KR100504207B1

KR100504207B1 - 미립자 밀랍 분말을 이용한 기름 흡착제의 제조방법 및그로부터 수득되는 흡착제

Info

Publication number: KR100504207B1
Application number: KR10-2003-0008297A
Authority: KR
Inventors: 이흥용; 정홍기; 채관병
Original assignee: 퍼멘텍 주식회사
Priority date: 2003-02-10
Filing date: 2003-02-10
Publication date: 2005-07-27
Also published as: KR20040072295A

Abstract

본 발명은 용해된 밀랍과 물을 혼합한 혼합물을 분사장치를 통해 2 내지 1200㎛ 입자크기로 분사한 후 미립자 분말 표면에 호기성 미생물 및 호기성 미생물이 생존할 수 있도록 영양분을 부착시킨 석유계 기름 흡착제의 제조방법 및 그로부터 제조되는 흡착제에 관한 것으로, 밀랍 분말을 미립자화 함으로써 기름과 접촉할 수 있는 표면적의 증가 및 기름의 흡착율이 증대되어 기름제거 효율이 우수할 뿐만 아니라 밀랍 분말 표면에 부착되어 있는 미생물 및 영양분에 의해 자연친화적으로 기름성분이 분해되어 2차 오염을 방지할 수 있게 된다.

Description

미립자 밀랍 분말을 이용한 기름 흡착제의 제조방법 및 그로부터 수득되는 흡착제{A PREPARING METHOD OF AN ABSORBENT USING A BEESWAX AND THE ABSORBENT THEREOF}

본 발명은 석유계 기름 흡착제의 제조방법 및 그로부터 제조된 흡착제에 관한 것으로, 더욱 상세하게는 미립자화 한 밀랍 분말에 기름 분해 성질을 갖는 호기성 미생물과 그러한 미생물의 생존을 위한 영양분을 부착시켜 석유계 기름에 의한 해양오염이나 토양오염을 효율적으로 제거할 수 있는 미립자 밀랍 분말을 이용한 기름 흡착제의 제조방법 및 그로부터 제조된 흡착제를 제공하는 것이다.

현대 생활 및 산업의 에너지원으로 가장 중요한 것은 석유계 기름으로서 생활에 있어 그 의존도가 매우 높은 유용한 에너지라 할 수 있으나 반면 기름의 유출로 발생되는 토양과 강 또는 해양 수질 오염은 반드시 해결되어야 할 과제이기도 하다.

오염원으로 유출된 석유계 기름은 일반적으로 알려진 바와 같이, 물리 화학적 분해가 잘 이루어지지 않는 탄화수소화합물로 이루어져 있어 오염된 토양과 수질의 정화가 쉽게 이루어지지 않는 실정이다.

현재, 토양에 유출된 기름을 제거하기 위해서는 물리적으로 수거하여 세척한 후에 계면활성제와 같은 물질로 분산시켜 자연적으로 증발되거나 분해되도록 장시간 방치하고 있으며, 수면에 유출된 기름은 수거장비나 흡착제를 사용하여 물리적인 수거과정을 거쳐 물에 분산 또는 희석시켜 자연 증발이나 분해가 이루어지도록 방치하는 것이 일반적인 오염의 제거방법이다.

그런데, 수면에 유출된 기름을 물리적으로 제거하는 방법은 수면을 덮고 있는 유막의 두께가 0.1mm 이상 되어야 가능하고, 그 이하의 유막 두께에서는 수거가 불가능한 문제점이 있다. 따라서, 어느 정도의 물리적인 기름의 제거가 완료된 후 남아있는 얇은 유막 두께를 갖는 기름 부분은 자연 분산 또는 희석에 의한 증발, 분해가 이루어지도록 장시간 기다리는 수밖에 없어 완전한 기름 제거를 위해서는 상당히 많은 시간이 소요되고 그 동안 토양과 수면의 생태계가 파괴되어 일어나는 막대는 피해는 이루 말할 수 없는 것이다.

종래, 이러한 잔여 기름을 제거하는 방법으로 미생물을 이용하는 생물학적 분해방법이 있었으나, 기름의 응집력 및 분자결합구조가 강하여 분해 제거에 많은 시간이 걸리고 오염 범위에 비해 미생물의 생산량이 매우 적으므로 사용 실적이 미미한 실정이다.

본 발명은 상기와 같은 문제점을 해결하기 위하여 안출된 것으로, 다량으로 유출된 석유계 기름이 물리적인 방법에 의해 대부분 제거되고 나서 토양이나 수면에 남아있는 잔류물과 소량으로 유출되어 토양에 흡수되어 있거나 수면에 얇게 퍼져 제거가 용이하지 않은 기름을 효과적으로 보다 빠른 시간에 제거할 수 있도록, 기름을 토양 또는 수면에서 분리하여 응집력을 약화시키고 분해능력을 향상시킬 수 있는 석유계 기름 흡착제 및 그 기름 흡착제를 제조하는 방법을 제공하는데 그 목적이 있다.

본 발명의 목적은 미립자화 한 밀랍분말에 석유분해능을 갖는 호기성 미생물과 미생물의 생존능력을 향상시킬 수 있는 영양분을 부착시킨 흡착제를 사용함으로써 달성될 수 있다.

본 발명은 2㎛ 내지 1200㎛ 입자크기의 밀랍분말 표면에 기름 분해능을 갖는 호기성 미생물 및 미생물의 생존을 위한 영양분이 부착된 석유계 기름 흡착제의 제조방법을 제공하는 것이다.

도 1에서 도시한 본 발명에 따른 미립자 밀랍 분말을 이용한 기름 흡착제의 제조방법은,

벌집으로부터 수거된 밀랍(1)을 용해장치(2)를 통해 용해한 후 압송펌프(3)를 통과시켜 분사장치(7)로 이동시키는 단계와; 별도로 준비된 물탱크(4)에 주입된 물을 가열장치(5)에서 가열한 후 물펌프(6)를 통해 분사장치(7)로 이동시키는 단계와; 상기 이동된 밀랍과 물의 혼합물을 분사하는 단계와; 분사된 밀랍 분말을 냉각장치(8)에서 냉각시키면서 동시에 미생물과 영양분을 주입시켜 미립자 밀랍 표면에 부착시키는 단계와; 건조장치(9)로 이동시켜 상온 냉각시키는 단계를 포함하여 구성되는 미립자 밀랍 분말을 이용한 석유계 기름 흡착제의 제조방법을 제공하는 것이다.

밀랍(蜜蠟)은 벌집에서 가열압착법, 용제추출법 등에 의해 채취되는 동물성 고체랍으로, 주성분은 멜리실알코올의 팔미트산 에스테르와 세로트산이고 이밖에 여러 가지 지방산, 알코올 및 고급탄화수소 등이 함유되어 있다. 밀랍의 물성으로, 녹는점은 62∼63℃이고, 비중은 0.961∼0.973, 굴절률은 1.456∼1.459, 비누화 값은 86∼93, 요오드화 값은 8∼14이다. 밀랍은 약간의 점착성이 있는 비결정성(非結晶性)물질로, 주로 제과, 각종 약제의 기초제, 화장품 등에 사용되며 이 밖에 전기의 절연제, 광택제, 방수제, 색연필 등의 제조에도 사용되고 마룻바닥의 도료나 양초의 원료로도 중요하다.

본 발명에서 사용되는 밀랍은 벌집에서 추출한 것을 수거하여 육면체로 융용 성형한 것을 사용하며, 미립자화 했을 때의 입자크기는 2㎛ 내지 1200㎛ 정도가 바람직하다. 이때, 밀랍 분말의 입자크기가 2㎛ 미만인 경우에는 미생물 및 영양성분의 부착이 용이하지 아니하여 바람직하지 않고, 1200㎛를 초과하는 경우에는 밀랍분말의 표면적이 감소하여 기름의 흡착능력이 저하되는 단점이 있다.

미립자화 한 밀랍 분말은 표면적이 증대됨으로써 석유계 기름의 흡착력이 크고 분해능력이 향상될 뿐만 아니라 독성이 없고 자연적인 분해가 가능하므로 생태계에 아무런 지장을 주지 않는다. 따라서, 수면의 기름 흡착 및 분해는 물론 토양의 기름 제거에도 원할히 이용할 수 있다.

본 발명에서 사용되는 미생물은 기름을 분해하는 능력을 갖는 호기성 효소를 갖는 미생물로서 예를 들면 캔디다(candida)종의 guilliermondii, yarrowia 등 약 90여종이 사용될 수 있으며, 탄산가스와 물, 미생물 영양소로 분해되어 2차 오염의 우려가 없는 것이면 가능하고, 본 발명을 위하여 특별히 한정되는 되는 것은 아니다.

본 발명에서 사용되는 영양분은 산소와 더불어 미립자 밀랍 분말에 부착되는 미생물의 생존 기간을 연장할 수 있도록 공급하는 것으로, 주로 질소 또는 인 화합물, 나트륨, 칼륨, 칼슘, 마그네슘, 망간과 같은 무기물이나 비타민 등을 사용할 수 있으며, 바람직하게는 질소화합물인 단백질과 인을 포함하는 무기화합물이 바람직하다. 산소 및 영양분의 공급에 따라 미생물의 생존기간 및 활성화 정도가 좌우되므로 기름의 분해속도에도 영향을 미치게 된다.

기름에 접촉된 미생물에 산소와 영양분의 공급이 원활하게 이루어지도록 기름의 막을 분리하여 접촉면적을 넓혀주고 응집력을 약화시켜 미생물과 영양을 인위적으로 공급한다면 기름의 제거속도는 더욱 향상될 것이며, 본 발명에서와 같이 미립자화 한 밀랍분말을 사용함으로써 달성될 수 있다.

이하, 본 발명에 따른 미립자 밀랍 분말을 이용한 석유계 기름 흡착제의 제조방법을 상세히 설명하면 아래와 같다.

본 발명의 제조방법에 사용되는 밀랍(1)은 양봉업자들로부터 수거되어 육면체로 용융 성형된 것으로, 용해장치(2)에서 100∼120℃의 온도로 가열된 후 압송펌프(3)를 통하여 20∼30kg/㎠의 압력으로 성형 노즐로 보내어진다.

한편, 물탱크(4)로부터 이송된 물은 가열장치(5)에서 밀랍과 동일한 온도로 가열되고, 물펌프(6)를 통하여 성형노즐로 보내어진다.

가열된 밀랍과 물은 분사장치(7)에 집적되고, 여기서 안개형상으로 분무되어 분출되고 곧바로 냉각장치(8)에서 10∼20℃의 냉풍으로 냉각되어 고형화 된다.

이때, 분사장치(7)를 통하여 분사된 물과 혼합된 밀랍의 평균 입경은 2㎛ 내지 1200㎛이며, 냉각과정에서 표면의 수분이 증발되면서 분말 표면에 도 2와 같이 요철부를 형성하게 되고, 냉각장치에 주입되는 미생물과 영양분(11)이 미립자 분말 외표면에 형성된 요철부에 고착하게 되며, 미생물 및 영양분이 고착된 밀랍 분말을 200배 확대하면 도 3과 같다. 도 3에서 a는 미립자화 한 밀랍 분말을 나타낸 것이고, b는 미생물, c는 영양분이다.

냉각장치를 통과한 미생물 및 영양분이 부착된 미립자 밀랍분말은 건조장치(9)를 통과하면서 상온으로 건조되어 최종 기름 흡착제(10)를 구성하게 된다.

본 발명에 따른 미립자 분말을 이용한 석유계 기름 흡착제를 기름이 오염된 수면에 분사시키면 수면 위에 밀랍 분말이 부양하게 되고, 밀랍 분말을 미립자화 하였기 때문에 표면적이 증대되어 분말 주변에 있는 기름 성분들이 밀랍 분말에 흡착되고 미립자 분말을 중심으로 한 주변의 기름이 제거된다. 따라서, 기름이 제거된 부분을 통해 수중으로 산소가 원활하게 공급될 수 있어 기름 오염 또는 제거 후의 잔류 기름으로 인한 생태계의 파괴를 방지할 수 있게 된다.

밀랍 분말에 흡착된 기름은 미생물에 의해 분해되어 탄산가스, 물 및 영양분으로 분해되어 2차 오염을 일으키지 않게 된다.

본 발명에 따른 미립자화 한 분말 밀랍을 이용한 기름 흡착제를 수면에 부양시켜 기름을 흡착 분해할 수 있는 부양장치를 만들 수 있으며, 도 4와 같다.

도 4에서 도시한 부양장치는 미립자 밀랍 분말(30)을 내장한 부양용구(20)로 이루어지며, 부양용구는 면직포, 부직포로 제작된 자루와 같은 형태를 갖는다. 다만, 기름의 유입이 용이하고 분말이 일정한 시간에 걸쳐 잘 배출되도록 망사로 제작되는 것이 바람직하다. 밀랍 분말은 단독으로도 수면에 부양되지만 자루에 담겨 있으므로 전체적인 비중이 작아지며 흡착력이 좋아지고 미생물이 기름을 모두 분해할 때까지 장시간 일정한 장소에서 작용하는 효과를 가져올 수 있다.

이하, 본 발명을 실시예를 들어 설명하고자 하나 본 발명이 하기 실시예에 의해서 한정되는 것은 아니고, 특허청구의 범위를 벗어나지 않는 범위내에서 변형될 수 있음은 자명하다.

실시예

양봉업자들로부터 수거된 밀랍 2kg을 용해장치(2)에서 110℃로 용해한 후 23kg/㎠의 압력으로 압송펌프(3)를 통해 분사장치(7)로 이송시켰다. 동시에 물탱크(4)로부터 이송되어 가열장치(5)에서 110℃로 가열된 물을 23kg/㎠의 압력으로 물펌프(6)를 통해 분사장치(7)로 이송시켰다.

분사장치(7)에 이송된 밀랍과 물은 혼합된 상태에서 안개와 같은 형상으로 분무시켜 냉각장치(8)에서 15℃의 냉풍으로 건조시켜 고형화시켰다.

이때, 냉각장치(8)의 일측에 형성된 미생물 및 영양분 주입구를 통해 미생물 Acinetobector sp. IN-24균 4g과 영양염 단백질 및 무기물 40g의 양으로 주입시켜, 미립자 밀랍 분말 외표면에 부착시켰다.

미생물과 영양분이 부착된 미립자 밀랍 분말을 건조장치를 통해 건조한 후 수거하여 면직포로 된 망에 주입하여 도 4에 도시한 것과 같은 부양장치를 제조하였다.

본 발명에 따른 미립자 밀랍 분말을 이용한 석유계 기름 흡착제를 이용하여 기름을 제거하는 경우의 효과를 표 1로 나타내었다.

Carbon-18/Phytane의 감소량 변화(mmg)

시간	최초	1주	2주	3주	4주
자연감소제거	2.31	2.29	2.25	2.14	2.02
밀랍분말제거	2.42	2.35	2.22	1.97	1.37

이상에서 살펴본 바와 같이, 물리적으로 제거가 불가능한 정도의 얇은 막두께를 가진 기름 오염부분에 본 발명에 따른 미립자화 한 밀랍 분말을 이용한 흡착제를 사용함으로써 미립자 분말의 표면적 증대로 기름의 흡착이 우수할 뿐만 아니라 밀랍 분말 표면에 부착되어 있는 호기성 미생물에 의해 기름성분이 탄산가스와 물 및 영양분으로 분해됨으로서 2차 오염의 우려가 전혀 없이 기름 누출에 의한 오염을 환경친화적으로 제거할 수 있게 된다.

도 1은 본 발명에 따른 기름 흡착제 제조단계를 도시한 개략도 이고,

도 2는 미생물 및 영양성분이 부착된 미립자 밀랍 분말을 도시한 것이고,

도 3은 도 2의 미립자 밀랍 분말을 200배 확대한 확대도이고,

도 4는 본 발명에 따른 미립자 밀랍 분말을 이용한 기름 흡착제를 이용한 부양장치를 나타낸 도이다.

Claims

벌집으로부터 수거된 밀랍(1)을 용해장치(2)를 통해 용해한 후 압송펌프(3)를 통과시켜 분사장치(7)로 이동시키는 단계와; 별도로 준비된 물탱크(4)에 주입된 물을 가열장치(5)에서 가열한 후 물펌프(6)를 통해 분사장치(7)로 이동시키는 단계와; 상기 이동된 밀랍과 물의 혼합물을 분사하는 단계와; 분사된 밀랍 분말을 냉각장치(8)에서 냉각시키면서 동시에 미생물과 영양분을 주입시켜 미립자 밀랍 분말 표면에 부착시키는 단계와; 건조장치(9)로 이동시켜 상온 냉각시키는 단계를 포함하여 구성되는, 미립자 밀랍 분말을 이용한 석유계 기름 흡착제의 제조방법.
제1항에 있어서, 상기 미생물은 캔디다(candida) 종의 호기성 미생물을 사용하는 것을 특징으로 하는, 미립자 밀랍 분말을 이용한 석유계 기름 흡착제의 제조방법.
제1항에 있어서, 상기 영양분은 인 또는 질소화합물, 나트륨, 칼륨, 칼슘, 마그네슘, 망간 등의 무기물 또는 비타민 중 선택되는 1종 이상인 것을 특징으로 하는, 미립자 밀랍 분말을 이용한 석유계 기름 흡착제의 제조방법.
제1항에 있어서, 상기 분사된 미립자 분말의 입경이 2 내지 1200㎛인 것을 특징으로 하는, 미립자 밀랍 분말을 이용한 석유계 기름 흡착제의 제조방법.
벌집으로부터 수거된 밀랍(1)을 용해장치(2)에서 100내지 120℃로 용해한 후 압송펌프(3)를 통과시켜 분사장치(7)로 이동시키는 단계와; 별도로 준비된 물탱크(4)에 주입된 물을 가열장치(5)에서 100내지 120℃로 가열한 후 물펌프(6)를 통해 분사장치(7)로 이동시키는 단계와; 상기 이동된 밀랍과 물의 혼합물을 분사하여 2내지 1200㎛입경의 밀랍 분말을 수득하는 단계와; 분사된 밀랍 분말을 냉각장치(8)에서 냉각시키면서 동시에 호기성미생물과 인 또는 질소 화합물영양분을 주입시켜 미립자 밀랍 분말 표면에 부착시키는 단계와; 건조장치(9)로 이동시켜 상온 냉각시키는 단계를 포함하여 제조되는, 미립자 밀랍 분말을 이용한 석유계 기름 흡착제.
청구항 제5항에 의해 제조된 미립자 밀랍 분말을 이용한 석유계 기름 흡착제를 내부 충진 물질로 하고 외부를 부직포 또는 면직포로 둘러싼 형태의 부양장치.