通过稀土加强污染物除去的方法和装置
阅读：13发布：2020-12-12
专利汇可以提供通过稀土加强污染物除去的方法和装置专利检索，专利查询，专利分析的服务。并且提供了使用含稀土和不含稀土处理元件两者以除去多种污染物的实施方式。在一个实施方式中，下游处理元件是含稀土处理元件，上游处理元件是不含稀土处理元件，干扰物包括下述中的一种或多种：PO43-、CO32-、SiO32-、 碳 酸氢盐、 钒 酸盐和卤素，并且其中目标材料是化学 试剂 、 着色剂 、染料中间体、 生物 学材料、有机碳、 微生物 、 氧 阴离子及其混合物中的一种或多种。在另一实施方式中，下游处理元件是不含稀土处理元件，上游处理元件是含稀土处理元件，以及干扰物和目标材料是化学试剂、着色剂、染料中间体、生物学材料、有机碳、微生物、氧阴离子、卤素、卤化物及其混合物中的一种或多种。，下面是通过稀土加强污染物除去的方法和装置专利的具体信息内容。
1.一种方法，包括：
(a)接收包括目标材料和干扰物的原料流，所述目标材料和干扰物不同；
(b)使原料流与上游处理元件接触以除去至少大部分所述干扰物而在中间原料流中留
下至少大部分所述目标材料；以及
(c)此后使所述原料流与下流处理元件接触以除去至少大部分所述目标材料，其中所
述干扰物干扰所述下游处理元件对于所述目标材料的除去，其中所述上游处理元件是含稀
土处理元件和不含稀土处理元件中的一种，并且其中所述下游处理元件是含稀土处理元件
和不含稀土处理元件中的另一种。
2.权利要求1的方法，其中所述不含稀土处理元件基本上不含稀土且其中相比所述目
标材料，所述干扰物对于所述下游处理元件具有更强的亲和力。
3.权利要求2的方法，其中所述下游处理元件是所述含稀土处理元件,其中所述上
3-
游处理元件是所述不含稀土处理元件，其中所述干扰物包括如下中的一种或多种：PO4 、
2- 2-
CO3 、SiO3 、碳酸氢盐、钒酸盐和卤素，并且其中所述目标材料是化学试剂、着色剂、染料中间体、生物学材料、有机碳、微生物、氧阴离子及其混合物中的一种或多种。
4.权利要求3的方法，其中所述目标材料包括砷、铝、砹、溴、硼、氟、碘、硅、钛、钒、铬、锰、镓、铊、锗、硒、汞、锆、铌、钼、钌、铑、铟、锡、锑、碲、铪、钽、钨、铼、铱、铂、铅、铀、钚、镅、锔和铋中的至少一种的氧阴离子。
5.权利要求3的方法，其中所述目标材料是化学试剂，所述化学试剂包括农药、杀鼠
剂、除草剂、杀虫剂和肥料中的一种或多种。
6.权利要求3的方法，其中所述目标材料是着色剂和染料中间体中的至少一种。
7.权利要求3的方法，其中所述目标材料是生物学材料。
8.权利要求3的方法，其中所述目标材料是有机碳。
9.权利要求3的方法，其中所述目标材料是活性微生物。
10.权利要求3的方法，其中所述目标材料是氧阴离子。
11.权利要求3的方法，其中所述下游处理元件是所述不含稀土处理元件，其中所述
上游处理元件是所述含稀土处理元件，并且其中所述干扰物和所述目标材料分别是化学试
剂、着色剂、染料中间体、生物学材料、有机碳、微生物、氧阴离子、卤素、卤化物及其混合物中的一种或多种。
12.权利要求11的方法，其中所述不含稀土处理元件是膜且所述干扰物是卤素和卤化
物中的一种或多种。
13.权利要求11的方法，其中所述不含稀土处理元件包括氧化剂并且其中所述干扰物
是能氧化材料。
14.权利要求13的方法，其中相对于所述目标材料，氧化剂优先氧化所述干扰物。
15.权利要求11的方法，其中所述不含稀土处理元件包括还原剂并且其中所述干扰物
是能还原材料。
16.权利要求15的方法，其中相对于所述目标材料，还原剂优先还原所述干扰物。
17.权利要求11的方法，其中所述不含稀土处理元件包括沉淀剂并且其中所述干扰物
通过所述沉淀剂与所述目标材料共沉淀。
18.权利要求11的方法，其中所述不含稀土处理元件包括离子交换介质并且其中相对
于所述目标材料，所述干扰物是离子交换介质上位点的竞争离子。
19.权利要求11的方法，其中所述不含稀土处理元件包括离子交换介质并且其中所
述干扰物是至少一种污秽物，所述至少一种污秽物不利地影响所述不含稀土处理元件的操
作。
20.权利要求11的方法，其中所述不含稀土处理元件包括溶剂交换回路中的有机溶剂
并且其中在溶剂交换回路选择的操作条件下，所述干扰物和所述目标材料在所述有机溶剂
中是可溶的。
21.权利要求1的方法，其中所述目标材料是化学试剂，所述化学试剂是乙醛、丙酮、
丙烯醛、丙烯酰胺、丙烯酸、丙烯腈、艾氏剂/狄氏剂、氨、苯胺、砷、阿特拉津、钡、联苯胺、
2,3-苯并呋喃、铍、1,1'-联苯、二(2-氯乙基)醚、二(氯甲基)醚、溴二氯甲烷、溴仿、溴甲烷、1,3-丁二烯、1-丁醇、2-丁酮、2-丁氧基乙醇、丁醛、二硫化碳、四氯化碳、硫化羰、氯丹、开蓬和灭蚁灵、毒虫畏类、氯化二苯并-对-二 英类(CDDs)、氯、氯苯、氯化二苯并呋喃类(CDFs)、氯乙烷、氯仿、氯甲烷、氯酚类、毒死蜱类、钴、铜、杂酚油、甲酚类、氰化物、环己烷、DDT、DDE、DDD、DEHP、二(2-乙基己基)邻苯二甲酸酯、二嗪农、二溴氯丙烷、1,2-二溴乙烷、1,4-二氯苯、3,3'-二氯联苯胺、1,1-二氯乙烷、1,2-二氯乙烷、1,1-二氯乙烯、1,2-二氯乙烯、1,2-二氯丙烷、1,3-二氯丙烯、敌敌畏类、邻苯二甲酸二乙酯、甲基膦酸二异丙酯、邻苯二甲酸二正丁酯、乐果、1,3-二硝基苯、二硝基甲酚类、二硝基酚类、2,4-二硝基甲苯和2,6-二硝基甲苯、1,2-二苯基肼、邻苯二甲酸二正辛基酯(DNOP)、1,4-二 烷、二 英
类、乙拌磷、硫丹、异狄氏剂、乙硫磷、乙苯、环氧乙烷、乙二醇、乙基对硫磷、倍硫磷类、甲醛、氟利昂113、七氯和环氧七氯、六氯苯、六氯丁二烯、六氯环己烷、六氯环戊二烯、六氯乙烷、六亚甲基二异氰酸酯、己烷、2-己酮、HMX(奥克托今)、液压液类、肼类、硫化氢、碘、异佛尔酮、马拉硫磷、MBOCA、甲胺磷类、甲醇、甲氧滴滴涕、2-甲氧基乙醇、甲乙酮、甲基异丁基酮、甲硫醇、甲基对硫磷、甲基叔丁基醚、甲基氯仿、二氯甲烷、亚甲基二苯胺、甲基丙烯酸甲酯、甲基-叔丁基醚、灭蚁灵和开蓬、久效磷类、N-亚硝基二甲胺、N-亚硝基二苯胺、N-亚硝基二正丙胺、萘、硝基苯、硝基酚类、全氯乙烯、五氯酚、苯酚、磷胺、磷、多溴联苯类(PBBs)、多氯联苯类(PCBs)、多环芳烃类(PAHs)、丙二醇、邻苯二甲酸酐、除虫菊酯和合成除虫菊酯、吡啶、RDX(三次甲基三硝基胺)、硒、苯乙烯、二氧化硫、三氧化硫、硫酸、1，1,2,2-四氯乙烷、四氯乙烯、三硝基苯甲硝胺、铊、四氯化物、三氯苯、1,1,1-三氯乙烷、1,1,2-三氯乙烷、三氯乙烯(TCE)、1,2,3-三氯丙烷、1,2,4-三甲基苯、1,3,5-三硝基苯、2,4,6-三硝基甲苯(TNT)、乙酸乙烯酯和氯乙烯中的一种或多种。
22.权利要求8的方法，其中所述目标材料包括羰基和羧基基团中的一种或多种。
23.权利要求11的方法，其中所述不含稀土处理元件包括铜/银离子化处理元件并且
所述干扰物包括氧阴离子。
24.权利要求1的方法，其中所述下游处理元件除去所述干扰物的倾向和/或除去能力
是所述下游处理元件除去所述干扰物的倾向和/或除去能力的约1.5倍大。
25.权利要求1的方法，其中所述上游处理元件对于所述干扰物的除去能力和/或倾向
是对于所述目标材料的除去能力和/或倾向的约1.5倍大。
26.权利要求11的方法，其中所述不含稀土处理元件是过氧化物处理并且其中所述干
扰物与过氧化物反应以大量地产生分子氧。
27.权利要求11的方法，其中所述干扰物是含磷合成物、含碳和氧化合物、卤素、含卤
素合成物以及含硅合成物中的一种或多种。
28.一种系统，包括：
(a)在输入端以接收包括目标材料和干扰物的原料流，所述目标材料和干扰物不同；
(b)上游处理元件以从所述原料流中除去至少大部分所述干扰物而在中间原料流中留
下至少大部分所述目标材料；以及
(c)下游处理元件以从所述中间原料流中除去至少大部分所述目标材料，其中所述干
扰物干扰所述下游处理元件对于所述目标材料的除去，其中所述上游处理元件是含稀土处
理元件和不含稀土处理元件中的一种，并且其中所述下游处理元件是含稀土处理元件和不
含稀土处理元件中的另一种。
29.权利要求28的方法，其中所述上游处理元件是含稀土处理元件且所述下游处理元
件是不含稀土处理元件。
30.权利要求28的方法，其中所述上游处理元件是不含稀土处理元件且所述下游处理
元件是含稀土处理元件。
31.一种方法，包括：
(a)接收包括目标材料的原料流，所述目标材料处于第一pH和第一温度；
(b)使所述原料流与不含稀土处理元件接触以除去所述目标材料的至少第一部分，从
而形成相比所述原料流具有更低目标材料浓度的中间原料流；以及
(c)使所述中间原料流与含稀土处理元件接触以除去所述目标材料的至少第二部分，
从而形成经处理原料流。
32.权利要求31的方法，其中，在第一模式中，当所述第一pH和/或第一温度在第一设
定值内时所述不含稀土处理元件除去至少大部分所述目标材料，在第二模式中，当所述第
一pH和/或第一温度在第二设定值内时所述不含稀土处理元件不除去至少大部分所述目
标材料，所述第一和第二设定值不重叠。
33.权利要求32的方法，其中，在所述第一模式中，所述含稀土处理元件不除去至少大
部分所述目标材料，并且在所述第二模式中，所述含稀土处理元件除去至少大部分所述目
标材料。
34.一种方法，包括：
(a)接收包括目标材料的原料流；
(b)使所述原料流与含稀土处理元件接触以除去所述目标材料的至少第一部分，从而
形成相比所述原料流具有更低目标材料浓度的中间原料流；
(b)使所述中间原料流与不含稀土处理元件接触以除去所述目标材料的至少第二部
分，从而形成经处理原料流。
35.权利要求34的方法，其中所述目标材料是微生物并且所述不含稀土处理元件包括
抗微生物剂。
36.一种方法，包括：
(a)接收包括第一和第二目标材料的原料流，所述第一和第二目标材料是生物学材料
和微生物中的至少一种；
(b)经由二氧化氯处理处理原料流以除去至少大部分所述第一目标材料并形成中间
流；以及
(c)经由含稀土处理元件处理所述中间流以除去至少大部分所述第二目标材料，所述
第一和第二目标材料不同且所述第二目标材料是大肠杆菌(Escherichia coli)和轮状病
毒(rotovirus)中的一种或两种。
37.一种方法，包括：
(a)接收包括碳酸盐和碳酸氢盐中的至少一种的原料流；
(b)使所述原料流与铈(IV)化合物接触以除去所述碳酸盐和碳酸氢盐中的至少一种
的至少一部分并形成经处理流。
38.权利要求37的方法，其中所述铈(IV)化合物是氧化铈(IV)并且其中所述碳酸盐
和碳酸氢盐中的至少一种是碳酸盐。
39.权利要求37的方法，其中所述铈(IV)化合物是氧化铈(IV)并且其中所述碳酸盐
和碳酸氢盐中的至少一种是碳酸氢盐。
通过稀土加强污染物除去的方法和装置
[0001] 相关申请的交叉参照
技术领域
[0003] 本公开总体涉及含目标材料流体的处理且具体涉及含目标材料流体的稀土处理。
背景技术
[0004] 稀土和含稀土合成物是从液体中选择性除去多种有机和无机污染物的已知方式。然而，稀土的可得性相对有限且日益昂贵。另外，稀土可优先与特定化合物或干扰物反应，从而妨碍其与感兴趣的目标材料反应。感兴趣的特定目标材料仅优选被稀土而不被其它更
低价的吸着剂除去。
低价的吸着剂除去。
[0006] 概述
[0007] 通过本公开的各种方面、实施方式和配置对这些和其它需求进行处理。本公开针对采用稀土和/或稀土合成物与其它装置、材料和方法(以下为“元件(element)”)的组
合对不同目标材料的除去。
合对不同目标材料的除去。
[0008] 在一方面，干扰物通过含稀土处理元件上游的不含稀土处理元件除去，或反之亦然。
[0009] 在一个实施方式中，提供了包含下列步骤/操作的方法和系统：
[0010] (a)通过输入端接收包括目标材料和干扰物的原料流，目标材料和干扰物不同；
[0011] (b)使原料流与上游处理元件接触以除去大部分或所有干扰物而在中间原料流中留下大部分或所有目标材料；以及
[0012] (c)此后使原料流与下流处理元件接触以除去大部分或所有目标材料，其中干扰物干扰下游处理元件对于目标材料的除去，上游处理元件是含稀土处理元件和不含稀土处
理元件中的一种，并且其中下游处理元件是含稀土处理元件和不含稀土处理元件中的另一
种。
理元件中的一种，并且其中下游处理元件是含稀土处理元件和不含稀土处理元件中的另一
种。
[0013] 在一种配置中，下游处理元件是含稀土处理元件，上游处理元件是不含稀土处理3- 2- 2-
元件，干扰物包括下列中的一种或多种：PO4 、CO3 、SiO3 、碳酸氢盐、钒酸盐、和卤素，并且目标材料是化学试剂、着色剂、染料中间体、生物学材料、有机碳、微生物、氧阴离子及其混合物中的一种或多种。
元件，干扰物包括下列中的一种或多种：PO4 、CO3 、SiO3 、碳酸氢盐、钒酸盐、和卤素，并且目标材料是化学试剂、着色剂、染料中间体、生物学材料、有机碳、微生物、氧阴离子及其混合物中的一种或多种。
[0014] 在一种配置中，下游处理元件是不含稀土处理元件，上游处理元件是含稀土处理元件，并且干扰物和目标材料分别是化学试剂、着色剂、染料中间体、生物学材料、有机碳、微生物、氧阴离子、卤素、卤化物及其混合物中的一种或多种。
[0015] 对于该配置存在许多应用实例。
[0016] 在一个实例中，不含稀土处理元件是膜，并且干扰物是卤素和卤化物中的一种或多种。
[0017] 在另一实例中，不含稀土处理元件包括氧化剂，并且干扰物是能氧化材料。相对于目标材料，氧化剂优先氧化干扰物。
[0018] 在另一实例中，不含稀土处理元件包括还原剂，并且干扰物是能还原材料。相对于目标材料，还原剂优先还原干扰物。
[0019] 在另一实例中，不含稀土处理元件包括沉淀剂，并且干扰物通过沉淀剂与目标材料共沉淀。
[0020] 在另一实例中，不含稀土处理元件包括离子交换介质，并且相对于目标材料，干扰物是离子交换介质上位点的竞争离子。
[0021] 在另一实例中，不含稀土处理元件包括离子交换介质，并且干扰物是污秽物(foulant)，该至少一种污秽物不利地影响不含稀土处理元件的操作。
[0024] 在进一步的实例中，不含稀土处理元件是过氧化物处理，并且干扰物与过氧化物反应以大量地(substantially)产生分子氧。
[0026] 基于本公开，本领域普通技术人员将理解其它实例。
[0027] 在进一步的实施方式中，方法和/或系统包含下列步骤/操作：
[0028] (a)接收包括目标材料的原料流，该目标材料处于第一pH和第一温度；
[0029] (b)使原料流与不含稀土处理元件接触以除去目标材料的至少第一部分，从而形成相比原料流具有更低目标材料浓度的中间原料流；以及
[0030] (b)使中间原料流与含稀土处理元件接触以除去目标材料的至少第二部分，从而形成经处理原料流，其中，在第一模式中，当第一pH和/或第一温度在第一设定值内时不含稀土处理元件除去至少大部分目标材料，在第二模式中，当第一pH和/或第一温度在第二
设定值内时不含稀土处理元件不除去至少大部分目标材料，该第一和第二设定值不重叠。
设定值内时不含稀土处理元件不除去至少大部分目标材料，该第一和第二设定值不重叠。
[0031] 在一种应用中，在第一模式中，含稀土处理元件不除去至少大部分目标材料，且在第二模式中，含稀土处理元件除去至少大部分目标材料。
[0032] 在进一步的方面，方法和系统包括下列步骤/操作：
[0033] (a)接收包括第一和第二目标材料的原料流，该第一和第二目标材料是生物学材料和微生物中的一种或多种；
[0034] (b)经由二氧化氯处理处理原料流以除去大部分或所有第一目标材料并形成中间流；以及
[0035] (c)经由含稀土处理元件处理中间流以除去大部分或所有第二目标材料，第一和第二目标材料不同且该第二目标材料是大肠杆菌和轮状病毒(rotovirus)中的一种或两
种。
种。
[0036] 在进一步的方面，方法和系统包括下列步骤/操作：
[0037] (a)接收包括碳酸盐和碳酸氢盐中的一种或多种的原料流；
[0038] (b)使原料流与铈(IV)化合物接触以除去碳酸盐和/或碳酸氢盐的至少一部分(并且通常是大部分或全部)并形成经处理流。
[0039] 在进一步的方面，方法和系统包括下列步骤/操作：
[0040] (a)接收包括目标材料的原料流；
[0041] (b)使原料流与含稀土处理元件接触以除去目标材料的至少第一部分，从而形成相比原料流具有更低目标材料浓度的中间原料流；以及
[0042] (b)使中间原料流与不含稀土处理元件接触以除去目标材料的至少第二部分，从而形成经处理原料流。
[0043] 目标材料可以是微生物，并且不含稀土处理元件包括诸如卤代树脂的抗微生物剂。
[0044] 这些方面以及在之前方面的情况下，能够延长更昂贵的不含稀土材料或含稀土材料的使用寿命并因而提供操作成本的显著节省。其也可提供副本(duplication)以避免源
于系统紊乱及变更导致的目标材料效力的暂时性损失或在其他方面提供目标材料的抛光
过滤或除去。
于系统紊乱及变更导致的目标材料效力的暂时性损失或在其他方面提供目标材料的抛光
过滤或除去。
[0045] 这些及其它优点将从本公开所包含的公开内容变得明晰。
[0046] 术语“一个”或“一种”(a，an)实体是指一个(种)或多个(种)该实体。这样，术语“一个”(或“一种”(a，an))、“一个(种)或多个(种)”和“至少一个(种)”可互换使用。还注意术语“包括”、“包含”和“具有”可互换使用。
[0047] “吸收”是指一种物质渗入另一种的内部结构中，与吸附不同。
[0048] “活性炭”是指具有随机或无定形结构的高度多孔性炭。
[0049] “吸附”是指气体或液体的原子、离子、分子、多原子离子或者其他物质附着在称作吸附剂的另一物质的表面上。用于吸附的吸引力可为，例如，诸如共价的离子力，或者诸如范德华和/或伦敦力的静电力。
[0051] “聚集体(Aggregate)”是指分离单元(诸如但不限于纳米颗粒和/或大于纳米颗粒的颗粒，或稀土(一种或多种))和/或含稀土合成物共同聚集以形成块(mass)，该块可
为纳米颗粒和/或大于纳米颗粒的颗粒的块的形式。
为纳米颗粒和/或大于纳米颗粒的颗粒的块的形式。
[0052] 术语“至少一种(个)”、“一种(个)或多种(个)”和“和/或”是开放式的表述，其在操作中即使连接性的也是分离性的。例如，表述“A、B和C的至少一种”、“A、B或C的至少一种”、“A、B和C的一种或多种”、“A、B或C的一种或多种”和“A、B和/或C”各自表示单独的A，单独的B，单独的C，A和B一起，A和C一起，B和C一起，或者A、B和C一起。当在上面表述中的A、B和C的每一个指的是一个要素如X、Y和Z或一类要素如X1-Xn、Y1-Ym
和Z1-Zo时，所述用语意指选自X、Y和Z的单个要素、选自同类的要素的组合(如X1和X2)
以及选自两类或更多类的要素的组合(如Y1和Zo)。
和Z1-Zo时，所述用语意指选自X、Y和Z的单个要素、选自同类的要素的组合(如X1和X2)
以及选自两类或更多类的要素的组合(如Y1和Zo)。
[0053] “粘合剂”是指促进聚集体或颗粒凝聚(cohesion)的材料。
[0054] “生物学材料”是指有机和无机材料中的一种或两种。生物学材料可包括细菌、藻类、病毒和/或真菌中的一种或多种的营养素或营养途径成分。该营养素或营养途径成分可为磷酸盐、羧酸、氮化合物(例如氨、胺或酰胺)、氧阴离子、亚硝酸盐、毒素或其组合中的一种。
[0055] 通过“R”、R’、R”等表示的“含碳基”是指一种或多种：C1至C25直链、支链脂肪族烃基；C5至C30脂环族烃基；C6至C30芳香族烃基；C7至C40烷芳基；具有被诸如氧、氮或硫的一种或多种杂原子隔断的C2至C25线性或分枝脂肪族烃基；具有被选自基本上由羰基(-C(O)-)、酯(-C(O)O-)、酰胺(-C(O)NH0-2-)构成的组中的一种或多种官能团隔断的C2至
C25线性或分枝脂肪族烃基，采用Cl、Br、F、I、NH(1或2)、OH和SH中的一种或多种进行官能化的C2至C25线性或分枝脂肪族烃基；采用Cl、Br、F、I、NH(1或2)、OH和SH中的一种或多种进行官能化的C5至C30脂环族烃基；以及采用Cl、Br、F、I、NH(1或2)、OH和SH中的一种或多种进行官能化的C7至C40烷芳基。
C25线性或分枝脂肪族烃基，采用Cl、Br、F、I、NH(1或2)、OH和SH中的一种或多种进行官能化的C2至C25线性或分枝脂肪族烃基；采用Cl、Br、F、I、NH(1或2)、OH和SH中的一种或多种进行官能化的C5至C30脂环族烃基；以及采用Cl、Br、F、I、NH(1或2)、OH和SH中的一种或多种进行官能化的C7至C40烷芳基。
[0056] “化学试剂”包括已知的化学战剂和工业试剂和材料，比如农药(pesticides)、杀鼠剂、除草剂、杀虫剂(insecticides)和化肥。在一些实施方式中，化学污染物可包括有机硫试剂、有机磷试剂或其混合物中的一种或多种。这样的试剂的具体的非限定性实例包
括：氟代膦酸o-烷基酯，例如沙林和索曼；氨基氰膦酸o-烷基酯，例如塔崩；烷基硫代膦酸o-烷基酯、烷基硫代膦酸s-2-二烷基氨乙酯和相应的烷基化或质子化的盐，例如VX；芥子
气化合物(mustard compound)，包括2-氯乙基氯甲基硫醚、双(2-氯乙基)硫醚、双(2-氯
乙基硫基)甲烷、1,2-双(2-氯乙基硫基)乙烷、1,3-双(2-氯乙基硫基)-正丙烷、1,4-双
(2-氯乙基硫基)-正丁烷、1,5-双(2-氯乙基硫基)-正戊烷、双(2-氯乙基硫基甲基)醚
和双(2-氯乙基硫基乙基)醚；路易氏毒气，包括2-氯乙烯基二氯胂、双(2-氯乙烯基)氯
胂、三(2-氯乙烯基)胂、双(2-氯乙基)乙胺和双(2-氯乙基)甲胺；石蛤毒素；蓖麻毒
素；烷基膦酰二氟；亚膦酸烷基酯；氯沙林；氯索曼；胺吸磷；1,1,3,3,3,-五氟-2-(三氟甲基)-1-丙烯；二苯乙醇酸3-奎宁环酯；甲基膦酰二氯；甲基膦酸二甲酯；二烷基氨基膦酰
二卤；氨基磷酸烷基酯；二苯基羟基乙酸；奎宁环-3-醇；二烷基氨乙基-2-氯；二烷基氨基乙烷-2-醇；二烷基氨基乙烷-2-硫醇；硫二甘醇；频繁哪基醇(pinacolyl alcohol)；碳酰氯；氯化氰；氰化氢；三氯硝基甲烷；磷酰氯；三氯化磷；五氯化磷；烷基磷酰氯；亚磷酸烷基酯；三氯化磷；五氯化磷；亚磷酸烷基酯；一氯化硫；二氯化硫；以及亚硫酰氯。
括：氟代膦酸o-烷基酯，例如沙林和索曼；氨基氰膦酸o-烷基酯，例如塔崩；烷基硫代膦酸o-烷基酯、烷基硫代膦酸s-2-二烷基氨乙酯和相应的烷基化或质子化的盐，例如VX；芥子
气化合物(mustard compound)，包括2-氯乙基氯甲基硫醚、双(2-氯乙基)硫醚、双(2-氯
乙基硫基)甲烷、1,2-双(2-氯乙基硫基)乙烷、1,3-双(2-氯乙基硫基)-正丙烷、1,4-双
(2-氯乙基硫基)-正丁烷、1,5-双(2-氯乙基硫基)-正戊烷、双(2-氯乙基硫基甲基)醚
和双(2-氯乙基硫基乙基)醚；路易氏毒气，包括2-氯乙烯基二氯胂、双(2-氯乙烯基)氯
胂、三(2-氯乙烯基)胂、双(2-氯乙基)乙胺和双(2-氯乙基)甲胺；石蛤毒素；蓖麻毒
素；烷基膦酰二氟；亚膦酸烷基酯；氯沙林；氯索曼；胺吸磷；1,1,3,3,3,-五氟-2-(三氟甲基)-1-丙烯；二苯乙醇酸3-奎宁环酯；甲基膦酰二氯；甲基膦酸二甲酯；二烷基氨基膦酰
二卤；氨基磷酸烷基酯；二苯基羟基乙酸；奎宁环-3-醇；二烷基氨乙基-2-氯；二烷基氨基乙烷-2-醇；二烷基氨基乙烷-2-硫醇；硫二甘醇；频繁哪基醇(pinacolyl alcohol)；碳酰氯；氯化氰；氰化氢；三氯硝基甲烷；磷酰氯；三氯化磷；五氯化磷；烷基磷酰氯；亚磷酸烷基酯；三氯化磷；五氯化磷；亚磷酸烷基酯；一氯化硫；二氯化硫；以及亚硫酰氯。
[0057] “着色剂”是给予颜色的任何物质，例如颜料或染料。
[0058] “合成物(composition)”是指由一个或多个原子组成的一种或多种化学单元，例如分子、多原子离子、化合物、配位络合物、配位化合物等。如将理解的，合成物可通过诸如共价键、金属键、配位键、离子键、氢键、静电力(例如范德华力和伦敦力)等的各种类型的键和/或力结合在一起。
[0059] 术语“灭活”或“失活”包括使目标材料对人和/或其它动物无毒、无害或不致病。例如通过杀死微生物。
[0060] “解毒”或“脱毒”包括使化学污染物对于诸如人和/或其它动物的活体无毒。可通过将污染物转化为无毒形式或种类以使化学污染物无毒。
[0061] “染料”是通常透明的着色剂，其可溶解在应用介质中。染料根据化学结构、用途或应用方法分类。它们由对染料颜色负责的原子的基团(称为生色团)和对染料颜色的强度负责的原子的基团(称为助色团(auxchrome))组成。染料的化学结构分类例如使用
例如以下的术语：偶氮染料(如单偶氮、双偶氮、三偶氮、多偶氮、羟基偶氮、羧基偶氮、碳环偶氮、杂环偶氮(如吲哚、吡唑啉酮和吡啶酮)、偶氮苯酚、氨基偶氮、和金属配位的(如铜(II)、铬(III)、和钴(III))偶氮染料、和它们的混合物)、蒽醌(如四取代的、二取代
的、三取代的和单取代的蒽醌染料(如喹啉)、预金属络合的蒽醌染料(包括多环醌)、
和它们的混合物)、苯并二呋喃酮染料、多环芳族羰基染料、靛类染料、多次甲基染料(如
氮杂碳菁、二氮杂碳菁、菁、半菁和二氮杂半菁染料、三唑 (triazolium)、苯并噻唑
(benothiazolium)、和它们的混合物)、苯乙烯基染料(如二氰基乙烯、三氰基乙烯、四氰基乙烯染料)、二芳基碳 染料、三芳基碳 染料、和它们的杂环衍生物(如三苯基甲烷、二苯
基甲烷、噻嗪、三苯二 嗪(triphendioxazine)、派洛宁(呫吨)衍生物和它们的混合物)、
酞菁染料(包括含金属的酞菁染料)、喹啉酞酮(quinophthalone)染料、硫染料(如吩噻
嗪酮噻吨酮(phenothiazonethianthrone))、硝基和亚硝基染料(如硝基二苯胺、邻亚硝
基苯酚的金属络合物衍生物、萘酚衍生物、和它们的混合物)、均二苯乙烯染料、甲 染料、腙染料(如异构的2-苯基偶氮-1-萘酚、1-苯基偶氮-2-萘酚、偶氮吡唑啉酮、偶氮吡啶
酮、和偶氮乙酰乙酰苯胺)、吖嗪染料、呫吨染料、三芳基甲烷染料、吖嗪染料、吖啶染料、嗪染料、吡唑染料、吡唑啉酮染料、吡唑啉染料、吡唑啉酮染料、香豆素染料、萘酰亚胺染料、类胡萝卜素染料(如醛类胡萝卜素、β-胡萝卜素、角黄素、和β-阿朴-8'-胡萝卜素醛
(β-Apo-8’-carotenal))、黄酮醇染料、黄酮染料、苯并二氢吡喃染料、苯胺黑染料、超静定结构(indeterminate structure)、碱性染料、喹吖啶酮染料、甲 染料、三苯二 嗪染料、噻嗪染料、酮胺染料、焦糖染料、聚(甲基丙烯酸羟乙酯)-染料共聚物、核黄素、和它们的共聚物、衍生物、与混合物。染料的应用方法分类使用术语反应性染料、直接染料、媒染染料、颜料染料、阴离子染料、显色染料、还原染料、硫化染料、分散染料、碱性染料、阳离子染料、溶剂染料和酸性染料。
例如以下的术语：偶氮染料(如单偶氮、双偶氮、三偶氮、多偶氮、羟基偶氮、羧基偶氮、碳环偶氮、杂环偶氮(如吲哚、吡唑啉酮和吡啶酮)、偶氮苯酚、氨基偶氮、和金属配位的(如铜(II)、铬(III)、和钴(III))偶氮染料、和它们的混合物)、蒽醌(如四取代的、二取代
的、三取代的和单取代的蒽醌染料(如喹啉)、预金属络合的蒽醌染料(包括多环醌)、
和它们的混合物)、苯并二呋喃酮染料、多环芳族羰基染料、靛类染料、多次甲基染料(如
氮杂碳菁、二氮杂碳菁、菁、半菁和二氮杂半菁染料、三唑 (triazolium)、苯并噻唑
(benothiazolium)、和它们的混合物)、苯乙烯基染料(如二氰基乙烯、三氰基乙烯、四氰基乙烯染料)、二芳基碳 染料、三芳基碳 染料、和它们的杂环衍生物(如三苯基甲烷、二苯
基甲烷、噻嗪、三苯二 嗪(triphendioxazine)、派洛宁(呫吨)衍生物和它们的混合物)、
酞菁染料(包括含金属的酞菁染料)、喹啉酞酮(quinophthalone)染料、硫染料(如吩噻
嗪酮噻吨酮(phenothiazonethianthrone))、硝基和亚硝基染料(如硝基二苯胺、邻亚硝
基苯酚的金属络合物衍生物、萘酚衍生物、和它们的混合物)、均二苯乙烯染料、甲 染料、腙染料(如异构的2-苯基偶氮-1-萘酚、1-苯基偶氮-2-萘酚、偶氮吡唑啉酮、偶氮吡啶
酮、和偶氮乙酰乙酰苯胺)、吖嗪染料、呫吨染料、三芳基甲烷染料、吖嗪染料、吖啶染料、嗪染料、吡唑染料、吡唑啉酮染料、吡唑啉染料、吡唑啉酮染料、香豆素染料、萘酰亚胺染料、类胡萝卜素染料(如醛类胡萝卜素、β-胡萝卜素、角黄素、和β-阿朴-8'-胡萝卜素醛
(β-Apo-8’-carotenal))、黄酮醇染料、黄酮染料、苯并二氢吡喃染料、苯胺黑染料、超静定结构(indeterminate structure)、碱性染料、喹吖啶酮染料、甲 染料、三苯二 嗪染料、噻嗪染料、酮胺染料、焦糖染料、聚(甲基丙烯酸羟乙酯)-染料共聚物、核黄素、和它们的共聚物、衍生物、与混合物。染料的应用方法分类使用术语反应性染料、直接染料、媒染染料、颜料染料、阴离子染料、显色染料、还原染料、硫化染料、分散染料、碱性染料、阳离子染料、溶剂染料和酸性染料。
[0062] “染料中间体”指的是染料前体或中间体。染料中间体包括初级中间体和染料中间体。染料中间体通常分为碳环如苯、萘、磺酸、重氮-1,2,4-酸、蒽醌、酚、氨基噻唑硝酸盐(酯)、芳基重氮盐、芳烷基砜、甲苯、茴香醚、苯胺、N-酰苯胺和柯嗪，以及杂环例如吡唑啉酮、吡啶、吲哚、三唑、氨基噻唑、氨基苯并噻唑、苯并异噻唑、三嗪和噻吩(thiopene)。
[0063] “流体”是指具有流动、呈现保存该材料或物质的形状和/或基本上不抵抗变形(即基本上在应用切应力下不断变形)中的一种或多种能力的任何材料或物质。该术语不
仅应用于液体，还应用于气体以及细分固体。根据其是否服从经典力学定律，流体被广义分类为牛顿流体和非牛顿流体。
仅应用于液体，还应用于气体以及细分固体。根据其是否服从经典力学定律，流体被广义分类为牛顿流体和非牛顿流体。
[0064] “卤素”是周期表IUPAC体系第17族(旧称：VII、VIIA)的一系列非金属元素，包括氟(F)、氯(Cl)、溴(Br)、碘(I)、和砹(At)。人为创造的元素117，在系统命名中暂且称之为“ununseptium”，也可能为卤素。“卤化物”是具有至少一个卤素原子作为化合物一部分并且化合物其它部分是电负性小于卤素(或更大电负性)的元素或原子团的化合物。典
型卤化物是氟化物、氯化物、溴化物、碘化物、或砹化物。许多盐是具有卤化物阴离子的卤化- -
物。卤化物阴离子是具有负电荷的卤素原子。该卤化物阴离子为氟根(F)、氯根(Cl)、溴
- - -
根(Br)、碘根(I)和砹根(At)。
型卤化物是氟化物、氯化物、溴化物、碘化物、或砹化物。许多盐是具有卤化物阴离子的卤化- -
物。卤化物阴离子是具有负电荷的卤素原子。该卤化物阴离子为氟根(F)、氯根(Cl)、溴
- - -
根(Br)、碘根(I)和砹根(At)。
[0065] “工业化学药品和材料”包括具有诸如磷酸盐、硫酸盐和硝酸盐的阴离子官能团和诸如氯化物、氟化物、溴化物、醚和羰基化物的电负性官能团的化学试剂和/或材料。具体的非限定性实例可包括：乙醛、丙酮、丙烯醛、丙烯酰胺、丙烯酸、丙烯腈、艾氏剂/狄氏剂、氨、苯胺、砷、阿特拉津、钡、联苯胺、2,3-苯并呋喃、铍、1,1'-联苯、二(2-氯乙基)醚、二(氯甲基)醚、溴二氯甲烷、溴仿、溴甲烷、1,3-丁二烯、1-丁醇、2-丁酮、2-丁氧基乙醇、丁醛、二硫化碳、四氯化碳、硫化羰、氯丹、开蓬和灭蚁灵、毒虫畏类、氯化二苯并-对-二 英类(CDDs)、氯、氯苯、氯化二苯并呋喃类(CDFs)、氯乙烷、氯仿、氯甲烷、氯酚类、毒死蜱类、钴、铜、杂酚油、甲酚类、氰化物、环己烷、DDT、DDE、DDD、DEHP、二(2-乙基己基)邻苯二甲酸酯、二嗪农、二溴氯丙烷、1,2-二溴乙烷、1,4-二氯苯、3,3'-二氯联苯胺、1，1-二氯乙烷、1,2-二氯乙烷、1,1-二氯乙烯、1,2-二氯乙烯、1,2-二氯丙烷、1,3-二氯丙烯、敌敌畏类、邻苯二甲酸二乙酯、甲基膦酸二异丙酯、邻苯二甲酸二正丁酯、乐果、1,3-二硝基苯、二硝基甲酚类、二硝基酚类、2,4-二硝基甲苯和2,6-二硝基甲苯、1,2-二苯肼、邻苯二甲酸二正
辛基酯(DNOP)、1,4-二 烷、二 英类、乙拌磷、硫丹、异狄氏剂、乙硫磷、乙苯、环氧乙烷、乙二醇、乙基对硫磷、倍硫磷类、氟化物类、甲醛、氟利昂113、七氯和环氧七氯、六氯苯、六氯丁二烯、六氯环己烷、六氯环戊二烯、六氯乙烷、六亚甲基二异氰酸酯、己烷、2-己酮、HMX(奥克托今)、液压液类、肼类、硫化氢、碘、异佛尔酮、马拉硫磷、MBOCA、甲胺磷类、甲醇、甲氧滴滴涕、2-甲氧基乙醇、甲乙酮、甲基异丁基酮、甲硫醇、甲基对硫磷、甲基叔丁基醚、甲基氯仿、二氯甲烷、亚甲基二苯胺、甲基丙烯酸甲酯、甲基-叔丁基醚、灭蚁灵和开蓬、久效磷类、N-亚硝基二甲胺、N-亚硝基二苯胺、N-亚硝基二正丙胺、萘、硝基苯、硝基酚类、全氯乙烯、五氯酚、苯酚、磷胺、磷、多溴联苯类(PBBs)、多氯联苯类(PCBs)、多环芳烃类(PAHs)、丙二醇、邻苯二甲酸酐、除虫菊酯和合成除虫菊酯、吡啶、RDX(三次甲基三硝基胺)、硒、苯乙烯、二氧化硫、三氧化硫、硫酸、1,1,2,2-四氯乙烷、四氯乙烯、三硝基苯甲硝胺、铊、四氯化物、三氯苯、1,1,1-三氯乙烷、1,1,2-三氯乙烷、三氯乙烯(TCE)、1,2,3-三氯丙烷、1,2,4-三甲基苯、1,3,5-三硝基苯、2,4,6-三硝基甲苯(TNT)、乙酸乙烯酯和氯乙烯。
辛基酯(DNOP)、1,4-二 烷、二 英类、乙拌磷、硫丹、异狄氏剂、乙硫磷、乙苯、环氧乙烷、乙二醇、乙基对硫磷、倍硫磷类、氟化物类、甲醛、氟利昂113、七氯和环氧七氯、六氯苯、六氯丁二烯、六氯环己烷、六氯环戊二烯、六氯乙烷、六亚甲基二异氰酸酯、己烷、2-己酮、HMX(奥克托今)、液压液类、肼类、硫化氢、碘、异佛尔酮、马拉硫磷、MBOCA、甲胺磷类、甲醇、甲氧滴滴涕、2-甲氧基乙醇、甲乙酮、甲基异丁基酮、甲硫醇、甲基对硫磷、甲基叔丁基醚、甲基氯仿、二氯甲烷、亚甲基二苯胺、甲基丙烯酸甲酯、甲基-叔丁基醚、灭蚁灵和开蓬、久效磷类、N-亚硝基二甲胺、N-亚硝基二苯胺、N-亚硝基二正丙胺、萘、硝基苯、硝基酚类、全氯乙烯、五氯酚、苯酚、磷胺、磷、多溴联苯类(PBBs)、多氯联苯类(PCBs)、多环芳烃类(PAHs)、丙二醇、邻苯二甲酸酐、除虫菊酯和合成除虫菊酯、吡啶、RDX(三次甲基三硝基胺)、硒、苯乙烯、二氧化硫、三氧化硫、硫酸、1,1,2,2-四氯乙烷、四氯乙烯、三硝基苯甲硝胺、铊、四氯化物、三氯苯、1,1,1-三氯乙烷、1,1,2-三氯乙烷、三氯乙烯(TCE)、1,2,3-三氯丙烷、1,2,4-三甲基苯、1,3,5-三硝基苯、2,4,6-三硝基甲苯(TNT)、乙酸乙烯酯和氯乙烯。
[0067] “干扰物”是使诸如稀土或含稀土合成物、活性炭、炭块等处理元件降解、变质、破坏或在其它方面不利地影响诸如稀土或含稀土合成物、活性炭、炭块等处理元件性能的任何材料。例如，干扰物可为优先被含稀土处理元件吸着、沉淀、灭活、杀灭或中和，从而导致干扰目标材料的除去的材料。换言之，含稀土处理元件通过吸着、沉淀、灭活、杀灭或中和可同时除去干扰物和目标材料。当含干扰物与目标材料流与含稀土处理元件接触时，至少
部分稀土和/或含稀土合成物因为干扰物吸着、沉淀、灭活、杀灭或中和中的一种或多种而不能除去目标材料。干扰物的其它实例是减少不含稀土处理元件操作寿命的材料。目标材
料除去剂对于干扰物的倾向或除去能力可能略小于对于目标材料的倾向或除去能力，但是
待处理原料流中的干扰物浓度是大量的，从而降低目标材料除去剂对于目标材料的有效能
力。
部分稀土和/或含稀土合成物因为干扰物吸着、沉淀、灭活、杀灭或中和中的一种或多种而不能除去目标材料。干扰物的其它实例是减少不含稀土处理元件操作寿命的材料。目标材
料除去剂对于干扰物的倾向或除去能力可能略小于对于目标材料的倾向或除去能力，但是
待处理原料流中的干扰物浓度是大量的，从而降低目标材料除去剂对于目标材料的有效能
力。
[0068] “离子交换介质”是指在选择的操作条件下可在两种电解质之间，或者电解质溶液与复合物之间交换离子的介质。离子交换树脂的实例包括固体聚合物或矿物“离子交换剂”。其它示例性离子交换剂包括离子交换树脂(功能化多孔或凝胶聚合物)、沸石类、蒙脱石粘土、粘土和土壤腐殖质。离子交换剂通常为交换正电荷离子(阳离子)的阳离子交换剂
或交换负电荷离子(阴离子)的阴离子交换剂。也存在可同时交换阳离子和阴离子的两性
交换剂。取决于其化学结构，离子交换剂可为非选择性的或者对于特定离子或离子类型具
有优先结合。这可依赖于离子尺寸、其电荷或其结构。可结合于离子交换剂的离子的典型实+ - + + -
例为：H(质子)和OH(氢氧根)；单电荷单原子离子如Na、K 和Cl ；双电荷单原子离子如
2+ 2+ 2- 3- +
Ca 和Mg ；多原子无机离子如SO4 和PO4 ；有机碱，通常为包含氨基官能团-NR2H 的分子；
-
常常为包含-COO(羧酸)官能团分子的有机酸；以及可离子化的生物分子(biomolecule)：
氨基酸、肽、蛋白质等。
或交换负电荷离子(阴离子)的阴离子交换剂。也存在可同时交换阳离子和阴离子的两性
交换剂。取决于其化学结构，离子交换剂可为非选择性的或者对于特定离子或离子类型具
有优先结合。这可依赖于离子尺寸、其电荷或其结构。可结合于离子交换剂的离子的典型实+ - + + -
例为：H(质子)和OH(氢氧根)；单电荷单原子离子如Na、K 和Cl ；双电荷单原子离子如
2+ 2+ 2- 3- +
Ca 和Mg ；多原子无机离子如SO4 和PO4 ；有机碱，通常为包含氨基官能团-NR2H 的分子；
-
常常为包含-COO(羧酸)官能团分子的有机酸；以及可离子化的生物分子(biomolecule)：
氨基酸、肽、蛋白质等。
[0069] “微生物”和“生物学污染物”是指不论是否对人类致病或非致病的任何显微镜下生物或微生物，包括而不限于，原核及真核生物体，例如细胞生命形态，即细菌、古菌、和真核生物以及非细胞生命形态，例如病毒。常见微生物包括而不限于，细菌、真菌、原生动物、病毒、朊病毒、寄生虫、及其它生物学实体和致病物种。具体非限制性实例中细菌包括大肠杆菌、粪链球菌(Streptococcus faecalis)、志贺氏菌属菌种(Shigella spp)、钩端螺
旋体(Leptospira)、嗜肺军团病杆菌(Legimella pneumophila)、小肠结肠炎耶尔森氏菌
(Yersinia enterocolitica)、金黄色葡萄球菌(Staphylococcus aureus)、铜绿假单胞菌
(Pseudomonas aeruginosa)、土生克雷伯菌(Klebsiella terrigena)、炭疽杆菌(Bacillus anthracis)、霍乱弧菌(Vibrio cholrae)、伤寒沙门菌(Salmonellatyphi)，病毒包括
甲型肝炎、诺如病毒(noroviruse)、轮状病毒和肠道病毒，原生动物包括痢疾内变形虫
(Entamoeba histolytica)、贾第虫(Giardia)、小球隐孢子虫(Cryptosporidium parvum)。
旋体(Leptospira)、嗜肺军团病杆菌(Legimella pneumophila)、小肠结肠炎耶尔森氏菌
(Yersinia enterocolitica)、金黄色葡萄球菌(Staphylococcus aureus)、铜绿假单胞菌
(Pseudomonas aeruginosa)、土生克雷伯菌(Klebsiella terrigena)、炭疽杆菌(Bacillus anthracis)、霍乱弧菌(Vibrio cholrae)、伤寒沙门菌(Salmonellatyphi)，病毒包括
甲型肝炎、诺如病毒(noroviruse)、轮状病毒和肠道病毒，原生动物包括痢疾内变形虫
(Entamoeba histolytica)、贾第虫(Giardia)、小球隐孢子虫(Cryptosporidium parvum)。
[0070] “有机碳”或“有机材料”是指除诸如氧化碳、碳化物、二硫化碳等二元化合物；诸如金属氰化物、金属碳酰、光气、羰基硫化物等三元化合物；以及诸如碱金属和碱土金属碳酸盐的金属碳酸盐之外的任何碳化合物。示例性有机碳包括腐殖酸、鞣酸类、和单宁酸、聚合材料、醇、碳基化合物、羧酸、草酸、氨基酸、烃及其混合物。在一些实施方式中，目标材料是如本公开所定义的有机材料。醇是羟基官能团(-OH)与碳原子相连的任意有机化合物，碳原子通常与其它碳或氢原子相连。醇的实例包括非环状醇、异丙醇、乙醇、甲醇、戊醇、多元醇、不饱和脂肪醇和脂环醇等。羰基是包括羰基(RR'C=O)的官能团(非限制性形式为
酮、醛、羧酸、酯、酰胺、酰卤、酸酐或其组合)。包含羰基的有机化合物的实例包括醛、酮、酯、酰胺、烯酮、酰基卤化物、酸酐、尿素和氨基甲酸酯及其衍生物，以及酰氯氯甲酸酯和光气、碳酸酯、硫酯、内酯、内酰胺、氧肟酸酯、和异氰酸酯衍生物。优选地，羰基包括羧基，其具有式-C(=O)OH，通常被写作-COOH或-CO2H。包含羧基的有机化合物的实例包括羧酸(R-COOH)
及其盐和酯(或羧化物)和其它衍生物。可理解有机化合物包括醇、羰基化合物和羧酸，其
中一或多个氧分别被硫、硒和/或碲取代。
酮、醛、羧酸、酯、酰胺、酰卤、酸酐或其组合)。包含羰基的有机化合物的实例包括醛、酮、酯、酰胺、烯酮、酰基卤化物、酸酐、尿素和氨基甲酸酯及其衍生物，以及酰氯氯甲酸酯和光气、碳酸酯、硫酯、内酯、内酰胺、氧肟酸酯、和异氰酸酯衍生物。优选地，羰基包括羧基，其具有式-C(=O)OH，通常被写作-COOH或-CO2H。包含羧基的有机化合物的实例包括羧酸(R-COOH)
及其盐和酯(或羧化物)和其它衍生物。可理解有机化合物包括醇、羰基化合物和羧酸，其
中一或多个氧分别被硫、硒和/或碲取代。
[0071] “有机磷”是指包含一个或多种碳-磷键的化合物。“不溶的”是指在水中将是固体和/或保持为固体以及能够保留在诸如柱子的设备中，或者能够容易地使用诸如过滤的物理方式从分批反应中回收的材料。不溶的材料应当能够数星期或数月地长期暴露于水，
具有很少的(<5%)质量损失。
具有很少的(<5%)质量损失。
[0072] “氧化试剂”或“氧化剂”是指接受一个或多个电子至被氧化的其它物种或试剂的元素或化合物。在氧化过程中氧化剂被还原而接受一个或多个电子的其它物种则被氧化。更具体地，氧化剂是电子受体或接受者而还原剂则是电子供体或给予者。
[0073] “氧阴离子”或含氧阴离子是具有通式AxOyz-的化合物(其中A表示不同于氧的化学元素且O表示氧原子)。在含目标材料的氧阴离子中，“A”表示金属、类金属和/或Se(其为非金属)原子。基于金属的氧阴离子的实例包括铬酸根、钨酸根、钼酸根、铝酸根、锆酸根等。基于类金属的氧阴离子的例子包括砷酸根、亚砷酸根、锑酸根、锗酸根、硅酸根等。氧阴离子可为金属、类金属及非金属的络合阴离子的形式，该金属、类金属及非金属具有选自5、
9、13、14、22至25、26、27、30、31、32、33、34、35、40至42、44、45、48至53、72 至75、77、78、
80、81、82、83、85、92、94、95和96的原子序数且更优选自5、13、14、22至25、31、32、33、34、
40至42、44、45、49至52、72至75、76、77、78、80、81、82、83、92、94、95和96的原子序数。这些原子序数包括锑、砷、铝、砹、溴、硼、氟、碘、硅、钛、钒、铬、锰、镓、铊、锗、硒、汞、锆、铌、钼、钌、铑、铟、锡、锑、碲、铪、钽、钨、铼、铱、铂、铅、铀、钚、镅、锔和铋的元素。目标材料可为这些元素的混合物或化合物。原子序数92的铀是放射性同位素氧阴离子的一个实例。
9、13、14、22至25、26、27、30、31、32、33、34、35、40至42、44、45、48至53、72 至75、77、78、
80、81、82、83、85、92、94、95和96的原子序数且更优选自5、13、14、22至25、31、32、33、34、
40至42、44、45、49至52、72至75、76、77、78、80、81、82、83、92、94、95和96的原子序数。这些原子序数包括锑、砷、铝、砹、溴、硼、氟、碘、硅、钛、钒、铬、锰、镓、铊、锗、硒、汞、锆、铌、钼、钌、铑、铟、锡、锑、碲、铪、钽、钨、铼、铱、铂、铅、铀、钚、镅、锔和铋的元素。目标材料可为这些元素的混合物或化合物。原子序数92的铀是放射性同位素氧阴离子的一个实例。
[0074] “颗粒”是指不限形状或尺寸的固体、胶体、或微囊化液体。
[0075] “颜料”是合成或天然(生物学或矿物)材料，其由于波长选择性吸收而改变反射或透射光的颜色。该物理过程不同于其中材料发射光的荧光、磷光和其它形式的发光。颜
料可包括无机和/或有机材料。无机颜料包括元素、它们的氧化物、混合氧化物、硫化物、铬酸盐、硅酸盐、磷酸盐和碳酸盐。无机颜料的实例包括镉颜料、碳颜料(如炭黑)、铬颜料(如氢氧化铬绿和氧化铬绿)、钴颜料、铜颜料(如叶绿酸和钾钠铜叶绿酸)、邻苯三酚、叶
蜡石、银、铁氧化物颜料、粘土颜料、铅颜料(如醋酸铅)、汞颜料、钛颜料(如二氧化钛)、群青颜料、铝颜料(如矾土、氧化铝和铝粉末)、铋颜料(如钒酸铋、柠檬酸铋和氯氧化铋)、
青铜粉末、碳酸钙、铬-钴-铝氧化物、氰化铁颜料(如亚铁氰化铁铵、三价铁(高铁)和
亚铁氰化物)、锰紫、云母、锌颜料(如氧化锌、硫化锌和硫酸锌)、尖晶石、金红石、锆颜料(如锆氧化物和锆石)、锡颜料(如锡石)、镉颜料、铬酸铅颜料、发光颜料、锌钡白(其是硫化锌和硫酸钡的混合物)、金属效果颜料、珠光颜料、透明颜料和它们的混合物。合成有机颜料的实例包括柠檬酸铁铵、葡萄糖酸亚铁、二羟基丙酮、愈创木薁(guaiazulene)、和它们的混合物。来自生物学来源的有机颜料的实例包括茜素、深茜红、藤黄、胭脂虫红、甜菜红素苷、甜菜黄素(betataxanthin)、花青素、洋苏木提取物、珍珠粉、辣椒红、辣椒油树脂、藏红花、姜黄、姜黄油树脂、茜素玫瑰红、靛、印度黄、万寿菊粉和提取物、泰尔紫、干燥的藻粉、指甲花、果汁、蔬菜汁、烘烤的部分脱脂的熟棉籽粉、喹吖啶酮、品红、酞菁绿、酞菁蓝、铜酞菁、靛蒽醌(indanthone)、三芳基碳 磺酸盐、三芳基碳 PTMA盐、三芳基碳 Ba盐、三
芳基碳 氯化物、多氯铜酞菁、多溴氯铜酞菁、单偶氮、双偶氮吡唑啉酮、单偶氮苯并咪唑酮(monoazobenzimid-azolone)、芘酮、萘酚AS、β-萘酚红、萘酚AS、双偶氮吡唑啉酮、BONA、β萘酚、三芳基碳 PTMA盐、双偶氮缩合、蒽醌、二萘嵌苯、二酮基吡咯并吡咯、二 嗪、二芳基化物、异吲哚啉酮、喹酞酮、异二氢吲哚、单偶氮苯并咪唑酮、单偶氮吡唑啉酮、双偶氮、苯并咪唑酮、联苯胺黄、二硝基苯胺橙、吡唑啉酮橙、对位红、立索尔、偶氮缩合、色淀、二芳基吡咯并吡咯、硫靛、氨基蒽醌、二 嗪、异吲哚啉酮、异二氢吲哚、和喹酞酮颜料、以及它们的混合物。颜料可仅含有一种化合物例如单一的金属氧化物，或含有多个化合物。包裹颜
料、微胶囊颜料(encapsulated pigment)和锌钡白是多化合物颜料的实例。典型地，颜料
是具有在约0.1-约0.3μm范围内的平均粒度的固体不溶性粉末或颗粒，其分散在液体中。
所述液体可包括液态树脂、溶剂或两者。含颜料的合成物可包括增量剂(extender)和遮光
剂。
料可包括无机和/或有机材料。无机颜料包括元素、它们的氧化物、混合氧化物、硫化物、铬酸盐、硅酸盐、磷酸盐和碳酸盐。无机颜料的实例包括镉颜料、碳颜料(如炭黑)、铬颜料(如氢氧化铬绿和氧化铬绿)、钴颜料、铜颜料(如叶绿酸和钾钠铜叶绿酸)、邻苯三酚、叶
蜡石、银、铁氧化物颜料、粘土颜料、铅颜料(如醋酸铅)、汞颜料、钛颜料(如二氧化钛)、群青颜料、铝颜料(如矾土、氧化铝和铝粉末)、铋颜料(如钒酸铋、柠檬酸铋和氯氧化铋)、
青铜粉末、碳酸钙、铬-钴-铝氧化物、氰化铁颜料(如亚铁氰化铁铵、三价铁(高铁)和
亚铁氰化物)、锰紫、云母、锌颜料(如氧化锌、硫化锌和硫酸锌)、尖晶石、金红石、锆颜料(如锆氧化物和锆石)、锡颜料(如锡石)、镉颜料、铬酸铅颜料、发光颜料、锌钡白(其是硫化锌和硫酸钡的混合物)、金属效果颜料、珠光颜料、透明颜料和它们的混合物。合成有机颜料的实例包括柠檬酸铁铵、葡萄糖酸亚铁、二羟基丙酮、愈创木薁(guaiazulene)、和它们的混合物。来自生物学来源的有机颜料的实例包括茜素、深茜红、藤黄、胭脂虫红、甜菜红素苷、甜菜黄素(betataxanthin)、花青素、洋苏木提取物、珍珠粉、辣椒红、辣椒油树脂、藏红花、姜黄、姜黄油树脂、茜素玫瑰红、靛、印度黄、万寿菊粉和提取物、泰尔紫、干燥的藻粉、指甲花、果汁、蔬菜汁、烘烤的部分脱脂的熟棉籽粉、喹吖啶酮、品红、酞菁绿、酞菁蓝、铜酞菁、靛蒽醌(indanthone)、三芳基碳 磺酸盐、三芳基碳 PTMA盐、三芳基碳 Ba盐、三
芳基碳 氯化物、多氯铜酞菁、多溴氯铜酞菁、单偶氮、双偶氮吡唑啉酮、单偶氮苯并咪唑酮(monoazobenzimid-azolone)、芘酮、萘酚AS、β-萘酚红、萘酚AS、双偶氮吡唑啉酮、BONA、β萘酚、三芳基碳 PTMA盐、双偶氮缩合、蒽醌、二萘嵌苯、二酮基吡咯并吡咯、二 嗪、二芳基化物、异吲哚啉酮、喹酞酮、异二氢吲哚、单偶氮苯并咪唑酮、单偶氮吡唑啉酮、双偶氮、苯并咪唑酮、联苯胺黄、二硝基苯胺橙、吡唑啉酮橙、对位红、立索尔、偶氮缩合、色淀、二芳基吡咯并吡咯、硫靛、氨基蒽醌、二 嗪、异吲哚啉酮、异二氢吲哚、和喹酞酮颜料、以及它们的混合物。颜料可仅含有一种化合物例如单一的金属氧化物，或含有多个化合物。包裹颜
料、微胶囊颜料(encapsulated pigment)和锌钡白是多化合物颜料的实例。典型地，颜料
是具有在约0.1-约0.3μm范围内的平均粒度的固体不溶性粉末或颗粒，其分散在液体中。
所述液体可包括液态树脂、溶剂或两者。含颜料的合成物可包括增量剂(extender)和遮光
剂。
[0076] “沉淀”不仅指除去不溶性种类形式的含目标材料的离子，还指在不溶性颗粒之上或之中固定含污染物的离子或其它组分。例如，“沉淀”包括诸如吸附和/或吸收的处理。
[0077] “放射性处理元件”是指包括电磁能以除去干扰物和目标材料中的一种或两种的-2 9 11
处理元件。该电磁能选自微波能(典型具有约10 m的波长和/或约10 至约10 Hz的频
-5 11 14
率)、红外辐射能(典型具有约10 m的波长和/或约10 至约10 Hz的频率)、可见光能
-6 14 15
(典型具有约0.5X10 m的波长和/或约10 至约10 Hz的频率)、紫外辐射能(典型具有
-8 15 17 -10
约10 m的波长和/或约10 至约10 Hz的频率)、x-射线能(典型具有约10 m的波长和
17 19 -19 19
/或约10 至约10 Hz的频率)、以及γ射线能(典型具有约10 m的波长和/或约10
20
至约10 Hz的频率)。
处理元件。该电磁能选自微波能(典型具有约10 m的波长和/或约10 至约10 Hz的频
-5 11 14
率)、红外辐射能(典型具有约10 m的波长和/或约10 至约10 Hz的频率)、可见光能
-6 14 15
(典型具有约0.5X10 m的波长和/或约10 至约10 Hz的频率)、紫外辐射能(典型具有
-8 15 17 -10
约10 m的波长和/或约10 至约10 Hz的频率)、x-射线能(典型具有约10 m的波长和
17 19 -19 19
/或约10 至约10 Hz的频率)、以及γ射线能(典型具有约10 m的波长和/或约10
20
至约10 Hz的频率)。
[0078] “稀土”是指钇、钪、镧、铈、镨、钕、钐、铕、钆、铽、镝、钬、铒、铥、镱和镥中的一种或多种。如将理解的，镧、铈、镨、钕、钐、铕、钆、铽、镝、钬、铒、铥、镱和镥称为镧系元素。
[0079] “还原试剂”或“还原剂”是指给出一个或多个电子至被还原的其它物种或试剂的元素或化合物。在还原过程中还原剂被氧化而接受一个或多个电子的其它物种则被还原。更具体地，还原剂是电子供体而氧化剂则是电子受体或接受者。
[0080] 术语“除去”或“移除”包括吸着、沉淀、吸附、吸收、转化、失活、分解、降解、中和和/或杀灭目标材料。
[0081] “可溶的”是指易溶于水的材料。对于本发明而言，预期可溶的化合物的溶解将必须在数分钟而不是数天的时间范围上发生。对于被认为是可溶的化合物，其必须具有显著高的溶度积，使得5g/L以上的化合物在溶液中是稳定的。
[0082] “溶剂提取”是指使用提取剂在稀释剂中的混合物将金属从一相提取至另一相的过程。在溶剂提取中，该混合物通常被称作“有机相”，因为主要成分(稀释剂)通常是一些类型的油类。例如，在湿法冶金术中，混合含浸出物溶液(pregnant leach solution)并与条带状有机相乳化并实现分离。诸如铜的贵重金属从含浸出物溶液中交换至有机相。所得
流为装载的有机相和残液。当采用电解沉积处理时，再混合该装载的有机相以与电解贫液
乳化并实现分离。该金属将从有机相交换至电解液。所得流为条带状有机相和电解富液。
有机流在溶剂提取过程中再利用而水流分别在浸出和电解沉积过程中循环。
流为装载的有机相和残液。当采用电解沉积处理时，再混合该装载的有机相以与电解贫液
乳化并实现分离。该金属将从有机相交换至电解液。所得流为条带状有机相和电解富液。
有机流在溶剂提取过程中再利用而水流分别在浸出和电解沉积过程中循环。
[0083] “吸着”是指吸附和/或吸收.
[0084] “处理元件”是指除去干扰物和目标材料中的一种或两种的任何装置、材料和/或过程(process)。
[0085] 前述是本公开的简化概要，以提供本公开的一些方面、实施方式以及配置的理解。该概要既不是本公开及其各种方面、实施方式和配置的广泛的综述也不是其详尽的综述。
其既不意在确定本公开的关键或决定性要素也不意在描述本公开的范围，而是以简化的形
式呈现所选择的本公开的概念作为对下面示出的更详细描述的介绍。如将理解的，单独或
者组合使用本公开的其他方面、实施方式和配置、以上阐述或者下面详述的特征中的一个
或多个是可能的。
其既不意在确定本公开的关键或决定性要素也不意在描述本公开的范围，而是以简化的形
式呈现所选择的本公开的概念作为对下面示出的更详细描述的介绍。如将理解的，单独或
者组合使用本公开的其他方面、实施方式和配置、以上阐述或者下面详述的特征中的一个
或多个是可能的。
[0087] 附图引入说明书中并且形成说明书的一部分以解释本公开的若干实例。这些附图与说明书一起解释本公开的原理。附图简单地说明本公开所公开的方面、实施方式和配置
可如何进行和使用的优选和替换的实例，且不解释为将发明仅限于所说明和描述的实例。
更多的特征和优点将从下列更详细的本公开的多种方面、实施方式和配置的描述变得明
晰，如通过以下参考的附图说明的。
可如何进行和使用的优选和替换的实例，且不解释为将发明仅限于所说明和描述的实例。
更多的特征和优点将从下列更详细的本公开的多种方面、实施方式和配置的描述变得明
晰，如通过以下参考的附图说明的。
[0088] 图1是根据一实施方式的方框图；
[0089] 图2是根据一实施方式的方框图；
[0090] 图3是保持在铈土-涂覆氧化铝上的腐殖酸百分数作为与铈土-涂覆氧化铝接触的含腐殖酸溶液体积的函数的图；
[0091] 图4是残余砷浓度(mg/L)相对于铈(III):砷摩尔比的图；
[0092] 图5是负载容量(As mg/CeO2g)相对于铈(III):砷摩尔比的图；
[0093] 图6是砷容量(mg As/g CeO2)相对于各种溶液合成物的图；
[0094] 图7是砷(V)浓度(ppb)相对于处理床体积的图；且
[0095] 图8是砷除去能力(mgAs/g CeO2)相对于各种溶液合成物的图。
[0096] 详细说明
[0097] 总体概述
[0098] 连续采用含稀土处理元件和不含稀土处理元件处理包含干扰物和目标材料的流体。在一些实施方式中，含稀土处理元件在不含稀土处理元件的上游。在此种情况下，不含稀土处理元件在含稀土元件的下游。
[0099] 在其它实施方式中，不含稀土处理元件在含稀土元件的上游。在此种情况下，含稀土元件在不含稀土处理元件的下游。
[0100] 优选地，上游处理元件除去至少大部分(如果不是全部)干扰物。此外，下游处理元件除去至少大部分(如果不是全部)目标材料。
[0101] 在一些实施方式中，干扰物是妨碍、竞争以及干扰含稀土处理元件或不含稀土处理元件中的一种对于目标材料的除去的一种或多种材料。通过上游处理元件除去干扰物以
实现下述一种或多种：1)抑制干扰物对下游处理元件的损害；2)避免，或者至少实质减少
干扰物对于下游处理元件除去目标材料的干扰；3)减少下游处理元件的消耗；和4)延长下
游处理元件的使用寿命和/或增加下游处理元件的效力。
实现下述一种或多种：1)抑制干扰物对下游处理元件的损害；2)避免，或者至少实质减少
干扰物对于下游处理元件除去目标材料的干扰；3)减少下游处理元件的消耗；和4)延长下
游处理元件的使用寿命和/或增加下游处理元件的效力。
[0102] 如将理解的，各上游和下游元件可为含稀土处理元件、不含稀土处理元件或其组合。如将进一步理解的，上游和下游元件可在分开的阶段或步骤执行，或在相同或不同的容器或位置执行。如将进一步理解的，上游和下游元件可为整合结构的一部分，例如共同基底或多孔和/或渗透性介质的一部分。
[0103] 在其它实施方式中，干扰物是可通过上游或下游元件除去的材料。优选地，上游元件相比下游元件对于干扰物的除去更为有力和/或有效。优选地，上游元件具有一种或两种：1)相比下游元件，具有对于干扰物更强的除去能力；和/或2)相比下游元件，上游元件对于除去干扰物具有更好的成本效率。
[0104] 在一些实施方式中，下游处理元件相比上游处理元件更昂贵。通常但不一定，下游处理元件是含稀土处理元件。该含稀土处理元件可含有不溶的或可溶的含稀土合成物中的一种或两种。可溶的稀土合成物的非限制性实例包括铈(III)的碳酸盐、硝酸盐、卤化物、硫酸盐、醋酸盐、甲酸盐、高氯酸盐或草酸盐，以及铈(IV)的硝酸盐、铵硫酸盐(ammonium sulfate)、高氯酸盐和硫酸盐。铈氧化物是不溶的稀土合成物的非限制性实例。示例性目
标材料是砷。对于含稀土处理元件除去砷而言，干扰物的非限制性实例是磷酸盐、碳酸盐、碳酸氢盐、硅酸盐和/或卤素。
标材料是砷。对于含稀土处理元件除去砷而言，干扰物的非限制性实例是磷酸盐、碳酸盐、碳酸氢盐、硅酸盐和/或卤素。
[0105] 在一些实施方式中，下游元件可被干扰物快速消耗和/或损害。在此种情况下，与上游处理元件的能力相比，下游处理元件可具有除去干扰物的有限的容量和/或能力。在不希望被实例限制的情况下，下游处理元件，包括不含稀土处理元件，可通过氧化/还原方法除去干扰物，其中该除去过程可被折中和/或过度消耗。例如，干扰物可破坏性地与不含稀土处理元件反应和/或毒害不含稀土处理元件从原料流中除去目标材料的能力。
[0106] 优选地，相比下游处理元件，上游处理元件除去更多的干扰物。类似地，相比上游处理元件，下游处理元件除去更多的目标材料。可理解干扰物的定义与目标材料有关。即，第一目标材料的干扰物可能是或可能不是第二目标材料的干扰物。
[0107] 更优选地，上游处理元件除去至少大部分(如果不是全部)干扰物。此外，下游处理元件除去至少大部分(如果不是全部)目标材料。
[0108] 甚至更优选地，当原料流与下游处理元件接触时如果在原料流中存在少许干扰物，一种或多种干扰物：被下游处理元件除去；与下游处理元件反应；干扰下游处理元件；
毒害和/或灭活下游处理元件。此外，在原料流与上游处理元件接触后，下游处理元件的能力基本上不会被原料流中剩余的干扰物损伤和/或抑制。
毒害和/或灭活下游处理元件。此外，在原料流与上游处理元件接触后，下游处理元件的能力基本上不会被原料流中剩余的干扰物损伤和/或抑制。
[0109] 优选流体是液体、气体或其混合物。更优选地，流体是水性溶液。
[0110] 原料流
[0111] 包含干扰物和目标材料的流体通常为原料流100的形式。对原料流100进行处理以除去干扰物和目标材料中的一种或两种，优选除去干扰物和目标材料中的两种。该原料
流100可为废物流、处理流、或天然或人造水体形式的水性流。可有效处理的水流的非限制性实例，举几个例子，包括饮用水流，废水处理流，以及工业加料、处理或废物流。可使用所述方法、装置、元件和物品从具有不同体积和流速特性的溶液中除去各种干扰物和/或目
标材料以及应用于多种固定、移动和可携带用途。
流100可为废物流、处理流、或天然或人造水体形式的水性流。可有效处理的水流的非限制性实例，举几个例子，包括饮用水流，废水处理流，以及工业加料、处理或废物流。可使用所述方法、装置、元件和物品从具有不同体积和流速特性的溶液中除去各种干扰物和/或目
标材料以及应用于多种固定、移动和可携带用途。
[0112] 普遍地，原料流100是具有至少约pH 1、更普遍至少约pH 2、更普遍至少约pH 3、更普遍至少约pH 4、更普遍至少约pH 5、以及甚至更普遍至少约pH 6的pH；以及不超过约pH 13、更普遍不超过约pH 12、更普遍不超过约pH 11、更普遍不超过约pH 10、更普遍不超过约pH 9、以及甚至更普遍不超过约pH 8的pH的水性溶液。
[0113] 尽管部分本公开内容描述了通常通过沉淀从水中，且特别是从饮用水流中除去干扰物和/或目标材料，此类参照是说明性的而不被理解为限制。例如，所公开的方面、实施方式和配置可用于处理除水性和/或含水流体外的流体，例如气体以及不含水流体、气体、液体或其混合物。
[0114] 目标材料
[0115] 目标材料可包括多种无机、有机、以及活性和非活性生物学材料(例如，有生命的和无生命的生物学物质)。原料流可包含一种或多种目标材料。例如，目标材料可为一种或多种目标材料的组合、混合、或组合及混合。此外，目标材料可以以任何浓度存在。可根据目标材料构成和/或形式以及原料流类型、温度和来源而改变目标材料的浓度。
[0116] 目标材料包括氧阴离子；工业化学药品或材料；化学试剂；染料；着色剂；染料中间体；卤素；无机材料；含硅材料；病毒；腐殖酸，单宁酸；含磷材料(例如有机磷)；有机材料；微生物；颜料；着色剂；木质素和/或黄酮类化合物(flavanoid)；生物学污染物；生物学材料或其组合或混合物中的一种或多种。
[0117] 干扰物
[0118] 在通过下游处理元件除去目标材料前，优选通过上游处理元件除去干扰物。可理解目标材料可包括单一目标材料或不同目标材料的组合和/或混合。此外，干扰物可包括
单一干扰物或不同干扰物的组合和/或混合。目标材料以目标材料浓度存在于原料流中。
通常地，干扰物存在于相比下游处理元件,上游处理元件更有效和/或有力地除去干扰物
的条件下。影响上游处理元件相对于下游处理元件更有效和/或有力的除去干扰物能力的
条件的非限制性实例是一种或多种：干扰物浓度；目标材料浓度；原料流性质(例如，温度、体积、流速等)；上游处理元件(例如，处理条件、除去方法及其构成)；下游处理元件(例
如，处理条件、除去方法及其构成)；干扰物化学及性质；以及目标材料化学和物理性质。干扰物在原料流中具有干扰物浓度。该干扰物浓度可实质上大于、约等于、或实质上小于目标材料浓度。
单一干扰物或不同干扰物的组合和/或混合。目标材料以目标材料浓度存在于原料流中。
通常地，干扰物存在于相比下游处理元件,上游处理元件更有效和/或有力地除去干扰物
的条件下。影响上游处理元件相对于下游处理元件更有效和/或有力的除去干扰物能力的
条件的非限制性实例是一种或多种：干扰物浓度；目标材料浓度；原料流性质(例如，温度、体积、流速等)；上游处理元件(例如，处理条件、除去方法及其构成)；下游处理元件(例
如，处理条件、除去方法及其构成)；干扰物化学及性质；以及目标材料化学和物理性质。干扰物在原料流中具有干扰物浓度。该干扰物浓度可实质上大于、约等于、或实质上小于目标材料浓度。
[0119] 干扰物可包括氧阴离子；工业化学药品或材料；化学试剂；染料；着色剂；染料中间体；卤素；无机材料；含硅材料；活性或非活性病毒；腐殖酸，单宁酸；含磷材料(例如有机磷)；有机材料；微生物；颜料；着色剂；木质素和/或黄酮类化合物；活性或非活性生物学污染物；生物学材料；或其组合或混合中的一种或多种。原料流可包含一种或多种干扰物。例如，干扰物可为一种或多种干扰物的组合、混合、或组合及混合。此外，干扰物可以以任何浓度存在。可根据干扰物构成和/或形式以及原料流类型、温度和来源而改变干扰物
的浓度。
的浓度。
[0120] 卤素和/或卤化物是干扰物(一种或多种)的示例性种类。卤素和/或卤化物通常呈现为阴离子。卤盐通常包括碱金属或碱土金属、氢或铵卤化物。卤素可为有机卤素形
式，例如卤代烃(例如有机氟化物、有机氯化物、有机溴化物或有机碘化物)。卤素或卤化物通常包括氟、溴、碘、或砹，氟和砹更典型。
式，例如卤代烃(例如有机氟化物、有机氯化物、有机溴化物或有机碘化物)。卤素或卤化物通常包括氟、溴、碘、或砹，氟和砹更典型。
[0121] 含硅材料是干扰物(一种或多种)的另一示例性种类。含硅材料(一种或多种)可为包括硅和氧的有机或无机含硅化合物，硅酸盐是化合物的示例种类。硅酸盐是含硅阴
2-
离子。大部分硅酸盐是氧化物。然而，六氟硅酸盐([SiF6] )和其它含硅阴离子也是含硅
干扰物(一种或多种)，其在适当条件下可被含稀土处理元件除去。
2-
离子。大部分硅酸盐是氧化物。然而，六氟硅酸盐([SiF6] )和其它含硅阴离子也是含硅
干扰物(一种或多种)，其在适当条件下可被含稀土处理元件除去。
[0122] 不含稀土处理元件
[0123] 在优选实施方式中，不含稀土处理104元件不包含和/或并入(和/或基本上不含)稀土。如所述的，不含稀土处理元件104可在含稀土处理元件108的上游或下游，分别
如图1和2中所示。
如图1和2中所示。
[0124] 在含稀土处理元件108的上游具有不含稀土处理元件104的实施方式中，不含稀土处理元件104除去至少部分(如果不是大部分)干扰含稀土处理元件108对通过不含稀
土处理元件104的目标材料进行除去的材料。可理解在此种实施方式中，不含稀土处理元
件104通过，其不除去至少大部分目标材料。
土处理元件104的目标材料进行除去的材料。可理解在此种实施方式中，不含稀土处理元
件104通过，其不除去至少大部分目标材料。
[0125] 在含稀土处理元件108的下游具有不含稀土处理元件104下游的实施方式中，不含稀土处理元件104除去至少部分(如果不是大部分)通过含稀土处理元件108的目标材
料。可理解在此种实施方式中，含稀土处理元件108通过，其不除去，至少不除去大部分目标材料且除去至少大部分(如果不是全部)干扰不含稀土处理元件104对目标材料进行除
去的材料。
料。可理解在此种实施方式中，含稀土处理元件108通过，其不除去，至少不除去大部分目标材料且除去至少大部分(如果不是全部)干扰不含稀土处理元件104对目标材料进行除
去的材料。
[0126] 不含稀土处理元件104可除去干扰物或目标材料中的一种，取决于不含稀土处理元件104是否分别是上游或下游处理元件。不含稀土处理元件104可为除去干扰物或目标
材料中的一种的任何适当技术。该技术可包括吸着剂或沉淀剂和/或pH调节沉淀、离子交
换、溶剂提取、膜过滤、沉淀、络合、粘固、氧化(化学或生物学)、还原(化学或生物学)、酸化、碱化、电解、辐射处理等。过滤膜可为任何适当构造，例如涡卷型组件、管状膜、或中空纤维膜。
材料中的一种的任何适当技术。该技术可包括吸着剂或沉淀剂和/或pH调节沉淀、离子交
换、溶剂提取、膜过滤、沉淀、络合、粘固、氧化(化学或生物学)、还原(化学或生物学)、酸化、碱化、电解、辐射处理等。过滤膜可为任何适当构造，例如涡卷型组件、管状膜、或中空纤维膜。
[0127] 在一些实施方式中，不含稀土处理元件104包括膜滤器(如，易漏或不漏RO滤器、纳米滤器、微滤器、膜收缩器和超滤器)、床滤器、袋/筒式过滤、树脂、骨炭、蒸馏、结晶(例如，通过放冷)、氧化铁包覆砂、活性炭、硅藻土、氧化铝、γ氧化铝、活化氧化铝、酸化氧化铝(例如，酸处理氧化铝)、包含不稳定阴离子的金属氧化物(例如，氯氧化铝)、诸如沸石
类的结晶硅酸铝、无定形氧化硅-氧化铝、离子交换树脂、诸如膨润土、蒙脱石、高岭土、白云石、蒙脱土及其衍生物的粘土、高铁盐、多孔陶瓷、硅胶、电渗析、电去离子化、臭氧化、氯化物、金属硅酸盐材料和矿物，诸如矿物的磷酸盐和氧化物类及其组合。特别地，包含高浓度的磷酸钙、硅酸铝、氧化铁和/或氧化锰伴随相对低浓度的碳酸钙和硫酸钙的矿物合成
物可为适宜的。
类的结晶硅酸铝、无定形氧化硅-氧化铝、离子交换树脂、诸如膨润土、蒙脱石、高岭土、白云石、蒙脱土及其衍生物的粘土、高铁盐、多孔陶瓷、硅胶、电渗析、电去离子化、臭氧化、氯化物、金属硅酸盐材料和矿物，诸如矿物的磷酸盐和氧化物类及其组合。特别地，包含高浓度的磷酸钙、硅酸铝、氧化铁和/或氧化锰伴随相对低浓度的碳酸钙和硫酸钙的矿物合成
物可为适宜的。
[0128] 在一些实施方式中，不含稀土处理元件104包括装载有通常为含水氧化物形式的两性金属离子的树脂；在需氧介质中的生物氧化以及澄清；选自铁和/或铝的金属盐或碱
土金属盐的促凝剂；聚合物/铁盐混合物；诸如硅酸硼的非金属硅酸盐；氧化铁吸着剂、亚铁或铁化合物；酶合成物；采用阴离子聚合物和铁盐进行预处理的生物吸着剂；可通过消
石灰活化的粉煤灰或含铁矿渣；以及方解石和/或白云石中的一种或多种。这些不含稀土
处理元件中的一种或多种优选用于除去含磷材料。
土金属盐的促凝剂；聚合物/铁盐混合物；诸如硅酸硼的非金属硅酸盐；氧化铁吸着剂、亚铁或铁化合物；酶合成物；采用阴离子聚合物和铁盐进行预处理的生物吸着剂；可通过消
石灰活化的粉煤灰或含铁矿渣；以及方解石和/或白云石中的一种或多种。这些不含稀土
处理元件中的一种或多种优选用于除去含磷材料。
[0129] 在其它实施方式中，不含稀土处理元件104包括采用下述一种对原料流进行酸化或碱化：诸如石灰或苏打(或其它碱洗涤剂)的碱；氢氧化钠；有机酸；或诸如矿物酸的无
机酸。这些不含稀土处理元件中的一种或多种优选用于除去含碳和氧材料。
机酸。这些不含稀土处理元件中的一种或多种优选用于除去含碳和氧材料。
[0130] 在又另一实施方式中，不含稀土处理元件104包括下述中的一种或多种：含铝化合物；具有氧化铁、铝、碱金属或碱土金属、粉煤灰和/或金属氢氧化物的聚苯乙烯基树脂；
明矾和/或碱金属或碱土金属铝酸盐；含氢氧根离子材料(例如羟磷灰石或磷酸钙/氢氧
化钙合成物)，优选在材料中具有至少若干氟化物(或卤化物)离子取代氢氧根离子；钙化
合物(例如硫酸钙、消石灰、苏打、氢氧化钙、石灰石、及其它钙源)和高铁或铝盐中的一种；
改性或活化氧化铝颗粒(该含氧化铝的修饰氧化铝颗粒与铁或锰或二者组合)；钙、碳酸盐
及磷酸盐源；掺杂氧化铁的大孔、单分散树脂；包含形式为氧化物、含水氧化物和/或碱式碳酸盐中的一种的多价金属(例如Ca(II)、Al(III)、Si(IV)、Ti(IV)和Zr(IV))的多价金
属化合物；以及无定形铁和/或铝。这些不含稀土处理元件中的一种或多种优选用于除去
含卤素材料。
明矾和/或碱金属或碱土金属铝酸盐；含氢氧根离子材料(例如羟磷灰石或磷酸钙/氢氧
化钙合成物)，优选在材料中具有至少若干氟化物(或卤化物)离子取代氢氧根离子；钙化
合物(例如硫酸钙、消石灰、苏打、氢氧化钙、石灰石、及其它钙源)和高铁或铝盐中的一种；
改性或活化氧化铝颗粒(该含氧化铝的修饰氧化铝颗粒与铁或锰或二者组合)；钙、碳酸盐
及磷酸盐源；掺杂氧化铁的大孔、单分散树脂；包含形式为氧化物、含水氧化物和/或碱式碳酸盐中的一种的多价金属(例如Ca(II)、Al(III)、Si(IV)、Ti(IV)和Zr(IV))的多价金
属化合物；以及无定形铁和/或铝。这些不含稀土处理元件中的一种或多种优选用于除去
含卤素材料。
[0131] 在又另一实施方式中，不含稀土处理元件104包括氧化铝、矿物酸；氧化铁、铁和/或诸如HF、HCl、HBr、HI或HAt的含卤素酸中的一种或多种。这些不含稀土处理元件中的一种或多种优选用于除去含硅材料。
[0132] 在又另一实施方式中，不含稀土处理元件104包括放射性处理元件以除去干扰物和目标材料中的一种或两种。不希望被理论限制，被除去的干扰物和/或目标材料实质上
吸收和/或与放射能相互作用。放射能基本上杀灭、破坏和/或转化干扰物和/或目标材
料中的一种。不希望被实例限制，一些微生物、病毒和生物学材料可被放射能除去。
吸收和/或与放射能相互作用。放射能基本上杀灭、破坏和/或转化干扰物和/或目标材
料中的一种。不希望被实例限制，一些微生物、病毒和生物学材料可被放射能除去。
[0133] 不含稀土处理元件104可包括化学氧化剂。该化学氧化剂可包括下述中的一种或多种：臭氧；过氧化物；卤素；卤酸盐(halogenate)；高卤酸盐(perhalognate)；亚卤酸盐(halogenite)；次卤酸盐(hypohalogenite)；一氧化二氮、氧阴离子；含金属氧化物；过酸；
超氧化物；二氧化硫脲；二乙基羟胺；卤胺；二氧化卤素；多氧化物；及其组合和/或混合。
化学氧化剂的效力和/或能力可为pH依赖性的。更具体地，卤素；卤酸盐；高卤酸盐；亚卤酸盐；次卤酸盐；氧阴离子；过酸；超氧化物；二乙基羟胺；卤胺；二氧化卤素；多氧化物；及其组合和/或混合中的一种或多种的氧化能力和/或效力可为pH依赖性的。此外，次氯酸
盐的氧化效力和/或能力基本上受pH影响。在pH为约pH 5.5至约pH 7.5时次氯酸盐是
典型的氧化剂。此外，氯胺生成及氧化效力也受pH影响。例如,单氯胺(NH2Cl)在不超过
约pH7的pH下具有良好的氧化效力，而二氯胺(NHCl2)在约pH 4至约pH 7的pH下具有
相当的氧化效力且三氯胺(NCl3)在约pH 1至约pH 3的pH下具有平均的氧化效力。对于
次溴酸和/或次溴酸盐(酯)的氧化效力，优选的pH值为约pH 6.5至约pH9。基于过臭氧
-
(peroxone)的氧化处理系统需要氢氧根离子(即，OH)。因此，过臭氧在酸性(小于约7的
pH)及中性(从约pH 5至约pH 9的pH)pH值下的效力小于在碱性pH值(不小于约pH 9
的pH值)下的效力。过酸氧化处理系统受温度和pH中的一种或两种的影响。不希望被实
例限制，过氧乙酸在7的pH值下相比在大于pH 8的pH值和小于pH 6的pH值下更具氧化
性。此外，过氧乙酸在约15摄氏度(以及约pH 7下)下的氧化能力为在约35摄氏度(以
及约pH 7下)下的氧化能力的五分之一。
超氧化物；二氧化硫脲；二乙基羟胺；卤胺；二氧化卤素；多氧化物；及其组合和/或混合。
化学氧化剂的效力和/或能力可为pH依赖性的。更具体地，卤素；卤酸盐；高卤酸盐；亚卤酸盐；次卤酸盐；氧阴离子；过酸；超氧化物；二乙基羟胺；卤胺；二氧化卤素；多氧化物；及其组合和/或混合中的一种或多种的氧化能力和/或效力可为pH依赖性的。此外，次氯酸
盐的氧化效力和/或能力基本上受pH影响。在pH为约pH 5.5至约pH 7.5时次氯酸盐是
典型的氧化剂。此外，氯胺生成及氧化效力也受pH影响。例如,单氯胺(NH2Cl)在不超过
约pH7的pH下具有良好的氧化效力，而二氯胺(NHCl2)在约pH 4至约pH 7的pH下具有
相当的氧化效力且三氯胺(NCl3)在约pH 1至约pH 3的pH下具有平均的氧化效力。对于
次溴酸和/或次溴酸盐(酯)的氧化效力，优选的pH值为约pH 6.5至约pH9。基于过臭氧
-
(peroxone)的氧化处理系统需要氢氧根离子(即，OH)。因此，过臭氧在酸性(小于约7的
pH)及中性(从约pH 5至约pH 9的pH)pH值下的效力小于在碱性pH值(不小于约pH 9
的pH值)下的效力。过酸氧化处理系统受温度和pH中的一种或两种的影响。不希望被实
例限制，过氧乙酸在7的pH值下相比在大于pH 8的pH值和小于pH 6的pH值下更具氧化
性。此外，过氧乙酸在约15摄氏度(以及约pH 7下)下的氧化能力为在约35摄氏度(以
及约pH 7下)下的氧化能力的五分之一。
[0134] 在另一配置中，不含稀土处理元件104可为电解处理元件。例如，电解处理元件可通过电解沉积、电凝聚、电氧化、电还原及其组合除去干扰物和/或目标材料中的一种或两种。通常地，电解处理元件对于具有电荷的干扰物(一种或多种)和/或目标材料(一种或多种)最为有效和/或有力。在一些情况下，电解处理元件也适用于具有基本上恒定或
强偶极矩和/或基本上强的和/或恒定表面电荷的干扰物(一种或多种)和/或目标材料
(一种或多种)。
强偶极矩和/或基本上强的和/或恒定表面电荷的干扰物(一种或多种)和/或目标材料
(一种或多种)。
[0135] 在另一配置中，不含稀土处理元件104可包含铜-银离子化处理元件。铜-银离子化处理元件包括分散于流体中的铜离子和阴离子。该铜离子和银离子与细菌、病毒和真
菌的细胞壁和蛋白质静电结合，瓦解微生物的细胞蛋白质和酶。该瓦解最终导致细菌、病毒和真菌死亡。铜-银离子化处理方法典型需要至少约30至50天以从流体中基本上除去微
生物。此外，铜-银离子化处理方法基本上不除去非微生物干扰物和/或目标材料，包括但
不限于氧阴离子、工业化学药品或材料、化学试剂、染料、着色剂、染料中间体、卤素、无机材料、含硅材料、腐殖酸、单宁酸、含磷材料、有机材料、颜料、着色剂、木质素和/或黄酮类化合物或其组合。
菌的细胞壁和蛋白质静电结合，瓦解微生物的细胞蛋白质和酶。该瓦解最终导致细菌、病毒和真菌死亡。铜-银离子化处理方法典型需要至少约30至50天以从流体中基本上除去微
生物。此外，铜-银离子化处理方法基本上不除去非微生物干扰物和/或目标材料，包括但
不限于氧阴离子、工业化学药品或材料、化学试剂、染料、着色剂、染料中间体、卤素、无机材料、含硅材料、腐殖酸、单宁酸、含磷材料、有机材料、颜料、着色剂、木质素和/或黄酮类化合物或其组合。
[0136] 在一种配置中，不含稀土处理元件104可包括吸着(即吸附、吸收和/或沉淀)过程。该吸着过程使用适当吸着剂完成，例如氧化铝、γ-氧化铝、活化氧化铝、酸化氧化铝(例如盐酸处理氧化铝)、包含不稳定阴离子的金属氧化物(例如氯氧化铝)、结晶硅酸铝
(例如沸石类)、无定形氧化硅-氧化铝、离子交换树脂、粘土(例如蒙脱石)、硫酸铁、以及多孔陶瓷。
(例如沸石类)、无定形氧化硅-氧化铝、离子交换树脂、粘土(例如蒙脱石)、硫酸铁、以及多孔陶瓷。
[0137] 在又另一配置中，不含稀土处理元件104可包括杀生物剂或其它材料以灭活、杀灭或除去生物学材料和/或微生物。如将理解的，杀生物剂包括碱金属、碱土金属、过渡金属、锕系元素及其衍生物和混合物。杀生物剂的具体非限制性实例包括银、锌、铜、铁、镍、锰、钴、铬、钙、镁、锶、钡、硼、铝、镓、铊、硅、锗、锡、锑、砷、铅、铋、钪、钛、钒、钇、锆、铌、钼、锝、钌、铑、钯、镉、铟、铪、钽、钨、铼、锇、铱、铂、金、汞、铊、钍等元素或化合物。此类试剂的衍生物可包括醋酸盐、抗坏血酸盐、苯甲酸盐、碳酸盐、羧化物、柠檬酸盐、卤化物、氢氧化物、葡萄糖酸盐、乳酸盐、硝酸盐、氧化物、磷酸盐、丙酸盐、水杨酸盐、硅酸盐、硫酸盐、磺胺嘧啶、季铵盐、有机硅化合物、多金属氧酸盐及其组合。
[0138] 在又另一配置中，不含稀土处理元件104包括可除去干扰物和目标试剂中一种和/或两种的净化剂。例如，该净化剂可物理除去干扰物或目标材料、去毒干扰物或目标材料或同时除去及去毒。可适用的净化剂的非限制性实例包括过渡金属和碱金属、多金属氧酸
盐、氧化铝、季铵复合物、沸石类、细菌、酶及其组合。
盐、氧化铝、季铵复合物、沸石类、细菌、酶及其组合。
[0139] 在又另一配置中，不含稀土元件104可包括还原剂以除去干扰物和/或目标材料。适宜还原剂的非限制性实例包括下述中的一种或多种：醇脱氢酶、含硼烷材料(包括二硼
烷、儿茶酚硼烷和硼烷复合物)、胡萝卜、金属(例如但不限于，低价或零价锌、铟(III)、锂、镁、锰、镍、铜、铜(II)、铬(II)、铁、铁(II))、含氢化物材料(包括硼氢化物和三乙酰硼氢化物)、甲醛、甲酸、肼、氢、含连二亚硫酸盐材料、含亚硫酸氢盐材料、含四氢硼酸盐材料、含亚磷酸盐材料、含膦材料、含硅烷材料(包括硅氧烷)及其组合。可理解还原剂可能不能有力
和/或有效地除去干扰物和/或目标材料，其为：1)处于还原态和/或2)由于化学或物理
条件而基本上受抑制或不能接受还原剂所给出的电子。
烷、儿茶酚硼烷和硼烷复合物)、胡萝卜、金属(例如但不限于，低价或零价锌、铟(III)、锂、镁、锰、镍、铜、铜(II)、铬(II)、铁、铁(II))、含氢化物材料(包括硼氢化物和三乙酰硼氢化物)、甲醛、甲酸、肼、氢、含连二亚硫酸盐材料、含亚硫酸氢盐材料、含四氢硼酸盐材料、含亚磷酸盐材料、含膦材料、含硅烷材料(包括硅氧烷)及其组合。可理解还原剂可能不能有力
和/或有效地除去干扰物和/或目标材料，其为：1)处于还原态和/或2)由于化学或物理
条件而基本上受抑制或不能接受还原剂所给出的电子。
[0140] 如将理解的，可使用其他装置、材料和/或方法。如将进一步理解的，公开的各种技术可以以任何组合或次序，同时或位于稀土处理元件的上游进行安排。
[0141] 含稀土处理元件
[0142] 含稀土处理元件108包括稀土和/或含稀土合成物。如上所述，含稀土处理元件108可在不含稀土处理元件104的上游或下游。
[0143] 在不含稀土处理元件104的上游具有含稀土处理元件108上游的实施方式中，含稀土处理元件108除去至少部分(如果不是大部分)干扰不含稀土处理元件104对通过含
稀土处理元件108的目标材料进行除去的材料。可理解在此种实施方式中，含稀土处理元
件108通过，其不除去至少大部分目标材料。
稀土处理元件108的目标材料进行除去的材料。可理解在此种实施方式中，含稀土处理元
件108通过，其不除去至少大部分目标材料。
[0144] 在不含稀土处理元件104的下游具有含稀土处理元件108的实施方式中，含稀土处理元件108除去至少部分(如果不是大部分)通过含不稀土处理元件104的目标材料。
可理解在此种实施方式中，不含稀土处理元件104通过，其不除去，至少不除去大部分目标材料且除去至少大部分(如果不是全部)干扰含稀土处理元件108对目标材料进行除去的
材料。
可理解在此种实施方式中，不含稀土处理元件104通过，其不除去，至少不除去大部分目标材料且除去至少大部分(如果不是全部)干扰含稀土处理元件108对目标材料进行除去的
材料。
[0145] 含稀土处理元件108可除去干扰物或目标材料中的一种，取决于含稀土处理元件108是否分别是上游或下游处理元件。含稀土处理元件108可为使用稀土和/或稀土合成
物除去干扰物或目标材料中的一种的任何适当技术。
物除去干扰物或目标材料中的一种的任何适当技术。
[0146] 含稀土处理元件108可除去干扰物或目标材料中的一种，取决于含稀土处理元件108是否分别是上游或下游处理元件。
[0147] 含稀土处理元件108中的稀土和/或含稀土合成物可为元素、离子或化合物形式的稀土。稀土和/或含稀土合成物可为水可溶的或不可溶的。如下所讨论的，稀土和/或
含稀土合成物可为纳米颗粒、大于纳米颗粒的颗粒、附聚体、或聚集体或其组合或混合的形式。稀土和/或含稀土合成物可为不被支撑的或无支撑的。稀土和/或含稀土合成物可包
含一种或多种稀土。稀土可为相同或不同原子价和/或氧化态和/或数目，例如+3和+4
氧化态和/或数目。稀土可为不同稀土的混合物，例如钇、钪、铈、镧、镨、和钕中的两种或多种。稀土和/或含稀土合成物优选包括铈(III)和/或(IV)，优选氧化铈(IV)。在特别组
成中，稀土和/或含稀土合成物基本上包含一种或多种氧化铈(例如，氧化铈(IV)、氧化铈
(III)及其混合物)和/或一种或多种氧化铈与其它稀土(例如但不限于镧、镨、钇、钪、钕、钐、铕、钆、铽、镝、钬、铒、铥、镱和镥中的一种或多种)的组合。
含稀土合成物可为纳米颗粒、大于纳米颗粒的颗粒、附聚体、或聚集体或其组合或混合的形式。稀土和/或含稀土合成物可为不被支撑的或无支撑的。稀土和/或含稀土合成物可包
含一种或多种稀土。稀土可为相同或不同原子价和/或氧化态和/或数目，例如+3和+4
氧化态和/或数目。稀土可为不同稀土的混合物，例如钇、钪、铈、镧、镨、和钕中的两种或多种。稀土和/或含稀土合成物优选包括铈(III)和/或(IV)，优选氧化铈(IV)。在特别组
成中，稀土和/或含稀土合成物基本上包含一种或多种氧化铈(例如，氧化铈(IV)、氧化铈
(III)及其混合物)和/或一种或多种氧化铈与其它稀土(例如但不限于镧、镨、钇、钪、钕、钐、铕、钆、铽、镝、钬、铒、铥、镱和镥中的一种或多种)的组合。
[0148] 在一种应用中，稀土和/或含稀土合成物不是天然存在矿物而是人工合成的。示例性天然存在含稀土矿物包括氟碳铈矿(氟化碳酸盐矿物)和独居石。其它天然存在含
稀土矿物包括易解石、褐帘石、磷灰石、铈磷灰石、水磷钙钍石、铈硅石、氟铈石、荧石、钆矿石、氟菱钙铈矿、菱硼硅铈矿、菱铈钙矿、榍石、磷钇矿、锆石和钛锆钍矿。示例性铀矿石包括晶质铀矿(UO2)、沥青铀矿(混合氧化物，常为U3O8)、钛铀矿(铀、稀土、铁和钛的复合氧化物)、水硅铀矿(硅酸铀)、钒钾铀矿、铀灰矿、铈铀钛铁矿、脂铅铀矿、铜铀云母和硅钙铀矿。
在一种组成中，稀土和/或含稀土合成物为基本上不含周期表第1、2、4-15、或17族中的一种或多种元素，放射性核素，例如铀、硫、硒、碲、和钋。
稀土矿物包括易解石、褐帘石、磷灰石、铈磷灰石、水磷钙钍石、铈硅石、氟铈石、荧石、钆矿石、氟菱钙铈矿、菱硼硅铈矿、菱铈钙矿、榍石、磷钇矿、锆石和钛锆钍矿。示例性铀矿石包括晶质铀矿(UO2)、沥青铀矿(混合氧化物，常为U3O8)、钛铀矿(铀、稀土、铁和钛的复合氧化物)、水硅铀矿(硅酸铀)、钒钾铀矿、铀灰矿、铈铀钛铁矿、脂铅铀矿、铜铀云母和硅钙铀矿。
在一种组成中，稀土和/或含稀土合成物为基本上不含周期表第1、2、4-15、或17族中的一种或多种元素，放射性核素，例如铀、硫、硒、碲、和钋。
[0149] 稀土和/或含稀土合成物可被配制为水可溶的合成物。在一种组成中，含稀土合成物是水可溶的，且优选包括一种或多种诸如铈和/或镧的稀土，该稀土(一种或多种)具
有+3氧化态。适宜的水可溶的稀土化合物的非限制性实例包括稀土卤化物、稀土硝酸盐、
稀土硫酸盐、稀土草酸盐、稀土高氯酸盐及其混合物。
有+3氧化态。适宜的水可溶的稀土化合物的非限制性实例包括稀土卤化物、稀土硝酸盐、
稀土硫酸盐、稀土草酸盐、稀土高氯酸盐及其混合物。
[0150] 稀土和/或含稀土合成物可为细粒、粉末、结晶、微晶、颗粒和微粒中的一种或多种的形式。此外，可理解稀土和/或含稀土合成物的附聚体和/或聚集体形式可为细粒、粉末、颗粒和微粒中的一种或多种的形式。
[0151] 含稀土合成物可包括结晶或微晶且为自由流动颗粒、粉末、和/或微粒的形式。典型的结晶或微晶呈现为纳米结晶或纳米微晶。典型地，稀土粉末具有纳米晶状域。稀土粉末可具有至少约0.5nm、范围直至约1μm或更大的平均、中位和/或P90颗粒尺寸。更典型
地，稀土细粒、粉末和/或颗粒具有至少约1nm、在一些情况下至少约5nm、在其它情况下至少约10nm、以及又在其它情况下至少约25nm、以及又在其它情况下至少约50nm的平均颗粒
尺寸。在其它实施方式中，稀土粉末具有范围为约50nm至约500微米以及在其它实施方式
中范围为约50nm至约500nm的平均、中位和/或P90颗粒尺寸。粉末为典型至少约75重
量%、更典型至少约80重量%、更典型至少约85重量%、更典型至少约90重量%、更典型至
少约95重量%、以及甚至更典型至少约99重量%的稀土化合物(一种或多种)。
地，稀土细粒、粉末和/或颗粒具有至少约1nm、在一些情况下至少约5nm、在其它情况下至少约10nm、以及又在其它情况下至少约25nm、以及又在其它情况下至少约50nm的平均颗粒
尺寸。在其它实施方式中，稀土粉末具有范围为约50nm至约500微米以及在其它实施方式
中范围为约50nm至约500nm的平均、中位和/或P90颗粒尺寸。粉末为典型至少约75重
量%、更典型至少约80重量%、更典型至少约85重量%、更典型至少约90重量%、更典型至
少约95重量%、以及甚至更典型至少约99重量%的稀土化合物(一种或多种)。
[0152] 可将含稀土合成物配制为含稀土附聚体或聚集体。可通过挤出、塑型、煅烧、烧结和紧压中的一种或多种来形成附聚体或聚集体。在一种组成中，含稀土合成物108是自由流动附聚体，包括粘合剂和具有纳米晶状域的稀土粉末。可将附聚体或聚集体压碎、切割、剁碎或碾磨并再过筛以获得希望的颗粒尺寸分布。此外，稀土粉末可包含稀土纳米晶状域
的聚集体。聚集体可包括聚集成颗粒、小珠、小丸、粉末、纤维或类似形式的含稀土微粒。
的聚集体。聚集体可包括聚集成颗粒、小珠、小丸、粉末、纤维或类似形式的含稀土微粒。
[0153] 在优选的附聚体或聚集体组成中，附聚体或聚集体包括不溶的稀土合成物，优选氧化铈(III)、氧化铈(IV)及其混合物；以及可溶的稀土合成物优选铈(III)盐(例如碳
酸铈(III)、卤化铈(III)、硝酸铈(III)、硫酸铈(III)、草酸铈(III)、高氯酸铈(III)、铈(IV)盐(例如氧化铈(IV)、硫酸铈(IV)铵、醋酸铈(IV)、卤化铈(IV)、草酸铈(IV)、高氯酸铈(IV)和/或硫酸铈(IV))及其混合物)和/或镧(III)盐或氧化物(例如碳酸镧(III)、
卤化镧(III)、硝酸镧(III)、硫酸镧(III)、草酸镧(III)、氧化镧(III)及其混合物)。
酸铈(III)、卤化铈(III)、硝酸铈(III)、硫酸铈(III)、草酸铈(III)、高氯酸铈(III)、铈(IV)盐(例如氧化铈(IV)、硫酸铈(IV)铵、醋酸铈(IV)、卤化铈(IV)、草酸铈(IV)、高氯酸铈(IV)和/或硫酸铈(IV))及其混合物)和/或镧(III)盐或氧化物(例如碳酸镧(III)、
卤化镧(III)、硝酸镧(III)、硫酸镧(III)、草酸镧(III)、氧化镧(III)及其混合物)。
[0154] 粘合剂可包括一种或多种选自热固性聚合物、热塑性聚合物、弹性体聚合物、纤维质聚合物和玻璃的聚合物。粘合剂包括可在提升温度下软化或开始“发粘”且在冷却时硬化的聚合性和/或热塑性材料。形成粘合剂的聚合物可为湿或干的。此外，可以以混合
(imvision)和/或压制(depression)的形式提供形成粘合剂的聚合物。
(imvision)和/或压制(depression)的形式提供形成粘合剂的聚合物。
[0155] 附聚体或聚集体优选的平均、中位或P90尺寸取决于应用。在大部分应用中，附聚体或聚集体优选具有至少约1μm、更优选至少约5μm、更优选至少约10μm、以及更优选至少约25μm的平均、中位或P90尺寸。在其它应用中，附聚体具有约100至约5,000微米的平均、中位或P90颗粒尺寸分布、约200至约2,500微米的平均、中位或P90颗粒尺寸分布、约
250至约2,500微米的平均、中位或P90颗粒尺寸分布、或者约300至约500微米的平均、中
位或P90颗粒尺寸分布。在其它应用中，附聚体或聚集体可具有至少约100nm、特别地至少约
250nm、更特别地至少约500nm、更特别地至少约1μm以及更特别地至少约0.5nm，范围直至约1微米或更大的平均、中位或P90颗粒尺寸分布。特别地，稀土微粒，个体和/或附聚体或
2 2 2
聚集体，可具有至少约5m/g、在其它情况下至少约10m/g、在其它情况下至少约70m/g、在
2 2 2
其它情况下至少约85m/g、在其它情况下至少约100m/g、在其它情况下至少约115m/g、在
2 2 2
其它情况下至少约125m/g、在其它情况下至少约150m/g,又在其它情况下至少300m/g、
2
以及又在其它情况下至少约400m/g的表面积。
250至约2,500微米的平均、中位或P90颗粒尺寸分布、或者约300至约500微米的平均、中
位或P90颗粒尺寸分布。在其它应用中，附聚体或聚集体可具有至少约100nm、特别地至少约
250nm、更特别地至少约500nm、更特别地至少约1μm以及更特别地至少约0.5nm，范围直至约1微米或更大的平均、中位或P90颗粒尺寸分布。特别地，稀土微粒，个体和/或附聚体或
2 2 2
聚集体，可具有至少约5m/g、在其它情况下至少约10m/g、在其它情况下至少约70m/g、在
2 2 2
其它情况下至少约85m/g、在其它情况下至少约100m/g、在其它情况下至少约115m/g、在
2 2 2
其它情况下至少约125m/g、在其它情况下至少约150m/g,又在其它情况下至少300m/g、
2
以及又在其它情况下至少约400m/g的表面积。
[0156] 附聚体或聚集体合成物可依据附聚或聚集方法而不同。优选地，附聚体或聚集体包含多于10.01重量%、甚至更优选多于约75重量%、以及甚至更优选约80至约95重量%
的含稀土合成物，其余主要为粘合剂。换言之，粘合剂可少于附聚体的约15重量%、在一些情况下少于约10重量%、又在其它情况下少于约8重量%、又在其它情况下少于约5重量%、
并且又在其它情况下少于附聚体或聚集体的约3.5重量%。
的含稀土合成物，其余主要为粘合剂。换言之，粘合剂可少于附聚体的约15重量%、在一些情况下少于约10重量%、又在其它情况下少于约8重量%、又在其它情况下少于约5重量%、
并且又在其它情况下少于附聚体或聚集体的约3.5重量%。
[0157] 在另一组成中，含稀土处理元件包括支撑在、涂覆在基底上或合并入基底中的纳米晶状稀土颗粒。该纳米晶状稀土颗粒可，例如，通过诸如那些上述的适宜粘合剂被支撑或涂覆于基底之上。基底可包括具有希望的形状和物理尺度的多孔和流动性可渗透固体。该
基底例如可为烧结陶瓷、烧结金属、微孔碳、玻璃纤维、纤维质纤维、氧化铝、γ-氧化铝、活化氧化铝、酸化氧化铝、含有不稳定阴离子的金属氧化物、诸如沸石的结晶硅酸铝、无定形氧化硅-氧化铝、离子交换树脂、粘土、硫酸铁、多孔陶瓷等。此类基底可为网、筛、管、蜂窝结构、整体料和各种形状(包括圆柱和环形)的块的形式。基底结构依据应用而不同，但可
包括针织基底、非针织基底、多孔膜、滤器、织物、织品或其它流体可渗透结构。含稀土处理元件中的稀土和/或稀土合成物可并入到在过滤器(如错流型过滤器)中使用的过滤块或
整体料中或涂覆于过滤块或整体料上。稀土和/或含稀土合成物可为涂覆于或并入基底中
的颗粒形式或可离子取代基底中的阳离子。
基底例如可为烧结陶瓷、烧结金属、微孔碳、玻璃纤维、纤维质纤维、氧化铝、γ-氧化铝、活化氧化铝、酸化氧化铝、含有不稳定阴离子的金属氧化物、诸如沸石的结晶硅酸铝、无定形氧化硅-氧化铝、离子交换树脂、粘土、硫酸铁、多孔陶瓷等。此类基底可为网、筛、管、蜂窝结构、整体料和各种形状(包括圆柱和环形)的块的形式。基底结构依据应用而不同，但可
包括针织基底、非针织基底、多孔膜、滤器、织物、织品或其它流体可渗透结构。含稀土处理元件中的稀土和/或稀土合成物可并入到在过滤器(如错流型过滤器)中使用的过滤块或
整体料中或涂覆于过滤块或整体料上。稀土和/或含稀土合成物可为涂覆于或并入基底中
的颗粒形式或可离子取代基底中的阳离子。
[0158] 稀土和/或含稀土合成物在含稀土处理元件中的量可取决于所使用的特定基底和/或粘合剂。典型地，目标材料除去元件包括至少约0.1重量%、更典型1重量%、更典型
至少约5重量%、更典型至少约10重量%、更典型至少约15重量%、更典型至少约20重量%、
更典型至少约25重量%、更典型至少约30重量%、更典型至少约35重量%、更典型至少约40
重量%、更典型至少约45重量%、以及更典型至少约50重量%的稀土和/或含稀土合成物。
典型地，含稀土处理元件包括不超过约95重量%、更典型不超过约90重量%、更典型不超过
约85重量%、更典型不超过约80重量%、更典型不超过约75重量%、更典型不超过约70重
量%、以及甚至更典型不超过约65重量%的稀土和/或含稀土合成物。
至少约5重量%、更典型至少约10重量%、更典型至少约15重量%、更典型至少约20重量%、
更典型至少约25重量%、更典型至少约30重量%、更典型至少约35重量%、更典型至少约40
重量%、更典型至少约45重量%、以及更典型至少约50重量%的稀土和/或含稀土合成物。
典型地，含稀土处理元件包括不超过约95重量%、更典型不超过约90重量%、更典型不超过
约85重量%、更典型不超过约80重量%、更典型不超过约75重量%、更典型不超过约70重
量%、以及甚至更典型不超过约65重量%的稀土和/或含稀土合成物。
[0159] 应注意到虽然这些组成依据应用可为希望的，但将含稀土合成物与粘合剂或基底进行配制不是必需的。
[0160] 上游处理元件
[0161] 上游处理元件通常除去至少大部分、更通常至少约65%、更通常至少约75%、更通常至少约85%、更通常至少约90%、以及甚至更通常至少约95%的干扰物。干扰物的基本上除去使得其较少被下游处理元件选择除去。原料流与上游处理元件接触后干扰物在原料流中
的浓度保持在典型不超过约300ppm、更典型不超过约250ppm、更典型不超过约200ppm、更
典型不超过约150ppm、更典型不超过约100ppm、更典型不超过约50ppm、以及甚至更典型不超过约10ppm的干扰物。在一些配置中，干扰物浓度保持在典型不超过约500ppb、更典型不超过约250ppb、更典型不超过约200ppb、更典型不超过约150ppb、更典型不超过约100ppb、更典型不超过约50ppb、以及甚至更典型不超过约10ppb的干扰物。在一些实施方式中，上
游处理元件不包括和/或并入(和/或为基本上无)稀土。在其它实施方式中，上游处理
元件包括和/或并入稀土和/或含稀土合成物。
的浓度保持在典型不超过约300ppm、更典型不超过约250ppm、更典型不超过约200ppm、更
典型不超过约150ppm、更典型不超过约100ppm、更典型不超过约50ppm、以及甚至更典型不超过约10ppm的干扰物。在一些配置中，干扰物浓度保持在典型不超过约500ppb、更典型不超过约250ppb、更典型不超过约200ppb、更典型不超过约150ppb、更典型不超过约100ppb、更典型不超过约50ppb、以及甚至更典型不超过约10ppb的干扰物。在一些实施方式中，上
游处理元件不包括和/或并入(和/或为基本上无)稀土。在其它实施方式中，上游处理
元件包括和/或并入稀土和/或含稀土合成物。
[0162] 优选地，相比下游处理元件，上游处理元件对于干扰物的除去具有高的多的除去能力和/或倾向，和/或相比上游处理元件，下游处理元件对于目标材料除去具有高的多的
除去能力和/或倾向。例如，上游处理元件对于干扰物的除去能力和/或倾向可为对于目标
材料的除去能力和/或倾向的约1.5倍大、更通常约2倍大、更通常约2.5倍大、以及甚至
更通常约3倍大。下游处理元件对于干扰物的倾向和/或除去能力可为下游处理元件对于
目标材料(一种或多种)的能力和/或倾向的约1.5倍大、更通常约2倍大、更通常约2.5
倍大、以及甚至更通常约3倍大。此外，下游处理元件对于干扰物的除去能力和/或倾向可
为不超过上游处理元件对于干扰物的能力和/或倾向的约1.0倍、更通常不超过约0.9倍、
更通常不超过约0.5倍、以及甚至更通常约0.1倍大。此外，下游处理元件对于目标材料
(一种或多种)的能力和/或倾向可为上游处理元件对于目标材料(一种或多种)的能力
和/或倾向的约1.5倍大、更通常约2倍大、更通常大于约2.5倍、以及甚至更通常约3倍
大。类似地，上游处理元件对于目标材料的除去能力和/或倾向可为不超过下游处理元件
对于目标材料的能力和/或倾向的约1.0倍、更通常不超过约0.9倍、更通常不超过约0.5
倍、以及甚至更通常约0.1倍大。
除去能力和/或倾向。例如，上游处理元件对于干扰物的除去能力和/或倾向可为对于目标
材料的除去能力和/或倾向的约1.5倍大、更通常约2倍大、更通常约2.5倍大、以及甚至
更通常约3倍大。下游处理元件对于干扰物的倾向和/或除去能力可为下游处理元件对于
目标材料(一种或多种)的能力和/或倾向的约1.5倍大、更通常约2倍大、更通常约2.5
倍大、以及甚至更通常约3倍大。此外，下游处理元件对于干扰物的除去能力和/或倾向可
为不超过上游处理元件对于干扰物的能力和/或倾向的约1.0倍、更通常不超过约0.9倍、
更通常不超过约0.5倍、以及甚至更通常约0.1倍大。此外，下游处理元件对于目标材料
(一种或多种)的能力和/或倾向可为上游处理元件对于目标材料(一种或多种)的能力
和/或倾向的约1.5倍大、更通常约2倍大、更通常大于约2.5倍、以及甚至更通常约3倍
大。类似地，上游处理元件对于目标材料的除去能力和/或倾向可为不超过下游处理元件
对于目标材料的能力和/或倾向的约1.0倍、更通常不超过约0.9倍、更通常不超过约0.5
倍、以及甚至更通常约0.1倍大。
[0163] 在一些实施方式中，上游处理元件可从处理流中除去至少部分(如果不是至少大部分)的一种或多种目标材料。在一种配置中，在原料流与上游处理元件接触后下游处理
元件可除去任何残留在原料流中的一种或多种目标材料。在另一配置中，上游处理元件从
处理流中除去至少部分(如果不是至少大部分)的一种或多种目标材料，而通过至少大部
分其它目标材料。在此种配置中，在原料流与上游处理元件接触后下游处理元件可除去至
少大部分(如果不是基本上所有)其它目标材料以及任何残留在原料流中的一种或多种目
标材料。在这些实施方式和/或配置中，在原料流与上游处理元件接触后下游处理元件进
一步纯化和/或抛光原料流。此外，在这些实施方式和/或配置中，上游处理元件分别可
除去一种或多种目标成分和/或其它目标材料，以任何一种下述除去水平用于下游处理元
件。
元件可除去任何残留在原料流中的一种或多种目标材料。在另一配置中，上游处理元件从
处理流中除去至少部分(如果不是至少大部分)的一种或多种目标材料，而通过至少大部
分其它目标材料。在此种配置中，在原料流与上游处理元件接触后下游处理元件可除去至
少大部分(如果不是基本上所有)其它目标材料以及任何残留在原料流中的一种或多种目
标材料。在这些实施方式和/或配置中，在原料流与上游处理元件接触后下游处理元件进
一步纯化和/或抛光原料流。此外，在这些实施方式和/或配置中，上游处理元件分别可
除去一种或多种目标成分和/或其它目标材料，以任何一种下述除去水平用于下游处理元
件。
[0164] 下游处理元件
[0165] 下游处理元件通常除去至少大部分、更通常至少约65%、更通常至少约75%、更通常至少约85%、更通常至少约90%、以及甚至更通常至少约95%的目标材料。即便有也基本
上是很少的目标材料被上游处理元件从原料流中除去。在原料流与下游处理元件接触后原
料流中的目标材料浓度保持在典型不超过约300ppm、更典型不超过约250ppm、更典型不超
过约200ppm、更典型不超过约150ppm、更典型不超过约100ppm、更典型不超过约50ppm、以及甚至更典型不超过约10ppm的目标材料。在一些配置中，目标材料的浓度保持在典型不
超过约500ppb、更典型不超过约250ppb、更典型不超过约200ppb、更典型不超过约150ppb、更典型不超过约100ppb、更典型不超过约50ppb、以及甚至更典型不超过约10ppb的目标材
料。
上是很少的目标材料被上游处理元件从原料流中除去。在原料流与下游处理元件接触后原
料流中的目标材料浓度保持在典型不超过约300ppm、更典型不超过约250ppm、更典型不超
过约200ppm、更典型不超过约150ppm、更典型不超过约100ppm、更典型不超过约50ppm、以及甚至更典型不超过约10ppm的目标材料。在一些配置中，目标材料的浓度保持在典型不
超过约500ppb、更典型不超过约250ppb、更典型不超过约200ppb、更典型不超过约150ppb、更典型不超过约100ppb、更典型不超过约50ppb、以及甚至更典型不超过约10ppb的目标材
料。
[0166] 处理配置
[0167] 上游和下游处理元件中的一种或两种可包含一种或多种：固定或流化床；搅动的槽或管状反应器、容器；整体料以及过滤装置、配置或设备(例如，膜、块、垫、床、柱或容器等)。
[0168] 在显示于图2中的一个实施方式中，含稀土处理元件108是不含稀土处理元件104的上游。原料流100与含稀土处理元件108接触且之后原料流100与不含稀土处理元件104
接触以形成经处理流204。优选地，含稀土处理元件108除去不含稀土处理元件104的干扰
物。更优选地，不含稀土处理元件104除去基本上通过含稀土元件108(即，基本上未被除
去)的目标材料。甚至更优选地，含稀土处理元件108除去不含稀土处理元件104的干扰
物且不含稀土处理元件104除去基本上通过含稀土处理元件108(即，基本上未被除去)的
目标材料。
接触以形成经处理流204。优选地，含稀土处理元件108除去不含稀土处理元件104的干扰
物。更优选地，不含稀土处理元件104除去基本上通过含稀土元件108(即，基本上未被除
去)的目标材料。甚至更优选地，含稀土处理元件108除去不含稀土处理元件104的干扰
物且不含稀土处理元件104除去基本上通过含稀土处理元件108(即，基本上未被除去)的
目标材料。
[0169] 在另一实施方式中，不含稀土处理元件104是含稀土处理元件108的上游。原料流100与不含稀土处理元件104接触且之后原料流100与含稀土处理元件108接触以形成
经处理流112。优选地，不含稀土处理元件104除去含稀土处理元件108的干扰物。更优选
地，含稀土处理元件108除去基本上通过不含稀土材料104(即，基本上未被除去)的目标
材料。甚至更优选地，不含稀土处理元件104除去含稀土处理元件108的干扰物且含稀土
处理元件108除去基本上通过不含稀土材料104(即，基本上未被除去)的目标材料。
经处理流112。优选地，不含稀土处理元件104除去含稀土处理元件108的干扰物。更优选
地，含稀土处理元件108除去基本上通过不含稀土材料104(即，基本上未被除去)的目标
材料。甚至更优选地，不含稀土处理元件104除去含稀土处理元件108的干扰物且含稀土
处理元件108除去基本上通过不含稀土材料104(即，基本上未被除去)的目标材料。
[0170] 经处理流112或204可顺应于希望的需求(例如调节、工艺过程或经济需求)。如将理解的，可将经处理流112或204置于进一步的处理操作中以除去相同的、另外的和/或
不同的干扰物和/或目标材料。这些进一步的处理选项可在含稀土处理元件和不含稀土处
理元件中的一种或两种的上游、下游或同时上游及下游。例如，从原料流100中除去大颗粒物(例如沙子、固体废物、污物、泥浆之类)的流体固体分离方法可在含稀土及不含稀土处
理元件108和104二者的上游。在另一实例中，不含稀土处理元件104包括膜，其形成渗透
物和滞留物。渗透物可与含稀土处理元件108接触以形成经处理流112而滞留物则可置于
进一步的处理选项中。
不同的干扰物和/或目标材料。这些进一步的处理选项可在含稀土处理元件和不含稀土处
理元件中的一种或两种的上游、下游或同时上游及下游。例如，从原料流100中除去大颗粒物(例如沙子、固体废物、污物、泥浆之类)的流体固体分离方法可在含稀土及不含稀土处
理元件108和104二者的上游。在另一实例中，不含稀土处理元件104包括膜，其形成渗透
物和滞留物。渗透物可与含稀土处理元件108接触以形成经处理流112而滞留物则可置于
进一步的处理选项中。
[0171] 不含稀土处理元件上游的含稀土处理元件
[0172] 在一个实施方式中，含稀土处理元件108是包括氧化处理元件的不含稀土处理元件104的上游。该氧化处理元件通过氧化至少部分(如果不是大部分)的一种或多种目
标材料以从原料流中除去一种或多种目标材料。氧化处理元件的非限制性实例包括具有
和/或产生如下一种或多种氧化材料的元件：臭氧；过氧化物(包括含有–O-O-键的任
何化合物，例如但不限于，R-O-O-R’，R和R’可独立地不同且可包括氢基和含碳基)；卤素-
(例如氟，F2、氯，Cl2、溴，Br2、碘，I2、砹，At2或其混合物)；卤酸盐(例如氯酸盐，ClO3、溴酸- - - -
盐，BrO3、碘酸盐，IO3 和砹酸盐，AtO3 或其混合物)；高卤酸盐(例如高氯酸盐，ClO4、高- - -
溴酸盐，BrO4、高碘酸盐，IO4 和高砹酸盐，AtO4 或其混合物)；亚卤酸盐(例如亚氯酸盐，- - - -
ClO2、亚溴酸盐，BrO2、亚碘酸盐，IO2、和亚砹酸盐，AtO2 或其混合物)；次卤酸盐(例如次- - - -
氯酸盐，ClO、次溴酸盐，BrO、次碘酸盐，IO、和次砹酸盐，AtO 或其混合物)；一氧化二氮，氧阴离子(例如如上所定义的且包括高锰酸盐、铬酸铬、氯铬酸吡啶及其混合物)；含金属
氧化物(例如但不限于四氧化锇、三氧化铬及其混合物)；过酸(例如但不限于过硫酸盐、
过硫酸、过氧乙酸、过溴酸、过溴酸盐、过硼酸盐、过碳酸盐及其混合物)；超氧化物(包括含-
有O2 的任何材料)；二氧化硫脲；二乙基羟胺；卤胺(例如氯胺、溴胺、碘胺、砹胺及其混合物)；二氧化卤素(例如二氧化氯，ClO2、二氧化溴，BrO2、二氧化碘，IO2、二氧化砹，AtO2及其混合物)；多氧化物(例如过三氧化氢(H2O3)、过臭氧(H2O5)及其混合物)及其组合和/或
混合。
标材料以从原料流中除去一种或多种目标材料。氧化处理元件的非限制性实例包括具有
和/或产生如下一种或多种氧化材料的元件：臭氧；过氧化物(包括含有–O-O-键的任
何化合物，例如但不限于，R-O-O-R’，R和R’可独立地不同且可包括氢基和含碳基)；卤素-
(例如氟，F2、氯，Cl2、溴，Br2、碘，I2、砹，At2或其混合物)；卤酸盐(例如氯酸盐，ClO3、溴酸- - - -
盐，BrO3、碘酸盐，IO3 和砹酸盐，AtO3 或其混合物)；高卤酸盐(例如高氯酸盐，ClO4、高- - -
溴酸盐，BrO4、高碘酸盐，IO4 和高砹酸盐，AtO4 或其混合物)；亚卤酸盐(例如亚氯酸盐，- - - -
ClO2、亚溴酸盐，BrO2、亚碘酸盐，IO2、和亚砹酸盐，AtO2 或其混合物)；次卤酸盐(例如次- - - -
氯酸盐，ClO、次溴酸盐，BrO、次碘酸盐，IO、和次砹酸盐，AtO 或其混合物)；一氧化二氮，氧阴离子(例如如上所定义的且包括高锰酸盐、铬酸铬、氯铬酸吡啶及其混合物)；含金属
氧化物(例如但不限于四氧化锇、三氧化铬及其混合物)；过酸(例如但不限于过硫酸盐、
过硫酸、过氧乙酸、过溴酸、过溴酸盐、过硼酸盐、过碳酸盐及其混合物)；超氧化物(包括含-
有O2 的任何材料)；二氧化硫脲；二乙基羟胺；卤胺(例如氯胺、溴胺、碘胺、砹胺及其混合物)；二氧化卤素(例如二氧化氯，ClO2、二氧化溴，BrO2、二氧化碘，IO2、二氧化砹，AtO2及其混合物)；多氧化物(例如过三氧化氢(H2O3)、过臭氧(H2O5)及其混合物)及其组合和/或
混合。
[0173] 在一种配置中，含稀土处理元件108是氧化和/或还原处理元件的上游以保护该氧化和/或还原处理元件免受过度氧化、还原和/或中毒。含稀土处理元件108可除去未
被不含稀土处理元件104除去的干扰物和/或目标材料。例如，一些诸如有机化学药品和
材料的干扰物，可被氧化或还原却未被氧化和/或还原处理元件除去。该有机化学药品和
材料的氧化和/或还原过度消耗氧化和/或还原处理材料而未提供充分经处理流。在一种
配置中，在原料流100与氧化和/或还原处理元件接触前，含稀土处理元件108从原料流中
除去砷、单宁酸、腐殖酸和氧阴离子中一种或多种的至少大部分。在一种优选配置中，含稀土处理元件108包含氧化铈，优选二氧化铈(IV)(CeO2)。在其它优选配置中，氧化处理元件包括含卤素合成物或者产生含卤素合成物的合成物。优选地，含卤素合成物是含氯和/或
含溴合成物中的一种。在一个更优选实施方式中，含稀土处理元件108包含氧化铈，优选二氧化铈(IV)(CeO2)且氧化处理元件包括含卤素合成物或者产生含卤素合成物的合成物，优
选该含卤素合成物是含氯和/或含溴合成物中的一种。采用不含稀土处理元件104上游的
含稀土处理元件108除去干扰物基本上保护不含稀土处理元件108。此外，从原料流100中
除去未被氧化处理元件基本上(如果全部)除去的目标材料产生更高质量的经处理流204。
该更高质量的经处理流204包含基本上更少的氧阴离子、工业化学药品或材料、化学试剂、染料、着色剂、染料中间体、卤素、无机材料、含硅材料、病毒、腐殖酸、单宁酸、含磷材料、有机材料、微生物、颜料、着色剂、木质素和/或黄酮类化合物、以及活性或非活性生物学材料中的至少一种。
被不含稀土处理元件104除去的干扰物和/或目标材料。例如，一些诸如有机化学药品和
材料的干扰物，可被氧化或还原却未被氧化和/或还原处理元件除去。该有机化学药品和
材料的氧化和/或还原过度消耗氧化和/或还原处理材料而未提供充分经处理流。在一种
配置中，在原料流100与氧化和/或还原处理元件接触前，含稀土处理元件108从原料流中
除去砷、单宁酸、腐殖酸和氧阴离子中一种或多种的至少大部分。在一种优选配置中，含稀土处理元件108包含氧化铈，优选二氧化铈(IV)(CeO2)。在其它优选配置中，氧化处理元件包括含卤素合成物或者产生含卤素合成物的合成物。优选地，含卤素合成物是含氯和/或
含溴合成物中的一种。在一个更优选实施方式中，含稀土处理元件108包含氧化铈，优选二氧化铈(IV)(CeO2)且氧化处理元件包括含卤素合成物或者产生含卤素合成物的合成物，优
选该含卤素合成物是含氯和/或含溴合成物中的一种。采用不含稀土处理元件104上游的
含稀土处理元件108除去干扰物基本上保护不含稀土处理元件108。此外，从原料流100中
除去未被氧化处理元件基本上(如果全部)除去的目标材料产生更高质量的经处理流204。
该更高质量的经处理流204包含基本上更少的氧阴离子、工业化学药品或材料、化学试剂、染料、着色剂、染料中间体、卤素、无机材料、含硅材料、病毒、腐殖酸、单宁酸、含磷材料、有机材料、微生物、颜料、着色剂、木质素和/或黄酮类化合物、以及活性或非活性生物学材料中的至少一种。
[0174] 在一个实施方式中，含稀土处理元件108是包括膜的不含稀土处理元件104的上游。该膜如上所述从原料流100中除去一种或多种目标材料。干扰物可影响膜的分离效率
和/或能力。例如，膜可被诸如本公开所述的卤素及含卤素化合物损害。此外，有机化学药品、微生物及其组合中的一种或多种可对膜造成损害。损害膜的有机化学药品的非限制性
实例为工业化学药品或材料、化学试剂、染料、着色剂、染料中间体、腐殖酸、单宁酸、有机材料、颜料、着色剂、木质素和/或黄酮类化合物、及其组合或混合。对于微生物而言，损害膜的微生物的非限制性实例为微生物以及生物学材料。
和/或能力。例如，膜可被诸如本公开所述的卤素及含卤素化合物损害。此外，有机化学药品、微生物及其组合中的一种或多种可对膜造成损害。损害膜的有机化学药品的非限制性
实例为工业化学药品或材料、化学试剂、染料、着色剂、染料中间体、腐殖酸、单宁酸、有机材料、颜料、着色剂、木质素和/或黄酮类化合物、及其组合或混合。对于微生物而言，损害膜的微生物的非限制性实例为微生物以及生物学材料。
[0175] 在一种配置中，含稀土处理元件108除去损害膜的一种或多种干扰物的至少大部分。可损害膜的干扰物选自卤素及含卤素化合物、微生物、有机材料、工业化学药品或材料、化学试剂、染料、着色剂、染料中间体、腐殖酸、单宁酸、颜料、着色剂、木质素和/或黄酮类化合物、氧阴离子、微生物以及活性或非活性生物学材料。可理解一些膜可分离一些氧阴离子且一些氧阴离子可损害一些膜。可损害一些膜的氧阴离子可包括与膜化学反应(例如通
过形成与膜的化学键被膜化学转化)和/或与膜发生物理相互作用的氧阴离子。该物理相
互作用不同于膜对于氧阴离子的物理分离。可损害膜的物理相互作用的非限制性实例简单
地列举几个为膜填塞、膨胀、变脆及堵塞。在一个优选配置中，含稀土处理元件包含氧化铈，优选二氧化铈(IV)(CeO2)。在其它优选配置中，保护膜免受可损害膜的干扰物的损害。在
更优选实施方式中，在原料流100与膜接触前，氧化铈，优选二氧化铈(IV)(CeO2)从原料流
100中除去膜损害干扰物。
过形成与膜的化学键被膜化学转化)和/或与膜发生物理相互作用的氧阴离子。该物理相
互作用不同于膜对于氧阴离子的物理分离。可损害膜的物理相互作用的非限制性实例简单
地列举几个为膜填塞、膨胀、变脆及堵塞。在一个优选配置中，含稀土处理元件包含氧化铈，优选二氧化铈(IV)(CeO2)。在其它优选配置中，保护膜免受可损害膜的干扰物的损害。在
更优选实施方式中，在原料流100与膜接触前，氧化铈，优选二氧化铈(IV)(CeO2)从原料流
100中除去膜损害干扰物。
[0176] 在另一配置中，含稀土处理元件108是包括铜/银离子化处理元件的不含稀土处理元件104的上游。含稀土处理元件108基本上除去铜/银离子化处理元件干扰物和不被
铜/银离子化过程除去的目标材料中的一种或两种。干扰物的非限制性实例为：可与铜或
1+ 2+ 3+ 4+
银阳离子发生沉淀的氧阴离子。铜的通常氧化态为Cu 、Cu 、Cu 和Cu 。银的通常氧化
+ 2+ 3+
态为Ag、Ag 和Ag 。氧阴离子干扰物的非限制性实例为卤素、卤化物(如，氯化银)、硫
化物(如，硫化银和硫化铜)、硫醇(如，银硫醇和铜硫醇)及其混合物。示例性氧阴离子
干扰物包括含硫、磷、钼、砷、硼、碳和铬氧阴离子，因为其与周期表IB族成员(如，铜、银和金)形成不溶的复合物。在一个优选配置中，含稀土处理元件108包含氧化铈，优选二氧化
铈(IV)(CeO2)。在一个更优选实施方式中，氧化铈，优选二氧化铈(IV)(CeO2)基本上除去
一种或多种可与铜和银中的一种或两种阳离子形成基本上不溶的合成物的氧阴离子。采用
铜/银离子化处理元件上游的含稀土处理元件除去干扰物基本上保护了铜/银离子化处理
元件的除去能力。
铜/银离子化过程除去的目标材料中的一种或两种。干扰物的非限制性实例为：可与铜或
1+ 2+ 3+ 4+
银阳离子发生沉淀的氧阴离子。铜的通常氧化态为Cu 、Cu 、Cu 和Cu 。银的通常氧化
+ 2+ 3+
态为Ag、Ag 和Ag 。氧阴离子干扰物的非限制性实例为卤素、卤化物(如，氯化银)、硫
化物(如，硫化银和硫化铜)、硫醇(如，银硫醇和铜硫醇)及其混合物。示例性氧阴离子
干扰物包括含硫、磷、钼、砷、硼、碳和铬氧阴离子，因为其与周期表IB族成员(如，铜、银和金)形成不溶的复合物。在一个优选配置中，含稀土处理元件108包含氧化铈，优选二氧化
铈(IV)(CeO2)。在一个更优选实施方式中，氧化铈，优选二氧化铈(IV)(CeO2)基本上除去
一种或多种可与铜和银中的一种或两种阳离子形成基本上不溶的合成物的氧阴离子。采用
铜/银离子化处理元件上游的含稀土处理元件除去干扰物基本上保护了铜/银离子化处理
元件的除去能力。
[0177] 在又另一配置中，不含稀土处理元件104包括含稀土处理元件108下游的二氧化氯处理。该二氧化氯处理元件基本上既不除去大肠杆菌也基本上不除去轮状病毒。在原料
流100与二氧化氯处理元件接触前，含稀土处理元件108基本上除去大肠杆菌和轮状病毒
中的一种或两种。优选地，含稀土处理元件108包含不溶的含稀土合成物。更优选该不溶
的含稀土合成物包含氧化铈(IV)，甚至更优选二氧化铈(CeO2)。
流100与二氧化氯处理元件接触前，含稀土处理元件108基本上除去大肠杆菌和轮状病毒
中的一种或两种。优选地，含稀土处理元件108包含不溶的含稀土合成物。更优选该不溶
的含稀土合成物包含氧化铈(IV)，甚至更优选二氧化铈(CeO2)。
[0178] 在又另一配置中，含稀土处理元件108是包括过氧化物处理的不含稀土处理元件104的上游。含稀土处理元件108基本上除去过氧化物处理干扰物和不被过氧化物处理除
去的目标材料中的一种或两种。例如，过氧化物可产生分子氧。所产生的分子氧可加速微
生物生长。不希望被实例限制，含稀土处理元件108可除去当与过氧化物接触时大量地产
生分子氧的任何干扰物。
去的目标材料中的一种或两种。例如，过氧化物可产生分子氧。所产生的分子氧可加速微
生物生长。不希望被实例限制，含稀土处理元件108可除去当与过氧化物接触时大量地产
生分子氧的任何干扰物。
[0179] 在另一配置中，含稀土处理元件108是包括电解处理单元的不含稀土处理元件104的上游。干扰物可与目标材料共沉积于共同的阳极或阴极。实例为来自元素周期表普
通族的金属，例如铜和金。干扰物可作为氧阴离子被含稀土处理元件除去。
通族的金属，例如铜和金。干扰物可作为氧阴离子被含稀土处理元件除去。
[0180] 在另一配置中，含稀土处理元件108是包括杀生物剂的不含稀土处理元件104的上游。干扰物与杀生物剂反应或消耗或另外地中和杀生物剂。
[0181] 在另一配置中，含稀土处理元件108是包括净化剂的不含稀土处理元件104的上游。干扰物与净化剂反应或消耗或另外地中和净化剂。
[0182] 含磷合成物是可被含稀土处理元件108除去的干扰物的实例，该含磷合成物为不含稀土处理元件104的干扰物。可具有含磷合成物干扰物的不含稀土处理元件104的非限
制性实例为膜、氧化处理、还原处理、基于树脂的处理、电解处理和/或杀生物处理。含稀土处理元件108可包括可溶的含稀土合成物、不溶的含稀土合成物或其组合。优选地，含稀土处理元件108通过形成包含稀土和磷的基本上不溶的或吸着的合成物以除去含磷合成物。
制性实例为膜、氧化处理、还原处理、基于树脂的处理、电解处理和/或杀生物处理。含稀土处理元件108可包括可溶的含稀土合成物、不溶的含稀土合成物或其组合。优选地，含稀土处理元件108通过形成包含稀土和磷的基本上不溶的或吸着的合成物以除去含磷合成物。
[0183] 包含碳和氧的合成物是可被含稀土处理元件108除去的干扰物实例，该碳和氧合成物为不含稀土处理元件104的干扰物。可具有碳和氧合成物干扰物的不含稀土处理元件
104的非限制性实例为膜、氧化处理、还原处理、基于树脂的处理、电解处理和/或杀生物处理。含稀土处理元件108可包括可溶的含稀土合成物、不溶的含稀土合成物或其组合。优
选地，含稀土处理元件108通过形成包含稀土和碳和氧合成物的基本上不溶的或吸着的合
成物以除去碳和氧合成物。
104的非限制性实例为膜、氧化处理、还原处理、基于树脂的处理、电解处理和/或杀生物处理。含稀土处理元件108可包括可溶的含稀土合成物、不溶的含稀土合成物或其组合。优
选地，含稀土处理元件108通过形成包含稀土和碳和氧合成物的基本上不溶的或吸着的合
成物以除去碳和氧合成物。
[0184] 含卤素合成物是可被含稀土处理元件104除去的干扰物的实例，该含卤素合成物为不含稀土处理元件104的干扰物。可具有含卤素合成物干扰物的不含稀土处理元件的非
限制性实例为膜、氧化处理、还原处理、基于树脂的处理、电解处理和/或杀生物处理。含稀土处理元件108可包括可溶的含稀土合成物、不溶的含稀土合成物或其组合。优选地，含稀土处理元件通过形成包含稀土和卤素的基本上不溶的或吸着的合成物以除去含卤素合成
物。
限制性实例为膜、氧化处理、还原处理、基于树脂的处理、电解处理和/或杀生物处理。含稀土处理元件108可包括可溶的含稀土合成物、不溶的含稀土合成物或其组合。优选地，含稀土处理元件通过形成包含稀土和卤素的基本上不溶的或吸着的合成物以除去含卤素合成
物。
[0185] 含硅合成物是可被含稀土处理元件108除去的干扰物的实例，该含硅合成物为不含稀土处理元件104的干扰物。可具有含硅合成物干扰物的不含稀土处理元件104的非限
制性实例为膜、氧化处理、还原处理、基于树脂的处理、电解处理和/或杀生物处理。优选地，含硅合成物是硅酸盐。含稀土处理元件108可包括可溶的含稀土合成物、不溶的含稀土合成物或其组合。优选地，含稀土处理元件108通过形成包含稀土和硅的基本上不溶的或
吸着的合成物以除去含卤素合成物。
制性实例为膜、氧化处理、还原处理、基于树脂的处理、电解处理和/或杀生物处理。优选地，含硅合成物是硅酸盐。含稀土处理元件108可包括可溶的含稀土合成物、不溶的含稀土合成物或其组合。优选地，含稀土处理元件108通过形成包含稀土和硅的基本上不溶的或
吸着的合成物以除去含卤素合成物。
[0186] 在又另一配置中，不含稀土处理元件为阴离子、阳离子或两性离子交换介质，且目标材料和干扰物是离子交换介质上位点的竞争离子。如注意到的，将被所选树脂吸着的离子集合取决于离子大小、其电荷和/或其结构。通常具有更高价态、更大原子量以及更小半径的离子为离子交换树脂和吸附介质所优选的。竞争离子可导致对于目标污染物的能力减
+ -
小。当离子交换树脂的能力耗尽时，必须使用交换离子或抗衡离子(例如，Na 或Cl)的饱
和溶液对树脂进行再生或更换树脂。
+ -
小。当离子交换树脂的能力耗尽时，必须使用交换离子或抗衡离子(例如，Na 或Cl)的饱
和溶液对树脂进行再生或更换树脂。
[0187] 存在许多离子交换树脂的目标材料和干扰物的实例。例如,高氯酸盐、硫酸盐、碳酸盐、碳酸氢盐和硝酸盐离子是许多离子交换树脂的竞争离子，例如I型苯乙烯树脂和硝2+
酸盐选择性树脂。放射性核素(如，Ra )、其它多价离子(例如钡、锶、钙和镁)或其氧阴离子、以及硫酸盐离子是特定离子交换树脂的竞争离子。具有相似电荷、原子量、和/或半径的金属阳离子或其氧阴离子依据树脂可为竞争离子。
酸盐选择性树脂。放射性核素(如，Ra )、其它多价离子(例如钡、锶、钙和镁)或其氧阴离子、以及硫酸盐离子是特定离子交换树脂的竞争离子。具有相似电荷、原子量、和/或半径的金属阳离子或其氧阴离子依据树脂可为竞争离子。
[0188] 干扰物也可为污秽物的形式，其典型为有机材料。其它污秽物的实例包括微粒和金属(如，铁和锰)。
[0189] 如注意到的，在离子交换处理以除去目标材料，例如高氯酸盐、单价或多价金属离子及其它目标材料前，氧化铈(IV)可除去诸如硫酸盐、有机材料、卤素和卤化物的干扰物。对于作为干扰物的金属阳离子，在与含稀土元件接触前，该金属阳离子可被氧化剂(如，分子氧)接触并转变为氧阴离子，从而促进或可使阳离子被稀土合成物除去。
[0190] 在又另一配置中，不含稀土处理元件是溶剂交换单元且干扰物是与目标材料在有机溶剂中可溶的或不利地与有机溶剂反应的杂质。例如,溶剂提取可除去VB族元素(如
N、P、As、Sb和Bi)、IB族元素(Cu、Ag和Au)、IIB族元素(Zn、Cd和Hg)、IIIA族元素(B、
Al、Ga、In和Tl)、VIIIB族元素(如Fe、Ru、Os、Co、Rh、Ir、Ni、Pd和Pt)以及锕系元素。含稀土处理元件可除去如上述公开的特定这些元素的氧阴离子，如果在有机溶剂中与目标材
料一起回收，其可被认为是杂质。例如，铜、锌、镍、和/或钴，在一种应用中被认为是目标材料，且一种或多种氧阴离子，具体是砷、锑、铋、汞、铁、和/或铝的那些，将被认为是干扰物。
N、P、As、Sb和Bi)、IB族元素(Cu、Ag和Au)、IIB族元素(Zn、Cd和Hg)、IIIA族元素(B、
Al、Ga、In和Tl)、VIIIB族元素(如Fe、Ru、Os、Co、Rh、Ir、Ni、Pd和Pt)以及锕系元素。含稀土处理元件可除去如上述公开的特定这些元素的氧阴离子，如果在有机溶剂中与目标材
料一起回收，其可被认为是杂质。例如，铜、锌、镍、和/或钴，在一种应用中被认为是目标材料，且一种或多种氧阴离子，具体是砷、锑、铋、汞、铁、和/或铝的那些，将被认为是干扰物。
[0191] 在又另一配置中，目标材料是微生物，特别是病毒，且不含稀土处理元件是除稀土或含稀土合成物外的抗微生物剂，并置于含稀土处理元件的下游。稀土或含稀土合成物的抗微生物性质可能不适于提供希望的微生物杀灭率。在一种应用中，不含稀土处理元件是
卤代树脂,，且稀土或含稀土化合物包括铈(IV)和/或铈(III)。
卤代树脂,，且稀土或含稀土化合物包括铈(IV)和/或铈(III)。
[0192] 不含稀土处理元件下游的含稀土处理元件
[0193] 在一实施方式中，不含稀土处理元件104除去含稀土处理元件108上游的含磷材料。该含磷材料是含稀土处理元件108除去目标材料的干扰物。可采用不含稀土处理元件
108从原料流100中除去含磷材料，通过使原料流100与一种或多种装载有典型为含水氧
化物形式的两性金属离子的树脂接触；在需氧介质中将原料流100置于生物氧化并进行澄
清；在原料流100中引入选自铁和/或铝的金属盐或碱土金属盐的促凝剂；每1ppm的溶解
含磷材料采用约0.5至约3ppm的聚合物/铁盐混合物对原料流100进行处理；使原料流
100与诸如硼硅酸盐的非金属硅酸盐接触；使原料流100与诸如含亚铁或高铁化合物的氧
化铁接触；使原料流100与酶合成物接触；使原料流100与经阴离子聚合物及铁盐预处理
的生物吸着剂接触；使原料流100与粉煤灰或含铁矿渣接触，其可被消石灰活化；使原料流
100与方解石和/或白云石接触；以及在活性炭支持的钇化合物上吸着干扰物。
108从原料流100中除去含磷材料，通过使原料流100与一种或多种装载有典型为含水氧
化物形式的两性金属离子的树脂接触；在需氧介质中将原料流100置于生物氧化并进行澄
清；在原料流100中引入选自铁和/或铝的金属盐或碱土金属盐的促凝剂；每1ppm的溶解
含磷材料采用约0.5至约3ppm的聚合物/铁盐混合物对原料流100进行处理；使原料流
100与诸如硼硅酸盐的非金属硅酸盐接触；使原料流100与诸如含亚铁或高铁化合物的氧
化铁接触；使原料流100与酶合成物接触；使原料流100与经阴离子聚合物及铁盐预处理
的生物吸着剂接触；使原料流100与粉煤灰或含铁矿渣接触，其可被消石灰活化；使原料流
100与方解石和/或白云石接触；以及在活性炭支持的钇化合物上吸着干扰物。
[0194] 在另一实施方式中，不含稀土处理元件104除去含稀土处理元件108上游的含碳和氧材料。含碳和氧材料是含稀土处理元件108除去目标材料的干扰物。可采用不含稀土
处理元件108从原料流100中除去含碳和氧材料，通过使原料流100与诸如石灰或苏打(或
其它碱洗涤剂)的碱、氢氧化钠、或有机酸或诸如矿物酸的无机酸接触。
处理元件108从原料流100中除去含碳和氧材料，通过使原料流100与诸如石灰或苏打(或
其它碱洗涤剂)的碱、氢氧化钠、或有机酸或诸如矿物酸的无机酸接触。
[0195] 在又另一实施方式中，不含稀土处理元件104除去含稀土处理元件108上游的含卤素材料。含碳和氧材料是含稀土处理元件108除去目标材料的干扰物。可通过使原料
流100与含铝化合物、具有氧化铁的聚苯乙烯基树脂、氧化铝、碱金属或碱土金属、粉煤灰和/或金属氢氧化物接触；使原料流100与明矾和/或碱金属或碱土金属铝酸盐接触；使
得原料流100与含氢氧根离子(hydroxide ion)的材料(例如羟磷灰石或磷酸钙/氢氧
化钙复合物)间离子交换，其中溶解的氟化物或卤化物离子特别地取代材料中的氢氧根离
子；使原料流100与诸如硫酸钙、石灰、苏打、氢氧化钙,石灰石及其它钙源接触，然后是高铁或铝盐；使原料流100与改性的或活化氧化铝颗粒(该改性氧化铝颗粒含有与铁或锰或
二者相结合的氧化铝)接触；使原料流100与钙、碳酸盐及磷酸盐源接触，该接触不但除去
碳酸盐和磷酸盐干扰物，还除去硫酸盐离子；使原料流100与大孔单分散树脂接触，该树脂掺杂有氧化铁；使原料流100与多价金属化合物(此类化合物为溶解离子和/或固体形式
且含有多价金属元素，例如氧化物、含水氧化物和/或碱式碳酸盐形式的Ca(II)、Al(III)、Si(IV)、Ti(IV)和Zr(IV))接触；以及使原料流100与无定形铁和铝接触以从原料流100
中除去含卤素材料。
流100与含铝化合物、具有氧化铁的聚苯乙烯基树脂、氧化铝、碱金属或碱土金属、粉煤灰和/或金属氢氧化物接触；使原料流100与明矾和/或碱金属或碱土金属铝酸盐接触；使
得原料流100与含氢氧根离子(hydroxide ion)的材料(例如羟磷灰石或磷酸钙/氢氧
化钙复合物)间离子交换，其中溶解的氟化物或卤化物离子特别地取代材料中的氢氧根离
子；使原料流100与诸如硫酸钙、石灰、苏打、氢氧化钙,石灰石及其它钙源接触，然后是高铁或铝盐；使原料流100与改性的或活化氧化铝颗粒(该改性氧化铝颗粒含有与铁或锰或
二者相结合的氧化铝)接触；使原料流100与钙、碳酸盐及磷酸盐源接触，该接触不但除去
碳酸盐和磷酸盐干扰物，还除去硫酸盐离子；使原料流100与大孔单分散树脂接触，该树脂掺杂有氧化铁；使原料流100与多价金属化合物(此类化合物为溶解离子和/或固体形式
且含有多价金属元素，例如氧化物、含水氧化物和/或碱式碳酸盐形式的Ca(II)、Al(III)、Si(IV)、Ti(IV)和Zr(IV))接触；以及使原料流100与无定形铁和铝接触以从原料流100
中除去含卤素材料。
[0196] 在又另一实施方式中，不含稀土处理元件104除去含稀土处理元件108上游的含硅材料。含碳和氧材料是含稀土处理元件108除去目标材料的干扰物。可通过使原料流100
与氧化铝、矿物酸或氧化铁中的一种或多种接触；使原料流100与铁接触；使原料流100与
氧化铝接触；以及使原料流100与诸如HF、HCl、HBr、HI或Hat、或其混合物的含卤素酸接触中的一种或多种以从原料流100中除去诸如硅酸盐的含硅材料。
与氧化铝、矿物酸或氧化铁中的一种或多种接触；使原料流100与铁接触；使原料流100与
氧化铝接触；以及使原料流100与诸如HF、HCl、HBr、HI或Hat、或其混合物的含卤素酸接触中的一种或多种以从原料流100中除去诸如硅酸盐的含硅材料。
[0197] 在又另一实施方式中，干扰物和目标材料在材料原子价、氧化态、离子半径、电荷密度和/或氧化数中的至少一项上不同。当目标材料和干扰物在此类性质上不同时，可使用膜滤器组作为不含稀土处理元件104以从大部分(如果不是全部)目标材料中分离大部
分(如果不是全部)干扰物。优选地，在此种配置中不含稀土处理元件104是含稀土处理
元件108的上游。可理解干扰物可在渗透物和滞留物中的一种中更加浓缩且目标材料可在
渗透物和滞留物中的另一种中浓缩，这取决于干扰物和目标材料的不同性质以及是否不含
稀土处理元件104是含稀土处理元件108的上游或下游。膜滤器可为易漏反渗透(RO)滤
器、微滤器或纳米滤器中的一种或多种。优选地，干扰物和目标材料是可分离的离解多价离子。膜滤器组在滞留物中浓缩大部分(如果不是全部)干扰物并通过大部分(如果不是全
部)目标材料在渗透物中，或者反之亦然。利用高去除膜的反渗透和纳米滤膜可具有碳预
滤器以保护膜免受诸如氯损害的损害。
分(如果不是全部)干扰物。优选地，在此种配置中不含稀土处理元件104是含稀土处理
元件108的上游。可理解干扰物可在渗透物和滞留物中的一种中更加浓缩且目标材料可在
渗透物和滞留物中的另一种中浓缩，这取决于干扰物和目标材料的不同性质以及是否不含
稀土处理元件104是含稀土处理元件108的上游或下游。膜滤器可为易漏反渗透(RO)滤
器、微滤器或纳米滤器中的一种或多种。优选地，干扰物和目标材料是可分离的离解多价离子。膜滤器组在滞留物中浓缩大部分(如果不是全部)干扰物并通过大部分(如果不是全
部)目标材料在渗透物中，或者反之亦然。利用高去除膜的反渗透和纳米滤膜可具有碳预
滤器以保护膜免受诸如氯损害的损害。
[0198] 在一种配置中，干扰物具有相比目标材料更大的原子(对于单原子离子)或分子(对于多原子离子，例如氧阴离子)大小。在此种配置中，不含稀土处理元件104是置于含
稀土处理元件108上游的膜滤器组。膜滤器组在滞留物中分离大部分(如果不是全部)干
扰物并通过至少大部分目标材料在渗透物中，或者反之亦然。膜滤器可为易漏反渗透(RO)
滤器、微滤器、纳米滤器或超滤器中的一种或多种。
稀土处理元件108上游的膜滤器组。膜滤器组在滞留物中分离大部分(如果不是全部)干
扰物并通过至少大部分目标材料在渗透物中，或者反之亦然。膜滤器可为易漏反渗透(RO)
滤器、微滤器、纳米滤器或超滤器中的一种或多种。
[0199] 在又另一配置中，不含稀土处理元件104包括含稀土处理元件108上游的二氧化氯处理。该二氧化氯处理元件基本上既不除去大肠杆菌也基本上不除去轮状病毒。在二氧
化氯处理元件与原料流100接触后，含稀土处理元件108基本上除去残留在原料流100中
的大肠杆菌和轮状病毒中的一种或两种。优选地，含稀土处理元件108包含不溶的含稀土
合成物。更优选不溶的含稀土合成物包含氧化铈(IV)，甚至更优选二氧化铈(CeO2)。
化氯处理元件与原料流100接触后，含稀土处理元件108基本上除去残留在原料流100中
的大肠杆菌和轮状病毒中的一种或两种。优选地，含稀土处理元件108包含不溶的含稀土
合成物。更优选不溶的含稀土合成物包含氧化铈(IV)，甚至更优选二氧化铈(CeO2)。
[0200] 在一些实施方式中，不含稀土处理元件104除去含稀土处理元件108上游的化学试剂。该化学试剂可实质上干扰目标材料的除去或不可能被含稀土处理元件基本上除去。
可通过各为如上所述的：使原料流100与任何上述膜系统中的一种或多种接触、通过如上
所述的氧化处理、通过生物消化(例如，通过细菌、藻类、微生物之类)；通过沉淀和/或吸着(例如，被如上所述的多价离子沉淀、吸附于诸如活性炭的活性材料上)；通过电解、通过暴露于放射性处理元件、以及通过还原处理以从原料流100中除去化学试剂。
可通过各为如上所述的：使原料流100与任何上述膜系统中的一种或多种接触、通过如上
所述的氧化处理、通过生物消化(例如，通过细菌、藻类、微生物之类)；通过沉淀和/或吸着(例如，被如上所述的多价离子沉淀、吸附于诸如活性炭的活性材料上)；通过电解、通过暴露于放射性处理元件、以及通过还原处理以从原料流100中除去化学试剂。
[0201] 在一些实施方式中，不含稀土处理元件104除去含稀土处理元件108上游的有机材料。该有机材料可实质上干扰目标材料的除去或不可能被含稀土处理元件108基本上除
去。可通过各为如上所述的：使原料流100与任何上述膜系统中的一种或多种接触、通过如上所述的氧化处理、通过生物消化(例如，通过细菌、藻类、微生物之类)；通过沉淀和/或吸着(例如，被如上所述的多价离子沉淀、吸附于诸如活性炭的活性材料上)；通过电解、通过暴露于放射性处理元件、以及通过还原处理以从原料流100中除去有机材料。
去。可通过各为如上所述的：使原料流100与任何上述膜系统中的一种或多种接触、通过如上所述的氧化处理、通过生物消化(例如，通过细菌、藻类、微生物之类)；通过沉淀和/或吸着(例如，被如上所述的多价离子沉淀、吸附于诸如活性炭的活性材料上)；通过电解、通过暴露于放射性处理元件、以及通过还原处理以从原料流100中除去有机材料。
[0202] 在一些实施方式中，不含稀土处理元件104除去含稀土处理元件108上游的着色剂。该着色剂可实质上干扰目标材料的除去或不可能被含稀土处理元件108基本上除去。
可通过各为如上所述的：使原料流100与任何上述膜系统中的一种或多种接触、通过如上
所述的氧化处理、通过生物消化(例如，通过细菌、藻类、微生物之类)；通过沉淀和/或吸着(例如，被如上所述的多价离子沉淀、吸附于诸如活性炭的活性材料上)；通过电解、通过暴露于放射性处理元件、以及通过还原处理以从原料流100中除去着色剂。
可通过各为如上所述的：使原料流100与任何上述膜系统中的一种或多种接触、通过如上
所述的氧化处理、通过生物消化(例如，通过细菌、藻类、微生物之类)；通过沉淀和/或吸着(例如，被如上所述的多价离子沉淀、吸附于诸如活性炭的活性材料上)；通过电解、通过暴露于放射性处理元件、以及通过还原处理以从原料流100中除去着色剂。
[0203] 在一些实施方式中，不含稀土处理元件104除去含稀土处理元件108上游的木质素和/或黄酮类化合物。该木质素和/或黄酮类化合物可实质上干扰目标材料的除去或
不可能被含稀土处理元件108基本上除去。可通过各为如上所述的：使原料流100与任何
上述膜系统中的一种或多种接触、通过如上所述的氧化处理、通过生物消化(例如，通过细菌、藻类、微生物之类)；通过沉淀和/或吸着(例如，被如上所述的多价离子沉淀、吸附于诸如活性炭的活性材料上)；通过电解、通过暴露于放射性处理元件、以及通过还原处理以从原料流100中除去木质素和/或黄酮类化合物。
不可能被含稀土处理元件108基本上除去。可通过各为如上所述的：使原料流100与任何
上述膜系统中的一种或多种接触、通过如上所述的氧化处理、通过生物消化(例如，通过细菌、藻类、微生物之类)；通过沉淀和/或吸着(例如，被如上所述的多价离子沉淀、吸附于诸如活性炭的活性材料上)；通过电解、通过暴露于放射性处理元件、以及通过还原处理以从原料流100中除去木质素和/或黄酮类化合物。
[0204] 在一些实施方式中，不含稀土处理元件104除去含稀土处理元件108上游的活性和/或非活性生物学材料。该活性和/或非活性生物学材料可实质上干扰目标材料的除去
或不可能被含稀土处理元件108基本上除去。可通过各为如上所述的：使原料流100与任
何上述膜系统中的一种或多种接触、通过如上所述的氧化处理、通过生物消化(例如，通过细菌、藻类、微生物之类)；通过沉淀和/或吸着(例如，被如上所述的多价离子沉淀、吸附于诸如活性炭的活性材料上)；通过电解、通过暴露于放射性处理元件、以及通过还原处理以从原料流100中除去活性和/或非活性生物学材料。
或不可能被含稀土处理元件108基本上除去。可通过各为如上所述的：使原料流100与任
何上述膜系统中的一种或多种接触、通过如上所述的氧化处理、通过生物消化(例如，通过细菌、藻类、微生物之类)；通过沉淀和/或吸着(例如，被如上所述的多价离子沉淀、吸附于诸如活性炭的活性材料上)；通过电解、通过暴露于放射性处理元件、以及通过还原处理以从原料流100中除去活性和/或非活性生物学材料。
[0205] 在另一配置中，含稀土处理元件108保护不含稀土处理元件104免受系统紊乱的影响，系统紊乱例如但不限于温度和pH中一种或两种的改变。不希望被实例限制，原料流
100的pH和/或温度可影响不含稀土处理元件104的除去能力和效力中的一种或两种。
例如，臭氧；过氧化物；卤素；卤酸盐；高卤酸盐；亚卤酸盐；次卤酸盐；一氧化二氮、氧阴离子；含金属氧化物；过酸；超氧化物；二氧化硫脲；二乙基羟胺；卤胺；二氧化卤素；多氧化物；及其组合和/或混合中的一种或多种的氧化能力和/或效力可为pH依赖性的。更具
体地，卤素；卤酸盐；高卤酸盐；亚卤酸盐；次卤酸盐；氧阴离子；过酸；超氧化物；二乙基羟胺；卤胺；二氧化卤素；多氧化物；及其组合和/或混合中的一种或多种的氧化能力和/或
效力可为pH依赖性的。此外，卤素；卤酸盐；高卤酸盐；亚卤酸盐；次卤酸盐；卤胺；二氧化卤素；多氧化物；及其组合和/或混合中的一种或多种的浓度、以及继而其从溶液中除去目标材料的能力为pH依赖性的。与不含稀土处理元件相比，含稀土处理元件的除去能力和/
或效力基本上在更大的温度和pH范围内是更有效的。
100的pH和/或温度可影响不含稀土处理元件104的除去能力和效力中的一种或两种。
例如，臭氧；过氧化物；卤素；卤酸盐；高卤酸盐；亚卤酸盐；次卤酸盐；一氧化二氮、氧阴离子；含金属氧化物；过酸；超氧化物；二氧化硫脲；二乙基羟胺；卤胺；二氧化卤素；多氧化物；及其组合和/或混合中的一种或多种的氧化能力和/或效力可为pH依赖性的。更具
体地，卤素；卤酸盐；高卤酸盐；亚卤酸盐；次卤酸盐；氧阴离子；过酸；超氧化物；二乙基羟胺；卤胺；二氧化卤素；多氧化物；及其组合和/或混合中的一种或多种的氧化能力和/或
效力可为pH依赖性的。此外，卤素；卤酸盐；高卤酸盐；亚卤酸盐；次卤酸盐；卤胺；二氧化卤素；多氧化物；及其组合和/或混合中的一种或多种的浓度、以及继而其从溶液中除去目标材料的能力为pH依赖性的。与不含稀土处理元件相比，含稀土处理元件的除去能力和/
或效力基本上在更大的温度和pH范围内是更有效的。
[0206] 例如，次氯酸盐的消毒效力基本上受pH影响。消毒作用典型发生在pH为约pH 5.5至约pH 7.5时。氯胺生成及消毒效力也受pH影响。例如，单氯胺(NH2Cl)在不超过约pH7
的pH下具有良好的杀生物效应，而二氯胺(NHCl2)在约pH 4至约pH 7的pH下具有相当的
杀生物效力且三氯胺(NCl3)在约pH1至约pH 3的pH下具有平均的杀生物效力。对于次
溴酸的消毒效力，优选的pH值为约pH 6.5至约pH 9。基于过臭氧的氧化处理系统需要氢
-
氧根(即，OH)，因此在酸性(小于约7的pH)及中性(从约pH 5至约pH 9的pH)pH值下
的效力小于在碱性pH值(不小于约pH 9的pH值)下的效力。过酸活性受温度和pH的影
响。不希望被实例限制，过氧乙酸在7的pH值下相比在大于pH 8的pH值或小于pH 6的
pH值下更具效力。此外，过氧乙酸在约15摄氏度(以及约pH 7下)下的灭活病原体效力
为在35摄氏度(以及约pH 7下)下的五分之一。
的pH下具有良好的杀生物效应，而二氯胺(NHCl2)在约pH 4至约pH 7的pH下具有相当的
杀生物效力且三氯胺(NCl3)在约pH1至约pH 3的pH下具有平均的杀生物效力。对于次
溴酸的消毒效力，优选的pH值为约pH 6.5至约pH 9。基于过臭氧的氧化处理系统需要氢
-
氧根(即，OH)，因此在酸性(小于约7的pH)及中性(从约pH 5至约pH 9的pH)pH值下
的效力小于在碱性pH值(不小于约pH 9的pH值)下的效力。过酸活性受温度和pH的影
响。不希望被实例限制，过氧乙酸在7的pH值下相比在大于pH 8的pH值或小于pH 6的
pH值下更具效力。此外，过氧乙酸在约15摄氏度(以及约pH 7下)下的灭活病原体效力
为在35摄氏度(以及约pH 7下)下的五分之一。
[0207] 在不含稀土处理元件104的下游具有含稀土处理元件108可防止系统紊乱(例如温度和pH值中一种或两种的波动)期间具有目标材料通过和/或目标材料未被不含稀土
材料104除去。可理解在不含稀土元件104的下游具有含稀土处理元件108可防止当目标
材料浓度超过不含稀土处理元件104除去目标材料能力时具有目标材料通过和/或目标材
料未被不含稀土材料除去。当过滤系统经历温度、pH和目标材料紊乱中的至少一种时，含稀土处理元件104除去氧阴离子；工业化学药品或材料；化学试剂；染料；着色剂；染料中间体；卤素；无机材料；含硅材料；病毒；腐殖酸、单宁酸；含磷材料；有机材料；微生物；颜料；
着色剂；木质素和/或黄酮类化合物；生物学污染物；生物学材料；或其组合中的一种或多种。该至少一种挤出基本上从来自原料流的目标材料损害上游不含稀土材料。
材料104除去。可理解在不含稀土元件104的下游具有含稀土处理元件108可防止当目标
材料浓度超过不含稀土处理元件104除去目标材料能力时具有目标材料通过和/或目标材
料未被不含稀土材料除去。当过滤系统经历温度、pH和目标材料紊乱中的至少一种时，含稀土处理元件104除去氧阴离子；工业化学药品或材料；化学试剂；染料；着色剂；染料中间体；卤素；无机材料；含硅材料；病毒；腐殖酸、单宁酸；含磷材料；有机材料；微生物；颜料；
着色剂；木质素和/或黄酮类化合物；生物学污染物；生物学材料；或其组合中的一种或多种。该至少一种挤出基本上从来自原料流的目标材料损害上游不含稀土材料。
[0208] 在一种配置中，含稀土处理元件108除去不含稀土处理元件104的干扰物，从而使得不含稀土处理元件104能够除去不同于干扰物的目标材料。当存在干扰物和目标材料的
混合溶液时，相比对于目标材料，不含稀土处理元件104对于干扰物(例如上述讨论的干扰
物)具有更高的能力和/或选择。通过列举，卤素、氧阴离子、有机材料和颜料可干扰膜滤
器的操作。
混合溶液时，相比对于目标材料，不含稀土处理元件104对于干扰物(例如上述讨论的干扰
物)具有更高的能力和/或选择。通过列举，卤素、氧阴离子、有机材料和颜料可干扰膜滤
器的操作。
[0209] 图1对过程进行了描述。原料流100包含一种或多种目标材料以及干扰物和/或其它目标材料中的一种。
[0210] 原料流100与不含稀土处理元件104接触。不含稀土处理元件104除去干扰物和/或其它目标材料中的一种或两种的至少大部分(如果不是基本上所有)以形成基本上没
有干扰物和/或其它目标材料中的一种或两种的原料流100。
有干扰物和/或其它目标材料中的一种或两种的原料流100。
[0211] 基本上没有干扰物和/或其它目标材料中的一种或两种的原料流100与含稀土处理元件108接触以除去基本上大部分(如果不是全部)的一种或多种目标材料并形成经处
理原料流112。该经处理原料流112基本上没有一种或多种目标材料。此外，对于其它目标
材料而言，其它目标材料可被或可不被含稀土处理元件108除去。此外，干扰物是实质上损害和/或抑制含稀土处理元件108对于一种或多种目标材料的除去的材料。
理原料流112。该经处理原料流112基本上没有一种或多种目标材料。此外，对于其它目标
材料而言，其它目标材料可被或可不被含稀土处理元件108除去。此外，干扰物是实质上损害和/或抑制含稀土处理元件108对于一种或多种目标材料的除去的材料。
[0212] 图2对过程进行了描述。
[0213] 原料流100与不含稀土处理元件108接触。含稀土处理元件108除去干扰物和/或其它目标材料中的一种或两种的至少大部分(如果不是基本上所有)以形成基本上没有
干扰物和/或其它目标材料中的一种或两种的原料流100。
干扰物和/或其它目标材料中的一种或两种的原料流100。
[0214] 基本上没有干扰物和/或其它目标材料中的一种或两种的原料流100与不含稀土处理元件104接触以除去基本上大部分(如果不是全部)的一种或多种目标材料并形成经
处理原料流204。该经处理原料流204基本上没有一种或多种目标材料。此外，对于其它目
标材料而言，其它目标材料可被或可不被不含稀土处理元件104除去。此外，干扰物是实质上损害和/或抑制不含稀土处理元件104对于一种或多种目标材料的除去的材料。
处理原料流204。该经处理原料流204基本上没有一种或多种目标材料。此外，对于其它目
标材料而言，其它目标材料可被或可不被不含稀土处理元件104除去。此外，干扰物是实质上损害和/或抑制不含稀土处理元件104对于一种或多种目标材料的除去的材料。
[0215] 实验部分
[0217] 实验1
[0218] 将15ml CeO2放到内径为7/8″的柱内。
[0219] 使600ml含有去离子水和3.5x104/ml MS-2的流入物以6ml/分钟、10ml/分钟和20ml/分钟的流速流过CeO2床。以大肠杆菌宿主使用双琼脂层法在取样的5分钟内进行系
列稀释和铺板(plating)，并在37°C下温育24小时。
列稀释和铺板(plating)，并在37°C下温育24小时。
[0220] 这些样品的结果呈现于表1中。
[0221]
[0222] 实验2
[0223] 对用含MS-2的溶液进行处理的CeO2床进行顶部冲洗(upflush)。制备约600ml的去氯水和2.0x 106/ml的土生克雷伯菌的溶液，并引导该溶液以10ml/分钟、40ml/分钟
和80ml/分钟的流速通过所述柱。使用Idexx Quantitray和容许在37℃下温育超过24小
时来对克雷伯氏菌进行量化。
和80ml/分钟的流速通过所述柱。使用Idexx Quantitray和容许在37℃下温育超过24小
时来对克雷伯氏菌进行量化。
[0224] 这些样品的结果呈现于表2中。
[0225]床和流速 流入物菌落/ml 流出物菌落/ml 减少百分数 攻击物
CeO210ml/分钟 2.0x106 1x10-2 99.99 克雷伯氏菌
CeO240ml/分钟 2.0x106 1x10-2 99.99 克雷伯氏菌
CeO280ml/分钟 2.0x106 1x10-2 99.99 克雷伯氏菌
CeO210ml/分钟 2.0x106 1x10-2 99.99 克雷伯氏菌
CeO240ml/分钟 2.0x106 1x10-2 99.99 克雷伯氏菌
CeO280ml/分钟 2.0x106 1x10-2 99.99 克雷伯氏菌
[0226]
[0227] 实验3
[0228] 然后，以提高的流速，用MS-2的第二次攻击对之前用MS-2和土生克雷伯菌攻击过5
的CeO2床进行攻击。制备约1000ml去离子水和2.2×10/ml的MS-2的溶液，并引导该溶
液以80ml/分钟、120ml/分钟和200ml/分钟的流速通过该床。以大肠杆菌宿主使用双琼脂
层法在取样的5分钟内进行系列稀释和铺板，并在37℃下温育24小时。
的CeO2床进行攻击。制备约1000ml去离子水和2.2×10/ml的MS-2的溶液，并引导该溶
液以80ml/分钟、120ml/分钟和200ml/分钟的流速通过该床。以大肠杆菌宿主使用双琼脂
层法在取样的5分钟内进行系列稀释和铺板，并在37℃下温育24小时。
[0229] 这些样品的结果呈现于表3中。
[0230]床和流速 流入物菌落/ml 流出物菌落/ml 减少百分数 攻击物
CeO280ml/分钟 2.2x105 1x100 99.99 MS-2
CeO2120ml/分钟 2.2x105 1.4x102 99.93 MS-2
CeO2200ml/分钟 2.2x105 5.6x104 74.54 MS-2
CeO280ml/分钟 2.2x105 1x100 99.99 MS-2
CeO2120ml/分钟 2.2x105 1.4x102 99.93 MS-2
CeO2200ml/分钟 2.2x105 5.6x104 74.54 MS-2
[0231] 实验4
[0232] ABS塑料滤器壳体(直径1.25英寸且长2.0英寸)装填有氧化铈(CeO2)，所述氧化铈由99%碳酸铈的热分解制得。密封该壳体，并将其连接到用于将水性溶液泵送通过该
壳体的泵上。将所述性水溶液以50和75ml/分钟的流速泵送通过该材料。使用气相色谱
仪测量化学试剂污染物的最终含量。在表4中示出了所检测的化学试剂污染物、其在水性
溶液中的初始浓度、以及从溶液中除去的百分数。
壳体的泵上。将所述性水溶液以50和75ml/分钟的流速泵送通过该材料。使用气相色谱
仪测量化学试剂污染物的最终含量。在表4中示出了所检测的化学试剂污染物、其在水性
溶液中的初始浓度、以及从溶液中除去的百分数。
[0233]
[0234]
[0235] 实验5
[0236] 采用30升pH为约9、含有20mg/L单宁酸的NSF P231“一般测试水2(general testwater 2)”攻击四个各自含有25克铈土(二氧化铈)-涂覆氧化铝的滤器。该铈土-涂覆
氧化铝预滤器减少了水从约41ppm(NaOCl)至平均12ppm(NaOCl)的氧化剂需求。采用铈
土-涂覆氧化铝预滤器进行处理的水的氧化剂需求减少了约75%。该减少的需求转换成减
少产生4Log10的病毒除去所需的卤代树脂量。图5是以6mg/L和10分钟的接触时间进行
攻击的20g铈土-涂覆氧化铝上的腐殖酸保留的图解表示。
氧化铝预滤器减少了水从约41ppm(NaOCl)至平均12ppm(NaOCl)的氧化剂需求。采用铈
土-涂覆氧化铝预滤器进行处理的水的氧化剂需求减少了约75%。该减少的需求转换成减
少产生4Log10的病毒除去所需的卤代树脂量。图5是以6mg/L和10分钟的接触时间进行
攻击的20g铈土-涂覆氧化铝上的腐殖酸保留的图解表示。
[0237] 实验6
[0238] 显示铈土吸收介质有效除去大量天然有机物，例如腐殖酸和/或单宁酸。在大范2
围的pH值内以快水流速率和少于约30秒的短接触时间除去有机材料。采用具有约50m/g
2 2
或更大、约100m/g或更大、以及约130m/g或更大表面积的铈土氧化物粉末从水溶液中除
2
去有机物。此外，采用具有约200m/g或更大表面积的氧化铈涂覆氧化铝从水性流中除去
2
有机物。此外，具有约75m/g或更大表面积的涂覆于其它支持介质上的氧化铈或附聚体氧
化铈粉末从水性流中除去腐殖酸和/或单宁酸。在各种情况下，含铈材料从水性流中有效
除去有机物以产生澄清的无色溶液。然而，当采用中空纤维微滤器或者先采用中空纤维微
滤器，再采用活性炭填充床介质处理含有机物水时，有机物基本上残留在含有机物水中。在这两种情况下，经处理水为混浊或有色中的一种或两种，表明在水中存在有机物。中空纤维微滤器具有约0.2μm的孔径。其进一步描述了在不存在采用铈土的上游除去的情况下，有
机物可如何污染下游中空纤维微滤器或活性炭填充床介质。
围的pH值内以快水流速率和少于约30秒的短接触时间除去有机材料。采用具有约50m/g
2 2
或更大、约100m/g或更大、以及约130m/g或更大表面积的铈土氧化物粉末从水溶液中除
2
去有机物。此外，采用具有约200m/g或更大表面积的氧化铈涂覆氧化铝从水性流中除去
2
有机物。此外，具有约75m/g或更大表面积的涂覆于其它支持介质上的氧化铈或附聚体氧
化铈粉末从水性流中除去腐殖酸和/或单宁酸。在各种情况下，含铈材料从水性流中有效
除去有机物以产生澄清的无色溶液。然而，当采用中空纤维微滤器或者先采用中空纤维微
滤器，再采用活性炭填充床介质处理含有机物水时，有机物基本上残留在含有机物水中。在这两种情况下，经处理水为混浊或有色中的一种或两种，表明在水中存在有机物。中空纤维微滤器具有约0.2μm的孔径。其进一步描述了在不存在采用铈土的上游除去的情况下，有
机物可如何污染下游中空纤维微滤器或活性炭填充床介质。
[0239] 实验7
[0240] 将400ml 140mg/L的腐殖酸溶液(超过NSF P248需要量的五倍)通过包含约3
12.3cm 体积的氧化铈的柱子。柱流出液不具有可见颜色且流出液的分光光度计分析显示
约93%的腐殖酸除去能力。批次分析实验表明每立方英寸氧化铈床深度约175mg腐殖酸的
腐殖酸除去能力。
12.3cm 体积的氧化铈的柱子。柱流出液不具有可见颜色且流出液的分光光度计分析显示
约93%的腐殖酸除去能力。批次分析实验表明每立方英寸氧化铈床深度约175mg腐殖酸的
腐殖酸除去能力。
[0241] 实验8
[0242] 在进一步的实施例中，将20个3.6g小包的樱桃Kool-AidTM不加糖软饮料混合物(含有Red 40(作为偶氮染料，具有如下组成：2-萘磺酸、6-羟基-5-((2-甲氧基-5-甲
基-4-磺酸苯基)偶氮)二钠盐和6-羟基-5-((2-甲氧基-5-甲基-4-磺酸苯基)偶
氮)-2-萘磺酸二钠)和Blue 1(具有式C37H34N2Na2O9S3的二钠盐)染料)加入到五加仑水中
并与之混合。为了用在第一测试中，配置柱装置使得染色的水流进入并通过不溶的铈(IV)
氧化物的固定床以形成经处理溶液。将该染色的有色水泵送通过所述柱装置。经处理溶液
没有任何染料，且在床的顶部存在颜色集中的带，其看来是Red 40和Blue 1染料。
基-4-磺酸苯基)偶氮)二钠盐和6-羟基-5-((2-甲氧基-5-甲基-4-磺酸苯基)偶
氮)-2-萘磺酸二钠)和Blue 1(具有式C37H34N2Na2O9S3的二钠盐)染料)加入到五加仑水中
并与之混合。为了用在第一测试中，配置柱装置使得染色的水流进入并通过不溶的铈(IV)
氧化物的固定床以形成经处理溶液。将该染色的有色水泵送通过所述柱装置。经处理溶液
没有任何染料，且在床的顶部存在颜色集中的带，其看来是Red 40和Blue 1染料。
[0243] 实验9
[0244] 在进一步的实施例中，将樱桃Kool-AidTM不加糖软饮料混合物(含有Red 40和Blue 1染料)溶解在水中，且在烧杯中搅拌所述混合物。将不溶的铈(IV)氧化物加入并通
过搅拌在所述溶液中保持悬浮。当停止搅拌时，所述铈氧化物沉降，留下清澈或无色的水。
该实施例意在复制通过连续搅拌釜反应器(CSTR)的水处理。
过搅拌在所述溶液中保持悬浮。当停止搅拌时，所述铈氧化物沉降，留下清澈或无色的水。
该实施例意在复制通过连续搅拌釜反应器(CSTR)的水处理。
[0245] 实验10
[0246] 在十一实施例中，将10.6mg的直接蓝15(C34H24N6Na4O16S4，来自Sigma-Aldrich)溶解在100.5g去离子水中。在加入5.0012g高表面积铈土(CeO2)之前，使用磁力搅拌棒搅拌直接蓝15溶液(其颜色为深蓝色)5分钟。搅拌含铈土的直接蓝15溶液。加入铈土2分
钟和10分钟之后的含铈土的直接蓝15溶液分别具有淡蓝色色调但比未处理直接蓝15溶
液浅许多。在搅拌10分钟之后，使用0.2μm注射滤器提取滤液。所述滤液清澈且基本上
无色，具有些微可见的蓝色调。
钟和10分钟之后的含铈土的直接蓝15溶液分别具有淡蓝色色调但比未处理直接蓝15溶
液浅许多。在搅拌10分钟之后，使用0.2μm注射滤器提取滤液。所述滤液清澈且基本上
无色，具有些微可见的蓝色调。
[0247] 实验11
[0248] 在十二实施例中，将9.8mg的酸性蓝25(45%染料含量，C20H13N2NaO5S，来自Sigma-Aldrich)溶解在100.3g去离子水中。在加入5.0015g高表面积铈土(CeO2)之前，
使用磁力搅拌棒搅拌酸性蓝25溶液(其颜色为深蓝色)5分钟。搅拌含铈土的酸性蓝25
溶液。加入铈土2分钟和10分钟之后的含铈土的酸性蓝25溶液分别具有淡蓝色色调但比
未处理直接蓝15溶液浅许多。在搅拌10分钟之后，使用0.2μm注射滤器提取滤液。所述
滤液清澈且基本上无色，且没有任何可见色调。
使用磁力搅拌棒搅拌酸性蓝25溶液(其颜色为深蓝色)5分钟。搅拌含铈土的酸性蓝25
溶液。加入铈土2分钟和10分钟之后的含铈土的酸性蓝25溶液分别具有淡蓝色色调但比
未处理直接蓝15溶液浅许多。在搅拌10分钟之后，使用0.2μm注射滤器提取滤液。所述
滤液清澈且基本上无色，且没有任何可见色调。
[0249] 实验12
[0250] 在十三实施例中，将9.9mg的酸性蓝80(45%染料含量，C32H28N2Na2O8S2，来自Sigma-Aldrich)溶解在100.05g去离子水中。在加入5.0012g高表面积铈土(CeO2)之前，
使用磁力搅拌棒搅拌酸性蓝80溶液(颜色为深蓝色)5分钟。搅拌含铈土的酸性蓝80溶
液。加入铈土2分钟和10分钟之后的含铈土的酸性蓝80溶液分别显示具有淡蓝色色调但
比未处理直接蓝15溶液浅许多。在搅拌10分钟之后，使用0.2μm注射滤器提取滤液。所
述滤液清澈且基本上无色，且没有任何可见色调。
使用磁力搅拌棒搅拌酸性蓝80溶液(颜色为深蓝色)5分钟。搅拌含铈土的酸性蓝80溶
液。加入铈土2分钟和10分钟之后的含铈土的酸性蓝80溶液分别显示具有淡蓝色色调但
比未处理直接蓝15溶液浅许多。在搅拌10分钟之后，使用0.2μm注射滤器提取滤液。所
述滤液清澈且基本上无色，且没有任何可见色调。
[0251] 实验13
[0252] 进行许多试验以评价溶液相或可溶的铈离子沉淀。
[0253] 试验1:
[0254] 采用足以产生Se:Ce的2:1摩尔比的浓度的氯化铈(III)或硝酸铈(IV)修正包含250ppm Se(IV)或Se(VI)的溶液。在Ce与Se(IV)之间的反应中的若干秒内以及当Ce(IV)
与Se(IV)反应时观察到固体形成。然而，当Ce(III)与Se(VI)反应时没有观察到固体。
与Se(IV)反应时观察到固体形成。然而，当Ce(III)与Se(VI)反应时没有观察到固体。
[0255] 将这些样品的等分试样用0.45微米注射滤器过滤并使用ICP-AES分析。当加入Ce(IV)时剩余样品被调节至pH 3，以及当加入Ce(III)时被调节至pH 5。过滤的溶液表明
Ce(III)不显著降低Se(VI)的浓度。然而，Ce(IV)使可溶的Se(VI)的浓度从250ppm降至
60ppm。尽管在pH 1.5的初始体系中Ce(IV)初始不降低Se(IV)的浓度，但在起始过滤后
在升高至pH 3后，＞99%的Se与剩余Ce(IV)沉淀可为更适当的。当Ce(III)加入并调节
至pH 5时，Ce(III)将Se(IV)的浓度从250ppm降至75ppm。
Ce(III)不显著降低Se(VI)的浓度。然而，Ce(IV)使可溶的Se(VI)的浓度从250ppm降至
60ppm。尽管在pH 1.5的初始体系中Ce(IV)初始不降低Se(IV)的浓度，但在起始过滤后
在升高至pH 3后，＞99%的Se与剩余Ce(IV)沉淀可为更适当的。当Ce(III)加入并调节
至pH 5时，Ce(III)将Se(IV)的浓度从250ppm降至75ppm。
[0256] 试验2:
[0257] 采用作为氯化铈(III)或硝酸铈(IV)提供的摩尔等量的铈修正包含250ppmCr(VI)的溶液。将Ce(III)加入铬酸盐对溶液没有立即可见的影响，然而24小时后
出现黑色固体细沉淀。相反，Ce(IV)的加入导致立即形成大量固体。
出现黑色固体细沉淀。相反，Ce(IV)的加入导致立即形成大量固体。
[0258] 如同前述实施例，将等分试样过滤并且对于Ce(IV)将pH调节至pH 3和对于Ce(III)调节至pH 5。Ce(III)的加入对Cr溶解度具有可忽略的影响，然而在pH 3下
Ce(IV)使几乎90%的Cr从溶液中除去。
Ce(IV)使几乎90%的Cr从溶液中除去。
[0259] 试验3:
[0260] 采用铈以1:3的铈:氟摩尔比修正包含250ppm氟化物的溶液。再次提供作为氯化铈(III)或硝酸铈(IV)的铈。虽然Ce(IV)与氟化物立即形成固体沉淀，但在pH范围
3-4.5中Ce(III)不产生任何可见的氟化物固体。
3-4.5中Ce(III)不产生任何可见的氟化物固体。
[0261] 试验4:
[0262] 采用摩尔等量的氯化铈(III)修正包含50ppm钼Spex ICP标准(推测是钼酸盐)的溶液。如同前述实施例，在铈加入后观察到固体并通过0.45微米注射滤器将等分试样过
滤用于ICP分析。在pH 3下，近30ppm Mo留在溶液中，但当pH升高至5时，Mo浓度降至
20ppm，并且接近pH 7，Mo浓度显示为仅10ppm。
滤用于ICP分析。在pH 3下，近30ppm Mo留在溶液中，但当pH升高至5时，Mo浓度降至
20ppm，并且接近pH 7，Mo浓度显示为仅10ppm。
[0263] 试验5:
[0264] 采用摩尔等量的氯化铈(III)修正包含50ppm磷酸盐的溶液。加入导致固体立即沉淀。在pH范围3-6中，通过离子色谱法测量的磷酸盐浓度降至20-25ppm。
[0265] 实验14
[0266] 进行一系列试验以确定当使用水可溶的氯化铈(CeCl3)时，特定卤素，特别是氟化物(以及其它卤素)是否干扰砷和其他目标材料的除去。这将通过在包含氟化物的储备溶液与没有氟化物的储备溶液之间进行比较研究确定。对于使用的材料为：CeCl3(1.194M Ce或者205.43g/L REO)和400mL储备溶液。依照NSF P231“一般测试水2”(“NSF”)的储
备溶液的组分示于表5-6中：
备溶液的组分示于表5-6中：
[0267] 表5.加入的试剂量
[0268]
[0269] 表6.计算的分析物浓度
[0270]
[0271] 储备溶液的初始pH为pH～0-1。将储备溶液的温度升至70℃。反应或停留时间为约90分钟。
[0272] 在存在和不存在氟的情况下沉淀砷酸铈的过程如下：
[0273] 步骤1:
[0274] 制备两种3.5L的合成储备溶液，一种没有氟且一种有氟。两种溶液包含上面列出的组分。
[0275] 步骤2:
[0276] 将400mL合成储备溶液重量分析地测量(402.41g)并转移到600mL Pyrex烧杯中。然后将烧杯放在热/搅拌板上并在搅拌的同时加热至70℃。
[0277] 步骤3:
[0278] 将足够的氯化铈加入储备溶液以符合预设的铈与砷的摩尔比。例如，为实现1摩尔铈土∶1摩尔砷的摩尔比，重量分析地测量5.68mL氯化铈(7.17g)并加至搅拌
的溶液中。当加入氯化铈时，瞬时形成黄色/白色沉淀，且由于氯化铈溶液的当量浓度
(normality)为0.22，因此pH降低。使用20%氢氧化钠将pH调节至约7。
的溶液中。当加入氯化铈时，瞬时形成黄色/白色沉淀，且由于氯化铈溶液的当量浓度
(normality)为0.22，因此pH降低。使用20%氢氧化钠将pH调节至约7。
[0279] 步骤4:
[0280] 一旦将氯化铈加至70℃溶液中，则在取样前使其反应90分钟。
[0281] 步骤5:
[0282] 对于包含氟化物和没有氟化物溶液的所有希望摩尔比，重复步骤2-4。
[0283] 结果示于表7和图6-7中。
[0284] 表7.在用氯化铈溶液沉淀后上清液中的残留砷浓度。
[0285]摩尔比 残留As浓度w/存在氟化物(mg/L) 残留As浓度(mg/L)没有氟化物
1.00 578 0
1.10 425 0
1.20 286 0
1.30 158.2 0
1.40 58.1 0
1.50 13.68 0
1.60 3.162 0
1.71 0 0
1.81 10.2 0
1.90 0 0
2.01 0 0
1.00 578 0
1.10 425 0
1.20 286 0
1.30 158.2 0
1.40 58.1 0
1.50 13.68 0
1.60 3.162 0
1.71 0 0
1.81 10.2 0
1.90 0 0
2.01 0 0
[0286] 包含或没有氟化物的溶液的负载容量的比较暗示在加入铈之前除去氟化物的益处。图6显示在存在铈(III)的情况下氟化物对于残留砷的影响。图7显示没有氟化物的
溶液的负载容量(其定义为mg As/克CeO2)在铈比砷的低摩尔比下显著更高。应当采取
步骤以确定从未来的储备溶液中多价螯合(sequestration)氟化物的方法。
溶液的负载容量(其定义为mg As/克CeO2)在铈比砷的低摩尔比下显著更高。应当采取
步骤以确定从未来的储备溶液中多价螯合(sequestration)氟化物的方法。
[0287] 具有约1.4:1或更大的铈比砷的摩尔比的溶液在包含F-和不具有F-的溶液之间-
的负载容量方面具有可忽略的差异。这导致人们认为需要额外的40%铈以多价螯合F ；然
后剩余的铈可与砷反应。
的负载容量方面具有可忽略的差异。这导致人们认为需要额外的40%铈以多价螯合F ；然
后剩余的铈可与砷反应。
[0288] 这些结果证实氟化物的存在干扰砷的多价螯合。该干扰来自形成CeF3的竞争反应；该反应具有有利得多的Ksp。为实现铈的更有效使用，应当考虑和开发预处理氟化物的方法
[0289] 因此，当使用较低的铈比砷的摩尔比时，不含氟化物的溶液获得更好的砷除去，实际上获得更高的负载容量。
[0290] 实验16
[0291] 将40.00g铈加至1.00升包含2.02克As(III)或1.89克As(V)的溶液中。周期性地震荡悬浮液，在24小时期间内震荡约5次。将悬浮液过滤并测量滤液中的砷浓度。对
于As(III)，砷浓度降至11ppm。对于As(V)，砷浓度仍为约1g/L，于是通过加入3mL浓HCl
调节pH。
于As(III)，砷浓度降至11ppm。对于As(V)，砷浓度仍为约1g/L，于是通过加入3mL浓HCl
调节pH。
[0292] 使用具有0.45微米径迹蚀刻的聚碳酸酯膜的真空过滤器将两种悬浮液完全过滤。通过ICP-AES测量溶液中的最终或剩余砷浓度。定量保留固体，并将其重新悬浮于
250mL DI水中约15分钟。如之前那样将漂洗悬浮液过滤用于砷分析，并将过滤的固体转移
到计重舟皿且留在工作台上4小时。
250mL DI水中约15分钟。如之前那样将漂洗悬浮液过滤用于砷分析，并将过滤的固体转移
到计重舟皿且留在工作台上4小时。
[0293] 将过滤的固体称重并根据计算的湿分而分成8份，使得各样品预期含有5g固体和3.5g湿分(和吸附的盐)。称出各负载砷的固体(As(III)或As(V))的一个样品并转移到
干燥烘箱中24小时，然后重新称重以确定湿分含量。
干燥烘箱中24小时，然后重新称重以确定湿分含量。
[0294] 称出负载砷的铈土样品并转移到包含提取液的50mL离心管(表8)。溶液(除了H2O2)具有20小时接触时间，但仅偶尔通过振荡混合。过氧化氢接触负载砷的固体2小时
并照射微波至50℃以加快反应。
并照射微波至50℃以加快反应。
[0295] 制备对照样品，其中将8.5g负载砷的铈土样品放入45mL蒸馏(DI)水中与其他提取试验经过相同的时间。
[0296] 第一提取试验使用45mL新鲜制备的1N NaOH。为了增加驱出砷的机会，还检验20%NaOH溶液。为了研究竞争反应，使用10%草酸、0.25M磷酸盐和1g/L碳酸盐作为提取液。
为了试验还原路径，将5g负载砷的铈土加入45mL 0.1M抗坏血酸中。或者，使用加入30mL
DI水的2mL 30%H2O2考虑氧化路径。
为了试验还原路径，将5g负载砷的铈土加入45mL 0.1M抗坏血酸中。或者，使用加入30mL
DI水的2mL 30%H2O2考虑氧化路径。
[0298] 由于基于氧化还原变化的反应没有显示大量砷释放，因此用15mL 1NNaOH和10mLDI水将仍然负载砷的固体漂洗1小时，然后重新离心分离、过滤并进行分析。
[0299] 这些脱附实验的结构可以参见表8。简而言之，看来As(III)的脱附以最小程度发生。相反，As(V)吸附表现出对pH的敏锐敏感性，意味着通过使pH值升至11或12以上可
脱附As(V)。As(V)吸附还对来自在升高的浓度下存在的其他强吸附的阴离子对表面位置
竞争敏感。
脱附As(V)。As(V)吸附还对来自在升高的浓度下存在的其他强吸附的阴离子对表面位置
竞争敏感。
[0300] 使用过氧化氢或其它氧化剂将As(III)转化成As(V)看来相对成功，因为当用H2O2处理后使用NaOH升高pH时，大量砷被恢复(recover)。然而，直到加入NaOH，很少的砷脱
附。这表明碱性pH水平，或碱化，可充当铈土除去As (V)的干扰物。
附。这表明碱性pH水平，或碱化，可充当铈土除去As (V)的干扰物。
[0301] 尽管抗坏血酸盐导致负载的介质中显著的颜色变化，但其在从铈土表面除As(III)或As(V)方面不成功。相反，草酸盐释放出可检测量的吸附As(III)和显著更大量
的As(V)。
的As(V)。
[0302] 在用其他吸附物的实验中：
[0303] 这些实验使用那些与砷试验确定的方法类似的方法检验一系列非砷阴离子的吸附和脱附。
[0304] 高锰酸盐：
[0305] 进行两次实验。在第一实验中，将40g铈土粉末加入250mL 550ppm的KMnO4溶液中。在第二实验中，将20g铈土粉末加入250mL 500ppm的KMnO4溶液中并用1.5mL 4N HCl
降低pH。降低浆料pH使铈土上的Mn负载量增加4倍。
降低pH。降低浆料pH使铈土上的Mn负载量增加4倍。
[0306] 在两次实验中，铈土与高锰酸盐均接触18小时，然后过滤以保留固体。使用ICP-AES分析滤液的Mn，并用250mL DI水清洗固体。对未pH调节的固体进行第二次清洗。
[0307] 对过滤且清洗的Mn接触的固体称重并分成一系列的三个提取试验和对照。这些试验检验与相同条件下DI水的效果相比，当与1N NaOH、10%草酸或1M磷酸盐接触时锰可
从铈土表面被恢复的程度。
从铈土表面被恢复的程度。
[0308] 作为对照的与水接触的高锰酸盐负载的铈土粉末样品呈现出少于5%的Mn释放。如同砷酸盐一样，NaOH有效地促进高锰酸盐从铈土表面脱附。这表明碱性pH水平，或碱化，充当铈土除去高锰酸盐的干扰物。在其中降低pH的第二实验的情形下，NaOH的效果大于
其中在较高pH条件下高锰酸盐被吸附的第一情形。
其中在较高pH条件下高锰酸盐被吸附的第一情形。
[0309] 磷酸盐在引起高锰酸盐脱附方面比其在引起砷酸盐脱附方面有效得多。磷酸盐是我们用高锰酸盐检验的最有效的脱附促进剂。换言之，在存在磷酸盐的情况下铈土粉末除
去高锰酸盐的能力似乎相对低，因为铈土对于磷酸盐的能力远高于对于高锰酸盐的能力。
去高锰酸盐的能力似乎相对低，因为铈土对于磷酸盐的能力远高于对于高锰酸盐的能力。
[0310] 草酸导致高锰酸盐溶液中的显著颜色变化，表明Mn(VII)被还原，可能还原成Mn(II)或Mn(IV)，其中MnO或MnO2沉淀的形成将防止额外的Mn的检测，所述额外的Mn能
或不能从铈土中除去。因而还原剂似乎是铈土除去Mn(VII)的干扰物。在没有接受pH调
节的样品中，没有检测到脱附的Mn。然而，在由浆料酸化制备的样品中，略微显著量的Mn从铈土表面被恢复。
或不能从铈土中除去。因而还原剂似乎是铈土除去Mn(VII)的干扰物。在没有接受pH调
节的样品中，没有检测到脱附的Mn。然而，在由浆料酸化制备的样品中，略微显著量的Mn从铈土表面被恢复。
[0311] 铬酸盐
[0312] 使用0.6g重铬酸钠制备250mL溶液，并使溶液与20g铈粉末接触18小时而未调节pH。将浆料过滤并用DI水清洗固体，然后分到50mL离心管中以试验三种溶液从铈土表
面提取铬的能力。
面提取铬的能力。
[0313] 铈土对于铬酸盐的能力是显著的，且在没有任何pH调节或者系统优化(滤液的pH约为8)的情况下实现＞20mg Cr/g铈土的负载量。同样，也容易实现吸附的铬酸盐的提
取。使用1N NaOH提高包含铬酸盐负载的铈土的浆料的pH是所试验的脱附铬的最有效方
法。使用磷酸盐脱附显著更少的铬酸盐，且使用草酸脱附甚至更少。这表明当与高锰酸盐
除去相比，磷酸盐和草酸不是铬酸盐除去中同样强的干扰物。在对照样品中，当负载的固体与蒸馏水接触时，仅恢复5%的铬酸盐。
取。使用1N NaOH提高包含铬酸盐负载的铈土的浆料的pH是所试验的脱附铬的最有效方
法。使用磷酸盐脱附显著更少的铬酸盐，且使用草酸脱附甚至更少。这表明当与高锰酸盐
除去相比，磷酸盐和草酸不是铬酸盐除去中同样强的干扰物。在对照样品中，当负载的固体与蒸馏水接触时，仅恢复5%的铬酸盐。
[0314] 亚硒酸盐
[0315] 使用1g Na2SeO2制备1升亚硒酸盐溶液。使用2mL 4M HCl降低pH。加入40g铈土以产生浆料，其被提供18小时接触。将浆料过滤并将Se负载的铈土保留，称重并分到
50mL离心管中用于提取。
50mL离心管中用于提取。
[0316] 铈土负载有＞6mg/g的Se。尽管来自该反应的固体在制备阶段没有清洗，但使用DI水的对照提取呈现出少于2%的硒释放。通过将1N NaOH加至负载的铈土减少硒吸附的
程度，但效果不如对于其他氧阴离子看到的那样显著。然而，通过使用过氧化氢将Se(IV)
氧化成Se(VI)，吸附的硒容易地从铈土表面释放并恢复。草酸对硒吸附的程度没有显著影
响。因而氧化剂的存在似乎是铈土除去Se(IV)的干扰物。
程度，但效果不如对于其他氧阴离子看到的那样显著。然而，通过使用过氧化氢将Se(IV)
氧化成Se(VI)，吸附的硒容易地从铈土表面释放并恢复。草酸对硒吸附的程度没有显著影
响。因而氧化剂的存在似乎是铈土除去Se(IV)的干扰物。
[0317] 锑
[0318] 锑的溶解度相当低且这些反应受限于可溶解的锑量。在该情形下，将100mg氧化锑(III)与放置到具有10mL浓HCl的1L蒸馏水中，使其平衡若干天，并通过0.8微米聚碳
酸酯膜过滤以除去未溶解的锑。将该升锑溶液与16g铈土粉末接触，这有效地从溶液中除
去锑，但具有极少的可用于在表面上产生高负载的Sb(III)。部分地由于低表面覆盖和强表面-阴离子相互作用，提取试验展现很少的Sb恢复。即使使用预期将Sb(III)转化成较不
容易吸附的Sb(V)物质的过氧化氢也没有导致显著量的Sb恢复。
酸酯膜过滤以除去未溶解的锑。将该升锑溶液与16g铈土粉末接触，这有效地从溶液中除
去锑，但具有极少的可用于在表面上产生高负载的Sb(III)。部分地由于低表面覆盖和强表面-阴离子相互作用，提取试验展现很少的Sb恢复。即使使用预期将Sb(III)转化成较不
容易吸附的Sb(V)物质的过氧化氢也没有导致显著量的Sb恢复。
[0319] 砷
[0320] 表8-11示出试验参数和结果。
[0321] 表8：用于例证砷脱附技术的砷酸盐和亚砷酸盐在铈土表面的负载。
[0322]
[0323] 表9：用于例证砷脱附技术的砷酸盐和亚砷酸盐在铈土表面的负载。
[0324]
[0325] 表10：使用氧化还原和竞争反应从铈土表面提取砷
[0326]提取剂 pH 恢复的%As(III) 恢复的%As(V)
水 7 0.0 1.7
1N NaOH 13 0.2 60.5
20%NaOH 14 2.1 51.8
0.25PO4 8 0.4 15.0
10g/L CO3 10 2.0 7.7
10%草酸盐 2.5 3.0 16.5
30%H2O2 6 2.0 1.5
H2O2/NaOH 13 25.2 31.0
0.1M抗坏血酸盐 4 0.0 0.0
水 7 0.0 1.7
1N NaOH 13 0.2 60.5
20%NaOH 14 2.1 51.8
0.25PO4 8 0.4 15.0
10g/L CO3 10 2.0 7.7
10%草酸盐 2.5 3.0 16.5
30%H2O2 6 2.0 1.5
H2O2/NaOH 13 25.2 31.0
0.1M抗坏血酸盐 4 0.0 0.0
[0327] 表11：其他吸附元素在铈土表面的负载和提取(针对各方法，提取显示为‘恢复的负载百分比)
[0328]
[0329] 实验17
[0330] 进行试验以确定铈(IV)溶液是否可用于将砷从蓄水池工艺水中除去，并因此确定所使用的铈土的负载容量。在这些试验中，将用DI水稀释蓄水池溶液，因为前面的试验
工作已经证明其获得更好的砷除去能力。所使用的可溶的铈(IV)物质是硫酸铈(0.1M)
Ce(SO4)2和硝酸铈Ce(NO3)4。所使用的池溶液具有27%As(III)和73%As(V)间的砷分割，pH
为2。池溶液中另外的组分示于下表12中：
工作已经证明其获得更好的砷除去能力。所使用的可溶的铈(IV)物质是硫酸铈(0.1M)
Ce(SO4)2和硝酸铈Ce(NO3)4。所使用的池溶液具有27%As(III)和73%As(V)间的砷分割，pH
为2。池溶液中另外的组分示于下表12中：
[0331] 另外的溶液组分：
[0332]
[0333] 试验1：
[0334] 使用DI水将50mL蓄水池溶液稀释至350mL(7倍稀释)。将稀释的池溶液加热至沸腾并加入50mL 0.1M Ce(SO4)4且在仍然沸腾的同时混合15分钟。形成黄色/白色沉淀。
使用布氏漏斗和40沃特曼纸(Whatman paper)将其过滤。将沉淀在110℃干燥过夜，并称
重0.5g。将滤液取样并使用0.2μ过滤器过滤。使用ICP-AES对滤液进行全分析。
使用布氏漏斗和40沃特曼纸(Whatman paper)将其过滤。将沉淀在110℃干燥过夜，并称
重0.5g。将滤液取样并使用0.2μ过滤器过滤。使用ICP-AES对滤液进行全分析。
[0335] 试验2：
[0336] 使用DDI水将200mL蓄水池溶液稀释至300mL。将溶液加热至沸腾并加入8.95mL2.22M Ce(NO3)4。使溶液沸腾15分钟，并形成黄色/白色沉淀。使用布氏漏斗和40沃特曼
纸将其过滤。将沉淀在110℃干燥过夜，并称重2.46g。将滤液取样并使用0.2μ过滤器过
滤。使用ICP-AES对滤液进行全分析。
纸将其过滤。将沉淀在110℃干燥过夜，并称重2.46g。将滤液取样并使用0.2μ过滤器过
滤。使用ICP-AES对滤液进行全分析。
[0337] 结果示于下表13-14中：
[0338] 表13：
[0339]
[0340] *注释：FD表示“稀释倍数”且对于所报导的浓度已把稀释作为因素计入
[0341] 表14：计算的能力
[0342]
[0343] 表13和14表明铈(IV)溶液对砷具有优先的亲和力。当检验较接近的数据时，看来一些其他金属在浓度方面波动，即镍。根据使用的稀释方案和仪器限制，报导的浓度中可有最高达15%误差，其解释了一部分波动。移至表12，其显示试验1和2分别除去85%和
74%的砷。
74%的砷。
[0344] 实验18
[0345] 通过将试剂级重铬酸钾溶于蒸馏水中制备包含以Cr计为1.0ppmw铬的测试溶液。+6
该溶液包含氧阴离子形式的Cr 而不含其它金属氧阴离子。在玻璃容器中以100毫升测试
溶液浆化0.5克氧化镧(La2O3)和0.5克二氧化铈(CeO2)的混合物。采用特富龙(Teflon)
涂覆磁力搅拌棒搅动所得浆液15分钟。在搅动后通过华特门(Whatman)#41滤纸进行滤过
以从固体中分离水并使用电感耦合等离子体原子发射光谱仪分析铬。重复该步骤两次，但
代替以100毫升测试溶液浆化氧化镧和二氧化铈的混合物，并各使用1.0克。这三组测试
的结果列于下面的表15中。
该溶液包含氧阴离子形式的Cr 而不含其它金属氧阴离子。在玻璃容器中以100毫升测试
溶液浆化0.5克氧化镧(La2O3)和0.5克二氧化铈(CeO2)的混合物。采用特富龙(Teflon)
涂覆磁力搅拌棒搅动所得浆液15分钟。在搅动后通过华特门(Whatman)#41滤纸进行滤过
以从固体中分离水并使用电感耦合等离子体原子发射光谱仪分析铬。重复该步骤两次，但
代替以100毫升测试溶液浆化氧化镧和二氧化铈的混合物，并各使用1.0克。这三组测试
的结果列于下面的表15中。
[0346]
[0347] 如同可见的，氧化镧、二氧化铈以及各自的相等混合物有效地从测试溶液中除去超过98%的铬。
[0348] 实验19
[0349] 重复实验17的步骤，除了使用包含以Sb计为1.0ppmw锑的测试溶液代替铬测试溶液外。锑测试溶液的制备为通过用蒸馏水稀释包含100ppmw锑连同As、Be、Ca、Cd、Co、Cr、Fe、Li、Mg、Mn、Mo、Ni、Pb、Se、Sr、Ti、Tl、V和Zn各为100ppmw的经检验标准溶液。这些测试的结果也列于表15中且显示单独或混合的两种稀土化合物有效地从测试溶液中除
去90%或更多的锑。
去90%或更多的锑。
[0350] 实验20
[0351] 重复实验17的步骤，除了使用包含以Mo计的1.0ppmw钼的测试溶液代替铬测试溶液外。钼测试溶液的制备为通过用蒸馏水稀释包含100ppmw锑连同As、Be、Ca、Cd、Co、Cr、Fe、Li、Mg、Mn、Ni、Pb、Sb、Se、Sr、Ti、Tl、V和Zn各为100ppmw的经检验标准溶液。这些测试的结果列于表15中且显示氧化镧、二氧化铈以及各自的相等重量混合物有效地从
测试溶液中除去超过99%的钼。
测试溶液中除去超过99%的钼。
[0352] 实验21
[0353] 重复实验17的步骤，除了使用包含以V计为1.0ppmw钒的测试溶液代替铬测试溶液外。钒测试溶液的制备为通过用蒸馏水稀释包含100ppmw钒连同As、Be、Ca、Cd、Co、Cr、Fe、Li、Mg、Mn、Mo、Ni、Pb、Sb、Se、Sr、Ti、Tl和Zn各为100ppmw的经检验标准溶液。这些测试的结果列于表15中且显示氧化镧以及氧化镧与二氧化铈的相等重量混合物有效地从
测试溶液中除去超过98%的钒，而二氧化铈土除去约88%的钒。
测试溶液中除去超过98%的钒，而二氧化铈土除去约88%的钒。
[0354] 实验22
[0355] 重复实验17的步骤，除了使用包含以U计为2.0ppmw铀的测试溶液代替铬测试溶液外。铀测试溶液的制备为通过用蒸馏水稀释包含1,000ppmw铀的经检验标准溶液。该溶
液不含其它金属。这些测试的结果列于表15中且显示，类似于在实施例10-12中，氧化镧
以及氧化镧与二氧化铈的相等重量混合物有效地从测试溶液中除去极大部分的铀，然而，
类似于在那些样本中，二氧化铈不是如此有效地除去约75%的铀。
液不含其它金属。这些测试的结果列于表15中且显示，类似于在实施例10-12中，氧化镧
以及氧化镧与二氧化铈的相等重量混合物有效地从测试溶液中除去极大部分的铀，然而，
类似于在那些样本中，二氧化铈不是如此有效地除去约75%的铀。
[0356] 实验23
[0357] 重复实验17的步骤，除了使用包含以W计为1.0ppmw钨的测试溶液代替铬测试溶液外。钨测试溶液的制备为通过用蒸馏水稀释包含1,000ppmw钨的经检验标准溶液。该溶
液不含其它金属。这些测试的结果列于表15中且显示氧化镧、二氧化铈以及氧化镧与二氧
化铈的相等重量混合物同样有效地从测试溶液中除去95%或更多的钨。
液不含其它金属。这些测试的结果列于表15中且显示氧化镧、二氧化铈以及氧化镧与二氧
化铈的相等重量混合物同样有效地从测试溶液中除去95%或更多的钨。
[0358] 实验24
[0359] 将具有400ppb砷除去能力的铈土粉末与包含作为亚砷酸盐的砷(III)和作为砷酸盐的砷(V)以及提高的干扰物离子浓度的各种溶液接触。干扰物包括硫酸盐离子、氟离
子、氯离子、碳酸盐离子、硅酸盐离子和磷酸盐离子，其浓度为对应NSF离子浓度的约500%。
将二氧化铈粉末进一步与砷污染的蒸馏水以及NSF P231“一般测试水2”(“NSF”)接触。
蒸馏水提供基线测量。
子、氯离子、碳酸盐离子、硅酸盐离子和磷酸盐离子，其浓度为对应NSF离子浓度的约500%。
将二氧化铈粉末进一步与砷污染的蒸馏水以及NSF P231“一般测试水2”(“NSF”)接触。
蒸馏水提供基线测量。
[0360] 结果示于图6中。如在图6中可见的，NSF水中的离子导致的，相对于蒸馏水，对于亚砷酸盐和砷酸盐二者二氧化铈能力的降低。相比于蒸馏水，硫酸盐、氟离子和氯离子的存在对于二氧化铈对亚砷酸盐和砷酸盐的能力具有相对小的不良作用。相对于二氧化铈对
于亚砷酸盐的除去能力，碳酸盐离子的存在降低二氧化铈对于砷酸盐的除去能力更多。硅
酸盐离子的存在显著地降低二氧化铈对于亚砷酸盐和砷酸盐二者的除去能力。最后，磷酸
盐离子导致二氧化铈对于亚砷酸盐(10倍NSF浓度)和砷酸盐(50倍NSF浓度)二者的除
去能力的最大降低，其中对于亚砷酸盐的除去能力降低最大。
于亚砷酸盐的除去能力，碳酸盐离子的存在降低二氧化铈对于砷酸盐的除去能力更多。硅
酸盐离子的存在显著地降低二氧化铈对于亚砷酸盐和砷酸盐二者的除去能力。最后，磷酸
盐离子导致二氧化铈对于亚砷酸盐(10倍NSF浓度)和砷酸盐(50倍NSF浓度)二者的除
去能力的最大降低，其中对于亚砷酸盐的除去能力降低最大。
[0361] 实验25
[0362] 进行对于先前实验的300ppb砷酸盐溶液和铈粉末的另外的竞争离子柱研究。该溶液包含相对于NSF标准10倍浓度的氟离子、氯离子、碳酸盐离子、硫酸盐离子、硅酸盐离子、硝酸盐离子以及磷酸盐离子。
[0363] 结果示于图7中。在包含提高水平的氯离子、硝酸盐和硫酸盐离子的溶液中经历了最大程度的砷酸盐除去。NSF溶液对应第二大程度的砷酸盐除去。包含提高水平的磷酸
盐离子的溶液对应第三大程度的砷酸盐除去。最后，包含提高水平的氟离子、碳酸盐和硅酸盐离子的溶液对应最小程度的砷酸盐除去。
盐离子的溶液对应第三大程度的砷酸盐除去。最后，包含提高水平的氟离子、碳酸盐和硅酸盐离子的溶液对应最小程度的砷酸盐除去。
[0364] 实验26
[0365] 进行实验以确定砷物种如何影响可溶的稀土，特别是氯化铈的砷除去能力。
[0366] 在0.5L瓶中制备0.5L pH 7.5NSF 53水中的300ppb砷(As)V、0.5L pH7.5NSF53水中的300ppb As III以及0.5L pH 7.5±0.25NSF 53水中的150ppb As V/150ppb As
III。获得各流入液的10mL样本并流入封顶试管。由520ppm(CeO2)氯化铈配制100ppm铈
(Ce)储备溶液。将2.75mL所制储备溶液加至各0.49L的流入液中以得到As和Ce的1:1
的摩尔比。然后用电工胶带封瓶。将三个瓶子以及三个流入液样本置于平底杯中24小时。
24小时后，从各瓶中取出10mL样本并进行过滤。提交等温线和流入液样本以通过电感耦合
等离子体-质谱法(ICP-MS)进行分析。
III。获得各流入液的10mL样本并流入封顶试管。由520ppm(CeO2)氯化铈配制100ppm铈
(Ce)储备溶液。将2.75mL所制储备溶液加至各0.49L的流入液中以得到As和Ce的1:1
的摩尔比。然后用电工胶带封瓶。将三个瓶子以及三个流入液样本置于平底杯中24小时。
24小时后，从各瓶中取出10mL样本并进行过滤。提交等温线和流入液样本以通过电感耦合
等离子体-质谱法(ICP-MS)进行分析。
[0367] 结果示于图8中。当氯化铈以Ce:As摩尔比1:1加至砷流入液中时，氯化铈与砷形成复合物，将其从溶液中除去。发现氯化铈具有除去作为亚砷酸盐的砷(III)和作为砷酸
盐的砷(V)的50%/50%混合物的最大效力。发现该除去能力为每克二氧化铈(CeO2)45.7mg
As。就氯化铈而言，发现每克CeO2除去28.5mg As(V)以及每克CeO2除去1.0mg As(III)。
不同于由CeO2粉末制备的附聚体介质，相比对于As(III)，氯化铈对于As(V)具有更高的亲
+
和力。从该数据可推断氯化铈应当用于砷以5 氧化态存在的情况下。
盐的砷(V)的50%/50%混合物的最大效力。发现该除去能力为每克二氧化铈(CeO2)45.7mg
As。就氯化铈而言，发现每克CeO2除去28.5mg As(V)以及每克CeO2除去1.0mg As(III)。
不同于由CeO2粉末制备的附聚体介质，相比对于As(III)，氯化铈对于As(V)具有更高的亲
+
和力。从该数据可推断氯化铈应当用于砷以5 氧化态存在的情况下。
[0368] 可使用本发明的许多变型和改进。可提供本发明的一些特征，而不提供其它。
[0369] 在各种实施方式、配置或方面中，本发明包括基本上在本公开中描绘和描述的组分、方法、工艺、系统和/或装置，包括各种实施方式、配置、方面、子组合、及其子集。在理解本公开后，本领域技术人员将理解如何进行和使用本发明。在各种实施方式、配置和方面
中，本发明包括提供在缺少本公开中或者其各种实施方式、配置或方面中未描绘和/或描
述的项目的情况下的装置和工艺，包括在缺少如先前的装置或工艺中可已经使用的这样的
项目的情况下，例如以改善性能、实现容易性和/或降低实施成本。
中，本发明包括提供在缺少本公开中或者其各种实施方式、配置或方面中未描绘和/或描
述的项目的情况下的装置和工艺，包括在缺少如先前的装置或工艺中可已经使用的这样的
项目的情况下，例如以改善性能、实现容易性和/或降低实施成本。
[0370] 为了说明和描述的目的，已给出了本发明的前述论述。前述内容不意在将本发明限于本公开中公开的形式。在前述详细说明中，例如，为了简化本公开，本发明的各特征在一个或多个实施方式、配置或方面中集合在一起。本发明的实施方式、配置或方面的特征可在不同于以上论述的那些的交替实施方式、配置或方面中组合。本公开的方法不解释为反
映要求保护的发明需要比各权利要求中明确列出的更多特征的意图。相反，如所附权利要
求反映的，发明方面在于少于在单个前述公开的实施方式、配置或方面的全部特征。因此，所附权利要求由此引入具体实施方式中，各权利要求本身作为本发明的单独优选实施方
式。
映要求保护的发明需要比各权利要求中明确列出的更多特征的意图。相反，如所附权利要
求反映的，发明方面在于少于在单个前述公开的实施方式、配置或方面的全部特征。因此，所附权利要求由此引入具体实施方式中，各权利要求本身作为本发明的单独优选实施方
式。
[0371] 此外，尽管本发明说明书包括一种或多种实施方式、配置或方面以及特定变型和改进的描述，但在理解本发明内容后，其他变型、组合和改进在本发明范围内，例如可在本领域技术人员的技能和知识内。意在获得这样的权利，其包括替代性的实施方式、配置或方面至允许的程度，包括所要求保护的那些的交替、可互换和/或等价的结构、功能、范围或步骤，无论这样的交替、可互换和/或等价的结构、功能、范围或步骤是否在本公开中公开，且不意在公开地奉献任何可取得专利的主题。
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