KR20230074190A - 안정한 염기성 전해질 물질 및 이를 포함하는 용매 물질 - Google Patents
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Abstract
하기 화학 구조를 갖는 물질의 조성물: 
, 상기 식에서, x는 3 초과의 정수이고; y는 x보다 적은 정수이고; 분자 성분과 관련된 전하값은 -1 이상이다.
Description
본 출원은 2015년 5월 19일에 출원된 미국가특허 출원 제62/163,941호에 대한 우선권을 주장하고, 이의 내용은 본원에 참조로 포함되어 있다.
본 발명은 용액 pH를 변경할 수 있는 다양한 수용액에 혼입될 수 있고, 초기 용액 조성에 따라 생성된 용액이 염기성이 되게 하는데 이용될 수 있는 물질의 조성물에 관한 것이다.
열역학 법칙에 근거하여, 닫힌 계의 내부 에너지는 안정하고, 이때 2개의 상이한 전하 유형, 즉, 양전하로 하전된 양이온(+)의 몰과 음전하로 하전된 음이온(-)의 몰은 화학양론적으로 전하-균형을 이루고; 안정한 전하 중성 수용액을 생성한다는 과학적 사실은 오랜 기간 받아들여지고 있다. 중성 용액에서의 정전기 전하 유형은 필수적으로 동일한 수의 음성(-) 정전하에 의해 균형을 이룬 양성 정전하(+)를 가질 것으로 널리 간주되어 있다. 그러나, 염기성 수용액에 대해 실시된 연구는 다양한 용액이 과량의 히드록실 라디칼을 가질 수 있음을 나타낸다.
이러한 현상은 수분자가 용액에 존재하는 불균형화된 전하를 안정화시키는데 효과적이라는 결론을 지지한다. 수용액에 존재하는 수분자는 임의의 불균형화된 전하를 안정화시켜 전하-균형화된 용액을 생성한다. 결과는 열역학 법칙에 따르며, 수분자의 비공유 전자쌍으로 이루어진 신규한 유형의 전자-균형화된 친핵체의 존재를 시사한다.
따라서, 수분자에 의해 안정화된 과량의 히드록실 라디칼이 전하-균형화된 용액을 생성하기 위해서 연장된 기간 동안 존재할 수 있는 용액의 제조는 환상적인 것이였다. 이러한 물질을 제공하는 것이 요망될 것이다. 그리고 이러한 용액을 제공하기 위한 물질의 조성물을 제공하는 것도 마찬가지이다.
요약
극성 용매에 존재하는 경우에 하기 화학 구조를 가질 것인 물질의 조성물이 본원에 개시되어 있다:
상기 식에서, x는 3 초과의 정수이고;
y는 x보다 적은 정수이고;
분자 성분과 관련된 전하값은 -1 이상이다.
또한, 하기 화학식을 갖는 물질의 조성물이 본원에 개시되어 있다:
상기 식에서, x는 3 초과의 정수이고;
y는 x보다 적은 정수이고;
m은 1 내지 6의 정수이고;
n은 1 내지 3의 정수이고;
Z는 단원자 양이온, 다원자 양이온 또는 양이온성 착물이다.
또한, 하기의 화학식의 것 및 물, 극성 유기 용매 및 이들의 혼합물로 이루어진 군으로부터 선택되는 용매를 포함하는 사용 용액을 개시하고 있다:
상기 식에서, x는 3 초과의 정수이고;
y는 x보다 적은 정수이고;
a는 1 내지 6의 값이고;
b는 1 내지 3의 값이고;
Z는 단원자 양이온, 다원자 양이온 또는 양이온성 착물이다.
하기 도면은 본원에 개시된 발명을 예시하기 위해 제공되며, 이에서;
도 1은 본원에 개시된 바와 같은 안정한 전해질 착물 중 하나의 일 구현예의 개략도이고;
도 2는 본원에 개시된 바와 같은 합성 방법의 일 구현예를 개략하는 공정도이다.
도 1은 본원에 개시된 바와 같은 안정한 전해질 착물 중 하나의 일 구현예의 개략도이고;
도 2는 본원에 개시된 바와 같은 합성 방법의 일 구현예를 개략하는 공정도이다.
본원에서 극성 용매 예컨대 수용액에서 이용될 수 있고, 염기성 또는 알칼리성 히드로옥소늄 이온-유도된 착물로서 광범위하게 해석되는 신규한 전해질이 개시되어 있다. 본원에 정의된 바와 같이 "알칼리성 히드로옥소늄 이온 착물"은 적어도 4개의 산소 원자를 갖고, 여기서 각각의 산소 분자는 적어도 2개의 수소 분자에 결합되며, 이는 이의 염기성 염으로서 존재할 수 있다. 특정 구현예에서, 알칼리성 히드로옥소늄 이온 착물은 존재하는 수소의 수보다 1개 이상이 적은 수의 다수의 산소 원자에 결합되는 4개, 5개 및/또는 6개 수소 원자를 갖는 원자들로 주로 구성된 집단으로서 극성 용액 예컨대 수용액에 또는 극성 유기 용매에 존재할 것이다.
본원에 개시된 물질의 조성물이 수성 또는 극성 용매와 혼화되는 경우, 생성된 조성물은 염기성 또는 알칼리성 히드로옥소늄 이온으로 구성될 수 있는 용액이다. 적합한 알칼리성 음이온성 물질은 또한 알칼리성 히드로옥소늄 이온 착물로 지칭될 수 있다. 이를 포함하는 물질 및 용액의 조성물은 증가된 또는 알칼리성 pH가 바람직한 다양한 응용분야에서의 유용성을 가질 수 있다. 본원에 개시된 물질은 또한 특정 세정 및 위생 응용분야로 제한되는 것은 아니지만 일정 상황에서의 응용가능성을 가질 수 있다.
극히 미량의 알칼리성 음이온성 히드로옥소늄은 자유 히드록실 라디칼의 존재 하에 수분자로부터 수중에서 자발적으로 형성될 수 있다. 이론에 구속됨 없이, 자연 발생된 안정한 알칼리성 히드로옥소늄 음이온은 이들이 발생된다면 극히 드문 것으로 여겨진다. 수중에서의 자연 발생된 알칼리성 히드로옥소늄 음이온의 농도는 480,000,000분의 1 이하로 추정된다. 자연 발생된 알칼리성 히드로옥소늄 음이온은 전형적으로 나노초의 범위의 수명을 가진 불안정한 과도적 종인 것으로 이론화되어 있다. 자연 발생된 알칼리성 히드로옥소늄 음이온은 반응성이고, 물에 의해 용이하게 용매화되고, 이와 같이 이러한 알칼리성 히드로옥소늄 음이온은 자유 상태로 존재하지 않는다.
본원에 개시된 바와 같은 알칼리성 전해질 물질은 수용액 또는 극성 용매로 주입되는 경우에 안정하고, 농축되고 및/또는 회합된 수용액 또는 극성 용매로부터 분리될 수 있다.
알칼리성 전해질 물질 성분은 적합한 강염기와의 하나 이상의 무기 강산의 조절된 반응에 의해 생성될 수 있다. 적합한 무기 강산의 비제한적인 예는 1.74 이상의 pKa를 갖는 것이다. 무기 강산 물질은 물에 첨가되는 경우에 회합된 수용액에서 완전하게 이온화되는 것이다. 이용되는 강산 물질 성분은 무기 강산의 혼합물일 수 있는 것으로 고려된다. 특정 제조 과정에서, 강산 물질 성분은 약산, 예컨대 1.74 미만의 pKa를 갖는 것을 포함할 수 있고, 이는 물에 첨가되는 경우에 수용액에서 완전한 이온화 이하로 달성될 것이나, 특정 응용분야에서의 유용성을 가질 수 있다. 이러한 상황에서, 산 혼합물 조성물은 1.74 이상의 평균 pKa를 가질 것으로 고려된다.
본 개시내용에서, 본원에서 생성되고 정의된 바와 같은 안정한 알칼리성 히드로늄 이온 착물는 수용액 또는 극성 유기 용매 또는 이의 블렌드에 첨가되는 경우에 극성 용매를 생성할 것이고, 이 용액에 본래 존재하는 임의의 본래의 히드록실 이온 농도의 존재와 독립적인 해당하는 용액에 첨가되는 개시된 안정한 알칼리성 히드로옥소늄 이온 물질의 양에 좌우되는 유효한 알칼리 pKa를 제공하는 것으로 밝혀졌다. 생성된 용액은 극성 용매로서 작용을 할 수 있고, 안정한 알칼리성 히드로늄 이온 착물 물질의 첨가 이전에 초기 용액 pH가 6 내지 8인 경우에 특정 응용분야에서 7 내지 14의 유효한 pKb를 가질 수 있다.
또한, 본원에 기재된 바와 같은 안정한 알칼리성 히드록실 이온 착물 및/또는 이를 포함하는 물질은 예를 들면 2 내지 6의 산성 범위의 초기 pH를 갖는 용액에 첨가되어 중성 또는 알칼리성으로 생성된 용액의 pH를 비반응적으로 조정하고 및/또는 7 내지 14의 수준으로 생성된 용액의 유효한 또는 실제의 pKb를 변경할 수 있고, 8 내지 12의 수준이 특정 응용분야에서 달성되는 것으로 고려된다. 본원에 개시된 바와 같은 안정한 알칼리성 히드로늄 착물 물질은 비제한적으로 발열성, 산화 등을 포함하는 측정가능한 반응 특성 없이 선택된 산성 물질 또는 용액에 첨가될 수 있다.
수성 자가-해리의 결과로서 수중에서 존재하는 임의의 이론적 양이온성 히드로늄 이온의 산도는 수중에서의 산의 강도를 판정하기 위해 사용되는 묵시적 표준이다. 강산은 이론적 히드로늄 양이온 물질보다 더 나은 양성자 공여체로 고려되고; 그렇지 않으면 주입된 산의 상당한 부분이 비이온화된 상태로 존재할 것이다. 강염기는 이론적 음이온성 히드로늄 물질보다 더 나은 또는 보다 효율적인 히드록실 공여체인 것으로 고려된다. 앞서 나타낸 바와 같이, 지금까지 수성 자가-해리로부터 유래되는 것으로 여겨지는 양이온성 및 음이온성인 이론적인 자연 발생된 히드로늄 이온은 종으로서 불안정하고, 발생에 있어서 무작위적이고, 존재하는 경우 회합된 수용액에서의 극히 낮은 농도로 존재하는 것으로 여겨진다. 일반적으로 수용액에 존재하는 양이온성 또는 음이온성 히드로옥소늄 이온은 존재하는 경우 0 내지 480,000,000분의 1 미만의 농도로 존재할 것이다.
양이온성 히드로늄 이온은, 존재하는 경우, 양이온성 히드로늄의 경우에서 HF-SbF5SO2와 같은 구조에서의 초산 리간드 또는 용액에 부착되는 단량체로서 고상 또는 액상 유기-합성을 통해 본래 수용액으로부터 단리될 수 있다. 지금까지, 단리된 안정한 음이온성 또는 알칼리성 히드로늄 이온 물질을 생성하는 성공적인 시도는 없었다.
반면에, 본원에 개시된 바와 같은 안정한 알칼리성 히드로옥소늄 물질은 적합한 수성 또는 유기 물질과 혼화되는 경우에 농축된 알칼리성 히드로옥소늄 음이온의 공급원을 제공한다. 본원에 개시된 바와 같은 안정한 알칼리성 히드로옥소늄 물질은 연장된 저장 기간을 가지고, 물 또는 적합한 극성 용매와 같은 용액에 첨가되는 경우에 이용가능한 알칼리성 히드로옥소늄 이온 물질의 장기 지속 공급원을 제공한다. 본원에 개시된 물질은 증가된 또는 연장된 기간 동안 성능 효능을 유지한다.
본원에 개시된 물질은 하기 화학식을 갖는 물질의 조성물이다:
상기 식에서, x는 3 초과의 정수이고;
y는 x보다 적은 정수이고;
m은 1 내지 6의 정수이고;
n은 1 내지 3의 정수이고;
Z는 단원자 양이온, 다원자 양이온 또는 양이온성 착물이다.
특정 구현예에서, m은 3 내지 6의 정수일 수 있는 것으로 고려된다. 또한 특정 구현예에서, y는 x-1의 값을 가질 수 있고; 한편 다른 구현예에서, y는 x-3의 값을 가질 수 있는 것으로 고려된다.
본원에 개시된 바와 같은 물질은 극성 용매 중에 혼합되는 경우에 수화 착물을 형성할 수 있고, 이는 x의 값과 같은 인자에 기초하여 변화될 수 있는 다양한 기하학형상을 가질 수 있다. 본원에 개시된 바와 같은 구조에 기초한 H4O3 2-를 포함하는 알칼리성 히드로옥소늄 음이온 착물의 하나의 예의 구조 및 기하학 형상의 하나의 비제한적인 예는 도 1에 도시되어 있다. 알칼리성 히드로옥소늄 음이온 H4O3 2-는 각각의 2개의 개별적 산소 원자 사이에 공유되는 2개 이상의 수소 원자를 갖는 음이온성 분자 내에서 각 개별적인 산소 원자에 결합되는 2개의 수소 원자를 가질 것으로 이론화되어 있다. 분자에서 도시된 알파, 베타 및 감마 산소 원자는 연속하여 배향된다. 베타 산소(θ')에 대한 H-O-H 결합 각도는 105°내지 108°사이로 추정되고; 한편 알파 및 감마 산소 원자(θ, θ")에 대한 H-O-H 결합 각도는 각각 130°초과 140°미만인 것으로 추정된다.
특정 구현예에서, x의 값은 4 내지 7의 정수일 것이고; 한편 y는 x보다 적은 정수이다. 특정 구현에에서, y는 x보다 적은 정수이고, 2 내지 5의 정수이다. 개시된 바와 같은 알칼리성 히드로옥소늄 이온 착물에 대한 특정 화학식의 비제한적인 예는 착물 예컨대 H5O2 2- ; H6O5 2- ; H7O2 2- H3O4 2-를 포함한다.
특정 구현예에서, 물질의 조성물은 하기 화학 구조를 갖는 해리된 또는 부분적으로 해리된 착물로서 극성 또는 반극성 용액에 존재할 수 있다:
상기 식에서 x는 3 초과의 정수이고;
y는 x보다 적은 정수이고;
a는 1 내지 6의 값이고;
b는 1 내지 3의 값이고;
Z는 단원자 양이온, 다원자 양이온 또는 양이온성 착물이다.
음이온 
는 개개의 이온으로서 존재할 수 있거나 또는 느슨한 배위결합된 군집 관계(coordinated clustered relationship)로 존재할 수 있고, 특정 경우에서 안정한 수화 착물을 형성할 수 있다. 또한, 음이온 
는 일정 백분율의 개개의 이온 및 일정 백분율의 안정한 수화 착물을 포함하는 것의 혼합물로 존재할 수 있는 것으로 고려된다. 특정 구현예에서, 존재하는 전체 음이온의 일부로서의 개개의 이온의 백분율은 10% 내지 50%일 것이다.
다원자 양이온 Z는 하나 이상의 양쪽성 라디칼을 갖는 물질로부터 유도될 수 있다. 특정 구현예에서, 이용되는 다원자 양이온은 +2 이상의 전하를 갖는 양쪽성 양이온일 수 있다. 이러한 양이온의 비제한적인 예는 황산염, 탄산염, 인산염, 크롬산염, 중크롬산염, 폴리인산염, 오르토인산염 및 이들의 혼합물을 포함한다. 특정 구현예에서, 양쪽성 다원자 양이온은 1.7 이하의 pKa 값을 갖는 산으로부터 유도될 수 있는 것으로 고려된다.
단원자 양이온 Z는 알칼리, 알칼리토 금속, 전이 금속, 전이후 금속 등으로부터 유도될 수 있다. 특정 구현예에서, 이러한 단원자 양이온은 1족 물질 예컨대 리튬, 나트륨 및 칼륨; 2족 물질 예컨대 베릴륨, 마그네슘, 칼슘, 4족 물질 예컨대 티타늄, 5족 물질 예컨대 바나듐 및 니오븀; 6족 물질 예컨대 크롬 및 몰리브덴; 7족 물질 예컨대 망간; 8족 물질 예컨대 철; 9족 물질 예컨대 코발트; 10족 물질 예컨대 니켈 및 팔라듐; 11족 물질 예컨대 구리, 은 및 금; 12족 물질 예컨대 아연 및 카드뮴; 및 13족 물질 예컨대 알루미늄일 수 있다. 단원자 양이온은 +1 이상의 전하를 가질 수 있다.
특정 양태에서, 단원자 양이온 Z는 +2 이상의 전하를 가질 것이다. 이러한 물질의 비제한적인 예는 2족 물질뿐만 아니라 알루미늄을 포함한다. 고려되는 +2 이상의 전하를 갖는 다른 양이온은 철(III), 철(II), 구리(II), 코발트(III), 코발트(II), 주석(II), 주석(IV), 납(II), 납(IV), 수은(II) 및 수은(I)을 포함한다.
이용될 수 있는 적합한 양이온 착물 Z는 비제한적으로 붕소-마그네슘 착물 예컨대 붕소-니켈, 붕소-리튬, 마그네슘-리튬, 마그네슘-규소, 및 리튬-규소를 포함한다. 이용되는 양이온 착물은 전형적으로 +2 이상의 전하를 가질 것이다.
수많은 경우에서, 본원에 개시된 바와 같은 적합한 알칼리성 전해질 물질은 표준 온도 및 압력에서 안정하고, 물보다 낮은 습윤 특성을 갖는, 즉 70 dynes/cm 미만의 물-유사 액체로서 존재할 수 있다. 본원에 개시된 바와 같은 전해질 물질은 물 또는 다른 극성 유기 용매에 첨가되어 1백만분율보다 큰 비해리된 상태, 해리된 상태 또는 이 둘의 조합으로 안정한 유효한 농도의 히드로늄 음이온 물질을 함유하는 용액을 생성할 수 있다. 특정 응용분야에서, 전해질 물질은 0.05 중량% 보다 큰 농도로 존재할 수 있다. 알칼리성 전해질 물질은 최대 10 내지 1몰비 당량 및 5 내지 1 몰비 당량의 농도로 존재할 수 있는 것으로 고려된다. 즉, 본원에 개시된 1몰의 물질을 중화시키기 위해 대략 10 몰 당량의 적합한 표준 무기산, 예를 들면 염산을 취할 것이다. 특정 구현예에서, 알칼리성 전해질 물질은 0.05 중량% 내지 50 중량%의 양으로 존재할 수 있고, 1 중량% 내지 30 중량%가 일부 구현예에서 가능하다. 특정 구현예에서, 농도는 1 ppm 내지 25 중량%일 것으로 고려된다.
상당히 예상 외로, 원하는 용액으로의 본원에 개시된 안정한 알칼리성 전해질 물질의 첨가로부터 유도된 히드로옥소늄 음이온은 용액에 존재하는 유리 산 내지 전체 산의 양의 동시 변경 없이 생성된 물질의 산 작용성(acid functionality)을 변경하는 것으로 밝혀졌다. 회합된 용액의 산 작용성의 변경은 특성 예컨대 측정된 pH에서의 변화, 유리-대-전체 산 비에서의 변화, 비중에서의 변화 및 레올로지를 포함할 수 있다. 생성된 용액에서의 스펙트럼 및 크로마토그래피 산출량에서의 변화는 또한 본원에 개시된 알칼리성 히드로옥소늄 이온 착물을 포함하는 안정한 알칼리성 전해질 물질의 제조시 사용되는 유사한 필요 물질과 비교하여 알 수 있다. 본원에 개시된 안정한 히드로옥소늄 이온 물질의 첨가는 pKb에서의 변화를 야기하고, 이는 전형적으로 유리-대-전체 산 비(free-to-total acid ratio)에서 관찰될 것인 변화와 상관되지 않는다.
따라서, 6 내지 8의 pH를 갖는 수용액에의 본원에 개시된 바와 같은 안정한 알칼리성 히드로옥소늄 전해질 물질의 첨가는 8 내지 14의 유효한 pKb를 갖는 용액을 생성한다. 또한, 생성된 용액의 Kb는 칼로멜 전극, 특정 이온 ORP 프로브에 의해 측정되는 경우에 14 초과의 값을 나타낼 수 있는 것으로 이해된다. 본원에 사용되는 바와 같은 용어 "유효한 pKb"는 생성된 용매 또는 용액에 존재하는 전체 이용가능한 히드로옥소늄 음이온 농도의 측정값으로써 정의되고, pKa의 역수(inverse reciprocal)로서 정의될 수 있다. 다양한 프로브 및 측정 장치의 성능 특성을 고려할 때, 측정되는 경우의 물질의 pH 및/또는 관련된 pKa가 7 내지 16으로 나타낸 수치를 가질 수 있는 것이 가능하다.
전형적으로, 용액의 pH는 이의 양성자 농도의 측정값이다. 양성자 농도는 일반적으로 존재하는 -OH 모이어티의 반비례인 것으로 유지된다. 본원에 개시된 안정한 알칼리성 전해질 물질은 매트릭스 예컨대 극성 용액으로 주입되는 경우에 히드로옥소늄 음이온 전해질 물질 및/또는 서로 간의 착물에서 하나 이상의 히드로옥소늄 이온의 착물로서 존재하는 이의 관련된 착물과의 수소 양성자의 적어도 부분적 배위결합을 촉진하는 것으로 여겨진다. 이와 같이, 본원에 개시된 바와 같은 주입된 안정한 히드로옥소늄 양이온은 회합된 매트릭스 예컨대 극성 용매에 존재하는 다른 성분과 비해 주입된 히드록실 모이어티의 선택적 작용성(selective functionality)을 가능하게 하는 상태로 존재한다.
보다 구체적으로, 본원에 개시된 바와 같은 안정한 전해질 물질은 하기 일반 화학식을 가질 수 있다:
x는 4 이상의 정수이고;
y는 x보다 적은 정수이고;
n은 1 내지 4의 정수이고;
Z는 +1 내지 +3의 전하를 갖는 양쪽성 다원자 이온이다.
양쪽성 다원자 성분은 탄산염, 탄산수소염, 크롬산염, 시안화물, 질화물, 질산염, 과망간산염, 인산염, 황산염, 아황산염, 아염소산염, 과염소산염, 브롬화수소산염, 브롬화물, 브롬산염, 요오드화물, 황산수소염, 아황산수소염을 포함한다. 물질의 조성물은 상기 열거된 물질에 대해 단지 하나로 구성될 수 있거나 또는 열거된 화합물 중 하나 이상의 조합일 수 있다.
또한, 특정 구현예에서, x는 3 내지 9의 정수이고, 일부 구현예에서 x는 3 내지 6의 정수인 것으로 고려된다. 물질의 조성물은 값 x가 3 초과, 바람직하게는 4 내지 6의 정수의 평균 분포인 이성체 분포로서 존재할 수 있는 것으로 고려된다.
특정 구현예에서, y는 y1의 값을 갖는 정수이고, 적용가능한 경우, y=2 또는 y=3이다.
본원에 개시된 바와 같은 물질의 조성물은 특정 구현예에서 하기 식을 가질 수 있다:
x는 4 내지 6의 정수이고;
y는 x보다 적은 정수이고, 1 내지 3이고;
Z는 1 내지 3의 전하를 갖는 양쪽성 다원자 이온이고, 하기 중 하나 이상일 수 있다: 탄산염, 탄산수소염, 크롬산염, 시안화물, 질화물, 질산염, 과망간산염, 인산염, 황산염, 아황산염, 아염소산염, 과염소산염, 브롬화수소산염, 브롬화물, 브롬산염, 요오드화물, 황산수소염, 아황산수소염.
본원에 개시된 바와 같은 물질의 조성물은 적합한 무기 수산화물에 대한 적합한 무기산의 첨가에 의해 형성될 수 있다. 무기 수산화물로 주입되는 무기산은 22°내지 70°보메의 밀도를 가질 수 있고; 약 1.18 내지 1.93의 비중을 가진다. 특정 구현예에서, 무기산은 50°내지 67°보메의 밀도를 가질 것이고, 1.53 내지 1.85의 비중을 가지는 것으로 고려된다. 무기산은 단원자산 또는 다원자산일 수 있다.
무기산은 균질할 수 있거나 또는 정의된 파라미터 내에 포함되는 다양한 산 화합물의 혼합물일 수 있다. 또한, 산은 고려되는 파라미터 범위 밖에 포함되나 다른 물질과 조합시 특정된 범위 내의 평균 산 조성물 값을 제공할 것인 하나 이상의 산 화합물을 포함하는 혼합물일 수 있는 것으로 고려된다. 무기산 또는 이용되는 산은 임의의 적합한 등급 또는 순도의 것일 수 있다. 특정 경우에서, 테크 등급(tech grade) 및/또는 식품 등급 물질이 성공적으로 이용될 수 있다.
이용되는 무기 수산화물 물질은 수용성이거나 또는 부분적으로 수용성 무기 수산화물일 수 있다. 본 공정에서 이용되는 부분적 수용성 수산화물은 일반적으로 첨가되는 산 물질과의 혼화성을 나타내는 것일 것이다. 적합한 부분적인 수용성 무기 수산화물의 비제한적인 예는 회합된 산에서 50% 이상의 혼화성을 나타내는 것일 것이다. 무기 수산화물은 무수성 또는 수화된 것일 수 있다.
수용성 무기 수산화물의 비제한적인 예는 수용성 알칼리 금속 수산화물, 알칼리토 금속 수산화물 및 희토류 수산화물을 단독으로 또는 서로 조합하여 포함한다. 다른 수산화물이 또한 본 개시내용의 범위 내에 있는 것으로 고려된다. "수용성"은 이 용어가 이용되는 수산화물 물질과 결합하여 정의되는 경우에 표준 온도 및 압력에서 75% 이상의 해리 특성을 나타내는 물질을 정의한다. 이용되는 수산화물은 전형적으로 진 용액(true solution), 현탁액 또는 과포화 슬러리로서 산 물질로 주입될 수 있는 액체 물질이다. 특정 구현예에서, 수용액 중의 무기 수산화물의 농도는 회합된 산의 농도에 좌우될 수 있는 것으로 고려된다. 수산화물 물질에 대한 적합한 농도의 비제한적인 예는 5몰 물질의 5 초과 내지 50%의 수산화물 농도이다.
적합한 물질은 비제한적으로 수산화리튬, 수산화나트륨, 수산화칼륨, 수산화암모늄, 수산화칼슘, 수산화스트론튬, 수산화바륨, 수산화마그네슘, 및/또는 수산화은을 포함한다. 무기 수산화물 용액은 이용되는 경우에 특정 응용분야에서의 5 내지 20%의 농도와 함께 5몰 물질의 5 내지 50%의 무기 수산화물의 농도를 가질 수 있다. 무기 수산화물 물질은 특정 공정에서 소석회로서 존재하는 것과 같은 적합한 수용액 중의 수산화칼슘일 수 있다.
본원에 개시된 바와 같은 적합한 전해질 물질을 제조하는데 있어서, 무기 수산화물은 임의의 적합한 체적으로의 액체 형태로 임의의 적합한 반응 용기에 포함될 수 있다. 다양한 구현예에서, 반응 용기는 적합한 체적의 비반응성 비이키일 수 있는 것으로 고려된다. 이용될 수 있는 무기 수산화물의 체적은 50 ml 정도로 작을 수 있다. 최대 5000 갤런 이상을 포함하는 최대 체적이 본 개시내용의 범위 내에 있는 것으로 고려된다.
무기 수산화물은 일반적으로 주의 온도에서 반응 용기 중에서 유지될 수 있다. 대략 23내지 약 70℃의 범위의 초기 무기 염기 온도를 유지하는 것이 가능하다. 그러나, 15 내지 약 40℃의 범위의 더 낮은 온도가 또한 이용될 수 있다.
무기 수산화물은 대략 0.5 HP 내지 3 HP의 수준으로 기계적 에너지를 부여하는 적합한 수단에 의해 기계적으로 진탕될 수 있고, 1 내지 2.5 HP의 기계적 에너지를 부여하는 진탕 수준이 본 공정의 특정 응용분야에서 이용된다. 진탕은 DC 서보드라이브, 전기 임펠러, 자성 교반기, 화학적 인덕터 등을 포함하는 다양한 적절한 수단에 의해 이루어질 수 있다.
진탕은 산 첨가 직전에 일정 간격을 두고 시작될 수 있고, 산 주입 단계 중 적어도 일부 과정에서 일정 간격 동안 지속될 수 있다.
주입되는 산 물질은 물질이 측정 계량 방식으로 분배될 수 있는 임의의 적합한 용기에서 유지될 수 있다. 용기는 바람직하거나 또는 요구되는 경우에 주위 내지 대략 200℉의 온도에서 가열된 물질을 제공하도록 구성되는 적합한 가열 구성요소를 포함할 수 있고; 주위 내지 70℃ 사이의 온도가 특정 응용분야에서 이용된다.
본원에 개시된 공정에서, 선택된 산 물질은 적어도 7 또는 그 이상의 평균 몰농도(M)을 갖는 농축된 산일 수 있다. 특정 과정에서, 평균 몰농도는 적어도 10 또는 그 이상일 것이고; 7 내지 10의 평균 몰농도가 특정 응용분야에서 유용하다. 이용되는 산은 순수 액체, 액체 슬러리 또는 본질적으로 농축된 형태로 용해된 산의 수용액으로 존재할 수 있다.
적합한 산 물질은 수성 또는 비수성 물질일 수 있다. 적합한 산 물질의 비제한적인 예는 하기 중 하나 이상을 포함할 수 있다: 염산, 질산, 인산, 염소산, 과염소산, 크롬산, 황산, 과망간산, 청산, 브롬산, 브롬화수소산, 불화수소산, 요오드산, 플루오로붕산, 플루오로규산, 플루오로티탄산.
특정 구현예에서, 이용되는 농축된 강산은 30°내지 67°보메의 비중을 갖는 황산일 수 있다. 이러한 물질은 대체될 수 있고, 반응 용기에 배치될 수 있고, 16 내지 70℃의 온도에서 기계적으로 진탕될 수 있다.
개시된 방법의 특정 응용분야에서, 정의된 양의 적합한 산 물질은 용기에 존재하는 정의된 양의 진탕된 수산화물에 첨가될 수 있다. 첨가된 산의 총량은 6 중량% 내지 10 중량%의 범위의 히드로옥소늄 음이온의 농도를 갖는 용액을 생성하는데 충분한 것일 것이다. 이용되는 방법은 생성 침전 부산물 형성을 감소시키거나 또는 근절시키고, 일반적으로 비결정성 형태를 나타내는 최소 체적의 침전물을 산출하는 것일 것이다.
개시된 공정에서, 산 물질은 정의된 전체 공명 시간 간격(resonance time interval)(TR)을 제공하기 위해 정의된 기간에 걸쳐 하나 이상의 칭량된 체적으로의 진탕된 무기 수산화물에 첨가된다. 개략된 바와 같은 본 공정에서의 공명 시간 간격(TR)은 히드로옥소늄 음이온 물질이 발생되는 환경을 촉진하고 제공하는데 필요한 시간 간격인 것으로 고려된다. 본원에 이용되는 바와 같은 공명 시간 간격(TR)은 전형적으로 12 내지 120시간이고, 24 내지 72시간의 공명 시간 간격(TR) 및 이의 증분은 특정 응용분야에서 이용된다.
본 공정의 다양한 응용분야에서, 산은 복수개의 칭량된 체적으로 상부 표면에서 무기 수산화물로 시간에 걸쳐 주입된다. 전형적으로, 총량의 산 물질은 복수개의 사이클로 주입될 것이고, 이는 일반적으로 공명 시간 간격(TR)의 초기에 발생되고, 뒤따르는 전체 공명 시간 간격의 일부 동안 진행된다. 산 첨가가 발생되는 과정에서의 공명 시간 간격의 일부는 (TA)로서 지칭된다. 일반적으로, TA 간격 과정에서, 산은 복수개의 정의된 첨가 사이클로 첨가될 수 있다. 특정 상황에서, 첨가 사이클은 후면 장입될 수 있다. 본원에서 사용되는 바와 같은 "후면-장입 첨가"는 TA의 최초 25% 과정에서 첨가되는 산의 양은 TA의 최종 25% 과정에서 첨가되는 산의 체적보다 작은 것을 의미한다.
첨가되는 각각의 계량된 체적으로의 이용가능한 산의 비율은 동일할 수 있거나 또는 외부 공정 조건, 원위치 공정 조건, 특정 물질 특성, 용기 기하학형태 등과 같은 이러한 비제한적인 인자에 기초하여 변화될 수 있는 것으로 이해된다.
계량된 첨가 체적의 수는 2 내지 12일 수 있는 것으로 고려된다. 각각의 계량된 체적의 첨가들 사이의 간격은 개시된 바와 같은 공정의 특정 응용분야에서 5 내지 60분일 수 있다. 실제 첨가 간격은 60분 내지 5시간일 수 있다.
계량된 체적은 원하는 반응에 기초하여 양 및 간격에 있어서 변화될 수 있다. 예상외로 특정 응용분야에서, 비선형 첨가 사이클은 본원에 개시된 바와 같은 히드로늄 음이온 물질의 형성을 촉진할 것으로 밝혀졌다. 따라서, 특정 응용분야에서 초기 첨가 부분은 더 작은 체적을 가질 것이고 및/또는 후속 첨가 부분보다 더 장기의 개개의 첨가 간격에 걸쳐 첨가될 것으로 고려된다. 또한 계량된 첨가 체적은 농도 및/또는 조성에 있어서 변화될 수 있고, 더 낮은 산 농도 체적 및/또는 더 낮은 강도의 산이 공정의 초기에 첨가되는 것으로 고려된다.
본 공정의 특정 응용분야에서, 100 ml 체적의 66° 보메의 농축된 황산 물질을 50ml의 50 중량%의 수중의 수산화칼슘에 첨가하였다. 첨가는 혼화물로의 분당 2 ml의 5개의 계량된 증분으로 진행될 수 있다. 수산화칼슘 용액에 대한 황산의 첨가는 최소 농도의 현탁된 및 용해된 고형물을 제공하기 위해 연속된 산 첨가로 배위결합되는 방식으로 제거되는 침전물 또는 현탁된/용해된 고형물로서 황산칼슘 고형물의 생성을 입증하는 증가된 액체 혼탁도를 야기한다.
임의의 이론에 구속됨 없이, 수산화칼슘에 대한 황산의 첨가는 초기 수소 양성자 또는 주입된 황산과 회합된 양성자의 소비를 야기하는 것으로 여겨진다. 이는 수소 양성자 산화를 야기하고 이로써 논의되는 양성자가 산 첨가시 예상되는 바와 같이 배출되지 않는다. 대신 논의되는 양성자가 재조합되고 액체 물질에 존재하는 이온성 수분자 성분과 재구성된다.
산 첨가 공명 간격(TA)은 일반적으로 대부분 응용분야에서 총 공명 간격(TR)보다 더 적다. 산 첨가가 완료되는 경우, 생성된 물질은 추가의 공명 과정 간격(TP) 동안 25℃ 내지 70℃의 온도로 유지되어 추가의 반응 및 결합 형성 및 배향을 가능하게 한다. TP는 60분 내지 72시간일 수 있고, 진탕을 사용하거나 사용하지 않고 진행될 수 있다. 일반적으로, TA + TP = TR이고, 히드로늄 음이온의 75% 내지 95%가 TR 과정 동안 형성되는 것으로 여겨진다.
적합한 공명 시간 TR의 완료 이후, 생성되는 물질은 2000 가우스보다 더 큰 값으로의 비양극성 자기계에 가해질 수 있고; 2백만 가우스 초과의 자기계가 특정 응용분야에 이용된다. 10,000 내지 2백만 가우스의 자기계가 특정 상황에서 이용될 수 있는 것으로 고려된다. 적합한 자기계 발생장치의 비제한적인 하나의 예는 Wurzburger의 US 7,122,269에서 찾아 볼 수 있고, 이의 상세설명은 본원에 참조로 포함되어 있다. 생성된 물질은 5분 내지 24시간의 자기계 체류 간격(MD)에 노출될 수 있다.
침전물 또는 현탁된 고체 부산물로서 존재하는 고형물의 적어도 일부는 임의의 적합한 수단에 의해 제거될 수 있다. 고형 부산물 제거는 일반적으로 자기계 노출 및 임의의 농축 과정 이전에 실시된다. 적합한 제거 수단은 비제한적으로 하기를 포함한다: 중량 측정, 가압 여과, 원심분리, 역삼투 등.
본원에 개시된 바와 같은 물질의 조성물은 주위 온도 및 50 내지 75% 상대 습도에서 저장되는 경우에 1년 이상 동안 안정한 것으로 여겨지는 저장 안정성 점성 액체이다. 물질의 조성물은 다양한 최종 용도 응용분야에서 순수하게 또는 희석되어 사용될 수 있다. 물질의 조성물은 전하 균형화되지 않은 총 몰의 알칼리성 히드로늄의 6 내지 10%를 함유하는 1.87 내지 1.78몰 용액을 가질 수 있다.
개시된 바와 같은 본 공정으로부터 생성된 물질의 안정한 전해질 조성물은 특정 경우에서 pH에 대한 유효한 pKb의 측정값을 제공하기 위해 적정하여 그리고 중량 측정에 의해 측정되는 경우에 200 내지 150 M 강도, 및 187 내지 178 M 강도의 몰농도를 가진다. 물질은 1.05 초과의 중량 측정 범위를 가지고; 그 범위는 특정 경우에서 1.5 보다 더 크다.
또한, 개시된 바와 같은 물질의 조성물은 극성 용매로 주입될 수 있고, 15 부피% 보다 더 큰 알칼리성 히드로옥소늄 음이온의 농도를 갖는 용액을 야기할 것으로 고려된다. 일부 응용분야에서, 알칼리성 히드로옥소늄 음이온의 농도는 25% 초과일 수 있고, 알칼리성 히드로옥소늄 음이온의 농도는 15 내지 50 부피%일 수 있는 것으로 고려된다.
극성 용매는 수성일 수 있거나 또는 수성 및 유기 물질의 혼합물일 수 있다. 극성 용매가 유기 성분을 포함하는 상황에서, 유기 성분은 하기 중 하나 이상을 포함할 수 있다: 5개 미만의 탄소 원자를 갖는 포화된 및/또는 불포화된 단쇄 알코올, 및/또는 5개 미만의 탄소 원자를 갖는 포화된 및 불포화된 단쇄 카복실산. 용매는 물 및 유기 용매를 포함하는 경우, 물 대 용매 비는 물 대 용매 각각에 1:1 내지 400:1일 것으로 고려된다.
본원에 기재된 바와 같은 용매 물질에 존재하는 이온성 착물은 임의의 적합한 구조 및 용매화를 가질 수 있고, 이는 일반적으로 안정하고 이를 발생시키기 위해 생성된 환경의 존재 하에 히드록실 공여체로서 작용할 수 있다. 특정 구현예에서 알칼리성 히드로옥소늄 이온 착물은 하기 화학식으로 도시된다:
상기 식에서, x는 4 이상의 정수이고;
y는 x보다 적은 정수이고;
n은 1 내지 4의 정수이다.
본원에 정의된 바와 같은 알칼리성 히드로늄 이온은 각 개별적 음이온 착물에서 더 적은 수의 산소 원자를 갖는 착물에서 4 내지 7개의 수소 원자를 갖는 독특한 음이온성 착물에 존재하는 것으로 고려된다. 이는 본 명세서에서 알칼리성 히드로옥소늄 음이온 착물로서 지칭된다. 본원에 사용되는 바와 같은 용어 "알칼리성 히드로옥소늄 음이온 착물"은 양이온 
를 둘러싼 분자의 클러스터로서 광범위하게 정의될 수 있고, 상기 식에서 x는 4 이상의 정수이다. 알칼리성 히드로늄 음이온 착물은 4개 이상의 추가적인 수소 분자 및 수분자로서 이에 결합되거나 또는 착화되는 화학양론적 비율의 산소 분자를 포함할 수 있다. 따라서, 본 공정에서 이용할 수 있는 알칼리성 히드로옥소늄 음이온 착물의 비제한적인 예의 전형적인 대표물질은 도 1에서의 화학식에 의해 도시된 물질로부터 유도될 수 있다.
특정 구현예에서, 물질의 조성물은 과산화수소의 화학양론적으로 균형화된 안정한 히드록실산 수화물로 구성되고, 여기서 산 수화물 성분은 설퓨릭 하이드레이트, 크로메이트 하이드레이트, 카보네이트 하이드레이트, 포스페이트 하이드레이트, 폴리포스페이트 하이드레이트, 오르토폴리포스페이트 하이드레이트 및 이들의 혼합물 중 하나 이상이다. 본원에서의 물질은 과산화수소 히드록실 설페이트 하이드레이트; 과산화수소 히드록실 크로메이트 하이드레이트; 과산화수소 히드록실 카보네이트; 과산화수소 히드록실 포스페이트 하이드레이트; 과산화수소 히드록실 폴리포스페이트 하이드레이트; 과산화수소 히드록실 오르토폴리포스페이트 하이드레이트 및 이들의 혼합물을 포함할 수 있다. 특정 구현예에서, 물질은 수소(1+), 트리히드록시의 안정한 염일 것이다.
수소(1+), 트리히드록시의 안정한 염은 단독으로 또는 다양한 분획 및 착물과 조합하여 존재할 수 있고, H5O2 ; H6O5 ; H7O2를 포함하는 물질이 비제한적인 예이다.
본원의 개시내용을 추가로 예시하기 위해, 하기 실시예에 주목한다. 실시예는 예시적인 목적을 위한 것이고, 본 개시내용을 제한하려는 것이 아님을 고려하여야 한다.
실시예 I
본원에 개시된 바와 같은 안정한 염기성 전해질을 제조하기 위해서, 100ml 체적의 66° 보메 농축 황산 액체를 유리 비이커에 주입하고, 50℃의 온도에서의 진탕을 유지하였다. 주어진 진탕을 자성 교반기를 사용하여 1 HP의 수준으로 용액에 기계적 에너지를 부여하는 속도로 진행한다. 이용되는 산 물질은 8의 평균 몰농도를 가진다.
200 ml 부분의 농축된 수산화칼슘 용액을 증가 방식으로 진탕된 황산 액체의 상부 부분에 첨가한다. 농축된 수산화칼슘 용액은 40%의 농도를 갖는 5몰 물질이다. 200 ml 부분을 동등 체적의 5회분으로 나누고, 각각에 첨가되는 초기 2회분은 각각 30 ml이다. 각 회분을 60분의 간격에 걸쳐 첨가하고, 회분 첨가 사이의 공명 간격은 2시간 내지 7시간이고, 공명 시간 간격이 점차적으로 커질수록 첨가 사이클에서 이후에 발생되는 공명 시간 간격이 증가한다. 계량된 첨가를 72시간의 기간에 걸쳐 실시한다. 진탕은 제2 회분의 첨가 이전에 중단된다.
황산 결과물에의 수산화물 물질의 첨가는 증가된 액체 혼탁도를 갖는 물질을 생성한다. 증가된 액체 혼탁도는 침전물로서 칼슘 설페이트 고형물을 나타낸다. 생성된 고형물은 요구되는 바와 같이 중력 여과에 의해 액체로부터 제거된다.
반응에서 생성된 가스성 물질의 조성물은 발생된 수소 가스의 생성을 평가하기 위해 첨가 과정에서 모니터링된다. 첨가 속도는 수소 가스 발생을 제한하기 위해 수정된다.
최종 공명 간격의 완료시, 생성된 액체 물질은 컨테이너로 디켄팅되고, 5시간의 간격 동안 5000의 값의 비양극성 자기계에 가해진다. 생성된 물질은 점성의 액체이다.
실시예 II
실시예 II에 개략된 방법에 따라 생성되는 물질의 샘플은 수소 쿨로메트리를 사용하여 분석되고, 180 M의 몰농도를 갖는 것으로 결정된다. 물질은 FFTIR 및 스펙트럼 분석을 통해 분석된다. 대표적인 결과는 도 I에 예시된 것으로 분석된다. 물질은 FFTIR 및 스펙트럼 분석을 통해 분석된다. 대표적인 결과는 분석되어 도 I에 예시되어 있다. 물질은 1.5 초과의 중력측정 범위를 가지고, 1몰의 물에 포함되는 수소 대비 입방 밀리미터당 최대 1300부피 배수의 오르토수소를 생성하는 것으로 밝혀졌다.
실시예 I에 개략된 방법에 따라 생성되는 20 ml 부분의 물질은 스토퍼드 용기에 배치되고, 50 내지 75%의 습도의 주위 온도에서 저장된다. 물질은 분석되고, 결과는 제조자 표시 저장 안정성에서 측정된 결과의 5% 이내에 있다.
실시예 III
본원에 개시된 500 ml 부분의 염기성 물질을 실시예 I에 개략된 방법에 따라 제조한다. 물질의 일부분들을 ASTM-D2624에 개략된 과정을 사용하여 분석하여 전도성을 결정한다. 물질은 16,000 μmhos/cm의 값을 나타내었다. 샘플의 일부가 EPA 방법 SW9056A를 사용하는 이온 크로마토그래피에 의해 분석되는 경우, 물질은 50 mg/l 미만의 염소, 질소 또는 질산염으로서 50 mg/l 미만의 질소 및 1400 mg/l 내지 1500 mg/l의 황산염을 포함하는 것으로 밝혀졌다. 이는 물질이 황산염으로서 존재하는 것을 나타낸다.
샘플의 일부분들이 ASTM-D891 및 D4052에 개략된 과정에 따라 분석되는 경우, 비중은 1.09 내지 1.13으로서 측정된다.
물질의 알칼리도는 물 및 폐수의 조사를 위한 방법 A2320- 표준 방법에 개략된 과정을 사용하여 결정된다. (CaCO3으로서의) 중탄산염으로 인한 알칼리도는 검출되지 않는다. (CaCO3으로서의) 탄산염으로 인한 알칼리도는 400 mg/L의 수준으로 존재한다. (CaCO3로서 측정되는) 수산화물의 존재로 인한 알칼리도는 2000 mg/L의 수준으로 존재한다. 총 알칼리도는 2400 mg/L이고, 80% 초과는 수산화물로서 존재한다. 샘플 부분에서의 전체 고형물은 수중에서의 고형물의 결정을 위한 A2540B --표준 방법에 개략된 방법으로 결정하여 6300 mg/L인 것으로 결정된다. 이 값 중에서, 6300 mg/L는 방법 A2540C에 의해 결정된 바와 같은 전체 해리된 고형물(TDS)이다. 물질의 pH는 A4500-H+B에 개략된 방법을 사용하여 13으로서 결정된다.
구현예들은 상기 수반된 도면을 참조하여 기재되지만, 본 기술분야의 당업자는 첨부된 청구항에 정의된 범위를 벗어남 없이 수정과 변형이 이루어질 수 있음을 이해할 것이다.
Claims (20)
- 하기 화학 구조를 갖는 물질의 조성물:
상기 식에서, x는 3 초과의 정수이고;
y는 x보다 적은 정수이고;
m은 1 내지 6의 정수이고;
n은 1 내지 3의 정수이고;
Z는 단원자 양이온, 다원자 이온 또는 양이온성 착물 중 하나이다. - 제1항에 있어서, m은 3 내지 6의 정수인 물질의 조성물.
- 제1항에 있어서, z는 +2 이상의 전하를 갖는 다원자 이온인 물질의 조성물.
- 제3항에 있어서, Z는 황산염, 탄산염, 인산염, 옥살산염, 크롬산염, 중크롬산염, 피로인산염 및 이들의 혼합물로 이루어진 군으로부터 선택되는 물질의 조성물.
- 제1항에 있어서, 수소(+1), 트리히드록시의 화학양론적으로 균형화된 화학적 염으로 구성된 물질의 조성물로서, 염은 하기의 황산염, 탄산염, 인산염, 옥살산염, 크롬산염, 중크롬산염, 피로인산염 및 이들의 혼합물 중 하나 이상인 물질의 조성물.
- 제7항에 있어서, 하기의 H4O3, H5O2; H6O5; H7O2 중 하나 이상의 염을 포함하는 물질의 조성물.
- 제1항에 있어서, y는 x-1의 값을 갖는 정수인 물질의 조성물.
- 제1항에 있어서, y는 x-3의 값을 갖는 정수인 물질의 조성물.
- 극성 용매; 및
하기 화학식을 갖는 화학 조성물
을 포함하는 화학 제제:
상기 식에서, x는 3 초과의 정수이고;
y는 x보다 적은 정수이고;
Z는 단원자 양이온, 다원자 이온 또는 양이온성 착물 중 하나이고; 화학적 조성물의 적어도 일부는 안정한 히드로옥소늄 음이온 클러스터를 포함하는 작용 가교 리간드와 배위결합된 조합으로의 H4O3 2-, H5O2 2-, H7O2 2-, H6O5 2- 및 이들의 혼합물 중의 하나 이상으로서 존재한다. - 제9항에 있어서, Z는 +2 이상의 전하를 갖도록 선택된 다원자 이온인 화학 제제.
- 제9항에 있어서, 극성 용매는 물, 1 내지 4개의 탄소 원자를 갖는 단쇄 알코올 및 물 및 단쇄 알코올의 혼합물로 이루어진 군으로부터 선택되는 화학 제제.
- 제9항에 있어서, 하기의 것 중 하나 이상의 화학양론적으로 균형화된 화학 조성물로 구성된 화학 조성물: 히드록실 설페이트 하이드레이트.
- 제9항에 있어서, 화학 조성물은 약 0.5 중량% 내지 50 중량%로 존재하는 화학 제제.
- 제9항에 있어서, 화학 조성물은 1 중량% 내지 30 중량%의 양으로 존재하는 화학 제제.
- 제9항에 있어서, 화학 조성물이 8 내지 12의 유효한 pKa를 제공하기에 충분한 양으로 존재하는 화학 제제.
- 제9항에 있어서, 안정한 전해질은 약 1 ppm 내지 약 25 중량%의 유효한 히드로옥소늄 음이온 농도를 제공하기에 충분한 양으로 존재하는 화학 제제.
- 물, 극성 유기 용매 및 이들의 혼합물로 이루어진 군으로부터 선택되는 용매; 및
하기 일반 화학식을 갖는 해리된 화합물
을 포함하는 사용 용액:
상기 식에서, x는 3 초과의 정수이고,
y는 x보다 적은 정수이고;
a는 1 내지 6의 값이고;
b는 1 내지 3의 값이고;
Z는 단원자 양이온, 다원자 양이온 또는 양이온성 착물이다. - 제17항에 있어서, a는 3 내지 6의 값이고, Z는 +2 이상의 전하를 갖는 다원자 이온인 사용 용액.
- 제17항에 있어서, 해리된 화합물은 0.5 중량% 내지 50 중량%의 양으로 존재하는 사용 용액.
- 제14항에 있어서, 해리된 화합물은 1 ppm 초과의 양으로 존재하는 사용 용액.
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