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JP2017512631A - 極めて優れたヒ素除去特性を備える酸化セリウム（ｉｖ） - Google Patents

極めて優れたヒ素除去特性を備える酸化セリウム（ｉｖ） Download PDF

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Abstract

先行技術のセリウム（ＩＶ）酸化物よりも予想外に大きなヒ素負荷能力を有する酸化セリウム（ＩＶ）組成物を開示する。ヒ素負荷能力は、ヒ素の低レベルの平衡濃度においてより高い。酸化セリウム（ＩＶ）組成物は、亜ヒ酸塩およびヒ酸塩を除去することにおいて効果的である。さらに、酸化セリウム（ＩＶ）組成物は、以前は除去がより困難であった亜ヒ酸塩に対するより大きな能力を有する。

Description

本発明は、極めて優れたヒ素除去特性を備える酸化セリウム（ＩＶ）に関する。
ヒ素は、様々な結合形態で自然に存在する毒性元素である。天然水中でのヒ素の存在は、例えば、地球化学的反応、産業廃棄物排出液、およびヒ素含有殺虫剤の過去および現在の農業使用に由来し得る。ヒ素の存在は、生体に発癌性作用およびその他の有害作用を及ぼし得るため、米国環境保護庁（ＥＰＡ：Ｅｎｖｉｒｏｎｍｅｎｔａｌ Ｐｒｏｔｅｃｔｉｏｎ Ａｇｅｎｃｙ）および世界保健機関（ＷＨＯ：Ｗｏｒｌｄ Ｈｅａｌｔｈ Ｏｒｇａｎｉｚａｔｉｏｎ）は、飲料水中のヒ素についての最大汚染濃度（ＭＣＬ：ｍａｘｉｍｕｍ ｃｏｎｔａｍｉｎａｎｔ ｌｅｖｅｌ）を１０ｐｐｂ（十億分率）に設定している。廃水、地下水、地表水、および地熱水中のヒ素の濃度は、この濃度を超えていることが多い。そこで、現行のＭＣＬおよびおそらく２ｐｐｂという低濃度になるであろう将来の低下は、飲料水、井戸水および工業用水、もしくは何らかの他の水からヒ素を経済的および効果的に除去するための新規な技術の必要性をもたらしている。
ヒ素は、４つの酸化もしくは原子価状態、すなわち−３、０、＋３および＋５で存在する。標準条件下では、ヒ素は、＋３および＋５の酸化状態にある水性系または水溶液系中において、通常は亜ヒ酸塩（ＡｓＯ３ ３−）およびヒ酸塩（ＡｓＯ４ ３−）の形態で見いだされる。凝固技術によるヒ素の効果的な除去には、ヒ素がヒ酸塩形態にある必要がある。ヒ素が＋３の酸化状態で存在する亜ヒ酸塩は、吸着および凝固技術によって部分的に除去されるにすぎない。
これまで、水性系からヒ素を除去するために様々な工学技術が用いられてきた。そのような技術の例には、例えばアルミナおよび活性炭などの高表面積物質上への吸着、アニオン交換樹脂を用いるイオン交換、共沈法および電気透析が含まれる。しかし、ヒ素除去のための大多数の技術は、極めて低濃度のヒ素を除去することおよび有効負荷能力を維持することの困難さによって妨げられている。さらに、低濃度のヒ素を除去するために必要な物質の量が当該工学技術を経済的に実現不能にし得る。大規模の都市上水道において使用されて最も成功を収めている技術は、広いスペースを必要とし、かつ危険な化学物質を使用する必要があるため、住宅用途には実用的ではない。住宅用水処理のための最も一般的な２つの技術は、逆浸透法ならびに例えば活性アルミナ、酸化鉄および酸化チタンなどの固体ろ過媒体であった。前者の方法は廃棄しなければならないヒ素含有廃棄物流を作り出し、後者は経済的に実用可能とするには十分に大量の水を処理するための媒体を必要とする。
ＭＣＬが１０ｐｐｂ以下へ低下させられる可能性と上記事実とを結び付けると、水およびその他の水性系からヒ素を除去するための効果的な吸着剤および／または反応剤を開発および使用することが絶対的に必要となる。
本開示は一般に、水性液体流からヒ素汚染物質を除去するためのセリウム含有組成物に関する。より詳細には、本開示は特に、地下水および飲料水から亜ヒ酸塩およびヒ酸塩の形態にあるヒ素を除去するためのセリウム含有組成物に関する。典型的には、セリウム含有組成物は、酸化セリウムである。より典型的には、セリウム含有組成物は、酸化セリウ
ム（ＩＶ）であってよい。亜ヒ酸塩およびヒ酸塩は、百万分率（ｐｐｍ）または十億分率（ｐｐｂ）もしくは１ｐｐｂの数分の１の濃度で存在し得る。セリウム含有組成物は、高処理濃度または超低処理濃度で、水性液体流から亜ヒ酸塩およびヒ酸塩を除去できる。
現在では、亜ヒ酸塩およびヒ酸塩の１つ以上は、亜ヒ酸塩およびヒ酸塩の１つ以上を含有する水性液体流をセリウム含有組成物で処理することによって、水および他の水性液体供給原料から効率的および効果的に除去され得ることが見いだされている。セリウム含有組成物は、一般に酸化セリウム（ＩＶ）組成物（ＣｅＯ２）を含む。酸化セリウム（ＩＶ）組成物は、結晶形態であり得る。さらに、酸化セリウム（ＩＶ）組成物は、高い表面積を有し得る。驚くべきことに、下記に記載する特定の特性を備える酸化セリウム（ＩＶ）組成物（ＣｅＯ２）を使用すると、これらの特定の特性のうちの１つ以上を備えていない酸化セリウムを含む従来の除去媒体と比較して、より高い除去能力でのヒ素の吸着および除去が可能になることもさらに見いだされている。より詳細には、下記に記載する特定の特性を備える酸化セリウム（ＩＶ）組成物（ＣｅＯ２）を使用すると、これらの特定の特性のうちの１つ以上を備えていない酸化セリウムを含む従来の除去媒体と比較して、より高い除去能力での亜ヒ酸塩およびヒ酸塩の１つ以上の吸着および除去が可能になることもさらに見いだされている。
酸化セリウム（ＩＶ）組成物は、担持されていなくても担持されていてもよい。担持酸化セリウム（ＩＶ）組成物は、単一担体上に沈着させる、または複数の担体上に沈着させることができる。担体は、限定なくアルミナ、アルミノケイ酸塩、イオン交換樹脂、有機ポリマーおよび粘土であってよい。酸化セリウム（ＩＶ）組成物は、ポリマー多孔性物質に沈着させる、および／またはポリマー多孔性物質と混合させることができる。さらに、酸化セリウム（ＩＶ）組成物の表面露出は、酸化セリウム（ＩＶ）組成物がポリマー多孔性物質に沈着させられる、および／またはポリマー多孔性物質と混合させられる場合に強化されると考えられる。
一部の実施形態によると、酸化セリウム（ＩＶ）組成物をヒ素含有水性流と接触させる方法である。酸化セリウム（ＩＶ）組成物をヒ素含有水性流と接触させる工程中、下記：（ｉ）酸化セリウム（ＩＶ）組成物は、約ｐＨ７で約３０ｍＶ以下かつ約１ｍＶ超のゼータ電位を有する；（ｉｉ）酸化セリウム（ＩＶ）組成物は、約０．５μｍ超かつ約７μｍ以下の粒径Ｄ１０を有する；（ｉｉｉ）酸化セリウム（ＩＶ）組成物は、約２μｍ超かつ約２０μｍ以下の粒径Ｄ５０を有する；（ｉｖ）酸化セリウム（ＩＶ）組成物は、約１２μｍ超かつ約５０μｍ以下の粒径Ｄ９０を有する；（ｖ）酸化セリウム（ＩＶ）組成物は、約１ｎｍ超かつ約２２ｎｍ以下の微結晶サイズを有する；および（ｖｉ）酸化セリウム（ＩＶ）組成物は、約０．０００１酸点／ｋｇ超かつ約０．０２０酸点／ｋｇ以下の酸点（ａｃｉｄｉｃ ｓｉｔｅ）濃度を有する、ことのうちの１つ以上が当てはまる。酸化セリウム（ＩＶ）組成物をヒ素含有水性流と接触させる工程は、ヒ素含有流からヒ素の一部を除去できる。
一部の実施形態によると、酸化セリウム（ＩＶ）組成物をヒ素含有水性流と接触させて該ヒ素含有流からヒ素第１濃度を除去する方法である。ヒ素第１濃度は、下記：（ｉ）約ｐＨ７で約３０ｍＶ以下かつ約１ｍＶ超のゼータ電位；（ｉｉ）約０．５μｍ超かつ約７μｍ以下の粒径Ｄ１０；（ｉｉｉ）約２μｍ超かつ約２０μｍ以下の粒径Ｄ５０；（ｉｖ）約１２μｍ超かつ約５０μｍ以下の粒径Ｄ９０；（ｖ）約１μｍ超かつ約２２μｍ以下の微結晶サイズ；および（ｖｉ）約０．０００１酸点／ｋｇ超かつ約０．０２０酸点／ｋｇ以下の酸点濃度、のうちの１つ以上を備えていない酸化セリウム（ＩＶ）組成物によって除去される濃度より高くあり得る。
一部の実施形態によると、酸化セリウム（ＩＶ）組成物を亜ヒ酸塩含有水性流と接触さ
せる方法である。酸化セリウム（ＩＶ）をヒ素含有水性流と接触させる工程中、下記：（ｉ）酸化セリウム（ＩＶ）組成物は、約ｐＨ７で約３０ｍＶ以下かつ約１ｍＶ超のゼータ電位を有する；（ｉｉ）酸化セリウム（ＩＶ）組成物は、約０．５μｍ超かつ約７μｍ以下の粒径Ｄ１０を有する；（ｉｉｉ）酸化セリウム（ＩＶ）組成物は、約２μｍ超かつ約２０μｍ以下の粒径Ｄ５０を有する；（ｉｖ）酸化セリウム（ＩＶ）組成物は、約１２μｍ超かつ約５０μｍ以下の粒径Ｄ９０を有する；（ｖ）酸化セリウム（ＩＶ）組成物は、約１ｎｍ超かつ約２２ｎｍ以下の微結晶サイズを有する；および（ｖｉ）酸化セリウム（ＩＶ）組成物は、約０．０００１酸点／ｋｇ超かつ約０．０２０酸点／ｋｇ以下の酸点濃度を有する、ことのうちの１つ以上が当てはまる。酸化セリウム（ＩＶ）組成物を亜ヒ酸塩含有水性流と接触させる工程は、亜ヒ酸塩含有水性流から一部の亜ヒ酸塩を除去できる。
一部の実施形態によると、酸化セリウム（ＩＶ）組成物をヒ酸塩含有水性流と接触させる方法である。酸化セリウム（ＩＶ）組成物をヒ酸塩含有水性流と接触させる工程中、下記：（ｉ）酸化セリウム（ＩＶ）組成物は、約ｐＨ７で約３０ｍＶ以下かつ約１ｍＶ超のゼータ電位を有する；（ｉｉ）酸化セリウム（ＩＶ）組成物は、約０．５μｍ超かつ約７μｍ以下の粒径Ｄ１０を有する；（ｉｉｉ）酸化セリウム（ＩＶ）組成物は、約２μｍ超かつ約２０μｍ以下の粒径Ｄ５０を有する；（ｉｖ）酸化セリウム（ＩＶ）組成物は、約１２μｍ超かつ約５０μｍ以下の粒径Ｄ９０を有する；（ｖ）酸化セリウム（ＩＶ）組成物は、約１ｎｍ超かつ約２２ｎｍ以下の微結晶サイズを有する；および（ｖｉ）酸化セリウム（ＩＶ）組成物は、約０．０００１酸点／ｋｇ超かつ約０．０２０酸点／ｋｇ以下の酸点濃度を有する、ことのうちの１つ以上が当てはまる。酸化セリウム（ＩＶ）組成物をヒ酸塩含有水性流と接触させる工程は、ヒ酸塩含有水性流から一部のヒ酸塩を除去できる。
一部の実施形態によると、ヒ素第１濃度を有する水性流中に酸化セリウム（ＩＶ）組成物を導入する方法である。酸化セリウム（ＩＶ）をヒ酸塩含有水性流とともに導入する工程中、下記：（ｉ）酸化セリウム（ＩＶ）組成物は、約ｐＨ７で約３０ｍＶ以下かつ約１ｍＶ超のゼータ電位を有する；（ｉｉ）酸化セリウム（ＩＶ）組成物は、約０．５μｍ超かつ約７μｍ以下の粒径Ｄ１０を有する；（ｉｉｉ）酸化セリウム（ＩＶ）組成物は、約２μｍ超かつ約２０μｍ以下の粒径Ｄ５０を有する；（ｉｖ）酸化セリウム（ＩＶ）組成物は、約１２μｍ超かつ約５０μｍ以下の粒径Ｄ９０を有する；（ｖ）酸化セリウム（ＩＶ）組成物は、約１ｎｍ超かつ約２２ｎｍ以下の微結晶サイズを有する；および（ｖｉ）酸化セリウム（ＩＶ）組成物は、約０．０００１酸点／ｋｇ超かつ約０．０２０酸点／ｋｇ以下の酸点濃度を有する、ことのうちの１つ以上が当てはまる。酸化セリウム（ＩＶ）組成物を水性流中に導入した後、水性流はヒ素第２濃度を有し、ヒ素第１濃度はヒ素第２濃度より高い。
一部の実施形態によると、約０．０００１酸点／ｋｇ超かつ約０．０２０酸点／ｋｇ以下の酸点濃度を有する酸化セリウム（ＩＶ）組成物をヒ素含有水性流と接触させる方法である。酸化セリウム（ＩＶ）組成物をヒ素含有水性流と接触させる工程は、ヒ素含有流からヒ素の一部を除去できる。
一部の実施形態によると、装置である。当該装置は、ヒ素第１濃度を有する水性流を受け入れるための入口と、その入口と流体連通しているとともに水性流を接触させるための酸化セリウム（ＩＶ）組成物を含有する接触チャンバとを有し得る。さらに、水性流は、該水性流が酸化セリウム（ＩＶ）組成物に接触する前のヒ素第１濃度と、該水性流が酸化セリウム（ＩＶ）に接触した後のヒ素第２濃度とを有し、ヒ素第１濃度はヒ素第２濃度より高い。さらに、本装置は、ヒ素第２濃度を有する水性流を排出するために接触チャンバと流体連通している出口を有し得る。さらに、下記：（ｉ）酸化セリウム（ＩＶ）組成物
は、約ｐＨ７で約３０ｍＶ以下かつ約１ｍＶ超のゼータ電位を有する；（ｉｉ）酸化セリウム（ＩＶ）組成物は、約０．５μｍ超かつ約２０μｍ以下の粒径Ｄ１０を有する；（ｉｉｉ）酸化セリウム（ＩＶ）組成物は、約２μｍ超かつ約２０μｍ以下の粒径Ｄ５０を有する；（ｉｖ）酸化セリウム（ＩＶ）組成物は、約１２μｍ超かつ約５０μｍ以下の粒径Ｄ９０を有する；（ｖ）酸化セリウム（ＩＶ）組成物は、約１ｎｍ超かつ約２２ｎｍ以下の微結晶サイズを有する；および（ｖｉ）酸化セリウム（ＩＶ）組成物は、約０．０００１酸点／ｋｇ超かつ約０．０２０酸点／ｋｇ以下の酸点濃度を有する、ことのうちの１つ以上が当てはまる。
一部の実施形態では、ヒ素含有流は、ヒ素（ＩＩＩ）およびヒ素（Ｖ）の１つ以上を含む。
一部の実施形態では、酸化セリウム（ＩＶ）組成物は、ヒ素含有流中の１μｇ／Ｌのヒ素（ＩＩＩ）当たり１ｇのＣｅＯ２当たり、セリウム（ＩＶ）酸化物（セリウム（ＩＶ）の酸化物）より約１２５％多いヒ素（ＩＩＩ）を除去し、かつ工程（ｉ）〜（ｖｉ）のうちの１つ以上は該セリウム（ＩＶ）酸化物に対して当てはまらない。
一部の実施形態では、酸化セリウム（ＩＶ）組成物は、ヒ素含有流中の１μｇ／Ｌのヒ素（ＩＩＩ）当たり１ｇのＣｅＯ２当たり、セリウム（ＩＶ）酸化物より約１５０％多いヒ素（ＩＩＩ）を除去し、かつ工程（ｉ）〜（ｖｉ）のうちの１つ以上は該セリウム（ＩＶ）酸化物に対して当てはまらない。
一部の実施形態では、酸化セリウム（ＩＶ）組成物は、ヒ素含有流中の１μｇ／Ｌのヒ素（Ｖ）当たり１ｇのＣｅＯ２当たり、セリウム（ＩＶ）酸化物より約２００％多いヒ素（Ｖ）を除去し、かつ工程（ｉ）〜（ｖｉ）のうちの１つ以上は該セリウム（ＩＶ）酸化物に対して当てはまらない。
一部の実施形態では、酸化セリウム（ＩＶ）組成物は、ヒ素含有流中の１μｇ／Ｌのヒ素（Ｖ）当たり１ｇのＣｅＯ２当たり、セリウム（ＩＶ）酸化物より約４００％多いヒ素（Ｖ）を除去し、かつ工程（ｉ）〜（ｖｉ）のうちの１つ以上は該セリウム（ＩＶ）酸化物に対して当てはまらない。
一部の実施形態では、酸化セリウム（ＩＶ）組成物は、ヒ素含有流中の１μｇ／Ｌのヒ素（ＩＩＩ）当たりセリウム（ＩＶ）酸化物より約１２５％多いヒ素（ＩＩＩ）を除去し、かつ工程（ｉ）〜（ｖｉ）のうちの１つ以上は該セリウム（ＩＶ）酸化物に対して当てはまらない。
一部の実施形態では、酸化セリウム（ＩＶ）組成物は、ヒ素含有流中の１μｇ／Ｌのヒ素（ＩＩＩ）当たりセリウム（ＩＶ）酸化物より約１５０％多いヒ素（ＩＩＩ）を除去し、かつ工程（ｉ）〜（ｖｉ）のうちの１つ以上は該セリウム（ＩＶ）酸化物に対して当てはまらない。
酸化セリウム（ＩＶ）組成物は、約０．５〜約５ｐｐｂの平衡亜ヒ酸塩濃度について亜ヒ酸塩に対する２．１〜約６．０ｍｇ／ｇの負荷能力を有し得る。これは、約０．５〜約５ｐｐｂの同一の平衡亜ヒ酸塩濃度に関して約０．６〜約２．０ｍｇ／ｇの亜ヒ酸塩負荷能力を有する先行技術のセリウム（ＩＶ）酸化物についての亜ヒ酸塩に対する負荷能力とは対照的である。
さらに、酸化セリウム（ＩＶ）組成物は、約０．５〜約２．５ｐｐｂの平衡ヒ酸塩濃度についてヒ酸塩に対する０．１〜約０．２ｍｇ／ｇの負荷能力を有し得る。これは、約０．５〜２．５ｐｐｂの同一の平衡ヒ酸塩濃度に関して約０．０３〜約０．０８ｍｇ／ｇの
ヒ酸塩負荷能力を有する先行技術のセリウム（ＩＶ）酸化物についてのヒ酸塩に対する負荷能力とは対照的である。
一部の実施形態では、酸化セリウム（ＩＶ）組成物は、ヒ素含有流中の１μｇ／Ｌのヒ素（Ｖ）当たりセリウム（ＩＶ）酸化物より約２００％多いヒ素（Ｖ）を除去し、かつ工程（ｉ）〜（ｖｉ）のうちの１つ以上は該セリウム（ＩＶ）酸化物に対して当てはまらない。
一部の実施形態では、酸化セリウム（ＩＶ）組成物は、ヒ素含有流中の１μｇ／Ｌのヒ素（Ｖ）当たりセリウム（ＩＶ）酸化物より約４００％多いヒ素（Ｖ）を除去し、かつ工程（ｉ）〜（ｖｉ）のうちの１つ以上は該セリウム（ＩＶ）酸化物に対して当てはまらない。
一部の実施形態では、ヒ素含有水性流は、酸化セリウム（ＩＶ）をヒ素含有流と接触させる工程中に約ｐＨ４．５〜約９．５のｐＨを有し、酸化セリウム（ＩＶ）組成物は１μｇ／Ｌのヒ素当たり１ｇのＣｅＯ２当たり、セリウム（ＩＶ）酸化物より多くのヒ素を除去し、かつ工程（ｉ）〜（ｖｉ）のうちの１つ以上は、該セリウム（ＩＶ）酸化物に対して当てはまらない。
一部の実施形態では、工程（ｉ）は当てはまり得る。工程（ｉ）が当てはまる一部の実施形態では、工程（ｉｉ）〜（ｖｉ）のうちの１つは当てはまらず、かつ工程（ｉｉ）〜（ｖｉ）の他の工程のうちの１つ以上は当てはまり得る。工程（ｉ）が当てはまる一部の実施形態では、工程（ｉｉ）〜（ｖｉ）のうちの２つは当てはまらず、かつ工程（ｉｉ）〜（ｖｉ）の他の工程のうちの１つ以上は当てはまり得る。工程（ｉ）が当てはまる一部の実施形態では、工程（ｉｉ）〜（ｖｉ）のうちの３つは当てはまらず、かつ工程（ｉｉ）〜（ｖｉ）の他の工程のうちの１つ以上は当てはまり得る。工程（ｉ）が当てはまる一部の実施形態では、工程（ｉｉ）〜（ｖｉ）のうちの４つは当てはまらず、かつ工程（ｉｉ）〜（ｖｉ）のうちの他の工程は当てはまり得る。
一部の実施形態では、工程（ｉｉ）は当てはまり得る。工程（ｉｉ）が当てはまる一部の実施形態では、工程（ｉ）および（ｉｉｉ）〜（ｖｉ）のうちの１つは当てはまらず、かつ工程（ｉ）および（ｉｉｉ）〜（ｖｉ）の他の工程のうちの１つ以上は当てはまり得る。工程（ｉｉ）が当てはまる一部の実施形態では、工程（ｉ）および（ｉｉｉ）〜（ｖｉ）のうちの２つは当てはまらず、かつ工程（ｉ）および（ｉｉｉ）〜（ｖｉ）の他の工程のうちの１つ以上は当てはまり得る。工程（ｉｉ）が当てはまる一部の実施形態では、工程（ｉ）および（ｉｉｉ）〜（ｖｉ）のうちの３つは当てはまらず、かつ工程（ｉ）および（ｉｉｉ）〜（ｖｉ）の他の工程のうちの１つ以上は当てはまり得る。工程（ｉｉ）が当てはまる一部の実施形態では、工程（ｉ）および（ｉｉｉ）〜（ｖｉ）のうちの４つは当てはまらず、かつ工程（ｉ）および（ｉｉｉ）〜（ｖｉ）のうちの他の工程は当てはまり得る。
一部の実施形態では、工程（ｉｉｉ）は当てはまり得る。工程（ｉｉｉ）が当てはまる一部の実施形態では、工程（ｉ）〜（ｉｉ）および（ｉｖ）〜（ｖｉ）のうちの１つは当てはまらず、かつ他の工程（ｉ）〜（ｉｉ）および（ｉｖ）〜（ｖｉ）のうちの１つ以上は当てはまり得る。工程（ｉｉｉ）が当てはまる一部の実施形態では、工程（ｉ）〜（ｉｉ）および（ｉｖ）〜（ｖｉ）のうちの２つは当てはまらず、かつ他の工程（ｉ）〜（ｉｉ）および（ｉｖ）〜（ｖｉ）のうちの１つ以上は当てはまり得る。工程（ｉｉｉ）が当てはまる一部の実施形態では、工程（ｉ）〜（ｉｉ）および（ｉｖ）〜（ｖｉ）のうちの３つは当てはまらず、かつ他の工程（ｉ）〜（ｉｉ）および（ｉｖ）〜（ｖｉ）のうちの１つ以上は当てはまり得る。工程（ｉｉｉ）が当てはまる一部の実施形態では、工程（ｉ
）〜（ｉｉ）および（ｉｖ）〜（ｖｉ）のうちの４つは当てはまらず、かつ工程（ｉ）〜（ｉｉ）および（ｉｖ）〜（ｖｉ）のうちの他の工程は当てはまり得る。
一部の実施形態では、工程（ｉｖ）は当てはまり得る。工程（ｉｖ）が当てはまる一部の実施形態では、工程（ｉ）〜（ｉｉｉ）および（ｖ）〜（ｖｉ）のうちの１つは当てはまらず、かつ他の工程（ｉ）〜（ｉｉｉ）および（ｖ）〜（ｖｉ）のうちの１つ以上は当てはまり得る。工程（ｉｖ）が当てはまる一部の実施形態では、工程（ｉ）〜（ｉｉｉ）および（ｖ）〜（ｖｉ）のうちの２つは当てはまらず、かつ他の工程（ｉ）〜（ｉｉｉ）および（ｖ）〜（ｖｉ）のうちの１つ以上は当てはまり得る。工程（ｉｖ）が当てはまる一部の実施形態では、工程（ｉ）〜（ｉｉｉ）および（ｖ）〜（ｖｉ）のうちの３つは当てはまらず、かつ他の工程（ｉ）〜（ｉｉｉ）および（ｖ）〜（ｖｉ）のうちの１つ以上は当てはまり得る。工程（ｉｖ）が当てはまる一部の実施形態では、工程（ｉ）〜（ｉｉｉ）および（ｖ）〜（ｖｉ）のうちの４つは当てはまらず、かつ工程（ｉ）〜（ｉｉｉ）および（ｖ）〜（ｖｉ）のうちの他の工程は当てはまり得る。
一部の実施形態では、工程（ｖ）は当てはまり得る。工程（ｖ）が当てはまる一部の実施形態では、工程（ｉ）〜（ｉｖ）および（ｖｉ）のうちの１つは当てはまらず、かつ他の工程（ｉ）〜（ｉｖ）および（ｖｉ）のうちの１つ以上は当てはまり得る。工程（ｖ）が当てはまる一部の実施形態では、工程（ｉ）〜（ｉｖ）および（ｖｉ）のうちの２つは当てはまらず、かつ他の工程（ｉ）〜（ｉｖ）および（ｖｉ）のうちの１つ以上は当てはまり得る。工程（ｖ）が当てはまる一部の実施形態では、工程（ｉ）〜（ｉｖ）および（ｖｉ）のうちの３つは当てはまらず、かつ他の工程（ｉ）〜（ｉｖ）および（ｖｉ）のうちの１つ以上は当てはまり得る。工程（ｖ）が当てはまる一部の実施形態では、工程（ｉ）〜（ｉｖ）および（ｖｉ）のうちの４つは当てはまらず、工程（ｉ）〜（ｉｖ）および（ｖｉ）のうちの他の工程は当てはまり得る。
一部の実施形態では、工程（ｖｉ）は当てはまり得る。工程（ｖｉ）が当てはまる一部の実施形態では、工程（ｉ）〜（ｖ）のうちの１つは当てはまらず、かつ他の工程（ｉ）〜（ｖ）のうちの１つ以上は当てはまり得る。工程（ｖｉ）が当てはまる一部の実施形態では、工程（ｉ）〜（ｖ）のうちの２つは当てはまらず、かつ他の工程（ｉ）〜（ｖ）のうちの１つ以上は当てはまり得る。工程（ｖｉ）が当てはまる一部の実施形態では、工程（ｉ）〜（ｖ）のうちの３つは当てはまらず、かつ他の工程（ｉ）〜（ｖ）のうちの１つ以上は当てはまり得る。工程（ｖｉ）が当てはまる一部の実施形態では、工程（ｉ）〜（ｖ）のうちの４つは当てはまらず、かつ工程（ｉ）〜（ｖ）のうちの他の工程は当てはまり得る。
一部の実施形態では、約ｐＨ７でのゼータ電位は、約７．５〜約１２．５ｍＶであってよい。
一部の実施形態では、粒径Ｄ１０は、約１〜約３μｍであってよい。
一部の実施形態では、粒径Ｄ５０は、約７．５〜約１０．５μｍであってよい。
一部の実施形態では、粒径Ｄ９０は、約２０〜約３０μｍであってよい。
一部の実施形態では、微結晶サイズは、約７．５〜約１２．５ｎｍであってよい。
一部の実施形態では、酸化セリウム（ＩＶ）組成物は、約７．５〜約９．５重量％のＣｅ（ＩＶ）Ｏ２を有していてよい。
一部の実施形態では、酸化セリウム（ＩＶ）組成物は、Ｃｅ（ＩＶ）Ｏ２以外の希土類酸化物を有していてよい。酸化セリウム（ＩＶ）組成物は、酸化セリウム（ＩＶ）以外の該希土類酸化物を、約４０重量％以下、約２５重量％以下および約１０重量％以下のうちの１つで有していてよい。
これらおよびその他の利点は、本明細書に含めた態様、実施形態および形態の開示から明白になるであろう。
本明細書で使用する「少なくとも１つ」、「１つ以上」および「および／または」は、用法が接続的および離接的の両方である限定のない表現である。例えば、「Ａ、ＢおよびＣのうちの少なくとも１つ」、「Ａ、ＢまたはＣのうちの少なくとも１つ」、「Ａ、ＢおよびＣのうちの１つ以上」、「Ａ、ＢまたはＣのうちの１つ以上」ならびに「Ａ、Ｂおよび／またはＣ」との表現の各々は、Ａのみ、Ｂのみ、Ｃのみ、ＡおよびＢを一緒に、ＡおよびＣを一緒に、ＢおよびＣを一緒に、またはＡ、ＢおよびＣを一緒を意味する。上記の表現中のＡ、ＢおよびＣの各１つが例えばＸ、ＹおよびＺなどの１つの要素または例えばＸ１〜Ｘｎ、Ｙ１〜ＹｍおよびＺ１〜Ｚｏなどの要素の群を意味する場合、この語句は、Ｘ、ＹおよびＺから選択される単一要素、同一群から選択される要素の組み合わせ（例えば、Ｘ１およびＸ２）ならびに２つ以上の群から選択される要素の組み合わせ（例えば、Ｙ１およびＺｏ）を意味することが意図されている。
用語「１つ（ａ）」および「１つの（ａｎ）」の実体は、１つ以上のその実体を意味することに留意されたい。したがって、用語「１つの」（または「１つの（ａｎ）」）、「１つ以上」および「少なくとも１つ」は、本明細書では互換的に使用できる。さらにまた、用語「含む」、「包含する」および「有する」もまた互換的に使用できることに留意されたい。
本明細書で使用する用語「手段」には、米国特許法第１１２条第６項にしたがって考えられる最も広い解釈が与えられるものとする。したがって、用語「手段」を組み込んでいる請求項は、本明細書に規定した全ての構造、物質または行為ならびにそれらの均等物の全てを含むものとする。さらに、構造、物質または行為ならびにそれらの均等物には、本発明の概要、図面の簡単な説明、詳細な説明、要約書ならびに請求項自体に記載された全ての構造、物質または行為ならびにそれらの均等物が含まれるものとする。
他に特に明記されない限り、全ての成分または組成物の濃度はその成分または組成物の活性部分に関するものであり、不純物、例えばそのような成分または組成物の商業的に利用できる起源中に存在する可能性のある残留溶媒または副生成物は除かれている。
全てのパーセンテージ（割合）および比率は、他に特に指示しない限り、全組成物重量により計算される。
本開示を通して与えられるあらゆる最高数値限定は、それより低いあらゆる数値限定を、そのようなより低い数値限定が本明細書に明示的に記載されているかのように、代替として含むと見なされる。本開示を通して与えられるあらゆる最低数値限定はそれより高いあらゆる数値限定を、そのようなより高い数値限定が本明細書に明示的に記載されているかのように代替として含むと見なされる。本開示を通して与えられるあらゆる数値範囲は、そのようなより広い数値範囲内に含まれるそれより狭いあらゆる数値範囲を、そのようなより狭い数値範囲が本明細書に明示的に記載されているかのように含むと見なされる。例えば、約２〜約４の語句は、約２〜約３、約３〜約４からの全ての数および／または整数範囲ならびに実数（例えば、無理数および／または有理数）に基づく可能性のある各範囲、例えば約２．１〜約４．９、約２．１〜約３．４などを含む。
上記は、本開示の一部の態様の理解を提供するための本開示の単純化した要約である。この要約は、本開示およびその様々な態様、実施形態および形態の広範な概説でも網羅的概略でもない。この要約は、本開示の主要もしくは重要な要素を同定することも本開示の範囲を線引きすることも意図しているのではなく、下記に提示するより詳細な説明への導入部として単純な形式で本開示の選択された概念を提示することを意図している。理解さ
れるであろうように、本開示の他の態様、実施形態および形態は、上記に規定した、または以下で詳細に記載する特徴の１つ以上を単独または組み合わせて利用することが可能である。同様に、本開示は典型的な実施形態に関して提示したが、本開示の個々の態様は別個に特許請求できると理解されたい。
本明細書に組み込まれていて本明細書の一部を構成する添付の図面は、本開示の実施形態を例示するものであり、さらに上記の開示の一般的説明および以下に示す詳細な説明とともに、本開示の原理を説明するために役立つ。
先行技術のセリウム（ＩＶ）酸化物についての初期ヒ素濃度に対する両方のヒ素（ＩＩＩ）および（Ｖ）除去能力のプロット図。 実施例の酸化セリウム（ＩＶ）組成物についての初期ヒ素濃度に対する両方のヒ素（ＩＩＩ）および（Ｖ）除去能力のプロット図。 先行技術のセリウム（ＩＶ）酸化物および実施例の酸化セリウム（ＩＶ）組成物についての初期ヒ素濃度に対する両方のヒ素（ＩＩＩ）および（Ｖ）除去割合の比較プロット図。 先行技術のセリウム（ＩＶ）酸化物および実施例の酸化セリウム（ＩＶ）組成物についてのｐＨに対する両方のヒ素（ＩＩＩ）および（Ｖ）除去能力の比較プロット図である。 先行技術のセリウム（ＩＶ）酸化物および実施例の酸化セリウム（ＩＶ）組成物についてのｐＨに対する除去されたヒ素（ＩＩＩ）および（Ｖ）の比率の比較プロット図。 実施例の酸化セリウム（ＩＶ）組成物についての初期ヒ素濃度に対する両方のヒ素（ＩＩＩ）および（Ｖ）除去のプロット図。 先行技術のセリウム（ＩＶ）酸化物についての初期ヒ素濃度に対する両方のヒ素（ＩＩＩ）および（Ｖ）除去のプロット図。 溶液中のヒ素の量に対する実施例の酸化セリウム（ＩＶ）と先行技術のセリウム（ＩＶ）酸化物との間の能力比のプロット図。 平衡ヒ素（ＩＩＩ／Ｖ）値に対する、両方のヒ素（ＩＩＩ）および（Ｖ）についての先行技術のセリウム（ＩＶ）酸化物および実施例の酸化セリウム（ＩＶ）組成物の負荷能力の比較プロット図。 両方のヒ素（ＩＩＩ）および（Ｖ）についての平衡時間に対する実施例の酸化セリウム（ＩＶ）と先行技術のセリウム（ＩＶ）酸化物との間の逆ヒ素除去能力の比較プロット図。 先行技術のセリウム（ＩＶ）酸化物および実施例の酸化セリウム（ＩＶ）組成物についての初期フッ化物濃度に対するフッ化物除去能力の比較プロット図。 先行技術のセリウム（ＩＶ）酸化物および実施例の酸化セリウム（ＩＶ）組成物についての初期フッ化物濃度に対する除去されたフッ化物の比率の比較プロット図。 先行技術のセリウム（ＩＶ）酸化物および実施例の酸化セリウム（ＩＶ）組成物についてのｐＨに対するフッ化物除去能力の比較プロット図。 ｐＨに対する実施例の酸化セリウム（ＩＶ）組成物および先行技術のセリウム（ＩＶ）酸化物両方のゼータ電位の比較プロット図。 実施例の酸化セリウム（ＩＶ）組成物および先行技術のセリウム（ＩＶ）酸化物両方についての粒径分布の比較プロット図。
本開示の工程は、主として、特定の特性を有する酸化セリウム（ＩＶ）（ＣｅＯ２）を使用して水性液体流から亜ヒ酸塩およびヒ酸塩のうちの１つ以上を除去するために想定さ
れている。水性液体流は、望ましくない量のヒ素を含有する飲料水および地下水のうちの１つ以上であってよい。さらに、水性液体流は、限定なく井戸水、地表水（例えば湖、沼および湿地帯からの水）、農業用水、工業プロセスからの廃水および地熱水を含むことができる。
一般に、酸化セリウム（ＩＶ）組成物は、ヒ素を含有するあらゆる水性液体流を処理するために使用できる。本開示の酸化セリウム（ＩＶ）組成物は、ヒ素除去のために特に有用である数多くの特性を有する。ヒ素を含有する水性液体流に酸化セリウム（ＩＶ）組成物を接触させる工程は、水性液体流中のヒ素濃度を効果的に低下させることができる。水性液体流中のヒ素の初期濃度は、ｐｐｍ濃度、ｐｐｂ濃度または１ｐｐｂ未満の濃度でさえあり得る。典型的には、水性液体流は、約５ｐｐｍ以下、より典型的には約２．５ｐｐｍ以下、より典型的には約１ｐｐｍ以下、より典型的には約５００ｐｐｂ以下、より典型的には約４００ｐｐｂ以下、より典型的には約３５０ｐｐｂ以下、より典型的には約３００ｐｐｂ以下、より典型的には約２５０ｐｐｂ以下、より典型的には約２００ｐｐｂ以下、より典型的には約１５０ｐｐｂ以下、より典型的には約１００ｐｐｂ以下、より典型的には約５０ｐｐｂ以下、より典型的には約２５ｐｐｂ以下およびいっそうより典型的には約２０ｐｐｂ以下のヒ素を含んでいる。最終ヒ素濃度は、初期ヒ素濃度より実質的に低い。
典型的には、酸化セリウム（ＩＶ）組成物を水性液体流と接触させる工程は、水性液体流中のヒ素濃度を約７５％超低下させることができる。より典型的には、酸化セリウム（ＩＶ）組成物を水性液体流と接触させる工程は、水性液体流中のヒ素濃度を約８０％超、より典型的には約８５％超、より典型的には約９０％超、より典型的には約９５％超、より典型的には約９７．５％超およびいっそうより典型的には約９９．５％超低下させることができる。
酸化セリウム（ＩＶ）組成物は、ｐＨ７で約１ｍＶ超のゼータ電位を有し得る。何らかの理論によって拘束されることは望まないが、酸化セリウム（ＩＶ）組成物のゼータは、水性液体流からのヒ素の除去に影響を及ぼし得ると考えられる。典型的には、酸化セリウム（ＩＶ）組成物は、ｐＨ７で約５ｍＶ超のゼータ電位を有する。より典型的には、酸化セリウム（ＩＶ）組成物のｐＨ７でのゼータ電位は、約１０ｍＶ超である。一般に、酸化セリウム（ＩＶ）組成物は、約３０ｍＶ以下のゼータ電位を有する。より一般的には、酸化セリウム（ＩＶ）組成物のゼータ電位は、約２０ｍＶ以下またはいっそうより典型的には約１５ｍＶ以下である。一般に、約７のｐＨでは、酸化セリウム（ＩＶ）組成物は、約３０ｍＶ、約２０ｍＶおよび約１５ｍＶのうちの１つ以下のゼータ電位ならびに約１ｍＶ、約５ｍＶおよび１０ｍＶのうちの２つ以上のゼータ電位を有する。ｐＨ７での酸化セリウム（ＩＶ）組成物のゼータ電位は、通常は約７．５〜約１２．５ｍＶの範囲に及ぶ。酸化セリウム（ＩＶ）組成物が下記の等電点、表面積、平均細孔容積、平均孔径、粒径、微結晶サイズおよび酸点数のうちのいずれか１つ以上と組み合わせた上記のゼータ電位のうちのいずれか１つを有し得ることは理解できる。
一般に、酸化セリウム（ＩＶ）組成物は、典型的には、約ｐＨ７より高い、より一般的には約ｐＨ８より高い、およびいっそうより一般的には約ｐＨ９より高いが、一般的には約ｐＨ１２以下の、より一般的には約ｐＨ１１以下の、およびいっそうより一般的には約ｐＨ１０以下の等電点を有する。等電点は、典型的には約ｐＨ８．５〜約ｐＨ１０の範囲に及ぶ。何らかの理論によって拘束されることは望まないが、酸化セリウム（ＩＶ）組成物の等電点は、水性液体流からのヒ素の除去に影響を及ぼし得ると考えられる。酸化セリウム（ＩＶ）組成物が上記のゼータ電位ならびに下記の表面積、平均細孔容積、平均孔径、粒径、微結晶サイズおよび酸点数のうちのいずれか１つ以上と組み合わせた上記の等電点のうちのいずれか１つを有し得ることは理解できる。
酸化セリウム（ＩＶ）組成物は、一般に、約３０〜約２００ｍ２／ｇ、より一般的には約６０〜約１８０ｍ２／ｇ、またはいっそうより典型的には約１００〜約１５０ｍ２／ｇの表面積を有し得る。典型的には、酸化セリウム（ＩＶ）組成物の表面積は、約１００〜約１５０ｍ２／ｇ、より典型的には約１１０〜約１５０ｍ２ｇ／である。何らかの理論によって拘束されることは望まないが、酸化セリウム（ＩＶ）組成物の表面積は、水性液体流からのヒ素の除去に影響を及ぼし得ると考えられる。酸化セリウム（ＩＶ）組成物が上記のゼータ電位および等電点ならびに下記の平均細孔容積、平均孔径、粒径、微結晶サイズおよび酸点数のうちのいずれか１つ以上と組み合わせた上記の表面積のうちのいずれか１つを有し得ることは理解できる。
酸化セリウム（ＩＶ）組成物は、典型的には、約０．０１ｃｍ３／ｇ超、より典型的には約０．１ｃｍ３／ｇ超、およびより典型的には約０．２ｃｍ３／ｇ超であるが、典型的には約０．８５ｃｍ３／ｇ以下、より典型的には約０．８ｃｍ３／ｇ以下、より典型的には約０．７５ｃｍ３／ｇ以下、より典型的には約０．６５ｃｍ３／ｇ以下、より典型的には約０．６ｃｍ３／ｇ以下、より典型的には約０．５５ｃｍ３／ｇ以下、より典型的には約０．５ｃｍ３／ｇ以下、およびいっそうより典型的には約０．４５ｃｍ３／ｇ以下の（Ｎ２吸着によって決定される）平均（平均、メジアンおよび最頻）細孔容積を有する。細孔容積は、約０．３〜約０．４ｃｍ３／ｇ、約０．４超〜約０．５ｃｍ３／ｇまたは約０．５超〜約０．６ｃｍ３／ｇの範囲に及び得る。何らかの理論によって拘束されることは望まないが、酸化セリウム（ＩＶ）組成物の平均細孔容積は、水性液体流からのヒ素の除去に影響を及ぼし得ると考えられる。酸化セリウム（ＩＶ）組成物が上記のゼータ電位、等電点および表面積ならびに下記の平均孔径、粒径、微結晶サイズおよび酸点数のうちのいずれか１つ以上と組み合わせた上記の平均細孔容積のうちのいずれか１つを有し得ることは理解できる。
酸化セリウム（ＩＶ）組成物は、一般に０．５ｎｍ超、より一般的には約１ｎｍ超、およびより一般的には約６ｎｍ超であるが、一般的には約２０ｎｍ以下、より一般的には約１５ｎｍ以下およびいっそうより一般的には約１２ｎｍの（ＢＪＨ法によって決定される）平均（平均、メジアンおよび最頻）孔径を有する。平均孔径は、約０．５〜約６．５ｎｍ、約６．５超〜約１３ｎｍまたは約１３超〜約２０ｎｍの範囲に及び得る。何らかの理論によって拘束されることは望まないが、酸化セリウム（ＩＶ）組成物の平均孔径は、水性液体流からのヒ素の除去に影響を及ぼし得ると考えられる。酸化セリウム（ＩＶ）組成物が上記のゼータ電位、等電点、表面積および平均細孔容積ならびに下記の平均孔径、粒径、微結晶サイズおよび酸点数のうちのいずれか１つ以上と組み合わせた上記の平均孔径のうちのいずれか１つを有し得ることは理解できる。
酸化セリウム（ＩＶ）組成物は、通常は微粒子形態にある。典型的には、微粒子状酸化セリウム（ＩＶ）組成物は、粒径Ｄ１０、粒径Ｄ５０および粒径Ｄ９０のうちの１つ以上を有する。何らかの理論によって拘束されることは望まないが、酸化セリウム（ＩＶ）組成物の粒径Ｄ１０、粒径Ｄ５０および粒径Ｄ９０表面積のうちの１つ以上が水性液体流からのヒ素の除去に影響を及ぼし得ると考えられる。酸化セリウム（ＩＶ）組成物が上記のゼータ電位、等電点、表面積、平均細孔容積および平均孔径ならびに下記の微結晶サイズおよび酸点数のうちのいずれか１つ以上と組み合わせた上記の粒径Ｄ１０、Ｄ５０またはＤ９０のうちのいずれか１つを有し得ることは理解できる。
微粒子状酸化セリウム（ＩＶ）組成物は、一般に約１〜約３μｍの粒径Ｄ１０を有する。より一般的には、酸化セリウム（ＩＶ）組成物は、典型的には約０．０５μｍ超、いっそうより一般的には約０．５μｍ超、およびいっそうより一般的には約１μｍであるが、より一般的には約７μｍ以下、いっそうより一般的には約５μｍ以下、およびいっそうよ
り一般的には約３μｍ以下の粒径Ｄ１０を有する。粒径Ｄ１０は、典型的には約１〜約３μｍの範囲に及ぶ。何らかの理論によって拘束されることは望まないが、酸化セリウム（ＩＶ）組成物の粒径Ｄ１０は、水性液体流からのヒ素の除去に影響を及ぼし得ると考えられる。酸化セリウム（ＩＶ）組成物が上記のゼータ電位、等電点、表面積、平均細孔容積および平均孔径ならびに下記の微結晶サイズおよび酸点数のうちのいずれか１つ以上と組み合わせた上記のＤ１０粒径のうちのいずれか１つを有し得ることは理解できる。
さらに、酸化セリウム（ＩＶ）組成物は、一般的には約２μｍ超、いっそうより一般的には約４μｍ超、およびいっそうより一般的には少なくとも約５μｍであるが、一般的には約２０μｍ以下、より一般的には約１５μｍ以下、およびいっそうより一般的には約１２μｍ以下の粒径Ｄ５０を有する。粒径Ｄ５０は、通常は約７．５〜約１０．５μｍの範囲に及ぶ。何らかの理論によって拘束されることは望まないが、酸化セリウム（ＩＶ）組成物の粒径Ｄ５０は、水性液体流からのヒ素の除去に影響を及ぼし得ると考えられる。酸化セリウム（ＩＶ）組成物が上記のゼータ電位、等電点、表面積、平均細孔容積および平均孔径ならびに下記の微結晶サイズおよび酸点数のうちのいずれか１つ以上と組み合わせた上記のＤ５０粒径のうちのいずれか１つを有し得ることは理解できる。
酸化セリウム（ＩＶ）組成物は、一般的には約１２μｍ超、より一般的には約１５μｍ超、およびいっそうより一般的には約２０μｍであるが、一般的には約５０μｍ以下、より一般的には約４０μｍ以下およびいっそうより一般的には約３０μｍ以下の粒径Ｄ９０を有する。粒径Ｄ９０は、一般的には約２０〜約３０μｍの範囲に及ぶ。何らかの理論によって拘束されることは望まないが、酸化セリウム（ＩＶ）組成物の粒径Ｄ９０は、水性液体流からのヒ素の除去に影響を及ぼし得ると考えられる。酸化セリウム（ＩＶ）組成物が上記のゼータ電位、等電点、表面積、平均細孔容積および平均孔径ならびに下記の微結晶サイズおよび酸点数のうちのいずれか１つ以上と組み合わせた上記のＤ９０粒径のうちのいずれか１つを有し得ることは理解できる。
酸化セリウム（ＩＶ）組成物は、典型的には約１ｎｍ超、より典型的には約４ｎｍ超、およびいっそうより典型的には約７．５ｎｍであるが、典型的には約２２ｎｍ以下、より典型的には約１７ｎｍ以下、およびいっそうより典型的には約１２．５ｎｍの微結晶サイズを有する。微結晶サイズは、一般的には約７．５〜約１２．５ｎｍの範囲に及ぶ。何らかの理論によって拘束されることは望まないが、酸化セリウム（ＩＶ）組成物の微結晶サイズは、水性液体流からのヒ素の除去に影響を及ぼし得ると考えられる。酸化セリウム（ＩＶ）組成物が上記のゼータ電位、等電点、表面積、平均細孔容積、平均孔径および粒径ならびに下記の酸点数のうちのいずれか１つ以上と組み合わせた上記の微結晶サイズのうちのいずれか１つを有し得ることは理解できる。
一般に、酸化セリウム（ＩＶ）は、ゼータ電位滴定によって測定して約０．０２０酸点／ｋｇ以下を有する。より一般的には、酸化セリウム（ＩＶ）は、ゼータ電位滴定によって測定して約０．０１５酸点／ｋｇ以下、いっそうより一般的には約０．０１０酸点／ｋｇ以下、さらにいっそうより一般的には約０．００５酸点／ｋｇ以下、およびいっそうさらにより一般的には約０．００１酸点／ｋｇ以下を有する。いっそうさらにより一般的には、酸化セリウム（ＩＶ）は、ゼータ電位滴定によって測定して約０〜約０．００１酸点／ｋｇを有する。何らかの理論によって拘束されることは望まないが、酸化セリウム（ＩＶ）組成物の酸点数／ｋｇは、水性液体流からのヒ素の除去に影響を及ぼし得ると考えられる。酸化セリウム（ＩＶ）組成物が上記のゼータ電位、等電点、表面積、平均細孔容積、平均孔径および粒径のうちのいずれか１つ以上と組み合わせた上記の酸点数のうちのいずれか１つを有し得ることは理解できる。
酸化セリウム（ＩＶ）組成物中の酸化セリウム（ＩＶ）であるＣｅ（ＩＶ）Ｏ２の濃度
は様々であり得る。酸化セリウム（ＩＶ）組成物は、典型的には約７５重量％超のＣｅ（ＩＶ）Ｏ２、より典型的には約８５重量％超のＣｅ（ＩＶ）Ｏ２、いっそうより典型的には約９０重量％超のＣｅ（ＩＶ）Ｏ２、またはさらにいっそうより典型的には約９９．５重量％超のＣｅ（ＩＶ）Ｏ２を含んでいる。
酸化セリウム（ＩＶ）組成物は、酸化セリウム（ＩＶ）以外の希土類酸化物を含有し得る。一般に酸化セリウム（ＩＶ）以外の希土類酸化物は、酸化セリウム（ＩＶ）組成物の約４０重量％以下、より一般的には約２５重量％以下、およびいっそうより一般的には約１０重量％以下を構成する。
通常は、酸化セリウム（ＩＶ）組成物は、非希土類物質を含有し得る。一般に、非希土類物質は、酸化セリウム（ＩＶ）組成物の典型的には約５重量％以下、より一般的には約２．５重量％以下、およびいっそうより一般的には約１重量％以下を構成する。一部の実施形態では、酸化セリウム（ＩＶ）組成物は、添加された非希土類物質を全く含まないことができる。すなわち、酸化セリウム（ＩＶ）組成物中に含有される非希土類物質の濃度は、典型的には、酸化セリウム中に存在する自然に存在する「不純物」を含んでいる。一般的に、酸化セリウム（ＩＶ）組成物中に含有されるいずれか１つの非希土類物質は、約４重量％以下、より一般的には約２．５重量％以下、いっそうより一般的には約１重量％、およびいっそうより一般的には約０．５重量％である。
酸化セリウム（ＩＶ）組成物は、上記のゼータ電位、等電点、表面積、平均細孔容積、平均孔径、粒径、微結晶サイズおよび酸点数のうちのいずれか１つ以上と組み合わせた上述の重量％の酸化セリウム（ＩＶ）、上述の重量％の酸化セリウム（ＩＶ）以外の非希土類酸化物および上述の重量％の希土類物質のうちのいずれか１つ以上を有し得る。
ヒ素に対する酸化セリウム（ＩＶ）組成物の能力は、水性液体流中でヒ素が低濃度で存在する場合でさえ高くあり得る。酸化セリウム（ＩＶ）組成物の汚染物質ヒ素の除去能力は、ヒ素濃度が約１５０μｇ／Ｌ以下にある場合でさえ、典型的には約２．５ｍｇヒ素／ｇ ＣｅＯ２超、より典型的には約３ｍｇヒ素／ｇ ＣｅＯ２超、より典型的には約３．５ｍｇヒ素／ｇ ＣｅＯ２超、より典型的には約４ｍｇヒ素／ｇ ＣｅＯ２超、より典型的には約４．５ｍｇヒ素／ｇ ＣｅＯ２超、より典型的には約５ｍｇヒ素／ｇ ＣｅＯ２超、より典型的には約５．５ｍｇヒ素／ｇ ＣｅＯ２超、より典型的には約６ｍｇヒ素／ｇ ＣｅＯ２超、より典型的には約６．５ｍｇヒ素／ｇ ＣｅＯ２超、より典型的には約７ｍｇヒ素／ｇ ＣｅＯ２超、より典型的には約７．５ｍｇヒ素／ｇ ＣｅＯ２超、より典型的には約８ｍｇヒ素／ｇ ＣｅＯ２超、より典型的には約８．５ｍｇヒ素／ｇ ＣｅＯ２超、より典型的には約９ｍｇヒ素／ｇ ＣｅＯ２超、より典型的には約９．５ｍｇヒ素／ｇ ＣｅＯ２超、より典型的には約１０ｍｇヒ素／ｇ ＣｅＯ２超、より典型的には約１０．５ｍｇヒ素／ｇ ＣｅＯ２超、より典型的には約１１ｍｇヒ素／ｇ ＣｅＯ２超、より典型的には約１１．５ｍｇヒ素／ｇ ＣｅＯ２超、より典型的には約１２ｍｇヒ素／ｇ ＣｅＯ２超、より典型的には約１２．５ｍｇヒ素／ｇ ＣｅＯ２超、およびいっそうより典型的には約１３ｍｇヒ素／ｇ ＣｅＯ２超である。
酸化セリウム（ＩＶ）組成物は、典型的には約１００超、より典型的には約２５０超、より典型的には約５００超、より典型的には約７５０超、より典型的には約１，０００超、より典型的には約１，２５０超、より典型的には約１，５００超、より典型的には約１，７５０超、より典型的には約２，０００超、より典型的には約２，２５０超、より典型的には約２，５００、より典型的には約２，７５０超、より典型的には約３，０００超、より典型的には約３，２５０超、より典型的には約３，５００超、より典型的には約３，７５０超、およびいっそうより典型的には約４，０００超のヒ素吸着能力（ｍｇ／ｇ）／水中での最終ヒ素濃度（ｍｇ／ｇ）比を有する。
何らかの理論によって拘束されることは望まないが、本開示の酸化セリウム（ＩＶ）と先行技術のセリウム酸化物との間のゼータ電位、等電点、表面積、（Ｎ２吸着によって決定される）平均（平均、メジアンおよび最頻）細孔容積、（ＢＪＨ法によって決定される）平均（平均、メジアンおよび最頻）孔径、Ｄ１０粒径、Ｄ５０粒径、Ｄ９０粒径、微結晶サイズおよび酸点数／ｋｇのうちの１つ以上の違いが、ヒ素が先行技術のセリウム（ＩＶ）酸化物よりも酸化セリウム（ＩＶ）組成物とより良く接触および／または吸着をすることを可能にすると考えられる。
水性液体流中のヒ素は、典型的には水性液体流中に溶解しており、通常は、亜ヒ酸塩およびヒ酸塩にそれぞれ対応する＋３および＋５酸化状態の両方で存在することは理解できる。ヒ酸塩を除去するための技術は現存していて極めて効果的であるが、亜ヒ酸塩を除去する工程は、そのように実施する現在の工学技術が余り効果的ではないためにより困難な命題である。現在、溶解したヒ素の実質的に全部が、その水性液体供給流を酸化セリウム（ＩＶ）組成物で処理するとともに、結果として、ヒ素が枯渇した処理済み水性液体生成物を生じさせることにより、容易に除去され得ることが分かった。
一部の実施形態では、ヒ素含有水性液体流はある温度および圧力で、通常はヒ素含有水性液体流中の水が液体状態に留まるような周囲温度および圧力で入口を通して容器内に通過させられる。この容器内では、ヒ素含有水性液体流が酸化セリウム（ＩＶ）組成物と接触させられる。酸化セリウム（ＩＶ）組成物をヒ素含有水性液体流のヒ素と接触させている間、ヒ素は酸化セリウム（ＩＶ）組成物への吸着および酸化セリウム（ＩＶ）組成物との反応の１つ以上を行う。酸化セリウム（ＩＶ）組成物のヒ素吸着およびヒ素との反応の１つ以上の工程は、ヒ素含有水性液体流からヒ素を除去する。
一部の実施形態では、酸化セリウム（ＩＶ）組成物は、担体物質上に沈着させることができる。さらに、酸化セリウム（ＩＶ）は、担体物質の外面および／または内面のうちの１つ以上に沈着させることができる。当業者が一般に担体物質の内面を細孔と呼ぶことは理解できる。酸化セリウム（ＩＶ）組成物は、バインダを用いて、または用いずに担体物質上に担持できる。一部の実施形態では、酸化セリウム（ＩＶ）組成物は、例えばスラリー沈着法などの何らかの従来型技術を使用して担体物質上に適用することができる。
一部の実施形態では、酸化セリウム（ＩＶ）組成物は、ヒ素含有水性液体流を用いてスラリー化される。酸化セリウム（ＩＶ）組成物およびヒ素含有水性液体流は、それらが相互に接触するとスラリー化されることは理解できる。何らかの理論によって拘束されることは望まないが、ヒ素含有水性液体流中のヒ素の大部分もしくは全部ではなくても、一部は、ヒ素含有水性液体流を用いて酸化セリウム（ＩＶ）組成物をスラリー化する工程および／または酸化セリウム（ＩＶ）組成物と接触させる工程によってヒ素含有水性流から除去されると考えられる。ヒ素含有水性液体流を用いて酸化セリウム（ＩＶ）をスラリー化する工程および／または酸化セリウム（ＩＶ）をヒ素含有水性液体流と接触させる工程に続いて、スラリーは何らかの公知の固液分離法によってろ過される。用語「一部」は、ヒ素含有水性液体流中に含有されるヒ素の約５０％以下を除去することを意味する。より一般的には、用語の「一部」は、ヒ素含有水性液体流中に含有されるヒ素の約１０％以下、約２０％以下、約３０％以下、および約４０％以下を除去することの１つ以上を意味する。用語「大部分」は、ヒ素含有水性液体流中に含有されるヒ素の約５０％超であるが約１００％以下を除去することを意味する。より一般的には、用語の「大部分」は、ヒ素含有水性液体流中に含有されるヒ素の約６０％超、約７０％超、約９０％超、および約９０％超であるが１００％以下を除去する工程の１つ以上を意味する。用語「全部」は、ヒ素含有水性液体流中に含有されるヒ素の約１００％を除去することを意味する。より一般的には、用語「全部」は、ヒ素含有水性液体流中に含有されるヒ素の９８％、９９％、９９．
５％、および９９．９％超を除去することを意味する。
一部の実施形態では、酸化セリウム（ＩＶ）組成物は、固定床の形態にある。さらに、酸化セリウム（ＩＶ）の固定床は、通常は酸化セリウム（ＩＶ）粒子の形態にある酸化セリウム（ＩＶ）を含む。酸化セリウム（ＩＶ）粒子は、最大の酸化セリウム（ＩＶ）粒子の表面積を、最小の背圧を有する水性液体流および固定床を通る水性液体流の流れに露出させる形状および／または形態を有し得る。しかし、必要に応じて、酸化セリウム（ＩＶ）粒子は、例えばビーズ、押出物、多孔性ポリマー構造またはモノリスなどの成形体の形態にあってよい。一部の実施形態では、酸化セリウム（ＩＶ）組成物は、例えばビーズ、抽出物、多孔性ポリマー構造またはモノリス担体上の層および／またはコーティングとして担持されてよい。
酸化セリウム（ＩＶ）組成物をヒ素含有水性液体流と接触させる工程は、通常は約４〜約１００℃、より通常は約５〜約４０℃の温度で行われる。さらに、酸化セリウム（ＩＶ）をヒ素含有水性液体流と接触させる工程は、一般には約ｐＨ１〜約ｐＨ１１、より一般的には約ｐＨ３〜約ｐＨ９のｐＨで行われる。酸化セリウム（ＩＶ）組成物をヒ素含有水性液体流と接触させる工程は、一般に約１分超〜約２４時間以下の時間にわたって行われる。
本開示の一部の実施形態には、装置が含まれる。この装置は、ヒ素含有水性流を処理するためのカートリッジおよび／またはフィルタを含有し得る。ヒ素含有水性液体流が住宅用飲料水流および／または水源であってよいことは理解できる。この装置は、フィルタリング装置およびカートリッジ装置のうちの１つ以上を含むことができる。さらに、この装置は、容器を含むことができる。フィルタリング装置およびカートリッジ装置のうちの１つ以上は、容器内に配置することができる。フィルタ装置およびカートリッジ装置は、飲料水源に取り付けられた入口と、酸化セリウム（ＩＶ）組成物を含有するフィルタまたはカートリッジとを含むことができる。酸化セリウム（ＩＶ）組成物は、例えば多孔性ポリマー構造もしくはモノリスなどの基質上に沈着させた固定床または層の形態にあってよい。当該装置は、出口を有し得る。一部の実施形態では、カートリッジおよび／またはフィルタ装置は、蛇口を出る水が分配のためにカートリッジまたはフィルタ装置を通過するように蛇口上に適合するように構成されることができる。カートリッジ装置またはフィルタ装置のうちの１つの固定床がヒ素で飽和した後、カートリッジまたはフィルタは、同一もしくは類似設計の新規なカートリッジまたはフィルタと交換することができる。使用済みのカートリッジまたはフィルタは、次に法的に承認された方法で廃棄される。
また別の実施形態では、本開示の工程は、地域の住宅および事業所に水が配給される前に飲料水からヒ素を除去するために公共水処理施設において使用される。そのような使用のために、酸化セリウム（ＩＶ）組成物は、結果として比較的大量のヒ素含有水を連続モードまたはバッチモードのいずれかで処理することができるように、典型的にはスラリー形態または固定床内で大規模タンク中に存在する。この工程から出る、またはこの工程によって処理される水は、典型的には約１０ｐｐｂ未満、通常は５．０ｐｐｂ未満および好ましくは２．０ｐｐｂ未満のヒ素濃度を有する。
本開示の性質および目的は、例示する目的でのみ提供するものであり、特許請求の範囲によって規定される開示を限定するためではない下記の実施例によって詳細に説明する。
下記の実施例は、本開示の所定の態様、実施形態および形態を例示するために提供するが、添付の特許請求の範囲に規定した本開示の限定として見なすべきではない。全ての部および割合は、他に特に規定しない限り重量による。
（実施例）
酸化セリウム（ＩＶ）組成物を下記の方法によって調製した。密閉された撹拌容器内で、１Ｌの０．１２Ｍ硝酸セリウム（ＩＶ）アンモニウム溶液を、硝酸中に溶解させた硝酸セリウム（ＩＶ）アンモニウム結晶から調製し、約２４時間にわたりおよそ９０℃で保持した。別個の容器内で２００ｍＬの３Ｍ水酸化アンモニウム溶液を調製し、室温で保持した。引き続いてこれら２種の溶液を混合し、およそ１時間撹拌した。生じた沈降液を、ろ紙を装備したビュックナー（Ｂｕｅｃｋｅｒ）漏斗を使用してろ過した。次に固体を脱イオン水を用いてビュックナー漏斗内で完全に洗浄した。洗浄／濾過工程後に、湿性水和物を３時間にわたりおよそ４５０℃のマッフル炉内で焼成して、酸化セリウム（ＩＶ）組成物を形成した。
使用した酸化セリウム（ＩＶ）組成物は、ｐＨ７でおよそ９．５ｍＶのゼータ電位、約ｐＨ９．１での等電点、１１０〜１５０ｍ２／ｇの表面積、およそ２μｍの粒径Ｄ１０、およそ９μｍの粒径Ｄ５０、およそ２５μｍの粒径Ｄ９０、およびおよそ１０ｎｍの微結晶サイズを有する。理解されるように、微結晶サイズは、ＸＲＤまたはＴＥＭによって測定され、個々の結晶のサイズである。Ｄｘｘサイズは、個別結晶から構成される粒子のサイズであり、レーザ回折によって測定される。
酸化セリウム（ＩＶ）組成物のヒ素吸着特性を試験するために、下記の平衡等温線試験を実施した。ヒ酸塩または亜ヒ酸塩の形態にあるヒ素を含有する試験溶液を、ＮＳＦ／ＡＮＳＩ ５３「飲料水処理ユニット−健康への影響」規格文献のセクション７．４．１．１．３に規定されたＮＳＦ５３ヒ素除去水についての指針にしたがって調製した。２０ｍｇの酸化セリウム（ＩＶ）組成物を５００ｍＬポリエチレン製密閉容器内に入れ、表１に記載した濃度のヒ素を含有する約５００ｍＬの試験溶液を用いてスラリー化した。生じたスラリーを、数時間にわたり容器を回転させることにより撹拌した。撹拌後、水道水を、０．４５μｍ（ミクロン）のシリンジフィルタを通じたろ過により固体から分離し、１２５ｍＬプラスチック製サンプルボトルに密閉した。これらのボトルを、次に認定飲料水分析研究所に送付し、そこで、各液体サンプル中のヒ素の量がＩＣＰ（誘導結合プラズマ）質量分析法により決定された。これらの試験の結果は、以下の表１および表２に表示される。
酸化セリウム（ＩＶ）組成物の様々なｐＨ値でのヒ素吸着特性を試験するために、下記の試験を実施した。ヒ酸塩または亜ヒ酸塩の形態にあるヒ素を含有する試験溶液を、ＮＳＦ／ＡＮＳＩ５３「飲料水処理ユニット−健康への影響」規格文献のセクション７．４．１．１．３に規定されたＮＳＦ５３ヒ素除去水についての指針にしたがって様々なｐＨ値で調製した。１０〜２０ｍｇの酸化セリウム（ＩＶ）組成物を５００ｍＬポリエチレン製密閉容器内に入れ、表３および表４に記載したｐＨ値で約５００ｍＬの試験溶液を用いてスラリー化した。生じたスラリーを、数時間にわたり容器を回転させることにより撹拌した。撹拌後、水道水を、０．２μｍ（ミクロン）のシリンジフィルタを通じたろ過により固体から分離し、１２５ｍＬプラスチック製サンプルボトルに密閉した。これらのボトルを、次に認定飲料水分析研究所に送付し、そこで、各液体サンプル中のヒ素の量がＩＣＰ質量分析法により決定された。これらの試験の結果は、以下の表３および表４に表示される。
実施例の上記の酸化セリウム（ＩＶ）組成物の動態を試験するために、下記の試験を実施した。ヒ酸塩の形態にあるヒ素（Ｖ）を含有する試験溶液を、ＮＳＦ／ＡＮＳＩ５３「飲料水処理ユニット−健康への影響」規格文献のセクション７．４．１．１．３に規定されたＮＳＦ５３ヒ素除去水についての指針にしたがって調製した。実施例の１０ｍｇの酸化セリウム（ＩＶ）組成物を５００ｍＬポリエチレン製密閉容器内に入れ、表５および表６に記載した濃度のヒ素を含有する様々なｐＨ値にある約５００ｍＬの試験溶液を用いてスラリー化した。生じたスラリーを、各個別サンプルに与えられた設定時間にわたり容器を回転させることによって撹拌した。撹拌後、水道水を、０．２μｍ（ミクロン）のシリンジフィルタを通じたろ過により固体から分離し、１２５ｍＬプラスチック製サンプルボトルに密閉した。これらのボトルを、次に認定飲料水分析研究所に送付し、そこで、各液体サンプル中のヒ素の量がＩＣＰ質量分析法により決定された。これらの試験の結果は、以下の表５および表６に表示される。
フッ化物を含有する試験溶液を、ＮＳＦ／ＡＮＳＩ５３「飲料水処理ユニット−健康への影響」規格文献のセクション７．４．１．１．３に規定されたＮＳＦ５３ヒ素除去水についての指針にしたがって調製した。実施例の５００ｍｇの酸化セリウム（ＩＶ）組成物を１２５ｍＬポリエチレン製密閉容器内に入れ、表に記載したフッ化物濃度を有する約５０ｍＬの試験溶液を用いてスラリー化した。生じたスラリーを、数時間にわたり容器を回転させることにより撹拌した。撹拌後、試験溶液を、０．４５μｍ（ミクロン）のシリンジフィルタを通じたろ過により固体から調製した。ろ液を、１２５ｍＬプラスチック製サンプルボトル内に密閉して認定飲料水分析研究所に送付し、そこで、各ろ液中のヒ素の量がＩＣＰ質量分析法により決定された。これらの試験の結果は、以下の表７に表示される。
フッ化物を含有する試験溶液を、ＮＳＦ／ＡＮＳＩ５３「飲料水処理ユニット−健康への影響」規格文献のセクション７．４．１．１．３に規定されたＮＳＦ５３ヒ素除去水についての指針にしたがって調製した。実施例の５００ｍｇの酸化セリウム（ＩＶ）組成物を１２５ｍＬポリエチレン製密閉容器内に入れ、表に記載した様々なｐＨ値にある約５０ｍＬの試験溶液を用いてスラリー化した。生じたスラリーを、数時間にわたり容器を回転させることにより撹拌した。撹拌後、試験溶液を、０．４５μｍ（ミクロン）のシリンジフィルタを通じたろ過により固体から調製した。ろ液を、１２５ｍＬプラスチック製サンプルボトル内に密閉して認定飲料水分析研究所に送付し、各ろ液中のヒ素の量がＩＣＰ質量分析法により決定された。これらの試験の結果は、以下の表８に表示される。
比較例
ヒ素（Ｖ）を含有する試験溶液を、ＮＳＦ／ＡＮＳＩ５３「飲料水処理ユニット−健康への影響」規格文献のセクション７．４．１．１．３に規定されたＮＳＦ５３ヒ素除去水についての指針にしたがって調製した。２０ｍｇの市販で入手できるセリウム（ＩＶ）酸化物（Ｃｅ２（ＣＯ３）３・６Ｈ２Ｏを焼成することにより調製されるとともにｐＨ７で約１６ｍＶのゼータ電位、約ｐＨ８．８の等電点、約４μｍの粒径Ｄ１０、約３０μｍの粒径Ｄ５０、約９０μｍの粒径Ｄ９０、および約１９ｎｍの微結晶サイズを有するＣｅＯ２。マッフル炉内で２時間）を、５００ｍＬ密閉ポリエチレン製容器内に入れ、表１〜８に記載した濃度で約５００ｍＬのヒ素試験溶液を用いてスラリー化した。生じたスラリーを、数時間にわたり容器を回転させることにより撹拌した。撹拌後、試験溶液を、０．４５μｍ（ミクロン）のシリンジフィルタを通じたろ過により固体から分離した。ろ液を、１２５ｍＬプラスチック製サンプルボトル内に密閉して認定飲料水分析研究所に送付し、そこで、各ろ液中のヒ素の量がＩＣＰ質量分析法により決定された。これらの試験の結果は、以下の表９〜１６に表示される。
先行技術のセリウム（ＩＶ）酸化物に対する本開示の新規な酸化セリウム（ＩＶ）組成物を使用することの利点は、上記の表およびグラフから明白である。優れたヒ素除去能力は、図１〜１０で見られる全ての水中最終濃度で明白である。さらに、この極めて優れたヒ素吸着能力は、図１〜１０に明示したように、処理済みの水中に極めて低いヒ素濃度を生じさせる。
図１〜１０は、当該酸化セリウム（ＩＶ）組成物と先行技術のセリウム（ＩＶ）酸化物（比較例）との間の性能における徹底的な差を指摘している。ｙ軸上には、最終Ａｓ濃度で割ったＡｓ能力が（ｍｇ Ａｓ／ｇ物質）／（ｍｇ Ａｓ／Ｌ溶液）の単位でプロットされている。
図１を参照すると、この図は先行技術のセリウム（ＩＶ）酸化物（比較例）のヒ素（ＩＩＩ）および（Ｖ）除去能力を示している。先行技術のセリウム（ＩＶ）酸化物のヒ素（ＩＩＩ）の除去能力はヒ素（Ｖ）の除去よりも高い。さらに、先行技術のセリウム（ＩＶ）酸化物のヒ素（ＩＩＩ）に対する除去能力は、初期ヒ素濃度の増加に伴いヒ素（Ｖ）に対するよりはるかに緩徐に低下する。
図２は、実施例の酸化セリウム（ＩＶ）組成物のヒ素（ＩＩＩ）および（Ｖ）除去能力を示している。先行技術のセリウム（ＩＶ）酸化物（比較例）に比較して、実施例の酸化
セリウム（ＩＶ）組成物は、各初期濃度水準でより多くのヒ素を除去するだけではなく、その除去能力はまた、初期ヒ素濃度の増加に伴い先行技術のセリウム（ＩＶ）酸化物に比してより緩徐に低下する。これは、図１および２の線の各々の傾斜によって示されている。
図３を参照すると、この図は先行技術のセリウム（ＩＶ）酸化物（比較例）および実施例の酸化セリウム（ＩＶ）組成物両方についてのヒ素（ＩＩＩ）および（Ｖ）の除去割合を示している。ヒ素（ＩＩＩ）に関して、（実施例の）酸化セリウム（ＩＶ）組成物は先行技術のセリウム（ＩＶ）酸化物（比較例）よりも各初期ヒ素（ＩＩＩ）濃度水準においてより高割合のヒ素を除去する。同様に、ヒ素（Ｖ）に関して、実施例の酸化セリウム（ＩＶ）組成物は先行技術のセリウム（ＩＶ）酸化物よりも各初期ヒ素濃度水準において実質的に高割合のヒ素（Ｖ）を除去する。さらに、ヒ素（ＩＩＩ）について、初期ヒ素濃度の上昇に伴う除去される割合の低下は、先行技術のセリウム（ＩＶ）酸化物（比較例）に比して（実施例の）酸化セリウム（ＩＶ）組成物の方が小さい。
図４は、ｐＨに応じた、（実施例の）酸化セリウム（ＩＶ）組成物および先行技術のセリウム（ＩＶ）酸化物（比較例）両方についての除去能力を示している。第一に、約ｐＨ４のｐＨでのヒ素（ＩＩＩ）およびヒ素（Ｖ）両方について、先行技術のセリウム（ＩＶ）酸化物および（実施例の）酸化セリウム（ＩＶ）組成物が本質的に同等の能力を示すことに留意されたい。約ｐＨ４未満のｐＨについては、セリウム（ＩＶ）酸化物（比較例）が両方のヒ素（ＩＩＩ）およびヒ素（Ｖ）に関してより高い能力を有する。しかし、ｐＨが約ｐＨ４超に達すると、（実施例の）酸化セリウム（ＩＶ）組成物が両方のヒ素（ＩＩＩ）およびヒ素（Ｖ）に関して先行技術のセリウム（ＩＶ）酸化物（比較例）よりも高い能力を有する。
図５は、ｐＨレベルが変化するときの、存在した初期ヒ素に対する除去されたヒ素の比率を示している。第一に、約４のｐＨではヒ素（ＩＩＩ）およびヒ素（Ｖ）両方について、先行技術のセリウム（ＩＶ）酸化物および酸化セリウム（ＩＶ）組成物（実施例）が本質的に同等の能力を示すことに再度留意されたい。約ｐＨ４未満のｐＨについては、（実施例の）酸化セリウム（ＩＶ）組成物は、ヒ素（Ｖ）に関しては最高の比率を有するが、ヒ素（ＩＩＩ）に関しては最低の比率を有する。しかし、約４超のｐＨでは、（実施例の）酸化セリウム（ＩＶ）組成物は０．９を一貫して超えたままである除去されたヒ素（ＩＩＩ）の比率を有する。ヒ素（Ｖ）に関しては、（実施例の）酸化セリウム（ＩＶ）組成物は、ｐＨが約９になるまではおよそ０．９の比率を有し、その時点から比率は約０．４へ急激に降下する。他方、先行技術のセリウム酸化物（比較例）は、約ｐＨ４の約ｐＨから出発して急激に降下するヒ素（Ｖ）の比率を示し、一方、除去されたヒ素（ＩＩＩ）の比率もまた、それ程急激には降下しないが、約ｐＨ４の約ｐＨで始まって降下する。
図６を参照すると、この図は、実施例の酸化セリウム（ＩＶ）組成物についての除去されたヒ素（ＩＩＩ）および（Ｖ）の量を示している。実施例の酸化セリウム（ＩＶ）組成物は、先行技術のセリウム（ＩＶ）酸化物（比較例）と比較して、各初期ヒ素濃度値においてはるかに多量のヒ素（ＩＩＩ）を除去することができるとともに、両方のヒ素（ＩＩＩ）および（Ｖ）に関してヒ素を除去する能力もまた、緩徐な速度で降下する。
図７は、先行技術のセリウム（ＩＶ）酸化物（比較例）についての除去されたヒ素（ＩＩＩ）および（Ｖ）の量を示している。先行技術のセリウム（ＩＶ）酸化物（比較例）はヒ素（ＩＩＩ）をヒ素（Ｖ）よりはるかにより効果的に除去するが、（実施例の）酸化セリウム（ＩＶ）組成物と比較すると、両方のヒ素（ＩＩＩ）および（Ｖ）の除去における先行技術のセリウム（ＩＶ）酸化物の有効性は低い。図７を図６と比較すると、（実施例の）酸化セリウム（ＩＶ）組成物は、はるかに多量のヒ素（ＩＩＩ）および（Ｖ）の各々
を各初期ヒ素濃度水準で除去するとともに、そのヒ素（ＩＩＩ）および（Ｖ）の除去能力は初期ヒ素濃度の増加に伴い、より緩徐な速度で低下する。
図８は、ヒ素（ＩＩＩ）および（Ｖ）除去能力についての先行技術のセリウム（ＩＶ）酸化物（比較例）に対する（実施例の）酸化セリウム（ＩＶ）組成物の能力比を示している。両方のヒ素（ＩＩＩ）および（Ｖ）について、除去能力比は、溶液中ヒ素の０ｐｐｂと約５ｐｐｂとの間で急激に下降する。５ｐｐｂを超えるヒ素濃度については、この降下ははるかに緩徐であり、約１０ｐｐｂと約５０ｐｐｂとの間では本質的に直線状である。約１０ｐｐｂ未満のヒ素（ＩＩＩ）濃度については、（実施例の）酸化セリウム（ＩＶ）組成物と先行技術のセリウム（ＩＶ）酸化物（比較例）との比率はおよそ２．８〜３．８であり、約５０ｐｐｂでさえこの比率は依然としておよそ２．４である。約１０ｐｐｂ未満のヒ素（Ｖ）濃度については、（実施例の）酸化セリウム（ＩＶ）組成物と先行技術のセリウム（ＩＶ）酸化物（比較例）との比率はおよそ１．６〜３．１であり、約５０ｐｐｂでさえこの比率は依然としておよそ１．１である。そこで、（実施例の）酸化セリウム（ＩＶ）組成物は、少なくとも５０ｐｐｂまでの各ヒ素濃度では、両方のヒ素（ＩＩＩ）および（Ｖ）について先行技術のセリウム（ＩＶ）酸化物よりも高い能力を有する。
図９を参照すると、この図は、ヒ素の平衡（ＩＩＩ／Ｖ）に関する（実施例の）酸化セリウム（ＩＶ）組成物および先行技術のセリウム（ＩＶ）酸化物（比較例）の両方のヒ素（ＩＩＩ）および（Ｖ）についての除去能力を示している。酸化セリウム（ＩＶ）組成物は、両方のヒ素（ＩＩＩ）および（Ｖ）に関して先行技術のセリウム（ＩＶ）酸化物よりも優れている。ヒ素（ＩＩＩ）に関して、酸化セリウム（ＩＶ）組成物は、急激な増加を示し、約０．９の平衡値で約１７の除去能力に達する。これに対し、先行技術のセリウム（ＩＶ）酸化物は、より低い傾きで増加し、約１３の除去能力に達するにすぎず、この除去能力に、約０．２の平衡値になるまで到達しない。ヒ素（Ｖ）に関しては、酸化セリウム（ＩＶ）組成物は、より低い傾きの曲線を示し、約０．３の平衡値で約８の除去能力に達する。これに対し、先行技術のセリウム（ＩＶ）酸化物（比較例）は、比較的平坦な曲線を示し、約０．４５の平衡値で約２の除去能力に到達にすぎない。
図１０は、実施例の酸化セリウム（ＩＶ）組成物および比較例についての時間に応じた除去能力の逆数を示している。実施例の酸化セリウム（ＩＶ）組成物は、両方のヒ素（ＩＩＩ）および（Ｖ）について、比較例についてよりも実質的に高い逆ヒ素除去能力を示している。
図１１は、実施例の酸化セリウム（ＩＶ）組成物および比較例についての初期フッ化物濃度に応じたフッ化物の除去を示している。実施例の酸化セリウム（ＩＶ）は、実質的により優れたヒ素（ＩＩＩ）および（Ｖ）除去を示すという事実にもかかわらず、実施例の酸化セリウム（ＩＶ）組成物におけるフッ化物の除去の有効性は、初期フッ化物濃度の各水準について比較例よりも低い。
図１２は、実施例の酸化セリウム（ＩＶ）組成物および比較例の両方について初期フッ化物濃度に応じたフッ化物の除去比を示している。この場合もまた、ヒ素（ＩＩＩ）および（Ｖ）を除去する実質的により優れた能力を示すにもかかわらず、実施例の酸化セリウム（ＩＶ）組成物により除去されるフッ化物の比率は、比較例によって除去される比率よりも低い。
図１３は、実施例の酸化セリウム（ＩＶ）組成物および比較例の両方についてｐＨに応じたフッ化物の除去を示している。ｐＨに応じた除去能力は、約１０のｐＨを除いて各ｐＨ水準で比較例よりも実施例の酸化セリウム（ＩＶ）組成物の方がその有効性が低い。この場合もまた、これは、実施例の酸化セリウム（ＩＶ）組成物が、大多数のｐＨ水準につ
いて、ｐＨに応じたヒ素（ＩＩＩ）および（Ｖ）除去において向上した結果を示すという事実にもかかわらない。
図１４は、ｐＨに応じた、実施例および比較例両方についてのゼータ電位を示している。実施例の酸化セリウム（ＩＶ）組成物のゼータ電位は、約４のｐＨから約８．５のｐＨになるまではより高い。約８．５を超えるｐＨについては、比較例の方がより高いゼータ電位を有する。
図１５は、実施例および比較例両方についての粒径分布を示している。実施例の粒径分布は比較例の粒径分布に比較してはるかに一様ではなく、さらに実施例の酸化セリウム（ＩＶ）組成物は比較例よりも小さい平均粒径を有する。
酸化セリウム（ＩＶ）組成物について表１〜６において、ならびに先行技術のセリウム（ＩＶ）酸化物について表９〜１４および図１〜１０において、ヒ素（ＩＩＩ）およびヒ素（Ｖ）の除去データが描出されるように、セリウム（ＩＶ）組成物は、ヒ素（ＩＩＩ）およびヒ素（ＩＶ）に対して予期された特性を有する。換言すると、希土類および／または水処理化学の分野の当業者は、本開示の酸化セリウム（ＩＶ）組成物が先行技術のセリウム（ＩＶ）酸化物とは異なるように水性流からヒ素を除去するとは予測しないであろう。さらに、酸化セリウム（ＩＶ）組成物は、表７、８、１５および１６ならびに図１１〜１３に描出されるように、先行技術のセリウム（ＩＶ）酸化物とは異なるように水性からフッ化物を除去する。酸化セリウム（ＩＶ）組成物は、水性流中の亜ヒ酸塩およびヒ酸塩が特に低濃度である場合に、亜ヒ酸塩およびヒ酸塩についての驚くべきかつ予期しない除去能力を有する。
これを検討するまた別の方法は、分布係数（Ｋ）としてである。Ｋ＝固体中の［Ａｓ］／溶液中の［Ａｓ］である。表１７および１８から明らかなように、酸化セリウム（ＩＶ）組成物およびセリウム（ＩＶ）酸化物が同一の能力を有する場合、１）酸化セリウム（ＩＶ）組成物は有意に低濃度のＡｓを処理することができ、および２）酸化セリウム（ＩＶ）組成物を用いて得られた最終濃度は、表１７および１８に示したように、先行技術のセリウム（ＩＶ）酸化物を用いて得られる場合より劇的に低い。
ほぼ同一の初期濃度で、最終濃度および能力は著しく異なる。同様にデータを能力について正規化した場合、初期濃度および最終濃度は著しく異なる。
したがって、本開示の酸化セリウム（ＩＶ）組成物をヒ素除去に適用することによって、ａ）その高いヒ素能力に起因して比較的少量の酸化セリウム（ＩＶ）組成物によって極めて多量のヒ素を除去することができ、およびｂ）低い最終ヒ素濃度における優れたヒ素除去能力に起因してヒ素含量が極めて少ない水を生成することができる。
何らかの理論によって拘束されることは望まないが、上記の実施例は、本開示において実施される酸化セリウム（ＩＶ）組成物が、その特有の物質特性のためにはるかにより優れたヒ素除去性能を提供することを具体的に示している。本開示において具体化した酸化セリウム（ＩＶ）組成物の特有の特性を使用しなければ、ヒ酸塩または亜ヒ酸塩を酸化セリウム（ＩＶ）組成物の表面上の最大数の酸点と容易に接触させることは困難であり得ると考えられる。
本開示の多数の変形形態および修飾形態を使用できる。本開示の一部の特徴は、他の特徴を提供せずに提供することが可能であろう。
様々な態様、実施形態および構成における本開示には、様々な態様、実施形態、形態、部分組み合わせならびにそれらの小集団を含む、本明細書に実質的に描出および記載した成分、方法、工程、システムおよび／または機器が含まれる。当業者であれば、本開示を理解した後は、様々な態様、態様、実施形態および形態を作成および使用する方法を理解できるであろう。様々な態様、実施形態および形態における本開示は、例えば性能を改良する、実施の容易さを達成する、および／または費用を減少させるために、上記の装置または方法において使用されていた可能性のあるそのような品目の非存在下を含む本明細書に描出および／または記載していない品目の非存在下において、装置および方法を提供する工程を提供することを含む。
本開示の上記の考察は、例示および説明のために提示されている。上記は、本開示を本明細書に開示した形態に限定することは意図していない。例えば上記の詳細な説明においては、本開示の様々な特徴は、本開示を合理化する目的で１つ以上の態様、実施形態および形態においてまとめて分類されている。本開示の態様、実施形態および形態の特徴は、上記に考察した以外の代替態様、実施形態および形態で結合されてよい。この開示の方法は、特許請求される開示が各請求項において明示的に言及されているより多くの特徴を要求するという意図を反映するものであると解釈すべきではない。むしろ、下記の請求項が反映するように、本発明の態様は単一の上記に開示した態様、実施形態および形態の全部より少ない特徴にある。そこで、下記の請求項は本明細書により、この詳細な説明に組み込まれるが、各請求項は本開示の別個の好ましい実施形態として独立している。
さらに、本開示の説明は１つ以上の態様、実施形態または形態ならびに特定の変形形態
および修飾形態の説明を含めているが、他の変形形態、組み合わせおよび修飾形態は、例えば本開示を理解した後には、当業者の技術および知識の範囲に含まれるように、本開示の範囲内に含まれる。許容される程度まで代替的な、互換可能な、および／または特許請求されるものに対して均等な構造、機能、範囲または工程を含む代替の態様、実施形態および形態を含む権利を得ることが、そのような代替的な、互換可能な、および／または均等な構造、機能、範囲または工程が本明細書に開示されるかどうかには関わらず、および任意の特許可能な主題に公的に専心することは意図せずに、意図されている。

Claims (20)

  1. 酸化セリウム（ＩＶ）組成物をヒ素含有水性流と接触させる工程であって、下記の（ｉ）〜（ｖｉ）：
    （ｉ）前記酸化セリウム（ＩＶ）組成物は、約ｐＨ７で約３０ｍＶ以下かつ約１ｍＶ超のゼータ電位を有する；
    （ｉｉ）前記酸化セリウム（ＩＶ）組成物は、約０．５μｍ超かつ約７μｍ以下の粒径Ｄ１０を有する；
    （ｉｉｉ）前記酸化セリウム（ＩＶ）組成物は、約２μｍ超かつ約２０μｍ以下の粒径Ｄ５０を有する；
    （ｉｖ）前記酸化セリウム（ＩＶ）組成物は、約１２μｍ超かつ約５０μｍ以下の粒径Ｄ９０を有する；
    （ｖ）前記酸化セリウム（ＩＶ）組成物は、約１ｎｍ超かつ約２２ｎｍ以下の微結晶サイズを有する；および
    （ｖｉ）前記酸化セリウム（ＩＶ）組成物は、約０．０００１酸点／ｋｇ超且つ約０．０２０酸点／ｋｇ以下の酸点濃度を有する
    ことのうちの１つ以上が当てはまる、該工程を含み、
    前記酸化セリウム（ＩＶ）組成物を前記ヒ素含有水性流と接触させる前記工程は、生物学的汚染物質含有水性流からヒ素の一部を除去する、方法。
  2. 前記ヒ素は、亜ヒ酸塩およびヒ酸塩の一方または両方を含む、請求項１に記載の方法。
  3. 下記：
    （Ｉ）前記酸化セリウム（ＩＶ）組成物は、前記ヒ素含有流中の１μｇ／Ｌのヒ素（ＩＩＩ）当たり１ｇのＣｅＯ２当たり、セリウム（ＩＶ）酸化物より約１２５％多いヒ素（ＩＩＩ）を除去する；
    （ＩＩ）前記酸化セリウム（ＩＶ）組成物は、前記ヒ素含有流中の１μｇ／Ｌのヒ素（ＩＩＩ）当たり１ｇのＣｅＯ２当たり、セリウム（ＩＶ）酸化物より約１５０％多いヒ素（ＩＩＩ）を除去する；
    （ＩＩＩ）前記酸化セリウム（ＩＶ）組成物は、前記ヒ素含有流中の１μｇ／Ｌのヒ素（Ｖ）当たり１ｇのＣｅＯ２当たり、セリウム（ＩＶ）酸化物より約２００％多いヒ素（Ｖ）を除去する；
    （ＩＶ）前記酸化セリウム（ＩＶ）組成物は、前記ヒ素含有流中の１μｇ／Ｌのヒ素（Ｖ）当たり１ｇのＣｅＯ２当たり、セリウム（ＩＶ）酸化物より約４００％多いヒ素（Ｖ）を除去する
    ことのうちの１つ以上が当てはまり、
    （ｉ）、（ｉｉ）、（ｉｉｉ）、（ｉｖ）、（ｖ）および（ｖｉ）の１つ以上は、前記セリウム（ＩＶ）酸化物に対して当てはまらない、請求項２に記載の方法。
  4. 下記：
    （Ａ）前記酸化セリウム（ＩＶ）組成物は、前記ヒ素含有流中の１μｇ／Ｌのヒ素（ＩＩＩ）当たりセリウム（ＩＶ）酸化物より約１２５％多いヒ素（ＩＩＩ）を除去する；
    （Ｂ）前記酸化セリウム（ＩＶ）組成物は、前記ヒ素含有流中の１μｇ／Ｌのヒ素（ＩＩＩ）当たりセリウム（ＩＶ）酸化物より約１５０％多いヒ素（ＩＩＩ）を除去する；
    （Ｃ）前記酸化セリウム（ＩＶ）組成物は、前記ヒ素含有流中の１μｇ／Ｌのヒ素（Ｖ）当たりセリウム（ＩＶ）酸化物より約２００％多いヒ素（Ｖ）を除去する；
    （Ｄ）前記酸化セリウム（ＩＶ）組成物は、前記ヒ素含有流中の１μｇ／Ｌのヒ素（Ｖ）当たりセリウム（ＩＶ）酸化物より約４００％多いヒ素（Ｖ）を除去する；
    （Ｅ）前記ヒ素含有水性流は、前記酸化セリウム（ＩＶ）を前記ヒ素含有と接触させる該工程中に、約ｐＨ４．５〜約９．５のｐＨを有し、前記酸化セリウム（ＩＶ）組成物は１
    ｇのＣｅＯ２当たり酸化セリウム（ＩＶ）酸化物より多くのヒ素を除去する
    ことのうちの１つ以上が当てはまり、
    （ｉ）、（ｉｉ）、（ｉｉｉ）、（ｉｖ）、（ｖ）および（ｖｉ）の１つ以上は、前記セリウム（ＩＶ）酸化物に対して当てはまらない、請求項２に記載の方法。
  5. 前記酸化セリウム（ＩＶ）組成物は、約０．５〜約５ｐｐｂの平衡亜ヒ酸塩濃度について亜ヒ酸塩に対する２．１〜約６．０ｍｇ／ｇの負荷能力を有し、前記酸化セリウム（ＩＶ）組成物は約０．５〜約２．５ｐｐｂの平衡ヒ酸塩濃度についてヒ酸塩に対する０．１〜約０．２ｍｇ／ｇの負荷能力を有する、請求項２に記載の方法。
  6. 下記：
    （ａ）（ｉ）〜（ｖｉ）のうちの１つは当てはまり、かつ（ｉ）〜（ｖｉ）のうちの他の５つは当てはまらない；
    （ｂ）（ｉ）〜（ｖｉ）のうちの２つは当てはまり、かつ（ｉ）〜（ｖｉ）のうちの他の４つは当てはまらない；
    （ｃ）（ｉ）〜（ｖｉ）のうちの３つは当てはまり、かつ（ｉ）〜（ｖｉ）のうちの他の３つは当てはまらない；
    （ｄ）（ｉ）〜（ｖｉ）のうちの４つは当てはまり、かつ（ｉ）〜（ｖｉ）のうちの他の２つは当てはまらない；
    （ｅ）（ｉ）〜（ｖｉ）のうちの５つは当てはまり、かつ（ｉ）〜（ｖｉ）のうちの他の１つは当てはまらない；および
    （ｆ）（ｉ）〜（ｖｉ）のうちの６つ全部が当てはまる
    ことのうちの１つが当てはまる、請求項１に記載の方法。
  7. 下記：
    （ａ）約ｐＨ７での前記ゼータ電位は、約７．５〜約１２．５ｍＶである；
    （ｂ）前記粒径Ｄ１０は、約１〜約３μｍである；
    （ｃ）前記粒径Ｄ５０は、約７．５〜約１０．５μｍである；
    （ｄ）前記粒径Ｄ９０は、約２０〜約３０μｍである；
    （ｅ）前記微結晶サイズは、約７．５〜約１２．５ｎｍである；および
    （ｆ）酸点数は、約０．０２酸点／ｋｇ以下である
    ことのうちの１つ以上が当てはまる、請求項１に記載の方法。
  8. 前記酸化セリウム（ＩＶ）組成物は、Ｃｅ（ＩＶ）Ｏ２以外の希土類酸化物を含み、Ｃｅ（ＩＶ）Ｏ２以外の前記希土類酸化物は、前記酸化セリウム（ＩＶ）組成物の約４０重量％以下、約２５重量％以下および約１０重量％以下のうちの１つを構成する、請求項１に記載の方法。
  9. 酸化セリウム（ＩＶ）は、シルコン、チタニウムおよびジルコニウムのうちの１つ以上を含む任意の添加された非希土類物質を含まない、請求項１に記載の方法。
  10. 前記酸化セリウム（ＩＶ）組成物は、約０．５〜約５ｐｐｂの平衡亜ヒ酸塩濃度について亜ヒ酸塩に対する２．１〜約６．０ｍｇ／ｇの負荷能力を有する、請求項１に記載の方法。
  11. 前記酸化セリウム（ＩＶ）組成物は、約０．５〜約２．５ｐｐｂの平衡ヒ酸塩濃度についてヒ酸塩に対する０．１〜約０．２ｍｇ／ｇの負荷能力を有する、請求項１に記載の方法。
  12. 受け入れるための入口と、
    ヒ素第１濃度を有する水性流と、
    前記入口と流体連通しているとともに前記水性流を接触させるための酸化セリウム（ＩＶ）組成物を含有する接触チャンバであって、下記の（ｉ）〜（ｖｉ）：
    （ｉ）前記酸化セリウム（ＩＶ）組成物は、約ｐＨ７で約３０ｍＶ以下かつ約１ｍＶ超のゼータ電位を有する；
    （ｉｉ）前記酸化セリウム（ＩＶ）組成物は、約０．５μｍ超かつ約７μｍ以下の粒径Ｄ１０を有する；
    （ｉｉｉ）前記酸化セリウム（ＩＶ）組成物は、約２μｍ超かつ約２０μｍ以下の粒径Ｄ５０を有する；
    （ｉｖ）前記酸化セリウム（ＩＶ）組成物は、約１２μｍ超かつ約５０μｍ以下の粒径Ｄ９０を有する；
    （ｖ）前記酸化セリウム（ＩＶ）組成物は、約１ｎｍ超かつ約２２ｎｍ以下の微結晶サイズを有する；および
    （ｖｉ）前記酸化セリウム（ＩＶ）組成物は、約０．０００１酸点／ｋｇ超かつ約０．０２０酸点／ｋｇ以下の酸点濃度を有する
    ことのうちの１つ以上が当てはまり、
    前記水性流は、前記水性流が酸化セリウム（ＩＶ）組成物に接触する前の前記ヒ素第１濃度と、前記水性流が前記酸化セリウム（ＩＶ）に接触した後のヒ素第２濃度とを有し、前記ヒ素第１濃度は前記ヒ素第２濃度より高い、前記接触チャンバと、
    前記ヒ素第２濃度を有する前記水性流を排出するために前記接触チャンバと流体連通している出口と
    を含む、装置。
  13. 前記ヒ素は、亜ヒ酸塩を含む、請求項１２に記載の装置。
  14. 前記ヒ素は、ヒ酸塩を含む、請求項１２に記載の装置。
  15. 下記：
    （Ｉ）（ｉ）〜（ｖｉ）のうちの１つは当てはまり、かつ（ｉ）〜（ｖｉ）のうちの他の５つは当てはまらない；
    （ＩＩ）（ｉ）〜（ｖｉ）のうちの２つは当てはまり、かつ（ｉ）〜（ｖｉ）のうちの他の４つは当てはまらない；
    （ＩＩＩ）（ｉ）〜（ｖｉ）のうちの３つは当てはまり、かつ（ｉ）〜（ｖｉ）のうちの他の３つは当てはまらない；
    （ＩＶ）（ｉ）〜（ｖｉ）のうちの４つは当てはまり、かつ（ｉ）〜（ｖｉ）のうちの他の２つは当てはまらない；
    （Ｖ）（ｉ）〜（ｖｉ）のうちの５つは当てはまり、かつ（ｉ）〜（ｖｉ）のうちの他の１つは当てはまらない；および
    （ＶＩ）（ｉ）〜（ｖｉ）のうちの６つ全部が当てはまる
    ことのうちの１つが当てはまる、請求項１２の記載の装置。
  16. 下記：
    （ａ）約ｐＨ７での前記ゼータ電位は、約７．５〜約１２．５ｍＶである；
    （ｂ）前記粒径Ｄ１０は、約１〜約３μｍである；
    （ｃ）前記粒径Ｄ５０は、約７．５〜約１０．５μｍである；
    （ｄ）前記粒径Ｄ９０は、約２０〜約３０μｍである；
    （ｅ）前記微結晶サイズは、約７．５〜約１２．５ｎｍである；および
    （ｆ）酸点数は、約０．０２酸点／ｋｇ以下である
    ことのうちの１つ以上が当てはまる、請求項１２に記載の装置。
  17. 前記酸化セリウム（ＩＶ）組成物は、１ｇのＣｅＯ２当たりセリウム（ＩＶ）酸化物より多くのヒ素を除去し、（ｉ）、（ｉｉ）、（ｉｉｉ）、（ｉｖ）、（ｖ）および（ｖｉ）のうちの１つ以上は前記セリウム（ＩＶ）酸化物に対して当てはまらない、請求項１２に記載の装置。
  18. 吸着されたヒ素を有する酸化セリウム（ＩＶ）組成物を含む組成物であって、下記の（ｉ）〜（ｖｉ）：
    （ｉ）前記酸化セリウム（ＩＶ）組成物は、生物学的汚染物質が吸着される前に、約ｐＨ７で約３０ｍＶ以下かつ約１ｍＶ超のゼータ電位を有する；
    （ｉｉ）前記酸化セリウム（ＩＶ）組成物は、約０．５μｍ超かつ約７μｍ以下の粒径Ｄ１０を有する；
    （ｉｉｉ）前記酸化セリウム（ＩＶ）組成物は、約２μｍ超かつ約２０μｍ以下の粒径Ｄ５０を有する；
    （ｉｖ）前記酸化セリウム（ＩＶ）組成物は、約１２μｍ超かつ約５０μｍ以下の粒径Ｄ９０を有する；
    （ｖ）前記酸化セリウム（ＩＶ）組成物は、約１ｎｍ超かつ約２２ｎｍ以下の微結晶サイズを有する；および
    （ｖｉ）前記酸化セリウム（ＩＶ）組成物は、前記生物学的汚染物質が吸着される前に、約０．０００１酸点／ｋｇ超かつ約０．０２０酸点／ｋｇ以下の酸点濃度を有する
    ことのうちの１つ以上が当てはまる、組成物。
  19. 前記吸着されたヒ素は亜ヒ酸塩およびヒ酸塩のうちの１つ以上を含み、下記：
    （Ｉ）（ｉ）〜（ｖｉ）のうちの１つは当てはまり、かつ（ｉ）〜（ｖｉ）のうちの他の５つは当てはまらない；
    （ＩＩ）（ｉ）〜（ｖｉ）のうちの２つは当てはまり、かつ（ｉ）〜（ｖｉ）のうちの他の４つは当てはまらない；
    （ＩＩＩ）（ｉ）〜（ｖｉ）のうちの３つは当てはまり、かつ（ｉ）〜（ｖｉ）のうちの他の３つは当てはまらない；
    （ＩＶ）（ｉ）〜（ｖｉ）のうちの４つは当てはまり、かつ（ｉ）〜（ｖｉ）のうちの他の２つは当てはまらない；
    （Ｖ）（ｉ）〜（ｖｉ）のうちの５つは当てはまり、かつ（ｉ）〜（ｖｉ）のうちの他の１つは当てはまらない；および
    （ＶＩ）（ｉ）〜（ｖｉ）のうちの６つ全部が当てはまる
    ことのうちの１つが当てはまる、請求項１８に記載の組成物。
  20. 前記吸着されたヒ素は亜ヒ酸塩およびヒ酸塩のうちの１つ以上を含み、下記：
    （ａ）約ｐＨ７での前記ゼータ電位は、約７．５〜約１２．５ｍＶである；
    （ｂ）前記粒径Ｄ１０は、約１〜約３μｍである；
    （ｃ）前記粒径Ｄ５０は、約７．５〜約１０．５μｍである；
    （ｄ）前記粒径Ｄ９０は、約２０〜約３０μｍである；
    （ｅ）前記微結晶サイズは、約７．５〜約１２．５ｎｍである；および
    （ｆ）酸点数は、前記酸点数が約０．０２酸点／ｋｇ以下である
    ことのうちの１つ以上が当てはまる、請求項１８に記載の組成物。
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