MX2011009766A

MX2011009766A - Monolito de filtro de ceramica poroso y durable recubrimiento con una tierra rara para remover contaminantes del agua.

Info

Publication number: MX2011009766A
Application number: MX2011009766A
Authority: MX
Inventors: Charles F Whitehead; Timothy L Oriard
Original assignee: Molycorp Minerals Llc
Priority date: 2009-03-16
Filing date: 2010-03-16
Publication date: 2012-01-20
Also published as: US20100230359A1; AU2010226791A1; CA2755676A1; WO2010107804A1; TW201038510A; JP2012520764A; AR076129A1; EP2411114A4; EP2411114A1

Abstract

La invención se dirige generalmente a un monolito de filtro de cerámica poroso y durable recubierto con una o más composiciones que contienen tierra rara para remover contaminantes de un fluido, particularmente para remover uno o más contaminantes del agua.

Description

MONOLITO DE FILTRO DE CERÁMICA POROSO Y DURABLE RECUBIERTO CON UNA TIERRA RARA PARA REMOVER CONTAMINANTES DEL AGUA CAMPO DE LA INVENCIÓN Esta invención se dirige' generalmente a un monolito de filtro de cerámica poroso y durable recubierto con una o más composiciones que contienen tierra rara para remover contaminantes de un fluido, particularmente para remover uno o más contaminantes del agua.

ANTECEDENTES DE LA INVENCIÓN Globalmente, el acceso al aire limpio y al agua potable está limitado por múltiples factores. La presencia de contaminantes tales como arsénico, virus o microorganismos podría ser un suministro de agua inadecuado para el consumo humano. Además, la presencia de contaminantes químicos e industriales, virus, hongos, bacterias u otros microorganismos dentro de la atmósfera podrían hacer la respiración del aire no saludable. Una variedad de crisis de la salud pueden resultar del consumo de agua contaminada y/o la respiración de aire contaminado.

El arsénico es un elemento tóxico que ocurre naturalmente en una variedad de formas combinadas en la tierra. Su presencia en aguas naturales puede originarse, por ejemplo, de reacciones geoquímicas, descargas de desechos industriales y usos agrícolas pasados de pesticidas que contienen arsénico. Debido a que la presencia de altos niveles de arsénico pueden tener efectos carcinogénicos u otros efectos perjudiciales en los organismos vivientes, la Agencia de Protección Ambiental de los Estados, Unidos (EPA) y la Organización Mundial de la Salud han ajustado el nivel de contaminante máximo (MCL) para el arsénico en el agua para beber en 10 partes por billón (ppb) . Las concentraciones de arsénico en aguas de desecho, aguas subterráneas, aguas superficiales y aguas geotérmicas frecuentemente exceden este nivel. Asi, el MCL actual y cualquiera de disminuciones futuras, que pueden ser tan bajas como 2.0 ppb, crean la necesidad para nuevas técnicas para remover de manera económica y efectiva el arsénico del agua para beber, agua de pozo y aguas industriales.

Los métodos básicos utilizados para remover contaminantes de liquido y/o fluidos gaseosos han incluido la filtración física, absorción sobre sorbentes sólidos tal como carbón activado, precipitación electrostática, conversión química y el tratamiento con varias formas de radiación incluyendo calor, luz ultravioleta y microondas. Los métodos de filtración tienden a ser limitados por el tamaño de poros de los filtros, y generalmente no son capaces de remover muchos contaminantes biológicos y químicos. Por otra parte, los tamaños de poro ultrapequeños y el taponamiento debido a los materiales particulados sobre el filtro pueden causar una caída de presión inaceptable a través del filtro para muchas aplicaciones. La precipitación electrostática de partículas trabaja al cargar las partículas y luego al removerlas del fluido sobre una superficie cargada tal como una placa de recolección. Está técnica no es adecuada para corrientes de fluido de alta velocidad, fluidos que contienen contaminantes químicos volátiles o contaminantes que son de otra manera difíciles de cargar. La reacción química es impráctica para muchas aplicaciones, tal como con corrientes de fluido de volumen grande. El calentamiento, aunque efectivo para remover muchos tipos de contaminantes biológicos y químicos de un fluido, tiende a ser ineficaz en corrientes de fluido de velocidad más alta. La luz ultravioleta también es efectiva pero puede ser difícil de implementar sobre volúmenes de fluido más grandes ya que la luz tiende a solamente ser efectivas sobre esos contaminantes en la porción de la corriente de fluido inmediatamente adyacente a la fuente de luz.

Cuando se corresponde específicamente a uno o ambos del fluido y el contaminante, los solventes pueden ser efectivos para la remoción de contaminantes. Por ejemplo, el carbón activado requiere que las características de la partícula de carbón sean correspondientes a las propiedades contaminantes que son adsorbidas.

Lo que es necesario es una composición y método para remover un conjunto diverso de contaminantes biológicos y químicos tales como bacterias, virus, agentes neurotóxicos, agentes vesicantes, pesticidas, insecticidas y otros agentes químicos altamente tóxicos de varias corrientes de fluido. Además, la composición y/o método debe ser fácilmente incorporado en una variedad de aparatos y/o procesos para tratar fluido.

El óxido de cerio se puede utilizar para remover contaminantes de una corriente de fluido. Por ejemplo, las patentes norteamericanas 6,863,825 y 7,338,603, cada una de las cuales es incorporada en la presente en su totalidad por esta referencia. La patente norteamericana 6,863,825 de Witham y colaboradores, divulga un proceso para remover arsénico de corrientes acuosas usando cerio. La patente norteamericana 7,338,603 de McNew y colaboradores, divulga un proceso para remover oxianiones de Corrientes acuosas usando tierra rara. Las solicitudes de patentes norteamericanas Nos. 11/932,837, 11/932,702, 11/931,616 y 11/932,543 todas presentadas el 31 de Octubre del 2007, cada una de las cuales es incorporada en la presente en su totalidad por esta referencia. La solicitud norteamericana No. 11/932,837 de Burba y colaboradores, divulga un aparato para tratar el flujo de una solución acuosa que contiene un contaminante, tal como, arsénico. La solicitud norteamericana No. 11/932,702 de Burba divulga una composición y proceso para hacer la composición, más particularmente para agregar composiciones adecuadas para el uso en el tratamiento de fluidos que contienen uno o más contaminantes, en particular uno o más contaminantes químicos y/o biológicos. La solicitud norteamericana No. 11/932,616 de Burba y colaboradores, divulga un proceso y aparato para remover y desactivar bacterias y virus en un fluido, particularmente un fluido acuoso. La solicitud norteamericana No. 11/932,543 de Burba y colaboradores, divulga un proceso y aparato para tratar un fluido, en particular tratar una solución para remover y/o destoxificar uno o más contaminantes en la solución.

BREVE DESCRIPCIÓN DE LA INVENCIÓN Un aspecto de la presente invención es un aparato que comprende un monolito permeable que tiene una pluralidad de poros interconectados , superficies de ingreso y egreso de fluido y una composición de tierra rara insoluble dentro de los poros interconectados. Las superficies de ingreso y egreso están en comunicación de fluido por la vía de los poros interconectados. Los poros interconectados permiten que un fluido que contiene contaminante fluya a través de los poros interconectados. Los poros interconectados tienen un tamaño de poro promedio de aproximadamente 0.05 ym a aproximadamente 1.0 m. El fluido contaminado entra al aparato a través de la superficie de ingreso y se descarga a través de la superficie de egreso.

La composición de tierra rara sólida está de preferencia en cualquier forma adecuada, tal como un sólido insoluble, un recubrimiento, una partícula, una nano-partícula, una partícula de sub-micra y/o un polvo. El sólido insoluble puede ser interconectado por un aglutinante poliméríco y/o recubrimiento. Opcionalmente , la composición de tierra rara contiene uno o más de un auxiliar de flujo y un agente de fijación. La composición de tierra insoluble está de preferencia en la forma de una composición de tierra rara que contiene oxígeno, más de preferencia en la forma de un compuesto de óxido u oxo de tierra rara. En una aplicación, el sólido insoluble es un lantanoide, particularmente cerio. El cerio está típicamente en la forma de un óxido de cerio (IV) o una especie de cerio, que, por ejemplo, puede ser una sal de cerio (III) y/o (IV) .

En una modalidad preferida, la composición de tierra rara sólida está en la forma de una composición de tierra rara insoluble. Más específicamente, la composición de tierra rara sólida es insoluble en la corriente de fluido. De preferencia, la composición de tierra rara insoluble comprende de aproximadamente 1% en peso a aproximadamente 65% en peso de monolito que contiene la composición de tierra rara sólida. El % en peso del monolito que contiene la composición de tierra rara insoluble se determina mediante la siguiente fórmula (1) % en peso de tierra rara insoluble = 100* (peso de tierra rara insoluble contenida por el monolito) / (peso del monolito + peso de la composición de tierra rara sólida contenida por el monolito) (1) Más de preferencia, de aproximadamente 10% en peso a aproximadamente 40% en peso del monolito recubierto con tierra rara comprende la composición de tierra rara insoluble. Aún más de preferencia, el % en peso de la composición de tierra rara insoluble es de aproximadamente 15 a aproximadamente 25% en peso del monolito recubierto de tierra rara que contiene la composición de tierra rara sólida .

De preferencia, la composición de tierra rara insoluble contenida por el monolito está en la forma de uno o ambos de una película, y/o una pluralidad de partículas. En una modalidad, la composición de tierra rara insoluble puede tener un espesor de película promedio de aproximadamente 0.5 nm a aproximadamente 500 nm. De preferencia, el espesor de película promedio de la composición de tierra rara insoluble es de aproximadamente 2 nm a aproximadamente 50 nm. Aun más de preferencia, el espesor de película promedio de la composición de tierra rara insoluble es de aproximadamente 3 nm a aproximadamente 20 nm.

De preferencia, la pluralidad de partículas de composición de tierra rara insoluble tiene un área de superficie promedio de por lo menos aproximadamente 1 m2/g. Dependiendo de la aplicación, se pueden desear áreas de superficie promedio más altas. Específicamente, los materiales particulados de tierra rara insolubles pueden tener un área de superficie de por lo menos aproximadamente 5 m2/g, En otros casos más de aproximadamente 10 m2/g, en otros casos más de aproximadamente 70 m2/g, en otros casos más de aproximadamente 85 m2/g, en todavía otros casos más de 115 m2/g, y en aún otros casos más de aproximadamente 160 m2/g. Además, se contempla que los materiales particulados de tierra rara insolubles con áreas de superficie más altas serán más efectivos. Un experto en la técnica reconocerá que el área de superficie de la particular de tierra rara insoluble impactará las propiedades dinámicas del fluido dentro del monolito que contiene las partículas de tierra rara insoluble. Como un resultado, puede haber una necesidad para equilibrar los beneficios derivados de las áreas de superficie de partícula incrementadas por la dinámica del fluido, tal como cualquier caída de presión que puede ocurrir .

El contaminante se remueve del fluido que contiene contaminante mediante la composición de tierra rara insoluble. La composición de tierra rara insoluble no necesita ser limitada a un compuesto que contiene tierra rara insoluble individual sino puede incluir dos o más compuestos que contienen tierra rara insoluble. Tales compuestos pueden contener los mismos o diferentes elementos de tierra rara y pueden contener estados de valencia u oxidación mezclados. El compuesto que contiene tierra rara insoluble comprende una o más tierras raras incluyendo lantano, cerio, praseodimio, neodimio, prometió, samario, europio, gadolinio, terbio, disprosio, holmio erbio, tulio, iterbio y lutecio. En algunas modalidades, el compuesto que contiene tierra rara insoluble comprende uno o más de cerio, lantano o praseodimio. De preferencia, la composición de tierra rara insoluble comprende cerio. A manera de ejemplo, cuando el compuesto que contiene tierra rara insoluble comprende cerio, la composición de preferencia comprende uno o más óxidos de cerio tales como CeC>2(IV) y Ce20s(III). En modalidades donde el compuesto que contiene tierra rara insoluble comprende un óxido de cerio, Ce02 es generalmente preferido por su insolubilidad sustancial en el agua y resistencia relativamente fuerte en fluidos. Los compuestos que contienen tierra rara insoluble están comercialmente disponibles y se pueden obtener de cualquier fuente o a través de cualquier 'proceso conocido para aquellos expertos en la técnica.

En una modalidad, el compuesto que contiene tierra rara insoluble se deriva de la precipitación de una sal de tierra rara. En otra modalidad, el compuesto que contiene tierra rara insoluble se deriva de un carbonato, nitrato, sulfato, óxido de halógeno aniónico de tierra rara (tal como X03~, donde X es uno de cloro, bromo o yodo) o un oxalato de tierra rara.

En la modalidad preferida donde el compuesto que contiene tierra rara insoluble comprende un compuesto que contiene cerio, el compuesto que contiene cerio puede ser derivado de la precipitación de una sal de cerio. En otra modalidad, el compuesto que contiene cerio insoluble se deriva de un carbonato, de cerio, nitrato de cerio, sulfato de cerio, óxido de halógeno aniónico de cerio (tal como X03", donde X es un de cloro, bromo o yodo) o un oxalato de cerio. En una modalidad preferida, el compuesto que contiene cerio insoluble se puede preparar al descomponer térmicamente uno de carbonato de cerio, nitrato de cerio, sulfato de cerio; clorato de cerio, bromato de cerio, yodato de cerio u oxalato de cerio a una temperatura entre aproximadamente 250°C y aproximadamente 900°C, de preferencia de aproximadamente 300°C a aproximadamente 700°C en un horno en la presencia de aire. Aún más de preferencia, la temperatura de descomposición térmica para formar el compuesto que contiene cerio insoluble es de aproximadamente 500 grados Celsius a aproximadamente 700 grados Celsius. Opcionalmente, el compuesto que contiene cerio insoluble se trata con ácido y/o se lava para remover cualquier carbonato, nitrato, sulfato, clorato, yodato, bromato y/u oxalato contenido dentro y/o asociado con el compuesto que contiene cerio insoluble. En todavía otra modalidad, el compuesto que contiene tierra rara insoluble se puede derivar de un carbonato de tierra rara, nitrato de tierra rara, sulfato de tierra rara, óxido de halógeno aniónico de tierra rara (tal como CIO3-, BrC^- y/o IO3-) , u oxalato de tierra rara como es descrito en lo anterior para las sales de cerio correspondientes.

El monolito comprende un material de cerámica. El material de cerámica es uno de un material de óxido cristalino inorgánico, material de óxido no cristalino inorgánico o una combinación de los mismos. De preferencia, el material de cerámica es uno o más de cuarzo, feldspar, arcilla de caolín, arcilla china, arcilla, alúmina, sílica, mulita, silicato, caolinita, arcilla de bola, ceniza de hueso, esteatita, petuntse, alabastro, zirconia, carburo, boruro, siliciruro y combinaciones de los mismos. Más de preferencia, el material de cerámica comprende uno de sílica, alúmina y una combinación de los mismos.

En una modalidad preferida, el monolito se recubre lo suficiente con la composición que contiene tierra rara a uno o ambos para remover bastante de uno o más de los contaminantes del fluido para formar la corriente de fluido purificada y para mantener suficiente flujo de fluido a través del monolito recubierto con tierra rara insoluble. Esto es en una modalidad preferida, el monolito que contiene tierra rara proporciona uno o más de: flujo de fluido a través del monolito que contiene tierra rara, caída de presión mínima y eficiente d remoción de contaminantes.

De preferencia, el monolito que contiene tierra rara comprende un elemento de filtración de fase continua que tiene superficies de fluido de ingreso y egreso opuestas. Una ventaja de monolito que contiene tierra rara es que no requiere una etapa de filtración para separar el monolito de la corriente de fluido. En una modalidad preferida, el monolito que contiene tierra rara comprende un monolito de cerámica poroso y/o permeable. El monolito de cerámica poroso y/o permeable puede remover los sólidos particulares o suspendidos de la corriente acuosa con poca, si la hay, acumulación de presión. Todavía otra modalidad de la invención incluye, durante el uso operacional del monolito, una etapa de limpieza para remover los materiales particulados sólidos atrapados por el monolito.

En otra modalidad, el monolito que contiene tierra rara comprende materiales que son químicamente y/o físicamente durables. La durabilidad química y/o física significa que el monolito no se degrada sustancialmente y/o se descompone durante un período de operación. De preferencia, el período de operación sin degradación y/o descomposición sustancial es por lo menos aproximadamente 2 años, más de preferencia por lo menos aproximadamente 5 años y aun más de preferencia por lo menos aproximadamente 10 años. Aún más de preferencia, el monolito no se degrada y/o descompone sustancialmente durante un periodo de operación de por lo menos aproximadamente 20 años.

Otro aspecto de la presente invención es un método que comprende poner en contacto un monolito que tiene una pluralidad de poros interconectados con una solución que contiene tierra rara para formar un monolito impregnado con tierra rara y calcinar el monolito impregnado para formar un monolito recubierto con tierra rara. Los poros interconectados forman una pluralidad de rutas de fluido. El monolito recubierto con tierra rara tiene una pluralidad de rutas recubiertas con tierra rara. El recubrimiento de tierra rara de las rutas está en una forma de una composición de tierra rara insoluble.

La solución que contiene tierra rara se impregna a lo largo de sustancialmente las longitudes completas de las rutas de fluido. La solución que contiene tierra rara es uno de un carbonato, nitrato, yodato, sulfato, clorato, bromato, acetato, formiato y oxalato de tierra rara. De preferencia, la solución 'que contiene tierra rara comprende uno de carbonato, nitrato, yodato, sulfato, clorato, bromato, acetato, formiato y oxalato de cerio. En una modalidad preferida, la solución que contiene tierra rara es una solución acuosa.

En una modalidad, el contacto es uno de recubrimiento con roció, recubrimiento de cortina, inmersión, recubrimiento impregnado y recubrimiento más grande que la presión atmosférica. De preferencia, el monolito se sumerge en la solución que contiene tierra rara. El periodo de tiempo que el monolito es sumergido en la solución que contiene tierra rara es de aproximadamente 1 hora a aproximadamente 48 horas .

El método opcionalmente incluye el secado del monolito impregnado, después de la etapa de contacto y antes de la etapa de calcinación, para formar una película de tierra rara seca dentro de los poros interconectados del monolito. De preferencia, el período de secado es de aproximadamente 10 minutos a aproximadamente 24 horas.

La etapa de calcinación forma una composición de tierra rara insoluble dentro de por lo menos algunos, sino es que la mayoría o todos, los poros interconectados del monolito. La etapa de calcinación comprende calentar el monolito a una temperatura de aproximadamente 250 grados Celsius a aproximadamente 900 grados Celsius. De preferencia, el monolito se calienta en la presencia del oxígeno y/o aire.

Todavía otro aspecto de la presente invención es un proceso que comprende poner en contacto una superficie de ingreso de un monolito poroso que tiene una composición de tierra rara insoluble con un fluido que contiene contaminante y pasar el fluido que contiene el contaminante a través del monolito a una superficie de egreso donde un fluido purificado sale de la misma. El paso del fluido que contiene contaminante a través del monolito sustancialmente remueve uno o más contaminantes contenido dentro del fluido que contiene contaminante para formar el fluido purificado y una composición de tierra rara cargada de contaminante. De preferencia, el proceso además comprende uno o ambos de aplicar calor y presión antes y/o durante el contacto del fluido que contiene contaminante con la superficie de ingreso. En uno o más contaminantes contenidos dentro de la solución que contiene contaminantes se remueven mediante la composición de tierra rara insoluble. Por lo menos uno del uno o más contaminantes es uno de un contaminante químico, ' contaminante biológico, microbio, microorganismo y una mezcla de los mismos. El fluido que contiene contaminante es uno de un fluido líquido, un fluido gaseoso y una combinación de fluidos líquidos y gaseosos.

En una modalidad, la tierra rara cargada contaminante comprende REX y/o REOX. En una modalidad preferida, la composición de tierra rara cargada de contaminante comprende cerio, de preferencia uno de CeX y/o CeOX, y combinaciones de los mismos. RE comprende uno de lantano, cerio, praseodiminio, neodimio, prometió, samario, europio, gadolinio, terbio, disprosio, homio erbio, tulio, iterbio y lutecio y 0 comprende 02~. X puede comprender uno o más de: arsénico, un arseniato, un oxianión, un fosfato orgánico, un carboxilato, una proteina desnaturalizante, un haluro, un fluoruro, una amina, una organoamina, un pesticida y/o un residuo del pesticida, un agente de guerra y/o residuo del agente de guerra, un agente neurotóxico y/o residuo del agente neurotóxico, una sustancia, farmacéutica y/o residuo de la sustancia farmacéutica, un agente biológico y/o residuo del agente biológico residual, un microorganismo y/o residuo de microorganismo, y un virus y/o un residuo del virus. El término residuo significa un fragmento químico y/o estructural del agente y/o sustancia química. Cuando el contaminante comprende arsénico, X es As042~ y la tierra rara cargada con contaminante comprende REAs04, más de preferencia, cuando la corriente de fluido comprende agua, REASC · (H20)x, donde 0 < X < 10.

Aún todavía otro aspecto de la presente invención es un sistema que comprende: un recipiente que tiene un alojamiento y un monolito poroso impermeable dispuesto dentro del alojamiento, el monolito poroso y permeable tiene una superficie de ingreso interconectada con una superficie de egreso por una pluralidad de rutas de fluido que se extienden a través del monolito poroso. El monolito poroso permeable tiene una composición de tierra rara insoluble dentro de las rutas interconectadas para remover uno o más contaminantes de un fluido que contiene contaminante para formar un fluido purificado. El fluido que contiene contaminante fluye desde la entrada y a través de la superficie de ingreso, la pluralidad de rutas de fluido, y la superficie de egreso para descargar el fluido purificado a través de la salida. La superficie de ingreso y de egreso está en comunicación de fluido a través de las rutas interconectadas del monolito. Cualquier contacto de los fluidos purificados y que contienen contaminantes están dentro de las rutas interconectadas del monolito. Esto es, el fluido que contiene contaminante hace contacto con la superficie de ingreso y no con la superficie de egreso y/o el fluido purificado.

El monolito poroso y permeable tiene un primero y un segundo extremo opuesto, una entrada, una salida, y una pared exterior que se extiende entre el primero y el segundo extremo que encierra una ruta de flujo de fluido entre la entrada y la salida. La superficie de ingreso está operablemente interconectada de entrada y la superficie de egreso está operablemente conectada a la salida. En una configuración, el recipiente tiene uno o más monolitos configurados en serie, en paralelo y cualquier combinación de los mismos. De preferencia, el recipiente comprende uno de un metal, plástico, PVC y acrilico.

Como se utiliza en la presente, fluido significa uno de una fase liquida, una fase de gas o un sistema de dos fases que contiene ambas fases liquida y de gas. Como se utiliza en la presente, la fase de gas significa los componentes que comprenden el fluido que puede expandirse definitivamente, están separados entre si y tienen rutas libres, no definen un volumen ni una forma y pueden ser comprimidos. Como se utiliza en la presente, un liquido significa los componentes que comprenden el fluido que se mueve libremente, están libres para fluir, resisten sustancialmente la compresión, tiene un valor de tensión superficial, y define un volumen, sin embargo, el volumen no necesita tener una forma definida.

El término "contaminante" significa uno de un "contaminante químico", "contaminante biológico", "microbio", "microorganismo" y mezclas de los mismos.

El término "contaminante químico" comprende, sin limitación metales, metaloides, oxianiones, agentes de armamento químico, sustancias químicas industriales y materiales, pesticidas, agentes neurotóxicos, sustancias farmacéuticas, insecticidas, herbicidas rodenticidas y fertilizantes. Los términos "contaminante biológico", "microbio", "microorganismo" - y los similares incluyen bacterias, hongos, protozoarios, virus, algas y otras entidades biológicas y especies patogénicas que se pueden encontrar en un fluido.

En una modalidad, el aparato y proceso divulgados efectivamente remueven el arsénico de fluidos que contienen concentraciones particularmente altas de contaminantes. El aparato y proceso divulgados son efectivos en disminuir los contaminantes a niveles seguros para la exposición humana al fluido (tales como, para consumo humano y/o inhalación del fluido) . Por ejemplo, cuando el fluido contiene arsénico el aparato y proceso divulgados efectivamente disminuyen el nivel del arsénico a cantidades menores que aproximadamente 20 ppb, en algunos casos menos que aproximadamente 10 ppb, en otras menores que aproximadamente 5 ppb y en todavía otras menor que aproximadamente 2 ppb.

En otra modalidad, el aparato y proceso divulgados efectivamente remueven los contaminantes biológicos de los fluidos que contienen concentraciones particularmente altas de los contaminantes biológicos. El aparato y el proceso pueden disminuir efectivamente uno o más contaminantes biológicos contenidos dentro del fluido que contiene contaminante de aproximadamente 1 Logi0 a aproximadamente 10 Logio, más de preferencia de aproximadamente 3 Logio a aproximadamente 7 Logio. Aún más de preferencia de aproximadamente 4 Logio a aproximadamente 6 Logio.

Modalidades ilustrativas de la invención se describen enseguida. El interés de claridad, no todas las características de una modalidad actual se describen en esta especificación. Por supuesto será apreciado que el desarrollo por cualquier modalidad actual de tal clase, numerosas decisiones especificas de implementación se deben hacer para lograr los objetivos específicos de los desarrolladores , tal como el cumplimiento con las restricciones relacionadas con el sistema y relacionadas con el negocio, que variará de una implementación a otra. Por otra parte, será apreciado que tal esfuerzo de desarrollo podría ser complejo y consumidor de tiempo, pero no obstante seria una tarea de rutina para aquellos de habilidad ordinaria en la técnica que tiene el beneficio de esta descripción.

Será entendido que una composición, proceso, aparato o artículo como es descrito en la presente se puede utilizar para remover, desactivar y/o destoxificar contaminantes biológicos y químicos en un fluido. Ejemplos no limitantes de fluidos adecuados con líquidos acuosos y gases respirables tal como el aire. Puede haber una necesidad para tratar fluidos que contienen tales contaminantes en ambientes abiertos tal como en el campo de batalla, en ubicaciones removibles o aisladas, en espacios encerrados tal como en edificios o estructuras similares, dentro de vehículos tales como aeroplanos, naves espaciales, barcos o vehículos militares, y donde se puedan encontrar tales contaminantes. Los procesos, aparatos y artículos descritos se pueden utilizar para remover, desactivar o destoxificar contaminantes de fluidos que tienen características de volumen diverso y gasto de flujo y se pueden aplicar en una variedad de aplicaciones fijas, móviles y portátiles.

La terminología "remover" o "remoción" incluye la sorción, precipitación, conversión y exterminación de microorganismos patogénicos y otros microorganismos, tales como bacterias, virus, hongos y protozoarios y contaminantes químicos que pueden estar presentes en un gas.

Los términos "desactivar" o "desactivación", "destoxificar" o "destoxificación" y "neutralizar" incluyen volver un contaminante biológico o químico no patogénico o benigno a humanos u otros animales tal como por ejemplo al exterminar los microorganismos o convertir el agente químico en una forma o especie no tóxica.

Como se utiliza en la presente, "absorción" se refiere a la penetración de una sustancia en la estructura interior de otra, como es distinguido de la adsorción.

Como se utiliza en la presente, "adsorción" se refiere a la adherencia de átomos, iones, moléculas, iones poliatómicos u otras sustancias de un gas o líquido a la superficie de otra sustancia, llamada el adsorbente. La fuerza atractiva para la adsorción puede ser, por ejemplo, iónica, covalente o fuerza electrostática, tal como van der Waals y/o fuerzas de London.

Como se utiliza en la presente, una "composición" se refiere a una o más unidades químicas compuestas de uno o más átomos, tal como una molécula, ión poliatómico, compuesto químico, complejo de coordinación, compuesto de coordinación y los similares. Como será apreciado, una composición puede ser mantenida conjuntamente por varios tipos de enlace y/o fuerzas, tales como enlaces covalentes, enlaces metálicos, enlaces de coordinación, enlaces iónicos, enlaces de hidrógeno, fuerzas electrostáticas (por ejemplo, fuerzas de van der aal y fuerzas de London) , y los similares.

Como se utiliza en la presente, "insoluole" se refiere a materiales que se proponen para estar y/o permanecer como sólidos en el agua y ser capaces de ser retenidos en un dispositivo, tal como una columna, o ser fácilmente recuperados de una reacción de lotes utilizando medios físicos, tal como la filtración. Los materiales insolubles deben ser capaces de la exposición prolongada al agua, durante semanas o meses, con poca (< 5%) pérdida de masa .

Como se utiliza en la presente, "oxianión" u oxoanión es un compuesto químico con la fórmula genérica Ax0yz~ (donde A representa un elemento químico diferente de oxígeno y 0 representa un átomo de oxígeno) . En oxianiones que contienen material objetivo, "A" representa metal, metaloide y/o átomo de Se (que es un no metal) . Ejemplos para oxianiones basados en metal incluyen, cromato, tungstato, molibdato, aluminatos, zirconato, etc. Ejemplos de oxianiones basados en metaloide incluyen, arseniato, arsenito, antimoniato, germanato, silicato, etc.

Como se utiliza en la presente, "partícula" se refiere a un sólido o líquido microencapsulado que tiene un tamaño que varía de menos de una miera a mayor que 100 mieras, sin limitación en la forma.

Como se utiliza en la presente, "precipitación" se refiere no solamente a la remoción del contaminante en la forma de una especie insoluble sino también a la inmovilización del contaminante sobre o en una composición insoluble. Por ejemplo, "precipitación" incluye procesos, tales como adsorción y absorción.

Como se utiliza en la presente, "tierra rara" se refiere a uno o más de itrio, escandio, lantano, cerio, praseodimio, neodimio, samario, europio, gadolinio, terbio, disprosio, holmio erbio, tulio, iterbio y lutecio. Como será apreciado, lantano, cerio, praseodimio, neodimio, samario, europio, gadolinio, terbio, disprosio, holmio erbio, tulio, iterbio y lutecio se conocen como lantanoides.

Como se utiliza en la presente, "soluble" se refiere a materiales que fácilmente se disuelven en el agua. Para propósitos de esta invención, se anticipa que la disolución de un compuesto soluble necesariamente ocurrirá en una escala de tiempo de minutos antes que de días. Para el compuesto que es considerado que es soluble, es necesario que se tenga un producto de alta solubilidad significante tal que hacia arriba de 5 g/L del- compuesto será estable en solución.

Como se utiliza en la presente, "sorción" se refiere a adsorción y/o absorción.

Lo precedente es un resumen simplificado de la invención para proporcionar un entendimiento de algunos aspectos de la invención. Este resumen no es una revisión extensiva ni exhaustiva de la invención y sus diversas modalidades. No se propone ni para identificar elementos claves o críticos de la invención ni para delinear el alcance de la invención sino para presentar conceptos seleccionados de la invención en una forma simplificada como una introducción a la descripción más detallada presentada enseguida. Como será apreciado, otras modalidades de la invención son posibles utilizando, solas o en combinación una o más de las características expuestas en lo anterior o descritas en detalle enseguida.

Como se utiliza en la presente, "por lo menos uno", "uno o más" y "y/o" son expresiones de extremo abierto que son tanto conjuntivas y disjuntivas en operación. Por ejemplo, cada una de las expresiones "por lo menos uno de A, B y C", "por lo menos uno de A, B, o C", "uno o más de A, B, y C", "uno o más de A, B, o C" y "A, B, y/o C" significa A solo, B solo, C solo, A y B conjuntamente, A y C conjuntamente, B y C conjuntamente o A, B y C conjuntamente.

Además, como se utiliza en la presente, "uno o más de" y "por lo menos uno de" cuando se utiliza para dar varios elementos o clases de elementos tales como X, Y y Z o ??-??, Yi-Yi y ??-??? se propone para referirse a un solo elemento seleccionado de X o Y o Z, una combinación de elementos seleccionados de la misma clase (tal como Xi y X2) , asi como una combinación de elementos seleccionados de dos o más clases (tal como Yi y Zn) · Como se utiliza en la presente, el término "un" o "uno" la entidad se refiere a uno o más de esa entidad. Como tal, los términos "un" o "uno", "uno o más" y "por lo menos uno" se puede utilizar intercambiablemente en la presente. También se debe observar que los términos "que comprende", "que incluye" y "que tiene" se pueden utilizar intercambiablemente .

Estas y otras ventajas serán evidentes a partir de la descripción de la invención ( es ) contenida en la presente.

BREVE DESCRIPCIÓN DE LOS DIBUJOS Los dibujos acompañantes se incorporan dentro y forman una parte de la especificación para ilustrar varios ejemplos de la presente invención (es) . Estos dibujos, junto con la descripción, explican los principios de la invención (es ) . Los dibujos simplemente ilustran ejemplos preferidos y alternativos de cómo la invención ( es ) se puede hacer y utilizar y no se va a considerar como limitativo de la invención ( es ) a solamente los ejemplos ilustrados y descritos .

Características y ventajas adicionales llegarán a ser evidentes a partir de la siguiente descripción más detallada de las diversas modalidades de la invención (es ) como es ilustrado por los dibujos referenciados enseguida.

La Fig. 1 representa la estructura química del ácido húmico; La Fig. 2 representa un proceso para hacer un aparato de acuerdo con una modalidad de la presente invención; La Fig. 3 representa un proceso para usar un aparato hecho por el proceso de la Fig. 2 de acuerdo con otra modalidad de la presente invención; La Fig. 4 representa ejemplos no limitativos de formas adecuadas del aparato de la Fig. 2; y La Fig. 5 representa el por ciento de retención de ácido húmico en la alúmina recubierta con ceria de acuerdo con el Ejemplo 1.

DESCRIPCIÓN DETALLADA DE LA INVENCIÓN Un aspecto de la presente invención es un aparato para remover uno o más contaminantes de una corriente de fluido. La corriente de fluido puede comprender uno de una fase de líquido, fase de gas, o corriente de dos fases que tiene fases de líquido y gaseosa. En una modalidad preferida, la corriente de fluido comprende una corriente de fluido acuosa. En otra modalidad preferida la corriente de fluido comprende una corriente gaseosa. La corriente gaseosa puede comprender una corriente gaseosa respirable, tal como aire.

En uno o más contaminantes comprenden por lo menos uno de un contaminante químico, un agente de armamento químico, un contaminante biológico, un microbio, un microorganismo y una mezcla de los mismos. El contaminante químico puede comprender, sin limitación metales, metaloides, oxianiones, agentes de armamento químico, sustancias químicas industriales y materiales, pesticidas, agentes neurotóxicos , sustancias farmacéuticas, insecticidas, herbicidas, rodenticidas y fertilizantes.

Los contaminantes de metal y metaloides comprenden, sin limitación: arsénico, antimonio, aluminio, cadmio, bismuto, zinc, estaño, titanio, selenio, telurio, mercurio, polonio, plomo, indio, germanio, galio, cromo, níquel, cobre, cobalto y los oxianiones de los mismos.

El agente de armamento químico comprende, sin limitación, compuestos basados en organoazufre tal como sulfuro de 2, 2' -diclorodietilo (HD, mostaza, gas mostaza, mostaza S o mostaza de azufre) que son conocidos como agentes de "vesícula" o "vesicantes" y pueden ser letales en altas dosis. Otros agentes de armamento químico incluyen compuestos basados en organofósforos ("OP"), tal como metilfosfonotiolato de O-etil S- (2-diisopropilamino) etilo (VX) , metilfosfonofluoridato de 2-propilo (GB o Sarin) y metilfosfoluoridato de 3, 3' -Dimetil-2-butilo (GD o Soman) , que son comúnmente referidos como agentes "neurotóxicos" debido a que atacan el sistema nervioso central y pueden causar parálisis y potencialmente muerte en un periodo corto de tiempo. Por otra parte, los contaminantes químicos comprenden, sin limitación, fosfonofluoridatos de o-alquilo, tal como fosforamidocianidatos de o-alquilo, tal como tabun, alquilfosfonotiolatos de o-alquilo s-2-dialquil aminoetilo y sales alquiladas o protonadas correspondientes, tales como VX, compuestos de mostaza que incluyen, 2-cloroetilclorometilsufuro, bis ( 2-cloroetil ) sulfuro, bis (2-cloroetiltio) metano, 1, 2-bis (2-cloroetiltio (etano, l,3-bis(2-cloroetiltio) -n-propano, 1, 4-bis (2-cloroetiltio) -n-butano, 1, 5-bis (2-cloroetiltio) -n-pentano, bis (2-cloroetiltiometil (éter y bis (2-cloroetiltioetil ) éter , Lewisitas, que incluyen 2-clorovinildicloroarsina, bis (2-clorovinil ) cloroarsina , tris (2-clorovinil) arsina, bis(2-cloroetil ) etilamina y bis ( 2-cloroetil ) metilamina , saxitoxina, ricina, fosfonilfifluoruro de alquilo, fosfonitos de alquilo, clorosarin, paration, paraoxon, clorosoma, amiton, bencilato de 1 , 1 , 3 , 3 , 3 , -pentafluoro-2- ( trifluoromet il ) -1-propeno, 3-quinuclidinilo , dicloruro de metilfosfonilo, metilfosfonato de dimetilo, dihaluros de dialquil fosforamida, fosforamidatos de alquilo, ácido difenil hidroxiacático, quinuclidin-3-ol , aminoetil-2-cloruros de dialquilo, aminoetano de dialquilo-2-oles de dialquilo, aminoetano-2-tioles de dialquilo, tiodiglicoles , alcoholes pinacolilicos , fosfeno, cloruro de cianógeno, cianuro de hidrógeno, cloropicrina , oxicloruro de fósforo, tricloruro de fósforo, pentacloruro de fósforo, oxicloruro de alquil fósforo, fosfitos de alquilo, tricloruro de fósforo, pentacloruro de fósforo, fosfitos de alquilo, monocloruro de azufre, dicloruro de azufre, un tanino, ácido húmico y cloruro de tionilo .

El ácido húmico (representado en la Fig. 1) es un compuesto policiclico complejo. El ácido húmico se cree que es un producto de degradación de lignina. La lignina pertenece a una familia de polifenoles derivados de la deshidroxilación de azúcares de plantas.

Además, las sustancias químicas y materiales industriales, pesticidas, herbicidas y rodenticidas comprenden materiales que tienen grupos funcionales aniónicos tales como fosfato, sulfatos y nitratos y grupos funcionales electronegativos, tales como cloruros, fluoruros, bromuros, éteres y carbonilos. Ejemplos no limitativos específicos pueden incluir acetaldehído, acetona, acroleína, acrilamida, ácido acrilico, acrilonitrilo, aldrina/dieldrina, amoniaco, anilina, arsénico, atrazina, bario, bencidina, 2,3-benzofurano, berilio, 1 , 1 ' -bifenil , bis ( 2-cloroetil ) éter, bis ( clorometil ) éter , bromodiclorometano, bromoformo, bromometliano, 1 , 3-butadieno, 1-butanol, 2-butanona, 2-butoxietanol, butaraldehido, disulfuro de carbono, tetracloruro de carbono, sulfuro de carbonilo, clordano, clordecona y mirex, clorfenfingos , dibenzo-p-dioxinas cloradas (CDDs) , cloro, clorobenceno, clorodibenzofuranos (CDFs) , cloroetano, cloroformo, clorometano, clorofenoles , clorpirifos, cobalto, cobre, creosota, cresoles, cianuro, ciclohexano, DDT, DDE, DDD, DEHP, di ( 2-etilhexil ) ftalato, diazinon, dibromocloropropano, 1 , 2-dibromoetano, 1,4-diclorobenceno , 3, 3' -diclorobenzidina, 1 , 1-dicloroetano, 1,2-dicloroetano, 1 , 1-dicloroeteno, 1, 2-dicloroeteno, 1,2-dicloropropano, 1 , 3-dicloropropeno, diclorvos, ftalato de dietilo, metilfosfonato de diisopropilo, di-n-butilftalato, dimetoato, 1 , 3-dinitrobenceno , dinitrocresoles , dinitrofenoles, 2,4- y 2 , 6-dinitrotolueno, 1,2-difenilhidrazina , di-n-octilftalato (DNOP), 1,4-dioxano, dioxinas, disulfoton, endosulfan, endrina, etion, etilbenceno, óxido de etileno, etilenglicol , etilparation, fentiones, fluoruros, formaldehido, freon 113, heptaclor y epóxido de heptaclor, hexaclorobenceno, hexaclorobutadieno, hexaclorociclohexano, hexaclorociclopentadieno, hexacloroetano, diisocianato de hexametileno, hexano, 2-hexanona, HMX (octogen) , fluidos hidráulicos, hidracinas, sulfuro de hidrógeno, yodo, isoforona, malation, MBOCA, metamidofos, metanol, metoxicloro, 2-metoxietanol , metil etil cetona, metil isobutil cetona, metil mercaptano, metilparation, éter metil t-butilico, metilcloroformo, cloruro de metileno, metilendianilina , metacrilato de metilo, éter metil-ter-butilico, mirex y clordecona, monocrotofos , N-nitrosodimetilamina , N-nitrosodifenilamina, N-nitrosodi-n-propilainina, naftaleno, nitrobenceno, nitrofenoles , percloetileno, pentaclorofenol, fenol, fosfamidon, fósforo, bifenilo polibromados (PBBs), bifenilos policlorados (PCBs), hidrocarburos aromáticos policiclicos (PAHs), propilenglicol , anhídrido itálico, piretrinas y piretroides, piridina, RDX (ciclonita), selenio, estireno, dióxido de azufre, trióxido de azufre, ácido sulfúrico, 1 , 1 , 1 , 2-tetracloeotano, tetracloroetilen, tetrilo, talio, tetracloruro, triclorobenceno, 1, 1, 1-tricloroetano, 1 , 1 , 2-tricloroetano, tricloroetileo (TCE) , 1 , 2 , 3-tricloropropano, 1,2,4-trimetilbenceno, 1, 3, 5-trinitrobenceno, 2 , 4 , 6-trinitrotolueno (TNT) , acetato de vinilo y cloruro de vinilo.

El contaminante biológico comprende uno o más de microbio, microorganismo, bacterias, hongos, protozoarios , virus, algas y otras entidades biológicas y especies patogénicas que se pueden encontrar en un fluido. Ejemplos no limitativos específicos de contaminantes biológicos pueden incluir bacterias tales como Escherichia coli, Streptococcus faecalis, Shigella spp, Leptospira, Legiraella pneumophila, Yersinia enterocolitica , Staphylococcus aureus, Pseudomonas aeruginosa, Klebsiella terrigena, Bacillus anthracis, Vibrio cholerae y Salmonella typhi, virus tal como hepatitis A, norovirus, rotavirus y enterovirus, protozoarios tales como Entamoeba histolytica, Giardia, Cryptosporidium parvum y otros. Ejemplos no limitativos específicos de virus que se pueden remover efectivamente por los aparatos y procesos divulgados incluyen sin limitación: virus de dsDNA; virus de ssDNA; virus de dsRNA; virus de (+)ssRNA; virus de (-)ssRNA; virus de ssRNA-RT; virus de dsDNA-RT; adenovirus, herpesvirus, proxvirus, parvovirus, reovirus, picornavirus , togavirus, ortomixovirus , fabdovirus, retrovirus, hepadnavirus , varicela zosert, virus de ébola, virus de SIDA, virus SARS, herpes virus, virus de hepatitis, papilomavirus , virus de Epstein-Barr , virus T-limfotrópicos , y virus mrsa. Los contaminantes biológicos también pueden incluir varias especies tales como hongos o algas que no son generalmente patogénicos pero que se remueven ventajosamente. No limitante a la invención es como tales contaminantes biológicos llegan a estar presentes en el fluido, ya sea a través de la ocurrencia natural o a través de la contaminación intencional o no intencional.

En una modalidad, el aparato y proceso divulgado efectivamente remueve el uno o más contaminantes' de un fluido que contiene concentraciones particularmente altas de contaminantes. El aparato y proceso divulgado son efectos en disminuir los contaminantes a niveles seguros para el humano y/u otro organismo viviente expuesto al fluido (tal como, al consumo y/o inhalación). Por ejemplo, el aparato puede disminuir sustancialmente el nivel de uno o más contaminantes en el fluido a por lo menos aproximadamente 100 ppm, de preferencia por lo menos aproximadamente 10 ppm. En algunas modalidades, el aparato puede disminuir sustancialmente el nivel del uno o más contaminantes a no más de aproximadamente 1 ppm.

En una modalidad preferida, el aparato puede disminuir sustancialmente el nivel del uno o más contaminantes a no más de aproximadamente 100 ppb, más preferido a una cantidad de menor que aproximadamente 20 ppb. En una modalidad aún más preferida, el nivel disminuido de uno o más contaminantes contenidos dentro del fluido es menor que aproximadamente 10 ppb, en otros menor que aproximadamente 5 ppb y en todavía otros menor que aproximadamente 2 ppb. Se puede apreciar, que el nivel al cual uno o más contaminantes son disminuidos en el fluido puede depender de uno o más de: i) el nivel de contaminante inicial en el fluido, ii) el contaminante (como por ejemplo, sin limitación, las propiedades químicos y/o físicas del contaminante); iii) las condiciones bajo las cuales el contaminante y el aparato se ponen en contacto (como por ejemplo, sin limitación, uno o más de la temperatura de contacto y/o duración del tiempo de contacto) ; iv) las propiedades físicas del aparato (tales, como, sin limitación, el tamaño del aparato, permeabilidad, y/o estructura de poro); y b) combinaciones de los mismos.

La Fig. 2 representa un proceso 100 para hacer un aparato 110. El aparato 110 comprende un monolito. De preferencia, el monolito comprende un elemento de filtración de fase continua que tiene ingreso de fluido opuesto y superficie de egreso. El monolito tiene un volumen hueco y una pluralidad de poros. El aparato 110 además comprende una composición de tierra rara insoluble contenida dentro de los poros y/o el volumen hueco del monolito. De preferencia, la composición de tierra rata insoluble puede comprender una película y/o una pluralidad de partículas. La película de tierra rara y/o pluralidad de partículas se ubican sustancialmente dentro de los poros y/o el volumen hueco del monolito.

En la etapa 103, se prepara una solución que contiene tierra rara. En una modalidad, la solución que contiene tierra rara se puede preparar al disolver y/o al dispersar un metal de tierra rara y/o material que contiene tierra rara en una solución para formar una solución que contiene tierra rara impregnante. En una modalidad preferida, la solución que contiene tierra rara se prepara al disolver el metal de tierra rara y/o material que contiene tierra rara en una solución acidica. La solución acidica de preferencia puede comprender un ácido mineral, tal como, pero no limitado a ácido clorhídrico (HC1), ácido nítrico (HNO3) , ácido yódico (HIO3) , ácido dórico (HC103) , ácido brómico (HBr03) , ácido bromhídrico (HBr) , ácido fluorhídrico (HF) , ácido sulfúrico (H2S04), ácido fosfórico (H3PO4) y una mezcla de los mismos. En otra modalidad, un material que contiene tierra rara se disuelve en un solvente, tal como aqua, para formar la solución que contiene tierra rara impregnante. De preferencia, la solución que contiene tierra rara impregnante contiene material de tierra rara en un estado sustancialmente disuelto. En algunos casos, la solución que contiene tierra rara impregnante comprende una solución y/o dispersión del material de tierra rara.

En una modalidad preferida, la solución de tierra rara comprende una tierra rara que comprende uno de un carbonato, nitrato, yodato, sulfato, clorato, bromato, acetato, formiato u oxalato de tierra rara. En una modalidad más preferida, la solución de tierra rara comprende por lo menos uno de carbonato de cerio, nitrato de cerio, yodato de cerio, sulfato de cerio, clorato de cerio, bromato de cerio, acetato de cerio, formiato de cerio y oxalato de cerio.

En una modalidad preferida, el contenido de tierra rara total de la solución que contiene tierra rara impregnante es por lo menos aproximadamente 0.1% en peso de la solución que contiene tierra rara impregnante total como se mide como un óxido de tierra rara. En una modalidad más preferida, el contenido de tierra rara total de la solución que contiene tierra rara impregnante es por lo menos aproximadamente 1% en peso de la solución impregnante total. En una modalidad aún más preferida, el contenido de tierra rara de la solución impregnante comprende aproximadamente 5% de la masa total de la solución que contiene tierra rara impregnante, como se mide como un óxido de tierra rara.

De preferencia, el contenido de tierra rara de la solución impregnante es de aproximadamente 10% a aproximadamente 90% en masa de la solución que contiene tierra rara impregnante como se mide como un óxido de tierra rara, tal como Ce02. Más de preferencia, el contenido de tierra rara total de la solución que contiene tierra rara impregnante es de aproximadamente 20% a aproximadamente 75% en masa como se mide como óxido de tierra rara. Aun más de preferencia, el contenido de tierra rara total de la solución que contiene tierra rara impregnante es de aproximadamente 25% a aproximadamente 45% en masa como es medido como óxido de tierra rara. En una modalidad aun todavía más preferida, el contenido de tierra rara total de la solución que contiene tierra rara impregnante es de aproximadamente 35% a aproximadamente 40% en masa como es medido como óxido de tierra rara. En una modalidad aún todavía más preferida, el contenido de tierra rara total de la solución que contiene tierra rara impregnante es aproximadamente 40% en masa como es medido como óxido de tierra rara, tal como, pero no limitado a Ce02.

Se puede apreciar que la concentración de la solución que contiene tierra rara impregnante es suficientemente concentrada a lo bastante para recubrir sustancialmente por lo menos alguno de los poros y volumen de poro del monolito. Por otra parte, la concentración de la solución que contiene tierra rara impregnante se diluye lo suficiente de modo que el recubrimiento formado no disminuye sustancialmente la permeabilidad del monolito recubierto.

En la etapa de contacto 104el monolito se pone en contacto con la solución que contiene tierra rara impregnante para formar un monolito impregnado, ' recubierto húmedo. En una modalidad el monolito se sumerge en la solución que contiene tierra rara impregnante. La inmersión se puede hacer con o sin agitación. El tiempo de inmersión puede ser de aproximadamente 0.1 hora a aproximadamente 48, de preferencia de aproximadamente 1 hora a aproximadamente 24 horas.

Opcionalmente , uno o ambos de calor y presión se aplican durante o antes del contacto del soporte con la solución que contiene tierra rara impregnante. De preferencia, por lo menos el calor se aplica a la solución que contiene tierra rara impregnante antes y/o durante la etapa de contacto. La aplicación del calor a la solución que contiene tierra rara impregnante puede disminuir sustancialmente el uno o ambos de la tensión superficial y viscosidad de la solución que contiene tierra rara impregnante. La tensión superficial disminuida y/o viscosidad sustancialmente pueden permitir mejor impregnación y/o humectación de la solución que contiene tierra rara impregnante del monolito. Además, la aplicación de presión puede permitir mejor impregnación y/o humectación de la solución que contiene tierra rara impregnante del monolito. Por ejemplo, la presión puede ser una presión positiva aplicada a la solución impregnante durante el contacto del monolito con la solución que contiene tierra rara impregnante y/o la presión puede ser una presión negativa aplicada al monolito antes del contacto del monolito con la solución que contiene tierra rara impregnante.

En una modalidad, la solución que contiene tierra rara puede contener uno o más aditivos de flujo, tales como, pero no limitados a surfactantes , agentes humectantes y modificadores de viscosidad. El uno o más aditivos de flujo se pueden adicionar a la solución que contiene tierra rara impregnante antes de o durante el proceso de inmersión. El uno o más aditivos pueden ayudar a la solución que contiene tierra rara a impregnar el monolito y humedecer los poros y/o volumen hueco del monolito.

En todavía otra modalidad, el contacto de la solución que contiene tierra rara impregnante con el monolito es mediante recubrimiento de rocío, recubrimiento de cortina, inmersión (completamente o parcialmente), recubrimiento forzado, y recubrimiento bajo mayores que las presiones atmosféricas. Se puede apreciar, que, otros métodos de recubrimiento bien conocido dentro de la técnica son del mismo modo adecuados.

El monolito es de preferencia una sola estructura de soporte que puede funcionar como un elemento de filtración y/o separación. En una modalidad preferida, el monolito comprende un material permeable. El material permeable puede ser un sólido, cilindro, similar a lámina y/o material tubular .

El monolito tiene una o más superficies exteriores, pluralidad de poros, un volumen de hueco, un volumen voluminoso total, porosidad y permeabilidad. El volumen huevo comprende el volumen ocupado por la pluralidad de poros contenidos dentro del monolito, mientras que el volumen voluminoso total es el volumen del monolito. En otras palabras, el volumen hueco es el volumen de poro (es decir, huevo) del espacio contenido dentro del volumen voluminoso total del monolito. La relación del volumen hueco al volumen voluminoso total en la porosidad del monolito. La porosidad del monolito es la fracción del volumen de monolito capaz de ser ocupado por un fluido. El volumen hueco comprende uno o ambos volúmenes huecos interconectados y no interconectados (esto es, poros interconectados y no interconectados).

Los poros interconectados tienen un área de superficie de poro interconectado total. En una modalidad, el área de superficie del poro interconectado total del monolito es por lo menos aproximadamente 0.5 m2 por gramo de monolito no recubiertos (en la presente expresado como m2/g) . En una modalidad preferida, el área de superficie de poro interconectado total del monolito es por lo menos aproximadamente 1 m2/g. En una modalidad más preferida, el área de superficie de poro interconectado total del monolito es por lo menos aproximadamente 5 m2/g. el área de superficie de poro interconectado puede estar en algunas modalidades tan grandes como por lo menos 10 m2/g y en todavía otras modalidades tan grande como por lo menso aproximadamente 50 m2/g.

La permeabilidad del monolito es una medida de la facilidad, con la cual un fluido fluirá a través de los volúmenes huecos interconectados (esto es, poros interconectados) . Un monolito de alta porosidad que tiene sustancialmente la mayoría, sino es que todo, de los volúmenes huecos interconectados tendrá una permeabilidad sustancialmente más alta que otro monolito que tiene la misma porosidad pero sustancialmente la mayoría, sino es que todos, los volúmenes huevos interconectados .

La pluralidad de poros que comprende la porosidad y permeabilidad del monolito tiene un tamaño de poro promedio. De preferencia, el tamaño de poro promedio es de aproximadamente 0.05 pm a aproximadamente 1.0 pm. Más de preferencia, el tamaño de poro promedio es de aproximadamente 0.1 pm a aproximadamente 0.5 pm. Además, el monolito tiene un tamaño de poro efectivo. El tamaño de poro efectivo es una medida de la partícula más pequeña promedio retenida dentro del volumen. Las partículas pequeñas pueden ser retenidas y atrapadas dentro del volumen hueco con una o más fuerzas de dispersión (tales como fuerzas de London o de Van der Waals) o mediante la retención dentro de un laberinto de volúmenes huevos tortuosamente interconectados. El tamaño de poro efectivo es mucho más pequeño que el tamaño de poro promedio medido por porometría. En una modalidad, por lo menos aproximadamente 95% de los poros de monolito son mayores que aproximadamente 0.05 mieras. En una modalidad preferida, por lo menos aproximadamente 95% de los poros de monolito son mayores que aproximadamente 0.1 mieras.

En una modalidad, el monolito comprende un material de cerámica. El material de cerámica puede ser uno de un material de óxido cristalino inorgánico, material de óxido no cristalino inorgánico o una combinación de los mismos. Ejemplos no limitativos de material de óxido cristalino inorgánico son cerámicas que comprenden uno o más de cuarzo, feldspar, arcilla de caolín, arcilla china, arcilla, alúmina, silica, mulita, silicato, caolinita, arcilla de bola, ceniza de hueso, esteatita, , petuntse, alabastro, zirconia, carburo, boruro, siliciluro y combinaciones de los mismos. Ejemplos no limitativos de materiales de óxido no cristalino inorgánico son cerámicas que comprende uno o más de cuarzo, feldspar, arcilla de caolín, arcilla china, arcilla, alúmina, silica, mulita, silicato, caolinita, arcilla de bola, ceniza de hueso, esteatita, petuntse, alabastro, zirconia, carburo, boruro, soliciluro y combinaciones de los mismos que tienen por lo menos algo, si no es que la mayoría, de carácter amorfo. De preferencia, el monolito comprende uno de un material de cerámica de silica, alúmina, zirconia, carburo y/o boruro. Más de preferencia, el monolito comprende uno de un material de cerámica de silica y/o alúmina.

El monolito impregnado, recubierto húmedo comprende solución que contiene tierra rara contenida dentro de uno o ambos de por lo menos alguno de los poros y el volumen hueco del monolito. De preferencia, el monolito impregnado, recubierto húmedo comprende la solución que contiene tierra rara contenida dentro de la mayoría, si no es que todo, de los poros y volumen hueco del monolito. Cuando la solución que contiene tierra rara impregnante comprende una suspensión y/o dispersión del material de tierra rara, los poros exteriores y el volumen hueco exterior del monolito son sustancialmente impregnados con el material de tierra rara suspendido y/o dispersado. El monolito impregnado, recubierto húmedo se forma por la solución que contiene tierra rara impregnante cuando uno o ambos se impregna y/o humedece por lo menos algunos, si no es que la mayoría o todos, de los poros interconectados del monolito.

En la etapa 105, el monolito impregnado se calcina para formar el aparato 110.

Opcionalmente , una etapa de secado (no representada en el proceso 100) se puede incluir antes de la etapa de calcinación 103. La etapa de secado se puede conducir en o arriba de la temperatura ambiental. El periodo de tiempo de secado puede ser menor que un minuto o más de aproximadamente una semana. De preferencia, el tiempo de secado es de aproximadamente 10 minutos a aproximadamente 24 horas. Más de preferencia, el tiempo de secado es de aproximadamente 30 minutos a aproximadamente 12 horas, aun más de preferencia de aproximadamente 1 hora a aproximadamente 8 horas. En otra configuración, el período de energía térmica del tiempo se aplica de aproximadamente 3 horas a aproximadamente 6 horas. Cuando la etapa de secado opcional está en una temperatura mayor que el ambiental la temperatura, la temperatura de secado es de aproximadamente 20 grados Celsius a aproximadamente 200 grados Celsius, de preferencia de aproximadamente 80 grados Celsius a aproximadamente 100 grados Celsius. La etapa de secado sustancialmente remueve la mayoría, si no es que toda, la fase líquida de solución para formar una película de material de tierra rara seco sobre el poro y/o las superficies de volumen hueco del monolito.

La etapa de calcinación 103 comprende calentar en un horno el monolito impregnado y/o el monolito que tiene una película de material de tierra rara seco. De preferencia, la etapa de calcinación 103 además comprende calentar en la presencia de aire y/u oxígeno. El monolito se calienta en el horno a una temperatura de aproximadamente 250 grados Celsius a aproximadamente 900 grados Celsius, de preferencia de una temperatura de aproximadamente 300 grados Celsius a aproximadamente 700 grados Celsius.

En la situación donde la composición de tierra rara comprende cerio, las condiciones de temperatura y presión de la etapa de calcinación 103 se pueden alterar dependiendo de la composición de los materiales de partida que contienen cerio y las propiedades físicas deseadas del compuesto que contiene cerio insoluble. En modalidades donde el compuesto que contiene tierra rara insoluble comprende un óxido de cerio, el compuesto que contiene tierra rara insoluble puede incluir un óxido de cerio tal como CeC>2. Las reacciones para carbonato de cerio, nitrato de cerio, sulfato de cerio, yodato de cerio, clorato de cerio, bromato de cerio y oxalato de cerio se puede resumir como: Ce2(C03)3 + ½ 02 2 Ce02 + 3 C02 (2) ½ Ce(N03)3 + 3/2 02 ½ Ce02 + 3 N02 (3) Ce2(C204)3 + 2 02 - 2 Ce02 + 6 C02 (4) ½ Ce (S04) 3 + ½ 02 -» ½ Ce02 + 3 S02 (5) Ce(X03)3 "> Ce02 + 3 X2 + 7/2 02 (6) donde X es uno de F, Cl, Br e I .

La calcinación produce película de óxido, de tierra rara insoluble y/o partículas dentro del uno o ambos de los poros de monolito y volumen hueco, de preferencia la película de óxido de tierra rara insoluble y/o partículas están sustancialmente dentro de por lo menos la mayoría de los poros interconectados . Las partículas de tierra rara insolubles dentro de los poros y/o volumen hueco del monolito son suficientemente pequeñas para no deteriorar sustancialmente la permeabilidad del monolito. De preferencia, la permeabilidad del monolito después de la etapa de calcinación es de manera sustancial de por lo menos aproximadamente 50% o más de la permeabilidad del monolito antes del contacto del monolito son la solución que contiene tierra rara. Más de preferencia, la permeabilidad del monolito después de la etapa de calcinación es de manera sustancial de aproximadamente por lo menos 75% más de la permeabilidad del monolito antes del contacto con el monolito con la solución que contiene tierra rara. Aun más de preferencia, la permeabilidad del monolito después de la etapa de calcinación es de manera sustancial de aproximadamente por lo menos 90% más de la permeabilidad del monolito antes del contacto del monolito con la solución que contiene tierra rara.

La composición de tierra rara insoluble forma una película de tierra rara insoluble dentro de los poros interconectados . La película de tierra rara insoluble tiene un espesor de película promedio. De preferencia, el espesor de película promedio es de aproximadamente 0.5 nm a aproximadamente 500 nm. Más de preferencia, el espesor de película promedio de la composición de tierra rara insoluble es de aproximadamente 2 nm a aproximadamente 50 nm. Aun más de preferencia, el espesor de película promedio de la composición de tierra rara insoluble es de aproximadamente 3 nm a aproximadamente 20 nm.

Establecido de otra manera, por lo menos algunos, si no es que la mayoría o todos, los poros interconectados que comprende el aparato 110 tiene un espesor de película promedio de la composición de tierra rara insoluble de aproximadamente 0.5 nm a aproximadamente 500 nm. En una modalidad más preferida, el espesor de película promedio de la composición de tierra rara insoluble es de aproximadamente 2 nm a aproximadamente 50 nm. En una modalidad aun más preferida, el espesor de película promedio de la composición de tierra rara insoluble de recubrimiento para por lo menos algunos, si no es que la mayoría o todos, de los poros interconectados es de aproximadamente 3 nm a aproximadamente 20 nm.

La película de tierra rara insoluble contenida dentro de los poros interconectados tiene un área de superficie de película de tierra rara insoluble total. En una modalidad, el área de superficie de película de tierra rara insoluble total del aparato es por lo menos aproximadamente 0.5 m2 por gramo del monolito no recubierto (o, por lo menos aproximadamente 25 m2 para 50 gramos de monolito no recubierto) . En una modalidad preferida, el área de superficie de película de tierra rara insoluble total del aparato es por lo menos aproximadamente 1 m2 por gramo del monolito no recubierto (o, por lo menos aproximadamente 50 m2 por 50 gramos de monolito no recubierto) . En una modalidad más preferida el área de superficie de película de tierra rara insoluble total para el aparato es por lo menos aproximadamente 5 m2 por gramo de monolito no recubierto (o, por lo menos aproximadamente 250 m2 por 50 gramos de monolito no recubierto) . El área de superficie de película de tierra rara insoluble total puede estar en alguna de las modalidades tan grande como por lo menos 10 m2 y en todavía otras modalidades tal grande como por lo menos aproximadamente 50 m2 por gramo del monolito no recubierto (o respectivamente, por lo menos aproximadamente 500 m2 o 2,500 m2 por 50 gramos de monolito no recubierto) .

Además, la composición de tierra rara insoluble comprende partículas que tienen un área de superficie promedio de por lo menos aproximadamente 1 m2/g. Dependiendo de la aplicación, se pueden desear áreas de superficie promedio más altas. Específicamente, los materiales particulados de tierra rara insolubles pueden tener un área de superficie de por lo menos aproximadamente 5 m2/g, en otros casos más de aproximadamente 10 m2/g, en otros casos más de aproximadamente · 70 m2/g, en otros casos más de aproximadamente 85 m2/g, en todavía otros casos más de 115 m2/g, y aún otros casos más de aproximadamente 160 m2/g. Además, se contempla que los materiales particulados de tierra rara insolubles con áreas de superficie más altas sean más efectivos. Un experto en la técnica reconocerá que el área de superficie de la partícula de tierra rara insoluble impactará las propiedades dinámicas del fluido dentro del monolito que contiene tierra rara. Como resultado, puede haber una necesidad de equilibrar los beneficios de las áreas de superficie de partículas incrementadas con la dinámica del fluido, tal como cualquier caída de presión que puede ocurrir .

En otra modalidad preferida, el aparato 110 tiene un gasto de flujo de más de aproximadamente 0.5 L/min a aproximadamente 40 psi. En una modalidad más preferida, el gasto de flujo del aparato 110 es más que aproximadamente 1 L/min a aproximadamente 40 psi. En otras configuraciones, el aparato 110 tiene un gasto de flujo de más de aproximadamente 5 L/min a aproximadamente 40 psi.

En todavía otra modalidad preferida, el aparato 110 tiene una permeabilidad de aproximadamente 10 Lmh/psi a aproximadamente 500 Lmh/psi. En una modalidad más preferida, la permeabilidad del -aparato 110 es de aproximadamente 50 Lmh/psi a aproximadamente 200 Lmh/psi. En una modalidad aún más preferida, el aparato 110 tiene una permeabilidad de aproximadamente 100 Lmh/psi a aproximadamente 150 Lmh/psi.

En una modalidad preferida, una o ambas de las superficies interna y externa del monolito son suficientemente recubiertas con la película que contiene tierra rara insoluble y/o partículas para remover sustancialmente uno o más contaminantes de una corriente de fluido que contiene contaminante. Además, el monolito recubierto sustancialmente mantiene un flujo de fluido suficiente a través del monolito recubierto. Esto es, el monolito que contiene tierra rara proporciona uno o más de: gasto de flujo de fluido a través del monolito recubierto, poco, si lo hay, caída de presión y remoción sustancialmente efectiva de uno o más contaminantes de la corriente de fluido que contiene contaminante. Se puede apreciar que el gasto de flujo del fluido y la caída de presión varían dependiendo del fluido. Por ejemplo, fluidos líquidos son típicamente más resistentes al flujo de fluido que los fluidos gaseosos.

El recubrimiento de los poros interconectados de monolito con la composición de tierra rara insoluble proporciona un área de superficie de composición de tierra rara insoluble, reactiva, sustancialmente grande sobre y/o dentro del aparato 110. Además, el espesor de película promedio de la película de tierra rara insoluble es bastante pequeña para mantener sustancialmente la permeabilidad del aparato y, por lo tanto, el aparato tiene una o ambas de la caída de presión mínima y gasto de flujo alto cuando esté en contacto con un fluido. El aparato 110 es sustancialmente menos susceptible a la canalización de fluido que un lecho de filtro que comprende lechos de partículas que contienen tierra rara insoluble. Por otra parte, el aparato 110 no es susceptible a la separación del lecho como es un lecho de filtro.

El aparato 110 proporciona una o más áreas de superficie de composición de tierra rara insoluble sustancialmente más grandes por gramo de tierra rara y/o sustancialmente más eficiente y/o contacto efectivo de la corriente de fluido con la composición de tierra rara insoluole. Mientras que no se desea que sea limitado por la teoría, el contacto de la corriente de fluido dentro de la película de tierra rara insoluble dentro de los poros interconectados de monolito se cree que es un contacto más eficiente efectivo del fluido y la composición de tierra rara insoluble tiene dentro de un volumen de lecho que comprende partículas que contienen tierra rara.

Después de la etapa de calcinación 103, el aparato 110 puede ser tratado con ácido y lavado para remover el carbonato, nitrato y/u oxalato restante. Los procesos de descomposición térmica para producir óxidos de cerio que tienen varias características se describen en la patente norteamericana No. 5,897,675 (áreas de superficie específicas), patente norteamericana No. 5,994,260 (poros con estructura laminar uniforme), patente norteamericana No. 6,706,082 (distribución de tamaño de partícula específica) y patente norteamericana No. 6,887,566 (partículas esféricas), y y tales descripciones se incorporan en la presente por referencia. Los compuestos de cerio que contienen carbonato, nitrato y/u oxalato están comercialmente disponibles y se pueden obtener de cualquier fuente conocida para aquellos expertos en la técnica. Además, el nitrato de cerio se puede preparar, tal como, al disolver metal de cerio o una sal de cerio apropiada (tal como carbonato de cerio) en ácido nítrico para formar Ce(N03)3.

En otra modalidad, el filtro de cerámica monolítico poroso que contiene tierra rara comprende materiales que son químicamente y/o físicamente durables. La durabilidad química y/o física significa que el filtro de cerámica monolítico no se degrada sustancialmente y/o se descompone durante un período de operación. De preferencia, el período de operación sin degradación y/o descomposición sustancial es por lo menos aproximadamente 2 años, más de preferencia aproximadamente 5 años y aun más de preferencia por lo menos aproximadamente 10 años. Aun más, de preferencia el filtro de cerámica monolítico no se degrada sustancialmente y/o se descompone durante un período de operación de por lo menos aproximadamente 20 años.

La Fig. 3 representa un proceso 200 para usar el aparato 110 para remover uno o más contaminantes contenidos dentro de una corriente de fluido que contiene contaminantes.

En la etapa 203, la corriente de fluido que contiene contaminantes se ponen en contacto con una superficie de ingreso 112 del aparato 110. La Fig. 4 representa ejemplos no limitativos de formas geométricas adecuadas del aparato 110 que tienen ingreso opuesto 112 y superficie de egresos 114. El aparato 110 puede ser de cualquier tamaño y/o forma adecuados. En una modalidad preferida, el aparato 110 tiene una forma de cilindro 310 que tiene un diámetro 301 y una altura 302. En otra modalidad, el cilindro 320 tiene un huevo 303 posicionado a lo largo del eje 305 del cilindro y opuesto a la superficie interna 322 y externa 324. Como se puede apreciar, la superficie de ingreso 112 y de egreso 114 del aparato 110 puede ser intercambiable. Por ejemplo, en la configuración de la superficie externa 324 puede ser la superficie de ingreso 112 y la superficie interna 322 puede ser la superficie de egreso 114; y en otra configuración la superficie de ingreso 112 puede ser la superficie interna 322 y la superficie de egresos 114 puede ser la superficie externa 324.

La corriente de fluido que contiene contaminantes se ponen en contacto con el aparato 110 en presión suficiente para que el fluido que contiene contaminante fluya a través del aparato 110 desde la superficie de ingreso 112 a la superficie de egreso 114, un fluido purificado 208 sale en la superficie de egreso 114. El fluido purificado 208 contiene sustancialmente menos de por lo menos uno o más contaminantes contenidos con el fluido que contiene contaminante. En una modalidad preferida, por lo menos algunos, si no es que la mayoría, de el uno o más contaminantes se remueven del fluido que contiene contaminante para hacer sustancialmente el fluido adecuado para el uso por un ser humano y/u otro organismo viviente. Se puede apreciar, que el nivel de remoción de contaminante para cada uno del uno o más contaminantes contenidos dentro de la corriente que contiene contaminante depende del uno o más contaminante y concentración de cada uno del uno o más contaminantes contenidos dentro de la corriente que contiene contaminante. Mientras que no se desea que sea limitado por algún ejemplo, para la mayoría de los agentes de armamento químico, por lo menos la mayoría, si no es que todo, el contaminante de agente de armamento químico se remueve para hacer la corriente purificada sustancialmente segura para un ser humano y/u otro organismo viviente.

La porosidad y permeabilidad puede afectar la presión de contacto necesaria para lograr el flujo de fluido a través del aparato 110. El fluido que contiene contaminante puede fluir a través del aparato 110 bajo la influencia de gravedad, presión u otros medios y con o sin agitación o mezclado. Mientras que no se desea que sea limitado por alguna teoría, la presión de contacto para el fluido que contiene contaminante fluirá a través del aparato 110 disminuye entre más grande es una o más de la porosidad y permeabilidad del aparato 110.

El fluido que contiene contaminantes está en contacto con el aparato 110 durante un período de tiempo. De preferencia, el tiempo de contacto puede ser tan poco como 10 segundos. En otra modalidad, el tiempo de contacto puede ser aproximadamente 1 a aproximadamente 20 minutos. En todavía otra modalidad, el tiempo de contacto puede sr de aproximadamente 0.5 horas a aproximadamente 12 horas. El tiempo de contacto puede variar dependiendo de una o más de la geometría y tamaño del aparato 110, la porosidad y/o permeabilidad del aparato 110, la presión de contacto, las propiedades del fluido (tal como viscosidad, tensión superficial) y el contaminante y la concentración de contaminante dentro del fluido que contiene contaminante. El aparato 110 y el proceso 200 divulgados pueden remover efectivamente uno o más contaminantes del fluido que contiene contaminante. Cuando el fluido que contiene contaminante comprende un fluido liquido el aparato 110 puede remover el uno o más contaminantes arriba de un amplio intervalo de niveles de pH, así como en valores de pH extremos. En contraste las muchas técnicas de remoción de contaminantes convencionales, esta capacidad elimina la necesidad para alterar y/o mantener el pH en el fluido líquido dentro de un intervalo reducido cuando se remueve los unos o más contaminantes. Además, la eliminación de la necesidad para ajustar y mantener el pH mientras que se remueven los uno o más contaminantes del fluido que contiene contaminante proporciona ventajas de costo significantes.

Aunque el aparato 110 es capaz de remover los uno o más contaminantes del fluido que contiene contaminante a temperaturas ambientales, se ha encontrado que la capacidad del aparato 110 que tiene materiales que contienen tierra rara insolubles para remover y/o adsorber los uno o más contaminantes de la solución que contiene contaminante se puede incrementar al subir la temperatura en el aparato 110. En una modalidad, uno o ambos del fluido que contiene contaminante del aparato 110 se calientan antes de y/o durante la etapa de contacto 203. El fluido que contiene el contaminante y/o aparato 110 se pueden calentar mediante cualquier proceso de calentamiento bien conocido dentro de la técnica. Se ha encontrado que el calor al incrementar una o ambas de la proporción de remoción de contaminante y la cantidad de contaminantes removidos del fluido que contiene contaminante. Como un resultado, un recipiente que la hoja del aparato 110 se puede proporcionar con una chaqueta de calentamiento u otro método de calentamiento para mantener el recipiente y el aparato 110 a una temperatura deseada.

Otro aspecto de la presente invención proporciona un sistema para remover uno o más contaminantes de un fluido que contiene contaminante. El sistema comprende un recipiente que incluye un alojamiento que tiene un primer extremo y un segundo extremo opuesto al primer extremo y una entrada y una salida. Una pared exterior se extiende entre el primero y el segundo extremo encerrando una ruta de flujo de fluido entre la entrada y la salida. El aparato 110 está dispuesto dentro del alojamiento en la ruta de flujo de fluido para tratar un flujo del fluido que contiene contaminante a través del recipiente. La entrada está operablemente interconectada a la superficie de ingreso 112 y la salida está operablemente conectada a la superficie de egreso. En una modalidad, el aparato 110 está espaciado de una o más de la entrada, la salida y la pared exterior para definir uno o más espacios entre el aparato 110 y la entrada, entre el aparato 110 y la salida y entre el aparato 110 y la pared exterior.

En otra modalidad, el recipiente además puede comprender una pared exterior permeable al fluido y/o un pre-filtro adyacente a la entrada y antes del aparato 110. Los materiales particulados se remueven del fluido que contiene contaminante por la pared exterior permeable al fluido y/o pre-filtro. Varios accesorios, conexiones, bombas, válvulas, múltiples y los similares se pueden utilizar para controlar el flujo de fluido a través de uno o ambos del aparato 110 y el recipiente.

En otra modalidad, el recipiente además puede comprender un sistema de post-tratamiento para la refinación adicional del fluido purificado 208. El sistema de posttratamiento puede comprender uno o más de una composición de tierra rara y agente de fijación como se discute en la patente norteamericana No. 6,863,825 y las solicitudes de patentes norteamericanas Nos. 12/616,653 con fecha de presentación del 11 de Noviembre del 2009; 11/932,837, 11/931,616, 11/932,702 y 11/931,543 cada una con una fecha de presentación del 31 de Octubre del 2007 y 11/958,644, 11/958, 968 y 11/958,602 cada una con una fecha de presentación del 18 de Diciembre del 2007, cada una de las cuales se incorporan en la presente en su totalidad por esta referencia. La refinación del fluido purificado 208 además puede remover toxinas y/u otras especies contenidas dentro del fluido purificado 208 como es discutido en las patentes y/o solicitudes de patente mencionadas en lo anterior. Los sistemas de de post-tratamiento opcionales pueden incluir metales de transición y metales alcalinos como es descrito en la patente norteamericana No. 5,922,926, polioxometalatos como es descrito en la publicación de solicitud de patente norteamericana No. 2005/0159307 Al, óxidos de aluminio como es descrito en las patentes norteamericanas Nos. 5,689,038 y 6,852903, complejos de amonio cuaternarios como es descrito en la patente norteamericana No. 5,859,064, zeolitas como es descrito en la patente norteamericana No. 6,537,382, y enzimas como es descrito en la patente norteamericana No. 7,067,294. Las descripciones de estos agentes de descontaminación en las referencias mencionadas se incorporan en la presente por referencia.

El recipiente puede tomar una variedad de formas incluyendo columnas, varios tanques y reactores, filtros, lechos de filtro, tambores, cartuchos, recipientes permeables al fluido y los similares. En algunas modalidades, el recipiente incluirá uno o más aparatos 110 configurados en serie, en paralelo y cualquier combinación de los mismos dentro de los cuales el fluido que contiene contaminante hará contacto con cada uno o más aparatos 110. En recipiente puede tener un solo paso a través del diseño con una entrada de fluido designada y salida de fluido. Donde se prefiere una estructura recipiente más rígida, el recipiente puede ser manufacturado de metales, plásticos, tales como PVC o acrílico, u otros materiales insolubles que mantendrán una forma deseada bajo las condiciones de uso.

El sistema también puede incluir uno o más de un indicador visual para indicar cuando el aparato 110 debe ser reemplazado o regenerado, un sensor para detectar un efluente que fluye dentro del recipiente, y un método para esterilizar y/o regenerar el aparato. El recipiente puede ser adaptado para ser insertado dentro y removido de un sistema de procesamiento corriente de proceso para facilitar el uso y reemplazo del aparato 110. La entrada y salida del aparato se pueden adaptar para ser selladas cuando se remueve del sistema de procesamiento o corriente del proceso o cuando de otra manera no está en uso para permitir el manejo seguro, transporte y almacenamiento del recipiente y el aparato 110.

Métodos para esterilizar el aparato 110 pueden incluir uno o más de calentamiento del aparato 110, irradiación del aparato 110 e introducción de un agente de oxidación químico en la ruta de flujo de fluido, tal como son conocidos en la técnica. Donde el aparato 110 se va a esterilizar periódicamente, el aparato 110 y los recipientes se pueden remover del sistema de procesamiento y esterilizar como una unidad, sin la necesidad de remover el aparato 110 del recipiente.

En una modalidad, después de que el aparato 110 es expuesto en un flujo de fluido que contiene contaminante, el proceso además incluye introducir un sellante en el uno o más espacios entre el aparato 110 y la entrada, entre el aparato 110 y la salida, y entre el aparato 110 y la pared exterior para asentar el alojamiento para el desecho. El sellante puede comprender cualquier material que sella de manera sustancial permanentemente el recipiente. Los siguientes preferidos comprenden materiales poliméricos termoendurecibles . Además, el recipiente también puede ser construido para proporcionar almacenamiento a largo plazo o para servir como una unidad de desecho para los contaminantes removidos del fluido que contiene contaminante.

En otra modalidad, el aparato 110 se puede regenerar después de la remoción de uno o más contaminantes del fluido que contiene contaminante. En una aplicación, una solución de regeneración es un alcalino y comprende una base fuerte. La base fuerte puede comprender un hidróxido de metal alcalino y sal del grupo I de amoniaco, amidas y amidas primarias, secundarias, terciarios o cuaternarias, con hidróxidos de metal alcalino que son más preferidos e hidróxido de metal alcalino que son aun más preferidos. Mientras que no se desea que sea limitado por alguna teoría, se cree que, en altas concentraciones, los iones de hidróxido compiten con, y desplazan, por lo menos alguno, si no es que la mayoría, de los contaminantes adsorbidos sobre la composición de tierra rara insoluble. En una modalidad, la solución de regeneración incluye un compuesto cáustico en una cantidad que varía de preferencia de aproximadamente 1 a aproximadamente 15% en peso, aun más de preferencia de aproximadamente 1 a aproximadamente 10% en peso, y aun más de preferencia de aproximadamente 2.5 a aproximadamente 7.5% en peso, con aproximadamente 5% en peso que es aun más preferido.

El pH preferido de la solución de regeneración es de preferencia más grande (por ejemplo, más básico) que el pH en el cual uno o más contaminantes se adsorbió sobre la composición de tierra rara insoluble. El pH de la solución de regeneración de preferencia por lo menos aproximadamente pH 10, aún más de preferencia por lo menos aproximadamente pH 12, y aun más de preferencia por lo menos aproximadamente pH 14.

En otra aplicación, una primera solución de regeneración comprende un oxalato o etanodioato, que, relativo a adsorber uno o más contaminantes, es preferencialmente sorbido, sobre un amplio intervalo de pH, por la composición de tierra rara insoluble. En una variación del proceso para desorber iones oxalato, la composición de tierra rara insoluble se pone en contacto con una segunda solución de regeneración que tiene un pH preferido de por lo menos aproximadamente pH 9 y aun más de preferencia por lo menos aproximadamente pH 11 para desorber los iones de oxalato y/o etanodioato a favor de iones hidróxido. Se prefiere una base fuerte para la segunda solución de regeneración. Alternativamente, los aniones oxalato y/o etanodiato sorbidos pueden ser calentados a una temperatura preferida de por lo menos aproximadamente 500 grados Celsius para descomponer térmicamente el oxalato sorbido y/o iones etanodiato y removerlos de la composición de tierra rara insoluble .

En otra aplicación, una primera solución de regeneración incluye un oxianión de intercambio fuertemente adsorbente, tal como fosfato, carbonato, silicato, óxido de vanadio o fluoruro, para desplazar el contaminante sorbido. La primera solución de regeneración tiene una concentración relativamente alta del oxianión de intercambio o fluoruro. La desorción del oxianión de intercambio o fluoruro se hace a un pH diferente (más alto) y/o una concentración de oxianión de intercambio que la primera solución de regeneración. Por ejemplo, la desorción puede ser mediante una segunda solución de regeneración que incluye una base fuerte y tiene una concentración más baja del oxianión de intercambio que la concentración de oxianión en la primera solución de regeneración. Alternativamente, el oxianión de intercambio puede ser térmicamente descompuesto para regenerar la composición de tierra rara insoluble. Alternativamente, el oxianión de intercambio puede ser desorbido mediante la oxidación o reducción de la composición de tierra rara insoluble o el oxianión de intercambio.

En otra aplicación, la solución de regeneración incluye un reductor o agente de reducción, tal como ión ferroso, hidruro de litio aluminio, hidrógeno no naciente, amalgama de sodio, borohidruro de sodio, ion estañoso, compuestos de sulfito, hidracina (reducción de Wolff-Kishner) , amalgama de zinc-mercurio, hidruro de diisobutilaluminio, catalizador lindlar, ácido oxálico, ácido fórmico y un ácido carboxilico (por ejemplo, un ácido de azúcar, tal como ácido ascórbico) , para reducir el material objetivo sorbido, de tierra rara y/o el oxianión que contiene material objetivo sorbido. Mientras que no se desea que sea limitado por alguna teoría ni por a manera de ejemplo, la reducción de superficie en la composición de tierra rara insoluble reducirá el cerio (IV) a cerio (III), que puede interactuar menos fuertemente con los materiales objetivo y oxianiones. Después o concurrentemente con la reducción de superficie de la composición de tierra rara insoluble, el pH se incrementa para desorber el uno o más contaminantes.

En otra aplicación, la solución de regeneración incluye un oxidante o agente de oxidación, por ejemplo, compuestos de perooxigeno (por ejemplo, peróxido, permanganato, persulfato, etc.), ozono, cloro, hipoclorito, reactivos de Fenton, oxigeno molecular, fosfato, dióxido de azufre y los similares, que oxida el sorbente de uno o más contaminantes, seguido por un ajuste de pH y un proceso de desorción. La desorción del uno o más contaminantes de la composición de tierra rara insoluble, por ejemplo, típicamente ocurre a un pH de por lo menos aproximadamente pH 12 y aun más típicamente por lo menos aproximadamente pH 1 .

Otro aspecto de la presente invención es una membrana que contiene uno o más composiciones que contienen tierra rara insoluble. La membrana puede ser cualquier membrana de fibra hueca. Ejemplos de tales membranas son las membranas de osmosis inversa, membranas de ultra-filtración, y de tal clase. Las membranas que contienen tierra rara insolubles se pueden preparar al impregnar la membrana son una composición que contiene tierra rara soluble como es descrito en lo anterior para el monolito. En una configuración, por lo menos un vacío parcial se puede aplicar a la membrana y la solución que contiene tierra rara impregnante (como es descrito en lo anterior) puede ser "succionada" en la membrana bajo la presión reducida. La membrana que contiene tierra rara luego se trata con uno o más: 1) para precipitar la tierra rara para formar una tierra rara insoluble y 2) para hacer reaccionar además la tierra rara impregnada para formar un óxido de tierra rara, tal como Ce02. Un ejemplo no limitativo de precipitación de la tierra rara impregnada para formar la tierra rara insoluble es tratar la membrana de tierra rara impregnada con hidróxido para formar un precipitado de tierra rara dentro de la membrana. Un ejemplo no limitativo de reacción adicional de la membrana impregnada es hacer reaccionar la membrana impregnada con un oxidante fuerte para convertir la composición de tierra rara impregnada a óxido de tierra rara.

Ejemplo I Cuatro filtros cada uno que contiene 25 gramos de alúmina recubierta de ceria se pusieron a prueba con 30 litros de "agua de prueba general 2" NSF P231 a un pH de aproximadamente 9, que contiene 20 mg/L de ácido tánico. Los pre-filtros de alúmina de cubierta de ceria disminuyeron la demanda de oxidante del agua de aproximadamente 41 ppm (NaOCl) a un promedio de 12 ppm (NaOCl) . La demanda de oxidante del agua tratada con los pre-filtros recubiertos con ceria disminuyeron por aproximadamente 75%. Esta demanda disminuida se traduce a una disminución en la cantidad de resina halogenada necesaria para producir una remoción de virus de 4 logi0. La Fig. 4 es una representación gráfica de la retención de ácido húmico en 20 g de alúmina recubierta con ceria estimulada por 6 mg/L y un tiempo de contacto de 10 min .

E emplo II El medio absorbente de ceria se mostró que es efectivo para remover cantidades grandes de materia orgánica natural, tal como ácido húmico y/o ácido tánico. El material orgánico se removió de los gastos de flujo de agua rápidos y tiempos de contacto pequeños de menor que 30 segundos sobre un intervalo grande de valores de pH . La materia orgánica se removió de una solución acuosa con polvos de óxido de ceria que tiene áreas de superficie de aproximadamente 50 m2/g o más grande, aproximadamente 100 m2/g o más grande y aproximadamente 130 m2/g o más grande.

Además, la materia orgánica se removió de una corriente acuosa con alúmina recubierta con óxido de cerio que tiene un área de superficie de aproximadamente 200 m2/g o más grande. Por otra parte, el óxido de cerio recubierto sobre otro medio de soporte o polvo de óxido de cerio aglomerado que tiene un área de superficie de aproximadamente 75 m /g o más grande removió los ácidos húmico y/1 tánico de la corriente acuosa. En cada caso el material que contiene cerio efectivamente removió la materia orgánica de la corriente acuosa para crear una solución incolora clara. Sin embargo, la materia orgánica sustancialmente permaneció en el agua que contiene materia orgánica cuando el agua que contiene materia orgánica se trató con ya sea un microfiltro de fibra hueva seguido por el medio de lecho empacado de carbón activado o con un microfiltro de fibra hueca. En ambos de estos casos, el agua tratada fue una o ambos de nebulosidad y coloreada, indicando la presencia de materia orgánica dentro del agua. El microfiltro de fibra hueca tuvo un tamaño de poro de aproximadamente 0.2 pm.

Ejemplo III Un filtro de diatomita de 55 gramos se cargó con 11 gramos de CeC>2, al impregnar el filtro con una solución acuosa de nitrato de cerio y al calcinar el filtro impregnado para formar CeC>2. El filtro de diatomita se impregnó con la solución de nitrato de cerio de aproximadamente una hora a aproximadamente 24 horas para saturar sustancialmente el filtro con la solución de nitrato de cerio. El filtro impregnado se. secó bajo condiciones calientes para evaporar el agua de los filtros impregnados con nitrato de cerio. Los filtros secos se calcinaron bajo dos condiciones diferentes.

Un conjunto de filtros secos se calcinaron en una atmósfera oxidante durante 1 hora a aproximadamente 500 grados Celsius. Los filtros se cargaron con aproximadamente 18 gramos de Ce02, el Ce02 tuvo en cuenta aproximadamente 30% de la masa del filtro recubierto. El filtro tuvo un gasto de flujo de aproximadamente 600 ml/minuto a 50 psi, que fue aproximadamente una reducción del 30% en el gasto de flujo comparado con los filtros no recubiertos. La estimulación de contaminante del frasquito inicial mostró 100% de eficacia para la remoción de contaminante viral. La capacidad de remoción de contaminante de los filtros fracasó después del tratamiento de aproximadamente 50 litros de agua que contiene contaminante. La capacidad de tratamiento acortada se cree que es debido a la conversión completa del nitrato de cerio al óxido de cerio.

El otro conjunto de filtros secos se calcinaron durante 2 horas a 700 grados Celsius. Los filtros se cargaron con aproximadamente 18 gramos de CeÜ2. El gasto de flujo de los filtros fue de aproximadamente 800 ml/minuto a aproximadamente 50 psi. Uno de los filtros cargados con CeC>2 tuvo una eficiencia de remoción viral de aproximadamente 100% para aproximadamente 160 litros de solución que contiene contaminante viral. Otro de los filtros cargados con CeÜ2 se estimuló con un agua que contiene contaminante que tiene tanto virus y bacterias, el filtro mostró descomposición del contaminante después del tratamiento de aproximadamente 60 litros del agua que contiene contaminante.

La porosimetria de mercurio del filtro no recubierto indicó que el filtro tuvo un poro de área de 6 m2/g, el filtro tiene aproximadamente 3,000,000 de cm2 disponibles para recubrimiento. Basado en la masa y densidad de Ce02 cargado en el filtro, el espesor de recubrimiento de Ce02 promedio del filtro es de aproximadamente 0.005 mieras. La porosimetria de mercurio del filtro indicó que la mayoría (esto es aproximadamente 95%) de los poros del filtro son por lo menos de aproximadamente 0.1 mieras. Dado el espesor de recubrimiento promedio de Ce02 y el tamaño de poro dado del filtro, los poros recubiertos se espera que tengan un diámetro mínimo de aproximadamente 0.09 mieras. Además, los datos indican que la carga de Ce02 puede ser por lo menos duplicada para incluir aproximadamente 40-50% de la masa total del filtro cargado y tener por lo menos la mayoría de estos con un diámetro de aproximadamente 0.08 mieras.

Ejemplo IV 400 mi de la solución de 140 mg/L de ácido húmico (durante cinco veces el requerimiento de NSF P248) se pasó a través de una columna que contiene un volumen de aproximadamente 12.3 cm3 de óxido de cerio. El efluente de la columna no presentó color visible y un análisis espectrofotométrico del efluente indicó una cantidad de remoción de ácido húmico de aproximadamente 93%. Un experimento de análisis por lotes indicó una capacidad de remoción de ácido húmico de aproximadamente 175 mg de ácido húmico por pulgada cúbica de la profundidad de lecho de óxido de cerio.

Un número de variaciones y modificaciones de la invención se pueden utilizar. Seria posible proporcionar algunas características de la invención sin proporcionar otras.

Mientras que los diversos procesos se discuten con referencia a líquidos, se debe apreciar que los procesos se pueden aplicar a otros fluidos, tales como gases. Ejemplos de gases que contienen arsénico incluyen gases de fundidora y de rosticería y gas de chimenea de servicio.

La presente invención, en varias modalidades, configuraciones o aspectos, incluye componentes, métodos, procesos, sistemas y/o aparatos sustancialmente como es presentado y descrito en la presente, incluyendo varias modalidades, configuraciones, aspectos, subcombinaciones y subconjuntos de los mismos. Aquellos de habilidad en- la técnica entenderán como hacer y usar la presente invención después del entendimiento de la presente descripción. La presente invención, en varias modalidades, configuraciones y aspectos, incluyendo la provisión de dispositivos y procesos en la ausencia de artículos no representados y/o descritos en la presente o en varias modalidades, configuraciones o aspectos de los mismos, incluyendo la presencia de tales artículos como se pueden haber utilizado en dispositivos o procesos previos, por ejemplo, para mejorar el desempeño, lograr la facilidad y/o reducción del costo de implementación .

La discusión anterior de la invención será presentada para propósitos de ilustración y descripción. Lo anterior no se propone para limitar la invención a la forma o formas divulgadas en la presente. En la Descripción Detallada anterior por ejemplo, varias características de la invención se agrupan con untamente en una o más modalidades, configuraciones o aspectos para el propósito de resumir la descripción. Las características de las modalidades, configuraciones o aspectos de la invención se pueden combinar en modalidades, configuraciones o aspectos alternos diferentes a aquellos discutidos en lo anterior. Este método de descripción no se va a interpretar como que refleja una intención de que la invención reclamada requiere más características que son expresamente citadas en cada reivindicación. Más bien, como las reivindicaciones siguientes reflejan, los aspectos inventivos dependen de menos de todas las características de una sola modalidad divulgada anterior, configuración o aspecto. Así, las siguientes reivindicaciones se incorporan en la presente en esta Descripción Detallada, con cada reivindicación que se establece como por si misma como una modalidad preferida separada de la invención.

Por otra parte, aunque la descripción de la invención ha incluido la descripción de una o más modalidades, configuraciones o aspectos y ciertas variaciones y modificaciones, otras variaciones, combinaciones y modificaciones están dentro del alcance de la invención, por ejemplo, como puede estar dentro de la habilidad y conocimiento de aquellos en la técnica, después del entendimiento de la presente descripción. Se propone para obtener los derechos que incluyen modalidades alternativas, configuraciones o aspectos al grado permitido, incluyendo estructuras alternas, intercambiables y/o equivalentes, funciones, intervalos o etapas a aquellas reclamadas, ya sea o no de tales estructuras alternas, intercambiables y/o equivalentes, funciones, intervalos o etapas como es divulgado en la presente, y sin proponerse para dedicar públicamente cualquier materia sujeto patentable.

Claims

REIVINDICACIONES

1. Un aparato, caracterizado porque comprende: un monolito permeable que tiene una pluralidad de poros interconectados, una superficie de ingreso, y una superficie de egreso, las superficies de ingreso y de egreso que están en comunicación de fluido, por la vía de los poros interconectados, para permitir que un fluido que contiene contaminante fluya a través de los poros interconectados para la descarga a través de la superficie de egreso; y una composición de tierra rara insoluble dentro de los poros interconectados para remover el contaminante del fluido que contiene contaminante.

2. El aparato de conformidad con la reivindicación 1, caracterizado porque la tierra rara insoluble esté en la forma de por lo menos una de una película y una pluralidad de partículas .

3. El aparato de conformidad con la reivindicación 1, caracterizado porque la tierra rara insoluble comprende una película y en donde la película tiene un espesor de aproximadamente 2 nm a aproximadamente 50 nm.

4. El aparato de conformidad con la reivindicación 1, caracterizado porque la tierra rara insoluble comprende una película que tiene un área de superficie de película de por lo menos aproximadamente 5 m2 por gramo del monolito.

5. El aparato de conformidad con la reivindicación 1, caracterizado porque la composición de tierra rara insoluble comprende partículas que tiene un área de superficie promedio de más de aproximadamente 115 m2/g.

6. El aparato de conformidad con la reivindicación 1, caracterizado porque la composición de tierra rara insoluble comprende cerio.

. El aparato de conformidad con la reivindicación 1, caracterizado porque la composición de tierra rara insoluble comprende por lo menos uno de óxido de cerio (IV) (Ce02) y óxido de cerio (III) (Ce203) .

8. El aparato de conformidad con la reivindicación 1, caracterizado porque la composición de tierra rara insoluble comprende de aproximadamente 1% en peso a aproximadamente 65% en peso del aparato.

9. El aparato de conformidad con la reivindicación 1, caracterizado porque la composición de tierra rara insoluble comprende una o más de lantano, cerio, praseodimio, neodimio, prometió, samario, europio, gadolinio, terbio, disprosio, holmio erbio, tulio, iterbio y lutecio

10. El aparato de conformidad con la reivindicación 1, caracterizado porque el monolito comprende un material de cerámic .

11. El aparato de conformidad con la reivindicación 10, caracterizado porque el material de cerámica es uno de un material de óxido cristalino inorgánico, material de óxido no cristalino inorgánico o una combinación de los mismos.

12. El aparato de conformidad con la reivindicación 10, caracterizado porque el material de cerámica comprende uno o más de cuarzo, feldspar, arcilla de caolín, arcilla china, arcilla, alúmina, sílica, mulita, silicato, caolinita, arcilla de bola, ceniza de hueso, esteatita, petuntse, alabastro, zirconia, carburo, boruro, siliciluro y combinaciones de los mismos.

13. El aparato de conformidad con la reivindicación 10, caracterizado porque el material de cerámica comprende uno de sílica, alúmina y una combinación de los mismos.

14. El aparato de conformidad con la reivindicación 1, caracterizado porque los poros interconectados tienen un tamaño de poro promedio de aproximadamente 0.05 µp? a aproximadamente 1.0 µ??.

15. Un método, caracterizado porque comprende: poner en contacto un monolito que tiene una pluralidad de poros interconectados con una solución que contiene tierra rara para formar un monolito impregnado con tierra rara, en donde los poros interconectados forman una pluralidad de rutas de fluido y en donde la tierra rara se impregna a lo largo de sustancialmente las longitudes completas de las rutas de fluido; y calcinar el monolito impregnado para formar un monolito recubierto con tierra rara que tiene una pluralidad de rutas recubiertas con tierra rara, en donde la tierra rara recubierta está en la forma de una composición de tierra rara insoluble .

16. El método de conformidad con la reivindicación 15, caracterizado porque la solución que contiene tierra rara comprende uno de un carbonato, nitrato, yodato, sulfato, clorato, bromato, acetato, formiato y oxalato de tierra rara y en donde la solución que contiene tierra rara es una solución acuosa.

17. El método de conformidad con la reivindicación 16, caracterizado porque la solución que contiene tierra rara comprende uno de carbonato de cerio, nitrato, yodato, sulfato, clorato, bromato, acetato, formiato y oxalato de cerio .

18. El método de conformidad con la reivindicación 15, caracterizado porque el contacto comprende uno de recubrimiento de rocío, recubrimiento de cortina, inmersión, recubrimiento forzado y recubrimiento bajo presión atmosférica más grande.

19. El método de conformidad con la reivindicación 15, caracterizado porque el contacto comprende la inmersión del monolito en la solución que contiene tierra rara.

20. El método de conformidad con la reivindicación 19, caracterizado porque la inmersión es durante un período de aproximadamente 1 hora a aproximadamente 48 horas.

21. El método de conformidad con la reivindicación 15, caracterizado porque además comprende después de la etapa de contacto y antes de la etapa de calcinación, el secado del monolito impregnado para formar una película de tierra rara seca dentro de los poros interconectados del monolito y en donde el período de secado es de aproximadamente 10 minutos a aproximadamente 24 horas.

22. El método de conformidad con la reivindicación 15, caracterizado porque la etapa de calcinación comprende calentar el monolito a una temperatura de aproximadamente 250 grados Celsius a aproximadamente 900 grados Celsius y en donde el monolito se calienta en la presencia de oxígeno.

23. El método de conformidad con la reivindicación 15, caracterizado porque la etapa de calcinación forma una composición de tierra rara insoluble, en donde la composición insoluble está dentro de los poros interconectados del monolito y en donde la composición de tierra rara insoluble comprende aproximadamente 1% en peso a aproximadamente 65% en peso del monolito recubierto.

24. El método de conformidad con · la reivindicación 23, caracterizado porque la composición de tierra rara insoluble comprende una película en donde la película tiene un espesor de película de aproximadamente 2 nm a aproximadamente 50 nm.

25. El método de conformidad con la reivindicación 23, caracterizado porque la composición de tierra rara insoluble comprende una película que tiene un área de superficie de película de por lo menos aproximadamente 5 m2 por gramo de monolito.

26. El método de conformidad con la reivindicación 23, caracterizado porque la composición de tierra rara insoluble comprende partículas, y en donde las partículas tienen un área de superficie promedio de más de aproximadamente 115 m2/g.

27. El método de conformidad con la reivindicación 23, caracterizado porque la película de óxido de tierra rara insoluble comprende cerio.

28. Un proceso, caracterizado porque comprende: poner en contacto una superficie de ingreso de un monolito poroso que comprende una composición de tierra rara insoluble con un fluido que contiene contaminante; y pasar el fluido que contiene contaminante a través del monolito a una superficie de egreso, en donde el paso del fluido que contiene contaminante a través del monolito sustancialmente remueve uno o más de los contaminantes contenidos dentro del fluido que contiene contaminante para 'formar un fluido purificado y una composición de tierra rara cargada con contaminante y en donde el fluido purificado sale del monolito en la superficie de egreso.

29. El proceso de conformidad con la reivindicación 28, caracterizado porque además comprende el calentamiento de por lo menos uno de: i) el fluido que contiene contaminante antes de la etapa de contacto; y ii) el fluido que contiene contaminante y el monolito durante la etapa de contacto.

30. El proceso de conformidad con la reivindicación 28, caracterizado porque además comprende: aplicar presión al fluido durante la etapa de contacto .

31. El proceso de conformidad con la reivindicación 28, caracterizado porque el uno o más contaminantes contenidos dentro del fluido que contiene contaminantes se remueven con la composición de tierra rara insoluble.

32. El proceso de conformidad con la reivindicación 28, caracterizado porque la composición de tierra rara insoluble comprende por lo menos uno de óxido de cerio (IV) Ce02) y óxido de cerio (III) (Ce2Os).

33. El proceso de conformidad con la reivindicación 28, caracterizado porque por lo menos uno del uno o más contaminantes comprende uno de un contaminante químico, contaminante biológico, microbio, microorganismo y una mezcla de los mismos.

34. El proceso de conformidad con la reivindicación 28, caracterizado porque la composición de tierra rara cargada con contaminante comprende uno de REX y REOX, en donde RE comprende un elemento de tierra rara, O comprende O2" y X comprende un contaminante o residuo del contaminante.

35. El proceso de conformidad con la reivindicación 28, caracterizado porque el fluido que contiene contaminante comprende uno de un fluido liquido, un fluido gaseoso, y una combinación de fluido liquido y gaseoso.

36. El proceso de conformidad con la reivindicación 28, caracterizado porque el monolito poroso comprende una cerámica porosa que tiene una pluralidad de poros y un volumen hueco.

37. El proceso de conformidad con la reivindicación 28, caracterizado porque la composición de tierra rara insoluble esta dentro de los poros y el volumen hueco del monolito, en donde la composición de tierra rara insoluble comprende de aproximadamente 1% en peso a aproximadamente 65% en peso del monolito y en donde la composición de tierra rara insoluble comprende una película que tiene uno o ambos de un espesor de película de aproximadamente 1 nra a aproximadamente 50 nm y un área de superficie de película de por lo menos aproximadamente 5 m2 por gramo de monolito.

38. Un sistema, caracterizado porque comprende: un recipiente que comprende un alojamiento que tiene un primero y un segundo extremo opuestos, una entrada, una salida, y una pared exterior que se extiende entre el primero y el segundo extremo encerrando una ruta de flujo de fluido entre la entrada y la salida; y un monolito poroso permeable que comprende una composición de tierra rara insoluble dispuesta dentro del alojamiento, el monolito poroso y permeable que comprende una composición de tierra rara insoluble para tratar un fluido que contiene contaminante, una superficie de ingreso, una superficie de egreso, en donde las superficies de ingreso y de egreso están interconectadas con una pluralidad de rutas de fluido que se extienden a través del monolito poroso y en donde la superficie de ingreso está interconectada operablemente a la entrada y la superficie de egreso está conectada operablemente a la salida, mediante lo cual el fluido que contiene contaminante fluye desde la entrada y a través de la superficie de ingreso, la pluralidad de rutas de fluido y la superficie de egreso para la descarga de un fluido purificado a través de la salida.

39. El sistema de conformidad con la reivindicación 38, caracterizado porque el insoluble comprende por lo menos uno de óxido de cerio (IV) (Ce02) y óxido de cerio (III) (Ce203) , en donde la composición de tierra rara insoluble está dentro de las rutas de fluido del monolito, en donde la composición de tierra rara insoluble comprende de aproximadamente 1% en peso a aproximadamente 65% en peso del monolito y uno de la composición de tierra rara insoluble comprende una película que tiene uno o ambos de un espesor de película de aproximadamente 2 nm a aproximadamente 50 nm y un área de superficie de película de por lo menos aproximadamente 5 m2 por gramo del monolito.

40. El sistema de conformidad con la reivindicación 38, caracterizado porque la composición de tierra rara insoluble comprende uno o más de lantano, cerio, praseodimio, neodimio, prometió, samario, europio, gadolinio, terbio, disprosio, holmio erbio, tulio, iterbio y lutecio.

41. El sistema de conformidad con la reivindicación 38, caracterizado porque el monolito comprende un material de cerámica y en donde el material de cerámica es uno de un material de óxido cristalino inorgánico, material de óxido no cristalino inorgánico o una combinación de los mismos.

42. El sistema de conformidad con la reivindicación 38, caracterizado porque el recipiente comprende uno o más monolitos configurados en serie, en paralelo y cualquier combinación de los mismos.

43. El sistema de conformidad con la reivindicación 38, caracterizado porque el recipiente comprende uno de un metal, plástico, PVC y acrílico.