KR20220062295A - 환경 오염물질의 환경적 이용가능성을 줄이기 위한 방법 - Google Patents

환경 오염물질의 환경적 이용가능성을 줄이기 위한 방법 Download PDF

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Abstract

본 발명은 고체, 액체, 및 고체와 액체의 조합에서 하나 이상의 환경 오염물질의 환경적 이용가능성을 감소시키는 방법을 제공한다.

Description

환경 오염물질의 환경적 이용가능성을 줄이기 위한 방법
본 발명은 환경적 이용가능성을 줄이기 위한 환경 오염물질의 개선에 관한 것이다.
많은 오염물질이 인간과 환경에 독성이 있는 것으로 알려져 있다. 이러한 알려진 환경 오염물질 중 하나인 수은은 미국 보건 복지부의 독성 물질 및 질병 등록청(ATSDR)에 의해 우선 유해 물질로 분류되었다. 미국 환경 보호국(EPA)에서 유지관리하는 미국 국가 우선순위 목록(NPL)에는 수은으로 오염된 수많은 장소, 예컨대 고체(예를 들어, 토양, 잔해, 폐기물), 액체(예를 들어, 지하수, 호수, 연못) 및 고체와 액체의 조합(예를 들어, 슬러지, 슬러리, 퇴적물)을 포함한 다양한 오염물질-함유 물질을 포함하는 장소가 등재되어 있다. 이들 장소의 대부분은 수은을 제거하기 위한 제독이 되지 않았다. 미국 NPL에 등재되지 않은 장소에도 허용할 수 없는 수준의 수은 또는 수은 화합물이 존재할 수 있다. 수은 이외의 환경 오염물질도 유사한 우려를 제기한다.
수은 오염은 채광 및 광석 공정, 염소-알칼리 공장 및 배터리 제조 공정과 같은 다양한 다양한 출처에서 올 수 있다. 또한 수은-함유 폐기물로 오염된 매립지가 많이 있다. 또한, 수은 오염물질은 금속 수은, 유기 수은 화합물, 및 무기 수은 화합물을 비롯한 여러 형태로 종종 동일한 장소에 존재한다. 다른 수은 형태 및/또는 다른 물질은 종종 다른 처리 방법을 필요로 한다.
수은 오염된 물질은 또한 다수의 다른 환경 오염물질을 포함할 가능성이 있다. 예를 들어, 일부 물질은 또한 유기물 및/또는 기타 중금속으로 오염되며, 이러한 기타 환경 오염물질은 유사한 문제를 제공한다. 따라서 특정 장소에서 환경 오염물질의 환경적 이용가능성을 줄이는 것은 오염된 물질, 물질의 상태, 폐기물 유형, 수은 형태 및 기타 오염물질 또는 존재하는 환경 오염물질에 따라 기술적으로 어렵고 비용이 많이 들 수 있다. 특히 토양, 지하수, 퇴적물 및 슬러리와 같은 물질에서 오염물질의 생물학적 이용가능성 및 이에 따른 생물학적 축적을 감소시키는 환경 오염물질의 환경적 이용가능성을 줄이는 것이 특히 중요하다.
토양 및 기타 고형물에 적용되는 현재 상업적인 복원 공정은 안정화/고화, 세척, 열 탈착 및 유리화를 포함한다. 물 및 기타 액체에 적용되는 공정에는 침전/공동 침전, 흡착, 여과 및 생물학적 복원이 포함된다. 퇴적물 및 고체와 액체의 기타 조합에 적용되는 공정에는 장소 캡핑, 준설/굴착, 이러한 접근 방식의 조합, 모니터링된 자연 복구(MNR) 및 개선된 모니터링된 자연 복구(EMNR)가 포함된다. 모니터링된 자연 복구는 환경과 수용체를 오염물질에 대한 수용할 수 없는 노출로부터 보호하기 위한 자연 과정에 의존하는 반면, 개선된 MNR은 자연 복구 공정을 향상시키기 위해 재료 또는 수정을 적용한다(예를 들어, 박층 캡 또는 탄소와 같은 반응성 수정 추가). 이러한 복원 기술은 모두 인체 건강 및 생태학적 위험을 포함하여 환경 오염물질로부터의 환경적 영향을 제어하는 데 이점을 제공하지만, 이러한 복원 기술에도 한계가 있다.
일부 복원 기술에 대해 고려해야 할 또 다른 요소는 격리되거나 안정화된 후 환경 오염물질이 그 위치에서 이동(또는 침출)되는 경향이다. 미국 EPA도 이를 규제하고, 액체, 고체 및 다중상 폐기물에 존재하는 유기 및 무기 분석물질 둘다의 이동성을 결정하도록 설계된 테스트인 독성 특성 침출 절차(TCLP)가 있다.
복잡한 벤치 규모 및 파일럿 규모의 연구 및 스크리닝 테스트를 수행하여 실제 오염된 부위를 복원하기 위해 선택되기 전에 적합한지 여부를 결정하는 기술을 평가해야 한다. 또한, 처리해야 하는 각 부위의 가변성으로 인해 수은 및 기타 환경 오염물질 오염을 복원하는 데 비용과 시간이 많이 소요된다. 따라서, 고체 및 액체, 뿐만 아니라 이들의 조합에서 환경 오염물질의 환경적 이용가능성 및 생물학적 이용가능성을 감소시키기 위한 새롭고 보다 상업적으로 매력적인 공정이 필요하다.
발명의 개요
본 발명은 하나 이상의 환경 오염물질을 포함하는 물질에서 하나 이상의 환경 오염물질의 적어도 일부의 환경적 이용가능성을 감소시키는 방법을 제공한다. 본 발명의 방법에 의해 제공되는 이점은 물질에서 독성 환경 오염물질의 환경적 이용가능성의 감소이다. 이러한 독성 오염물질에는 수은과 메틸 수은, 중금속 및 생태학적으로 유독한 유기물이 포함된다.
본 발명의 방법에 의해 제공되는 이점은 물질 내 환경 오염물질의 환경적 이용가능성을 감소시킴으로써 이러한 오염물질의 생체이용률 및 생체 축적도 감소된다는 것이다.
본 발명의 방법은 물질에서 환경적 이용가능성 및/또는 환경 오염물질, 예컨대 수은의 존재를 감소시키기 위한 유일한 방법으로서 사용될 수 있거나, 환경적 이용가능성 및/또는 이러한 환경 오염물질의 양의 감소를 기존 기술에 의해 달성되는 것보다 보완 및/또는 향상시키기 위해 사용될 수 있다.
본 발명의 일 실시형태는 하나 이상의 환경 오염물질을 포함하는 물질에서 하나 이상의 환경 오염물질의 적어도 일부의 환경적 이용가능성을 감소시키는 방법이다. 이 방법은 할로겐 및 황을 함유하는 흡착제를 물질에 첨가 및/또는 도포하는 단계를 포함한다. 흡착제는 황, 불소, 염소, 브롬 및/또는 요오드로부터 선택된 하나 이상의 할로겐, 및 하나 이상의 기질 물질을 포함한다. 흡착제의 할로겐은 원소 할로겐, 할로겐화수소산, 알칼리 금속 할로겐화물, 알칼리 토금속 할로겐화물 및 암모늄 할로겐화물로부터 선택된 공급원에서 유래한다. 할로겐 및 황을 함유하는 흡착제를 오염물질-함유 물질에 첨가 및/또는 도포하는 단계는 물질 내 하나 이상의 환경 오염물질 중 적어도 일부의 환경적 이용가능성을 감소시킨다.
본 발명의 또 다른 실시형태는 할로겐 및 황을 함유하는 흡착제이다.
본 발명의 이들 및 다른 실시형태 및 특징은 이어지는 설명 및 첨부된 청구범위로부터 더욱 명백해질 것이다.
본 발명은 환경 오염물질의 환경적 이용가능성을 감소시키는 방법을 제공한다. 본 명세서 전체에서 사용되는 용어 "환경적 이용가능성 감소"는 적어도 하나의 환경 오염물질의 안정화, 고정화, 고정, 캡슐화, 격리, 함유, 파괴, 제독, 분해 및 부패, 양 감소, 이동성 감소 및/또는 이동 능력 감소를 의미한다. 안정화 및/또는 고정화는 매질에 있을 수 있다. 환경 오염물질의 환경적 이용가능성을 줄이는 것은 차례로 오염물질의 생물학적 이용가능성과 그에 따른 생물학적 축적을 감소시킨다.
본원에 사용된 용어 "환경 오염물질" 및 "환경 오염물질들"은 유해한 인간 및/또는 환경(생태계)에 영향을 미치는 것으로 알려진 화학 원소 또는 화합물 또는 이들의 혼합물을 의미한다. 환경 오염물질은 전형적으로 하나 이상의 정부 기관에서 규제한다. 환경 오염물질의 예로는 모든 형태의 수은, 예를 들어 원소 수은, 유기 수은 화합물 및 무기 수은 화합물; 기타 유기물(예를 들어, 제한 없이 소수성 유기 화합물, 다환 방향족 탄화수소, 폴리염화 비페닐, 다이옥신, 푸란 및/또는 염소화 살충제 포함); 유해 원소, 유기 및 무기 중금속 화합물(예를 들어, 제한 없이 As, Pb, Zn, Cu, Cr 및/또는 Cd를 포함하는 화합물 포함); 및 당업자에게 공지된 기타 환경 오염물질이 포함된다.
본 명세서 전체에 사용된 "처리된", "접촉된" 및 "복원된"과 같은 용어는 하나 이상의 환경 오염물질의 환경적 이용가능성을 감소시키는 방법으로, 할로겐 및 황을 함유하는 흡착제가 하나 이상의 환경 오염물질을 함유하는 물질과 상호작용하는 것을 가리킨다.
본 발명의 실시에서 복원 제제는 할로겐 및 황을 함유하는 흡착제이다. 할로겐 및 황을 함유하는 흡착제는 전형적으로 하나 이상의 황 화합물, 하나 이상의 할로겐-함유 화합물 및 하나 이상의 기질 물질로 형성된다. 많은 기질 물질, 특히 활성탄은 나노미터에서 센티미터에 이르는 광범위한 입자 크기로 이용가능하거나 얻을 수 있다.
기질 물질은 탄소질 물질 및 무기 물질을 포함하고; 이러한 기질 물질은 비산화성이다. 적합한 탄소질 물질은 예를 들어 제한 없이 활성탄, 카본 블랙, 숯 및 코크스를 포함한다. 바람직한 탄소질 물질은 예를 들어 제한 없이 분말, 과립 또는 압출된 형태를 포함하는 많은 형태; 및 높은 비표면적으로 사용될 수 있는 활성탄이다. 분말 활성탄은 활성탄의 특히 바람직한 형태이다.
적합한 무기 물질은 무기 산화물, 예컨대 알루미나(비정질 및 결정질), 실리카, 마그네시아 및 티타니아; 천연 제올라이트, 예컨대 캐바자이트, 클리노프틸로라이트 및 포자사이트; 합성 제올라이트, 예컨대 합성 캐버자이트, Si:Al 비율이 높은 제올라이트(ZSM-5, 베타 제올라이트, 소달라이트), Si:Al 비율이 중간인 제올라이트(Y 제올라이트, A 제올라이트), 실리카 알루미나 포스페이트(SAPO) 제올라이트, 이온 교환 제올라이트, 미소성 제올라이트, 클레이 미네랄, 예컨대 카올린, 카올리나이트, 벤토나이트, 및 몬모릴로나이트; 합성 클레이, 예컨대 라포나이트, 사포나이트, 사코나이트, 스티븐사이트, 카올리나이트, 및 헥토라이트; 트리메틸 스테아릴 암모늄염, 디메틸 디알킬(C14-C18)암모늄염, 메틸 디하이드록시에틸 암모늄염 및 수소화 수지 암모늄염으로 처리한 몬모릴로나이트, 및 아미노프로필트리에톡시실란 및 옥타데실아민; 4차 암모늄염으로 처리된, 벤토나이트, 헥토라이트, 헥토라이트 및 아타풀자이트; 및 N,N,N-트리메틸-1-헥사데카나미늄 클로라이드로 처리된 제올라이트; 무기 수산화물, 예컨대 수산화철; 혼합 금속 산화물, 예컨대 하이드로탈사이트 및 금속화 이중층 클레이; 규조토; 시멘트 먼지; 알루미나, 실리카 또는 티타니아와 같은 기질 상의 촉매를 포함하는 수소화처리 촉매; CaCO3; 및 상기 중 임의의 둘 이상의 조합을 포함한다. 바람직한 무기 물질은 무기 산화물, 특히 실리카, 천연 제올라이트, 특히 캐버자이트, 및 클레이 미네랄, 특히 카올리나이트 및 벤토나이트이며; CaCO3도 바람직한 기질 물질이다.
할로겐 및 황을 함유하는 흡착제의 할로겐 원소는 불소, 염소, 브롬, 요오드, 또는 임의의 둘 이상의 할로겐의 혼합물일 수 있다. 브롬은 바람직한 할로겐이다. 흡착제의 할로겐은 원소 할로겐, 할로겐화수소산, 알칼리 금속 할로겐화물, 알칼리 토금속 할로겐화물 및 암모늄 할로겐화물로부터 선택된 공급원에서 유래한다. 적합한 할로겐-함유 화합물은 당업자에게 알려진 바와 같이, 예를 들어 제한 없이, 원소 요오드 및/또는 요오드 화합물, 원소 브롬 및/또는 브롬 화합물, 원소 염소 및/또는 염소 화합물, 원소 불소 및/또는 불소 화합물, 및 기타 적합한 할로겐 화합물을 포함하지만, 이에 제한되지 않는다. 사용할 수 있는 할로겐-함유 화합물의 유형은 할로겐화수소산, 알칼리 금속 할로겐화물, 알칼리 토류 할로겐화물 및 암모늄 할로겐화물을 포함한다.
할로겐화수소산은 불화수소, 염화수소, 브롬화수소 및 요오드화수소를 포함한다. 알칼리 금속 할로겐화물은 불화나트륨, 염화나트륨, 브롬화나트륨, 요오드화나트륨, 불화칼륨, 염화칼륨, 브롬화칼륨 및 요오드화칼륨을 포함한다. 알칼리 토류 할로겐화물은 불화마그네슘, 염화마그네슘, 브롬화마그네슘, 요오드화마그네슘, 불화칼슘, 염화칼슘, 브롬화칼슘 및 요오드화칼슘을 포함한다. 할로겐화 암모늄에는 플루오르화 암모늄, 염화 암모늄, 브롬화 암모늄 및 요오드화 암모늄을 포함한다.
바람직한 할로겐-함유 화합물은 기질과 결합되는 할로겐에 따라 달라지며, 원소 브롬, 브롬화수소, 염화나트륨, 브롬화나트륨, 요오드화칼륨 및 브롬화칼슘을 포함한다. 브롬-함유 화합물은 바람직한 할로겐-함유 화합물이고; 브롬화수소 및 원소 브롬, 특히 원소 브롬이 보다 바람직하다.
본 명세서 전체에 사용된 용어 "황 공급원"은 원소 황 및/또는 하나 이상의 황 화합물을 의미한다. 적합한 황 공급원에는 원소 황(α, β, γ 및 무정형 형태) 및 황 화합물이 포함된다. 적합한 황 공급원인 황 화합물은 이황화탄소, 티오아미드, 예컨대 티오아세트아미드, 및 중합체성 유기황 화합물, 예컨대 폴리티오탄산을 포함한다.
황-함유 이온의 염(황 염)은 본 발명의 실시에 적합한 황 공급원인 황 화합물이다. 황 염의 반대 이온은 알칼리 금속(예를 들어, 리튬, 나트륨, 칼륨, 세슘), 알칼리 토금속(예를 들어, 마그네슘, 칼슘, 바륨), 암모늄 및 아연의 양이온일 수 있다. 적합한 황-함유 이온은 티오설페이트, 피로설파이트, 피로설페이트, 설파이트, 수소 설파이트, 설페이트, 수소 설페이트, 설파이드, 하이드로설파이드, 디티오카보메이트, 심(sym)-트리아진트리티올레이트 등을 포함한다.
황 공급원은 무수 또는 수화될 수 있고; 무수 황 공급원은 본 발명의 실시에 필요하지 않다. 바람직한 황 공급원은 원소 황 및 황-함유 이온의 염을 포함한다. 바람직한 황-함유 이온은 설파이드, 하이드로설파이드 및 폴리설파이드이고; 바람직한 반대이온은 알칼리 금속 양이온이다. 보다 바람직한 황 공급원은 원소 황, 황화나트륨 및 황화수소나트륨, 특히 황 원소이다. 황 할로겐화물, 예컨대 이브롬화황 및 염화황은 본 발명의 실시에서 황 공급원으로 사용되지 않는다.
황 공급원은 일반적으로 고체 형태, 용액 또는 기체 형태로 사용될 수 있으며; 이황화탄소는 끓는점이 비교적 낮기 때문에 액체 형태 또는 기체 형태로 편리하게 사용된다. 용액은 일반적으로 수용액이다. 황-함유 용액의 농도는 전형적으로 약 0.2 중량% 이상, 일반적으로 약 0.2 중량% 내지 약 10 중량% 범위, 및 바람직하게는 약 0.5 중량% 내지 약 5 중량% 범위이다. 이 농도는 화합물의 양이 아니라 용액 내 황의 양을 나타낸다. 둘 이상의 황 공급원의 혼합물이 사용될 수 있으며; 일반적으로 이러한 혼합물은 동일한 형태(예를 들어, 고체 또는 용액)이다. 바람직한 황 공급원은 원소 황을 포함한다.
할로겐 및 황을 함유하는 흡착제에서 원하는 양의 황을 달성하기 위해, 적절한 양의 황을 함유하는 일정량의 황 공급원이 할로겐-함유 화합물 및 기질 물질과 조합된다. 예를 들어, 할로겐 및 5 중량% 황을 갖는 황을 함유하는 흡착제를 형성하기 위해, 황 공급원의 중량, 할로겐-함유 화합물 및 기질 물질이 함께 첨가되고; 황 공급원의 황 함량이 총 중량의 5%일 때, 황 공급원으로부터의 모든 황이 일반적으로 할로겐 및 황을 함유하는 흡착제에 혼입되기 때문에 할로겐 및 약 5 중량%의 황을 갖는 황을 함유하는 흡착제가 형성된다.
흡착제 중 황의 양(또는 황 함량)은 전형적으로 할로겐 및 황을 함유하는 흡착제의 총 중량에 대해 약 0.1 중량% 내지 약 10 중량% 범위, 바람직하게는 약 0.5 중량% 내지 약 7.5 중량% 범위, 더욱 바람직하게는 약 2 중량% 내지 약 5 중량%, 더욱 더 바람직하게는 약 2.5 중량% 내지 약 4 중량% 범위이다.
할로겐 및 황을 함유하는 흡착제에서, 황 및 할로겐은 바람직하게는 약 0.25:1 내지 약 1:3, 더욱 바람직하게는 약 0.5:1 내지 약 1:2.5, 및 더욱 더 바람직하게는 약 1:1 내지 약 1:2 범위의 황 대 할로겐의 원자비로 존재한다.
할로겐 및 황을 함유하는 흡착제는 국제특허공보번호 WO 2012/071206에 기재된 바와 같이, 기질 물질, 황 공급원, 및 할로겐-함유 화합물로부터 제조될 수 있다. 성분들은 동시에 또는 순차적으로 함께 혼합될 수 있다. 혼합이 순차적인 경우 기질 물질은 전형적으로 황 공급원과 결합된 다음 할로겐-함유 화합물과 결합된다.
본 발명의 조성물인 할로겐 및 황을 함유하는 흡착제의 일부는 할로겐-함유 화합물과 기질 물질을 접촉시켜 할로겐-함유 기질 물질을 형성하는 단계를 포함하는 방법에 의해 형성되며; 할로겐-함유 기질 물질은 황 공급원과 접촉하여 할로겐 및 황을 함유하는 흡착제를 형성한다. 이 방법의 변형에서, 이미 형성된 할로겐-함유 기질 물질(예를 들어, 브롬-함유 탄소질 물질)은 황 공급원과 접촉하여 할로겐 및 황을 함유하는 흡착제를 형성한다. 본 발명의 조성물인 할로겐 및 황을 함유하는 다른 흡착제는 할로겐-함유 화합물과 황 공급원을 접촉시켜 할로겐-황 혼합물을 형성함으로써 형성되고; 할로겐-황 혼합물은 기질 물질과 접촉하여 할로겐 및 황을 함유하는 흡착제를 형성한다. 기질 물질, 할로겐, 할로겐-함유 화합물, 황 공급원, 및 이들의 양 및 이들의 선호도는 상기 기재된 바와 같다.
황 공급원과 기질 물질의 접촉은 주위 온도(예를 들어, 약 20℃ 내지 약 25℃)에서 수행될 수 있거나, 바람직하게는 접촉은 바람직하게는 약 75℃ 내지 약 700℃, 더욱 바람직하게는 약 100℃ 내지 약 600℃, 더욱 더 바람직하게는 약 100℃ 내지 약 200℃ 범위의 하나 이상의 온도에서 가열하면서 수행된다. 할로겐-함유 화합물이 이미 기질 물질과 결합되었는지 여부에 관계없이 기질 물질과 접촉하여 황 공급원을 가열하는 것이 권장되고 바람직하다.
할로겐-함유 화합물 및 흡착제 물질이 황-함유 화합물과 접촉하기 전에 접촉되는 경우, 할로겐-함유 화합물 및 흡착제 물질은 미국 특허 제6,953,494호 및 제9,101,907호에 기재된 바와 같이 접촉될 수 있다. 일부 실시형태에서, 할로겐 및 황을 함유하는 바람직한 흡착제는 브롬 및 황을 함유하는 흡착제이다. 일부 실시형태에서, 할로겐 및 황을 함유하는 바람직한 흡착제는 기질 물질이 활성탄인 흡착제이다. 다른 실시형태에서, 할로겐 및 황을 함유하는 바람직한 활성탄은 염소 및 황을 함유하는 활성탄, 브롬 및 황을 함유하는 활성탄, 및 요오드 및 황을 함유하는 활성탄이다. 바람직한 실시형태에서, 할로겐 및 황을 함유하는 흡착제는 염소 및 황을 함유하는 활성탄 및 브롬 및 황을 함유하는 활성탄이다. 보다 바람직한 실시형태에서, 할로겐 및 황을 함유하는 흡착제는 브롬 및 황을 함유하는 활성탄이다.
다른 실시형태에서, 할로겐 및 황을 함유하는 바람직한 흡착제는 염소 및 황을 함유하는 활성탄 및 요오드 및 황을 함유하는 활성탄이다. 또 다른 실시형태에서, 할로겐 및 황을 함유하는 바람직한 흡착제는 할로겐 및 황을 함유하는 카바자이트, 할로겐 및 황을 함유하는 벤토나이트, 할로겐 및 황을 함유하는 카올리나이트, 및 할로겐 및 황을 함유하는 실리카이다.
또 다른 실시형태에서, 할로겐 및 황을 함유하는 바람직한 흡착제는 브롬 및 황을 함유하는 실리카, 브롬 및 황을 함유하는 카올리나이트, 및 브롬 및 황을 함유하는 벤토나이트를 포함한다.
흡착제 중 할로겐의 양(또는 할로겐 함량)은 전형적으로 약 0.1 중량% 내지 약 20 중량% 범위의 총 브롬 함량(또는 브롬으로 계산됨)과 동일하며, 바람직하게는 할로겐 및 황을 함유하는 흡착제의 총 중량에 대해 약 0.5 중량% 내지 약 15 중량%, 더욱 바람직하게는 약 2 중량% 내지 약 12 중량%, 더욱 더 바람직하게는 약 3 중량% 내지 약 8 중량% 범위의 총 브롬 함량과 동일하다.
본 명세서 전체에 걸쳐 사용된 "브롬으로", "브롬으로 보고됨", "브롬으로 계산됨"이라는 문구 및 할로겐에 대한 유사한 문구는 할로겐의 양을 나타내며, 여기서 수치는 달리 명시되지 않는 한 브롬에 대해 계산된다. 예를 들어, 원소 불소를 사용할 수 있지만, 할로겐 및 황을 함유하는 흡착제의 할로겐 양이 브롬 값으로 명시된다.
흡착제 중 황의 양은 전형적으로 할로겐 및 황을 함유하는 흡착제의 총 중량에 대해 약 0.1 중량% 내지 약 15 중량% 범위, 바람직하게는 약 0.5 중량% 내지 약 10 중량% 범위, 더욱 바람직하게는 약 1 중량% 내지 약 5 중량% 범위이다.
본 발명의 방법에 사용하기에 적합한 브롬 및 황을 함유하는 활성탄은 나노미터에서 센티미터까지의 광범위한 입자 크기 및 분포를 가질 수 있고; 예를 들어, 제한 없이 분말, 과립 또는 압출된 형태를 포함하는 활성탄 형태로부터 형성될 수 있고; 높은 비표면적, 다양한 독특한 공극 구조; 및 당업자에게 친숙할 기타 특징들을 가질 수 있다.
할로겐 및 황을 함유하는 흡착제, 특히 브롬 및 황을 함유하는 흡착제, 보다 특히 브롬 및 황을 함유하는 활성탄은 예를 들어, 제한 없이 산화 및/또는 흡착을 포함하는 수단을 통해 물질에서 오염물질의 환경적 이용가능성을 감소시킬 수 있다. 흡착은 이러한 오염물질의 이동성을 감소시켜 환경 오염물질의 환경적 이용가능성을 감소시킬 수 있다. 할로겐 및 황을 함유하는 흡착제가 오염물질의 환경적 이용가능성을 감소시킬 수 있는 다른 방법은 표면 반응을 통해 그러한 오염물질의 분해를 강화하는 것 및/또는 메틸 수은과 같은 오염물질의 형성을 억제하는 것; 및/또는 다른 메커니즘에 의한 것이다. 본 발명의 방법에서, 고체, 또는 액체, 또는 이들의 조합에 적용되든 간에 할로겐 및 황을 함유하는 흡착제에 의해 흡착된 환경 오염물질은 안정화되어 환경으로의 탈착이 실질적으로 최소화된다.
수은 및 기타 환경 오염물질은 할로겐 및 황을 함유하는 흡착제, 특히 브롬 및 황을 함유하는 활성탄에 의해 제거하고/하거나 그 위에 흡착되어 오염물질을 효과적으로 제거할 수 있다. 할로겐 및 황을 함유하는 흡착제, 특히 브롬과 황을 함유하는 흡착제, 특히 브롬과 황을 함유하는 활성탄에서 다양한 할로겐 종이 형성될 수 있다. 예를 들어, 브롬 종 중 하나인 브롬은 원소 수은을 산화시켜 브롬화 수은을 형성할 수 있다.
할로겐 및 황을 함유하는 일부 흡착제, 특히 브롬 및 황을 함유하는 활성탄은 수은을 포획하고, 원소 수은, 산화된 수은 및 유기 수은을 포함한 다양한 산화 상태의 수은의 물리적 및/또는 화학적 흡착을 허용할 수 있다. 할로겐 및 황을 함유하는 흡착제에 의해 포집된 수은은 광범위한 pH 값에서 안정적이며, 여기서 "안정적"이란 포집 후 할로겐과 황을 상당한 양으로 함유하는 흡착제에서 수은이 방출되지 않음을 의미한다.
본 발명의 방법에 사용되는 할로겐 및 황을 함유하는 흡착제는 다른 임의의 성분들, 예컨대 pH 완충제(예를 들어, 제한 없이 탄산염 및 인산염을 포함함); 운반체(예를 들어, 제한 없이 모래 및 진흙을 포함함); 결합제(예를 들어, 제한 없이 진흙, 클레이 및 중합체를 포함함); 및/또는 기타 첨가제(예를 들어, 제한 없이 철 화합물 및 황 화합물을 포함함)와 조합될 수 있다.
본 발명의 실시에서, 할로겐 및 황을 함유하는 흡착제는 건조 흡착제로서 또는 예를 들어 슬러리에서 적합한 유체와의 조합을 포함하는 다양한 형태로 사용될 수 있다. 본 명세서에 사용된 바와 같이, 용어 "적합한 유체"는 물 및 기타 유체와 같은 유체를 의미한다. 본 개시내용의 교시가 주어지면, 당업자는 물질의 조성, 물질에 존재하는 환경 오염물질의 조성, 및 등과 같은 변수들에 따라 선택이 달라지므로, 적합한 유체를 선택하기 위한 지식을 가까이에 갖고 있다.
물질의 일부 처리는 장소내 및 장소외에서 모두 수행될 수 있다.
열 탈착 및 레토르팅은 수은 복원을 위한 열 처리의 두 가지 일반적인 장소외 방법이다. 이 기술은 오염된 매질을 가열하여 수은을 휘발시킨 다음, 증기를 액체 원소 수은으로 응축시킨다. 브롬과 황을 함유한 활성탄은 액체 수은 콘덴서의 대체품으로 수은을 흡착하거나 콘덴서를 빠져나가는 배출 가스에서 수은을 제거하는 데 사용될 수 있다.
일부 용도에서, 할로겐 및 황을 함유하는 흡착제는 물질 내부 또는 물질과 함께 남을 것이다. 다른 용도에서 할로겐 및 황을 함유하는 흡착제는 사용 후 수집될 수 있다. 할로겐 및 황을 함유하는 흡착제는 사용 후 수집할 경우, 흡착제를 폐기하거나 재생하여 재사용할 수 있다.
하나 이상의 환경 오염물질을 함유하는 물질은 고체, 액체, 또는 고체와 액체의 조합, 또는 하나 이상의 고체와 하나 이상의 액체의 조합이다. 물질이 고체인 경우 하나 이상의 고체를 포함할 수 있다. 물질이 액체인 경우, 하나 이상의 액체를 포함할 수 있다.
본 발명의 일부 방법에서, 하나 이상의 고체, 하나 이상의 액체, 또는 적어도 하나의 고체와 적어도 하나의 액체의 조합을 포함하는 물질에 적용되든 간에, 할로겐 및 황을 함유하는 흡착제의 사용은 독립형 복원 접근방식을 사용하거나 다른 복원 방법의 사용을 보완할 수 있다. 본 발명에 따른 다른 방법에서, 할로겐 및 황을 함유하는 흡착제는 동일한 복원 절차에서 하나 이상의 다른 복원제와 함께 사용될 수 있다.
할로겐 및 황을 함유하는 흡착제를 오염된 폐기물에 첨가하면, 하나 이상의 오염물질을 흡착한다. 일부 실시형태에서, 할로겐 및 황을 함유하는 흡착제는 물질에 남아 있어 물질을 안정화 및/또는 고형화한다. 다른 실시형태에서, 할로겐 및 황을 함유하는 흡착제와 물질이 결합되어, 종종 결합제 및 기타 화합물과 함께 매립지에 배치된다.
본 명세서에 사용된 바와 같이, 용어 "고체" 및/또는 "고체들"은 토양, 파편, 폐기물 및 당업자에게 공지된 기타 상기 물질을 제한 없이 포함한다. 토양은 본 발명의 실시에 처리하기에 바람직한 고체이다. 본 발명의 방법은 하나 이상의 환경 오염물질을 포함하는 고체에서 하나 이상의 환경 오염물질의 적어도 일부의 환경적 이용가능성을 감소시키기 위해 제공된다. 고체인 물질은 본 명세서에서 때때로 고체 물질로 지칭된다.
할로겐 및 황을 함유하는 흡착제를 고체에 첨가 및/또는 도포하는 방법은 다음을 포함할 수 있다:
(a) 이미 존재하든 수동으로 생성되든, 예를 들어 물질에 드릴링함으로써, 할로겐 및 황을 함유한 흡착제를 선택적으로, 물질에 존재하는 구멍 및/또는 웰 및/또는 채널을 통해 고체에 주입하는 단계; 및/또는
(b) 할로겐 및 황을 함유하는 흡착제를 고체 표면에 도포하는 단계; 및/또는
(c) 할로겐 및 황을 함유하는 흡착제를 고체 표면의 적어도 일부와 결합하는 단계; 및/또는
(d) 할로겐 및 황을 함유하는 흡착제를 고체가 처리되는 진공 웰에 넣는 단계; 및/또는
(e) 할로겐 및 황을 함유하는 흡착제를 함유된 고체에 첨가하는 단계; 및/또는
(f) 할로겐 및 황을 함유하는 흡착제를 고체와 결합하는 단계; 및/또는
(g) 할로겐 및 황을 함유하는 흡착제를 반응성 장벽에 첨가하는 단계; 및/또는
(h) 할로겐 및 황을 함유하는 흡착제를 함유하는 반응성 장벽을 형성하는 단계.
상기 (c)에서와 같이 할로겐 및 황을 함유하는 흡착제를 고체의 표면과 결합하는 단계는 할로겐 및 황을 함유하는 흡착제를 고체의 일부와 결합한 다음 고체 표면에 할로겐 및 황을 함유하는 흡착제 및 고체의 조합물을 도포하거나, 할로겐 및 황을 함유하는 흡착제를 고체 표면과 결합함으로써 수행될 수 있다.
할로겐 및 황을 함유하는 흡착제를 고체에 첨가 및/또는 도포하기 위한 일부 바람직한 방법은 다음과 같다:
(a) 할로겐 및 황을 함유하는 흡착제를 고체에 주입하는 단계;
(b) 할로겐 및 황을 함유하는 흡착제를 고체의 표면에 도포하는 단계; 및/또는
(c) 할로겐 및 황을 함유하는 흡착제를 고체 표면의 적어도 일부와 결합하는 단계.
하나 이상의 환경 오염물질의 환경적 이용가능성을 줄이기 위한 고체 처리의 실시형태는 (i) 구멍, 웰 및/또는 채널을 고체에 드릴링하는 것, (ii) 할로겐 및 황을 함유하는 흡착제 층으로 고체의 표면을 덮는 것, 그리고 (iii) 고체의 일부를 가열하여, 하나 이상의 환경 오염물질, 예를 들어 수은을 할로겐 및 황을 함유하는 흡착제가 있는 표면 쪽으로 이동시키는 것을 포함한다.
하나 이상의 환경 오염물질의 환경적 이용가능성을 줄이기 위한 고체 처리의 또 다른 실시형태는 (i) 구멍, 웰 및/또는 채널을 고체에 드릴링하는 것, (ii) 할로겐 및 황을 함유하는 흡착제로 일부 구멍 또는 채널을 채우는 것, 그리고 (iii) 가열된 공기를 구멍 또는 채널로 퍼지하여, 하나 이상의 환경 오염물질, 예를 들어 수은을 할로겐 및 황을 함유하는 흡착제로 채워진 구멍을 향해 이동시키는 것을 포함한다.
본 발명의 일부 실시형태에서, 고체는 가열되어, 진공 웰에서 환경 오염물질, 예를 들어, 수은을 기화시키고; 할로겐 및 황을 함유하는 흡착제가 상기 (d)에서와 같이 진공 웰에 존재할 경우, 할로겐 및 황을 함유하는 흡착제는 기화된 환경 오염물질(들)을 흡수할 수 있다. 이러한 절차에서, 할로겐 및 황을 함유하는 흡착제는 증기가 대기로 배출되기 전에 하나 이상의 위치에서 진공 웰에서 생성된 증기와 접촉하여 진공 웰에 배치된다. 이 절차의 한 가지 용도는 수은 복원을 위한 토양 증기 추출(SVE)이며, 할로겐 및 황을 함유하는 흡착제, 특히 브롬 및 황을 포함하는 활성탄을 진공 웰에 넣어 수은을 흡착할 수 있다.
특정 유형의 고체 물질에서, 토양, 할로겐 및 황을 함유하는 흡착제는 장소내 및/또는 장소 외 처리 토양의 안정화 및 고화(S/S) 전에 또는 동안 수은을 고정화하기 위해 사용될 수 있다. 하나의 장소 외 공정은 할로겐 및 황을 함유하는 흡착제, 하나 이상의 결합제 및 기타 성분을 오염된 물질에 첨가하고, 반응기에서 함께 혼합한다. 그런 다음, 혼합물을 안정화하고 결속시키거나 매립한다. 일부 실시형태에서, 브롬 및 황을 함유하는 분말 활성탄이 S/S 처리 공정에서 사용될 수 있다. 브롬 및 황을 함유하는 분말 활성탄에 흡착된 수은은 콘크리트를 만들고 양생하는 동안 안정적이다. 이것은 플라이 애시와 시멘트가 S/S 기술에서 사용되는 대표적인 결합제이기 때문에 유리한다.
할로겐 및 황을 함유하는 흡착제, 특히 브롬 및 황을 함유하는 분말 활성탄이 수은 오염된 토양의 복원제인 본 발명의 또 다른 실시형태에서, 할로겐 및 황을 함유하는 흡착제가 오염된 토양의 상부에 살포된다. 이 방법에서는 토양이 교란되지 않고 할로겐 및 황을 함유하는 흡착제, 특히 브롬 및 황을 함유하는 활성탄이 토양의 표층에 존재하고 토양에서 수은의 이동을 차단한다.
할로겐 및 황을 함유하는 흡착제, 특히 브롬 및 황을 함유하는 활성탄이 다른 제제와 혼합되어, 할로겐 및 황을 함유하는 흡착제의 고체, 특히 토양으로의 침투를 개선하는 혼합물을 생성할 수 있다. 할로겐 및 황을 함유하는 흡착제의 첨가량은 토양 표층의 10% 미만일 수 있으며, 토양 표층의 두께는 최대 10 cm일 수 있다. 일부 실시형태에서, pH 조정제는 또한 별도로 또는 할로겐 및 황을 함유하는 흡착제와 혼합하여, 선택적으로 할로겐 및 황을 함유하는 흡착제의 고체 내로의 침투를 개선시키는 제제와 함께 적용된다.
본 발명의 방법은 하나 이상의 환경 오염물질을 포함하는 액체에서 하나 이상의 환경 오염물질의 적어도 일부의 환경적 이용가능성을 감소시키기 위해 제공된다. 본 명세서에 사용된 용어 "액체" 및/또는 "액체들"은 지하수, 폐수, 지표수, 염수, 담수(예를 들어, 호수, 연못) 및 당업자에게 알려진 기타 물질을 제한 없이 포함한다. 액체인 물질은 때때로 본 명세서에서 액체 물질로 지칭된다.
할로겐 및 황을 함유하는 흡착제 및 액체의 첨가 및/또는 도포하는 방법은 다음을 포함할 수 있다:
(a) 할로겐 및 황을 함유하는 흡착제를 액체에 주입하는 단계로서; 원하는 경우 사용된 흡착제를 여과할 수 있는 단계; 및/또는
(b) 할로겐 및 황을 함유하는 흡착제를 액체의 표면에 도포하는 단계; 및/또는
(c) 할로겐 및 황을 함유하는 흡착제를 액체와 결합하는 단계; 및/또는
(d) 할로겐 및 황을 함유하는 흡착제를 포함하는 고정층 위로 액체를 통과시키는 단계; 및/또는
(e) 할로겐 및 황을 함유하는 흡착제를 포함하는 필터를 통해 액체를 통과시키는 단계; 및/또는
(f) 할로겐 및 황을 함유하는 흡착제가 함유된 고정층 또는 컬럼을 통해 액체를 펌핑하는 단계; 및/또는
(g) 할로겐 및 황을 함유하는 흡착제를 함유된 부피의 액체에 첨가하는 단계.
할로겐 및 황을 함유하는 흡착제를 상기 (c)에서와 같이 액체와 결합하는 것은 할로겐 및 황을 함유하는 흡착제를 벌크 액체와 결합하거나, 할로겐 및 황을 함유하는 흡착제를 액체의 일부와 결합하여 슬러리를 형성한 다음, 슬러리를 나머지 액체와 결합함으로써 수행될 수 있다.
일부 물질은 적어도 하나의 고체와 적어도 하나의 액체의 조합물이며, 슬러지, 슬러리, 퇴적물, 간극수(예를 들어, 토양 간극수 또는 퇴적물 간극수) 및 기타 고체와 액체의 조합물을 포함한다. 퇴적물, 토양 간극수 및 퇴적물 간극수가 본 발명의 실시에서 처리하기에 바람직한 조합 물질이다. 이러한 조합물을 때로는 다상 물질이라고 한다. 본 발명의 방법은 하나 이상의 환경 오염물질을 포함하는 조합물로 하나 이상의 환경 오염물질의 적어도 일부의 환경적 이용가능성을 감소시키기 위해 제공된다. 조합물인 물질은 때때로 본 명세서에서 조합 물질로 지칭된다.
할로겐 및 황을 함유하는 흡착제 및 조합물의 첨가 및/또는 도포는 할로겐 및 황을 함유하는 흡착제를 조합물에 첨가 및/또는 도포하는 것을 포함할 수 있다. 이러한 방법에서 할로겐 및 황을 함유하는 흡착제를 조합물에 첨가 및/또는 도포하는 방법은 다음을 포함할 수 있다:
(a) 이미 존재하거나 수동으로 생성되든지, 예를 들어, 조합물에 드릴링하여, 선택적으로, 물질에 존재하는 구멍 및/또는 웰 및/또는 채널을 통해 할로겐 및 황을 함유하는 흡착제를 조합물에 주입하는 단계; 및/또는
(b) 할로겐 및 황을 함유하는 흡착제를 조합물의 표면에 도포하는 단계; 및/또는
(c) 할로겐 및 황을 함유하는 흡착제를 고체 및/또는 액체 물질에 대해 위에서 설명한 바와 같이 조합물의 표면의 적어도 일부와 결합하는 단계; 및/또는
(d) 할로겐 및 황을 함유하는 흡착제를 조합물과 결합하는 단계; 및/또는
(e) 할로겐 및 황을 함유하는 흡착제를 고체 물질에 대해 설명한 것과 유사한 방식으로 조합물이 처리되는 진공 웰에 배치하는 단계; 및/또는
(f) 할로겐 및 황을 함유하는 흡착제를 함유된 조합물에 첨가하는 단계; 및/또는
(g) 할로겐 및 황을 함유하는 흡착제를 포함하는 층으로 물질의 표면을 덮는 단계; 및/또는
(h) 할로겐 및 황을 함유하는 흡착제를 캡에 넣는 단계; 및/또는
(i) 할로겐 및 황을 함유하는 흡착제를 반응성 장벽에 첨가하는 단계; 및/또는
(j) 할로겐 및 황을 함유하는 흡착제를 함유하는 반응성 장벽을 형성하는 단계; 및/또는
(k) 할로겐 및 황을 함유하는 흡착제를 지오텍스타일 매트 안에 배치하는 단계.
할로겐 및 황을 함유하는 흡착제를 상기 (d)에서와 같이 조합물과 결합하는 것은 할로겐 및 황을 함유하는 흡착제를 조합물과 결합하거나, 또는 할로겐 및 황을 함유하는 흡착제를 조합물의 일부와 결합하여 혼합물을 형성한 다음, 혼합물을 조합물의 표면과 결합함으로써 수행될 수 있다. 이러한 실시형태에서, 할로겐 및 황을 함유하는 흡착제는 예를 들어 제한 없이 할로겐 및 황을 함유하는 활성탄, 바람직하게는 브롬 및 황을 함유하는 탄소 흡착제, 더욱 바람직하게는 브롬 및 황을 함유하는 활성탄 흡착제를 포함할 수 있다.
할로겐 및 황을 함유하는 흡착제를 조합물에 첨가 및/또는 도포하기 위한 일부 바람직한 방법은 다음과 같다:
(a) 할로겐 및 황을 함유하는 흡착제를 조합물에 주입하는 단계;
(b) 할로겐 및 황을 함유하는 흡착제를 조합물의 표면에 도포하는 단계;
(c) 할로겐 및 황을 함유하는 흡착제를 조합물의 표면의 적어도 일부와 결합하는 단계; 및/또는
(d) 할로겐 및 황을 함유하는 흡착제를 조합물과 결합하는 단계.
당업자에게 명백한 바와 같이, 처리되는 물질에 따라, 본 발명의 사용에 관한 수많은 변수가 고려되어야 한다. 고체, 액체 또는 이들의 조합에 적용되는지 여부에 관계없이 본 발명의 모든 방법에서, 본원의 교시가 주어진다면, 당업자는 사용할 할로겐 및 황을 함유하는 흡착제의 양; 할로겐 및 황을 함유하는 흡착제와 함께 선택적 구성요소를 사용할지 여부, 그리고 만약 그렇다면 특정 선택적 구성요소 및 유익할 이의 양; 유익할 본 발명의 방법의 적용 횟수 및 이러한 적용 사이의 기간; 알려진 복원 방법과 함께 본 발명의 방법을 사용할지 여부, 그리고 만약 그렇다면 유익한 결과를 얻기 위해 그렇게 하는 방법 등을 결정하기 위한 지식을 가지고 있다.
하기 실시예는 예시의 목적으로 제공되며, 본 발명의 범위를 제한하도록 의도되지 않는다.
실시예에서, 달리 명시되지 않는 한, 샘플에 존재하는 수은의 양은 저온 증기 원자 흡수(CVAA; Zeeman 배경 보정을 갖는 원자 흡수 수은 분광계, Ohio Lumex Co., 모델 번호 RA 915+)를 통해 수은 증기 분석기가 있는 원자 흡수 분광계에서 측정되었다.
모든 실시예에서, 일반(미처리) 활성탄을 사용한 실행은 비교 대상이다. 실시예에 사용된 분말 활성탄은 코코넛 껍질로부터 제조하였다.
실시예 1 - 비교예
분말 활성탄을 건조시키고 질소 하에 건조 상자에 보관하였다. 분말 활성탄의 일부(평균 입자 크기 15 μm)는 미국 특허 제6,953,494호에 기재된 과정에서 승온에서 기상 Br2로 처리하여, 8 중량%의 브롬 함량을 갖는 브롬-함유 분말 활성탄을 형성하였다.
각 실행에 대해, 흡착제(0.4 g/L)를 반응기 병에 넣었다. Hg(NO3)2로 제조된 50 ppm Hg를 함유하고 pH가 2인 용액을 흡착제가 함유된 반응기 병에 첨가하였다. 샘플을 30 rpm에서 24시간 동안 회전시키고, 생성된 각 혼합물을 주사기 필터(0.45 μm 공극 막)를 통과시켜 액체로부터 흡착제를 분리하였다. 그런 다음 각 용액에서 여과된 액체의 수은 농도를 결정했다. 결과는 표 1에 요약되어 있다.
Figure pct00001
실시예 2 - 비교예
PAC 및 원소 황(3.2 중량% 황)의 4가지 혼합물을 각각 석영 튜브 내의 석영 보트에 넣었다. 각 혼합물을 N2 하에 몇 분 동안 다른 온도에서 가열한 다음, 사용하기 전에 N2 하에서 냉각했다. 각각의 실행에서, 황-함유 PAC(S-PAC; 0.4 g/L)를 반응기 병에 넣고, 실시예 1에 기재된 바와 같이 수은-함유 용액으로 처리하였다. 결과는 표 2에 요약되어 있다.
Figure pct00002
실시예 3
실시예 1에서와 같이 제조된 브롬-함유 PAC(Br-PAC; 8 중량% Br) 및 원소 황(3.2중량% 황)의 혼합물을 석영 튜브 내의 석영 보트에 각각 넣었다. 각 혼합물을 N2 하에 몇 분 동안 다른 온도에서 가열한 다음, 사용하기 전에 N2 하에서 냉각시켰다. 각 실행에서, 황-및-브롬-함유 PAC(S-Br-PAC; 0.4 g/L)를 반응기 병에 넣고, 실시예 1에 기재된 바와 같이 수은-함유 용액으로 처리했다. 결과는 표 3에 요약되어 있다.
원소 황(28.6 중량%) 및 액체 Br2(71.4 중량%)를 함께 혼합하여 용액을 형성하였다. 이 용액을 PAC와 혼합하고, PAC, 원소 황(3.2 중량%) 및 액체 Br2(8 중량%) 혼합물의 샘플을 석영 튜브 내의 석영 보트에 각각 넣었다. 각 혼합물을 N2 하에 몇 분 동안 다른 온도에서 가열한 다음, 사용하기 전에 N2 하에서 냉각시켰다. 각 실행에서, 황-및-브롬-함유 PAC(S-Br-PAC, 0.4 g/L)를 반응기 병에 넣고, 실시예 1에 기재된 바와 같이 수은-함유 용액으로 처리했다. 결과는 표 3에 요약되어 있다.
Figure pct00003
실시예 4
여러 흡착제가 준비되었다. S-Br-PAC 흡착제는 실시예 3에 기재된 바와 같이 형성되었다. 각 실행에서, 흡착제(0.4 g/L)를 반응기 병에 넣고, 실시예 1에 기재된 바와 같이 수은-함유 용액으로 처리하였다. 실행 A 및 B는 비교예이며; 실행 C는 본 발명이다. 결과는 표 4에 요약되어 있다.
Figure pct00004
본 발명의 추가 실시형태는 제한 없이 다음을 포함한다:
A) 하나 이상의 환경 오염물질을 포함하는 물질에서 하나 이상의 환경 오염물질의 적어도 일부의 환경적 이용가능성을 감소시키는 방법으로서, 상기 방법은
할로겐 및 황을 함유하는 흡착제를 상기 물질에 첨가 및/또는 도포하는 단계로서, 상기 할로겐 및 황을 함유하는 흡착제는 브롬 및 황을 함유하는 활성탄, 염소 및 황을 함유하는 활성탄, 요오드 및 황을 함유하는 활성탄, 브롬 및 황을 함유하는 캐바자이트, 브롬 및 황을 함유하는 벤토나이트, 브롬 및 황을 함유하는 카올리나이트 또는 브롬 및 황을 함유하는 실리카인, 단계,
이에 의해 물질에서 하나 이상의 환경 오염물질의 적어도 일부의 환경적 이용가능성을 감소시키는 단계를 포함하는, 방법.
B) A)에서와 같은 방법으로서, 할로겐 및 황을 함유하는 흡착제가 할로겐 및 황을 함유하는 흡착제의 총 중량에 대해 브롬으로 계산하여 약 0.1 중량% 내지 약 20 중량%의 할로겐 함량을 갖는, 방법.
C) A)에서와 같은 방법으로서, 할로겐 및 황을 함유하는 흡착제가 할로겐 및 황을 함유하는 흡착제의 총 중량에 대해 브롬으로 계산하여 약 0.5 중량% 내지 약 15 중량%의 할로겐 함량을 갖는, 방법.
D) A)에서와 같은 방법으로서, 할로겐 및 황을 함유하는 흡착제가 할로겐 및 황을 함유하는 흡착제의 총 중량에 대해 브롬으로 계산하여 약 2 중량% 내지 약 12 중량%의 할로겐 함량을 갖는, 방법.
E) A)에서와 같은 방법으로서, 할로겐 및 황을 함유하는 흡착제가 할로겐 및 황을 함유하는 흡착제의 총 중량에 대해 브롬으로 계산하여 약 3 중량% 내지 약 8 중량%의 할로겐 함량을 갖는, 방법.
F) A) 내지 E) 중 어느 하나의 방법으로서, 할로겐 및 황을 함유하는 흡착제 중 황의 양이 할로겐 및 황을 함유하는 흡착제의 총 중량에 대해 약 0.1 중량% 내지 약 15 중량% 범위인, 방법.
G) A) 내지 E) 중 어느 하나의 방법으로서, 할로겐 및 황을 함유하는 흡착제 중 황의 양이 할로겐 및 황을 함유하는 흡착제의 총 중량에 대해 약 0.5 중량% 내지 약 10 중량% 범위, 바람직하게는 약 1 중량% 내지 약 5 중량% 범위인, 방법.
H) A) 내지 G) 중 어느 하나의 방법으로서, 황 및 할로겐이 약 0.25:1 내지 약 1:3, 바람직하게는 약 0.5:1 내지 약 1:2.5, 더욱 더 바람직하게는 약 1:1 내지 약 1:2의 범위의 원자 비로 존재하는, 방법.
I) A) 내지 H) 중 어느 하나의 방법으로서, 물질이 토양인, 방법.
J) A) 내지 H) 중 어느 하나의 방법으로서, 물질이 퇴적물인, 방법.
K) A) 내지 H) 중 어느 하나의 방법으로서, 물질이 토양 간극수 또는 퇴적물 간극수인, 방법.
L) A)에서와 같은 방법으로서, 할로겐 및 황을 함유하는 흡착제가 브롬 및 황을 함유하는 활성탄이고, 할로겐 함량은 할로겐 및 황을 함유하는 흡착제의 총로중량에 대해 브롬으로 계산하여 약 0.1 중량% 내지 약 20 중량%이고, 상기 물질은 토양, 퇴적물, 토양 간극수 또는 퇴적물 간극수인, 방법.
M) L)에서와 같은 방법으로서, 할로겐 함량이 할로겐 및 황을 함유하는 흡착제의 총 중량에 대해 브롬으로 계산하여 약 0.5 중량% 내지 약 15 중량%, 바람직하게는 약 2 중량% 내지 약 12 중량%, 더욱 바람직하게는 약 3 중량% 내지 약 8 중량%인, 방법.
N) L) 또는 M)의 방법으로서, 할로겐 및 황을 함유하는 흡착제 중 황의 양이 할로겐 및 황을 함유하는 흡착제의 총 중량에 대해 약 0.1 중량% 내지 약 15 중량% 범위, 바람직하게는 약 0.5 중량% 내지 약 10 중량% 범위, 더욱 바람직하게는 약 1 중량% 내지 약 5 중량% 범위인, 방법.
O) A)에서와 같은 방법으로서, 흡착제는 브롬 및 황을 함유하는 캐버자이트, 브롬 및 황을 함유하는 벤토나이트, 브롬 및 황을 함유하는 카올리나이트, 또는 브롬 및 황을 함유하는 실리카이고, 여기서 할로겐 함량은 할로겐 및 황을 함유하는 흡착제의 총 중량에 대해 브롬으로 계산하여 약 0.1 중량% 내지 약 20 중량%이고, 상기 물질은 토양, 퇴적물, 토양 간극수 또는 퇴적물 간극수인, 방법.
P) O)에서와 같은 방법으로서, 할로겐 함량은 할로겐 및 황을 함유하는 흡착제의 총 중량에 대해 브롬으로 계산하여 약 0.5 중량% 내지 약 15 중량%, 바람직하게는 약 2 중량% 내지 약 12 중량%, 더욱 바람직하게는 약 3 중량% 내지 약 8 중량%인, 방법.
Q) O) 또는 P)의 방법으로서, 할로겐 및 황을 함유하는 흡착제 중 황의 양이 할로겐 및 황을 함유하는 흡착제의 총 중량에 대해 약 0.1 중량% 내지 약 15 중량% 범위, 바람직하게는 약 0.5 중량% 내지 약 10 중량% 범위, 더욱 바람직하게는 약 1 중량% 내지 약 5 중량%인, 방법.
R) A)에서와 같은 방법으로서, 흡착제가 염소 및 황을 함유하는 활성탄이고, 할로겐 함량은 할로겐 및 황을 함유하는 흡착제의 총 중량에 대해 브롬으로 계산하여 약 0.1 중량% 내지 약 20 중량%이고, 상기 물질은 토양, 퇴적물, 토양 간극수 또는 퇴적물 간극수인, 방법.
S) A)에서와 같은 방법으로서, 흡착제는 요오드 및 황을 함유하는 활성탄이고, 할로겐 함량은 할로겐 및 황을 함유하는 흡착제의 총 중량에 대해 브롬으로 계산하여 약 0.1 중량% 내지 약 20 중량%이고, 상기 물질은 토양, 퇴적물, 토양 간극수 또는 퇴적물 간극수인, 방법.
T) K)에서와 같은 방법으로서, 할로겐 함량은 할로겐 및 황을 함유하는 흡착제의 총 중량에 대해 브롬으로 계산하여 약 0.5 중량% 내지 약 15 중량%, 바람직하게는 약 2 중량% 내지 약 12 중량%인, 방법.
U) T)에서와 같은 방법으로서, 할로겐 및 황을 함유하는 흡착제 중 황의 양이 할로겐 및 황을 함유하는 흡착제의 총 중량에 대해 약 0.1 중량% 내지 약 15 중량% 범위, 바람직하게는 약 0.5 중량% 내지 약 10 중량% 범위, 더욱 바람직하게는 약 1 중량% 내지 약 5 중량%인, 방법.
V) L) 내지 U) 중 어느 하나의 방법으로서, 황 및 할로겐이 약 0.25:1 내지 약 1:3, 바람직하게는 약 0.5:1 내지 약 1:2.5, 및 더욱 더 바람직하게는 약 1:1 내지 약 1:2의 범위의 원자 비로 존재하는, 방법.
명세서 또는 청구범위의 어느 곳에서나 화학명 또는 화학식으로 언급된 구성요소는 단수형이든 복수형이든 상관없이 화학명 또는 화학식으로 언급된 또 다른 물질(예를 들어, 또 다른 성분, 용매 등)과 접촉하기 전에 존재하는 것으로 확인된다. 생성된 혼합물 또는 용액에서 어떤 화학적 변화, 변형 및/또는 반응이 일어나는지, 그러한 변화, 변형 및/또는 반응이 본 명세서에 따라 요구되는 조건 하에 특정 구성요소를 함께 결합한 자연스러운 결과라는 것은 중요하지 않다. 따라서, 성분은 원하는 작업을 수행하거나 원하는 조성물을 형성하는 것과 관련하여 함께 결합되는 성분으로 확인된다. 또한, 이하의 청구범위가 물질, 구성요소 및/또는 성분을 현재 시제("포함하다", "이다" 등)로 언급할 수 있다고 하더라도, 그 언급은 본 개시내용에 따른 하나 이상의 다른 물질, 구성요소 및/또는 성분과 처음 접촉, 블렌딩 또는 혼합되기 직전 당시 존재했던 물질, 구성요소 또는 성분을 의미한다. 본 개시내용에 따라 화학자의 통상적인 기술로 수행되는 경우 접촉, 블렌딩 또는 혼합 작업 동안 화학 반응 또는 변형을 통해 물질, 구성요소 또는 성분이 원래의 정체성을 상실할 수 있다는 사실은 실질적인 문제가 되지 않는다.
본 발명은 본원에 인용된 물질 및/또는 과정들을 포함하거나, 구성되거나 본질적으로 구성될 수 있다.
본 명세서에 사용된 바와 같이, 본 발명의 조성물 중 성분 또는 본 발명의 방법에 사용된 성분의 양을 변경하는 용어 "약"은 예를 들어 현실 세계의 농축액 또는 사용 용액을 제조하는 데 사용되는 전형적인 측정 및 액체 취급 과정들을 통해; 이러한 절차에서의 부주의한 오류를 통해; 조성물을 제조하거나 방법을 수행하는 데 사용되는 성분들의 제조, 공급원 또는 순도의 차이를 통해; 등, 발생할 수 있는 수치적 양의 변화를 의미한다. 용어 약은 또한 특정 초기 혼합물로부터 생성된 조성물에 대한 상이한 평형 조건으로 인해 상이한 양을 포함한다. "약"이라는 용어에 의해 수정되었는지 여부에 관계없이, 청구의 범위는 수량과 동등한 것을 포함한다.
명시적으로 달리 지시될 수 있는 경우를 제외하고, 본 명세서에 사용된 바와 같은 관사 "a" 또는 "an"은 관사가 지칭하는 단일 요소에 대한 설명 또는 청구범위를 제한하려는 의도가 아니며 제한하는 것으로 해석되어서도 안된다. 오히려, 본 명세서에서 사용된 바와 같은 관사 "a" 또는 "an"은 텍스트가 달리 명시적으로 나타내지 않는 한 하나 이상의 상기 요소들을 포함하도록 의도된다.
본 발명은 그 실시에 있어서 상당한 변화가 있을 수 있다. 그러므로 전술한 설명은 본 발명을 상기 제시된 특정 예시로 제한하려는 의도가 아니며, 제한하는 것으로 해석되어서도 안 된다.

Claims (31)

  1. 하나 이상의 환경 오염물질을 포함하는 물질에서 하나 이상의 환경 오염물질의 적어도 일부의 환경적 이용가능성을 감소시키는 방법으로서, 상기 방법은
    할로겐 및 황을 함유하는 흡착제를 상기 물질에 첨가 및/또는 도포하는 단계로서, 상기 흡착제는 황, 불소, 염소, 브롬 및/또는 요오드로부터 선택된 하나 이상의 할로겐, 및 하나 이상의 기질 물질을 포함하고, 상기 흡착제 중의 할로겐은 흡착제는 원소 할로겐, 할로겐화수소산, 알칼리 금속 할로겐화물, 알칼리 토금속 할로겐화물, 및 암모늄 할로겐화물로부터 선택된 공급원에서 유래하는 단계,
    이에 의해 물질에서 하나 이상의 환경 오염물질의 적어도 일부의 환경적 이용가능성을 감소시키는 단계를 포함하는, 방법.
  2. 청구항 1에 있어서,
    상기 흡착제가 하나 이상의 탄소질 물질로부터 선택된 기질 물질을 포함하는, 방법.
  3. 청구항 2에 있어서,
    상기 탄소질 물질이 활성탄인, 방법.
  4. 청구항 1에 있어서,
    상기 흡착제가 하나 이상의 무기 물질로부터 선택된 기질 물질을 포함하는, 방법.
  5. 청구항 4에 있어서,
    상기 무기 물질이 무기 산화물, 천연 제올라이트, CaCO3, 및 클레이 미네랄로부터 선택되는, 방법.
  6. 청구항 5에 있어서,
    상기 무기 물질이 캐버자이트, 실리카, 카올리나이트 및 벤토나이트로부터 선택되는, 방법.
  7. 청구항 1 내지 청구항 6 중 어느 한 항에 있어서,
    상기 할로겐 및 황을 함유하는 흡착제는 브롬 및 황을 함유하는 흡착제인, 방법.
  8. 청구항 1에 있어서,
    상기 흡착제는 할로겐 및 황을 함유하는 활성탄인, 방법.
  9. 청구항 1에 있어서,
    상기 흡착제는 브롬 및 황을 함유하는 활성탄인, 방법.
  10. 청구항 1 내지 청구항 9 중 어느 한 항에 있어서,
    상기 흡착제는 할로겐 및 황을 함유하는 흡착제의 총 중량에 대해 브롬으로 계산하여 약 0.1 내지 약 20 중량%의 할로겐 함량을 갖는, 방법.
  11. 청구항 1 내지 청구항 10 중 어느 한 항에 있어서,
    상기 할로겐 및 황을 함유하는 흡착제 중 황의 양이 할로겐 및 황을 함유하는 흡착제의 총 중량에 대해 약 0.1 중량% 내지 약 15 중량% 범위인, 방법.
  12. 청구항 1 내지 청구항 11 중 어느 한 항에 있어서,
    상기 환경 오염물질을 포함하는 물질이 고체인, 방법.
  13. 청구항 12에 있어서,
    할로겐 및 황을 함유하는 흡착제를 고체에 첨가 및/또는 도포하는 단계는:
    (a) 할로겐 및 황을 함유하는 흡착제를 고체에 주입하는 단계;
    (b) 할로겐 및 황을 함유하는 흡착제를 고체 표면에 도포하는 단계;
    (c) 할로겐 및 황을 함유하는 흡착제를 고체 표면의 적어도 일부와 결합하는 단계;
    (d) 할로겐 및 황을 함유하는 흡착제를 고체가 처리되는 진공 웰에 넣는 단계;
    (e) 할로겐 및 황을 함유하는 흡착제를 함유된 고체에 첨가하는 단계;
    (f) 할로겐 및 황을 함유하는 흡착제를 고체와 결합하는 단계;
    (g) 할로겐 및 황을 함유하는 흡착제를 반응성 장벽에 첨가하는 단계; 및/또는
    (h) 할로겐 및 황을 함유하는 흡착제를 함유하는 반응성 장벽을 형성하는 단계
    를 포함하는, 방법.
  14. 청구항 1 내지 청구항 11 중 어느 한 항에 있어서,
    상기 환경 오염물질을 포함하는 물질이 액체인, 방법.
  15. 청구항 14에 있어서,
    상기 할로겐 및 황을 함유하는 흡착제를 액체에 첨가 및/또는 도포하는 단계는:
    (a) 할로겐 및 황을 함유하는 흡착제를 액체에 주입하는 단계;
    (b) 할로겐 및 황을 함유하는 흡착제를 액체의 표면에 도포하는 단계;
    (c) 할로겐 및 황을 함유하는 흡착제를 액체와 결합하는 단계;
    (d) 할로겐 및 황을 함유하는 흡착제를 포함하는 고정층 위로 액체를 통과시키는 단계;
    (e) 할로겐 및 황을 함유하는 흡착제를 포함하는 필터를 통해 액체를 통과시키는 단계;
    (f) 할로겐 및 황을 함유하는 흡착제가 함유된 고정층 또는 컬럼을 통해 액체를 펌핑하는 단계; 및/또는
    (g) 할로겐 및 황을 함유하는 흡착제를 함유된 부피의 액체에 첨가하는 단계
    를 포함하는, 방법.
  16. 청구항 1 내지 청구항 11 중 어느 한 항에 있어서,
    상기 환경 오염물질을 포함하는 물질이 적어도 하나의 고체와 적어도 하나의 액체의 조합물인, 방법.
  17. 청구항 16에 있어서,
    상기 할로겐 및 황을 함유하는 흡착제를 조합물에 첨가 및/또는 도포하는 단계는:
    (a) 할로겐 및 황을 함유하는 흡착제를 조합물에 주입하는 단계;
    (b) 할로겐 및 황을 함유하는 흡착제를 조합물의 표면에 도포하는 단계;
    (c) 할로겐 및 황을 함유하는 흡착제를 조합물의 표면의 적어도 일부와 결합하는 단계;
    (d) 할로겐 및 황을 함유하는 흡착제를 조합물과 결합하는 단계;
    (e) 할로겐 및 황을 함유하는 흡착제를 조합물이 처리되는 진공 웰에 배치하는 단계;
    (f) 할로겐 및 황을 함유하는 흡착제를 함유된 조합물에 첨가하는 단계;
    (g) 할로겐 및 황을 함유하는 흡착제를 포함하는 층으로 물질의 표면을 덮는 단계;
    (h) 할로겐 및 황을 함유하는 흡착제를 캡에 넣는 단계;
    (i) 할로겐 및 황을 함유하는 흡착제를 반응성 장벽에 첨가하는 단계;
    (j) 할로겐 및 황을 함유하는 흡착제를 함유하는 반응성 장벽을 형성하는 단계; 및/또는
    (k) 할로겐 및 황을 함유하는 흡착제를 지오텍스타일 매트 안에 배치하는 단계
    를 포함하는, 방법.
  18. 청구항 12 또는 청구항 13에 있어서,
    상기 고체가 토양인, 방법.
  19. 청구항 17에 있어서,
    상기 첨가 및/또는 도포가
    (a) 할로겐 및 황을 함유하는 흡착제를 고체에 주입하는 단계;
    (b) 할로겐 및 황을 함유하는 흡착제를 고체 표면에 도포하는 단계; 및/또는
    (c) 할로겐 및 황을 함유하는 흡착제를 고체 표면의 적어도 일부와 결합하는 단계
    를 포함하는, 방법.
  20. 청구항 16 또는 청구항 17에 있어서,
    상기 조합물이 퇴적물인, 방법.
  21. 청구항 20에 있어서,
    상기 첨가 및/또는 도포가
    (a) 할로겐 및 황을 함유하는 흡착제를 조합물에 주입하는 단계;
    (b) 할로겐 및 황을 함유하는 흡착제를 조합물의 표면에 도포하는 단계;
    (c) 할로겐 및 황을 함유하는 흡착제를 조합물의 표면의 적어도 일부와 결합하는 단계; 및/또는
    (d) 할로겐 및 황을 함유하는 흡착제를 조합물과 결합하는 단계
    를 포함하는, 방법.
  22. 청구항 1에 있어서,
    상기 물질이 토양 또는 퇴적물이고, 할로겐 및 황을 함유하는 흡착제는 브롬 및 황을 함유하는 활성탄인, 방법.
  23. 할로겐 및 황을 함유하는 흡착제로서,
    상기 흡착제는
    A) i) 할로겐-함유 화합물 및 기질 물질을 접촉시켜 할로겐-함유 기질 물질을 형성하는 단계, 및 ii) 할로겐-함유 기질 물질을 황 공급원과 접촉시키는 단계;
    B) 할로겐-함유 기질 물질 및 황 공급원을 접촉시키는 단계;
    C) i) 할로겐-함유 화합물과 황 공급원을 접촉시켜 할로겐-황 혼합물을 형성하는 단계, 및 ii) 할로겐-황 혼합물과 기질 물질을 접촉시켜서,
    할로겐 및 황을 함유하는 흡착제를 형성하는 단계에 의해 형성되는, 흡착제.
  24. 청구항 23에 있어서,
    상기 할로겐이 브롬이고, 기질 물질이 탄소질 물질이고, 할로겐-함유 화합물이 원소 브롬이고, 황 공급원이 원소 황인, 흡착제.
  25. 청구항 24에 있어서,
    상기 흡착제가 A)에서와 같이 형성되고, 원소 브롬이 기체 형태이거나; 또는 상기 흡착제는 C)에서와 같이 형성되고, 원소 브롬이 액체 형태인, 흡착제.
  26. 청구항 23 내지 청구항 25 중 어느 한 항에 있어서,
    상기 기질 물질이 활성탄인, 흡착제.
  27. 할로겐 및 황을 함유하는 흡착제의 형성 방법으로서,
    상기 방법은:
    A) i) 할로겐-함유 화합물과 기질 물질을 접촉시켜 할로겐-함유 기질 물질을 형성하는 단계, 및
    ii) 할로겐-함유 기질 물질을 황 공급원과 접촉시키는 단계; 또는
    B) 할로겐-함유 기질 물질 및 황 공급원을 접촉시키는 단계; 또는
    C) i) 할로겐-함유 화합물과 황 공급원을 접촉시켜 할로겐-황 혼합물을 형성하는 단계, 및
    ii) 할로겐-황 혼합물과 기질 물질을 접촉시켜서;
    할로겐 및 황을 함유하는 흡착제를 얻는 단계를 포함하는, 방법.
  28. 청구항 27에 있어서,
    상기 할로겐이 브롬이고, 기질 물질이 탄소질 물질이고, 할로겐-함유 화합물이 원소 브롬이고, 황 공급원이 원소 황인, 방법.
  29. 청구항 28에 있어서,
    상기 흡착제가 A)에서와 같이 형성되고, 원소 브롬이 기체 형태이고; 또는 상기 흡착제는 C)에서와 같이 형성되고, 원소 브롬이 액체 형태인, 방법.
  30. 청구항 27 내지 청구항 29 중 어느 한 항에 있어서,
    A) 또는 B)에서 황 공급원과 기질 물질의 접촉, 또는 C)에서 할로겐-황 혼합물과 기질 물질의 접촉이 약 75℃ 내지 약 700℃ 범위의 하나 이상의 온도에서 수행되는, 방법.
  31. 청구항 27 내지 청구항 29 중 어느 한 항에 있어서,
    상기 기질 물질이 활성탄인, 방법.
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