KR100351955B1 - 산성폐수 중화용 중화제 조성물의 제조방법 - Google Patents

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Abstract

본 발명은 산화마그네슘 및 소석회를 수화반응시켜 산화폐수 중화용 중화제 조성물을 제조하는 방법에 있어서, 밀폐된 반응기 중에 물 58~88wt%, 산화마그네슘 10~30wt%, 소석회 1.0~10wt%, 탄산칼슘 0.5~2wt%를 넣고 70~85℃로 가열 반응시킨 후 반응 종료 단계에서 분산제를 0.01~0.05wt% 첨가하여 산성폐수 중화용 중화제 조성물을 제조하는 방법에 관한 것이다.
본 발명의 방법으로 제조된 산성 폐수 중화용 중화제 조성물은 산화마그네슘, 소석회, 석회석 등 비교적 저가의 원료를 사용하면서도 슬러리 농도를 낮게 유지할수 있어 저장이나 운반이 용이하고 폐수처리시 스럿지 발생량이 감소되는 효과가 있다.

Description

산성폐수 중화용 중화제 조성물의 제조방법{Manufacturing method of nuetralizing composition for acidic waste water}
본 발명은 산성폐수(酸性廢水) 중화용(中和用) 중화제 조성물(中和劑 組成物)의 제조방법에 관한 것이다.
종래 산성폐수 중화용 중화제로서 가성소다(NaOH), 탄산소오다(Na2CO3), 수산화마그네슘(Mg(OH)2), 소석회(Ca(OH)2) 등의 알카리제들이 이용되고 있으며 그중 가성소다나 탄산소다는 중화력도 크고 중화처리 후 스럿지(Sludge) 발생량도 거의 없어 우수한 중화제이기는 하지만 값이 비싸다는 문제가 있다.
산성폐수 중화제로서의 특성은 가성소다, 탄산소다, 수산화마그네슘, 소석회의 순서이나 가격은 반대로 소석회, 수산화마그네슘, 탄산소다, 가성소다의 순이므로 사용자들은 필요에 따라 이들중 어느하나를 선택하여 사용하고 있다.따라서 반드시 가성소다나 탄산소다를 사용하여야 하는 경우를 제외하고는 수산화마그네슘이나 소석회를 사용하고 있다.
수산화마그네슘은 마그네시아(MgO)를 알칼리 수용액중에서 가수분해시켜 제조되며 마그네시아는 탄산마그네슘(MgCO3)과 같은 광석으로부터 얻어지며 소석회(Ca(OH)2)는 생석회(CaO)를 수화시켜 제조되며 생석회는 석회석(CaCO3)과 같은 광석으로부터 얻어지므로 이들은 비교적 저가라는 이점은 있으나 물에 대한 용해도가 낮아 물에 분산된 슬러리(Slurry)상태로 밖에 얻을수 없었으므로 고농도의 것으로 제조하는데는 한계가 있어 중화속도가 낮고 슬러리 상태의 알카리제로 산성폐수를 중화처리시 다량의 스럿지가 발생하게 된다는 단점이 있다.
따라서, 수산화마그네슘은 슬러리농도 50∼60% 정도의 슬러리 상태로 소석회는 슬러리 농도가 30~40% 정도인 슬러리(Slurry) 상태로 제조, 운반되거나 판매되고 있다.
슬러리 농도가 높으면 운송이나 보관 효율은 높아지지만 유동성이 떨어지면서 페이스트(Paste) 상태로 굳어지는 성질이 있어 과량의 분산제를 사용하여야만 유동성을 유지시켜 줄수 있기 때문에 현실적으로는 60% 이상 고농도의 것은 제조되거나 거래되지 않고 있다.
본 발명은 비교적 저가의 마그네슘과 칼슘의 수산화물을 주성분으로 하면서 거의 슬러리 농도를 낮은 상태로 유지시켜 줄수 있어 보관이나 운송시 유동성 저하로 인한 문제가 없으며 폐수를 중화 처리시 스럿지 발생량을 현격하게 감소시킬 수 있는 산성 폐수 중화용 중화제 조성물의 제조방법에 관한 것이다.
본 발명자는 산화마그네슘과 생석회를 원료로 하는 산성폐수 중화제 조성물 제조과정에서 부생되는 탄산마그네슘(MgCO3)이 물에는 불용성 물질이지만 탄산가스(CO2) 수용액 중에서는 가용성 인점에 착안하여 산화 마그네슘의 수화반응을 탄산가스 수용액 중에서 시행하므로서 수화반응중에 생성되는 탄산마그네슘을 수용액 상태로 유지시켜 비교적 저가의 마그네슘 화합물과 칼슘화합물을 원료로 사용하면서도 유동성이 우수하고 스럿지 발생량도 현격하게 감소시켜 줄수 있는 중화제를 얻을 수 있음을 확인하여 본 발명을 완성하게 되었다.
본 발명은 산성폐수 중화용 중화제 조성물의 제조방법에 관한 것이다. 본 발명의 중화제 조성물은 탈황제(脫黃劑 )로서도 유용하게 이용될 수 있다.
본 발명의 조성물은 마그네시아(MgO), 소석회, 탄산칼슘(CaCO3)과 같은 천연 광석으로 부터 얻어지는 물질들을 원료로 하므로 제조원가가 저렴하면서 낮은 슬러리 농도로 제조할 수 있어 천연광석을 원료로하여 스러리 상태로 제조되는 중화제들에 비해 보관이나 운반 및 사용이 편리하고 스럿지 발생량이 현격히 감소하는 이점이 있다.
이하 본 발명을 실시예를 들어 구체적으로 설명한다.
실시예
교반기를 갖추고 밀폐시킬 수 있는 반응용기에 반응수 9.1kg(75wt%)을 투입하고 여기에 산화마그네슘(순도 90%) 2.6kg(22wt%), 소석회(순도 70%) 0.2kg(2wt%), 탄산칼슘(순도 70%) 0.1kg(1wt%)을 교반기로 교반하여 주면서 서서히 투입한 후 반응기를 밀폐한다.
마그네시아의 수화반응 [MgO+H2O →Mg(OH)2]은 발열반응이므로 수화가 시작되면 자체 온도가 승상되나 별도로 가열하여 80℃로 반응온도를 유지시키고 교반하면서 2시간 30분정도 반응시킨다.
반응 완료단계에서 분산제로 수용성 고분자 물질인 폴리아크릴아마이드를 첨가한다.
이때 0.1% 폴리아크릴아마이드 수용액 1kg을 첨가한다.
순도 90%의 산화마그네슘, 순도 70%의 소석회, 순도 70%의 탄산칼슘을 사용하는 이유는 시판되는 산화마그네슘, 소석회, 탄산칼슘의 순도가 산화마그네슘은 85~95% 수준이고 소석회는 70% 수준이며 탄산칼슘도 70% 수준에 있고 이들을 가공없이 그대로 사용하는 것이 편리하기 때문이다.
이들은 반응기 중에서 다음과 같은 반응을 일으킨다.
MgO + Ca(OH)2+ CaCO3+ H2O →Mg(OH)2+ Ca(OH)2+ MgCO3+ CO2+ H2O
탄산칼슘은 물에 용해되지 않으나(물에 대한 용해도 1.5mg/100g) 80℃로 가열되면 탄산가스(CO2)와 생석회(CaO)로 분해되며 생석회는 곧바로 물과 수화반응을 일으켜 소석회[Ca(OH)2]로 전환된다.
이때 산화마그네슘의 일부는 탄산마그네슘(MgCO3)으로 전환되는데 탄산마그네슘은 물에 잘 용해되지 않는 물질이다(물에 대한 용해도 0.01g/100g). 그러나 탄산가스 수용액에는 가용성 물질이다.
본 발명에서 수화반응시 석회석(CaCO3)을 넣어주게 되면 생석회(CaO)와 탄산가스(CO2)로 분해되고 생석회는 소석회로 전환되고, 탄산가스는 반응액에 흡수되므로 반응액은 탄산가스 수용액으로 전환되며 탄산마그네슘은 탄산가스 수용액에는 가용성 물질이므로 전체적으로 마그네슘 화합물은 낮은 슬러리 농도로 유지될 수 있게된다.
상기한 실시예의 방법으로 제조된 본 발명의 중화제 조성물의 성분분석 결과는 아래 표 1에 기재한 바와 같았다.
중화제 조성물의 성분 분석 결과
항목 시험결과 비고
외관 백색액체
pH 12
고형분 30%
Mg(OH)2 30% MgO로 환산한 수치임
Ca(OH)2 2.0% CaO로 환산한 수치임
황산폐수에 대한 중화시험을 실시하여 본 발명의 방법으로 제조된 중화제 조성물과 다른 중화제와의 중화력 비교시험을 하고 그 결과를 표 2에 나타냈다.
황산 폐수에 대한 중화시험표
중화제 사용량 중화처리후 폐수의 pH 스럿지 발생량
NaOH(15%용액) 36㎖ 6.86 5.6㎎
Ca(OH)2(15%) 48㎖ 6.62 9.7㎎
Na2CO3(15%) 65㎖ 6.68 8.4㎎
본 발명의 제품[Mg·Ca(OH)2] 30㎖ 6.84 6.6㎎
·pH 3의 황산폐수는 1000㎖ 채취하여 시료로 사용하였음.·본 발명의 제품은 함수율 85%의 것을 사용하였음.
본 발명의 방법으로 제조된 산성 폐수 중화용 중화제 조성물은 산화마그네슘, 소석회, 석회석 등 비교적 저가의 원료를 사용하면서도 슬러리 농도가 낮아 저장이나 운반이 용이하고 폐수처리시 스럿지 발생량이 감소되는 효과가 있다.

Claims (1)

  1. 산화마그네슘 및 소석회를 수화반응시켜 산성폐수 중화용 중화제 조성물을 제조하는 방법에 있어서, 밀폐된 반응기 중에 물 58~88wt%, 산화마그네슘 10~30wt%, 소석회 1.0~10wt%, 탄산칼슘 0.5~2wt%를 넣고 70~85℃로 가열 반응시킨 후 반응 종료 단계에서 분산제를 0.01~0.05wt% 첨가하여 산성폐수 중화용 중화제 조성물을 제조하는 방법.
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