KR100873021B1

KR100873021B1 - 중금속 흡착 및 자가치유 기능을 가지는 차수층 조성물 및그를 이용한 차수층

Info

Publication number: KR100873021B1
Application number: KR1020080037083A
Authority: KR
Inventors: 최병조
Original assignee: (주)정상 엔지니어링
Priority date: 2008-04-22
Filing date: 2008-04-22
Publication date: 2008-12-09

Abstract

본 발명은 인공연못, 배수로 기타 인공 축조물에 담수할 경우 누수로 인한 토사의 이동, 변형에 따라 담수량의 감소뿐 아니라 지반이 취약해져 축조물의 기능이 손상되는 것을 방지하기 위하여 설치하는 차수층 형성에 이용할 수 있는 차수층 조성물에 관한 것으로 물50kg에 아크릴단량체 45~55kg을 혼합하고 반응개시제로 메틸렌비스아크릴아미드(methyenbisacrylamaide) 1.1~2.2kg첨가하고 65~75℃에서 80~100rpm로 150~220분 교반하는 제1교반공정과, 상기 제1교반공정 후 키토산, 말레인산, 푸말산 중 하나를 택하여 270~330g 첨가하고 65~75℃에서 80~100rpm으로 100~150분간 교반하는 제2교반공정과, 상기 제2교반공정 후 겔(gel)화를 촉진하기 위해서 주석 촉매 150~250g 을 첨가하고 65~75℃에서 80~100rpm으로 30분간 교반하는 제3교반공정과, 상기 제3교반공정 후 온도 23~28℃에서 2~4시간 숙성하면 수분 35~57%을 함유한 gel성형물 제조하는 숙성공정과, 상기 숙성공정 후 상기 gel성형물을 진공탱크에 넣어서 1.5~2.5kgf 진공상태에서 70~90℃에서 120~180rpm으로 4~6시간 건조교반하는 제4교반공정으로 제조되는 고흡수성 폴리머 10~20중량%와 제올라이트 80~90중량%를 혼합하는 것을 특징으로 한다.

고흡수성폴리머, 제올라이트, 차수층

Description

중금속 흡착 및 자가치유 기능을 가지는 차수층 조성물 및 그를 이용한 차수층{Water cut-off layer composition and water cut-off layer holding the heavy metal absorption and self-healing function}

본 발명은 인공연못, 배수로 기타 인공 축조물에 담수할 경우 누수로 인한 토사의 이동, 변형에 따라 담수량의 감소뿐 아니라 지반이 취약해져 축조물의 기능이 손상되는 것을 방지하기 위하여 설치하는 차수층 형성에 이용할 수 있는 차수층 조성물에 관한 것이다.

산업화, 인구의 증가, 그리고 생활수준의 향상 등으로 인하여 다량의 생활 폐기물과 산업 폐기물이 발생하고 있다. 1995년 생활 폐기물과 사업장 일반 폐기물은 각각 하루 평균 47,774톤과 95,823톤이 발생하였으며, 이들 폐기물 중에서 72.3%와 32.5%가 매립되어졌다. 향후 폐기물의 처리 처분 방안으로 재활용과 소각의 비중이 높아진다 할지라도 매립이 차지하는 비중은 여전히 높은 것으로 예상된 다.

다량의 폐기물이 매립되고 있음에 비하여 신규 매립장의 확보는 점점 어려워지고 있으며, 매립장과 관련된 많은 환경오염의 문제가 발생하고 있다. 환경오염 방지의 중요성이 대두되면서 폐기물은 단순 매립 즉, 비위생 매립 방식에서 침출수의 수집과 처리, 매립지 가스의 추출 시스템 그리고 차수설비 등을 갖춘 위생매립 방식으로 처분되고 있다. 이러한 위생 매립지의 건설에 있어 매립 중에 필요한 차수재와 복토재의 원활한 공급은 매립지의 부지 확보와 함께 중요한 문제가 되고 있다.

그러나 우리나라의 경우 지질여건상 소성이 높은 무기질 점토 차수재는 극히 희박하며, 구입이 어려운 반면, 소성이 작고, 자갈이나 실트가 섞인 무기질 점토와 화강암 풍화토, 실트 섞인 모래가 주를 이루므로 인해 침출수를 차단하기에는 역부족이다.

반면, 선진외국의 경우 지속적인 연구개발로 폐기물매립지에 적용하고 있는 차수재의 종류는 수십여가지에 달하고, 지반조건, 폐기물 종류 등에 따라 매우 다양하면서도 현실적이고 환경에 위배되지 않는 재료를 채택하고 있으며, 만일의 사고 발생시 차수성능을 구현하여 심각한 오염사고를 방지할 수 있는 차수재료 연구에 심혈을 기울이고 있다.

현재 사용되고 있는 차수재는 크게 세가지로 분류하면 다음과 같다.

첫째,공장에서 완제품으로 생산되는 것으로 토목섬유, 지오멤브레인(Geomembrane.), GCL 차수재(Geosyntethic Clay Liner) 등의 차수막과 둘째, 현 장에서 교반 후 다짐하는 것으로 혼합차수재, 토질안정차수재, 흡착차수재(Absorptive Liner),산업폐기물재활용 차수재, 아스팔트 혼합 차수재와 셋째, 현장에서 슬러리 상태로 분사하거나, 거푸집을 이용하는 것으로 스프레이 차수재(Spray-on Liner), 콘크리트 등이 있다.

상기와 같은 차수재들은 모두 한, 두가지 이상의 문제점을 갖기 때문에 복합적으로 활용되고 있으며, 그 문제점들을 다음과 같다.

첫째, 제품형 토목섬유인 지오멤브레인(Geomembrane.), GCL 차수재(Geosyntethic Clay Liner) 등의 차수막은 합성섬유로 이루어진 천막형태로 그 내부에 벤토나이트를 넣은 것과 넣지 않은 것으로 차수층 지반과 사면차수층에 넓게 펼쳐서 설치하는 것이다. 이러한 차수막은 자외선 노출에 의한 물성 변화로 쉽게 파손되기도 하며, 지반침하 또는 부등침하 발생에 따른 차수막의 인장으로 인한 파손 될 수 있으며, 급경사면부의 차수막 설치시 접합불량으로 차수기능저하가 발생하고, 간혹 사면부의 면정리불량으로 암표면이 차수막을 손상시키며 차수막이 인장될 경우 사면부 암표면에 의한 파손이 가속된다.

두 번째로 토질안정차수재, 흡착차수재(Absorptive Liner), 산업폐기물재활용 차수재, 아스팔트 혼합 차수재 등은 차수층 지반을 콘크리트화하는 것으로 단단한 지반을 형성하여 침출수가 누출되지 않도록 하는 것이지만, 토사와 혼합하여 포설 다짐 및 양생 조건으로 인해 혼합불량, 다짐불량, 양생불량 등에 따른 균열 발생 및 동결융해에 의한 파손이 매우 심각하다.

세 번째로 스프레이 차수재(Spray-on Liner)와 콘크리트는 차수층 두께를 0.7m~1m 조성 조건에 비해 매우 비경제적인 공법과 재료로서, 양생 불량이나 기후 조건에 의한 동결융해 등이 발생하였을 경우 침출수 누출이 확산되는 단점을 갖는다.

마지막으로 혼합차수재 흔히 활용되는 흙과 벤토나이트를 단순히 혼합하여 차수층을 조성하는 차수공법 및 차수재는 벤토나이트의 특성상 수분 함유량이 과다하게 증가하면 매우 연약해진다. 즉, 매립지내부의 침출수수위 증가로 매립제방의 균열, 밀림 등의 안전성 저해, 2-3단 상적매립시에 지반이 연약함에 따른 2단이상의 제방의 불안정 현상이 발생하며, 벤토나이트는 염수에 반응하지 않는 특성으로 인해 침출수가 염도가 있는 경우 차수기능을 발휘하지 못한다.

본 발명은 상기와 같은 문제점을 해결하기 위해 발명된 것으로 차수층 조성후 건조수축 및 온도변화에 의한 균열 방지, 침출수의 화학성분에 구애받지 않는 차수기능 발휘, 침투한 침출수의 수질정화, 매립하중 등의 요인으로 차수층 파손시 자가치유 기능, 투수계수가 1.0×10^-7㎝/sec이하의 고성능 차수기능, 중금속 흡착성능, 악취 제거 기능, 반영구적인 차수층을 제조할 수 있는 차수층 조성물 및 차수층을 제공하는 것을 목적으로 한다.

본 발명은 중금속 흡착 및 자가치유 기능을 가지는 차수층 조성물로 고흡수성 폴리머와 제올라이트를 혼합하여 제조되는 것으로 물50kg에 아크릴단량체 45~55kg을 혼합하고 반응개시제로 메틸렌비스아크릴아미드(methyenbisacrylamaide) 1.1~2.2kg첨가하고 65~75℃에서 80~100rpm로 150~220분 교반하는 제1교반공정과, 상기 제1교반공정 후 키토산, 말레인산, 푸말산 중 하나를 택하여 270~330g 첨가하고 65~75℃에서 80~100rpm으로 100~150분간 교반하는 제2교반공정과, 상기 제2교반공정 후 겔(gel)화를 촉진하기 위해서 주석 촉매 150~250g 을 첨가하고 65~75℃에서 80~100rpm으로 30분간 교반하는 제3교반공정과, 상기 제3교반공정 후 온도 23~28℃에서 2~4시간 숙성하면 수분 35~57%을 함유한 gel성형물 제조하는 숙성공정 과, 상기 숙성공정 후 상기 gel성형물을 진공탱크에 넣어서 1.5~2.5kgf 진공상태에서 70~90℃에서 120~180rpm으로 4~6시간 건조교반하는 제4교반공정으로 제조되는 고흡수성 폴리머 10~20중량%와 제올라이트 80~90중량%를 혼합하는 것을 특징으로 한다.

또한, 상기 제올라이트는 물유리 100kg에 알루미나 1.5~2.5kg, 생석회 8~12kg을 혼합하고 제조되는 것을 특징으로 한다.

또한, 상기 고흡수성 폴리머의 입자크기는 20~140㎛, 제올라이트의 입자크기는 1~20㎛ 인 것을 특징으로 한다.

또한, 상기 차수층 조성물 1~3중량%와 토사 97~99중량% 혼합하여 제조되는 중금속 흡착 및 자가치유 기능을 가지는 차수층을 특징으로 한다.

본 발명에 따른 중금속 흡착 및 자가치유 기능을 가지는 차수층 조성물은 자기체적에 비해 500~1000배까지 물을 흡수할 수 있는 고흡수성 폴리머를 사용하여 물을 흡수함에 따라 부피가 팽창하여 토사 간의 간극을 막아 높은 차수효과를 지니고 있으며 고흡수성 폴리머의 탄성의 특성으로 차수층이 높은 하중에서 파손되는 것을 방지하고 균열이 생기는 것을 방지한다.

또한, 제올라이트와 고흡수성 폴리머의 높은 중금속 흡착능으로 폐기물 매립장, 인공연못 등의 차수층으로서 우수한 기능을 발휘하며, 악취저감 및 자가치유기능으로 반영구적으로 사용할 수 있어 매우 경제적이다.

이하 도면과 실시예를 통하여 본 발명을 보다 상세히 설명하면 다음과 같다.

본 발명에 따른 중금속 흡착 및 자가치유 기능을 가지는 차수층 조성물은 고흡수성 폴리머와 제올라이트를 혼합하여 제조된다.

상기 고흡수성 폴리머는 물 50kg에 아크릴단량체 45~55kg을 혼합하고 반응개시제로 메틸렌비스아크릴아미드(methyenbisacrylamaide) 1.1~2.2kg첨가하고 65~75℃에서 80~100rpm로 150~220분 교반하는 제1교반공정과, 상기 제1교반공정 후 키토산, 말레인산, 푸말산 중 하나를 택하여 270~330g 첨가하고 65~75℃에서 80~100rpm으로 100~150분간 교반하는 제2교반공정과, 상기 제2교반공정 후 겔(gel)화를 촉진하기 위해서 주석 촉매 150~250g 을 첨가하고 65~75℃에서 80~100rpm으로 30분간 교반하는 제3교반공정과, 상기 제3교반공정 후 온도 23~28℃에서 2~4시간 숙성하면 수분 35~57%을 함유한 gel성형물 제조하는 숙성공정과, 상기 숙성공정 후 상기 gel성형물을 진공탱크에 넣어서 1.5~2.5kgf 진공상태에서 70~90℃에서 120~180rpm으로 4~6시간 건조교반하는 제4교반공정으로 제조된다.

상기의 제조방법으로 제조된 고흡수성 폴리머를 20~140㎛의 입자크기로 분쇄하여 사용하는 것이 바람직하다.

상기 제올라이트는 천연 제올라이트나 인공 제올라이트 모두를 사용할 수 있다.

일반적으로 제올라이트는 비석(沸石)이라고도 하며, 종류는 많으나 함수량(含水量)이 많은 점, 결정의 성질, 산상(産狀) 등에 공통성이 있다. 굳기는 6을 넘지 않으며, 비중은 약 2.2이다. 일반적으로 무색 투명하거나 백색 반투명하다.

결정구조적으로 각 원자의 결합이 느슨하여, 그 사이를 채우고 있는 수분을 고열로 방출시켜도 골격은 그대로 있으므로 다른 미립물질을 흡착할 수가 있다. 이 성질을 이용해서 흡착제로 많이 사용되고 있다.

제올라이트는 원래 천연광물이지만 천연으로는 흔치않고 공업용으로서는 순도 세공의 크기와 결정의 구조에 따른 문제로 적합하지 않아서 천연제올라이트보다 층의지름을크게하고 구멍의 크기, 구조, 물성을 인위적으로 공업용에 적합하게 만든 인공제올라이트가 많이 사용되고 있다.

본 발명에 사용되는 제올라이트는 천연제올라이트를 사용할 수 있지만 흡착력을 증대시키기 위해 인공제올라이트를 사용하는 것이 바람직할 것이다.

본 발명에 사용되는 인공제올라이트는 물유리 100kg에 알루미나 1.5~2.5kg, 생석회 8~12kg을 혼합하여 제조한다.

상기 인공제올라이트의 제조방법은 물유리 100kg에 알루미나 1.5~2.5kg을 넣어서 교반을 하면서 생석회 8~12kg을 넣으면 반응열이 발생하면서 응고되어 인공제올라이트가 제조된다.

상기의 제조된 인공제올라이트를 분쇄하여 시켜 1~20㎛ 크기의 미세입자로 제조하여 사용하는 것이 바람직할 것이다.

상기 제조된 인공제올라이트는 입자의 모양이 육면체형성으로 각 면에 1~8 Å(1Å=1백억분의 1m)의 작은 구멍이 무수히 형성된 다공체로 이 작은 구멍으로 인하여 각종 중금속을 흡착하게 되고 물의 이온교환능력을 보유하게 되는 것이다.

또한, 무기질로서 각 면이 살아있는 육면체형상으로 견고하여 토양에 포설되었을 때 토립자의 밀림현상을 막아준다. 따라서 장기적으로 안정화될수록 토질의 내력이 견고해지는 것이다.

상기와 같이 본 발명의 중금속 흡착 및 자가치유 기능을 가지는 차수층 조성물은 고흡수성 폴리머 10~20중량%와 제올라이트 80~90중량%를 혼합하여 제조된다.

본 발명에 따른 중금속 흡착 및 자가치유 기능을 가지는 차수층 조성물은 도 1에 도시된 바와 같이 현장에 준비된 토사와 혼합 다짐하여 차수층을 조성한다.

차수층이 조성될 때 차수층 내에서 1차적으로 혼합대상 토사가 보유한 수분에 의해 반응하여 토립자를 감싸는 필름 형태로 존재하며 차수층을 형성한다.

도 2에 도시된 바와 같이 2차적으로 침출수의 유입시 표층부의 토사의 입자인 토립자를 감싸는 필름 형태의 고흡수성폴리머는 침출수, 지하수 등과 반응하여 수분을 자기체적에 비해 약 1000배 가량을 흡수하여 겔상태로 변화되면서 차수층내로 유입되는것을 차단하며 토립자내 간극을 메우게 된다. 이때 고흡수성 폴리머 내의 제올라이트는 흡수된 오염물질을 정화하는 작용을 발휘한다.

즉, 본 발명에 따른 중금속 흡착 및 자가치유 기능을 보유한 폐기물 매립장 차수층 조성물은 고흡수성 폴리머에 의해 1차 흡착되고, 제올라이트에 의해 2차 흡착되므로 오염물질을 이중으로 흡착하게 된다.

또한, 도 3에 도시된 바와 같이 3차적으로 차수층이 상재하중에 의해 파손되어 균열부가 발생하게 되면 겔화된 상태의 고흡수성 폴리머가 균열부를 따라 이동하면서 주변에 미반응한 고흡수성 폴리머의 반응을 촉진하거나, 흡수공간이 남은 고흡수성 폴리머들이 연쇄적으로 지속 반응하여 균열부를 매우게 된다.

즉, 균열에 영향을 준 하중에 의해 차수층이 토립자와 함께 균열부까지 이동시키는 현상이 제공되어 균열부가 파손부의 토립자와 고흡수성폴리머, 제올라이트로 이루어진 중금속 흡착 및 자가치유 기능을 보유한 폐기물 매립장 차수층 조성물에 의해 다시 메워지는 자가치유 기능을 가지게 된다.

본 발명을 실시하기 위하여 물 50kg에 아크릴단량체 50kg을 혼합하고 반응개시제로 메틸렌비스아크릴아미드(methyenbisacrylamaide) 1.68kg첨가하고 70℃에서 80~100rpm로 180분 교반하고 키토산을 300g 첨가하고 70℃에서 80~100rpm으로 120분간 교반하고 겔(gel)화를 촉진하기 위해서 주석 촉매 200g 을 첨가하고 70℃에서 80~100rpm으로 30분간 교반하고 온도 25℃에서 3시간 숙성하여 수분 48%을 함유한 gel성형물 제조하였다.

상기 gel성형물을 진공탱크에 넣어서 12kgf 진공상태에서 70~90℃에서 150rpm으로 5시간 건조교반하여 제조된 고흡수성 폴리머를 분쇄하여 20~140㎛의 입자크기를 가지는 고흡수성 폴리머를 제조하였다.

또한, 제올라이트는 물유리 100kg에 알루미나 2kg, 생석회10kg을 혼합하여 제조하고 분쇄하여 1~20㎛의 입자크기를 가지는 제올라이트를 제조하였다.

상기의 제조된 고흡수성 폴리머와 제올라이트를 중량비 1:9로 혼합하여 차수층 조성물을 제조하였다.

1.투수성 시험

대상토는 흙의 분류 법 중 통일분류법(앞글자는 흙의 주된 입자크기 G:자갈, S:모래, M:가는모래, 실트 C:무기질 흙, O:유기질 흙, 실트 Pt:이탄토 혹은 압축성이 큰 유기질토: 뒷글자는 흙의 성질: P: 입도분포가 나쁨, L: 액성한계가 50%이하로 소성이 적음, H: 액성한계가 50%이상으로 소성이 큼, W: 입도분포가 좋음)에 따라 분류하여 SW, SP, SC, SM 계의 대상토는 3중량%, CL, ML, OL, ML-CL 계의 대상토는 2중량%를 CH, MH, MH-CH, OH 계의 대상토는 1중량%를 각각 혼합하여 투수계수를 측정하였다. 그 결과는 표 1과 같다.

구분	배합비(중량%)			배합 전 투수계수(㎝/sec)	배합 후 투수계수(㎝/sec)
구분	제올라이트	고흡수성 폴리머	대상토	배합 전 투수계수(㎝/sec)	배합 후 투수계수(㎝/sec)
SW	2.7	0.3	97.0	3.6×10^-3	3.4×10^-8
SP	2.7	0.3	97.0	9.2×10^-4	2.1×10^-8
SM	2.7	0.3	97.0	2.0×10^-5	1.2×10^-8
SC	2.7	0.3	97.0	5.6×10^-6	8.5×10^-9
ML	1.8	0.2	98.0	6.8×10^-6	2.2×10^-8
CL	1.8	0.2	98.0	3.2×10^-6	9.4×10^-9
ML-CL	1.8	0.2	98.0	1.7×10^-6	8.7×10^-9
MH	0.9	0.1	99.0	9.2×10^-7	6.6×10^-10
CH	0.9	0.1	99.0	5.9×10^-7	5.5×10^-10
MH-CH	0.9	0.1	99.0	7.2×10^-7	5.9×10^-10

표 1과 같이 본 발명에 따른 차수층 조성물은 환경부의 폐기물 위생매립장 차수층 기준인 투수계수 1.0×10^-7㎝/sec이하를 충족하고 나아가 1.0×10^-8㎝/sec이하의 우수한 차수 성능을 가지는 것을 알 수 있다.

2. 악취저감시험

본 발명에 따른 차수층 조성물의 악취저감성을 알아보기 위해 평택시 하수처리장 슬러지를 채취하여 차수층 조성물을 슬러지 중량에 3% 교반 후 악취저감시험을 하였다.

구분	미투여 시(ppm)	투여 교반 후(ppm)
암모니아	1.14	0.62
메칠메르캅탄	0.015	0.006
황하수소	45.36	7.03
황화메틸	0.935	0.431
트리메틸아민	0.018	0.009

표 2와 같이 본 발명에 따른 차수층 조성물을 슬러지에 투여 교반하고 악취를 발생시키는 화합물이 대폭 감소되는 것을 알 수 있다.

3. 자가치유시험

본 발명에 따른 차수층 조성물과 사질토(SM)를 중량비 3:97로 혼합하여 차수층을 제조하고 인위적인 파손 후 투수계수를 측정하였다.

측정시간	측정결과	측정시간	측정결과	측정시간	측정결과
1분 후	6.2×10^-2	24분 후	4.7×10^-7	108분 후	6.8×10^-8
1분 20초 후	5.5×10^-3	36분 후	3.3×10^-7	120분 후	5.0×10^-8
1분 40초 후	9.5×10^-5	48분 후	2.0×10^-7	132분 후	4.5×10^-8
2분 후	3.3×10^-5	72분 후	1.0×10^-7	144분 후	4.7×10^-8
6분 후	5.2×10^-6	84분 후	8.2×10^-8	158분 후	4.7×10^-8
12분 후	2.0×10^-6	96분 후	7.0×10^-8

표 3와 같이 시간이 지남에 따라 투구계수가 낮아지고 72분 후에는 환경부의 폐기물 위생매립장 차수층 기준인 투수계수 1.0×10^-7㎝/sec이하를 충족함을 알 수 있다.

4. 시험수 조건별 투수 시험

본 발명에 따른 차수층 조성물의 담수, 해수, 침출수에서의 투수계수 차이를 살펴보기 위해 사질토(SM)와 점성토(CL)에 본 발명의 차수층 조성물을 1중량%, 2중량%, 3중량%를 혼합하여 삼투압투수시험 및 투수계수를 측정하였다.

표 4는 삼투압투수시험에 따른 투구계수 결과이며, 도 4는 사질토에 대한 투구계수 결과그래프이고 도 5는 점성토에 대한 투구계수 결과 그래프이다.

	배합비(중량%)		삼투압투수시험(㎝/sec)
	점성토(CL)	차수층 조성물	담수	해수	침출수
SM(사질토)	100.0	0.0	7.2×10^-5	^-	^-
SM-1안	99.0	1.0	2.6×10^-8	2.8×10^-8	3.2×10^-8
SM-2안	98.0	2.0	4.6×10^-9	5.0×10^-9	5.8×10^-9
SM-3안	97.0	3.0	1.4×10^-9	1.3×10^-9	1.9×10^-9
CL(점성토)	100.0	0.0	3.5×10^-6	3.5×10^-6	3.5×10^-6
CL-1안	97.5	2.5	9.1×10^-9	9.0×10^-9	8.9×10^-9
CL-2안	97.0	3.0	1.9×10^-9	1.8×10^-9	2.2×10^-9
CL-3안	97.0	3.0	8.9×10^-10	9.0×10^-10	9.2×10^-10

표 4에 나타난 바와 같이 본 발명에 따른 차수층 조성물은 담수, 해수, 침출수에서 비슷한 수치의 삼투압투수계수가 나타나는 것을 알 수 있다.

즉, 본 발명의 차수층 조성물이 내화학적으로 안정되어있음을 알 수 있을 것이다. 또한, 1중량%가 혼합되어도 담수, 해수, 침출수에서 뛰어난 삼투압투수계수를 나타내며 2중량%와 3중량%의 삼투압투수계수의 차이가 별로 크지 않아 3중량% 이상을 혼합하더라도 삼투압투수계수가 월등히 증가하지는 않을 것이라 예측할 수 있을 것이다.

도 4, 도 5는 사질토, 점성토의 차수층 조성물의 중합비에 따른 담수, 해수, 침출수의 투구계수를 나타낸 그래프로 1중량%만 혼합되어도 환경부의 폐기물 위생매립장 차수층 기준인 투수계수 1.0×10^-7㎝/sec보다 우수한 투수계수를 나타나는 것을 알 수 있다.

5. 중금속 흡착능 시험

본 발명에 따른 차수층 조성물과 각각의 중금속 흡착액을 중량비 1: 흡착액 = 1 : 100조건 과 1 : 50조건으로 혼합교반하여 시간이 경과함에 따른 중금속 흡착률을 검사하였다.

시험항목		결 과				시험방법
		차수층조성물:흡착액 1:100		차수층 조성물:흡착액 1:50
		1시간 후	48시간 후	1시간 후	48시간 후
흡착률 (%)	Pb	62.9	90.7	84.5	89.7	ICP분석
	Cd	62.9	89.7	85.6	89.7
	Cr	63.7	92.2	89.2	92.2
	Cu	59.0	89.0	85.0	88.0
	Zn	62.9	89.7	85.6	88.7
	Ni	61.5	89.6	85.4	89.6
	As	60.6	90.4	85.1	89.4
	Hg	54.2	80.2	74.0	79.2

표 6에서 나타난 바와 같이 시간이 경과함에 혼합비에 관계없이 따라 약 80~90%의 높은 중금속 흡착률을 나타내는 것을 알 수 있다.

상기와 같이 본 발명에 따른 중금속 흡착 및 자가치유 기능을 가지는 차수층 조성물의 배합은 토사의 종류 및 현장여건에 따라 달라지지만 일반적으로 차수층 조성용 토사와 1~3중량%를 혼합하여 사용하는 것이 바람직할 것이다.

본 발명에 따른 차수층 조성물은 물에 쉽게 반응하기 때문에 현장조건 및 교반 장비에 따라 정확한 교반량을 조절하여야 한다. 또한, 혼합되는 토사는 25㎜이하의 골재와 이물질이 포함되지 않도록 선별하여야할 것이다.

또한, 차수층 조성하기 전에 지반에 의한 부실이 없도록 원 지반을 먼저 다진 후, 차수층을 조성하여야 본 발명의 차수층의 성능이 잘 구현될 것이다.

도 1은 본 발명에 따른 차수층 조성물의 차수층 교반 참고도이고,

도 2는 본 발명에 따른 차수층 조성물의 차수층 조성 후 토사 내의 수분과 반응하여 토사 내의 간극을 체우는 상태도이며,

도 3은 본 발명에 따른 차수층 조성물을 포함한 차수층의 파손의 자가치유를 나타낸 상태도.

도 4는 본 발명에 따른 차수층 조성물과 사질토를 혼합한 차수층에 대한 투구계수 결과그래프이며,

도 5는 본 발명에 따른 차수층 조성물과 점성토를 혼합한 차수층에 대한 투구계수 결과그래프이다.

Claims

물 50kg에 아크릴단량체 45~55kg을 혼합하고 반응개시제로 메틸렌비스아크릴아미드(methyenbisacrylamaide) 1.1~2.2kg첨가하고 65~75℃에서 80~100rpm로 150~220분 교반하는 제1교반공정;

상기 제1교반공정 후 키토산, 말레인산, 푸말산 중 하나를 택하여 270~330g 첨가하고 65~75℃에서 80~100rpm으로 100~150분간 교반하는 제2교반공정;

상기 제2교반공정 후 겔(gel)화를 촉진하기 위해서 주석 촉매 150~250g 을 첨가하고 65~75℃에서 80~100rpm으로 25~40분간 교반하는 제3교반공정;

상기 제3교반공정 후 온도 23~28℃에서 2~4시간 숙성하면 수분 35~57%을 함유한 gel성형물 제조하는 숙성공정;

상기 숙성공정 후 상기 gel성형물을 진공탱크에 넣어서 1.5~2.5kgf 진공상태에서 70~90℃에서 120~180rpm으로 4~6시간 건조교반하는 제4교반공정으로 제조되는 고흡수성 폴리머 10~20중량%와;

물유리 100kg에 알루미나 1.5~2.5kg, 생석회 8~12kg을 혼합하고 제조되는 제올라이트 80~90중량%를 혼합하는 것을 특징으로 하는 중금속 흡착 및 자가치유 기능을 가지는 차수층 조성물.
삭제
제1항에 있어서,

상기 고흡수성 폴리머의 입자크기는 20~140㎛, 제올라이트의 입자크기는 1~20㎛ 인 것을 특징으로 하는 중금속 흡착 및 자가치유 기능을 가지는 차수층 조성물.
제1항 또는 제3항 중 어느 한 항으로 제조되는 차수층 조성물 1~3중량%와 토사 97~99중량% 혼합하는 것을 특징으로 하는 중금속 흡착 및 자가치유 기능을 가지는 차수층.