KR100303152B1 - 아황산가스 처리를 위한 고즙조성물의 제조방법 - Google Patents

Abstract

본 발명은 제염공정 부산물인 고즙(일명 간수)을 이용하여 대기오염 규제물질인 아황산가스를 처리하는 방법으로서 고즙(일명 간수)과 석회 혼합액, 고즙과 석회석 혼합물을 제조하는 방법으로서 이를 이용하여 아황산가스를 흡수하는 것을 특징으로 한다.

또한 본 발명으로 생성된 폐흡수액을 폐수처리에 응용하는 용도로의 개발도 추후 가능하게 한다.

[색인어]

제염공정, 고즙, 아황산가스, 석회혼합액, 석회석 혼합액

Description

아황산가스 처리를 위한 고즙조성물의 제조방법

본 발명은 제염공정 부산물인 고즙(일명 간수)을 이용하여 대기오염 규제물질인 아황산가스를 처리하는 고즙조성물의 제조방법에 관한 것이다.

일반적으로 아황산가스는 주로 화석연료의 연소와 산업공정을 통해 발생되는 산성비, 호흡기 질환 등을 일으키는 물질이며 배출량이 많고 배출원이 다양하다.

현재까지 알려진 탈황공정은 크게 연소전의 탈황, 연소중의 탈황, 연소후의 탈황으로 크게 구분될 수 있으며 이중 연소후의 탈황인 배기 가스 탈황법이 경제적인 측면이나 기술적인 측면에서 우수한 것으로 알려져 있다. 연소후의 탈황공정은 사용된 흡수제에 따라 활성탄법, 산화구리법 등 건식 공정과 가성소다법, 암모니아법, 석회(lime)법, 석회석(limestone)법 등 습식 공정으로 구분되는데 건식 공정은 처리효율이 낮으며 습식 공정은 처리효율이 높다. 습식 공정 중 석회공정과 석회석공정이 기술적인 완성도 및 신뢰성 면에서 가장 우수하여 산업화된 공정의 주종을 이루고 있다.

그러나, 석회(lime)공정과 석회석(limestone, CaCO₃)공정에서는 흡수액의 슬러지로 인한 장치의 에로젼(erosion) 부식이 심하며 아황산가스를 흡수하고 난 폐흡수액은 주로 석고로서 순도가 낮아 재활용에 어려움이 많아 현재는 폐기물로서 주로 매립에 의존하고 있어 많은 경제적 부담이 뒤따른다. 특히, 석회공정에서는 아황산가스 흡수 공정이 강알칼리와 강산 영역에서 이루어지고 있어 흡수액이 누출되어 나올 경우 작업자의 안전이 문제가 될 수 있다.

그리고 본원 발명자가 발명하여 선특허된 고즙을 이용한 관련 특허로서 제염공정 폐기물을 이용한 산업폐수 처리방법(특허 제146418호)은 제염공정에서 발생한 석고나 이를 간수와 혼합하여 슬러리화한 석고, 슬러리석고를 건조시킨 석고를 이용하여 산업폐수내 오염물질을 처리하는 방법이고, 칼슘 마그네슘 함유물질을 이용한 산업폐수처리방법(특허 제155467호)은 칼슘, 마그네슘, 물유리를 이용한 산업폐수처리방법이며 칼슘 마그네슘 함유물질을 이용한 중금속함유 폐수처리방법(특허 제259563호)은 칼슘, 마그네슘, 물유리를 이용한 중금속폐액처리방법 등이 있으며, 또한 타인의 선발명인 특허공보 제85-45호가 있으나 이는 연탄의 유해가스감소제 조성물로서 고즙이 일부 포함되어 있으나 본원은 이 고즙과 다른 조성물과의 혼합비율을 요지로 한 조성물의 제조방법에 그 특징이 있다.

본 발명에서는 습식 석회 및 석회석 공정의 이러한 문제점을 해결하기 위하여 안출한 것으로서 제염공정 부산물인 고즙과 석회 또는 고즙과 석회석의 혼합물을 이용하여 발생 슬러지의 양을 감소하여 고체 슬러지로 인한 에로젼 부식을 줄이고자 하는데 그 목적이 있다. 또한, 운전조건을 가능한 한 약알칼리와 약산성 영역으로 하고자 하였다.

제1도는 기존 석회용액과 본 발명 혼합액으로 아황산가스를 흡수 실험한 결과도.

제2도는 기존 석회석용액과 본 발명 혼합액으로 아황산가스를 흡수 실험한 결과도.

제3도는 본 발명의 응용예로서 기존 석회용액과 본 발명 혼합액으로 아황산가스를 흡수한 폐흡수액으로 염색폐수를 처리한 결과사진.

첨부된 도면에 의거하여 본 발명의 구성 및 작용을 상세히 설명하면 다음과 같다.

본 발명은 제염공정 부산물인 저가의 고즙(일명 간수)과 석회 또는 고즙과 석회석의 혼합물을 이용하여 아황산가스를 흡수하는 것을 특징으로 한다.

기존 석회법 및 석회석법은 주로 석고가 반응생성물이 되지만 본 발명에서 와 같이 고즙과 석회 또는 석회석의 혼합물에 아황산가스가 흡수될 경우 복합물인 고즙(조성 예, 염화칼슘 4.3%, 염화마그네슘 15.6%, 염화칼륨 7.3%, 염화 나트륨 5.8% 외 다수의 미량화합물 함유)의 염화칼륨, 염화나트륨, 염화마그네슘 등이 아황산가스를 물에 용해되는 K₂SO₄, Na₂SO₄, MgSO₄등 형태로 흡수할 수 있기 때문에 발생 슬러지의 양이 적고, 아황산가스의 흡수량도 기존 석회법 및 석회석법보다 크다.

또한, 기존 석회법은 강알칼리 영역에서부터 강산 영역까지 운전되지만 본 발명의 혼합액은 pH 완충작용이 커 약알칼리 영역과 약산성 영역에서 운전되기 때문에 흡수액의 누출로 인한 작업자의 안전보호 측면에서도 기존의 석회법보다 우수하다.

본 발명에 관한 실제 아황산가스의 처리효율을 측정하기 위해 아황산가스 흡수 실험장치를 설치하여 실험을 수행하였다.

본원은 아황산가스를 처리하는 고즙조성물의 제조방법에 있어서, 고즙과 석회의 혼합비는 고즙 10%에서 95%이고, 석회는 1%에서 10%이며, 고즙과 석회석의 혼합비는 고즙 10%에서 95%이고, 석회석은 1%에서 15%로 한정한 이유는 고즙 및 석회 또는 고즙 및 석회석을 이용하여 아황산가스를 처리할 때 고즙과 석회의 혼합비는 고즙 10%에서 95%이고, 석회는 1%에서 10%이며 고즙과 석회석의 혼합비는 고즙 10%에서 95%이고, 석회석은 1%에서 15%인데 이 때 Mg++/ Ca++의 몰비 범위는 각각 0.14~13이다. 이 범위내에서 운전할 때 아황산가스의 처리 효율이 우수하며, 발생 고체 슬러지 부피도 감소하므로 이로 인한 에로젼(erosion)부식이 적고, 아황산가스 흡수시설의 운전조건도 약알칼리에서 약산성 영역을 유지할 수 있어 작업자의 안전에도 기여할 수 있다. 또한 이 조건에서 아황산가스를 흡수한 후의 폐흡수액만이 우수한 폐수처리 효율도 얻을 수 있다. 그러므로 Mg++/Ca++의 몰비 범위는 각각 0.14~13범위를 벗어나면 아황산가스 흡수능력이 떨어지거나, 고체 슬러지양이 많아지고, 아황산가스 흡수조의 운전범위도 강알칼리 강산성영역으로 바뀌어 작업자의 안전에 기여할 수 없게 된다. 또한, 폐흡수액을 이용한 산업폐수처리사 플럭의 강도약화, 침강속도저하, 색도 COD 탁도 제거능 저하등 산업폐수의 처리효율도 떨어지게 된다. 이상의 결과와 같이 고즙내 Mg++ 농도 및 석회 및 석회석내의 Ca++ 농도를 감안하여 최적처리 조건을 구현하고자 고즙 및 석회/석회석의 농도범위를 한정하였다.

본 발명에 의한 아황산가스 처리의 구체적인 실시예는 다음과 같다.

[실시예 1]

아황산가스 농도가 2700 ppm인 배기가스를 첫째, 기존의 석회(lime) 3% 용액만으로 둘째, 석회(lime) 3%와 고즙 11.5% 및 나머지를 물로 혼합한 혼합액으로 흡수한 결과, 제1도처럼 장치에서 배출되는 농도 즉 제거효율은 110분까지는 비슷하였으나 110분부터는 본 발명의 경우가 우수하였다. 또한, 90% 제거효율 기준으로 기존의 석회(lime) 3% 용액은 흡수시간이 134분, 본 발명의 혼합액은 141분으로 흡수시간이 약 5% 길어 본 발명의 혼합액이 아황산가스 흡수능력이 큼을 알 수 있었다. 즉 흡수액의 교환시간이 늦어짐을 확인하였다. 한편, 기존의 석회(lime) 3% 용액의 경우에 초기 pH는 13부터 90% 제거율 기준으로 pH가 3.2까지 변하였으나 본 발명의 혼합액은 pH가 10에서 3.5까지 변하였다. 본 발명의 경우가 pH의 완충효과가 있어 전체적으로 pH 7에 가까운 중성영역에서 운전되었다.

[실시예 2]

아황산가스 농도가 2700 ppm인 배기가스를 첫째, 기존의 석회석(limestone) 3.7% 용액만으로 둘째, 석회석(limestone) 3.7%와 고즙 11.5% 및 나머지를 물로 혼합한 혼합액으로 흡수한 결과, 제2도처럼 전체적으로 본 발명의 경우가 배출농도가 낮았으며 예로 반응시간 160분에서의 배출농도 값은 기존의 석회석 3.7% 용액이 180ppm 이었고 본 발명의 경우는 120ppm으로 33% 우수하였다. 또한, 90% 제거율 기준으로 기존의 석회석 3.7% 용액은 흡수시간이 165분, 본 발명의 혼합액은 173분으로 흡수시간이 약 5% 길어 본 발명의 혼합액이 아황산가스 흡수능력이 큼을 알 수 있었다. 즉 흡수액의 교환시간이 늦어짐을 확인하였다. 한편, 기존의 석회석 3.7%용액의 경우에 초기 pH는 12.4부터 90% 제거율 기준으로 pH가 4까지 변하였으나 본 발명의 혼합액은 pH가 10에서 4까지 변하였다.

[실시예 3]

아황산가스 농도가 2700 ppm인 배기가스를 첫째, 기존의 석회(lime) 3% 용액만으로 둘째, 석회 3%와 고즙 97%를 혼합한 혼합액으로 각각 140분 흡수한 결과 흡수액의 슬러지 부피는 기존의 석회(lime)용액만 사용한 경우 폐흡수액 리터당 260cc 였으며 본 발명의 혼합액은 130cc로 기존의 석회(lime)에 비해 약 50% 감소하였다.

[실시예 4]

아황산가스 농도가 2700 ppm인 배기가스를 첫째, 기존의 석회석(limestone) 3.7% 용액만으로 둘째, 석회석 3.7%와 고즙 95% 및 나머지를 물로 혼합한 혼합액으로 각각 170분 흡수한 결과 흡수액의 슬러지 부피는 기존의 석회석만 사용한 경우 폐흡수액 리터당 290cc 였으며 본 발명의 혼합액은 160 cc로 기존의 석회석에 비해 약 45% 감소하였다.

그러므로 이와 같이 본 발명에 의해 기존 석회법 및 석회석법의 아황산가스의 흡수량을 증대할 수 있으며, 발생 슬러지 부피도 40%정도 감소하므로 아황산가스 흡수조의 에로젼 부식을 감소할 수 있다. 또한, 기존 석회법 및 석회석법에서는 아황산가스를 흡수한 폐액 및 슬러지가 폐기물이 되어 문제가 되지만 본 발명에서는 이를 산업 폐수처리에 재활용 할 수 있어 매우 경제적이며 실용적이라 할 수 있다. 한편, 기존 석회법의 운전영역을 강알칼리와 강산 영역에서 약알칼리와 약산영역으로 전환하여 조업 중 흡수액 누출로 인한 작업자의 안전성 제고와 장치 부식을 감소할 수도 있다.

Claims (2)

1. 고즙과 석회를 이용하여 아황산가스를 처리하기 위한 고즙과 석회조성물의 제조방법에 있어서, 고즙과 석회의 혼합비는 고즙 10%에서 95%이고, 석회는 1%에서 10%이며, 나머지를 물로 혼합하여 제조함을 특징으로 하는 아황산가스 처리를 위한 고즙조성물의 제조방법.
2. 고즙과 석회석을 이용하여 아황산가스를 처리하기 위한 고즙과 석회석조성물의 제조방법에 있어서, 고즙과 석회석의 혼합비는 고즙 10%에서 95%이고, 석회석은 1%에서 15%이며, 나머지를 물로 혼합하여 제조함을 특징으로 하는 아황산가스 처리를 위한 고즙조성물의 제조방법.