 및 아르세네이트(arsenate)로서 비소(V)를 함유하는 여러 용액과 접촉되었고, 화합물의 증가된 농도는 비소와 세륨 사이의 알려진 결합 친화도와 경쟁한다. 상기 경쟁 유기 화합물은 이온의 NSF 농도에 해당하는 거의 500%의 농도로 설페이트 이온, 플루오라이드 이온, 염소 이온, 카보네이트 이온, 실리케이트 이온, 및 포스페이트 이온을 포함하였다. 상기 세륨 다이옥사이드 분말은 증류된 오염된 비소 및 NSF P231 “general test water 2” (“NSF”) 물과 더욱 접촉되었다. 증류된 물은 기준측정으로 제공되었다.
이의 결과는 도 2에 나타내어졌다. 도 2로부터 나타내어질 수 있듯이, NSF 물의 이온들은 증류된 물과 비교하여 아르세나이트(arsenite) 및 아르세네이트(arsenate) 모두에 대해서 세륨 다이옥사이드의 용량 감소, 희토류 금속에 대한 이들 화합물의 성공적인 결합을 야기하였다. 카보네이트 이온의 존재는 아르세나이트보다 아르세네이트에서 세륨 다이옥사이드 제거용량을 감소시켰다. 실리케이트 이온의 존재는 실질적으로 아르세나이트 및 아르세네이트 모두에서 세륨 다이옥사이드 제거용량을 감소시켰다. 마지막으로 포스페이트 이온은 아르세네이트(10 X NSF 농도)에서의 세륨 다이옥사이드 제거용량과, 아르세나이트에서의 제거용량을 가장 크게 감소시켰다.
실시예 3
300 ppb 아르세네이트(arsenate) 용액과 상기 실험에서의 세륨 분말에 대한 추가적인 경쟁 이온 칼럼 분석이 수행되었다. 상기 용액은 NSF 표준과 비교하여 플루오라이드 이온, 염소 이온, 카보네이트 이온, 설페이트 이온, 실리케이트 이온, 나이트레이트 이온 및 포스페이트 이온을 열배의 농도로 함유하였다.
결과는 도 3에 나타내었다. 가장 우수한 아르세네이트 경쟁 결합도는 염소, 나이트레이트 및 설페이트 이온을 증가된 수준으로 함유하는 용액에서 관찰되었다. 다음으로, 가장 우수한 아르세네이트 제거도는 포스페이트 이온을 증가된 수준으로 함유하는 용액에서 관찰되었다.
실시예 4
본 실시예는 희토류 금속을 이용하여 수용 매질로부터 특정 생리활성 화합물의 제거를 입증한다. 일련의 분석들은 세륨 옥사이드로 노출됨에 따라 물로부터 유기 화합물이 제거되는 것을 분석하기 위하여 수행되었다.
매질( Media ) 제조
20 mg의 Molycorp HSA 세륨 옥사이드가 분석될 각 샘플들로서 플라스틱 저울 보트(weigh boat) 내에서 측정되었다. 거의 10 mL의 DI는 저울 보트로 첨가되었고, 매질은 30분간 젖음이 허용되었다.
유입물 ( Influent ) 제조
각각의 미지시약을 위한 고체 또는 액체 시약으로부터 30 mL 모액이 제조되었다. 유입물은 각각의 미지시약을 위하여 2.5 L 배치(batch)들 내에서 모액으로부터 제조되었다. 2.5 L DI는 4 L 병 내에서 중량이 측정되었다. HEPES 소디움 버퍼는 탈이온수로 첨가되었고, 잇달아 2.5 mL의 모액이 첨가되었다. pH는 1 N 염산 및 1 N 수산화 나트륨을 이용하여 7.5 ± 0.25로 조절되었다.
등온( Isotherm ) 제조
500 mL 유입물(Influent)이 4개의 500 mL 병 내에서 중량 측정되었다. 3개의 병들은 샘플들로서 라벨링 되었고, 마지막 하나는 대조군으로서 라벨링 되었다. 기제조된 매질은 각각의 샘플 병들 내부로 부어졌다. 병들은 절연 테이프로 밀봉 및 실링되었다. 각각의 병들은 10개의 병까지 고정할 수 있는 회전 용기 내에 구비되었다. 상기 용기들은 덕트 테이프로 실링되었고, 회전 장치로 구비되었다. 샘플들 및 대조군들은 24시간 동안 회전되었다. 24시간 후, 상기 회전 용기들은 장치로부터 제거되었고, 상기 병들은 용기로부터 회수되었다. 10 내지 45 mL의 각 용액 샘플들은 회수되고, 0.2 μm 필터로 필터링되었다. 샘플들은 서드 파티(third party) 실험실 또는 HACH 색도계에 의해 분석되었다.
인 화합물 분석
전체 인은 포스페이트로서 전체 인에 대한 HACH법 8190에 따라 HACH DR/890 색도계로 분석되었다. 간단하게, 샘플은 유기 및 무기 인을 오쏘포스페이트(orthophosphate)로 가수분해하기 위하여 가열하면서 황산 및 퍼설페이트로 전처리되었고, 포스포몰리브데이트 복합체(phosphomolybdate complex)를 제조하기 위하여 산성 매질 내의 몰리브데이트와 반응하였다. 샘플은 아스코르브산에 의해 환원되었고, 그 결과 파란색 화합물이 분광적으로 측정되었다.
질소 화합물 분석
전체 질소는 질소로서 전체 질소에 대한 HACH법 10071에 따라 HACH DR/890 색도계로 분석되었다. 간단하게, 샘플내의 모든 형태 질소는 알칼리 퍼설페이트 소화(digestion)을 통해 나이트레이트로 전환되었고, 할로겐 옥사이드 간섭을 제거하기 위하여 잇달아 소디움 메타바이설피트(sodium metabisulfite)가 첨가되었다. 상기 나이트레이트는 노란색으로 분광측정되는 화합물을 제조하기 위하여 강한 산성 조건 하에서 크로모트로프산(chromotropic acid)과 반응하였다.
벤젠 분석
벤젠 농도는 ICP-MS 법에 의해 분석되었다.
표 4는 9개의 액상 매질로부터 다른 생리활성 화합물을 제거하기 위한 세륨의 용량을 나타낸다. 벤젠, 1,7-디메틸잔틴(1,7-Dimethylxanthine), 카페인(Caffeine), 테오브로마이드(Theobromide), 테오필린(Theophylline), DMPA(Dimethylphosphinic Acid), 글리포세이트(Glyphosate), Pform(Sodium Phosphonoformate tribasic hexahydrate), 및 TDMAP(Tris(dimethylamino) phosphine)을 포함하는 상기 화합물은 성공적으로 분석되었다.
세륨에 의한 액상매질로부터 약학적 활성 화합물의 제거

화합물		 시료상
(고체/
액체)		 시료농도 물
부피
(L)		 시료
질량
(g) 		희석
배수
 분석
부피
(L)		 매질
질량
(g)		 초기
시료
(㎍/L)		 최종
시료
(㎍/L)		 제거
%		 제거
용량
(mg/g media)
벤젠 액체 99% 0.030 0.1497 1001 0.50 0.0197 465 444 4.6 0.53
1,7-디메틸잔틴 고체 98% 0.030 0.0519 1001 0.50 0.0210 1833 1340 26.9 12
카페인 고체 100% 0.030 0.0531 1035 0.50 0.0236 1629 1086 33.3 12
테오브로마이드 고체 99% 0.030 0.0471 1002 0.50 0.0223 2444 954 61.0 33
테오필린 고체 99% 0.030 0.0490 1004 0.50 0.0219 1190 1018 14.4 3.9
DMPA 고체 97% 0.030 0.0167 1001 0.50 0.0221 604 538 10.9 1.5
글리포세이트 고체 99% 0.030 0.0250 1027 0.50 0.0185 1371 926 32.5 12.0
Pform 고체 97% 0.030 0.0369 1000 0.50 0.0207 1738 1506 13.3 5.6
TDMAP 액체 97% 0.030 0.0790 1002 0.50 0.0176 2784 1730 37.9 29.9
본 발명의 여러 변형 및 수정이 이용될 수 있다. 이는 다른 것들의 제공 없이도 본 발명의 몇 가지 특성들을 제공하는 것이 가능하다.
일 대체 실시예를 예로 들면, 다양한 공정들이 가스들과 같은 다른 유체들에 적용된다.
본 발명, 다양한 측면, 실시예 및 구성은 실질적으로 본 발명에서 묘사하고 나타낸 바와 같이 부품, 방법, 과정, 시스템 및/또는 기구를 포함하며, 다양한 측면, 실시예, 구성, 교체-조합(sub-combination) 및 이의 부분집합(subset)을 포함한다. 당업계의 당업자는 상기 제시된 내용을 이해한 후에 다양한 측면들, 측면들, 실시예 및 구성들을 이용 및 제조하는 것을 이해할 수 있을 것이다. 본 발명, 다양한 측면, 실시예, 및 구성은 업무를 개선하고, 쉽게 달성 및/또는 이행의 비용을 절감하는 것과 같은 기존의 장치 또는 과정에서 사용될 수 있는 것과 같이 이러한 항목이 없는 것을 포함하는 본 발명 또는 다양한 측면, 실시예, 및 구성에서 또는 묘사 및/또는 기재되는 것이 아닌 항목이 없는 장치 및 과정을 제공하는 것을 포함한다.
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Claims (21)

  1. 생리활성 목적 물질을 포함하는 공급 스트림(feed stream)을 가용성 고착제(fixing agent)와 접촉시키는 단계를 포함하고, 상기 가용성 고착제는 희토류를 포함하는 것을 특징으로 하는 상기 공급 스트림에 있어서 생리활성 목적 물질을 실질적으로 감소시키는 방법.
  2. 제 1항에 있어서,
    상기 공급 스트림을 가용성 고착제와 접촉시킴으로써 생리활성 목적 물질의 적어도 일부분 및 희토류를 포함하는 불용성 목적 물질-함유 고착제가 형성되는 것을 특징으로 하는 방법.
  3. 제 1항에 있어서,
    상기 생리 활성 물질은 필수적으로 처방전 약물, 처방전이 필요 없는 치료약물(Over-the-counter therapeutic agent), 수의 약물(veterinary drug), 향수, 화장품, 자외선 차단제, 진단제(diagnostic agent), 기능식품(nutraceutical), 바이오약제 활성 물질(biopharmaceutical active compound), 성장 촉진 화합물(growth enhancing chemical), 항생제, 에스트로겐성 스테로이드, 항우울제, 선택적 세로토닌 재흡수 억제제(selective serotonin reuptake inhibitor), 칼슘 채널 차단제, 항간질약, 페니토인(phenytoin), 밸프로에이트(valproate), 카르바마제핀(carbamazepine), 다약제 수송체(multi-drug transporter), 다약제 유출 펌프(efflux pump), 사향 합성 향료(musk aroma chemical), 트리클로산(triclosan), 유전독성 약물(genotoxic drugs) 및 이의 혼합물로 이루어진 군으로부터 선택되는 적어도 어느 하나인 것을 특징으로 하는 방법.
  4. 제 1항에 있어서,
    상기 희토류는 이트륨(yttrium), 스칸듐(scandium), 란타늄(lanthanum), 세륨(cerium), 프라세오디뮴(praseodymium), 네오디뮴(neodymium), 프로메튬(promethium), 사마륨(samarium), 유로퓸(europium), 가돌리늄(gadolinium), 테르븀(terbium), 디스프로슘(dysprosium), 홀뮴(holmium), 에르븀(erbium), 툴륨(thulium), 이테르븀(ytterbium), 루테튬(lutetium), 및 이의 혼합물로 이루어진 군으로부터 선택되는 적어도 어느 하나인 것을 특징으로 하는 방법.
  5. 제 1항에 있어서,
    상기 생리 활성 목적 물질은 해열제(antipyretics), 진통제(analgesics), 항생제(antimalarial drugs), 소독제(antiseptics), 제산제(antacids), 역류억제제(reflux suppressants), 구풍제(antiflatulents), 항도파민제(antidopaminergics), 프로톤 펌프 억제제(proton pump inhibitors, PPIs), H2-수용체 길항제(H2-receptor antagonists), 세포보호제(cytoprotectants), 프로스타글란딘 유사체(prostaglandin analogues), 완화제(laxatives), 진경제(antispasmodics), 지사제(antidiarrhoeals), 담즙산 결합 수지(bile acid sequestrants), 오피오이드(opioid), β-수용체 억제제(β-receptor blockers), 칼슘 채널 억제제(calcium channel blockers), 이뇨제(diuretics), 강심배당심체(cardiac glycosides), 항부정맥제(antiarrhythmics), 질산염(nitrates), 항협심증제(antianginals), 혈관수축제(vasoconstrictors), 혈관확장제(vasodilators), 말초 활성제(peripheral activators), 항고혈압 약물(antihypertensive drugs), 안지오텐신전환효소 억제제(ACE inhibitors), 안지오텐신 수용체 차단제(angiotensin receptor blockers), α 차단체(α blockers), 칼슘 채널 차단체(calcium channel blockers), 항응고제(anticoagulants), 헤파린(heparin), 항혈소판제(antiplatelet drugs), 피브린 분해제(fibrinolytics), 항혈우병 인자(anti-hemophilic factors), 지혈제(haemostatic drugs), 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항알러지약(anti-allergics), 항히스타민제(antihistamines), 강장약(tonics), 철분제조제(iron preparations), 전해질(electrolytes), 태아 영양 보충제(parenteral nutritional supplements), 비타민(vitamins), 항비만제(anti-obesity drugs), 동화작용제(anabolic drugs), 조혈 약물(haematopoietic drugs), 식제품 약물(food product drugs), 바비튜레이트(barbiturates), HMG-CoA 환원 효소 억제제(HMG-CoA reductase inhibitors), 및 이의 혼합물로 이루어진 군으로부터 선택되는 어느 하나 또는 그 이상을 포함하는 것을 특징으로 하는 방법.
  6. 제 1항에 있어서,
    상기 생리 활성 목적 물질은 카페인(caffeine), 아세트아미노펜(acetaminophen), 이부프로펜(ibuprofen), 디메토프림(dimethoprim), 트리메토프림(trimethoprim), 설폰아마이드(sulfonamide), 설파메톡사졸(sulfamethoxazole), 비스(2-에틸헥실)프탈레이트(bis(2-ethylhexyl)phthalate), 디에틸 프탈레이트(diethyl phthalate), 코티닌(cotinine), 니코틴(nicotine), 린코마이신(lincomycin), 설파디메톡신(sulfadimethoxine), 설파메타진(sulfamethazine), 설파티아졸(sulfathiazole), 타일로신(tylosin), 콜레스테롤(cholesterol), 코프로스탄-3-올(coprostan-3-ol), 디하이드로콜레스테롤(dihydrocholesterol), 에르고스테롤(ergosterol), 스티그마스탄올(stigmastanol), 스티그마스테롤(stigmasterol), 베자피브레이트(bezafibrate), 클로피브릭 산(clofibric acid), 카바마제핀(carbamazepine), 디클로페낙(diclofenac), 나프록센(naproxen), 프로프라놀롤(propranolol), 케토프로펜(ketoprofen), 메페남 산(mefenamic acid), 안드로스테네디온(androstenedione), 에스트론(estrone), 프로게스테론(progesterone), 에스트라디올(estradiol), 펜톡시필린(pentoxifylline), 에티닐에스트라디올(ethynylestradiol), 합성 에스트로겐 EE2(synthetic estrogen EE2), 내인성 에스트로겐 17β-에스트라디올(E2) 및 17α-에티닐에스트라디올 (EE2) (Eendogenous estrogen 17β estradiol (E2) and 17α ethinylestradiol (EE2)), 에스트론(estrone), 메프로바메이트(meprobamate), 페니토인(phenytoin), 에티닐 에스트라디올(ethinyl estradiol), 메스트라놀(mestranol), 노르에틴드론(norethindrone), 에리스로마이신(erythromycine), 아테노롤(atenolol), 트리클로산(triclosan), 비스페놀 A(bisphenol A), 노닐페놀(nonylphenol), DEET, 아이오프로마이드(iopromide), TCEP, 록시트로마이신(roxithromycin), 에리스로마이신-H2O(erythromycin-H2O), 젬피브로질(gemfibrozil), 메프로바메이트(meprobamate), 페니토인(phenytoin), 플루오제틴(fluoxetine), 디아제팜(diazepam), 에티닐에스트라디올(ethynylestradiol), 아토르바스타틴(atorvastatin), 노르플루옥세틴(norfluoxetine), o-하이드록시 아토르바스타틴(o-hydroxy atorvastatin), p-하이드록시 아토르바스타틴(p-hydroxy atorvastatin), 리스페리오딘(risperiodine), 테스토스테론(testosterone), 리스페리돈(risperidone), 엔날라프릴(enalapril), 심바스타틴(simvastatin), 심바스타틴 하이드록실 산(simvastatin hydroxyl acid), 클로피브레이트(clofibrate), 프탈레이트 에스테르(phthalate esters), 프리미돈(primidone), 플루오로퀴놀론(fluoroquinolones), 노르플록사신(norfloxacin), 오플록사신(ofloxacin), 시프로플록사신(ciprofloxacin), 테트라사이클린(tetracycline), 독시사이클린(doxycycline), 에스트리올(estriol), D-노르게스트렐(D-norgestrel), 클로피도그렐(clopidogrel), 엔녹스파린(enoxparin), 셀레콕시브(celecoxib), 로페콕시브(rofecoxib), 발데콕시브(valdecoxib), 오메프라졸(omeprazole), 에소메프라졸(esomeprazole), 펙소페나딘(fexofenadine), 쿠에티아핀(quetiapine), 메토프로롤(metoprolol), 부데소나이드(budesonide), 파라세타몰(paracetamol), 프로필페나존(propylphenazone), 아세트아미노페논(acetaminophenone), 이부프로펜 메틸 에스테르(ibuprofen methyl ester), 퀴놀론(quinolone), 마크로라이드 항생제(macrolide antibiotics), 합성 스테로이드 호르몬(synthetic steroid hormone), 로라타딘(loratadine), 세티리진(cetirizine) 및 이의 혼합물로 이루어진 군으로부터 선택되는 어느 하나 또는 그 이상을 포함하는 것을 특징으로 하는 방법.
  7. 생리 활성 목적 물질의 적어도 일부분 및 희토류를 포함하고, 상기 생리 활성 목적 물질은 적어도 하나의 생리 활성 화합물을 포함하는 것을 특징으로 하는 물질.
  8. 제 7항에 있어서,
    상기 생리 활성 화합물은 필수적으로 처방전 약물, 처방전이 필요 없는 치료약물(Over-the-counter therapeutic agent), 수의 약물(veterinary drug), 향수, 화장품, 자외선 차단제, 진단제(diagnostic agent), 기능식품(nutraceutical), 바이오약제 활성 물질(biopharmaceutical active compound), 성장 촉진 화합물(growth enhancing chemical), 항생제, 에스트로겐성 스테로이드, 항우울제, 선택적 세로토닌 재흡수 억제제(selective serotonin reuptake inhibitor), 칼슘 채널 차단제, 항간질약, 페니토인(phenytoin), 밸프로에이트(valproate), 카르바마제핀(carbamazepine), 다약제 수송체(multi-drug transporter), 다약제 유출 펌프(efflux pump), 사향 합성 향료(musk aroma chemical), 트리클로산(triclosan), 유전독성 약물(genotoxic drugs) 및 이의 혼합물로 이루어진 군으로부터 선택되는 적어도 어느 하나인 것을 특징으로 하는 물질.
  9. 제 7항에 있어서,
    상기 생리 활성 목적 물질은 해열제(antipyretics), 진통제(analgesics), 항생제(antimalarial drugs), 소독제(antiseptics), 제산제(antacids), 역류억제제(reflux suppressants), 구풍제(antiflatulents), 항도파민제(antidopaminergics), 프로톤 펌프 억제제(proton pump inhibitors, PPIs), H2-수용체 길항제(H2-receptor antagonists), 세포보호제(cytoprotectants), 프로스타글란딘 유사체(prostaglandin analogues), 완화제(laxatives), 진경제(antispasmodics), 지사제(antidiarrhoeals), 담즙산 결합 수지(bile acid sequestrants), 오피오이드(opioid), β-수용체 억제제(β-receptor blockers), 칼슘 채널 억제제(calcium channel blockers), 이뇨제(diuretics), 강심배당심체(cardiac glycosides), 항부정맥제(antiarrhythmics), 질산염(nitrate), 항협심증제(antianginals), 혈관수축제(vasoconstrictors), 혈관확장제(vasodilators), 말초 활성제(peripheral activators), 항고혈압 약물(antihypertensive drugs), 안지오텐신전환효소 억제제(ACE inhibitors), 안지오텐신 수용체 차단제(angiotensin receptor blockers), α 차단체(α blockers), 칼슘 채널 차단체(calcium channel blockers), 항응고제(anticoagulants), 헤파린(heparin), 항혈소판제(antiplatelet drugs), 피브린 분해제(fibrinolytics), 항혈우병 인자(anti-hemophilic factors), 지혈제(haemostatic drugs), 아테롬성 동맥 경화증/콜레스테롤 억제제(atherosclerosis/cholesterol inhibitors), 저지혈제(hypolipidaemic agents), 스타틴(statins), 최면제(hypnotics), 마취약(anaesthetics), 항정신병제(antipsychotics), 항우울제(antidepressants), 삼환계 항우울제(tricyclic antidepressants), 모노아민 산화효소 억제제(monoamine oxidase inhibitors), 리튬염(lithium salts), 선택적 세로토닌 재흡수 억제제(selective serotonin reuptake inhibitors, SSRIs), 항구토제(antiemetics), 항경련제(anticonvulsants), 항간질제(antiepileptics), 항불안제(anxiolytics), 바비튜레이트(barbiturates), 운동 장애 약물(movement disorder drugs), 흥분제(stimulants), 암페타민(amphetamines), 벤조디아제핀(benzodiazepines), 사이클로피롤론(cyclopyrrolones), 도파민 길항체(dopamine antagonists), 항히스타민제(antihistamines), 콜린성 약물(cholinergics), 항콜린성 약물(anticholinergics), 토약제(emetics), 카나비노이드(cannabinoids), 5-HT(세포토닌) 길항체, 비스테로이드성 항염증 약물(nonsteroidal anti-inflammatory drugs), 오피오이드(opioids) 및 파라세타몰(paracetamol)과 같은 다양한 희귀약물, 삼환계 항우울제(tricyclic antidepressants), 항경련제(anticonvulsants), 아드레날린성 신경 차단제(adrenergic neurone blocker), 수렴제(astringent), 안구 윤활제(ocular lubricant), 국소 표면 마취제(topical anesthetics), 교감신경흥분제(sympathomimetics), 부교감신경억제제(parasympatholytics), 산동제(mydriatics), 안근마비제(cycloplegics), 항생제(antibiotics), 국소 항생제(topical antibiotics), 설파제(sulfa drugs), 아미노글리코사이드(aminoglycosides), 플루오로퀴놀론(fluoroquinolones), 항바이러스제(antiviral drugs), 항진균제(anti-fungal drugs), 이미다졸(imidazoles), 폴리엔(polyenes), 코르티코스테로이드(corticosteroids), 항알러지제(anti-allergy), 비만세포 억제제(mast cell inhibitors), 항녹내장제(anti-glaucoma), 아드레날린성 작용제(adrenergic agonists), 베타-억제제(beta-blockers), 탄산 탈수효소 억제제/고삼투압성 작용제(carbonic anhydrase inhibitors/hyperosmotics), 콜린성 작용제(cholinergics), 축동제(miotics), 부교감신경흥분제(parasympathomimetics), 프로스타글란딘 작용제/프로스타글란딘 억제제(prostaglandin agonists/prostaglandin inhibitors), 니트로글리세린(nitroglycerin), 교감신경흥분제(sympathomimetics), 항히스타민제(antihistamines), 항콜린성약제(anticholinergics), 스테로이드(steroids), 해열제(antiseptics), 국소마취제(local anesthetics), 귀지제거제(cerumenolytics), 기관지확장제(bronchodilators), 항알러지제(anti-allergics), 진해제(antitussives), 점질다당분해제(mucolytics), 충혈제거제(decongestants), 베타2-아드레날린성 작용제(Beta2-adrenergic agonists), 항콜린성제(anticholinergics), 안드로겐(androgens), 항안드로겐(antiandrogens), 성선 자극 호르몬(gonadotropin), 인간 성장 호르몬(human growth hormone), 인슐린(insulin), 항당뇨병제(antidiabetics), 술포닐요소(sulfonylureas), 비구아나이드(biguanides), 메트포민(metformin), 티아졸리딘디온(thiazolidinediones), 인슐린(insulin), 갑상선 호르몬(thyroid hormones), 항갑상선 호르몬(antithyroid drugs), 칼시토닌(calcitonin), 디포스포네이트(diphosponate), 바소프레신 유사체(vasopressin analogues), 알칼리화제(alkalising agents), 퀴놀론(quinolones), 콜린성제(cholinergics), 항콜린성제(anticholinergics), 항콜린에스터라제(anticholinesterases), 진경제(antispasmodics), 5-알파 환원효소 억제제(5-alpha reductase inhibitor), 선택적 알파-1 차단제(selective alpha-1 blockers), 실데나필(sildenafils), 불임치료제(fertility medications), 오멜록시펜(ormeloxifene), 살정제(spermicide), 항콜린성제(anticholinergics), 지혈약물(haemostatic drugs), 항피브린분해제(antifibrinolytics), 호르몬 대체 요법(Hormone Replacement Therapy, HRT), 골 조절제(bone regulators), 베타-수용체 작용제(beta-receptor agonists), 여포 자극 호르몬(follicle stimulating hormone), 황체 호르몬(luteinising hormone), 황체호르몬방출호르몬(LHRH), 가모렌산(gamolenic acid), 성선자극호르몬 방출 억제제(gonadotropin release inhibitor), 프로게스테론(progestogen), 도파민 작용제(dopamine agonists), 에스트로겐(oestrogen), 프로스타글란딘(prostaglandins), 성선자극호르몬 방출 호르몬(gonadorelin), 클로미펜(clomiphene), 타목시펜(tamoxifen), 디에틸스틸베스트롤(Diethylstilbestrol), 화장수(emollients), 항소양제(anti-pruritics), 소독제(disinfectants), 옴벌레 살충제(scabicides), 이 살충제(pediculicides), 타르제품(tar products), 비타민 A 유도체(vitamin A derivatives), 비타민 D 유사체(vitamin D analogues), 각질용해제(keratolytics), 연마제(abrasives), 전신 항생제(systemic antibiotics), 국소 항생제(topical antibiotics), 호르몬(hormones), 박리제(desloughing agents), 삼출물 흡착제(exudate absorbents), 피브린용해제(fibrinolytics), 단백질가수분해제(proteolytics), 자외선 차단제(sunscreens), 발한억제제(antiperspirants), 항생제(antibiotics), 항나병제(antileprotics), 항결핵제(antituberculous drugs), 항말라리아약(antimalarials), 항기생충제(anthelmintics), 항아메바제(amoebicides), 항원충제(antiprotozoals), 백신(vaccines), 면역글로불린(immunoglobulins), 면역억제제(immunosuppressants), 인터페론(interferons), 단일클론항체(monoclonal antibodies), 항알러지약(anti-allergics), 항히스타민제(antihistamines), 강장약(tonics), 철분제조제(iron preparations), 전해질(electrolytes), 태아 영양 보충제(parenteral nutritional supplements), 비타민(vitamins), 항비만제(anti-obesity drugs), 동화작용제(anabolic drugs), 조혈 약물(haematopoietic drugs), 식제품 약물(food product drugs), 바비튜레이트(barbiturates), HMG-CoA 환원 효소 억제제(HMG-CoA reductase inhibitors), 및 이의 혼합물로 이루어진 군으로부터 선택되는 어느 하나 또는 그 이상을 포함하는 것을 특징으로 하는 물질.
  10. 제 7항에 있어서,
    상기 생리 활성 목적 물질은 카페인(caffeine), 아세트아미노펜(acetaminophen), 이부프로펜(ibuprofen), 디메토프림(dimethoprim), 트리메토프림(trimethoprim), 설폰아마이드(sulfonamide), 설파메톡사졸(sulfamethoxazole), 비스(2-에틸헥실)프탈레이트(bis(2-ethylhexyl)phthalate), 디에틸 프탈레이트(diethyl phthalate), 코티닌(cotinine), 니코틴(nicotine), 린코마이신(lincomycin), 설파디메톡신(sulfadimethoxine), 설파메타진(sulfamethazine), 설파티아졸(sulfathiazole), 타일로신(tylosin), 콜레스테롤(cholesterol), 코프로스탄-3-올(coprostan-3-ol), 디하이드로콜레스테롤(dihydrocholesterol), 에르고스테롤(ergosterol), 스티그마스탄올(stigmastanol), 스티그마스테롤(stigmasterol), 베자피브레이트(bezafibrate), 클로피브릭 산(clofibric acid), 카바마제핀(carbamazepine), 디클로페낙(diclofenac), 나프록센(naproxen), 프로프라놀롤(propranolol), 케토프로펜(ketoprofen), 메페남 산(mefenamic acid), 안드로스테네디온(androstenedione), 에스트론(estrone), 프로게스테론(progesterone), 에스트라디올(estradiol), 펜톡시필린(pentoxifylline), 에티닐에스트라디올(ethynylestradiol), 합성 에스트로겐 EE2(synthetic estrogen EE2), 내인성 에스트로겐 17β-에스트라디올(E2) 및 17α-에티닐에스트라디올 (EE2) (Eendogenous estrogen 17β estradiol (E2) and 17α ethinylestradiol (EE2)), 에스트론(estrone), 메프로바메이트(meprobamate), 페니토인(phenytoin), 에티닐 에스트라디올(ethinyl estradiol), 메스트라놀(mestranol), 노르에틴드론(norethindrone), 에리스로마이신(erythromycine), 아테노롤(atenolol), 트리클로산(triclosan), 비스페놀 A(bisphenol A), 노닐페놀(nonylphenol), DEET, 아이오프로마이드(iopromide), TCEP, 록시트로마이신(roxithromycin), 에리스로마이신-H2O(erythromycin-H2O), 젬피브로질(gemfibrozil), 메프로바메이트(meprobamate), 페니토인(phenytoin), 플루오제틴(fluoxetine), 디아제팜(diazepam), 에티닐에스트라디올(ethynylestradiol), 아토르바스타틴(atorvastatin), 노르플루옥세틴(norfluoxetine), o-하이드록시 아토르바스타틴(o-hydroxy atorvastatin), p-하이드록시 아토르바스타틴(p-hydroxy atorvastatin), 리스페리오딘(risperiodine), 테스토스테론(testosterone), 리스페리돈(risperidone), 엔날라프릴(enalapril), 심바스타틴(simvastatin), 심바스타틴 하이드록실 산(simvastatin hydroxyl acid), 클로피브레이트(clofibrate), 프탈레이트 에스테르(phthalate esters), 프리미돈(primidone), 플루오로퀴놀론(fluoroquinolones), 노르플록사신(norfloxacin), 오플록사신(ofloxacin), 시프로플록사신(ciprofloxacin), 테트라사이클린(tetracycline), 독시사이클린(doxycycline), 에스트리올(estriol), D-노르게스트렐(D-norgestrel), 클로피도그렐(clopidogrel), 엔녹스파린(enoxparin), 셀레콕시브(celecoxib), 로페콕시브(rofecoxib), 발데콕시브(valdecoxib), 오메프라졸(omeprazole), 에소메프라졸(esomeprazole), 펙소페나딘(fexofenadine), 쿠에티아핀(quetiapine), 메토프로롤(metoprolol), 부데소나이드(budesonide), 파라세타몰(paracetamol), 프로필페나존(propylphenazone), 아세트아미노페논(acetaminophenone), 이부프로펜 메틸 에스테르(ibuprofen methyl ester), 퀴놀론(quinolone), 마크로라이드 항생제(macrolide antibiotics), 합성 스테로이드 호르몬(synthetic steroid hormone), 로라타딘(loratadine), 세티리진(cetirizine) 및 이의 혼합물로 이루어진 군으로부터 선택되는 어느 하나 또는 그 이상을 포함하는 것을 특징으로 하는 물질.
  11. 제 7항에 있어서,
    상기 희토류는 이트륨(yttrium), 스칸듐(scandium), 란타늄(lanthanum), 세륨(cerium), 프라세오디뮴(praseodymium), 네오디뮴(neodymium), 프로메튬(promethium), 사마륨(samarium), 유로퓸(europium), 가돌리늄(gadolinium), 테르븀(terbium), 디스프로슘(dysprosium), 홀뮴(holmium), 에르븀(erbium), 툴륨(thulium), 이테르븀(ytterbium), 루테튬(lutetium), 및 이의 혼합물로 이루어진 군으로부터 선택되는 적어도 어느 하나인 것을 특징으로 하는 물질.
  12. 생리 활성 화합물-함유 스트림을 불용성 희토류 고착제와 접촉시키는 단계를 포함하는 생리 활성 목적 물질의 적어도 일부분 및 희토류를 포함하는 불용성 목적 물질-함유 고착제를 형성시키는 방법.
  13. 제 12항에 있어서,
    상기 생리 활성 화합물은 필수적으로 처방전 약물, 처방전이 필요 없는 치료약물(Over-the-counter therapeutic agent), 수의 약물(veterinary drug), 향수, 화장품, 자외선 차단제, 진단제(diagnostic agent), 기능식품(nutraceutical), 바이오약제 활성 물질(biopharmaceutical active compound), 성장 촉진 화합물(growth enhancing chemical), 항생제, 에스트로겐성 스테로이드, 항우울제, 선택적 세로토닌 재흡수 억제제(selective serotonin reuptake inhibitor), 칼슘 채널 차단제, 항간질약, 페니토인(phenytoin), 밸프로에이트(valproate), 카르바마제핀(carbamazepine), 다약제 수송체(multi-drug transporter), 다약제 유출 펌프(efflux pump), 사향 합성 향료(musk aroma chemical), 트리클로산(triclosan), 유전독성 약물(genotoxic drugs) 및 이의 혼합물로 이루어진 군으로부터 선택되는 적어도 어느 하나인 것을 특징으로 하는 방법.
  14. 제 12항에 있어서,
    상기 생리 활성 목적 물질은 해열제(antipyretics), 진통제(analgesics), 항생제(antimalarial drugs), 소독제(antiseptics), 제산제(antacids), 역류억제제(reflux suppressants), 구풍제(antiflatulents), 항도파민제(antidopaminergics), 프로톤 펌프 억제제(proton pump inhibitors, PPIs), H2-수용체 길항제(H2-receptor antagonists), 세포보호제(cytoprotectants), 프로스타글란딘 유사체(prostaglandin analogues), 완화제(laxatives), 진경제(antispasmodics), 지사제(antidiarrhoeals), 담즙산 결합 수지(bile acid sequestrants), 오피오이드(opioid), β-수용체 억제제(β-receptor blockers), 칼슘 채널 억제제(calcium channel blockers), 이뇨제(diuretics), 강심배당심체(cardiac glycosides), 항부정맥제(antiarrhythmics), 질산염(nitrate), 항협심증제(antianginals), 혈관수축제(vasoconstrictors), 혈관확장제(vasodilators), 말초 활성제(peripheral activators), 항고혈압 약물(antihypertensive drugs), 안지오텐신전환효소 억제제(ACE inhibitors), 안지오텐신 수용체 차단제(angiotensin receptor blockers), α 차단체(α blockers), 칼슘 채널 차단체(calcium channel blockers), 항응고제(anticoagulants), 헤파린(heparin), 항혈소판제(antiplatelet drugs), 피브린 분해제(fibrinolytics), 항혈우병 인자(anti-hemophilic factors), 지혈제(haemostatic drugs), 아테롬성 동맥 경화증/콜레스테롤 억제제(atherosclerosis/cholesterol inhibitors), 저지혈제(hypolipidaemic agents), 스타틴(statins), 최면제(hypnotics), 마취약(anaesthetics), 항정신병제(antipsychotics), 항우울제(antidepressants), 삼환계 항우울제(tricyclic antidepressants), 모노아민 산화효소 억제제(monoamine oxidase inhibitors), 리튬염(lithium salts), 선택적 세로토닌 재흡수 억제제(selective serotonin reuptake inhibitors, SSRIs), 항구토제(antiemetics), 항경련제(anticonvulsants), 항간질제(antiepileptics), 항불안제(anxiolytics), 바비튜레이트(barbiturates), 운동 장애 약물(movement disorder drugs), 흥분제(stimulants), 암페타민(amphetamines), 벤조디아제핀(benzodiazepines), 사이클로피롤론(cyclopyrrolones), 도파민 길항체(dopamine antagonists), 항히스타민제(antihistamines), 콜린성 약물(cholinergics), 항콜린성 약물(anticholinergics), 토약제(emetics), 카나비노이드(cannabinoids), 5-HT(세포토닌) 길항체, 비스테로이드성 항염증 약물(nonsteroidal anti-inflammatory drugs), 오피오이드(opioids) 및 파라세타몰(paracetamol)과 같은 다양한 희귀약물, 삼환계 항우울제(tricyclic antidepressants), 항경련제(anticonvulsants), 아드레날린성 신경 차단제(adrenergic neurone blocker), 수렴제(astringent), 안구 윤활제(ocular lubricant), 국소 표면 마취제(topical anesthetics), 교감신경흥분제(sympathomimetics), 부교감신경억제제(parasympatholytics), 산동제(mydriatics), 안근마비제(cycloplegics), 항생제(antibiotics), 국소 항생제(topical antibiotics), 설파제(sulfa drugs), 아미노글리코사이드(aminoglycosides), 플루오로퀴놀론(fluoroquinolones), 항바이러스제(antiviral drugs), 항진균제(anti-fungal drugs), 이미다졸(imidazoles), 폴리엔(polyenes), 코르티코스테로이드(corticosteroids), 항알러지제(anti-allergy), 비만세포 억제제(mast cell inhibitors), 항녹내장제(anti-glaucoma), 아드레날린성 작용제(adrenergic agonists), 베타-억제제(beta-blockers), 탄산 탈수효소 억제제/고삼투압성 작용제(carbonic anhydrase inhibitors/hyperosmotics), 콜린성 작용제(cholinergics), 축동제(miotics), 부교감신경흥분제(parasympathomimetics), 프로스타글란딘 작용제/프로스타글란딘 억제제(prostaglandin agonists/prostaglandin inhibitors), 니트로글리세린(nitroglycerin), 교감신경흥분제(sympathomimetics), 항히스타민제(antihistamines), 항콜린성약제(anticholinergics), 스테로이드(steroids), 해열제(antiseptics), 국소마취제(local anesthetics), 귀지제거제(cerumenolytics), 기관지확장제(bronchodilators), 항알러지제(anti-allergics), 진해제(antitussives), 점질다당분해제(mucolytics), 충혈제거제(decongestants), 베타2-아드레날린성 작용제(Beta2-adrenergic agonists), 항콜린성제(anticholinergics), 안드로겐(androgens), 항안드로겐(antiandrogens), 성선 자극 호르몬(gonadotropin), 인간 성장 호르몬(human growth hormone), 인슐린(insulin), 항당뇨병제(antidiabetics), 술포닐요소(sulfonylureas), 비구아나이드(biguanides), 메트포민(metformin), 티아졸리딘디온(thiazolidinediones), 인슐린(insulin), 갑상선 호르몬(thyroid hormones), 항갑상선 호르몬(antithyroid drugs), 칼시토닌(calcitonin), 디포스포네이트(diphosponate), 바소프레신 유사체(vasopressin analogues), 알칼리화제(alkalising agents), 퀴놀론(quinolones), 콜린성제(cholinergics), 항콜린성제(anticholinergics), 항콜린에스터라제(anticholinesterases), 진경제(antispasmodics), 5-알파 환원효소 억제제(5-alpha reductase inhibitor), 선택적 알파-1 차단제(selective alpha-1 blockers), 실데나필(sildenafils), 불임치료제(fertility medications), 오멜록시펜(ormeloxifene), 살정제(spermicide), 항콜린성제(anticholinergics), 지혈약물(haemostatic drugs), 항피브린분해제(antifibrinolytics), 호르몬 대체 요법(Hormone Replacement Therapy, HRT), 골 조절제(bone regulators), 베타-수용체 작용제(beta-receptor agonists), 여포 자극 호르몬(follicle stimulating hormone), 황체 호르몬(luteinising hormone), 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항알러지약(anti-allergics), 항히스타민제(antihistamines), 강장약(tonics), 철분제조제(iron preparations), 전해질(electrolytes), 태아 영양 보충제(parenteral nutritional supplements), 비타민(vitamins), 항비만제(anti-obesity drugs), 동화작용제(anabolic drugs), 조혈 약물(haematopoietic drugs), 식제품 약물(food product drugs), 바비튜레이트(barbiturates), HMG-CoA 환원 효소 억제제(HMG-CoA reductase inhibitors), 및 이의 혼합물로 이루어진 군으로부터 선택되는 어느 하나 또는 그 이상을 포함하는 것을 특징으로 하는 방법.
  15. 제 12항에 있어서,
    상기 생리 활성 목적 물질은 카페인(caffeine), 아세트아미노펜(acetaminophen), 이부프로펜(ibuprofen), 디메토프림(dimethoprim), 트리메토프림(trimethoprim), 설폰아마이드(sulfonamide), 설파메톡사졸(sulfamethoxazole), 비스(2-에틸헥실)프탈레이트(bis(2-ethylhexyl)phthalate), 디에틸 프탈레이트(diethyl phthalate), 코티닌(cotinine), 니코틴(nicotine), 린코마이신(lincomycin), 설파디메톡신(sulfadimethoxine), 설파메타진(sulfamethazine), 설파티아졸(sulfathiazole), 타일로신(tylosin), 콜레스테롤(cholesterol), 코프로스탄-3-올(coprostan-3-ol), 디하이드로콜레스테롤(dihydrocholesterol), 에르고스테롤(ergosterol), 스티그마스탄올(stigmastanol), 스티그마스테롤(stigmasterol), 베자피브레이트(bezafibrate), 클로피브릭 산(clofibric acid), 카바마제핀(carbamazepine), 디클로페낙(diclofenac), 나프록센(naproxen), 프로프라놀롤(propranolol), 케토프로펜(ketoprofen), 메페남 산(mefenamic acid), 안드로스테네디온(androstenedione), 에스트론(estrone), 프로게스테론(progesterone), 에스트라디올(estradiol), 펜톡시필린(pentoxifylline), 에티닐에스트라디올(ethynylestradiol), 합성 에스트로겐 EE2(synthetic estrogen EE2), 내인성 에스트로겐 17β-에스트라디올(E2) 및 17α-에티닐에스트라디올 (EE2) (Eendogenous estrogen 17β estradiol (E2) and 17α ethinylestradiol (EE2)), 에스트론(estrone), 메프로바메이트(meprobamate), 페니토인(phenytoin), 에티닐 에스트라디올(ethinyl estradiol), 메스트라놀(mestranol), 노르에틴드론(norethindrone), 에리스로마이신(erythromycine), 아테노롤(atenolol), 트리클로산(triclosan), 비스페놀 A(bisphenol A), 노닐페놀(nonylphenol), DEET, 아이오프로마이드(iopromide), TCEP, 록시트로마이신(roxithromycin), 에리스로마이신-H2O(erythromycin-H2O), 젬피브로질(gemfibrozil), 메프로바메이트(meprobamate), 페니토인(phenytoin), 플루오제틴(fluoxetine), 디아제팜(diazepam), 에티닐에스트라디올(ethynylestradiol), 아토르바스타틴(atorvastatin), 노르플루옥세틴(norfluoxetine), o-하이드록시 아토르바스타틴(o-hydroxy atorvastatin), p-하이드록시 아토르바스타틴(p-hydroxy atorvastatin), 리스페리오딘(risperiodine), 테스토스테론(testosterone), 리스페리돈(risperidone), 엔날라프릴(enalapril), 심바스타틴(simvastatin), 심바스타틴 하이드록실 산(simvastatin hydroxyl acid), 클로피브레이트(clofibrate), 프탈레이트 에스테르(phthalate esters), 프리미돈(primidone), 플루오로퀴놀론(fluoroquinolones), 노르플록사신(norfloxacin), 오플록사신(ofloxacin), 시프로플록사신(ciprofloxacin), 테트라사이클린(tetracycline), 독시사이클린(doxycycline), 에스트리올(estriol), D-노르게스트렐(D-norgestrel), 클로피도그렐(clopidogrel), 엔녹스파린(enoxparin), 셀레콕시브(celecoxib), 로페콕시브(rofecoxib), 발데콕시브(valdecoxib), 오메프라졸(omeprazole), 에소메프라졸(esomeprazole), 펙소페나딘(fexofenadine), 쿠에티아핀(quetiapine), 메토프로롤(metoprolol), 부데소나이드(budesonide), 파라세타몰(paracetamol), 프로필페나존(propylphenazone), 아세트아미노페논(acetaminophenone), 이부프로펜 메틸 에스테르(ibuprofen methyl ester), 퀴놀론(quinolone), 마크로라이드 항생제(macrolide antibiotics), 합성 스테로이드 호르몬(synthetic steroid hormone), 로라타딘(loratadine), 세티리진(cetirizine) 및 이의 혼합물로 이루어진 군으로부터 선택되는 어느 하나 또는 그 이상을 포함하는 것을 특징으로 하는 방법.
  16. 제 12항에 있어서,
    상기 희토류는 이트륨(yttrium), 스칸듐(scandium), 란타늄(lanthanum), 세륨(cerium), 프라세오디뮴(praseodymium), 네오디뮴(neodymium), 프로메튬(promethium), 사마륨(samarium), 유로퓸(europium), 가돌리늄(gadolinium), 테르븀(terbium), 디스프로슘(dysprosium), 홀뮴(holmium), 에르븀(erbium), 툴륨(thulium), 이테르븀(ytterbium), 루테튬(lutetium), 및 이의 혼합물로 이루어진 군으로부터 선택되는 적어도 어느 하나인 것을 특징으로 하는 방법.
  17. 제 16항에 있어서,
    상기 불용성 희토류 고착제는 세륨을 포함하는 것을 특징으로 하는 방법.
  18. 제 17항에 있어서,
    상기 불용성 희토류 고착제는 세륨(Ⅳ) 옥사이드(CeO2) 및 세륨(Ⅲ) 옥사이드(Ce2O3) 중 적어도 어느 하나를 포함하는 것을 특징으로 하는 방법.
  19. 제 1항에 있어서,
    상기 희토류 고착제는 필수적으로 란타늄(lanthanum), 세륨(cerium), 프라세오디뮴(praseodymium), 네오디뮴(neodymium), 프로메튬(promethium), 사마륨(samarium), 유로퓸(europium), 가돌리늄(gadolinium), 테르븀(terbium), 디스프로슘(dysprosium), 홀뮴(holmium), 에르븀(erbium), 툴륨(thulium), 이테르븀(ytterbium) 및 루테튬(lutetium)으로 이루어진 군으로부터 선택되는 3가(trivalent) 희토류를 포함하는 것을 특징으로 하는 방법.
  20. 제 1항에 있어서,
    상기 불용성 희토류 고착제는 서로 다른 산화수(oxidation states)를 가지는 복수의 서로 다른 희토류를 포함하는 것을 특징으로 하는 방법.
  21. 제 1항에 있어서,
    상기 불용성 희토류 고착제는 불용성 및 가용성 희토류 화합물을 포함하는 것을 특징으로 하는 방법.
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