KR20130090402A - 생물학적 정화 겔 및 이 겔을 이용한 표면 정화 방법 - Google Patents

생물학적 정화 겔 및 이 겔을 이용한 표면 정화 방법 Download PDF

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Abstract

본 발명은 생물학적 정화 겔에 관한 것으로서, 상기 겔 질량을 기준으로, 5질량% 내지 30질량%, 바람직하게는 5질량% 내지 25질량%, 더 바람직하게는 8질량% 내지 20질량%의 적어도 하나의 무기 점조화제: 0.5mol/겔 L 내지 10mol/겔 L, 바람직하게는 1mol/겔 L 내지 10 mol/겔 L의 적어도 하나의 활성 생물학적 정화제; 상기 겔 질량을 기준으로, 0.05질량% 내지 5질량%, 바람직하게는 0.05질량% 내지 2질량%의 적어도 하나의 초-흡수성 중합체; 겔 질량을 기준으로, 0.1질량% 내지 2질량%의 적어도 하나의 계면활성제; 및 잔량의 용매를 포함하는 콜로이드 용액으로 이루어지는 겔.
상기 겔을 적용하는 생물학적 정화 방법.

Description

생물학적 정화 겔 및 이 겔을 이용한 표면 정화 방법{BIOLOGICAL DECONTAMINATION GEL, AND METHOD FOR DECONTAMINATING SURFACES USING SAID GEL}
본 발명의 목적은 표면들을 정화하는데 사용될 수 있는 생물학적 정화 겔에 관한 것이다.
본 발명은 또한 이 겔을 이용한 표면 정화방법에 관한 것이다.
본 발명은 생물약제들에 의하여 오염 및 더럽혀진 표면들의 정화에 적용된다.
본 발명에 따른 발명은, 금속 표면, 플라스틱 물질 표면들, 유리질 물질 표면들과 같은 임의의 종류의 표면들에 적용될 수 있다.
본 발명은 특히 시멘트 매트릭스들과 같은 다공성 물질들, 슬러리, 모르타르(mortar) 및 콘크리트와 같은 물질들; 벽돌; 회반죽물(plasterwork); 및 돌의 표면들에 적용된다.
따라서, 본 발명의 기술 분야는 표면에서 발견되고 그 존재가 바람직하지 않은 오염물질들, 더러움들을 표면상에서 제거해내고자 하는 표면 정화 분야로서 일반적으로 정의될 수 있다.
더욱 구체적으로는, 본 발명의 기술 분야는 오염된 표면들, 특히 예로서 내
생포자, 독소, 바이러스들과 같은 독성 생물학적 종들로 오염된 표면들의 생물학적 정화 분야이다.
약 10년 동안, 테러리스트 화학 및 더욱 최근에는 생물학적 공격의 연속 발생이 있었으며, 예로서 1995년 도쿄 지하철에서의 사린(sarin) 가스 공격, 2001년 뉴욕 쌍둥이 빌딩 자살 폭격, 2001년 미국에서 미국 우체국 우편으로부터의 탄저균, 및 2004년 마드리드 기차역에서의 폭발물 공격으로, 많은 국가들은 테러리스트들의 위협들에 대하여 효율적인 방식을 제공하기 위하여 실제 연구 프로그램들을 구축하도록 자극하였다.
20세기 초에 화학물질 성질이 본질적으로 위협적인 약제들이 보다 강력한 영향을 갖고, 적용이 더욱 쉬우며, 특히 최초의 신체 증상들의 발발 전에는 탐지되지않는 무기로 발달되어 왔다.
이에따라, 오늘날 테러리스트 공격에 대한 공포는 특히 경구전염성인 생물학적 유형의 것들에 집중된다. 독성 생물학 종들, 예컨대 바실러스 안트라시스(Bacillus anthracis)(탄저균) 또는 나아가 보툴리늄(Botulinum) 독소는 가장 사용가능성이 높은 무기로서 고려된다.
생물학적 정화의 경우, 2가지 목적이 추구된다:
- 첫번째는 살생물제(일반적으로 강한 산화성 화학종들)와 병원성간의 연장된 접촉 동안 생물학적, 생독성 오염물질들을 비활성화시키는 것이다. 이러한 저해 상태는 사용된 제형에 따라서는 수 시간에 이를 수 있는 접촉 시간을 필요로 하고,
- 두번째는 오염물질 종들을 고체상 또는 액체상으로 전달시켜, 비활성화된 종들이 처리된 물질로부터 제거되도록 한다.
일반적으로, 생물학적 오염물질에 의하여 오염된 물질들을 정화시키는 기술은 살생물제를 함유한 액체를 오염된 표면들과 접촉되도록 배치하는 것으로 이루어진다. 살생물성 용액의 적용은, 솔질과 같은 기계적 작용과 함께 또는 기계적 작용 없이, 분무 또는 적셔서(washing) 일반적으로 달성된다.
따라서, 문헌 [1]은 생물학적 공격 후 항균제들 및 정화에 사용된 다른 약제들을 제거하기 위한 세정 조성물을 설명한다. 이 조성물은 특히 에탄올, 이소프로판올, 에틸렌 글리콜 n-헥실 에테르, 브로마이드 및 클로라이드를 포함한다.
문헌 [2]는 고체, 안정한 과산(peracid) 또는 과산의 안정한 고체 공급원을 오염된 표면과 접촉시키는 대규모 정화방법을 설명한다.
보다 최근에는, 미세분무(nebulization) 또는 포말 분출에 의한 새로운 습윤화 기술들로, 사용된 살생물 용액의 양 및 이에 따라 생산된 화학 유출물들의 부피를 감소시키는 것이 가능해졌다. 이와 관련하여, 문헌 [3] 및 [4] 참조.
다른 방법들은 과산화수소 또는 오존과 같은 기체 형태의 살생물제들을 이용하며, 이는 문헌 [5]에 설명된 방법의 경우와 같다.
이들 방법들과 관련된 큰 결함은, 이들이 액체 분무방법에서 사용되는 생물학적 및 화학 독성 약제들인지 또는 기체 형태의 살생물제들의 적용방법에서 사용되는 화학 독성 약제들인지의 여부에 관계없이, 독성 약제들의 환경으로의 유포 위험이다.
나아가, 기체 형태의 살생물제들을 적용하는 방법은 밀폐된 공간에서 적용되는 경우 아주 효율적이다.
보다 최근에는 오염 회복 문제를 충족시키기 위한, 제 3의 종류의 방법이 개발되었다.
이들 방법들에서, 오염물질의 전달은 독성 생물학적 종들을 포획(trapping) 및/또는 파괴할 수 있는 고체 지지 물질방향으로 달성된다. 이에 의하여 생성된 폐기물은 그 후 고체 형태로도 발견된다. 고체 폐기물의 수득은 독성제들이 환경으로 퍼질 위험을 제한하고, 생성된 폐기물의 관리 및 처리를 용이하게 하기 위해 특히 유리하다.
고체 지지체를 적용하는 상이한 기술들은 이제 이미 개발되어왔다. 이들은, 무엇보다도, 피부 또는 장치의 부품들 상에서 발견되는 지속된 독성 액체들을 정화하고자 의도된 소위 <더스팅 글로브(dusting glove)> 기술이다.
이 글로브에서, 정화제는 흡수제 분말로, 일반적으로 풀러 흙(Fuller's earth)이다. 풀러 흙을 톡톡 두드려서 오염된 부분에 부으면, 이는 독성 액체를 흡수하고, 그 후 글로브의 스폰지 면으로 이를 닦아낸다 [6].
이 글로브의 조성물은, 어떤 경우들에서, 풀러 흙에 의해 포획된 오염물질을 비활성화할 수 있는 산화제를 포함한다. 인간의 보호에 특히 적당한 이 기술은, 그럼에도 불구하고 소규모의 액체 오염물질들의 처리에만 제한되어 있다.
다른 정화 생성물들은, 겔의 형태로, 고체 폐기물을 생성하고, 이에 따라 넓은 표면과 복잡한 외형을 갖는 공간들을 청소하기 위하여, 액체 용액을 이용하지 않고 정화하는 가능성을 제공한다.
이들 겔들은 정화되는 표면 상에 이들을 분무하므로써 일반적으로 적용된다.
용매 증발시간에 상응하는 접촉 시간 동안 겔과 정화시킬 표면을 접촉시킨 후, 수득된 건조 폐기물을 솔질 및/또는 흡입에 의하여 제거한다. 이들 방법들의 주요 장점은 넓은 표면들 및 불균일한 형태를 처리할 수 있는 능력이다.
따라서, 문헌 [7]은 오염된 영역들의 화학 또는 생물학적 정화를 위한 산화제들을 포함하는 겔 조성물을 설명한다. 이 조성물은, 점질성 콜로이드 겔을 형성하기 위하여, 콜로이드 형태의 증점제들 또는 겔화제를 산화제 용액에 첨가하므로써 제조된다.
이 용액은 수용액 또는 유기 용액일 수 있다.
증점제들 또는 겔화제들은 실리카, 알루미나, 알루미노실리케이트들, 실리카와 알루미나의 혼합물들, 및 스멕타이트(smectite)와 같은 클레이들로부터 선택될 수 있다.
산화제들은 특히 나트륨 하이포아염소산, 암모늄 과황산염, 또는 과산화수소이다.
이들 겔들은 세균, 진균류, 바이러스 및 포자들과 같은 생물학적 약제들, 또는 신경독소가스와 같은 화학약제들을 제거하는데 사용될 수 있는 것으로 나타난다.
겔들은 처리될 표면에 분무되고, 그 후 건조 후 흡입에 의하여 회수된다.
칼륨 퍼옥시모노술페이트 및 15%의 Cab-O-Sil® EH-5 실리카를 겔화제로서 포함하는 산화 겔은, 이 겔을 건조시키는데 요구되는 시간 내에 <Mustard　>, <VX> 및 <GD> 화학 약제들을 파괴하고, 유사 탄저균인 바실러스 글로비기(Bacillus globigii: BG)도 이 겔에 의하여 부분적으로 파괴된다는 것이 밝혀졌다.
Lawrence Livermore 국립 연구소에 의해 L-Gel 115 및 L-Gel 200이라는 명칭으로 개발된 겔화 제형들은 문헌 [7]에서 개발된 제형들과 유사하며, 소위 <L-겔> 방법을 이용하여 적용된다. 이 방법은 바실러스 글로비기의 포자에 의한 오염과 같은 생물학적 오염에 대하여 어느정도 효과를 갖는 것으로 여겨진다 [8].
이들 겔들은 산화 산(oxidizing acid) 용액들로부터 조제되며, 여기에 유기 용매 및 실리카 충전제가 첨가된다. 겔들은 그 후 처리될 표면들 상에 분무되고, 그 후 건조 후 흡인에 의하여 회수된다. 이 방법의 중요 사항들 중, 강력한 산화제들의 존재가 첫번째인 것으로 보이며, 이들의 화학적 안정성은 종종 시간에 의해 매우 제한된다.
또한, 특히 겔이 벽 또는 천정에 적용되는 경우, 흘러없어짐(runoffs)을 회피하기 위하여, 문헌 [7]에서 이는 125㎛를 넘지 않는 두께의 매우 얇은 막 형태로 적용된다. 그 결과물은 분말성 건조 폐기물로, 이는 처리 효율이 완전하지 않은 경우, 산화 화합물과 같은 생물독성종들 및 화학종들의 대기중으로의 유포를 일으킬 수 있다.
상기 방법의 성능은, 에어로졸 형태의 탄저균에 의한 오염에 대하여 결정되며(0.16m2 샘플 당 107 및 108 포자), 40년 이상의 오염에서 감소를 일으키지 않는 것으로 나타난다 [8].
또한, 핵물질 정화의 경우, 건조 폐기물의 분말 성질과 관련된 문제들을 없애고, 겔 방법의 효능을 증가시키는 것을 가능하게 하는 겔화된 제형들은 문헌 [9] 및 [10]의 대상이다. 상기 문헌에 설명된 겔 제형들은 지지물질의 적은 부식을 이용하여 미립자 형태의 오염물질 방출 가능성을 제공한다. 오염물질은 그 후 건조 겔 잔류물 내에 포획되는 것으로 발견된다 [9], [10].
이들 겔들은 방사성 오염물질에 대하여 특히 적용되는 것으로, 표면의 생물학적 정화에는 적용되거나 적합화될 수 없다.
나아가, 상기 설명된 겔들은 다공성 물질의 깊이내의 정화는 가능하게 하지 않는다.
따라서, 상기 설명들과 관련하여, 생물학적 오염물질들의 유포없이 쉽게 제거되는 건조 폐기물들을 생성하며, 이에 의하여 모양, 형태, 크기 및 성질과 관계없이 다양한 종류의 표면들을 동일한 효율로 처리하는 것이 가능한, 생물학적 정화 겔이 요구되고 있다.
특히, 다공성 표면들, 주로 미네랄(mineral) 표면들의 효율적인 정화를 가능하게 하고, 예로서 수밀리미터의 깊이에 대하여 표면들을 깊이 방향으로 정화하는 것을 보장하는 생물학적 정화 겔에 대한 필요가 존재한다.
나아가, 처리된 표면들에서 어떤 화학적, 기계적 또는 물리적 변경을 일으키지않는 정화 겔에 대한 필요가 존재한다.
본 발명의 목적은 특히 이러한 요구를 충족시키는 생물학적 정화 겔을 제공하는 것이다.
본 발명의 목적은, 나아가 선행기술의 단점, 결함, 한계 및 불이익들을 갖지 않고, 선행기술의 정화 겔들의 문제를 해결하는 정화 겔을 제공하는 것이다.
이러한 목적 및 추가의 목적들은, 하기를 포함하는, 바람직하게는 하기로 이루어지는 콜로이드 용액으로 이루어진 생물학적 정화 겔을 이용하는 본 발명에 따라 달성된다:
- 겔 질량을 기준으로, 5질량% 내지 30질량%, 바람직하게는 5질량% 내지 25질량%, 더 바람직하게는 8질량% 내지 20질량%의, 적어도 하나의 무기 점조화제(viscosifying agent);
- 0.5mol/겔 L 내지 10mol/겔 L, 바람직하게는 1mol/겔 L 내지 10mol/겔 L의, 적어도 하나의 생물학적 정화 활성제;
- 겔 질량을 기준으로, 0.05질량% 내지 5질량%, 바람직하게는 0.05질량% 내지 2질량%의, 적어도 하나의 초흡수성(super-absorbent) 중합체;
- 겔 질량을 기준으로, 0.1질량% 내지 2질량%의, 적어도 하나 계면활성제; 및
- 잔량의 용매.
본 발명에 따른 겔들은 선행기술에서 설명된 바가 전혀 없다.
특히, 정화 겔 내로의 초흡수성 중합체의 혼입 및 또한 이러한 초흡수성 중합체의 겔과 생물학적 정화제와의 조합은 선행기술에서 전혀 설명된 바 없으며, 특히 상기 언급된 문헌들에 의해 제시된 바 없다.
본 발명에 따른 겔들은 상기 언급된 요구들 전체를 충족시키며, 이들은 상기 설명된 문헌들에서 설명된 것들과 같은 선행기술의 겔들의 결점, 단점, 한계 및 불이익들이 없다.
본 발명에 따른 겔들은, 선행기술의 결점을 갖지않고, 선행기술의 생물학적 정화 겔들에 의해 나타나는 문제들을 해결하는 한편, 이들 겔들의 알려진 모든 장점들은 유지한다.
본 발명에 따른 겔은 콜로이드 용액으로, 이는 본 발명에 따른 겔이 점조화제의 무기 미네랄 고체 입자들을 포함함을 의미하며, 이들의 일차적인 기본 입자들은 일반적으로 2nm 내지 200nm의 크기이다.
무기 점조화제는 유기 점조화제 없이 일반적으로 단독 사용되기 때문에, 본 발명에 따른 겔의 유기물 함량은 일반적으로 4질량% 미만, 바람직하게는 2질량% 미만이며, 이는 본 발명에 따른 겔들의 또다른 장점이다.
이들 무기 미네랄 고체 입자들은, 용액, 예로서 수용액을 겔화하기 위한 점조화제의 역할을 하여, 제거될 오염물질들의 외형, 형태, 크기 및 이들이 발견되는 장소에 관계없이, 처리되어 정화될 표면들에 부착된다.
유리하게는, 상기 무기 점조화제는 알루미나들, 실리카들, 알루미노실리케이트들, 스멕타이트와 같은 클레이들 및 이들의 혼합물들로부터 선택될 수 있다.
구체적으로, 무기 점조화제는 알루미나(Al2O3) 및 실리카(SiO2)로부터 선택될 수 있다.
무기 점조화제는 하나의 단일한 실리카 또는 알루미나를 포함하거나 또는 이들의 혼합물, 즉 2 이상의 상이한 실리카들의 혼합물(SiO2/SiO2 혼합물), 2 이상의 상이한 알루미나들의 혼합물(Al2O3/Al2O3 혼합물), 또는 하나 이상의 실리카들과 하나 이상의 알루미나들의 혼합물(SiO2/Al2O3 혼합물)을 포함할 수 있다.
유리하게는, 상기 무기 점조화제는 파이로젠화(pyrogenated) 실리카들, 침강 실리카들, 친수성 실리카들, 소수성 실리카들, 산성 실리카들, 염기성 실리카들 예컨대 Rhodia 사의 실리카 Tixosil 73(상표명) 및 이들의 혼합물로부터 선택될 수 있다.
산성 실리카들 중, 파이로젠화 또는 퓸드(fumed) 실리카들인, CABOT사의 "Cab-O-Sil" M5, H5 또는 EH5(상표명들), 및 DEGUSSA 사에 의해 AEROSIL(상표명)이라는 이름으로 판매되는 파이로젠화 실리카들이 특히 언급될 수 있다.
이들 파이로젠화 실리카들 중, 표면적이 380m2/g인 실리카 AEROSIL 380(상표명)이 더욱 바람직하며, 이는 최소의 미네랄 부하에 최대의 점조화 성질을 제공한다.
사용되는 실리카는, 예로서 소다(soda) 실리케이트 용액과 산을 혼합함에 의한 습식 경로를 통해 수득되는 소위 침강 실리카일 수도 있다. 바람직한 침강 실리카들은 DEGUSSA 사에 의해 SIPERNAT 22 LS 및 FK 310(상표명)이라는 이름으로 판매되거나, 또는 Rhodia사에 의해 TIXOSIL 331(상표명)이라는 이름으로 판매되는, 평균 비표면적이 170m2/g 내지 200m2/g인 침강 실리카이다.
유리하게는, 상기 무기 점조화제는 침강 실리카 및 파이로젠화 실리카의 혼합물로 이루어진다.
알루미나는 하소(calcinated) 알루미나들, 밀링된 하소 알루미나들 및 이들의 혼합물들로부터 선택될 수 있다.
예로서, DEGUSSA사에 의하여 <Aeroxide Alumine C>라는 상표명으로 판매되는 제품인, 미세 파이로젠화 알루미나가 언급될 수 있다.
유리하게는, 본 발명에 따라, 상기 점조화제는 겔 질량을 기준으로, 일반적으로 5질량% 내지 30질량%의 하나 이상의 알루미나(들)로 이루어진다.
이 경우, 알루미나는 바람직하게는, 20℃ 내지 50℃의 온도에서 겔의 건조를 보장하기 위하여, 겔의 총 질량을 기준으로 8질량% 내지 17질량%의 농도 및 20% 내지 60%의 상대 습도에서 30분 내지 5시간 내로 사용된다.
미네랄 점조화제의 성질은, 특히 하나 이상의 알루미나(들)로 이루어진 경우, 본 발명에 따른 겔의 건조 및 수득된 잔류 그래인(grain)의 크기에 예기치않은 영향을 미친다.
실제로, 건조된 겔은 제어된 크기의 입자들, 구체적으로는 밀리미터 크기의 고체 플레이크들(flakes)의 형태이며, 그 크기는 일반적으로 1mm 내지 10mm의 범위이고, 바람직하게는 2mm 내지 5mm이며, 이는 특히 점조화제가 하나 이상의 알루미나(들)로 이루어지는 경우, 본 발명의 상기 언급된 조성물들의 이용으로 인한 것이다.
입자들의 크기는 일반적으로 그들의 최대 크기에 대응하는 것으로 간주된다.
본 발명에 따른 겔은 활성의 생물학적 정화제를 포함한다.
살생물제로서도 언급되는 생물학적 정화제는, 생물학적 종들, 특히 독성 생물학적 종들과 접촉되는 경우, 그를 비활성화하거나 또는 파괴할 수 있는 임의의 약제를 의미한다.
생물학적 종들이라 함은, 세균, 진균, 효모, 바이러스, 독소, 포자, 특히 바실러스 안트라시스(Bacillus Anthracis) 및 원생동물들과 같은 임의의 유형의 미생물을 의미한다.
본 발명에 따른 겔에 의하여 제거, 파괴, 비활성화되는 생물학적 종들은, 병원성 포자들, 예로서 바실러스 안트라시스의 포자들과 같은 본질적으로 생물독성 종들, 보툴리늄과 같은 독소들 및 바이러스들이다.
활성인 생물학적 정화제는, 수산화나트륨, 수산화칼륨, 및 이들의 혼합물들과 같은 염기들; 질산, 인산, 염산, 황산, 및 이들의 혼합물들과 같은 산들; 과산화물들, 과망간산염들, 퍼술페이트들, 오존, 하이포아염소산들 및 이들의 혼합물들과 같은 산화제들; 헥스아세틸피리디늄 클로라이드와 같은 헥스아세틸피리디늄염들같은, 4차 암모늄 염들; 및 이들의 혼합물들 (특히 실시예 1 및 2 참조).
소정의 활성 정화제들은 상기 정의된 몇몇 범주들로 분류될 수 있다.
따라서, 질산은 산이면서 산화제이다.
상기 활성 정화제들, 예컨대 살생물제는, 겔의 건조시간과 맞으면서 생물학적 종들에 대한 저해능을 보장하기 위하여, 또한 예로서 20℃ 내지 50℃의 온도 및 평균 20% 내지 60%의 상대 습도에서 30분 내지 5시간 내에 겔의 건조를 보장하기 위하여, 일반적으로 0.5mol/겔 L 내지 10mol/겔 L, 및 바람직하게는 1mol/겔 L 내지 10mol/겔 L의 농도로 사용된다.
활성 정화제는 산 또는 산들의 혼합물일 수 있다. 이들 산들은 일반적으로 염산, 질산, 황산 및 인산과 같은 무기산들로부터 선택된다.
특히 바람직한 생물학적 정화제는 질산이다.
실제로, 놀랍게도, 질산은 생물학적, 특히 생물독성 종들을 파괴, 비활성화하는 것으로 발견되었다.
특히, 놀랍게도 질산은 특히 저항성 종인 바실러스 투린지엔시스(Bacillus thuringiensis)의 포자들과 같은 포자들의 파괴, 비활성화를 보장하는 것으로 나타났다.
산(들)은, 일반적으로 20℃ 내지 50℃의 온도 및 평균 20% 내지 60%의 상대습도에서 30분 내지 5시간 내에 겔의 건조를 보장하기 위하여, 바람직하게는 0.5mol/L 내지 10mol/L, 바람직하게는 또한 1mol/L 내지 10mol/L의 농도로 존재한다.
이러한 유형의 산성 겔의 경우, 무기 점조화제는 바람직하게는 실리카 또는 실리카들의 혼합물이다.
다르게는, 상기 활성인 생물학적 정화제는 염기일 수 있으며, 바람직하게는 미네랄 염기이고, 바람직하게는 소다, 가성칼리(potash) 및 이들의 혼합물들로부터 선택된다.
이러한 염기성 겔 제형의 경우, 본 발명의 겔은 정화작용에 추가하여 기름제거(degreasing) 작용을 갖는다.
겔의 건조시간에 가장 적당치 않은 날씨 조건들 하에서, 완전한 효능을 달성하기 위하여, 본 발명에 따른 겔은 광범위한 농도의 염기성 정화제(들)을 포함할 수 있다.
실제로, NaOH 또는 KOH와 같은 염기성 정화제들의 농도에서의 증가는, 일반적으로 살생물제의 역할을 하며, 이는 생물학적 종들의 저해율의 현저한 증가 가능성을 제공하며, 이는 바실러스 투린지엔시스 포자에서 증명된 바와 같다 (실시예 2).
상기 염기는, 20℃ 내지 50℃의 온도 및 20% 내지 60%의 상대 습도에서 평균 30분 내지 5시간 내에 겔의 건조를 보장하기 위하여, 유리하게는 10mol/L 미만, 바람직하게는 0.5mol/L 내지 7mol/L, 더 바람직하게는 1mol/L 내지 5mol/L의 농도로 존재한다.
이러한 유형의 알칼리성 염기 겔에 대하여, 무기 점조화제는 바람직하게는 알루미나 또는 알루미나들의 혼합물이다.
처리의 무해성을 보장하는 한편, 광범위한 물질들에 대한 최대 효능을 결과로서 얻기 위하여, 상기 생물학적 정화제는 바람직하게는 수산화나트륨 또는 수산화칼륨이다.
시멘트 매트릭스의 처리의 경우, 소다 또는 가성칼리의 이용에 의해 유도되는 겔의 염기성 pH는, 표면 상에서 겔의 온전성에 유해하여, 따라서 본 방법의 효능에 유해한, 정화될 물질과 겔 간의 산-염기-반응들의 회피 가능성을 제공한다.
수산화나트륨 또는 수산화칼륨의 흡습성은 겔의 건조 현상을 지연시키기 위한 중요한 수단이다. 본 발명에 따른 겔, 예로서 살생물 용액을 포함하는 겔과 생물학적 오염의 접촉 시간은 현저히 증가되는 것으로 보인다.
실제로, 수성상의 증발 과정과 수산화나트륨 또는 수산화칼륨 결정들에 의한 수분 흡수의 증발과정간의 경쟁은 겔의 건조 동력학을 유리하게 변형시킨다(실시예 3).
포자들의 저해 동력학(실시예 2) 및 온도에 따른 겔들의 건조시간(실시예 4)과 관련하여, 살생물제는 바람직하게는 1mol/L 내지 5mol/L 농도의 수산화나트륨이다.
본 발명에 따른 겔은 기본 성분으로서 초흡수성 중합체를 더 포함한다.
<초흡수성 중합체>는 <SAP>로도 명명되며, 건조 조건 상태에서, 일반적으로 그의 중량의 적어도 10배, 바람직하게는 적어도 20배의 수성 액체들, 구체적으로 물, 특히 증류수를 자발적으로(spontaneously) 흡수할 수 있는 중합체를 의미한다.
일부 <SAP들>은 그들의 중량의 1,000배 또는 그 이상의 액체를 흡수할 수 있다.
이러한 초흡수성 중합체들은, L. BRANNON-PAPPAS 및 R. HARLAND, Elsevier editions, 1990의 텍스트북<Absorbent Polymer Technology , Studies in Polymer Science 8>에 특히 설명되어 있으며, 이를 참조할 수 있다.
자발적인 흡수라 함은, 약 1시간에 달하는 범위의 흡수 시간을 의미한다.
초흡수성 중합체는 그 자체의 중량의 10배 내지 2,000배, 바람직하게는 20배 내지 2,000배(즉, 흡수성 중합체 1g 당 흡수되는 물이 20g 내지 2,000g), 바람직하게는 또한 30배 내지 1,500배, 특히 50배 내지 1,000배 범위의 물 흡수능을 가질 수 있다.
이들 물 흡수 특징들은 온도(25℃) 및 압력(760mmHg 즉, 100,000Pa)의 정상 조건 하에서 증류수에 대한 것을 의미한다.
본 발명에 따른 생물학적 정화 겔의 SAP는 나트륨 폴리(메트)아크릴레이트, (메트)아크릴 중합체와 그래프팅된 전분, (메트)아크릴 중합체와 그래프팅된 가수분해 전분; 및 전분계, 검(gum)계 및 셀룰로오스 유도체계 중합체들; 및 이들의 혼합물들로부터 선택될 수 있다.
보다 구체적으로, 본 발명의 겔에 사용될 수 있는 SAP는, 예로서 하기로부터 선택될 수 있다:
- 에틸렌성 불포화를 갖는 수용성 단량체들의 부분 가교가 있는 중합에 의한 중합체들, 주로 겔 형태로서, 예컨대 아크릴, 메타크릴 중합체들 (특히 아크릴산 및/또는 메타크릴산의 중합 및/또는 아크릴레이트 및/또는 메타크릴레이트 단량체들의 중합으로부터 유래하는) 또는 비닐 중합체들, 특히 가교 및 중성화된 폴리(메트)아크릴레이트들; 및 염들, 특히 이들 중합체들의 나트륨 또는 칼륨염들과 같은 알칼리 염들;
- 폴리아크릴레이트와 그래프팅된 전분들;
- 특히 나트륨염 또는 칼륨염의 형태의, 아크릴아미드/아크릴산 공중합체들;
- 특히 나트륨염 또는 칼륨염 형태의, 아크릴아미드/아크릴산-그래프팅된 전분들;
- 카르복시메틸셀룰로오스의 나트륨염 또는 칼륨염;
- 가교된 폴리아스파르트산의 염, 특히 알칼리염;
- 가교된 폴리글루탐산의 염, 특히 알칼리염.
특히, <SAP>로서, 하기로부터 선택되는 화합물이 사용될 수 있다:
- SALSORB CL 10, SALSORB CL 20, FSA 유형 101, FSA 유형 102 (Allied Colloids); ARASORB S-310 (Arakawa Chemical); ASAP 2000, Aridall 1460 (Chemdal); KI-GEL 201-K (Siber Hegner); AQUALIC CA W3, AQUALIC CA W7, AQUALIC CA W10; (Nippon Shokuba); AQUA KEEP D 50, AQUA KEEP D 60, AQUA KEEP D 65, AQUA KEEP S 30, AQUA KEEP S 35, AQUA KEEP S 45, AQUA KEEP A1 M1, AQUA KEEP A1 M3, AQUA KEEP HP 200, NORSOCRYL S 35, NORSOCRYL FX 007 (Arkema); AQUA KEEP 10SH-NF, AQUA KEEP J-550 (Kobo); LUQUASORB CF, LUQUASORB MA 1110, LUQUASORB MR 1600, HYSORB C3746-5 (BASF); COVAGEL (Sensient technologies), SANWET IM-5000D (Hoechst Celanese)라는 이름들로 판매되는 가교된 나트륨 또는 칼륨 폴리아크릴레이트들;
- SANWET IM-100, SANWET IM-3900, SANWET IM-5000S (Hoechst)라는 이름들 하에 판매되는 전분-그래프팅된 폴리아크릴레이트들;
- WATERLOCK A-100, WATERLOCK A-200, WATERLOCK C-200, WATERLOCK D-200, WATERLOCK B-204(Grain Processing Corporation)이라는 이름들로 판매되는 나트륨염 또는 칼륨염 형태의 전분-그래프팅된 아크릴아미드/아크릴산 공중합체들;
- WATERLOCK G-400(Grain Processing Corporation)라는 이름으로 판매되는 나트륨염 형태의 아크릴아미드/아크릴산 공중합체들;
- AQUASORB A250(Aqualon)라는 이름으로 판매되는 카르복시메틸셀룰로오스;
- GELPROTEIN(Idemitsu Technofine)라는 이름으로 판매되는 가교된 나트륨 폴리글루타메이트.
초흡수성 중합체들, 특히 나트륨 이온들 또는 칼륨 이온들과 같은 알칼리 이온들을 포함하는, 예로서 나트륨 또는 칼륨 폴리(메트)아크릴레이트 유형의, 초흡수성 중합체들(다가전해질들)은 정화 겔들에 많은 성질들을 부여한다.
무엇보다도, 이들은 생성물의 유변학, 특히 그의 흐름 문턱치(flowing threshold)에 영향을 미친다. 본 방법의 적용 면에서, 분무된 겔 두께가 1mm보다 더 큰 경우, 겔은 처리된 물질들 상에서, 특히 수직 표면들 및 천정에서 완벽하게 유지되는 것을 보장하는 것이 중요하다.
겔에 의한 생물학적 정화 방법의 범주 내에서, 초흡수성 중합체가 특히 중요하며, 이는 수소결합에 의하여, 예로서 겔에 포함된 살생물 용액의 용액 일부를 흡수하기 때문이다. 겔 중의 용액, 예로서 살생물 용액과 나트륨 폴리아크릴레이트와 같은 초흡수성 중합체간에 형성되는 수소 결합들의 수는 염 농도(load)에 따라 달라짐에 따라, 정화 겔의 염 농도가 변경되는 경우 흡수/탈착 현상이 일어난다.
이러한 메커니즘은, 예로서 시멘트 매트릭스와 같은 미네랄의 다공성 물질들을 정화하여야 하는 경우 특히 중요하다.
실제로, 물질과 접촉시, 겔의 염 농도는 증가하는데, 이는 종종 칼슘에 기초한 미네랄 입자들의 존재로 인한 것이다. 나트륨 폴리아크릴레이트와 같은 초흡수성 중합체 내에서, 상대이온 Na+이 칼슘으로부터의 Ca2 +로 치환되는 경우, 칼슘 이온의 보다 현저한 입체장애로 인하여, 용액, 예로서 살생물성 용액의 탈염 현상을 순간적으로 일으킨다.
나트륨 폴리아크릴레이트와 같은 초흡수성 중합체에 의해 방출되는 살생물 용액의 양은 그 후 순간적으로 물질의 기공으로 확산되어, 그의 깊이 방향으로 침투된다.
정화제, 예로서 살생물제의 물질 코어쪽으로의 확산 현상은, 어떤 초흡수성 중합체도 포함하지 않는 겔의 경우 더욱 제한된다 (실시예 6 참조).
초흡수성 중합체를 본 발명에 따른 겔에 첨가함에 의해, 1 내지 수밀리미터 두께, 예로서 2, 5, 10, 20 또는 100밀리미터에 달하는 두께의 깊이 방향으로 오염된 다공성 물질들에 있어서, 겔 및 본 발명에 따른 방법의 효능을 현저히 증가시키는 것이 가능하다(실시예 6).
초흡수성 중합체는 바람직하게는 ARKEMA에 의해 판매되는 Aquakeep® 또는 Norsocryl® 시리즈들의 범주에서 선택될 수 있다.
상기 겔은 바람직하게는 비이온성 계면활성제들의 군, 예컨대 에틸렌 옥사이드 및 프로필렌 옥사이드의 블록 공중합체들과 같은 블록 공중합체들 및 에톡실화 지방산들 및 이들의 혼합물들로부터 선택되는, 계면활성제 또는 계면활성제들의 혼합물을 포함할 수 있다.
이러한 유형의 겔에 대하여, 계면활성제들은 바람직하게는 "PLURONIC®"이라는 이름 하에 BASF에 의해 판매되는 블록 공중합체들이다.
상기 Pluronics®는 에틸렌 옥사이드 및 프로필렌 옥사이드의 블록 공중합체들이다.
이들 계면활성제들은, 겔이 바닥, 벽 또는 천정에 분사될 수 있도록 할 뿐만 아니라, 흘러없어지는 경우를 회피하기 위하여, 겔의 유변학적 성질들, 특히 생성물의 요변성 및 회복 시간에 영향을 미친다.
또한, 계면활성제를 이용하여, 건조 폐기물의 부착 제어 [실시예 7] 및 폐기물의 비-가루성을 보장하기 위하여 건조 잔류물 플레이크들의 크기를 제어 [실시예 8]하는 것이 가능하다.
본 발명에 따른 용매는 일반적으로 물, 유기용매 및 이들의 혼합물들로부터 선택된다.
바람직한 용매는 물이며, 이 경우 용매는 물로 이루어지며, 100% 물을 포함한다.
본 발명은, 고체 기재의 표면에서, 그리고 가능하게는 그 기재의 깊이 방향으로 상기 기재 표면의 아래에서 발견되는, 적어도 하나의 생물학적 종들에 의해 오염된 고체 기재의 표면의 생물학적 정화방법에 관한 것으로, 여기에서 하기의 연속적인 단계들을 포함하는 적어도 1회의 사이클이 실시된다:
a) 상기 설명된 것과 같은, 본 발명에 따른 겔을 상기 표면에 적용하는 단계;
b) 적어도 상기 겔이 생물학적 종들을 파괴 및/또는 비활성화 및/또는 흡수하고, 겔이 건조되고, 상기 생물학적 종들을 포함하는 건조된 고체 잔류물을 형성하기에 충분한 시간 동안, 상기 겔을 표면 상에 유지시키는 단계;
c) 상기 생물학적 종들을 포함하는 건조된 고체 잔류물을 제거하는 단계.
비다공성 표면의 경우, <비활성화된> 생물학적 오염이 건조 겔 플레이크들에 의하여 회수되는 것에 유의하여야 한다.
반면, 시멘트 매트릭스들과 같은 다공성 물질들의 경우에서와 같이, 깊은 오염의 경우, 건조 겔은 표면 오염 잔류물만을 포함할 것이다.
겔의 초-흡수제 작용 이후 제위치에서 <비활성화된> 깊은 내부 오염은 기재 물질의 중심에 남을 것이다.
유리하게는, 고체 기재는 다공성 기재이며, 바람직하게는 다공성 미네랄 기재이다.
그러나, 본 발명에 따른 겔 및 방법의 효능은 비다공성 및/또는 비미네랄 표면의 존재에서도 여전히 양호하다.
유리하게는, 상기 기재는 스테인레스 스틸과 같은 금속; 플라스틱 물질 또는 고무와 같은 중합체들로, 예컨대 폴리(염화비닐) 또는 PVC, 폴리프로필렌 또는 PP, 폴리에틸렌 또는 PE, 특히 고밀도 폴리에틸렌 또는 HDPE, 폴리(메틸 메타크릴레이트)들 또는 PMMA, 폴리(비닐리덴 플루오라이드)들 또는 PVDF, 폴리카르보네이트들 또는 PC; 유리; 시멘트; 모르타르 및 콘크리트; 회반죽물; 벽돌; 천연석 또는 인조석; 세라믹으로부터 선택되는 적어도 하나의 물질로 만들어진 것이다.
유리하게는, 생물학적 종들은 이미 상기 열거된 독성 생물학적 종들로부터 선택된다.
유리하게는, 상기 겔은 표면 m2 당 100g 내지 2,000g의 겔, 바람직하게는 표면 m2 당 500g 내지 1,500g의 겔, 더 바람직하게는 표면 m2 당 600g 내지 1,000g의 양으로 정화될 표면 상에 적용되며, 이는 표면 상에서 0.5mm 내지 2mm의 적층된 겔 두께에 해당한다.
유리하게는, 상기 겔은, 솔 또는 흙받기(hawk)를 이용하여, 고체 표면 상에 분무에 의해 적용된다.
유리하게는 단계 b) 동안, 건조는 1℃ 내지 50℃, 바람직하게는 15℃ 내지 25℃의 온도, 및 20% 내지 80%, 바람직하게는 20% 내지 70%의 상대습도 하에서 수행된다.
유리하게는, 상기 겔은 2시간 내지 72시간, 바람직하게는 2시간 내지 48시간, 더 바람직하게는 5시간 내지 24시간의 기간 동안 상기 표면 상에 유지된다.
유리하게는, 건조 및 고체 잔류물은, 1mm 내지 10mm, 바람직하게는 2mm 내지 5mm 크기의 입자, 예로서 플레이크들로서 나타난다.
유리하게는, 건조 및 고체 잔류물은 솔질 및/또는 흡인에 의하여 고체 표면으로부터 제거된다.
유리하게는, 상기 기재된 사이클은, 모든 사이클 동안 동일한 겔을 이용하거나 또는 1회 또는 수회의 사이클 동안 상이한 겔들을 이용하여, 예로서 1회 내지 10회 반복될 수 있다.
유리하게는, 단계 b) 동안, 완전히 건조되기 전에, 상기 겔은 생물학적 정화제 용액, 바람직하게는 단계 a) 동안 적용된 겔의 용매 중의 생물학적 활성제 용액으로 재습윤화된다(re-wetted).
단계 b) 동안, 겔은, 완전히 건조되기 전에, 상기 이미 설명된 생물학적 정화 겔 중에 포함된 살생물 용액으로 재습윤될 수 있으며, 이는 표면 상에서 겔의 적용의 반복을 회피하고, 시약의 절약 및 폐기물을 제한된 양으로 만든다. 이러한 재습윤 조작은 반복될 수 있다.
요약하면, 본 발명에 따른 방법 및 겔은 특히 하기의 유리한 성질들을 갖는다:
- 분무에 의한 겔의 적용,
- 벽면에의 부착,
- 특히 다공성 표면의 경우에 오염물질 침투 상황을 포함하여, 겔의 건조상 종료시 최대 정화 효능의 수득.
일반적으로, 건조 시간은 비활성화에 요구되는 시간보다 더욱 길거나 동일한 것으로 보장된다. 깊은 비활성화의 경우, 이는 일반적으로 재습윤에 의존한다.
- 매우 광범위한 물질들의 처리,
- 처리 종료시 물질들에서 어떤 기계적 또는 물리적 변경의 부재,
- 변화하는 기후 조건 하에서 본 방법의 적용,
- 폐기물 부피의 감소,
- 건조 폐기물의 회수 용이성.
발명의 상세한 설명
본 발명의 다른 특징들 및 장점들은, 이하의 상세한 설명의 내용에 따라 더욱 명백하게 될 것이며, 첨부된 도면과 관련된 이러한 설명은 제한이 아닌 예시적인 것이다.
본 발명에 따른 겔은 실온에서 용이하게 제조될 수 있다.
예로서, 본 발명에 따른 겔은 바람직하게는 무기 점조화제(들)(viscosifying agent), 예로서 알루미나(들) 및/또는 실리카(들)을 서서히 활성 생물학적 정화제(들), 계면활성제(들) 및 초흡수성 중합체(들)을 포함하는 용액에 첨가하므로써 제조될 수 있다.
이 첨가는 점조화제(들)을 간단히 상기 용액에 부어넣음으로써 실시될 수 있다. 무기 점조화제(들) 첨가시, 활성 생물학적 정화제(들), 계면활성제(들) 및 초흡수성 중합체(들)을 포함하는 용액은 일반적으로 기계적 교반 하에 유지하였다. 이러한 교반은, 예로서 3날 프로펠러가 장착된 기계 교반기를 이용하여 수행될 수 있다.
교반속도는 일반적으로 600 내지 800회전/분을 포함한다.
미네랄 점조화제(들)의 첨가 종료시, 완전하게 균질한 겔을 수득하기 위하여, 교반은 예로서 2분 내지 5분 동안 더 계속된다.
본 발명에 따른 겔을 제조하기 위한 다른 절차들이, 상기 언급된 것과 상이한 순서로 겔 성분들의 첨가와 함께 적용될 수 있음은 상당히 명백하다.
일반적으로, 본 발명에 따른 겔은, 먼 거리(예로서, 1m 내지 5m의 거리) 또는 가까운 거리 (예로서, 1m 미만의 거리, 바람직하게는 50cm 내지 80cm)에서 정화될 표면 상에 분무되기 위해서는 1,000s-1의 전단 하에서 200mPa.s 미만의 점도를 가져야만 한다. 점도 회복 시간은 일반적으로 1초 미만이어야 하며, 낮은 전단 하에서 점도는 벽에서 흐르지 않도록 10Pa.s 보다 높아야만 한다.
본 발명에 따른 겔의 계면활성제는 본 발명에 따른 겔의 유변학적 성질에 유리하게 그리고 현저하게 영향을 미친다는 것에 유의하여야 한다. 이러한 계면활성제는 특히, 본 발명에 따른 겔을 분무에 의해 적용할 수 있다는 가능성을 제공하며, 수직 표면 및 천정 처리 경우 퍼지거나 또는 흘러없어질 위험을 피한다.
이에 의하여 본 발명에 따라 제조된 겔은 그 후, 고체 물질 (3)로 제조된 기재의 정화될 고체 표면 (2) 상에, 즉 생물학적 오염물질 (4)에 노출된 표면 (2) 상에 적용되고 (1) (도 1); 이 생물학적 오염물질 (4)는 상기에서 이미 정의된 하나 이상의 생물학적 종들로 이루어질 수 있다.
상기에서 이미 나타낸 바와 같이, 활성인 생물학적 정화제는 제거, 파괴 또는 비활성화될 생물학적 종들에 따라 선택된다.
가능하게는 알루미늄 유형의 경량 금속 합금을 제외하고, 염기성 또는 산성 겔들이 적용되는 경우, 정화될 표면 (2)을 구성하는 물질에 대한 제한은 없으며, 실제로 본 발명에 따른 겔은 모든 종류의 물질, 연약한(fragile) 물질에서도 어떤 손상도 없이 처리를 가능하게 한다.
본 발명에 따른 겔은 처리된 물질의 어떤 변경, 부식, 화학적, 기계적 또는 물리적 공격도 생성하지 않는다. 본 발명에 따른 겔은 따라서 처리된 물질의 완전성에 결코 유해하지 않으며, 심지어는 이들의 재사용을 가능하게 한다. 따라서 군용 장비와 같은 민감성 장비는 보존되며, 이들은 정화후 재사용될 수 있을 것이며, 한편 본 발명에 따른 겔로 처리된 기념비들은 결코 퇴화되지 않고, 그의 시각적 및 구조적 온전성은 보존되는 것으로 보인다.
따라서 이러한 물질의 기재 (3)는 스테인레스 스틸과 같은 금속, 플라스틱 물질 또는 고무와 같은 중합체들, 이들 중 PVC, PP, PE 특히 HDPE, PMMA, PVDF, PC가 언급될 수 있고, 유리, 시멘트, 모르타르들 및 콘크리트들, 회반죽물들, 벽돌, 천연석 또는 인조석, 세라믹들로부터 선택될 수 있다.
임의의 경우에서(실시예 9 및 도 12 참조), 물질에 관계없이, 본 발명에 따른 겔에 의한 정화 효능은 완전하다.
처리된 표면은 페인트 또는 비-페인트될 수 있다.
특히 놀라운 방식으로, 본 발명에 따른 겔은 슬러리, 모르타르 및 콘크리트와 같은 시멘트 기질들, 벽돌, 회반죽물들, 또는 천연석 또는 인조석과 같은 다공성 물질들에 대해 특히 유효한 것으로 나타났다. 실제로, 본 발명에 따른 겔의 초흡수성 중합체의 존재는 임의의 초흡수성 중합체가 없는 균등한 겔을 이용한 것 보다 다공성 물질의 보다 현저한 깊이에서의 정화를 가능하게 한다.
즉, 본 발명에 따른 겔의 초흡수성 중합체의 존재는, 다공성 기재들, 특히 다공성 미네랄 기재들을 처리하는 문제의 경우, 활성 정화제, 예로서 살생물제의 물질의 깊이 내로의 확산을 촉진시킨다.
본 발명에 따른 겔을 이용한 처리 효능은, 수밀리미터의 깊이에 걸쳐 오염된 물질들에 대한 처리를 포함하여, 일반적으로 완전하다.
또한, 정화될 표면의 형태, 외형 및 크기에 대한 어떤 제한도 존재하지 않으며, 본 발명에 따른 겔 및 이의 적용 방법은 대규모 표면들, 예로서 패임, 각, 쑥 들어간 곳들(nooks)이 있는 복잡한 외형을 갖는 표면들의 처리를 가능하게 한다.
본 발명에 따른 겔은 바닥과 같은 수평 표면들 뿐만 아니라, 벽과 같은 수직 표면들, 또는 기운 사면 또는 천정과 같이 매달린 표면들의 효율적인 처리도 보장한다.
용액과 같이 액체들을 적용하는 기존의 생물학적 정화 방법들에 비교하여, 겔을 적용하는 본 발명에 따른 정화 방법은 비-수송성인 이식된 야외물들인 넓은 표면적의 물질들의 처리에 특히 유리하다. 실제로, 본 발명에 따른 방법은, 겔의 적용으로 인하여, 화학 용액의 환경으로의 퍼짐 및 오염성 종들의 분산을 회피하면서 현장에서의 정화를 가능하게 한다.
본 발명에 따른 겔은 당업자에게 알려진 모든 적용 방법들에 의하여 처리되는 표면 상에 적용될 수 있다.
표준 방법들의 예로서 분사총(gun)을 이용한 분무 또는 솔 또는 흙받기를 이용한 적용이 있다.
본 발명에 따른 겔을 처리될 표면에 분무함에 의한 적용을 위하여, 콜로이드성 용액이, 예로서 저압 펌프, 예로서 7바(bar) 이하, 즉 약 7.105 파스칼(Pascal)의 압력을 적용하는 펌프를 통하여 운반될 수 있다.
표면상에의 겔 제트의 분사(bursting)는, 예로서 편평 제트 노즐 또는 둥근 제트 노즐을 이용하여 수행될 수 있다.
펌프와 노즐간의 거리는 임의의 거리일 수 있으며, 예로서 이는 1m 내지 50m, 특히 1m 내지 25m일 수 있다.
본 발명에 따른 겔의 점도를 회복하기 위한 충분히 짧은 시간은 분무된 겔이 표면, 예로서 벽 전체에 부착되는 것을 가능하게 한다.
처리될 표면 상에 퇴적되는 겔의 양은 일반적으로 100g/m2 내지 2,000g/m2, 바람직하게는 500g/m2 내지 1,500g/m2, 더 바람직하게는 600g/m2 내지 1,000g/m2이다.
단위 면적 당 퇴적되는 겔의 양 및 퇴적된 겔의 최종 두께는 건조속도에 영향을 미친다.
따라서, 0.5mm 내지 2mm 두께의 겔의 필름, 즉 겔층이 처리될 표면 상에 분무된 경우, 겔과 물질간의 효율적인 접촉 시간은 그의 건조시간에 균등하며, 이는 겔 중에 포함된 활성 성분이 오염물질과 상호작용하는 동안의 시간이다.
다공성 기재들, 예로서 시멘트 기질들의 경우, 초흡수성 중합체의 작용에 따라 그 물질의 중심으로 침투된 살생물성 용액의 작용 시간은 겔의 건조시간보다 더 길 수 있으며, 이 경우에는 그 살생물성 용액을 재습윤시키거나, 또는 겔의 분무를 반복하는 것이 일반적으로 필요하다.
나아가, 퇴적된 겔의 양이, 상기 언급된 범위들 중에 해당되는 경우, 구체적으로 500g/m2 초과, 특히 500g/m2 내지 1,500g/m2의 범위인 경우, 구체적으로 500g/m2 초과의 퇴적된 겔의 양에 대하여 예로서 500㎛ 초과의 퇴적된 겔의 최소 두께에 해당하고, 상기 경우, 겔 건조 후 수득되는 겔이 밀리미터 수준의 플레이크들의 형태, 예로서 1mm 내지 10mm, 바람직하게는 2mm 내지 5mm의 크기를 갖는, 흡인될 수 있는, 플레이크들의 형태로의 겔 분쇄(fracturation)를 가능하게 한다는 것이 놀랍게도 밝혀졌다.
퇴적된 겔의 양 및 이에 따른 퇴적된 겔의 두께, 바람직하게는 500g/m2 초과, 즉 두께 500㎛는 겔 건조 후 형성되는 건조 잔류물들의 크기에 영향을 미치고, 그에 따라 분말형 잔류물이 아닌 밀리미터 크기의 건조 잔류물들이 형성되는 것을 보장하는 기초적인 파라미터이며, 이러한 잔류물들은 기계적 방법에 의하여, 바람직하게는 흡인에 의하여 쉽게 제거된다.
그러나, 저농도의 계면활성제를 이용하므로써, 겔의 건조가 향상되고, 건조 잔류물의 단분산된 크기를 갖는 균질한 분쇄 현상 및 건조 잔류물들의 지지체로부터의 탈착능에서의 증가를 일으킨다는 것에도 유의하여야만 한다.
겔은 그 후 그의 건조에 요구되는 시간 내내 처리될 표면 상에서 유지된다. 본 발명에 따른 방법의 활성 상을 형성하는 것으로 여겨질 수 있는 이러한 건조 단계 동안, 겔 중에 포함된 용매, 즉 일반적으로 겔 중에 포함된 물은, 건조 및 고체 잔류물이 수득될 때까지 증발된다.
건조 시간은, 상기 제공된 그의 구성성분들의 농도 범위에서의 겔의 조성에 따라 달라지지만, 이 역시 앞서 특정된 것과 같이, 단위면적 당 퇴적된 겔의 양, 즉 퇴적된 겔의 두께에 따라서도 달라진다.
건조시간은 날씨 조건, 즉 그 고체 표면이 있는 대기의 온도 및 상대 습도에 따라서도 달라진다.
본 발명에 따른 방법은 극한의 야생 날씨 조건들, 즉 1℃ 내지 50℃의 온도 T, 20% 내지 80%의 상대습도 HR 하에서 적용될 수 있다.
따라서 본 발명에 따른 겔의 건조 시간은 일반적으로 1℃ 내지 50℃의 온도 T 및 20% 내지 80%의 상대습도 HR에서 1시간 내지 24시간이다.
본 발명에 따른 겔의 제형은, 본질적으로 <Pluronics®>과 같은 계면활성제들의 존재로 인하여, 그 물질을 더럽히는 오염 종들을 비활성화 및/또는 흡수하는데 필요하고 요구되는 접촉 시간(살생물제와 같은 정화제와 제거될 생물학적 특히 생물독성 종들간의 접촉 시간)과 실질적으로 동등한 건조시간을 일반적으로 보장한다는 것에 유의하여야 한다. 즉, 겔의 제형은 생물학적 오염 종들의 비활성화 시간이며, 생물학적 오염을 저해를 위한 동력학에 일치하는 건조 시간을 보장한다.
일반적으로 사용되는 미네랄 충전재의 비표면적은 일반적으로 50m2/g 내지 300m2/g, 바람직하게는 100m2/g이며, 본 발명에 따른 겔의 흡수능은 처리될 표면을 구성하는 물질의 불안정한 (표면) 오염을 포획(trapping)하는 가능성을 제공한다.
필요한 경우, 오염성 생물학적 종들은 겔화된 상태에서 비활성화된다. 겔 건조 후, 비활성화된 오염물은, 건조 겔 잔류물의 회수 동안 제거되며, 이는 하기 설명되는 바와 같다.
겔 건조 종료시, 밀리미터 수준, 예로서 1mm 내지 10mm 크기, 바람직하게는 2mm 내지 5mm 크기의, 분말이 아닌, 일반적으로 고체 플레이크 형태 (5)의 고체 건조 잔류물들을 제공하기 위하여, 겔은 균질한 방식으로 분쇄된다.
건조 잔류물들은 비활성화된 오염 종들 (6)을 포함할 수 있다.
건조 종료시 수득된 플레이크들 (5)와 같은 건조 잔류물들은 정화된 물질의 표면 (2)에 낮은 부착성을 갖는다. 결과적으로, 겔 건조 후 수득된 건조 잔류물들은 단순한 솔질 및/또는 흡인에 의하여 쉽게 회수될 수 있다. 그러나, 건조 잔류물들은 기체 제트, 예로서 압축 공기의 제트에 의하여 배출될 수도 있다.
따라서, 헹굼은 필요하지 않으며, 본 발명에 따른 방법은 임의의 제 2의 배출물을 생성하지 않는다.
본 발명에 따른 방법은, 따라서 무엇보다도 용액을 이용한 세척에 의한 정화방법에 비교하여 화학 시약들의 현저한 절약을 제공한다. 그 후, 직접 흡인될 수 있는 건조 잔류물의 형태로 폐기물이 수득되기 때문에, 물 또는 액체를 이용한 헹굼 조작이 회피된다. 이러한 결과는 당연히 생성되는 배출물의 양의 감소를 일으킬 뿐만 아니라 처리 설비 채널 및 배출구; 엑슈터리(exutory) 면에서의 현저한 간단화를 제공한다.
본 발명에 따른 겔의 현저한 대다수인 미네랄 성분 및 생성되는 폐기물의 소량으로 인하여, 건조 폐기물들은 예비 처리 없이 설비 채널에 저장 또는 전달될 수 있다.
예로서, 처리 표면 m2 당 겔 1,000g이 적용된 일반적인 경우, 생성된 건조 폐기물 질량은 m2 당 300g 미만이다.
도 2에서, 임의의 초흡수성 중합체를 포함하지 않는, 본 발명에 따르지 않는 겔을 이용한, 수용액 (22) 중 포자들에 의하여 오염된 다공성 기재 (21)의 정화를 예시하였다. 오염 선 (front) (23)은 기재의 깊이 방향으로 뻗어있다 (도 2A). 살생물성 겔 (24)가 기재의 표면 (25) 상에 적용되는 경우, 살생물제의 확산 선 (26)은 상기 기재의 깊이 내로 매우 약간 연장되며, 오염 선 (23) 앞에서 뻗지 않고 뒤에 남아있다 (도 2B). 결과적으로, 겔이 제거되는 경우 (도 2C), 청정된 영역 (27)은 깊이 방향에서 매우 적게 연장되어 있으며, 다공성 기재 (21) 내에 잔류 오염 (28)이 남아있다.
도 3에서, 초흡수성 중합체를 포함하는 본 발명에 따른 겔에 의한, 수용액 중 포자들 (32)로 오염된 다공성 기재 (31)의 정화가 예시된다. 오염 선 (33)은 기재의 깊이 방향으로 연장되어 있다 (도 3A). 초흡수성 중합체를 포함하는 살생물성 겔 (34)이 상기 기재의 표면 (35)에 적용되는 경우, 상기 살생물제의 확산선 (36)은 기재의 깊이 방향으로 뻗어 오염선을 넘는다 (도 3B). 결과적으로, 청정화된 영역 (37)은 깊이 방향으로 연장되며 (P), 다공성 기재에 잔류하는 어떤 오염도 더이상 없다.
- 도 1 (A, B)은 고체 물질의 정화를 위한 본 발명에 따른 방법의 주요 단계들을 나타내는 도식적 단면도들이다.
- 도 2 (A, B, C)는 액체 형태의 오염에 의하여 깊이 방향으로 오염된 시멘트 물질 상에서 초흡수성 중합체 없이 겔의 작용 모드를 나타내는 도식적 단면도들이다.
- 도 3 (A, B, C)은 액체 형태의 오염에 의하여 깊이 방향으로 오염된 시멘트 물질 상에서 초흡수성 중합체를 포함하는 겔의 작용 모드를 나타내는 도식적 단면도들이다.
- 도 4는 다양한 농도의 상이한 활성 정화제들을 포함하는 상이한 액상의 살생물성 용액들, 즉 4.8% NaOCl, 1M NaOH, 0.5M HNO3, 및 2% HPC (헥사데실-피리디늄 클로라이드) 중에서 바실러스 투린지엔시스의 포자들을 저해하는 동력학을 나타내는 그래프이며; 1%의 계면활성제 Pluronic®P 8020, 또는 1%의 계면활성제 KR8 (에톡실화 지방산)을 포함하는 필적하는 용액들도 시험된다. 1시간 내지 24시간의 접촉 시간에서 살생물 용액 각각에 대한 잔류 포자들의 수가 제공된다.
- 도 5는 각종 농도로 상이한 염기들을 포함하는, 즉 0.5M NaOH, 1M NaOH, 5M NaOH, 0.5M KOH, 1M KOH 및 5M KOH를 포함하는 상이한 액체 살생물성 용액들 중에서, 바실러스 투린지엔시스의 포자들의 저해 동력학을 나타내는 그래프이다. 1시간, 2시간, 3시간, 4시간 및 5시간의 접촉 시간들에서 살생물 용액 각각에 대한 잔류 포자들의 수가 제공된다.
- 도 6은 건조 시간에 대한 겔 중의 수산화나트륨의 영향을 나타내는 그래프이다. 겔 질량 손실을 %로 세로좌표에, 겔 건조 시간을 일수(days)로 가로좌표에 표시하였다.
곡선 A, B, C 및 D은 각각 NaOH를 사용하지 않은 겔의 건조(물만 있음) 및 1M, 5M 및 10M의 NaOH 농도의 겔 건조를 예시한다.
- 도 7은 1M NaOH에 기초한 겔의 건조 동력학에 대한 온도의 영향; 및 1M KOH에 기초한 겔의 건조 동력학에 대한 온도의 영향을 예시하는 그래프이다.
겔 질량 손실을 %로 세로좌표에, 겔 건조 시간을 분으로 가로좌표에 표시하였다.
곡선 A는 22℃, 상대습도 40% 하에서 1M NaOH에 기초한 겔의 건조를 나타내고, 곡선 B는 22℃, 상대습도 40% 하에서 1M KOH에 기초한 겔의 건조를 나타내고, 곡선 C는 50℃, 상대습도 40% 하에서 1M KOH에 기초한 겔의 건조를 나타낸다.
- 도 8은 1M NaOH에 기초한 겔의 건조 동력학에 대한 퇴적된 겔 두께의 영향을 설명하는 그래프이다.
겔 질량 손실을 %로 세로좌표에, 겔 건조 시간을 분으로 가로좌표에 표시하였다.
곡선 A는 1mm 두께로 퇴적된 겔의 건조를 나타내고, 곡선 B는 2mm 두께로 퇴적된 겔의 건조를 나타낸다.
- 도 9는 모르타르의 생물학적 정화 효능에 대한 초흡수성 중합체의 영향을 설명하는 그래프로, 모르타르 샘플에 대한 바실러스 투린지엔시스의 포자 수로서 표시된다.
각 겔에 대하여, 왼쪽 바(bar)들(연회색 A 및 B)은 처리 전 모르타르 샘플들의 오염을 나타내고, 오른쪽 바(bar)들(진한 회색 C 및 D)은 건조 겔 회수 후 모르타르 샘플들의 잔류 오염을 나타낸다.
상기 그래프는 겔에 의한 2개의 구분되는 처리들을 나타내는 것으로, 제 1 처리는 (그래프의 왼쪽 부분, 그래프의 왼편에 나란히 배치된 바 A 및 C) 임의의 초흡수성 중합체가 없는 살생물성 겔의 존재 하에서의 처리이고, 제 2 처리는 (그래프의 오른쪽 부분, 그래프의 오른편에 나란히 배치된 바 B 및 D) 초흡수성 중합체가 첨가된 동일한 살생물성 겔 존재하에서의 처리이다.
- 도 10은 건조 겔 플레이크들의 부착력에 대한 계면활성제 (Pluronic®) 농도의 영향을 나타내는 그래프이다.
전체 부착 면적 (mm2/cm2)을 세로좌표에 나타내고, 계면활성제 농도 (g/L)를 가로좌표에 나타내었다.
- 도 11은 형성된 건조 겔 플레이크들의 수에 대한 계면활성제 (Pluronic®)의 농도의 영향을 나타내는 그래프이다.
플레이크 수/cm2를 세로좌표에 나타내고, 계면활성제 농도(g/L)를 가로좌표에 나타내었다.
- 도 12는 처리된 물질의 성질에 따라, 본 발명에 따른 겔의 효능을 나타내는 그래프이다.
바실러스 투린지엔시스의 포자들의 수를 세로좌표에 나타내었다.
각 물질에 대하여, 왼쪽 바들은 (연회색) 본 발명의 겔에 의한 처리 전의 오염을 나타내고, 오른쪽 바들 (흑색)은 겔의 회수 후 잔류 오염을 나타낸다.
이제 본 발명은 하기 실시예를 참조하여 설명되며, 이들 실시예는 예시로서 제공된 것이지 제한적인 것이 아니다.
실시예
실시예 1:
이 실시예에서, 상이한 활성 정화제들을 다양한 농도로 포함하는, 즉 4.8% NaOCl, 1M NaOH; 0.5 HNO3 , 2% HPC (헥사데실 피리디늄 클로라이드)를 포함하는 상이한 액체 살생물 용액들에 대하여, 바실러스 투린지엔시스의 포자들을 저해하기 위한 동력학이 연구된다. 1%의 계면활성제 Pluronic® P 8020 또는 1%의 계면활성제 KR8 (에톡실화 지방 알코올)을 포함하는 비교 용액들도 사용되었다.
실험 절차:
실험은 1ml의 액체 살생물 용액을 2×106 포자와 교반하며 접촉시키는 것으로 이루어진다.
교반 1시간 및 24시간 종료시, 이 혼합물의 생물학적 활성을 알아내기 위하여 샘플들을 취하였다. 그후, 전개, 및 밝힘(revelation)은 영양성 배지(한천 겔) 상에 혼합물 한방울을 퇴적시키고, 30℃에서 16시간 동안의 인큐베이션 종료 후 형성된 콜로니들의 수를 계수하는 것으로 이루어진다. 각 콜로니들은 비활성화된 포자의 결과이다.
시험 결과들을 도 4에 나타내었으며, 여기에서 잔류 포자들의 수는, 1시간 및 24시간의 접촉시간에서, 살생물성 용액들 및 비교 용액들 각각에 대하여 제공되었다.
도 4는 특히 Pluronic® P　8020 및 계면활성제 KR8가 포자들에 대한 어떤 작용도 하지 않는다는 것을 나타낸다.
실시예 2:
이 실시예에서는, 상이한 염기들을 다양한 농도로 포함하는, 즉 0.5M NaOH, 1M NaOH; 5M NaOH, 0.5M KOH, 1M KOH 및 5M KOH를 포함하는 각종 액체 살생물 용액에 대하여, 바실러스 투린지엔시스의 포자들을 저해하는 동력학이 연구되었다.
사용된 실험 절차는 실시예 1에서 상기 설명된 것과 유사하다. 관련 살생물 매질 중 포자들을 저해하는 동력학을 결정하기 위하여 혼합물 샘플링 번호만 증가시켰다(1시간, 2시간, 3시간, 4시간, 5시간).
시험 결과들을 도 5에 제공하였으며, 여기에서 잔류 포자들의 수는 1시간, 2시간, 3시간, 4시간, 5시간의 접촉 시간에서의 상기 살생물성 용액들 각각에 대하여 제시하였다.
도 5는 살생물제의 농도가 바실러스 투린지엔시스의 포자들의 저해율을 현저하게 증가시키는 가능성을 제공한다는 것을 나타낸다.
실시예 3:
이 실시예에서는, 본 발명의 겔에서 수산화나트륨 농도가 건조시간에 미치는 영향을 연구하였다.
겔은 하기 질량 % 조성을 가졌다:
- 알루미나: 14%
- 수산화나트륨 용액 (변화가능한 농도): 85%
- 계면활성제 (Pluronic® P8020): 0.7%
- 초흡수성 중합체: 나트륨 폴리아크릴레이트 노르소크릴® S35 (Sodium polyacrylate Norsocryl® S35): 0.3%.
실험 절차:
다양한 수산화나트륨 농도(0M, 1M, 5M 및 10M)를 갖는 겔들을, 1mm의 제어된 두께로 비활성 금속 지지체 상에 도말하였다. 겔 필름을 포함하는 상기 금속 지지체를 그 후 시간에 따른 겔의 질량 손실 추적을 보장하기 위하여, 정밀 저울이 장착된 기후성 풍화작용 인클로져(enclosure) 내에 위치시켰다. 풍화작용 인클로져는 온도 22℃ 및 상대습도 60%로 조절되었다.
도 6의 곡선들은, 수산화나트륨 (또한 수산화칼륨)의 흡습성이 겔의 건조 현상을 지연시켰음을 나타낸다. 결과적으로, 정화제, 즉 살생물성 용액과 생물학적 오염간의 접촉 시간은 현저하게 증가되었다.
실시예 4:
이 실시예에서는, 1M NaOH에 기초한 겔의 건조 동력학에 대한 온도의 영향; 및 1M KOH에 기초한 겔의 건조 동력학에 대한 온도의 영향을 연구하였다.
겔들은 하기 질량% 조성을 가졌다:
- 알루미나: 14%
- 수산화나트륨 용액 (1M): 85%
- 계면활성제 (Pluronic® P8020): 0.7%
- 초흡수성 중합체: 나트륨 폴리아크릴레이트 노르소크릴® S35: 0.3%.
또는,
- 알루미나: 14%
- 수산화칼륨 용액 (1M): 85%
- 계면활성제 (Pluronic® P8020): 0.7%
- 초흡수성 중합체: 나트륨 폴리아크릴레이트 노르소크릴® S35: 0.3%.
사용된 실험 절차는 상기 실시예 3에서 기재된 것과 유사하다. 풍화작용 인클로져는, 한 경우에서 온도 22℃ 및 상대습도 40%로 조절되었고 (1M NaOH을 갖는 겔, KOH 1M을 갖는 겔), 다른 경우에서 온도 50℃ 및 상대습도 40%로 조절되었다 (1M NaOH을 갖는 겔, 왼쪽 곡선 C).
도 7의 곡선들은, 22℃에서 1M NaOH 기재의 겔의 건조시간이 동일 온도에서 1M KOH 기재의 겔의 건조시간보다 약간 더 길다는 것을 보여주는 한편, 50℃에서 1M NaOH 기재의 겔의 건조시간은 크게 감소된 것을 보여준다.
실시예 5:
이 실시예에서는, 본 발명의 겔의 건조 동력학에 대한 퇴적된 겔 두께의 영향이 연구되었다.
상기 겔은 하기 질량% 조성을 가졌다:
- 알루미나: 14%
- 수산화나트륨 용액 (1M): 85%
- 계면활성제 (Pluronic® P8020): 0.7%
- 초흡수성 중합체: 나트륨 폴리아크릴레이트 노르소크릴® S35: 0.3%.
사용된 실험 절차는 상기 실시예 3에서 설명된 것과 유사하였다. 이 경우 상기 풍화작용 인클로져는 온도 22℃ 및 상대습도 40%로 조절되었다. 금속 지지체 상에 퇴적된 겔의 두께만을 1mm에서 2mm로 변화시켰다.
도 8의 곡선들은, 퇴적된 겔 두께가 1mm (곡선 A)에서 2mm (곡선 B)로 변화되는 경우 건조 시간이 명확하게 연장되었음을 보여준다.
실시예 6:
이 실시예에서는, 모르타르의 생물학적 정화 효능에 대한 초흡수성 중합체의 영향이 연구되며, 이는 모르타르 샘플 상에서 바실러스 투린지엔시스의 포자들의 수에 의해 표시된다.
실험 절차:
모르타르 샘플들은 2x107의 바실러스 투린지엔시스 포자들을 포함하는 100㎕ 부피의 물 한방울을 퇴적시켜 오염되었다.
오염 용액의 시멘트 물질 깊이 방향으로 확산 후, 살생물성 정화 겔들을 상기 모르타르 샘플들의 오염 위에 도말하였다. 퇴적된 겔의 양은 1,000g/m2에 상당하였다.
24시간의 건조 종료시, 형성된 건조 겔 플레이크들을 모르타르 샘플로부터 제거하였다. 그 후 모르타르 샘플을 영양 용액 루리아(Luria) 배양액 중에 침지시시키고, 37℃에서 3시간 동안 유지시켰다.
상기 모르타르 샘플들의 잔류 생물학적 활성의 전개 및 밝힘은, 상기 모르타르 샘플이 잠긴 영양 용액 루리아 배양액의 일정 부피를 샘플링하고, 이를 아가로오스 겔 상에 퇴적시키는 것으로 이루어진다. 24시간 인큐베이션 후, 세균 콜로니를 계수하므로써, 살생물성 정화 겔에 의하여 비활성화되지 않은 포자들의 수를 밝히는 것이 가능하다.
초흡수성 중합체를 포함하는 겔은 하기 질량% 조성을 가졌다:
- 알루미나: 14%
- 수산화나트륨 용액(1M): 85%
- 계면활성제 (Pluronic® P8020): 0.7%
- 초흡수성 중합체: 나트륨 폴리아크릴레이트 노르소크릴® S35: 0.3%.
흡수성 중합체가 없는 겔은 상기 초흡수성 중합체가 생략된 것을 제외하고는 상기와 동일한 조성을 가졌다.
도 9의 그래프는, 초흡수성 중합체의 첨가가 수밀리미터의 두께로 길이방향으로 오염된 모르타르와 같은 다공성 물질의 정화 효능의 현저한 증가 가능성을 제공한다는 것을 보여준다.
실시예 7:
이 실시예에서, 건조 겔 플레이크들의 부착능에 대한 계면활성제 Pluronic® P　8020의 영향을 연구하였다.
실험 절차:
상기 겔은, 그 기계적 성질(두께 25㎛, 길이 2cm, 폭 1cm 및 영 모듈러스 (Young's modulus) 2.1011　Pa)이 알려져 있는, 유연성 스테인레스 스틸 날 (Outillage francilien 사로부터의 조정된 시트) 상에 적용되었으며, 한 말단은 고정되고, 다른 하나는 자유롭게 두었다. 겔 층의 표면을 적당한 스크래이퍼(scraper)로 편평하게 하여, 1mm의 일정 두께로 퇴적시켰다.
2대의 카메라를 추가하였으며, 겔 층 위에 배치한 한 카메라는 분쇄 발생을 보여주는 가능성을 제공하였으며, 한 면에 배치된 다른 하나는 시간에 따른 겔 층의 두께에서의 변화 측정 가능성을 제공하였다. 플레이크들의 부착은 두 카메라들 모두에 의하여 수득된 이미지들의 분석에 의하여 연구되었다.
연구된 겔은 임의의 초흡수성 중합체가 없으며, 계면활성제 농도를 변화시킨 겔이었다. 다른 화합물들은 실시예 6의 질량 함량에 균등하게 유지하였다.
계면활성제 농도는 0, 10g/L, 및 50g/L이었다.
도 10의 그래프는 실험 대상이 되는 농도 범위에서(< 10g/L), Pluronic® 농도의 증가는 플레이크들의 부착 감소를 일으켰다는 것을 보여준다. 그 후 솔질 및/또는 흡인에 의한 건조 겔 폐기물의 회수는 편리한 것으로 나타났다.
실시예 8:
이 실시예에서, 형성된 건조 겔 플레이크들의 수에 대한 계면활성제 농도, 즉 Pluronic® P　8020의 농도의 영향이 연구되었다.
연구된 겔은, 계면활성제 농도를 변경한 실시예 7의 겔이었다.
계면활성제 농도는 0, 10g/L 및 50g/L이었다.
사용된 실험 절차는 실시예7에서 사용된 것과 완전히 동일하였다.
도 11의 그래프는 Pluronic®의 겔의 제형에의 첨가가 플레이크들의 수에서의 감소를 일으킨다는 것을 보여준다. Pluronic®의 첨가는 건조에 의해 유도된 분쇄에 대항하는 겔화된 매트릭스의 인성의 개선 가능성을 제공한다: 상기 겔은 분쇄되기 더욱 어려우며, 분쇄물들의 수는 보다 적을 것이고, 따라서 플레이크들의 수는 더 적을 것이다. 정화 방법과 관련하여, 플레이크들의 수에서의 감소는 유리하다: 플레이크들이 클수록, 폐기물은, 솔질 및/또는 흡인에 의한 폐기물 회수 동안, 비-분말성일 것이다.
실시예 9:
이 실시예에서, 바실러스 투린지엔시스 포자에 의한 오염에 대한 본 발명에 따른 겔 처리 효능이, 처리된 물질의 성질에 따라 연구되었다.
연구된 겔은 실시예 6의 흡수성 중합체를 포함하는 겔이다.
실험 절차는 실시예 6의 절차와 동일하였다. 연구된 물질들은 비-다공성 물질이므로, 이는 오염물 방울을 증발시키기 위하여 30분의 기간 후 겔로 처리되었다. 이 증발기간은 상기 물질의 표면을 덮고있는, 본 발명의 방법의 실시를 위하여 가장 유해한 건조된 오염물질의 처리를 위한 것이다.
도 12의 그래프는 겔 회수 후, 처리된 물질(스테인레스 스틸, 페인트된 스틸, 유리, PVC, PP, PMMA, HDPE, PVDF, PC)에 관계없이, 정화가 그 물질을 변경시키지 않으면서 완전하다는 것을 나타낸다.
본 실시예는 본 발명에 따른 겔의 효율 및 융통성(versatiity)를 보여준다.
참고문헌
Figure pct00001

Claims (22)

  1. 하기를 포함하는 콜로이드 용액으로 이루어진 생물학적 정화 겔:
    - 겔 질량을 기준으로, 5질량% 내지 30질량%, 바람직하게는 5질량% 내지 25질량%, 더 바람직하게는 8질량% 내지 20질량%의 적어도 하나의 무기 점조화제;
    - 0.5mol/겔 L 내지 10mol/겔 L, 바람직하게는 1mol/겔 L 내지 10mol/겔 L의 적어도 하나의 활성 생물학적 정화제;
    - 겔 질량을 기준으로, 0.05질량% 내지 5질량%, 바람직하게는 0.05질량% 내지 2질량%의 적어도 하나의 초흡수성 중합체;
    - 겔 질량을 기준으로, 0.1질량% 내지 2질량%의 적어도 하나 계면활성제; 및
    - 잔량의 용매.
  2. 제 1항에 있어서, 상기 무기 점조화제는 알루미나, 실리카, 알루미노실리케이트, 클레이 및 이들의 혼합물들로부터 선택되는 것을 특징으로 하는 겔.
  3. 제 2항에 있어서, 상기 무기 점조화제는 파이로젠화 실리카들, 침강 실리카들, 친수성 실리카들, 소수성 실리카들, 산성 실리카들, 염기성 실리카들, 및 이들의 혼합물들로부터 선택되는 것을 특징으로 하는 겔.
  4. 제 3항에 있어서, 상기 무기 점조화제는 침강 실리카 및 파이로젠화 실리카의 혼합물로 이루어지는 것을 특징으로 하는 겔.
  5. 제 2항에 있어서, 상기 무기 점조화제는, 겔 질량을 기준으로, 5질량% 내지 30질량%, 바람직하게는 8질량% 내지 17질량%의 하나 이상의 알루미나(들)로 이루어지는 것을 특징으로 하는 겔.
  6. 제 1항 내지 제 5항 중 어느 한 항에 있어서, 상기 활성 생물학적 정화제는, 수산화나트륨, 수산화칼륨 및 이들의 혼합물들과 같은 염기들; 질산, 인산, 염산, 황산, 및 이들의 혼합물들과 같은 산들; 과산화물들, 과망간산염들, 퍼술페이트들, 오존, 하이포아염소산들 및 이들의 혼합물들과 같은 산화제들; 헥스아세틸피리디늄염들과 같은 4차 암모늄염들; 및 이들의 혼합물들로부터 선택되는 것을 특징으로 하는 겔.
  7. 제 1항 내지 제 6항 중 어느 한 항에 있어서, 상기 초흡수성 중합체는 나트륨 폴리(메트)아크릴레이트, (메트)아크릴 중합체와 그래프팅된 전분, (메트)아크릴) 중합체와 그래프팅된 가수분해 전분 및; 전분계, 검계 및 셀룰로오스 유도체계 중합체들; 및 이들의 혼합물들로부터 선택되는 것을 특징으로 하는 겔.
  8. 제 1항 내지 제 7항 중 어느 한 항에 있어서, 상기 계면활성제는 에틸렌 옥사이드와 프로필렌 옥사이드의 블록 공중합체들 및 에톡실화 지방산들과 같은 비이온성 계면활성제들; 및 이들의 혼합물들로부터 선택되는 것을 특징으로 하는 겔.
  9. 제 1항 내지 제 8항 중 어느 한 항에 있어서, 상기 용매는 물, 유기 용매 및 이들의 혼합물로부터 선택되는 것을 특징으로 하는 겔.
  10. 고체 기재의 표면에서, 그리고 가능하게는 그 기재의 깊이 방향으로 상기 기재 표면의 아래에서 발견되는, 적어도 하나의 생물학적 종들에 의해 오염된 고체 기재의 표면의 생물학적 정화방법으로서, 하기의 연속적인 단계들을 포함하는 적어도 1회의 사이클이 실시되는 것인 방법:
    a) 제 1항 내지 제 9항 중 어느 한 항에 따른 겔을 상기 표면에 적용하는 단계;
    b) 적어도 상기 겔이 생물학적 종들을 파괴 및/또는 비활성화 및/또는 흡수하고, 겔이 건조되어 상기 생물학적 종들을 포함하는 건조된 고체 잔류물을 형성하기에 충분한 시간 동안, 상기 겔을 상기 표면 상에 유지시키는 단계; 및
    c) 상기 생물학적 종들을 포함하는 건조된 고체 잔류물을 제거하는 단계.
  11. 제 10항에 있어서, 상기 고체 기재는 다공성 기재, 바람직하게는 다공성 미네랄 기재인 것을 특징으로 하는 방법.
  12. 제 10항 또는 제 11항에 있어서, 상기 기재는 스테인레스 스틸과 같은 금속; 플라스틱 물질 또는 고무와 같은 중합체들로, 폴리(염화비닐) 또는 PVC, 폴리프로필렌 또는 PP, 폴리에틸렌 또는 PE, 특히 고밀도 폴리에틸렌 또는 HDPE, 폴리(메틸 메타크릴레이트)들 또는 PMMA, 폴리(비닐리덴 플루오라이드) 또는 PVDF, 폴리카르보네이트 또는 PC; 유리, 시멘트; 모르타르 및 콘크리트; 회반죽물; 벽돌; 천연석 또는 인조석; 세라믹으로부터 선택되는 적어도 하나의 물질로 만들어진 것을 특징으로 하는 방법.
  13. 제 10항 내지 제 12항 중 어느 한 항에 있어서, 상기 생물학적 종들은 세균, 진균, 효모, 바이러스, 독소, 포자 및 원생동물들로부터 선택되는 것을 특징으로 하는 방법.
  14. 제 10항 내지 제 13항 중 어느 한 항에 있어서, 생물학적 종들은 병원성 포자들, 예로서 바실러스 안트라시스의 포자들과 같은 생물독성 종들, 보툴리늄 독소와 같은 독소들 및 바이러스들로부터 선택되는 것을 특징으로 하는 방법.
  15. 제 10항 내지 제 14항 중 어느 한 항에 있어서, 상기 겔은 상기 표면 m2 당 100g 내지 2,000g의 겔, 바람직하게는 표면 m2 당 500g 내지 1,500g의 겔, 더 바람직하게는 표면 m2 당 600g 내지 1,000g의 양으로 표면에 적용되는 것을 특징으로 하는 방법.
  16. 제 10항 내지 제 15항 중 어느 한 항에 있어서, 상기 겔은, 솔 또는 흙받기를 이용한 분무에 의하여 상기 고체 표면 상에 적용되는 것을 특징으로 하는 방법.
  17. 제 10항 내지 제 15항 중 어느 한 항에 있어서, 상기 단계 b) 동안, 상기 건조는 1℃ 내지 50℃, 바람직하게는 15℃ 내지 25℃의 온도, 및 20% 내지 80%, 바람직하게는 20% 내지 70%의 상대습도 하에서 실시되는 것을 특징으로 하는 방법.
  18. 제 10항 내지 제 15항 중 어느 한 항에 있어서, 상기 겔은 2시간 내지 72시간, 바람직하게는 2시간 내지 48시간, 더 바람직하게는 5시간 내지 24시간의 기간 동안 상기 표면 상에 유지되는 것을 특징으로 하는 방법.
  19. 제 10항 내지 제 18항 중 어느 한 항에 있어서, 상기 건조된 고체 잔류물은 1mm 내지 10mm, 바람직하게는 2mm 내지 5mm의 크기를 갖는 입자들, 예로서 플레이크들로서 나타나는 것을 특징으로 하는 방법.
  20. 제 10항 내지 제 19항 중 어느 한 항에 있어서, 상기 건조된 고체 잔류물은 솔질 및/또는 흡인에 의하여 상기 고체 표면으로부터 제거되는 것을 특징으로 하는 방법.
  21. 제 10항 내지 제 20항 중 어느 한 항에 있어서, 상기 기재된 사이클은 모든 사이클 동안 동일한 겔을 이용하거나 또는 1회 이상의 사이클(들) 동안 상이한 겔들을 이용하여 1회 내지 10회 반복될 수 있는 것을 특징으로 하는 방법.
  22. 제 10항 내지 제 21항 중 어느 한 항에 있어서, 상기 단계 b) 동안, 완전히 건조되기 전에, 상기 겔은 생물학적 정화제 용액, 바람직하게는 단계 a) 동안 적용된 겔의 생물학적 활성제의, 이 겔 용매 중의 용액으로 재습윤화되는 것을 특징으로 하는 방법.
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