KR100300743B1 - 고토비료용 제오라이트 제조방법 - Google Patents

Abstract

본 발명은 제오라이트의 특성에 의해 토양의 지력을 증진시킬 수 있을 뿐만 아니라 식물의 엽록소 구성요소인 마그네슘을 구성물질로 갖는 고토비료용 제오라이트 제조 방법에 관한 것으로, 천연 제오라이트를 암모늄염으로 처리하여 나트륨이온을 암모늄이온으로 치환시키는 단계와, 암모늄 이온이 담지된 제오라이트를 가열하여 수소이온이 담지된 제오라이트를 형성하는 단계와, 수소이온이 담지된 제오라이트를 질산마그네슘이 용해된 수용액으로 처리하여 수소이온과 마그네슘 이온을 치환하는 단계와, 마그네슘 이온이 담지된 제오라이트를 가열하여 순도를 높이는 단계로 이루어진 것을 특징으로 한다. 따라서, 경작지 토양에서 토양수에 용해되는 Mg이온이 부족할 때 식물의 필수물질인 Mg가 순도높게 토양수에 용해시켜 토양의 pH 완충효과를 얻을 수 있다는 이점이 있다.

Description

고토비료용 제오라이트 제조 방법 {METHOD FOR ZEOLITE HAVING MAGNESIA}

본 발명은 고토비료용 제오라이트 제조 방법에 관한 것으로서, 보다 상세하게는 제오라이트의 특성에 의해 토양의 지력을 증진시킬 수 있을 뿐만 아니라 식물의 엽록소 구성요소인 마그네슘을 구성물질로 갖는 고토비료용 제오라이트 제조 방법에 관한 것이다.

고토비료는 고토(Mg0, 산화 마그네슘)성분이 주체가 되는 비료로써 이 성분이 함유된 인산질비료인 용성인비(구용성고토 12%)와 석회질비료인 석회고토(가용성고토 15%)를 주로 사용하고 있는데 고토는 식물의 엽록소의 구성요소이고 결핍시는 엽록소가 형성되지 않아 광합성 작용이 저하되고, 또한 최근에는 과수, 채소재배단지 등에서 고토결핍증이 많이 발생됨에 따라 비효가 빠른 수용성으로 공급하기위해 현재 공정 규격으로 황산 고토, 가공황산고토, 고토붕소등 3종이 설정되어 있다.

따라서, 작물경작지 토양에서 토양수에 용해되어 있는 Mg 이온이 부족할 때는 Mg의 조성비가 비교적 높은 물질인 고토비료를 경작지 토양에 시비하게 되는데 이러한 고토비료에서 Mg는 MgCO₃, Mg(OH)₂, MgSO₄등의 상태로 된 것이 일반적이다.

그런데, 이런 고토비료에서 MgCO₃는 토양에서 토양수와 반응하여 1차로 Mg(OH)₂로 수화된 후 토양수에 Mg 이온으로 용해되는 것이 자연상태에서 그 속도가느려 시비한 경작지 토양에서 빠른 효과를 볼 수 없고 과량 시비시 식물에 해로운상태로까지 토양의 pH가 알카리로 변할 수 있으며, Mg(OH)₂는 토양에 과량시비시 식물이 해로운 상태로까지 토양의 pH가 알카리로 변화시키고 토양을 굳게하여 토양의통기성이 나쁘게 되는 현상이 일어나며, MgSO₄는 식물이 토양으로부터 Mg를 섭취하여 경작지 토양에 장기적으로 시비하면 SO₄가 축적되어 토양의 산성화가 일어나는 현상이 문제점으로 되고 있다.

한편, 천연 제오라이트는 논토양에 대한 지력증진의 한 방법으로 점토함량이높은 식질토양으로 객토하여 증진하게 되는데 이때 객토되는 토양으로 소량의 사용에도 지력이 증대되어 농업용 개량제로 사용되고 있다. 이러한 제오라이트의 주요특성은 양이온치환용량이 큰 다공질 점토광물로 보비력증대 및 유해성분 흡착과 특수성분을 공급하는 효과가 있어 논토양인 사양토, 양토, 시양토에 많이 사용하여 양이온치환용량을 높이거나 양분용탈방지 효과 등을 높여 생산력증대를 꾀하고 있다.

천연 제오라이트의 종류는 약 45종에 달하고 있으나 우리나라에서 주로 발견되는 광물은 모데나이트(Mordenite, Na₈[(AlO₂)₈(SiO₂)₄₀].24H₂O))와, 크리노프티로라이트(Clinoptilolite, Na₆[(AlO₂)₆(SiO₂)₃₀].24H₂O)등으로 알려져 있다.

그런데, 제오라이트인 모데나이트나 크리노프티로라이트는 모두 나트륨(Na)을 포함하고 있기 때문에 경작지 토양에 장기적으로 시비하게 되면 시비한 토양에나트륨이 축적되어 나트륨이온이 토양수에 과량으로 용해됨으로 인해서 나트륨 과량으로 인한 부작용이 식물에 일어난다는 문제점이 있다.

본 발명은 상기와 같은 문제점을 해결하기 위해 창작된 것으로서, 본 발명의목적은 제오라이트인 모데나이트와 크리노프티로라이트에서 나트륨을 제거하고 마그네슘을 담지시켜 경작지 토양에서 마그네슘을 마그네슘 이온으로 토양수에 순도높게 용해될 수 있도록 하며 모데나이트나 크리노프티로라이트에 의한 나트륨의 축적을 억제할 수 있도록 한 고토비료용 제오라이트 제조 방법을 제공함에 있다.

도 1은 본 발명에 의한 고토비료용 제오라이트 제조 방법을 순차적으로 도시한 흐름도이다.

상기와 같은 목적을 실현하기 위한 본 발명은 천연 제오라이트를 암모늄염으로 처리하여 나트륨이온을 암모늄이온으로 치환시키는 단계와, 암모늄 이온이 담지된 제오라이트를 가열하여 수소이온이 담지된 제오라이트를 형성하는 단계와, 수소이온이 담지된 제오라이트를 질산마그네슘이 용해된 수용액으로 처리하여 수소이온과 마그네슘 이온을 치환하는 단계와, 마그네슘 이온이 담지된 제오라이트를 가열하여 순도를 높이는 단계로 이루어진 것을 특징으로 한다.

위와 같이 이루어진 본 발명의 작용을 설명하면 다음과 같다.

천연 제오라이트에 담지된 나트륨이온을 제거하기 위해 나트륨보다 담지할 경향이 큰 암모늄 이온이 함유된 암모늄염으로 처리하여 나트륨이온을 암모늄이온으로 치환시킨 후 가열하여 수소이온이 담지된 제오라이트를 형성한 후 이를 질산마그네슘이 용해된 수용액으로 처리하여 수소이온과 마그네슘 이온을 치환하고 건조시켜 휘발될 수 있는 물질을 휘발시켜 순도가 높은 고토비료용 제오라이트를 형성한다.

이하, 본 발명의 바람직한 실시예를 첨부된 도면을 참조하여 설명한다. 또한본 실시예는 본 발명의 권리범위를 한정하는 것은 아니고, 단지 예시로 제시된 것이다.

도 1은 본 발명에 의한 고토비료용 제오라이트 제조방법을 순차적으로 나타낸 흐름도이다.

여기에 도시된 바와 같이 천연 제오라이트인 모데나이트와 크리노프티로라이트에 담지된 나트륨 이온을 제거하기 위해 나트륨 이온보다 담지할 경향이 큰 물질을 사용하여 치환하게 된다.

제오라이트가 수중에서 담지할 양이온을 선택하려는 경향이 큰 것으로부터 열거하면 NH₄Na > Mg 순이다.

위와 같이 제오라이트가 Mg이온보다 Na이온을 담지하려는 경향이 크고 Na이온보다 NH4이온을 담지하려는 경향이 크다.

따라서, 양이온치환용량(CEC)이 100meq/100g인 크리노프티로라이트를 4 내지 125 메쉬로 분쇄한 후 크리노프티로라이트에 담지된 Na를 효과적으로 제거하기 위하여 NH₄염으로 처리하여 Na를 크리노프티로라이트로부터 제거한다(S10).

그런다음, NH₄이온을 담지시킨 크리노프티로라이트를 가열(S20)하여 수분 및 NH₃을 제거하여 수소이온이 담지된 크리노프티로라이트 200g을 취하여 밀폐된 용기에 보관하고, 60wt% HNO₃용액 10cc를 물 190cc로 희석한 액체에 Mg(OH)₂5.5g을 분산하여 충분히 용해시킨 다음 녹지 않는 물질은 여과하여 제거하고 이렇게 하여 Mg(NO₃)₂가 용해된 수용액에 앞에서 밀폐된 용기에 보관한 크리노프티로라이트를 침적시켜 Mg로 치환한다(S30).

그런다음, 크리노프티로라이트를 침적시켜 상온(15℃∼35℃)에서 30분 정도교반(S40)한 후 120℃∼650℃ 온도범위에서 가열하여 휘발물질은 제거하고 순도높게 Mg이온이 담지된 크리노프티로라이트를 형성하여 고토비료용 제오라이트를 완성하게 된다(S50).

상기한 바와 같이 본 발명은 경작지 토양에서 토양수에 용해되는 Mg이온이 부족할 때 본 발명의 방법으로 만든 제오라이트를 토양에 시비하면 종래 고토비료의 문제점이 발생하지 않고, 식물의 필수물질인 Mg가 순도높게 토양수에 용해되고더욱이 토양의 pH 완충효과가 있어 토양의 산성화를 막아 줄 수 있다는 이점이 있다.

또한, 제오라이트의 효과에 의해 토양의 지력을 향상시킬 수 있다는 이점이있다.

Claims (4)

1. 모데나이트와 크리노프티로라이트 중에서 선택된 하나 이상의 천연 제오라이트를 암모늄염으로 처리하여 나트륨이온을 암모늄이온으로 치환시키는 단계와,

   상기 단계에서 암모늄 이온이 담지된 제오라이트를 가열하여 수소이온이 담지된 제오라이트를 형성하는 단계와,

   수소이온이 담지된 제오라이트를 질산마그네슘이 용해된 수용액으로 처리하여 수소이온과 마그네슘 이온을 치환하는 단계와,

   마그네슘 이온이 담지된 제오라이트를 가열하여 순도를 높이는 단계

   로 이루어진 것을 특징으로 하는 고토비료용 제오라이트 제조 방법.
2. 제 1항에 있어서, 상기 제오라이트에 담지된 나트륨 제거시 양이온치환용량이 100meq/100g인 제오라이트를 4 내지 125메쉬로 분쇄하여 암모늄염으로 처리하는 것을 특징으로 하는 고토비료용 제오라이트 제조 방법.
3. 제 1항에 있어서, 상기 수소이온이 담지된 제오라이트를 질산마그네슘이 용해된 수용액으로 처리하여 수소이온과 마그네슘 이온을 치환할 때 제오라이트 200g을 60wt% HNO₃용액 10cc를 물 190cc로 희석한 액체에 Mg(OH)₂5.5g을 분산하여 Mg(NO₃)₂수용액에 침적시키는 것을 특징으로 하는 고토비료용 제오라이트 제조 방법.
4. 제 1항에 있어서, 상기 마그네슘 이온이 담지된 제오라이트를 가열하여 순도를 높일 때 상온에서 30분 정도 교반한 후 120℃∼650℃ 온도범위에서 가열하는 것을 특징으로 하는 고토비료용 제오라이트 제조 방법.