RU2304463C2 - Наноразмерный электроположительный волокнистый адсорбент - Google Patents

Наноразмерный электроположительный волокнистый адсорбент Download PDF

Info

Publication number
RU2304463C2
RU2304463C2 RU2003136737/15A RU2003136737A RU2304463C2 RU 2304463 C2 RU2304463 C2 RU 2304463C2 RU 2003136737/15 A RU2003136737/15 A RU 2003136737/15A RU 2003136737 A RU2003136737 A RU 2003136737A RU 2304463 C2 RU2304463 C2 RU 2304463C2
Authority
RU
Russia
Prior art keywords
particles
filter
aluminum
electropositive
electronegative
Prior art date
Application number
RU2003136737/15A
Other languages
English (en)
Other versions
RU2003136737A (ru
Inventor
Фредерик ТЕППЕР (US)
Фредерик ТЕППЕР
Леонид КАЛЕДИН (US)
Леонид КАЛЕДИН
Original Assignee
Аргонид Корпорейшн
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by Аргонид Корпорейшн filed Critical Аргонид Корпорейшн
Publication of RU2003136737A publication Critical patent/RU2003136737A/ru
Application granted granted Critical
Publication of RU2304463C2 publication Critical patent/RU2304463C2/ru

Links

Images

Classifications

    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B01—PHYSICAL OR CHEMICAL PROCESSES OR APPARATUS IN GENERAL
    • B01J—CHEMICAL OR PHYSICAL PROCESSES, e.g. CATALYSIS OR COLLOID CHEMISTRY; THEIR RELEVANT APPARATUS
    • B01J20/00—Solid sorbent compositions or filter aid compositions; Sorbents for chromatography; Processes for preparing, regenerating or reactivating thereof
    • B01J20/28—Solid sorbent compositions or filter aid compositions; Sorbents for chromatography; Processes for preparing, regenerating or reactivating thereof characterised by their form or physical properties
    • B01J20/28014—Solid sorbent compositions or filter aid compositions; Sorbents for chromatography; Processes for preparing, regenerating or reactivating thereof characterised by their form or physical properties characterised by their form
    • B01J20/28023—Fibres or filaments
    • A—HUMAN NECESSITIES
    • A61—MEDICAL OR VETERINARY SCIENCE; HYGIENE
    • A61L—METHODS OR APPARATUS FOR STERILISING MATERIALS OR OBJECTS IN GENERAL; DISINFECTION, STERILISATION OR DEODORISATION OF AIR; CHEMICAL ASPECTS OF BANDAGES, DRESSINGS, ABSORBENT PADS OR SURGICAL ARTICLES; MATERIALS FOR BANDAGES, DRESSINGS, ABSORBENT PADS OR SURGICAL ARTICLES
    • A61L2/00—Methods or apparatus for disinfecting or sterilising materials or objects other than foodstuffs or contact lenses; Accessories therefor
    • A61L2/0005—Methods or apparatus for disinfecting or sterilising materials or objects other than foodstuffs or contact lenses; Accessories therefor for pharmaceuticals, biologicals or living parts
    • A61L2/0011—Methods or apparatus for disinfecting or sterilising materials or objects other than foodstuffs or contact lenses; Accessories therefor for pharmaceuticals, biologicals or living parts using physical methods
    • A61L2/0017—Filtration
    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B01—PHYSICAL OR CHEMICAL PROCESSES OR APPARATUS IN GENERAL
    • B01D—SEPARATION
    • B01D15/00—Separating processes involving the treatment of liquids with solid sorbents; Apparatus therefor
    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B01—PHYSICAL OR CHEMICAL PROCESSES OR APPARATUS IN GENERAL
    • B01D—SEPARATION
    • B01D15/00—Separating processes involving the treatment of liquids with solid sorbents; Apparatus therefor
    • B01D15/08—Selective adsorption, e.g. chromatography
    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B01—PHYSICAL OR CHEMICAL PROCESSES OR APPARATUS IN GENERAL
    • B01D—SEPARATION
    • B01D39/00—Filtering material for liquid or gaseous fluids
    • B01D39/02—Loose filtering material, e.g. loose fibres
    • B01D39/06—Inorganic material, e.g. asbestos fibres, glass beads or fibres
    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B01—PHYSICAL OR CHEMICAL PROCESSES OR APPARATUS IN GENERAL
    • B01J—CHEMICAL OR PHYSICAL PROCESSES, e.g. CATALYSIS OR COLLOID CHEMISTRY; THEIR RELEVANT APPARATUS
    • B01J20/00—Solid sorbent compositions or filter aid compositions; Sorbents for chromatography; Processes for preparing, regenerating or reactivating thereof
    • B01J20/02—Solid sorbent compositions or filter aid compositions; Sorbents for chromatography; Processes for preparing, regenerating or reactivating thereof comprising inorganic material
    • B01J20/06—Solid sorbent compositions or filter aid compositions; Sorbents for chromatography; Processes for preparing, regenerating or reactivating thereof comprising inorganic material comprising oxides or hydroxides of metals not provided for in group B01J20/04
    • B01J20/08—Solid sorbent compositions or filter aid compositions; Sorbents for chromatography; Processes for preparing, regenerating or reactivating thereof comprising inorganic material comprising oxides or hydroxides of metals not provided for in group B01J20/04 comprising aluminium oxide or hydroxide; comprising bauxite
    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B01—PHYSICAL OR CHEMICAL PROCESSES OR APPARATUS IN GENERAL
    • B01J—CHEMICAL OR PHYSICAL PROCESSES, e.g. CATALYSIS OR COLLOID CHEMISTRY; THEIR RELEVANT APPARATUS
    • B01J20/00—Solid sorbent compositions or filter aid compositions; Sorbents for chromatography; Processes for preparing, regenerating or reactivating thereof
    • B01J20/02—Solid sorbent compositions or filter aid compositions; Sorbents for chromatography; Processes for preparing, regenerating or reactivating thereof comprising inorganic material
    • B01J20/10—Solid sorbent compositions or filter aid compositions; Sorbents for chromatography; Processes for preparing, regenerating or reactivating thereof comprising inorganic material comprising silica or silicate
    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B01—PHYSICAL OR CHEMICAL PROCESSES OR APPARATUS IN GENERAL
    • B01J—CHEMICAL OR PHYSICAL PROCESSES, e.g. CATALYSIS OR COLLOID CHEMISTRY; THEIR RELEVANT APPARATUS
    • B01J20/00—Solid sorbent compositions or filter aid compositions; Sorbents for chromatography; Processes for preparing, regenerating or reactivating thereof
    • B01J20/28—Solid sorbent compositions or filter aid compositions; Sorbents for chromatography; Processes for preparing, regenerating or reactivating thereof characterised by their form or physical properties
    • B01J20/28002—Solid sorbent compositions or filter aid compositions; Sorbents for chromatography; Processes for preparing, regenerating or reactivating thereof characterised by their form or physical properties characterised by their physical properties
    • B01J20/28004—Sorbent size or size distribution, e.g. particle size
    • B01J20/28007—Sorbent size or size distribution, e.g. particle size with size in the range 1-100 nanometers, e.g. nanosized particles, nanofibers, nanotubes, nanowires or the like
    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B01—PHYSICAL OR CHEMICAL PROCESSES OR APPARATUS IN GENERAL
    • B01J—CHEMICAL OR PHYSICAL PROCESSES, e.g. CATALYSIS OR COLLOID CHEMISTRY; THEIR RELEVANT APPARATUS
    • B01J20/00—Solid sorbent compositions or filter aid compositions; Sorbents for chromatography; Processes for preparing, regenerating or reactivating thereof
    • B01J20/28—Solid sorbent compositions or filter aid compositions; Sorbents for chromatography; Processes for preparing, regenerating or reactivating thereof characterised by their form or physical properties
    • B01J20/28014—Solid sorbent compositions or filter aid compositions; Sorbents for chromatography; Processes for preparing, regenerating or reactivating thereof characterised by their form or physical properties characterised by their form
    • B01J20/28016—Particle form
    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B01—PHYSICAL OR CHEMICAL PROCESSES OR APPARATUS IN GENERAL
    • B01J—CHEMICAL OR PHYSICAL PROCESSES, e.g. CATALYSIS OR COLLOID CHEMISTRY; THEIR RELEVANT APPARATUS
    • B01J20/00—Solid sorbent compositions or filter aid compositions; Sorbents for chromatography; Processes for preparing, regenerating or reactivating thereof
    • B01J20/28—Solid sorbent compositions or filter aid compositions; Sorbents for chromatography; Processes for preparing, regenerating or reactivating thereof characterised by their form or physical properties
    • B01J20/28014—Solid sorbent compositions or filter aid compositions; Sorbents for chromatography; Processes for preparing, regenerating or reactivating thereof characterised by their form or physical properties characterised by their form
    • B01J20/28028—Particles immobilised within fibres or filaments
    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B01—PHYSICAL OR CHEMICAL PROCESSES OR APPARATUS IN GENERAL
    • B01J—CHEMICAL OR PHYSICAL PROCESSES, e.g. CATALYSIS OR COLLOID CHEMISTRY; THEIR RELEVANT APPARATUS
    • B01J20/00—Solid sorbent compositions or filter aid compositions; Sorbents for chromatography; Processes for preparing, regenerating or reactivating thereof
    • B01J20/28—Solid sorbent compositions or filter aid compositions; Sorbents for chromatography; Processes for preparing, regenerating or reactivating thereof characterised by their form or physical properties
    • B01J20/28014—Solid sorbent compositions or filter aid compositions; Sorbents for chromatography; Processes for preparing, regenerating or reactivating thereof characterised by their form or physical properties characterised by their form
    • B01J20/28033—Membrane, sheet, cloth, pad, lamellar or mat
    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B01—PHYSICAL OR CHEMICAL PROCESSES OR APPARATUS IN GENERAL
    • B01J—CHEMICAL OR PHYSICAL PROCESSES, e.g. CATALYSIS OR COLLOID CHEMISTRY; THEIR RELEVANT APPARATUS
    • B01J20/00—Solid sorbent compositions or filter aid compositions; Sorbents for chromatography; Processes for preparing, regenerating or reactivating thereof
    • B01J20/28—Solid sorbent compositions or filter aid compositions; Sorbents for chromatography; Processes for preparing, regenerating or reactivating thereof characterised by their form or physical properties
    • B01J20/28054—Solid sorbent compositions or filter aid compositions; Sorbents for chromatography; Processes for preparing, regenerating or reactivating thereof characterised by their form or physical properties characterised by their surface properties or porosity
    • B01J20/28057—Surface area, e.g. B.E.T specific surface area
    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B82—NANOTECHNOLOGY
    • B82Y—SPECIFIC USES OR APPLICATIONS OF NANOSTRUCTURES; MEASUREMENT OR ANALYSIS OF NANOSTRUCTURES; MANUFACTURE OR TREATMENT OF NANOSTRUCTURES
    • B82Y30/00—Nanotechnology for materials or surface science, e.g. nanocomposites
    • C—CHEMISTRY; METALLURGY
    • C02—TREATMENT OF WATER, WASTE WATER, SEWAGE, OR SLUDGE
    • C02F—TREATMENT OF WATER, WASTE WATER, SEWAGE, OR SLUDGE
    • C02F1/00—Treatment of water, waste water, or sewage
    • C02F1/28—Treatment of water, waste water, or sewage by sorption
    • C02F1/281—Treatment of water, waste water, or sewage by sorption using inorganic sorbents
    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B01—PHYSICAL OR CHEMICAL PROCESSES OR APPARATUS IN GENERAL
    • B01J—CHEMICAL OR PHYSICAL PROCESSES, e.g. CATALYSIS OR COLLOID CHEMISTRY; THEIR RELEVANT APPARATUS
    • B01J2220/00—Aspects relating to sorbent materials
    • B01J2220/40—Aspects relating to the composition of sorbent or filter aid materials
    • B01J2220/42—Materials comprising a mixture of inorganic materials
    • C—CHEMISTRY; METALLURGY
    • C02—TREATMENT OF WATER, WASTE WATER, SEWAGE, OR SLUDGE
    • C02F—TREATMENT OF WATER, WASTE WATER, SEWAGE, OR SLUDGE
    • C02F2303/00—Specific treatment goals
    • C02F2303/04—Disinfection
    • G—PHYSICS
    • G01—MEASURING; TESTING
    • G01N—INVESTIGATING OR ANALYSING MATERIALS BY DETERMINING THEIR CHEMICAL OR PHYSICAL PROPERTIES
    • G01N1/00—Sampling; Preparing specimens for investigation
    • G01N1/28—Preparing specimens for investigation including physical details of (bio-)chemical methods covered elsewhere, e.g. G01N33/50, C12Q
    • G01N1/40—Concentrating samples
    • G01N1/4077—Concentrating samples by other techniques involving separation of suspended solids
    • Y—GENERAL TAGGING OF NEW TECHNOLOGICAL DEVELOPMENTS; GENERAL TAGGING OF CROSS-SECTIONAL TECHNOLOGIES SPANNING OVER SEVERAL SECTIONS OF THE IPC; TECHNICAL SUBJECTS COVERED BY FORMER USPC CROSS-REFERENCE ART COLLECTIONS [XRACs] AND DIGESTS
    • Y10—TECHNICAL SUBJECTS COVERED BY FORMER USPC
    • Y10T—TECHNICAL SUBJECTS COVERED BY FORMER US CLASSIFICATION
    • Y10T436/00—Chemistry: analytical and immunological testing
    • Y10T436/25—Chemistry: analytical and immunological testing including sample preparation
    • Y10T436/25375—Liberation or purification of sample or separation of material from a sample [e.g., filtering, centrifuging, etc.]
    • Y—GENERAL TAGGING OF NEW TECHNOLOGICAL DEVELOPMENTS; GENERAL TAGGING OF CROSS-SECTIONAL TECHNOLOGIES SPANNING OVER SEVERAL SECTIONS OF THE IPC; TECHNICAL SUBJECTS COVERED BY FORMER USPC CROSS-REFERENCE ART COLLECTIONS [XRACs] AND DIGESTS
    • Y10—TECHNICAL SUBJECTS COVERED BY FORMER USPC
    • Y10T—TECHNICAL SUBJECTS COVERED BY FORMER US CLASSIFICATION
    • Y10T436/00—Chemistry: analytical and immunological testing
    • Y10T436/25—Chemistry: analytical and immunological testing including sample preparation
    • Y10T436/25375—Liberation or purification of sample or separation of material from a sample [e.g., filtering, centrifuging, etc.]
    • Y10T436/255—Liberation or purification of sample or separation of material from a sample [e.g., filtering, centrifuging, etc.] including use of a solid sorbent, semipermeable membrane, or liquid extraction

Landscapes

  • Chemical & Material Sciences (AREA)
  • Chemical Kinetics & Catalysis (AREA)
  • Analytical Chemistry (AREA)
  • Organic Chemistry (AREA)
  • Engineering & Computer Science (AREA)
  • Life Sciences & Earth Sciences (AREA)
  • Inorganic Chemistry (AREA)
  • Nanotechnology (AREA)
  • Health & Medical Sciences (AREA)
  • Crystallography & Structural Chemistry (AREA)
  • Materials Engineering (AREA)
  • Public Health (AREA)
  • Physics & Mathematics (AREA)
  • General Health & Medical Sciences (AREA)
  • Epidemiology (AREA)
  • Veterinary Medicine (AREA)
  • Hydrology & Water Resources (AREA)
  • Environmental & Geological Engineering (AREA)
  • Water Supply & Treatment (AREA)
  • Molecular Biology (AREA)
  • Animal Behavior & Ethology (AREA)
  • Composite Materials (AREA)
  • Condensed Matter Physics & Semiconductors (AREA)
  • General Physics & Mathematics (AREA)
  • Medicinal Chemistry (AREA)
  • Biomedical Technology (AREA)
  • Geology (AREA)
  • Solid-Sorbent Or Filter-Aiding Compositions (AREA)
  • Separation Using Semi-Permeable Membranes (AREA)
  • Filtering Materials (AREA)
  • Glass Compositions (AREA)

Abstract

Изобретение относится к нановолокнистому фильтрующему материалу. Предложен материал, состоящий из несферических частиц гидроксида алюминия, имеющий диаметр волокон менее 50 нм, полученный при взаимодействии исходного алюминиевого компонента с водным раствором при температуре до 100°С и нанесенный непосредственно на волокнистую поверхность. Изобретение обеспечивает высокую степень очистки текучих сред от патогенных микроорганизмов. 3 н. и 57 з.п. ф-лы, 9 ил., 8 табл.

Description

Права Правительства США
[0001] Настоящее изобретение было сделано во время совместного научно-исследовательского проекта, который финансировался Министерством Энергетики США по Соглашению о Совместных Исследованиях и Разработках (CRADA) No. 99-USIC-MULTILAB-04 и Лос-Аламосской Национальной Лабораторией CRADA No. LA99CI0429. В связи с этим правительство имеет определенные права на это изобретение.
Описание
ССЫЛКА НА СВЯЗАННУЮ ЗАЯВКУ
[0002] Настоящая заявка использует информацию, приведенную в предварительной заявке на Патент США №60/300,184, поданную 22 июня 2001 г.
ОБЛАСТЬ ИЗОБРЕТЕНИЯ
[0003] Предмет данного изобретения относится к области нановолокон и более точно к использованию нановолокон как фильтрующего материала, а также в процессах биологического разделения.
ЛИТЕРАТУРНЫЙ ОБЗОР
[0004] Патогенные микроорганизмы, обитающие в воде, являются основным источником болезней среды населения во всем мире. Несмотря на меры предосторожности, принятые для обеспечения микробиологической безопасности питьевой воды, болезнетворные микроорганизмы регулярно проникают к потребителю через системы водоснабжения. Основным источником беспокойства являются бактерии, обитающие в воде, такие как Salmonella spp., Shigella spp., Yersinia spp., Mycobacterium spp., enterocolitica, так же как и Escherichia coli, Campylobacter jejuni, Legionella, Vibrio cholerae. Эти бактерии имеют размеры от 0,5 до нескольких микрон и имеют овальную (cocci) или цилиндрическую (bacillus) форму. Cryptosporidium и другие примитивные организмы имеют размер приблизительно 3-5 микрон и они устойчивы к многим видам химического дизенфицирования. Gtyptosporidium ответственен за ряд эпизодов загрязнения окружающей среды со многими смертными случаями.
[0005] Комитет по Научным Консультациям при Агентстве по Защите Окружающей Среды США (ЕРА) относят вирусы к одним из наиболее опасных факторов риска для здоровья. Патогенные микроорганизмы, обитающие в воде, включают этеровирусы (Enteroviruses), (такие как полиовирусы, Coxsackievirus (группы А и В), эковирусы, вирус гепатита А), ротавирусы и другие реовирусы (reoviruses (Reoviridae)), аденовирусы, и агенты типа Norwalk. Число вирусов, определяемых в литре сточных вод, колеблется от менее чем 100 инфекционных единиц до более чем 100000 инфекционных единиц. В некоторых случаях попадание даже одной инфекционной единицы в организм человека может вызвать инфекционное заболевание в определенной части наиболее подверженной части населения. Постоянное присутствие даже небольшого количества вирусов, вызывающих кишечные заболевания, в больших объемах воды, потребляемой большой группой населения, может привести к эпидемическому распространению и присутствию вируса в данной местности. В настоящее время не существует рекомендаций Агентства по Защите Окружающей Среды США (ЕРА), которые бы требовали удаление вирусов в связи с отсутствием количественных оценок степени опасности. Однако имеются спецификации, принятые в военных рекомендациях, которые требует удаление вирусов (таких как вирус гепатита) больше, чем 4 logs (>99.99%), так же как бактерии (такие как Е. coli) больше, чем 5 logs (>99.999%), и Cryptosporidium больше, чем 3 logs (>99.9%).
[0006] Основными методами дезинфекции являются химическое окисление и микрофильтрация. Химические окислители включают озон, хлор и производные хлора. Вирусы более жизнестойки по отношению к окружающим условиям и процессам очистки сточных вод, включая методы хлорирования и ультрафиолетового излучения, чем многие бактерии, существующие в очистных водах. В лабораторных экспериментах было показано, что вирусы, вызывающие кишечные заболевания, могут выживать вплоть до 130 дней в сточных водах, что превосходит данные для бактерии типа кишечной палочки.
[0007] Существует подозрение относительно токсичности и потенциальной канцерогенности вторичных продуктов от дизинфецирующих средств, которые формируются в результате химической обработки. В системах водоснабжения населения не удалось применить стерилизацию фильтрацией по причинам высокой стоимости и низкой производительности фильтров, предназначенных для удаления вирусов. Более того, поскольку болезнетворные бактерии могут размножаться в водопроводных трубах, очистка воды в месте ее использования является наиболее предпочтительной. Системы очистки питьевой воды как в месте входа питьевой воды, так и месте ее использования, основанные на принципах обратного осмоса через полупроницаемую мембрану или с использованием ультрафиолетового излучения, в основном используются для удаления болезнетворных микробов как из городских источников воды, так и из источников грунтовых вод. Обе системы очистки имеют недостатки, связанные с низкой скоростью фильтрования, а также требуют наличия резервуара для того, чтобы обеспечить требуемый расход воды, в случае необходимости. В дополнение, полная очистка воды с помощью ультрафиолетового излучения вряд ли возможна, поскольку болезнетворные организмы могут экранироваться коллоидными частицами. Таким образом, фильтрация является необходимым дополнением к существующим системам. Обе вышеупомянутые системы очистки весьма дорогостоящие для того, чтобы их можно было использовать в небольших системах в месте потребления воды, а также они очень сложные, пробующие дорогостоящего обслуживания. Поэтому фильтр, способный удалить все болезнетворные организмы, обладает большим потенциальным значением. Более того, было бы экономически выгодно иметь такой фильтр, который мог бы быть установлен с такой же легкостью, как и существующие химические фильтры.
[0008] Очистка воды также важна в медицинских и зубоврачебных кабинетах. Системы очистки воды в зубоврачебных кабинетах создают бактериальные пленки, которые обеспечивают благоприятные условия для роста болезнетворных организмов, которые зачастую превышают общепринятые нормы врачебной ассоциации. Обнаруженные болезнетворные организмы включают такие опасные виды как Legionella pneumophila, а также загрязнение линий подачи воды вирусами и, возможно, вирусами HIV или гепатита может происходить за счет обратного сифонирования от больного пациента. Фильтр, способный стерилизовать воду в зубоврачебных кабинетах в месте ее использования методом удаления бактерий и вирусов на высокой скорости фильтрования, желателен для использования в зубоврачебных кабинетах.
[0009] Загрязнение воды коллоидными частицами вносит свой вклад к мутности воды (дымчатый вид). Такие коллоидные частицы обычно включают в себя органические вещества, такие как составные части почвы, болезнетворные организмы, а также наночастицы неорганических веществ. Коллоидные частицы служат как подложка для адсорбции микробов, пестицидов, других синтетических органических химикатов, а также тяжелых металлов. Наноразмерные частицы могут забивать фильтрующие системы.
[0010] Необходима усовершенствованная технология для определении и идентифицировании болезнетворных организмов и, в частности, вирусов, поскольку методы их концентрация недостаточно эффективны. Нужны недорогие приборы для сбора вирусов и для анализа поверхностных вод. Хотя такие фильтры не должны обеспечивать стерилизацию, сборник вирусов должен быть способным удалить большую часть вирусов из 500-1000 литров воды в течение двух часов. Затем вирусы должны быть смыты с фильтра в неповрежденном виде и оставаться жизнеспособными для последующего анализа. Фильтр MDS-1 компании AMF Cuno наиболее часто используется для анализа загрязнений природной воды вирусами. К сожалению, такие фильтры очень дороги для их повседневного использования, тем более что они одноразового использования. Цена фильтра одноразового использования должна быть значительно снижена, прежде чем Агентство по Защите Окружающей Среды США (ЕРА) могло бы дать рекомендацию на проверку воды на вирусы в качестве повседневной процедуры. В настоящее время усилилась угроза применения биологического оружия террористическими группами как в воде, так и в воздухе, что увеличило необходимость для его раннего определения и диагностики. Эффективное определение затруднено из-за низкой чувствительности современных биоаналитических методов, особенно в отношении вирусов, которые много меньше по размеру и которые труднее сконцентрировать, но которые более вероятно могут быть инфекционными. Необходимо отобрать десятки тысяч литров воздуха или воды для того, чтобы обеспечить достаточное количество частиц для анализа. Сборники частиц из воздуха ограничиваются циклонным разделением и ударом о препятствие и являются непрактичными для сбора частиц с размерами вирусов.
[0011] Волокнистые глубинные фильтры захватывают частицы в основном за счет удара частицы о волокно, где они прилипают за счет адсорбции, в то время как мембраны захватывают частицы в основном за счет разделения по размеру. Имеются в наличии мембраны с размером пор достаточно маленьким для обеспечения разделения бактерий и вирусов, однако нет в наличии волокнистых глубинных фильтров, способных очистить воду от нежелательных примесей. В смысле разделения частиц с помощью фильтрации, размер пор в полупроницаемых мембранах обратного осмоса колеблется от 1 до 10 Ангстрем и 20 Ангстрем, размер пор мембран для ультрафильтрования колеблется от 1 нанометра (10 Ангстрем) до 200 нм, размер пор мембран для микрофильтрации колеблется от 50 нм, или 0,05 микрон до приблизительно 2 микрона, и размер пор мембран для фильтрования частиц колеблется от 1 до 2 микрон и выше. Размер пор фильтровальной мембраны должен быть уменьшен с уменьшением размеров болезнетворных организмов. Это приводит к резкому увеличению перепада давления и к уменьшению скорости потока. Многие вирусы имеют размер около 30 нм и имеющиеся промышленные мембраны обеспечивают удаление вирусов на уровне от 2 до 3 log [Willcommen]. Мембраны подвержены к забиванию пор и требуется предварительная фильтрация для удаления крупных частиц и увеличения ресурса работы дорогостоящих мембран. Более того, мембраны подвержены к локальным дефектам, таким как перекрытие пор и поры с пальчиковой структурой, которые существенно ухудшают качество их работы.
[0012] Вирусы должны быть удалены из медицинских продуктов, так же как из человеческой крови и продуктов, получаемых из плазмы. FDA рекомендует, чтобы все схемы очистки использовали одну или более "устойчивых" стадий удаления или инактивации вирусов. Устойчивые методы определены как те, которые работают при различных условиях и включают в себя низкую рН, нагревание, инактивацию с помощью растворителя-очистителя, а также фильтрацию. Удаление вирусов с помощью нагревания, химических методов и с помощью ультрафиолетового и гамма-излучения могут повредить чувствительные протеины, а также требует последующего удаления вышеуказанных химикатов и поврежденных протеинов. Соответственно, фильтрация рассматривается как предпочтотельный метод для удаления вирусов.
[0013] В настоящее время биотехнология заметно расширилась и включает в себя синтез новых протеинов, созданных с помощью рекомбинантных методов, удаление протеинов из плазмы крови, изменение в продуктах из гемоглобина и в продуктах сыворотки млекопитающих, так же как и защиту ферментных реакторов от загрязнения вирусами. Прионы - это протеины, которые могут вызывают болезнь Creutzfeldt-Jacob (CJC). Они приблизительно 10 нм в размере и таким образом меньше, чем вирусы. В фармацевтической промышленности микропористые мембраны используются для очистки входящего потока воды, так же как для контроля выходящей водных потоков и отходов для того, чтобы быть уверенным, что сбрасываемая вода не имеет загрязнений.
[0014] Вначале мембраны с размерами пор 0,45 микрон рассматривались как "стерилизационные", основываясь на их способности эффективно задерживать Serratia marcescens организмы, но исследования показали, что фильтр может оказаться скомпрометированным. Более маленькая бактерия Pseudomonus diminuta (P. diminuta) (0,3 микрона) в настоящее время все чаще используется для проверки целостности фильтра, и фильтр с порами 0,22 микрон в настоящее время принят как "стерилизационный" стандарт для удаления бактерий. Ультрапористые мембраны с размером пор 20 нм используются для фильтрования вирусов. Нанопористые мембраны, такие как полупрозрачные мембраны обратного осмоса, способны очистить воду от вирусов, однако приводят к еще большему ограничению по скорости потока. При производстве протеинов инструкции предполагают, что стерилизация от вирусов должна составлять по меньшей мере 12 порядков величины. Это значение обеспечивает содержание менее чем одной инфекционной частицы на 10.sup.6 доз. Такой уровень удаления вирусов требует многоступенчатого процесса.
[0015] Фильтрующие материалы, содержащие многовалентные катионы, такие как Al3+ и Mg2+ при рН около 3,5 могут задерживать вирусы. Lukasik et al. смогли эффективно удалить вирусы из сточных вод в течение длительного периода времени с использованием фильтровальных слоев из песка, обработанного с помощью гидроксидов железа и алюминия. Farrah внедрял оксиды алюминия и других металлов в порошки диатомитных земель и достиг заметного увеличения в поглощении вирусов. Farrah и Preston улучшили поглощение нескольких вирусов, изменив целлюлозные фильтры флоккулированными частицами гидроксидов железа и алюминия.
[0016] Фильтры могут быть сделаны из широкого круга материалов. Фильтры, изготовленные из стекловолокон, имеют тенденцию быть непрочными, однако химические связующие могут увеличивать их физические свойства и изменять их химические характеристики. Керамические фильтры часто имеют желаемый набор характеристик, но они хрупкие. Металлические фильтры зачастую могут преодолеть эти ограничения, но они дорогостоящие. Преимущество в использовании керамических и металлических фильтров в том, что они часто могут быть очищены и вновь использованы. Волокна для фильтров и мембраны производятся из многих полимеров, включая дифлорид поливинилидина, полиолефин и акрилаты. Сорбенты, такие как гранулированный оксид кремния, диатомиты или гранулированный уголь, также внедрялись в фильтрующий материал.
[0017] Электрокинетические силы помогают захватывать частицы из воды. Hou описал количественную картину фильтрования с помощью электрокинетических сил, концепция которой объяснена в терминах, принятых в коллоидной химии. Если электростатические заряды на фильтрующем материале и на частице противоположны, электростатическое притяжение будет способствовать отложению и удержанию частиц на поверхности фильтровальной среды. Если они одинакового знака, то возникает отталкивание и, тем самым, отложение и удержание частиц будет затруднено. Поверхностный заряд фильтра изменяется с изменением рН и с изменением концентрации фильтруемого раствора. Это явление объясняется теорией двойного электрического слоя, принятой в коллоидной химии. Частица, погруженная в водный раствор, создает вокруг себя поверхностный заряд, поглощая ионы на своей поверхности. Фиксированный слой противоположно заряженных ионов создается на поверхности фильтра. Для поддержания электронейтральности образуется диффузный слой, содержащий достаточное количество противоположно заряженных ионов, которые проникают на определенное расстояние в раствор. Если концентрация ионов раствора увеличивается путем добавления катионных солей или увеличением рН, тогда протяженность этого слоя уменьшается, так как требуется меньший объем раствора для того, чтобы нейтнализовать заряд поверхности. Уменьшение толщины этого слоя приводит к приближению этих двух поверхностей, позволяя Ван-дер-Ваальсовским силам начать играть главную роль. Уменьшение рН или добавление катионных солей уменьшает электроотрицательность, улучшая поглощение при этих условиях. Поглощение вирусов улучшается в большинстве случаев грунтовых вод и воды из под крана, имеющих рН в районе 5-9 [Sobsey]. Добавки кислоты или соли часто необходимо для эффективного удаление вирусов с помощью электроотрицательных фильтров. Hou утверждает, что электроположительные фильтры могут найти широкое применение в удалении микроорганизмов из воды для концентрирования бактерий и вирусов из воды, для сбора эндотоксинов и их удаления из загрязненных жидкостей для инъекций и пищевых продуктов, а также для иммобилизации микробных клеток и антигенов.
[0018] Фибриллированный асбест, имеющий электроположительный заряд поверхности и удельную площадь поверхности приблизительно 50 кв. м/г, широко использовался при производстве целлюлозоасбестовых фильтровальных листов для фильтрования патогенов. Волокна асбеста имеют поры с очень тонкой структурой, что способствует механическому захвату. Однако, беспокоясь о вреде для здоровья, прекратили его использование, и были предприняты попытки для замены асбеста. Эти усилия включали в себя попытки химического изменения поверхностей гидрофобных полимерных материалов с целью создания покрытий с электроположительным поверхностным зарядом.
[0019] Например, патенты США №4007113; 4007114; 4321288 и 4617128 (Ostreicher) описывают применение меламин-формальдегидных катионных коллоидов для изменения зарядов поверхностей волокон и частиц в фильтре. Патенты США №4305782 и 4366068 (Ostreicher, et al.) описывают применение неорганических катионных коллоидов оксида кремния для изменения зарядов таких элементов. В патенте США №4366068 "тонкие" частицы оксида кремния имеют средний размер частиц около 10 микрон и покрыты с по меньшей мере 15% оксида алюминия. Патент США №4230573 (Kilty, et al.) описывает использование эпихлоридина полиамина для изменения заряда волокон фильтровальных элементов, см. также патенты США №4288462 (Hou, et al), и №4282261 (Greene). Предпочтительный метод производства фильтровальных материалов описан в патенте США №4309247 (Hou, et al.) и продается компанией, Cuno, Inc. под маркой ZETA PLUS. Похожие попытки изменения заряда фильтров катионами были сделаны в патентах США №3242073 и 3352424 (Guebert, et al.) и в патенте США №4178438 (Hasse, et al.). Патент США №5855788 (Everhart) описывает метод изменения поверхности фильтров на тканой и нетканой основе или на апертурных полимерах путем поглощения амфифильных протеинов, таких же, как получаемые из молока. Протеины модифицируются с помощью гидроксидов алюминия, полученных в результате золь-гельной реакции. Фильтры удаляют болезнетворные организмы из воды в основном за счет химического и электрокинетического взаимодействия вместо механического разделения. Уменьшение концентрации на три порядка было достигнуто в случае бактерии Vibrio cholerae. Разработчики отметили, что фильтры, имеющие измененный заряд поверхности, имеют различные адсорбционные характеристики для различных видов болезнетворных организмов в воде, таких как бактерии.
[0020] Патент США №5085784 (Ostreicher) предлагает фильтровальную среду с измененным зарядом, состоящую из целлюлозных волокон, частиц оксида кремния и катионного водно-растворимого органического полимера. Полимер поглощается на фильтр, который включает также эпоксидную и четвертичную группу аммония, способную прикрепляться ко вторичному агенту, изменяющему заряд поверхности. Модификатор заряда предпочтительно выбирается из числа алифатических полиаминов. Патент США №4523995 (Pall) описывает фильтровальную среду, приготовленную смешиванием стекла с полиамин-эпихлорохидринной смолой в виде суспензии. К смеси добавляется реагент, вызывающий осаждение смолы, которая покрывает микроволокна. Предпочтительным осадителем являются высокомолекулярные полимеры, содержащие анионные заряды. Как результат, покрытые микроволокна описываются как имеющие положительный зета-потенциал в шелочной среде и повышенную поглощательную способность для мелких частиц, включая бактерии и эндотоксины (пирогены). Однако Robinson et al., Mandaro и Meltzer описали ограничения на предыдущие фильтровальные среды с измененным зарядом в терминах ухудшения фильтрующих свойств при высоких рН и неспособности такой среды достичь эффективного удаления очень маленьких частиц и/или пирогенов (эндотоксинов).
[0021] Положительно заряженные мембраны, используемые для удаления анионных загрязняющих частиц, также известны и описаны в патентах США №2783894 (Lovell) и №3408315 (Paine). Патенты США №№4473475 и 4743418 (Bames, et al.) описывают катионную модифицированную микропористую мембрану, имеющую необходимое количество алифатического амина или полиамина, предпочтительно тетраэтилен-пентамина, связанного с нейлоном. Патент США №4604208 (Chu, et al.) описывает анионный зарядно-модифицированную нейлоновую микропористую мембрану. Система изменения заряда состоит из полимера, растворимого в воде и способного связываться с мембраной и анионными функциональными группами, такими как карбоксильные, фосфористые, фосфорные и серные группы. Патенты США №№4473474; 4673504; 4708803 и 4711793 (Ostreicher, et al.), описывают нейлоновую мембрану с измененным зарядом поверхности с использованием модифицированного эпихлорохидринового полиамида, имеющего третичный амин или четвертичную группу аммония, а также вторичный зарядно-изменяющий агент, который может быть алифатическим полиамином. Катионные зарядно-измененные нейлоновые мембраны, описанные выше в патентах Ostreicher, et al. и Barnes, et al. в настоящее время продаются Cuno, Inc. под торговой маркой ZETAPOR. Положительная, зарядно-измененная микропористая фильтровальная среда продается Pall Corp., которая использует нейлон 66 или положительно заряженную полиэфирсульфон-сульфатную мембрану. Micropore Corp. производит зарядно-измененные поливинилидин-дифторидные мембраны.
[0022] В основном фильтры используются в двух различных модах. В глубинном, или в тупиковом фильтре вся жидкость протекает через мембрану или фильтровальную среду. В тангенциальных фильтрах входящая жидкость течет вдоль оси, в то время как чистая жидкость проходит через фильтровальную среду в перпендикулярном направлении. Этот тип фильтра ограничивает толщину осадка на поверхности, поэтому позволяя большие скорости потока, в то время как в случае с глубинным фильтром, поверхностная корка увеличивается в толщине со временем, вызывая увеличение перепада давления с последующей полной остановкой потока. Скорость фильтрации важна практически во всех индустриальных процессах, включая фармацевтическое производство, биологические превращения и лабораторные эксперименты. Мембраны, используемые при фильтровании субмикронных и наноразмерных частиц, имеют очень низкий поток, если это не скомпенсировать увеличением входного давления или увеличением площади поверхности мембраны. Увеличение давления или площади поверхности существенно увеличивает капитальные и эксплуатационные расходы. Закупорка пор также ухудшает и без того низкий поток через мембраны с малыми порами.
[0023] Пирогены - это вещества, которые содержат эндотоксины, вызывающие увеличение температуры тела. Эндотоксины - это высокомолекулярные комплексы (молекулярный вес между 10000 и 1 миллионом), которые выделяются грам-отрицательными бактериями, сбрасывающими внешнюю мембрану в окружающую среду, вызывая поднятие температуры тела. Эндотоксины не подвергаются изменениям при автоклавировании в течение нескольких часов на 250°С. Эндотоксины могут быть удалены в процессе фильтрации через полупроницаемую мембрану обратным осмосом, однако этот процесс сложный из-за малого размера пор мембраны. Более того, ценные вещества, такие как соли, удаляются полупроницаемыми мембранами, и это является недостатком в приготовлении непирогенных медицинских сывороток для внутривенных инъекций. Патент США №5104546 описывает керамический ультрафильтр, способный разделять пирогены от медицинских сывороток для внутривенных инъекций. Керамический ультрафильтр состоит из слоя оксида циркония, нанесенного на подложку из окиси алюминия и имеющего номинальный размер пор около 5 нанометров. Фильтр способен разделять пирогены с эффективностью 5 logs, однако при высоком давлении (5,5 атмосфер) и длине поперечного сечения 20 см, при этом скорость потока в начале работы только 50 л/ч/кв.м/атм.
[0024] Новые аналитические схемы развиваются для производства фармакологических и биохимических материалов, где специфические реагенты удерживаются подложками с высокой площадью поверхности. Мембраны обычно также используются как подложка для диагностических анализов, подобных электрофорезису, цитологии жидкостей и гибридизации ДНК. Многие аналитические методы используют иммобилизацию биологически связываемого партнера биомолекулы на поверхности. Поверхность приводится в контакт со средой, для которой имеются основания полагать, что она содержит эту молекулу, и таким образом определяется наличие или диапазон связывания молекул с поверхностно-иммобилизованным связывающим партнером. Например, в патенте США №5798220 макромолекула прикрепляется к поверхности подложки и используется как иммунотест для анализа биологических жидкостей на присутствие иммуноглобулинов для макромолекулы. Патент США №5219577 описывает синтетическую, биологически активную композицию с нанокристаллическим ядром. Патент США №6197515 описывает метод захвата биологической молекулы, например на поверхности биодатчика, исследуя биологические взаимодействия. Наличие подложек, которые бы эффективно связывали первую биологическую молекулу, может облегчить такие методы-анализы. Нуклеиновые кислоты сорбируются на подложках из оксидов металлов, таких как оксид-алюминия, для последующего использования в гибридизации, маркировке, программировании и синтезе.
[0025] Электрофорезис - это один из наиболее широко используемых методов в биологических науках. Молекулярные формирования, такие как пептиды, протеины и олигонуклеотиды разделяются как результат миграции в растворе буфера под влиянием электрического поля. Буферный раствор обычно используется совместно с концентрациями от низких до средних с соответствующими загустителями, такими как арагоз или полиакриламид, для того чтобы уменьшить влияние конвективного смешивания. Наибольшее разрешение получается, когда некоторая неоднородность вводится в жидкую фазу. Такие элементы как градиент рН, либо эффект просеивания высокоплотными гелями имеют большое влияние на разделение молекул различного размера. Мембранные барьеры также могут быть установлены на пути миграции частиц. Электроположительные адсорбенты с большой удельной площадью поверхности, будучи добавлены к таким гелям, могут улучшить фактор разделения.
[0026] "Революция в Генетике" создает необходимость для технологий, относящихся к биоразделению. Поскольку рекомбинантные ретровирусы и саденовирусы из группы аденовирусов представляют собой идеальные системы для эффективной доставки и внедрения генетического материала, имеется очевидная необходимость для методов разделения вирусов, которые одновременно эффективны и не причиняют вреда вирусным частицам. Центрифугирование с использованием градиента плотности всегда играло важную часть в концентрации и очистке вирусных частиц, однако градиентная среда, используемая в большинстве случаев, как например, сукроза и CsCl, имеет несколько собственных проблем. Обе среды высоко гиперосмотичны, и материалы, используемые для связывания вирусов, обычно удалялись с помощью ультрафильтрации перед дальнейшей обработкой или анализом. Более того, осаждающий агент, который удаляет вирусы методом осаждения или эффективной фильтрации при небольшом перепаде давления, мог бы улучшить такую обработку [Nycomed].
[0027] Разделение макромолекул, таких как протеины, составляет существенную часть затрат в производстве фармакологических продуктов. Хроматография использовалась десятилетиями для целей биологического разделения. В хроматографии смесь вводится в узкую начальную область неподвижного сорбента и компоненты испытывают дифференциальную миграцию в потоке жидкости. В случае ионной хроматографии, дифференциальная миграция вызывается различным притяжением заряженных молекул к противоположно заряженной стационарной фазе. Химически измененная целлюлоза, содержащая оксид кремния, используется как стационарная фаза в производстве коммерчески важных биомолекул в пищевой, биофармацевтической, фармацевтической промышленностях и в биотехнологии. Например, такая среда использовалась во многих различных промышленных процессах для производства иммуноглобулинов, энзимов, пептидов, плазмидов и гормонов. Альтернативными стационарными фазами могут быть металлы, оксиды металлов и в частности порошкообразный оксид алюминия. Мембранные сорбенты - это мембраны с функционализированными поверхностными центрами для целей хроматографии. Разрешение традиционной хроматографической колонны, основанной на гранулах, обратно пропорционально размеру гранул и поэтому приборы, основанные на мембранных сорбентах, производят очень высокую степень разделения, поскольку они имеют большую площадь поверхности по сравнению с гранулами. Волокнистая среда, способная иметь такое разрешение и имеющая меньше ограничений на скорость потока, могла бы обеспечить более быстрое и экономичное разделение для целей очистки растворов и для аналитических целей.
[0028] Гели и золи гидроксида алюминия использовались как активаторы осаждения и как порошкообразные сорбенты для органических молекул. Например, Al(ОН)3 используется для связывания витамина К. Нуклеиновые кислоты зачастую являются загрязнителями в растворах протеинов и могут быть высаждены при соприкосновении с нуклеазами [Ahuja, стр. 368] перемешиванием, низкой ионной силой или высоким рН. Большинство из этих методов имеют эффект на протеины и имеют довольно низкую степень селективности. Поскольку нуклеиновые кислоты имеют отрицательно заряженные фосфатные группы, осаждающие вещества с положительно заряженными группами могут селективно удалять нуклеиновые кислоты из растворов. Этот принцип дал начало поиску ряда осаждающих агентов, используемых для разделения нуклеиновых кислот.
[0029] Клетки часто культивируются в реакторах для производства биологических и фармацевтических продуктов. Такие клетки могут быть как бактериальными, так и клетками млекопитающих. Для поддержания жизнедеятельности клеточной культуры, она должна снабжаться кислородом и питательными веществами. Клеточные культуры обычно поддерживаются в реакторах потоком жидкости, при котором питательная среда, включающая кислород и другие питательные инградиенты, направляется через реактор роста клеточных культур. Однако реакторы роста клеточных культур могут быть использованы только небольшим количеством клеток на единицу объема реактора. Они могут оперировать только внутри небольшого диапазона скоростей потока или перемешивания. Пористые подложки, на которых клетки можно иммобилизовать и более эффективно осуществлять обмен питательными веществами и растворенными газами, могли бы позволить большие загрузки реактора. Также, биокаталитические реакции могут быть осуществлены в объеме реактора с помощью катализатора, основанного на энзимах, прикрепленных к пористой неорганической подложке. Иммобилизация увеличивает сопротивляемость энзимов к тепловым и химическим факторам, при этом поддерживая их высокую каталитическую активность в широком диапазоне изменений в окружающей среде. Электроположительная подложка с высокой удельной площадью поверхности могла бы удерживать и иммобилизовать энзимы, стимулируя более быстрые химические реакции.
[0030] Ультрачистая вода используется во многих отраслях промышленности. Мембранные ультрафильтры используются для производства особо чистой воды в микроэлектронику. Спиральные мембраны, другая общеиспользуемая область технологии, весьма чувствительны к наличию частиц в потоке, что ограничивает поток жидкости через их чрезвычайно узкие проходы. Повреждение полимерных ультрафильтров является их основным недостатком, так как это вызывает необходимость в периодической чистке этих фильтров вне рабочей линии [Sinha].
КРАТКОЕ ОПИСАНИЕ ИЗОБРЕТЕНИЯ
[0031] Настоящее изобретение использует наноразмерные формы волокон или пластинок оксида алюминия, которые были найдены высоко электроположительными, удерживающими биообъекты в растворе воды. Мы обнаружили, что эти волокна притягивают и удерживают коллоидные и особенно вирусные частицы, а также являются инициаторами осаждения частиц. При введении их в матрицу на основе волокон они способны фильтровать бактерии и, в частности, субмикронные частицы, такие как вирусы или коллоиды с эффективностью, далеко превосходящей выпускаемые промышленностью фильтры, особенно при фильтрации нейтральной воды. Вирусы и наноразмерные частицы удерживаются при скоростях потока, в десятки и сотни раз превосходящих скорости фильтрации ультрапористых мембран с размером пор, меньшим, чем размер фильтруемых частиц. Такие фильтры с волокнами оксида алюминия имеют большую сопротивляемость к забиванию ультрамелкими частицами. Фильтровальный материал может быть применен в стерилизации питьевой воды, а также в медицинских или фармацевтических процессах. Замещая адсорбированные частицы, фильтры могут быть использованы как предварительный концентратор для целей определения и измерения адсорбированных болезнетворных организмов. Такие фильтры чрезвычайно эффективны как разделители в мембранной хроматографии, применяемой для очистки и анализа. Волокнистый сорбент, либо в форме гранул, или как фильтровальный материал может быть использован для разделения частиц и макромолекул на основе их заряда. Такие волокна или сделанные на их основе фильтры возможно будут служить как подложки для использования в биореакторах.
[0032] Соответственно, предмет данного изобретения сделать доступным электроположительный сорбент и метод его приготовления и использования.
[0033] Дальнейшие цели и преимущества настоящего изобретения становятся более ясны из иллюстраций к последующему детальному описанию изобретения.
КРАТКОЕ ОПИСАНИЕ ФИГУР
[0034] ФИГ.1 - электронная микроскопическая фотография в проходящих лучах нановолокон, изготовленных гидролизом наноалюминия, полученного в аргоне. Нанометровые волокна 2-х нанометров в диаметре видны на переднем плане при фокусировке в центре фотографии.
[0035] ФИГ.2 - электронная микроскопическая фотография в проходящих лучах нановолокон, изготовленных гидролизом наноалюминия, произведенного в азоте.
[0036] ФИГ.3 - микрофотография композитного материала - нанооксид алюминия/микростекло.
[0037] ФИГ.4 - графическое представление скорости течения воды через нанокерамические фильтры 1 мм толщиной и 25 мм в диаметре.
[0038] ФИГ.5 - графическое представление, иллюстрирующее пробой 30 нм резиновыми сферами фильтра, 25 мм в диаметре.
[0039] ФИГ.6 - графическое представление, иллюстрирующее пробой фильтра (30 нм резиновые сферы) в зависимости от весового процентного содержания нановолокон оксида алюминия.
[0040] ФИГ.7 - сканирующая электронная микрофотография фильтра из нановолокон оксида алюминия, насыщенного с помощью 30 нм резиновых сфер.
[0041] ФИГ.8 - графическое представление уменьшения скорости потока в результате загрузки 30 нм резиновыми сферами.
[0042] ФИГ.8 - графическое представление уменьшения скорости потока в результате аккумулирования 3-х микронных резиновых сфер.
ДЕТАЛЬНОЕ ОПИСАНИЕ ИЗОБРЕТЕНИЯ
[0043] Для того, чтобы улучшить понимание некоторых терминов, используемых в описании патента, ниже приводятся их определения.
[0044] Термин электроотрицательная частица, используется здесь как индивидуальная частица, имеющая электроотрицательный заряд поверхности, за исключением атомов в форме ионов, но включая такие индивидуальные частицы как вирусы, бактерии, пирогены, прионы, макромолекулы, нуклеиновые кислоты, коллоиды, протеины и энзимы.
[0045] Термин десорбция используется для обозначения процесса удаления адсорбированных электроотрицательных частиц с поверхности электроположительного сорбента.
[0046] Термин нанооксид алюминия используется для обозначения частицы с отношением длины к поперечному сечению не менее 5, где наименьший из размеров меньше, чем приблизительно 100 нм. Поперечное сечение "волокна" может быть либо окружностью (цилиндрические волокна), либо прямоугольной формы (пластины). Волокна состоят из оксида алюминия с различным содержанием связанной воды и состоят либо из чистого Al(OH).sub.3 или AlOOH, или их смеси с возможными небольшим содержанием гамма- и альфа-оксидов алюминия.
[0047] Термин NanoCeram.TM., используемый здесь, определен как нанооксид алюминия, описанный выше.
[0048] Термин золь, используемый здесь, определен как жидкостная коллоидная система.
[0049] Наноразмерные волокна гидроксида алюминия можно получить несколькими различными методами. Патенты США №№2915475 и 3031417 описывают приготовление волокон бемита из очень дешевых химикатов (квасцы, бикарбонат натрия и уксусная кислота) при помощи гидротермальной реакции. Gitzen описывает несколько методов приготовления волокон, включая реакцию амальгамы алюминия с водой и реакцию алюминия с уксусной кислотой. После старения золя, произведенного в ходе последней реакции, формируются кристаллические волокна гидрата оксида алюминия с размером 20 нм-50 нм в диаметре. Волокна оксида алюминия также были получены в результате контролируемого окисления расплавленного алюминия смесью кислорода и газа- разбавителя. Однако небольшие сферические частицы алюминия загрязняют волокна. Патент США №3947562 описывает приготовление волокон путем реакции окисления газообразного трифторида алюминия с углекислым газом при 1275°С - 1700°С с достаточным количеством водорода для реакции с хлором и образованием HCl. Получающиеся волокна очень большие и, в дополнение, в них обнаруживаются частицы равно как и другие формы. Патент США №4331631 описывает формирование волокон оксида алюминия путем окисления нержавеющей стали, содержащей алюминий. Волокна алюминия образуют покрытия с хорошим сцеплением и используются для производства автомобильных катализаторов окисления выхлопных газов после нанесения на них покрытия платины. Khalil произвел длинные и короткие волокна бемита гидролизом алькоксида алюминия.
[0050] Предпочтительным методом производства волокон оксида алюминия в данном изобретении является реакция микронного и предпочтительно наноразмерного порошка алюминия с водой. Предпочтительный наноразмерный порошок алюминия производится с помощью предпочтительного способа, используемого в методе взрыва металлических проволочек. Алюминиевый провод диаметром 0,3 мм подается в реактор, содержащий примерно 3 абсолютных атмосферы аргона. Отрезок провода примерно 100 мм длиной взрывается в результате подачи 500 Джоулей (примерно 25 кВ напряжения и 20 кА электрический ток при емкости набора конденсаторов около 2,4 мкФ). В течение импульса тока, который длится приблизительно 1 микросекунду, достигается температура, превышающая 10000 К, и при этом излучаются рентгеновское и ультрафиолетовое излучения. Кластеры металла расширяются в аргон, в результате чего достигается большая скорость охлаждения и сложная микроструктура в алюминии, когда он превращается в твердофазную форму. Yavorovski описывает детали процесса и установку. Порошок алюминия может быть открыт к доступу сухого воздуха для пассивации (окисления) поверхности, так что с ним можно дальше работать в открытом воздухе без его самовоспламенения. Результирующие сферы наноалюминия получаются без внутренних пустот со средним размером частиц 110 нм и до некоторой степени агломерированы. Определенная БЭТ удельная поверхность порошков составляет приблизительно 20 м2/гр.
[0051] Полученный таким путем металлический алюминий реагирует с водой при 75°С, в результате чего получается золь алюминия, который фильтруется и затем нагревается. На первом этапе порошок нагревается до 100°С. Результирующий порошок прогревается на 200°С - 450°С, создавая смесь гидроксида алюминия Al(OH).sub.3 и бемита (AlOOH). Чем выше температура, тем выше содержание бемита и тем ниже содержание гидроксида алюминия.
[0052] Альтернативным методом является использование алюминия, полученного в результате взрыва алюминиевой проволоки в атмосфере азота при трех атмосферах абсолютного давления. Азот дешевле, чем аргон, и при этом исключается необходимость в пассивация порошка, поскольку порошок, покрытый нитридом алюминия, не пирофорен. В этом случае металлические частицы алюминия покрыты слоем нитрида алюминия (AlN). В ходе гидролиза производятся волокна бемита. При этом образуются аммиак и водород как вторичные газообразные продукты.
[0053] ФИГ.1 и 2 показывают электронные микроскопические фотографии в проходящих лучах нановолокон, имеющих диаметр 2-3 нм. ФИГ.1 показывает волокна, изготовленные гидролизом наноалюминия, полученного в аргоне и окисленного сухим воздухом. Нановолокна оксида алюминия, показанные на ФИГ.2, были приготовлены из наноалюминия, полученного в атмосфере азота и имевшего покрытие из AlN. Волокна выглядят агрегированными в виде открытой сети с отношением длины к диаметру до 100 и более. Непрозрачные области являются результатом недостаточного диспергирования волокон и их наложение друг на друга в поле зрения. Удельная поверхность волокон, показанных на ФИГ.1 и 2, и определенная методом БЭТ, составляет приблизительно 475 M.sup-2/гр. Рассчитанная площадь удельной поверхности при предположении, что нановолокна имеют диаметр 2 нм, точно такая же, как получена в результате измерения с помощью метода БЭТ, что указывает на то, что большинство поверхности (по меньшей мере доступной для поглощения азота) находится на внешней поверхности волокон. Волокна, полученные из алюминия, приготовленного пассивированием кислородом или азотом, имеют похожие размеры и имеют похожие кристаллографические картины, когда увеличение на электронно-микроскопических фотографиях в проходящих лучах примерно одно и то же. Во всех примерах, приведенных ниже, использовался наноалюминий, полученный в аргоне, если не указано иное.
[0054] Химическая и структурная характеризация волокон. Потеря веса при нагревании до 200°С составляет 5,4%, при нагревании до 550°С составляет еще 6.7%, и еще 2.7% при кальцинировании до 1100°С или в сумме 14% химически связанной воды. Дериватограмма сопоставима с коммерческим бемитом, альфа-моногидрата оксида алюминия; альфа.-Al.sub.2O.sub.3.H.sub.2O, который имеет 15% воды. Результаты рентгеновской дифракционной картины показывают, что порошок, нагретый до 300°С состоит в основном из гидроксида алюминия, Al(OH).sub.3 и бемита (AlOOH) со следами гамма-фазы оксида алюминия (Al.sub.2O.sub.3). После нагревания при 465°С в течение 3 часов и затем при 200°С в течение 24 часов пики гидроксида и бемита исчезают. Спектры, полученные с помощью метода рентгеновского возбуждения с последующим анализом на различных длинах волн (XED) и с помощью метода Фурье преобразования инфракрасного спектра (FTIR), также подтверждают структуру оксида алюминия (включая оксид-гидроксидные фазы) как главные компоненты нановолокон.
[0055] Нижеприведенные примеры иллюстрируют процедуры применения настоящего изобретения. Эти примеры не должны рассматриваться как единственно возможные. Все процентные соотношения приведены по весу и все смеси жидкостей по объему, если не указано иное.
ПРИМЕР 1
[0056] Таблица 1 представляет данные по адсорбции вирусов несвязанными нановолокнами оксида алюминия (0,7 гр), приготовленного, как описано выше. Нановолокна были помещены на серию обычных микропристый фильтров диаметром 25 мм (Millipore НА, 0,45 микрон средний размер пор) и испытывались в сравнении с контрольными фильтрами Millipore НА. Два фильтра были использованы последовательно для минимизации возможности шунтирования первого фильтра, поскольку волокна были в свободном виде. Два вида вирусов-бактериофагов MS-2 и phi.Х174 с размером примерно 30 нм и сферичной формы были использованы для проведения испытаний. Их детектирование велось в единицах бляшкообразования (PFU) с использованием метода двойного слоя с использованием Escherichia coli C-3000 как организма-хозяина. Тесты проводились при рН 7,5, что, как известно, не является благоприятным для электроадсорбции вирусов на мембранах. Тест был проведен при протекании раствора через фильтры с равной скоростью потока в каждом испытании.
Таблица 1
Поглощение вирусов нанокерамическими волокнами
Фильтр Вирус % Поглощенных вирусов
Контрольный MS2 <1%
  фХ174 <1%
Нанокерамические волокна MS2 99.6%
  фХ174 99.9%
[0057] Результаты показывают, что в результате добавления нановолокон на поверхность мембран получилась очень высокая степень удержания вирусов. Не желая быть связанным любой предложенной теории, ниже предложен следующий механизм. Сами по себе нановолокна являются гидрофильными. Удельная площадь их поверхности в 5-10 раз выше той же величины для волокнистого асбеста. На их поверхности находится большое количество гидроксильных групп. Основные компоненты волокон это либо гидроксид алюминия Al(OH).sub.3, либо бемит (AlOOH), либо их смесь. Увеличенная концентрация гидроксильных групп дает волокнам электрически положительных заряд. Форма волокон позволяет распределить заряд соответствующим образом вместо того, чтобы аккумулировать его, как это случилось бы, если бы частицы были сферичны.
[0058] Высокое значение положительного заряда притягивает и удерживает электроотрицательные частицы или макромолекулы. Если бактерии не задерживаются в межволоконном пространстве, то они будут адсорбироваться на волокнах электростатически. Бактерии электроотрицательны из-за их клеточно-мембранной химии. Грам-позитивные бактерии содержат тейкойную кислоту, фосфатсодержащий полимер, который сообщает отрицательный заряд поверхности. Грам-отрицательные бактерии, в изобилии присутствующие в воде, содержат негативно заряженные группы COO.sup.-, ассоциирующиеся с протеинами и липополисахаридами в клеточных стенках. Другие тела с отрицательным зарядом включают в себя грам-отрицательные бактериальные эндотоксины (пирогены), вирусы, органические и неорганические коллоидные частицы. В добавление к высокой плотности заряда большая площадь поверхности волокон увеличивает скорость адсорбции/адгезии, что позволяет использовать тонкие слои, необходимые в случае фильтров, в которых весь поток полностью проходит через них. Это также приводит к более коротким путям обмена при использовании фильтров в режиме поперечного потока.
ПРИМЕР 2
[0059] Бактериофаг MS-2 разбавлялся в 150 мл буферном растворе 0.02М имидазола/0.02М глицина (рН 7.2), что дает эффективную концентрацию приблизительно 8-10.sup.5/мл. Нановолокнистый оксид алюминия (0,5 грам) помещали в 15 мл коническую пробирку центрифуги с 10 мл раствора бактриофага. Порошок был полностью диспергирован вихревой мешалкой и встряхиваением на столике в течение 15 минут. Смесь центрифугировалась при малой скорости (2500 об/мин) для осаждения порошка на дне пробирки и оставшаяся на поверхности жидкости анализировалась на присутствие вируса. Начальная и конечная проба бралась из буферного раствора с бактриофагом для проверки постоянства концентрации вируса в нем за время эксперимента. Таблица 2 показывает, что температуры обработки волокон 150°С и 450°С не влияют на адсорбцию вируса. Данные показывают также, что наноксидные волокна являются веществом, которое активирует осаждение, удаляя вирус из раствора с эффективностью до >3,9 logs за один цикл.
Таблица 2
Поглощение вирусов из воды нанокерамическими волокнами
Температура прокалки (°С) log10 уменьшение (MS-2)
Образец N1 Образец N2
150 >3.9 >3.9
200 >3.9 >3.9
250 >3.9 >3.9
300 >3.9 >3.9
350 >3.9 >3.9
400 >3.9 He имеется данных
450 >3.9 >3.9
[0060] Устройство, состоящее из волокон оксида, заключенных внутри сетчатого контейнера или в форме волокнистого слоя, который будет собирать на себя вирусы или другие электроотрицательные частицы в статической системе. Если поместить такое устройство в сосуд с предварительно стерилизованной водой, то оно соберет бактерии вирусы, циркулирующие по сосуду в результате естественной или принудительной конвекции и будет поддерживать стерильность в случае какого-либо загрязнения. Таким, образом это будет работать как микробная ловушка. Устройство поэтому заменяет собой использование химических дезинфектантов (таблеток хлорина, в настоящее время используемых для поддержания стерильности в полевых условиях). Микробная ловушка обеспечит также лучший вкус воде и снизит отрицательное влияние на здоровье побочных продуктов дезинфекции.
ПРИМЕР 3
[0061] Для того, чтобы устранить шунтирование и просачивание жидкости вокруг волокнистого фильтрующего слоя, волокна лучше интегрировать в композит. Нетканые сечатые фильтры диаметром 25 мм в диаметре (площадь поверхности 5 см.sup.2) приготавливались путем смешивания нановолокон со стекловолокном (Type B-06-F от Lauscha Fiber International, размеры - диаметром 0,6 микрон и 2-3 мм в длину) в воде. Примерно 1,5-2 г микростекла смешивали с 400 мл дистиллированной воды и затем добавляли различные количества нановолокон оксида алюминия для получения различных соотношений между стекловолокном и нановолокном. Смесь затем гомогенизировалась в миксере при высоких оборотах. После приготовления композитная смесь принудительно прокачивалась через фильтр с размером пор 5 микрон для получения тонкого фильтрующего композитного слоя. Этот слой отделялся от грубого фильтра и высушивался на воздухе при комнатной температуре. Одним из преимуществ нановолокон по сравнению со сферическими частицами является то, что их форма позволяет делать фильтры с очень высокой пористостью (приблизительно 70-80 об.%). Образцы. А7-52 (Таблица 3) были получены из наноалюминия (термообработка при 400°С), как описано в Примере 2, и смешаны с микростеклом. Нановолокна, использованные в образцах 53-62, были просеяны через сито с ячейкой 400-mesh для получения волокон, которые могут быть достаточно равномерно распределены по объему фильтра. Образцы испытывались на MS-2, как описано в Примере 1, и на вирусе PRD-1. Вирус PRD-1 приблизительно 60 нм в размере и отличается от MS-2 и phi.X174 тем, что он более гидрофобен благодаря липидам во внешней оболочке. Таблица 3 показывает, что задержка вируса увеличивается с увеличением процентного содержания нановолокон в фильтре. Кроме того, этот результат показывает, что лучшее диспергирование нановолокон (при отсеивании агрегатов) дает улучшение задержки вирусов на порядок величины или более.
Таблица 3
Тест на удержание вирусов фильтрами на основе нановолокон оксида алюминия/микроволокна стекла
№ Образца Форма порошка алюминия Толщина, мм Весовой % волокон % удержания MS-2 % удержания PRD-1
51 Нановолокна оксида алюминия 2.3 20 48 22
52 " 1.8 20 44 30
47 " 1.7 60 45 50
48 " 2.3 60 93 48
49 " 1.8 70 95 92
50 " 1.8 70 97 95
53 Нановолокна оксида алюминия, просеянные через сетку №400 1.3 40 48 20
54 " 1.7 40 32 17
55 " 1.8 50 75 47
56 " 2.0 50 66 53
57 " 2.0 60 99.0 98
58 " 2.0 60 99.1 95
59 " 1.9 70 99.5 99.1
60 " 2.0 70 99.4 99.0
61 " 2.9 80 >99.9 99.7
62 " 2.7 80 >99.9 99.9
ПРИМЕР 4
[0062] Фильтры, приведенные в примерах с 4 по 14, изначально были изготовлены с нанопорошком алюминия. Алюминий реагировал с водой в присутствии смеси стекловолокона (см. Табл. 4 образцы №63-68). Примерно 1,5-2 г микростекла смешивались с 400 мл дистиллированной воды с наноалюминием. Количество наноалюминия варьировалось в зависимости от отношения микростекло/нановолокно в фильтре. Смесь нагревалась до 75°С в течение 3-10 минут, реакция становилась очень энергичной и продолжалась еще в течение 3-5 минут. Фильтр приготавливался, как описано в Примере 3. Образцы 69 и 70 приготавливались так же, как и 63-68, но кроме того были обработаны ультразвуком с помощью Fisher ultrasonic cleaner, модель FS20, в ходе реакции алюминия с водой. По другому варианту процесса золь нанооксида образовывался без удаления частиц из маточного раствора. Микростекло добавлялось к смеси потом (образцы №71 и 73). Начальная концентрация вируса была 5-10.sup.4 pfu/мл в буфере рН 7,5 при скорости потока через фильтр 1 см/с для образцов 63-68, и 0,5 см/с для образцов 71 и 73. Когда наноалюминий прореагировал в присутствии микростекла, то скорость потока была выше, чем если бы стекло добавляли к смеси позднее. Примеры 5-14 использовали реакцию алюминия водой в присутствии микростекла.
[0063] На ФИГ.3 свежеприготовленные образцы фильтров были изучены с помощью электронно-микроскопической фотографии в проходящих лучах (ПЭМ). Нановолокна оксида алюминия собираются в агрегаты или диспергируются и присоединяются к волокнам микростекла. Такое диспергирование как раз и отвечает за улучшенную адсорбцию вирусов (Таблица 3).
Таблица 4
Тест на удержание вирусов смесевыми фильтрами на основе нановолокон оксида алюминия/микроволокна стекла
№ Образца Метод Толщина, мм Весовой % волокон MS-2, % удержания PRD-1 % удержания
63 Реакция алюминия в присутствии микроволокон стекла 1.1 40 >99.993 >99.997
64 " 1.2 40 >99.993 >99.997
65 " 1.3 50 >99.993 >99.997
66 " 1.5 50 >99.993 >99.997
67 " 1.1 60 >99.993 >99.997
68 " 2.0 60 >99.993 >99.997
69 Как выше, но с ультразвуковым излучением 1.2 60 >99.993 >99.997
70 " 1.3 60 >99.993 >99.997
71 Смешать золь оксида алюминия со стеклянными микроволокнами 1.0 40 >99.993 >99.997
73 11 0.8 60 >99.993 >99.997
ПРИМЕР 5
[0064] На ФИГ.4 показаны фильтры диаметром 25 мм, 1 мм толщиной, полученные, как описано в примере 4. Эти фильтры были испытаны на скорость фильтрации при давлениях 0.2 и 0.7 атм (0.2 и 0.7 бар). ФИГ.4 показывает, что линейная скорость потока при 0.7 бар была относительно постоянна и равна 1.6 см/с при 40 весовых процентах (вес.%) нанооксида в фильтре. Такая скорость потока существенно выше (примерно на два порядка), чем для ультрапористых мембран. Скорость потока мембран Millipore для ультрапористых фильтров VS (25 нм - размер пор) только 0.0025 см/с при давлении 0.7 бар, примерно в 660 раз меньше, чем в приведенном примере. В общем, скорости потоков мембран годятся для фильтрования вирусов при 300-600 л/м2/ч. Нановолокнистые фильтры достигают высокой эффективности задержки для вирусов 30 нм размером при скоростях от 10,000 до 20,000 л/м2/ч.
[0065] Причина такой высокой пропускной способности - увеличенная пористость нановолокнистого фильтра. При содержании нановолокон до 40 вес.% они полностью распределены по микростеклу и не увеличивают гидравлическое сопротивления фильтра. Дополнительным фактором является гидрофильность фильтра. Мембраны делаются из целлюлозных эфиров, пластиков и поэтому являются гидрофобными. Вода может проходить через гидрофобный фильтр, но требуемое давление очень сильно увеличивается в зависимости от величины пор (менее чем 1 микрон) и тем самым создается значительный перепад давлений. Кроме того, увеличивается риск неравномерного смачивания. Мембраны часто обрабатывают различными веществами, увеличивающими смачиваемость, такими как глицерин, Tween, и Triton Х-100. Такие вещества могут однако влиять на обработку специальных продуктов, например в фармацевтике.
ПРИМЕР 6
[0066] Целью этой серии экспериментов было определить максимально возможную эффективность удаления вирусов. Пример 4 показал, что начальная концентрация вируса была недостаточной для различения каких-либо отклонений и поэтому мы увеличили ее до 1-10.sup.7 pfu/мл. Были осуществлены следующие эксперименты (Таблица 5) в буфере с рН 7,5 (вода) при скорости потока 1 см/с. Задержка вируса с эффективностью >6 logs (>99.9999%) была получена, начиная с 20 wt % наноксида в фильтре. Когда все образцы были последовательно испытаны, то все они показали удержание вирусов >6 logs, тогда фильтры с <20 весовых % были приготовлены и испытаны (образцы 113-120). Данные показывают, что увеличение эффективности при увеличении загрузки нановолокн до 20 вес.%. Любое другое испытание на вирусы ограничивается трудностью получения потока с концентрацией >107 pfu/мл. Данные предполагают, что задержка вирусов фильтрами с 30-6 в % нановолокон будет значительно выше, чем данные в Таблице 5.
Таблица 5
Удержание вирусов фильтрами на основе нановолокон оксида алюминия
№образца Толщина, мм Весовой % волокон % удержания MS-2 % удержания PRD-1
113 1.0 0 Растворился  
114 1.2 0 8  
115 0.8 2 12  
116 1.4 2 16  
117 1.0 5 30  
118 1.0 5 28  
119 1.2 10 89  
120 0.9 10 98  
85 1.1 20 >99.9999 >99.99999
86 1.1 20 >99.9999 99.99999
87 1.3 30 >99.9999 >99.99999
88 1.4 30 >99.9999 99.99999
89 1.3 40 >99.9999 99.9998
90 1.3 40 >99.9999 99.99991
91 1.2 50 >99.9999 >99.99999
92 1.5 50 >99.9999 99.99999
93 1.5 60 >99.9999 >99.99999
94 1.3 60 >99.9999 99.99999
95 1.5 70 >99.9999 99.99999
96 1.2 70 >99.9999 99.99999
ПРИМЕР 7
[0067] Целью этой серии является измерение эффективности задержки бактерий (В. coli 0157H7) и вирусов (MS-2 и полимиелит) в присутствии аналога морской воды, а также сточных вод. Образцы фильтров (Табл.6) приготавливали, как показано в Примере 6. Искусственная морская вода (образцы №135, 136) не влияет или влияет в очень малой степени на задержку вирусов и бактерий по сравнению с контрольными образцами (образцы №131, 132), тем самым показывая, что фильтры эффективны в соленой или подсоленной воде. Данные также указывают на то, что нановолокнистые фильтры могут быть использованы как предварительные фильтры для минимизации забивания мембран обратного осмоса, используемых для опреснения воды. Сточные воды приготавливались из стоков путем пропускания сточной воды через 100 мк фильтр, затем смешивались с вирусами и Е. coli перед пропусканием через тестовый фильтр. Никакой разницы в эффективности не было замечено между фильтрацией сточных вод и буферного раствора, т.е. фильтр может удалять вирусы и бактерии из сточных вод.
Таблица 6
Удержание вирусов и бактерий из соленой и сточных вод
№ образца Весовой % волокон Толщина, мм Эксперимент по поглощению был сделан в1 % удержания Е. coli O157Н74 % удержания MS2 % удержания Polio
131 40 1.4 Буфер рН 7,4 >99.99 >99.999 99.92
132 40 1.6 Буфер рН 7,4 >99.99 >99.999 99.97
133 40 1.8 Сточные воды2 >99.99 >99.999 >99.99
134 40 1.7 Сточные воды >99.99 >99.999 99.99
135 40 1.6 Искусственная морская вода3 рН 7,8 >99.99 >99.999 >99.99
136 40 1.4 Искусственная морская вода рН 7,8 >99.99 >99.999 >99.99
1 - Буфер состоял из 0.02 М глицина и 0.02 М имидизола с рН 7,4. - Начальный титер патогена >105 бляшек/мл
2 - Сточная вода получена со станции по очистке сточной воды при Университете Флориды и затем профильтрована через фильтр с размером пор 100 микрон
3 - Коммерчески выпускаемая смесь солей, имитирующая морскую воду (Instant Ocean®), подъюстированная к рН 7,8.
4 - Е. coli O157Н7 была сделана устойчивой к Rifarnpicin и высеяна на пластинки с агаром, при этом заражая Tryptic Soy с добавлением 0,1 г Rifarnpicin /1000 мл.
[0068] Результаты Таблицы 6 показывают, что бактерии могут удерживаться на нановолокнистом фильтре. DiCosmo обнаружил, что слои стекловолокна могут эффективно иммобилизовывать биомассу Catharanthus roseus. Добавление нановолокон оксида еще больше улучшает иммобилизацию и такие композиционные слои могут быть использованы как подложки для сбора продуктов и размножения бактерий в биосинтезе. Заявка на патент U.S. Serial No. 60/324398 (поданный в сентябре 24, 2001 Purdue Univ) демонстирует, что клеточная костная ткань (клетки кости) присоединяются и затем растут на нановолокнах оксида, и значит слои такого материала могут быть использованы как эффективная подложка для роста клеток млекопитающих.
ПРИМЕР 8
[0069] Цель этого примера (Табл.7) - определение возможности сбора живых вирусов с образца для последующего анализа. Все образцы содержали 40 вес.% нановолокон с микростеклом, приготовленных как описано в примера 4. Фильтры были подвергнуты действию раствора вирусов 1-10.sup.5 pfu/мл в буферном растворе на рН 7,5, как описано в примере 4. После пропускания 10 мл вирусного раствора через фильтр, через него, в обратном направлении, пропускался раствор 10 мл 1,5% мясного экстракта и 0,25% глицин при рН 9,3. Результаты показывают, что живые вирусы могут быть вытеснены из нанововлокнистых фильтров для целей дальнейшего анализа.
Таблица 7
Удержание/смыв MS-2 и полио вирусов
№ образца Толщина, мм Раствор с вирусами MS-2 Polio 1
% удержания % смыва1 % удержания % смыва1
173 1.6 Искусственная морская вода 99.95 75 99.9 55
174 1.4 Искусственная
морская вода		 99.995 79 99.98 81
175 1.4 Искусственная морская вода 99.994 81 99.99 75
176 1.4 Искусственная морская вода >99.999 73 99.95 59
177 1.5 Сточная вода 99.99 96 99.95 81
178 1.6 Сточная вода 99.993 98 99.992 75
179 1.5 Сточная вода 99.998 95 99.993 80
180 1.4 Сточная вода 99.98 97 99.98 89
[0070] Фильтр может быть регенерирован несколькими способами, включая, но не ограничиваясь следующими:
[0071] А. Увеличение рН элюата до тех пор, пока фильтр не приобретет нулевой или отрицательный заряд.
[0072] В. Элюирование с помощью макромолекул, таких как мясной экстракт, который является более предпочтительным для адсорбции частицей, чем частица, которую он вытесняет.
[0073] С. Высушивание и/или нагрев фильтра для удаления связанной и адсорбированной воды уничтожением ионого заряда, который вносит вклад в электростатический заряд. Фильтр высушивается при температурах, когда сохраняется жизнеспособность патогенов, или при более высоких, для их уничтожения на месте. Как нановолокна оксида, так и микростекло термически стабильны до температур выше, чем 300°С, при которых бактерии и вирусы полностью уничтожаются.
[0074] D. Электрохимическая регенерация фильтра. Отрицательный электрод может быть введен в фильтр для генерации отрицательных ионов и замещения адсорбированных частиц. Электрод делается из нержавеющей стали (сетка) и вводится в состав фильтра вместе с частицами графита или графитизированного углерода. По крайней мере 5 объемных % графита можно ввести в состав фильтра для увеличения его проводимости. Позитивный металлический электрод, устойчивый к электроокислению (нержавеющая сталь, вольфрам или тантал), помещается вне фильтра. После цикла адсорбции фильтр электрохимически регенерируется пропусканием жидкости в направлении, противоположном фильтрованию, при этом адсорбированные частицы замещаются отрицательными ионами.
ПРИМЕР 9
[0075] Данные на ФИГ.5 были получены с целью измерения емкости фильтров по частицам путем фильтрования монодисперсных латексных шариков размером 30 нм (Duke Scientific Corp.) согласно методу Hou. Фильтры были изготовлены, как показано в Примере 4. Оптический турбидиметр (LaMotte Model 2020) использовался для измерения мутности профильтрованного раствора. Начальный раствор состоял из дистиллированной воды и латексных шариков с концентрацией 1012 частиц.мл. Мы испытывали фильтры диаметром 25 мм (эффективная площадь поверхности - 5 см.sup.2) при постоянной скорости потока и в сравнении с фильтром Cuno MDS-1. Нановолокнистые фильтры укладывались так, чтобы сзади них находился мембранный фильтр с 5 мк порами для страховки от вываливания микростекла в фильтрат. Такой сэндвич уплотнялся с помощью O-колец так чтобы не происходило просачивание раствора вне области фильтрации. ФИГ.5 иллюстрирует кривые пробоя для двух типов фильтров. Единицы по оси абсцисс представляют общее количество латексных шариков в изначальном растворе на 1 кв. см площади фильтра. Эти данные указывают на то, что емкость сорбции (точка, при которой появляется мутность) нановолокон для 30 нм частиц в три раза выше, чем у фильтра Cuno.
ПРИМЕР 10
[0076] На ФИГ.6 проставлены результаты теста по сравнению емкости сорбции фильтров в зависимости от содержания в них нанооксида. Емкость почти прямо пропорциональна содержанию нанооксида в фильтре. Способность к увеличению емкости за счет увеличения толщины является главным преимуществом нановолокнистых фильтров по сравнению с мембранами. Удвоение толщины нановолокнистого фильтра (НФ) приводит к удвоению емкости за счет лишь половинного сокращения скорости фильтрации, тогда как удвоение толщины мембраны приводит не только к быстрому ее забиванию, но также не увеличивает ни ее емкость, ни ее эффективность. Начальная эффективность задержки вирусов у более толстого фильтра существенно выше, чем 7 logs.
[0077] Кривые пробоя на ФИГ.5 и 6 являются типичными кривыми адсорбции для колонок жидкостной хроматографии, за исключением того, что адсорбция в этом случае является результатом противоположных электрических зарядов сорбента и частицы. Поэтому слой нановолокон может служить в качестве эффективной колонки для сепарации вирусов и других макромолекул на основе их зарядов.
[0078] На ФИГ.7 предоставлены изображения, полученные с помощью сканирующего электронного микроскопа (СЭМ), микростекла из фильтра с адсорбированными латексными шариками после насыщения и пробоя их в фильтрат. Можно заметить, что микростекло полностью покрыто слоем шариков и в свободном виде их нет. Это показывает то, что шарики адсорбируются довольно прочным образом на микростекле.
ПРИМЕР 11
[0079] На ФИГ.8 показано ухудшение скорости фильтрации, показатель возрастающего сопротивления фильтра при его забивании, которое измерялось в сравнении между НФ и мембраной с 25 нм порами (Millipore VS). Начальный раствор содержал 1012 шариков/мл. Прилагалось давление на уровне 0,7 атм (0.7 бар). НФ приготавливался, как показано в Примере 4, и был 1 мм толщиной и содержал 40 вес.% нановолокон. До самой точки насыщения фильтра шариками (8-1012 шариков/кв.см) не было замечено сколь-нибудь заметного изменения скорости фильтрации, тогда как мембрана потеряла 70% скорости в том же самом интервале, предположительно из-за забивания поверхности пор. В точке насыщения поток через НФ был примерно на три порядка величины больше, чем для мембраны. Отсутствие постепенного ухудшения скорости фильтрации у НФ происходит скорее всего из-за того, что шарики не уменьшают поперечное сечение пор в фильтре.
ПРИМЕР 12
[0080] Пример 11 был повторен, но уже с 3-микронными шариками, в сравнении между НФ с 40 вес.% нановолокон и мембраной с порами 0.45 мк (Millipore-HA). Цель такого эксперимента была определить уменьшение скорости фильтрации при фильтрации частиц, по размеру своему соответствующих бактериям и инфузориям. Фиг.9 демонстрирует, что падения скорости фильтрации на НФ было аналогичным мембране с порами 0.45 мк. Скорость потока через НФ спадала до тех пор, пока не соответствовала скорости потока через мембрану. Оказалось, что микронные частицы собираются (отсеиваются) на поверхности обоих фильтров и затем накапливаются, после чего поток контролируется толщиной нароста и его пористостью. Это подтверждается тем, что слой больших латексных шариков можно отделить от поверхности фильтров, тогда как на НФ не наблюдалось формирования такого слоя, если использовались шарики размером 30 нм. (см ФИГ.5-8). На ФИГ.9 показано, что фильтр с 40 вес.% нановолокон и сделанный согласно методу в Примере 4 будет фильтровать частицы с размерами бактерий за счет чисто размерного эффекта пор, а не за счет электростатического эффекта, как в случае вирусов. Однако НФ могут быть оптимизированы для электростатической адсорбции бактерий путем увеличения пористости и номинального размера пор. Такое увеличение пористости может быть достигнуто за счет добавления более крупных волокон к начальной смеси. Кроме того, слой, оптимизированный для улавливания вирусов, может стоять позади фильтра для микронных частиц. Общий эффект таких ступенчатых фильтров будет заключаться в меньшем забивании, более высоких скоростях фильтрации и длительном сроке службы перед регенерацией или заменой.
ПРИМЕР 12А
[0081] Золь бемитных нановолокон был получен реакцией между крупным порошком алюминия (Valimet Corp. №Н-5) и водой при 100°С в присутствии смеси микростеклянных волокон. Фильтры были приготовлены и испытаны, как в Примере 4, на MS-2 с концентрацией 1·107 pfu/мл. Данные показали эффективность задержки вируса, эквивалентную фильтрам, полученным из нанопорошков алюминия. Другой вариант нановолокон был получен из гидротермической реакции между гидроксидом алюминия и гидроксидом аммония (NH4OH). Смесь примерно 6 грамм стекловолокон, 5,2 грамм Al(ОН)3, и 1 мл 30% NH4OH в 100 мл воды нагревалась до 170°С. (давление пара приблизительно 10 бар) в течение 2 часов. После охлаждения порошок фильтровался и приготавливался фильтровальный материал, как для образцов 63-68 в Примере 4. Данные Таблицы 8 показывают >99.9% эффективность задержки вируса фильтрами толщиной 2 мм.
Таблица 8
Удержание вирусов фильтрами на основе нановолокон оксида алюминия, приготовленных альтернативными методами
№ Образца Метод Толщина, мм Весовой % волокон MS-2, % удержания
123 Крупный (5 μм) частицы алюминия, растворенные в присутствии микроволокон 1.0 40 >99.9999
124 " 1.4 40 >99.9999
259 Реакция Al(ОН)3 в воде на 170°С и давлении 10 бар 2.0 40 >99.9
ПРИМЕР 13
[0082] Трехслойный фильтр, состоящий из внешнего слоя целлюлозы (смесь из распушенного хлопка GR 505 Buckeye Cellulose Corp с водой) толщиной приблизительно 0.2 мм и внутренний слой из 40% смеси нановолокон и микростекла, толщиной 1.2 мм. На первой стадии смесь из целлюлозы была приготовлена, как описано в Примере 4, и затем выливалась в воронку Бюхнера с фильтром №5, таким образом формируя первый слой целлюлозы. Будучи еще во влажном состоянии, смесь нановолокон и микростекла выливалась на первый слой целлюлозы. После часа сушки выливался дополнительно еще один слой целлюлозной смеси. Поскольку композитный слой нановолокон и микростекла обладал небольшой прочностью в сухом и влажном виде, то слоистая структура обеспечивала более высокую прочность на отрыв и жесткость, необходимую для использования в различных условиях.
ПРИМЕР 14
[0083] Структура, подобная той, которая приведена в Примере 13, где вместо целлюлозного слоя использовали плавкую органическую пористую ленту (Singer Sewing Co. Fusing Tape). Полученный композит имел повышенную прочность на разрыв, чем образец в Примере 12. Характеристики потока были близки к образцам Примера 4.
ПРИМЕР 15
[0084] Синтетическая ткань (Delnet P620, Delstar Technologies, Middletown, Del.) была использована для покрытия трубчатого сетчатого фильтра 1,325 дюйма в диаметре и 8,4375 дюйма в длину. Фильтр был закрыт с одного конца, а с другого присоединен к вакуумному трубопроводу. Все устройство погружалось в смесь примерно 2 л дистиллированной воды, смешанной с 3,7 г микростекла и 2,5 г нановолокон оксида алюминия. Вакуум создавался по центральной оси погруженного в жидкость фильтра. Смесь осаждалась на поверхности фильтра, и после сушки слой достигал толщины 1 мм и площади поверхности 35 кв. дюйма.
[0085] Следующие (но не ограниваясь этими) модификации нановолокнистого материала могут быть сформулированы так: они увеличат прочность и снизят выпадение волокнистого материала в водный поток:
[0086] А. Добавки силана, например триметоксил силана к смеси;
[0087] В. Добавка более длинных или крепких волокон, таких так рубленая целлюлоза или волокна выдутого через тонкие отверстия расплавленного полимера к смеси нанооксид алюминия/микростекло;
[0088] С. Добавка термопластического волокна к смеси нанооксид алюминия/микростекло, которое можно расплавить нагревом или приклеить для обеспечения связи между компонентами после сушки фильтра;
[0089] D. Осаждение нановолокон на сетку из целлюлозы, пластика или металла;
[0090] Е. Помещение дисков, сделанных влажным методом и включающее в себя нановолокна оксида алюминия, между сеточками термопластика и его нагрев до частичного расплавления композита;
[0091] F. Добавление связующих материалов, включая крахмал, полиакриламиды, которые увеличат прочность нановолокнистого слоя водородными связями, или
[0092] G. Добавление клея (формальдегидная мочевина) или термопастческих формальдегидно-меламиновых смол к ядру из нанооксида алюминия.
[0093] Фильтровальный материал в виде листов может быть применен самостоятельно или в сочетании с другими материалами для удаления субмикронных и наноразмерных частиц из жидкостей, включая стерилизацию воды от вирусов, обработку фармацевтических продуктов - антибиотиков, растворов солей, декстрозы, вакцин, плазмы крови, сывороток, очистки напитков - вина и крепких напитков, косметики, соков, антисептиков, фоторастворов, чистящих средств и т.д.
[0094] Материал может быть использован для сбора и отбора проб микробных патогенов с целью обнаружения и анализа.
[0095] Волокна оксида алюминия можно использовать для разделения двух макромолекул, таких как протеины. Это можно сделать либо хроматографически на основе различия между зарядами молекулам, либо при наложении электрического поля (электрофорезис).
[0096] Так как предыдущие изложение представляет наилучший вариант от изобретателя по использованию изобретения и предназначено для воспроизводства квалифицированными специалистами, то ясно, что методы, включающие улучшения и вариации, будут очевидными для специалистов в соответствующих областях. Поэтому эта заявка не должна истолковываться так, что все ограничивается только вышеупомянутым, но должна также включать в себя очевидные изменения и, в основном, должна определяться духом и областью применимости следующих утверждений.
Патенты цитируемого класса
[0097] U.S. Pat. No. 2783894-March 1957 Lovell, et al. 210/500.38
[0098] U.S. Pat. No. 2915475-December 1959 Bugash 516/94
[0099] U.S. Pat. No. 3031417 April 1962 Bruce 516/94
[0100] U.S. Pat. No. 3408315-October 1968 Payne 264/49
[0101] U.S. Pat. No. 3242073-March 1966 Guebert 210/64
[0102] U.S. Pat. No. 3352424-November 1967 Guebert 502/62
[0103] U.S. Pat. No. 3947562-March 1976 Grimshaw 423/630
[0104] U.S. Pat. No. 4007113-February 1977 Ostreicher 210/504
[0105] U.S. Pat. No. 4007114-February 1977 Ostreicher 210/504
[0106] U.S. Pat. No. 4178438-December 1979 Haase, et al. 536/30
[0107] U.S. Pat. No. 4230573-October 1980 Kilty, et al. 210/767
[0108] U.S. Pat. No. 4282261-August 1981 Greene 426/330.4
[0109] U.S. Pat. No. 4288462-September 1981 Hou, et al. 426/423
[0110] U.S. Pat. No. 4305782-December 1981 Ostreicher, et al. 162/181.6
[0111] U.S. Pat. No. 4309247-January 1982 Hou, et al. 162/149
[0112] U.S. Pat. No. 4321288 March 1982 Ostreicher 427/244
[0113] U.S. Pat. No. 4331631 May 1982 Chapman 422/180
[0114] U.S. Pat. No. 4366068-December 1982 Ostreicher, et al. 210/767
[0115] U.S. Pat. No. 4473474-August 1984 Ostreicher, et al. 210/636
[0116] U.S. Pat. No. 4523995-June 1985 Pall, et al. 210/504
[0117] U.S. Pat. No. 4604208-August 1986 Chou, et al. 210/636
[0118] U.S. Pat. No. 4617128-October 1986 Ostreicher 10/679
[0119] U.S. Pat. No. 4673504-June 1987 Ostreicher, et al. 210/500.22
[0120] U.S. Pat. No. 4708803 November 1987 Ostreicher, et al. 210/650
[0121] U.S. Pat. No. 4711793-December 1987 Ostreicher, et al. 427/244
[0122] U.S. Pat. No. 4743418-May 1988 Bames, et al. 264/48
[0123] U.S. Pat. No. 5085784-February 1992 Ostreicher 210/767
[0124] U.S. Pat. No. 5104546-April 1992 Filson, et al 210/650
[0125] U.S. Pat. No. 5219577-June 1993 Kossovsky, et al 424/494
[0126] U.S. Pat. No. 5798220-August 1998 Kossovsky, et al 435/13
[0127] U.S. Pat. No. 5855788-January 1999 Everhart, et al. 210/653
[0128] U.S. Pat. No. 6197515-March 2001 Bamdad ,et al 435/6
СПИСОК ЛИТЕРАТУРЫ
[0129] Ahuja, S, (2000) Handbook of Bioseparations-Academic Press.
[0130] DiCosmo, et al., (1994)-Cell Immobilization by Adsorption to Glass Fibre Mats-in Immobilized Biosystems, Edited by Veliky, I. A. and McLean, R J. C-Blackie Academic & Professional.
[0131] Farrah, S.R. and Preston, D.R., (December 1985) Concentration of Viruses from Water by Using Cellulose Filters Modified by m-situ Precipitation of Ferric and Aluminum Hydroxides, Applied and Environmental Microbiology, 1502-04.
[0132] Farrah, S.R. and Preston, D.R. (1991) Adsorption of Viruses by Diatomaceous Earth Coated with Metallic Oxides and Metallic Peroxides, Water Sci. Tech., V. 24:2, 235-40.
[0133] Gitzen, W.H., (1970) Alumina as a Ceramic Material, American Ceramic Soc., Special publication 4, pp. 13-14
[0134] Hou, K. et al. (November 1980), Capture of Latex Beads, Bacteria, Endotoxin and Viruses by Charge-Modified Filters, Appl. And Environmental Microbiology, 892-96.
[0135] Khali, Kamal M.S., (1998), Journal of Catalysis, 178,198-206.
[0136] Lukasik, J., et al., Influence of Salts on Virus Adsorption to Microporous Filters-Appl. Environ. Micro. 66:2914-20 (Lukasik I).
[0137] Lukasik, J., et al. (1999). Removal of Microorganisms from Water by Columns Containing Sand Coated with Ferric and Aluminum Hydroxides, Wat Res. 33: 3,769-77, (Lukasik II).
[0138] Mandaro, (1987) "Charge Modified Depth Filters: Cationic-Charge Modified Nylon Membranes" in Filtration in the Pha in maceutical Industry, T. H. Meltzer Ed., Marcel Dekker, Inc., New York, N.Y.
[0139] Meltzer, T.H. and Jomitz, M.W., (1998), Filtration in the Biopharmaceutical Industry-Marcel Dekker, New York, 1998, pp.262-265
[0140] Nycomed Applications and Products brochure, (2000) 39.
[0141] Robinson et al. (1985), "Depyrogenation by Microporous Membrane Filters", in Technical Report No. 7, Depyrogenation, Parenteral Drug Association, Inc., Phila, Pa.
[0142] Sinha, D., (1990) "Pretreatment Process Considerations for the Semiconductor Industry" in Ultrapure Water 7:6, 21-30.
[0143] Sobsey, M.D. and Jones, B.L., (March 1979), Concentration ofPoliovirus from Tap water Using Positively Charged Microporous Filters-Appi and Environmental Microbiology, 588-595.
[0144] Willkommen, H., (Oct. 1-3, 2001), Virus Validation of Filtration Procedures, PDA/PDA Viral Clearance Forum, Bethesda, Md.
[0145] Yavorovsky, N.A., (1996) Izvestiia VUZ. Fizika 4:114-35.

Claims (60)

1. Электроположительный адсорбент, состоящий из несферических частиц гидроксида алюминия, в виде волокон с диаметром менее 50 нм и отношением длины к толщине более пяти к одному, полученный в результате преобразования исходного алюминиевого компонента в водном растворе при температуре до 100°С, и непосредственно нанесенный на поверхность волокнистой структуры, характеризующийся возможностью адсорбции, по крайней мере, одной электроотрицательной частицы из жидкости.
2. Электроположительный адсорбент по п.1, отличающийся тем, что несферический нанооксид алюминия получают в результате реакции исходного алюминиевого компонента с водным раствором.
3. Электроположительный адсорбент по п.2, отличающийся тем, что исходный алюминиевый компонент подвергают реакции с водным раствором в присутствии второй твердой фазы.
4. Электроположительный адсорбент по п.3, отличающийся тем, что исходный алюминиевый компонент включает частицы алюминия.
5. Электроположительный адсорбент по п.4, отличающийся тем, что частицы алюминия имеют нанометровые размеры.
6. Электроположительный адсорбент по п.4, отличающийся тем, что частицы алюминия имеют микронные размеры.
7. Электроположительный адсорбент по п.3, отличающийся тем, что исходный алюминиевый компонент включает гидроксид алюминия.
8. Электроположительный адсорбент по п.1, отличающийся тем, что несферический нанооксид алюминия получают в результате преобразования гидроксида алюминия или его солей в водном растворе под давлением при температуре свыше 100°С.
9. Электроположительный адсорбент по п.1, отличающийся тем, что электроотрицательную частицу выбирают из группы вирусов, бактерий, пирогенов, прионов, коллоидных частиц, макромолекул, нуклеиновых кислот, белков и ферментов.
10. Электроположительный адсорбент по п.1, отличающийся тем, что электроотрицательная частица является вирусом.
11. Электроположительный адсорбент по п.1, отличающийся тем, что электроотрицательная частица является бактерией.
12. Электроположительный адсорбент по п.1, отличающийся тем, что электроотрицательная частица является белком.
13. Электроположительный адсорбент по п.1, отличающийся тем, что частицы нанооксида алюминия имеют диаметр менее 10 нм.
14. Электроположительный адсорбент по п.1, отличающийся тем, что он включен в состав фильтра.
15. Электроположительный адсорбент по п.1, отличающийся тем, что вторая твердая фаза представляет собой волокнистую структуру.
16. Электроположительный адсорбент по п.15, отличающийся тем, что волокнистая структура образована стекловолокнами.
17. Электроположительный адсорбент по п.1, отличающийся тем, что он привнесен на поверхность мембраны.
18. Способ изготовления электроположительного адсорбента, включающий следующие стадии: обеспечение взаимодействия исходного алюминиевого металлического компонента в водном растворе с мульчей второй твердой волокнистой фазы при температуре до 100°С с получением волокон гидроксида алюминия с диаметром менее 50 нм и нанесение нановолокон гидроксида алюминия на поверхность второй волокнистой структуры с получением волокнистой подложки, способной адсорбировать электроотрицательные частицы из жидкости.
19. Способ по п.18, отличающийся тем, что исходный алюминиевый компонент подвергают реакции с водным раствором в присутствии второй твердой фазы.
20. Способ по п.18, отличающийся тем, что исходный алюминиевый компонент включает частицы алюминия.
21. Способ по п.20, отличающийся тем, что частицы алюминия имеют нанометровые размеры.
22. Способ по п.20, отличающийся тем, что частицы алюминия имеют микронные размеры.
23. Способ по п.18, отличающийся тем, что исходный алюминиевый компонент включает гидроксид алюминия.
24. Способ по п.18, отличающийся тем, что частицы нанооксида алюминия имеют диаметр менее 10 нм.
25. Способ по п.18, отличающийся тем, что вторая твердая фаза представляет собой волокнистую структуру.
26. Способ по п.18, отличающийся тем, что вторая твердая волокнистая структура образована стекловолокнами.
27. Способ по п.18, отличающийся тем, что жидкость содержит электроотрицательные частицы с размерами до одного микрона.
28. Способ фильтрации, предусматривающий контактирование жидкости, содержащей электроотрицательные частицы, с электроположительным адсорбентом, охарактеризованным в п.1 или изготовленным способом, охарактеризованным в п.1 или 18.
29. Способ по п.28, отличающийся тем, что несферический нанооксид алюминия изготавливают посредством реагирования исходного алюминиевого компонента с водным раствором в присутствии второй твердой фазы.
30. Способ по п.29, отличающийся тем, что исходный алюминиевый компонент включает частицы алюминия.
31. Способ по п.30, отличающийся тем, что частицы алюминия имеют нанометровые размеры.
32. Способ по п.30, отличающийся тем, что частицы алюминия имеют микронные размеры.
33. Способ по п.29, отличающийся тем, что исходный алюминиевый компонент является гидроксидом алюминия.
34. Способ по п.28, отличающийся тем, что электроотрицательную частицу выбирают из группы вирусов, бактерий, пирогенов, прионов, коллоидных частиц, макромолекул, нуклеиновых кислот, белков и ферментов.
35. Способ по п.28, отличающийся тем, что электроотрицательная частица является вирусом.
36. Способ по п.28, отличающийся тем, что электроотрицательная частица является бактерией.
37. Способ по п.28, отличающийся тем, что электроотрицательная частица является пирогеном.
38. Способ по п.28, отличающийся тем, что электроотрицательная частица является прионом.
39. Способ по п.28, отличающийся тем, что электроотрицательная частица является коллоидной частицей.
40. Способ по п.28, отличающийся тем, что электроотрицательная частица является макромолекулой.
41. Способ по п.28, отличающийся тем, что электроотрицательная частица является нуклеиновой кислотой.
42. Способ по п.28, отличающийся тем, что электроотрицательная частица является белком.
43. Способ по п.28, отличающийся тем, что электроотрицательная частица является ферментом.
44. Способ по п.28, отличающийся тем, что минимальный размер нанооксида алюминия составляет менее 10 нм.
45. Способ по п.28, отличающийся тем, что электроположительный адсорбент включен в состав фильтра.
46. Способ по п.45, отличающийся тем, что фильтр используют для стерилизации воды.
47. Способ по п.45, отличающийся тем, что фильтр является фильтром-уловителем, выполненным с возможностью поддержания воды в стерильном состоянии.
48. Способ по п.45, отличающийся тем, что фильтр используют для сбора и/или обеспечения концентрации электроотрицательных частиц с целью их анализа.
49. Способ по п.45, отличающийся тем, что собранные и/или сконцентрированные электроотрицательные частицы десорбируют из фильтра с целью их анализа.
50. Способ по п.49, отличающийся тем, что десорбцию производят посредством промывки фильтра в обратном направлении раствором, имеющим рН от 9 до 11.
51. Способ по п.50, отличающийся тем, что раствор содержит макромолекулы, которые поглощаются фильтром лучше, чем собранные на фильтре частицы.
52. Способ по п.49, отличающийся тем, что собранные частицы десорбируют в аналитический детектор посредством нагрева фильтра до температуры менее 80°С с одновременным пропусканием сухого воздуха или газа через фильтр в направлении, противоположном направлению фильтрации.
53. Способ по п.49, отличающийся тем, что десорбцию производят посредством замещения поглощенных частиц с помощью электроотрицательных ионов, полученных электромеханическим способом.
54. Способ по п.28, отличающийся тем, что вторая твердая фаза включает волокнистую структуру.
55. Способ по п.54, отличающийся тем, что волокнистая структура включает стекловолокна.
56. Способ по п.28, отличающийся тем, что число электроотрицательных частиц, содержащихся в жидкости, уменьшается, по меньшей мере, на 5 порядков.
57. Способ по п.28, отличающийся тем, что жидкость содержит электроотрицательные частицы с размером меньше одного микрона.
58. Способ по п.28, отличающийся тем, что фильтрующую среду поддерживают во влажном состоянии и используют для сбора и/или концентрации патогенных частиц из воздуха с целью их определения и идентификации.
59. Способ по п.45, отличающийся тем, что посредством фильтра иммобилизуют клетки с целью производства биологических материалов.
60. Способ по п.45, отличающийся тем, что фильтр используют в виде хроматографического сепаратора, основанного на заряде частицы.
RU2003136737/15A 2001-06-22 2002-06-21 Наноразмерный электроположительный волокнистый адсорбент RU2304463C2 (ru)

Applications Claiming Priority (4)

Application Number Priority Date Filing Date Title
US30018401P 2001-06-22 2001-06-22
US60/300,184 2001-06-22
US10/177,709 2002-06-21
US10/177,709 US6838005B2 (en) 2001-06-22 2002-06-21 Nanosize electropositive fibrous adsorbent

Publications (2)

Publication Number Publication Date
RU2003136737A RU2003136737A (ru) 2005-05-20
RU2304463C2 true RU2304463C2 (ru) 2007-08-20

Family

ID=23158052

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
RU2003136737/15A RU2304463C2 (ru) 2001-06-22 2002-06-21 Наноразмерный электроположительный волокнистый адсорбент

Country Status (7)

Country Link
US (1) US6838005B2 (ru)
EP (1) EP1401571B1 (ru)
CN (1) CN100408160C (ru)
AT (1) ATE325655T1 (ru)
DE (1) DE60211339D1 (ru)
RU (1) RU2304463C2 (ru)
WO (1) WO2003000407A1 (ru)

Cited By (6)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
RU2444011C1 (ru) * 2010-07-06 2012-02-27 Учреждение Российской академии медицинских наук научно-исследовательский институт вакцин и сывороток им. И.И. Мечникова РАМН (НИИВС им. И.И. Мечникова РАМН) Способ выявления кишечных вирусов в воде
RU2506232C2 (ru) * 2012-04-23 2014-02-10 Общество с ограниченной ответственностью "Акватория" Способ инактивации вирусов в водных средах
RU2508151C2 (ru) * 2012-02-17 2014-02-27 Владимир Климентьевич Дубовый Средство для очистки воды от растворимых загрязнений и способ очистки
US10105318B2 (en) 2013-05-20 2018-10-23 Institute Of Strength Physics And Materials Science Of Siberian Branch Russian Academy Of Sciences (Ispms Sb Ras) Low-dimensional structures of organic and/or inorganic substances and use thereof
RU2674952C1 (ru) * 2017-12-27 2018-12-13 Федеральное государственное бюджетное учреждение науки Институт физики прочности и материаловедения Сибирского отделения Российской академии наук (ИФПМ СО РАН) Способ получения микро-мезопористых наноматериалов на основе складчатых нанолистов оксигидроксида алюминия и материал, полученный данным способом
US20200360513A1 (en) * 2019-05-17 2020-11-19 Sila Nanotechnologies Inc. Nanofiber compositions for a vaccine adjuvant, porous scaffold or porous membrane

Families Citing this family (141)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US7601262B1 (en) * 2001-06-22 2009-10-13 Argonide Corporation Sub-micron filter
US7655112B2 (en) * 2002-01-31 2010-02-02 Kx Technologies, Llc Integrated paper comprising fibrillated fibers and active particles immobilized therein
US7311839B2 (en) * 2002-12-09 2007-12-25 New Mexico Tech Research Foundation Removal of biological pathogens using surfactant-modified zeolite
ATE474658T1 (de) * 2003-03-07 2010-08-15 Seldon Technologies Llc Reinigung von flüssigkeiten mit nanomaterialien
US7419601B2 (en) * 2003-03-07 2008-09-02 Seldon Technologies, Llc Nanomesh article and method of using the same for purifying fluids
US20040178135A1 (en) * 2003-03-13 2004-09-16 Beplate Douglas K. Filtering device incorporating nanoparticles
US7488757B2 (en) * 2003-03-24 2009-02-10 Becton, Dickinson And Company Invisible antimicrobial glove and hand antiseptic
JP4612789B2 (ja) * 2003-05-29 2011-01-12 キヤノン株式会社 Ｄｎａハイブリッド及びｄｎａハイブリッドを用いた環境浄化システム
EP1630556A4 (en) * 2003-06-05 2006-09-06 Asahi Glass Co Ltd SUBSTRATE COMPRISING A DNA CHIP
WO2005009150A2 (en) * 2003-07-21 2005-02-03 U.S. Global Nanospace, Inc. Cigarette filter incorporating nanofibers
US20050026526A1 (en) 2003-07-30 2005-02-03 Verdegan Barry M. High performance filter media with internal nanofiber structure and manufacturing methodology
US20050054003A1 (en) * 2003-09-10 2005-03-10 Stenland Christopher J. Prion clearance using particulate metal oxides
CN100425336C (zh) * 2003-11-19 2008-10-15 吉林大学 去除有机物的纳米净水材料及其应用
EA010338B1 (ru) * 2004-05-12 2008-08-29 Кишоре Мадхукар Пакникар Стабилизирующие растворы для субмикронных частиц, способы их получения и способы стабилизации субмикронных частиц
US8499832B2 (en) * 2004-05-13 2013-08-06 Baker Hughes Incorporated Re-use of surfactant-containing fluids
US8567502B2 (en) * 2004-05-13 2013-10-29 Baker Hughes Incorporated Filtration of dangerous or undesirable contaminants
US8226830B2 (en) 2008-04-29 2012-07-24 Baker Hughes Incorporated Wastewater purification with nanoparticle-treated bed
KR100575654B1 (ko) * 2004-05-18 2006-05-03 엘지전자 주식회사 나노 기술이 적용된 탄소 섬유 음이온 발생장치
KR100635088B1 (ko) 2004-07-29 2006-10-17 한국원자력연구소 나노섬유를 이용한 코팅방법
US7250230B2 (en) * 2004-08-23 2007-07-31 Nucellsys Gmbh Water filter for an electrochemical fuel cell system
JP4487689B2 (ja) * 2004-08-26 2010-06-23 日産自動車株式会社 アルミナ粒子、アルミナ粒子の製造方法、樹脂組成物、及び樹脂組成物の製造方法
JP4940556B2 (ja) 2004-09-07 2012-05-30 日産自動車株式会社 樹脂組成物
KR100601985B1 (ko) * 2005-01-25 2006-07-18 삼성전자주식회사 알루미나를 이용한 세포 분리 방법
EP1858981B1 (en) * 2005-02-16 2012-03-28 Dow Corning Corporation Reinforced silicone resin film and method of preparing same
US8092910B2 (en) * 2005-02-16 2012-01-10 Dow Corning Toray Co., Ltd. Reinforced silicone resin film and method of preparing same
TW200740709A (en) * 2005-07-26 2007-11-01 Dro Biosystems S L Static support bed for purification, separation, detection, modification and/or immobilization of target entities and method using thereof
CN101238181B (zh) * 2005-08-04 2011-10-05 陶氏康宁公司 增强的有机硅树脂膜及其制备方法
RU2317843C2 (ru) 2005-08-08 2008-02-27 Институт физики прочности и материаловедения Сибирского отделения Российской академии наук (ИФПМ СО РАН) Фильтрующий материал, способ его получения и способ фильтрования
US20080026041A1 (en) * 2005-09-12 2008-01-31 Argonide Corporation Non-woven media incorporating ultrafine or nanosize powders
RU2378035C1 (ru) * 2005-09-12 2010-01-10 Аргонайд Корпорейшн Электростатический воздушный фильтр
US7390343B2 (en) * 2005-09-12 2008-06-24 Argonide Corporation Drinking water filtration device
TWM286648U (en) * 2005-10-06 2006-02-01 Wu-Lang Jang Toothbrush receptacle with disinfection function
US20090166910A1 (en) * 2005-11-16 2009-07-02 Geo2 Technologies, Inc. System and Method for Twin Screw Extrusion of a Fibrous Porous Substrate
US20070111878A1 (en) * 2005-11-16 2007-05-17 Bilal Zuberi Extrudable mixture for forming a porous block
US7938877B2 (en) * 2005-11-16 2011-05-10 Geo2 Technologies, Inc. Low coefficient of thermal expansion materials including modified aluminosilicate fibers and methods of manufacture
US7640732B2 (en) * 2005-11-16 2010-01-05 Geo2 Technologies, Inc. Method and apparatus for filtration of a two-stroke engine exhaust
US20070107396A1 (en) * 2005-11-16 2007-05-17 Bilal Zuberi Method and apparatus for a gas-liquid separator
DE202006017355U1 (de) * 2005-11-16 2007-04-05 GEO2 TECHNOLOGIES, INC., Woburn Poröses keramisches Wabensubstrat
US20100048374A1 (en) * 2005-11-16 2010-02-25 James Jenq Liu System and Method for Fabricating Ceramic Substrates
US7959704B2 (en) * 2005-11-16 2011-06-14 Geo2 Technologies, Inc. Fibrous aluminum titanate substrates and methods of forming the same
US7938876B2 (en) * 2005-11-16 2011-05-10 GE02 Technologies, Inc. Low coefficient of thermal expansion materials including nonstoichiometric cordierite fibers and methods of manufacture
US8038759B2 (en) * 2005-11-16 2011-10-18 Geoz Technologies, Inc. Fibrous cordierite materials
US7491669B2 (en) 2006-02-07 2009-02-17 Crystal Clear Technologies, Inc. Adsorbent with multiple layers
KR20090007275A (ko) * 2005-12-20 2009-01-16 더 오하이오 스테이트 유니버시티 리서치 파운데이션 분석방법용 나노다공성 기판
US8039050B2 (en) * 2005-12-21 2011-10-18 Geo2 Technologies, Inc. Method and apparatus for strengthening a porous substrate
JP5362363B2 (ja) 2005-12-21 2013-12-11 ダウ・コーニング・コーポレイション シリコーン樹脂フィルム、その調製方法、及びナノ材料充填シリコーン組成物
US8455088B2 (en) * 2005-12-23 2013-06-04 Boston Scientific Scimed, Inc. Spun nanofiber, medical devices, and methods
EP1973964B1 (en) * 2006-01-19 2011-07-06 Dow Corning Corporation Silicone resin film, method of preparing same, and nanomaterial-filled silicone compositon
US8084097B2 (en) 2006-02-20 2011-12-27 Dow Corning Corporation Silicone resin film, method of preparing same, and nanomaterial-filled silicone composition
RU2394627C1 (ru) * 2006-03-31 2010-07-20 Аргонайд Корпорейшн Нетканый материал, включающий ультрамелкие или наноразмерные порошки
WO2008073507A2 (en) * 2006-03-31 2008-06-19 Argonide Corporation Non-woven media incorporating ultrafine or nanosize powders
US20080011662A1 (en) * 2006-04-20 2008-01-17 Emil Milosavljevic Compositions and methods for fluid purification
US20080023406A1 (en) * 2006-07-28 2008-01-31 General Electric Company Water filtration systems and methods
US20080027401A1 (en) * 2006-07-28 2008-01-31 Becton, Dickinson And Company Vascular access device filtration
US20080023403A1 (en) * 2006-07-28 2008-01-31 Rawson James R Y Methods for removing insoluble lead from water
CN101522838B (zh) * 2006-10-05 2012-07-04 陶氏康宁公司 有机硅树脂膜及其制备方法
EP2125936A1 (en) * 2007-02-06 2009-12-02 Dow Corning Corporation Silicone resin, silicone composition, coated substrate, and reinforced silicone resin film
US7960180B2 (en) * 2007-02-20 2011-06-14 University Of Notre Dame Du Lac Methods and apparatus to capture and release microbe particles using amino-functionalized silica
CN101631833B (zh) * 2007-02-22 2012-07-18 道康宁公司 增强硅树脂薄膜及其制备方法
JP5377334B2 (ja) * 2007-02-22 2013-12-25 ダウ コーニング コーポレーション 強化シリコーン樹脂フィルム
WO2008103228A1 (en) * 2007-02-22 2008-08-28 Dow Corning Corporation Reinforced silicone resin films
KR20100014391A (ko) * 2007-02-22 2010-02-10 다우 코닝 코포레이션 강화 실리콘 수지 필름 및 이의 제조방법
WO2008110165A1 (en) * 2007-03-09 2008-09-18 Vestergaard Sa Microporous filter with a halogen source
JP5250025B2 (ja) * 2007-05-01 2013-07-31 ダウ・コーニング・コーポレイション 強化シリコーン樹脂フィルム
US20100143686A1 (en) * 2007-05-01 2010-06-10 Bizhong Zhu Nanomaterial-Filled Silicone Composition and Reinforced Silicone Resin Film
US7781372B2 (en) * 2007-07-31 2010-08-24 GE02 Technologies, Inc. Fiber-based ceramic substrate and method of fabricating the same
EP2164541A2 (en) * 2007-06-22 2010-03-24 Circle Biologics, LLC. Fluid concentrator, autologous concentrated body fluids, and uses thereof
US8741140B2 (en) * 2007-09-24 2014-06-03 Parker-Hannifin Corporation Surface modified filtration media
CN101821200B (zh) 2007-10-12 2013-09-11 陶氏康宁公司 氧化铝分散体及其制备方法
KR20100070349A (ko) * 2007-10-12 2010-06-25 다우 코닝 코포레이션 강화 실리콘 수지 필름 및 나노섬유-충전된 실리콘 조성물
US8980098B2 (en) 2007-10-31 2015-03-17 Baker Hughes Incorporated Rechargeable surface active porous media for removal of organic materials from aqueous fluids
US20090178970A1 (en) * 2008-01-16 2009-07-16 Ahlstrom Corporation Coalescence media for separation of water-hydrocarbon emulsions
US7473362B1 (en) * 2008-02-21 2009-01-06 Nohren Jr John E Water treatment system
BRPI0907894A2 (pt) * 2008-02-28 2015-07-28 Vestergaard Frandsen Sa Dispositivo para filtração de líquido.
MX2010011581A (es) * 2008-04-23 2010-12-14 Water Security Corp Lechos mejorados de resina halogenada.
US8105492B2 (en) * 2008-04-29 2012-01-31 Baker Hughes Incorporated Methods for recharging nanoparticle-treated beds
EP2128617A1 (en) * 2008-05-27 2009-12-02 Koninklijke Philips Electronics N.V. Device and methods for detecting analytes in saliva
WO2009152291A1 (en) * 2008-06-11 2009-12-17 Argonide Corporation Chromatrography device with a stationary phase including a nano alumina medium
WO2010006274A1 (en) * 2008-07-10 2010-01-14 Water Security Corporation Filter with iodinated resin and filter life indicator
GB0812919D0 (en) * 2008-07-15 2008-08-20 Norwegian University Of Life Sciences Process
US20100133194A1 (en) * 2008-11-05 2010-06-03 Water Security Corporation Water treatment systems with dual purpose ion exchange resin
EP2376212B1 (en) * 2008-11-21 2018-04-25 Alliance for Sustainable Energy, LLC Porous block nanofiber composite filters and preparation method
CN101596382B (zh) * 2009-04-28 2011-05-11 无锡荣和环保设备有限公司 荷正电荷过滤材料的制备方法及其应用
US20100326928A1 (en) 2009-06-25 2010-12-30 Mpc Inc. Filtration System
WO2011025602A1 (en) * 2009-07-20 2011-03-03 The Board Of Regents Of The University Of Texas System Combinational multidomain mesoporous chips and a method for fractionation, stabilization, and storage of biomolecules
WO2011029091A1 (en) * 2009-09-04 2011-03-10 Consolidated Treatment Systems, Inc. Wastewater treatment system with de-nitrification
CN102639449A (zh) * 2009-09-04 2012-08-15 威立雅水务技术支持公司 用于控制反渗透和纳滤膜生物污染的填充床生物反应器
EP2526188A4 (en) * 2010-01-22 2013-08-14 Hitachi Chemical Co Ltd METHOD FOR DETECTING MULTIPLE PATHOGENS
US10456723B2 (en) 2010-05-11 2019-10-29 Selecto Incorporated Fluid purification media and systems and methods of using same
US8702990B2 (en) 2010-05-11 2014-04-22 Selecto, Inc. Fluid purification media and systems and methods of using same
US8701895B2 (en) 2010-05-11 2014-04-22 Selecto, Inc. Fluid purification media and systems and methods of using same
US8845895B1 (en) 2010-06-01 2014-09-30 Mohssen Ghiassi Reusable water bottle with integrated disposable cap and filter
US8678201B2 (en) * 2010-06-04 2014-03-25 Goodrich Corporation Aircraft potable water system
KR101619865B1 (ko) 2010-07-30 2016-05-11 이엠디 밀리포어 코포레이션 크로마토그래피 매질
CN102078771B (zh) * 2010-11-10 2013-07-31 北京洁明之晨新能源技术有限公司 荷正电三维纳米纤维膜的制备方法
EP2489346A1 (en) 2011-01-26 2012-08-22 NanotecMARIN GmbH Food supplement and injectable material for prophylaxis and therapy of osteoporosis and other bone diseases
CN102747599B (zh) * 2011-04-21 2014-02-05 中国科学院合肥物质科学研究院 三维纳米结构纤维材料及其制备方法
CN103608297B (zh) 2011-04-27 2015-08-19 生命吸管有限公司 净水装置
RU2481273C1 (ru) * 2011-09-14 2013-05-10 Государственное научное учреждение Всероссийский научно-исследовательский технологический институт ремонта и эксплуатации машинно-тракторного парка Российской академии сельскохозяйственных наук (ГНУ ГОСНИТИ РОССЕЛЬХОЗАКАДЕМИИ) Способ очистки бытовых сточных вод, содержащих органические загрязнения
WO2013070574A2 (en) 2011-11-07 2013-05-16 Ehud Levy Fluid purification media and cartridge
WO2013114183A1 (en) * 2012-01-31 2013-08-08 Anf Technology Limited Method and system for alumina nanofibers synthesis from molten aluminum
US20130306529A1 (en) * 2012-05-17 2013-11-21 Tom Flaim Water purification system
EP2866915A1 (en) 2012-06-27 2015-05-06 Argonide Corporation Aluminized silicious sorbent and water purification device incorporating the same
US9993761B2 (en) 2013-03-15 2018-06-12 LMS Technologies, Inc. Filtration media fiber structure and method of making same
US9522357B2 (en) 2013-03-15 2016-12-20 Products Unlimited, Inc. Filtration media fiber structure and method of making same
CN103439175B (zh) * 2013-08-30 2015-06-03 中国科学院水生生物研究所 一种便携式浮游生物定量样品的浓缩装置
US11053141B2 (en) 2013-10-28 2021-07-06 Vestergaard Sa Water purification device
DE102014101187A1 (de) 2014-01-31 2015-08-06 Grünbeck Wasseraufbereitung GmbH Filter zur Sterilisation von Wasser
DE202014100427U1 (de) 2014-01-31 2015-05-06 Grünbeck Wasseraufbereitung GmbH Filter zur Sterilisation von Wasser
CN103951115B (zh) * 2014-05-10 2016-07-06 许维刚 家庭废水漂浮吸滤再生复用重复循环方法和简易处理器
KR102263140B1 (ko) * 2014-07-23 2021-06-10 엘지전자 주식회사 필터 시스템
GB2544218B (en) 2014-07-31 2021-06-23 Kimberly Clark Co Anti-adherent composition
US10028899B2 (en) 2014-07-31 2018-07-24 Kimberly-Clark Worldwide, Inc. Anti-adherent alcohol-based composition
KR102501943B1 (ko) 2014-07-31 2023-03-15 킴벌리-클라크 월드와이드, 인크. 유착 방지 조성물
EP3174632A1 (en) 2014-08-01 2017-06-07 Tallinn University of Technology A substrate and a method for purification and analysis of fluids
CA2954425C (en) 2014-09-02 2019-05-07 Emd Millipore Corporation High surface area fiber media with nano-fibrillated surface features
WO2016093926A1 (en) 2014-12-08 2016-06-16 Emd Millipore Corporation Mixed bed ion exchange adsorber
MX2017011771A (es) 2015-04-01 2017-12-04 Kimberly Clark Co Sustrato fibroso para la captura de bacterias gramnegativas.
EP3081277B1 (en) * 2015-04-17 2018-04-11 Products Unlimited, Inc. Filtration media fiber structure and method of making same
CN104792980B (zh) * 2015-04-29 2016-07-27 西安交通大学 一种多孔二氧化铈纳米棒复合结构及基于该结构的酶溶液的制备方法和酶联免疫分析应用
USD783773S1 (en) 2015-07-14 2017-04-11 Lifestraw Sa Water purifier
DE202015103696U1 (de) 2015-07-14 2016-10-17 Grünbeck Wasseraufbereitung GmbH Vorrichtung zur Desinfizierung von Wasser
USD782609S1 (en) 2015-07-14 2017-03-28 Lifestraw Sa Water purifier
WO2017018524A1 (ja) * 2015-07-30 2017-02-02 国立大学法人熊本大学 エンドトキシン吸着剤
USD782610S1 (en) 2015-11-09 2017-03-28 Lifestraw Sa Water purifier
US12037497B2 (en) 2016-01-28 2024-07-16 Kimberly-Clark Worldwide, Inc. Anti-adherent composition against DNA viruses and method of inhibiting the adherence of DNA viruses to a surface
DE102016101640B4 (de) 2016-01-29 2022-03-17 Grünbeck Wasseraufbereitung GmbH Filter zur Reinigung von Wasser und dessen Verwendung
DE202016100447U1 (de) 2016-01-29 2017-05-04 Grünbeck Wasseraufbereitung GmbH Filter zur Reinigung von Wasser
US10376449B2 (en) 2016-02-12 2019-08-13 Johnson & Johnson Consumer Inc. Flexible container for concentrated product
US9914078B2 (en) * 2016-02-12 2018-03-13 Johnson & Johnson Consumer Inc. Flexible container for concentrated product
WO2017204806A1 (en) 2016-05-26 2017-11-30 Kimberly-Clark Worldwide, Inc. Anti-adherent compositions and methods of inhibiting the adherence of microbes to a surface
TW201817483A (zh) 2016-11-14 2018-05-16 德商碧然德有限公司 液體處理裝置、其製造方法及液體處理系統
TW201817485A (zh) 2016-11-14 2018-05-16 德商碧然德有限公司 液體處理裝置、其製造方法及液體處理系統
US10850276B2 (en) 2017-02-24 2020-12-01 VisuGen Global LLC Systems and methods for capture and detection of low copy targets from large sample volumes
EP3431171A1 (en) * 2017-07-19 2019-01-23 Gambro Lundia AB Filter membrane and device
US11175210B2 (en) * 2019-06-24 2021-11-16 The Boeing Company System and methods for evaluating an air purification system
CN111530167B (zh) * 2020-05-22 2021-03-02 江苏睿泽环保科技有限公司 核电水过滤用电荷吸附过滤原理滤芯及制备方法
MX2023007129A (es) * 2020-12-18 2023-08-10 Ahlstrom Oyj Un medio de filtro.
EP4439841A1 (en) 2023-03-31 2024-10-02 Ahlstrom Oyj Nonwoven battery separator and process of manufacture
CN117585792B (zh) * 2023-11-20 2024-04-19 华北电力大学 一种功能化生物炭量子点掺杂导电纤维电极制备及电强化微生物负载中的应用
KR102707420B1 (ko) 2024-06-18 2024-09-20 코코넛필터 주식회사 표면에 양전하 특성을 갖는 흡착제의 제조방법 및 그에 의해 제조된 흡착제

Family Cites Families (46)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US2783894A (en) 1955-03-24 1957-03-05 Millipore Filter Corp Microporous nylon film
US3056747A (en) * 1957-12-13 1962-10-02 Du Pont Process for the production of fibrous alumina monohydrate
US3031417A (en) 1958-04-21 1962-04-24 Du Pont Preparation of fibrous alumina monohydrate and aquasols thereof
US2917426A (en) * 1958-09-26 1959-12-15 Du Pont Felted products and processes containing fibrous boehmite
US2915475A (en) * 1958-12-29 1959-12-01 Du Pont Fibrous alumina monohydrate and its production
US3031418A (en) * 1959-11-30 1962-04-24 Du Pont Chemically modified alumina monohydrate, dispersions thereof and processes for their preparation
US3234075A (en) 1963-01-10 1966-02-08 Us Movidyn Corp Methods for controlling slimes in aqueous media with a cationic colloidal alumina in fibrous form
US3352424A (en) 1964-02-07 1967-11-14 Dow Chemical Co Coated filter aids
US3242073A (en) 1963-03-07 1966-03-22 Dow Chemical Co Removal of microorganisms from fluids
US3408315A (en) 1965-01-12 1968-10-29 Millipore Filter Corp Nylon membrane filter
US3852202A (en) * 1972-10-19 1974-12-03 Dresser Ind Inert packer fluid additive comprising asbestos and fumed alumina
ZA741228B (en) * 1973-03-02 1975-01-29 Ici Ltd Filtration
CA1044537A (en) 1973-05-09 1978-12-19 Amf Incorporated Filter medium and process
US4321288A (en) 1973-05-09 1982-03-23 Amf Incorporated Process of making an improved filter media
DE2510467A1 (de) 1975-03-11 1976-09-23 Schenk Filterbau Gmbh Filterwerkstoff
US3947562A (en) 1975-04-04 1976-03-30 Hepworth & Grandage Limited Production of a form of alumina whiskers
US4178438A (en) 1975-11-14 1979-12-11 Ciba-Geigy Aktiengesellschaft Cationically modified, cellulose-containing materials
US4309247A (en) 1976-03-15 1982-01-05 Amf Incorporated Filter and method of making same
US4366068A (en) 1976-03-15 1982-12-28 Amf Incorporated Filter and method of making same
GB2045828B (en) * 1979-04-06 1983-08-24 Amf Inc Filter and method of making same
CA1148872A (en) 1979-04-06 1983-06-28 Eugene A. Ostreicher Filter with inorganic cationic colloidal silica
US4230573A (en) 1979-06-08 1980-10-28 Amf Incorporated Cartridge filter and method of making same
US4282261A (en) 1979-08-09 1981-08-04 Amf Incorporated Beverage filtration process
US4617128A (en) 1979-09-10 1986-10-14 Amf Inc. Particulate filter aid, filter bed and process
US4331631A (en) 1979-11-28 1982-05-25 General Motors Corporation Enhanced oxide whisker growth on peeled Al-containing stainless steel foil
US4288462A (en) 1980-02-04 1981-09-08 Amf Incorporated Method for removing cationic contaminants from beverages
US4711793A (en) 1980-10-27 1987-12-08 Cuno Incorporated Process for charge modifying a microphorous membrane
US4708803A (en) 1980-10-27 1987-11-24 Cuno Incorporated Liquid filtration using hydrophilic cationic isotropic microporous nylon membrane
US4473474A (en) 1980-10-27 1984-09-25 Amf Inc. Charge modified microporous membrane, process for charge modifying said membrane and process for filtration of fluid
US4673504A (en) 1980-10-27 1987-06-16 Cuno Inc. Charge modified microporous membrane
US4743418A (en) 1981-05-29 1988-05-10 Cuno Incorporated Process for charge modifying a microporous membrane
US4523995A (en) 1981-10-19 1985-06-18 Pall Corporation Charge-modified microfiber filter sheets
US4511473A (en) * 1982-02-09 1985-04-16 Amf Incorporated Fibrous media containing millimicron-sized particulates
US4578150A (en) * 1982-07-23 1986-03-25 Amf Inc. Fibrous media containing millimicron-sized particulates
US4604208A (en) 1983-12-29 1986-08-05 Chaokang Chu Liquid filtration using an anionic microporous membrane
US5085784A (en) 1989-04-07 1992-02-04 Cuno, Incorporated Use of cationic charge modified filter media
US5219577A (en) 1990-06-22 1993-06-15 The Regents Of The University Of California Biologically active composition having a nanocrystalline core
US5104546A (en) 1990-07-03 1992-04-14 Aluminum Company Of America Pyrogens separations by ceramic ultrafiltration
WO1994020857A1 (en) 1993-03-11 1994-09-15 The Regents Of The University Of California Assay for humoral immunity to macromolecules
US5620850A (en) 1994-09-26 1997-04-15 President And Fellows Of Harvard College Molecular recognition at surfaces derivatized with self-assembled monolayers
US5855788A (en) 1996-02-07 1999-01-05 Kimberly-Clark Worldwide, Inc. Chemically charged-modified filter for removing particles from a liquid and method thereof
CN1161880A (zh) * 1996-04-11 1997-10-15 中国人民解放军59174部队 一种载阳电荷硅胶粒状吸附滤材
AUPP242898A0 (en) * 1998-03-18 1998-04-09 Australian National University, The Method of water purification
US6057488A (en) 1998-09-15 2000-05-02 Nantek, Inc. Nanoparticles for the destructive sorption of biological and chemical contaminants
BR0012609B1 (pt) * 1999-07-21 2013-02-05 filtro para remover microorganismos a partir de um lÍquido e seu mÉtodo de fabricaÇço, filtro montado em torneira, filtro atravÉs de derrame e mÉtodo para remoÇço de microorganismos de uma Água.
US6630016B2 (en) * 2002-01-31 2003-10-07 Koslow Technologies Corp. Microporous filter media, filtration systems containing same, and methods of making and using

Cited By (7)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
RU2444011C1 (ru) * 2010-07-06 2012-02-27 Учреждение Российской академии медицинских наук научно-исследовательский институт вакцин и сывороток им. И.И. Мечникова РАМН (НИИВС им. И.И. Мечникова РАМН) Способ выявления кишечных вирусов в воде
RU2508151C2 (ru) * 2012-02-17 2014-02-27 Владимир Климентьевич Дубовый Средство для очистки воды от растворимых загрязнений и способ очистки
RU2506232C2 (ru) * 2012-04-23 2014-02-10 Общество с ограниченной ответственностью "Акватория" Способ инактивации вирусов в водных средах
US10105318B2 (en) 2013-05-20 2018-10-23 Institute Of Strength Physics And Materials Science Of Siberian Branch Russian Academy Of Sciences (Ispms Sb Ras) Low-dimensional structures of organic and/or inorganic substances and use thereof
RU2674952C1 (ru) * 2017-12-27 2018-12-13 Федеральное государственное бюджетное учреждение науки Институт физики прочности и материаловедения Сибирского отделения Российской академии наук (ИФПМ СО РАН) Способ получения микро-мезопористых наноматериалов на основе складчатых нанолистов оксигидроксида алюминия и материал, полученный данным способом
US20200360513A1 (en) * 2019-05-17 2020-11-19 Sila Nanotechnologies Inc. Nanofiber compositions for a vaccine adjuvant, porous scaffold or porous membrane
US12053521B2 (en) * 2019-05-17 2024-08-06 Sila Nanotechnologies, Inc. Nanofiber compositions for a vaccine adjuvant, porous scaffold or porous membrane

Also Published As

Publication number Publication date
ATE325655T1 (de) 2006-06-15
DE60211339D1 (de) 2006-06-14
RU2003136737A (ru) 2005-05-20
EP1401571B1 (en) 2006-05-10
EP1401571A1 (en) 2004-03-31
CN1535174A (zh) 2004-10-06
US20030127393A1 (en) 2003-07-10
CN100408160C (zh) 2008-08-06
US6838005B2 (en) 2005-01-04
WO2003000407A1 (en) 2003-01-03

Similar Documents

Publication Publication Date Title
RU2304463C2 (ru) Наноразмерный электроположительный волокнистый адсорбент
US7601262B1 (en) Sub-micron filter
Chadha et al. A review of the function of using carbon nanomaterials in membrane filtration for contaminant removal from wastewater
Wang et al. Nanofibrous microfiltration membranes capable of removing bacteria, viruses and heavy metal ions
US7419601B2 (en) Nanomesh article and method of using the same for purifying fluids
US7211320B1 (en) Purification of fluids with nanomaterials
JP2008538531A (ja) カーボンナノチューブを含む物品および流体の浄化にこれを使用するための方法
WO2007018454A2 (fr) Materiau filtrant et procede de fabrication, filtre et procede de filtrage
Bhat et al. Nanocomposite membrane for environmental remediation
Bland et al. Electropositive nanodiamond-coated quartz microfiber membranes for virus and dye filtration
Guo et al. The Hybrid process of preozonation and CNTs modification on hollow fiber membrane for fouling control
Wang et al. Polydopamine/UiO-66-NH2 induced photothermal antibacterial electrospun membrane for efficient point-of-use drinking water treatment
EP1852176B1 (en) Purification of fluids with nanomaterials
He et al. Isoporous membrane from PS-b-PAA/MWCNT-Ag composite with high photothermal conversion efficiency
Tepper et al. Nanosize electropositive fibrous adsorbent
Tepper et al. Sub-micron filter
Sethy et al. Advances in Membrane Technology Used in the Wastewater Treatment Process
US20240091689A1 (en) Filter element for fluid filtration
Vijaylaxmi et al. Fluoride Remediation Using Membrane Processes
WO2014151105A1 (en) A pharmaceutical component, device and method for the same
Ganguly Introduction to Polymer-Carbonaceous Filler-Based Composites
Reghunadhan et al. Carbon Nanotube–Based Membranes for Filtration
Komlenic Water filtration media: Talking about a revolution?
Pandey et al. Nanoadsorbents in nanofilter membrane
CN115990361A (zh) 深度过滤器及相关方法