KR100824596B1 - 키토산, 게르마늄 합성체 를 이용한 천연 에멀젼형소포제의 제조방법 - Google Patents

Abstract

1)발명이 속한 기술분야

본 발명은 키토산, 게르마늄 합성체를 이용한 천연 에멀젼형 소포제의 제조 방법에 관한 것

2)발명의 목적

본 발명은 천연 에멀젼형 소포제의 제조방법에 관한 것으로 일반 통상의 소포제는 공업용 첨전수나 생활폐수, 발전폐수 등을 하천이나 바다로 방출시 발생하는 거품의 주성분인 계면활성분을 분해하기 위하여 투여하는 것으로 실리콘 소포제 및 수 분산성 소포제등 광물유계 침전용 소포제를 사용하여 이를 제거하나 종전의 소포제는 강제 소포시에 잔여침전성분인 오염물질이 함께 침전되어 바다 나 하천의 미생물의 성장억제, 적조, 백화현상 등 이차 환경오염을 발생시켜 자연생태계를 혼란시키는 문제점이 있었던 것인데 이러한 문제점을 방지하기 위하여 환경친화력이 우수한 천연 에멀젼형 소포제를 제공함을 그 목적으로 한다.

3)발명의 구성

본 발명은 유기게르마늄에 에틸아세테이트와 아세톤을 물에 희석시켜 교반, 가온하면 유기게르마늄은 미세게르마늄이 되어 용액속에 퍼져있는 조성물을 만들 수 있고, 이 조성물에 음이온성인 수용성계면활성제를 투입 고속교반 원심분리 시키면, 음이온성인 수용성계면활성제가 미세게르마늄 입자의 외벽에 달라붙어 캡슐화 하게한 조성물을 만들 수 있고, 또 별도의 교반장치에서 에틸렌 글리코올 모노부틸 에테르 와 에틸아세이드를 혼합한 후 유기키토산을 투입 교반하여 유기키토산을 미세키토산화한 조성물을 만들 수 있고, 이 조성물을 앞서 조성된 조성물인 음이온성인 수용성계면활성제가 미세게르마늄 입자를 외벽에 달라붙어 캡슐화 하게한 조성물과 서로교반하면 미세키토산은 수용성 계면활성제를 용액속에 희석시켜버리고 미세키토산이 미세게르마늄 외벽에 달아붙어 캡슐화 한 또 다른 조성물을 얻게 되고, 이 조성물을 에타놀로 침전, 분리 건조하여 고체상태의 조성물을 얻을 수 있고, 이 건조된 조성물을 물과 희석 교반하여 최종조성물이 용액상태로 남게 되는데 이는 환경 친화력이 우수한 키토산, 게르마늄 합성체를 이용한 자연계 천연지방산을 이용한 천연 에멀젼형 소포제가 제조되는 것이다.

4)발명의 효과

본 발명에 의한 천연 에멀젼형 소포제는 환경 친화력이 우수한 키토산, 게르마늄 등을 나노 입자화 하여 함유한 조성물로서 폐수나 오수의 최종 도달지점의 해양환경과 친화적인 자연계 천연지방산을 매체로 하기 때문에 물에 쉽게 분해되어 수중분산 될 뿐만 아니라 소량의 사용으로 폐수의 소포작용을 원만하게 목적을 달성할 수 있고, 지속적인 소포 및 잔류하는 중금속성분을 흡착, 분해소포가 가능하므로 기존의 실리콘소포제 및 수 분산성소포제등 주로광물유계 침전용소포제의 투입으로 발생하는 환경의 이차 오염을 방지할 수 있는 효과가 있다.

1, 에멀젼 2, 실리콘 소포제 3, 유기 게르마늄 ( Organic Germanium ) - [(GeCH2CH2COOH)2O3] 에틸카르복시·게르마늄 세스키옥사이드 4, 에틸아세테이트 ( Ethyl Acetate ) - CH3COOC2H5 5, 아세톤 ( CH3COCH3 ) 6, 계면 활성제 ( SCMC: Sodium Carboxy Methyl Cellulose ) - [C6H9OCH2COONa] 7, 디 에틸렌 글리코올 모노 부틸 에테르 ( Di Ethylene Gycol Mono Butyl Ether ) - C4H9(OCHCH2)2OH 8, 키토산( Chitosan ) - C6H13NO5 9, 에타놀 ( Ethnol ) - [C2H5OH]

Description

키토산, 게르마늄 합성체 를 이용한 천연 에멀젼형 소포제의 제조방법{ DEFOAMING MANUFACTURING METHOD FOR NATURAL EMULSION-TYPE THE CHITOSAN AND GERMANIUM MIXED COMPOUND.}

도 1은 각 공정별 원료투입 비율 및 공정순서도

도 2는 유기게르마늄 제조 참고도

도 3는 키토산의 참고분자도

도 4는 수용성 계면활성제 제조 참고분자도
도 5는 디에틸렌 글리코올 모노부틸 에테르 의 참고 분자도
도 6는 각조성물 교반 시간표 및 교반 회전수
도 7는 최종조성물 (6)의 분자식

본 발명은 천연 에멀젼형 소포제의 제조 방법에 관한 것으로 일반공업용 첨전수나 생활폐수, 발전폐수 등을 정화하여 하천이나 바다로 방출시 발생하는 거품의 주성분인 계면활성 성분을 분해하기 위하여 통상의 실리콘 소포제 및 수분산성 소포제 등 광물유계 침전용 소포제를 사용하여 이를 제거하나, 이는 또 다른 환경오염을 형성하므로 이를 방지하기 위한 것으로 종전의 실리콘 계열의 소포제의 제조방법으로 대한민국 특허공고 특1995-0000994 및 대한민국 특허공고 특2006-0028227 등이 있고, 비 시리콘 계열의 천연 소제를 활용한 대한민국 특허공고 특 1996-0015152등 으로 공지된바 있으나 시리콘 계열의 소포제는 파포성(거품을 터뜨리는 성질)과 소포 지속성은 우수하나 작용이 비효과적이거나 소포후 침전물이 오염물질을 형성하여 이차 환경오염을 형성됨을 부인 할 수 없는 사실이며, 천연소제를 활용한 소포제는 거품의 제거 속도가 느리고 소포 효능도 떨어질 뿐만 아니라 수온의 변화에 따라 소포능력의 차이가 현저히 다른 문제점이 있고, 이들 소포제는 산업폐수나 오수에 소포시 물과 반응하여 용해가 어려우므로 인하여 이 소포제의 물질이 혼합된 폐수나 오수가 강이나 바다로 유입되어 자연 상태에서 침전될 때 분해되는 시간이 길어 바다의 백화 현상 등 해양의 생태계 파괴 및 이차오염을 일으키고 있는 것이다.

본 발명자는 이와 같은 종래기술의 제반 문제점을 해결하기 위하여 검토한 결과 모든 폐수나 오수는 마지막으로는 해양으로 도달한다는데 결론을 갖고 해양의 갯벌에서 추출된 게르마늄과 공지된 바다 게의 껍질에 다량 함유된 키토산을 이용하여전혀 새로운 방식의 천연 에멀젼형 소포제의 제조 방법을 안출하는 것으로 수용성 계면활성제는 용액속에 유기 게르마늄( Organic Germanium: [(GeCH2CH2COOH)2O3] 에틸카르복시·게르마늄 세스키옥사이드 )을 나노 입자화 키토산 ( -[C6H13NO5]n- : Chitosan )을 캡슐화 시킨뒤 조성물 ( [C18H32O15 N2Ge2]n )를 분리 건조하여 물 ( [H2O] )과 희석 교반하여 소포제 조성물을 만든다면 이는 산업폐수나 오수에 소포시 물에 반응하여 급속분산 용해됨으로 소량사용으로 효과적인 소포가 가능하며 환경 친화력이 우수한 키토산, 게르마늄이 용해하면서 소포 시 발생, 잔류하는 중금속성분을 흡착 생 분해 하여 이차 오염을 방지 할 수 있게 하는데 기술적 과제를 둔 것이다.

본 발명은 편의상 각 원료 및 조성물은 최소단위의 mmol로 표기하며, 상기와 같은 목적을 달성하기 위하여 화학원료를 교반할 수 있고 원료의 량을 조정 할 수 있는 정량 회전판을 구비하고 자유낙하 하는 원료가 회전 하는 회전 빗살날개에 부딪치며 원심분리되어 정밀교반 하게한 후 다시 하부 교반날개로써 이중으로 교반할 수 있고, 날개의 회전력은 통상 1,600RPM 이상 회전이 가능하며, 이송 및 가열이 가능한 원통형 화학용 교반기를 제공받게된다.
전술한 화학용 교반기에 [도 2] 에서 참고 도시한바와 같이 통상의 유기게르마늄 ( Organic Germanium: [(GeCH2 CH2 COOH)2O3] : 10 mml, 분자 량 322, 에틸카르복시·게르마늄 세스키옥사이드) 와 상온상태에서 불순물이 유입 되지 않은 물 ( H2O : 200 ml ) 및 에틸아세테이트 ( Ethyl acetate: CH₃COOC₂H₅ : 3 mmol ) 와 아세톤 ( CH₃COCH₃ : 3 mmol ) 을 각각의 다른 파이프라인을 통하여 자유낙하 투입한 후 30분간 400RPM의 속도로 교반 날개를 회전시키면서 60℃로 가온하면 유기게르마늄은 미세게르마늄화 하여 용액속에 퍼져있는 조성물 ( 1 ) 을 만들 수 있다.
[도 4] 에서 참고 도시한바와 같이 셀루로스 (cellulose)에 NaOH를 작용시켜 알칼리 셀루로스 (Alkali cellulose)를 만들고 여기에 모노클로로 아세트산을 반응시킨후 셀루로스 오에이치(cellulose-OH)기 를 카르복시메틸 (-CH2 COO Na)기 로 치환시킨 통상의 음이온성인 수용성계면활성제 (SCMC: -[C₆H₉OCH₂ COONa] Sodium Carboxy Methyl Cellulose : 9 mmol )를 조성물( 1 )에 투입 10분간 1,600 RPM 으로 고속 교반 원심분리하면 음이온성인 수용성계면 활성제는 양이온인 미세게르마늄 입자를 피복으로 감싼 조성물 ( 3 ) 를 만들 수 있다.
또한 [도 5] 에서 참고 도시한바와 같이 디에틸렌 글리코올 모노부틸 에테르 ( [C₄H₉ (OCHCH₂)2OH]: Di Ethylene Gycol Mono Butyl Ether : 20 mmol)와 에틸아세이드 ( [CH3COOH]: Acetic acid : 10 mmol )에 키토산 ( -[C₆ H₁₁ NO₄]n- : Chitosan 10 mmol )를 별도의 교반장치 에서 20분간 200RPM의 속도로 교반하면 [도 1] 에서 참고 도시한 바와 같이 키토산은 미세키토산 ( -[C₆ H₁₁ NO₄]n- : Chitosan )상태로 용해되어 잔존하는 조성물 ( 2 ) 을 만들 수 있고 이 조성물 ( 2 )에 앞서 별도로 조성된 조성물 ( 3 ) 이 들어 잇는 교반기에 천천히 투입 1시간 교반하면 미세키토산은 메세게르마늄 외벽에 있는 수용성계면활성제을 외부로 밀어내고 미세게르마늄의 외벽에 달라붙어 얇은 막으로 감싸게 되고, 수용성계면활성제는 용액속에 희석된 조성물 ( 4 )를 얻게 된다.
이 조성물( 4 )에 에타놀 ( [C₂H₅OH] : Ethnol 400 mml ) 투입하여 10분간 50 RPM으로 교반하면 디에틸렌 글리코올 모노부틸 에테르 ( [C₄H₉ (OCHCH₂)2OH]: Di Ethylene Gycol Mono Butyl Ether : 20 mmol )와 에틸아세이드 ([CH₃COOH]: Acetic acid : 10 mmol )는 증발되고 침전물이 생기게 된다. 이때 불필요한 물질의 증발 제거를 위하여 약 30분간 방치하면 침전물이 밑으로 내려가게 되는데 이 침전물을 교반기에서 추출하여 분리, 여과 건조 하면 조성물 ( [C₁₈H₃₂O₁₅N₂Ge₂]n ) ( 5 ) 얻을 수 있다.
이 여과 건조된 조성물 ( 5 )을 다시 물 ( [H₂O] 400 mml ) 에 희석 30분간 50 RPM 으로 교반 하면 최종조성물 ( 6 ) 의 용액 상으로 남게 된다.
이 최종조성물 ( 6 ) 는 물에 쉽게 용해가 되므로 소량사용으로 효과적인 소포가 가능하며, 환경 친화력이 우수한 키토산, 액상게르마늄을 함유하고 있으므로 자연을 활용한 천연소포제를 생산할 수 있음은 물론 산업폐수나 오수에 소포할 경우에 물에 반응하여 급속분산 용해됨으로 소량사용으로 효과적인 소포가 가능하며, 또한 환경 친화력이 우수한 키토산, 게르마늄이 소포시 발생, 잔류하는 중금속성분을 흡착, 생분해하여 환경의 이차 오염을 방지할 수 있게 하는 것이다.

본 발명에 의한 천연 에멀젼형 소포제는 환경 친화력이 우수한 키토산, 게르마늄등을 나노 입자화 하여 함유한 PHASE 6은 폐수나 오수의 최종 도달지점의 해양환경과 친화적인 자연계 천연지방산을 매체로 하기 때문에 물에 쉽게 분해 되여 수중분산 될 뿐만 아니라 소량의 사용으로 폐수의 소포작용을 원만하게 목적을 달성할 수 있고, 지속적인 소포 및 효과적으로 잔류하는 중금속성분을 흡착 분해 소포가 가능하므로 기존의의 실리콘 소포제 및 수분산성 소포제 등 광물유계 침전용 소포제의 투입으로 발생하는 이차 오염을 방지 할 수 있는 효과가 있다.

Claims (1)

1. 유기게르마늄에 에틸아세테이트와 아세톤을 물에 희석시켜 교반 및 60℃로 가온하여 조성물 ( 1 )을 만들고, 이 조성물 ( 1 )에 음이온성분인 수용성계면활성제를 투입 고속교반 및 원심분리하면 유기게르마늄은 미세게르마늄으로 변화되고, 음이온성분인 수용성계면활성제가 미세게르마늄 입자를 얇은 막으로 감싸게 되므로 캡슐화한 조성물 ( 3 )를 만들게 된다.

   또 별도의 교반기에서 디에틸렌 글리코올 모노부틸 에테르 와 에틸아세이드을 혼합한 후 유기키토산을 투입 교반하여 유기키토산이 미세키토산으로 변형된 조성물 ( 2 )을 생성시킨 후에 이미 조성된 교반기내의 조성물 ( 3 ) 에 별도의 교반기에서 조성된 조성물 ( 2 )을 투입 교반하면 미세게르마늄 입자를 감싸고 있던 수용성계면활성제의 얇은막으로 미세키토산이 파고 들면서 수용성계면활성제를 밀어내고 미세게르마늄을 미세키토산이 감싸게 되고 수용성계면활성제는 희석 되어버린 조성물 ( 4 )를 얻게 된다.

   이 조성물 ( 4 )에 에타놀을 투입하여 교반 후 방치하면 침전이 되며 이를 분리, 여과 건조하여 건조된 조성물 ( 5 ) 를 얻고, 이 건조된 조성물 ( 5 )을 물과 희석 교반하여 용액상태로 만든 최종조성물 ( 6 )인 키토산, 게르마늄 합성체를 이용한 천연 에멀젼형 소포제의 제조방법.

Images