KR100213518B1

KR100213518B1 - 수질 및 바닥 침전물의 질 개선용의 난붕괴성 마그네슘 화합물계 pH 조정제

Info

Publication number: KR100213518B1
Application number: KR1019970000053A
Authority: KR
Inventors: 아끼라 가네야스; 노부유끼 니시노; 사또시 신마쓰; 구니오 와따나베
Original assignee: 사까모또 히로시; 우베 마테리알즈 가부시키가이샤
Priority date: 1996-01-05
Filing date: 1997-01-04
Publication date: 1999-08-02
Also published as: AU7045596A; KR970059106A; JPH09187775A; TW432016B

Abstract

본 발명은 내해, 내만, 호수, 소지, 하천의 물 및 바닥 침전물의 pH 값을 1회 살포 또는 충전으로 장기간에 걸쳐 알칼리성 수준으로 유지하거나 또는 양식장의 물 탱크를 알칼리성 수준으로 올려줌으로써 어류 및 수생 생물의 생활 환경을 개선시킬 수가 있는 난붕괴성의 pH 조정제를 제공한다. 본 발명의 난붕괴성 마그네슘 화합물계 pH 조정제는 적어도 1종의 마그네슘 화합물계 원료로 구성되며 수중 투입 1시간 후에 분화율(紛化率)이 10% 이하임을 특징으로 하고 있다.

Description

수질 및 바닥 침전물의 질 개선용의 난붕괴성 마그네슘 화합물계pH 조정제

제1도는 본 발명의 산화마그네슘계 재료 pH 조정제와 종래의 굴 껍질 pH 조정제를 투입한 해수의 pH 값의 변화를 나타낸 것이다.

제2도는 본 발명의 마그네슘계 재료 pH 조정제를 충전시킨 칼럼에 pH 8인 해수를 통과시켰을 때의 처리 후 해수의 pH 값의 변화를 나타낸 것이다.

제3도는 실시예 9의 마그네슘 화합물계 원료와 비교예 6의 석회암을 투입하였을 경우의 pH 값의 변화를 나타낸 것이다.

제4도는 실시예 10에서 얻어진 재료를 투입하였을 경우의 pH 값의 변화를 나타낸 것이다.

제5도는 실시예 12에서 얻어진 재료를 투입하였을 경우의 pH 값의 변화를 나타낸 것이다.

[발명의 목적]

[발명이 속하는 기술분야 및 그 분야의 종래기술]

본 발명은 내해(內海), 내만(內灣), 호수, 소지(沼地), 하천의 수질 및 바닥 침전물의 질의 pH 값을 1회 살포 또는 충전으로 장기간에 걸쳐 알칼리성 수준으로 유지하거나 또는 양식장의 물 탱크를 알칼리성 수준으로 올려줌으로써 어류 및 수생 생물의 생활 환경을 개선함을 목적으로 하는 마그네슘 화합물계 pH 조정제에 관한 것이다.

근래에, 후배지(後背地)의 대량 오염원을 갖는 내해, 내만, 호수, 소지, 하천 등의 폐쇄성 수역은 유입하는 슬러지의 부하가 크고 오염물질들이 상기 폐쇄성 수역에서 쌓이기 쉬운 이유로 부영양화하고 있다. 그 결과, 폐쇄성 수역의 수질 및 바닥 침전물의 질이 오염되었으며 지금도 오염되고 있다. 폐쇄성 수역의 대표적인 예가 되는 일본 내해(Inland Sea of Japan)와 이세만(Ise Bay)에서는, 바다에 흘러 들어가는 인 및 질소가 정체하여 적조(赤潮)를 발생시키며, 따라서 어업피해를 야기하는 등의, 어업 환경에 커다란 영향을 미치고 있다. 음료수의 취수원으로서의 호수 및 소지, 이를 테면 비와호(Lake Biwa) 등에서는 담수 적조가 일어나거나 담수 블룸이 갑자기 비정상적인 정도로 발생하여, 급수 시설의 여과 장애 및 악취 등의 문제를 야기한다. 하천은 가정 및 공장으로부터의 배출된 물의 유입으로 부영양화하여 수질 및 바닥 침전물의 질이 악화되는 결과를 가져옴으로 인해, 악취를 초래하거나 수생 생물이 더 이상 살 수가 없는 그런 환경을 초래하고 있다. 이를 대처하기 위하여, 수질오염방지법, 일본내해환경보전특별조치법, 호수수질보전특별조치법 그리고 호수에 관계된 질소 및 인의 배수규제 등의 법률이 일본에서 제정, 실시되었다. 산성 하천이라고 부르는 몇 몇 하천에서는 산성 온천수의 하천에의 유입으로 인하여 생물체가 더 이상 살 수 없을 정도로 수질의 pH 값이 극히 낮다.

양식장으로부터는 적조 발생 및 산소결핍수 덩어리의 발생으로 초래된, 바닥 침전물의 유독한 황화 수소의 발생에 기인하는 많은 수의 떠오른 물고기의 죽음에 의한 피해가 보고되고 있다.

어류 및 수생 생물의 양식장에서는, 육상에 설치된 물 탱크 등에서 알을 인공적으로 부화시켜, 이 부화된 어류 및 수생 생물을 사육하여 일정 크기까지 성장시킨 다음, 다른 양식장에 옮겨서 시장에 출하될 때까지 계속 사육한다. 그와 같은 물 탱크에서는, 생물체의 성장을 위해 제공된 먹이의 찌꺼기나 생물체로부터의 배설물이 쌓이게 되는데, 질산 이온 등의 축적을 초래하여, 수질 및 바닥 침전물의 질의 악화를 초래한다. 특히, pH의 저하는 처리되어야 할 심각한 문제이다.

이 pH 저하는 사육 생물에 직접 영향을 주며, 이러한 pH 저하로부터 양식업자들은 사육 생물의 성장의 늦음, 사육 기간 중의 사육 생물의 사망률 증가, 지상으로 퍼올릴 때의 수율 저하 등의, 커다란 피해를 겪어 왔다.

생물 사육중 물 탱크는 두 종류 : 순환식 물 탱크와 유수식(流水式) 물 탱크로 나누어진다. 전자는 펌프를 사용하여 물을 순환시키며 후자는 물을 넘쳐 흐르게 하여 탱크 내의 물을 항상 신선한 물로 교체시킨다.

전자의 순환식 물 탱크에서, pH 저하에 대한 대응책은 탱크 내의 물을 신선한 물로 교체하거나 또는 pH 조정제로서 생석회, 소석회, 산호 모래, 굴 껍질 등을 채워넣어 pH 값을 올리는 것이다. 종래의 방법으로서는, 수질 및 바닥 침전물의 질의 pH 값을 알칼리 수준으로 안정되게 유지시킬 수가 없었다. 이는 생석회나 소석회 등의 종래의 pH 조정제는 물이 순환하는 동안 붕괴되고 분화되어, 순환식 물 탱크의 수질을 오염시키기 때문이다. 더욱이 천연 해수는 pH 값이 8.2 전후가 보통이다. 그러나, 7.5의 낮은 pH를 가질 정도로 처리되었던 물을 천연 해수의 pH 값인 8.2까지 그것의 pH 값을 올리기 위해, 산호 모래나 굴 껍질 등의 pH 조정제를 사용하여, 더욱 처리시키는 경우, 상기 pH 조정제들은 주로 탄산칼슘으로 구성되어 있기 때문에 그것들을 사용하여 상기 pH를 8까지 조차도 올리기는 어려운 일이었다.

후자의 유수식 물 탱크에서는, 특히 탱크의 바닥 부근에 사는 생물을 사육하는 경우에, 탱크내의 물의 pH 값은 탱크의 물이 항상 신선한 물로 교체되고 있기 때문에 정상 수준으로 유지된다. 그러나, 탱크의 바닥에는, 먹이 찌꺼기, 배설물 등이 쌓이게 되어, 바닥 침전물의 질이 악화되고 있다. 그 결과, pH 저하의 문제가 발생한다. 이러한 pH 저하에 대한 대응책으로서, 전자의 순환식 물탱크에 사용된 것과 동일한 종래의 pH 조정제들이 사용되어 왔다. 그러나, 상기 시스템으로부터 항상 물이 흘러 나오고 있기 때문에 수중 투입 후 붕괴된 조정제는 이 흐르는 물에 의해 상기 시스템으로부터 방출된다. 따라서, 바닥 침전물의 pH 값을 장기간에 걸쳐 알칼리 수준(예를 들면, 해수의 pH 값은 8.2임)으로 안정되게 유지시킬 수가 없었다.

게다가, 순환식 물 탱크의 pH 저하에 대한 대응책도, 상기한 바와 같이, 탱크의 물을 신선한 물로 교체시키는 것이다. 그러나, 수족관 등에 설치된 물 탱크에 해수를 필요로 하는 경우에, 탱크의 물을 자주 교체하려면 엄청난 비용이 든다. 한편, 생석회나 소석회 등의 석회계 조정제를 사용해서 pH를 올리는 경우에는, 이들 pH 조정제가 강한 알칼리원이기 때문에 어류 및 수생 생물의 생활환경에 상당한 해로운 영향을 미친다. 게다가, 석회계 조정제는 물속에 함유된 이산화탄소와 반응하여 탄산칼슘을 내놓으며 그리하여 생성된 탄산칼슘이 상기 조정제의 표면을 덮는다. 그러므로, 조정제가 pH 값을 올릴 수 있는 기간은 매우 짧다. 이러한 이유로, pH 값을 올리기 위하여는 물속에 조정제를 항상 첨가해 주는 일이 필요하다. 게다가 이 방법에는 상기 생성된 탄산칼슘 등의 화합물이 퇴적되는 또 다른 문제가 수반된다.

유수식 물 탱크에서, 산호 모래 및 굴 껍질은 탄산칼슘으로 주로 구성되어 있으며 물속에 함유된 인산이온과의 반응을 통해 그것의 표면상에 침전물을 생성시킨다. 그러므로, 그것들의 pH 값을 올릴 수 있는 기간은 극히 짧고 그것들이 올릴 수 있는 pH 값은 높아야 7.8 내지 7.9까지로 제한되며 천연 해수의 pH 범위인 8.1 내지 8.3의 범위로 되돌아가는 일은 가능하지 않다는 문제가 있다. 게다가, 생석회나 소석회 등의 종래의 pH 조정제들은 물이 순환되는 동안 붕괴되고 분화되어, 순환식 물 탱크의 수질을 오염시키며 사육 생물의 생활 환경을 악화시킨다. 더군다나, 유수식 물 탱크의 바닥 부근에 사는 생물을 사육하는 경우, 바닥 침전물의 질의 악화로 초래된 pH 저하는 박테리아 및 바이러스의 증식으로 결과되어, 탱크 속의 생물의 병의 위험과 수율의 감소를 초래한다.

게다가, 상기 종래의 pH 조정제들을 내해, 내만, 호수, 소지, 하천 등에서 수질 및 바닥 침전물의 질을 개선시킬 목적으로 수중 투입하는 경우, 그것들은 투입 바로 직후에 붕괴하여 분말로 되며 바닥으로 흩어지게 된다. 따라서 폭풍시에 바닥이 씻겨지는 경우 그것들은 투입 구역 이외의 다른 구역으로 흘러 나갈 수 있게 되어, 목표 구역의 개질을 망치게 한다. 그 결과, pH 조정제를 반복하여 살포하여야 하며, 따라서 경제적 문제가 야기된다. 종래의 pH 조정제들인 생석회, 소석회, 산호 모래, 굴 껍질, 석회암 등의 석회계 재료들은 내해, 내만, 호수, 소지, 하천 등의 물에 녹아 있는 황산 이온들과 반응하여 난(難)용해성의 석고(황산칼슘)를 용이하게 형성한다. 이 석고가 석회계 조정제의 표면을 덮는다. 그러므로, pH 조정제의 효과가 상실되며 장기간에 걸쳐 pH 값을 조정하기란 불가능한 일이다. 따라서, 한 번의 살포로 장기간에 걸쳐 물의 pH 값을 올릴 수가 있는 재료의 등장을 고대하여 왔다.

상기 문제점을 고려하여, 본 발명의 발명자들은 집중적으로 연구를 한 결과, 내해, 내만, 호수, 소지, 하천, 물 탱크 등의 수질 및 바닥 침전물의 질의 pH 값을 1회 살포 또는 충전으로 장기간에 걸쳐 알칼리성 수준으로 유지시켜 줌으로써 어류 및 수생 생물의 생활 환경을 개선함을 목적으로 하는 마그네슘 화합물계 pH 조정제를 개발하기에 이르렀다.

[발명의 구성 및 작용]

상기 문제점을 해결하기 위한 목적에서, 본 발명은 (1) 적어도 1종의 마그네슘 화합물계 원료로 구성되고 수중 투입 1시간 후의 분화율이 10% 이하이며 바람직하게는, (2) 벌크 밀도가 2.3g/cm³이상이고, 상기 마그네슘 화합물계 원료는 (3) 1000℃이상에서 가열된 산화 마그네슘으로서, (4) 천연의 마그네슘 화합물계 광석을 그 분해 온도 이상의 온도에서 가열처리하여 얻어진 것, 그리고, (5) 마그네슘 화합물을 주성분으로 하는 분말상 또는 과립상 재료의 성형물 또는 그것의 분쇄물이며, (6) 개질시키고자 하는 구역의 1m²당 조정제 1kg 이상을 살포함으로써, 또는 (7) 개질시키고자 하는 물의 1m³당 조정제 50g 이상을 투입함으로써, 또는 (8) 조정제로 채운 층에 SV=1 이상으로 물을 통과시킴으로써 pH 값을 0.5 이상으로 상승시킬 수가 있는, 수질 및 바닥 침전물의 질을 개선하는 난붕괴성의 마그네슘 화합물계 pH 조정제를 제공한다.

본 발명의 난붕괴성의 마그네슘 화합물계 pH 조정제는 수중 투입 후 즉시 붕괴, 분화되지 아니하므로, 사용시에 수질 및 바닥 침전물의 질은 오염시키는 것은 아니다. 석회계 조정제와는 달리, 마그네슘 화합물계 pH 조정제는 물 속에 녹아 있는 황산 이온들과 반응하는 경우에 조차도 난용해성의 물질을 형성하지 아니한다. 그러므로, 그것은 pH 값을 장기간에 걸쳐 알칼리성 수준으로 유지시킬 수가 있으며, 따라서 사육 생물들에게 좋은 생활 환경을 제공할 수가 있다.

이하 본 발명을 상세히 기술하고자 한다.

본 발명의 마그네슘 화합물계 원료는 산화마그네슘, 수산화마그네슘, 탄산마그네슘 등의 적어도 1종의 마그네슘-함유 재료이다.

산화 마그네슘의 좋은 예들은 자연에 존재하는 마그네사이트와 브루사이트를 가열 분해시켜 얻은 소결(燒結) 마그네시아 클링커들, 상기 광석을 그것의 용융 온도보다 더 높은 온도에서 전기 아크로 용해시킨 다음 응고시켜 얻은 전기융합 마그네시아; 그리고 해수, 간수, 염수 등의 마그네슘-함유 수용액에 석회유 등의 알칼리 재료를 첨가하여 얻은 합성 수산화마그네슘을 가열 분해시켜 얻은 소결 산화마그네슘(합성 소결 마그네시아 클링커) 및 전기융합 산화마그네슘(합성 전기융합 마그네시아) 등이 있다.

상기 예들에는 수산화마그네슘으로 주로 구성된 천연의 브루사이트를 그것의 분해 온도 약 350℃보다 더 높은 온도에서 또는 탄산마그네슘으로 주로 구성된 마그네사이트를 그것의 분해 온도 약 900℃ 보다 더 높은 온도에서 가열처리하여 얻은 일반적으로 가성-하소 마그네시아라 불리우는 마그네슘 화합물계 원료들도 포함된다. 이들 재료들의 주된 구성 광물은 페리클레이즈(산화마그네슘 결정)이며, 통상 내부에는 분해되지 않은 마그네사이트나 브루사이트가 함유되어 있다. 그러나, 이들 재료들은 본 발명의 마그네슘 화합물계 pH 조정제의 기능 손상없이 본 발명의 난용해성 마그네슘 화합물계 pH 조정제로서 사용될 수가 있다.

더욱이, 상기의 천연 마그네슘 화합물계 광석을 바로 사용하는 것도 가능하다.

상기의 예들에는 또한 자연에 존재하는 돌로마이트, 이 돌로마이트를 가열처리하여 얻은 돌로마이트 클링커, 또는 소석회와 수산화마그네슘을 혼합하여 그 결과로서 얻어지는 혼합물을 가열처리시켜 얻은 통칭 합성 돌로마이트 등도 포함된다.

이들 마그네슘 화합물계 원료들 중에서도, 1000℃ 이상의 온도에서 가열처리하여 얻은 소결 혹은 전기융합 마그네슘 화합물계 원료들이 바람직하다. 이들 각 마그네슘 화합물계 원료는 MgO 함량이 높기 때문에, 단위 면적 또는 단위 체적당 투입량은 충분히 적은 양이다. 따라서, 그것들은 경제성이 있는 것으로 간주된다.

1000℃ 이상의 온도로 가열처리하여 얻어지는 소결 혹은 전기융합 마그네슘 화합물계 원료의 좋은 예들은 상기한 천연의 소결 마그네시아 클링커들, 천연의 전기융합 마그네시아, 합성 소결 마그네시아 클링커들, 합성 전기융합 마그네시아 등등이 있다.

상기의 예들에는 수산화마그네슘 및 산화마그네슘의 분말 재료를 성형시켜 얻은 과립 산물과 그것의 분쇄 산물들도 또한 포함된다. 필요하다면 성형 중에 결합제가 첨가될 수도 있다.

또한, 본 발명의 재료는 크기가 1mm 이상인 것이 바람직하다. 바닥 침전물의 질을 개선하기 위한 목적상, 보다 큰 입자 직경의 재료가 더 빨리 가라앉으며, 바닥 침전물이 슬러지인 경우에는, 그 슬러지 속으로 쉽게 매장된다. 따라서, 바닥침전물의 질 개선 효과가 향상될 뿐만 아니라 바닥 침전물 속으로 묻혀짐으로해서 물에 의한 이동이 거의 없게 된다.

본 발명의 마그네슘 화합물계 pH 조정제에 있어, 성형 직후의 과립 산물의 벌크 밀도는 붕괴성과 밀접한 관계가 있다. 벌크 밀도가 높으면 높을수록 붕괴성은 낮아지게 된다는 것이다. 따라서, 수중 투입 후 재료의 붕괴를 막기 위하여는, 벌크 밀도가 2.3g/cm³이상인 것이 바람직하다. 벌크 밀도가 2.3g/cm³이하인 경우, 재료는 수중 투입 직후에 붕괴되기 쉬우며 따라서, 장기간에 걸쳐 pH 값을 조정하는 효과가 상실되게 된다. 그 원인들의 하나는 상기한 유수식 물탱크 또는 흐름이 급한 수역에 재료를 투입하는 경우 흐르는 물에 의해 상기 시스템으로부터 재료가 방출된다는 것이다.

본 발명의 마그네슘 화합물계 pH 조정제는 수중 투입 1시간 후의 분화율이 10% 이하여야 한다. 여기에 사용된 분화율이라는 용어는 수중 투입 1시간 경과시의 재료의 붕괴로 생성된, 수중 투입 전의 입자의 크기보다 더 작은 입자 크기를 갖는 입자의 생성률을 의미한다. 따라서, 분화율이 적으면 적을수록 재료는 붕괴되기가 어려워지게 된다. 분화율이 10%를 넘는 경우 재료의 비표면적이 증가하므로, 재료의 pH 값 조정 기능이 향상된다. 그러나, 재료가 빠르게 용해되어 장기간에 걸쳐 pH 값을 조정할 수 있는 효과가 상실되고 만다. 따라서, pH 조정제를 추가로 더 투입하여야 하고, 그 결과로 경제적 문제가 야기되는 것이다.

본 발명의 마그네슘 화합물계 pH 조정제는 수질 및 바닥 침전물의 질을 개선시키고자 하는 목표 구역의 1m²당 1kg 이상의 양으로 살포하는 것이 바람직하다. 살포 재료의 양이 1kg 미만일 경우에는, pH 값을 조정할 수 있는 능력이 작기 때문에 pH 값을 충분할 정도로 높은 수준까지 상승시킬 수가 없다.

외부와 연결되지 않은 저수식 물 탱크에서 물의 pH 값을 상승시키기 위하여는, 개질시키고자 하는 물의 1m³당 본 발명의 조정제 50g 이상을 투입하는 것이 바람직하다. 조정제의 투입량이 50g 미만인 경우, pH 값을 충분할 정도로 높은 수준까지 상승시킬 수가 없다. 충진층 또는 충진층을 구성하는 재료의 일부로서 본 조정제를 사용하는 경우, 개질시키고자 하는 물을 SV(물 흐름 속도) 1이상으로 흐르게 하는 것이 바람직하다. SV가 1미만일 경우에는, 충진층을 통해 물을 통과시킨 후에도 pH 값은 불변한 상태로 있으며 이는 비경제적인 것이다.

본 발명을 더욱 구체적으로 설명하기 위한 목적에서 다음의 실시예들이 주어진다.

실시예에 기술된 측정항목은 다음의 방법으로 이루어진 것이다.

[벌크 밀도]

일본학술진흥회 제124위원회의 시험법 분과회에서 결정된 학진법 2 : 마그네시아 클링커의 겉보기 기공률, 겉보기 비중 및 벌크 밀도의 측정 방법 [내화물 수첩 1981년판, 다이까부쓰 기쥬쓰 교오까이 (일본내화물기술협회) 발행]에 따라, 다음의 수학식으로부터 샘플의 벌크 밀도를 구하였다.

벌크 밀도=W1/(W3-W2)×S

[여기서 W1은 건조 샘플의 중량(g)이고, W2는 등유 중에서의 등유로 포화된 샘플의 중량(g)이며, W3은 등유로 포화된 샘플의 중량(g)이고, S는 측정 온도에서의 등유의 밀도(g/cm³)임]

[수중 투입 1시간 후의 분화율]

샘플을 샘플의 최소 입자 크기와 거의 같은 크기를 갖는 그물눈의 금속 바스켓에 두었다. 샘플은 이 바스켓과 함께 서서히 수중으로 투입시켰고, 1시간 후 그 바스켓과 함께 샘플을 끌어 올렸다. 바스켓에 남아 있는 샘플을 건조시켜 그 건조 중량을 측정하였다. 수중 투입 전의 중량과 건조 후 중량간의 차를 분화로 인해 샘플에서 떨어져 나간 양, 즉, 수중 투입으로 분화된 양으로 취하였다. 상기의 차(중량 감소)를 수중 투입 전 중량으로 나누어 얻은 값을 분화율(%)로 하였다.

[실시예 1∼5]

본 발명의 pH 조정제로서 5종류의 다른 마그네슘 화합물계 원료들을 준비하여 해수에 1시간 동안 담갔다. 표 1은 이들 재료들의 구성 성분의 종류, 벌크 밀도, MgO 함량, 입자 크기 및 분화율을 나타낸 것이다.

[비교예 1∼2]

비마그네슘 화합물 재료들인 생석회와 소결 칼슘 클링커를 실시예 1∼5에서와 마찬가지로 해수에 1시간 동안 담갔다. 그 결과는 표 2에 나타나 있다.

상기의 결과들로부터 실시예 1∼5의 마그네슘 화합물계 원료들은 비교예 1 및 2의 재료들보다 1시간 후 분화율이 훨씬 더 적으며, 쉽게 붕괴, 분화되지 않음이 밝혀졌다.

[실시예 6]

온도가 20℃인 해수(pH 7.5) 2.5 리터를 채운 유리 비이커에 pH 조정제로서 본 발명의 마그네슘 화합물계 원로(2000℃의 온도에서 가열처리된 합성 소결 마그네시아 클링커로서 MgO 함량 98%, 벌크 밀도 3.4g/cm및 입자 크기 1∼4.75mm임) 200g을 그리고 본 발명의 pH 조정제와 비교하기 위한 대조표준으로서, 탄산칼슘으로 주로 구성되어 있는 종래의 pH 조정제인, 입자 크기가 1∼10mm의 굴 껍질 200g을 넣어 주었다. 10일 동안 매일 해수의 pH를 측정하였다. 해수의 pH 값의 변화가 제1도에 나타나 있다.

상기의 결과들로부터 종래 기술의 pH 조정제로서 굴 껍질을 투입한 해수의 pH 값은 10일 후 7.9 전후인 반면, 본 발명의 마그네슘 화합물계 원료를 투입한 해수의 pH는 약 30분 후에 8 이상으로, 1일 후 9.5 이상, 그리고 3일 후에는 10전후까지 상승함이 밝혀졌다. 종래 기술의 pH 조정제인 굴 껍질과 비교하여, 본 발명의 pH 조정제는 pH 값을 상승시키는 능력 및 높은 pH 값을 유지하는 능력이 우수한 것으로 확인되었다.

[실시예 7, 비교예 3 및 4]

해수로 채운 면적 18m, 높이 0.6m의 콘크리트 물 탱크에 다음의 세 가지 다른 조건하에 가자미 312 마리를 넣고 67일 동안 사육하였다.

(1) 실시예 7 : 모래 및 실시예 6의 것과 똑같은 본 발명의 마그네슘 화합물계 pH 조정제 500kg을 탱크의 바닥 전체에 걸쳐 살포하였다.

(2) 비교예 3 : 바닥에는 아무 것도 살포하지 않았으며 콘크리트 바닥 표면을 바로 이용하였다.

(3) 비교예 4 : 오직 모래만을 바닥에 살포하였다.

실험의 결과들은 표 3에 나타나 있다. 그 결과에 따르면, 본 발명의 마그네슘 화합물계 원료를 투입한 물 탱크가 본 발명의 마그네슘 화합물계 원료를 투입하지 않은 다른 물 탱크의 경우보다 사망 수가 더 적으며 수율은 더 높다는 사실이 밝혀졌다. 따라서, 본 발명의 재료가 생물의 성장에 좋은 영향을 미치는 것으로 확인되었다.

[실시예 8]

직경 24mm 및 길이 300mm의 크기를 갖는 유리 칼럼에 실시예 1의 재료 50g(체적 : 25cm)을 채워 넣었고, 해수(pH 8.0)을 30일 동안 SV=10으로 칼럼을 계속 통과시켰으며, 칼럼 통과 후의 해수의 pH를 측정하였다. 결과는 제2도에 나타나 있다. 처리 후 해수의 pH값은 처리 이전보다 항상 0.7 정도 더 높았다. 칼럼내의 재료의 붕괴는 관찰되지 않았다.

[비교예 5]

비교예 1의 재료에 대하여 실시예 8에서와 똑같은 실험을 수행하였다. 해수를 통과시킨 바로 직후에, pH 값이 11 이상인 강력한 알칼리원인 해수가 칼럼으로부터 방출되었으며, 생석회는 격렬한 발열 반응을 나타냈다. 생석회는 붕괴되어 분화되었고, 칼럼의 시스템으로부터 방출되었다. 따라서, 실험은 개시 30분 후에 완료되었다.

실시예 8 및 비교예 5의 결과들에 따르면, 실시에 8의 마그네슘 화합물계 원료가 종래 기술의 pH 조정제인 생석회보다 더 잘 붕괴되지 않으며 생석회와는 달리 강력한 알칼리수를 형성하지 않는 것으로 확인되었다.

[실시예 9]

70℃로 가열된 열중탕 탱크 속의 3리터 유리 비이커안에 온도 70℃ 및 pH 값이 1인 강한 산성수 2리터를 넣었고, 이 비이커안에 실시예 1 및 8에서 사용된 마그네슘 화합물계 원료 1kg(체적 : 0.5리터)를 투입하였다. 바닥에 퇴적된 재료 위의 물을 재료가 움직이지 않는 정도의 교반력으로 휘저어 주면서 그 pH 값을 측정하였다.

[비교예 6]

실시예 9에서와 마찬가지로 pH 값 1의 똑같은 강한 산성수 및 똑같은 실험 방법을 사용하여 그 pH 값을 측정하기 위해 입자 크기 1∼9.52mm의 석회암 1kg(체적 : 0.5 리터)을 투입하였다.

실시예 9 및 비교예 6의 pH 값의 변화는 제3도에 나타나 있다.

본 발명의 재료의 경우, 물의 pH 값은 투입 바로 직후에 갑자기 상승하였으며 1시간 후 3 그리고 6 시간에 7을 초과하였다. 한편, 비교예 6의 석회석의 경우에는, 물의 pH 값이 투입 바로 직후 2.0 전후까지 상승하였으나, 그후 변화가 없었으며 강한 산성 값을 유지하였다. 본 발명의 마그네슘 화합물계 원료는 강한 산성수의 pH 값을 상승시키는 효과도 또한 갖는 것으로 확인되었다.

[실시예 10]

마그네사이트를 950℃에서 열처리하고, 실온으로 냉각하여, 분쇄한 다음 1 내지 4.75mm의 입자 크기로 분쇄한다. 이렇게 수득한 물질을 실시예 1 내지 5와 동일한 방법으로 평가하고, 그 결과를 표 4에 나타냈다. 상기 물질 30g을 온도가 20℃이며, pH가 7.9인 해수 1리터에 투입한다. 해수의 pH는 실시예 9와 동일한 방법으로 측정하였다. 그 결과를 제4도에 나타냈다.

[실시예 11]

9.52mm 이상의 입자 크기를 갖는 마그네사이트 광석을 900℃의 전기로에서 30분간 가열하고, 실온으로 냉각한 다음, 0.1mm 이하의 입자 크기를 갖는 분말로 분쇄한다. 이렇게 수득한 산물의 구성 광물은 X선 분말 회절방법에 의해 확인하였다. 페리클레이즈(산화 마그네슘) 이외에도 미분해된 마그네사이트(탄산마그네슘)가 있음을 확인하였다. 상기 분말을 392MPa의 압력에서 성형한 다음, 1 내지 4.75mm의 입자 크기로 분쇄하였다. 이 산물을 실시예 10과 동일한 평가 방법으로 시험하였으며, 그 결과를 표 4에 나타냈다. 더욱이, 상기 생성물을 해수에 투입한 후 해수의 pH가 실시예 10과 동일한 방법으로 측정되었을 때, 실험을 시작한지 1시간 동안 실시예 10보다 낮은 속도로 해수의 pH가 증가하였지만, 그 이후에는 거의 동일한 pH 값을 나타내었다.

따라서, 실시예 10과 11로부터 천연 마그네슘 화합물계 광석을 그의 분해 온도보다도 높은 온도에서 열처리하였을 때조차도 수중에 투입한 후 분해하지 않았으며, 물의 pH 값을 증가시키는 효과를 가지고 있다는 것을 확인하였다.

[실시예 12]

수산화마그네슘 분말을 588MPa의 압력에서 성형한 후 분쇄하고 1 내지 4.75mm의 입자 크기를 갖는 입자를 여과하여 2.4g/cm의 벌크 밀도를 갖는 물질을 수득하였다. MgO 함량과 물질의 분화도는 표 5에 나타냈다. 상기 물질 20g을 온도가 25℃이고, pH 값이 7.6인 해수 1리터에 투입하였을 때, 상기 물질이 분해하거나 분산되지 않고 해수의 pH 값은 상승하였다. 제5도는 해수의 pH 값의 변화를 보여준다.

[실시예 13]

수산화마그네슘의 함량을 기준으로 마그네슘 염 3 중량%를 수산화마그네슘에 첨가하고, 균일하게 혼합한 후 수득한 혼합물을 196MPa의 압력에서 성형한 다음 분쇄하여 입자 크기가 1 내지 4.75mm이며, 벌크 밀도가 1.8g/cm인 마그네슘 화합물계 물질을 수득한다. 이 물질을 30℃에서 30일간 그대로 유지시킨다. 이 물질의 MgO 함량과 분화도를 실시예 12와 같이 표 5에 나타냈다. 또한, 실시예 12와 같이, 온도가 20℃이며 pH 값이 7.6인 해수 1리터에 상기 물질 20g을 투입한 후, 해수의 pH 값을 측정하였다. 해수의 pH 값은 투입한 후 바로 상승하여, 2시간 후에는 9에 도달하였으며, 이후 아주 완만하게 상승하는 곡선을 보여주었다. 해수에 투입한 후 상기 물질의 분해는 관측되지 않았다.

실시예 12와 13으로부터 수중에 투입한 후 수산화마그네슘을 주성분으로 함유하는 과립상 생성물이 분해하지 않았으며, 물의 pH 값을 증가시키는 효과를 가지고 있다는 것을 확인하였다.

[발명의 효과]

상기에 기술한 바와 같이, 본 발명의 난붕괴성 마그네슘 화합물계 pH 조정제를 수중에 또는 낮은 pH 값을 갖는 바닥 침전물상에 투입하였을 때, 상기 조정제는 종래 기술의 석회계 pH 조정제에 비해 거의 붕괴하지 않으며, 오랜 기간 동안 pH 값을 상승시키는 효과를 가지고 있다는 것을 관측하였다. 또한 pH 조정 능력에 있어서, 본 발명의 pH 조정제가 종래 기술의 석회계 조정제보다도 우수하다는 것을 관측하였다. 더욱이, 본 발명의 물질을 투입함으로써 사육 생물의 산출이 향상되는 것을 발견하였다. 따라서, 본 발명의 물질이 어류 및 수생 생물의 생활 환경을 개선시키는 데 종래 기술의 pH 조정제보다도 아주 효율적으로 pH 값을 조정할 수 있다는 것을 확인하였다.

Claims

산화 마그네슘, 수산화 마그네슘 및 탄산 마그네슘으로 이루어진 군에서 선택되는 1종 이상의 마그네슘 화합물계 재료로 구성되고 수중 투입 1시간 후의 분화율이 10% 이하임을 특징으로 하는, 수질 및 바닥 침전물의 질 개선용의 난붕괴성 마그네슘 화합물계 pH 조정제.
제1항에 있어서, 재료의 벌크 밀도가 2.3g/cm³를 초과함을 특징으로 하는 pH 조정제.
제1항 또는 제2항에 있어서, 상기 마그네슘 화합물계 재료는 1000℃이상의 온도에서 가열된 1종 이상의 마그네슘 화합물계 재료임을 특징으로 하는 pH 조정제.
제1항 또는 제2항에 있어서, 상기 마그네슘 화합물계 재료는 천연의 마그네슘 화합물계 광석을 그 분해 온도 이상의 온도에서 가열처리하여 얻은 것임을 특징으로 하는 pH 조정제.
제1항 또는 제2항에 있어서, 상기 마그네슘 화합물계 재료는 마그네슘 화합물계 과립상 또는 분말상 재료의 생성물 또는 그것의 분쇄물임을 특징으로 하는 pH 조정제.
제1항 또는 제2항에 있어서, 개질시키고자 하는 구역의 1m²당 1kg 이상을 투입함으로써 그 구역의 pH 값을 0.5 이상으로 상승시킬 수가 있음을 특징으로 하는 pH 조정제.
제1항 또는 제2항에 있어서, 개질시키고자 하는 물의 1m³당 50g이상을 살포함으로써 그 물의 pH 값을 0.5 이상으로 상승시킬 수가 있음을 특징으로 하는 pH 조정제.
제1항 또는 제2항에 있어서, 본 마그네슘 화합물계 재료를 채운 층에 SV 1 이상으로 물을 통과시킴으로써 개질시키고자 하는 물의 pH 값을 0.5 이상으로 상승시킬 수가 있음을 특징으로 하는 pH 조정제.