KR20160132472A - 중금속 재활용 방법 및 이러한 방법에 유용한 재료 - Google Patents
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Abstract
본 발명은 수처리/금속 회수 분야 및 이러한 방법에 유용한 재료/디바이스에 관한 것이다. 구체적으로 본 발명은, 아밀로이드 피브릴; 활성탄; 임의로 지지 재료를 포함하고; 이에 따라서 상기 아밀로이드 피브릴과 상기 활성탄이 밀접하게 접촉하는, 복합재료를 제공한다. 본 발명은 추가로 이러한 복합 재료를 이용하는 수처리를 제공한다.
Description
본 발명은 수처리/금속 회수 분야, 그리고 이러한 방법에 유용한 재료/디바이스의 분야에 관한 것이다.
수처리, 특히 금속 이온을 포함하는 수성 조성물로부터의 금속의 회수는, 환경 목적과 상업적 목적 둘 다의 관점에서 중요하다. 이것은 정수에 적용된다. 이들 문제에 대처하는 많은 방법 및 디바이스가 공지되어 있다.
Acey(WO2006/045103)는 정제된 메탈로티오네인 단백질을 포함하는 막으로 오염된 시료로부터 중금속을 제거하는 디바이스 및 방법을 기재하고 있다. 여기에 개시된 방법은 생명공학적 방법(형질전환된 담배에서의 단리, 증폭 및 발현)에 의해 메탈로티오네인 단백질을 얻고, 필요로 되는 디바이스를 제조하기 어렵게 하고 값비싸게 만드 것을 요구하므로 불리한 것으로 여겨진다. 게다가, 이들 민감한 디바이스로부터의 금속의 회수는 어렵다.
Drobot(미국 특허 제4257807호)는 혈분(blood meal)과 접촉시킴으로써 수성 매질로부터 귀금속을 회수하는 방법을 기재하고 있다. 여기에 개시된 방법은 혈분과 오염수의 장기 접촉 시간을 요하고 또한 다단계 처리를 요하므로 불리한 것으로 여겨진다.
결과적으로, 종래 기술은 (i) 매우 진보된 재료의 사용을 제시하며 양호한 분리 결과를 제공하지만 회수 및 방법의 적용성이 곤란하거나, (ii) 간단한 재료의 사용을 제시하지만 불량한 분리 결과를 제공하고 다단계 공정을 필로 한다.
따라서, 본 발명의 목적은 당해 기술의 현 상황의 이들 결점의 적어도 일부를 완화시키는 데 있다. 특히, 본 발명의 목적은 수성 조성물로부터의 수처리 방법 및 금속의 회수방법뿐만 아니라, 이러한 방법에 유용한 재료 및 디바이스를 제공하는데 있다.
이들 목적은 청구항 제1항에 규정된 바와 같은 재료 및 청구항 제10항에 규정된 바와 같은 방법에 의해 달성된다. 본 발명의 추가의 양상은 명세서 및 독립 청구항에 개시되어 있고, 바람직한 실시형태는 이러한 명세서 및 종속 청구항에 개시되어 있다.
본 발명은 본 발명의 제1 및 제2 양상을 참조하여 이하에 더욱 상세히 설명될 것이다. 제1 양상은 신규한 재료, 디바이스, 이들의 제조 및 이들의 용도에 관한 것이다. 제2 양상은 이러한 재료 및 디바이스를 이용하는 수처리 방법에 관한 것이다. 본 명세서에 제공된/개시된 바와 같은 각종 실시형태, 선호도 및 범위는 자유로이 조합될 수 있음이 이해된다. 또한, 구체적인 실시형태에 따라서, 선택된 정의, 실시형태 또는 범위가 적용되지 않을 수도 있다.
달리 기술되지 않는 한, 이하의 정의 가 본 명세서에서 적용되어야 한다:
본 명세서에서 이용되는 바와 같이, 본 발명의 맥락에서(특히 청구범위의 맥락에서) 이용된 단수 형태의 용어 및 유사한 용어는 달리 본 명세서에 나타내거나 명확하게 본문에 의해 상반되지 않는 한 단수와 복수 둘 다 커버하도록 해석되어야 한다.
본 명세서에서 이용되는 바와 같이, 용어 "포함하는"(including), "함유하는"(containing) 및 "포함하는"(comprising)은 본 명세서에서 그들의 개방된 비제한적인 의미로 이용된다.
본 발명은 도면 을 참조하면 더욱 잘 이해될 것이며; 여기서 도 1은 실시예 1에 따라 제조된 금 나노입자 및 피브릴 용액 중에 분산된 이의 덩어리의 AFM 이미지이고, 도 2는 실시예 1에 따라 60℃에서 가열 후에 형성된 Au 단결정의 광학 현미경 이미지이다.
더욱 일반적인 관점에서, 제1 양상 에 있어서, 본 발명은 (a) 아밀로이드 피브릴(amyloid fibril); (b) 활성탄; (c) 임의로 지지 재료를 포함하고; 이에 따라서 상기 아밀로이드 피브릴과 상기 활성탄은 밀접하게 접촉하는, 복합 재료를 제공한다. 본 발명의 이 양상은 이하에 더욱 상세히 설명될 것이다:
구성요소 (a)와 (b)가 폐수를 처리할 경우 상승작용적으로 상호 작용하는 것이 놀랍게도 확인되었다. 두 구성요소의 비는, 구체적인 재료, 의도된 용도 및 복합 재료를 함유하는 디바이스에 따라서, 넓은 범위에 걸쳐서 변화될 수 있다. (a)/(b)비가 1/1 내지 1/100 (w/w)의 범위인 경우, 특히 양호한 결과가 얻어진다.
복합 재료: 본 발명에 따르면, 구성요소 (a)와 (b)는 밀접하게 접촉하고 있다. 개별적인 구성요소는 완성된 구조 내에서 분리되어 개별적인 채로 있지만 철저히 무작위적으로 혼합된다. 이것은 제조 공정에 의해 보장된다. 재료는 아밀로이드 피브릴과 활성탄 둘 다의 특성을 나타내고, 따라서 이것은 또한 혼합형 재료(hybrid material)라고 불린다. 지지 재료는, 예컨대, 필터 막의 경우에, 개별의 층일 수 있다.
아밀로이드 피브릴: 용어 "아밀로이드 피브릴"은 일반적으로 당해 분야에서 공지되어 있고, 특히 베타-시트(beta-sheet) 2차 구조에서 널리 퍼져 발견되는 단백질 또는 펩타이드에 의해 만들어진 피브릴을 기술한다. 따라서, 용어 아밀로이드 피브릴은 천연 단백질을 배제한다.
유리하게는, 아밀로이드 피브릴은 높은 애스펙트 비, 바람직하게는, 10㎚ 이하의 직경 및 1㎛ 이상의 길이를 갖는다.
유리하게는, 아밀로이드 피브릴은 고도로 하전된 표면을 갖는다. 용어 고도로 하전된 표면은 일반적으로 당해 분야에서 공지되어 있고, 특히 pH 4에서 2 ㎛·㎝/V·s 정도의 전기영동 이동도(electrophoretic mobility)를 나타내는 표면을 기술한다.
활성탄: 이 용어는 일반적으로 당해 분야에서 공지되어 있고, 그의 모든 상업적 등급을 포함한다. 적절한 활성탄은 재생 가능한 공급원(견과의 껍질, 코코넛 겉껍질, 토탄, 목재, 코이어(coir)를 포함함)이지만 또한 통상의 공급원(갈탄, 석탄 및 석유 피치를 포함함) 등과 같은 탄소질 공급원 재료로부터 제조될 수 있다. 적절한 활성탄은 화학적 활성화 또는 물리적(기체) 활성화에 의해 제조될 수 있다.
지지 재료: 지지 재료는 본 발명의 복합 재료에서 존재할 수도 있고 존재하지 않을 수도 있다. 많은 응용을 위하여, 이러한 지지 재료는 바람직하고, 넓은 범위의 공지된 재료로부터 선택될 수 있다. 지지 재료의 선택은 그의 의도된 용도에 따라 좌우된다. 예를 들어, 다공성 지지 재료가 적합하다. 소정의 응용에 있어서, 지지 재료는 셀룰로스 막 등과 같이, 노(furnace) 속에서 용이하게 산화되는 탄소질 재료인 것이 유리하다.
하나의 유리한 실시형태에 있어서, 본 발명은 필터 막 형태의 본 명세서에서 기재된 바와 같은 복합 재료에 관한 것으로, 상기 필터 막은 구성요소 (a), (b) 및 (c)를 포함한다. 따라서, 본 발명은 또한 이러한 복합 재료를 포함하는 필터 디바이스를 제공한다. 이러한 필터는 당해 분야에서 공지된 임의의 유형의 필터, 전형적으로 압력- 및 진공- 표면 필터를 비롯한 표면 필터일 수 있다. 이러한 필터에 있어서, 구성요소 (a) 및 (b)는 상류에 배열되는 한편, 지지 재료 (c)는 하류에 배열된다.
하나의 대안적인 실시형태에 있어서, 본 발명은 입상체 재료 형태의 본 명세서에서 기재된 바와 같은 복합 재료에 관한 것이다. 전형적으로 이러한 재료의 입자 크기는 1마이크로미터 내지 5마이크로미터의 범위이다. 이러한 입상체 재료는 구성요소 (a) 및 (b)를 포함하고, 구성요소 (c)를 포함할 수 있거나 포함하지 않을 수 있으며; 전형적으로 지지 재료 (c)를 포함하지 않는다. 이러한 재료는 심층 필터(depth filter)에서 이용될 수 있다. 따라서, 본 발명은 또한 이러한 복합 재료를 포함하는 필터 디바이스, 전형적으로 심층 필터를 제공한다.
제조: 본 발명의 복합재는 용이하게 입수 가능한 출발 재료를 이용하여 제조 시 간단하다. 이것은 간단한 사용을 가능하게 하므로 커다란 이점으로 여겨진다. 이와 같이 해서 본 발명은 본 명세서에서 기재된 바와 같은 복합 재료를 제조하는 방법을 제공하며, 상기 방법은 (a) 물, 아밀로이드 피브릴 및 활성탄을 배합하여 현탁액을 얻는 단계; 및 (b) 다공성 지지 재료를 통해서 상기 현탁액을 여과시키는 단계를 포함한다. 제조는 실온에서, 또는 다소 상승된 온도에서 일어날 수 있다. 전형적으로, 아밀로이드 피브릴의 수성 현탁액이 먼저 제공되고, 교반 하에 활성탄이 고체 재료로서 첨가된다. 소정의 응용을 위하여, 이와 같이 해서 얻어진 복합 재료가 직접 이용될 수 있다. 대안적으로, 얻어진 복합 재료는 지지 재료를 통해서 여과되어 구성요소 (a), (b) 및 (c)로 이루어진 복합 재료가 얻어진다.
아밀로이드 피브릴의 합성은 공지된 수법이다. 예컨대, Jung 등(Biomacromolecules. 2008, 9, 2477-2486)에 기재된 바와 같이, 특히 단백질 가수분해 후에 β-시트 유래 피브릴화가 적합하다. 적절한 출발 재료는 식품-등급의 단백질인데, 이것은 구조 안정적이고, 넓은 접근 가능성이며 저렴하기 때문이다. 이러한 출발 재료는 아밀로이드 피브릴, 예컨대, β-락토글로불린의 제조를 허용한다. 적절한 단백질은 β-락토글로불린, 라이소자임, 난백알부민, 및 혈청 알부민으로 이루어진 군으로부터 선택될 수 있다. 자기-조립(self-assembly) 공정은 손쉽고 제어 가능하다. 전형적인 공정 파라미터는 단백질 용액(예컨대, 2중량%의 β-락토글로불린)을 연장된 시간 기간(예컨대, 5시간) 동안 산성 분위기(예컨대, pH 대략 2), 낮은 이온 강도(예컨대, I ≤ 20mM), 고온(예컨대, T 대략 90℃) 하에 인큐베이팅하는 것을 포함한다.
용도: 위에서 개략적으로 설명한 바와 같이, 복합 재료는 수처리에 유용하다. 이와 같이 해서, 본 발명은, 수처리(예를 들어, 상기 폐수 중 금속 함량의 저감 등)를 위한, 특히 정수를 위한 그리고/또는 수용액으로부터의 금속의 회수를 위한, 본 명세서에서 기재된 바와 같은 복합 재료 또는 필터의 용도를 제공한다. 복합 재료는 도시 폐수 및 산업 폐수 둘 다의 처리에 유용하다. 용어 "여과하는" 및 "여과"가 특히 물 또는 수성 조성물로부터 용존 불순물의 제거를 비롯하여 넓은 의미에서 사용되는 것은 당업자라면 이해할 것이고 이하에 더욱 개략적으로 설명될 것이다. 이러한 불순물은 Au, Pd, Pt, Rh, Ru, Ir, Hg의 용존 화합물뿐만 아니라, Au(CN)4 등과 같은 착체 화합물을 포함한다. 전형적으로, 용존 금속 등과 같은 불순물의 저감은 95% 이상의 범위 내이다.
제2 양상 에서, 본 발명은 (폐수 등의) 수처리를 위한 방법에 관한 것이며, 상기 방법은 상기 물을 아밀로이드 피브릴 및 활성탄을 포함하는 복합 재료와 접촉시키는 단계 및 처리된 물을 상기 아밀로이드 피브릴로부터 분리시키는 단계를 포함한다. 본 발명의 이 양상은 이하에 더욱 상세히 설명될 것이다:
용어 폐수는 당해 분야에서 공지되어 있고, 불순물을 함유하는 물에 관한 것이다. 따라서, 용어 "처리된 물"은 보다 낮은 양의 상기 불순물을 함유하는 물에 관한 것이다. 폐수는 도시 폐수 및 산업 폐수를 포함한다. 산업 폐수는 전형적으로 제조 동안 부산물로서 생기고, 전형적으로 잘 알려진 불순물을 함유한다.
용어 불순물, 더욱 일반적으로 원치 않는 재료는, 당해 분야에서 공지되어 있고, 특히 금속을 포함한다. 금속은 산화 +/-0(즉, 원소 형태, 콜로이드)으로 또는 양의 산화 상태로(즉, 리간드와 착체화된 또는 염의 형태로) 존재할 수 있다. 본 명세서에 기재된 방법은 전이금속, 란탄족 원소, 제3, 제4, 제5 주족 금속에 적합하다. 본 명세서에 기재된 방법은 Cu, Ag, Au, Fe, Co, Ni, Ru, Rh, Pd, Re, Os, Ir, Cd, Hg, Pb 등과 같은 양의 표준 전위를 가진 금속에 적합하고; Au, Pd, Pt, Hg, Pb에 대해서 특히 양호한 결과가 얻어진다.
수처리는 특히 폐수로부터의 불순물의 제거 및 수성 조성물(용액, 현탁액, 유화액)로부터 목적으로 하는 재료의 단리를 포함한다. 본 발명의 방법에 의하면, 1회의 단일 처리 사이클에 의해 95%를 넘는 불순물을 제거하는(재활용하는) 것이 가능하다. 본 명세서에서 기재된 바와 같은 방법은 극히 넓은 응용 범위를 지니며, 산업적 정수, 금속 채광, 중금속 회수, 오염 제거 및 금속 재활용을 포함한다. 불순물은 본 발명의 방법에 의해 상당히 저감되며, 전형적으로 200배, 흔히 그 이상 저감된다.
일 실시형태에 있어서, 본 발명은 수처리 방법을 제공하며, 상기 방법은 (a) 본 명세서에 규정된 바에 따른 복합 재료 및 폐수를 제공하는 단계; (b) 폐수를 상기 복합 재료와 접촉시킴으로써, 정제수 및 로딩된 복합 재료(loaded composite material)를 얻는 단계; (c) 정제수를 로딩된 복합 재료로부터 분리시키는 단계를 포함한다.
하나의 대안적인 실시형태에 있어서, 본 발명은 수용액으로부터 금속을 회수하는 방법을 제공하며, 상기 방법은 (a) 본 명세서에 규정된 바와 같은 복합 재료 및 금속 이온을 함유하는 수용액을 제공하는 단계; (b) 상기 수용액을 복합 재료와 접촉시킴으로써, 정제수 및 로딩된 복합 재료를 얻는 단계; (c) 정제수를 로딩된 복합 재료로부터 분리시키는 단계; (d) 로딩된 복합 재료를 고온 환경에서 산화시켜 원소 금속 및 회분을 얻는 단계; 및 (e) 원소 금속을 회분으로부터 분리시키는 단계를 포함한다.
위에서 언급된 개별의 단계는, 본 명세서에서 기재된 바와 같은 복합 재료를 이용해서 아직 적용되지 않고 위에서 논의된 바와 같이 폐수에 아직 적용되지 않지만 - 전체적으로 당해 분야에서 통상적이다. 상기 단계들의 유리한 실시형태는 이하 더욱 설명될 것이다.
일 실시형태에 있어서, 복합 재료는 필터의 형태로 제공될 수 있고, 폐수는 계속적으로 제공될 수 있다. 단계 (b) 및 (c)는 상기 필터를 통해서 상기 폐수를 여과함으로써 동시에 수행될 수 있다. 위에서 언급된 바와 같이, 여과는 또한 용해된 불순물의 제거를 포함한다.
하나의 대안적인 실시형태에 있어서, 복합 재료는 단계 (a)에서 입상체 재료의 형태로 제공될 수 있다. 단계 (b)에서, 폐수와 상기 복합 재료는 연장된 기간, 예컨대, 20초 내지 24시간 동안, 임의로 교반하면서 접촉시킨다. 임의로, 온도는, 예컨대, 5 내지 95℃의 범위에서 조절된다. 단계 (c)에서, 얻어진 재료는, 공지된 방법에 의해, 예컨대, 여과, 원심분리 또는 침강에 의해 분리된다. 이 실시형태에 있어서, 단계 (b) 및 (c)는 임의로 반복된다.
단계 (d)에서, 산화는 피브릴, 지지 재료(존재할 경우)의 산화와, 금속 불순물의 저감을 허용하기에 적합한 온도에서 노 속에서 일어날 수 있다. 온도는 600 내지 1200℃의 범위, 예컨대, 700℃가 적합하다. 적절한 반응 시간은 0.1 내지 12 시간의 범위, 예컨대, 3시간이다.
단계 (e)에서, 제거된 불순물은 단리된 불순물로부터 분리될 수 있다. 당해 분야에서 적합한 임의의 방법, 특히 상이한 밀도 및/또는 습윤성의 고체 재료를 분리하기 위한 방법이 이용될 수 있다. 일 실시형태에 있어서, 단계 (e)의 분리는, 임의로 초음파의 도움으로, 부상분리(floatation)에 의해 수행된다. 하나의 예시적인 실시형태에 있어서, 단계 (e)의 분리는, 임의로 초음파의 도움으로, 공기 부상(air floating)에 의해 수행된다.
당업자라면 본 명세서에 기재된 방법이 종래 기술에 비해서 상당한 이점을 제공하는 것임을 이해할 것이다: 첫 번째로, 이 방법은 경제적이고 간단하며 안전 견고하고 신속하다. 두 번째로, 규모 증대가 간단하다. 마지막으로, 이 방법은 수회의 사이클을 사용해서, 이용된 복합 재료 및 기타 파라미터를 적응시킴으로써 미세하게 조율될 수 있다.
본 발명을 더욱 설명하기 위하여, 이하의 실시예 가 제공된다. 이들 실시예는 본 발명의 범위를 제한하는 일 없이 제공된다.
실시예 1: Au(CN)4 - 용액으로부터 Au의 회수:
1.1 복합 재료의 제조
0.5g의 활성탄을 실온에서 0.5㎖의 2중량% 베타-락토글로불린 pH2 단백질 피브릴 용액과 혼합한다(PCT/CH2014/000014 참조). 이 용액을 0.22 마이크로미터 셀룰로스 필터 막을 이용해서 진공 여과시킨다. 단백질 피브릴의 현저한 접착성 및 강성은 피브릴 속으로의 활성탄의 조립을 가능하게 한다. 이와 같이 해서 얻어진 피복된 셀룰로스 필터는 다음 단계에서 이용된다.
1.2 접촉 및 분리("여과" Au(CN)4 -)
30 ㎎/ℓ의 Au(Au(CN)4 -로서 존재, AAS에 결정됨)를 함유하는 50㎖의 산업 폐수를 진공 여과를 이용해서 단계 1.1의 필터를 통해서 여과시켰다. 이제 정제수는, 상기 필터를 통한 단일 통과 후, 0.105 ㎎/ℓ의 Au(동일 AAS 방법에 의해 결정됨)를 함유한다. 이것은 99.65%의 저감에 상당하고, 본 발명의 복합 재료의 극히 높은 흡수율을 나타낸다.
1.3 로딩된 복합 재료의 산화
로딩된 복합 재료는 750℃에서 3시간 동안 노 속에 배치한다. 실온까지 냉각 후, 시료 색은 흑색에서 적색으로 변하였다. 이것은 나노입상체 재료의 형성을 나타낸다. 활성탄은 회분으로 전환되었다.
1.4 원소 금의 분리
앞서의 단계로부터의 얻어진 재료는 증류수와 혼합하고 100㎐/15분에서 초음파 처리한다. 금 입자가 바닥에 침강되고 회분은 부상하였다. 회분을 제거하고, 초음파 처리 - 제거 사이클을 반복한다. 얻어진 입자는 AAS에 의해 확인한 바 원소 금을 함유하며, 실질적으로 비독성이고, 더 한층의 응용을 위하여 이용될 수 있다.
1.5 전도성 금 결정의 제조
이전의 단계로부터의 얻어진 재료는 0.2중량%의 베타-락토글로불린 피브릴 용액과 배합되고, 도 1은 그의 AFM 이미지를 나타낸다. 이 재료를 0.01M 염화금산과 배합하고, 60℃/12시간까지 가열하여 전도성 금 단결정을 생성시킨다. 이와 같이 해서 얻어진 금 결정은 육각형, 삼각형 및 다각형 구조를 지니며, 이에 대해서는 도 2를 참고하면 된다.
실시예 2: 독성 중금속 오염물의 회수:
2.1 복합 재료의 제조
혼합형 복합 필터 막은 독성 중금속 오염물을 흡수하도록 제조된다. 우선, 5㎖의 10중량% 활성탄 용액을 0.5㎖의 2중량% β-락토글로불린(pH 2) 단백질 피브릴 용액과 혼합한다. 1㎖의 상기 용액을 0.22㎛ 셀룰로스 필터를 이용해서 진공 여과시킨다. 단백질 피브릴의 극도의 점착성 및 강성 거동은 균질 복합 여과 막 속으로의 활성탄의 조립을 가능하게 한다. 이들 여과 막은 환경 오염물로부터 값비싼 중금속의 회수뿐만 아니라 중금속 이온 오염물을 흡수하는데 매우 유용하다.
2.2 접촉 및 분리
단백질 피브릴 및 활성탄을 구비한 이 복합 필터막을 준비한 후, 50㎖의 독성 중금속 이온 용액을 진공 여과 방법을 이용해서 이 복합막을 통과시킨다.
환경 오염물의 농도는 필터 막 내측의 독성 중금속 이온의 흡수를 결정하기 위하여 여과 전 후에 추정되었다.
이들 혼합형 필터 막 내의 각종 독성 환경 오염물의 여과 및 흡수 효율의 상세는 이하에 논의된다.
2.3 결과:
염화수은 용액(pH 4)을 여과하였다. AAS 측정치는 수은 원자 농도가 여과 후 초기의 84 ppm에서 0.4 ppm 미만으로 저감되는 것을 추정하였다.
아세트산납 용액(pH 3.7)이 또한 여과되었고, 납의 농도는, 여과 처리 전 후에, AAS에 의해 계산된다. 여과 전의 납 용액의 농도가 본 발명자들의 입수 가능한 AAS 교정 곡선을 상회하므로, 초기에 미여과된 용액은 측정을 위하여 20배로 희석된다. 납 원자의 농도는 여과 후 65 ppm에서 0.02 ppm 미만으로 저감된다. 여과 전호의 용액 색의 변화가 관찰된다. 이 용액은 필터 막 내측의 납 원자의 흡수 때문에 완전히 무색으로 되었다.
다이소듐 테트라클로로 팔라데이트는 또한 중금속 오염물의 여과를 입증하는 이 여과 접근법의 일반론을 나타내기 위하여 여과되었다. 용액의 농도는 UV-Vis 흡수 분광법에 의해 측정하였다. 여과 처리 후에 농도는 12.2 ppm에서 0.16 ppm 미만으로 저감되었다.
상기 데이터에 기초하여, 본 발명의 방법이 일반적으로 적용 가능한 것이 실현되었다. 특히, 상이한 종류의 중금속 오염물이 본 발명의 복합 재료를 이용해서 여과된다. 따라서, 본 발명의 방법은 수종의 중금속 독성 환경 오염물을 흡수하는데 적합하다. 특별히, 칼륨 금 사이안화물[KAu(CN)2], 염화제2수은[HgCl2], 아세트산납[Pb(C2H3O2)4], 다이소듐 테트라클로로 팔라데이트[Na2PdCl4]가 효율적으로 제거 및 회수될 수 있다.
Claims (14)
- 복합 재료로서,
(a) 아밀로이드 피브릴(amyloid fibril);
(b) 활성탄; 및
(c) 임의로 지지 재료를 포함하되;
상기 아밀로이드 피브릴과 상기 활성탄은 밀접하게 접촉하는, 복합 재료. - 제1항에 있어서,
(a) 상기 아밀로이드 피브릴은 10㎚ 이하의 직경 및 1㎛ 이상의 길이이고/이거나 pH 4에서 2 ㎛·㎝/V·s 정도의 전기영동 이동도(electrophoretic mobility)를 나타내는 피브릴로부터 선택되고/되거나;
(b) 상기 활성탄은 화학적 및/또는 물리적 활성화에 의해 얻어진 활성탄으로부터 선택되고/되거나;
(c) 상기 지지 재료는, 존재할 경우, 다공성 지지 재료로부터 선택되는, 복합 재료. - 제1항 또는 제2항에 있어서,
구성요소 (a), (b) 및 (c)를 포함하는 필터 막; 또는
구성요소 (a) 및 (b)를 포함하지만 지지 재료(c)를 포함하지 않는 입상체 재료로부터 선택되는, 복합 재료.
- 제1항 내지 제3항 중 어느 한 항에 있어서, (a)/(b)비가 1/1 내지 1/100 (w/w)의 범위 내인, 복합 재료.
- 제1항 내지 제4항 중 어느 한 항에 따른 복합 재료를 포함하는 필터.
- 제1항 내지 제4항 중 어느 한 항에 따른 복합 재료의 제조방법으로서,
(a) 물, 아밀로이드 피브릴 및 활성탄을 배합하여 현탁액을 얻는 단계; 및
(b) 다공성 지지 재료를 통해서 상기 현탁액을 여과시키는 단계를 포함하는, 복합 재료의 제조방법. - 수처리 및/또는 금속의 회수를 위한, 제1항 내지 제4항 중 어느 한 항에 따른 복합 재료, 또는 제5항에 따른 필터의 사용 방법.
- 제7항에 있어서,
상기 수처리는 상기 물 중 금속 함량의 저감을 포함하고/하거나;
상기 물은 도시 폐수 또는 산업 폐수인, 사용 방법.
- 제7항에 있어서,
상기 금속은 Au, Pd, Pt, Rh, Ru, Ir로부터 선택되고/되거나;
상기 금속은 Au, Pd, Pt, Hg, Pb로부터 선택되고/되거나;
상기 저감은 95% 이상인, 사용 방법.
- 하기 단계들을 포함하는, 수처리 방법:
(a) 제1항 내지 제4항 중 어느 한 항에 따른 복합 재료 및 폐수를 제공하는 단계;
(b) 상기 폐수를 상기 복합 재료와 접촉시킴으로써, 정제수 및 로딩된 복합 재료(loaded composite material)를 얻는 단계; 및
(c) 상기 로딩된 복합 재료로부터 상기 정제수를 분리시키는 단계. - 하기 단계들을 포함하는, 수용액으로부터 금속의 회수 방법:
(a) 금속 이온을 함유하는 수용액 및 제1항 내지 제4항 중 어느 한 항에 따른 복합 재료를 제공하는 단계;
(b) 상기 수용액을 상기 복합 재료와 접촉시킴으로써 정제수 및 로딩된 복합 재료를 얻는 단계;
(c) 상기 로딩된 복합 재료로부터 상기 정제수를 분리시키는 단계;
(d) 상기 로딩된 복합 재료를 고온 환경에서 산화시켜 원소 금속과 회분(ash)을 얻는 단계; 및
(e) 상기 회분으로부터 상기 원소 금속을 분리시키는 단계. - 제10항 또는 제11항에 있어서,
단계 (a)에서, 상기 복합 재료는 필터의 형태로 제공되고; 그리고
단계 (b) 및 (c)는 상기 필터를 통해서 상기 폐수를 여과시킴으로써 수행되는, 방법.
- 제10항 또는 제11항에 있어서,
단계 (a)에서, 상기 복합 재료는 입상체 재료의 형태로 제공되고/되거나;
단계 (b)에서, 상기 폐수와 상기 복합 재료는, 20초 내지 24시간의 기간 동안, 임의로 교반하면서, 5 내지 95℃의 온도 범위에서 접촉되고/되거나;
단계 (c)에서, 얻어진 재료는 여과, 원심분리 또는 침강에 의해 분리됨으로써;
단계 (b) 및 (c)는 임의로 반복되는, 방법.
- 제11항에 있어서,
단계 (d)에서, 상기 산화는 600 내지 1200℃ 범위의 온도에서 노(furnace) 내에서 일어나고;
단계 (e)에서, 분리는, 부상분리(floatation) 또는 공기 부상(air floating)에 의해, 임의로 초음파의 도움으로 수행되는, 수용액으로부터 금속의 회수 방법.
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