KR100402904B1 - 폴리염화알루미늄의 불용성 침전물을 폴리염화알루미늄의제조에 이용하는 방법 - Google Patents

Abstract

응용수, 공업용수, 산업폐수처리시 응집제로 사용되는 폴리염화알루미늄의 저장시나 사용시 불용성 수산화알루미늄을 재활용하는 방법에 관한 것으로 불용성 수산화알루미늄과 가성소다를 반응시켜 알루민산염을 얻고 이를 폴리염화알루미늄 제조과정에 첨가 반응시키므로서 응집유효성분인 산화알루미늄(Al₂O₃)를 증가시키므로서 폐수처리량을 늘릴 수 있으며 동시에 응집성능 및 제품의 안정성을 좌우하는 염기도 조절기능을 갖게 하므로서 불용성 수산화알루미늄을 폴리염화알루미늄 응집제의 제조에 이용하는 방법에 관한 것임.

Description

폴리염화알루미늄의 불용성 침전물을 폴리염화알루미늄의 제조에 이용하는 방법{THE METHOD OF USING INSOLUABLE PRECIPITATE OF POLYALUMINUM CHLORIDE TO A PROCESS OF MAKING POLYALUMINUM CHRORIDE}

본 발명은 응집제로 사용되는 폴리염화알루미늄의 저장 또는 사용 중에 침전물로 발생되는 불용성의 수산화알루미늄을 폴리염화알루미늄의 제조에 이용하는 방법에 관한 것으로 다시 말하면 거의 폐기물로 폐기되는 불용성의 수산화알루미늄을 재활용하는 방법에 관한 것이라 할 수 있다.

폴리염화알루미늄은 종래 응집제로서 가장 널리 사용했던 황산알루미늄을 대체할 수 있는 다기능 고분자 응집제로서 강력한 응집성능에 의한 탁월한 응집효과와 각종 폐수처리에 대한 폭넓은 적응성, 경제성 및 작업능률성이 인정되어 최근에는 가장 폭넓게 사용되고 있다.

그러나 폴리염화알루미늄을 산업폐수처리용으로 사용시 제품의 성능, 안정성을 향상시킬 목적으로 탄산나트륨, 가성소다와 같은 염기도 조절제를 첨가하는가 하면 가수분해가 되지 않는 범위에서 중축합촉진제 또는 증감제로서 황산이온을 적당량 혼합시킨 함황산기 폴리염화알루미늄으로도 사용한다.

그럼에도 불구하고 PAC의 저장중이나 사용시에 백색의 불용성인 수산화알루미늄의 많은 량이 침전 분리되므로서 응집성능을 열화시키거나 이송관을 폐쇄시키는 문제점을 발생시킬 뿐만 아니라 이와 같은 침전물은 수분함량이 높아 폐기처분이나 재활용에도 애로가 있다.

종래 침전물인 수산화알루미늄 재활용의 일예로는 재생 황산알루미늄 제조시에 이용되고 있으나 다량의 염화수소 가스 발생으로 공해 문제를 유발시키므로서 최근에는 거의 이용되지 않고 대부분 폐기처분하고 있는 실정이다.

본 발명은 폴리염화알루미늄의 저장이나 사용 중에 발생되는 불용성 수산화알루미늄을 새로운 방법으로 유용하게 재활용하는 방법을 제공함에 있으며 구체적으로는 침전물인 불용성의 수산화알루미늄을 알카리와 반응시켜 알루민산염을 얻고 이를 폴리염화알루미늄 제조시에 첨가 반응시키므로서 폴리염화알루미늄의 우수한 응집효과는 물론 염기도 조절기능 및 응집보조기능을 갖도록 폴리염화알루미늄의 제조방법에 이용하는 방법과 나아가서 종래 염기도 조절기능으로 첨가되는 탄산나트륨 가성소다 등을 경제적으로 대체할 수 있는 방법이라고도 할 수 있다.

본 발명은 폴리염화알루미늄 응집제로부터 발생되는 불용성 수산화알루미늄을 폴리염화알루미늄 응집제 제조에 이용하는 방법으로 이를 구체적으로 설명하면 먼저 불용성의 수산화알루미늄과 가성소다를 가열 반응시켜 여과하여 아루민산염을 얻고 이를 염산과 수산화알루미늄을 반응시킨 여과하지 않는 반응물에 첨가하여 용해시킨 다음 여과하고 비중 조절함을 특징으로 하는 폴리염화알루미늄의 불용성 침전물을 폴리염화알루미늄 응집제의 제조에 이용하는 방법이라 할 수 있다.

위에서 불용성 수산화알루미늄과 가성소다의 반응중량비는 1 : 2이고, 반응온도는 110∼130℃로 유지하고, 반응시간은 3∼5시간으로 반응량의 차이에 따라 약간의 차이가 나며 염산과 수산화알루미늄의 반응 중량비는 7 : 4이고 염산과 수산화알루미늄 반응물에 알루민산소다의 첨가량은 염산과 수산화알루미늄의 반응량 총량에 대하여 18∼20wt%비로 첨가하며 염산 및 수산화알루미늄의 반응온도는 150℃를 유지하고 압력 3∼4kg/㎠ 하에서 12시간 반응시킨다.

여기에서 각 반응물의 반응량의 비는 거의 당량비이므로 반응 후 미량의 불순물 이외에는 미반응물이 거의 생성되지 않는다.

위의 염산과 수산화알루미늄 반응에서 생성된 폴리염화알루미늄에 알루민산염을 첨가 반응시키므로서 응집제의 응집효과의 상승은 물론 응집제의 염기도 조절기능을 갖게 된다.

아루민산나트륨의 기능 및 작용을 알아보면,

응집(중성영역에서) 다음과 같이 반응식(1)과 같이 되어 다공성 수산화알루미늄을 생성 수중의 부유고형물을 흡착침전 분리하고,

NaAlO₂+ 2H₂O → NaOH + Al(OH)₃↓ ---------- (1)

또 PH 조정제로서의 작용은 응집제(전해질)에 알카리원을 공급 가수분해를 촉진시키며 폴리염화알루미늄 염기도 조절로 알루민산염은 폴리염화알루미늄을 중화시켜 염기도 조정이 용이하다.

이 염기도는 제품의 응집성능 및 저장성능을 지배하는 중요한 팩타이다.

상기 본 발명의 기술구성을 명확히 하고 효과를 알아보기 위해 실시예를 들기로 한다.

실시예(1)

반응용기에 수산화나트륨(50wt%) 2톤을 넣고 침전물(불용성 수산화물) 1톤을 첨가 온도 120℃로 유지된 상태에서 교반하면서 3∼5시간 반응시켜 여과하여 알루민산소다를 얻었다.

이때 제품분석을 한 결과 산화알루미늄 7.2%, 비중 1.24이었다.

한편 염산 3.5톤을 그라스라이닝 반응용기에 수산화알루미늄 2톤과 동시에 넣은 후 가열하여 온도 150℃로 유지하고 압력 3∼4kg/㎠하에서 12시간 반응시킨 후 여과전 반응물에 먼저 제조된 알루민산소다 1200kg을 첨가하고 용해 여과하고 비중조절하여 폴리염화알루미늄 응집제를 얻었다.

이 생성물의 분석결과는 산화알루미늄 10.2%, 비중 1.22이다.

실시예(1)에서 제조된 폴리염화알루미늄 응집제의 효과를 알아보기 위해서 실시예(2)를 들기로 한다.

실시예(2)

증류수에 카오리나이트를 현탄시키고 정치 후 일정량의 인공탁수인 조제수를 얻었다.

탁도 5NT나, 알카리도 50mg/l, PH7.2이 었다.

500ml 비이커에 조제수를 취하여 실시예(1)에서 얻은 응집제를 첨가 후 150rpm으로 1분, 45rpm으로 15분, 정치 30분 후 처리수 수질분석 및 처리결과를 다른 응집제와 비교하여 표(2)를 얻었다.

폴리염화알루미늄 제조시에 알루민산소다를 첨가하므로서 응집유효성분 Al₂O₃량을 증가시키므로서 처리폐수량을 늘릴 수 있을 뿐만 아니라 거의가 수입에 의존하고 있는 수산화알루미늄을 절약할 수 있고 또한 종래 염기도 조절 목적으로 폴리염화알루미늄에 첨가 사용하는 탄산나트륨이나 가성소다를 첨가하지 않으므로 생산비를 대폭 줄일 수 있으며 더욱이 폐기 처분에 있어서도 과량의 침출수의 발생으로 문제가 되고 있는 불용성 수산화알루미늄을 폴리염화알루미늄 제조과정에 이용하므로서 폐기물의 처리비용 및 공해방지 차원에서도 큰 잇점을 갖고 있는 발명이라 할 수 있다.

Claims (1)

1. 수산화나트륨과 불용성 수산화알루미늄을 중량비 2 : 1, 반응온도 110∼130℃, 반응시간 3∼5시간 반응시켜 염산과 수산화알루미늄을 7 : 4의 중량비로 온도 150℃, 압력 3∼4kg/㎠를 유지하여 12시간 반응시킨 후 반응물에 별도의 반응기에서 수산화나트륨과 불용성 수산화알루미늄을 중량비 2 : 1, 반응온도 110∼130℃, 반응시간 3∼5시간 반응시킨 반응물(알루민산소다)을 중량비 18∼20%가 되게 첨가하여 용해 반응시켜 여과함을 특징으로 하는 폴리염화알루미늄의 불용성 침전물을 폴리염화알루미늄의 제조에 이용하는 방법.