KR100699344B1 - 알민산소다를 이용한 액상 석회혼합물의 제조방법 - Google Patents

알민산소다를 이용한 액상 석회혼합물의 제조방법 Download PDF

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Abstract

본 발명은 알민산소다를 이용한 액상 석회혼합물의 제조방법에 관한 것이다.
본 발명의 알민산소다를 이용한 액상 석회혼합물은, 알루미늄화합물 또는 알루미늄합금에 알카리용액을 첨가하여 알민산소다를 제조한 다음, 여기에 물을 첨가하여 알민산소다희석액을 제조하고, 여기에 산화칼슘 또는 수산화칼슘을 넣고 교반하여 석회혼합물을 제조하는 것으로 구성된다.
본 발명에 의하여 알민산소다를 이용한 액상 석회혼합물의 제조방법이 제공되며, 수처리제로 사용시 효과가 뛰어나면서도 비용이 크게 절감되고, 제조공정이 간단하고, 사용이 간편한 액상 석회혼합물이 제공된다.
수산화칼슘, 산화칼슘, 알민산소다, 알루미늄화합물, 알루미늄합금

Description

알민산소다를 이용한 액상 석회혼합물의 제조방법{A MANUFACTURING METHOD OF A LIQUID LIME MIXTURE USING SODIUM ALUMINATE}
도 1은 본 발명의 알민산소다를 이용한 액상 석회혼합물의 제조공정도
본 발명은 알민산소다를 이용한 액상 석회혼합물의 제조방법에 관한 것이다.
종래에는 수처리중화제로서 가성소다나 분말 소석회를 이용하여 왔다.
소석회는 일반적으로 반응성이 높고 알칼리성인 물질로서, 화학, 건설, 환경, 금속공업 등으로 사용되어 왔으며, 근래에는 수처리용 중화제로 널리 사용되고 있다.
그러나, 수처리용 중화제로서 가성소다를 사용하는 경우에는 수처리비의 부담이 큰 문제가 있었으며, 분말 소석회를 사용하는 경우에는 비용 부담은 줄어드나 분말을 물에 풀어 사용하는데, 이 경우 유동성을 부여하고 침강을 방지하기 위해 계속 교반하면서 사용해야 하므로 사용상 불편한 문제가 있었다.
따라서, 최근에는 상기의 문제를 극복하기 위한 연구가 있어왔다.
한국등록특허공보 10-0344744(산업폐수중화제와 그 제조방법)에는, 수산화나트륨(NaOH)을 물에 녹이고, 그 물로 생석회(CaO)와 교반시켜 CaO + H20 + NaOH -> Ca(OH)2·NaOH로 혼합되는 과정을 통해 얻어지는 산업폐수 중화제와 그 제조방법에 관한 것이 공개되어 있다.
그러나, 상기와 같이 생석회에 물과 수산화나트륨을 혼합하여 중화제를 제조하면 응집제가 염화물인 경우에는 염화칼슘이 생성되어 물에 용해되므로 응집제로서의 역할을 기대할 수는 없는 문제가 있었다.
따라서, 수처리용 중화제로서 종래의 가성소다와 소석회 사용시의 문제점을 극복하고, 응집제와 중화제 역할을 한꺼번에 할 수 있는 효과가 뛰어나면서도 간편한 수처리제에 대한 연구가 필요한 실정이다.
본 발명은 상기의 문제를 해결하기 위하여, 알민산소다를 제조하여 물로 희석한 알민산소다희석액에 산화칼슘이나 수산화칼슘을 첨가하여 제조한 액상 석회혼합물의 제조방법을 제공하는데 그 목적이 있다.
또한, 본 발명은 수처리제로서 효과가 뛰어나면서도 제조방법 및 사용이 간편한 액상 석회혼합물을 제공하는데 그 목적이 있다.
본 발명은 알민산소다를 이용한 액상 석회혼합물의 제조방법에 관한 것이다.
본 발명의 알민산소다를 이용한 액상 석회혼합물은, 알루미늄화합물 또는 알루미늄합금을 준비하는 제1공정, 제1공정에서 준비한 물질에 함유된 알루미늄(Al) 35 g 당 60 ~ 120 g의 알카리용액을 첨가하여 알민산소다(NaAlO2)를 제조하는 제2공정, 제2공정의 알민산소다에 물을 알민산소다의 중량대비 5 ~ 25 배의 중량비율로 넣고 희석하는 제3공정, 제3공정의 알민산소다희석액에 산화칼슘 또는 수산화칼슘을 넣고 교반하여 석회혼합물을 제조하는 제4공정으로 구성된다.
이때, 제2공정의 알민산소다 제조시 알루미늄화합물을 이용하는 경우에는, 알루미늄화합물을 준비한 다음, 준비한 알루미늄화합물에 함유된 알루미늄(Al) 35 g 당 60 ~ 120 g의 알카리용액을 115 ~ 120 ℃로 가열한 후 끓으면 준비한 알루미늄화합물을 첨가하고 혼합하여 알민산소다를 제조한다.
또, 제2공정의 알민산소다 제조시 알루미늄합금을 이용하는 경우에는, 알루미늄합금을 준비한 다음, 준비한 알루미늄합금에 알카리용액을 알루미늄합금에 함유되어 있는 알루미늄(Al) 35 g 당 60 ~ 120 g을 첨가하고, 물을 알루미늄합금에 함유되어 있는 알루미늄(Al) 35 g 당 300 ~ 650 g을 첨가하고 혼합하여 알민산소다를 제조한다.
또, 제4공정의 혼합물 제조시, 제3공정의 알민산소다희석액에 산화칼슘을 제3공정의 알민산소다희석액 100 g 당 19 ~ 37 g을 넣고 교반하여 액상 생석회혼합물 을 제조한다.
또한, 제4공정의 혼합물 제조시, 제3공정의 알민산소다희석액에 수산화칼슘을 제3공정의 알민산소다희석액 100 g 당 25 ~ 55 g을 넣고 교반하여 액상 소석회혼합물을 제조한다.
한편, 종래에는 수처리 중화제로서 가성소다 또는 소석회를 사용하였으나, 가성소다를 사용하는 경우에는 수처리비의 부담이 크고, 소석회를 사용하는 경우에는 비용 부담은 줄어드나 물에 혼합하여 사용시, 유동성을 부여하고 침강을 방지하기 위해 계속 교반하면서 사용해야 하므로 불편한 문제가 있었다.
또한, 가성소다와 소석회를 물과 함께 혼합하여 사용하면 응집제가 염화물인 경우에는 염화칼슘이 생성되어 물에 용해되는 문제가 생기므로 응집제는 따로 사용해야 하는 등의 문제가 있었다.
본 발명의 발명자는 상기의 문제들을 해결하기 위해 보다 효율적이면서도 효과가 뛰어난 수처리제를 개발하기 위하여 많은 연구 및 시행착오 끝에 본 발명을 완성하게 되었다.
즉, 알루미늄화합물 또는 알루미늄합금을 이용하여 알민산소다를 제조하고, 이 알민산소다에 물을 가하여 알민산소다희석액을 제조한 다음, 여기에 산화칼슘 또는 수산화칼슘의 석회를 첨가하여 교반하여 액상 석회혼합물을 제조하면, 비용도 저렴하면서 혼합물이 응집되지 않아 수처리시 계속 교반할 필요가 없으며, 중화제와 응집제 역할을 한꺼번에 하여 제조공정이 간단하면서도 수처리시 효과가 크고, 사용시 번거롭지 않으며, 비용이 크게 절감되는 이점이 있다.
본 발명에서 이용하는 알루미늄화합물은 수산화알루미늄을 주로 이용하였다.
또한, 본 발명에서 이용하는 알루미늄합금은 알루미늄의 무른 성질을 보완하고, 대기중에서의 부식을 방지하기 위해 알루미늄에 다른 금속을 포함시켜 만든 금속을 말하며, 본 발명에서 이용한 알루미늄합금은 알루미늄-구리 합금, 알루미늄-철 합금, 알루미늄-아연 합금, 알루미늄-망간 합금, 알루미늄-마그네슘 합금, 알루미늄-망간-규소 합금, 알루미늄-아연-망간 합금, 알루미늄-실리콘 합금 등 다양한 종류의 알루미늄합금을 이용할 수 있다.
본 발명의 알민산소다 제조시 사용하는 알카리용액은 가성소다 또는 가성카리를 이용하는데, 본 발명에서는 주로 50 % 가성소다용액을 이용하였다.
가성소다(NaOH)는 탄산나트륨의 가성화와 염화나트륨의 전기분해로 제조되는 강알칼리성 물질로서, 유기물과 무기물 제조를 비롯하여 비누, 섬유, 펄프, 수처리 등 거의 모든 일상품에 사용되고 있는 범용 화학물질이다.
또한, 본 발명의 액상 석회혼합물 제조시 사용하는 석회는 산화칼슘(생석회)과 수산화칼슘(소석회)이다.
수산화칼슘(Ca(OH)2)은 석회석(천연으로 산출되는 탄산칼슘(CaCO3))을 가열하면 산화칼슘과 이산화탄소가 생기는데 이때 생성된 산화칼슘에 물을 가하여 얻는다.
또한, 수산화칼슘은 백색의 분말로서 물에 잘 녹지 않으나 일단 물에 녹기 시작하면 이온화하는 정도가 크므로 강한 염기성을 나타내며, 그 수용액을 석회수라고 하며, 표백분, 석회 벽돌의 원료, 산성 땅의 토질 개선 등에 이용된다.
산화칼슘(CaO)은 석회석(CaCO3)을 열분해하여 얻어지고, 일반적으로 백색을 띠며, 소괴상으로 활성이 크고 산화중화력은 석회질 중 가장 강하므로 흡수성이 크며, 수화시 발열하여 용적이 팽창하는 특징이 있다.
한편, 본 발명의 액상 석회혼합물을 제조하기 위해, 먼저 알루미늄화합물 또는 알루미늄합금을 이용하여 알민산소다를 제조한다.
알루미늄화합물을 이용하여 알민산소다를 제조하는 경우에는, 가성소다 또는 가성카리 등의 알카리용액을 알루미늄화합물에 함유되어 있는 Al 35 g 당 60 ~ 120 g을 115 ~ 120 ℃ 로 가열한 다음, 알루미늄화합물을 첨가하여 알민산소다(NaAlO2)를 제조하는데, 미반응물질의 발생을 방지하기 위해 Al 함량에 비해 알카리용액의 첨가량을 크게 하여 상기의 비율로 알카리용액을 첨가한다.
즉, Al 35 g 당 알카리용액이 60 g 미만으로 첨가되면 용해되지 않고 침전되는 물질이 생기며, 120 g을 초과하여 첨가하면 알루미늄의 함량이 떨어지는 문제가 생긴다. 따라서, Al 35 g 당 60 ~ 120 g의 알카리용액을 첨가하는 것이 가장 적당하다.
또한, 알루미늄합금을 이용하여 알민산소다를 제조하는 경우에는, 알루미늄합금을 준비한 다음, 준비한 알루미늄합금에 알카리용액을 알루미늄합금에 함유되어 있는 알루미늄(Al) 35 g 당 60 ~ 120 g을 첨가하고, 물을 알루미늄합금에 함유되어 있는 알루미늄(Al) 35 g 당 300 ~ 650 g을 첨가하고 혼합하여 알민산소다 (NaAlO2)를 제조하는 것이 가장 바람직하다.
즉, 알카리용액을 알루미늄합금에 함유되어 있는 Al 35 g 당 60 g 미만으로 첨가하면 알루미늄의 용해량이 떨어지는 문제가 있으며, 120 g을 초과하여 첨가하면 알루미늄의 함량이 떨어지는 문제가 있으므로, 알카리용액을 알루미늄합금에 함유되어 있는 Al 35 g 당 60 ~ 120 g 첨가하는 것이 가장 바람직하다는 사실을 알 수 있었다.
또한, 물을 알루미늄합금에 함유되어 있는 Al 35 g 당 300 g 미만으로 첨가하면 과반응이 일어나 끓어넘치는 문제가 있었으며, 650 g을 초과하여 첨가하면 용해시간이 너무 길어지고 알루미늄 함량도 떨어져 그 효과가 떨어지는 문제가 있었다.
따라서, 알루미늄합금에 알카리용액을 알루미늄합금에 함유되어 있는 알루미늄(Al) 35 g 당 60 ~ 120 g을 첨가하고, 물을 알루미늄합금에 함유되어 있는 알루미늄(Al) 35 g 당 300 ~ 650 g을 첨가하는 것이 가장 적절하다.
또한, 상기와 같이 제조한 알민산소다에 직접 석회를 넣으면 알민산소다에 결정이 석출되며, 유동성이 떨어져 용액이 침강되어, 수처리시 계속 교반하여 주어야 하므로 번거롭고, 처리비용이 증가하게 되는 문제가 생긴다.
따라서, 알민산소다에 알민산소다의 중량대비 5 ~ 25 배의 물을 넣어 알민산소다희석액을 제조한 다음 사용하면 알민산소다 결정의 석출을 막을 수 있으며, 유동성이 높아지게 된다는 사실을 알 게 되었다.
이렇게 제조한 알민산소다희석액에 산화칼슘 또는 수산화칼슘을 넣는데, 알민산소다희석액에 산화칼슘을 알민산소다희석액의 중량대비 18 % 이하로 넣으면 물층과 석회층이 분리되는 문제가 생기고, 알민산소다희석액의 중량대비 38 % 이상 넣으면 유동성이 현저히 저하되어 펌프로 이송조차 어려워지는 문제가 있었다.
또한, 알민산소다희석액에 수산화칼슘을 알민산소다희석액의 중량대비 24 % 이하로 넣으면 물층과 석회층이 분리되는 문제가 생기고, 알민산소다희석액의 중량대비 56 % 이상 넣으면 유동성이 현저히 저하되어 펌프로 이송조차 어려워지는 문제가 있었다.
따라서, 산화칼슘을 넣는 경우에는 알민산소다희석액 100 g 당 산화칼슘을 19 ~ 37 g을 넣고 교반하여 액상 생석회혼합물을 제조하는 것이 가장 바람직하며, 수산화칼슘을 넣는 경우에는 알민산소다희석액 100 g 당 수산화칼슘을 25 ~ 55 g을 넣고 교반하여 액상 소석회혼합물을 제조하는 것이 가장 바람직하다.
이하, 본 발명의 알민산소다를 이용한 액상 석회혼합물의 제조방법에 대하여 상세히 설명하면 다음과 같다.
<알민산소다를 이용한 액상 석회혼합물의 제조공정>
1. 제1공정 : 재료준비
알루미늄화합물(수산화알루미늄) 또는 알루미늄합금을 시중에서 구입하여 준비한다.
2. 제2공정 : 알민산소다(NaAlO2)의 제조
1) 알루미늄화합물을 이용한 알민산소다의 제조
가성소다 또는 가성카리의 알카리용액을 준비하여, 알루미늄화합물에 함유된 알루미늄(Al) 35 g 당 60 ~ 120 g의 알카리용액을 115 ~ 120 ℃로 가열한 다음, 준비한 알루미늄화합물을 첨가하고 혼합하여 알민산소다를 제조한다.
2) 알루미늄합금을 이용한 알민산소다의 제조
가성소다 또는 가성카리의 알카리용액을 준비하여, 알루미늄합금에 준비한 알카리용액을 알루미늄합금에 함유되어 있는 알루미늄(Al) 35 g 당 60 ~ 120 g을 첨가한다.
또한, 여기에 물을 알루미늄합금에 함유되어 있는 알루미늄(Al) 35 g 당 300 ~ 650 g을 첨가하고 혼합하여 알민산소다를 제조한다.
3. 제3공정 : 알민산소다희석액 제조
제2공정에서 제조한 알민산소다에 물을 알민산소다의 중량대비 5 ~ 25 배의 중량비율로 넣고 희석하여 알민산소다희석액을 제조한다.
4. 제4공정 : 석회혼합물 제조
산화칼슘 또는 수산화칼슘을 시중에서 구입하여 준비한다.
제3공정에서 제조한 알민산소다희석액에 준비한 산화칼슘 또는 수산화칼슘을 넣고 교반하여 석회혼합물을 제조한다.
이때, 석회혼합물은 알민산소다희석액 100 g 당 산화칼슘을 19 ~ 37 g 넣고 생석회혼합물을 제조하고, 알민산소다희석액 100 g 당 수산화칼슘을 25 ~ 55 g을 넣어 소석회혼합물을 제조하여 본 발명의 알민산소다를 이용한 액상 석회혼합물을 제조한다.
상기의 공정을 거쳐 제조한 본 발명의 알민산소다를 이용한 액상 석회혼합물은 수처리제로 사용시, 혼합물이 응집되지 않으므로 계속 교반할 필요가 없으며, 중화제와 응집제 역할을 한번에 하면서도 응집효과 및 침강속도가 빨라 그 효과가 매우 크다.
이하, 본 발명의 알민산소다를 이용한 액상 석회혼합물의 제조방법에 대하여 실시예 및 실험예를 통하여 보다 상세히 설명하나, 이들이 본 발명의 범위를 제한하는 것은 아니다.
<실시예 1> 알민산소다를 이용한 액상 생석회혼합물의 제조 1
수산화알루미늄(Al 35 g 함유)을 시중에서 구입하여 준비하였다.
알카리용액으로서 50 % 가성소다를 시중에서 구입하여 준비하였다.
수산화알루미늄 100 g을 준비하고, 50 % 가성소다용액 60 g을 115 ℃로 가열하여 끓인 후, 준비한 수산화알루미늄을 첨가하고 혼합하여 알민산소다를 제조하였다.
상기의 알민산소다 160 g에 물을 800 g 넣고 혼합하여 알민산소다희석액을 제조하였다.
이 알민산소다희석액 960 g에 산화칼슘을 190 g을 넣고 교반하여 본 발명의 알민산소다를 이용한 액상 생회혼합물을 제조하였다.
<실시예 2> 알민산소다를 이용한 액상 생석회혼합물의 제조 2
시중에서 알루미늄-구리계 합금(Al-Cu-Mn-Mg) 50 g을 구입하여 준비하였다.
상기의 알루미늄-구리계 합금은 Al 47.4 g, Cu 2.0 g, Mn 0.35 g, Mg 0.25 g으로 구성되어 있었다.
상기의 알루미늄-구리계 합금 50 g에 50 % 가성소다용액 90 g을 넣고 분해한 뒤, 여기에 물 410 g을 넣고 혼합한 다음, 여과하여 알민산소다를 제조하였다.
상기의 알민산소다 550 g에 물을 8.25 ㎏ 을 넣고 혼합하여 알민산소다희석액을 제조하였다.
준비한 알민산소다희석액 8.8 ㎏에 산화칼슘을 3.25 ㎏ 넣고 교반하여 본 발명의 알민산소다를 이용한 액상 생회혼합물을 제조하였다.
<실시예 3> 알민산소다를 이용한 액상 소석회혼합물의 제조 1
수산화알루미늄(Al 35 g 함유)을 시중에서 구입하여 준비하였다.
알카리용액으로서 50 % 가성소다를 시중에서 구입하여 준비하였다.
수산화알루미늄 100 g을 준비하고, 50 % 가성소다용액 120 g을 120 ℃로 가열하여 끓인 후, 준비한 수산화알루미늄을 첨가하고 혼합하여 알민산소다를 제조하였다.
상기의 알민산소다 220 g에 물을 5.5 ㎏ 넣고 혼합하여 알민산소다희석액을 제조하였다.
이 알민산소다희석액 5.72 ㎏에 수산화칼슘을 3.14 ㎏ 을 넣고 교반하여 본 발명의 알민산소다를 이용한 액상 소석회혼합물을 제조하였다.
<실시예 4> 알민산소다를 이용한 액상 소석회혼합물의 제조 2
시중에서 알루미늄-아연계 합금(Al-Zn-Mg) 50 g을 구입하여 준비하였다.
상기의 알루미늄-아연계 합금은 Al 46.65 g, Zn 3.0 g, Mg 0.35 g으로 구성되어 있었다.
상기의 알루미늄-아연계 합금 50 g에 50 % 가성소다용액 150 g을 넣고 분해한 뒤, 여기에 물 900 g을 넣고 혼합한 다음, 여과하여 알민산소다를 제조하였다.
상기의 알민산소다 1.1 ㎏에 물을 22 ㎏ 넣고 혼합하여 알민산소다희석액을 제조하였다.
상기의 알민산소다희석액 23.1 ㎏에 수산화칼슘을 5.78 ㎏ 넣고 교반하여 본 발명의 알민산소다를 이용한 액상 소석회혼합물을 제조하였다.
<실험예 1> 알루미늄화합물을 이용하여 알민산소다 제조시 알카리용액의 첨가량에 따른 반응실험
시중에서 수산화알루미늄을 구입하여 준비하였다.
상기의 수산화알루미늄 100 g당 Al이 35 g 함유되어 있었다.
알카리용액으로는 50 % 가성소다용액을 시중에서 구입하여 준비하였다.
표 1에 나타낸 바와 같이, 수산화알루미늄에 가성소다용액의 첨가량을 달리하여 각각 제조된 알민산소다의 반응을 관찰하였다.
<표 1> 알카리용액의 첨가량에 따른 알민산소다의 반응실험
수산화알루미늄의 량 가성소다용액의 첨가량 비 고
100 g 50 g 침전물 발생
100 g 60 g 침전물이 발생하지 않음
100 g 80 g 침전물이 발생하지 않음
100 g 100 g 침전물이 발생하지 않음
100 g 120 g 침전물이 발생하지 않음
100 g 130 g 침전물이 발생하지 않음
상기의 표 1에서 보는 바와 같이, 가성소다용액이 50 g인 경우에는 용해가 덜 되어 흰색 침전물이 생겼다.
또한, 가성소다용액을 60 g 이상 넣었을 때는 침전물은 발생하지 않으나, 130 g을 첨가하면 알루미늄의 함량이 감소되는 문제가 있었다.
따라서, 수산화알루미늄 100 g 당 가성소다용액을 60 ~ 120 g 첨가하는 경우가 가장 적당하다는 사실을 알 수 있었다.
<실험예 2> 알루미늄합금을 이용하여 알민산소다 제조시 알카리용액과 물의 첨가량에 따른 반응실험
실시예 3에서 이용한 알루미늄합금을 준비하였다.
알카리용액으로는 50 % 가성소다용액을 시중에서 구입하여 준비하였다.
아래의 표 2, 3과 같이 알루미늄합금에 가성소다용액과 물의 첨가량을 달리하여 각각의 알민산소다를 제조하여 그 반응변화를 관찰하였다.
이때, 알루미늄합금에 함유되어 있는 Al이 35 g인 경우를 기준으로 하여 가성소다용액과 물의 첨가량을 표시하였다.
<표 2> 알카리용액의 첨가량에 따른 알민산소다의 반응실험 결과
Al 함유량 가성소다용액의 첨가량 물의 첨가량 비 고
35 g 50 g 500 g -
35 g 60 g 500 g -
35 g 80 g 500 g -
35 g 100 g 500 g -
35 g 120 g 500 g -
35 g 130 g 500 g -
알루미늄합금에 물의 첨가량은 일정하게 유지하고, 알칼리용액의 첨가량을 달리하여 첨가한 경우에는 흑빛에 가까운 용액이 만들어지므로 육안으로는 차이가 나지 않았다.
그러나, 알루미늄 함유량이 35 g인 경우를 기준으로 가성소다용액을 50 g을 넣으면 용해량이 떨어지는 문제가 발생했으며, 130 g을 넣은 경우에는 알루미늄의 함량이 낮아지는 문제가 발생하였다.
따라서, 가성소다용액 즉 알카리용액의 양은 알루미늄재 또는 알루미늄합금의 알루미늄 함량 35 g 당 60 ~ 120 g을 첨가하는 것이 가장 적당하다는 사실을 알 수 있었다.
<표 3> 물의 첨가량에 따른 알민산소다의 반응실험 결과
Al 함유량 가성소다 첨가량 물 첨가량 비 고
35 g 100 g 250 g 끓어 넘침
35 g 100 g 300 g -
35 g 100 g 400 g -
35 g 100 g 500 g -
35 g 100 g 600 g -
35 g 100 g 650 g -
35 g 100 g 700 g -
상기의 표 3에서 보는 바와 같이, 알칼리용액은 일정하게 유지하고 물의 첨가량을 달리하여 첨가하였을때, 알루미늄재 또는 알루미늄합금에 물을 250 g 넣으면 과반응이 일어나 용액이 끓어넘치는 문제가 발생하였다.
또한, 물을 700 g 첨가한 경우에는 용해시간이 길어지는 문제가 있고, 알루미늄 함량이 떨어지는 문제가 있었다.
따라서, 알루미늄재 또는 알루미늄합금에 알칼리용액과 물을 첨가하는 경우에는 알루미늄재 또는 알루미늄합금에 함유되어 있는 알루미늄 함량 35 g을 기준으로 하여 알카리용액은 90 ~ 120 g, 물은 300 ~ 650 g을 첨가하는 것이 가장 적절하다는 사실을 알 수 있었다.
<실험예 3> 액상 석회혼합물 제조시 알민산소다의 희석유무 및 희석정도에 따른 반응실험
본 발명의 실시예 2의 방법과 같이 제조한 알민산소다를 준비하였다.
시중에서 수산화칼슘을 구입하여 준비하였다.
알민산소다에 첨가하는 물의 양을 달리하고, 수산화칼슘은 전체용액의 30 중량%를 넣어 액상 소석회혼합물을 제조하였다.
그 결과를 아래의 표 4에 나타내었다.
알민산소다의 량 물의 첨가량 수산화칼슘의 첨가량 비 고
100 g 0 30 g(30 %) 결정은 석출되지 않으나, 유동성이 저하됨
100 g 400 g 150 g(30 %) 결정은 석출되지 않으나, 유동성이 저하됨
100 g 500 g 180 g(30 %) 결정석출 되지 않고, 유동성이 좋아짐
100 g 1,000 g 330 g(30 %) 결정석출 되지 않고, 유동성이 좋아짐
100 g 1,500 g 480 g(30 %) 결정석출이 되지 않고, 유동성이 좋아짐
100 g 2,000 g 630 g(30 %) 결정석출이 되지 않고, 유동성이 좋아짐
100 g 2,500 g 780 g(30 %) 결정석출 되지 않고, 유동성이 좋아짐
100 g 2,600 g 810 g(30 %) 결정이 석출되고, 층이 분리됨
상기의 표 4에서 보는 바와 같이, 물이 전혀 첨가되지 않은 혼합물은 결정은 석출되지 않으나, 유동성이 없어 적절하지 못하였으며, 물이 400 g 첨가된 경우도 결정은 석출되지 않으나, 유동성이 떨어지는 문제가 있었다.
또한, 물이 2,600 g 첨가된 경우에는 유동성은 좋으나 층이 분리되는 현상이 생겼으며, 결정도 석출되었다.
따라서, 알민산소다 100 g 당 물을 500 ~ 2,500 g 첨가한 경우가 가장 적절하다는 사실을 알 수 있었다.
<실험예 4> 액상 석회혼합물 제조시 석회의 첨가량에 따른 반응실험
실시예 3의 방법과 같이 제조한 알민산소다희석액을 준비하였다.
시중에서 산화칼슘과 수산화칼슘을 구입하여 준비하였다.
알민산소다희석액의 양을 일정하게 하고, 산화칼슘가 수산화칼슘의 첨가량을 각각 달리하여 그 반응을 관찰하였다.
그 결과는 아래의 표 5와 6에 나타내었다.
<표 5> 석회의 첨가량에 따른 반응실험 결과
알민산소다희석액의 양 산화칼슘의 첨가량 비 고
100 g 16 g 유동성은 좋으나, 층분리 현상이 나타남
100 g 18 g 유동성은 좋으나, 층분리 현상이 나타남
100 g 19 g 층분리가 되지 않고, 유동성이 좋음
100 g 25 g 층분리가 되지 않고, 유동성이 좋음
100 g 30 g 층분리가 되지 않고, 유동성이 좋음
100 g 35 g 층분리가 되지 않고, 유동성이 좋음
100 g 37 g 층분리가 되지 않고, 유동성이 좋음
100 g 38 g 층분리 현상은 감소, 유동성은 저하됨
100 g 40 g 층분리 현상은 감소, 유동성이은저하됨
상기의 표 5에서 보는 바와 같이, 알민산소다희석액 100 g에 산화칼슘의 첨가량이 16 g과 18 g 인 경우에는 혼합물의 유동성은 좋으나, 층이 분리되는 현상이 나타났으며, 38 g 과 40 g 첨가된 경우에는 층분리 현상은 감소되나 유동성이 저하되는 문제가 있었다.
따라서, 알민산소다희석액 100 g 당 산화칼슘의 첨가량이 19 ~ 37 g 인 경우가 가장 적절하다는 사실을 확인할 수 있었다.
<표 6> 석회의 첨가량에 따른 반응실험 결과
알민산소다희석액의 양 수산화칼슘의 첨가량 비 고
100 g 22 g 유동성은 좋으나, 층분리 현상이 나타남
100 g 24 g 유동성은 좋으나, 층분리 현상이 나타남
100 g 25 g 층분리가 되지 않고, 유동성이 좋음
100 g 35 g 층분리가 되지 않고, 유동성이 좋음
100 g 45 g 층분리가 되지 않고, 유동성이 좋음
100 g 50 g 층분리가 되지 않고, 유동성이 좋음
100 g 55 g 층분리가 되지 않고, 유동성이 좋음
100 g 56 g 층분리 현상은 감소, 유동성은 저하됨
100 g 58 g 층분리 현상은 감소, 유동성이은저하됨
상기의 표 6에서 보는 바와 같이, 알민산소다희석액 100 g에 산화칼슘의 첨가량이 22 g과 24 g 인 경우에는 혼합물의 유동성은 좋으나, 층이 분리되는 현상이 나타났으며, 56 g 과 58 g 첨가된 경우에는 층분리 현상은 감소되나 유동성이 저하되는 문제가 있었다.
따라서, 알민산소다희석액 100 g 당 수산화칼슘의 첨가량이 25 ~ 55 g 인 경우가 가장 적절하다는 사실을 확인할 수 있었다.
<실험예 5> 본 발명의 액상 석회혼합물에 대한 수처리효과 실험
시중에서 소석회를 구입하여 준비하였다.
준비한 소석회 1 ㎏에 물 10 ㎏을 넣고 혼합하여 소석회희석액을 제조하였다.
본 발명의 실시예 1 내지 4의 방법에 의해 제조된 액상 석회혼합물을 각각 준비하였다.
통상적인 pH 7의 제지폐수를 준비하였다.
종래에 수처리제로 사용해오던 소석회희석액과 본 발명의 액상 석회혼합물을 준비한 제지폐수 1,000 ㎖에 각각 1 ㎖씩 처리하여 각각의 경우에 대한 응집효과 및 침강속도를 관찰하였다.
아래의 표 7에 그 결과를 나타내었다.
<표 7> 본 발명의 액상 석회혼합물에 대한 수처리효과 실험결과
구 분 응집속도 침강속도
종래의 소석회희석액 매우 낮음 매우 느림
실시예 1 매우 우수 매우 빠름
실시예 2 매우 우수 매우 빠름
실시예 3 매우 우수 매우 빠름
실시예 4 매우 우수 매우 빠름
상기의 표 7의 결과에서 알 수 있듯이, 종래에 사용해오던 소석회희석액은 수처리시 응집효과 및 침강속도가 떨어져 수처리효과가 매우 떨어진다는 사실을 확인할 수 있었다.
또한, 본 발명의 실시예 1 내지 실시예 4의 액상 석회혼합물은 그 효과가 매우 뛰어났음을 확인할 수 있었다.
본 발명에 의해, 제조공정이 간단하고, 비용이 크게 절감되면서 사용이 편리한 알민산소다를 이용한 액상 석회혼합물의 제조방법이 제공된다.
또한, 본 발명의 액상 석회혼합물을 수처리제로 사용시 혼합물이 응집되지 않으므로 계속 교반할 필요가 없으며, 중화제와 응집제 역할을 한번에 하면서도 응집효과 및 침강속도가 빨라 그 효과가 우수한 알민산소다를 이용한 액상 석회혼합물이 제공된다.

Claims (7)

  1. 액상 석회혼합물의 제조방법에 있어서,
    알루미늄화합물 또는 알루미늄합금을 준비하는 제1공정,
    제1공정에서 준비한 물질에 함유된 알루미늄(Al) 35 g 당 60 ~ 120 g의 가성소다용액을 첨가하여 알민산소다(NaAlO2)를 제조하는 제2공정,
    제2공정의 알민산소다에 물을 알민산소다의 중량대비 5 ~ 25 배의 중량비율로 넣고 희석하는 제3공정,
    제3공정의 알민산소다희석액에 산화칼슘 또는 수산화칼슘을 넣고 교반하여 혼합물을 제조하는 제4공정으로 구성된,
    알민산소다를 이용한 액상 석회혼합물의 제조방법.
  2. 제1항에 있어서,
    제2공정의 알민산소다 제조시, 제1공정에서 준비한 알루미늄화합물에 함유된 알루미늄(Al) 35 g 당 60 ~ 120 g의 가성소다용액을 115 ~ 120 ℃로 가열한 후 끓으면 준비한 알루미늄화합물을 첨가하고 혼합하여 알민산소다를 제조하는 것이 특징인,
    알민산소다를 이용한 액상 석회혼합물의 제조방법.
  3. 제1항에 있어서,
    제2공정의 알민산소다 제조시, 제1공정에서 준비한 알루미늄합금에 가성소다용액을 알루미늄합금에 함유되어 있는 알루미늄(Al) 35 g 당 60 ~ 120 g을 첨가하고, 물을 알루미늄합금에 함유되어 있는 알루미늄(Al) 35 g 당 300 ~ 650 g을 첨가하고 혼합하여 알민산소다를 제조하는 것이 특징인,
    알민산소다를 이용한 액상 석회혼합물의 제조방법.
  4. 제1항에 있어서,
    제4공정의 혼합물 제조시, 제3공정의 알민산소다희석액에 산화칼슘을 제3공정의 알민산소다희석액 100 g 당 19 ~ 37 g을 넣고 교반하여 혼합물을 제조하는 것이 특징인,
    알민산소다를 이용한 액상 생석회혼합물의 제조방법.
  5. 제1항에 있어서,
    제4공정의 혼합물 제조시, 제3공정의 알민산소다희석액에 수산화칼슘을 제3공정의 알민산소다희석액 100 g 당 25 ~ 55 g을 넣고 교반하여 혼합물을 제조하는 것이 특징인,
    알민산소다를 이용한 액상 소석회혼합물의 제조방법.
  6. 제1항 내지 제5항 중 어느 한 항의 방법에 의해 제조된,
    알민산소다를 이용한 액상 석회혼합물.
  7. 제6항의 액상석회혼합물을 수처리제로 이용하는 것이 특징인,
    알민산소다를 이용한 액상 석회혼합물.
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