KR100793641B1 - 티타늄 제올라이트 생물막볼 수질정화기 및 제조방법 - Google Patents

티타늄 제올라이트 생물막볼 수질정화기 및 제조방법 Download PDF

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Abstract

본 발명은 공업용수, 상수도, 오폐수, 호수, 바닷물 등의 처리에 있어 티타늄 산화력과 제올라이트에 의한 흡착력, 그리고 내부의 생물막을 이용하여 수처리 효율을 높이는 티타늄 제올라이트 생물막볼 수질정화기에 관한 것이다. 티타늄에 의한 강한 산화작용은 티타늄 표면에서만 일어나고 잔류성이 없기 때문에 미생물에 영향 등은 없어 기존 처리방식의 처리효율을 향상시킨다.
티타늄, 제올라이트, 생물막, 수질정화기

Description

티타늄 제올라이트 생물막볼 수질정화기 및 제조방법 {Apparatus for treating water by boll of titaninum zeolite biofilm and recipe}
도1은 본 발명에 따른 티타늄 제올라이트 생물막볼의 전체적 구성도
도2은 본 발명의 티타늄 제올라이트 생물막볼의 외부표면의 다양한 구멍을 상세 표현한 내부 구성도
도3은 본 발명의 티타늄 제올라이트 생물막볼의 외부표면의 다양한 구멍을 상세 표현한 외부 구성도
도4은 본 발명의 티타늄 제올라이트 생물막볼의 내부에 직접 미생물 생물막을 형성하여 사용할 수 있는 적용 예시도
도5은 본 발명의 티타늄 제올라이트 생물막볼의 내부에 암수 요철의 상세도
본 발명은 티티늄 제올라이트 생물막볼 수질정화기에 관한 것이다.
티타늄을 볼에 도포하는 기술로는 정화용 부침체 및 정화장치 (특 1999-022798)등이 있으나 이는 볼의 외부에 티타늄을 도포하고 내부에는 원통형으로 구멍을 내어 광촉매반응을 일으키는 방법으로 정화용 부침체가 광촉매 반응만을 일으 키는 단점이 있다.
본 발명은 티티늄과 제올라이트의 구성비율에 따라 수질정화 효과가 달라지는 티타늄 제올라이트 생물막볼의 수질정화기를 만드는데 그 목적이 있다. 기존의 오폐수처리장치 및 하천, 수족관의 처리장치는 미생물에 의한 수처리 효과만을 기대할 수 있으나 티타늄을 이용하여 난분해성 COD를 산화시켜 분해하므로써 처리율을 높일 수 있다. 티타늄에 의한 강한 산화작용은 티타늄 표면에서만 일어나고 잔류성이 없기 때문에 미생물에 영향 등은 없어 기존 처리방식의 처리효율을 향상시킨다. 또한 제올라이트를 이용하여 난분해성 물질을 흡착하여 점차 분해함으로써 처리효율을 향상시킨다.
본 발명은 티타늄 제올라이트 생물막볼의 제조에 있어서 티타늄과 제올라이트의 구성비율에 따라 수질정화 효과가 달라지는 티타늄 제올라이트 생물막볼의 수질정화기를 만드는데 그 목적이 있다.
상기 목적을 달성하기 위하여 티타늄을 사용하는데 Tio2 표면에 Band gap 이상의 에너지를 가지는 파장(λ< 400nm)의 UV를 조사할 경우 Tio2 전자는 Valence band 에서 Conduction band로 전이가 일어나게 되고 이로 인하여 Valence band 에서 hole이 생성된다. 이렇게 생성된 전자와 hole은 Tio2 표면으로 확산 이동하게 된 다. Tio2 표면에 흡착된 물이나 OH- 과 hole이 반응하여 OH라디칼을 생성하기도 하며 수중에 존재하는 산소의 경우에는 전자와 반응하여 O2 2 - 라디칼을 생성하여 더 많은 OH라디칼을 생성시켜 Tio2 표면의 유기물질 등을 분해하게 되는데 이를 광촉매 반응이라고 한다. OH라디칼과 O2 2 - 라디칼은 또한 반응의 중간생성물로 생성되는 H2O2 에 의해서도 생성된다. H2O2 , HO2 , O2 는 생성된 전자를 소비하여 Recombination을 방지하여 OH라디칼의 생성을 증가시키며 광촉매반응에서 OH라디칼과 O2 2 - 라디칼은 유기물질을 산화시키는 산화제로 사용된다.
또한 상기 수질정화 목적을 달성하기 위하여 제올라이트를 사용하는데 제올라이트는 알칼리 및 알칼리토금속의 규산알루미늄 수화물인 광물을 총칭하는 말로 색깔은 무색 투명하거나 백색 반투명하다. 비석이라고도 하며 종류는 많으나 함수량이 많은 점, 결정의 성질, 산상 등에 공통성이 있다. 굳기는 6을 넘지않으며, 비중은 약 2.2이다. 대개의 종류는 염산에 녹아 흔히 아교 모양이 되지만, 소수의 종류는 염산에 녹지 않는다. 주요한 종류로서 방비석, 어안석, 캐버자이트, 소다비석, 휼란다이트, 스틸바이트, 로몬타이트, 이네사이트 등이 있다. 현무암이나 휘록응회암 등 염기성 화성암의 공동(空洞) 속이나 열극에서 산출되며, 때로는 화강암, 편마암 중에 2차광물로써 존재한다. 또한 금광맥 그 밖의 광맥 중에 산출되는 경우도 있다. 결정구조적으로 각 원자의 결합이 느슨하여, 그 사이를 채우고 있는 수분을 고열로 방출시켜도 골격은 그대로 있으므로 다른 미립물질을 흡착할 수가 있다. 이 성질을 흡착제로 사용하며, 크기가 다른 미립물질을 분리시키는 분자체로 사용된다
도면을 참조하여 본 발명을 상세히 설명하기로 한다.
본 발명에 따른 티타늄 제올라이트 생물막볼(1)은 구형태의 전체적인 외형을 가지고 있으나 형태는 사각형 또는 삼각형 또는 봉모양 등 여러가지 형태로 만들 수 있다. 제조방법은 플라스틱과 폴리스틱과 폴리프로필렌, 폴리에틸렌 또는 재활용 수지 등에 고체상태의 티타늄과 제올라이트를 혼합하여 만들고, 최종적으로 그 외부 재질 표면에 티타늄을 도포(2)하여 만든다. 외부 표면은 원형, 삼각형 등 다양한 구멍(3)을 내어 물이 자유로이 내부로 왕래할 수 있도록 만들고, 내부에는 생물막을 두어 미생물에 의해 수질을 정화한다. 구멍의 크기는 직경 5mm 에서 300mm 까지 다양하게 만들 수 있다. 생물막은 직경 0.5mm 이하의 미세한 섬유사로 만든 막을 이용하거나 내부에 직접 미생물 생물막을(4)을 형성하여 사용할 수도 있다. 또한 정화기 내부에 암수 요철(5)을 두어 서로 끼울 수 있는 형태로 만들어 사용할 수도 있다.제품은 금형을 만들어 사출기를 이용하여 만드나 수지를 제외하고 티타늄과 제올라이트 흙을 이용하여 800도에서 1200도로 소성하여 사용할 수도 있다.
또한 고체상태의 티타늄과 제올라이트 대신 규조토와 활성탄소를 이용할 수도 있다. 수지와 제올라이트, 티타늄의 구성비는 50:30:20 또는 60:25:15 또는70:20:10 또는 80:15:5 또는 90:7:3 또는 95:4:1 또는 황토와 제올라이트, 티타늄의 구성비를 50:30:20 또는 60:25:15 또는 70:20:10 또는 80:15:5 또는 90:7:3 또는 95:4:1 로 구성될 수 있으며 섞는 비율은 처리대상 폐수특성에 따라 달라진다.
본 발명을 이용하여 티타늄의 산화작용을 오폐수, 하천수, 수족관수 와 상수도, 그리고 공기를 정화하는데 효율적으로 이용할 수 있으며, 기존 폐수처리시스템의 추가장치로도 사용할 수 있다.

Claims (6)

  1. 티타늄 제올라이트 생물막볼 수질정화기 제조방법에 있어서 합성수지와 제올라이트, 티타늄의 구성비를 50:30:20 또는 60:25:15 또는70:20:10 또는 80:15:5 또는 90:7:3 또는 95:4:1 또는 황토와 제올라이트, 티타늄의 구성비를 50:30:20 또는 60:25:15 또는 70:20:10 또는 80:15:5 또는 90:7:3 또는 95:4:1 로 구성되는 외부재질을 만들고 내부를 비어있게 만들고 내부에는 섬유상 생물막을 둔 구형의 티타늄 제올라이트 생물막볼 수질정화기 제조방법
  2. 청구항 1에 있어서 정화기를 부표 형태로 만든 부표 수질정화기 제조방법
  3. 청구항 1에 있어서 정화기를 반구로 만들어서 암수 요철을 두어 끼울 수 있는 형태의 수질정화기 제조방법
  4. 청구항 1에 있어서 사각형 또는 삼각형 또는 타원형 및 사각기둥 또는 삼각기둥 또는 원기둥으로 만든 티타늄 제올라이트 생물막볼 수질정화기 제조방법
  5. 합성수지에 티타늄 분말과 제올라이트 분말을 섞어 외부재질을 만들고 외부재질 표면에 티타늄을 도포하며 내부에는 섬유상 생물막을 두며 외부면에 다수의 구멍을 두어 공기와 물이 소통되는 티타늄 제올라이트 생물막볼 정화기
  6. 합성수지에 다수의 구멍을 두어 물이 통과할 수 있도록 만드는 것을 특징으로 하는 것 중 온도를 50℃ ~ 250℃로 유지한 상태에서 티타늄 액을 코팅하는 티타늄 제올라이트 생물막볼 수질정화기 제조방법
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