KR20160067909A - 나노버블 함유 액체 용액 - Google Patents

나노버블 함유 액체 용액 Download PDF

Info

Publication number
KR20160067909A
KR20160067909A KR1020167011575A KR20167011575A KR20160067909A KR 20160067909 A KR20160067909 A KR 20160067909A KR 1020167011575 A KR1020167011575 A KR 1020167011575A KR 20167011575 A KR20167011575 A KR 20167011575A KR 20160067909 A KR20160067909 A KR 20160067909A
Authority
KR
South Korea
Prior art keywords
liquid solution
nanobubble
water
generator
nano bubble
Prior art date
Application number
KR1020167011575A
Other languages
English (en)
Inventor
월터 제이콥 바우어
Original Assignee
이비이디 홀딩스 아이엔씨.
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by 이비이디 홀딩스 아이엔씨. filed Critical 이비이디 홀딩스 아이엔씨.
Publication of KR20160067909A publication Critical patent/KR20160067909A/ko

Links

Images

Classifications

    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B01—PHYSICAL OR CHEMICAL PROCESSES OR APPARATUS IN GENERAL
    • B01F—MIXING, e.g. DISSOLVING, EMULSIFYING OR DISPERSING
    • B01F25/00—Flow mixers; Mixers for falling materials, e.g. solid particles
    • B01F25/40—Static mixers
    • B01F25/42—Static mixers in which the mixing is affected by moving the components jointly in changing directions, e.g. in tubes provided with baffles or obstructions
    • B01F25/421—Static mixers in which the mixing is affected by moving the components jointly in changing directions, e.g. in tubes provided with baffles or obstructions by moving the components in a convoluted or labyrinthine path
    • B01F25/423—Static mixers in which the mixing is affected by moving the components jointly in changing directions, e.g. in tubes provided with baffles or obstructions by moving the components in a convoluted or labyrinthine path by means of elements placed in the receptacle for moving or guiding the components
    • B01F25/4233—Static mixers in which the mixing is affected by moving the components jointly in changing directions, e.g. in tubes provided with baffles or obstructions by moving the components in a convoluted or labyrinthine path by means of elements placed in the receptacle for moving or guiding the components using plates with holes, the holes being displaced from one plate to the next one to force the flow to make a bending movement
    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B01—PHYSICAL OR CHEMICAL PROCESSES OR APPARATUS IN GENERAL
    • B01F—MIXING, e.g. DISSOLVING, EMULSIFYING OR DISPERSING
    • B01F23/00—Mixing according to the phases to be mixed, e.g. dispersing or emulsifying
    • B01F23/20—Mixing gases with liquids
    • A—HUMAN NECESSITIES
    • A01—AGRICULTURE; FORESTRY; ANIMAL HUSBANDRY; HUNTING; TRAPPING; FISHING
    • A01K—ANIMAL HUSBANDRY; AVICULTURE; APICULTURE; PISCICULTURE; FISHING; REARING OR BREEDING ANIMALS, NOT OTHERWISE PROVIDED FOR; NEW BREEDS OF ANIMALS
    • A01K39/00—Feeding or drinking appliances for poultry or other birds
    • A01K39/02—Drinking appliances
    • B01F5/0608—
    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B01—PHYSICAL OR CHEMICAL PROCESSES OR APPARATUS IN GENERAL
    • B01F—MIXING, e.g. DISSOLVING, EMULSIFYING OR DISPERSING
    • B01F23/00—Mixing according to the phases to be mixed, e.g. dispersing or emulsifying
    • B01F23/20—Mixing gases with liquids
    • B01F23/23—Mixing gases with liquids by introducing gases into liquid media, e.g. for producing aerated liquids
    • B01F23/231—Mixing gases with liquids by introducing gases into liquid media, e.g. for producing aerated liquids by bubbling
    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B01—PHYSICAL OR CHEMICAL PROCESSES OR APPARATUS IN GENERAL
    • B01F—MIXING, e.g. DISSOLVING, EMULSIFYING OR DISPERSING
    • B01F23/00—Mixing according to the phases to be mixed, e.g. dispersing or emulsifying
    • B01F23/20—Mixing gases with liquids
    • B01F23/23—Mixing gases with liquids by introducing gases into liquid media, e.g. for producing aerated liquids
    • B01F23/231—Mixing gases with liquids by introducing gases into liquid media, e.g. for producing aerated liquids by bubbling
    • B01F23/23105—Arrangement or manipulation of the gas bubbling devices
    • B01F23/2312—Diffusers
    • B01F23/23126—Diffusers characterised by the shape of the diffuser element
    • B01F23/231262—Diffusers characterised by the shape of the diffuser element having disc shape
    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B01—PHYSICAL OR CHEMICAL PROCESSES OR APPARATUS IN GENERAL
    • B01F—MIXING, e.g. DISSOLVING, EMULSIFYING OR DISPERSING
    • B01F23/00—Mixing according to the phases to be mixed, e.g. dispersing or emulsifying
    • B01F23/20—Mixing gases with liquids
    • B01F23/23—Mixing gases with liquids by introducing gases into liquid media, e.g. for producing aerated liquids
    • B01F23/237—Mixing gases with liquids by introducing gases into liquid media, e.g. for producing aerated liquids characterised by the physical or chemical properties of gases or vapours introduced in the liquid media
    • B01F23/2373—Mixing gases with liquids by introducing gases into liquid media, e.g. for producing aerated liquids characterised by the physical or chemical properties of gases or vapours introduced in the liquid media for obtaining fine bubbles, i.e. bubbles with a size below 100 µm
    • B01F23/2375—Mixing gases with liquids by introducing gases into liquid media, e.g. for producing aerated liquids characterised by the physical or chemical properties of gases or vapours introduced in the liquid media for obtaining fine bubbles, i.e. bubbles with a size below 100 µm for obtaining bubbles with a size below 1 µm
    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B01—PHYSICAL OR CHEMICAL PROCESSES OR APPARATUS IN GENERAL
    • B01F—MIXING, e.g. DISSOLVING, EMULSIFYING OR DISPERSING
    • B01F25/00—Flow mixers; Mixers for falling materials, e.g. solid particles
    • B01F25/40—Static mixers
    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B01—PHYSICAL OR CHEMICAL PROCESSES OR APPARATUS IN GENERAL
    • B01F—MIXING, e.g. DISSOLVING, EMULSIFYING OR DISPERSING
    • B01F25/00—Flow mixers; Mixers for falling materials, e.g. solid particles
    • B01F25/40—Static mixers
    • B01F25/44—Mixers in which the components are pressed through slits
    • B01F25/441—Mixers in which the components are pressed through slits characterised by the configuration of the surfaces forming the slits
    • B01F25/4416—Mixers in which the components are pressed through slits characterised by the configuration of the surfaces forming the slits the opposed surfaces being provided with grooves
    • B01F25/44161—Axial grooves formed on opposed surfaces, e.g. on cylinders or cones
    • B01F3/04106—
    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B08—CLEANING
    • B08B—CLEANING IN GENERAL; PREVENTION OF FOULING IN GENERAL
    • B08B3/00—Cleaning by methods involving the use or presence of liquid or steam
    • B08B3/04—Cleaning involving contact with liquid
    • B08B3/08—Cleaning involving contact with liquid the liquid having chemical or dissolving effect
    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B08—CLEANING
    • B08B—CLEANING IN GENERAL; PREVENTION OF FOULING IN GENERAL
    • B08B9/00—Cleaning hollow articles by methods or apparatus specially adapted thereto 
    • B08B9/02—Cleaning pipes or tubes or systems of pipes or tubes
    • B08B9/027—Cleaning the internal surfaces; Removal of blockages
    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B82—NANOTECHNOLOGY
    • B82B—NANOSTRUCTURES FORMED BY MANIPULATION OF INDIVIDUAL ATOMS, MOLECULES, OR LIMITED COLLECTIONS OF ATOMS OR MOLECULES AS DISCRETE UNITS; MANUFACTURE OR TREATMENT THEREOF
    • B82B3/00—Manufacture or treatment of nanostructures by manipulation of individual atoms or molecules, or limited collections of atoms or molecules as discrete units
    • C—CHEMISTRY; METALLURGY
    • C02—TREATMENT OF WATER, WASTE WATER, SEWAGE, OR SLUDGE
    • C02F—TREATMENT OF WATER, WASTE WATER, SEWAGE, OR SLUDGE
    • C02F1/00—Treatment of water, waste water, or sewage
    • C02F1/48—Treatment of water, waste water, or sewage with magnetic or electric fields
    • C—CHEMISTRY; METALLURGY
    • C02—TREATMENT OF WATER, WASTE WATER, SEWAGE, OR SLUDGE
    • C02F—TREATMENT OF WATER, WASTE WATER, SEWAGE, OR SLUDGE
    • C02F1/00—Treatment of water, waste water, or sewage
    • C02F1/72—Treatment of water, waste water, or sewage by oxidation
    • C02F1/76—Treatment of water, waste water, or sewage by oxidation with halogens or compounds of halogens
    • B01F2003/04297—
    • B01F2003/04858—
    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B01—PHYSICAL OR CHEMICAL PROCESSES OR APPARATUS IN GENERAL
    • B01F—MIXING, e.g. DISSOLVING, EMULSIFYING OR DISPERSING
    • B01F2101/00—Mixing characterised by the nature of the mixed materials or by the application field
    • B01F2101/305—Treatment of water, waste water or sewage
    • C—CHEMISTRY; METALLURGY
    • C02—TREATMENT OF WATER, WASTE WATER, SEWAGE, OR SLUDGE
    • C02F—TREATMENT OF WATER, WASTE WATER, SEWAGE, OR SLUDGE
    • C02F2101/00—Nature of the contaminant
    • C02F2101/10—Inorganic compounds
    • C02F2101/101—Sulfur compounds
    • C—CHEMISTRY; METALLURGY
    • C02—TREATMENT OF WATER, WASTE WATER, SEWAGE, OR SLUDGE
    • C02F—TREATMENT OF WATER, WASTE WATER, SEWAGE, OR SLUDGE
    • C02F2101/00—Nature of the contaminant
    • C02F2101/10—Inorganic compounds
    • C02F2101/20—Heavy metals or heavy metal compounds
    • C02F2101/203—Iron or iron compound
    • C—CHEMISTRY; METALLURGY
    • C02—TREATMENT OF WATER, WASTE WATER, SEWAGE, OR SLUDGE
    • C02F—TREATMENT OF WATER, WASTE WATER, SEWAGE, OR SLUDGE
    • C02F2101/00—Nature of the contaminant
    • C02F2101/10—Inorganic compounds
    • C02F2101/20—Heavy metals or heavy metal compounds
    • C02F2101/206—Manganese or manganese compounds
    • C—CHEMISTRY; METALLURGY
    • C02—TREATMENT OF WATER, WASTE WATER, SEWAGE, OR SLUDGE
    • C02F—TREATMENT OF WATER, WASTE WATER, SEWAGE, OR SLUDGE
    • C02F2101/00—Nature of the contaminant
    • C02F2101/30—Organic compounds
    • C—CHEMISTRY; METALLURGY
    • C02—TREATMENT OF WATER, WASTE WATER, SEWAGE, OR SLUDGE
    • C02F—TREATMENT OF WATER, WASTE WATER, SEWAGE, OR SLUDGE
    • C02F2101/00—Nature of the contaminant
    • C02F2101/30—Organic compounds
    • C02F2101/32—Hydrocarbons, e.g. oil
    • C—CHEMISTRY; METALLURGY
    • C02—TREATMENT OF WATER, WASTE WATER, SEWAGE, OR SLUDGE
    • C02F—TREATMENT OF WATER, WASTE WATER, SEWAGE, OR SLUDGE
    • C02F2307/00—Location of water treatment or water treatment device
    • C02F2307/06—Mounted on or being part of a faucet, shower handle or showerhead

Landscapes

  • Chemical & Material Sciences (AREA)
  • Chemical Kinetics & Catalysis (AREA)
  • Engineering & Computer Science (AREA)
  • Nanotechnology (AREA)
  • Life Sciences & Earth Sciences (AREA)
  • Dispersion Chemistry (AREA)
  • Environmental Sciences (AREA)
  • Environmental & Geological Engineering (AREA)
  • Hydrology & Water Resources (AREA)
  • Water Supply & Treatment (AREA)
  • Organic Chemistry (AREA)
  • Birds (AREA)
  • Animal Husbandry (AREA)
  • Biodiversity & Conservation Biology (AREA)
  • Crystallography & Structural Chemistry (AREA)
  • General Chemical & Material Sciences (AREA)
  • Mechanical Engineering (AREA)
  • Manufacturing & Machinery (AREA)
  • Treatment Of Water By Oxidation Or Reduction (AREA)
  • Apparatus For Disinfection Or Sterilisation (AREA)
  • Micro-Organisms Or Cultivation Processes Thereof (AREA)
  • Physical Water Treatments (AREA)

Abstract

나노버블 발생기, 실질적으로 고농도의 나노버블을 포함하는 나논버블 함유 액체 용액, 나노버블 함유 액체 용액의 제조 방법 및 시스템이 개시된다. 나노버블 발생기는 소스 액체 용액을 수용하기 위한 유입 부분, 일련의 적어도 2 개의 순차적인 캐비테이션 영역 및 소스 액체 용액을 처리하고 나노버블 함유 액체 용액을 생성하는 전단 평면들 및, 나노버블 함유 액체 용액을 배출하기 위한 유출 부분을 포함한다.

Description

나노버블 함유 액체 용액{Nanobubble-Containing Liquid Solutions}
본 출원은 미국 가출원 No. 61/886318(2013 년 10월 3일)의 우선권을 주장하며, 상기 출원의 내용은 본원에 참고로서 포함된다.
본 발명은 나노버블을 가진 액체 용액에 관한 것이며 나노 버블을 함유한 액체 용액의 제조 방법 및 시스템에 관한 것이다.
최근에, 미세한 포말(밀리미터, 마이크로미터 및 나노미터 크기의 포말)을 함유하는 기체-액체 혼합 유체가 다양한 산업 분야 및 적용 분야에서 사용되고 있다.
현재 시중에 나와 있는 마이크로-나노버블 발생기는 공기 또는 기체가 미세한 포말을 발생시킬 것을 요구하며, 포말의 크기를 나노미터의 입자 크기로 효율적으로 감소시킬 수 없다.
많은 발생기들은 마이크로 버블을 통해 나노버블을 발생시킬 뿐이며, 포말의 크기를 감소시키도록 단일의 전단 지점(shearing point)를 가진 와류 유체 챔버, 인젝터 또는 벤튜리를 이용한다. 다른 시스템들은 나노버블을 발생시키도록 가압 용해(Pressurized Dissolution) 또는 전해(Electrolysis)를 이용한다. 이러한 시스템들 모두는 유체를 상자성(paramagnetic)으로 만드는데 필요한 흡열 반응(endothermic reaction)을 발생시킬 수 없다.
예를 들어, 미국 특허 US 8,317,165 호는 나노버블 함유 액체 생성 장치를 개시한다. 그러나, 상기 미국 특허에 설명된 장치는 마이크로버블에 기초한 유체로부터 나노버블을 생성할 수 있을 뿐이며 다량의 나노버블을 발생시키려면 외부의 기체/공기를 이용할 필요가 있다.
따라서, 본 발명의 목적은 종래 기술의 단점을 극복하는 나노버블-함유 액체 용액의 생성 방법 및 시스템을 제공하는 것이다. 본 발명의 목적은 예를 들어 나노버블을 생성하는데 공기 또는 기체를 필요로 하지 않거나 또는 마이크로버블에 기초한 용액을 필요로 하지 않는 나노버블-함유 액체 용액을 제조하는 방법 및 시스템을 제공하는 것이다.
본 발명의 다른 목적은 다음의 본 발명의 요약, 발명의 상세한 설명 및 실시예와 예에서 구현될 것이다.
본 발명에서, 상기 용액의 발생을 가능하게 하는 나노버블 발생기와 시스템과 방법 뿐만 아니라 나노버블을 가진 용액이 제공된다. 본 발명의 시스템 및 방법과 나노버블 함유 액체 용액을 생성하는 방법은 나노버블을 생성하거나 또는 다량의 나노버블을 발생시키는데 외부 공기 또는 기체를 필요로 하지 않으며, 나노버블 또는 마이크로버블에 기초한 용액을 필요로 하지 않는다.
본 발명의 나노버블 발생기는 일 실시예에서 일련의 적어도 2 개의 순차적인 캐비테이션 영역들 및 전단 표면 평면들을 가진 챔버를 구비한다. 소스 액체 용액은 극성의 액체 용액(polar liquid solutions), 비(非) 극성의 액체 용액(non- polar liquid solutions) 및 그것의 조합을 포함한다. 처리된 액체 용액은 이용 및/또는 소비를 위하여 분배된다.
일 실시예에서, 나노버블 발생기는 소스 액체 용액을 수용하기 유입부, 나노버블 함유 액체 용액을 배출하기 위한 유출 부분 및 소스 액체 용액을 처리하기 위한 처리 부분을 가진 하우징을 구비하며, 처리 부분은 캐비테이션 공간, 챔버 또는 영역들에 의해 분리된 적어도 2 개의 연속적인 전단 표면 평면을 가진다.
나노버블 발생기의 다른 실시예에서, 처리 부분은 하우징을 통해 축방향으로 연장된 샤프트상에 장착된 적어도 2 개의 디스크 유사 요소들을 구비하며, 디스크 유사 요소들은 공간에 의해 분리된다.
본 발명의 나노버블 발생기의 다른 실시예에서, 각각의 전단 표면 평면의 폭은 각각의 캐비테이션 공간의 폭의 대략 절반이다. 본 발명의 일 실시예에서, 각각의 디스크 유사 요소의 폭은 2 개의 연속적인 전단 평면들 사이 거리의 대략 절반이거나 그보다 작다.
본 발명의 나노버블 발생기의 다른 실시예에서, 각각의 디스크 유사 요소는 유입부를 향하는 제 1 벽, 유출부를 향하는 제 2 벽 및, 제 1 벽과 제 2 벽 사이에서 연장된 주위 벽을 구비하며, 주위 벽은 노취 또는 홈을 구비한다.
본 발명의 나노버블 발생기의 다른 실시예에서, 디스크-유사 요소들은 노취(notch)들이 서로에 대하여 원주상으로 엇갈려 있으면서 샤프트를 따라서 장착된다.
본 발명의 나노버블 발생기의 다른 실시예에서, 나노버블 발생기는 2 내지 30 개의 디스크 유사 요소들을 구비한다.
본 발명의 나노버블 발생기의 다른 실시예에서, 디스크 유사 요소들은 금속 또는 금속들의 조합으로 만들어진다. 일 실시예에서, 디스크 유사 요소들은 스테인레스 스틸로 만들어진다.
일 실시예에서, 본 발명은 이전 실시예들중 임의의 것의 나노버블 발생기 및 액체 용액 소스를 가진 나노버블 함유 액체 용액 발생 시스템에 관한 것으로서, 나노버블 발생기의 소스 용액 유입 부분은 액체 용액 소스에 작동 가능하게 연결된다.
다른 실시예에서, 본 발명은 나노버블 함유 액체 용액 생성 방법에 관한 것이다. 일 실시예에서, 상기 방법은 본 발명의 나노버블 발생기를 통하여 소스 액체 용액을 통과시켜서 나노버블 함유 액체 용액을 생성하는 단계를 포함한다.
본 발명의 나노버블 함유 용액 생성 방법의 다른 실시예에서, 소스 액체는 액체 및 기체의 혼합물을 포함한다.
소스 액체 용액은 소스 액체 용액내에 나노버블을 생성하도록 나노버블 발생기를 통과함으로써 처리된다. 나노버블들이 바람직스럽게는 처리된 용액내에 상대적으로 고농도로 존재하고, 바람직스럽게는 나노 크기의 범위가 작으며, 바람직스럽게는 대략 10 내지 대략 2000 나노미터 사이의 크기를 가지고, 보다 바람직스럽게는 대략 10 nm 내지 대략 150 nm 사이의 크기를 가진다.
본 발명의 일 실시예에서, 액체 용액은 나노버블 발생기 이전 또는 이후에 선택적으로 적어도 하나의 여과 시스템을 통하여 지나감으로써, 박테리아, 바이러스, 포낭(cyst)등이 처리 액체로부터 실질적으로 제거된다. 당업계에서 공지된 그 어떤 여과 시스템이라도 사용될 수 있고 본 발명의 시스템에 포함될 수 있다. 여과 시스템은 입자 필터, 목탄 필터, 증류기 필터, 이온화 필터, 이온 교환 필터, 자외선 필터, 백 플러쉬 필터(back flush filter), 자기 필터, 에너제틱 필터(energetic filters), 보르텍스 필터(vortex filters), 화학적 산화 필터, 화학첨가 필터, Pi 물 필터, 수지 필터, 멤브레인 디스크 필터, 마이크로여과 멤브레인 필터, 셀루로스 질산염 멤브레인 필터, 스크린 필터, 시이브 필터(sieve filter) 또는 마이크로포로스 필터 및 그들의 조합을 포함하며, 그러나 이들에 제한되지 않는다. 나노버블들이 상대적으로 오랜 수명을 가진다면, 본 발명의 나노버블 함유 용액들은 사용 및 소비를 위하여 저장 또는 분배될 수 있다.
본 발명의 다른 실시예에서, 처리된 소스 액체는 미네랄 여과 시스템을 통하여 선택적으로 지나감으로써, 철, 황, 망간등과 같은 미네랄이 처리된 소스 액체로부터 실질적으로 제거된다.
액체 용액의 여과는 그 어떤 시기 또는 단계에서라도 이루어질 수 있다. 예를 들어, 여과는 소스 액체 용액 또는 나노버블 함유 액체 용액에 대하여 이루어질 수 있다.
본 발명의 다른 실시예에서, 소스 액체는 제 1 나노버블 발생기에 의하여 처리된다. 처리된 액체는 선택적인 미네랄 여과 시스템 및 선택적인 적어도 하나의 병원체 여과 시스템을 통하여 선택적으로 지나간다. 나노버블 함유 용액은 저장소와 같은 저장 콘테이너에 분배되어 저장되거나 또는 재처리된다. 나노버블 함유 용액의 분배 이후에, 처리된 용액은 추가적인 하나 이상의 나노버블 발생기들을 선택적으로 통과함으로써, 추가적인 나노버블이 발생된다. 2 개, 3 개등의 나노버블 발생기로 처리된 용액이 사용 및 소비를 위하여 분배된다.
본 발명의 시스템에 의하여 처리되고 선택적으로 여과된 소스 액체 용액은 소스 액체의 전체적인 품질을 향상시킬 뿐만 아니라 세포, 병원체, 바이러스, 박테리아, 세균, 포자, 곰팡이의 성장을 실질적으로 파괴하거나 감소시키는데 효과적이다. 나노버블 발생기는 여러 유형의 소스 액체를 처리하도록 다양한 액체 시스템과 통합될 수 있다. 이들 액체 시스템은 물 가열기, 물 냉각기, 식수 시스템, 물 위생 시스템, 연수기, 이온 교환기등을 포함할 수 있다. 나노버블 발생기를 포함하는 액체 시스템은 과학, 식품 처리, 석유, 솔벤트 및 의료 산업 뿐만 아니라, 통상의 가정에서도 이용될 수 있다.
그와 같은 것에 의하여, 다른 실시예에서, 본 발명은 물질의 품질을 향상시키는 방법을 제공한다. 상기 방법은, 일 실시예에서, (a) 본 발명의 나노버블 발생기를 통하여 소스 액체 용액을 통과시킴으로써 나노버블을 포함하는 액체 용액을 생성하는 단계; 및 (b) 물질을 나노버블 하유 용액과 접촉시키는 단계;를 포함한다.
다른 실시예에서, 본 발명은 표면상의 바이오필름(biofilm)을 제거하거나 또는 바이오필름의 형성을 방지하는 방법에 관한 것이다. 상기 방법은 일 실시예에서, (a) 본 발명의 나노버블 발생기를 통하여 소스 액체 용액을 통과시켜서 나노버블을 포함하는 액체 용액을 생성하는 단계; 및 (b) 나노버블 함유 용액을 표면과 접촉시키는 단계;를 포함한다.
다른 실시예에서, 본 발명은 새의 거름(manure)에 있는 암모니아의 함량을 감소시키는 방법에 관한 것이다. 이러한 방법은 일 실시예에서 새들에게 나노버블 함유 액체 용액을 제공하는 단계를 포함한다.
새들의 거름에 있는 암모니아 함량을 감소시키는 방법의 일 실시예에서, 액체 용액은 본 발명의 나노버블 발생기를 통하여 소스 액체 용액을 통과시킴으로써 얻어지고, 그에 의해 나노버블을 포함하는 액체 용액을 생성한다.
다른 실시예에서, 본 발명은 물질로부터 중금속을 제거하는 방법에 관한 것이다. 상기 방법은 일 실시예에서, (a) 본 발명의 나노버블 발생기를 통하여 소스 액체 용액을 통과시킴으로써, 나노버블 함유 액체 용액을 생성하는 단계; 및, (b) 물질을 나노버블 함유 액체 용액과 접촉시키는 단계;를 포함한다.
본 발명의 나노버블 함유 용액은 대략 10 내지 2000 nm 사이의 나노미터의 평균 입자 크기를 가진 포말들을 포함한다. 종래 기술의 미세 포말 함유 액체들과는 다르게, 본 발명의 나노버블 함유 액체 용액은 안정되고 상자성의 특성을 가진다. 본 발명의 나노버블 함유 용액들은 본 발명의 나노버블 함유 용액을 발생시키도록 사용된 소스 액체보다 상대적으로 높은 산화-환원 포텐셜(oxidation-reduction potential (ORP))을 포함한다. 본 발명의 나노버블 함유 용액은 안정되고, 실질적으로 오랜 기간 동안 용액안에 존재할 수 있다.
그와 같은 것에 의하여, 일 실시예에서, 본 발명은 나노버블 함유 액체 용액에 대하여 대략 10 내지 2000 nm 의 입자 크기를 가진 액체 용액내의 나노버블을 제공한다. 본 발명의 일 양상에서, 본 발명의 나노버블 함유 액체 용액의 나노버블은 안정적이다. 본 발명의 다른 양상에서, 나노버블 함유 액체 용액은 상자성이다. 나노버블 함유 액체 용액의 다른 양상에서, 나노버블 함유 액체 용액은 나노버블 함유 용액을 발생시키도록 이용된 소스 액체 용액의 ORP 보다 상대적으로 높은 ORP 를 가진다. 물의 경우에, 본 발명의 일 실시예에서, 본 발명의 나노버블 발생기로 처리된 물은 대략 650 mV 또는 그 보다 높은 ORP 를 가진다.
본 발명의 나노버블 함유 액체 용액의 다른 실시예에서, 액체 용액은 비 극성 액체 용액(non-polar liquid solution), 극성 액체 용액(polar liquid solution) 또는 그것의 조합으로부터 선택된다.
본 발명의 나노버블 함유 용액의 양상에서, 용액의 액체는: 물(수돗물, 도시 용수, 우물물, 폐수등), 솔벤트, 연료, 식용 오일, 비식용 오일 및 알코올로 이루어진 그룹으로부터 선택된다.
본 발명의 나노버블 함유 용액의 다른 실시예에서, 용액은 액체 및 기체의 혼합물을 포함한다. 본 발명의 나노버블 함유 용액의 양상에서, 혼합물의 기체 성분은: 질소, 산소, 이산화탄소, 오존, 에탄올, 메탄올 및 수소로 이루어지는 그룹으로부터 선택된다.
일 실시예에서, 본 발명의 나노버블 함유 액체 용액의 나노버블은 대략 10 내지 대략 2000 나노미터 사이의 크기이다. 다른 실시예에서 본 발명의 나노버블 함유 액체 용액의 나노버블은 대략 10 내지 1000 nm 사이의 크기이다. 다른 실시예에서 본 발명의 나노버블 함유 액체 용액의 나노버블은 대략 10 내지 900 nm 사이의 크기이다. 다른 실시예에서 본 발명의 나노버블 함유 액체 용액의 나노버블은 대략 10 내지 850 nm 사이의 크기이다. 다른 실시예에서 본 발명의 나노버블 함유 액체 용액의 나노버블은 대략 10 내지 800 nm 사이의 크기이다. 다른 실시예에서 본 발명의 나노버블 함유 액체 용액의 나노버블은 대략 10 내지 750 nm 사이의 크기이다. 다른 실시예에서 본 발명의 나노버블 함유 액체 용액의 나노버블은 대략 10 내지 700 nm 사이의 크기이다. 다른 실시예에서 본 발명의 나노버블 함유 액체 용액의 나노버블은 대략 10 내지 650 nm 사이의 크기이다. 다른 실시예에서 본 발명의 나노버블 함유 액체 용액의 나노버블은 대략 10 내지 600 nm 사이의 크기이다. 다른 실시예에서 본 발명의 나노버블 함유 액체 용액의 나노버블은 대략 10 내지 550 nm 사이의 크기이다. 다른 실시예에서 본 발명의 나노버블 함유 액체 용액의 나노버블은 대략 10 내지 500 nm 사이의 크기이다. 다른 실시예에서 본 발명의 나노버블 함유 액체 용액의 나노버블은 대략 10 내지 450 nm 사이이고; 대략 10 내지 400 nm 의 크기이다. 다른 실시예에서 본 발명의 나노버블 함유 액체 용액의 나노버블은 대략 10 내지 350 nm 사이의 크기이다. 다른 실시예에서 본 발명의 나노버블 함유 액체 용액의 나노버블은 대략 10 내지 300 nm 사이의 크기이다. 다른 실시예에서 본 발명의 나노버블 함유 액체 용액의 나노버블은 대략 10 내지 250 nm 사이의 크기이다. 다른 실시예에서 본 발명의 나노버블 함유 액체 용액의 나노버블은 대략 10 내지 200 nm 사이의 크기이다. 다른 실시예에서 본 발명의 나노버블 함유 액체 용액의 나노버블은 대략 10 내지 150 nm 사이의 크기이다. 다른 실시예에서 본 발명의 나노버블 함유 액체 용액의 나노버블은 대략 10 내지 100 nm 사이의 크기이다. 다른 실시예에서 본 발명의 나노버블 함유 액체 용액의 나노버블은 대략 10 내지 90 nm 사이의 크기이다. 다른 실시예에서 본 발명의 나노버블 함유 액체 용액의 나노버블은 대략 10 내지 80 nm 사이의 크기이다. 다른 실시예에서 본 발명의 나노버블 함유 액체 용액의 나노버블은 대략 10 내지 70 nm 사이의 크기이다. 다른 실시예에서 본 발명의 나노버블 함유 액체 용액의 나노버블은 대략 10 내지 60 nm 사이의 크기이다. 다른 실시예에서 본 발명의 나노버블 함유 액체 용액의 나노버블은 대략 10 내지 50 nm 사이의 크기이다. 다른 실시예에서 본 발명의 나노버블 함유 액체 용액의 나노버블은 대략 10 내지 40 nm 사이의 크기이다. 다른 실시예에서 본 발명의 나노버블 함유 액체 용액의 나노버블은 대략 10 내지 30 nm 사이이고; 대략 10 내지 20 nm 의 크기이다.
다른 실시예에서 본 발명의 나노버블 함유 액체 용액은 대략 1 .13 E8 nanobubbles/ml 내지 대략 5.14 E8 nanobubbles/ml 사이를 포함한다.
다른 실시예에서, 본 발명의 나노버블 함유 액체 용액은 대략 70 nm 내지 190 nm 사이의 평균 입자 크기를 가진 나노버블들을 포함한다. 다른 실시예에서 본 발명의 나노버블 함유 액체 용액은 대략 45 nm 내지 85 nm 사이의 모드(mode) 입자 크기를 가진 나노버블들을 포함한다.
일 실시예에서, 본 발명의 나노버블 함유 액체 용액의 나노버블들은 대략 100 nm 보다 작은 평균 크기를 가진다. 다른 실시예에서, 본 발명의 나노버블 함유 액체 용액의 나노버블들은 대략 75 nm 보다 작은 평균 크기를 가진다.
일 실시예에서, 본 발명의 나노버블 함유 액체 용액의 나노버블들은 대략 60 nm 보다 작은 모드 크기를 가진다. 다른 실시예에서, 본 발명의 나노버블 함유 액체 용액의 나노버블들은 대략 50 nm 보다 작은 평균 크기를 가진다.
본 발명의 일 실시예에서, 상기 적용 가능한 실시예들중 어느 하나의 나노버블 발생기, 시스템 및 방법에서 이용된 소스 액체 용액에는 기체가 없다.
본 발명의 다른 실시예에서, 상기 적용 가능한 실시예들중 어느 하나의 나노버블 발생기, 시스템 및 방법들에서 이용된 소스 액체 용액에는 외부 기체의 사용이 결여된다.
본 발명의 다른 실시예에서, 상기 적용 가능한 실시예들중 어느 하나의 나노버블 발생기, 시스템 및 방법들에서 사용된 소스 액체 용액에는 마이크로버블 또는 나노버블이 결여된다.
다음의 도면들은 본 발명의 다양한 양상과 바람직한 실시예 및 대안의 실시예들을 도시한다.
도 1 은 종래 기술의 물 조정 장치의 측면도이다.
도 2 는 도 1 의 장치의 디스크를 나타내는 도면이다.
도 3 은 본 발명의 일 실시예에 따른 나노버블 발생기의 사시도이다.
도 4 는 도 3 의 나노버블 발생기의 완전한 외측면도(A), 투시도(B) 및 길이 방향의 단면도(C)이다.
도 5 는 본 발명의 일 실시예에 따른 나노버블 발생기의 처리 부분에 대한 측면도를 나타낸다.
도 6 은 도 3 의 나노버블 발생기의 처리 부분에 대한 사시도이다.
도 7 은 본 발명의 일 실시예에 따른 나노버블 발생기의 디스크 유사 요소의 정면도를 도시한다.
도 8 은 도 3 의 나노버블 발생기의 길이 방향 단면의 확대도로서, 나노버블 발생기를 통한 액체 용액의 유동을 도시한다.
도 9 는 나노버블을 발생시키는 본 발명의 시스템의 실시예이다.
도 10 는 나노버블을 발생시키는 본 발명의 시스템의 실시예이다.
도 11 은 미처리된 물 샘플에서 나노버블의 크기 및 농도를 판단하도록 미처리된 물 샘플의 나노입자 트랙킹 분석(Nanoparticle Tracking Analysis (NTA))의 결과를 나타낸다.
도 12 는 미처리된 물 샘플에서 나노버블의 크기 및 농도를 판단하도록 미처리 물 샘플의 NTA 의 결과를 나타낸다.
도 13 은 처리된 물 샘플의 농도 및 크기를 판단하도록 나노버블 발생기로 처리된 물 샘플의 NTA 결과를 도시한다.
도 14 는 처리된 물 샘플에 있는 나노버블의 농도 및 크기를 판단하도록 나노버블 발생기로 처리된 물 샘플의 NTA 결과를 도시한다.
도 15 는 본 발명의 나노버블 발생기로 처리된 물 및 대조 표준이 제공된 영계(broiler)의 저장된 배설물 샘플들의 물리적 특성을 나타내는 사진이다.
도 16 은 유리 모세관 바이오필름 반응기 시스템을 나타내는 그래프이다. 유리 튜브는 정사각형 단면을 가져서, 튜브의 내부에서 성장하는 바이오필름의 직접적인 현미경 관찰을 허용한다. 장치는 벤트 미디엄 유리병(vented medium carboy, 4 리터 용량), 유동 멈춤부(flow break), 여과 공기 진입부, 연동 펌프, 모세관 및 유동 셀 홀더(capillary and flow cell holder), 접목 포트(inoculation port) 및 폐기물 유리병으로 이루어진다. 이러한 구성 요소들은 실리콘 고무 배관으로 연결된다.
도 17 은 페트리 접시(Petri dishes) 안으로 감행된 E. coli cell 의 현미경 사진으로서, 유리 덮개 슬립은 대조 수돗물 및 처리 수돗물에 담궈지고 2 시간 동안 배양된다. 덮개 슬립은 MiniQ 물로 2 번 세척되었고, Syto 9 로 염색되었으며, 2 시간 이후 및 20 시간 이후에 에피풀루오레스센스 현미경(epifluorescence microscope)으로 가시화되었다.
도 18 은 처리된 수돗물 및 대조 수돗물에서의 자생 박테리아에 의한 유동 셀내의 바이오필름 형성(8 일차)을 도시한다.
도 19 는 나노버블 프로세서로 처리된 물을 이용하여 미리 형성된 E. coli 바이오필름을 제거하는 것을 도시한다. 유동 셀(flow cell) 안에서 형성된 6 일차의 E. coli 바이오필름은 30 분 동안 처리된 수돗물(패널 A) 및 대조 수돗물(패널 B)로 헹궈졌다. 패널 C (처리된 물) 및 패널 D (미처리 물)은 3-D 이미지로서 표면상에 남겨진 바이오필름을 도시한다. 점들은 개별적인 박테리아 세포들을 나타낸다. 패널 E(처리된 물) 및 패널 F(미처리된 물)은 도 16 의 시스템의 유리 모세관의 사진으로서 여기에는 처리된 수돗물(E) 및 처리되지 않은 수돗물(F)이 공급된다.
정의
다르게 정의되지 않는 한, 여기에서 이용되는 모든 기술적 용어 및 과학적 용어는 본 발명이 속하는 기술 분야에서 당업자가 통상적으로 이해하는 의미와 같은 의미를 가진다. 또한 다르게 기재되지 않는 한, 청구항을 제외하고, "또는"의 사용은 "그리고"를 포함하고, 그 반대도 성립한다. 제한적이지 않은 용어들은 명시적으로 표현되거나 또는 문맥상으로 명확하게 지시되지 않는 한 제한적으로 해석되지 않는다 (예를 들어, "포함하는", "구비하는", "가지는" 및 "함유하는"은 통상적으로 "제한 없이 포함하는"을 나타낸다). 제한적인 용어의 예는 "이루어지는" 및 "필수적으로 이루어지는"이다. 청구항에서 정관사 및 관사를 포함하는 단수 형태는 다르게 명시적으로 나타내지 않는 한 복수 형태를 포함한다.
본 발명에서의 이해 및 준비를 돕기 위하여, 다음의 예시적이고, 비 제한적인 예들이 제공된다.
a. 개관
본 발명의 혁신적인 시스템 및 방법은 촉매의 독성 또는 유해 첨가물 사용을 필요로 하지 않으면서 그리고 소스 액체 물질(source liquid material)의 요소상의 조성을 변화시키지 않으면서 액체 물질의 소스에서 나노버블(nanobbule)을 효과적으로 생성한다. 시스템 및 프로세스는 정지 상태의 설치된 유닛 또는 휴대용 유닛에서 수행될 수 있다. 본 발명의 시스템은 물 분배 시스템과 같은 현존의 액체 용액 분배 시스템에 개장(retrofit)될 수도 있다. 비록 몇가지 특정의 실시예들이 설명될지라도, 본 발명이 설명된 실시예들에 제한되지 않으며, 추가적인 실시예들도 사용될 수 있다는 점은 명백할 것이다. 본 발명의 나노버블 함유 액체 용액은 이후에 설명되는 바와 같이 다양한 분야에서 매우 유효하다. 본 발명의 발생기, 시스템 및 방법은 소스 액체 용액(source liquid solution) 안에 다량의 나노버블을 생성하거나 나노버블을 발생시키기 위해 외부 공기 또는 기체를 필요로 하지 않고, 또한 나노버블 또는 마이크로버블(microbubble) 베이스의 액체 용액을 필요로 하지 않는다.
b. 나노버블 발생기(Nanobubble Generator)
도 3 내지 도 8 을 참조하면, 본 발명의 나노버블 발생기(100)는 소스 액체 용액을 수용하기 위하 유입 부분(140), 나노버블 함유 액체 용액을 방출하기 위한 유출 부분(150) 및, 유입 부분(140)과 유출 부분(150) 사이에서 소스 액체 용액(source liquid solution)을 처리하기 위한 처리부(115)를 가지는 하우징(110)을 구비한다.
도 3 및 도 4a 를 참조하면, 하우징(110)은 실질적으로 튜브 형태를 취할 수 있다. 유입 부분(140) 및 유출 부분(150)은 각각의 단부에 나사화된 돌기(120,130)를 구비할 수 있다. 하우징(110) 및 돌기(120,130)들이 바람직스럽게는 폴리비닐 클로라이드(pvc)와 같은 실질적으로 불활성 재료로 만들어진다.
도 4b, 도 4c, 도 5, 도 6 및 도 8 을 참조하면, 나노버블 발생기의 처리 부분(115)은 일련의 순차적인 캐비테이션 영역(cavitation zone, 190) 및 전단 표면 평면(168)들을 구비할 수 있다. 일련의 순차적인 캐비테이션 영역(190) 및 전단 표면 평면(168)들은 일련의(2 또는 그 이상의) 이격된 요소(160)들을 가진 전체적으로 신장(伸長)된 부재(180)를 가짐으로써 이루어질 수 있으며, 신장된 부재는 하우징(110)을 통하여 축방향으로 연장되고 나노버블 발생기의 유입 부분과 유출 부분 사이에 배치될 수 있다. 2 개 내지 30 개 사이의 이격된 요소(160)들이 이용될 수 있다. 30 개보다 많은 이격된 요소(160)들이 이용될 수도 있다. 각각의 요소(160)는 디스크의 형태를 취할 수 있다. 디스크와 같은 요소(160)들은 샤프트(180) 또는 중심 로드(central rod)상에 장착되거나 또는 지지될 수 있다. 도 8 을 참조하면, 디스크(160)는 대향하는 벽(161,162)들을 구비할 수 있고(이것은 전단벽(shear wall)으로 지칭된다), 주위벽 또는 측벽(163)을 구비할 수 있다. 하나의 전단벽(161)은 유입 부분을 향할 수 있고 대향하는 전단벽(162)은 발생기의 유출 부분을 향할 수 있다. 주위벽(163)은 대향하는 전단벽(161,162) 사이에서 연장될 수 있다. 디스크와 같은 요소(160)는 서로에 대하여 이격된 관계로 유지될 수 있다. 요소(160)들은 공간(170)을 두고 서로로부터 분리될 수 있다.
도 5 내지 도 8 에 도시된 바와 같이, 각각의 요소(160)에는 적어도 하나의 홈 또는 노취(310)가 형성될 수 있고, 이것은 주위벽(163)으로부터 아래로 연장된다. 각각의 홈 또는 노취(310)는 가장자리 또는 전단 가장자리(167) 및 상기 전단 가장자리(167)들 사이의 전단 표면 평면(168)을 구비할 수 있다. 전단 표면 평면(168)은 홈(310) 안으로의 주위벽(163)의 연속으로서 보일 수 있다. 가리비(scallop) 형상을 가질 수 있는 가장자리(167)들은 실질적으로 예리할 수 있다. 바람직스럽게는 디스크 유사 요소(disk-like element)들이 레이저로 절단될 수 있다. 도 5 에 도시된 바와 같이, 각각의 디스크 유사 요소(160)의 폭 "a" 및, 따라서 전단 표면 평면의 폭은 2 개의 연속적인 디스크 유사 요소(160)들 사이의 거리 "b" 의 대략 절반이다.
도 5, 도 6 및 도 8 에 도시된 바와 같이, 축방향으로 연속적인 디스크(160)는 로드(180)를 따라서 배치되며 그들의 노취 또는 홈들은 원주상으로 서로에 대하여 엇갈리게 되어 있다. 각각의 요소(160)에 있는 노취(notch, 310)들이 번갈아 있도록 요소(160)들이 로드(180)상에 배치될 수 있다. 즉, 하나의 디스크 유사 요소에 있는 노취가 아래를 향하고 있다면, 다음의 디스크 유사 요소에 있는 노취는 위를 향하게 될 것이다.
디스크 유사 요소는 단일 금속으로부터 제조될 수 있다. 바람직스럽게는 디스크 유사 요소들이 내부식성 금속으로 제작될 수 있다. 바람직스럽게는, 디스크 유사 요소들이 316L 과 같은 스테인레스 스틸 300 시리즈로부터 제작될 수 있다. 바람직스럽게는 디스크들이 레이저 절단된다.
도 8 에 도시된 바와 같이, 각각의 디스크 유사 요소(160)는 하우징(110) 안에서 액체 용액의 유동에 실질적으로 직각으로 배치될 수 있으며, 예를 들어 요소(160)들이 하우징(110)을 통한 그 어떤 직접적인 유체 유동이라도 실질적으로 차단할 수 있어서 결과적으로 유체 유동은 디스크들 각각에 있는 노취, 홈 또는 통공을 통하여 지나간다. 통공들의 교번하는 배치에 기인하여, 디스크(160)들 사이의 유체 유동은 난류이고, 각각의 디스크(160)에 있는 통공(310)의 상이한 단면적, 디스크들의 폭 및 디스크(160)들 사이의 공간(170)에 의하여, 유체는 하우징(110)을 통한 통로상에서 가속 및 감속되어 디스크(160)들의 표면에 걸친 난류 유동을 보장한다. 나노버블 발생기는 도 3 및 도 8 에서 화살표로 표시된 바와 같이 단일 방향이고 단일 위치(unipositional)일 수 있다.
오스트레일리아 특허 출원 No. 1987070484 는 도 1 및 도 2 에 도시된 물 조정기(water conditioner, 10)를 개시한다. 물 조정기(10)는 중심 로드(18)상에 지지된 인접한 디스크(17)들을 포함한다. 각각의 디스크에는 3 개의 통공(21)들이 형성되는데, 상기 통공들은 디스크의 일 측으로 함께 위치된다. 상기 출원에 설명된 조정기는 나노버블 발생기가 아니며, 왜냐하면 본 발명의 디스크 유사 요소들의 노취와는 다르게, 상기 오스트레일리아 특허 출원 No. 1987070484 의 3 개 통공(21)들은 나노버블을 발생시기 위하여 필요한 전단 가장자리(shear edge) 및 전단 표면 평면(shear surface plane)을 제공하지 않기 때문이다. 더욱이, 도 1 에 도시된 바와 같이, 각각의 디스크(17)의 폭은 실질적으로 인접한 디스크들 사이 거리의 절반보다 작다.
c. 나노버블-함유 용액 제조 시스템
본 발명의 시스템은 여러가지 상이한 실시예들로 구성될 수 있고 액체 용액에 나노버블을 발생시키는 것과 관련하여 채용될 수 있다.
혁신적인 나노버블 함유 액체 용액 제조 시스템은 본 발명의 나노버블 발생기를 포함할 수 있다. 다른 실시예에서, 시스템은 액체 용액(liquid solution)의 소스(source) 및, 본 발명의 나노버블 발생기를 포함하는 처리 모듈(treatment module)을 포함할 수 있다.
극성 액체(polar liquid) 및 비극성 액체(non-polar liquid), 친수성 및 지방 친화성(lipophilic) 액체 용액이 본 발명의 시스템의 소스 액체(source liquid)로서 이용될 수 있고 고농도의 나노버블을 가진 처리 용액을 생성하기 위하여 소스 액체에서 나노버블을 발생시키도록 처리될 수 있다. 그러한 것으로서, 소스는 오일, 알코홀, 물, 솔벤트, 연료, 표면 활성제, 젤(gel), 탄수화물(carbohydrate)등을 포함할 수 있다.
도 9 는 액체 소스 물질내에 나노버블을 제조하기 위한 시스템(10)의 실시예를 도시한다. 시스템은 선택적인 소스 액체 사전 처리 시스템(15), 본 발명의 제 1 나노버블 발생기(30), 선택적인 하이 제타 포텐셜 크리스탈 발생기(high zeta potential crystal generator, 100), 선택적인 사전 여과 시스템(50), 선택적인 적어도 하나의 여과 장치(60) 및, 본 발명의 선택적인 제 2 나노버블 발생기(30)를 포함할 수 있다. 사전 처리 시스템(15), 나노버블 발생기(30), 제타 포텐셜 쉬프트 크리스탈 발생기(100), 사전 여과 시스템(50), 여과 장치(60) 및 제 2 나노버블 발생기(80)는 서로 액체 소통되고 도관 시스템에 의해 연결된다. 도관 시스템은 예를 들어 파이프, 호스, 튜브, 채널등을 포함할 수 있다.
물 또는 수돗물(tap water), 오일, 알코올등과 같은 소스 액체 용액은 (예를 들어 수도 꼭지와 같은) 임의의 적절한 소스로부터 공급되고, 액체는 저장부(20) 안에 저장될 수 있거나 또는 임의의 소스로부터 연속적으로 또는 간헐적으로 공급될 수 있다. 소스 액체의 조성이 테스트될 수 있고, 만약 필요하다면, 추가적인 미네랄 및 다른 성분들이 추가되어 나노버블 발생에 충분한 소스(source)를 제공할 수 있다. 소스 액체는 저장부(20) 안에 유지되기 전에 또는 이후에, 사전 처리 시스템(15) 안에서 처리되어 실질적으로 불필요한 오염물을 제거하도록 처리될 수도 있는데, 상기 오염물은 부스러기, 오일 함유 성분들과 같은 것으로서 처리 과정과 간섭될 수 있는 것이다.
소스 액체는 액체 저장부(20)에 연속적으로 또는 간헐적으로 추가될 수 있다. 액체 용액은 상자성 특성(paramagnetic attribute)을 가진 나노버블을 발생시키는 흡열 반응을 개시하기에 충분한 힘 및 압력을 가지고 나노버블 발생기를 통하여 유동할 수 있다. 펌프는 상기 힘 및 압력을 발생시키는데 이용될 수 있다. 그와 같은 것에 의하여, 액체 용액은 본 발명의 시스템의 나노버블 발생기를 향하여 능동적으로 펌핑될 수 있다. 액체는 물 터빈 또는 프로펠러 이전에 물을 처리하도록 플륨(plume) 안에 위치된 것과 같은 패시브 시스템(passive system)을 이용하여 배출될 수도 있다.
다른 실시예에서, 처리된 소스 액체는 다음에 적어도 하나의 여과 장치(60)를 통하여 지나갈 수 있다. 바람직한 실시예에서, 여과 장치(60)는 박테리아, 바이러스, 포낭(cyst)등을 감소시키거나 실질적으로 제거한다. 당해 기술 분야에서 공지된 그 어떤 여과 장치라도 이용될 수 있다. 여과 장치(60)는 입자 필터(particle filters), 차콜 필터(charcoal filters), 역삼투 필터, 활성 탄소 필터, 세라믹 카본 필터, 증류기 필터(distiller filters), 이오나이즈드 필터(ionized filters), 이온 교환 필터, 자외선 필터, 백 플러쉬 필터(back flush filters), 마그네틱 필터, 에너제틱 필터(energetic filters), 보르텍스 필터(vortex filters), 화학적 산화 필터(chemical oxidation filters), 화학적 애딕티브 필터(chemical addictive filters), Pi 워터 필터(Pi water filters), 수지 필터(resin filters), 멤브레인 디스크 필터(membrane disc filters), 마이크로필트레이션 멤브레인 필터(microfiltration membrane filters), 셀루로스 질산염 멤브레인 필터(cellulose nitrate membrane filters), 스크린 필터(screen filters), 시이브 필터(sieve filters) 또는 마이크로포로스 필터(microporous filters) 및 이들의 조합을 포함할 수 있으며, 그러나 이들에 제한되지 않는다. 처리 및 여과된 액체는 사용 및 소비를 위하여 저장 또는 분배될 수 있다.
도 9 에 도시된 바와 같이, 적어도 하나의 여과 장치(60)에 도달하기 전에, 처리된 액체는 제타 포텐셜 크리스탈 발생기(100)를 선택적으로 통과할 수 있다. 하이 제타 포텐셜 크리스탈 발생기는 공지되어 있으며, 일반적으로 스케일 발생(scaling)의 감소 또는 방지에 유용하다. 공지된 하이 제타 포텐셜 크리스탈 발생기(100)는 Zeta Rod™ 시스템이다. Zeta Rod™ 시스템은 액체 시스템 안의 미네랄 콜로이드(mineral colloid) 및 박테리아를 전자적으로 분산시킴으로써 크리스탈의 제타 포텐셜을 증가시켜서, 생물학적 오염 및 스케일(scale)의 위협을 제거하고 화학적 첨가제 사용을 현저하게 감소시킨다. 액체 시스템 안의 콜로이드는 캐패시터의 성분이 되고 자연적인 표면 전하에 대한 강력한 추진을 받아들여서, 입자의 상호 작용을 지배하는 2 중층 조건을 변경시킨다. Zeta Rod™ 시스템이 콜로이드 물질 및 현탁된 고체들의 분산을 안정화시키므로 미네랄 스케일(mineral scale)의 형성이 방지되어, 스케일의 핵 생성(nucleation) 및 젖은 표면에 대한 부착을 방지한다. 박테리아는 표면에 부착되기보다는 벌크 유체(bulk fluid) 안에 분산되어 유지되고, 점액을 형성하고 오염물 악취를 발생시키도록 영양분을 흡수하거나 복제될 수 없다. 기존의 바이오필름(biofilm)은 과도하게 수화(hydrate)되고, 접합 강도를 상실하고 분산된다. 또한 생물학적 오염, 생물 부식(biocorrosion) 및 스케일의 형성은 Zeta Rod™ 시스템에 의해 포착된다.
다른 공지의 하이 제타 포텐셜 크리스탈 발생기(100)는 스털링 워터 안티-스케일 어플라이언스(Sterling Water Anti-Scale Appliance)로서, 이것은 Porta Via Water Company의 자회사인 Sterling Water Systems, LLC, 에 의해 제조된다. 물이 스털링 워터 안티 스케일 어플라이언스를 통과하면서, 전류가 물로 방전되는데, 이것은 물의 표면 장력을 감소시키고 스케일의 형성을 억제하며 경수 지점(hard water spot)이 나타나는 것을 억제한다. 스케일 형성의 억제는 처리된 물의 제타 포텐셜 증가에 기인한 것으로서, 이것은 미네랄 입자들이 서로 접촉하는 것을 억제한다.
도 9 에 도시된 바와 같이, 나노버블 발생기(30) 및 선택적인 하이 제타 포텐셜 크리스탈 발생기(100)를 통과한 이후에, 그리고 선택적인 적어도 하나의 여과 장치(60)에 도달하기 전에, 처리된 액체는 선택적으로 사전 여과 시스템(50)을 통하여 지나갈 수 있는데, 여기에서 철, 황, 망간등과 같은 미네랄이 처리된 소스 액체로부터 실질적으로 제거된다. 사전 여과 시스템(50)은 예를 들어 스테인레스 스틸 메쉬 필터(mesh filter)이다. 처리되고 사전 여과된 소스 액체는 다음에 선택적인 적어도 하나의 여과 장치(60)를 통과하며, 여기에서 박테리아, 바이러스, 포낭(cyst)등이 처리된 액체로부터 실질적으로 제거된다.
도 9 에 도시된 실시예에서, 펌프(25)는 나노버블 발생기(30)로부터 하류측에 제공되고, 처리된 액체는 다양한 액체 시스템 적용을 위하여 간헐적으로 또는 연속적으로 배출 및 분배된다. 대안으로서 펌프는 나노버블 발생기(30)로부터 상류측에 제공될 수 있다.
이제 고농도의 나노버블을 가진 처리된 액체는 저장부와 같은 저장 콘테이너(70)로 분배되어 그 안에 저장될 수 있다. 이러한 실시예에서, 저장된 처리 액체의 분배 이전에, 저장된 액체는 처리된 소스 액체에서의 추가적인 나노버블의 발생을 위하여, 저장된 액체가 제 2 나노버블 발생기(80)를 통과할 수 있다. 2 번 처리된 액체는 다음에 사용 및 소비를 위하여 분배될 수 있다. 시스템은 2 개 이상의 나노버블 발생기를 포함할 수 있다는 점이 이해되어야 하며, 그에 의하여 2 번 또는 그 이상의 회수로 처리된 액체가 소비를 위하여 분배될 수 있다.
도 10 은 본 발명 시스템(10)의 다른 실시예를 도시한다. 시스템(10)은 소스 액체를 하우징하는 소스 저장부(20), 선택적인 소스 액체 사전 처리 시스템(15), 제 1 나노버블 발생기(30), 선택적인 하이 제타 포텐셜 크리스탈 발생기(100), 선택적인 사전 여과 시스템(50), 선택적인 적어도 하나의 여과 장치(60) 및, 선택적인 제 2 나노버블 발생기(80)를 포함한다. 사전 처리 시스템(15), 나노버블 발생기(30), 하이 제타 포텐셜 크리스탈 발생기(100), 사전 여과 시스템(50), 여과 장치(60) 및, 제 2 나노버블 발생기(80)는 서로 액체 소통되고 순환 도관 시스템을 통해 연결된다. 소스 저장부(20)의 예는 증기 보일러, 물 가열기, 냉각 타워, 음용수 탱크, 풀(pool), 포함된 양식장(contained aquaculture pond), 아쿠아리움, 산업용 용수 공급 저장부, 정원 연못(garden pond)등과 같은 것을 포함할 수 있으며, 그러나 그에 제한되는 것은 아니다. 소스 액체는 소스 저장부(source reservoir, 20)에 연속적으로 또는 간헐적으로 저장 또는 추가될 수 있고, 소스 액체는 이전에 설명된 바와 같이 패시브 시스템(passive system)을 이용하거나 또는 펌프에 의하여 나노버블 발생기(30)를 향하여 배출될 수 있으며, 나노버블 발생기에서 나노버블이 발생된다. 대안으로서, 소스 액체는 소스 저장부(20) 안에 유지되기 전에 또는 유지된 후에 불필요한 오염물을 제거하도록 사전 처리 시스템(15)에서 처리될 수 있으며, 상기 불필요한 오염물은 부스러기 및 오일 함유 성분들로서 처리 과정과 간섭될 수 있다.
도 10 에 도시된 실시예에서, 소스 저장부(20), 사전 처리 시스템(15), 나노버블 발생기(30), 하이 제타 포텐셜 크리스탈 발생기(100), 사전 여과 시스템(50), 여과 장치(60), 제 2 나노버블 발생기(80) 및, 펌프(25)에 저장된 소스 액체는 도관 시스템에 의해 루프(loop)와 같은 방식으로 연결된다. 예시적인 도관 시스템은 파이프, 호스, 튜브, 채널등을 포함할 수 있지만 그에 제한되는 것은 아니며, 대기에 노출될 수 있거나 또는 감싸일 수 있다. 이러한 순환 또는 루프 유형 연결은 소스 저장부(20), 사전 처리 시스템(15), 나노버블 발생기(30), 하이 제타 포텐셜 크리스탈 발생기(100), 사전 여과 시스템(50), 여과 장치(60) 및, 제 2 나노버블 발생기(80)를 통한 소스 액체의 연속적 또는 간헐적 순환을 제공한다.
본 발명의 나노버블 발생기 시스템에 의한 소스 액체의 연속적 또는 간헐적 처리는 결국 시간내에 한 지점에 도달하게 되는데, 그곳에서 시스템(10) 안의 소스 액체의 전체 체적이 나노버블 발생기(30,80)에 의해 처리된다. 즉, 본 발명의 전체 시스템(10)은 결국 평형 유사 상태(equilibrium-like state)에 올 수 있으며, 그곳에서 시스템(10) 안의 액체의 전체 체적이 나노버블을 발생시키도록 처리된다. 미세 포말(microbubble)은 합쳐져서 커다란 부양 포말(buoyant bubble)을 형성하는 경향을 가지며, 커다란 부양 포말은 이론적으로 예상되는 바와 같이 그것이 사라지는 지점까지 강력한 표면 장력 유도 압력(surface tension-derived pressure)하에서 붕괴하거나 또는 떠다닌다. 그러나, 나노버블 발생기(30,80)에 의해 발생된 나노버블들은 일반적으로 부유 상태로 유지되는데, 이는 나노버블 안의 기체가 밖으로 확산되지 않기 때문이다.
선택적인 여과 장치(60)를 통과하기 전에, 고농도의 나노버블들을 포함하는 처리 액체는, 스케일의 형성을 일으킬 수 있는 미네랄을 실질적으로 제거하도록 하이 제타 포텐셜 크리스탈을 발생시키는 하이 제타 포텐셜 크리스탈 발생기(100)를 선택적으로 통과할 수 있다.
나노버블 발생기(30) 및 선택적인 하이 제타 포텐셜 크리스탈 발생기(100)를 통과한 이후에, 처리된 액체는 선택적으로 사전 여과 시스템(50)을 통과할 수 있으며, 여기에서는 처리된 소스 액체로부터 철, 황, 망간등과 같은 미네랄이 실질적으로 제거된다.
대안의 실시예에서, 도 10 에 도시된 바와 같이, 선택적인 여과 장치(60)를 통과한 이후에, 처리된 액체는 추가적인 나노버블의 발생을 위하여 선택적인 제 2 나노버블 발생기(80)를 통과할 수 있다. 이러한 실시예에서, 제 1 나노버블 발생기(30) 및 제 2 나노버블 발생기(80)에 의한 소스 액체의 연속적 및 간헐적 처리는 시간내에 한 지점에 결국 도달하며, 그 지점에서 시스템(10) 안의 소스 액체의 전체 체적은 제 1 나노버블 발생기(30) 및 제 2 나노버블 발생기(80)에 의해 처리된다.
2 개 보다 많은 나노버블 발생기들이 시스템에 포함될 수 있다. 예를 들어, 제 3 나노버블 발생기를 가지는 시스템들이 설치되었다. 그러나, 4 개, 5 개 또는 더 많은 나노버블 발생기를 가진 시스템들이 어렵지 않게 제작될 수 있다.
c. 나노버블 함유 용액의 제조 방법.
일 실시예에서, 본 발명은 나노버블 함유 용액 제조 방법에 관한 것이다. 상기 방법은 일 실시예에서 본 발명의 나노버블 발생기를 통해 소스 액체 용액(source liquid solution)을 통과시켜서 나노버블 함유 용액을 제조하는 것을 포함할 수 있다. 본 발명의 방법 및 시스템으로 제조된 나노버블 함유 용액은 실질적으로 고농도의 나노버블 또는 향상된 농도의 나노버블을 포함할 수 있고, 나노버블들이 안정될 수 있다.
방법의 한 단계에서, 소스 액체 용액은 흡열 반응을 개시할 수 있는 발생기를 통과할 수 있다. 소스 액체는 적절한 압력에서 통과할 수 있다. 도 9 및 도 10 에 도시된 시스템에 적절한 압력은 대략 3.2 bar 일 수 있다. 압력은 대략 4 bar 일 수 있고, 최대 압력은 대략 8 bar 일 수 있다.
흡열 반응에서는 물이 제 1 처리시에 섭씨 2 도 내지 4 도 사이로부터 냉각되며, 흡열 반응은 물 자체내에서의 에너지 변환을 나타낸다.
요소들의 크리티컬 재료(critical material)는 단일 금속으로부터 제조될 수 있으며, 바람직스럽게는 내부식성 금속으로 제조되고, 예를 들어 스테인레스 스틸 300 시리즈로 제조된다. 그것이 발생시키는 크리티컬 이온(critical ion)은, 요소/디스크(160)를 넘어서 통과할 때 물에 대한 전단 작용(shearing action)을 통하여, 흡열 반응 발생의 촉매로서 작용한다.
반응은 발생기에 있는 일련의 요소에 걸쳐서 임계 압력에서의 물 유동의 에너지에 의해 개시될 수 있다. 나노버블 발생기에는 적어도 2 개의 요소들이 있을 수 있다. 일 실시예에서, 소형 발생기에는 전체적으로 21 개의 요소들이 있을 수 있고, 대형 발생기에는 25 개의 요소들이 있을 수 있다. 25 개 보다 많은 요소들도 가능할 수 있다.
발생기에 있는 각각의 요소는 전단 평면으로서 작용할 수 있으며 전단 평면의 전체 표면이 이용되도록 액체 용액 유동에 실질적으로 직각으로 위치될 수 있다.
발생기에 있는 요소들 사이의 간격은 적절한 정도의 캐비테이션이 있는 것을 보장하도록 조절될 수도 있다. 일 실시예에서, 2 개의 인접한 디스크들 사이의 공간은 디스크들 폭의 대략 2 배이다.
도 8 을 참조하면, (도 8 에서 굵은 화살표로 표시된) 액체가 캐비테이션 영역 또는 챔버(190)로 들어갈 때, 다수의 반응이 실질적으로 동시에 발생될 수 있으며, 이것은 캐비테이션(cavitation), 전기 분해, 나노버블 형성 및 물 액체 구조의 재조직(re-organization)을 포함한다.
액체 용액이 나노버블 발생기를 통하여 유동할 때, 이전에 언급된 동시적인 반응은 n-1 번의 공식에 따라서 순차적으로 되풀이됨으로써 용액의 운동학적 에너지 빈도(kinetic energy frequency)를 증가시킬 수 있으며, 여기에서 "n"은 하우징(110) 안의 디스크 유사 요소(160)의 수이다.
본 발명의 결과적인 나노버블 함유 액체 용액은 증가된 상자성의 품질(paramagnetic qualities)을 가지는데, 이것은 차후에 물이 그것을 위해 사용되는 모든 것 또는 물이 그 안에서 사용되는 모든 것에 영향을 미칠 수 있다. 이것은 세정 특성, 증기 및 얼음의 생산, 열전달 및 심지어 물을 펌핑하는데 필요한 에너지도 변경시킬 수 있다. 이것은 스케일링(scaling), 바이오필름(biofilm) 및 생물학적 오염(biofouling)을 감소시킬 수 있고 물이 오일 및 지방과 상호 작용하는 방식을 변경시킬 수 있다.
본 발명의 방법은 산화-환원 포텐셜(oxidation-reduction potential; ORP)과 같은 중요한 특성들을 변화시킨다. 기존의 화학적 농도의 성능을 넘어서 ORP 를 증가시킴으로써, 본 발명의 방법은 살균제의 효능을 실질적으로 향상시킨다. 본 발명의 시스템 및 방법은 대략 650mV 를 초과하도록 ORP 를 증가시킬 수 있으며, 이것은 부유 생물 유기체(planktonic organisms)를 순간적으로 죽이기에 충분하다. 본 발명의 시스템 및 방법은 상대적으로 소량의 차아염소산나트륨(sodium hypochlorite)과 함께 700 mV 보다 큰 ORP 를 전달할 수 있다 (표 1 및 2 참조).
몇가지 박테리아에 대한 도시 용수/차아염연소산나트륨의 20 ppm 의 효과
배양균 살균제 PPM 원래의 계수(cfu/ml) 15 분 후의 계수(cft/ml)
슈도모나스 sp. 20 12,000 <1
장내구균 sp. 20 12,000 <1
살모넬라 sp. 20 11,000 <1
몇가지 박테리아에 대한 나노버블 함유 물/차아염연소산나트륨(Sodium Hypochlorite)의 5 ppm 의 효과
배양균 살균제 PPM 원래의 계수(cfu/ml) 15 분 후의 계수(cft/ml)
슈도모나스 sp. 5 12,000 <1
장내구균 sp. 5 17,000 <1
살모넬라 sp. 5 11,000 <1
연구에 따르면 650-700 mV 의 ORP 값에서, E, coli 0157:H7 또는 살모넬라 종(Salmonella species)과 같은 병원성 박테리아뿐만 아니라, 자유롭게 떠다니는(free-floating) 부패균 및 잡균이 30 초 이내에 살균된다. 포자 형성 곰팡이의 보다 민감성 있는 유형 및 변질 이스트(spoilage yeast)도 몇분 또는 그 미만의 접촉 이후에 이러한 레벨에서 살균된다.
세계 보건 기구(WHO)는 음용수 살균에 대하여 650 mV 의 ORP 표준을 채용하였다. 물에 있는 ORP 가 650/1000 mV 로 측정되면, 물에 있는 살균제는 유해 유기물을 거의 순간적으로 살균할 정도로 활성이 있다.
본 발명의 나노버블은 나노 기체 배리어(nano-gaseous barrier)를 통하여 표면을 조정할 수 있다. 이러한 나노 기체 배리어는 표면에 대한 바이오필름 부착을 방지하는 역할을 할 수 있다. 상기 효과들의 조합은 위생적인 표면/시스템을 창출한다.
본 발명의 방법은 또한 pH 에도 긍정적인 영향을 미칠 수 있으며, 물의 용해성 효과(solubility effect)를 증진시킨다. 작동을 위하여 오직 물의 압력만이 필요할 수 있다.
e. 액체 용액을 함유하는 나노버블
본 발명 시스템의 나노버블 발생기를 통하여 소스 액체 용액의 통과 이후에 생성된 나노버블은 종래 기술에서 처리된 액체 또는 처리되지 않은 액체 소스에 존재하는 소형 포말과는 상이한 크기 및 특성을 가진다.
본 발명의 나노버블 함유 액체 용액은 표 3 에서 입증된 바와 같이 상자성(paramagenetic)이고, 처리되지 않은 소스 액체 용액의 ORP 보다 높은 ORP 를 가지고, 실질적으로 크거나 높은 나노버블의 농도를 가질 수 있다 (도 11 내지 14 참조).
본 발명의 나노버블 함유 액체 용액들의 나노버블은 대략 10 내지 대략 2000 나노미터 사이의 크기를 가질 수 있고 그 사이의 그 어떤 범위라도 가질 수 있다. 예를 들어, 본 발명의 나노버블 함유 액체 용액의 나노버블은 대략 10-100 nm 사이의 크기를 가질 수 있고; 대략 10-900 nm 사이; 대략 10-850 nm 사이; 대략 10-800 nm 사이; 대략 10- 750 nm 사이; 대략 10-700 nm 사이; 대략 10-650 nm 사이; 대략 10-600 nm 사이; 대략 10-550 nm 사이; 대략 10-500 nm 사이; 대략 10-450 nm 사이; 대략 10-400 nm 사이; 대략 10-350 nm 사이; 대략 10-300 nm 사이; 대략 10-250 nm 사이; 대략 10-200 nm 사이; 대략 10-150 nm 사이; 대략 10-100 nm 사이; 대략 10-90 nm 사이; 대략 10-80 nm 사이; 대략 10-70 nm 사이; 대략 10-60 nm 사이; 대략 10-50 nm 사이; 대략 10- 40 nm 사이; 대략 10-30 nm 사이; 및, 대략 10-20 nm 사이의 크기를 가질 수 있다.
일 실시예에서, 본 발명의 나노버블 함유 액체 용액의 나노버블은 대략 100 nm 미만의 평균 크기를 가질 수 있다. 다른 실시예에서, 본 발명의 나노버블 함유 액체 용액의 나노버블은 대략 75 nm 미만의 평균 크기를 가질 수 있다.
일 실시예에서, 본 발명의 나노버블 함유 액체 용액의 나노버블은 대략 60 nm 미만의 평균 크기를 가질 수 있다. 다른 실시예에서, 본 발명의 나노버블 함유 액체 용액의 나노버블은 대략 50 nm 미만의 평균 크기를 가질 수 있다.
나노버블 발생기를 통과한 이후의 처리된 액체는 높은 농도의 나노버블을 포함한다. 일 실시예에서, 본 발명의 나노버블 발생기 시스템에서의 처리 이후에 액체 물질내의 나노버블 농도는 대략 1.13 내지 5.14 E8 particle/ml 사이일 수 있다. 다른 실시예에서, 나노입자들의 농도는 대략 3.62 내지 5.1 E8 parciles/ml 사이일 수 있다.
본 발명의 나노버블 발생기, 시스템 및 방법에 의해 발생된 나노버블들은 안정적이고, 쉽사리 가라앉혀지지 않으며, 용액의 교반 없이도 오랜 기간 동안 일반적으로 부유 상태로 유지된다. 나노버블들은 수시간 내지 수년 동안 유지될 수 있다. 발명자들은 5 년 넘게 안정적인 콜로이드 분산물(colloidal dispersion)을 획득했으며, 나노버블은 여전히 뚜렷하고 존재한다. 브라운 운동 입자 이론에 기초하여, 나노버블들은 액체 안에서 빠르게 움직이는 원자 또는 분자에 의한 충돌로부터의 결과로서 유체 안에서 무작위적으로 떠다니고 부유하며 부력에 의해 영향을 받지 않는다.
f. 적용예
본 발명의 나노버블 발생기 및 시스템은 여러가지 액체 시스템에서 액체의 품질을 향상시키고 박테리아 및 미생물을 제거하도록 이용될 수 있다. 이러한 액체 시스템은 아래에서 보다 상세하게 설명되는 바와 같이 온수기, 냉수기, 식수 시스템, 음식 처리 설비, 분자 정화, 가정용 물 여과 시스템, 위생 설비, 연수기, 이온 교환기, 의료용, 치과용 및 산업용 물 공급 라인들, 증기 보조 중력 배수(Seam Assisted Gravity Drainag;SAGD)를 포함할 수 있고, 그러나 그에 제한되지 않는다.
물 가열 시스템(Water Heating Systems)
본 발명의 나노버블 발생기는 다양한 물 가열 시스템과 통합될 수 있다. 예상치 않게 발견된 바에 따르면, 나노버블 발생기가 제공된 물 가열 시스템에 의해 처리된 물은 물에 있는 박테리아 및 미생물을 제거할 수 있어서, 물 가열 시스템의 열 전달 효율이 향상된다. 본 발명으로부터 수혜를 받는 액체 가열 시스템은 연속 물 가열기, 기체 연료 온수 탱크 유형의 가열기, 전기 온수 탱크 유형 가열기, 온수 탱크를 위한 재순환 온수 시스템, 연속적인 물 가열기, 지역 난방 시스템, 인플로어(in-floor) 난방 시스템, 온수 및/또는 증기를 이용하는 열교환기, 천연 또는 인공의 고온 오일들과 같은, 열전달 액체와 조합된 열 교환기를 포함할 수 있으며, 그러나 그에 제한되지 않는다.
물 냉각 시스템
나노버블 발생기는 다양한 물 냉각 시스템과 통합될 수 있다. 예상치 않게 발견된 바에 따르면, 나노버블 발생기 시스템이 제공된 물 냉각 시스템에 의해 처리된 물은 액체에 있는 박테리아 또는 미생물을 제거할 수 있어서, 냉각 전달 효율을 향상시킨다. 물 냉각 시스템은 연속 물 냉각기, 냉장고, 기체 및 전기 연소 증발기, 냉각 패드, 습윤 필름 증발기, 증발 냉각 시스템, 그라운드 소스 냉각 시스템(ground source cooling system), 호수 또는 강물 냉각 시스템, 호수, 지면, 강 또는 해양수를 위한 열교환 냉각 시스템, 지역 냉각 시스템, 재순환 냉각 시스템, 인플로어 냉각 시스템, 모든 유형의 제조사 및 모델들의 냉각 타워, 보일러상의 산업용 냉각을 위한 진공 적용예, 설탕 공장 냉각 팬, 페이퍼 밀(paper mills), 석유 정제 플랜트, 광산 플랜트(mining plant), 석탄, 기체, 오일, 바이오매스 및 핵을 포함하는 발전 플랜트를 포함할 수 있고, 그러나 이들에 제한되지 않는다.
식수 시스템
나노버블 발생기는 다양한 식수 시스템에 통합될 수 있다. 나노버블 발생기를 포함하는 시스템에서 처리된 물은 물에 있는 박테리아 및 미생물을 제거할 수 있고, 물의 품질을 향상시킬 수 있어서, 물의 맛을 향상시킬 뿐만 아니라 다양한 배관 시스템에 있는 바이오필름(biofilm)의 형성을 억제한다. 식수 시스템은 우물, 샘, 연못, 호수, 강등을 포함할 수 있으며, 그러나 그에 제한되지 않는다.
음식 처리 산업
예상치 않게 발견된 바에 따르면, 본 발명의 나노버블 발생기에 의해 처리된 물은 신선 제품의 저장을 위하여 (5 ppm 미만의) 최소량의 염소를 추가하는 것으로 살균제로서 작용할 수 있다. 처리된 물은 바이오필름 형성을 제거하는 것으로 밝혀졌기 때문에, 음식의 위생 및 생산 비용이 낮아지며 유통 기간이 낮다. 더욱이, 낮은 물의 표면 장력은 처리된 물의 용해력(solvency)을 증가시키기 때문에, 나노버블 발생기를 포함하는 시스템에서 처리된 물은 차(tea) 및 커피로부터의 오일의 산출을 현저하게 증가시킨다.
위생 적용예
나노버블 발생기들은 위생 시스템과 통합될 수 있으며, 예를 들어 수영장, 파워 워쉬(power washes), 자동차 세척기, 가정용 세탁기, 상업용 세탁 설비, 가정용 및 상업용 식기 세척 설비등에 통합될 수 있다.
물 처리 적용 장치
나노버블 발생기는 물 처리 적용 장치(application)와 통합될 수 있는데, 예를 들어 연수기, 이온 교환기, 염소, 이산화염소, 과산화수소, 오존등을 이용하는 모든 필터 시스템 및 멤브레인과 통합될 수 있다.
의료 산업
나노버블 발생기들은 의료 시스템과 통합될 수 있으며 상기 시스템들은 목욕, 스파(spas) 및 일상적인 사용을 통한 피부 치료와 관련된 적용예에서 유용하고, 향상된 칼슘 섭취, 향상된 치아 및 컨디션에서 유용하고, 의료용, 치과용 및 산업용 물 배관에서 유용하다.
가정용 물 여과 시스템
통상적인 가정용 나노버블 발생기 시스템은 위에서 설명된 기술에서 공지된 그 어떤 여과 장치와도 통합될 수 있다.
본 발명의 발생기, 시스템 및 방법을 포함하는 장치
본 발명의 방법, 발생기 및 시스템들은 현존하는 장치들 및 액체 분배 시스템들과 관련될 수 있거나 또는 개장(retrofit)될 수 있다는 점은 명백하며, 이것은 연속적인 물 가열기, 기체 연료 고온 물 탱크 유형 가열기, 전기 온수 탱크 유형 가열기, 온수 탱크를 위한 재순환 온수 시스템, 연속 물 가열기, 지역 난방 시스템, 인플로어 가열 시스템, 온수 및/또는 증기를 이용하는 열교환기, 또는 천연 또는 인공적인 고온 오일과 같은 열전달 액체와 조합된 열교환기;를 포함하지만 그에 제한되지 않는 물 가열 시스템들과 같은 것이고; 또한 연속 물 냉각기, 냉장고, 기체 및 전기 연소 증발기, 냉각 패드, 습윤 필름 증발기, 증발 냉각 시스템, 그라운드 소스 냉각 시스템(ground source cooling system), 호수 또는 강물 냉각 시스템, 호수, 지면, 강 또는 해양수를 위한 열교환 냉각 시스템, 지역 냉각 시스템, 재순환 냉각 시스템, 인플로어 냉각 시스템, 모든 유형의 제조사 및 모델들의 냉각 타워, 보일러상의 산업용 냉각을 위한 진공 적용예, 설탕 공장 냉각 팬, 페이퍼 밀(paper mills), 석유 정제 플랜트, 광산 플랜트(mining plant), 석탄, 기체, 오일, 바이오매스 및 핵을 포함하는 발전 플랜트를 포함할 수 있고, 그러나 이들에 제한되지 않는 물 냉각 시스템과 같은 것이며; 또한 우물, 샘, 연못, 호수, 강등을 포함하지만 그에 제한되지 않는 식수 시스템과 같은 것이고; 또한 커피 및 차와 같은 음식 처리 적용 장치와 같은 것이고; 수영장, 파워 워쉬(power washes), 자동차 세척기, 가정용 세탁기, 상업용 세탁 설비, 가정용 및 상업용 식기 세척 설비등을 포함하지만 그에 제한되지 않는 위생 시스템들이고; 연수기; 이온 교환기; 염소, 이산화염소, 과산화수소 오존등을 이용하는 모든 멤브레인 필터 시스템과 같은 것이고; 목욕, 스파(spas) 및 일상적인 사용을 통한 피부 치료, 향상된 칼슘 섭취, 향상된 치아 및 컨디션; 의료용, 치과용 및 산업용 물 배관; 및 그 어떤 가정용 물 여과 시스템과 같은 것이다.
농장
본 발명의 발생기로 처리된 물이 제공된 가축은 암모니아가 적은 배설물을 배설하였다 (암모니아는 유기 질소로 변환되었다). 거름은 안정화되게 변화되었고 메탄 또는 황화 수소를 발생시키지 않았다. 수확물에 나노버블 처리된 거름을 적용하면 다음과 같다: 동일한 질소 비료를 가지고 12 퍼센트 넘게 산출량이 향상되고, 곰팡이 저항성(mold resistance), 강력한 뿌리 전개, 병충해 저항성, 극히 낮은 수준의 미소독소를 나타내고, 농작물이 가뭄에 저항성이 있고, 물과 공기의 인터페이스는 식물이 공기로부터 습기를 흡수하는 것을 허용하고, 낙농 제품은 호기성(aerobic) 및 오랜 유통 기간을 가졌으며, 물은 리스테리아 칵테일(listeria cocktail)을 파괴할 수 있었다.
수성 페인트:
본 발명의 나노버블을 함유하는 용액으로 제조된 페인트는 다음과 같은 것을 나타낸다: 건조 시간이 빨라지고 휘발성 유기 성분들이 적게 나타나며, 접착성의 향상으로 페인트 소비가 40 퍼센트로 감소되었고, 페인트는 곰팡이 저항성(mold resistance)을 나타내었고, 페인트는 더 밝고 원활하게 건조되었다.
음료 플랜트:
본 발명의 나노버블 물은 음료 설비 병 냉각 터널에서 1 년 넘는 동안 CIP(clean in place)에 대한 필요성을 대체하였는데, 처리된 물을 콘베이어상에 스프레이하는 것은 몇일 안에 바이오필름을 제거하였다.
가금 처리 플랜트(Poultry processing plants):
열탕 소독기(scalder)에서 본 발명의 나노버블 시스템으로써 프로세싱된 물을 사용하면 화씨 3 도 내지 5 도의 온도 감소가 허용되었다. 가금류는 현저하게 청결하게 나온다.
프로세싱된 물을 가금류 냉각기에서 사용하면 동일한 양의 냉각으로써 3 도 더 차가운 온도에 가금류가 도달할 수 있었다. 또한 세인트 매리 맵플 리이프 플랜트(St. Mary's Maple Leaf plant)에서의 51 일이 넘는 시험 기간 동안 하나의 오류인 네가티브(negative)가 있었고 병원체의 계수가 제로 계수로 감소되는 극적인 감소가 있었으며 화학제가 보다 효과적이었다.
단백질 분말로부터의 중금속의 제거:
본 발명의 나노버블을 함유하는 물은 철, 납, 망간, 비소등과 같은 중금속을 접촉시에 단백질로부터 분리시킨다. 반응은 실질적으로 순간적이고 원심 분리기 또는 정화기(clarifier)에서 이용될 수 있다. 단백질은 드링크(drink)에 첨가되었을 때 나노버블에 의해서 자연스럽게 엔캡슐레이션되며 따라서 콜로이드 분산물(colloidal dispersion)로서 더 안정되게 보관할 수 있게 한다.
결과적으로 건조된 단백질 물질은 처리된 물에 첨가되었을 때 모든 건조 음료 물질을 위하여 이용될 수 있으며, 이것은 차, 커피, 과일 농축물, 약물, 약품, 전분, 설탕, 초콜렛 혼합물, 모든 향료 혼합물 및 분쇄된 고기를 포함하는 모든 식품을 망라한다.
그와 같은 것에 의하여, 본 발명의 다른 실시예는 단백질 분말로부터 중금속을 제거/분리하는 방법으로서, 상기 방법은 적절한 나노-버블-함유 액체와 같은 물과 단백질 분말을 접촉시킴으로써, 중금속을 단백질 분말로부터 제거/분리하는 것을 포함한다.
분말 단백질로부터 중금속을 제거/분리하는 방법은, 분쇄되지 않은 단백질 함유 물질을 물과 같은 적절한 나노버블-함유 액체 안에 미리 적시는(presoaking) 단계, 미리 적신 물질을 건조하는 단계, 예를 들어 70 내지 100 메쉬 사이의 크기로 물질을 분쇄하는 것과 같은, 단백질 함유 물질의 분쇄 단계 및, 나노버블 함유 액체 안에 있는 분쇄된 단백질 함유 물질을 다시 세정(re-washing)함으로써, 중금속을 분쇄된 단백질 함유 물질로부터 분리하는 단계를 포함한다. 상기 방법은 또한 습윤된 단백질-함유 물질을 스프레이 건조(spray drying)하는 단계, 건조된 단백질 함유 물질을 재분쇄하는 단계 및, 건조된 단백질 함유 물질을 다시 세척함으로써 미세한 중금속을 분리하는 단계를 포함할 수 있다. 단백질 함유 물질을 스프레이 건조하는 방법 또는 대안의 건조 방법에서, 상기 방법을 통하여 얻어진 단백질에는 실질적으로 중금속이 없을 것이다. 그에 의해 분리된 중금속은 판매될 수 있거나 또는 다른 분야에서 이용될 수 있다.
울트라-살균(Ultra- disinfection):
본 발명의 나노버블 처리된 물은 화학제의 추가로써 또는 화학제의 추가 없이 바이오필름의 형성을 억제하고 그리고/또는 바이오필름을 용해할 수 있다.
공기 살균 및 여과(Air disinfection and filtration):
공기의 습기내에 존재하는 본 발명의 상자성 나노버블(paramagnetic nanobubble)은 본 발명에 따라서 처리된 물에 의하여 빌딩내에 있는 곰팡이(mold)의 제거를 일으킨다.
화장실 안의 암모니아는 소변기에서의 접촉시에 유기 질소로 변환됨으로써 암모니아 증기를 제거할 수 있다.
유리, 목재, 타일, 금속과 같은 모든 표면상의 바이오필름을 포함하여 먼지가 감소될 수 있다.
알코올 제조(Alcohol manufacture):
와인의 발효 시간은 본 발명에 따른 나노버블 발생기로 처리된 물의 사용으로 50 % 넘게 감소될 수 있다.
에탄올 및/또는 메탄올의 생성을 위하여 에너지가 덜 필요할 수 있다.
에탄올의 생성은 최대 대략 17 % 의 에너지가 덜 필요할 수 있다.
본 발명의 나노버블을 함유하는 물이 알코올의 희석에서 사용될 때 그것은 알코올의 화학적 특성을 변화시켜서 더 정제되고 입에 당기는 맛을 생성한다.
본 발명의 나노버블 함유 액체 용액 제조 시스템은, 사케(sake), 보드카, 스카치, 럼(rum), 라이(rye), 진(gin), 브랜디, 코냑, 테킬라, 메즈칼(mezcal), 와인, 맥주등을 포함하는 알코홀 음료를 제조하는데 이용될 수 있다.
얼음 제조:
VogtTM 상업용 얼음 제조기는 짧은 시간내에 단단한 얼음을 제조하였다. 기계는 대략 17 퍼센트의 얼음을 더 제조하였다.
물 가열:
물은 적은 에너지로 가열 및 건조되며 표면으로부터 최대 대략 30 퍼센트 더 빠르게 증발된다.
발전소에서의 적용(Power plant applications):
증기 또는 열 발전소에서 향상된 효율이 기대될 수 있는데, 이는 향상된 열전달, 멤브레인들의 생물학적 오염(biofouling) 방지 및 물의 향상된 원활성(lubricity)에 기인한다.
냉각수를 이용하는 증기 터빈의 응축은 냉각 타워를 이용하여 폐쇄 루프(closed loop)를 형성할 수 있으며 효율이 크게 향상될 것이다.
해양 수송(Marine transportation):
본 발명의 나노버블 함유 액체는 외부의 물과 선체의 마찰을 감소시킬 수 있다.
세척 장치(Cleaning devices):
본 발명의 나노버블 발생기는 파워 워셔(power washer), 자동차 세척기, 세탁기, 카펫 세척기, 증기 세정, 온수 세정기에서 이용될 수 있다.
다른 적용예는 다음과 같은 것을 포함한다: 촉매(catalysis)를 감소시키고 오일의 품질을 향상시키기 위한 수소 기체의 식물성 오일 주입, 메탄 생성을 위한 바이오리액터(bioreactor)에서의 사용, 폐수의 중성 pH 및 폐수의 호기성 조건(aerobic condition)에 기인한 폐수에서의 염화 제 2 철(ferric chloride)의 제거(현재 이것은 거름 구덩이(manure pit)에서 시현되었으며 음식 제조 설비에서 유효한 것으로 입증되고 있다. 또한 물이 재사용되는 냉각 터널에서 유효한 것으로 입증되었다).
본 발명의 나노버블 함유 용액은 다음의 제품에서 사용될 수 있다.
1) 물 및 물 관련 제품으로서: 병에 담은 물, 탄산수, 콜론 수(cologne water), 비등성 물(effervescent water), 플랫 워터(flat water), 맛을 더한 물(flavored water), 빙하 수, 빙산 수, 미네랄 워터, 스파클링 워터, 화장실용 물, 비타민 강화수, 물 침대, 스파, 목욕물, 월풀(whirlpool) 및 수영장을 위한 물, 가축 및 애완 동물에게 먹이는데 이용되는 물, 야채, 식물, 나무, 농작물의 관개에 사용되는 물, 솔벤트의 제조에 이용되는 물, 페인트의 제조에 사용되는 물, 단백질의 정화에 사용되는 물 및, 세정제의 제조에 사용되는 물을 포함한다.
2) 낙농 제품으로서, 우유, 우유 제품, 무가당 연유(evaporated milk), 단백질 강화 우유, 우유를 포함하는 코코아 음료, 과일 함유 우유 음료, 치즈, 샤워 크림(sour cream), 분유, 버터, 크림, 치즈 스프레드(cheese spread), 콩에 기초한 치즈 대체물, 생크림, 휘핑 크림, 아이스크림, 아이스크림 메이커, 콩에 기초한 아이스크림 대체물을 포함한다.
3) 알코올 음료에서는 알코올 칵테일, 알코올 커피 베이스 음료, 알코올 쿨러(cooler), 알코올 과일 드링크, 알코올 레모네이드, 알코올 몰트(malt) 베이스 쿨러, 맥주, 알코올 티이(tea) 베이스 음료, 사케, 보드카, 스카치, 럼, 라이(rye), 진(gin), 브랜디, 코냑, 데킬라, 메즈칼(mezcal), 와인이 포함된다.
4) 얼음과 관련된 제품에는, 얼음, 얼음 큐브 메이커(ice cube maker), 얼음 팩, 산업용 얼음이 포함된다.
5) 육류에는, 소고기, 돼지 고기, 생선, 조류, 냉동 육류, 훈제 육류, 통조림 고기가 포함된다.
6) 치과 용품 산업에는, 버블 포함 치약, 구강 청결제, 치실, 치과용 젤(gel), 치과용 린스 및 의치 세정 물품이 포함된다.
7) 약품/화장품 산업에는, 눈 세정제, 화장품 제조용 물, 약품 및 의료용품 제조용 물이 포함된다.
8) 증기 발생기를 포함하는 증기, 증기 제조용 물, 오일 퇴적지(oil deposit)로부터의 오일 추출을 위한 증기, 증기로 보조되는 중력 배출 서비스에서 사용되는 물을 포함한다.
9) 세정으로서, 모든 목적의 세정 준비물, 카펫 세정 준비물, 증기 위생 설비 및 증기 세정을 위한 물, 위생 설비를 위한 물, 물에 기초한 페인트.
10) 나노버블-함유 오일로서, 부식 방지 오일, 유정 산업을 위한 연마재와 함께 사용되는 보조 유체, 베이비 오일, 목욕용 오일, 식물성, 광물성 및 동물성 오일, 오일 처리에서 사용되는 촉매, 유정 드릴 유체를 위한 화학적 첨가제, 요리용 오일, 유정 및 개스정을 위한 드릴용 유체, 유정 드릴링을 위한 드릴링 머드(drilling mud), 식용 오일, 연료 오일, 가열용 오일, 개스 및 오일 산업을 위한 고압수 제팅 시스템(jetting system), 산업용 오일, 변압기용 절연 오일, 모터 오일, 모터 오일 첨가제, 초(candle)의 제조를 위한 오일, 화장품 제조를 위한 오일, 페인트 제조용 오일, 목재를 위한 러빙 오일(rubbing oil), 석유 젤리(petroleum jelly), 디젤 연료, 항공유, 연료 첨가제 및, 지역 난방을 위한 연료가 포함된다.
11) 단백질로서, 식품 첨가제로서 사용되는 단백질, 식품 충전제(food filler)로서 사용되는 단백질, 영양 보충제, 물로 프로세싱된 동물성 및 식물성 단백질이 포함된다.
본 발명의 나노 버블 함유 액체 용액은 음식의 풍미와 요체(essence)를 보존할 수 있다. 맛과 향을 캡슐화하는 것은 음식 및 음료의 외관을 향상 또는 변경시키는 역할을 할 수 있다. 비타민, 미네랄 및 단백질의 추가를 통하여 자연적인 영양 값을 복원시키고, 보존제로서 이용될 수 있다.
본 발명의 나노버블 함유 액체 용액은 식용의 새 둥지(edible birds' nests)에서 발견되는 오염물을 세정 및 제거하는데 이용될 수 있으며, 예를 들어, 깃털, 곰팡이, 질산염, 아질산염등을 제거하는데 이용될 수 있다. 본 발명의 나노버블 함유 액체 용액은 둥지의 원래 외관을 유지하면서 새 둥지에서 그러한 오염물의 수동 제거(manual removal)에 더 적합하고 영양 및 요체를 보유하게 한다.
본 발명의 나노 버블 함유 액체는 다음을 포함하는 프로세스에서 사용될 수도 있다: 폐수 처리, 물 및 하수구 관리, 수 처리, 음식 위생, 카펫 세정, 빌딩의 세정, 기저귀 세정, 드라이 크리닝, 모피 세탁, 보석 세정, 가죽 세척, 깔개 세척, 창문 세척, 풀 청소, 차량(자동차, 트럭, 버스, 바이크, 모터바이크등) 세척, 기차 세척, 선박 세척, 비행기 세척, 유정 및 개스정 처리, 오일 정제, 연료 처리 및, 증기 보조 중력 배수등을 포함한다.
12) 기체 수반(Gas entrainment)
나노버블은 벌크 용해(bulk dissolution)에 대하여 안정적이어서, 물리학의 원리의 기초에 반대이다. 안정성은 버블의 나노스코프(nanoscope) 크기에 기인할 수 있다. 크기가 작을수록, 버블이 더 안정적인데, 이것은 버블의 수명을 연장시키고 기체/액체 인터페이스의 접촉 시간을 증가시킨다.
밀리미터 사이즈의 미세한 버블 및 250 nm 보다 큰 나노버블은 시스템이 그것의 적하(cargo)의 오직 일부만을 쉽게 전달하게 할 수 있다. 100 nm 보다 작은 나노버블에서는 매스 전달 비율(mass transfer rate)이 크다(단위 체적당 표면적은 직경과 함께 증가한다). 종래 기술 시스템에서 평균적인 중간 크기는 150 내지 400 nm 범위이다. 본 발명의 시스템 및 방법은 대략 100 nm 아래의 중간 크기를 가진 나노버블 함유 용액을 생성한다.
예
여기에 설명된 예는 예시적인 목적을 위한 것이며 본 발명의 범위를 제한하도록 의도되지 않는다.
예 1-스핀-에코(T2) 완화 측정(Spin-Echo (T2) Relaxation Measurements)
스핀-에코(T2) 완화 측정은 나노버블 발생기로 처리된 물과 처리되지 않은 물의 Acorn Area NMR 장치 (XiGo Nanotools, Inc., Bethlehem, PA 18015, USA: 미국 특허 7,417,426 (2008 년 8 월 26일))를 이용하여 이루어졌다. 물 샘플은 2 개의 위치, WB 및 JF 로부터 얻어졌다. 5 번의 연속적인 측정들이 샘플들 각각에서 이루어졌다.
표 3 은 결과를 나타낸다. 2 개의 처리된 물 샘플들의 데이터가 미처리의 대조 및 소스 샘플(untreated control and source sample)보다 덜 재생 가능한 반면에, 2 개의 처리된 샘플들 각각은 그들의 형제지간(sibling)인 대조/소스 샘플들과 비교하여 통계적으로 타당한 짧은 T2 완화 시간(relaxation time)을 가진다는 점은 명백하다.
(a) 2 개의 처리되지 않은 (대조/소스) 물 샘플들 각각에서 이루어진 5 번의 연속적인 측정들에서 무작위적인 변화 및 우수한 반복성(low std dev and cov) 및 (b) 2 개의 WB 처리된 물 샘플들 각각에서 이루어진 5 번의 연속적인 측정들에 대한 T2 값의 점진적인 증가 및 불량한 반복성(larger std dev and conv)이 주목되어었다.
물의 다양한 샘플들에 대한 T2 완화 데이터의 요약
샘플 T2 (ms)
WB 대조 2372 (std. dev: 5.2; cov: 0.22%)
WB 처리 2278 (std. dev: 26.3; cov: 1.1 %)
JF 대조 2340 (std. dev: 6.1 ; cov: 0.26%)
JF 처리 2236 (std. dev: 22.2; cov: 0.99%)
예 2-나노버블 발생기로 처리된 물의 나노입자 추적 분석
이러한 분석에서 사용된 물은 서던웨스턴 온타리오(southwestern Ontario)에 위치한 양계 농장에서 가져왔다.
물 처리
원천수(source water)는 수조로부터 펌핑된다. 펌프는 제 1 나노버블 발생기를 구비한다. 염소는 원천수로 주입되었고 다음에 제 2 나노버블 발생기를 통과항였다.
2 번 처리된 물은 다음에 접촉 탱크로 진입하는데, 그곳에서 철, 망간, 황 및 다른 독성 미네랄들이 산화되고 그린샌드플러스매체 여과기(GreensandPlus™ media filters)를 이용하여 제거된다. 탄화 수소 여과기들이 이용되어 오일, 글리포세이트(glyphosate) 및 오르가노포스페이트(organophosphate)를 여과하였다. 엔도톡신, 바이러스 및 박테리아를 제거하도록 히드라캡 60 히드라노틱스 멤브레인(HYDRAcap 60 Hydranautics Membrane)이 사용되었다. 2 번 처리된 물은 다음에 제 3 나노버블 발생기를 통과한다. 샘플들은 펌핑된 원천수(즉, 나노버블 발생기를 통해 1 번 처리된 것; 도 6 및 도 7 에서 "미처리(raw)" 샘플로 지칭됨) 및, 2 번 처리된 물(도 8 및 도 9 에서 "처리된" 샘플로 지칭됨)로부터 수집되었다.
나노버블 분석
미처리 샘플 및 처리된 샘플에 있는 나노스케일 버블들의 크기, 크기 분포 및 농도에 대한 평가를 얻도록 나노입자 추적 분석(Nanoparticle Tracking Analysis (NTA))이 이용되었다 (산업 분야에서 이러한 기술의 이용에 대한 전체적인 개관을 위하여, Bob Carr & Matthew Wright 의 "NanoSight Ltd Nanoparticle Tracking Analysis A Review of Applications and Usage 2010 - 2012", Chapter 6, 2013 참조).
분석된 샘플들 각각에 대한 보고서가 준비되었다. 샘플들이 실제로 어떻게 보이는지에 대한 비디오 클립(video clip)도 획득되었다. 많은 샘플들은 아마도 직경이 수 마이크론인 매우 큰 입자들을 포함한다. 그러나 입자 집단들중 일부는 상당히 작다.
일부 환경에서는 적은 수의 큰 입자를 보기 위하여 배율이 변화되었다. 파일 명칭은 사용된 레이저의 파장(violet 405nm), 카메라 유형(scientific CMOS), 현미경 대물 렌즈 배율(x10 또는 x20) 및 비디오 길이를 나타낸다.
도 6 내지 도 9 에서, 여러개의 점들은 비교를 위하여 상이한 칼러로 서로의 위에 표시되지만 임의의 주어진 시간에서 동일한 샘플에 대한 것이다.
NTA 를 위하여, 샘플들은 여과되거나 짜여지지(spun) 않았다 (정상적으로 이루어져서, 크고, 간섭적이고, 분석 불가능한 것을 상실할 수 있다).
샘플들 각각은 샘플들 사이의 가변성을 보이도록 적어도 5 번 분석되었다 (이것은 단순히 통계적인 재생 가능성(statistical reproducibility)의 문제이다)-오랜 (또는 평균적인) 분석이 보다 안정된 과정 프로파일(profile of course)을 제공한다.
샘플들중 일부는 운동성이 있는 박테리아에 의해 오염되었다는 점이 주목되었다 (이들은 신속하게 움직이는 트랙(track)으로서 시야를 가로질러 가며 그것의 브라운 운동(Brownian motion) 궤적은 긴 선으로서, 무작위적인 지터(random jitter)가 아니다.
결과
도면들은 미처리 샘플 및 처리된 샘플들의 NTA 분석을 나타낸다.
미처리 샘플들은 큰(pushing 0.5㎛) 입자들이 많이 존재함을 나타낸다. 작은 입자들은 대략 85 내지 90 nm 크기의 상대적으로 좁은 분포와 함께 상당히 청결하다. 미처리 샘플은 운동성이 있는 박테리아(motile bacteria)로 오염되었다.
처리된 샘플은 50 nm 에서의 나노버블들의 청결 집단으로써 정밀하게 단일 분산(monodisperse)된다. 고농도의 나노입자들을 볼 수 있다. 미처리 샘플에서의 나노버블들의 농도는 1 .54 E8 particles/ml 및 1 .13 E8 particles/ml 이었다. 다른 한편으로, 처리된 샘플들에서의 나노입자들의 농도는 5.14 E8 particles/ml 및 3.62 E8 particles/ml 에서 측정되었다.
미처리 샘플들에서의 평균 나노버블 크기는 147 nm 및 190 nm 이었던 반면에, 처리된 샘플에서는 108 nm 이었고 72 nm 과 같이 낮았다.
모드 나노버블 크기(mode nanobubble size)는 미처리 샘플들에서 66 nm 및 85 nm 이었고, 처리된 샘플에서 53/48 이었다.
미처리 샘플들에서의 나노버블의 양은 펌프에 있는 나노버블 발생기의 존재에 의하여 설명될 수 있다.
예 3- 예 1 및 예 2 에 대한 결론
본 발명의 시스템 및 방법은 향상된 물리적, 화학적 및 생물학적 특성들을 가진 나노버블 함유 액체 용액이 결과되게 한다. 나노버블 발생기는 정해진 캐비테이션을 발생시키는 전단 및 와류(shear and eddy current)의 레벨을 초래한다. 이러한 캐비테이션은 임계적인, 쓰레숄드 활성화 에너지에 도달하기에 충분한 압력 편차를 발생시킨다. 나노버블의 생성이 유효해지는 것은 이러한 쓰레숄드 에너지 레벨을 초과하는 것이다. 이것이 본 발명의 방법의 핵심으로서, 통상적인 초음파 믹서, 호모제나이저(homogenizer) 믹서, 스타틱 믹서(static mixer)등과 본 발명을 구분한다.
본 발명의 나노버블은 상자성(paramagnetic)이다. 실제로, 상자성 나노버블의 존재는 핵자기 공명(NMR) 스핀 에코 완화 시간 측정(nuclear magnetic resonance (NMR) spin-echo relaxation time measurements)을 이용하여 확인되었다 (표 3 참조).
본 발명의 나노버블은 50 내지 100 나노미터 사이로서 상자성이며, 액체 용액의 물리화학적 특성을 완전하게 변화시킨다. 예를 들어, 본 발명의 방법에 따른 나노버블 발생기로 처리된 물의 산화 환원 포텐셜에서의 실질적인 증가가 관찰되었다.
예 4- 가금류 둥지 암모니아의 억제(SUPPRESSION OF POULTRY HOUSE AMMONIA)
서론
가금류 우리의 가장 현저한 공기 품질 과제들중 하나는 암모니아(NH3) 이다. 새의 건강, 복지 및 활동에 해로운 효과를 가지는 암모니아에 대한 자료는 축적되어 있다. 새는 이용되지 않은 배설물 단백질 폐기물로서 그리고 오줌 폐기 생성물(요산)의 형태로 질소(N)를 배설한다. 막 배설된 가금류 거름의 대략 50 % 의 질소 함량은 요산의 형태이고 이것은 다수의 세균에 의한 프로세스를 통해 NH3 로 신속하게 전환된다. 요산 분해에 비교하여, 배설물 단백질은 박테리아 작용을 통해 보다 느리게 전환된다. 거름에 있는 50 내지 80 % 의 질소가 NH3 로 전환되는 것으로 평가된다 (Ritz, C.W., B.D. Fairchild and M.P. Lacy. 2004. Implications of ammonia production and emissions from commercial poultry facilities: A Review. J. Appl. Poult. Res. 13:684-692). 영계의 두엄(bloiler litter)으로부터 NH3 로의 요산의 분해에서 세균 증식 및 효소 단계들에 영향을 미치는 인자는 온도, pH, 습도, 물의 활성 및 거름의 N 함량이다. 비록 작은 분량이 혐기성(anaerobic)일지라도, 대부분의 요산 분해는 호기성 조건하에서 이루어진다 (Groot Koerkamp, P. W. G. 1994. 소스, 프로세스, 빌딩 설계 및 거름 취급과 관련된 양계용 하우징 시스템으로부터의 암모니아 배출에 관한 연구 J. Agric. Eng. Res. 59:73-87). 거름에서의 질소 화합물의 분해를 억제하기 위한 전략은 거름에 있는 중요 세균 및 효소 활성을 최소화시키고, pH 를 낮추고, 거름의 N 함량을 감소시키는데 초점을 맞췄다.
목적
1. 본 발명의 물 처리 시스템으로 처리된 물이 제공된 0 내지 20 일의 영계들의 동작과, 처리되지 않은 물이 제공된 0 내지 20 일의 영계들의 동작을 비교한다.
2. 본 발명의 물 처리 시스템으로 처리된 물이 제공된 0 내지 20 일의 영계들의 거름의 암모니아 농도를, 처리되지 않은 물이 제공된 0 내지 20 일의 영계들의 거름에 있는 암모니아 농도와 비교한다.
실험 설계
실험은 유니버시티 오프 매릴랜드 이스턴 쇼어(University of Maryland Eastern Shore)에서 수행되었다. 연구 설계는 2 개의 처리부 및, 처리부마다 8 개의 복제(replicate)를 가진 무작위 완성 블록(Randomized Complete Block (RCB)) 설계이었다. RCB 설계는 새의 동작에 대하여 케이지(cage) 위치의 효과를 감소시키도록 이용되었다. 각각의 처리부는 블록으로 배치되었다 (총 8 개의 블록이 있다). 부화시에, 6 마리의 수컷 영계(실험상의 단위)들이 처리부에 의하여 배터리 케이지 안의 케이지마다 배치되었다. 측정된 종속 변수는 다음과 같다: 먹이 효능, 체중 획득, 폐사율, 거름 습도 및 거름 암모니아.
처리
1. 대조(미처리된 물; 물은 도시 용수의 물 원천부로부터 얻어졌다.)
2. 본 발명의 나노버블 발생기로 처리된 물
요소 및 방법
동물: 병아리(Hubbard X Ross)가 지역 부화장(Mountaire Farms)으로부터 얻어졌다. 6 마리의 병아리가 무작위로 선택되었고, 체중을 달고 처리부에 할당되었다. 우리마다 1 마리의 새가 14 일째에 제거되어서 새들을 위하여 더 넓은 공간이 제공되었다. 배터리 케이지(battery cage)는 UMES 환경 하우스 안에 배치되었다. 각각의 배터리 케이지에는 급수 및 모이 공급기가 설치되었다. 모이 및 물은 임의로 제공되었다. 각각의 케이지에 대한 모이 소비량이 수집되었다. 급수기는 하루에 한번 세척되었고 2 개의 물 처리부들 사이에서 교차 오염은 없었다. 폐사율은 매일 기록되었고, 설비의 표준적인 작동 과정이 이어졌다. 온도, 환기 및 채광은 상업적 조건과 유사하였다.
모이:모든 국립 연구 심의회(National Research Council)(1984)의 권고를 충족시키거나 초과하는 표준적인 개시 음식물이 모든 우리에 0 내지 20 일동안 제공되었다.
암모니아 수집:밀봉된 버킷의 상부 공간에서의 암모니아 농도는 7 일째, 14 일째 및 20 일째에 측정되었다. 각각의 수집일 이전에(24 시간 내지 48 시간), 청결한 접시가 각각의 우리 아래에 배치되어 하루 내지 이틀 동안 거름을 축적할 수 있었다. 거름은 각각의 샘플 날자에 각각의 케이지로부터 수집되었고; 함께 모아서 완전하게 혼합되었다. 각각의 모아진 거름 샘플로부터의 하위 샘플(subsample)(각각 7 일째의 50 그램, 14 일째의 400 그램 및 20 일째의 250 그램)은 밀봉된 버킷 안에 놓여졌다. 암모니아 도지튜브(dositube)들이 각각의 버킷내에 배치되어 22 시간의 기간 동안 콘테이너 상부 공간에서의 암모니아의 총 ppm 을 측정하였다. 거름 샘플은 습도 분석을 위하여 14 일째 및 20 일째에 수집되었다. 처리부에 의해 모아진 거름 샘플들은 영양소 분석을 위하여 20 일째에도 수집되었다.
관리: 새들은 개시 배터리(starter battery) 안에 배치되었다. 배터리는 UMES 환경 하우스 안에 배치되었다. 설비에 대한 표준적인 작업 과정들이 이어졌다. 온도, 환기 및 채광은 상업적인 조건들과 유사하였다.
결과
이러한 시도의 결과는 아래의 표에 제공된다. 처리된 물이 제공된 새들의 모이 전환 비율 및 평균 체중 획득과 비교된, 대조되는 물(control water)이 제공된 새들의 모이 전환 비율 및 평균 체중 획득에는 통계적인 차이가 존재하지 않았다 (도 4 및 도 5). 또한, 처리된 물이 제공된 새들의 폐사율 백분율은 대조 물이 제공된 새들의 폐사율 백분율과 유사하였다. 처리된 물이 제공된 새들의 배설물의 14 일째 암모니아 레벨에 비교된, 대조된 물이 제공된 새들의 배설물의 14 일째 암모니아 휘발에서 검출된 통계학적 차이는 존재하지 않았다. 그러나, 처리된 물이 제공된 새들의 배설물의 암모니아 레벨에 비교된, 대조된 물이 제공된 새들의 배설물의 암모니아 방출에서 현저한 차이는 20 일째에 검출되었다 (각각 1.3 대(對) 0.67 ppm/hour). 이것은 암모니아 농도의 48 % 감소였다. 대조된 물이 제공된 새들의 배설물의 습도 백분율과 비교된, 처리된 물이 제공된 새들의 배설물의 습도 백분율에서 수치 감소가 있었다 (표 6). 처리된 물이 제공된 새들의 배설물은 14 일째 및 20 일째에 습도가 각각 1.56 % 및 4.85 % 였다. 20 일째에는 차이가 P <0.05 레벨에서 현저해졌다. 20 일째에 수집된 배설물의 영양소 함량에서 관찰된 차이는 그 현저함을 확인하는데 더 많은 시험을 필요로 한다 (표 8).
설명
본 발명의 나노버블 발생기로 처리된 물에 대한 상기 예비 평가의 결과는 그러한 물이 제공된 영계의 거름이 습기를 덜 가지고 암모니아 휘발이 적을 수 있다는 점을 시사한다. 대조된 물(control water)이 제공된 새들의 저장된 배설물은 진득하고, 습기 차고 강한 거름/암모니아 냄새를 풍기는 반면에, 나노버블 발생기로 처리된 물이 주어진 새들의 저장된 배설물은 과립형이고, 건조하고, "토양(earthy)"의 향기를 가졌다 (도 15 참조). 도시 용수가 제공된 것과 비교된, 처리된 물이 제공된 새들의 동작에서는 차이가 관찰되지 않았다. 그러나, 이러한 연구에서 모든 새들은 그들의 배설물과 접촉하지 않았으며 동일한 공기 품질을 가졌다는 점이 주목되어야 한다. 현장 조건을 갖춘 상업적 양계장에서의 추가적인 대조 연구는 영계의 동작, 건강 및 복지와 공기 및 깔짚(litter)의 품질에 대한 본 발명 기술의 잠재적인 영향의 타당성을 보장한다.
2 개의 물 처리부가 제공된 영계들의 (7, 14 및 20 일차) 모이 전환 비율(FCR1)
처리부
(n=8)		 0일차로부터 7 일차까지 FCR 0일차로부터 14 일차까지 FCR 0일차로부터 20 일차까지 FCR
대조 1.36 1.34 1.56
처리된 물 1.38 1.34 1.56
P=0.78 P=0.98 P=0.88
1모이 전환 비율은 폐사율에 대하여 보정되었다.
2 개의 물 처리부들이 제공된 영계들의 (7, 14, 20 일차) 평균 체중 획득
처리부(n=8) 0내지 7일차의 평균 획득(g) 0내지 14일차의 평균 획득(g) 0내지 20일차의 평균 획득(g)
대조 117.8 386.4 657.6
처리된 물 117.6 395.2 669.1
P=0.97 P=0.52 P=0.53
2 개의 물 처리부가 제공된 (14 및 20 일차)1 영계들의 배설물의 습도 백분율
처리부(n=8) 습도 백분율 14 일차 습도 백분율 20 일차
대조 74.06 69.63
처리된 물 72.50 64.78
P=0.18 P=0.06
1배설물의 습도는 7 일차에 판단되지 않았다.
처리부(n=8) 암모니아 농도
14 일차(ppm/hour)		 암모니아 농도
14 일차(ppm/hour)
대조 3.05 1.30
처리된 물 1.80 0.67
P=0.14 P-0.03
17 일차에 수집된 배설물 샘플중 그 어느 것으로부터도 암모니아가 검출되지 않았다.
2 개의 물 처리부가 제공된 영계(20 일차)로부터 수집된 배설물의 영양소 값1
처리부 유기, N 암모니아, N 질산염, N 합계
N		 P205 K20 S Ca Na
대조2 70.9 0.6 0 71.6 66.4 56.4 9 35 7
처리된 물2 66.8 1 0.1 67.8 66.3 50.8 8.3 38.9 4.6
1톤 당 파운드(pound per ton) 건조 중량에 기초함
2모여진 샘플은 8 개의 처리 우리(treatment pen)로부터 수집됨.
3모여진 샘플은 8 개의 처리 우리(treatment pen)로부터 수집됨.
예 5-실험실 규모 바이오필름 시스템에서 바이오필름 제어에 대한 처리된 수돗물의 평가
서문
바이오필름
미생물(박테리아, 곰팡이 및/또는 박테리아파지 및 다른 바이러스와 관련된 원생 동물)은 생물학적 또는 비생물학적 표면상의 접착 폴리머(주로, EPS)에서 집합적으로 성장하여 바이오필름을 형성할 수 있다. 바이오필름은 자연 환경 및 산업 환경에서 어디에나 있을 수 있고, 항생제 및 살생물제(biocide)(3,4,6)의 존재와 같은 거친 환경으로부터 인간 병원균을 포함하는 미생물을 바이필름이 보호할 수 있으므로 바이오필름은 많은 미생물을 위한 주된 서식지인 것으로 생각된다. 산업 분야에서는 선박 선체, 식품 처리 시스템, 담궈진 오일 플랫폼 및 배관과 냉각 타워의 내부를 포함하는 많은 표면들이 바이오필름에 의해 일상적으로 오염됨으로써, 부식 및 금속 성분 손상을 일으킨다는 점이 공지되어 있다. 물 정화 시스템에 있는 바이오필름은 광범위하게 수질 및 작동 문제의 원인일 수 있다. 바이오필름은 살균성 잔류물의 상실, 멤브레인의 생물 오염, 처리된 물에서의 미생물 재성장에 대한 원인일 수 있고, 특히 바이오필름은 시스템(1,5,8)에서의 병원성 박테리아의 저장소일 수 있다. 따라서, 바이오필름은 산업 및 의료 양쪽에서 광범위한 문제와 관련되었는데 이는 바이오필름을 통상적인 방식으로 박멸하는 것이 매우 어렵기 때문이다.
바이오필름 전개를 제어하는 (즉, 바이오필름 형성을 방지하고 확립된 바이오필름을 박멸하는) 새로운 접근 방식의 개발에 엄청난 연구가 집중되었다. 표면 개량, 화학적 살균제 및 다른 물리 화학적 방법이 개발되었고 상이한 환경에서 바이오필름 전개를 조절하도록 적용되었지만 결과는 만족스럽지 않았으며, 상기 방법들중 일부는 환경 친화적이지 않고 인체 건강(2,9) 모두에 부정적인 영향을 미친다. 바이오필름 조절을 위한 환경 친화적이고 효과적인 새로운 접근 방식은 여전히 긴급하게 필요하다.
본 연구에서는 처리된 도시 수돗물에서 본 발명에 따른 나노버블 발생기의 효과에 대한 데이터가 제시되는데, 이것은 실험실 테스트 시스템에서 미리 형성된 바이오필름을 제거하고 초기 박테리아 부착을 제거하는 것에 대한 것이다.
요소 및 방법
2 가지의 박테리아 변종이 본 연구에서 사용되었다. E, coli K-12 MG 16653 은 아메리칸 타입 컬쳐 컬렉션(American Type Culture Collection)에서 구입되었다. LB medium (broth and agar) 은 피셔 사이언티픽(Fisher Scientific)에서 획득되었다.
나노버블 프로세서(직경 1 인치)는 바우어 에너지 디자인(Bauer Energy Design)로부터 획득되었다.
물 처리
나노버블 프로세서는 수돗물 꼭지에 연결되었다. 수돗물 꼭지는 완전히 개방되어 수돗물이 믹서를 통과할 수 있었다 (압력:40 psi 및 유량 20 l/min). 처리 이후에 5 분 동안 처리된 물이 수집되었고 이후의 사용을 위하여 최대 7 일 동안 4 리터의 대형 유리병에 보관되었다. 또한 수돗물이 수도 꼭지로부터 직접 수집되어 4 리터의 대형 유리병에 저장되었으며, 이것은 대조 표준(control)으로서 이용되었다.
박테리아 부착 평가
살균된 유리 커버슬립(coverslip)은 20 ml 의 BED 처리된 수돗물 또는 대조 수돗물을 포함하는 45 mm 의 페트리 접시(Petri dishes)에 담궈졌다. 다음에 페트리 접시에는 10Λ6 cells/ml 의 E, coli cells 가 투여되었으며 실온에서 2 시간 동안 부드러운 교반과 함께 배양되었다. 다음에 커버슬립은 MQ 워터로 3 번 세척되었고, Syto 9 로 염색되었으며, 부착된 박테리아 세포에 대하여 에피플루오레스센스 현미경(epifluorescence microscope)으로 시각화되었다.
바이오필름 전개 및 제거 평가
연구를 위한 모든 바이오필름은 도 16 에 있는 것과 유사한 설정(setup)을 가진 유동 셀 바이오필름 반응기에서 전개되었다. 도 16 에서, 바이오필름은 연속 유동 조건하에서 성장한다. 유리 튜브는 정사각형 단면을 가져서, 튜브 안에서 성장하는 바이오필름의 직접적인 현미경 관찰을 허용한다. 장치는 벤트 미디엄 공급 유리병(4 리터 용량), 유동 멈춤부(flow break), 여과 공기 진입부, 연동 펌프, 모세관 및 유동 셀 홀더(capillary and flow cell holder), 접목 포트(inoculation port) 및 폐기물 유리병으로 이루어진다. 이러한 구성 요소들은 실리콘 고무 배관으로 연결된다. #1 커버슬립이 부착된 3 개의 채널 유동 셀(각각의 채널은 4mmW χ 40mml_ χ 1 mmD) (Stovall Life Science, Inc. Greensboro, NC)이 조립되었고 설명된 바와 같이 준비되었다 (7, 10).
숙성된 바이오필름을 전개시키도록, 유동 셀 시스템은 2 내지 3 시간 동안 가동하는 0.1 LB 매체에 의해 조정되었다. 매체 유동은 박테리아 셀(~2x108 CFU) 의 접종을 위해 멈추었으며 8 ml/hr 의 유량으로 재개되기 전에 1 h 동안 오프(off) 상태로 유지되었다. 바이오필름 전개는 실온(20 +/- 1 °C)에서 수행되었으며 유리 모세관에서의 바이오필름 형성은 미리 설정된 시점에서 최대 7 일까지 감시되었다.
처리된 수돗물 및 대조 수돗물로부터의 바이오필름 형성 및 초기 박테리아 부착을 시험하도록, 유동 셀 시스템에 있는 하나의 채널에는 8 ml/hr 의 유량으로 처리된 수돗물 및 대조 수돗물이 공급되었다. 유리 채널들에서의 바이오필름 형성 및 박테리아 군체화는 미리 설정된 시점에서 최대 8 일까지 감시되었다. 공급용 유리병에 있는 처리된 수돗물 및 대조 수돗물은 매일 교체되었다.
바이오필름 제거 시험을 위하여, 10 % LB 부용(broth)이 8 ml/hr 의 유량으로 보충되는 모두 3 개의 채널들에 있는 성장한 바이오필름(4 일)이 위에서 설명된 방법을 이용하여 전개되었다. 16 ml/hr 의 동일한 유량을 가지고, 하나의 채널에는 10 % 부용이 연속적으로 공급되었고, 하나의 채널에는 처리된 수돗물이 연속적으로 공급되었고, 하나의 채널에는 대조 수돗물이 연속적으로 공급되었으며 이들은 16 ml/hr 의 동일한 유량으로 공급되었다. 바이오필름은 형광 현미경(1X71 Olympus, Center Valley, PA)을 이용하여 연속 감시되었다.
바이오필름 이미지
바이오필름의 관찰 및 이미지 획득은 형광 현미경(1X71 Olympus, Center Valley, PA), 초점 공유 스캐닝 레이저 현미경(CSLM) (IX70 Olympus) 또는 카메라(Canon PowerShot SD1 100IS)로 수행되었다. 바이오필름 제거 시험의 끝에서, 1μM 의 SYTO 9 (Invitrogen, USA)를 포함하는 PBS 버퍼(100μL)가 각각의 채널로 더해졌고 어둠속에서 15 분 동안 배양되었다. SYTO 9 모니터용 필터 세트와 검출기 및 Melles Griot Laser supply 와 함께 Olympus Fluoview™ FV1000 초점 공유 현미경(Olympus, Markham, Ontario)를 가지고 형광 이미지들이 얻어졌다. 이미지들은 오일 이머젼(oil immersion) 60 x 대물 렌즈를 이용하여 얻어졌다. 3 차원 이미지들은 Amira 소프트웨어 패키지(Amira, San Diego, CA)를 이용하여 바이오필름 샘플들의 일군의 단면 이미지들로부터 재구성되었다.
결과
초기 박테리아 부착 및 바이오필름 형성에 대한 효과
박테리아 부착에 대한 평가는 처리된 수돗물이 초기 박테리아 부착을 억제한다는 점을 나타낸다. 처리된 수돗물에서 2 시간의 배양 이후에 박테리아 세포는 유리 표면에 부착되지 않는다; 이에 반해 대조 수돗물에서는 유리 표면에 세포들이 부착하기 시작한다. 박테리아 세포는 처리된 물에서 배양된지 20 시간 후에 유리 표면에 부착되기 시작했고 대조 수돗물에 있는 유리 표면에서 작은 박테리아 군체가 관찰될 수 있다 (도 17). 처리된 수돗물에 의하여 유리 표면에 대한 박테리아 의 초기 부착을 75 % 이상 감소시킬 수 있었다.
유동 셀 시스템에서 처리된 수돗물 및 대조 수돗물에 의한 바이오필름 형성에 대한 테스트는 나노버블 프로세서로 처리된 수돗물이 바이오필름 형성을 억제함을 시사한다. 처리된 수돗물이 공급된지 8 일차에, 작은 박테리아 세포 군집이 유리 표면에 드문드문하게 관찰되었다. 대조 수돗물이 공급되는 채널에 있는 동안, 전체 유리 표면은 박테리아 세포로 덮였고 커다란 박테리아 세포 마이크로군체(micro-colony)들이 형성되기 시작했다(도 19). 박테리아 바이오매스(biomass)를 측정함으로써, 바이오필름 형성의 80 % 넘는 감소가 달성되었다.
이미 형성된 바이오필름의 제거 효과
E, coli 바이오필름이 유동 채널의 다중 채널들에서 6 일 동안 전개된 이후에, 처리된 수돗물 및 대조 수돗물이 각각의 채널로 분리되어 공급되었다. 30 분의 처리 이후에, 처리된 수돗물은 채널 안에 전개된 대부분의 바이오필름을 제거한 반면에, 대조 수돗물은 바이오필름 제거에 영향을 미치지 못했다 (도 19). 채널 안에 남은 바이오필름 바이오매스 양을 측정함으로써, 99 % 를 넘는 바이오필름 바이오매스가 처리 수돗물에 의해 제거되었다. 아시네박터 바우만니(Acineobacter baumannii) 및 녹농균(Pseudomonas aeruginosa) 변종에 의해 전개된 바이오필림의 제거에 대하여 유사한 테스트가 수행되었다. 99 % 의 바이오필름 바이오매스를 제거하는데 걸리는 시간은 상이한 테스트들에서 10 분 내지 5 시간의 범위에 있었다 (데이터 미도시).
결론
이러한 연구는 나노버블 프로세서로 처리된 수돗물이 (1) 바이오필름 전개에 필수적인 단계인, 유리 표면에 대한 박테리아 부착의 억제; (2) 바이오필름 전개의 억제; (3) 이미 형성된 바이오필름의 제거에 효과적이라는 점을 명백하게 나타낸다.
박테리아 부착 및 바이오필름 형성에 대하여 Aus. 특허에 설명된 장치로 처리된 물로 수행된 초기 테스트는 처리된 물과 미처리된 물 사이에 현저한 향상이 존재하지 않음을 나타낸다. 따라서, 박테리아 부착을 억제하고, 바이오필름 전개를 억제하고, 이미 형성된 바이오필름을 제거하는 것으로 제시되었던 본 발명의 나노버블 발생기는 종래 기술의 장치에 비하여 명백하게 향상된 것이다.
예 5 에 대한 참고 문헌
1. 식수 바이오필름의 전개 및 구조와 그것의 연구에 대한 기술(Camper, A., M. Burr, B. Ellis, P. Butterfield, and C. Abernathy. 1999. Development and structure of drinking water biofilms and techniques for their study. JOU RNAL OF APPLIED MICROBIOLOGY 85:1 S-12S)
2. 화학적 처리에 의한 바이오필름 제거(Chen, X. S., P.S. 2000. Biofilm removal caused by chemical treatments. Water Res 34:4229-4233)
3. 미생물의 바이오필름(Costerton, J. W., Z. Lewandowski, D. E. Caldwell, D. R. Korber, and H. M. Lappin-Scott. 1995. Microbial biofilms. Annu Rev Microbiol 49:71 1 -45.)
4. 박테리아 바이오필름:자연 환경으로부터 감염병까지(Hall-Stoodley, L., J. W. Costerton, and P. Stoodley. 2004. Bacterial biofilms: from the natural environment to infectious diseases. Nat Rev Microbiol 2:95-108.)
5. 식수 분배 시스템에서의 바이오필름(Lechevallier, M. 2000. Biofilms in drinking water distribution systems:significance and control, Identifying future drinking water contaminants. The National Academy Press.)
6. 세균 전개로서의 바이오필름 형성(O oole, G., H. B. Kaplan, and R. Kolter. 2000. Biofilm formation as microbial development. Annu Rev Microbiol 54:49-79.)
7. 난류에서 성장하는 혼합종 박테리아 바이오필름에서의 이주성 리플(migratory ripple)의 형성(Stoodley, P., Z. Lewandowski, J. D. Boyle, and H . M. Lappin-Scott. 1999. The formation of migratory ripples in a mixed species bacterial biofilm growing in turbulent flow. Environ Microbiol 1 :447-55.)
8. 바이오피름 및 식수의 미생물학적 양상(Walker, J. T., S. L. Percival, and P. R. Hunter. 2000. Microbiological Aspects of Biofilms and Drinking Water CRC Press)
9. 메틸렌 블루-로오디드 다이나믹 나노플랫폼을 이용한 바이오필름 및 현탁물에서의 박테리아 박멸의 평가(Wu, J., H. Xu, W. Tang, R. Kopelman, M. A. Philbert, and C. Xi. 2009. Evaluation of the Eradication of Bacteria in Suspension and Biofilms using Methylene Blue-loaded Dynamic NanoPlatforms. Antimicrob Agents Chemother 75:5390-95.)
10. 광학적 결합 토모그래피를 이용한 바이오필름 전개의 고해상도 3 차원 이미지 ( Xi, C, D. Marks, S. Schlachter, W. Luo, and S. A. Boppart. 2006. H igh- resolution three-dimensional imaging of biofilm development using optical coherence tomography. J Biomed Opt 1 1 :34001 .)
상기 개시 내용은 전체적으로 본 발명을 설명한다. 환경에 따라서 또는 편의에 따라서 형태의 변형 및 균등물의 대체가 생각된다. 비록 특정 용어들이 여기에서 사용되었을지라도, 그러한 용어들은 설명을 위한 것이며 제한의 목적을 위한 것이 아니다. 본 발명의 다른 변형 및 개량이 가능하다. 그러한 변형 및 개량은 첨부된 청구 범위에 의해 정해지는 본 발명의 범위내에 속하는 것으로 믿어진다.
100. 나노버블 발생기 110. 하우징
140. 유입 부분 150. 유출 부분

Claims (41)

  1. 소스 액체 용액을 수용하기 위한 유입 부분, 소스 액체 용액을 처리하기 위한 처리 부분 및, 나노버블(nanobubble)을 가진 처리 액체 용액을 배출하기 위한 유출 부분을 가진 하우징을 포함하는 나노버블 발생기(naobubble generator)로서, 상기 처리 부분은 캐비테이션 공간들에 의해 분리된 적어도 2 개의 순차적인 전단 표면 평면(shear surface planes)들을 포함하는, 나노버블 발생기.
  2. 제 1 항에 있어서,
    처리 부분은 하우징을 통해 축방향으로 연장된 샤프트상에 장착된 적어도 2 개의 디스크 유사 요소(disc-like element)들을 포함하고, 상기 디스크 유사 요소들은 거리를 두고 이격되고, 각각의 디스크 유사 요소의 폭은 2 개의 연속적인 디스크 유사 요소들 사이 거리의 대략 절반이고, 각각의 디스크 유사 요소는 유입 부분을 향하는 제 1 벽, 유출 부분을 향하는 제 2 벽 및, 상기 제 1 벽과 상기 제 2 벽 사이에서 연장되는 주위 벽을 가지고,
    각각의 디스크 유사 요소는 주위 벽에 연장된 노취(notch) 또는 홈(groove)을 구비하고, 상기 디스크 유사 요소들은 노취들이 서로에 대하여 원주상에서 엇갈리면서 샤프트를 따라 장착되는, 나노버블 발생기.
  3. 제 1 항에 있어서,
    디스크 유사 요소들은 금속 또는 금속들의 조함으로 만들어지는, 나노버블 발생기.
  4. 제 1 항에 있어서,
    디스크 유사 요소들은 스테인레스 스틸로 만들어지는, 나노버블 발생기.
  5. 제 1 항 내지 제 3 항중 어느 한 항에 있어서,
    나노버블 발생기는 2 내지 30 개 사이의 디스크 유사 요소들을 포함하는, 나노버블 발생기.
  6. (a) 적어도 하나의 나노버블 발생기 및, (b) 상기 나노버블 발생기의 유입 부분과 액체 소통되는 액체 용액의 소스(source)를 포함하는, 나노버블 함유 액체 용액 발생 시스템으로서, 각각의 나노버블 발생기는, 소스 액체 용액을 수용하기 위한 유입 부분, 소스 액체 용액을 처리하기 위한 처리 부분 및, 나노버블(nanobubble)을 가진 처리 액체 용액을 배출하기 위한 유출 부분을 포함하고, 상기 처리 부분은 캐비테이션 공간들에 의해 분리된 적어도 2 개의 순차적인 전단 표면 평면(shear surface planes)들을 포함하는, 나노버블 함유 액체 용액 발생 시스템.
  7. 제 6 항에 있어서,
    소스 액체 사전 처리 시스템, 하이 제타 포텐셜 크리스탈 발생기(high zeta potential crystal generator), 사전 여과 시스템, 적어도 하나의 여과 장치 및, 이들의 임의 조합중 하나 이상을 더 포함하는, 나노버블 함유 액체 용액 발생 시스템.
  8. 제 7 항에 있어서,
    상기 소스 액체 사전 처리 시스템, 상기 하이 제타 포텐셜 크리스탈 발생기(high zeta potential crystal generator), 상기 사전 여과 시스템, 상기 적어도 하나의 여과 장치 및, 이들의 임의 조합중 하나 이상과, 적어도 하나의 나노버블 발생기와, 액체의 소스는 액체 소통되는, 나노버블 함유 액체 용액 발생 시스템.
  9. 제 6 항 내지 제 8 항중 어느 한 항에 있어서,
    나노버블 발생기는 제 2 항의 나노버블 발생기이고, 노취 또는 홈의 표면은 전단 표면 평면을 제공하고, 디스크 유사 요소들 사이의 공간은 캐비테이션 공간을 제공하는, 나노버블 함유 액체 용액 발생 시스템.
  10. 제 6 항 내지 제 9 항중 어느 한 항에 있어서,
    나노버블 함유 액체 용액 발생 시스템에는 외부 기체의 소스가 결여되는, 나노버블 함유 액체 용액 발생 시스템.
  11. 향상된 농도의 나노버블을 가진 액체 용액의 생성 방법으로서, 상기 생성 방법은:
    (a) 소스 액체 용액을 수용하기 위한 유입 부분, 소스 액체 용액을 처리하기 위한 처리 부분 및, 나노버블(nanobubble)을 가진 처리 액체 용액을 배출하기 위한 유출 부분을 포함하는 나노버블 발생기(naobubble generator)로서, 상기 처리 부분은 캐비테이션 공간들에 의해 분리된 적어도 2 개의 순차적인 전단 표면 평면(shear surface planes)들을 포함하는, 나노버블 발생기 제공 단계; 및,
    (b) 나노버블 발생기를 통하여 소스 액체 용액을 통과시킴으로써, 나노버블들을 가진 처리된 액체 용액을 생성하는 단계;를 포함하는, 나노버블을 가진 액체 용액 생성 방법.
  12. 물질의 품질 향상 방법으로서, (a) 제 1 항의 나노버블 발생기를 통하여 소스 액체 용액을 통과시킴으로써 나노버블을 가진 처리된 액체 용액을 생성하는 단계; 및, (b) 물질을 처리된 액체 용액과 접촉시키는 단계;를 포함하는, 물질의 품질 향상 방법.
  13. 표면상의 바이오필름(biofilm)을 제거하거나 또는 바이오필름의 형성을 억제하는 방법으로서, (a) 제 1 항의 나노버블 발생기를 통해 소스 액체 용액을 통과시킴으로써 나노버블을 가진 처리된 액체 용액을 생성하는 단계; 및, (b) 나노버블을 가진 처리된 액체 용액과 표면을 접촉시키는 단계;를 포함하는 바이오필름의 제거 또는 억제 방법.
  14. 나노버블을 가진 액체 용액을 새 모이로 제공하는 단계를 포함하는, 새의 거름(manure)에 있는 암모니아의 함량 감소 방법.
  15. 제 14 항에 있어서,
    상기 나노버블을 가진 상기 액체 용액은 소스 액체 용액을 나노버블 발생기로 통과시킴으로써 얻어지고, 상기 나노버블 발생기는, 소스 액체 용액을 수용하기 위한 유입 부분, 소스 액체 용액을 처리하기 위한 처리 부분 및, 나노버블(nanobubble)을 가진 처리 액체 용액을 배출하기 위한 유출 부분을 포함하고, 상기 처리 부분은 캐비테이션 공간들에 의해 분리된 적어도 2 개의 순차적인 전단 평면(shear planes)들을 포함하는, 새의 거름(manure)에 있는 암모니아의 함량 감소 방법.
  16. (a) 제 1 항의 나노버블 발생기를 통해 소스 액체 용액을 통과시킴으로써 나노버블을 가진 처리 액체 용액을 생성하는 단계; 및 (b) 나노버블을 가진 처리 액체 용액과 물질을 접촉시키는 단계;를 포함하는, 물질로부터 중금속을 제거하는 방법.
  17. 제 11 항 내지 제 16 항중 어느 한 항에 있어서,
    나노버블 함유 용액에 있는 나노버블들은 대략 100 nm 보다 작은 평균 크기를 가지는, 방법.
  18. 제 11 항 내지 제 17 항중 어느 한 항에 있어서,
    나노버블 함유 용액에 있는 나노버블은 대략 75 nm 보다 작은 평균 크기를 가지는, 방법.
  19. 제 11 항 내지 제 18 항중 어느 한 항에 있어서,
    나노버블 함유 용액에 있는 나노버블은 대략 60 nm 보다 작은 모드 크기(mode size)를 가지는, 방법.
  20. 제 11 항 내지 제 19 항중 어느 한 항에 있어서,
    나노버블 함유 용액에 있는 나노버블은 대략 50 nm 보다 작은 모드 크기를 가지는, 방법.
  21. 제 11 항 내지 제 20 항중 어느 한 항에 있어서,
    나노버블 함유 용액은, 상기 나노버블 함유 용액을 생성하는데 이용된 소스 액체 용액의 산화-환원 포텐셜(oxidation-reduction potential;ORP) 보다 상대적으로 높은 산화-환원 포텐셜(ORP)을 가지는, 방법.
  22. 제 11 항 내지 제 21 항중 어느 한 항에 있어서,
    액체 용액은 비극성 액체 용액(non-polar liquid solution), 극성 액체 용액(polar liquid solution) 또는 이들의 조합으로부터 선택되는, 방법.
  23. 제 11 항 내지 제 22 항중 어느 한 항에 있어서,
    액체 용액은 액체 및 기체의 혼합물을 포함하는, 방법.
  24. 제 23 항에 있어서,
    기체는 질소, 산소, 이산화탄소, 오존 및 수소로부터 선택되는, 방법.
  25. 제 11 항 내지 제 24 항중 어느 한 항에 있어서,
    나노버블 발생기는 제 1 항의 나노버블 발생기이고, 노취 또는 홈의 표면은 전잔 표면 평면을 제공하고, 디스크 유사 요소들 사이의 공간은 캐비테이션 공간을 제공하는, 방법.
  26. 제 11 항 내지 제 22 항중 어느 한 항 또는 제 25 항에 있어서,
    소스 액체 용액에는 기체가 결여되는, 방법.
  27. 제 11 항 내지 제 22 항중 어느 한 항 또는 제 26 항에 있어서,
    상기 방법에는 외부 기체의 사용이 결여되는, 방법.
  28. 제 11 항 내지 제 27 항중 어느 한 항에 있어서,
    소스 액체 용액에는 마이크로버블 또는 나노버블이 결여되는, 방법.
  29. 실질적으로 고농도의 안정된 나노버블을 포함하는 나노버블 함유 액체 용액으로서, 나노버블 함유 액체 용액내의 나노버블은 대략 100 nm 보다 작은 평균 크기를 가지는, 나노버블 함유 액체 용액.
  30. 제 29 항에 있어서,
    나노버블 함유 액체 용액내의 나노버블은 대략 75 nm 보다 작은 평균 크기를 가지는, 나노버블 함유 액체 용액.
  31. 제 29 항에 있어서,
    나노버블 함유 액체 용액내의 나노버블은 대략 60 nm 보다 작은 모드 크기(mode size)를 가지는, 나노버블 함유 액체 용액.
  32. 제 29 항에 있어서,
    나노버블 함유 액체 용액내의 나노버블은 대략 50 nm 보다 작은 모드 크기(mode size)를 가지는, 나노버블 함유 액체 용액.
  33. 제 29 항 내지 제 32 항중 어느 한 항에 있어서,
    액체 용액은 비극성 액체 용액, 극성 액체 용액 또는 이들의 조합으로부터 선택되는, 나노버블 함유 액체 용액.
  34. 제 29 항 내지 제 33 항중 어느 한 항에 있어서,
    액체 용액은 액체 및 기체의 혼합물을 포함하는, 나노버블 함유 액체 용액.
  35. 제 34 항에 있어서,
    기체는, 질소, 산소, 이산화탄소, 오존 및 수소로부터 선택되는, 나노버블 함유 액체 용액.
  36. 제 29 항 내지 제 33 항중 어느 한 항에 있어서,
    액체 용액에는 기체가 결여되는, 나노버블 함유 액체 용액.
  37. 나노버블 발생기를 포함하는 장치 또는 시스템으로서, 상기 나노버블 발생기는 소스 액체 용액을 수용하기 위한 유입 부분, 소스 액체 용액을 처리하기 위한 처리 부분 및, 나노버블 함유 액체 용액을 배출하기 위한 유출 부분을 포함하고, 상기 처리 부분은 캐비테이션 공간들에 의해 분리된 적어도 2 개의 순차적인 전단 평면들을 포함하는, 장치 또는 시스템.
  38. 제 37 항에 있어서,
    나노버블 발생기는 제 1 항의 나노버블 발생기이고, 노취 또는 홈의 표면은 전단 표면 평면을 제공하고, 디스크 유사 요소들 사이의 거리는 캐비테이션 공간을 제공하는, 장치.
  39. 제 36 항 또는 제 37 항에 있어서,
    상기 장치는, 물 가열 시스템, 물 냉각 시스템, 식수(potable water) 시스템, 위생 시스템, 물 여과 시스템, 파워 워셔(power washer), 자동차 세척기, 세탁용 기계, 식기 세척기 및 진공 청소기로부터 선택되는, 장치.
  40. 장치 또는 시스템 제조에서의 나노버블 발생기의 사용으로서, 상기 나노버블 발생기는 소스 액체 용액을 수용하기 위한 유입 부분, 소스 액체 용액을 처리하기 위한 처리 부분 및, 나노버블 함유 액체 용액을 배출하기 위한 유출 부분을 포함하고, 상기 처리 부분은 캐비테이션 공간들에 의해 분리된 적어도 2 개의 순차적인 전단 평면들을 포함하고,
    상기 장치 또는 시스테은, 물 가열 시스템, 물 냉각 시스템, 식수 시스템, 위생 시스템, 물 여과 시스템, 파워 워셔(power washer), 자동차 세척기, 세탁 기계, 식기 세척기 및 진공 청소기로부터 선택되는, 나노버블 발생기의 사용.
  41. 페인트, 음료, 단백질, 알코올, 얼음, 콜롱(cologne), 증기, 식용 오일, 비식용 오일(non-edible oil), 세정제(cleaning preparation) 및 연료의 제조에서 사용되기 위한, 제 29 항 내지 제 35 항중 어느 한 항의 나노버블 함유 액체 용액.
KR1020167011575A 2013-10-03 2014-10-03 나노버블 함유 액체 용액 KR20160067909A (ko)

Applications Claiming Priority (3)

Application Number Priority Date Filing Date Title
US201361886318P 2013-10-03 2013-10-03
US61/886,318 2013-10-03
PCT/CA2014/050957 WO2015048904A1 (en) 2013-10-03 2014-10-03 Nanobubble-containing liquid solutions

Publications (1)

Publication Number Publication Date
KR20160067909A true KR20160067909A (ko) 2016-06-14

Family

ID=52778268

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
KR1020167011575A KR20160067909A (ko) 2013-10-03 2014-10-03 나노버블 함유 액체 용액

Country Status (15)

Country Link
US (1) US10814290B2 (ko)
EP (1) EP3052225B1 (ko)
JP (2) JP6577474B2 (ko)
KR (1) KR20160067909A (ko)
CN (1) CN105592916B (ko)
AU (2) AU2014331497A1 (ko)
BR (1) BR112016006226A2 (ko)
CA (1) CA2888661C (ko)
DK (1) DK3052225T3 (ko)
HK (1) HK1219924A1 (ko)
IL (1) IL244386A0 (ko)
MX (1) MX2016003652A (ko)
RU (1) RU2693136C9 (ko)
WO (1) WO2015048904A1 (ko)
ZA (1) ZA201601541B (ko)

Cited By (2)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
KR101869487B1 (ko) * 2017-12-13 2018-07-23 한국이엠비기술주식회사 세정 및 살균 기능을 갖는 욕조 또는 싱크대용 나노버블 발생장치
KR101969772B1 (ko) * 2017-12-13 2019-04-17 한국이엠비기술 주식회사 기체 용존수 생성장치

Families Citing this family (58)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
SG2013047410A (en) * 2013-06-19 2015-01-29 Lai Huat Goi An apparatus for generating nanobubbles
CA2964993C (en) * 2013-11-01 2022-05-10 Mitton Valve Technology Inc. Cavitation reactor
JP2016173075A (ja) * 2015-03-17 2016-09-29 株式会社東芝 水力機械及びその運転方法
JP6468048B2 (ja) * 2015-04-16 2019-02-13 栗田工業株式会社 スライム剥離剤及びスライムの剥離方法
CA2983830A1 (en) * 2015-04-24 2016-10-27 Ebed Holdings Inc. Liquid treatment system and method
SE1550650A1 (en) * 2015-05-21 2016-11-22 Stora Enso Oyj Cleaning of process water from bacteria or surfaces
TWI577441B (zh) * 2015-07-13 2017-04-11 Nan Yang Water Scientific Technology Co Ltd Liquid vortex mixer
WO2017120146A1 (en) * 2016-01-04 2017-07-13 Baker Hughes Incorporated Apparatus and method for mixing hydrogen sulfide scavenger with crude oil within a pipeline
JP2017137541A (ja) * 2016-02-05 2017-08-10 三菱マテリアル株式会社 電着液及びこれを用いた絶縁皮膜の形成方法
PL3426385T3 (pl) 2016-03-11 2024-03-04 Moleaer, Inc Sposób wytwarzania kompozycji zawierającej nanopęcherzyki w ciekłym nośniku
US11324105B2 (en) * 2016-06-09 2022-05-03 Charlies Bohdy Nanoplasmoid suspensions and systems and devices for the generation thereof
US11071955B1 (en) 2016-06-09 2021-07-27 Charlles Bohdy Nanoplasmoid suspensions and systems and devices for the generation thereof
JP6431954B2 (ja) * 2016-06-17 2018-11-28 株式会社白謙蒲鉾店 水素ナノバブル水を使用した魚肉練製品の製造方法
CA3037765A1 (en) * 2016-09-28 2018-04-05 Ebed Holdings Inc. Method and apparatus for producing concrete
WO2018058243A1 (en) * 2016-09-28 2018-04-05 Ebed Holdings Inc. Method and apparatus for producing an alcoholic beverage
WO2018064395A1 (en) * 2016-09-29 2018-04-05 Garwood Anthony J M Separation method of fat and lean using acidic fluid with nanobubbles
JP2020501893A (ja) * 2016-12-15 2020-01-23 スミス，マイケル 流体中にキャビテーションを作成するためのシステム及び方法
JP2018093826A (ja) * 2016-12-16 2018-06-21 有限会社タイヨー種苗 発酵有機物の製造方法
JP6945831B2 (ja) * 2017-02-17 2021-10-06 株式会社ピーズガード フェイスパック
US10486115B2 (en) 2017-05-10 2019-11-26 Gaps Technology LLC. System and method for stably infusing gas into liquid, and for delivering the stabilized gas-infused liquid into another liquid
KR101899725B1 (ko) 2017-05-19 2018-09-17 지현숙 나노버블 발생장치
CN107520671B (zh) * 2017-07-13 2023-10-13 浙江工业职业技术学院 一种多工位浮动平衡磨粒磁流动清污系统
JP7197970B2 (ja) * 2017-08-03 2022-12-28 東芝ライフスタイル株式会社 給水装置
US11096407B2 (en) 2017-08-25 2021-08-24 Cesco Solutions, Inc. Reduced negative zeta potential sanitization method and system
JP7086547B2 (ja) 2017-08-31 2022-06-20 キヤノン株式会社 ウルトラファインバブル含有液の製造装置および製造方法
JP7271108B2 (ja) 2017-08-31 2023-05-11 キヤノン株式会社 ウルトラファインバブル含有液の製造装置及びウルトラファインバブル含有液の製造方法
WO2019044913A1 (en) * 2017-08-31 2019-03-07 Canon Kabushiki Kaisha METHOD FOR GENERATING ULTRAFINE BUBBLES, MANUFACTURING APPARATUS AND METHOD FOR MANUFACTURING LIQUID CONTAINING ULTRAFINE BUBBLES, AND LIQUID CONTAINING ULTRA FINE BUBBLES
CN107986475A (zh) * 2017-12-14 2018-05-04 马鞍山市常立发机械制造有限公司 一种简易便捷的污水处理系统
DE102018101895B3 (de) 2018-01-29 2019-02-07 Akvola Technologies GmbH Vorrichtung und Verfahren zum Erzeugen von Gasblasen in einer Flüssigkeit
JP6849734B2 (ja) * 2018-06-07 2021-03-24 キヤノン株式会社 インク収容容器
CA3112167A1 (en) 2018-09-10 2020-03-19 Kerry Luxembourg S.a.r.l. Systems and methods of producing stable homogenous dispersions of immiscible fluids
JP6583760B1 (ja) * 2018-12-21 2019-10-02 和也 高城 魚の血抜き処理方法
JP7282548B2 (ja) * 2019-02-28 2023-05-29 キヤノン株式会社 ウルトラファインバブル生成方法、およびウルトラファインバブル生成装置
MX2021011101A (es) 2019-03-14 2021-10-22 Moleaer Inc Un dispositivo sumergible y metodo de generacion de nanoburbujas.
WO2020217393A1 (ja) * 2019-04-25 2020-10-29 日揮株式会社 流体混合ユニット及び流体混合方法
EP3747534A1 (en) 2019-06-03 2020-12-09 Watermax AG Device and method for generating nanobubbles
CN110090569B (zh) * 2019-06-06 2021-08-20 南京擅水科技有限公司 一种活塞式微细气泡产生装置及产生方法
US11291213B2 (en) * 2019-07-29 2022-04-05 Hamasui Co., Ltd. Bleeding method for fish and round fish processed thereby
CN110420990A (zh) * 2019-08-13 2019-11-08 梁竟平 一种高階土壤改良方法及其装置
EP4069407A4 (en) * 2019-12-06 2024-01-03 Walter Jacob Bauer REVERSE FLOW DEVICE
CN111346589B (zh) * 2020-03-05 2021-08-06 上海交通大学 微纳气泡气液反应器
WO2021183112A1 (en) * 2020-03-10 2021-09-16 Bohdy Charlles Nanoplasmoid suspensions and systems and devices for the generation thereof
CA3180864A1 (en) * 2020-05-01 2021-11-04 Walter Jacob Bauer Liquid treatment system and method
US12006232B2 (en) 2020-06-09 2024-06-11 Rapid Water Technology LLC Water processing apparatus
CA3121371A1 (en) * 2020-06-09 2021-12-09 Rapid Water Technology LLC Water processor
US20230264154A1 (en) 2020-07-29 2023-08-24 Nippon Steel Corporation Ultrasonic treatment apparatus and fine bubble supply method
KR102215906B1 (ko) * 2020-09-10 2021-02-16 (주)지티앤 살균과 세척 효과를 갖는 나노버블수 생성장치
EP4029836A1 (de) 2021-01-13 2022-07-20 Robert Bosch GmbH Vorrichtung zum enthärten von wasser
US11344852B1 (en) * 2021-06-15 2022-05-31 Enrichment Systems Llc Hydroponic system and method for enriching a liquid with gas-bubbles
TWI829174B (zh) 2021-07-01 2024-01-11 日商鹽股份有限公司 內部構造體、流體特性變化裝置、及流體特性變化裝置之利用裝置
WO2023279124A1 (de) * 2021-07-09 2023-01-12 Ar-Water Tec E.U. Vorrichtung und verfahren zur behandlung von flüssigkeiten
US20230112608A1 (en) 2021-10-13 2023-04-13 Disruptive Oil And Gas Technologies Corp Nanobubble dispersions generated in electrochemically activated solutions
WO2023079381A1 (en) * 2021-11-08 2023-05-11 LignoSol IP Limited Fluid treatment system and related methods
DE102022202807A1 (de) 2022-03-22 2023-09-28 Ralf Paul Heron Vorrichtung zur Erzeugung ultrafeiner Blasen und Verfahren
KR102616604B1 (ko) 2022-07-05 2023-12-20 전상훈 미세기포 발생장치
KR102563398B1 (ko) 2022-07-12 2023-08-03 전상훈 미세기포 발생장치
CN115138279B (zh) * 2022-07-28 2024-05-28 江南大学 一种高浓度高稳定的微纳米氢气泡水生成装置及方法
CN115633621B (zh) * 2022-12-23 2023-08-15 山东云鼎智慧农业装备有限公司 高效农业灌溉设备及其灌溉工艺

Family Cites Families (57)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US3361412A (en) 1964-05-06 1968-01-02 Austin Cole Foam mixing head
US3762550A (en) 1972-04-27 1973-10-02 Red Jacket Manufacturing Co Iron removal filter system
US3933606A (en) 1973-12-03 1976-01-20 Saul Gesler Water treatment process and apparatus
US3941355A (en) * 1974-06-12 1976-03-02 The United States Of America As Represented By The Administrator Of The National Aeronautics And Space Administration Mixing insert for foam dispensing apparatus
US4387026A (en) 1981-01-26 1983-06-07 Biolab Equipment Ltd. Ion exchange regeneration plant
US4342730A (en) 1981-04-23 1982-08-03 Whatman Reeve Angel Limited Apparatus for and method of removing volatile boiler-feed additives from pressurized steam
FR2569394A1 (fr) 1984-08-24 1986-02-28 Mercier Dominique Appareil de traitement de l'eau par flux electronique de basse tension qui permet la neutralisation simultanee d'un ou plusieurs sels dissous dans l'eau
GB8708115D0 (en) 1987-04-04 1987-05-13 Woodhouse Derek Alfred Coagulation treatment of fluids
US4808287A (en) 1987-12-21 1989-02-28 Hark Ernst F Water purification process
US5620597A (en) 1990-04-23 1997-04-15 Andelman; Marc D. Non-fouling flow-through capacitor
WO1994013392A1 (en) * 1991-11-29 1994-06-23 Ki N Proizv Ob Method and device for producing a free dispersion system
JP2902511B2 (ja) 1991-12-24 1999-06-07 三菱電機株式会社 超純水の製造装置、製造方法及び製造装置の制御方法
US5695644A (en) 1993-01-25 1997-12-09 Ion Enterprises Limited Fluid treatment device and method
JP3428126B2 (ja) * 1993-12-20 2003-07-22 株式会社秋田食肉卸センター 家畜の飼養方法及び飼料
US5591317A (en) 1994-02-16 1997-01-07 Pitts, Jr.; M. Michael Electrostatic device for water treatment
US5817224A (en) 1994-02-16 1998-10-06 Pitts, Jr.; M. Michael Electrostatic device and method for enhancing chemical aggregation of particles in water suspension
US5951856A (en) 1995-10-17 1999-09-14 Electronic Descaling 2000, Inc. Water hardness reduction through interactive molecular agitation and filtration
US20010035342A1 (en) 1996-01-22 2001-11-01 Morse Dwain E. System for delivering electromagnetic energy into a solution
US5997812A (en) 1996-06-20 1999-12-07 Coolant Treatment Systems, L.L.C. Methods and apparatus for the application of combined fields to disinfect fluids
US5906800A (en) 1997-04-04 1999-05-25 Steris Corporation Steam delivery system for a decontamination apparatus
US6689270B1 (en) 1997-09-05 2004-02-10 Lynn Evert Water treatment apparatus reducing hard water deposits in a conduit
US5866018A (en) 1997-09-18 1999-02-02 The Hartz Mountain Corporation Vortex aquarium filter
JP2002511832A (ja) 1998-02-20 2002-04-16 バイオスキャン・アクティーゼルスカブ 液状有機廃棄物を処理するための方法およびプラント
US6241375B1 (en) * 1998-08-01 2001-06-05 Peter Wang Shear ring screw
US6416668B1 (en) 1999-09-01 2002-07-09 Riad A. Al-Samadi Water treatment process for membranes
EP1361197A4 (en) 2000-09-28 2004-11-10 Yoshiyuki Sawada METHOD AND DEVICE FOR PURIFYING WATER
DE10138625A1 (de) 2001-08-13 2003-03-06 Sasserath & Co Kg H Gerät zur elektrophysikalischen Wasserbehandlung
US6679988B2 (en) 2002-01-09 2004-01-20 Mechanical Equipment Company, Inc. Apparatus for producing USP or WFI purified water
US7141175B2 (en) 2002-04-25 2006-11-28 Verma Kuldeep C Oxidation reduction potential (ORP) based wastewater treatment process
US20040251566A1 (en) * 2003-06-13 2004-12-16 Kozyuk Oleg V. Device and method for generating microbubbles in a liquid using hydrodynamic cavitation
JP4080440B2 (ja) * 2004-03-05 2008-04-23 独立行政法人産業技術総合研究所 酸素ナノバブル水およびその製造方法
IL162195A0 (en) 2004-05-27 2005-11-20 Dror Halevi Nano particle generator and a method for generating nano particles by said device
US7207712B2 (en) 2004-09-07 2007-04-24 Five Star Technologies, Inc. Device and method for creating hydrodynamic cavitation in fluids
CN101056697B (zh) * 2004-10-15 2011-10-26 药物混合系统股份公司 静态混合器
EP1848668A4 (en) 2005-02-07 2008-06-25 Bauer Energy Design Inc SYSTEMS AND METHODS FOR THE TREATMENT OF LIQUID SOLUTIONS INTENDED FOR LIVESTOCK
CA2597112C (en) 2005-02-07 2012-04-03 Bauer Energy Design, Inc. Systems and methods for disinfecting and sterilizing by applying steam vapor containing low zeta potential mineral crystals
US20060175253A1 (en) 2005-02-07 2006-08-10 Bauer Energy Design, Inc. Systems and methods for generation of low zeta potential mineral crystals to enhance quality of liquid solutions
JP4222572B2 (ja) * 2005-09-23 2009-02-12 貞利 渡部 ナノ流体生成装置および洗浄処理装置
US7833421B2 (en) * 2005-10-25 2010-11-16 Elmar Huymann Degermination through cavitation
US20070278161A1 (en) * 2006-05-31 2007-12-06 Holloman Corporation Waste Sludge Sanitizing Process Utilizing Biosolids Recycle
MY149295A (en) * 2006-07-17 2013-08-30 Nestec Sa Cylindrical membrane apparatus for forming foam
JP2008188502A (ja) * 2007-02-01 2008-08-21 Sumitomo Heavy Ind Ltd 水処理装置及び水処理方法
US8021539B2 (en) * 2007-06-27 2011-09-20 H R D Corporation System and process for hydrodesulfurization, hydrodenitrogenation, or hydrofinishing
KR20100063064A (ko) 2007-08-20 2010-06-10 두-쿱 테크놀로지스 리미티드 부화된 나노구조 조성물
JP5261124B2 (ja) 2008-10-10 2013-08-14 シャープ株式会社 ナノバブル含有液体製造装置及びナノバブル含有液体製造方法
US8894273B2 (en) 2008-10-27 2014-11-25 Roman Gordon Flow-through cavitation-assisted rapid modification of crude oil
JP2010107060A (ja) 2008-10-28 2010-05-13 Eidai Co Ltd 電気式床暖房パネルを構成する木質基材および電気式床暖房パネル
GB0820644D0 (en) * 2008-11-12 2008-12-17 Statiflo Internat Ltd UV Irradiation apparatus and method
CN102438738B (zh) 2009-05-18 2014-11-05 巴斯夫欧洲公司 使用微粒乳状液生产纳米颗粒的方法
SG183971A1 (en) * 2010-03-08 2012-10-30 Ligaric Co Ltd Extraction method using microbubbles and extracting liquid
CN101804309B (zh) * 2010-03-26 2012-08-29 上海师范大学 水温差法制备纳米气泡的方法和装置
KR101126320B1 (ko) * 2010-08-31 2012-03-22 주식회사환경과생명 나노 기공 구조의 다공질 소결체 벤튜리 튜브를 이용한 다용도 나노 버블수 발생장치
JP5881095B2 (ja) * 2011-03-30 2016-03-09 中国電力株式会社 海洋生物の遊泳を阻害する方法および海洋生物の付着を抑制するシステムおよび方法
JP5783626B2 (ja) * 2011-04-22 2015-09-24 中国電力株式会社 海洋生物の付着およびバイオフィルムの形成を抑制する方法およびシステム
JP2012236151A (ja) * 2011-05-12 2012-12-06 Sigma Technology Kk マイクロ・ナノバブル発生装置とノズル構造
JP5423774B2 (ja) * 2011-11-25 2014-02-19 三菱電機株式会社 風呂給湯装置
SG2013047410A (en) 2013-06-19 2015-01-29 Lai Huat Goi An apparatus for generating nanobubbles

Cited By (3)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
KR101869487B1 (ko) * 2017-12-13 2018-07-23 한국이엠비기술주식회사 세정 및 살균 기능을 갖는 욕조 또는 싱크대용 나노버블 발생장치
KR101969772B1 (ko) * 2017-12-13 2019-04-17 한국이엠비기술 주식회사 기체 용존수 생성장치
WO2019117406A1 (ko) * 2017-12-13 2019-06-20 한국이엠비기술 주식회사 기체 용존수 생성장치

Also Published As

Publication number Publication date
JP6841866B2 (ja) 2021-03-10
CN105592916B (zh) 2020-04-07
NZ717593A (en) 2020-12-18
CA2888661C (en) 2015-11-17
BR112016006226A2 (pt) 2017-08-01
CA2888661A1 (en) 2015-04-09
CN105592916A (zh) 2016-05-18
IL244386A0 (en) 2016-04-21
ZA201601541B (en) 2020-02-26
RU2016109447A (ru) 2017-11-09
DK3052225T3 (da) 2021-05-25
AU2019201646A1 (en) 2019-05-02
JP6577474B2 (ja) 2019-09-18
WO2015048904A1 (en) 2015-04-09
EP3052225B1 (en) 2021-02-17
AU2019201646B2 (en) 2020-11-05
RU2693136C9 (ru) 2019-10-07
EP3052225A1 (en) 2016-08-10
US20160236158A1 (en) 2016-08-18
JP2016536139A (ja) 2016-11-24
RU2693136C2 (ru) 2019-07-01
AU2014331497A1 (en) 2016-03-17
HK1219924A1 (zh) 2017-04-21
JP2019162633A (ja) 2019-09-26
EP3052225A4 (en) 2017-05-31
MX2016003652A (es) 2016-06-24
US10814290B2 (en) 2020-10-27

Similar Documents

Publication Publication Date Title
AU2019201646B2 (en) Nanobubble-containing liquid solutions
US8454837B2 (en) Systems and methods for generation of low zeta potential mineral crystals to enhance quality of liquid solutions
US7906025B2 (en) Systems and methods for treatment of liquid solutions for use with livestock operations
CA2900515C (en) Nanobubble-containing liquid solutions
US20230183097A1 (en) Liquid treatment system and method
CA3123322C (en) Reversing flow apparatus
NZ717593B2 (en) Nanobubble-containing liquid solutions
Nkemnaso et al. Advances in Industrial Biofilm Control with Nanotechnology-A Review

Legal Events

Date Code Title Description
E902 Notification of reason for refusal
E601 Decision to refuse application