KR100903421B1 - 해수중의 붕소 제거용 조성물의 제조 방법 - Google Patents

Abstract

본 발명은 해수중의 붕소(boron) 제거용 조성물의 제조 방법에 대한 것으로, 특히 증류수에 셀룰로오즈 섬유(Cellulose fiber), 글리시딜메타크릴레이트(Glycidyl methacrylate), 소듐-도데실 설페이트(Sodiumn-dodecyl sulfate), 1% 액상과산화수소(aqueous hydrogen peroxide) 및 5% 액상티오유레아다이옥사이드(aqueous thiourea dioxide)를 제1융합시킨 뒤 건조하고, 이것을 다시 비닐 모노머(vinyl monomer) 및 N-메틸글루카민(N-methylglucamine)과 함께 증류수에 넣고 제2융합시킨 뒤 건조하는 것을 특징으로 하는 해수 중의 붕소 제거용 조성물 제조방법에 관한 것이다. 이러한 본 발명에 따라 제조되는 조성물은 종래의 컬럼 방법(column method)에 적용되어 붕소 제거를 위한 흡착제로 유용한 효과를 가진다.

붕소, 보론, 셀룰로오즈 섬유, N-메틸글루카민

Description

해수중의 붕소 제거용 조성물의 제조 방법{Manufacturing method of composition for removing boron in seawater}

본 발명은 해수중에 포함된 붕소를 제거하기 위한 조성물의 제조방법에 대한 것으로, 특히 종래의 컬럼 방법(column method)에 적용되어 붕소 제거를 위한 흡착제로 유용한 효과를 가지는 조성물을 제조하는 방법에 관한 것이다. 더욱 상세하게는, N-메틸글루카민(N-methylglucamine)을 포함하는 해수중의 붕소 제거용 조성물의 제조방법에 대한 것이다.

지구환경의 변화에 따른 수자원 부족현상이 심화되고 있어 다양한 수자원 확보 연구가 진행되고 있다. 새로운 음료수로 활용할 수 있는 무한한 자원은 바로 바닷물이다. 그러나, 바닷물은 소금뿐만 아니라 여러 가지 미네랄 이온(mineral ion)들을 포함하고 있고 특히 대략 4~6ppm의 붕소(즉, boron)를 함유하고 있어서, 바닷물의 음용수화에 걸림돌이 된다. 붕소의 함유량은 바닷물을 취수하는 지역에 따라 차이가 많이 발생하는데 특정지역에서는 7ppm에 이르기도 한다. 통상 음용수로 사용하기 위해서는 0.5ppm이하로 관리되어야 하므로, 염분제거 기술과 함께 이러한 붕소 제거 기술이 확보되지 않으면 바닷물을 음용수화 할 수가 없다.

붕소를 함유하는 용액의 처리방법에 관해서는 종래부터 그 함유 농도에 따라서 다양한 방법이 존재했다. 예를 들어, 대략 10mg/L 정도 이하의 저농도 붕소 함유수로부터 붕소를 분리, 회수하는데에는 이온 교환수지 또는 역삼투막 등을 이용하는 음이온 교환막(Anion Exchange Membeanes) 방법이 일반적이고, 용액중에 다른 물질, 특히 알카리토류 금속(예를 들면 마그네슘(magnesium)이나 칼슘(calcium))을 비교적 많이 포함하는 경우에는 용액의 농축(또는 담수화) 조작 또는 pH 변화 조작을 수반하는 분리 조작 방법으로 붕소를 분리한다.

또한, 고농도의 붕소를 포함하는 용액으로부터 붕소를 제거하는 한 방법으로는, 강산성 양이온 교환 수지와 강염기성 음이온 교환수지의 조합에 의한 전 탈염 방법, 혹은 스틸렌(styrene)-디비닐 벤젠(divinyl benzene) 공중합체에 N-메틸글루카민 등이 결합된 킬레이트 수지(chelate resin)를 흡착제로 사용하는 컬럼 방법(column method) 등이 있다. 그러나, 이러한 컬럼 방법의 흡착 수지로써 상기한 킬레이트 수지를 흡착제로 이용하는 경우에도 붕소 제거 효과는 아직 미약하고, 또한 상기한 킬레이트 수지는 단가가 높을 뿐만 아니라 1회용이어서 칼럼 방법의 운용비용이 현저히 증가한다는 문제점이 있다. 이에 따라, 상기한 킬레이트 수지를 이용한 칼럼 방법은 아직 해수의 음용수화에 채용되지 못하고 있는 실정이다.

이에 본 발명의 목적은 종래의 컬럼 방법(column method)에 적용되어 붕소 제거를 위한 흡착제로 유용한 효과를 가지는 새로운 수지 조성물의 제조방법을 제공하는 것이다. 즉, 종래에 흡착제로 사용되는 킬레이트 수지보다 붕소 제거 효과가 우수하면서도, 수지의 제조공정이 단순하여 제조 비용이 저렴하고, 흡착제로 여러번 재생해서도 사용이 가능한 조성물을 제조하고자 한다.

본 발명에 따른 해수중의 붕소(boron) 제거용 조성물 제조 방법은, 증류수에 셀룰로오즈 섬유(Cellulose fiber), 글리시딜메타크릴레이트(Glycidyl methacrylate), 소듐-도데실 설페이트(Sodiumn-dodecyl sulfate), 1% 액상과산화수소(aqueous hydrogen peroxide) 및 5% 액상티오유레아다이옥사이드(aqueous thiourea dioxide)를 융합시키는 제1융합 단계; 상기 제1융합에 의해 형성된 제1융합물을 건조시키는 단계; 상기 건조된 제1융합물을 비닐 모노머(vinyl monomer) 및 N-메틸글루카민(N-methylglucamine)과 함께 증류수에 넣고 융합시키는 제2융합 단계; 및 상기 제2융합에 의해 형성된 제2융합물을 건조시키는 단계;를 포함하는 것이 특징이다.

여기서, 상기 제1융합물과 비닐 모노머는 1:1의 중량비로 융합되는 것이 바람직하고, 이때 상기 비닐 모노머와 N-메틸글루카민은 1:7 내지 1:8의 중량비로 융합되는 것이 더욱 바람직하다.

더욱 구체적으로, 상기한 본 발명에 있어서, 상기 제1융합 단계는 60℃에서 1시간 30분 동안 융합시키고, 상기 제2융합 단계는 80℃에서 15시간 동안 융합시키며, 상기 제1융합물 또는 제2융합물을 건조시키는 것은 20℃에서 15시간 동안 건조시키는 것이 가능하다.

상술한 바와 같은 본 발명에 의하는 경우, 종래의 컬럼 방법(column method)에 적용되어 붕소 제거를 위한 흡착제로 현저히 우수한 효과를 가지는 새로운 수지 조성물을 제조할 수 있게 된다. 즉, 본 발명에 따라 셀룰로오즈 섬유(Cellulose fiber)에 비닐 모노머(vinyl monomer)와 N-메틸글루카민(N-methylglucamine) 등이 함께 융합되어 건조된 조성물은 종래에 흡착제로 널리 사용되는 킬레이트 수지보다 붕소 제거 효과가 우수하다. 이러한 본 발명에 따른 조성물을 이용하는 경우 바닷물에 붕소가 1.8~2ppm 정도 함유되어 있다면, 전처리 과정도 필요없이 바닷물에 존재하는 붕소를 거의 영(zero) 상태까지 제거할 수 있다.

또한, 본 발명에 따른 조성물 제조 방법은 2번의 융합과 건조 과정만을 거치면 되는 것이어서 제조 공정이 단순할 뿐만 아니라, 여기에 소요되는 비용도 저렴하여, 저비용으로 붕소 제거용 조성물을 제조할 수 있다. 나아가, 본 발명에 따라 제조된 조성물은 흡착제로 여러번 재생해서도 사용이 가능하기 때문에 전체적인 칼럼 방법의 운용비용을 현저히 줄일 수 있다.

이하, 본 발명의 구체적인 실시형태를 상세하게 설명하기로 한다.

도 1은 본 발명에 따른 해수중의 붕소(boron) 제거용 조성물 제조 방법의 구체적인 과정을 나타내는 흐름도이고, 여기에 도시된 바와 같이 본 발명에 따른 조성물 제조방법은 2번의 융합과 건조 과정만을 거치면 되는 것이다.

먼저, 본 발명은 증류수에 셀룰로오즈 섬유(Cellulose fiber), 글리시딜메타크릴레이트(Glycidyl methacrylate), 소듐-도데실 설페이트(Sodiumn-dodecyl sulfate), 1% 과산화수소용액(aqueous hydrogen peroxide) 및 5% 티오유레아다이옥사이드용액(aqueous thiourea dioxide)를 융합시키는 제1융합 단계를 거친다(S100). 여기서 1% 과산화수소용액이란 과산화수소와 물 등으로 이루어진 과산화수소용액 전체의 질량 중 과산화수소의 질량이 1%(즉 1중량%)라는 것을 의미한다. 마찬가지로, 5% 티오유레아다이옥사이드용액이란 티오유레아다이옥사이드와 물 등으로 이루어진 티오유레아다이옥사이드용액 전체의 질량 중 티오유레아다이옥사이드의 질량이 5%(즉 5중량%)라는 것을 의미한다.
이것은 붕소 제거용 조성물을 제조함에 있어서, 본 발명이 셀룰로오즈 섬유를 기본 재료로 하고 여기에 글리시딜메타크릴레이트 등과 같은 다른 성분을 혼합시키기 위한 것이다.

상기한 성분들을 융합시키는 것은 특별히 제한되지 않고, 본 기술분야에서 알려진 다양한 융합방법이 사용될 수 있지만, 그 중에서도 상기 융합은 항온유조기를 이용하여 약 60℃정도의 물에 상기 성분들을 첨가시키고 약 1시간 30분 정도 반응시킴으로써 자연스럽게 융합되도록 하는 것이 가능하다.

다음으로는, 상기와 같은 제1융합에 의해 형성된 제1융합물을 건조시킨다(S200). 상기 건조는 일반적인 건조기에서 수행할 수 있고, 특히 약 15~25℃정도의 낮은 온도에서 약 10~20시간 정도로 장시간 건조시키는 것이 바람직하다. 이러한 제1융합물의 건조 과정을 통하여 상기 제1융합 과정에 의해 혼합된 각 구성성분간의 밀집한 결합 혹은 가교를 증진시킬 수 있다. 이에 따라, 상기 건조가 너무 높은 온도에서 단시간에 이루어지면 각 구성성분의 결합이 쉽게 깨질 수 있으므로, 상기 건조는 상기한 바와 같이 서늘한 온도 범위로 장시간 건조시키는 것이 바람직하다.

이어서, 상기 건조된 제1융합물을 비닐 모노머(vinyl monomer) 및 N-메틸글루카민(N-methylglucamine)과 함께 증류수에 넣고 제2융합시킨다(S300). 즉, 상기 제1융합과정에서 사용된 증류수와는 다른 새로운 증류수에 상기 건조된 제1융합물과 함께 비닐모노머 및 N-메틸글루카민 넣고 혼합시키는 것이다. 이는 상기 제1융합과 건조 과정에 의해 제조된 셀룰로오즈 섬유 등의 복합체에 N-메틸글루카민을 결합시키기 위한 것이다. 특별히, 본 발명자들은 셀룰로오즈 섬유와 N-메틸글루카민의 결합체를 형성하는 경우, 본 발명과 같이 2번의 융합 및 건조 과정을 거치어서 생성된 조성물의 붕소 제거 효과가 우수하다는 사실을 알게 되었다.

그리고, 상기 제2융합 과정에서 상기 제1융합물과 비닐 모노머는 1:1의 중량비로 융합되는 것이 바람직한데, 이는 상기 비닐모노머의 혼합 비율이 상기한 범위를 벗어나는 경우 N-메틸글루카민의 복합 결합체 형성이 용이하지 못했기 때문이다. 또한, 상기 비닐 모노머와 N-메틸글루카민은 1:7 내지 1:8의 중량비로 융합되는 것이 더욱 바람직한데, 이는 N-메틸글루카민의 혼합비율이 상기한 범위인 경우 붕소 제거 효능이 가장 우수하기 때문이다.

이러한 제2융합 과정은 상기 제1융합 과정과 같이 본 기술분야에서 알려진 다양한 융합방법이 사용될 수 있지만, 그 중에서도 상기 융합은 항온유조기를 이용하여 약 80℃정도의 물에 상기 성분들을 첨가시키고 약 15시간 정도 반응시키는 것이 바람직하다. 즉, 상기 제2융합과정은 제1융합 과정보다 높은 온도에서 장시간 에 걸쳐 이루어지는 것이 바람직한데, 이는 제1융합과 건조로 한번 형성된 셀룰로오즈 복합체에 다시 N-메틸글루카민(비닐 모노머 포함)을 결합시키는 것이기 때문이다. 나아가, 상기 N-메틸글루카민은 비닐모노머와 함께 융합될 수 있고, 특히 상기 셀룰로오즈 섬유 복합체에 비닐모노머를 먼저 첨가시키고, 그 다음에 N-메틸글루카민을 첨가하면서 융합시키는 것도 가능하다.

마지막으로는, 상기 제2융합에 의해 형성된 제2융합물을 건조시킴으써, 본 발명에 따른 붕소 제거용 조성물의 제조를 완성한다. 상기 건조는 상술한 제1융합물의 건조 과정과 유사하게 약 15~25℃정도의 낮은 온도에서 약 10~20시간 정도로 장시간 건조시키는 것이 바람직하다.

상술한 바와 같은 본 발명에 따른 조성물 제조 방법은 2번의 융합과 건조 과정만을 거치면 되는 것이어서 제조 공정이 단순할 뿐만 아니라, 여기에 소요되는 비용도 저렴하여, 저비용으로 붕소 제거용 조성물을 제조할 수 있는 것이다.

한편, 상기한 본 발명에 의하는 경우, 종래의 컬럼 방법(column method)에 적용되어 붕소 제거를 위한 흡착제로 현저히 우수한 효과를 가지는 새로운 수지 조성물을 제공할 수 있다.

즉, 상술한 방법에 따라 제조되는 본 발명에 따른 해수중의 붕소 제거용 조성물은, 셀룰로오즈 섬유(Cellulose fiber), 글리시딜메타크릴레이트(Glycidyl methacrylate), 소듐-도데실 설페이트(Sodiumn-dodecyl sulfate), 1% 액상과산화수소(aqueous hydrogen peroxide), 5% 액상티오유레아다이옥사이드(aqueous thiourea dioxide), 비닐 모노머(vinyl monomer) 및 N-메틸글루카민(N-methylglucamine)를 포함하는 것을 특징으로 한다. 그 중에서도 상기 셀룰로오즈 섬유, 글리시딜메타크릴레이트, 소듐-도데실 설페이트, 1% 액상과산화수소 및 5% 액상티오유레아다이옥사이드는 상기 비닐 모노머와 1:1의 중량비로 포함되는 것이 더욱 바람직한데, 이는 상기 비닐모노머와의 혼합 비율이 상기한 범위를 벗어나는 경우 N-메틸글루카민의 복합 결합체 형성이 용이하지 못하기 때문임은 상술한 바와 같다.

이와 같은 본 발명에 따라 셀룰로오즈 섬유(Cellulose fiber)에 비닐 모노머(vinyl monomer)와 N-메틸글루카민(N-methylglucamine) 등이 함께 융합되어 건조된 조성물은 종래에 흡착제로 널리 사용되는 킬레이트 수지보다 붕소 제거 효과가 우수하다. 이러한 본 발명에 따른 조성물을 이용하는 경우 바닷물에 붕소가 1.8~2ppm 정도 함유되어 있다면, 전처리 과정도 필요없이 바닷물에 존재하는 붕소를 거의 영(zero) 상태까지 제거할 수 있는 것이다.

도 2는 본 발명에 따른 붕소 제거용 조성물을 이용하여 해수로부터 붕소를 제거하는 개략적인 과정을 나타내는 흐름도이다. 여기에 도시된 바와 같이, 본 발명에 따른 붕소 제거용 조성물은 종래의 컬럼 방법(column method)에 있어서, 붕소 제거를 위한 흡착제로 사용될 수 있다. 이에 앞서서는 전처리 과정을 거칠 수 있고, 본 발명에 따른 조성물이 수지로 충진된 컬럼을 거친 다음에는, 상기 조성물을 재활용 하기 위한 재생과정을 거칠 수 있다.

먼저, 본 발명에 따른 조성물을 이용하여 해수로부터 붕소를 제거하기 위해서는, 해수의 붕소 농도를 1차적으로 낮추는 전처리 과정을 거치는 것이 바람직하다. 해수 중에는 붕소의 이외에 마그네슘(magnesium)이 많고 함유되어 있고, 해수 중의 붕소를 단지 흡착재를 이용하여 제거하려고 하면, 상기 마그네슘(magnesium)에 의한 수산화마그네슘 침전이 생기고, 그 결과 상기 침전물이 붕소가 흡착재에 흡착되는 것을 방해하여 효율적으로 붕소를 제거할 수 없다. 이에 따라, 본 발명은 해수탱크(10)에 수집된 통상 4-6ppm 정도의 해수를 펌프(12)를 이용하여 소정의 분리막(14)에 공급함으로써 1.8-2.0ppm 정도의 전처리된 해수(18)로 1차 정화를 할 수 있다. 필요에 따라, 가성소다 탱크(16)에 존재하는 NaOH 등으로 전처리된 해수의 pH를 조절하는 것도 가능하다. 이와 같은 본 발명에 의하면, 해수 중에 포함되어 있던 마그네슘(magnesium)은 붕소의 흡착 공정 전에 침전되어 제거되기 때문에, 해당 침전물에 의한 붕소의 흡착 방해를 줄일 수 있다.

다음으로는, 전처리된 해수(18)의 유량을 밸브(20)로 조절하면서 펌프(24)에 의해 상기 전처리된 해수(18)를 본 발명에 따른 조성물이 수지로 채워진 컬럼(24)으로 공급한다. 본 발명에 따른 붕소 제거 방법에 있어서, 붕소 흡착 공정은 상기 전처리 공정 종료후에 전처리된 해수(18) 중의 붕소를 컬럼 안에 충진된 흡착재에 의해 흡착되게 함으로써, 상기 전처리된 해수(18)로부터 붕소를 제거하기 위해 행하는 공정이다. 따라서 본 발명의 방법에 있어서는 상기 전처리된 해수(18)와 흡착재가 충분히 접촉하게 하는 것이 바람직하고, 그 구체적 방법에 관해서는 특별히 한정하는 것이 아니다. 그렇지만, 예를 들어 도 2에 나타난 바와 같이, 본 발명에 따른 상기 조성물이 흡착재로써 컬럼(column)(24)에 충진되고, 상기 컬럼(24)의 위쪽 방향(도 2에서 펌프(22) 방향)으로부터, 상기 전처리된 해수(18)를 유입하게 함으로써, 상기 전처리된 해수(18)와 본 발명에 따른 흡착재 조성물을 접촉시키는 것 이 바람직하다. 상기 컬럼(24)에 흡착재를 충전하는 양태는, 상기 컬럼(24)의 직경이나 길이, 흡착재의 충전율, 용액의 유입량 등의 각 패러미터(parameter)에 따라 용이하게 조절할 수 있다. 이에 따라, 해수 중의 붕소를 완전에 제거하기 위해 필요한 조건을 만들어 내는 것이 용이하기 때문이다.

본 발명에 있어서 흡착재로 사용되는 조성물은 흡착재로부터 붕소를 용리하여 붕소가 거의 없는 음용화수(26)를 제조하기 위해 사용되는 것이다. 본 발명은 상술한 바와 같이 셀룰로오즈 섬유(Cellulose fiber)에 비닐 모노머(vinyl monomer)와 N-메틸글루카민(N-methylglucamine) 등이 함께 융합되어 건조된 조성물을 흡착제로 사용하는 것이 특징이다. 이러한 조성물이 흡착재로써 붕소를 흡착하는 메커니즘(mechanism)에 관해서는, 이론적으로 명확하게 설명하는 것이 곤란하지만, 상기 조성물이 가지는 특정한 작용기가 붕소와 이온(Ion) 회합체를 생성하고 있는 것으로 생각된다. 이에 따라, 본 발명에 따른 흡착재 조성물과 함께 산 용액을 이용하여 붕소를 용리하는 경우, 붕소가 반응하고 있는 흡착재의 작용기를 산 용액이 공격함으로써, 상기 이온(Ion) 회합체가 깨지고, 그 결과 붕소가 용리되는 것으로 생각된다. 또한, 이러한 흡착재는 후술하는 재생 처리 과정에서 알칼리(alkali) 용액에 의한 처리에 의해 흡착재로써 재생될 수 있다. 따라서, 상기 흡착재 자체는 아무런 변화를 시키는 일없이, 상기 흡착재에 흡착하고 있는 붕소만을 용리하는 것이 바람직하다.

이에 따라, 도 2에서 산(acid) 수집기(28)는, 상기 흡착재에 의해 붕소를 흡착시키는 과정에서 상기 흡착재와 붕소의 이온 회합체 결합을 분해하는데 사용 가 능한 상기 산 용액을 회수하는 것이다. 이러한 산 용액은 산(acid) 탱크(32)에 저장되어 있다가 소정의 밸브(36)를 통하여 전처리된 해수(18)와 함께 컬럼(24)으로 이송될 수 있다.

한편, 본 발명에 따른 붕소 제거용 조성물은 컬럼에서 배출된 다음에 다시 회수되어 재활용될 수 있는데, 이는 상기 컬럼(24) 하단에 구비된 NaOH 수집기(30)를 이용하여 가능하게 재생시킬 수 있다. 즉, 상기 컬럼(24)에 충진되어 붕소를 흡착하고 다시 산 용액에 의해 흡착된 붕소를 용리하는 일련의 과정을 거침으로써, 본 발명에 따른 붕소 제거용 조성물의 표면은 산성으로 되어 있었고, 이에 따라 본 발명은 상기 NaOH 수집기(30)에 구비된 알칼리 용액을 이용하여 상기 흡착재의 표면을 중화시키거나 다시 알칼리성으로 변화시킴으로써, 상기 흡착재가 재차 붕소를 흡착할 수 있는 성질을 갖도록 하는 것이다. 이러한 흡착재 재생 공정은 컬럼에서 배출된 흡착재와 NaOH 용액이 충분히 접촉할 수 있는 상태로 행하면 족하고, 특별히 제한되는 것은 아니다. 이렇게 재생된 흡착재 조성물은 상기 컬럼(24)에 충진되는 것도 가능하고, NaOH 탱크(34)에 저장되었다가 소정의 밸브(36)를 통하여 전처리된 해수(18)와 함께 컬럼(24)으로 이송될 수도 있다. 이와 같이 본 발명에 따라 제조된 조성물은 흡착제로 여러번 재생해서도 사용이 가능하기 때문에 전체적인 칼럼 방법의 운용비용을 현저히 줄일 수 있는 것이다.

이하에서는 본 발명의 바람직한 하나의 실시형태를 첨부된 도면을 참조하여 상세하게 설명하기로 한다. 본 발명은 하기의 실시예에 의하여 보다 더 잘 이해 될 수 있으며, 하기의 실시예는 본 발명의 예시 목적을 위한 것이며, 첨부된 특허 청구범위에 의하여 한정되는 보호범위를 제한하고자 하는 것은 아니다.

실시예 1: 붕소 제거용 조성물의 제조

먼저, 본 발명에 따른 붕소 제거용 조성물을 제조하기 위한 재료를 준비하였다. 구체적으로는, 증류수, 셀룰로오즈 섬유(Cellulose fiber) 1.332g, 글리시딜메타크릴레이트(Glycidyl methacrylate) 0.8g, 소듐-도데실 설페이트(Sodiumn-dodecyl sulfate) 0.132g, 1% 액상과산화수소(aqueous hydrogen peroxide) 0.132g, 5% 액상티오유레아다이옥사이드(aqueous thiourea dioxide) 3.532g, 비닐 모노머(vinyl monomer) 1.332g, N-메틸글루카민(N-methylglucamine) 10g을 준비하였다.

그런 다음, 비커에 증류수를 53.332ml 체우고 상기 준비된 Cellulose fiber, Glycidyl methacrylate, Sodiumn-dodecyl sulfate, 1% aqueous hydrogen peroxide, 5% aqueous thiourea dioxide를 넣은 후, 1시간 30분동안 항온유조기에서 상기 물(증류수)의 온도가 60℃유지 되도록 온도를 설정해서 반응시키었다(제1융합 단계). 이때, 비커 안에 spinbar를 넣어 융합을 도왔다. 또한, 융합 시 냄새가 심하게 나므로 비커 위에 farafilm으로 덮는 것이 좋다. 그 후에는, 융합물을 흐르는 물에 씻고서 건조기에 넣은 다음 15시간 동안 건조시켰다. 이때 온도는 20℃를 유지하였다(제1건조 단계). 도 3은 이와 같은 제1융합 및 제1건조를 거친 셀룰로오즈 섬유 등의 복합체를 나타내는 사진이다.

계속해서, 도 4 내지 도 6은 각각 상기와 같은 제1융합 및 제1건조를 통해 준비된 셀룰로오즈 섬유 등의 복합체(제1융합물)를 다시 비닐 모노머(vinyl monomer) 및 N-메틸글루카민(N-methylglucamine)과 함께 증류수에 넣고 융합시키는 과정을 나타내는 사진이다. 여기에 도시된 바와 같이, 비커 안에 증류수를 42.666ml 체우고 상기 준비된 셀룰로오즈 섬유 등의 복합체(제1융합물)와 vinyl monomer를 각각 2.06g씩 증류수가 담겨있는 비커 안에 넣고, 이어서 N-methylglucamine는 10g을 넣었다(도 4). 그런 다음, 항온유조기 온도를 80℃로 설정 후 15시간 동안 융합시키었다(도 5). 이때도 farafilm으로 비커를 덮는 것이 좋다.

그 후에는, 도 6에 나타나 바와 같이 상기 융합물(N-methylglucamine type cellulose fiber)을 물에 씻은 후, 건조기에서 20℃로 15시간 건조시켰으며, 도 7은 이렇게 건조되어 제조된 붕소 제거용 조성물을 나타내는 사진이다.

실시예 2: 붕소 제거용 조성물의 효과 실험

실시예 1에 따라 제조된 본 발명에 따른 붕소 제거용 조성물과 붕소 제거를 위해 종래에 널리 사용되는 조성물의 붕소 제거 효과를 알아보았다.

먼저, 원수인 해수 안에 포함되어있는 붕소의 농도(ppm)를 측정하고, 이를 본 발명에 따른 붕소 제거용 조성물이 포함된 컬럼과 종래에 붕소 제거를 위해 널리 사용되는 일본 토요보사의 제품이 채워진 컬럼을 각각 통과시킨 뒤, 이렇게 통과된 해수에 존재하는 붕소의 농도를 비교하였다. 붕소의 농도 측정은 ICP-AES로 측정하였다.

그 결과, 원수로 사용된 심층수 원액의 붕소 농도는 5.613 ppm 이었지만, 본 발명에 따른 붕소 제거용 조성물이 포함된 컬럼을 통과시키는 경우 붕소 농도가 2.155 ppm으로 현저하게 줄어들었다. 이에 반하여, 종래의 토요보사 제품이 채워진 컬럼을 통과시키는 경우 붕소 농도는 2.560ppm이었다. 이에 따라, 본 발명에 따른 붕소 제거용 조성물은 붕소 제거를 위해 사용되는 종래의 조성물보다 우수한 효과가 있음을 확인하였다.

한편, 상기에서는 본 발명을 특정의 바람직한 실시예에 관련하여 도시하고 설명하였지만, 이하의 특허청구범위에 의해 마련되는 본 발명의 기술적 특징이나 분야를 이탈하지 않는 한도 내에서 본 발명이 다양하게 개조 및 변화될 수 있다는 것은 당업계에서 통상의 지식을 가진 자에게 명백한 것이다.

본 발명에 따른 붕소 제거용 조성물 제조방법에 의하면, 종래의 컬럼 방법(column method)에 적용되어 붕소 제거를 위한 흡착제로 현저히 우수한 효과를 가지는 새로운 수지 조성물을 제공할 수 있고, 이러한 조성물은 제조 공정이 단순할 뿐만 아니라, 여기에 소요되는 비용도 저렴하여, 저비용으로 붕소를 제거할 수 있는 붕소 제거 시스템을 구현할 수 있다.

도 1은 본 발명에 따른 해수중의 붕소(boron) 제거용 조성물 제조 방법의 구체적인 과정을 나타내는 흐름도이고,

도 2는 본 발명에 따른 붕소 제거용 조성물을 이용하여 해수로부터 붕소를 제거하는 개략적인 과정을 나타내는 흐름도이고,

도 3은 본 발명에 따라 제1융합 및 제1건조를 거친 셀룰로오즈 섬유 등의 복합체를 나타내는 사진이고,

도 4 내지 도 6은 각각 본 발명에 따른 제1융합 및 제1건조를 통해 준비된 셀룰로오즈 섬유 등의 복합체(제1융합물)를 다시 비닐 모노머(vinyl monomer) 및 N-메틸글루카민(N-methylglucamine)과 함께 증류수에 넣고 융합시키는 과정을 나타내는 사진이고,

도 7은 본 발명에 따른 해수중의 붕소(boron) 제거용 조성물 제조 방법에 의해 완성된 붕소 제거용 조성물을 나타내는 사진이다.

Claims (4)

1. 증류수에 셀룰로오즈 섬유(Cellulose fiber), 글리시딜메타크릴레이트(Glycidyl methacrylate), 소듐-도데실 설페이트(Sodiumn-dodecyl sulfate), 과산화수소가 1중량%의 비율로 혼합되어 있는 과산화수소용액(aqueous hydrogen peroxide) 및 티오유레아다이옥사이드가 5중량%의 비율로 혼합되어 있는 티오유레아다이옥사이드용액(aqueous thiourea dioxide)을 융합시키는 제1융합 단계;

   상기 제1융합에 의해 형성된 제1융합물을 건조시키는 단계;

   상기 건조된 제1융합물을 비닐 모노머(vinyl monomer) 및 N-메틸글루카민(N-methylglucamine)과 함께 증류수에 넣고 융합시키는 제2융합 단계; 및

   상기 제2융합에 의해 형성된 제2융합물을 건조시키는 단계;를 포함하는 해수중의 붕소(boron) 제거용 조성물 제조 방법.
2. 제1항에 있어서,

   상기 제1융합물과 비닐 모노머는 1:1의 중량비로 융합되는 것을 특징으로 하는 해수중의 붕소 제거용 조성물 제조 방법.
3. 제2항에 있어서,

   상기 비닐 모노머와 N-메틸글루카민은 1:7 내지 1:8의 중량비로 융합되는 것을 특징으로 하는 해수중의 붕소 제거용 조성물 제조 방법.
4. 제1항에 있어서,

   상기 제1융합 단계는 60℃에서 1시간 30분 동안 융합시키고, 상기 제2융합 단계는 80℃에서 15시간 동안 융합시키며, 상기 제1융합물 또는 제2융합물을 건조시키는 것은 20℃에서 15시간 동안 건조시키는 것을 특징으로 하는 해수중의 붕소 제거용 조성물 제조 방법.

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