KR20160132074A - 생물학적 오염물 제거 특성이 뛰어난 세륨(iv) 산화물 - Google Patents

생물학적 오염물 제거 특성이 뛰어난 세륨(iv) 산화물 Download PDF

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Abstract

본 발명은 생물학적 오염물 및 기타 오염물을 액상 스트림으로부터 제거하기 위한 세륨(IV) 산화물 조성물에 관한 것이다. 상세하게는 생물학적 오염물을 지하수, 식용수로부터 제거하기 위한 세륨(IV) 산화물 조성물에 관한것이다. 일반적으로, 생물학적 오염물로는 박테리아, 곰팡이류 및 조류가 있다.

Description

생물학적 오염물 제거 특성이 뛰어난 세륨(IV) 산화물{CERIUM (IV) OXIDE WITH EXCEPTIONAL BIOLOGICAL CONTAMINANT REMOVAL PROPERTIES}
본 발명은 생물학적 오염물 제거 특성이 뛰어난 세륨(IV) 산화물에 관한 것이다.
본 출원은 “목적 물질의 제거 능력이 탁월한 세륨 산화물”로 부여된 61/949,810의 2014년 3월 7일자 출원의 미국임시출원번호의 이익을 주장하고, 상기 출원은 전체로서 참조로 이에 포함된다.
생물학적 오염물을 수성 시스템으로부터 제거하기 위해 다양한 기술들이 사용되고 있다. 예를 들어, 알루미나와 같은 높은 표면적을 가지는 물질을 이용한 흡착과 클로린 및 브리민과 같은 높은 산화력을 이용한 기술들이 있다. 더욱 효과가 좋은 기술은 대규모의 생활용수에 널리 사용되었고, 주거용 응용 분야에는 공간 및 위험한 화학물질의 사용으로 인해 실용적이지 못하다.
본 발명은 생물학적 오염물을 지하수, 식용수로부터 제거하기 위한 세륨(IV) 산화물 조성물을 제공하는데 있다.
상기 목적을 달성하기 위하여, 본 발명은
생물학적 오염물을 포함하는 액상 스트림을 세륨(IV) 산화물 조성물과 접촉시키되,
다음의 하나 또는 그 이상이 참인 것을 특징으로 하고,
(i) 세륨(IV) 산화물 조성물의 pH 7에서 제타 전위는 약 1mV 내지 약 30mV 이고;
(ii) 세륨(IV) 산화물 조성물의 D10 분말 사이즈는 약 0.5 μm 내지 약 7 μm이고;
(iii) 세륨(IV) 산화물 조성물의 D50 분말 사이즈는 약 2 μm 내지 약 20 μm이고 ;
(iv) 세륨(IV) 산화물 조성물의 D90 분말 사이즈는 약 12 μm 내지 약 50 μm이고;
(v) 세륨(IV) 산화물 조성물의 결정립 크기는 약 1 nm 내지 약 22 nm이고; 및
(vi) 세륨(IV) 산화물 조성물의 산점 농도(acidic site concentration)는 약 0.0001 산점/kg 내지 약 0.020 산점/kg이고; 및,
상기 액상 스트림은 생물학적 오염물을 포함하는 액상 스트림을 세륨(IV) 산화물 조성물과 접촉시키는 것은 생물학적 오염물을 포함하는 액상 스트림으로부터 생물학적 오염물을 일부 제거하는 것을 특징으로 하는 방법을 제공한다.
본 발명은 액상 스트림으로 부터 생물학적 및 기타 목적 오염물 제거를 위한 세륨을 포함한 조성물에 관한 것이다. 보다 상세하게는, 본 발명은 특히 지하수 및 식용수로부터 생물학적 염물을 제거하기 위한 세륨을 포함하는 조성물에 관한 것이다. 일반적으로, 세륨을 포함하는 조성물은 세륨 산화물이다. 보다 상세하게는, 세륨을 포함하는 조성물은 세륨(IV) 산화물일 수 있다. 생물학적 오염물은 높은 농도 또는 낮은 농도로 존재할 수 있다. 세륨을 포함하는 조성물은 액상 스트림으로부터 생물학적 오염물의 농도가 높거나 또는 낮을 때 생물학적 오염물을 제거할 수 있다.
수반하는 도면들은 본 발명(들)의 몇 가지 예들을 묘사하기 위한 설명서의 일 부분에 포함 되어지고 이를 형성한다. 이 도면들은, 명세서와 함께, 본 발명(들)의 원리를 설명한다. 도면들은 간단히 본 발명(들)이 어떻게 만들어지고 사용 되어지는지의 선호되어지고 대체적인 예들을 묘사하고, 오직 묘사되고 설명된 예들로 본 발명(들)을 제한하는 것으로 해석되지 않는다.
도 1은 대조군 및 본 발명에 의한 실시예에 있어서, 성장시간에 대한 클렙시엘라 옥시토카 박테리아를 나타낸 그래프이고,
도 2는 대조군 및 와 본 발명에 의한 실시예에 있어서, 성장시간에 대한 사카로마이세스 세레비지에 이스트의 숫자를 나타낸 그래프이고,
도 3은 대조군 및 본 발명에 의한 실시예에 있어서, 성장시간에 대한 셀레나스트룸 카프리코너텀 의 숫자를 나타낸 그래프이고,
도 4은 대조군 및 본 발명에 의한 실시예에 있어서, 성장시간에 대한 MS2 박테리오파아지 농도를 나타낸 그래프이고,
도 5는 종래의 세륨(IV) 산화물(비교예 1) 및 본 발명에 의한 the 세륨(IV) 산화물 조성물의 일 실시예에 있어서, 성장시간에 대한 클렙시엘라 옥시토카 숫자를 나타낸 그래프이고,
도 6은 종래의 세륨(IV) 산화물(비교예 1) 및 본 발명에 의한 the 세륨(IV) 산화물 조성물의 일 실시예에 있어서, 성장시간에 대한 사카로마이세스 세레비지에 숫자를 나타낸 그래프이고,
도 7은 종래의 세륨(IV) 산화물(비교예 1) 및 본 발명에 의한 the 세륨(IV) 산화물 조성물의 일 실시예에 있어서, 성장시간에 대한 셀레나스트룸 카프리코너텀 숫자를 나타낸 그래프이고,
도 8은 종래의 세륨(IV) 산화물(비교예 1) 및 본 발명에 의한 the 세륨(IV) 산화물 조성물의 일 실시예에 있어서, 성장시간에 대한 MS2 박테리오파아지 농도를 나타낸 그래프이고,
도 9는 세륨(IV) 산화물 조성물의 실시예 및 종래의 세륨(IV) 산화물에 있어서, pH에 대한 제타 포텐셜을 비교한 그래프 이고,
도 10는 세륨(IV) 산화물 조성물의 실시예 및 종래의 세륨(IV) 산화물에 있어서, 분말 크기 분포를 비교한 그래프이다.
본 발명은, 일반적으로 액상 스트림으로부터 생물학적 및 기타 목적 오염물 제거를 위한 세륨을 포함한 조성물에 관한것이다. 보다 상세하게는, 본 발명은 특히 지하수 및 식용수로부터 생물학적 오염물을 제거하기 위한 세륨을 포함하는 조성물에 관한것이다. 일반적으로, 세륨을 포함하는 조성물은 세륨 산화물이다. 보다 상세하게는, 세륨을 포함하는 조성물은 세륨(IV) 산화물일 수 있다. 생물학적 오염물은 높은 농도 또는 낮은 농도로 존재할 수 있다. 세륨을 포함하는 조성물은 액상 스트림으로부터 생물학적 오염물의 농도가 높거나 또는 낮을 때 생물학적 오염물을 제거할 수 있다.
하나 또는 그 이상 생물학적 오염물을 포함하는 수성스트림을 세륨을 포함하는 조성물로 처리함으로써, 효율적이고 효과적으로 물 및 다른 수성 액체 저장액으로부터 생물학적 오염물 및 기타 목적 오염물을 제거할 수 있는 것을 확인하였다. 세륨을 포함하는 조성물은 일반적으로 세륨(IV) 산화물 조성물 (CeO2)을 포함한다. 세륨(IV) 산화물 조성물은 결정 형태일 수 있다. 또한, 세륨(IV) 산화물 조성물은 높은 표면적을 가질 수 있다. 놀랍게도, 세륨(IV) 산화물 조성물(CeO2)은 하기에 기술된 특이한 특성으로 인해, 이러한 특성이 하나 또는 그 이상 부재한 종래의 세륨 산화물을 포함한 제거 매체에 비교하여, 생물학적 목적 오염물질을 높은 제거 용량으로 포획(capture) 및 제거할 수 있는 것을 확인하였다.
본 발명에 따른 어떤 실시예(some embodiment)는 생물학적 오염물을 포함하는 액상 스트림과 세륨(IV) 산화물 조성물을 접촉하는 방법이다. 생물학적 오염물을 포함하는 액상 스트림과 세륨(IV) 산화물 조성물을 접촉하는 방법은 생물학적 오염물을 포함하는 액상 스트림으로부터 생물학적 오염물을 제거할 수 있다. 또한, 본 발명에 따른 방법의 실시예에 있어서 다음의 (i) 내지 (vi) 이 참일 수 있다.
(i) 세륨(IV) 산화물 조성물의 pH 7에서 제타 전위는 약 1mV 내지 30mV 일 수 있고;
(ii) 세륨(IV) 산화물 조성물의 D10 분말 사이즈는 약 0.5 μm 내지 7 μm 일 수 있고;
(iii) 세륨(IV) 산화물 조성물의 D50 분말 사이즈는 약 2 μm 내지 20 μm 일 수 있고 ;
(iv) 세륨(IV) 산화물 조성물의 D90 분말 사이즈는 약 12 μm 내지 50 μm 일 수 있고;
(v) 세륨(IV) 산화물 조성물의 결정립 크기는 약 1 nm 내지 22 nm 일 수 있고; 및
(vi) 세륨(IV) 산화물 조성물의 산점 농도는 약 0.0001 산점/kg 내지 0.020 산점/kg이다.
본 발명에 따른 어떤 실시예(some embodiment)는 1차 레벨의 생물학적 오염물을 포함하는 액상 스트림을 주입하기 위한 주입구(inlet);주입구와 유체 소통(fluid communication)하고, 액상 스트림과 접촉하기 위한 세륨(IV) 산화물 조성물을 포함하는 접촉 챔버; 및 2차 레벨의 생물학적 오염물을 포함하는 액상 스트림을 배출하기 위해 접촉 챔버와 유체 소통된 배출구;를 포함하는 장치이다. 액상 스트림은 세륨(IV) 산화물 조성물과 접촉하기 전에는 1차 레벨의 생물학적 오염물을 포함할 수 있고, 세륨(IV) 산화물 조성물과 접촉한 후에는 2차 레벨의 생물학적 우염물을 포함할 수 있다. 1차 레벨의 생물학적 오염물은 2차 레벨의 생물학적 오염물보다 오염도가 높을 수 있다. 본 발명에 따른 장치의 일 실시예는 다음의 (i) 내지 (vi) 가 참일 수 있다.
(i) 세륨(IV) 산화물 조성물의 pH 7에서 제타 전위는 약 1mV 내지 30mV 일 수 있고;
(ii) 세륨(IV) 산화물 조성물의 D10 분말 사이즈는 약 0.5 μm 내지 7 μm 일 수 있고;
(iii) 세륨(IV) 산화물 조성물의 D50 분말 사이즈는 약 2 μm 내지 20 μm 일 수 있고 ;
(iv) 세륨(IV) 산화물 조성물의 D90 분말 사이즈는 약 12 μm 내지 50 μm 일 수 있고;
(v) 세륨(IV) 산화물 조성물의 결정립 크기는 약 1 nm 내지 22 nm 일 수 있고; 및
(vi) 세륨(IV) 산화물 조성물의 산점 농도는 약 0.0001 산점/kg 내지 0.020 산점/kg일 수 있다.
본 발명에 따른 어떤 실시예(some embodiment)는 흡수된 생물학적 오염물을 포함하는 세륨(IV) 산화물 조성물이다. 본 발명에 따른 조성물의 일 실시예는 다음의 (i) 내지 (vi) 가 참일 수 있다.
(i) 생물학적 오염물을 흡수하기 전의 세륨(IV) 산화물 조성물의 pH 7에서 제타 전위는 약 1mV 내지 30mV 일 수 있고;
(ii) 세륨(IV) 산화물 조성물의 D10 분말 사이즈는 약 0.5 μm 내지 7 μm 일 수 있고;
(iii) 세륨(IV) 산화물 조성물의 D50 분말 사이즈는 약 2 μm 내지 20 μm 일 수 있고 ;
(iv) 세륨(IV) 산화물 조성물의 D90 분말 사이즈는 약 12 μm 내지 50 μm 일 수 있고;
(v) 세륨(IV) 산화물 조성물의 결정립 크기는 약 1 nm 내지 22 nm 일 수 있고; 및
(vi) 생물학적 오염물을 흡수하기 전의 세륨(IV) 산화물 조성물의 산점 농도는 약 0.0001 산점/kg 내지 0.020 산점/kg일 수 있다.
어떤 실시예에서는, 상기 (i) 내지 (vi) 에서 하나가 참이면, 나머지 다섯 조건이 거짓일 수 있다.
어떤 실시예에서는, 상기 (i) 내지 (vi) 에서 두 조건이 참이면, 나머지 네 조건이 거짓일 수 있다.
어떤 실시예에서는, 상기 (i) 내지 (vi) 에서 세 조건이 참이면, 나머지 세 조건이 거짓일 수 있다.
어떤 실시예에서는, 상기 (i) 내지 (vi) 에서 네 조건이 참이면, 나머지 두 조건이 거짓일 수 있다.
어떤 실시예에서는, 상기 (i) 내지 (vi) 에서 다섯 조건이 참이면, 나머지 한 조건이 거짓일 수 있다.
어떤 실시예에서는, 상기 (i) 내지 (vi) 에서 모든 조건이 참일 수 있다.
어떤 실시예에서는, 세륨(IV) 산화물 조성물은 pH 7에서의 제타 전위는 약 7.5 내지 12.5 mV일 수 있다. 또한, 어떤 실시예에서는 생물학적 오염물을 흡수하기 전의 세륨(IV) 산화물 조성물은 pH7에서의 제타 전위는 약 7.5 내지 12.5 mV일 수 있다.
어떤 실시예에서는, 세륨(IV) 산화물 조성물의 D10 분말 크기는 약 1 내지 3 μm일 수 있다.
어떤 실시예에서는, 세륨(IV) 산화물 조성물의 D50분말 크기는 약 7.5 내지 10.5 μm일 수 있다.
어떤 실시예에서는, 세륨(IV) 산화물 조성물의 D90분말 크기는 약 20 내지 30 μm일 수 있다.
어떤 실시예에서는, 세륨(IV) 산화물 조성물의 결정립 크기는 약 7.5 내지 12.5nm일 수 있다.
어떤 실시예에서는, 세륨(IV) 산화물 조성물의 산점 농도는 약 0.0001 산점/kg 내지 0.020 산점/kg일 수 있다. 또한, 어떤 실시예에서는, 생물학적 오염물을 흡수하기 전의 세륨(IV) 산화물 조성물의 산점 농도는 약 0.0001 산점/kg 내지 0.020 산점/kg일 수 있다.
어떤 실시예에서는, 생물학적 오염물은 박테리아, 이스트, 조류(algae), 및 바이러스로 이루어진 군으로부터 선택되는 것 일 수 있다. 또한, 어떤 실시예에서는, 흡수된 생물학적 오염물은 박테리아, 이스트, 조류, 및 바이러스로 이루어진 군으로부터 선택되는 1종 이상일 수 있다.
어떤 실시예에서는, 생물학적 오염물 클렙시엘라 옥시토카(Klebsiella oxytoca), 사카로마이세스 세레비지에(Saccharomyces cerevisiae), 셀레나스트룸 카프리코너텀 및 MS2로 이루어진 군으로부터 선택되는 1종 이상일 수 있다. 또한, 어떤 실시예에서는, 흡수된 생물학적 오염물은클렙시엘라 옥시토카, 사카로마이세스 세레비지에, 셀레나스트룸 카프리코너텀 및 MS2 로 이루어진 군으로부터 선택되는 1종 이상일 수 있다.
어떤 실시예에서는, 세륨(IV) 산화물 조성물은 세륨(IV) 산화물과 비교하여 CeO2 그램 당 생물학적 오염물을 더욱 많이 제거한다.
어떤 실시예에서는, 세륨(IV) 산화물 조성물에 대해서 (i), (ii), (iii), (iv), (v) 및 (vi)의 하나 또는 그 이상 거짓일 수 있다.
어떤 실시예에서는, (i)은 참일 수 있고, (ii), (iii), (iv), (v) 및 (vi)는 거짓일 수 있다.
어떤 실시예에서는, (i)은 참일 수 있고, (ii), (iii), (iv), (v) 및 (vi)의 하나는 거짓일 수 있고, (ii), (iii), (iv), (v) 및 (vi)에서 나머지는 참일 수 있다.
어떤 실시예에서는, (i)은 참일 수 있고, (ii), (iii), (iv), (v) 및 (vi)의 두 조건은 거짓일 수 있고, (ii), (iii), (iv), (v) 및 (vi)에서 나머지는 참일 수 있다.
어떤 실시예에서는, (i)은 참일 수 있고, (ii), (iii), (iv), (v) 및 (vi)의 세 조건은 거짓일 수 있고, (ii), (iii), (iv), (v) 및 (vi)에서 나머지는 참일 수 있다.
어떤 실시예에서는, (i)은 참일 수 있고, (ii), (iii), (iv), (v) 및 (vi)의 네 조건은 거짓일 수 있고, (ii), (iii), (iv), (v) 및 (vi)에서 나머지는 참일 수 있다.
어떤 실시예에서는, (i)은 참일 수 있고, (ii), (iii), (iv), (v) 및 (vi)은 참일 수 있다.
어떤 실시예에서는, (ii)은 참일 수 있고, (i), (iii), (iv), (v) 및 (vi)는 거짓일 수 있다.
어떤 실시예에서는, (ii)은 참일 수 있고, (i), (iii), (iv), (v) 및 (vi)의 하나는 거짓일 수 있고, (i), (iii), (iv), (v) 및 (vi)에서 나머지는 참일 수 있다.
어떤 실시예에서는, (ii)은 참일 수 있고, (i), (iii), (iv), (v) 및 (vi)의 두 조건은 거짓일 수 있고, (i), (iii), (iv), (v) 및 (vi)에서 나머지는 참일 수 있다.
어떤 실시예에서는, (ii)은 참일 수 있고, (i), (iii), (iv), (v) 및 (vi)의 세 조건은 거짓일 수 있고, (i), (iii), (iv), (v) 및 (vi)에서 나머지는 참일 수 있다.
어떤 실시예에서는, (ii)은 참일 수 있고, (i), (iii), (iv), (v) 및 (vi)의 네 조건은 거짓일 수 있고, (i), (iii), (iv), (v) 및 (vi)에서 나머지는 참일 수 있다.
어떤 실시예에서는, (ii)은 참일 수 있고, (i), (iii), (iv), (v) 및 (vi)은 참일 수 있다.
어떤 실시예에서는, (iii)은 참일 수 있고, (i), (ii), (iv), (v) 및 (vi)는 거짓일 수 있다.
어떤 실시예에서는, (iii)은 참일 수 있고, (i), (ii), (iv), (v) 및 (vi)의 하나는 거짓일 수 있고, (i), (ii), (iv), (v) 및 (vi)에서 나머지는 참일 수 있다.
어떤 실시예에서는, (iii)은 참일 수 있고, (i), (ii), (iv), (v) 및 (vi)의 두 조건은 거짓일 수 있고, (i), (ii), (iv), (v) 및 (vi)에서 나머지는 참일 수 있다.
어떤 실시예에서는, (iii)은 참일 수 있고, (i), (ii), (iv), (v) 및 (vi)의 세 조건은 거짓일 수 있고, (i), (ii), (iv), (v) 및 (vi)에서 나머지는 참일 수 있다.
어떤 실시예에서는, (iii)은 참일 수 있고, (i), (ii), (iv), (v) 및 (vi)의 네 조건은 거짓일 수 있고, (i), (ii), (iv), (v) 및 (vi)에서 나머지는 참일 수 있다.
어떤 실시예에서는, (iii)은 참일 수 있고, (i), (ii), (iv), (v) 및 (vi)은 참일 수 있다.
어떤 실시예에서는, (iv)은 참일 수 있고, (i), (ii), (iii), (v) 및 (vi)는 거짓일 수 있다.
어떤 실시예에서는, (iv)은 참일 수 있고, (i), (ii), (iii), (v) 및 (vi)의 하나는 거짓일 수 있고, (i), (ii), (iii), (v) 및 (vi)에서 나머지는 참일 수 있다.
어떤 실시예에서는, (iv)은 참일 수 있고, (i), (ii), (iii), (v) 및 (vi)의 두 조건은 거짓일 수 있고, (i), (ii), (iii), (v) 및 (vi)에서 나머지는 참일 수 있다.
어떤 실시예에서는, (iv)은 참일 수 있고, (i), (ii), (iii), (v) 및 (vi)의 세 조건은 거짓일 수 있고, (i), (ii), (iii), (v) 및 (vi)에서 나머지는 참일 수 있다.
어떤 실시예에서는, (iv)은 참일 수 있고, (i), (ii), (iii), (v) 및 (vi)의 네 조건은 거짓일 수 있고, (i), (ii), (iii), (v) 및 (vi)에서 나머지는 참일 수 있다.
어떤 실시예에서는, (iv)은 참일 수 있고, (i), (ii), (iii), (v) 및 (vi)은 참일 수 있다.
어떤 실시예에서는, (v)은 참일 수 있고, (i), (ii), (iii), (iv) 및 (vi)는 거짓일 수 있다.
어떤 실시예에서는, (v)은 참일 수 있고, (i), (ii), (iii), (iv) 및 (vi)의 하나는 거짓일 수 있고, (i), (ii), (iii), (iv) 및 (vi)에서 나머지는 참일 수 있다.
어떤 실시예에서는, (v)은 참일 수 있고, (i), (ii), (iii), (iv) 및 (vi)의 두 조건은 거짓일 수 있고, (i), (ii), (iii), (iv) 및 (vi)에서 나머지는 참일 수 있다.
어떤 실시예에서는, (v)은 참일 수 있고, (i), (ii), (iii), (iv) 및 (vi)의 세 조건은 거짓일 수 있고, (i), (ii), (iii), (iv) 및 (vi)에서 나머지는 참일 수 있다.
어떤 실시예에서는, (v)은 참일 수 있고, (i), (ii), (iii), (iv) 및 (vi)의 네 조건은 거짓일 수 있고, (i), (ii), (iii), (iv) 및 (vi)에서 나머지는 참일 수 있다.
어떤 실시예에서는, (v)은 참일 수 있고, (i), (ii), (iii), (iv) 및 (vi)은 참일 수 있다.
어떤 실시예에서는, (vi)은 참일 수 있고, (i), (ii), (iii), (iv) 및 (v)는 거짓일 수 있다.
어떤 실시예에서는, (vi)은 참일 수 있고, (i), (ii), (iii), (iv) 및 (v)의 하나는 거짓일 수 있고, (i), (ii), (iii), (iv) 및 (v)에서 나머지는 참일 수 있다.
어떤 실시예에서는, (vi)은 참일 수 있고, (i), (ii), (iii), (iv) 및 (v)의 두 조건은 거짓일 수 있고, (i), (ii), (iii), (iv) 및 (v)에서 나머지는 참일 수 있다.
어떤 실시예에서는, (vi)은 참일 수 있고, (i), (ii), (iii), (iv) 및 (v)의 세 조건은 거짓일 수 있고, (i), (ii), (iii), (iv) 및 (v)에서 나머지는 참일 수 있다.
어떤 실시예에서는, (vi)은 참일 수 있고, (i), (ii), (iii), (iv) 및 (v)의 네 조건은 거짓일 수 있고, (i), (ii), (iii), (iv) 및 (v)에서 나머지는 참일 수 있다.
어떤 실시예에서는, (vi)은 참일 수 있고, (i), (ii), (iii), (iv) 및 (v)은 참일 수 있다.
세륨(IV) 산화물 조성물은 지지될 수도 있고, 지지되지 않을 수도 있다. 지지된 세륨(IV) 산화물 조성물은 단일 지지체 또는 복수의 지지체에 저장될 수 있다. 지지체는 알루미나, 알루미노 규산염, 이온 교환 수지, 유기 폴리머 및 점토에 대해 제한 없이 사용된다. 세륨(IV) 산화물 조성물은 폴리머 다공성 물질에 지지될 수도 있고, 혼합될 수도 있다. 또한, 세륨(IV) 산화물 조성물 표면의 노출은 세륨(IV) 산화물 조성물이 폴리머 다공성 물질에 지지되거나 혼합될 때 증가하는 것으로 생각된다.
이들과 다른 이점들은 여기서 포함되는 본 발명의 측면, 실시예 및 구성의 공개로부터 분명해질 것이다
상기 어구 "적어도 하나","하나 또는 이상" 및 "및/또는"은 접속사 및 비접속사로 사용할 수 있는 확장 가능한 표현이다. 예를 들어, "A, B 및 C의 적어도 하나", "A,B 또는 C의 하나 또는 이상" 및 "A,B 및/또는 C", "A,B 및 C의 하나 또는 이상", "A, B 또는 C의 하나 또는 이상" 및 "A, B 및/또는 C"는 A 하나, B 하나, C 하나, A 및 B 같이, A 및 C 같이, B 및 C 같이, 또는 A, B 및 C 같이를 의미한다. 상기 표현에서 A, B 및 C의 각 하나가 X, Y 및 Z와 같은 각 원소, 또는 X1-Xn, Y1-Ym, 및 Z1-Zo 와 같은 원소들의 군을 의미하는 경우, 상기 어구는 X,Y 및 Z로부터 선택되는 하나의 원소, 동일한 군(예, X1 및 X2)으로부터 선택되는 원소들의 조합, 및 2종 이상의 군(예,Y1 및 Zo)으로부터 선택되는 원소들의 조합을 나타낸다.
본원에서 사용되는 용어 "a" 또는 "an"은 개체의 하나 또는 그 이상을 의미한다. 이와 같이, 상기 용어 "a" (또는 "an"), " 하나 이상 " 및 "적어도 하나"는 본원에서 상호교환적으로 사용가능하다. 또한, "구성하는", "포함하는" 및 "가지는"은 상호교환적으로 사용가능하다.
본원에서 사용되는 용어 “수단들(means)”는 미국 특허법 112조 6단에 따라서 가능한 한 넓은 범위의 해석을 포함한다. 따라서, 용어 “수단들(means)”를 포함하는 청구항은 모든 구조물, 물질 또는 여기에 명시된 행동 및 이에 의한 동등물 모두를 포함한다. 또한, 구조물, 물질 또는 행동 및 이에 의한 동등물은 본 발명의 요약, 상세한 설명, 도면의 설명, 상세한 설명, 및 청구항 에서 설명된 모든 것을 포함한다.
따로 언급되지 않는다면, 모든 조성 및 함량 수준은 조성 또는 함량의 활동적인 영역(active portion)을 기준으로 하고, 불순물 즉, 상업적으로 가능한 조성 및 함량 물질에 존재하는 잔류 용매 또는 부산물 에는 배타적이다.
모든 퍼센트 함량 또는 비율은 따로 명시되지 않으면 총 중량 구성에 의해 계산된다.
본 원에 개시된 모든 최대 숫자 제한은 각각 또는 모두가, 여기에 쓰여진 낮은 숫자 제한처럼, 대안으로 낮은 숫자 제한을 포함한다고 생각할 수 있다. 본 원에 개시된 모든 최소 숫자 제한은 각각 또는 모두가, 여기에 쓰여진 높은 숫자 제한처럼, 대안으로 높은 숫자 제한을 포함한다고 생각할 수 있다. 본 원에 개시된 모든 숫자 범위는 각각 또는 모두가, 여기에 쓰여진 좁아진 숫자 범위처럼, 넓은 숫자 범위에 포함된 좁은 숫자 범위 각각 또는 모두를 포함한다고 생각할 수 있다. 예를 들어, 약 2 내지 약 4의 표현은 약 2내지 3 범위의 정수, 약 3 내지 4 및 각각의 가능한 범위에서의 자연수(e.g., 유리수 및/또는 무리수) 전체를 포함한다. 예를 들어 약 2.1 내지 4.9, 약 2.1 내지 3.4 및 기타를 포함한다.
이는 개시된 내용의 핵심 및 결정적인 요소를 명확히하기 위하거나 개시된 범위를 상세히 기술하기 위하여 작성된 것은 아니고, 하기 제시되는 더욱 상세한 설명을 위한 안내로서, 개시된 내용에서 선택된 개념을 간소화된 형태로 제시하기 위한 것이다. 본 발명의 다른 측면, 실시예 및 구성은 상기 또는 하기 상세히 설명된 특징들을 하나, 하나 이상 또는 이들을 조합하여 사용할 수 있다.또한, 본 발명에 개시된 모범적인 실시예에 관하여 본원의 개별적인 측면은 개별적으로 주장될 수 있다.
본원의 발명은 우선적으로 특정한 기능을 갖는 세륨(IV) 산화물 조성물을 이용하여 수성스트림으로부터 생물학적 오염물을 제거하기 위해 구상되었다. 액상 스트림은 바람직하지 않은 생물학적 오염물 또는 기타 오염물을 하나 또는 그 이상 포함하는 식용수 및 지하수일 수 있다. 또한, 이러한 액상 스트림은 예를 들면, 샘물, 강, 호수, 연못 및 습지대 유래의 물과 같은 지표수(surface water), 농업용수, 산업 공정 유래의 폐수 및 지열 유체(geothermal fluids)를 포함한다.
일반적으로 세륨(IV) 산화물 조성물은 생물학적 오염물을 포함하는 어떤 액상 스트림을 처리하는데 사용될 수 있다. 본 발명에 의한 세륨(IV) 산화물 조성물은 특히 생물학적 오염물의 제거를 위해 도움이 되는 여러 특성들을 가지고 있다.
생물학적 오염물을 포함하는 액상 스트림과 세륨(IV) 산화물 조성물을 접촉하는 것은 액상 스트림의 생물학적 오염물 수위를 효율적으로 낮출 수 있다. 바람직하게, 세륨(IV) 산화물 조성물을 액상 스트림에 접촉하는 것은 액상 스트림의 생물학적 오염물 수위를 75%를 초과하여 낮출 수 있다. 더욱 바람직하게, 세륨(IV) 산화물 조성물을 액상 스트림에 접촉하는 것은 액상 스트림의 생물학적 오염물 수위를 80% 초과하여 낮출 수 있고, 더욱 바람직하게는 85%를 초과하고, 더욱 바람직하게는 90% 를 초과하고, 더욱 바람직하게는 95% 를 초과하고, 더욱 바람직하게는 97.5% 를 초과하고, 그리고 더더욱 바람직하게는 99.5%를 초과하여 줄일 수 있다.
세륨(IV) 산화물 조성물은 pH 7에서의 제타 전위는 약 1mV를 초과할 수 있다. 특정 이론에 얽매이려는 것은 아니지만, 세륨(IV) 산화물 조성물의 제타 전위는 액상 스트림으로부터 생물학적 오염물을 제거하는데 영향을 주는 것으로 알려져 있다. 전형적으로, 세륨(IV) 산화물 조성물은 pH 7에서의 제타 전위는 약 5mV를 초과할 수 있다. 더욱 전형적으로, 세륨(IV) 산화물 조성물은 pH 7에서의 제타 전위는 약 10mV를 초과할 수 있다. 일반적으로, 세륨(IV) 산화물 조성물은 pH 7에서의 제타 전위는 약 30mV를 초과할 수 없다. 더욱 일반적으로, 세륨(IV) 산화물 조성물은 pH 7에서의 제타 전위는 약 20mV를 초과할 수 없거나, 더더욱 전형적으로는 약 15mV를 초과할 수 없다. 일반적으로, pH7에서 세륨(IV) 산화물 조성물의 제타 전위는 약 30mV, 약 20mV 및 약 15mV의 한 값을 초과할 수 없고, pH7에서 세륨(IV) 산화물 조성물의 제타 전위는 약 1mV, 약 5mV 및 약 10mV의 한 값을 초과한다. pH7에서 세륨(IV) 산화물 조성물의 제타 전위는 대게 약 7.5 내지 약 12.5 mV의 범위이다. 세륨(IV) 산화물 조성물은 상기에 기술된 제타 포텐셜 중에 어떤 하나를 가질 수 있으며, 하기의 등전점, 표면적, 평균 기공 부피, 평균 포어 크기, 분말 크기, 결정립 크기 및 산자리 수의 하나 또는 그 이상과 조합될 수 있다.
일반적으로 세륨(IV) 산화물 조성물은 전형적으로 약 pH 7을 초과하는 등전점을 갖고, 더욱 일반적으로 약 pH 8을 초과하는 등전점을 갖고, 더더욱 일반적으로 약 pH 9를 초과하는 등전점을 갖는다. 하지만, 일반적으로 약 pH 12 미만의 등전점을 갖고, 더욱 일반적으로 약 pH 11 미만의 등전점을 갖으며, 더더욱 일반적으로 약 pH 10 미만의 등전점을 갖느다. 등전점은 전형적으로 약 pH 8.5 내지 약 pH 10의 범위이다. 특정 이론에 얽매이려는 것은 아니지만, 세륨(IV) 산화물의 등전점은 액상 스트림으로부터 생물학적 오염물을 제거하는데 영향을 주는 것으로 알려져 있다.세륨(IV) 산화물 조성물은 상기 기술된 등전점 중에 어떤 하나를 가질 수 있으며, 상기의 제타 포텐셜 및 하기의 표면적, 평균 기공 부피, 평균 포어 크기, 분말 크기, 결정립 크기 및 산자리 수의 하나 또는 그 이상과 조합될 수 있다.
세륨(IV) 산화물 조성물은 일반적으로 약 30 내지 약 200 m2/g의 표면적을 가질 수 있으며, 더욱 일반적으로 약 60 내지 약 150 m2/g , 또는 더더욱 일반적으로 약 100 내지 약 150 m2/g를 가질 수 있다. 전형적으로, 세륨(IV) 산화물 조성물의 표면적은 약 100 내지 약 150 m2/g이고, 더욱 전형적으로는 약 110 내지 약 150 m2/g이다. 특정 이론에 얽매이려는 것은 아니지만, 세륨(IV) 산화물 조성물의 표면적은 액상 스트림으로부터 생물학적 오염물을 제거하는데 영향을 주는 것으로 알려져 있다. 세륨(IV) 산화물 조성물은 상기 기술된 표면적 중에 어떤 하나를 가질 수 있으며, 상기의 제타 포텐셜 및 등전점 및 하기의 평균 기공 부피, 평균 포어 크기, 분말 크기, 결정립 크기 및 산자리 수의 하나 또는 그 이상과 조합될 수 있다.
세륨(IV) 산화물 조성물의 기공 볼륨(N2 흡착에 의해 결정) 일반적으로 약 0.01 cm3/g을 초과하는 평균(평균값, 중앙값 및 최빈값) 을 가지며, 더욱 일반적으로는 약 0.1 cm3/g을 초과하고, 더욱 일반적으로는 약 0.2 cm3/g을 초과하고, 하지만 일반적으로 0.85 cm3/g을 초과할 수 없고, 더욱 일반적으로 0.8 cm3/g을 초과할 수 없고, 더욱 일반적으로 0.75 cm3/g을 초과할 수 없고, 더욱 일반적으로 0.65 cm3/g을 초과할 수 없고, 더욱 일반적으로 0.6 cm3/g을 초과할 수 없고, 더욱 일반적으로 0.55 cm3/g을 초과할 수 없고, 더욱 일반적으로 0.5 cm3/g을 초과할 수 없고, 더더욱 일반적으로는 0.40 cm3/g을 초과할 수 없다. 기공의 볼륨의 범위는 약 0.3 내지 약 0.4cm3/g, 약 0.4 초과 내지 약 0.5cm3/g , 또는 약 0.5 초과 내지 약 0.6cm3/g 를 가질 수 있다. 특정 이론에 얽매이려는 것은 아니지만, 세륨(IV) 산화물 조성물의 평균 기공 부피는 액상 스트림으로부터 생물학적 오염물을 제거하는데 영향을 주는 것으로 알려져 있다. 세륨(IV) 산화물 조성물은 상기 기술된 평균 기공 부피 중에 어떤 하나를 가질 수 있으며, 상기의 제타 포텐셜, 등전점 및 표면적, 및 하기의 평균 포어 크기, 분말 크기, 결정립 크기 및 산자리 수의 하나 또는 그 이상과 조합될 수 있다.
세륨(IV) 산화물 조성물의 기공 평균(평균값, 중앙값 및 최빈값) 크기(BJH 방법에 의해 결정)는 일반적으로 약 0.5 nm를 초과하며, 더욱 일반적으로 약 1nm를 초과하며, 더욱 일반적으로 6nm를 초과하며, 하지만 일반적으로는 약 20nm 를 초과하지 않으며, 더욱 일반적으로는 약 15 nm를 초과하지 않으며, 더더욱 일반적으로는 약 12nm를 초과하지 않는다. 평균 기공 크기 범위는 약 0.5 내지6.5 nm, 약 6.5 초과 내지 약 13 nm, 또는 약 13 초과 내지 약 20 nm를 가질 수 있다. 어떤 특정 이론에 얽매이려는 것은 아니지만, 세륨(IV) 산화물 조성물의 평균 기공 크기는 액상 스트림으로부터 생물학적 오염물을 제거하는데 영향을 주는 것으로 알려져 있다. 세륨(IV) 산화물 조성물은 상기 기술된 기공 평균 크기 중에 어떤 하나를 가질 수 있으며, 상기의 제타 포텐셜 , 등전점, 표면적 및 평균 기공 부피, 및 하기의 분말 크기, 결정립 크기 및 산자리 수의 하나 또는 그 이상과 조합될 수 있다.
대체로 세륨(IV) 산화물 조성물은 미립자 형태이다. 전형적으로, 세륨(IV) 산화물 조성물 미립자는 D10 분말 크기, D50 분말 크기 및 D90 분말 크기 중에 하나 또는 그 이상을 가질 수 있다. 어떤 특정 이론에 얽매이려는 것은 아니지만, 세륨(IV) 산화물 조성물의 D10 분말 크기, D50 분말 크기 및 D90 분말크기 및 표면적의 하나 또는 그 이상은 액상 스트림으로부터 생물학적 오염물을 제거하는데 영향을 주는 것으로 알려져 있다. 세륨(IV) 산화물 조성물은 상기 기술된 D10, D50 또는 D90 분말 크기 중에 어떤 하나를 가질 수 있으며, 상기의 제타 포텐셜 , 등전점, 표면적, 평균 기공 부피 및 평균 기공 크기, 및 하기의 결정립 크기 및 산자리 수의 하나 또는 그 이상과 조합될 수 있다.
일반적으로, 세륨(IV) 산화물 조성물 미립자의 D10 분말 크기는 약 1 내지 약 3 μm를 갖는다. 더욱 일반적으로, 세륨(IV) 산화물 조성물의 D10 분말 크기는 약 0.05 μm를 초과하고, 더욱 일반적으로는 약 0.5 μm를 초과하고, 더더욱 일반적으로는 약 1 μm를 초과한다. 하지만, 일반적으로는 약 7 μm를 초과하지 않으며, 더욱 일반적으로는 약 5 μm를 초과하지 않고, 더더욱 일반적으로는약 3 μm를 초과하지 않는다. 전형적으로, D10 분말크기는약 1 내지 약 3 μm의 범위를 갖는다. 어떤 특정 이론에 얽매이려는 것은 아니지만, 세륨(IV) 산화물 조성물의 D10 분말 크기는 액상 스트림으로부터 생물학적 오염물을 제거하는데 영향을 주는 것으로 알려져 있다.세륨(IV) 산화물 조성물은 상기 기술된 D10 분말 크기 중에 어떤 하나를 가질 수 있으며, 상기의 제타 포텐셜 , 등전점, 표면적, 평균 기공 부피 및 평균 기공 크기, 및 하기의 결정립 크기 및 산자리 수의 하나 또는 그 이상과 조합될 수 있다.
또한, 일반적으로, 세륨(IV) 산화물 조성물 미립자의 D50 분말 크기는 약 2 μm를 초과하는 값을 갖고, 더욱 일반적으로는 약 4 μm를 초과하고, 더욱 일반적으로는 약 5 μm를 초과한다. 하지만, 일반적으로 약 20μm를 초과하지 않으며, 더욱 일반적으로는 약 15 μm를 초과하지 않고, 더더욱 일반적으로는약 12 μm를 초과하지 않는다. 전형적으로, D50 분말크기는약 7.5 내지 약 10.5 μm의 범위를 갖는다. 어떤 특정 이론에 얽매이려는 것은 아니지만, 세륨(IV) 산화물 조성물의 D50 분말 크기는 액상 스트림으로부터 생물학적 오염물을 제거하는데 영향을 주는 것으로 알려져 있다. 세륨(IV) 산화물 조성물은 상기 기술된 D50 분말 크기 중에 어떤 하나를 가질 수 있으며, 상기의 제타 포텐셜 , 등전점, 표면적, 평균 기공 부피 및 평균 기공 크기, 및 하기의 결정립 크기 및 산자리 수의 하나 또는 그 이상과 조합될 수 있다.
일반적으로, 세륨(IV) 산화물 조성물 미립자의 D90 분말 크기는 약 12 μm를 초과하는 값을 갖고, 더욱 일반적으로는 약 15 μm를 초과하고, 더욱 일반적으로는 약 20 μm를 초과한다. 하지만, 일반적으로 약 50μm를 초과하지 않으며, 더욱 일반적으로는 약 40 μm를 초과하지 않고, 더더욱 일반적으로는약 30 μm를 초과하지 않는다. 일반적으로, D90 분말크기는약 20 내지 약 30 μm의 범위를 갖는다. 어떤 특정 이론에 얽매이려는 것은 아니지만, 세륨(IV) 산화물 조성물의 D90 분말 크기는 액상 스트림으로부터 생물학적 오염물을 제거하는데 영향을 주는 것으로 알려져 있다. 세륨(IV) 산화물 조성물은 상기 기술된 D90 분말 크기 중에 어떤 하나를 가질 수 있으며, 상기의 제타 포텐셜 , 등전점, 표면적, 평균 기공 부피 및 평균 기공 크기, 및 하기의 결정립 크기 및 산자리 수의 하나 또는 그 이상과 조합될 수 있다.
일반적으로, 세륨(IV) 산화물 조성물의 결정립 크기는 약 1nm를 초과하는 값을 갖고, 더욱 일반적으로는 약 4nm를 초과하고, 더더욱 일반적으로는 약 7.5nm를 초과한다. 하지만, 일반적으로 약 22 nm를 초과하지 않으며, 더욱 일반적으로는 약 17 nm를 초과하지 않으며, 더더욱 일반적으로는 12.5 nm를 초과하지 않는다. 일반적으로, 결정립 크기는 약 7.5 내지 12.5 nm의 범위를 갖는다. 어떤 특정 이론에 얽매이려는 것은 아니지만, 세륨(IV) 산화물 조성물의 결정립 크기는 액상 스트림으로부터 생물학적 오염물을 제거하는데 영향을 주는 것으로 알려져 있다. 세륨(IV) 산화물 조성물은 상기에 기술된 결정립 크기 중에 어떤 하나를 가질 수 있으며, 상기의 제타 포텐셜 , 등전점, 표면적, 평균 기공 부피, 평균 기공 크기 및 분말 크기, 및 하기의 산자리 수의 하나 또는 그 이상과 조합될 수 있다.
일반적으로, 세륨(IV) 산화물의 제타 포텐셜 적정(titration)에 의해 측정된 산자리 수는 약 0.020 산자리/kg을 초과하지 않는다. 더욱 일반적으로, 세륨(IV) 산화물은 약 0.015 산점/kg을 초과하지 않고, 더욱 일반적으로는 약 0.010 산점/kg을 초과하지 않고, 더욱 일반적으로는 약 0.005 산점/kg을 초과하지 않고, 더더욱 일반적으로는 제타 포텐셜 적정(titration)에 의해 측정된 산자리 수는 약 0.001 산점/kg을 초과하지 않는다. 또한, 더욱 일반적으로는 세륨(IV) 산화물은 제타 포텐셜 적정(titration)에 의해 측정된 산점 수는 약 0 내지 약 0.001산점/kg 를 갖는다. 어떤 특정 이론에 얽매이려는 것은 아니지만, 세륨(IV) 산화물 조성물의 산점/kg은 액상 스트림으로부터 생물학적 오염물을 제거하는데 영향을 주는 것으로 알려져 있다.세륨(IV) 산화물 조성물은 상기에 기술된 산점 수 중에 어떤 하나를 가질 수 있으며, 상기의 제타 포텐셜 , 등전점, 표면적, 평균 기공 부피, 평균 기공 크기 및 분말 크기의 하나 또는 그 이상과 조합될 수 있다.
세륨(IV) 산화물 조성물에서 세륨(IV) 산화물, Ce(IV)O2의 레벨은 다양하게 변할 수 있다. 일반적으로, 세륨(IV) 산화물 조성물은 약 75 중량% Ce(IV)O2 를 초과하여 포함하고, 더욱 일반적으로 약 85 중량% Ce(IV)O2를 초과하고, 더욱 일반적으로 약 90 중량% Ce(IV)O2 또는 더더욱 일반적으로 약 99.5 중량% Ce(IV)O2를 초과한다.
세륨(IV) 산화물 조성물은 세륨(IV) 산화물 외에 희토류를 포함할 수 있다. 일반적으로, 세륨(IV) 산화물을 제외한 희토류 산화물은 약 40 중량%를 초과할 수 없고, 더욱 일반적으로 약 25 중량%를 초과할 수 없고, 더더욱 일반적으로 약 10 중량%를 초과할 수 없다.
대체로, 세륨(IV) 산화물 조성물은 비희토류 물질을 포함 할 수 있다. 일반적으로, 비희토류 물질은 약 5 중량%를 초과하여 포함될 수 없고, 더욱 일반적으로m약 2.5 중량%를 초과할 수 없고, 더더욱 일반적으로 세륨(IV) 산화물 조성의 약 1 중량%를 초과할 수 없다. 어떤 실시예에서는, 세륨(IV) 산화물 조성물은 어떤 첨가된 비희토류 물질이 없을 수도 있다. 즉, 세륨(IV) 산화물 조성물에 포함된 비희토류 물질의 수준은 전형적으로 자연 발생하는 불순물이 세륨 산화물에 존재하는 것이다. 일반적으로, 세륨(IV) 산화물 조성물에 포함된 어떤 하나의 비희토류 물질은 약 4 중량%를 초과하지 않고, 더욱 일반적으로약 2.5 중량%를 초과하지 않고, 더욱 일반적으로 약 1 중량%를 초과하지 않고, 더더욱 일반적으로 약 0.5 중량%를 초과하지 않는다.
세륨(IV) 산화물 조성물은 상기에 기술된 세륨(IV) 산화물의 중량%, 희토류 산화물의 중량% 및 세륨(IV) 산화물을 제외한 비희토류 산화물의 중량% 중에 어떤 하나 또는 그 이상을 가질 수 있으며, 상기의 제타 포텐셜, 등전점, 표면적, 평균 기공 부피, 평균 기공 크기, 분말 크기, 결정립 크기 및 산점 수의 하나 또는 그 이상과 조합될 수 있다.
어떤 특정 이론에 얽매이려는 것은 아니지만, 본 발명 및 종래의 세륨 산화물의 제타 포텐셜, 등전점, 표면적, 평균 (평균값, 중간값 및 최빈값) 기공 부피 (N2 흡착에 의해 결정된), 평균 (평균값, 중간값 및 최빈값) 기공 크기 (BJH 방법에 의해 결정된), D10 분말 크기, D50 분말 크기, D90 분말 크기, 결정립 크기 및 산점 수/kg 의 하나 또는 그 이상의 차이는 세륨(IV) 산화물 조성물 내의 반응 위치에 생물학적 오염물을 더 잘 접촉하게 만들고, 세륨(IV) 산화물 조성물에 의해 생물학적 오염물을 포함하는 액상 스트림으로부터 생물학적 오염물이 더 잘 제거되게 만드는 것으로 믿어진다.
어떤 실시예에서는, 생물학적 오염물을 포함하는 액상 스트림은 주입구를 통과하여 특정한 온도 및 압력, 대체로 상온 및 상압의 베셀로 주입되며, 이러한 생물학적 오염물을 포함하는 액상 스트림에 존재하는 물(water)은 액체 상태이다. 상기 베셀 안에서 생물학적 오염물을 포함하는 액상 스트림은 세륨(IV) 산화물 조성물과 접촉하게 된다. 세륨(IV) 산화물을 생물학적 오염물을 포함하는 액상 스트림과 접촉하는 동안, 생물학적 오염물이 세륨(IV) 산화물 조성물에 흡수 및 반응 중 하나 또는 그 이상을 하게 된다. 생물학적 오염물이 세륨(IV) 산화물 조성물에 흡수 및 반응 중 하나 또는 그 이상을 하는 것은 생물학적 오염물을 포함하는 액상 스트림으로부터 생물학적 오염물을 제거한다.
어떤 실시예에서는, 세륨(IV) 산화물 조성물은 담체 물질 상에 저장될 수 있다. 또한, 세륨(IV) 산화물은 담체 물질의 외부 및/또는 내부 표면의 하나 또는 그 이상에 저장될 수 있다. 통상의 기술자에게는 담체 물질의 내부 표면은 기공으로 여겨질 수 있다. 세륨(IV) 산화물 조성물은 담체 물질에 결합제와 함께 또는 결합제 없이 지지될 수 있다. 어떤 실시예에서는, 세륨(IV) 산화물 조성물은 예를 들어 슬러리 증착과 같은 종래의 어떤 기술을 사용하여 담체 물질에 지지될 수 있다.
어떤 실시예에서는, 세륨(IV) 산화물 조성물은 생물학적 오염물을 포함하는 액상 스트림과 함께 슬러리로 만들어진다. 세륨(IV) 산화물 조성물 및 생물학적 오염물을 포함하는 액상 스트림은 슬러리로 만들어질 때 접촉하게 된다. 특정 이론에 얽매이려는 것은 아니지만, 생물학적 오염물의 일부 그렇지 않다면 대부분 또는 전부는 생물학적 오염물을 포함하는 액상 스트림에 포함되어 있고, 생물학적 오염물을 포함하는 액상 스트림을 세륨(IV) 산화물 조성물과 슬러링 및/또는 접촉함으로써 제거된다. 세륨(IV) 산화물을 생물학적 오염물을 포함하는 액상 스트림과 함께 슬러링(slurring) 및/또는 접촉 후, 슬러리는 알려진 고액 분리 방법에 의해 여과 처리 된다. 용어 “일부(some)”는 액상 스트림에 포함된 생물학적 오염물을 약 50% 초과하지 않게 제거하는 것을 의미한다. 더욱 일반적으로, 용어 “일부(some)”는 약 10%를 초과하지 않게 제거하는 것, 약 20%를 초과하지 않게 제거하는 것, 약 30%를 초과하지 안게 제거하는 것 및 액상 스트림에 포함된 생물학적 오염물을 약 40% 초과하지 않게 제거하는 것의 하나 또는 그 이상을 의미한다. 용어 “대부분(most)”은 액상 스트림에 포함된 생물학적 오염물을 약 50% 초과하게 제거하면서, 약 100% 초과하지 않게 제거하는 것을 의미한다. 더욱 일반적으로, 용어 “대부분(most)”은 약 60%를 초과하여 제거하는 것, 약 70%를 초과하는 것, 약 90%를 초과하는 것 및 약 90%를 초과하면서, 약 100%를 초과하지 않게 제거하는 것 중에 하나 또는 그 이상을 의미한다. 용어 “전부(all)”는 액상 스트림에 포함된 생물학적 오염물을 약 100% 제거하는 것을 의미한다. 더욱 일반적으로는, 용어 “전부(all)”는 액상 스트림에 포함된 생물학적 오염물을 98%, 99%, 99.5% 및 99.9%를 초과하여 제거하는 것을 의미한다.
어떤 실시예에서는, 세륨(IV) 산화물 조성물은 고정층(fixed bed)의 형태이다. 또한, 일반적으로 세륨(IV) 산화물의 고정층은 세륨(IV) 산화물의 세륨(IV) 산화물 입자 형태를 포함한다. 세륨(IV) 산화물 입자는 세륨(IV) 산화물 입자 표면의 최대 면적을 수성 액체 용액(aqueous liquid fluid )에 노출 시키고, 배압(back-pressure)이 최소화 될 수 있는 모양(shape) 및/또는 형태(form)를 가질 수 있고, 수성 액체 용액(aqueous liquid fluid )의 유동은 고정층을 통해 이루어진다. 하지만, 세륨(IV) 산화물 입자는 예를 들어 구슬, 압출물, 다공성 폴리머 구조체또는 모노리스와 같은 모양이 있는 모체 형태일 수 있다. 어떤 실시예에서는, 세륨(IV) 산화물 조성물은 단층 및/또는 상기의 구슬, 압출물, 다공성 폴리머 구조체 또는 모노리스 담체 상에 코팅으로 지지될 수 있다.
액상 스트림을 포함하는 생물학적 오염물과 세륨(IV) 산화물 조성물을 접촉하는 것은 일반적으로 약 4 내지 100℃에서 발생하며, 더욱 일반적으로는 약 5 내지 약 40℃이다. 또한, 일반적으로 액상 스트림을 포함하는 생물학적 오염물과 세륨(IV) 산화물 조성물을 접촉하는 것은 약 pH 1내지 약 pH 11에서 발생하며, 더욱 일반적으로는 약 pH 3내지 약 pH 9이다. 액상 스트림을 포함하는 생물학적 오염물과 세륨(IV) 산화물 조성물을 접촉하는 것은 일반적으로 약 1분 및 24시간을 초과하지 않는 시간의 기간 동안 발생한다.
본 발명의 특성 및 목적은 하기의 예들에 추가적으로 기술하였으며, 이는 단지 본 발명의 목적을 설명하기 위해 제공되는 것일 뿐, 본 발명의 청구항에 정의된 바에 의해 본 발명이 제한되지는 않는다.
하기 예들은 본 발명의 특정한 측면, 실시예 및 구성들을 예시하기 위하여 제공되며, 또한 본 발명과,첨부된 청구항들을 한정하는 것으로 이해되지 않을 것이다. 달리 특정되지 않는 한 모든 부분 및 백분율은 중량 기준이다.
실시예 (Example)
세륨(IV) 산화물 조성물은 다음의 방법을 통해 준비되었다. 폐쇠되고, 교반가능한 컨테이너에 1리터 용량의 0.12 몰 세륨 (IV) 암모니움 질화물 용액이 준비되었고, 상기 용액은 세륨 (IV) 암모니움 질화물 결정을 질산에 용해 하고, 대략 90℃에서 약 24시간 유지하였다. 또 다른 컨테이너에서 3몰의 암모니움 하이드록사이드 용액을 200ml 상온에서 준비하였다. 이후 상기 두 용액을 대략 1시간 혼합하고, 교반하였다. 이를 통한 석출 결과물을 여과 종이가 장착된 부크너 깔때기(Buckner funnel )를 통해 여과되었다. 여과된 고체는 부크너 안에서 증류수를 이용하여 완전히 세척하였다. 세척 및 여과 단계 이후에 습한 하이드레이트는 세륨(IV) 산화물 조성물을 만들기 위해, 머플 로(muffle furnace)를 통해 대략 450℃℃에서 3시간 소성하였다.
사용된 세륨(IV) 산화물 조성물 물질은 pH 7에서의 제타 전위는 약 9.5 mV, 등전점은 약 pH 9.1, 제타 포텐셜 적정에 의해 측정된 산점은 0.001 산점/kg, 표면적은 약 110 및 약 150 m2/g 사이, D10 분말 크기는 약 2 μm, D50 분말 크기는 약 9 μm, D90 분말 크기는 약 25 μm 및 XRD 또는 TEM에 의해 측정된 결정립 크기는 약 10 nm였다. Dxx 분말 크기는 레이저 회절에 의해 측정되었고, 이는 개별의 결정립이 구성된 입자의 크기이다.
세륨(IV) 산화물 조성물의 박테리아 제거 특성
고온고압증류멸균 배지(Autoclaved broth)는 TSB(tryptic soy broth) 약 30 g 및 약 1000 ml의 증류수를 통해 만들어졌다. 고온고압증류멸균 배지에 순수한 클렙시엘라 옥시토카의 군체를 접종시키고, 약 34 내지 약 38℃에서 4시간 가량 배양하였다. 배양 후에, 세륨(IV) 산화물 조성물 1000 mg 을 약 100 ml의 접종된 배지 용액을 포함하는 플라스크에 투입하였고, 플라스크는 배양 진탕기(shaker)에 위치시켰다. 샘플은 약 1, 4, 8 및 24 시간 후에 채집하였고, 약 1,000,000 배로 희석하였다. 상기 희석된 샘플 약 100 μl 는 각각 배양 플레이트(agar plates) 위에 뿌린 후 약 34내지 약 38℃에서 약 18 내지 약 24 시간 배양되었고, 배양 후 군체의 수가 집계되었다. 대조군은 접종된 배지 용액 약 100 ml를 플라스크에 투입한 것으로 구성된다. 플라스크는 배양 진탕기(shaker)에 위치시킨 후, 샘플은 약 1, 4, 8 및 24 시간 후에 채집하였다. 샘플은 희석하였고, 배양 플레이트(agar plates) 위에 뿌린 후 세륨(IV) 산화물 조성물 샘플이 처리된 방식과 동일한 절차로 배양하였다. 본 실험 결과는 아래의 표 1 및 도 1에 나타내었다. 도 1은 대조군 및 본 발명에 의한 일 실시예에 있어서, 성장시간에 대한 클렙시엘라 옥시토카 박테리아를 나타낸 그래프이다. 세륨(IV) 산화물 조성물을 사용하는 것은 대조군에 비교하여, 1, 4, 8 및 24 시간의 배양 시간에서 더 낮은 박테리아 숫자로 이어진다.
성장시간(hr) 대조군 (10^6 PFU/ml) 세륨(IV) 산화물 조성물
실시예 (10^6 PFU/ml)
1 86 34
4 124 93
8 219 159
24 304 237
세륨(IV) 산화물 조성물의 이스트 제거 특성
고온고압증류멸균 배지(Autoclaved broth)는 TSB(tryptic soy broth) 약 30 g 및 약 1000 ml의 증류수를 통해 만들어졌다. 고온고압증류멸균 배지에 순수한 사카로마이세스 세레비지에 의 군체를 접종시키고, 약 34 내지 약 38℃에서 4시간 가량 배양하였다. 배양 후에, 세륨(IV) 산화물 조성물 1000 mg 을 약 100 ml의 접종된 배지 용액을 포함하는 플라스크에 투입하였고, 플라스크는 배양 진탕기(shaker)에 위치시켰다. 샘플은 약 1, 4, 8 및 24 시간 후에 채집하였고, 약 1,000,000 배로 희석하였다. 상기 희석된 샘플 약 100 μl 는 각각 배양 플레이트(agar plates) 위에 뿌린 후 약 34내지 약 38℃에서 약 18 내지 약 24 시간 배양되었고, 배양 후 군체의 수가 집계되었다. 대조군은 접종된 배지 용액 약 100 ml를 플라스크에 투입한 것으로 구성된다. 플라스크는 배양 진탕기(shaker)에 위치시킨 후, 샘플은 약 1, 4, 8 및 24 시간 후에 채집하였다. 샘플은 희석하였고, 배양 플레이트(agar plates) 위에 뿌린 후 세륨(IV) 산화물 조성물 샘플이 처리된 방식과 동일한 절차로 배양하였다. 본 실험 결과는 아래의 표 2 및 도 2에 나타내었다. 도 2는 대조군 및 본 발명에 의한 일 실시예에 있어서, 성장시간에 대한 사카로마이세스 세레비지에 이스트의 수를 나타낸 그래프이다. 세륨(IV) 산화물 조성물을 사용하는 것은 배양 시간이 1시간일 때 살짝 높은 이스트 숫자로 이어지고, 배양 시간이 4 시간일 때 살짝 낮은 이스트 숫자로 이어지고, 배양 시간이 8 시간일 때 극적으로 낮은 이스트 숫자로 이어진다.
성장시간(hr) 대조군 (10^6 PFU/ml) 세륨(IV) 산화물 조성물
실시예 (10^6 PFU/ml)
1 26 29
4 44 42
9 76 47
세륨(IV) 산화물 조성물의 조류(Algal) 제거 특성
셀레나스트룸 카프리코너텀 (UTEX) 는 재배되었고, 약 100 ml의 재배물은 약 250 mg의 세륨(IV) 산화물 조성물 및 약 50 ml의 신선한 브리스톨 미디엄(Bristol Medium)과 혼합되었다. 혼합물은 약 400 rpm에서 혼합되었고, 배양 광원에서 약 16인치 거리였다. 반응기에서 약 0.5, 4, 8, 24 및 48 시간 배양된 약 100 μL 의 샘플이 반응기에서 채집되었다. 100 μm의 각 샘플은 혈구계(hemacytometer, HASSEUR Scientific) 상에 위치된 후 약 300x 내지 약 400x 배율 사이로 확대하여 관찰되었다. 숫자는 0.015625 mm2의 그리드에 보이는 각각의 셀이 집계되었고, 혈구계 내의 샘플 깊이는 0.1mm이다. 대조군은 세륨(IV) 산화물 조성물이 부재한 채로 재배된 매체로 구성된다. 배양된 대조군 샘플은 세륨(IV) 산화물 조성물이 존재한체로 배양된 샘플과 동일한 방법으로 채집되고 분석되었다. 본 실험 결과는 아래의 표 3 및 도 3에 나타내었다. 도 3는 대조군 및 본 발명에 의한 일 실시예에 있어서, 성장시간에 대한 셀레나스트룸 카프리코너텀의 수를 나타낸 그래프이다. 세륨(IV) 산화물 조성물을 사용하는 것은 대조군과 비교하여 0.5, 1, 4, 8, 24 및 72 시간의 배양 시간에서 낮은 조류 밀도로 이어진다.
성장시간(hr) 대조군 (10^6 PFU/ml) 세륨(IV) 산화물 조성물
실시예 (10^6 PFU/ml)
0.5 3.3 3.1
4 3.9 3.1
8 4.0 3.1
24 4.7 4.2
72 6.3 5.2
세륨(IV) 산화물 조성물 바이러스 제거 특성
약 500 mL의 요구량이 없는 완충 (buffered demand free,BFD) 물(약 500 mL 증류수, 약 285 mg Na2HPO4 및 약 440 mg KH2PO4) 은 약 1 ml 의 MS2 박테리오파아지s 저장액에 의해 포화되었다. 상기에서 약 100 ml 의 용액을 채집 후 세륨(IV) 산화물 조성물 약 1000 mg 과 혼합하였다. 이후, 샘플은 0.25, 4, 8 및 12 시간에서 채집하였고, 각각의 샘플은 1,000,000 배로 희석하였다. E. Coli 15597 균주가 샘플을 분석하는데 사용되었다. e. coli 용액 약 100 μl 이 배양 플레이트 위에 뿌려진 후 약 34내지 약 38℃에서 약 18 내지 약 24 시간 배양되었다. 대조군은 상기 실시예와 동일한 MS2 박테리오파아지s가 포화된 동일한 요구량이 없는 완충 물로 구성되었지만, 세륨(IV) 산화물 조성물이 부재하였다. 대조군 샘플은 세륨(IV) 산화물 조성물을 갖는 샘플과 동일한 방식으로 채집되고 분석되었다. 배양기간 후에 각각의 샘플에서 군체의 숫자가 집계되었다. 본 실험 결과는 아래의 표 4 및 도 5에 나타내었다. 도 4는 은 대조군 및 본 발명에 의한 일 실시예에 있어서, 성장시간에 대한 MS2 박테리오파아지 농도를 나타낸 그래프이다. 세륨(IV) 산화물 조성물을 사용하는 것은 대조군과 비교하여 배양 시간이 0.25시간 일 때 유사한 결과를 보여주고, 세륨(IV) 산화물 조성물의 실시예는 배양 시간이 4, 8 및 12 시간일 때 극적으로 개체군(population)이 감소하였다.
성장시간(hr) 대조군 (10^6 PFU/ml) 세륨(IV) 산화물 조성물
실시예 (10^6 PFU/ml)
0.25 182 177
4 188 73
8 197 63
12
 193
 47
비소 및 불소 제거
세륨(IV) 산화물 조성물의 비소 흡착 특성을 테스트하기 위해 다음의 평형 등온 연구가 수행되었다. 비산염 또는 아비산염 형태의 비소를 포함하는 실험 용액은 NSF/ANSI 53 식용수 처리 부서-건강 효과 표준 문서의 섹션 7.4.1.1.3에 구체화된 NSF 53 Arsenic Removal의 준수사항을 준용하여 준비되었다. 세륨(IV) 산화물 조성물 20mg은 밀폐된 500ml 폴리에틸렌 컨테이너에 배치된 후 표 6에 나타난 비소농도를 가지는 실험 용액 500ml와 함께 슬러리화되었다. 슬러리 결과물은 컨테이너를 수 시간 동축회전 하여 동요시켰다. 동요 후에, 수도물은 0.45 micron 세척기 필터 및 봉합된 125 ml 플라스틱 샘플 병을 통해 여과하여 고상으로부터 분리되었다. 상기 병은 공인된 식용수 분석 실험실에 보내졌고, 각 액상 샘플에 대해 ICP 질량 분석이 수행되었다. 본 실험의 결과는 아래의 표 5 및 표6에 나타내었다.
세륨(IV) 산화물 조성물 처리 전 비소(V)의 초기 농도 (μg/L) 세륨(IV) 산화물 조성물 처리 후 비소(V)의 최종 농도 (μg/L) 세륨(IV) 산화물 조성물의 비소 제거 용량 (mg As/g CeO2)
20 2.6 0.88
75 19.3 2.83
140 52 4.46
290 156.7 6.76
470 310 7.95
세륨(IV) 산화물 조성물 처리 전 비소(III)의 초기 농도 (μg/L) 세륨(IV) 산화물 조성물 처리 후 비소(III)의 최종 농도 (μg/L) 세륨(IV) 산화물 조성물의 비소 제거 용량 (mg As/g CeO2)
19 2 0.86
77 2 3.81
140 3.1 6.94
270 232 12.52
440 85 17.57
pH 점이 다른 조건에서 세륨(IV) 산화물 조성물의 비소 흡착 특성을 테스트하기 위해 다음의 연구가 수행되었다. 비산염 또는 아비산염 형태의 비소를 포함하는 실험 용액은 NSF/ANSI 53 식용수 처리 부서-건강 효과 표준 문서의 섹션 7.4.1.1.3에 구체화된 NSF 53 Arsenic Removal의 준수사항을 준용하여 다양한 pH 점에 대해서 준비하였다. 세륨(IV) 산화물 조성물 10 에서 20mg은 밀폐된 500ml 폴리에틸렌 컨테이너에 배치된 후 표 7 및 표8에 표시된 바와 같이 여러 pH 점에서의 비소 농도를 가지는 실험 용액 500ml와 함께 슬러리화되었다. 슬러리 결과물은 컨테이너를 수 시간 동축회전 하여 동요시켰다. 동요 후에, 수도물은 0.2 micron 세척기 필터 및 봉합된 125 ml 플라스틱 샘플 병을 통해 여과하여 고상으로부터 분리되었다. 상기 병들은 공인된 식용수 분석 실험실에 보내졌고, 각 액상 샘플에 대해 ICP 질량 분석이 수행되었다. 본 실험의 결과는 아래의 표 7 및 표 8에 나타내었다.
물의 pH 세륨(IV) 산화물 조성물 처리 전 비소(III)의 초기 농도 (μg/L) 세륨(IV) 산화물 조성물 처리 후 비소(III)의 최종 농도 (μg/L) 세륨(IV) 산화물 조성물의 비소 제거 용량 (mg As/g CeO2)
2.45 140 7.5 3.27
4.50 150 11 6.91
6.50 140 8 7.10
8.52 140 16 6.18
9.54 140 84 2.80
10.56 33 22 0.54
물의 pH 세륨(IV) 산화물 조성물 처리 전 비소(III)의 초기 농도 (μg/L) 세륨(IV) 산화물 조성물 처리 후 비소(III)의 최종 농도 (μg/L) 세륨(IV) 산화물 조성물의 비소 제거 용량 (mg As/g CeO2)
2.43 130 45 4.27
4.42 130 8 6.02
6.43 130 7 6.21
8.38 130 8 6.17
9.54 130 9 6.06
10.71 69 11 2.92
세륨 산화물의 비소 흡착의 역학을 테스트하기 위해 다음의 연구가 수행되었다. 비산염 또는 아비산염 형태의 비소를 포함하는 실험 용액은 NSF/ANSI 53 식용수 처리 부서-건강 효과 표준 문서의 섹션 7.4.1.1.3에 구체화된 NSF 53 Arsenic Removal의 준수사항을 준용하여 다양한 pH 점에 대해서 준비하였다. 세륨 산화물 10mg은 밀폐된 500ml 폴리에틸렌 컨테이너에 배치된 후 표 9 및 표 10에 표시된 바와 같이 여러 pH 점에서의 비소 농도를 가지는 실험 용액 500ml와 함께 슬러리화되었다. 슬러리 결과물은 각 샘플을 정해진 시간 컨테이너를 동축회전하여 동요시켰다. 동요 후에, 수도물은 0.2 micron 세척기 필터 및 봉합된 125 ml 플라스틱 샘플 병을 통해 여과하여 고상으로부터 분리되었다. 상기 병들은 공인된 식용수 분석 실험실에 보내졌고, 각 액상 샘플에 대해 ICP 질량 분석이 수행되었다. 본 실험의 결과는 아래의 표 9 및 표 10에 나타내었다.
평형시간(min)
세륨(IV) 산화물 조성물 처리 전 비소(V)의 초기 농도 (μg/L)
세륨(IV) 산화물 조성물 처리 후 비소(V)의 최종 농도 (μg/L)
세륨(IV) 산화물 조성물의 비소 제거 용량 (mg As/g CeO2)
세륨(IV) 산화물 조성물의 비소 제거 용량의 역치 (mg As/g CeO2)
18 100 38 3.13 26.32
34 100 27 3.76 37.04
77 100 18 4.18 55.56
139 100 11 4.54 90.91
228 100 6.9 4.66 144.93
475 100 4.1 4.99 243.90
평형시간(min)
세륨(IV) 산화물 조성물 처리 전 비소(III)의 초기 농도 (μg/L)
세륨(IV) 산화물 조성물 처리 후 비소(III)의 최종 농도 (μg/L)
세륨(IV) 산화물 조성물의 비소 제거 용량 (mg As/g CeO2)
세륨(IV) 산화물 조성물의 비소 제거 용량의 역치 (mg As/g CeO2)
19 87 50 1.86 20
36 87 38 2.63 26.32
122 87 8 3.87 125
496 87 2 4.31 400.00
불소를 포함하는 실험 용액은 NSF/ANSI 53 식용수 처리 부서-건강 효과 표준 문서의 섹션 7.4.1.1.3에 구체화된 NSF 53 Arsenic Removal water의 준수사항을 준용하여 준비하였다. 세륨(IV) 산화물 조성물 실시예 500mg은 밀폐된 125ml 폴리에틸렌 컨테이너에 배치된 후 표에 표시된 바와 같은 불소 농도를 가지는 실험 용액 약 50 ml 와 함께 슬러리화되었다. 슬러리 결과물은 컨테이너를 수 시간 동축회전 하여 동요시켰다. 동요 후에, 수도물은 0.45 micron 세척기 필터 및 봉합된 125 ml 플라스틱 샘플 병을 통해 여과하여 고상으로부터 분리되었다. 상기 병들은 공인된 식용수 분석 실험실에 보내졌고, 각 액상 샘플에 대해 ICP 질량 분석이 수행되었다. 본 실험의 결과는 아래의 표 11에 나타내었다.
세륨(IV) 산화물 조성물 처리 전 불화물 초기 농도 (mg/L)
세륨(IV) 산화물 조성물 처리 후 불화물 최종 농도 (mg/L)
세륨(IV) 산화물 조성물의 불화물 제거 용량 (mg F/g CeO2)
1.14 0.107 0.10
5.1 0.263 0.48
10.7 0.713 1.00
20.4 0.2533 1.80
48 15.600 3.21
불소를 포함하는 실험 용액은 NSF/ANSI 53 식용수 처리 부서-건강 효과 표준 문서의 섹션 7.4.1.1.3에 구체화된 NSF 53 Arsenic Removal water의 준수사항을 준용하여 준비하였다. 세륨(IV) 산화물 조성물 실시예 500mg은 밀폐된 125ml 폴리에틸렌 컨테이너에 배치된 후 표에 표시된 바와 같이 다른 pH점을 가지는 실험 용액 약 50 ml 와 함께 슬러리화되었다. 슬러리 결과물은 컨테이너를 수 시간 동축회전 하여 동요시켰다. 동요 후에, 수도물은 0.45 micron 세척기 필터 및 봉합된 125 ml 플라스틱 샘플 병을 통해 여과하여 고상으로부터 분리되었다. 상기 병들은 공인된 식용수 분석 실험실에 보내졌고, 각 액상 샘플에 대해 ICP 질량 분석이 수행되었다. 본 실험의 결과는 아래의 표 12에 나타내었다.
물의 pH
세륨(IV) 산화물 조성물 처리 후 불화물 최종 농도 (mg/L)
세륨(IV) 산화물 조성물의 불화물 제거 용량 (mg F/g CeO2)
2.53 0.167 6.82
4.53 1.300 6.45
6.47 2.227 5.10
8.63 3.133 4.22
9.46 9.200 6.06
10.5 6.050 0.95
비교예 (Comparative Example)
세륨 산화물(IV)을 이용하는 비교예 시편은 Ce2(CO3)3·6H2O 을 머플로에서 2시간 소성하여 준비하였다. 세륨의 산화물은 CeO2의 화학식으로 대표되고, 세륨은 산화가수 +4를 가지고 있다. 비교예로 사용된 세륨(IV) 산화물 조성물 물질은 pH 7에서의 제타 전위는 약 16 mV, 등전점은 약 pH 8.8, 제타 포텐셜 적정에 의해 측정된 산점은 0.02 산점/kg, D10 분말 크기는 약 42 μm, D50 분말 크기는 약 30 μm, D90 분말 크기는 약 90 μm 및 결정립 크기는 약 19 nm였다.
세륨(IV) 산화물의 박테리아제거 특성
고온고압증류멸균 배지(Autoclaved broth)는 TSB(tryptic soy broth) 약 30 g 및 약 1000 ml의 증류수를 통해 만들어졌다. 고온고압증류멸균 배지에 순수한 클렙시엘라 옥시토카의 군체를 접종시키고, 약 34 내지 약 38℃에서 4시간 가량 배양하였다. 배양 후에, 세륨(IV) 산화물 1000 mg 을 약 100 ml의 접종된 배지 용액을 포함하는 플라스크에 투입하였고, 플라스크는 배양 진탕기(shaker)에 위치시켰다. 샘플은 약 1, 4, 8 및 24 시간 후에 채집하였고, 약 1,000,000 배로 희석하였다. 상기 희석된 샘플 약 100 μl 는 각각 배양 플레이트(agar plates) 위에 뿌린 후 약 34내지 약 38℃에서 약 18 내지 약 24 시간 배양되었고, 배양 후 군체의 수가 집계되었다. 본 실험 결과는 아래의 표 13 및 도 5에 나타내었다. 도 5는 종래의 세륨(IV) 산화물(비교예) 및 본 발명에 의한 the 세륨(IV) 산화물 조성물의 일 실시예에 있어서, 성장시간에 대한 클렙시엘라 옥시토카 숫자를 나타낸 그래프이다. 비교예와 대조군과 비교해서, 세륨(IV) 산화물 조성물의 실시예는 모든 배양 시간에서 더 낮은 박테리아 숫자를 보여준다.
배양 시간 (hr)
대조군 (10^6 PFU/ml)
세륨(IV) 산화물 조성물 실시예(10^6 PFU/ml) 세륨(IV)의 산화물 비교예(10^6 PFU/ml)
1 86 34 64
4 124 93 112
8 219 159 185
24 304 237 263
세륨(IV) 산화물의 이스트 제거 특성
고온고압증류멸균 배지(Autoclaved broth)는 TSB(tryptic soy broth) 약 30 g 및 약 1000 ml의 증류수를 통해 만들어졌다. 고온고압증류멸균 배지에 순수한 클렙시엘라 옥시토카의 군체를 접종시키고, 약 34 내지 약 38℃에서 4시간 가량 배양하였다. 배양 후에, 세륨(IV) 산화물 1000 mg 을 약 100 ml의 접종된 배지 용액을 포함하는 플라스크에 투입하였고, 플라스크는 배양 진탕기(shaker)에 위치시켰다. 샘플은 약 1, 4, 8 및 24 시간 후에 채집하였고, 약 1,000,000 배로 희석하였다. 상기 희석된 샘플 약 100 μl 는 각각 배양 플레이트(agar plates) 위에 뿌린 후 약 34내지 약 38℃에서 약 18 내지 약 24 시간 배양되었고, 배양 후 군체의 수가 집계되었다. 본 실험 결과는 아래의 표 14 및 도 6에 나타내었다 도 6은 종래의 세륨(IV) 산화물(비교예 1) 및 본 발명에 의한 세륨(IV) 산화물 조성물의 일 실시예에 있어서, 성장시간에 대한 사카로마이세스 세레비지에 숫자를 나타낸 그래프이다. 배양시간이 1시간일 때, 세륨(IV) 산화물 조성물의 실시예 및 세륨(IV) 산화물 비교예와 비교하여 대조군에서 낮은 이스트 숫자를 보였다. 그러나 배양시간이 4시간일 때 대조군이 여전히 세륨(IV) 산화물 비교예 보다 낮은 이스트 숫자가 집계되었지만, 세륨(IV) 산화물 조성물의 실시예가 대조군 및 비교예와 비교하여 더 낮은 이스트 숫자 결과를 보였다. 마지막으로, 배양시간이 8시간일 경우 세륨(IV) 산화물 조성물 실시예 및 세륨(IV) 산화물 비교예가 모두 대조군을 탁월하게 앞서는 결과를 나타냈고, 세륨(IV) 산화물 조성물 시편이 비교예에 비교하여 더 낮은 이스트 숫자를 보였다.
배양 시간 (hr)
대조군 (10^6 PFU/ml)
세륨(IV) 산화물 조성물 실시예(10^6 PFU/ml) 세륨(IV)의 산화물 비교예(10^6 PFU/ml)
1 26 29 39
4 44 42 58
8 76 47 56
세륨(IV) 산화물의 조류 제거 특성
셀레나스트룸 카프리코너텀 (UTEX) 는 재배되었고, 약 100 ml의 재배물은 약 250 mg의 세륨(IV) 산화물 및 약 50 ml의 신선한 브리스톨 미디엄(Bristol Medium)과 혼합되었다. 혼합물은 약 400 rpm에서 혼합되었고, 배양 광원에서 약 16인치 거리였다. 반응기에서 약 0.5, 4, 8, 24 및 48 시간 배양된 약 100 μL 의 샘플이 반응기에서 채집되었다. 각 샘플 100 μm은 혈구계(hemacytometer, HASSEUR Scientific) 상에 위치된 후 약 300x 내지 약 400x 배율 사이로 확대하여 관찰되었다. 0.015625 mm2의 그리드에 보이는 각각의 셀이 집계되었고, 혈구계 내의 샘플 깊이는 0.1mm이다. 본 실험 결과는 아래의 표 15 및 도 7에 나타내었다. 도 7은 종래의 세륨(IV) 산화물(비교예 1) 및 본 발명에 의한 세륨(IV) 산화물 조성물의 일 실시예에 있어서, 성장시간에 대한 셀레나스트룸 카프리코너텀 숫자를 나타낸 그래프이다. 모든 배양시간에 대해서 세륨(IV) 산화물 조성물을 사용함으로 인해 대조군 및 비교예에 비교하여 낮은 조류 숫자로 이어진다.
배양 시간 (hr)
대조군 (10^6 PFU/ml)
세륨(IV) 산화물 조성물 실시예(10^6 PFU/ml)
 세륨(IV)의 산화물 비교예(10^6 PFU/ml)
0.5 3.3 3.1 3.5
4 3.9 3.1 3.4
8 4.0 3.1 3.2
24 4.7 4.2 4.4
72 6.3 5.2 5.5
세륨(IV) 산화물의 바이러스제거 특성
약 500 mL의 요구량이 없는 완충 (buffered demand free,BFD) 물(약 500 mL 증류수, 약 285 mg Na2HPO4 및 약 440 mg KH2PO4) 은 약 1 ml 의 MS2 박테리오파아지s 저장액에 의해 포화되었다. 상기에서 약 100 ml 의 용액을 채집 후 세륨(IV) 산화물 약 1000 mg 과 혼합하였다. 이후, 샘플은 0.25, 4, 8 및 12 시간에서 채집하였고, 각각의 샘플은 1,000,000 배로 희석하였다. E. Coli 15597 균주가 샘플을 분석하는데 사용되었다. e. coli 용액 약 100 μl 이 배양 플레이트 위에 뿌려진 후 약 34내지 약 38℃에서 약 18 내지 24 시간 배양되었다. 배양기간 후에 각각의 샘플에서 군체의 숫자가 집계되었다. 본 실험 결과는 아래의 표 16 및 도 8에 나타내었다. 도 8은 종래의 세륨(IV) 산화물(비교예 1) 및 본 발명에 의한 세륨(IV) 산화물 조성물의 일 실시예에 있어서, 성장시간에 대한 MS2 박테리오파아지 농도를 나타낸 그래프이다. 세륨(IV) 산화물 조성물 실시예는 모든 배양시간에 대해서 바이러스 숫자를 효과적으로 낮추는데 대조군을 추월하는 하였고, 대조군과 비교하여 배양시간이 4, 8 및 12시간일 때 확연하게 바이럴 숫자를 낮추는 반면에, 세륨(IV) 산화물 조성물의 실시예는 비교예보다 효과적으로 숫자를 낮추지는 않았다.
배양 시간 (hr)
대조군 (10^6 PFU/ml) 세륨(IV) 산화물 조성물 실시예(10^6 PFU/ml) 세륨(IV)의 산화물 비교예(10^6 PFU/ml)
0.25 182 177 154
4 188 73 56
8 197 63 51
12 193 47 17
제타 전위 및 분말 크기 분포
도 9는 세륨(IV) 산화물 조성물의 실시예 및 종래의 세륨(IV) 산화물에 있어서, pH에 대한 제타 포텐셜을 비교한 그래프이다. 세륨(IV) 산화물 조성물 실시예는 약 pH 4에서 약 pH8.5까지 높은 제타 포텐셜을 보인다. pH 8.5이상에서는 비교예가 더 높은 제타 포텐셜을 가진다. 도 10는 세륨(IV) 산화물 조성물의 실시예 및 종래의 세륨(IV) 산화물에 있어서, 분말 크기 분포를 비교한 그래프이다. 실시예의 분말 크기 분포는 비교예보다 균일하지 못하고, 또한 세륨(IV) 산화물 조성물 실시예는 비교예에 비교하여 더 작은 평균 분말 크기를 가진다.
비소 및 불소 제거
비소를 포함하는 실험 용액은 NSF/ANSI 53 식용수 처리 부서-건강 효과 표준 문서의 섹션 7.4.1.1.3에 구체화된 NSF 53 Arsenic Removal water의 준수사항을 준용하여 준비되었다.상업적으로 가능한 세륨(IV)의 산화물 20mg(CeO2 는 Ce2(CO3)3·6H2O을 머플로에서 2시간 소성하여 준비하였고, pH 7에서의 제타 전위는 약 16 mV, 등전점은 약 pH 8.8, D10 분말 크기는 약 4 μm, D50 분말 크기는 약 30 μm, D90 분말 크기는 약 90 μm 및 결정립 크기는 10 nm이다.)을 밀폐된 500ml 폴리에틸렌 컨테이너에 배치한 후 표 1-8에 나타난 비소농도를 가지는 실험 용액 500ml와 함께 슬러리화되었다. 슬러리 결과물은 컨테이너를 수 시간 동축회전 하여 동요시켰다. 동요 후에, 시험 용액은 0.45 micron 세척기 필터를 이용하여 고상으로부터 분리되었다. 여과액은 125ml의 플라스틱 병에 봉해지고, 각 여과액에 존재하는 아세닉 함량을 ICP 질량 분석을 통해 수행하는 공인된 식용수 분석 실험실에 보내졌다. 본 실험의 결과는 아래의 표 5-12에 나타내었다.
세륨(IV) 산화물 조성물 처리 전 비소(V)의 초기 농도 (μg/L) 세륨(IV) 산화물 조성물 처리 후 비소(V)의 최종 농도 (μg/L) 세륨(IV) 산화물 조성물의 비소 제거 용량 (mg As/g CeO2)
19 15 0.20
78 65 0.64
190 170 1.00
290 260 1.48
480 443 1.84
세륨(IV) 산화물 조성물 처리 전 비소(III)의 초기 농도 (μg/L) 세륨(IV) 산화물 조성물 처리 후 비소(III)의 최종 농도 (μg/L) 종래 세륨(III)의 산화물의 비소 제거 용량 (mg As/g CeO2)
20 2.9 0.85
79 13 3.25
140 32 5.42
270 92 8.78
450 200 12.54
물의 pH 세륨(IV) 산화물 조성물 처리 전 비소(V)의 초기 농도 (μg/L) 세륨(IV) 산화물 조성물 처리 후 비소(V)의 최종 농도 (μg/L) 세륨(IV) 산화물 조성물의 비소 제거 용량 (mg As/g CeO2)
2.45 140 39 5.15
4.50 150 12 6.89
6.50 140 46 4.75
8.52 140 110 1.50
9.54 140 127 0.67
10.56 33 25 0.38
물의 pH 세륨(IV) 산화물 조성물 처리 전 비소(III)의 초기 농도 (μg/L) 세륨(IV) 산화물 조성물 처리 후 비소(III)의 최종 농도 (μg/L) 세륨(IV) 산화물 조성물의 비소 제거 용량 (mg As/g CeO2)
2.43 130 22 5.26
4.42 130 5 6.29
6.43 130 14 5.73
8.38 130 35 4.61
9.54 130 61 3.50
10.71 69 36 1.66
평형 시간(min) 세륨(IV) 산화물 조성물 처리 전 비소(V)의 초기 농도 (μg/L) 세륨(IV) 산화물 조성물 처리 후 비소(V)의 최종 농도 (μg/L) 세륨(IV) 산화물 조성물의 비소 제거 용량 (mg As/g CeO2) 세륨(IV) 산화물 조성물의 비소 제거 용량의 역치 (mg As/g CeO2)
19 100 95 0.25 10.56
34 100 92 0.41 10.87
68 100 87 0.65 11.49
129 100 82 0.88 12.20
222 100 76 1.21 13.16
470 100 68 1.60 14.49
평형 시간(min) 세륨(IV) 산화물 조성물 처리 전 비소(III)의 초기 농도 (μg/L) 세륨(IV) 산화물 조성물 처리 후 비소(III)의 최종 농도 (μg/L) 세륨(IV) 산화물 조성물의 비소 제거 용량 (mg As/g CeO2) 세륨(IV) 산화물 조성물의 비소 제거 용량의 역치 (mg As/g CeO2)
19 87 78 0.45 12.82
35 87 80 0.36 12.50
68 87 66 1.00 15.15
122 87 59 1.47 16.95
257 87 52 1.68 19.23
485 87 49 1.88 20.41
세륨(IV) 산화물 조성물 처리 전 불화물 초기 농도 (μg/L) 세륨(IV) 산화물 조성물 처리 후 불화물 최종 농도 (μg/L) 세륨(IV) 산화물 조성물의 불화물 제거 용량 (mg F/g CeO2)
1.14 0.107 0.10
5.1 0.263 0.48
10.7 0.713 1.00
20.4 0.2533 1.80
48 15.600 3.21
물의 pH 세륨(IV) 산화물 조성물 처리 후 불화물 최종 농도 (μg/L) 세륨IV) 산화물 조성물의 불화물 제거 용량 (mg F/g CeO2)
2.53 0.167 6.82
4.53 1.300 6.45
6.47 2.227 5.10
8.63 3.133 4.22
9.46 9.200 6.06
10.5 6.050 0.95
비소 (III) 및 비소 (V) 제거 데이터는 세륨(IV) 산화물 조성물에 대해서 표 5 내지 10에 나타내었고, 종래의 세륨(IV) 산화물 표 17 내지 22에 나타내었고, 이를통해 세륨(IV) 산화물 조성물의 기대된 특성이 명백하게 드러났다. 달리 말하면, 종래에 희토류 또는/및 수 처리 화학에 대해 일반적인 지식을 가진 통상의 기술자가 본원에 의한 세륨(IV) 산화물 조성물이 액상 스트림으로부터 비소를 제거하는 것은 종래의 세륨(IV) 산화물과 다르다는 것을 기대할 수 없을 것이다. 또한, 세륨(IV) 산화물 조성물은 수성으로부터 불소를 제거하는 것도, 표 11, 12, 22 및 23에 나타난 바와 같이 종래의 세륨(IV) 산화물과 다르다. 이러한 놀랍고, 예상치 못한 특성은 표 1 내지 4 및 13 내지 15에 나타난 바와 같이 생물학적 오염물을 제거하는 것에 응용될 수 있다.
어떤 특정 이론에 얽매이려는 것은 아니지만, 앞서 언급된 실시예는 본원에서 구체화된 세륨(IV) 산화물 조성물은 더욱 뛰어난 생물학적 오염물 제거 성능을 제공하는데 이는 물질의 독특한 특성에 기인하는 것으로 설명한다.
상기 공개내용의 변수 및 변경내용의 수가 사용되어질 수 있다. 상기 공개 내용의 몇몇 특징들은 다른것들을 제공함이 없이 제공 가능하였다
본 발명, 다양한 측면, 실시예 및 구성은 실질적으로 본 발명에서 묘사하고 나타낸 바와 같이 부품, 방법,과정, 시스템 및/또는 기구를 포함하며, 다양한 측면, 실시예, 구성, 교체-조합(sub-combination) 및 이의 부분 집합(subset)을 포함한다. 당업계의 당업자는 상기 제시된 내용을 이해한 후에 다양한 측면들, 측면들, 실시예 및 구성들을 이용 및 제조하는 것을 이해할 수 있을 것이다. 본 발명, 다양한 측면, 실시예, 및 구성은 업무를 개선하고, 쉽게 달성 및/또는 이행의 비용을 절감하는 것과 같은 기존의 장치 또는 과정에서 사용될 수 있는 것과 같이 이러한 항목이 없는 것을 포함하는 본 발명 또는 다양한 측면, 실시예, 및 구성에서 또는 묘사 및/또는 기재되는 것이 아닌 항목이 없는 장치 및 과정을 제공하는 것을 포함한다.
본 발명의 상기 고찰은 실례 및 서술을 위해 제시되었다. 앞서 기재된 것은 형식 또는 본 발명의 공개된 형식에 대해 본 발명을 제한하려는 의도가 아니다. 예를 들면, 상기 상세한 설명에서, 본 발명의 다양한 특징은 상기 서술내용을 간소화하는 목적을 위해 하나 또는 그 이상의 측면, 실시예 및 구성에서 함께 분류되었다. 상기 본 발명의 측면, 실시예 또는 구성은 상기에 기재된 것들 보다 다른 대안적인 측면, 실시예, 및 구성으로 조합될 수 있다. 상기 공개 방법은 청구된 발명이 각 청구항에 명확히 나열된 것 보다 더 많은 특징을 필요로 하는 의도를 반영하는 것과 같이 이해되지 않는다. 오히려, 하기에 청구항이 반영하는 것과 같이, 창의적인 측면이 단독으로 상기 공개된 측면, 실시예 및 구성의 모든 특징보다 적게 나열되어 있다. 따라서, 하기 청구항에 의하여 상세한 설명이 포함되며, 본 발명의 바람직한 구분된 구체예로서 각 청구항은 유효하다.
아울러, 본 발명의 상기 서술은 하나 또는 그 이상의 측면, 실시예, 또는 구성 및 특정한 변형 및 수식 중 서술을 포함하지만, 다른 변형, 조합, 및 수정은 예를 들면, 제시된 공개를 이해한 후에 당업계의 기술 및 지식 내에 있을 수 있는 것과 같이 본 발명의 범위 안에 있다. 청구된 것들에 대한 대안적, 교체할 수 있는 및/또는 동등한 구조, 기능, 범위 또는 단계를 포함하고, 어떻든지 이러한 대안적, 교체할 수 있는 및/또는 동등한 구조,기능 범위 또는 단계가 본 발명에 기재되었고, 어떤 특허를 받을 수 있는 주제가 공개적으로 전념되기 위함없이 허용된 정도에 대한 대안적인 측면, 실시예 및 구성을 포함하는 권리를 획득하기 위함이다.

Claims (20)

  1. 생물학적 오염물을 포함하는 액상 스트림을 세륨(IV) 산화물 조성물과 접촉시키되,다음의 하나 또는 그 이상이 참인 것을 특징으로 하고,
    (i) 세륨(IV) 산화물 조성물의 pH 7에서 제타 전위는 약 1mV 내지 약 30mV 이고;
    (ii) 세륨(IV) 산화물 조성물의 D10 분말 사이즈는 약 0.5 μm 내지 약 7 μm이고;
    (iii) 세륨(IV) 산화물 조성물의 D50 분말 사이즈는 약 2 μm 내지 약 20 μm이고 ;
    (iv) 세륨(IV) 산화물 조성물의 D90 분말 사이즈는 약 12 μm 내지 약 50 μm이고;
    (v) 세륨(IV) 산화물 조성물의 결정립 크기는 약 1 nm 내지 약 22 nm이고; 및
    (vi) 세륨(IV) 산화물 조성물의 산점 농도(acidic site concentration)는 약 0.0001 산점/kg 내지 약 0.020 산점/kg이고; 및,
    상기 액상 스트림은 생물학적 오염물을 포함하는 액상 스트림을 세륨(IV) 산화물 조성물과 접촉시키는 것은 생물학적 오염물을 포함하는 액상 스트림으로부터 생물학적 오염물을 일부 제거하는 것을 특징으로 하는 방법.
  2. 제 1항에 있어서,
    상기 생물학적 오염물은 박테리아(bacteria), 이스트(yeasts), 조류(algae) 및 바이러스(viruses)로 이루어진 군으로부터 선택되는 것을 특징으로 하는 방법.
  3. 제 1항에 있어서,
    상기 생물학적 오염물은 클렙시엘라 옥시토카(Klebsiella oxytoca), 사카로마이세스 세레비지에 (Saccharomyces cerevisiae), 셀레나스트룸 카프리코너텀(Selenastum capriocornutum) 및 MS2 로 이루어진 군으로부터 선택되는 1종인 것을 특징으로 하는 방법.
  4. 제 2항에 있어서,
    상기 세륨(IV) 산화물 조성물은 세륨(IV)의 산화물에 비교하여 생물학적 오염물을 CeO2 그램 당(per gram) 더 제거하는 것을 특징으로 하고, 세륨(IV)의 산화물에 대해서는 (i), (ii), (iii), (iv), (v) 및 (vi)이 하나 또는 그 이상이 거짓인 것을 특징으로 하는 방법.
  5. 제 1항에 있어서,
    상기 (i)이 참이고, 하기 조건 중 하나가 참인 것을 특징으로 하는 방법:
    (I) 상기 (ii), (iii), (iv), (v) 및 (vi)이 거짓;
    (II) 상기 (ii), (iii), (iv), (v) 및 (vi)에서 하나가 거짓이고, (ii), (iii), (iv), (v) 및 (vi)의 나머지가 참;
    (III) 상기 (ii), (iii), (iv), (v) 및 (vi) 에서 두 조건이 거짓이고, (ii), (iii), (iv), (v) 및 (vi)의 나머지가 참;
    (IV) 상기 (ii), (iii), (iv), (v) 및 (vi) 에서 세 조건이 거짓이고, (ii), (iii), (iv), (v )및 (vi)의 나머지가 참;
    (V) 상기 (ii), (iii), (iv), (v) 및 (vi) 에서 네 조건이 거짓이고, (ii), (iii), (iv), (v) 및 (vi)의 나머지가 참; 및
    (VI) 상기 (ii), (iii), (iv), (v) 및 (vi) 에서 다섯 조건이 거짓이고, (ii), (iii), (iv), (v) 및 (vi) 의 나머지가 참.
  6. 제 1항에 있어서,
    상기 (ii)이 참이면, 하기 조건 중 하나가 참인 방법:
    (I) 상기 (i), (iii), (iv), (v) 및 (vi)이 거짓;
    (II) 상기 (i), (iii), (iv), (v) 및 (vi)에서 하나가 거짓이면, (i), (iii), (iv), (v) 및 (vi)에서 나머지가 참;
    (III) 상기 (i), (iii), (iv), (v) 및 (vi) 에서 두 조건이 거짓이면, (i), (iii), (iv), (v) 및 (vi)에서 나머지가 참;
    (IV) 상기 (i), (iii), (iv), (v) 및 (vi) 에서 세 조건이 거짓이면, (i), (iii), (iv), (v )및 (vi) 에서 나머지가 참;
    (V) 상기 (i), (iii), (iv), (v) 및 (vi) 에서 네 조건이 거짓이면, (i), (iii), (iv), (v) 및 (vi) 에서 나머지가 참; 및
    (VI) 상기 (i), (iii), (iv), (v) 및 (vi) 에서 다섯 조건이 거짓이면, (i), (iii), (iv), (v) 및 (vi) 에서 나머지가 참.
  7. 제 1항에 있어서,
    상기 (iii)이 참이면, 하기 조건 중 하나가 참인 방법:
    (I) 상기 (i), (ii), (iv), (v) 및 (vi)이 거짓;
    (II) 상기 (i), (ii), (iv), (v) 및 (vi)에서 하나가 거짓이면, (i), (ii), (iv), (v) 및 (vi)에서 나머지가 참;
    (III) 상기 (i), (ii), (iv), (v) 및 (vi) 에서 두 조건이 거짓이면, (i), (ii), (iv), (v) 및 (vi)에서 나머지가 참;
    (IV) 상기 (i), (ii), (iv), (v) 및 (vi) 에서 세 조건이 거짓이면, (i), (ii), (iv), (v )및 (vi) 에서 나머지가 참;
    (V) 상기 (i), (ii), (iv), (v) 및 (vi) 에서 네 조건이 거짓이면, (i), (ii), (iv), (v) 및 (vi) 에서 나머지가 참; 및
    (VI) 상기 (i), (ii), (iv), (v) 및 (vi) 에서 다섯 조건이 거짓이면, (i), (ii), (iv), (v) 및 (vi) 에서 나머지가 참.
  8. 제 1항에 있어서,
    상기 (iv)이 참이면, 하기 조건 중 하나가 참인 방법:
    (I) 상기 (i), (ii), (iii), (v) 및 (vi)이 거짓;
    (II) 상기 (i), (ii), (iii), (v) 및 (vi)에서 하나가 거짓이면, (i), (ii), (iii), (v) 및 (vi)에서 나머지가 참;
    (III) 상기 (i), (ii), (iii), (v) 및 (vi) 에서 두 조건이 거짓이면, (i), (ii), (iii), (v) 및 (vi)에서 나머지가 참;
    (IV) 상기 (i), (ii), (iii), (v) 및 (vi) 에서 세 조건이 거짓이면, (i), (ii), (iii), (v )및 (vi) 에서 나머지가 참;
    (V) 상기 (i), (ii), (iii), (v) 및 (vi) 에서 네 조건이 거짓이면, (i), (ii), (iii), (v) 및 (vi) 에서 나머지가 참; 및
    (VI) 상기 (i), (ii), (iii), (v) 및 (vi) 에서 다섯 조건이 거짓이면, (i), (ii), (iii), (v) 및 (vi) 에서 나머지가 참.
  9. 제 1항에 있어서,
    상기 (v)이 참이면, 하기 조건 중 하나가 참인 방법:
    (I) 상기 (i), (ii), (iii), (iv) 및 (vi)이 거짓;
    (II) 상기 (i), (ii), (iii), (iv) 및 (vi)에서 하나가 거짓이면, (i), (ii), (iii), (iv) 및 (vi)에서 나머지가 참;
    (III) 상기 (i), (ii), (iii), (iv) 및 (vi) 에서 두 조건이 거짓이면, (i), (ii), (iii), (iv) 및 (vi)에서 나머지가 참;
    (IV) 상기 (i), (ii), (iii), (iv) 및 (vi) 에서 세 조건이 거짓이면, (i), (ii), (iii), (iv )및 (vi) 에서 나머지가 참;
    (V) 상기 (i), (ii), (iii), (iv) 및 (vi) 에서 네 조건이 거짓이면, (i), (ii), (iii), (iv) 및 (vi) 에서 나머지가 참; 및
    (VI) 상기 (i), (ii), (iii), (iv) 및 (vi) 에서 다섯 조건이 거짓이면, (i), (ii), (iii), (iv) 및 (vi) 에서 나머지가 참.
  10. 제 1항에 있어서,
    상기 (vi)이 참이면, 하기 조건 중 하나가 참인 방법:
    (I) 상기 (i), (ii), (iii), (iv) 및 (v)이 거짓;
    (II) 상기 (i), (ii), (iii), (iv) 및 (v)에서 하나가 거짓이면, (i), (ii), (iii), (iv) 및 (v)에서 나머지가 참;
    (III) 상기 (i), (ii), (iii), (iv) 및 (v) 에서 두 조건이 거짓이면, (i), (ii), (iii), (iv) 및 (v)에서 나머지가 참;
    (IV) 상기 (i), (ii), (iii), (iv) 및 (v) 에서 세 조건이 거짓이면, (i), (ii), (iii), (iv )및 (v) 에서 나머지가 참;
    (V) 상기 (i), (ii), (iii), (iv) 및 (v) 에서 네 조건이 거짓이면, (i), (ii), (iii), (iv) 및 (v) 에서 나머지가 참; 및
    (VI) 상기 (i), (ii), (iii), (iv) 및 (v) 에서 다섯 조건이 거짓이면, (i), (ii), (iii), (iv) 및 (v) 에서 나머지가 참.
  11. 제 1항에 있어서,
    하기 조건 중 하나 또는 그 이상이 참인 방법:
    (a) pH 7에서 제타 전위는 약 7.5mV 내지 12.5mV임;
    (b) D10 분말 사이즈는 약 1 μm 내지 3 μm임;
    (c) D50 분말 사이즈는 약 7.5 μm 내지 10.5 μm임 ;
    (d) D90 분말 사이즈는 약 20 μm 내지 30 μm임;
    (e) 결정립 크기는 약 7.5 nm 내지 12.5 nm임; 및
    (f) 산점의 수는 약 0.02 산점/kg를 초과하지 않음.
  12. 수용을 위한 주입구(inlet);
    1차 레벨의 생물학적 오염물을 포함하는 액상 스트림;
    주입구와 액상으로 연통되어 있고 액상 스트림과 접촉하기 위한 세륨(IV) 산화물 조성물을 포함하는 접촉 챔버; 및
    접촉 챔버와 액상으로 연통되어 있고, 2차 레벨의 생물학적 오염물을 배출하는 배출구;를 포함하고,
    하기 하나 또는 그 이상이 참인 것을 특징으로 하는 장치:
    (i) 세륨(IV) 산화물 조성물의 pH 7에서 제타 전위는 약 1mV 내지 30mV 이고;
    (ii) 세륨(IV) 산화물 조성물의 D10 분말 사이즈는 약 0.5 μm 내지 7 μm이고;
    (iii) 세륨(IV) 산화물 조성물의 D50 분말 사이즈는 약 2 μm 내지 20 μm이고 ;
    (iv) 세륨(IV) 산화물 조성물의 D90 분말 사이즈는 약 12 μm 내지 50 μm이고;
    (v) 세륨(IV) 산화물 조성물의 결정립 크기는 약 1 nm 내지 22 nm이고; 및
    (vi) 세륨(IV) 산화물 조성물의 산점 농도는 약 0.0001 산점/kg 내지 0.020 산점/kg;
    상기 액상 스트림은 액상 스트림이 세륨(IV) 산화물 조성물 과 접촉하기 전에1차 레벨의 생물학적 오염물을 가지고 있으며, 액상 스트림이 세륨(IV) 산화물 조성물과 접촉한 후에는 2차 레벨의 생물학적 오염을 가지고, 상기 1차 레벨의 생물학적 오염물은 2차 레벨의 생물학적 오염물보다 큼.

  13. 제 12항에 있어서,
    상기 생물학적 오염물은 박테리아, 이스트, 조류 및 바이러스로 이루어진 군으로부터 선택되는 되는 것을 특징으로 하는 장치.
  14. 제 12항에 있어서,
    상기 생물학적 오염물은 클렙시엘라 옥시토카, 사카로마이세스 세레비지에, 셀레나스트룸 카프리코너텀, 및 MS2 로 이루어진 군으로부터 선택되는 1종인 것을 특징으로 하는 장치.
  15. 제 12항에 있어서,
    하기 조건 중 하나가 참인 것을 특징으로 하는 장치:
    (I) 상기 (i) 내지 (vi) 에서 하나가 참이면, 나머지 다섯 조건이 거짓;
    (II) 상기 (i) 내지 (vi) 에서 두 조건이 참이면, 나머지 네 조건이 거짓;
    (III) 상기 (i) 내지 (vi) 에서 세 조건이 참이면, 나머지 세 조건이 거짓;
    (IV) 상기 (i) 내지 (vi) 에서 네 조건이 참이면, 나머지 두 조건이 거짓;
    (V) 상기 (i) 내지 (vi) 에서 다섯 조건이 참이면, 나머지 한 조건이 거짓; 및
    (VI) 상기 (i) 내지 (vi) 에서 모든 조건이 참.
  16. 제 12항에 있어서,
    하기 조건 중 하나 또는 그 이상이 참인 것을 특징으로 하는 장치:
    (a) pH 7에서 제타 전위는 약 7.5mV 내지 12.5mV임;
    (b) D10 분말 사이즈는 약 1 μm 내지 3 μm임;
    (c) D50 분말 사이즈는 약 7.5 μm 내지 10.5 μm임 ;
    (d) D90 분말 사이즈는 약 20 μm 내지 30 μm임;
    (e) 결정립 크기는 약 7.5 nm 내지 12.5 nm임; 및
    (f) 산점의 수는 약 0.02 산점/kg를 초과하지 않음.
  17. 제 12항에 있어서,
    상기 세륨(IV) 산화물 조성물은 세륨(IV) 산화물에 비해 생물학적 오염물을 CeO2 그램 당(per gram) 더 제거하고, 상기의 세륨(IV)의 산화물은 (i), (ii), (iii), (iv), (v) 및 (vi)의 하나 또는 그 이상이 거짓인 장치.
  18. 흡수된 생물학적 오염물을 갖는 세륨(IV) 산화물 조성물에 있어서, 하기 (i)-(vi)에서 하나 또는 그 이상이 참인 조성물:
    (i) 세륨(IV) 산화물 조성물의 pH 7에서 생물학적 오염물을 흡수하기 전의 제타 전위는 약 1mV 내지 30mV 이고;
    (ii) 세륨(IV) 산화물 조성물의 D10 분말 사이즈는 약 0.5 μm 내지 7 μm이고;
    (iii) 세륨(IV) 산화물 조성물의 D50 분말 사이즈는 약 2 μm 내지 20 μm이고 ;
    (iv) 세륨(IV) 산화물 조성물의 D90 분말 사이즈는 약 12 μm 내지 50 μm이고;
    (v) 세륨(IV) 산화물 조성물의 결정립 크기는 약 1 nm 내지 22 nm이고; 및
    (vi) 세륨(IV) 산화물 조성물의 생물학적 오염물을 흡수하기 전의 산점 농도는 약 0.0001 산점/kg 내지 0.020 산점/kg.
  19. 제 18항에 있어서,
    상기 흡수된 생물학적 오염물은 박테리아, 이스트, 조류, 및 바이러스로 이루어진 군으로부터 선택되는 1종 이상이고, 하기 조건 중 하나 또는 그 이상이 참인 조성물.
    (I) 상기 (i) 내지 (vi) 에서 하나가 참이면, 나머지 다섯 조건이 거짓;
    (II) 상기 (i) 내지 (vi) 에서 두 조건이 참이면, 나머지 네 조건이 거짓;
    (III) 상기 (i) 내지 (vi) 에서 세 조건이 참이면, 나머지 세 조건이 거짓;
    (IV) 상기 (i) 내지 (vi) 에서 네 조건이 참이면, 나머지 두 조건이 거짓;
    (V) 상기 (i) 내지 (vi) 에서 다섯 조건이 참이면, 나머지 한 조건이 거짓; 및
    (VI) 상기 (i) 내지 (vi) 에서 모든 조건이 참.
  20. 제 18항에 있어서,
    상기 흡수된 생물학적 오염물은 클렙시엘라 옥시토카, 사카로마이세스 세레비지에, 셀레나스트룸 카프리코너텀 및 MS2 로 이루어진 군으로부터 선택되는 1종 이상이고, 하기 조건 중 하나 또는 그 이상이 참인 조성물:
    (a) pH 7에서 제타 전위는 약 7.5mV 내지 12.5mV임;
    (b) D10 분말 사이즈는 약 1 μm 내지 3 μm임;
    (c) D50 분말 사이즈는 약 7.5 μm 내지 10.5 μm임 ;
    (d) D90 분말 사이즈는 약 20 μm 내지 30 μm임;
    (e) 결정립 크기는 약 7.5 nm 내지 12.5 nm임; 및
    (f) 산점의 수는 약 0.02 산점/kg를 초과하지 않음.





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