KR100563432B1

KR100563432B1 - 수 처리 조성물

Info

Publication number: KR100563432B1
Application number: KR1020047001573A
Authority: KR
Inventors: 수터필립프랭크; 크룩섕크그래메덩컨; 스토드다트배리
Original assignee: 더 프록터 앤드 갬블 캄파니
Priority date: 2001-08-01
Filing date: 2002-07-26
Publication date: 2006-03-22
Also published as: PE20030221A1; MXPA04000974A; MA26207A1; HK1077802A1; WO2003011769A3; US7201856B2; CA2451902A1; CN100340495C; ZA200400059B; CN1620407A; BR0211573A; US20040217326A1; GB0118749D0; AR034942A1; RU2271336C2; EG23288A; EP1414752A2; WO2003011769A2; RU2004105971A; KR20040030904A

Abstract

본 발명은 오염된 음용수를 정수 및 정화 및/또는 자양하기 위한 조성물, 방법 및 키트에 관한 것으로, 상기 조성물은 일차 응집제 물질, 살미생물성 살균제 및 산화제 시스템을 포함한다. 아주 바람직한 조성물은, 응집 침전제에 대한 응집제의 수준 및 비가 바람직하게는 특정 범위 이내인 하나 이상의 가교 응집 침전제 물질, 양이온성 응집 보조제, 특히 키토산, 수용성 알칼리, 수불용성 실리케이트, 및 식품 첨가제 또는 영양소 원을 또한 함유한다. 정수된 물은 장기간의 보관 동안 여전히 변색되지 않는다.

조성물, 음용수, 일차 응집제, 염소계 살균제, 산화제 시스템, 가교 응집 침전제, 응집 보조제

Description

수 처리 조성물 {WATER TREATMENT COMPOSITIONS}

본 발명은 오염된 음용수를 마시기에 알맞도록 정수하는 데 사용하기 위한 조성물, 방법 및 키트에 관한 것이다. 본 조성물 및 키트는 비교적 적은 소정 부피의 오염된 음용수를 배치식 (batchwise) 으로 정수 및 정화하는 데에 있어서 개인용 또는 가정용으로 특히 고안되었다. 또한, 본 조성물 및 키트는 오염된 음용수의 정수 및 자양에 있어서의 개인용 또는 가정용으로 고안되었다.

세계 모든 지역에서는 마시기에 알맞은 물에 대한 필요성이 존재한다. 선진국에서는, 일반적으로 대형의 국영 또는 다국적 수 처리 회사에 의해 대규모로 물이 정수되어 마시기에 알맞은 물이 공급된다. 이러한 물은, 일반적으로 마시기에 알맞은 형태로 소비자의 가정으로 직접 공급된다. 그러나, 세계의 일부 지방, 예를 들어 개발 도상국의 일부 시골 지역에서는, 다수의 사람들의 가정으로 물이 직접 공급되지 않으며 마을 우물과 같은 마시기에 알맞지 않은 공용의 물 공급원에만 접근할 수 있거나, 그들이 공급받는 물이 마시기에 알맞다는 것을 보증할 수 없다. 그 결과, 매년 상당수의 사람들이 오염된 음용수의 음용이 직접적인 결과가 되어 사망한다. 따라서, 소비자가 그 자신의 물을 정수하도록 하는 정수 (water purification) 키트 및 조성물에 대한 필요성이 존재하는데, 이는 신속하고 효율적인 방식으로 마시기에 알맞은 물을 생산한다.

지금까지 시판되는 현재의 정수 조성물은, 주로 살균제, 예를 들어 염소 원 (source) 및/또는 요오드 원으로 이루어져 있으며, 충분히 물을 정수하지 못한다. 이러한 정수 키트에 의한 처리 후 얻어지는 물은, 장기간 계속적으로 소비될 경우 건강상의 문제로 이어질 수 있는 상당량의 물 불순물 (water impurities), 예를 들어 비소와 같은 중금속 이온을 여전히 함유할 수 있다. 따라서, 비소 및 납을 포함하는 중금속 이온과 같은 물 불순물을 현재의 정수 키트보다 더욱 효율적으로 그리고 더욱 효과적으로 제거하는 정수 조성물을 제공할 필요가 있다.

지금에 와서야, 무기 응집제 및 수용성 또는 수분산성 중합체의 특정 조합물을 기재로 하는 정수 조성물이 현재의 정수 조성물에 비하여 더 많은 양의 물 불순물, 예를 들어 중금속을 물에서 제거한다는 것을 알아 냈다.

또한, 현재의 정수 조성물은 물에 존재하는 박테리아, 바이러스 및 포낭체와 같은 미생물을 적절하게 제거하거나, 사멸시키거나 비활성화시키지 않는다. 따라서, 상기 미생물을 적절하게 제거하거나, 사멸시키거나 비활성화시키는 정수 조성물을 제공할 필요성이 여전히 존재한다.

본 발명의 조성물이 살균제를 함유할 경우, 본 조성물이 당업계에 공지된 정수 조성물에 비하여 아주 더 많은 양의 박테리아, 바이러스 및 포낭체와 같은 미생물을 제거하거나, 사멸시키거나, 불활성화시킨다는 것이 이제서야 밝혀졌다.

또한, 정수 조성물로 정수되는 물은, 일반적으로 다량의 수용성 유기 성분, 예를 들어 휴믹 (humic) 산을 함유한다. 현재의 정수 조성물을 사용해서는, 표 백제, 특히 염소계 표백제가 수용성 유기 성분과 반응하여 인간 및 동물 건강에 유해한 클로로아세트산 또는 클로로포름과 같은 염소 유도체를 포함하는 부산물을 물에 생성할 수 있다. 따라서, 적은 양의 살균 부산물을 함유하는 정수된 물을 생성하는 정수 조성물, 방법 및 키트를 제공할 필요가 있다.

특정 염소계 살균제, 예를 들어 차아염소산칼슘의 사용과 관련된 다른 문제점은 생성물 안정성의 문제이다. 특히, 차아염소산칼슘계의 공지된 조성물은 통상의 보관 및 사용 조건 하에서 상당한 살균 효능을 상실할 수 있다는 것이 밝혀져 있다. 따라서, 보관 안정성이 개선된 정수 및 살균 조성물에 대한 필요성이 존재한다.

오염된 음용수의 정수 및 살균 후, 음용에 요구되는 시간까지 물의 순도 및 미적 질 (aesthetic quality) 을 유지함과 동시에 만족스러운 맛의 음용수를 제공하는 추가의 문제점이 제기된다. 이와 관련하여, 물 또는 응집제 그 자체로부터 도입되는 고수준의 가용성 망간 오염물을 포함하는 음용수의 처리를 위한 염소계 살균제 및 응집제를 사용함으로써 응집 침전 (flocculation) 단계 이후의 물 변색 효과가 시작될 수도 있다는 것이 밝혀졌다. 본 명세서에서 이러한 변색 효과는 음용수의 '망간-관련 응집 침전 후 변색' 으로 불린다. 이러한 효과에 대한 이유가 완전히 알려져 있지는 않지만, 응집 및 응집 침전 반응이 일어난 후 잔존하는 잔류 가용성 망간이 염소계 살균제에 의해 산화되어 약간의 이산화망간을 포함하는 현저히 착색된 순수 또는 혼합 콜로이드성 화학종을 형성하기 쉽기 때문으로 믿어진다. 따라서, 오염된 음용수를 정수하기 위한, 더 오랜 유효기간 및 개선된 맛 속성 뿐만 아니라 개선된 미적 특성도 갖는 정수된 물을 제공하는 조성물, 방법 및 키트에 대한 필요성이 존재한다.

세계의 다수의 지방에서는, 오염된 음용수의 정수 및 정화에 대한 필요성 뿐만 아니라, 영양 및 건강 표준을 개선해야 하는 큰 필요성도 존재한다. 깨끗한 물과 필수 미네랄 및 비타민 모두를 효과적으로 제공하는 것은 보편적으로 이득이 되는 것은 분명하지만 마시기에 알맞은 물이 부족하게 공급되는 세계 지역에서는 특히 그러하다. 따라서, 오염된 음용수를 정수하는 동시에 자양하기 위한 조성물, 방법 및 키트에 대한 필요성이 존재한다.

발명의 개요

본 발명은 오염된 음용수를 정수 및/또는 정화하기 위한 조성물, 방법 및 키트와, 오염된 음용수를 정수 및 자양하기 위한 조성물, 방법 및 키트에 관한 것이다. 일반적으로, 본 발명의 조성물은 적어도 일차 응집제 물질, 살미생물성 (microbiocidal) 살균제, 및 망간-관련 응집 침전 후 변색을 방지하거나 감소시키기 위한 산화제 시스템을 함유한다. 아주 바람직한 조성물은, 응집 침전제에 대한 응집제의 수준 및 비율이 바람직하게는 특정 범위 이내인 소위 가교 응집 침전제 물질, 응집 보조제, 수용성 알칼리, 수불용성 실리케이트 (예를 들어 점토, 제올라이트 또는 그의 혼합물), 및 식품 첨가제 또는 영양소 원 중 하나 이상도 함유한다.

본 발명의 제 1 태양에 따르면, 오염된 음용수를 정수 및 정화하기 위한, 일차 응집제, 살미생물성의 염소계 살균제, 촉매에 의해 또는 자가촉매에 의해 가용 성 Mn(II) 를 MnO₂ 로 산화시킬 수 있는 산화제 시스템, 및 임의로 하나 이상의 가교 응집 침전제, 응집 보조제, 수용성 알칼리, 점토, 제올라이트 또는 그의 혼합물로부터 선택되는 수불용성 실리케이트와, 식품 첨가제 또는 영양소 원을 함유하는 조성물이 제공된다. 이들 중에서, 가교 응집 침전제 및 응집 보조제가 망간-결부된 응집 침전 후 변색을 최소화하기 위한 산화제 시스템 및 일차 응집제와 함께 특히 효과적이다. 이에 대한 이유가 완전히 알려져 있지는 않지만, 본 발명의 시스템은 Mn(II) 의 산화, 및 생성된 콜로이드성 이산화망간의 응집화 및 응집 침전화에 특히 효과적이어서 응집 침전 후 변색 효과를 최소화하거나 방지한다고 생각된다.

바람직한 실시 형태에 있어서, 일차 응집제는 수용성의 다가 무기염 및 그의 혼합물, 예를 들어 황산철, 염화철, 염화알루미늄, 황산알루미늄, 황산망간, 염화망간, 황산구리, 염화구리, 그의 폴리-변이체, 및 그의 혼합물로 이루어지는 군으로부터 선택된다. 일반적으로, 본 발명의 조성물은 약 10 중량% 내지 약 99 중량%, 바람직하게는 약 15 중량% 내지 약 50 중량%, 더 바람직하게는 약 25 중량% 내지 약 40 중량% 의 일차 응집제를 함유한다.

반면에, 가교 응집 침전제는, 바람직하게는, 중량 평균 분자량이 약 2,000,000 이상, 더 바람직하게는 약 5,000,000 이상, 특히 약 15,000,000 이상인 고분자량의 수용성 또는 수분산성 중합체 또는 중합체들의 혼합물이다. 본 발명에서 사용하기에 바람직한 가교 응집 침전제는 수용성 및 수분산성의 음이온성 및 비이온성 중합체와 그의 혼합물로 이루어지는 군으로부터 선택된다. 일반적으로, 본 발명의 조성물은 약 0.1 중량% 내지 약 10 중량%, 바람직하게는 약 0.2 중량% 내지 약 5 중량%, 더 바람직하게는 약 0.5 중량% 내지 약 3 중량% 의 가교 응집 침전제를 함유한다.

본 명세서에서 '응집 보조제' (coagulate aid) 라는 용어는, 가교 응집 침전제의 분자량보다 작은 분자량을 가지며 전체 응집 및 응집 침전 공정을 돕는 수용성 또는 수분산성 중합체를 이른다. 본 발명에서 사용하기에 바람직한 응집 보조제는, 일반적으로 중량 평균 분자량이 약 1,500,000 미만, 바람직하게는 약 750,000 미만, 특히 약 300,000 미만인 저분자량의 수용성 또는 수분산성 중합체 및 그의 혼합물이다. 일반적으로, 본 발명의 조성물은 약 0.1 중량% 내지 약 10 중량%, 바람직하게는 약 0.5 중량% 내지 약 5 중량%, 더 바람직하게는 약 1 중량% 내지 약 4 중량% 의 응집 보조제를 함유한다.

적합한 응집 보조제는 친수성의 음이온성 중합체 콜로이드, 예를 들어 카르복시메틸셀룰로스를 포함하지만, 수용성 및 수분산성의 양이온성 중합체 및 그의 혼합물, 예를 들어 양이온성 다당류로 이루어지는 군으로부터 선택되는 응집 보조제가 우수한 중금속의 전달, 전체적인 가용성 유기물 및 포낭체 감소 성능의 관점에서 아주 바람직한데, 이 중 키토산이 특히 바람직하다. 본 발명에서 바람직한 응집 보조제는, 실질적으로 수불용성이며, 본 명세서에서 하기되어 있는 시험에 의해 측정되는 바와 같이 총 건조 중량으로 10% 이상의 미용해 물질을 가지는데, 이는 총 수용성 유기 내용물을 적게 전달하는 조성물 및 방법을 제공하는 관점에서 바람직하다.

본 발명에서 가교 응집 침전제에 대한 일차 응집제의 중량비는, 바람직하게는 약 10:1 내지 약 200:1, 더 바람직하게는 약 10:1 내지 약 150:1, 더 바람직하게는 약 20:1 내지 약 100:1, 특히 약 25:1 내지 약 75:1 인데, 상기 비는 특히 극도로 오염된 물 조건에 있어서 최적의 정수 성능을 제공하고, 종이 및 부직포 필터를 사용하여 현저하게 개선된 여과 속도 및 '비-차단 (non-blocking)' 필터 특성과, 우수한 최종 생성물 순도 및 투명성을 제공하는데 있어서 본 명세서에 상기되어 있는 응집제 및 응집 침전제의 수준과 함께 효과적이다. 여과 속도, 비-차단 특성 및 생성물 투명도에 대한 상기 개선에 대한 이유가 완전히 알려져 있지는 않지만, 응집제에 대한 가교 응집 침전제의 더 높은 수준 및 비는 콜로이드성 미립자의 당연한 감소와 함께 플록 (floc) 의 '점착성'을 증가시킨다고 생각된다. 본 발명에서 이러한 조성물도 천 필터 (cloth filter) 와 함께 사용하기에 아주 적합하다.

따라서, 본 발명의 다른 태양에 따르면, 오염된 음용수의 정수 및 정화를 위한, 수용성의 다가 무기염 및 그의 혼합물로 이루어지는 군으로부터 선택되는 일차 응집제; 상기 음용수의 망간-관련 응집 침전 후 변색을 야기하기에 충분한 수준의 살미생물성의 염소계 살균제; 촉매에 의해 또는 자가촉매에 의해 가용성 Mn(II) 를 MnO₂ 로 산화시키는 산화제 시스템; 가교 응집 침전제에 대한 일차 응집제의 중량비가 약 10:1 내지 약 150:1, 바람직하게는 약 20:1 내지 약 100:1, 더 바람직하게는 약 25:1 내지 약 75:1 인 수용성 또는 수분산성의 중합체성 가교 응집 침전제; 및 임의로 수용성 또는 수분산성의 중합체성 응집 보조제를 함유하는 조성물이 제공된다. 본 조성물의 여과 특성은, 표준 여과 시험법을 사용하여 평가될 수 있으며, 바람직하게는, 620 mg/l 의 정수 조성물을 이용한 처리 후, 주위 온도 조건 (20℃) 하에서 1 리터 이상의 처리된 모델 표면수 (model surface water) 가 와트만 (Whatman) 1.2 mm GF/C 등급의 필터를 1 시간 미만, 바람직하게는 45 분 미만, 더 바람직하게는 30 분 미만에 통과하며, 1 리터 이상, 바람직하게는 2 리터 이상, 더 바람직하게는 3 리터 이상의 처리된 물이 차단 (blocking) 없이 필터를 통과하는 것이다.

상기 모델 표면수는 (i) 가용성의 천연 유기물 소스인 24 mg/l 의 휴믹산, (ii) 탁도를 가하기 위하여 설계된 20 mg/l 의 미세 시험 분진 (1-3 mm), (iii) 높은 총 용해 고형물의 스트레스 (stress) 조건을 주기 위한 1500 mg/l 의 염을 함유한다. 생성된 물은 높은 유기물 함량 (> 10 mg/l 의 총 유기물 함량 (total organic content, TOC)), 높은 착색도 (> 300 의 플라티넘 코발트 단위 (platinum cobalt units, PCU)), 높은 탁도 (> 15 의 탁도계에 의한 탁도 단위 (nephelometric turbidity units, NTU)) 및 높은 총 용해 고형물 (total dissolved solids, TDS) 을 가진다. 물의 pH 는 중성에 가깝지만, 스트레스 시험을 위하여 각각 HCl 또는 NaOH 를 사용하여 pH 5 또는 9 로 조정할 수도 있다. 상기 물은 본 명세서에서 '모델 표면수' 로 불린다.

최적의 정수 및 정화 성능을 가지는 조성물은, 가교 응집 침전제에 대한 일 차 응집제 및 응집 보조제의 중량비를 참조로 하여 정의될 수도 있다. 따라서, 바람직한 실시 형태에 있어서, 응집 보조제에 대한 일차 응집제의 중량비는 약 8:1 내지 약 100:1, 바람직하게는 약 12:1 내지 약 30:1, 더 바람직하게는 약 15:1 내지 약 25:1 이다. 반면에, 가교 응집 침전제에 대한 응집 보조제의 중량비는 바람직하게는 약 10:1 내지 약 1:6, 바람직하게는 약 5:1 내지 약 1:3, 더 바람직하게는 약 3:1 내지 약 1:1 범위이다.

또한, 본 발명의 조성물, 방법 및 키트는 살미생물성 살균제를 포함한다. 광범위한 살미생물성 살균제가 본 발명에서의 사용을 위하여 고려되지만, 염소계 살균제가 바람직하다. 차아염소산칼슘이 특히 바람직하다. 바람직하게는, 본 발명의 조성물은 약 10:1 내지 약 100:1, 더 바람직하게는 약 12:1 내지 약 60:1, 특히 약 15:1 내지 약 40:1 의 중량비의 일차 응집제 및 살미생물성 살균제를 함유한다. 일반적으로, 본 발명의 조성물은 약 0.2 중량% 내지 약 10 중량%, 바람직하게는 약 0.5 중량% 내지 약 4 중량%, 더 바람직하게는 약 0.7 중량% 내지 약 2.5 중량% 의 살미생물성 살균제를 함유한다.

또한, 본 발명의 조성물, 방법 및 키트는 산화제 시스템을 포함한다. 산화제 시스템의 기능은, 자연적인 응집/응집 침전 반응의 타임프레임 (timeframe) 이내에 가능한 가장 완전한 정도로 음용수 및 응집제의 가용성 망간 (Mn(II)) 내용물을 콜로이드성 이산화망간으로 산화시키는 것이다. 본 발명의 조성물의 응집/응집 침전 시스템이 고도의 활성을 가져, 일반적으로 30 초 이내에 음용수의 유기물 함량을 80% 이상 감소시키고 5 분 이내에 본질적으로 완전하게 응집 침전시 킨다면, 이는 산화제 시스템에 대한 상당한 요구를 부과하는 것이다.

자가촉매성 산화제, 산화제 및 산화 촉매의 조합물 및 그의 혼합물로 이루어지는 군으로부터 선택되는 산화제 시스템이 가용성 망간의 신속하고 효과적인 산화 및 망간-관련 응집 침전 후 변색의 최적의 조절을 제공하는 관점에서 바람직하다. 본 발명에서 이용되는 산화제는, 사용 조건 하에서 과도한 MnO₂/Mn(II) 시스템의 산화-환원 포텐셜 (potential) 을 가져야 하며, 바람직하게는 약 1.23 V 이상의 표준 산화-환원 포텐셜을 가져야 한다. 본 발명의 조성물에 혼입될 경우, 200 ppb 의 자가촉매성 산화제 또는 산화 촉매를 제공하기에 충분한 양의 산화제 시스템이 150 ppb 의 가용성 망간을 함유하는 탈이온수의 가용성 망간 농도를 1 분 후에 약 50% 이상, 바람직하게는 약 60% 이상, 그리고 5분 후에 약 60% 이상, 바람직하게는 약 70% 이상 감소시킬 수 있어야 하는데, 가용성 망간의 농도는 원자 흡수 분광법으로 측정하며 시험은 주위 온도 (20℃) 에서 수행된다. 본 발명에서 사용하기에 바람직한 자가촉매성 산화제 및 산화 촉매는 전이 금속계이며, 특히 바람직한 것은 원소 주기율표의 V, VI, VII 및 VIII 족의 전이 금속계, 예를 들어 Mn, Co, V, Mo 및 Ru 와, 그의 혼합물이다. 본 발명에서 사용하기에 아주 바람직한 자가촉매성 산화제는 망간산염, 특히 과망간산칼륨을 포함한다. 본 발명에서 사용하기에 적합한 산화 촉매는, 예를 들어 국제특허공개 제 WO-A-97/00311 호, 미국특허 제 5,246,612 호, 미국특허 제 4,810,410 호, 유럽특허 제 0408131 호 및 미국특허 제 5,244,594 호에 기재되어 있는 망간 및 코발트 촉매와 이산화망간 그 자 체를 포함한다. 산화 촉매, 또는 실제 자가촉매성 산화제와 배합하여 사용하기에 적합한 산화제는 염소계 살균제를 포함하는데, 응집/응집 침전 반응의 타임프레임 이내에서 가용성 망간을 신속하고 효과적으로 산화시키는 관점에서 염소계 살균제 및 자가촉매성 산화제의 조합물이 특히 유익하다.

바람직하게는, 본 발명의 조성물은 약 0.001 중량% 내지 약 0.15 중량%, 바람직하게는 약 0.01 중량% 내지 약 0.1 중량%, 더 바람직하게는 약 0.02 중량% 내지 약 0.06 중량% 의 자가촉매성 산화제, 산화 촉매, 또는 그의 혼합물을 함유한다.

수 처리 화학물질, 예를 들어 황산제1철 및 황산제2철은, 일반적으로 최종 시판 제품에 다양한 정도로 보유된 높은 가용성 망간 함량을 가지는 원료로부터 제조된다. 일부 제조업자는 그들의 제품의 가용성 망간 함량을 최소화하는 조치를 취하지만, 본 발명의 목적상 작은 비율의, 응집제 중 가용성 망간은 2 가지 관점에서 아주 바람직한 것으로 밝혀졌다. 첫째, 작은 비율의 상기 가용성 망간은 산화 반응을 촉진하여, 특히 극도로 오염된 물 조건에서 가용성 망간의 최종 수준을 더 작아지게 하고 응집 침전 후 변색을 감소시켜, 예를 들어 몇몇 예에 있어서는 200-300 ppb 만큼 많은 가용성 망간을 함유하는 물에 있어서 응집 침전 후 상기 가용성 망간이 50 ppb 이하만큼 적게 감소되도록 할 수 있는 것으로 나타났다. 둘째, 상기 가용성 망간은 낮은 가용성 망간 오염 조건 하에서 보상 로드 (compensating load) 를 제공함으로써 자가촉매성 산화제의 응집 침전 후 수준이 최소로 유지되도록 할 수 있다. 이는 산화제가 과량으로 존재할 경우 처리된 물이 분홍색으로 발색될 수 있게 하는 과망간산칼륨계의 산화제 시스템의 경우에 특히 중요하다.

따라서, 본 발명의 조성물은 바람직하게는 응집제 또는 다른 것의 일부로서 약 0.005% 내지 약 0.2%, 바람직하게는 약 0.01% 내지 약 0.1%, 더 바람직하게는 약 0.015% 내지 약 0.05% 의 망간을 Mn(II) 의 형태로 함유한다. 반면에, 과망간산칼륨과 같은 자가촉매성 산화제에 대한 Mn(II) 의 중량비는, 바람직하게는 약 1:10 내지 약 10:1, 더 바람직하게는 약 1:5 내지 약 5:1, 특히 약 1:2 내지 약 2:1 범위이다.

본 발명의 조성물, 방법 및 키트는 일반적으로 수용성 알칼리도 포함하는데, 이는 최적의 사용중 pH 프로필 (optimum in-use pH profile) 의 전달 관점에서 효과적이다. 일반적으로, 일차 응집제 및 알칼리의 수준은, 약 6.0 내지 8.5 범위, 바람직하게는 6.0 내지 7.0 범위의 사용중 농도 (일반적으로, 총 조성물의 약 620 ppm) 에서의 pH 를 제공하도록 조정되어야 하는데, 이는 상이한 오염 수준 및 유형의 오염된 물에 성능 유지성 (performance robustness) 을 제공하는 관점에서 바람직하다. 필요한 pH 수준을 달성하기 위해서는, 수용성 알칼리에 대한 일차 응집제의 중량비는 일반적으로 약 0.8:1 내지 약 3:1, 바람직하게는 약 0.9:1 내지 약 2.4:1, 더 바람직하게는 약 1:1 내지 약 2:1 범위이다. 일반적으로, 본 조성물은 약 10 중량% 내지 약 45 중량%, 바람직하게는 약 15 중량% 내지 약 40 중량%, 더 바람직하게는 약 20 중량% 내지 약 35 중량% 의 수용성 알칼리를 함유한다.

본 발명의 조성물, 방법 및 키트는 종자 입자 (seed particle) 로 작용하거나 금속 이온의 흡수 또는 양이온 교환을 촉진함으로써 응집 침전 공정을 돕는 작용을 하는 수불용성 실리케이트 물질, 예를 들어 점토 또는 제올라이트도 포함할 수 있다. 바람직한 실시 형태에 있어서, 본 발명에서 수불용성 실리케이트에 대한 일차 응집제의 중량비는 약 0.3:1 내지 약 5:1, 바람직하게는 약 0.7:1 내지 약 2:1, 더 바람직하게는 약 0.8:1 내지 약 1.2:1 이다. 일반적으로, 본 발명의 조성물은 약 10 중량% 내지 약 80 중량%, 바람직하게는 약 20 중량% 내지 약 50 중량%, 더 바람직하게는 약 25 중량% 내지 약 35 중량% 의 수불용성 실리케이트를 함유한다.

본 발명의 조성물 및 키트는 배치식 및 연속식을 포함하는 다양한 공정 유형 및 형태로 이용될 수 있지만, 바람직하게는 본 조성물은 단위 투여형이며 비교적 적은 소정 부피의 오염된 음용수의 배치식 정수 및 정화에 사용된다. 비교적 적은 부피라는 것은, 일반적으로 가정용 또는 개인용에 있어서의 즉각적인 소비에 필요한 물의 부피, 또는 단기간의 보관 및 소비에 필요한 물의 부피를 의미한다. 일반적으로, 본 발명의 조성물은 약 0.1 내지 약 100, 바람직하게는 약 0.5 내지 약 40, 더 바람직하게는 약 5 내지 약 20, 특히 약 8 내지 약 13 리터 범위의 부피의 오염된 음용수의 처리에 사용될 것이다. 반면에, 본 조성물의 단위 투여량은, 일반적으로 오염된 음용수 1 리터 당 약 50 내지 약 2000, 바람직하게는 약 100 내지 약 1000, 더 바람직하게는 약 250 내지 약 750 mg 범위일 것이다. 본 발명에 사용하기에 적합한 단위 투여형은 정제, 압착물, 압출성형물, 수용성의 단 일 및 다중-구획 파우치 등을 포함하지만, 바람직한 단위 투여형은, 사용 이전에 개봉되어 내용물이 소정량의 오염된 음용수 내로 옮겨지는 단위 투여량의 과립형 또는 분말형 조성물을 포함하는 단일 및 다중-구획의 작은 봉지 (sachet) 이다.

상기 목적을 위해, 본 발명에서 아주 바람직한 것은 단위 투여형 조성물이며, 이는 (i) 약 15 중량% 내지 약 50 중량%, 바람직하게는 약 25 중량% 내지 약 40 중량% 의 일차 응집제; (ii) 약 0.2 중량% 내지 약 5 중량%, 더 바람직하게는 약 0.5 중량% 내지 약 3 중량% 의 가교 응집 침전제; (iii) 약 0.5 중량% 내지 약 5 중량%, 더 바람직하게는 약 1 중량% 내지 약 4 중량% 의 응집 보조제; (iv) 약 0.2 중량% 내지 약 10 중량%, 바람직하게는 약 0.5 중량% 내지 약 4 중량%, 더 바람직하게는 약 0.7 중량% 내지 약 2.5 중량% 의 살미생물성 염소계 살균제; 및 (v) 약 0.001 중량% 내지 약 0.15 중량%, 바람직하게는 약 0.01 중량% 내지 약 0.1 중량%, 더 바람직하게는 약 0.02 중량% 내지 약 0.06 중량% 의 전이 금속계의 자가촉매성 산화제 또는 산화 촉매를 함유한다.

본 조성물의 사용에 있어서, 유효한 수준의 제형 성분이 정수할 오염수 샘플에 전달되는 것을 보장하는 것이 또한 중요하다. 따라서, 조성물 중 일차 응집제, 가교 응집 침전제, 응집 보조제, 염소계 살균제 및 산화제 시스템의 수준은, 바람직하게는 오염된 음용수의 중량을 기준으로 약 50 내지 약 500, 바람직하게는 약 75 내지 약 300, 더 바람직하게는 약 100 내지 약 250 ppm 의 일차 응집제와, 약 1 내지 약 15, 바람직하게는 약 2 내지 약 10, 더 바람직하게는 약 2.5 내지 약 7.5 ppm 의 가교 응집 침전제와, 약 1 내지 약 25, 바람직하게는 약 5 내지 약 20, 더 바람직하게는 약 8 내지 약 12 ppm 의 응집 보조제와, 약 1 내지 약 20, 바람직하게는 약 2 내지 약 15, 더 바람직하게는 약 3 내지 약 10 ppm 의 염소계 살균제와, 그리고 약 10 내지 약 1000, 바람직하게는 약 50 내지 약 800, 더 바람직하게는 약 100 내지 약 400 ppb 의 전이 금속계의 자가촉매성 산화제 또는 산화 촉매를 제공하기에 충분해야 한다.

바람직한 실시 형태에 있어서, 살미생물성 살균제는, 조절 방출형, 지연 방출형, 지속 방출형 또는 서방형으로 본 발명의 조성물에 혼입됨으로써 살균제가 음용수 내로 방출되어 응집 및 응집 침전 단계의 실질적인 완료 후에만 그 안에서 가용성 유기 불순물과 반응하도록 하는데, 이는 정수 공정 동안 생성되는 트리할로메탄 (THM) 의 수준을 조절 및 최소화하는 관점에서 효과적이다. 본 발명에서 살균제의 방출 속도 측정치는 t_max 인데, 이는 20℃ 에서 온화하게 교반시키면서 탈이온수에 본 조성물을 첨가한 후 살균제의 최대 잔류 농도를 달성하는 데에 걸리는 시간이다. 바람직하게는, 본 발명의 조성물의 t_max 는 약 1 분 이상, 바람직하게는 약 2 분 이상, 더 바람직하게는 약 4 분 이상, 특히 약 8 분 이상이다. 반면에, 유기 불순물의 응집 및 응집 침전 속도는, n% 이게 할 수 있는 (n%-ile) 가용성 유기물 응집 침전 속도 (t_n) 로 측정된다. 본 명세서에서, n% 이게 할 수 있는 가용성 유기물 응집 침전 속도는, 하기의 절차에 따라 측정되는 바와 같이 휴믹산의 농도를 n% 감소시키는 데에 걸리는 시간으로 정의된다. 바람직하게는, 본 발명의 조성물의 t₈₀ 은 약 2 분 미만, 바람직하게는 약 1 분 미만, 더 바람 직하게는 약 30 초 미만이다. 또한, 바람직한 실시 형태에 있어서, 본 발명의 조성물의 t₉₀ 은 약 2 분 미만, 바람직하게는 약 1 분 미만, 더 바람직하게는 약 30 초 미만이다. THM 생성을 최소화하고, 살균성, 포낭체 조절 등을 최적화할 목적으로 응집 및 응집 침전 반응의 완료 후에만 다량의 살균제가 방출된다는 사실에도 불구하고, 본 발명의 조성물은 응집 침전 후 변색 반응의 효과적인 조절을 제공한다는 것이 본 발명의 특징이다.

따라서, 본 발명의 다른 태양에 따르면, (i) 수용성의 다가 무기염 및 그의 혼합물로 이루어지는 군으로부터 선택되는 일차 응집제; (ii) 살미생물성의 염소계 살균제; (iii) 촉매에 의해, 또는 자가촉매에 의해 가용성 Mn(II) 를 MnO₂ 로 산화시키는 산화제 시스템; 및 임의로 (iv) 수용성 또는 수분산성의 중합체성 가교 응집 침전제를 함유하는, 오염된 음용수의 정수 및 정화를 위한 조성물이 제공되며; 여기에서, 살미생물성 살균제는 조절 방출형, 지연 방출형, 지속 방출형 또는 서방형이어서, 20℃ 의 탈이온수에의 첨가 후 본 조성물의, 최대 살균제 농도를 달성하는 시간에 상응하는 t_max 는, 본 조성물의 80% 이게 할 수 있는 가용성 유기물 응집 침전 속도 (t₈₀) 를 초과하고, 바람직하게는 90% 이게 할 수 있는 가용성 유기물 응집 침전 속도 (t₉₀) 를 초과한다.

바람직하게는, t_max 는 t₈₀, 바람직하게는 t₉₀ 보다 약 1 분 이상, 더 바람직하게는 약 2 분 이상, 훨씬 더 바람직하게는 약 4 분 이상, 특히 약 8 분 이상 더 크다.

n% 이게 할 수 있는 유기물 응집 침전 속도는 본 명세서에서 전술한 모델 표면수 상에서 측정된다. 620 mg 의 정수 조성물이 1 리터의 모델 표면수 샘플에 교반되면서 첨가된다. 이어서 상기 액체의 분취물 (aliquot) 을 30 초 간격으로 취하는데, 각각의 분취물은 0.45 mm 필터를 통하여 여과된다. 이어서, 분취물의 채색도는, 예를 들어 하나 (Hanna) HI93727 색채계를 사용하여 측정되며, 공지된 휴믹산 농도 및 색상 판독치의 표준 세트와 비교한다. n% 이게 할 수 있는 가용성 유기물 응집 침전 속도는, 초기 수준 (24 ppm) 의 색상 판독치의 (100-n)% 인 휴믹산 수준에 상응하는 색상 판독치를 달성하는 데에 걸리는 시간이다.

바람직하게는, 생체 내에서 또는 모델 표면수 상에서 본 발명의 정수 조성물을 사용하여 (예를 들어 30 분에서의 여과 후 및 72 시간 이하 동안의 보관시) 달성되는 최종 채색도는 20 PCU 미만, 더 바람하게는 15 PCU 미만, 특히 10 PCU 미만이다. 반면에, 생체 내에서 또는 모델 표면수 상에서 본 발명의 정수 조성물을 사용하여 달성되는 최종 탁도는, 바람직하게는 5 NTU 미만, 더 바람직하게는 2 NTU 미만, 특히 1 NTU 미만인데, 탁도는 5.0 NTU 표준물에 대하여 매일 보정하는 젠웨이 (Jenway) 6035 탁도계를 사용하여 측정한다.

대체 실시 형태에 있어서, 살균제 및 나머지 정수 조성물 (무-살균제 조성물) 은 서로간에 동시에 또는 순차적으로 개별 처리 단계에서 사용될 수 있다.

바람직하게는, 개별적으로 사용될 경우 살균제에 대한 무-살균제 조성물의 중량비는 10000:1, 또는 바람직하게는 5000:1 또는 바람직하게는 1000:1, 또는 바 람직하게는 500:1 에서, 바람직하게는 2:1, 또는 바람직하게는 10:1, 또는 바람직하게는 25:1, 또는 바람직하게는 50:1, 또는 바람직하게는 100:1 까지이다.

본 발명의 조성물, 방법 및 키트는, 바람직하게는 식품 첨가제 또는 영양소 원도 포함하는데, 이는 순수할 뿐만 아니라 양호한 건강 및 영양에 필요한 필수 미네랄 및 기타 식품 첨가제도 함유하는 음용수를 제공하는 관점에서 효과적이다. 식품 첨가제 또는 영양소 원은, 단위 투여형의 하나 이상의 개별적인 조성물로 본 발명의 키트에 포함될 수 있거나, 정수 조성물 그 자체 내로 직접 혼입될 수 있다.

따라서, 본 발명의 추가 태양에 따르면, 오염된 음용수를 정수, 정화 및 자양하기 위한 조성물이 제공되는데, 이는 (i) 수용성의 다가 무기염 및 그의 혼합물로 이루어지는 군으로부터 선택되는 일차 응집제; (ii) 수용성 또는 수분산성의 중합체성 가교 응집 침전제; (iii) 살미생물성의 염소계 살균제; (iv) 촉매에 의해, 또는 자가촉매에 의해 가용성 Mn(II) 를 MnO₂ 로 산화시키는 산화제 시스템; 및 (v) 식품 첨가제 또는 영양소 원을 함유한다.

비-응집성이거나 적어도 부분적으로 응집 및 응집 침전 공정을 견디어내는 식품 첨가제 및 영양소 원, 예를 들어 불소 첨가제 (fluoridating agent), 요오드 첨가제 (iodinating agent), 및 필수 미네랄, 예를 들어 아연 및 철의 경우, 식품 첨가제 또는 응집 침전제가 특별한 조치 없이 정수 조성물 내로 혼입될 수 있다. 그렇지 않을 경우, 식품 첨가제 또는 영양소 원은, 살균제에 대하여 본 명세서에 기재되어 있는 바와 같이 조절 방출형, 지연 방출형, 지속 방출형 또는 서방형으로 혼입될 수도 있다. 이러한 경우에, 본 조성물의, 20℃ 의 탈이온수에의 첨가 후 최대 영양소 농도를 달성하기 위한 시간에 상응하는 t_max 는 본 조성물의 80% 이게 할 수 있는 가용성 유기물 응집 침전 속도 (t₈₀) 를 초과하고, 바람직하게는 90% 이게 할 수 있는 가용성 유기물 응집 침전 속도 (t₉₀) 를 초과해야 한다.

본 발명에 있어서, 본 정수 조성물, 특히 살미생물성 살균제로 차아염소산칼슘을 함유하는 본 발명의 정수 조성물의 자유 수분 함량을 조절하는 것이 또한 바람직하다. 다수의 본 발명의 조성물 성분, 예를 들어 벤토나이트 점토, 명반계 응집제 등은 자연적인 양의 자유 수분을 포함하며, 이는 차아염소산칼슘의 안정성에 특히 해로운 것으로 밝혀졌음을 알아야 한다. 따라서, 바람직한 실시 형태에 있어서, 본 발명의 조성물은 그의 약 6 중량% 미만, 바람직하게는 약 4 중량% 미만, 더 특별하게는 약 2.5 중량% 미만의 자유 수분 함량을 가져야 한다. 또한, 수분 싱크 (sink) 로 작용할 수 있는 하나 이상의 성분, 예를 들어 저수분의 미리 건조된 점토, 및 무수 또는 부분 수화 형태의 수화가능한 염을 혼입하여 본 조성물의 자유 수분 함량을 본 조성물의 성분의 100% 수화에 필요한 이론적인 양 미만으로 유지하는 것이 또한 아주 바람직하다. 특히 바람직한 수분 싱크는 미리 건조된 점토 및 알루미노실리케이트, 무수 탄산나트륨, 및 그의 혼합물을 포함한다. 바람직하게는, 수분 싱크의 자유 수분 함량은 약 4 중량% 미만, 더 바람직하게는 약 3 중량% 미만, 특히 약 2.5 중량% 미만, 더 특히는 약 1.5 중량% 미만이다. 생성물 또는 수분 싱크의 자유 수분 함량은 아래와 같이 측정된다. 2 g 의 생성물 또는 수분 싱크 샘플을 실온에서 20 분 동안 50 ml 의 건조 메탄올 내로 추출해 낸다. 이어서 상기 용액의 1 ml 분취물을 취하고, 표준 칼 피셔 (Karl Fischer) 적정법으로 자유 수분량을 측정한다. 자유 수분량은 샘플 중량 (상기의 경우 2 g) 에 대한 물의 중량의 백분율로 표현한다.

따라서, 본 발명의 다른 태양에 의하면, 오염된 음용수를 정수 및 정화하기 위한 조성물이 제공되는데, 이는 (i) 수용성의 다가 무기염 및 그의 혼합물로 이루어지는 군으로부터 선택되는 일차 응집제; (ii) 수용성 또는 수분산성의 중합체성 가교 응집 침전제; (iii) 살미생물성 살균제로서 차아염소산칼슘; (iv) 촉매에 의해, 또는 자가촉매에 의해 가용성 Mn(II) 를 MnO₂ 로 산화시키는 산화제 시스템; 및 임의로 수분 싱크를 함유하며, 상기 조성물은 그의 약 6 중량% 미만, 바람직하게는 약 4 중량% 미만, 더 특히는 약 2.5 중량% 미만의 자유 수분 함량을 갖는다.

또한 본 발명은, 오염된 음용수를 적어도 일차 응집제 물질, 살미생물성 살균제 및 산화제 시스템과 접촉시키는 단계를 포함하는 오염된 음용수의 정수 방법에 관한 것이다. 아주 바람직한 방법은, 응집 침전제에 대한 응집제의 수준 및 비가 바람직하게는 특정 범위 이내인 하나 이상의 가교 응집 침전제 물질, 응집 보조제, 살균제 중화제; 수용성 알칼리, 수불용성 실리케이트 (예를 들어 점토, 제올라이트 또는 그의 혼합물), 및 식품 첨가제 또는 영양소 원과 상기 음용수를 접촉시키는 단계를 또한 포함한다.

따라서, 방법 태양에 있어서, 본 발명은 오염된 음용수의 정수 및 정화 방법 에 관한 것으로, 상기 오염수를 (i) 수용성의 다가 무기염 및 그의 혼합물로 이루어지는 군으로부터 선택되는 일차 응집제; (ii) 상기 음용수의 망간-관련 응집 침전 후 변색을 야기하기에 충분한 수준의 살미생물성의 염소계 살균제; 및 (iii) 촉매에 의해, 또는 자가촉매에 의해 가용성 Mn(II) 를 MnO₂ 로 산화시키는 산화제 시스템; 및 바람직하게는 (iv) 중량 평균 분자량이 약 2,000,000 이상이며 수용성 및 수분산성인 음이온성 및 비이온성 중합체와 그의 혼합물로 이루어지는 군으로부터 선택되는 가교 응집 침전제와 접촉시키는 단계를 포함한다.

다른 방법 태양에 있어서, 본 발명은 오염된 음용수의 정수 및 정화 방법에 관한 것으로, 이는 (i) 수용성의 다가 무기염 및 그의 혼합물로 이루어지는 군으로부터 선택되는 일차 응집제; (ii) 상기 음용수의 망간-관련 응집 침전 후 변색을 야기하기에 충분한 수준의 살미생물성의 염소계 살균제; (iii) 촉매에 의해, 또는 자가촉매에 의해 가용성 Mn(II) 를 MnO₂ 로 산화시키는 산화제 시스템; (iv) 바람직하게는 수용성 및 수분산성의 음이온성 및 비이온성 중합체로 이루어지는 군으로부터 선택되며, 중량 평균 분자량이 약 2,000,000 이상인 수용성 또는 수분산성의 중합체성 가교 응집 침전제로서, 여기서 상기 가교 응집 침전제에 대한 일차 응집제의 중량비는 약 10:1 내지 약 150:1, 바람직하게는 약 20:1 내지 약 100:1, 더 바람직하게는 약 25:1 내지 약 75:1 인 수용성 또는 수분산성의 중합체성 가교 응집 침전제; 및 바람직하게는 (v) 수용성 및 수분산성의 양이온성 중합체로 이루어지는 군으로부터 선택되는 것이 바람직하며, 중량 평균 분자량이 약 1,500,000 미만인 수용성 또는 수분산성의 중합체성 응집 보조제와 오염된 음용수를 접촉시키는 단계를 포함한다.

또한, 본 발명은 오염된 음용수의 정수, 정화 및 자양 방법에 관한 것으로, 이는 (i) 수용성의 다가 무기염 및 그의 혼합물로 이루어지는 군으로부터 선택되는 일차 응집제; (ii) 수용성 또는 수분산성의 중합체성 가교 응집 침전제; (iii) 살미생물성의 염소계 살균제; (iv) 촉매에 의해, 또는 자가촉매에 의해 가용성 Mn(II) 를 MnO₂ 로 산화시키는 산화제 시스템; 및 (v) 식품 첨가제 또는 영양소 원과 오염된 음용수를 접촉시키는 단계를 포함한다.

본 발명의 방법은, 동시에 또는 순차적으로 진행시킬 수 있는 다수의 별개의 화학적 및 물리적 단계를 포함한다. 넓게는, 본 단계는 (i) 오염된 음용수를 응집제, 가교 응집 침전제, 및 존재한다면 응집 보조제와 혼합 접촉시켜 물 불순물을 고형물의 형태로 응집 및 응집 침전시키는 응집 및 응집 침전 단계; (ii) 상기 음용수를 응집 및 응집 침전 단계 동안 또는 그의 실질적인 완료 후에 염소계 살균제와 살미생물적으로 접촉시키는 살균 단계; (iii) 상기 음용수를 산화제 시스템과 접촉시킴으로써 생성되는 MnO₂ 를 응집 및 응집 침전 단계에서 다른 고형물과 함께 응집 및 응집 침전시키는, 응집 및 응집 침전 단계의 완료 이전의 망간 산화 단계; 및 (iv) 상기 고형물을 상기 음용수로부터 물리적으로 분리시키는 분리 단계를 포함한다.

바람직하게는, 상기 음용수를 응집 및 응집 침전 단계의 실질적인 완료 후 살균제와 살미생물적으로 접촉시키며, 이럼으로써 위에서 정의되어 있는 t_max 는 본 조성물의 80% 이게 할 수 있는 가용성 유기물 응집 침전 속도 (t₈₀) 를 초과하며, 바람직하게는 90% 이게 할 수 있는 가용성 유기물 응집 침전 속도 (t₉₀) 를 초과한다.

또한, 본 발명의 방법은 바람직하게는, 음용수의 보관 동안 음용수의 순도는 유지시키지만 사용 이전에 과도한 살균제를 감소시키거나 제거하기 위하여 상기 음용수를 순서상 상기 분리 단계 이후에 살균제 중화제와 접촉시키는 중화 단계를 또한 포함한다. 염소계 살균제의 경우, 적합한 살균제 중화제는 활성탄 및 환원제, 예를 들어 티오황산나트륨, 아황산나트륨, 과산화수소 및 과탄산나트륨을 포함한다.

따라서, 본 발명의 추가 태양에 따르면, 오염된 음용수를 정수 및 정화하는 방법이 제공되는데, 이는 (i) 오염된 오염수를 일차 응집제, 중합체성 가교 응집 침전제, 및 임의로 중합체성 응집 보조제와 혼합 접촉시켜 물 불순물을 고형물 형태로 응집 및 응집 침전시키는 응집 및 응집 침전 단계; (ii) 상기 음용수를 응집 및 응집 침전 단계 동안 또는 그의 실질적인 완료 후에 염소계 살균제와 살미생물적으로 접촉시키는 살균 단계; (iii) 상기 음용수를 촉매에 의해 또는 자가촉매에 의해 가용성 Mn(II) 를 MnO₂로 산화시키는 산화제 시스템과 접촉시키고 이럼으로써 생성된 MnO₂ 를 응집 및 응집 침전 단계에서 다른 고형물과 함께 응집 및 응집 침전 시키는, 응집 및 응집 침전 단계의 완료 이전의 망간 산화 단계; (iv) 상기 고형물을 상기 음용수로부터 물리적으로 분리시키는 분리 단계; 및 (v) 과도한 살균제를 감소시키거나 제거하기 위하여 상기 분리 단계 이후에 상기 음용수를 살균제 중화제와 접촉시키는 중화 단계를 오염된 음용수가 거치게 하는 단계를 포함한다.

또한, 본 발명의 방법은 또한 바람직하게는 상기 음용수를 분리 단계 이전 또는 그 후에 식품 첨가제 또는 영양소 원과 접촉시키는 자양 단계를 포함한다.

따라서, 또 다른 방법 태양에 있어서, 오염된 음용수의 정수, 정화 및 자양 방법이 제공되는데, 이는 (i) 오염된 음용수를 일차 응집제, 중합체성 가교 응집 침전제, 및 임의로 중합체성 응집 보조제와 혼합 접촉시켜 물 불순물을 고형물 형태로 응집 및 응집 침전시키는 응집 및 응집 침전 단계; (ii) 상기 음용수를, 응집 및 응집 침전 단계 동안, 또는 그의 실질적인 완료 후에 염소계 살균제와 살미생물적으로 접촉시키는 살균 단계; (iii) 상기 음용수를, 촉매에 의해 또는 자가촉매에 의해 가용성 Mn(II) 를 MnO₂로 산화시키는 산화제 시스템과 접촉시킴으로써, 생성되는 MnO₂를 응집 및 응집 침전 단계에서 다른 고형물과 함께 응집 및 응집 침전시키는, 응집 및 응집 침전 단계의 완료 이전의 망간 산화 단계; (iv) 상기 고형물을 상기 음용수로부터 물리적으로 분리시키는 분리 단계; 및 (v) 상기 음용수를, 분리 단계 이전에, 또는 그 이후에 식품 첨가제 또는 영양소 원과 접촉시키는 자양 단계를 오염된 음용수가 거치게 하는 것을 포함한다.

본 발명의 방법 태양에 있어서, 일차 응집제는 일반적으로 오염된 음용수의 중량을 기준으로 약 50 내지 약 500, 바람직하게는 약 75 내지 약 300, 더 바람직하게는 약 100 내지 약 250 ppm 의 양으로 첨가되며; 가교 응집 침전제는 일반적으로 오염된 음용수의 중량을 기준으로 약 1 내지 약 15, 바람직하게는 약 2 내지 약 10, 더 바람직하게는 약 2.5 내지 약 7.5 ppm 의 양으로 첨가되며; 응집 보조제는 일반적으로 오염된 음용수의 중량을 기준으로 약 1 내지 약 25, 바람직하게는 약 5 내지 약 20, 더 바람직하게는 약 8 내지 약 12 ppm 의 양으로 첨가되며; 살미생물성 살균제는 오염된 음용수의 중량을 기준으로 약 1 내지 약 20, 바람직하게는 약 2 내지 약 15, 더 바람직하게는 약 3 내지 약 10 ppm 의 양으로 첨가되며; 산화제 시스템은 오염된 음용수의 중량을 기준으로 약 10 내지 약 1000, 바람직하게는 약 50 내지 약 800, 더 바람직하게는 약 100 내지 약 400 ppb 의 전이 금속계의 자가촉매성 산화제 또는 산화 촉매를 제공하는 양으로 첨가된다. 본 발명의 방법에 따라 처리되는 오염된 음용수의 부피는 바람직하게는 약 0.1 내지 약 100, 더 바람직하게는 약 0.5 내지 약 40, 더 바람직하게는 약 5 내지 약 20, 특히 약 8 내지 약 13 리터의 범위이다.

예를 들어 따라냄 (decanting), 침강 (sedimentation), 부유 (flotation) 등에 의해, 부분적으로 정수된 음용수로부터 고형물을 분리하는 임의의 편리한 방법을 이용할 수 있지만, 바람직하게는 이러한 분리는 종이, 부직포 또는 천 여과 요소를 사용한 분리 단계에서의 여과에 의해 달성된다. 더욱이, 고형물의 분리는 바람직하게는 여과 요소를 교환할 필요 없이 단일 여과 단계에서 달성된다. 본 조성물 및 방법은 일회용 종이 및 부직포 필터를 통한 월등한 여과 특성을 가지며 이러한 여과 수단은 포낭체 및 박테리아 오염물의 제거에 있어서 최적의 성능을 위해 바람직할 수 있다는 것이 본 발명의 특징이다. 본 발명의 조성물 및 방법은 친수성 기재, 예를 들어 면으로 만들어진 천 여과 요소를 통한 월등한 여과 특성을 또한 제공하며, 이러한 시스템은 비용 및 환경적인 고려 사항의 관점에서 그리고 동시에 아주 효과적인 여과 성능을 제공한다는 관점에서 바람직할 수 있다.

본 발명의 조성물, 방법 및 키트는 높은 수준의 가용성 망간 (예를 들어 약 150 ppb 를 초과하는 수준, 바람직하게는 약 200 또는 심지어 300 ppb 를 초과하는 수준) 으로 오염된 물의 정수 및/또는 응집제를 사용한 고수준의 가용성 망간 (예를 들어 응집제의 약 0.05% 를 초과하는 수준, 바람직하게는 약 0.075% 또는 심지어 0.1% 를 초과하는 수준) 으로 오염된 물의 정수에 효과적이며, 여기서 정수된 물의 가용성 망간 농도는 약 100 ppb 미만, 바람직하게는 약 80 ppb 미만, 더 바람직하게는 약 50 ppb 미만이다.

또한, 본 발명의 조성물, 방법 및 키트는 중금속, 예를 들어 비소 및/또는 납으로 오염된 물의 정수에 특히 효과적이며, 비소 농도가 약 5 ppb 미만, 바람직하게는 약 2 ppb 미만이 되도록 그리고 납 농도가 약 15 ppb 미만, 바람직하게는 약 10 ppb 미만이 되도록 물을 정수하는 데에 효과적이다.

또한 본 발명의 조성물, 방법 및 키트는, 가용성 유기 불순물, 예를 들어 휴믹산으로 오염된 물의 정수에 효과적이며, 총 유기물 함량이 약 10 ppm 미만, 바람직하게는 약 7 ppm 미만, 더 바람직하게는 약 4 ppm 미만이 되도록 그리고 트리할로메탄 (THM) 수준이 약 100 ppb 미만, 바람직하게는 약 70 ppb 미만, 더 바람직하 게는 약 40 ppb 미만이 되도록 물을 정수하는 데에 효과적이다.

또한 본 발명의 조성물, 방법 및 키트는, 포낭체, 예를 들어 지아르디아 (Giardia) 및 작은와포자충 (Cryptosporidium parvum) 으로 오염된 물의 정수에 효과적이며, 여기서 포낭체 농도는 약 log 2 이상, 바람직하게는 약 log 3 이상, 더 바람직하게 약 log 3.5 이상의 율 (factor) 로 감소된다.

키트 태양에 있어서, 본 발명은 오염된 음용수의 정수 및 정화용 키트에 관한 것으로, 이는 (i) 본원의 하나 이상의 단위 투여량의 정수 조성물, 및 (ii) 음용수로부터 고형물을 물리적으로 분리하기 위한 수단을 포함한다.

음용수로부터 고형물을 물리적으로 분리하기 위한 수단은 상기한 바와 같이 천, 종이 및 부직포 필터를 포함한다.

본 발명의 키트는 하나 이상의 단위 투여량의 무살균제 정수 조성물 및 살미생물성 살균제 조성물 둘 모두, 및/또는 하나 이상의 단위 투여량의 식품 첨가제 또는 영양소 조성물을 또한 포함할 수 있다. 살미생물성 살균제 조성물은 무살균제 정수 조성물과 동시에 또는 순차적으로 사용될 수 있다. 또한, 식품 첨가제 또는 영양소 조성물은 상기 정수 조성물과 동시에 또는 순차적으로 사용될 수 있다.

일차 응집제

본 발명에 사용하기에 적합한 일차 응집제는 수용성 무기염 및 그의 혼합물을 포함한다. 아주 바람직한 실시 형태에 있어서, 본 발명의 조성물은 황산철, 염화철, 황산망간, 염화망간, 황산구리, 염화구리, 황산알루미늄, 염화알루미늄, 그의 폴리-변이체, 및 그의 조합으로 이루어지는 군으로부터 선택되는 무기 금속염을 포함한다. 본 발명의 조성물의 무기 금속염은, 상기 금속염이 응집제로서 작용할 수 있는지, 그리고 하전된 수용성 불순물의 전하를 중화시켜 수불용성 불순물을 형성하도록, 즉 일반적으로 용액으로부터 침전되어 나오는, 상기 불순물의 수불용성 염을 형성하도록 하는 방식으로, 하전된 수용성 불순물과 상호작용할 수 있는지에 기초하여 선택된다. 또한, 본 발명의 조성물의 무기염은 수불용성 불순물의 입자 크기를 증가시켜서 아마도 침강을 야기하거나, 또는 여과 또는 기타 수불용성 물질 제거 기술, 예를 들어 부유 또는 따라냄에 의해 상기 수불용성 불순물의 제거를 도움으로써 물의 탁도를 저하시킬 수 있다. 본 발명에서 선택되는 무기염은, 물에서 중금속 이온과 공동으로 침전되어 나올수도 있으며, 또한 상기 유기 내용물을 물에 형성된 수불용성 불순물 상에 응집시키거나 흡착시킴으로써 물에 존재하는 총 유기물 함량을 저하시킬 수 있다.

바람직하게는, 본 발명의 조성물의 무기 금속염은 다가, 바람직하게는 이가 또는 삼가의 무기 금속염, 예를 들어 황산알루미늄 III, 황산철 II (황산제1철), 또는 황산철 III (황산제2철) 이다. 본 발명에 사용하기에 가장 바람직한 무기 금속염은 황산철 III 이다. "무기 금속염" 이라는 용어는, 폴리알루미늄 클로라이드 및 폴리페릭 (polyferric) 물질과 같은 모든 그의 폴리-변이체를 포함하지만, 메틸 또는 에틸기를 포함하는 화합물은 포함하지 않는다. 무기 금속염에는 바람직하게는 탄소 원자가 없다. "탄소 원자가 없는 무기 금속염" 이라는 용어는, 천연 무기 금속염 원에서 종종 발견되는 것과 같은 소량의 탄소 불순물을 포함하는 무기 금속염 원을 포함한다. 예를 들어, 본 발명의 조성물의 바람직한 무기 금속염은 (상기 염의 중량을 기준으로) 5% 미만, 더 바람직하게는 3% 미만, 더 바람직하게는 1% 미만, 훨씬 더 바람직하게는 0.1% 미만, 훨씬 더 바람직하게는 0.01% 미만의 탄소 원자를 포함한다.

황산알루미늄 III 또는 황산철과 같은, 산의 공급원인 무기 금속염이 특히 바람직하다. 이는 본 발명의 조성물이 탄산염의 원, 예를 들어 탄산나트륨도 함유할 경우 특히 사실인데, 이는 상기 산의 원, 및 탄산염 원이 함께 반응하여 기체를 형성할 수 있기 때문이다. 이러한 공정은 비등 (effervescence) 으로 알려져 있으며, 특히 본 발명의 조성물이 정제형일 경우 본 발명의 조성물의 분산을 돕는다.

본 발명의 조성물은, 바람직하게는 황산철, 염화철, 황산망간, 염화망간, 황산구리, 염화구리, 황산알루미늄, 염화알루미늄, 그의 폴리-변이체, 및 그의 조합으로 이루어지는 군으로부터 선택되는 무기염을 1 중량%, 또는 바람직하게는 5 중량%, 또는 바람직하게는 10 중량%, 또는 바람직하게는 15 중량%, 또는 바람직하게는 20 중량%, 또는 바람직하게는 25 중량% 에서 바람직하게는 50 중량%, 또는 바람직하게는 40 중량%, 또는 바람직하게는 30 중량% 까지 함유한다.

응집 보조제

본 발명의 정수 조성물은 바람직하게는 응집 보조제 (때로, 본 명세서에서는 '제 1 중합체성 물질' 로 부름) 를 함유한다. 아주 바람직한 것은, 아민기를 포함하며 따라서 성질이 양이온성인 중합체성 물질이다. 제 1 중합체성 물질은, 상기 중합체성 물질이 응집 및 응집 침전 공정을 도울 수 있는지, 특히 일차 응집제와 함께 플록으로 알려진 더 큰 수불용성 집합 복합체 내로의 수불용성 입자의 입자 흡착 및 집합을 도울 수 있는 지에 기초하여 선택된다. 제 1 중합체성 물질은 또한 오일, 지방 및 기타 유기 또는 무기 물질을 흡착 또는 응집시킬 수 있으며 중금속 이온을 격리시킬 수 있다.

본 명세서에서 "아민기" 라는 용어는 일차 아민기, 이차 아민기, 삼차 아민기, 사차 아민기, 예를 들어 사차 암모늄기를 포함하는 것으로 정의되지만, "아민기" 라는 용어는 아미드기는 포함하지 않는다. 상기 아민기는 중합체성 물질의 골격의 단량체 단위를 결합시키는 기일 수 있거나, 중합체성 물질의 측쇄 기, 예를 들어 다당류의 아민 측쇄기로 존재할 수 있다. 바람직하게는, 아민기는 측쇄기로 존재한다.

바람직하게는, 중합체성 물질은 실질적으로 수불용성이다. 본 명세서에서, "실질적으로 수불용성" 이라는 것은, 이하의 방법으로 측정되는 바와 같이 총 건조 중량을 기준으로 10% 이상의 미용해 물질을 가지는 것으로 정의된다.

20℃ 에서 1 g 의 물질을 pH 6.0 내지 8.0 의, 1 리터의 증류수에 첨가하고 24 시간 동안 격렬하게 교반시킨다. 이어서, 3 마이크로미터의 필터를 통하여 물을 여과시키고, 여과 단계에 의해 수집한 미용해 물질을 80℃ 에서 일정 중량이 될 때까지, 일반적으로 24 내지 48 시간 동안 건조시킨다. 이어서, 상기 미용해 물질의 중량을 측정하여 상기 미용해 물질의 % 건조 중량을 계산할 수 있다.

제 1 중합체성 물질의 아민기는, 제 1 중합체성 물질을 물과 접촉시킬 경우, 바람직하게는 적어도 부분적으로 양성자화되며, 일반적으로 이러한 양성자화 반응은 9.0 미만의 pH, 바람직하게는 3 내지 8의 pH 에서 발생한다. 따라서, 바람직하게는, 제 1 중합체성 물질은, 9 미만의 pH 에서 수용액 상태일 경우 양이온성이다. 이와는 달리, 제 1 중합체성 물질의 아민기는 이미 하전된 상태, 예를 들어 치환 또는 양성자화 상태로 존재할 수 있다. 제 1 중합체성 물질의 아민기는 양이온성의 사차 암모늄기일 수 있다.

제 1 중합체성 물질은 바람직하게는 아민기를 포함하는 다당류를 포함한다. 제 1 중합체성 물질은 양이온성 전분, 예를 들어 감자 전분, 왁스성 옥수수 전분, 콘 (corn) 전분, 밀 전분 및 쌀 전분으로부터 얻어지는 양이온성 전분을 포함할 수 있다. 더 바람직하게는, 제 1 중합체성 물질은 상기 다당류의 단량체 당류 골격 단위에 직접 결합된 아민기를 포함하는 다당류를 포함한다. 더 바람직하게는, 제 1 중합체성 물질은 모든 단량체 당류 골격 단위가 베타-1-4-글리코시딕 결합을 통하여 선형 배열로 연결된 글루코사민 중합체를 포함한다. 더 바람직하게는, 제 1 중합체성 물질은 개질 키틴, 예를 들어 키토산, 개질 키토산, 또는 그의 염을 포함한다. 가장 바람직하게는, 제 1 중합체성 물질은 키토산 또는 개질 키토산을 포함한다. 제 1 중합체성 물질은 키틴 불순물일 수 있으며, 따라서, 키틴은 본 발명에서 사용하기에 바람직한 제 1 중합체성 물질의 원일 수 있다.

본 발명에 사용하기에 적합한 키토산은 일반적으로 게, 바다가재, 및 새우와 같은 갑각류의 키틴으로부터 유래된다. 진균류의 키틴으로부터 유래된 키토산 도 본 발명에서 사용될 수 있다. 본 발명에서 사용하기 위한 키토산은 일반적으로 갑각류의 껍질에서 발견되며, 당업계에 공지된 임의의 기술, 예를 들어 미국특허 제 3,533,940 호, 제 3,862,122 호, 제 3,922,260 호 및 제 4,195,175 호에 기재된 추출 기술을 사용하여 추출할 수 있다.

본 발명에서 사용하기 위한 제 1 중합체성 물질은, 0.1 이상, 더 바람직하게는 0.2 이상, 또는 바람직하게는 0.3 이상, 또는 바람직하게는 0.4 이상, 또는 바람직하게는 0.5 이상, 또는 바람직하게는 0.6 이상, 또는 바람직하게는 0.7 이상, 또는 바람직하게는 0.8 이상, 또는 바람직하게는 0.9 이상, 또는 바람직하게는 1.0 이상의 아민 개질도를 가진다. 상기 개질도는 상기 중합체성 물질에 존재하는 아민기의 양을 나타내며, 중합체성 물질의 단량체 단위 당 중합체성 물질에 존재하는 아민기의 갯수의 갯수 비로 정의된다.

바람직하게는, 제 1 중합체성 물질의 중량 평균 분자량은 10,000 이상, 또는 바람직하게는 25,000 이상, 또는 바람직하게는 50,000 이상, 또는 바람직하게는 75,000 이상, 또는 바람직하게는 100,000 이상이다.

본 발명의 조성물은, 바람직하게는 0.1 중량%, 또는 바람직하게는 0.5 중량%, 또는 바람직하게는 1 중량%, 또는 바람직하게는 1.5 중량%, 또는 바람직하게는 2 중량%, 또는 바람직하게는 2.5 중량% 에서, 바람직하게는 50 중량%, 또는 바람직하게는 40 중량%, 또는 바람직하게는 30 중량%, 또는 바람직하게는 20 중량%, 또는 바람직하게는 10 중량%, 또는 바람직하게는 5 중량%, 또는 바람직하게는 약 4 중량% 까지의 제 1 중합체성 물질을 함유한다.

가교 응집 침전제

본 발명의 조성물은 가교 응집 침전제 (때로, 본 명세서에서 제 2 중합체성 물질로 불림) 도 함유한다. 바람직하게는, 제 2 중합체성 물질은 사용중 농도에서 실질적으로 수용성이며, 약 100,000 이상, 바람직하게는 약 2,000,000 이상의 중량 평균 분자량을 가진다. 제 2 중합체성 물질은, 상기 제 2 중합체성 물질이 응집 침전제로 작용하여, 플록으로 알려진 더 큰 수불용성의 집합 복합체 내로의 수불용성 입자의 집합을 야기할 수 있는지를 기초로 하여 선택된다. 응집 침전제로 작용하는 제 2 중합체성 물질의 성능은 그의 큰 분자량, 구조 및 수-용해성 특성에 기인한 것이라 생각된다.

제 2 중합체성 물질을 일반적으로 제 1 중합체성 물질보다 큰 분자량을 가지며, 바람직하게는 아민기를 포함하지 않는다. 바람직하게는, 제 2 중합체성 물질은 아미드기를 포함한다. 더 바람직하게는, 제 2 중합체성 물질은 폴리아크릴아미드이다. 제 2 중합체성 물질은 바람직하게는 양이온성 폴리아크릴아미드가 아니며, 바람직하게는 제 2 중합체성 물질은 양이온성이 아니다.

바람직하게는, 본 발명에서 사용하기 위한 제 2 중합체성 물질은 비이온성 또는 음이온성이고, 바람직하게는 음이온성이며, 더 바람직하게는 제 2 중합체성 물질은 단량체 단위 당 0.02 개 이상, 또는 바람직하게는 0.05 개 이상, 또는 바람직하게는 0.1 개 이상의 음이온성 기를 포함한다.

본 발명에서 사용하기 위한 제 2 중합체성 물질은 일반적으로 폴리아크릴아미드이며, 특히 바람직하게는 음이온성 또는 비이온성 폴리아크릴아미드이다. 본 발명에서 사용하기 위한 전형적인 음이온성 및 비이온성 폴리아크릴아미드는, 시바 (Ciba) 사에 의해 공급되는 마그나플록 (Magnafloc) 시리즈로부터의 것이다. 상기 폴리아크릴아미드 중, 특히 바람직한 것은 마그나플록 LT20, 마그나플록 LT25, 마그나플록 LT25S, 마그나플록 LT26, 마그나플록 LT28, 마그나플록 351 및 마그나플록 919 의 상표명 하에 알려진 것들이다.

실질적으로 수용성인 소량의 유기 내용물이 본 발명의 조성물에 존재하는 것이 바람직하다. "실질적으로 수용성인 소량의 내용물" 이라는 용어는 아래의 방법에 의해 확정될 수 있다:

500 mg 의 상기 조성물을, 검출할 수 없는 양의 실질적으로 수용성인 유기 내용물을 함유하는 1 리터의 탈이온수에 첨가하여 용액을 형성한다. 상기 용액을 30 분 동안 가끔 교반시키면서 방치하고, 이어서 평균 기공 크기가 1.2 마이크로미터인 와트만 GF/C 종이를 통하여 여과시켜 정수된 물을 얻는다. 상기 정수된 물의 총 유기 함량 (TOC) 수준을, ISO 방법 8245:1999 를 사용하여 측정한다. "실질적으로 수용성인 소량의 내용물" 을 함유하는 조성물은, 상기 방법을 사용하여 확정할 경우 10 ppm 미만, 바람직하게는 7 ppm 미만, 더 바람직하게는 4 ppm 미만의 상기 정수된 물의 TOC 를 나타내는 조성물로 정의된다.

생체내 또는 모델 표면수 상에서 본 조성물의 사용시 실질적으로 수용성인 소량의 유기 내용물이 얻어지는 것이 또한 바람직하다. 이를 위하여, 620 mg 의 본 조성물을 각각 생체내 또는 모델 표면수 1 리터에 첨가하고, 상기 시험을 반복한다. 바람직하게는, 처리 후의 상기 물의 TOC 는 10 ppm 미만, 더 바람직하 게는 7 ppm 미만, 특히 4 ppm 미만이다.

바람직하게는, 제 2 중합체성 물질은 다당류를 포함하지 않으며, 더 바람직하게는 제 2 중합체성 물질은 카르복시메틸셀룰로스 또는 그의 유도체를 포함하지 않는다.

바람직하게는, 제 2 중합체성 물질의 중량 평균 분자량은 2,500,000 이상, 또는 바람직하게는 3,000,000 이상, 또는 바람직하게는 5,000,000 이상, 또는 바람직하게는 7,500,000 이상, 또는 바람직하게는 10,000,000 이상, 또는 바람직하게는 15,000,000 이상이다.

바람직하게는, 본 발명의 조성물은 0.1 중량%, 또는 바람직하게는 0.2 중량%, 또는 바람직하게는 0.5 중량%, 또는 바람직하게는 1 중량% 에서, 바람직하게는 30 중량%, 또는 바람직하게는 20 중량%, 또는 바람직하게는 10 중량%, 또는 바람직하게는 5 중량%, 또는 바람직하게는 3 중량% 까지의 제 2 중합체성 물질을 함유한다.

살미생물성 살균제

본 발명의 조성물은 살미생물성 살균제 (때로, 본 명세서에서 살균제로 불림) 를 함유한다. 살균제는 물을 살균하거나 무해하게 하는 임의의 화합물을 포함할 수 있다. 살균제는 무기물, 예를 들어 은 염, 콜로이드성 은, 나노실버 (nanosilver), 오존, 이산화염소, 염소, 차아염소산나트륨 또는 클로라민일 수 있다. 또한 살균제는 유기물, 예를 들어 사차 암모늄 화합물일 수 있다. 바람직한 살균제는 무기 염소계 살균제를 포함하는데, 여기서 염소는 -1 이 아닌, 바 람직하게는 -1 을 초과하는 형식적 산화 상태로 존재한다. 바람직한 염소 원은 차아염소산염 (특히 차아염소산칼슘), 및 염소의 유기 원, 예를 들어 이소시아누레이트를 포함한다. 기타 적합한 살균제는 요오드 및 요오드 원, 예를 들어 폴리요오다이드 수지를 포함한다.

앞서 논의된 바와 같이, 살균제는 바람직하게는 조절 방출형, 지연 방출형, 지속 방출형 또는 서방형으로 사용된다. 상기와 같은 조절 방출, 지연 방출, 지속 방출 또는 서방 특성을 제공하는 수단 (이하, '지연 방출을 제공하는 수단')은, 살균제를 예를 들어 수용성이 불량하거나 소수성인 물질로 블렌딩하거나 코팅하거나, 또는 코팅의 용해 역학 (kinetics of dissolution) 이 지연 방출을 제공하는, 충분한 두께의 코팅을 제공하는 것을 포함할 수 있다. 수용성이 불량하거나 소수성인 물질은 왁스, 파라핀, 실리카, 제올라이트, 점토, 중합체성 수지, 셀룰로스, 가교 결합 중합체, 불용성 염, 예를 들어 탄산칼슘 등을 포함한다. 코팅 물질은, 예를 들어 팬, 회전식 드럼 및 수직 혼합기에서의 집적에 의해 또는 분무식 분사에 의해 도포될 수 있다. 지연 방출을 제공하는 다른 수단은 살균제의 물리적 특성을 변경시키는 기계적 수단, 예를 들어 압착 수단, 살균제의 입자 크기 분포를 변경시키는 과립화 수단 등을 포함한다.

높은 수준의 유기 불순물로 오염된 물에서 최적의 응집 침전 및 살균 성능을 달성하는 관점에서 본 발명에서 아주 바람직한 것은, 약 50 중량% 이상, 바람직하게는 약 75 중량% 이상, 더 바람직하게는 약 90 중량% 이상이 210 mm (타일러 (Tyler) 65 메쉬) 스크린, 바람직하게는 425 mm (35 메쉬) 스크린, 더 바람직하게 는 600 mm (28 메쉬) 스크린, 더 바람직하게는 710 mm (24 메쉬) 스크린, 훨씬 더 바람직하게는 850 mm (20 메쉬) 스크린, 특히 1000 mm (16 메쉬) 스크린 상에 보유되도록 하는 입자 크기 분포를 가지는 미립자형 살균제, 바람직하게는 차아염소산칼슘이다.

최종 단위 투여형 조성물에 있어서의 랜덤한 표본 분산 (sampling variance) 을 최소화하기 위하여, 미립자형 살균제가, 그의 약 50 중량% 이상, 바람직하게는 약 75 중량% 이상이 2000 mm (9 메쉬) 스크린, 더 바람직하게는 1400 mm (12 메쉬) 스크린을 통과하는 입자 크기 분포를 가지는 것이 또한 바람직하다.

본 발명의 조성물은 바람직하게는 0.01 중량%, 또는 바람직하게는 0.1 중량%, 또는 바람직하게는 0.2 중량%, 또는 바람직하게는 0.5 중량%, 또는 바람직하게는 0.7 중량%, 또는 바람직하게는 1.0 중량%, 또는 바람직하게는 1.2 중량%, 또는 바람직하게는 1.5 중량% 에서, 바람직하게는 20 중량%, 또는 바람직하게는 10 중량%, 또는 바람직하게는 5 중량%, 또는 바람직하게는 4 중량%, 또는 바람직하게는 2.5 중량% 까지의 살균제를 함유한다.

산화제 시스템

본 발명에 사용하기에 적합한 산화제 시스템은 위에서 상세하게 기술되었다. 아주 바람직한 것은 자가촉매성 산화제, 예를 들어 망간산염, 특히 과망간산칼륨이다. 이러한 시스템은, 가용성 망간인 콜로이드성 이산화망간과의 반응 생성물 그 자체가 산화 반응을 촉진하는 작용을 하여 응집/응집 침전 반응의 타임프레임 이내에서 신속한 산화를 가능하게 한다는 점에서 자가촉매성이다.

바람직하게는, 본 발명의 조성물은 약 0.001 중량% 내지 약 0.15 중량%, 바람직하게는 약 0.01 중량% 내지 약 0.1 중량%, 더 바람직하게는 약 0.02 중량% 내지 약 0.06 중량% 의 자가촉매성 산화제, 산화 촉매 또는 그의 혼합물을 함유한다.

최종 단위 투여형 조성물에서의 랜덤 표본 분산을 최소화하기 위하여, 자가촉매성 산화제 또는 촉매는 최소 입자수가 단위 투여형 당 약 100 인 것이 바람직한데, 상기 입자수는 바람직하게는 약 150 초과, 더 바람직하게는 약 200 초과이다. 바람직하게는, 개개의 입자의 평균 중량은 약 20 ㎍ 미만, 더 바람직하게는 약 10 ㎍ 미만이다.

수불용성 실리케이트

본 발명의 조성물은 바람직하게는 점토, 제올라이트 및 그의 혼합물로부터 선택되는 수불용성 실리케이트를 함유한다.

본 발명에서 사용하기에 아주 바람직한 실리케이트는 점토이다. 점토는 수불용성 불순물이 집합하여 플록을 형성할 수 있는 종자 입자로 작용한다. 본 조성물에 점토가 존재하면 플록 형성 속도가 개선되며, 점토가 본 발명의 조성물에 존재하지 않을 경우에 비해 더 큰 플록이 형성된다. 점토는 팽창제로도 작용할 수 있으며, 본 발명의 조성물이 정제형일 경우, 점토는 물과 접촉시 팽창함으로써 물과 접촉시 정제가 붕괴되는 속도를 개선하여 정제의 성분이 팽창된 점토 입자에 의해 밀려서 떨어지게 된다. 점토는 정제 내에서 건조제로도 작용할 수 있다. 또한 점토는 양이온 교환제로 작용하여 물에서 금속 이온을 제거할 수 있으며, 점토는 또한 흡착에 의해 물에서 색, 중금속 및 몇몇 유기 물질을 제거할 수 있다.

점토는 바람직하게는 스멕타이트 점토, 바람직하게는 이팔면체 스멕타이트 점토, 예를 들어 몬트모릴로나이트 점토, 또는 삼팔면체 스멕타이트 점토, 예를 들어 헥토라이트 점토이다. 벤토나이트 점토 퇴적물에서 발견되는 점토도 바람직하다. 본 발명에서 사용하기에 특히 바람직한 점토는 라포나이트 점토, 헥토라이트, 몬트모릴로나이트, 논트로나이트, 사포나이트, 볼콘사이트, 사우코나이트, 베이델라이트, 알레바르라이트, 일라이트, 할로이사이트 및 아타풀가이트를 포함한다. 차아염소산칼슘을 함유하는 조성물에 있어서, 점토의 자유 수분 함량은 허용가능한 살균제 안정성을 제공하기 위하여 주의깊게 조절되어야 한다. 바람직하게는, 자유 수분 함량은 약 4 중량% 미만, 더 바람직하게는 약 3 중량% 미만, 특히 약 2.5 중량% 미만, 더더욱 약 1.5 중량% 미만이어야 한다. 자유 수분 함량은, 상기의 절차에 따라 2 g 의 시험 물질 샘플 상에서 측정한다.

최적의 살균제 안정성의 제공 관점에서 본 발명에서 사용하기에 아주 바람직한 것은, 건조 형태에서 수분을 청소 (scavenge) 하거나 픽업 (pick up) 하는 능력을 가지는 미리 건조된 점토이다. 이러한 점토는, 본 명세서에서 동적 증기 수착 기술에 의해 측정되는 바와 같이 80% 의 상대 습도 및 20℃ 에서 작은 건조 물질 샘플 (약 10 mg) 에 의해 공기로부터 픽업되는 수분의 평형 중량 백분율로 정의되는, 이들의 소위 '물-수용력' 관점에서 기술될 수 있다. 예를 들어, 10 mg 의 건조 점토가 2 mg 의 수분을 픽업한다면, 건조 점토는 20% 의 물 수용력을 가진다. 본 발명에서 사용하기에 바람직한 것은, 물 수용력이 약 10% 이상, 바람직하게는 약 15% 이상, 더 바람직하게는 약 18% 이상인 건조 점토이다.

본 발명의 조성물은 바람직하게는 1 중량%, 또는 바람직하게는 5 중량%, 또는 바람직하게는 10 중량%, 또는 바람직하게는 15 중량%, 또는 바람직하게는 20 중량%, 또는 바람직하게는 25 중량% 에서, 바람직하게는 80 중량%, 또는 바람직하게는 50 중량%, 또는 바람직하게는 35 중량% 까지의 점토를 함유한다.

알루미노실리케이트는, 본 발명에서 점토 대신에 또는 이 점토에 추가하여 사용될 수 있다. 알루미노실리케이트는 물에서 금속 이온을 제거하는 양이온 교환제로 작용할 수 있으며, 플록 형성을 증강시키는 종자 입자 및 살균제 안정성을 증강시키기 위한 건조제로 또한 작용할 수 있다. 본 발명에서 사용하기에 바람직한 알루미노실리케이트는 제올라이트 A, 제올라이트 X, 제올라이트 Y, 제올라이트 P 및 제올라이트 베타를 포함한다. 바람직하게는, 알루미노실리케이트의 자유 수분 함량은 약 4 중량% 미만, 더 바람직하게는 약 3 중량% 미만, 특히 약 2.5 중량% 미만, 더더욱 약 1.5 중량% 미만이어야 한다.

최적의 살균제 안정성의 제공 관점에서 본 발명에서 사용하기에 아주 바람직한 것은, 건조 형태에서 수분을 청소하거나 픽업하는 능력을 가지는 미리 건조된 알루미노실리케이트이다. 이러한 건조 알루미노실리케이트는 상기에 정의되어 있는 바와 같이, 소위 그의 '물 수용력' 관점에서 또한 기술될 수 있다. 본 발명에서 사용하기에 바람직한 것은, 물 수용력이 약 10% 이상, 바람직하게는 약 15% 이상, 더 바람직하게는 약 18% 이상인 건조 알루미노실리케이트이다.

본 발명의 조성물은 바람직하게는 1 중량%, 또는 바람직하게는 5 중량%, 또는 바람직하게는 10 중량%, 또는 바람직하게는 15 중량%, 또는 바람직하게는 20 중 량%, 또는 바람직하게는 25 중량% 에서, 바람직하게는 80 중량%, 또는 바람직하게는 50 중량%, 또는 바람직하게는 35 중량% 까지의 알루미노실리케이트를 함유한다.

제 3 중합체성 물질

본 발명의 조성물은 제 3 중합체성 물질을 함유할 수 있다. 상기 제 3 중합체성 물질은 아민기를 포함하지 않으며, 실질적으로 수불용성이다. "실질적으로 수불용성" 이라는 용어는 앞에 정의되어 있다. 따라서, 제 3 중합체성 물질은 제 1 중합체성 물질 또는 제 2 중합체성 물질과는 다르며, 제 1 중합체성 물질 또는 제 2 중합체성 물질이 아니다. 제 3 중합체성 물질은, 상기 제 3 중합체성 물질이 플록 형성을 증강시키는 종자 입자로 작용할 수 있다는 것을 기초로 하여 선택된다. 제 3 중합체성 물질은, 점토 또는 제올라이트 대신에 또는 점토 또는 제올라이트에 추가하여 사용될 수 있다. 바람직하게는, 제 3 중합체성 물질의 자유 수분 함량은 약 4 중량% 미만, 더 바람직하게는 약 3 중량% 미만, 특히 약 2.5 중량% 미만, 더 특히는 약 1.5 중량% 미만이어야 한다.

바람직하게는, 제 3 중합체성 물질은 셀룰로스를 포함하며, 더 바람직하게는 제 3 중합체성 물질은 미개질 셀룰로스이다. 가장 바람직하게는, 제 3 중합체성 물질은 분말형 셀룰로스를 포함한다.

본 발명의 조성물은 바람직하게는 1 중량%, 또는 바람직하게는 5 중량%, 또는 바람직하게는 10 중량%, 또는 바람직하게는 15 중량%, 또는 바람직하게는 20 중량%, 또는 바람직하게는 25 중량% 에서, 바람직하게는 80 중량%, 또는 바람직하게는 50 중량%, 또는 바람직하게는 35 중량% 까지의 제 3 중합체성 물질을 함유한다.

알칼리제

본 발명의 조성물은 알칼리제를 함유할 수 있다. 알칼리제는, 물에 접촉할 경우 알칼리성을 부여하는 임의의 화합물일 수 있다. 본 발명에 사용하기 위한 알칼리제는 중합체성 물질이 아니다. 본 발명의 조성물은 바람직하게는 본 발명의 조성물을 물에 접촉시킬 경우 용액을 형성하며 상기 용액의 pH는 5 내지 8, 바람직하게는 6 내지 7이 되게 하는 양의 알칼리제를 함유한다.

바람직한 알칼리제는, 탄산나트륨, 중탄산나트륨, 수산화나트륨, 산화나트륨, 탄산칼슘, 중탄산칼슘, 수산화칼슘, 산화칼슘, 탄산칼륨, 중탄산칼륨, 수산화칼륨, 산화칼륨 및 그의 조합으로 이루어지는 군으로부터 선택된다.

물에 접촉할 경우 탄산염 원이 되는 특정 알칼리제, 예를 들어 탄산나트륨 또는 중탄산나트륨이 본 발명에 사용하기에 바람직할 수 있다. 본 발명의 조성물이 산의 원, 예를 들어 황산철과 같은 본 발명의 조성물의 무기염을 함유할 경우, 탄산염의 원인 상기 알칼리제는 물의 존재 하에 상기 산의 원과 상호작용하여 기체를 생성할 수 있다. 이러한 공정은 비등으로 알려져 있으며, 특히, 본 발명의 조성물이 정제형으로 존재할 경우 본 조성물의 분산 속도를 개선시킨다.

특히 살균제로서 차아염소산칼슘을 함유하는 조성물에 있어서 본 발명에서 아주 바람직한 것은, 수분 싱크로 또한 작용할 수 있는 알칼리, 특히 무수 탄산나트륨이다.

본 발명의 조성물은 일반적으로 1 중량% 내지 50 중량%, 바람직하게는 10 중량%, 또는 바람직하게는 15 중량%, 또는 바람직하게는 20 중량%, 또는 바람직하게 는 25 중량% 에서 바람직하게는 45 중량%, 또는 바람직하게는 40 중량%, 또는 바람직하게는 35 중량% 까지의 알칼리제를 함유한다.

조성물

본 발명의 조성물은 바람직하게는 고형의 단위 투여형, 가장 바람직하게는 정제형 또는 분말형이다. 본 발명의 조성물은 바람직하게는, 수분과 같은 환경적인 조건으로부터 보호되도록 포장된다. 바람직하게는, 본 발명의 조성물은 폴리프로필렌과 같은 수 불침투성 물질 또는 전형적인 라미네이트에 포장된다. 이러한 라미네이트 중 하나의 예는, 코팅지 (외부), LDPE, 알루미늄 호일 및 내층 썰린 (Surlyn) (에틸렌/메타크릴레이트 공중합체) 의 층을 포함하는, 아케룬트 & 라우스 (Akerlund & Raus) 에 의해 공급되는 라미네이트 - FDA 에 의해 승인된 식품 포장재 - 이다.

사용 방법

본 발명의 조성물은, (a) 고형물을 포함하는 부분적으로 정수된 물을 얻기 위해 본 발명의 조성물을 물에 접촉시키는 단계; 및 (b) 정수된 물을 얻기 위해 (i) 여과; 또는 (ii) 따라냄; 또는 (iii) 침강; 또는 (iv) 부유; 또는 (v) 그의 조합에 의해 상기 부분적으로 정수한 물로부터 상기 고형물의 적어도 일부를 제거하는 단계를 포함하는 방법을 사용하여 물을 정수하는 데에 사용될 수 있다.

본 발명의 조성물은, 물에 첨가되어 플록과 같은 고형물을 포함하는 부분적으로 정수된 물을 형성하는 정제형 또는 고형의 분말형일 수 있다. 이러한 고형물은 임의의 기술, 즉 통상 여과법에 의해 부분적으로 정수된 물의 나머지 부분 으로부터 제거되거나 분리될 수 있지만, 따라냄, 침강 및 부유도 사용될 수 있다. 여과라는 것은, 부분적으로 정수된 물을 필터에 통과시키는 것을 의미한다. 여과는 붓는 수단에 의해, 예를 들어 상기 부분적으로 정수된 물을 필터를 통하여 부음으로써 상기 부분적으로 정수된 물로부터 고형물의 적어도 일부를 제거함으로써 발생할 수 있다. 또한 여과는 구심력 수단에 의해, 예를 들어 부분적으로 정수된 물을 필터로 전적으로 둘러싸고 상기 부분적으로 정수된 물과 상기 필터를 회전시킴으로써 상기 부분적으로 정수된 물이 상기 필터를 통과하여 상기 고형물의 적어도 일부가 상기 부분적으로 정수된 물로부터 분리되게 함으로써 발생할 수 있다. 또한 여과는 플런징 (plunging) 수단에 의해, 예를 들어 필터를 상기 부분적으로 정수된 물을 통하여 밀어 넣거나 이동시켜 상기 고형물의 적어도 일부를 상기 부분적으로 정수된 물로부터 분리시킴으로써 발생할 수 있다.

일반적으로 사용되는 필터는 잔류 물 불순물, 예를 들어 유기물, 중금속 이온 및 잔류 살균제를 물로부터 제거하는 천 필터, 부직포 및 종이 필터와, 폴리싱 (polishing) 필터, 예를 들어 활성탄, 유리 섬유, 제올라이트, 이온 교환 매질 또는 그의 조합을 포함하는 필터를 포함한다. 사용하기에 적합한 필터는, 은 또는 기타 바이오스터틱 (biostatic) 성분을 스며들게 하여 박테리아가 상기 필터 상에서 생장할 수 없도록 할 수 있으며, 필터는 여과되는 물을 오염시키지 않고 수차례 재사용될 수 있다. 본 발명에서 모래 필터도 사용될 수 있으며, 하나 이상의 필터가 조합되어 사용될 수 있다.

바람직하게는, 10 mg, 또는 바람직하게는 50 mg, 또는 바람직하게는 75 mg, 또는 바람직하게는 100 mg, 또는 바람직하게는 150 mg, 또는 바람직하게는 200 mg, 또는 바람직하게는 250 mg, 또는 바람직하게는 300 mg 에서, 바람직하게는 2000 mg, 또는 바람직하게는 1000 mg, 또는 바람직하게는 750 mg 까지의 본 발명의 조성물이 1 리터의 물에 첨가된다. 물에 첨가되는 본 발명의 조성물의 양은 상기 물의 불순도에 따라 달라진다. 예를 들어, 매우 불순한 물을 정수하는 데에 필요한 본 발명의 조성물의 양에 비하여 그다지 불순하지 않은 물을 적절하게 정수하는 데에는 더 적은 조성물이 필요하다.

실시예 1

하기 조성물은 본 발명에 따른 것이다. 모든 백분율은 조성물의 중량을 기준으로 한 것이다. 실시예에 있어서, 황산철 III 은 약 0.075% 로 공급되는 수용성 망간, 및 수용성 망간의 약 0.01% 미만의 황산알루미늄을 포함하였다.

성분	조성물
성분	A	B	C	D	E	F	G	H	I	J	K
키토산	3.5	4		1.5	3	15	1	2		3	1.5
양이온성의 개질 감자 전분			3						1
마그나플록 LT20				2	5	10		1
마그나플록 LT25	1.5	2		1				3		3
마그나플록 LT28			3				1		5		1.5
황산알루미늄		32		15	10	30	45	25	10		35
황산철 III	30		22							25
차아염소산칼슘		2			0.5			1
요오드				1
헥토라이트 점토			40			15		20		40	25
몬트모릴로나이트 점토	30	32		55			5		70
제올라이트 X			12		70			20
탄산나트륨	30	25	15		10	30			10	25
중탄산나트륨				22			45	25			35
KMnO₄	.04	.02	.03.	.01	.01	.02	.03	.02	.01	.04	.02
나머지 (Miscellaneous)	100 까지	100 까지	100 까지	100 까지	100 까지	100 까지	100 까지	100 까지	100 까지	100 까지	100 까지

실시예 2

500 mg 의 실시예 1 의 조성물 A 내지 K 를 분말형 또는 정제형으로 1 리터의 물에 각각 첨가하였다. 이어서, 물을 잠시동안 진탕 또는 교반시켰다. 물을 5 분 동안 정치한 후, 상기 물을 추가의 1 분 동안 교반 또는 진탕시키고, 이어서 추가로 20 분 동안 정치하였다. 상기 시간 동안, 수불용성 플록이 물에서 형성되었다. 이어서, 물을 조밀 직조된 천 필터를 통하여 붓고 상기 수불용성 플록을 제거하고, 나머지 부분의 물을 수집하였다. 이러한 나머지 부분의 물은 정수된 물이다.

실시예 3

500 mg 의 조성물 A, C, D, F, G, I, J 및 K 를 분말형 또는 정제형으로 1 리터의 물에 각각 첨가하였다. 이어서, 물을 잠시동안 진탕 또는 교반시켰다. 물을 10 분 동안 정치한 후, 상기 물을 추가의 1 분 동안 교반 또는 진탕시키고, 이어서 추가로 20 분 동안 정치하였다. 상기 시간 동안, 수불용성 플록이 물에서 형성되었다. 이어서, 물을 조밀 직조된 천 필터를 통하여 붓고 상기 수불용성 플록을 제거하고, 나머지 부분의 물을 수집하였다. 이어서 1 mg 의 차아염소산칼슘을 수집한 물에 첨가하고, 수집한 물을 잠시 동안 진탕 또는 교반시켰다. 상기 수집한 물은 정수된 물이다.

실시예 4

이하는 본 발명에 따른 추가의 조성물이다. 모든 백분율은 조성물의 중량을 기준으로 한 것이다.

성분	조성물
성분	L	M	N	O	P	Q	R	S	T	U	V
키토산	1.7	2		1.5	1.3	3	1	2		1.8	1.5
양이온성의 개질 감자 전분			1.5						1
마그나플록 LT20				0.2	0.5	1.1		0.3
마그나플록 LT25	1.5	0.8		1				0.3		0.9
마그나플록 LT28			1.3				1		1.5		1.5
황산알루미늄		34		33		35		29			36
황산철 III	33		25		30		37		29	30
차아염소산칼슘	0.8	1	1.5	1	0.5	0.8	1.2	1	1.5	0.9	1.1
헥토라이트 점토			35			28		20		40	26
몬트모릴로나이트 점토	32	34		35			27		45
제올라이트 X			12		40			20
탄산나트륨	31	27	23	26	27	31	32	25	22	25	33
플루오르화나트륨		0.9		1.5		0.4		2.2		1
KMnO₄	.05	.03	.04	.02	.04	.02	.05	.01	.04	.04	.02
나머지	100 까지	100 까지	100 까지	100 까지	100 까지	100 까지	100 까지	100 까지	100 까지	100 까지	100 까지

이상에서, 차아염소산칼슘을, 25 중량% 미만의 1400 mm 보다 큰 입자, 0.5 중량% 미만의 2000 mm 보다 큰 입자 및 3 중량% 미만의 150 mm 보다 작은 입자를 포함하는, 약 1212 mm 의 중간 입자 크기의 입자를 포함하는 과립형으로 첨가하였다. 본 조성물의 자유 수분 함량은 1% 내지 4% 의 범위였다. 헥토라이트 점토, 몬트모릴로나이트 점토 및 제올라이트 X 를 1.5 중량% 미만의 자유 수분 함량으로 모두 미리 건조시켰는데, 이들은 18% 초과의 물 수용력을 가졌다. 본 조성물은 약 8 분 이상의 t_max 및 약 30 초 미만의 t₈₀ 을 가졌다. 6.2 g 의 조성물 L 내지 V 를, 단위 투여형 폴리프로필렌 봉지로부터의 분말형으로, 중금속, 유기 물질, 포낭체 및 고수준의 망간으로 오염된 10 리터의 음용수에 첨가하였다. 이어서, 물을 잠시동안 진탕 또는 교반시켰다. 물을 5 분 동안 정치시킨 후 상기 물을 추가의 1 분 동안 교반 또는 진탕시키고, 5 분 동안 더 정치시킨 후 상기 물을 추가의 1 분 동안 교반 또는 진탕시키고, 이어서 5 분 동안 더 정치시켰다. 상기 시간 동안, 수불용성 플록이 물에서 형성되었다. 이어서, 액체를 면직물 천 또는 부직포 필터를 통하여 여과시켜 상기 수불용성 플록을 제거하고, 여과액을 수집하였다. 여과액을 추가의 15 분 동안 방치하였는데, 상기 여과액은 정수된 물이었다. 물은 처음에, 그리고 1 주일 이상 방치해도 색깔이 없었다 (≤5 PCU).

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오염된 음용수를 정수 및 정화하기 위한 조성물에 있어서,

(i) 수용성의 다가 무기염 및 그의 혼합물로 이루어지는 군으로부터 선택되는 일차 응집제;

(ii) 상기 음용수의 망간-관련 응집 침전 후 변색을 야기하기에 충분한 수준의 살미생물성의 염소계 살균제;

(iii) 촉매에 의해 또는 자가촉매에 의해 가용성 Mn(II) 를 MnO₂ 로 산화시키는 산화제 시스템을 함유하고; 추가로

(iv) 중량 평균 분자량이 2,000,000 이상인 수용성 및 수분산성의 음이온성 및 비이온성 중합체와 그의 혼합물로 이루어지는 군으로부터 선택되는 가교 응집 침전제와,

(v) 중량 평균 분자량이 1,500,000 미만인 수용성 및 수분산성의 양이온성 중합체와 그의 혼합물로 이루어지는 군으로부터 선택되는 응집 보조제와,

(vi) 수용성 알칼리와,

(vii) 점토, 제올라이트 또는 그의 혼합물로부터 선택되는 수불용성 실리케이트와,

(viii) 식품 첨가제 또는 영양소 원 중의 하나 이상을 함유할 수 있는 것을 특징으로 하는 조성물.
제 52 항에 있어서, 가교 응집 침전제에 대한 일차 응집제의 중량비가 10:1 내지 200:1 인 것을 특징으로 하는 조성물.
오염된 음용수를 정수 및 정화하기 위한 조성물에 있어서,

(i) 수용성의 다가 무기염 및 그의 혼합물로 이루어지는 군으로부터 선택되는 일차 응집제;

(ii) 상기 음용수의 망간-관련 응집 침전 후 변색을 야기하기에 충분한 수준의 살미생물성의 염소계 살균제;

(iii) 촉매에 의해 또는 자가촉매에 의해 가용성 Mn(II) 를 MnO₂ 로 산화시키는 산화제 시스템;

(iv) 중량 평균 분자량이 2,000,000 이상이되 가교 응집 침전제에 대한 일차 응집제의 중량비는 25:1 내지 75:1 인 수용성 또는 수분산성의 중합체성 가교 응집 침전제를 함유하고; 추가로

(v) 중량 평균 분자량이 1,500,000 미만인 수용성 또는 수분산성의 중합체성 응집 보조제와,

(vi) 수용성 알칼리와,

(vii) 점토, 제올라이트 또는 그의 혼합물로부터 선택되는 수불용성 실리케이트와,

(viii) 식품 첨가제 또는 영양소 원 중의 하나 이상을 함유할 수 있는 것을 특징으로 하는 조성물.
제 52 항 또는 제 54 항에 있어서, 응집 보조제에 대한 일차 응집제의 중량비가 8:1 내지 100:1 이며, 가교 응집 침전제에 대한 응집 보조제의 중량비가 10:1 내지 1:6 범위이고, 살미생물성의 염소계 살균제에 대한 일차 응집제의 중량비가 10:1 내지 100:1 인 것을 특징으로 하는 조성물.
제 55 항에 있어서, 응집 보조제에 대한 일차 응집제의 중량비가 12:1 내지 30:1 이며, 가교 응집 침전제에 대한 응집 보조제의 중량비가 5:1 내지 1:3 범위이고, 살미생물성의 염소계 살균제에 대한 일차 응집제의 중량비가 12:1 내지 60:1 인 것을 특징으로 하는 조성물.
제 56 항에 있어서, 응집 보조제에 대한 일차 응집제의 중량비가 15:1 내지 25:1 이며, 가교 응집 침전제에 대한 응집 보조제의 중량비가 3:1 내지 1:1 범위이고, 살미생물성의 염소계 살균제에 대한 일차 응집제의 중량비가 15:1 내지 40:1 인 것을 특징으로 하는 조성물.
제 52 항 또는 제 54 항에 있어서, 산화제 시스템이 150 ppb 의 가용성 망간을 함유하는 탈이온수의 가용성 망간 농도를 1 분 후에 50% 이상, 그리고 5 분 후에 60% 이상 감소시킬 수 있으며, 가용성 망간의 농도는 원자 흡광 광도계로 측정하고, 그 시험은 주위 온도 (20℃) 및 200 ppb 의 자가촉매성 산화제 또는 산화 촉매를 제공하기에 충분한 산화제 시스템 수준에서 진행하는 것을 특징으로 하는 조성물.
제 52 항 또는 제 54 항에 있어서, 수용성 알칼리에 대한 일차 응집제의 중량비가 1:1 내지 2:1 이며, 수불용성 실리케이트에 대한 일차 응집제의 중량비가 0.8:1 내지 1.2:1 인 것을 특징으로 하는 조성물.
제 52 항 또는 제 54 항에 있어서, 10 중량% 내지 99 중량% 의 일차 응집제, 0.1 중량% 내지 10 중량% 의 가교 응집 침전제, 0.1 중량% 내지 10 중량% 의 응집 보조제, 및 0.2 중량% 내지 10 중량% 의 살미생물성의 염소계 살균제를 함유하는 것을 특징으로 하는 조성물.
제 60 항에 있어서, 15 중량% 내지 50 중량% 의 일차 응집제, 0.2 중량% 내지 5 중량% 의 가교 응집 침전제, 0.5 중량% 내지 5 중량% 의 응집 보조제, 및 0.5 중량% 내지 4 중량% 의 살미생물성의 염소계 살균제를 함유하는 것을 특징으로 하는 조성물.
제 61 항에 있어서, 25 중량% 내지 40 중량% 의 일차 응집제, 0.4 중량% 내지 3 중량% 의 가교 응집 침전제, 1 중량% 내지 4 중량% 의 응집 보조제, 및 0.7 중량% 내지 2.5 중량% 의 살미생물성의 염소계 살균제를 함유하는 것을 특징으로 하는 조성물.
제 52 항 또는 제 54 항에 있어서, 산화제 시스템이 자가촉매성 산화제, 산화제 및 산화 촉매의 조합물, 및 그의 혼합물로 이루어지는 군으로부터 선택되며, 상기 산화제는 1.23 V 이상의 표준 산화-환원 포텐셜 (potential) 을 가지고, 상기 자가촉매성 산화제 및 산화 촉매는 원소 주기율표의 V, VI, VII 및 VIII 족의 전이 금속계인 것을 특징으로 하는 조성물.
제 63 항에 있어서, 자가촉매성 산화제 및 산화 촉매가 과망간산염, 이산화망간 및 그의 혼합물로부터 선택되는 것을 특징으로 하는 조성물.
제 64 항에 있어서, 0.001 중량% 내지 0.15 중량% 의 자가촉매성 산화제, 산화 촉매 또는 그의 혼합물을 함유하는 것을 특징으로 하는 조성물.
제 52 항 또는 제 54 항에 있어서, 응집제 또는 그 외의 것의 일부로서 0.005% 내지 0.2% 의 망간을 Mn(II) 의 형태로 더 함유하는 것을 특징으로 하는 조성물.
제 66 항에 있어서, 산화제 시스템은 과망간산칼륨을 포함하며, 과망간산칼륨에 대한 Mn(II) 의 중량비가 1:10 내지 10:1 범위인 것을 특징으로 하는 조성물.
제 52 항 또는 제 54 항에 있어서, 10 중량% 내지 45 중량% 의 수용성 알칼리 및 10 중량% 내지 80 중량% 의 수불용성 실리케이트를 함유하는 것을 특징으로 하는 조성물.
제 52 항 또는 제 54 항에 있어서, 일차 응집제, 가교 응집 침전제, 응집 보조제, 염소계 살균제 및 산화제 시스템을 오염된 음용수의 중량을 기준으로 75 내지 300 ppm 의 일차 응집제, 2 내지 10 ppm 의 가교 응집 침전제, 5 내지 20 ppm 의 응집 보조제, 2 내지 15 ppm 의 염소계 살균제, 및 50 내지 800 ppb 의 전이 금속계의 자가촉매성 산화제 또는 산화 촉매를 제공하기에 충분한 양으로 함유하는 것을 특징으로 하는 조성물.
제 52 항 또는 제 54 항에 있어서, 살미생물성의 염소계 살균제가 조절 방출형, 지연 방출형, 지속 방출형 또는 서방형이고, 이럼으로써, 조성물의, 20℃ 에서 탈이온수에의 첨가 후 최대 살균제 농도를 달성하기 위한 시간에 상응하는 t_max 가 2 분 이상이며, 80% 이게 할 수 있는 (80%-ile) 가용성 유기물 응집 침전 속도 (t₈₀) 가 2 분 미만인 것을 특징으로 하는 조성물.
제 70 항에 있어서, 20℃ 에서 탈이온수에의 첨가 후 최대 살균제 농도를 달성하기 위한 시간에 상응하는 t_max 가 4 분 이상이며, 80% 이게 할 수 있는 가용성 유기물 응집 침전 속도 (t₈₀) 가 1 분 미만인 것을 특징으로 하는 조성물.
오염된 음용수의 정수 및 정화를 위한 조성물에 있어서,

(i) 수용성의 다가 무기염 및 그의 혼합물로 이루어지는 군으로부터 선택되는 일차 응집제;

(ii) 살미생물성의 염소계 살균제;

(iii) 촉매에 의해 또는 자가촉매에 의해 가용성 Mn(II) 를 MnO₂ 로 산화시키는 산화제 시스템을 함유하고;

(iv) 수용성 또는 수분산성의 중합체성 가교 응집 침전제를 함유할 수 있으며,

상기 살미생물성 살균제는 조절 방출형, 지연 방출형, 지속 방출형 또는 서방형이고, 이럼으로써 본 조성물의, 20℃ 에서 탈이온수에의 첨가 후 최대 살균제 농도를 달성하는 시간에 상응하는 t_max 가, 80% 이게 할 수 있는 가용성 유기물 응집 침전 속도 (t₈₀) 를 초과하는 것을 특징으로 하는 조성물.
오염된 음용수의 정수 및 정화를 위한 조성물에 있어서,

(i) 수용성의 다가 무기염 및 그의 혼합물로 이루어지는 군으로부터 선택되는 일차 응집제;

(ii) 수용성 또는 수분산성의 중합체성 가교 응집 침전제;

(iii) 살미생물성 살균제로서 차아염소산칼슘;

(iv) 촉매에 의해 또는 자가촉매에 의해 가용성 Mn(II) 를 MnO₂ 로 산화시키는 산화제 시스템을 함유하고;

(v) 수분 싱크 (sink) 를 함유할 수 있으며, 조성물의 4 중량% 미만의 자유 수분 함량을 갖는 것을 특징으로 하는 조성물.
오염된 음용수의 정수 및 정화 방법에 있어서,

상기 오염수를,

(i) 수용성의 다가 무기염 및 그의 혼합물로 이루어지는 군으로부터 선택되는 일차 응집제;

(ii) 상기 음용수의 망간-관련 응집 침전 후 변색을 야기하기에 충분한 수준의 살미생물성의 염소계 살균제;

(iii) 촉매에 의해 또는 자가촉매에 의해 가용성 Mn(II) 를 MnO₂ 로 산화시키는 산화제 시스템과 접촉시키고;

(iv) 중량 평균 분자량이 2,000,000 이상인 수용성 및 수분산성의 음이온성 및 비이온성 중합체와 그의 혼합물로 이루어지는 군으로부터 선택되는 가교 응집 침전제와,

(v) 중량 평균 분자량이 1,500,000 미만인 수용성 및 수분산성의 양이온성 중합체 및 그의 혼합물로 이루어지는 군으로부터 선택되는 응집 보조제와,

(vi) 살균제 중화제와,

(vii) 수용성 알칼리와,

(viii) 점토, 제올라이트 및 그의 혼합물로부터 선택되는 수불용성 실리케이트와,

(ix) 식품 첨가제 또는 영양소 원 중의 하나 이상과 접촉시킬 수 있는 단계를 포함하는 것을 특징으로 하는 방법.
제 74 항에 있어서,

(i) 오염된 음용수를 응집제, 가교 응집 침전제, 및 존재할 경우 응집 보조제와 혼합 접촉시켜 물 불순물을 고형물의 형태로 응집 및 응집 침전시키는 응집 및 응집 침전 단계;

(ii) 상기 음용수를 응집 및 응집 침전 단계 동안 또는 그의 실질적인 완료 후에 염소계 살균제와 살미생물적으로 접촉시키는 살균 단계;

(iii) 상기 음용수를 산화제 시스템과 접촉시키고, 이럼으로써 생성되는 MnO₂ 를 응집 및 응집 침전 단계에서 다른 고형물과 함께 응집 및 응집 침전시키는 응집 및 응집 침전 단계의 완료 이전의 망간 산화 단계;

(iv) 상기 고형물을 상기 음용수로부터 물리적으로 분리시키는 분리 단계를 포함하고;

(v) 과도한 살균제를 감소시키거나 제거하기 위하여 상기 분리 단계 이후에 상기 음용수를 살균제 중화제와 접촉시키는 중화 단계와,

(vi) 상기 음용수를 분리 단계 이전 또는 그 후에 식품 첨가제 또는 영양소 원과 접촉시키는 자양 단계 중의 하나 이상을 포함할 수 있는 것을 특징으로 하는 방법.
오염된 음용수의 정수 및 정화 방법에 있어서,

상기 오염수를,

(i) 오염된 음용수를 일차 응집제, 중합체성 가교 응집 침전제, 및 임의로 중합체성 응집 보조제와 혼합 접촉시켜 물 불순물을 고형물 형태로 응집 및 응집 침전시키는 응집 및 응집 침전 단계;

(ii) 상기 음용수를 응집 및 응집 침전 단계 동안 또는 그의 실질적인 완료 후에 염소계 살균제와 살미생물적으로 접촉시키는 살균 단계;

(iii) 상기 음용수를 촉매에 의해 또는 자가촉매에 의해 가용성 Mn(II) 를 MnO₂ 로 산화시키는 산화제 시스템과 접촉시키고, 이럼으로써 생성되는 MnO₂ 를 응집 및 응집 침전 단계에서 다른 고형물과 함께 응집 및 응집 침전시키는 응집 및 응집 침전 단계의 완료 이전의 망간 산화 단계;

(iv) 상기 고형물을 상기 음용수로부터 물리적으로 분리시키는 분리 단계; 및

(v) 과도한 살균제를 감소시키거나 제거하기 위하여 상기 분리 단계 이후에 상기 음용수를 살균제 중화제와 접촉시키는 중화 단계를 거치게 하는 단계를 포함하는 것을 특징으로 하는 방법.
제 74 항 내지 제 76 항 중 어느 한 항에 있어서, 고수준의 망간으로 오염된 물의 정수 방법, 응집제를 사용한 고수준의 망간으로 오염된 물의 정수 방법, 또는 고수준의 망간으로 오염된 물의 정수 방법 및 응집제를 사용한 고수준의 망간으로 오염된 물의 정수 방법으로서, 정수된 물의 망간 농도는 50 ppb 미만인 것을 특징으로 하는 방법.
오염된 음용수를 마시기에 알맞도록 정수 및 정화하는 방법에 있어서,

오염된 음용수를 제 52 항 또는 제 54 항에 따른 조성물과 접촉시키는 단계를 포함하는 것을 특징으로 하는 방법.
오염된 음용수의 정수 및 정화를 위한 키트에 있어서,

(i) 제 52 항 또는 제 54 항에 따른 하나 이상의 단위 투여량의 조성물, 및

(ii) 음용수로부터 고형물을 물리적으로 분리하기 위한 수단을 포함하는 것을 특징으로 하는 키트.
제 54 항에 있어서, 수용성 또는 수분산성 중합체성 가교 응집 침전제가 수용성 및 수분산성 음이온성 및 비이온성 중합체로 이루어지는 군으로부터 선택되는 것을 특징으로 하는 조성물.
제 54 항에 있어서, 수용성 또는 수분산성 중합체성 응집 보조제가 수용성 및 수분산성 양이온성 중합체로 이루어지는 군으로부터 선택되는 것을 특징으로 하는 조성물.