KR100430750B1 - 무기응집제로부터 발생한 교질침전상태의 수산화알루미늄 재활용방법 - Google Patents

무기응집제로부터 발생한 교질침전상태의 수산화알루미늄 재활용방법 Download PDF

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Abstract

무기응집제 특히 폴리염화알루미늄의 제조과정, 저장, 수처리응집제로 사용시 발생되는 교질침전 상태의 수산화알루미늄(수산화알루미늄과 폴리염화알루미늄의 혼합물)을 가성소다로 중화용해시킴으로 생성되는 알루미늄염을 수처리 약품으로 PH조정제, 중화제 또는 응집보조제로 사용할 수 있으며 무기응집제로부터 발생한 교질침전 상태의 수산화알루미늄의 재활용 방법에 관한 것임.

Description

무기응집제로 부터 발생한 교질침전 상태의 수산화알루미늄 재활용방법{THE METHOD OF REUSING ALUMINIUM HYDROXIDE PRECIPITATED FROM POLY ALUMINIUM CHLORIDE}
본 발명은 무기응집제 특히 폴리염화알루미늄의 저장 또는 사용중 발생되는 교질침전 상태의 수산화알루미늄을 알카리로 재용해하여 음용수, 공업용수, 각종 폐수 등의 응집처리시 응집보조재로 사용하므로서 수처리비용의 절감과 환경보호에 기여할 수 있는 폴리염화알루미늄으로 발생한 침전형태의 수산화알루미늄 재활용 방법에 관한 것이다.
무기응집제로서 폴리염화알루미늄은 저장 또는 사용 중 교질상태의 수산화알루미늄의 침전물을 발생시키므로서 배관을 폐쇄시키고 부유물의 응집성능을 저하시키며 침전물 자체의 처리에 있어 문제를 발생시키고 있어 폴리염화알루미늄의 저장 안정성을 해결하고자 여러 가지 방법이 제안 연구되고 있다.
종래 교질침전 상태의 수산화알루미늄 침전물의 생성은 폴리염화알루미늄 제조공정중 수산화알루미늄과 염산을 일정비율로 반응시켜 소기의 생성물을 얻기 위하여 가온 가압 조건하의 중합반응시킨 후 반응에 참여하지 못한 미반응 수산화알루미늄을 제거하기 위하여 여과공정을 두고 있지만 여과효과에 따라 발생할 수 있으며 또 음용수, 공업용수, 공장폐수 등에 함유되어 있는 부유고형물질, COD 유발물질 등의 오염물질을 제거하기 위하여 수처리 분야에 주로 사용되는 방법으로 제품 특성상 응집을 위해 필요한 기능으로 가수분해하여 다공성 수산화알루미늄 생성을 촉진하고 중합을 촉진시켜 응집침전 분리효과를 증진시키기 위하여 소량의 다가 음이온을 함유한 약품을 폴리염화알루미늄 중에 소량 첨가시킨다. 그러나 황산이온, 탄산이온, 인산이온과 같은 다가 음이온은 제품 중에 첨가량, 저장시간, 종류에 따라 교질상태의 수산화알루미늄을 발생시킨다.
이와 같은 교질침전 상태의 수산화알루미늄 침전물은 탈수가 거의 불가능하고 건조시키기도 어려울 뿐만 아니라 함수율이 높아 이를 매립지에 폐기하기 위해서는 엄청난 비용이 소요된다. 그리고 종래 응집보조재로 사용하는 첨가제는 수산화나트륨, 수산화칼슘, 탄산나트륨 등의 알카리원을 사용하였다. 응집보조제로서 수산화나트륨의 경우는 가격의 고가, 인체에 대한 자극성, 동절기에 빙점을 고려한 저농도 수산화나트륨의 사용으로 경제적이지 못하고 취급상 애로사항이 많다. 또한 수산화칼슘의 경우는 가격은 염가이지만 용해도가 극히 낮고 투여량 대부분이 오니로 배출되어 과다 사용은 처리비용이 커지고 사용상태가 분말이기 때문에 비산되어 작업환경을 오염시키고 슬러리 상태로 취급하는 경우 침전 분리되지 않도록 처리가 끝날 때까지 교반해야 하므로 전력손실이 크다.
본 발명은 무기응집제 특히 폴리염화알루미늄의 생산공정, 저장, 사용 중에 발생되는 교질침전 상태의 수산화알루미늄을 알카리로 재용해하여 음용수, 공업용수, 각종 폐수 등의 응집처리시 응집보조재로 재활용하는 방법을 제공함에 목적이 있다. 좀더 구체적으로는 실제 발생되는 교질침전 상태의 수산화알루미늄은 Al(OH)3+[Al2(OH)nCl6-n]의 혼합물 형태로 발생되고 이를 가성소다와 같은 알카리로 중화 및 용해시키므로서 맑은 알카리성 알루미늄염(알루민산나트륨)을 생성시켜 이를 PH 조정의 중화제 또는 응집보조제로 사용하므로서 폐기되는 자원의 재활용으로 수처리 비용의 절감과 공해 방지에 기여할 수 있는 무기응집제로부터 발생한 교질침전 상태의 수산화알루미늄 재활용 방법을 제공함에 있다.
폴리염화알루미늄의 제조, 저장, 응집제로서의 사용시 발생되는 교질침전 상태의 수산화알루미늄은 실제 수산화알루미늄과 폴리염화알루미늄의 혼합물 즉, Al(OH)3+[Al2(OH)nCl6-n]의 혼합물로 교질침전 상태로 발생되며 여기에 수산화나트륨을 산정하여 케익상태의 교질침전 상태의 수산화알루미늄/수산화나트륨의 중량비 1 : 1로 혼합 균일한 슬러리 상태로 가온하여 맑은 알카리성 알미늄염을 만든다.
이때 반응식은 (1)과 같다.
Al(OH)3+[Al2(OH)nCl6-n] + X NaOH
→ Y NaAlO2+ Z NaCl + H2O ---- (1)
상기 반응식에서 생성된 알카리성알루미늄염(알루민산나트륨)은 수처리 약품으로 PH조정의 중화제 또는 응집보조제의 기능을 갖는다.
그 기작은 상기 반응식에서 생성된 알루민산나트륨 가수분해하므로서 하기식(2)와 같은 반응식으로 나타난다.
NaAlO2→NaOH + Al(OH)3↓----(2)
여기에서 생성된 수산화나트륨은 PH를 조정하고 다공성 수산화알루미늄은 수중의 부유고형물, COD 유발물질 등의 오염물질을 흡착 응집 침전 분리한다.
이상의 본 발명의 응집보조제의 작용과 기능을 알아보기 위해 종래 철염응집제와 비교해본다.
종래 철염은 응집제로 하는 경우 폐수중의 유기물에 대한 제거효과는 비교적 높은 편이지만 처리 후 잔류철염에 의해 폐수가 착색되는 문제점이 있고 처리 후 폐수를 재활용코자하는 산업분야 특히 제지산업분야에서 처리 후 폐수를 재사용하기 어려운 점이 있고, 상기와 같은 폐수의 착색, 과다한 철염 사용으로 수산화나트륨 사용에 따른 비용추가 문제가 생긴다.
그러나 본 발명에 의한 교질침전 상태의 수산화알루미늄을 원료로하여 제조한 응집보조제를 철염과 혼합응집제로 사용할 경우에는 폐수의 착색, 과다한 수산화나트륨을 사용을 피할 수 있으며 알루미늄염의 철염에 대한 공침효과로서 폐수중의 유기물을 효과적으로 제거할 수 있고 색조에 대한 제거효과가 뛰어나 용수재활용을 위한 폐수처리공정을 유용하게 응용할 수 있다.
이를 더욱 분명하게 하기 위하여 실시예(1)로 나타내었다.
실시예 1
50%의 수산화나트륨 500kg과 폴리염화알루미늄의 저장 또는 사용 중에 발생된 교질침전 상태의 수산화알미늄(수산화알미늄으로 동일중량에 해당량)을 가열 용해하여 맑은 알카리성 알루미늄염 용액을 조제하였다. 상기 용액분석결과 산화알루미늄 10wt%, 수산화나트륨이 12wt%가 생성되었다.
실시예(1)
상기 실시예(1)로부터 획득된 알카리성알루미늄염 용액으로 종래의 PH조정제 수산화나트륨과 비교하여 시험하였다. 즉, 염색폐수처리시 종래에 처리방법(폴리철 + 가성소다 + 고분자응집제)과 실시예(1)을 사용 비교하였다.
실험기기 및 사용된 수처리제
실험기기
사용된 수처리제
실험방법
(1) 500㎖ 비이커에 폐수를 취하고 교반속도 50rpm으로 하고 폴리철을 투여한다.
(2) 연속해서 가성소다 또는 실시예 1를 투여하여 pH6으로 조정한다.
(3) 플록이 어느 정도 성장한 후 안이온 고분자 응집제를 투여한다.
(4) 50rpm으로 교반 후 15분간 정치하여 플록의 침강성, 상등수, 외관상태, 플록압밀도 등 육안관찰을 통하여 가장 경제적이고 효과적인 투여량을 설정한 후 다시 상기 조건 하에서 재확인 실험을 한다.
(5) 정치 후 상등수는 수면으로부터 1cm 아래에서 수질분석에 필요한 양만큼 분취한다.
(1) 시료 채취일자 : 2001년 6월 20일 화요일
(2) 실험일자 : " 상동 "
(3) 처리전 폐수분석 결과
(4) 처리 후 사용된 약품별 폐수분석결과
(5) 처리조건 : 교반속도 50rpm,정치 15분
(6) 처리 후 수질분석결과
상기 실험결과에서, 본 발명의 알카리성 알루미늄 염을 가성소다 대신으로 사용하는 경우에 처리수와 상등액 탁도와 색도가 유효하게 제거가 되며 고가의 탈색제 사용보다는 폐수에 적정한 약품의 선정 및 사용량을 고려한다면 양질의 처리수를 얻을 수 있다고 생각된다.
무기응집제로서 폴리염화알루미늄의 제조공정, 저장, 응집제로서의 사용시 발생되는 폐기되어오던 교질침전 상태의 수산화알루미늄을 재활용하므로서 고가의 수산화알루미늄을 크게 절약할 수 있음은 물론 고가의 처리비용으로 폐기 처분하는 비용을 줄일 수 있고 또한 공해 방지 차원에서도 일익을 담당할 수 있으며 특히 본 발명의 응집보조제는 종래 폐수를 재활용하는 제지분야의 폐수 염색폐수의 처리에 있어서 폐수의 착색문제를 쉽게 제거할 수 있고 우수한 PH의 조정 기능과 탁도를 크게 낮출 수 있어 향후 음용수, 공업용수, 폐수처리에 있어 양질의 처리수를 얻을 수 있는 무기응집제로부터 발생한 교질침전 상태의 수산화알루미늄의 재활용 방법이라 할 수 있다.

Claims (1)

  1. 폴리염화알루미늄의 제조공정, 저장, 사용 중에 발생되는 침전교질 상태의 수산화알루미늄 Al(OH)3+ [Al2(OH)nCl6-n] 에 수산화나트륨을 산정하여 교질침전 상태의 수산화알루미늄/수산화나트륨 중량비 1 : 1로 혼합 균일한 슬러리 상태로 한후 가온하여 맑은 알카리성 알루미늄염을 얻은 다음 이를 수처리의 응집보조제로 사용함을 특징으로 하는 무기응집제로부터 발생한 교질침전 상태의 수산화알루미늄 재활용 방법.
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