KR100951687B1 - 응집제 및 그 제조방법 - Google Patents

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Abstract

흙이나 암석(화산 방출물을 포함)의 풍화물로 이루어진 함수 알루미늄 규산염 미립자를 주체로 하는 광물 원료의 특성을 살리면서, 응집 효과에 우수한 액상의 응집제 및 그 제조방법이 제공된다.
본 발명의 응집제는 흙이나 암석(화산 방출물을 포함)의 풍화물로 이루어진 함수 알루미늄 규산염 미립자를 주체로 하는 광물 원료 중의 광물 입자 집합체를 파괴하여 얻어지는 단위 입자를 주성분으로 하고, 이 단위 입자 중의 함수 알루미늄 규산염 구조는 파괴되지 않고 잔존하며, 이 단위 입자가 수중에 존재하고, 또한 이 단위 입자가 자기 응집성을 가지는 것을 특징으로 한다.
응집제, 알루미늄 규산염, 광물, 풍화물

Description

응집제 및 그 제조방법 {FLOCCULANT AND METHOD FOR PRODUCING THE SAME}
본 발명은 응집제 및 그 제조방법에 관한 것으로, 상세하게는 흙이나 암석(화산 방출물을 포함)의 풍화물로 이루어진 함수 알루미늄 규산염 미립자를 주체로 하는 광물 원료로부터 얻어지는 단위 입자 자체의 자기 응집성을 이용한 응집제 및 그 제조방법에 관한 것이다.
종래, 수처리용 응집제로서 대표적인 것은 다가금속염, 다가금속의 수산화물 클러스터, 폴리규산이온, 폴리규산이온과 다가금속의 수산화물 클러스터의 복합체, 합성고분자 화합물 등이 있다.
이들은 모두 화학화합물로서, 다가금속염, 다가금속염의 수산화물 클러스터, 합성고분자 화합물 등은 그 자체 생리활성이 있는 것이 많고, 대량으로 사용한 경우에는 미반응 응집제 성분이 처리수에 잔류함에 따른 환경 영향이 우려되는 경우도 있다.
또한 처리 대상수중의 현탁 물질이 흙이나 퇴적물 유래의 미세 광물인 경우, 사용량에 따라서는 다가금속염, 다가금속의 수산화물 클러스터, 폴리규산이온, 폴리규산이온과 다가금속의 수산화물 클러스터의 복합체, 합성고분자 화합물 등에 의 해 응집시킨 응집제 조성은 현탁 물질의 조성과는 크게 다르게 되어, 응집 침전물의 처리나 자원으로서의 재활용의 제한 요인이 되는 경우가 있다.
또한, 알칼리토류 금속의 탄산염이나 산화물, 수산화물 등을 원료로 하는 응집제 또는 이들을 원료의 일부로서 포함하는 응집제는 응집제 자체의 생리 활성은 낮지만, 처리수의 pH를 상승시키거나 응집 침전물이 알칼리성이기 때문에, 처리나 재활용에 문제가 되는 경우가 있다.
이와 같은 결점을 보완하기 위하여 일본공개특허 제 2002-136978호에는 화산회(火山灰) 토양이나 부석(浮石) 풍화물을 원료로 한 응집제도 개발되어 있다. 이 응집제는 화산회 토양이나 부석 풍화물을 원료로 하므로, 처리수중에 잔류하여도 환경에 크게 영향을 주지 않으며, 응집침전물의 처리 및 재활용이 용이하게 이루어지는 효과가 있다.
일본공개특허공보 제 2002-136978호에 기재된 기술은 화산회 토양이나 부석 풍화물을 마쇄 처리에 의해 표면적을 크게 하고, 대전(帶電)부위를 많이 출현(出現)시킴으로써, 처리 대상수중의 현탁 물질의 제타전위(zeta potential)를 중화하여 제타전위를 ±10mv의 범위에 들도록 한다. 이 중화에 의해 입자간 인력이 표면전하의 반발력을 상회하여 입자는 서로 결합된다. 즉, 현탁 입자의 제타전위의 중화를 위하여 마쇄처리된 분말을 사용하고 있다.
그러나 이러한 일본공개특허공보 제 2002-136978호의 기술에서는 마쇄처리에 의해 입자를 서브마이크론으로 미소화(微小化)시키는 것은 곤란하며, 반응표면적의 증가에는 한계가 있기 때문에, 그 결과로서 전하중화를 위하여 대량의 해당 응집제를 첨가하여야 한다.
또한, 마쇄처리에 의해 원료 중의 실트(silt) 내지 모래 사이즈의 광물입자, 예를 들면 석영, 장석이나 화산유리 등이 미세화되어, 이들이 새로운 현탁입자로서, 즉 탁질로서 처리대상수에 첨가되는 함수알루미늄 규산염의 구조가 파괴되기 때문에, 알루미늄이 이온으로서 쉽게 용출되는 등 문제점이 있다.
또한, 마쇄처리하여 분체(粉體)로서 사용하기 때문에 사전에 대량으로 생산하기 곤란하여 실용성이 떨어지는 문제가 있다. 즉, 사용 전에 대량으로 생산하여 보관해 두면, 환경 습도에 의해 고형화(固形化)되어 사용시에 다시 분말화시켜야 하는 번거로움이 있어 실용성이 떨어졌다.
따라서 본 발명의 과제는 흙이나 암석(화산 방출물을 포함)의 풍화물로 이루어진 함수알루미늄 규산염 미립자를 주체로 하는 광물 원료의 특성을 살리면서 응집 효과에 우수한 액상의 응집제 및 그 제조방법을 제공하는 데 있다. 또한, 본 발명의 다른과제는 이하의 기재로부터 명백해질 것이다.
상기 과제는 이하 각 발명에 의해 해결된다.
청구항 1에 기재된 발명은 흙이나 암석(화산 방출물을 포함)의 풍화물로 이루어진 함수알루미늄 규산염 미립자를 주체로 하는 광물 원료 중의 광물 입자 집합체를 파괴하여 얻어지는 단위 입자를 주성분으로 하고, 이 단위 입자 중의 함수알 루미늄 규산염 구조는 파괴되지 않고 잔존하며, 이 단위 입자가 수중에 존재하고, 또한 이 단위 입자가 자기 응집성을 가지는 것을 특징으로 하는 응집제이다.
청구항 2에 기재된 발명은 청구항 1에 있어서, 상기 단위 입자가 수중에서 분산 또는 느슨한 응집 상태로 있는 것을 특징으로 하는 응집제이다.
청구항 3에 기재된 발명은 청구항 2에 있어서, 상기 단위 입자가 수중에서 분산 또는 느슨한 응집 상태를 유지하도록 pH 조정제가 첨가되는 것을 특징으로 하는 응집제이다.
청구항 4에 기재된 발명은 청구항 1, 2 또는 3항 중 어느 일 항에 있어서, 상기 분산 또는 느슨한 응집 상태에 있는 단위 입자가 자기(自己) 응집성을 가지도록 pH 또는 공존염류 농도를 조정하는 것을 특징으로 하는 응집제이다.
청구항 5에 기재된 발명은 흙이나 암석(화산 방출물을 포함)의 풍화물로 이루어진 함수알루미늄 규산염 미립자를 주체로 하는 광물 원료를 채취 후 선별하는 공정과, 상기 광물 원료를 분산처리용 용기에 넣고 물을 첨가한 상태에서 교반법, 진동법 또는 진탕법에 의해 광물 입자 집합체를 파괴하여 단위 입자를 얻는 공정을 가지는 응집제의 제조 방법으로서, 상기 단위 입자를 얻는 공정에서 광물 원료 중의 광물 입자 집합제를 파괴할 때에, 단위 입자 중 함수알루미늄 규산염 구조를 파괴하지 않는 범위에서 교반법, 진동법 또는 진탕법에서 선택되는 하나의 방법 또는 이들을 조합한 방법을 선택 채용하는 것을 특징으로 하는 응집제의 제조방법이다.
청구항 6에 기재된 발명은 제 5 항에 있어서, 상기 단위 입자가 수중에서 분산 또는 느슨한 응집 상태를 유지하도록 pH 조정제를 첨가하는 것을 특징으로 하는 응집제의 제조방법이다.
청구항 7에 기재된 발명은 제 5 항 또는 제 6 항에 있어서, 수중에 분산 또는 느슨하게 응집된 상태에 있는 단위 입자가 자기 응집성을 가지도록 pH 또는 공존염류 농도를 조정하는 것을 특징으로 하는 응집제의 제조방법이다.
청구항 1에 기재된 발명에 따르면, 단위 입자 중의 함수알루미늄 규산염 구 조는 파괴되지 않고 잔존하기 때문에, 응집 원료가 본래 가지고 있는 응집 효과를 최대한으로 발휘할 수 있으며, 따라서 첨가량도 상당히 적게 할 수 있는 효과가 있다.
청구항 2에 기재된 발명에 따르면, 상기 단위 입자가 수중에서 분산 또는 느슨한 응집 상태에 있으므로, 반응성이 양호하여 응집 효과를 순식간에 발휘할 수 있는 효과가 있다.
청구항 3에 기재된 발명에 따르면, 상기 단위 입자가 수중에서 분산 또는 느슨한 응집 상태를 유지하도록 pH 조정제가 첨가되므로, 품질을 유지하면서 장기간 안정적인 보존이 가능하다.
청구항 4에 기재된 발명에 따르면, 이 분산 또는 느슨한 응집 상태에 있는 단위 입자가 자기(自己) 응집성을 가지므로, 현탁 입자는 자기 응집된 단위 입자 집합체에 부착 또는 포접(包接)되어 응집 침강되므로, 현탁 입자의 전하에 영향을 적게 받는다는 효과가 있다. 또한 과잉 첨가한 경우에도 미반응 응집제가 처리수중에 잔존하는 일이 없다.
청구항 5에 기재된 발명에 따르면, 상기 단위 입자를 얻는 공정에서 광물 원료를 파괴할 때에, 단위 입자 중의 함수알루미늄 규산염 구조를 파괴하지 않는 범위에서 교반법, 진동법 또는 진탕법에서 선택되는 하나의 방법 또는 이들을 조합시킨 방법을 선택 채용하므로, 종래의 마쇄처리와 달리, 원료 중의 실트 내지 모래 사이즈의 광물 미립자가 미세화되어, 이들이 새로운 현탁 입자가 되어서 처리 대상수에 첨가되는 일이 없다.
청구항 6에 기재된 발명에 따르면, 단위 입자가 수중에서 분산 또는 느슨한 응집 상태를 유지하도록 pH 조정제를 첨가하기 때문에, 응집 안정성을 장시간 유지할 수 있는 효과가 있다.
청구항 7에 기재된 발명에 따르면, 이 분산 또는 느슨한 응집 상태에 있는 단위 입자가 자기 응집성을 가지도록 pH 또는 공존염류 농도를 조정하므로, 확실하게 자기 응집성을 실현하여 현탁 입자의 응집 침강을 안정적으로 실현할 수 있는 효과가 있다.
이하, 본 발명의 실시 형태를 설명한다.
본 발명에 따른 응집제의 제조방법의 제1 공정은 흙이나 암석(화산 방출물을 포함)의 풍화물로 이루어진 함수알루미늄 규산염 미립자를 주체로 하는 광물 원료를 채취 후 선별하는 공정이다.
본 발명에서 사용하는 응집제의 주원료는 흙이나 암석(화산 방출물을 포함)의 풍화물로 이루어진 함수 알루미늄 규산염 미립자를 주체로 하는 광물 원료이면 되며, 예를 들어 적황색토, 적색토, 흑목토, 및 현무암, 화산회, 경석(輕石) 등의 풍화물 등을 들 수 있다.
또한, 그 대부분이 수처리(水處理)에 부적합할 정도의 석력(石礫)으로 이루어진 것은 바람직하지 않으며, 또한 처리수의 유기 함유량에 있어 제한이 있는 경우에는 부식물질함량이 높은 것은 바람직하지 않다.
제2 공정은 상기 광물 원료를 분산처리용 용기에 넣어서 물을 첨가한 상태에 서 교반법, 진동법 또는 진탕법에 의해 파괴하여 단위 입자를 얻는 공정으로, 상기 단위 입자를 얻는 공정에서 광물 원료 중의 광물 입자 집합체를 파괴할 때에, 단위 입자 중의 함수알루미늄 규산염 구조를 파괴하지 않는 범위에서 교반법, 진동법 또는 진탕법에서 선택되는 하나의 방법 또는 이들을 조합한 방법을 선택 채용하는 것이다.
채취한 흙이나 암석(화산 방출물을 포함)의 풍산물은 견고하게 결합한 광물 입자 집합체인 경우나, 결합이 비교적 약한 광물 입자 집합체인 경우가 있다.
결합력의 정도에 따라 교반법, 진동법 또는 진탕법에서 선택되는 하나의 방법 또는 이들을 조합한 방법을 선택하여 사용하면 된다.
교반법으로서는 교반기(stirrer), 교반날개, 수중 펌프, 수중 믹서에 의한 교반 등을 들 수 있으며, 진동법으로서는 고주파 바이브레이터(vibrator), 음파에 따른 진동 등을 들 수 있으며, 진탕법으로서는 복수 진탕, 선회진탕 등을 들 수 있다.
흙이나 암석 풍화물에 포함된 광물 미립자의 주체는 함수알루미늄 규산염으로서, 이들은 기계적인 마쇄에 의해 용이하게 구조가 파괴된다. 그 결과, 알루미늄이 이온으로서 쉽게 용출되는 등 문제를 발생한다. 따라서, 원료가 되는 흙이나 암석 풍화물을 기계적으로 마쇄(磨碎)하는 것은 바람직하지 않다.
본 발명의 상기 방법을 채용하면, 종래의 마쇄처리와 달리, 함수알루미늄 규산염 구조를 파괴하지 않고 이들의 광물 입자 집합체만을 파괴하여 단위 입자를 얻을 수 있다. 또한, 원료 중에 포함된 실트 내지 모래 사이즈의 광물까지도 미세화 하여, 이들이 새로운 현탁 입자가 되어 처리 대상수에 첨가되는 일이 없다.
상기 수중에서의 분산 처리에 의해 단위 입자가 얻어지고, 얻어진 단위 입자가 물에 분산 또는 느슨한 응집 상태로 존재하는 본 발명의 응집제가 얻어진다.
물의 첨가량에 관하여 특별한 제한은 없지만, 주입에 사용하는 장치의 사양, 제조한 응집제의 수송 비용 등을 감안하여 결정한다.
상기 단위 입자는 상기 방법으로 분산 처리하면 첨가물이 없이도 수중에서 분산되는데, 이것은 기본적으로는 전하의 반발에 의한 것으로 추정된다.
이러한 분산 상태는 시간 경과에 따라 감소하는 경우가 있으므로, 이 경우에는 수중에서 분산된 상태를 유지하도록 pH 조정제가 첨가되는 것이 바람직하다.
본 발명에 있어서, 얻어진 단위 입자는 자기(自己) 응집성을 가지는 것에 특징이 있다, 또한 자기 응집성을 가지도록 pH 또는 공존염류 농도를 조정할 수도 있다.
본 명세서에 있어서 “자기 응집성”이란 현탁 입자가 존재하지 않는 물(예를 들면 처리 대상수를 멤브레인 필터로 여과하여 얻어진 물)에 첨가하였을 때에 스스로 응집되는 것을 의미한다.
본 발명의 응집제에는 성상(性狀)을 조절하기 위한 불활성 물질, 다른 종류의 응집제 등을 혼합하는 것을 배제하지 않는다.
다음으로 본 발명의 기본적인 원리에 대하여 보충적으로 설명한다.
본 발명자들은 수중에 현탁된 미립자의 응집 기구에 관한 지식에 의거하여 자연환경 중에 존재하는 흙이나 암석(화산 방출물을 포함)의 풍화물에 포함된 미립 자의 분산, 응집 현상에 대하여 검토하였다.
그 결과, 흙이나 암석(화산 방출물을 포함)의 풍화물은 그 안에 포함된 광물 미립자 집합체를 파괴하여, 광물 미립자가 단위 입자로서 분산 또는 느슨하게 응집된 상태에서 존재하도록 한 후, 처리 대상수에 첨가하였을 때, 이들 스스로가 응집된다면(자기 응집성), 또는 pH나 공존염류 농도 등을 조정하여 자기 응집성을 부여한다면, 구성 광물 종류에 관계없이 응집제로서 기능할 수 있음을 발견하였다.
다음으로, 흙이나 암석(화산 방출물을 포함)의 풍화물의 입자 집합체를 파괴한 것의 응집제로서의 기능을 콜로이드 과학의 방법을 사용하여 검토한 결과, 흙이나 암석(화산 방출물을 포함)의 풍화물에 포함된 광물 미립자가 자기 응집성을 가질 때에, 처리 대상수중의 현탁 입자를 물리적으로 거두어들여 덩어리(floc)를 형성한다는 기구(機構)가 중요하다고 추정하고 있다.
아울러, 흙이나 암석(화산 방출물을 포함)의 풍화물 중의 광물 미립자와 처리 대상수중의 현탁 입자의 제타전위의 부호가 반대인 경우에는 양자간의 정전기적인 상호 작용에 의해 응집이 촉진된다는 것도 밝혀졌다.
종래, 일본공개특허공보 제 2002-136978 호에 기재된 바와 같이, 이종 콜로이드 입자의 응집 기구로서는 현탁 입자의 정전기적인 상호 작용에 의한 표면 전하의 중화(中和)가 가장 중요하다고 여겨져 왔다.
그러나 본 발명의 응집제에 있어서는 예를 들면 카오린 광물을 주체로 하는 흙의 광물 입자 집합체를 파괴하고, pH를 4.5 정도로 조절함으로써 조정한 응집제는 이것에 포함된 입자의 제타전위는 음극임에도 불구하고, 현탁 물질의 주체가 일 라이트(illite)로서, 그 제타전위가 동일하게 음극인 탁수에 대하여 응집제로서 기능하는 현상도 발견되었다.
이로 인해, 흙이나 암석(화산 방출물을 포함)의 풍화물에 포함된 광물 미립자가 처리 대상수중에서 응집될 때에, 그 처리 대상수중의 현탁 입자를 물리적으로 거두어들여 덩어리(floc)를 형성하는 기구(機構)가 중요하다고 추정되는 것이다.
결론적으로 본 발명의 응집제는 흙이나 암석(화산 방출물을 포함)의 풍화물에 포함된 광물 미립자 집합체를 가능한 한 파괴하여 단위 입자로 만들어, 수중에서 분산 또는 이들이 느슨하게 응집된 상태에 있어, 처리 대상수에 투입하였을 때 응집제의 광물 미립자가 스스로 응집되는 상태로 조정한 것이라고 할 수 있다.
본 발명에 있어서 pH 또는 공존염류 농도의 조정없이 자기 응집성을 가지는 것에 있어서는 이러한 조정이 필요 없다.
처리 대상수중의 현탁 물질의 정미표면(正味表面:net surface) 전하가 알려져 있으며, 이것이 양극인 경우에는 pH 조정제를 사용하여 알칼리성으로, 처리 대상수중의 현탁 물질의 정미표면 전하가 음극인 경우에는 pH 조정제를 사용하여 산성으로 만드는 것이 응집 촉진을 위하여 유리하다.
그러나 pH는 어디까지나 처리 대상수에 첨가하였을 때 스스로 응집되는 범위내에 있어야 한다. 이를 위한 pH 조정제의 첨가법에 대해서 특별한 제한은 없다. 또한, pH 조정제의 종류에도 제한은 없지만, 대상수의 처리 목적이나 처리수에 따른 수질 기준의 확보에 적합한 것을 선택하는 것이 바람직하다. 예를 들면, 처리수를 음료수로 제공하는 경우나 하천이나 하수도에 방류하는 경우, 암모니아수를 사 용하여 알칼리성화하는 것 등은 피해야한다.
또한, pH는 pH 시험지, pH 미터기 등을 사용하여 측정하지만, 그 정도는 흙이나 암석(화산 방출물을 포함)의 풍화물에 포함된 물질의 용해에 의해 철, 알루미늄, 규소 등이 현저하게 용해되지 않는 정도인 것이 바람직하다.
[실시예]
이하, 실시예에 따라 다시 본 발명에 대하여 설명한다.
[실시예 1]
<본 발명 응집제의 제조>
구마모토현에서 채취한 유기능 탄소함량 0.1%의 풍화 화산회를 바람 건조(風乾)시킨 것을 원료로 사용하였다. 원료 200g을 1L 용기에 넣고, 물을 조금씩 부어서 원료와 물을 잘 섞으면서 전체 용액을 1L로 만들었다. 그 후, 2mol/L의 염산을 첨가하여 pH를 4.5로 조정하고, 주식회사 카이죠 제품의 T-A4280형 음파 발생 장치를 사용하여 출력 200W와 19.5kHz의 음파로 30분간 처리하였다.
<제조한 응집제에 의한 응집 특성 시험>
장기 탁수화 현상이 문제가 되고 있는 댐 호수를 사용하여, 자-테스터(jar tester)에 의한 응집 침강 시험을 실시하여, 공시탁수(供試濁水)에 대한 첨가량 및 교반 조건(시간·강도)과 탁도 변화의 관계를 확인하는 실험을 실시하였다. 이 댐 호수에서 장기 탁수화를 일으키고 있는 원인 물질은 셀리사이트(sericite)인 것을 알 수 있었다.
(실험 순서)
500ml의 비커에 공시탁수를 500ml 넣고, 자-테스터(JMD-8S, 미야모토리켄고교(宮本理硏工業(株)제품)에 세트하였다. 교반날개의 회전수를 설정 조건으로 조정하고, 비커 내에 설정양의 응집제를 피펫(pipette)으로 첨가한 후, 자-테스터를 가동시켜 설정한 회전수 및 시간에서 교반을 수행하였다. 정지 후에는 정치(靜置)시켜, 30초, 1, 3, 5, 10, 30분 후에 피펫 등을 사용하여 비커 내의 탁수(수면 하 1cm)를 채취하여 적분구(積分球) 탁도계에 의해 탁도를 측정하였다.
(실험 결과)
1. 첨가량
탁도 114ppm, 교반날개 회전수 60rpm, 교반시간 10분의 통일 조건에서 응집제의 첨가량을 14, 36, 74, 150, 300, 700, 1,500mg/L으로 변화시켜 정치(靜置) 10분 후의 탁도의 변화를 확인하였다.
실험 결과를 표 1에 나타낸다.
<응집제의 첨가량과 탁도 변화>
응집제 첨가량 (mg/L) 교반 시간 (분) 교반 날개의 회전수(rpm) 탁도(ppm) 정치(靜置) 10분 후의 제거율(%)
첨가 전 10분 후
14 10 60 114 61.3 46.2
36 114 20.5 82.0
74 114 17.0 85.1
150 114 4.8 95.8
300 114 1.1 99.0
700 114 0.5 99.6
1,500 114 1.1 99.0
표 1로부터 공시탁수에 대해서는 첨가량이 150mg/L 이상에서 탁도가 10ppm 미만이 되는 것을 알 수 있다.
2. 교반날개 회전수
탁도 114~117ppm, 응집제 첨가량 150mg/L, 교반시간 10분의 통일조건에서 교반날개 회전수를 30, 60, 120, 170rpm으로 변화시켜 정치 10분 후의 탁도의 변화를 확인하였다.
실험 결과를 표 2에 나타낸다.
<교반 날개의 회전수와 탁도 변화>
응집제 첨가량 (mg/L) 교반 시간 (분) 교반 날개의 회전수 (rpm) 탁도(ppm) 정치 10분 후의 제거율(%)
첨가 전 10분 후
150 10 30 117 9.6 91.8
60 114 4.8 95.8
120 117 1.2 99.0
170 117 1.1 99.1
표 2로부터 회전날개가 증가함에 따라 10분 정치후의 상등액 탁도는 저하되었지만, 회전수가 30rpm으로 매우 느린 교반에서도 10분 후의 탁도는 10ppm 이하가 되는 것을 알 수 있다.
3. 교반시간
탁도 120ppm, 응집제 첨가량 150mg/L, 교반날개 회전수 60rpm의 통일조건에서 교반시간을 20초, 1, 3, 5, 10분으로 변화시켜 정치 10분 후의 탁도의 변화를 확인하였다.
실험 결과를 표 3에 나타낸다.
<교반 시간과 탁도 변화>
응집제 첨가량 (mg/L) 교반 시간 교반 날개의 회전수(rpm) 탁도(ppm) 정치 10분 후의 제거율(%)
첨가 전 10분 후
150 20초 60 120 39.2 67.3
1분 120 28.6 76.2
3분 120 11.6 90.3
5분 120 4.6 96.2
10분 120 2.8 97.7
표 3으로부터 교반시간이 증가됨에 따라 10분 후의 상등액 탁도는 저하되었지만, 5분 이상의 교반으로 10분 후의 탁도가 10ppm 미만이 되는 것을 알 수 있다.
<제조한 응집제에 의한 생물 영향 시험>
(실험 순서)
공시탁수 중에서 시험 생물(히메다카, Oyzias latipes)을 1주간 사육(순화:順化)한 후, 응집제를 첨가하여 탁질을 응집 침전시키고, 이 상태에서 3주간 생사 및 증상을 관찰하였다. 폭로(暴露) 기간 중에는 수온, DO(용존 산소 농도), pH의 변화를 확인하였다.
시험 용기에 넣은 10L의 탁수에 응집제를 150mg/L이 되도록 첨가하고 교반하여 조정하였다. 시험은 7일마다 시험액 전체량을 교환하는 반지수식(半止水式)으로 수행하였다.
교환용 시험액은 응집제를 첨가할 때(시험 개시후 7일째)에 폭로구와 마찬가지의 방법으로 조정하여 두었다.
또한, 응집제 투입후의 시험액에서는 하루에 한번 침전물을 교반에 의해 말아 올렸다.
시험생물수는 10마리/시험구, 시험액량은 10L/시험구로 하였다. 또한, 히메다카에 대한 먹이로서, 폭로 기간 중 브라인 시림프(brine shrimp: Artemia saline) 유생(幼生)을 하루에 2번 적량을 주었다. 또한, 탈염소 수도수에 본 발명 응집제를 첨가하지 않은 경우를 대조구 Ⅰ로 하고, 또한, 공시탁수에 본 발명 응집제를 첨가하지 않은 경우를 대조구 Ⅱ로 하였다.
(실험 결과)
시험 결과를 표 4, 5에 나타낸다.
<생물 영향 시험 결과(폭로(暴露) 기간 중의 생존율)>
시험구 각 폭로(暴露) 후 일수에 따른 생존율(%)
순화(順化) 기간 중 응집제 투입 후
0일 7일 투입직후 7일 14일 21일
대조구 Ⅰ 100 100 100 100 100 100
대조구 Ⅱ 100 100 100 100 100 100
본 발명품에 의한 응집처리구 100 100 100 100 100 100
<생물 영향 시험 결과(폭로 기간 중에 관찰된 증상)>
시험구 각 폭로(暴露) 후 일수에 따른 생존율(%)
순화(順化) 기간 중 응집제 투입 후
0일 7일 투입직후 7일 14일 21일
대조구 Ⅰ ─ ─ ─ ─ ─ ─
대조구 Ⅱ ─ ─ ─ ─ ─ ─
본 발명품에 의한 응집처리구 ─ ─ ─ ─ ─ ─
─는 증상이 관찰되지 않았음을 나타낸다.
표 4, 5으로부터 폭로 기간 중, 시험구에서 시험생물의 사망은 확인되지 않아 생존율은 100%이었다. 또한, 본 발명품에 의한 응집 처리구 및 대조구 Ⅰ, 대조구 Ⅱ의 어디에서도 시험생물의 증상(症狀)은 관찰되지 않았다.
이상의 결과로부터 응집제가 생물에 대해 영향을 미치지 않음이 확인되었다.
<제조한 응집제를 사용한 현지에서의 침강 시험>
(실험 순서)
장기 탁수화(濁水化)가 문제가 된 저수지의 취수구(取水口) 부근에서 각종 응집제에 의한 효과 확인 시험을 실시하였다. 취수구 지점에 시험수조(12m3)를 5개 설치하고, 수중 펌프를 사용하여 저수지로부터 탁수를 퍼 올려, 각 수조에 10m3씩 부었다. 응집제 첨가 전의 탁수(원수)의 채수(採水)를 실시한 후에, 응집제를 각각 적량 첨가하고, 교반기(수중 믹서)에 의해 10분간 교반하였다. 교반기를 정지하고, 탁수를 정치(靜置)시켜서 탁도 등 수질의 시간 경과에 따른 변화를 조사하였다. 시험 종료 후에는 처리수와 응집 침전물에 대하여 유해 물질 등의 분석을 실시하고, 생태에 미치는 영향을 확인하였다. 침강 시험은 2주간× 2배치 수행하였다.
각 수조에 첨가한 응집제의 개요와 첨가량을 표 6에 나타낸다.
<현지 시험에서 사용한 응집제의 개요와 첨가량> -첫 번째 배치(batch)
수조 번호 1 2 3 4 5
응집제명 대조구 A제 A제+PAC B제 C제
성분·개요 ─ 석회·고토(苦土)·규산염을 주체로 한 천연광물의 수처리제 A제와 PAC(폴리염화알루미늄)의 병용 패화석(貝化石)을 주체로 무기 응집 촉진제를 배합한 수질 정화제 알카리토류 금속의 탄산염 광물
성상(性狀) ─ 백색분체 백색분체 백색분체 백색분체
첨가량(mg/L) ─ 10 50, 200 150 100
교반 시간(분) 10분 10분 10분 10분 10분
두 번째 배치
수조 번호 1 2 3 4 5
응집제명 대조구 A제 B제 PAC 본 발명품
성분·개요 ─ 석회·고토(苦土)·규산염을 주체로 한 천연광물의 수처리제 패화석을 주체로 하고, 무기 응집 촉진제를 배합한 수질 정화제 폴리염화알루미늄. 대표적인 무기 응집제 화산회 풍화물과 물을 주성분으로 한 응집제
성상(性狀) ─ 백색분체 백색분체 무색분체 갈색분체
첨가량(mg/L) ─ 50 200 160 150
교반 시간(분) 10분 10분 10분 10분 10분
(실험 결과)
1. 수질측정
응집제 첨가 전부터 첨가 후에 걸쳐서 다항목 수질측정기(YSI-6600)에 의해 각 수조의 수질 측정을 수행하였다. 또한, 동시에 하이로트형 채수기(採水器)를 사용하여 동 장소에서 채취하여 적분구(積分球) 탁도도 측정하였다. 측정 장소는 표층(수심 0.2m)과 하층(수심 1m) 2곳이며, 측정 항목은 수은, pH, 탁도, DO, 전기 전도도 5항목이다.
두 번째 배치의 표층에서의 측정 결과를 표 7~11, 도 1~5에 나타낸다.
<수질 측정 결과(탁도)> -두 번째 배치 표층(수심 0.2m)
응집제명 대조구 A제 B제 PAC 본 발명품
경과 시간(h) 탁도
0 58.6 58.6 58.6 58.6 58.6
1 60.9 64.8 28.3 66.0 21.9
2 60.6 62.6 23.2 55.2 18.6
4 58.2 62.3 21.6 70.5 15.0
24 62.2 59.7 22.3 63.6 7.47
28 61.2 60.2 18.0 64.2 7.36
48 52.0 54.6 15.6 58.8 6.26
52 54.2 51.5 15.8 59.6 1.45
72 35.7 34.8 12.2 36.1 0.57
96 33.0 37.7 9.6 40.6 0.36
<수질 측정 결과(수온)> -두 번째 배치 표층(수심 0.2m)
응집제명 대조구 A제 B제 PAC 본 발명품
경과 시간(h) 수온(℃)
0 ─ ─ ─ ─ ─
1 6.4 6.3 8.3 6.4 6.4
2 6.3 6.2 8.9 6.8 6.4
4 7.2 6.4 9.3 7.0 7.4
24 7.0 6.5 8.5 6.9 7.2
28 8.3 7.8 11.2 8.2 8.0
48 10.4 10.1 10.7 10.5 10.2
52 11.1 10.7 11.5 9.9 11.0
72 13.2 12.9 13.4 13.2 13.1
96 11.2 11.1 11.3 11.4 11.3
<수질 측정 결과(전기 전도도)> -두 번째 배치 표층(수심 0.2m)
응집제명 대조구 A제 B제 PAC 본 발명품
경과 시간(h) 전기 전도도(ms/cm)
0 ─ ─ ─ ─ ─
1 0.047 0.079 0.068 0.065 0.047
2 0.047 0.079 0.070 0.065 0.047
4 0.048 0.080 0.070 0.066 0.049
24 0.048 0.082 0.070 0.066 0.049
28 0.051 0.086 0.077 0.070 0.051
48 0.054 0.091 0.077 0.076 0.054
52 0.056 0.093 0.079 0.073 0.056
72 0.058 0.094 0.082 0.082 0.056
96 0.055 0.093 0.078 0.076 0.055
<수질 측정 결과(DO)> -두 번째 배치 표층(수심 0.2m)
응집제명 대조구 A제 B제 PAC 본 발명품
경과 시간(h) DO(mg/L)
0 ─ ─ ─ ─ ─
1 10.5 10.4 10.0 9.6 11.0
2 9.7 9.9 10.6 9.6 10.4
4 9.9 9.8 10.7 9.5 10.9
24 9.7 9.8 10.5 9.6 10.2
28 9.6 9.7 9.9 9.6 10.2
48 9.3 10.4 9.6 9.4 9.8
52 9.3 9.7 9.5 9.5 9.9
72 9.0 9.9 9.2 9.3 9.6
96 9.2 9.6 9.4 9.6 9.8
〈수질측정결과(pH)〉-두번째 배치(Batch)표층(수심 0.2m)
응집제명 대조구 A제 B제 PAC 본발명품
경과시간(h) pH
0 - - - - -
1 6.9 8.1 7.3 6.6 8.2
2 6.7 8.0 7.8 6.0 6.9
4 6.7 8.3 7.8 5.9 6.9
24 6.7 8.6 7.5 5.9 6.9
28 6.6 8.6 7.3 5.9 7.6
48 6.9 8.6 7.2 6.1 7.1
52 6.7 8.5 7.2 6.0 6.9
72 6.8 8.4 7.2 6.0 7.0
96 6.9 8.4 7.2 6.0 7.0
이상의 결과로부터 다른 응집제와 비교하여 본 발명의 응집 효과는 매우 우수하며, 첨가 전에 58.6ppm이었던 탁도가 정치 1시간 후에 반이하로 감소하고, 동 1일 후에는 10ppm, 동 4일후에는 1ppm을 밑도는 수준까지 저하되었다. 또한, 전기 전도도 및 pH의 변화도 매우 적었다.
2. 수질 분석
시험개시 전에 원수의 수질 분석을 실시하였다. 분석은 생활환경 보호에 관한 환경기준(6항목), 인간의 건강에 관한 환경기준(26항목), 수산용수기준(2000년판, 5항목)에 대하여 실시하였다. 또한, 시험 종료시에 각 수조로부터 반돈(Van Dorn)형 채수기를 사용하여 처리수를 채수하여 동 항목의 수질 분석을 실시하였다. 분석 시료에는 표층과 하층의 동일한 양의 혼합시료를 사용하였다.
분석결과를 발췌하여 표 12에 나타낸다.
<수질 분석 결과>
단위 원수 (原水) 처리수 기준들 정량 하한치
대조구 A제 A제+PAC 본발명품
pH -(℃) 7.3(19.1) 7.1(18.5) 8.3(18.1) 7.5(17.9) 8.5(17.4) 6.5~8.5 ① ─
BOD mg/L 0.3 1.4 1.8 0.9 1.6 2.0 ∥ 0.2
SS mg/L 68 56 46.8 N.D. N.D. 25 ∥ 1
아연 mg/L 0.007 0.028 0.025 0.048 0.009 0.001 ③ 0.001
암모니아성 질소 mg/L 0.05 0.10 0.07 0.06 N.D. 0.2 ∥ 0.05
동 mg/L 0.009 0.034 0.020 0.008 N.D. 0.001 ∥ 0.001
알루미늄 mg/L 0.86 0.86 0.79 0.17 0.009 검출되지 않음 ∥ 0.02
총 망간 mg/L 0.082 0.079 0.072 0.013 0.018 1 ∥ 0.001
총 철 mg/L 3.61 1.13 1.12 0.03 0.03 0.1 ∥ 0.02
대장균군수 MPN/100ml 330 70 23 N.D. N.D. 1000 ① 2
총 질소 mg/L 0.42 0.43 0.40 0.42 0.35 ─ 0.01
총 인 mg/L 0.073 0.098 0.07 N.D. N.D. ─ 0.005
카드뮴 mg/L N.D. N.D. N.D. N.D. N.D. 0.01 ② 0.001
시안 mg/L N.D. N.D. N.D. N.D. N.D. 검출되지 않음 ∥ 0.1
납 mg/L 0.003 0.014 0.011 0.002 0.002 0.01 ∥ 0.001
대가(大價)크롬 mg/L N.D. N.D. N.D. N.D. N.D. 0.05 ∥ 0.005
비소 mg/L 0.005 0.003 0.003 N.D. N.D. 0.01 ∥ 0.001
기수은(幾水銀) mg/L N.D. N.D. N.D. N.D. N.D. 0.0005 ∥ 0.00005
알킬수은 mg/L N.D. N.D. N.D. N.D. N.D. 검출되지 않음 ∥ 0.0005
PCB mg/L N.D. N.D. N.D. N.D. N.D. 검출되지 않음 ∥ 0.0005
트리클로로에틸렌 mg/L N.D. N.D. N.D. N.D. N.D. 0.03 ∥ 0.001
테트라클로로에틸렌 mg/L N.D. N.D. N.D. N.D. N.D. 0.01 ∥ 0.001
디클로로메탄 mg/L N.D. N.D. N.D. N.D. N.D. 0.02 ∥ 0.001
사염화탄소 mg/L N.D. N.D. N.D. N.D. N.D. 0.002 ∥ 0.0001
1,2-디클로로에탄 mg/L N.D. N.D. N.D. N.D. N.D. 0.004 ∥ 0.0004
1,1-디클로로에틸렌 mg/L N.D. N.D. N.D. N.D. N.D. 0.02 ∥ 0.001
시스-1,2-디클로로에틸렌 mg/L N.D. N.D. N.D. N.D. N.D. 0.04 ∥ 0.001
1,1,1-트리클로로에탄 mg/L N.D. N.D. N.D. N.D. N.D. 1 ∥ 0.001
1,1,2-트리클로로에탄 mg/L N.D. N.D. N.D. N.D. N.D. 0.006 ∥ 0.0006
1,3-디클로로프로펜 mg/L N.D. N.D. N.D. N.D. N.D. 0.002 ∥ 0.0001
치라우무(chiraumu) mg/L N.D. N.D. N.D. N.D. N.D. 0.006 ∥ 0.0006
시마진(simazine) mg/L N.D. N.D. N.D. N.D. N.D. 0.003 ∥ 0.0003
티오벤카브(thiobencarb) mg/L N.D. N.D. N.D. N.D. N.D. 0.02 ∥ 0.002
벤젠 mg/L N.D. N.D. N.D. N.D. N.D. 0.01 ∥ 0.001
셀렌(selenium) mg/L N.D. N.D. N.D. N.D. N.D. 0.01 ∥ 0.001
불소 mg/L N.D. N.D. N.D. N.D. N.D. 0.8 ∥ 0.08
붕소 mg/L N.D. N.D. N.D. N.D. N.D. 1 ∥ 0.1
질산성 및 아질산성 질소 mg/L 0.26 0.23 0.24 0.26 0.25 10 ∥ 0.01
※착색부는 기준들을 상회하고 있음을 나타낸다.
※기준들 ①생활환경의 보전에 관한 환경기준
②인간의 건강 보호에 관한 환경기준
③수산용 수질 기준
상기 표로부터 각 응집제에 의한 처리수 수질을 환경기준들과 비교하면, A제가 6항목, A제+PAC가 3항목, 본 발명품이 2항목, 기준을 상회하는 결과가 되었다.
그러나 원수가 5항목, 대조구가 6항목 초과한 것, 대조구와 비교하여 동등 또는 낮은 수치를 나타낸 것으로부터, 응집제의 첨가에 의한 수질 변화, 유해 성분의 증가 등의 환경영향은 거의 없다고 볼 수 있다.
3. 응집 침전물 분석
시험 종료 후에 각 수조의 바닥부에 퇴적된 응집 침전물을 스콥(schop) 등으로 채취하여, 토양의 오염 대책법에서 특정 유해물질로 규정된 항목에 대한 용출 시험, 및 저수지 바닥질(底質)의 감시 항목과 알루미늄에 대한 성분 분석을 실시하였다.
분석 결과를 발췌하여 표 13, 14에 나타낸다.
<응집 침전물 결과(용출 시험)>
항목 단위 대조구 A제 A제+PAC 본발명품 기준 정량하한치
동 mg/L N.D. N.D. N.D. N.D. ─ 0.01
알루미늄 mg/L 0.25 0.16 1.04 0.09 ─ 0.02
카드뮴 mg/L N.D. N.D. N.D. N.D. 0.01 0.001
시안 mg/L N.D. N.D. N.D. N.D. 검출되지 않음 0.1
납 mg/L 0.002 N.D. N.D. 0.001 0.01 0.001
대가(大價)크롬 mg/L N.D. N.D. N.D. N.D. 0.05 0.005
비소 mg/L N.D. N.D. N.D. N.D. 0.01 0.01
기수은(幾水銀) mg/L N.D. N.D. N.D. N.D. 0.0005 0.00005
알킬수은 mg/L N.D. N.D. N.D. N.D. 검출되지 않음 0.005
POB mg/L N.D. N.D. N.D. N.D. 검출되지 않음 0.005
트리클로로에틸렌 mg/L N.D. N.D. N.D. N.D. 검출되지 않음 0.001
테트라클로로에틸렌 mg/L N.D. N.D. N.D. N.D. 검출되지 않음 0.001
디클로로메탄 mg/L N.D. N.D. N.D. N.D. 0.02 0.001
사염화탄소 mg/L N.D. N.D. N.D. N.D. 0.002 0.0001
1,2-디클로로에탄 mg/L N.D. N.D. N.D. N.D. 0.004 0.0004
1,1-디클로로에틸렌 mg/L N.D. N.D. N.D. N.D. 0.02 0.001
시스-1,2-디클로로에틸렌 mg/L N.D. N.D. N.D. N.D. 0.04 0.001
1,1,1-트리클로로에탄 mg/L N.D. N.D. N.D. N.D. 1 0.001
1,1,2-트리클로로에탄 mg/L N.D. N.D. N.D. N.D. 0.006 0.0006
1,3-디클로로프로펜 mg/L N.D. N.D. N.D. N.D. 0.002 0.0001
치라우무(chiraumu) mg/L N.D. N.D. N.D. N.D. 0.006 0.006
시마진(simazine) mg/L N.D. N.D. N.D. N.D. 0.003 0.003
티오벤카브(thiobencarb) mg/L N.D. N.D. N.D. N.D. 0.02 0.02
벤젠 mg/L N.D. N.D. N.D. N.D. 0.01 0.001
셀렌(selenium) mg/L N.D. N.D. N.D. N.D. 0.01 0.01
불소 mg/L N.D. N.D. N.D. N.D. 0.8 0.8
붕소 mg/L N.D. N.D. N.D. N.D. 1 0.1
유기인 mg/L N.D. N.D. N.D. N.D. 검출되지 않음 0.05
※착색군은 기준들을 상회하고 있음을 나타낸다.
※기준이란 토양의 오염에 관한 환경 기준
<응집 침전물 결과(성분 시험)>
항목 단위 대조구 A제 A제+PAC 본발명품 기준 정량하한치
강열감량 % 7.79 6.98 10.1 7.84 ─ 0.05
총 탄소 % 1.24 1.08 0.90 1.50 ─ 0.01
총 질소 mg/kg 1900 1930 1380 1880 ─ 10
총 인 mg/kg 620 540 530 620 ─ 10
철 % 4.7 4.6 3.8 4.7 ─ 0.1
망간 % 0.08 0.11 0.06 0.08 ─ 0.01
함수비(含水比) % 189 141 2050 116 ─ 0.05
알루비늄 % 3.0 3.3 8.2 3.2 ─ 0.1
강철(鋼) mg/kg 13.6 15.2 1.5 5.0 125 0.1
비소 mg/kg N.D. N.D. N.D. N.D. 15 0.5
※착색군은 기준들을 상회하고 있음을 나타낸다.
※기준이란 토양의 오염에 관한 환경 기준
상기 표로부터 용출 시험에서는 대조구에서 납, 본 발명품 처리수에서는 납과 불소가 검출되었지만, 모두 환경기준치를 밑도는 것이므로 문제될 것이 없다.
또한, 알루미늄은 모든 응집제에서 검출되었는데, A제+PAC는 대조구보다도 높은 수치를 나타내었다. 성분 분석 결과로부터 A제+PAC의 침전물은 대조구 및 다른 것과 비교하여, 강열감량(强熱減量), 함수비(含水比), 알루미늄이 높은 수치를 나타내고 있음을 알 수 있다.
[실시예 2]
본 제품에서의 분산 처리 결과를 확인하기 위하여, 구마모토현에서 채취한 유기능 탄소함량 0.1%의 풍화 화산회의 풍건(風乾) 시료를 원료로 하여 마쇄 처리한 응집제 2종(비교)과, 분산 처리한 응집제 1종(본 발명품)을 제조하여, 응집시험을 실시하였다.
(실험 순서)
상기 원료를 유발(乳鉢)에서 10분간 마쇄한 분말시료(건식 마쇄 처리)와, 유발에 원료와 원료의 4배의 물을 넣고 수중에서 마쇄한 액체시료(습식 마쇄 처리) 및, 실시예 1과 마찬가지의 조작으로 분산 처리를 수행한 액체 시료(분산 처리(본 발명품)) 등 3종류의 응집제를 제조하였다.
탁수시료에는 장기 탁수화가 문제가 되고 있는 댐 호수를 사용하였다. 500ml의 비커에 공시탁수를 500ml 넣고, 자-테스터(JMD-3S, 미야모토리켄고교(宮本理硏工業(株))제품)에 세트하였다. 교반날개의 회전수를 150rpm으로 비커 내에 각 응집제 200mg/L를 첨가하였다. 10분 후, 교반날개 회전수를 50rpm으로 설정하고 1분간 완속 교반을 수행하였다. 정지 후에는 정치시켜 3분 후, 30분 후, 1, 3, 6, 24시간 후에 피펫을 이용하여 비커 내의 탁수(수면 하 1cm)를 채취하여 탁도를 측정하였다.
(실험 결과)
시험 결과를 표 15, 도 6에 나타낸다.
<마쇄 처리품과 본 발명품의 응집 효과 비교>
응집제명 대조구 건식마쇄처리 습식마쇄처리 분산처리(본발명품)
경과시간 상등액 탁도(도)
0분 26 26 26 26
3분 26 24 16 0
30분 24 12 11 0
1시간 22 11 10 0
3시간 17 8 7 0
6시간 13 6 6 0
24시간 4 3 2 0
상기 표로부터 분산 처리를 실시한 본 발명품은 교반 중에 응집 반응이 진행되어 커다란 덩어리(floc)를 형성하였다. 이로 인해 정치 후 곧 덩어리(floc)의 침강이 시작되어 3분 후에는 상등액의 탁도가 0도가 되었다. 마쇄 처리한 2종의 비교 응집제도 교반 중에 미세 덩어리(floc)를 형성하여 응집효과가 인정되었다.
그러나 덩어리(floc)의 침강 속도가 느리고, 또한 반응이 다 되지 못한 현탁 물질의 잔류에 의해 24시간 후헤도 상등액에 탁한 것이 남아 있었다.
본 실험의 결과로부터 비교한 마쇄 처리보다도 본 발명의 분산 처리를 함으로써 응집 효과가 발휘되는 것을 확인할 수 있었다.
[실시예 3]
<처리대상수중에서의 자기 응집성의 확인>
대상처리수중에 현탁물질이 존재하지 않아도 본 발명품 자체가 응집 침전되는 성질을 확인한다.
(실험 순서)
실험에는 장기탁(長期濁)ㆍBR>사가 문제가 되고 있는 탁도 26도의 댐 호수를 이용하였다. 공시탁수를 MILLIPORE 제조의 0.45㎛의 멤브라인 필터로 여과하여 얻었다. 탁도 0도의 여과수를 처리대상수로 하였다. 500ml의 비커에 처리대상수를 500ml 넣고, 자-테스터(JMD-3S, 미야모토리켄고교(宮本理硏工業(株))제품)에 세트하였다. 교반날개의 회전수를 150rpm으로 설정하고, 비커 내에 각 응집제 200mg/L을 첨가하였다. 10분 후, 교반날개 회전수를 50rpm으로 설정하고, 1분간의 완속 교반하였다. 정지 후에는 정치시켜 응집 상태를 확인하였다.
(실험 결과)
본 발명품을 첨가하여 2분 경과 후에 수중에 작은 덩어리(floc)를 형성하기 시작하여 10분 경과시에는 평균 3mm 정도의 커다란 덩어리(floc)를 형성하였다.
본 실험으로부터 본 발명품의 자기 응집성을 확인할 수 있었다.
[실시예 4]
<진탕 처리에 의한 구조 유지의 확인 시험>
화산회 풍화물을 pH 4.5로 조절하여 진탕 처리(왕복 진탕기에 의해 24시간 진탕 처리)에 의해 분산시킨 본 발명 시료의 투과 전자 현미경 사진을 도 7에 나타낸다.
도 7에 현미경 사진으로부터 본 발명 시료는 입경 5nm 정도의 단위 입자와, 단위 입자의 회합체가 존재하고 있음을 확인할 수 있다.
이 시료의 입자는 알로페인(allophane)으로서, 알로페인은 직경 5nm의 중공구(中空球) 모양의 단위로 이루이전 것으로 알려져 있다. 도 7의 현미경사진으로부터 이 중공구 모양 입자의 형태가 보전되어 있음을 확인할 수 있다.
따라서, 본 발명의 진탕 처리에서는 구조는 파괴되지 않았음을 알 수 있다.
<마쇄 처리에 의한 구조 파괴의 확인 시험>
한편, 비교하는 건식 마쇄에 의해 알로페인이 파괴되는지 여부를 확인하기 위하여 Kn-P, Ki-P이라는 2종류의 알로페인을 마쇄하여 X선 회절(回折)을 실시하였다. 그 결과를 도 8에 나타낸다.
도 8에 있어서 가장 위에 있는 차트가 미처리된 것이며, 그 아래로 1분간, 2분간…5분간 마쇄처리를 한 것의 차트를 나타내었다.
알로페인은 카올리나이트(kaolinite: 고령석)보다 훨씬 마쇄에 대한 대항성이 낮아, 2분간 마쇄에 의하여 3. 3 및 2. 5Å의 피크가 미약해졌다(Henmi, T., Nakai, M., Seki, T. and Yoshinaga, N. 1983. Structural changes of allop Hanes during dry grinding : Dependence on SiO2/Al2O3ratio. Clay Minerals 18, 101-107.).
도 9에는 건식 마쇄에 의한 카올리나이트의 파괴 상태를 나타낸다. 도 9에 서 A는 원시료, B는 48시간 마쇄, C는 96시간 마쇄, D는 384시간 마쇄 처리한 것이다(점토 핸드북, 기보당(技報堂), 1967).
본 발명은 건설 공사에 따른 탁수(濁水)나 하천, 연안에서의 슬러지 처리, 연못, 호수 늪(湖沼)의 부영양화(富榮養化) 대책, 대형 댐이나 호수 늪의 장기화 탁수 대책에 적용가능하다.
도 1은 수질 측정 결과(탁도)를 나타낸 그래프.
도 2는 수질 측정 결과(수온)를 나타낸 그래프.
도 3은 수질 측정 결과(전기 전도도)를 나타낸 그래프.
도 4는 수질 측정 결과(DO)를 나타낸 그래프.
도 5는 수질 측정 결과(pH)를 나타낸 그래프.
도 6은 비교 실험 결과를 나타낸 그래프.
도 7은 본 발명 시료의 투과 전자 현미경 사진.
도 8은 비교한 마쇄 처리 경우에서의 X선 회절도.
도 9는 건식 마쇄에 의한 카올리나이트의 파쇄 상태를 나타낸 사진.

Claims (7)

  1. 흙이나 암석(화산 방출물을 포함)의 풍화물로 이루어진 함수 알루미늄 규산염 미립자를 주체로 하는 광물 원료 중의 광물입자 집합체를 파괴하여 얻어지는 단위 입자를 주성분으로 하고, 이 단위 입자 중의 함수 알루미늄 규산염 구조는 파괴되지 않고 잔존하며, 이 단위 입자가 수중에 존재하고, 또한 이 단위 입자가 자기 응집성을 가지는 것을 특징으로 하는 응집제.
  2. 제 1 항에 있어서, 상기 단위 입자가 수중에서 분산 또는 느슨한 응집 상태로 있는 것을 특징으로 하는 응집제.
  3. 제 2 항에 있어서, 상기 단위 입자가 수중에서 분산 또는 느슨한 응집 상태를 유지하도록 pH 조정제가 첨가되는 것을 특징으로 하는 응집제.
  4. 제 1 항, 제 2 항 또는 제 3 항중 어느 일 항에 있어서, 상기 분산 또는 느슨한 응집 상태에 있는 단위 입자가 자기(自己) 응집성을 가지도록 pH 또는 공존염류 농도를 조정하는 것을 특징으로 하는 응집제.
  5. 흙이나 암석(화산 방출물을 포함)의 풍화물로 이루어진 함수 알루미늄 규산염 미립자를 주체로 하는 광물 원료를 채취 후 선별하는 공정과,
    상기 광물 원료를 분산 처리용 용기에 넣고 물을 첨가한 상태에서 교반법, 진동법 또는 진탕법에 의해 광물 입자 집합체를 파괴하여 단위 입자를 얻는 공정을 가지는 응집제의 제조방법으로서,
    상기 단위 입자를 얻는 공정에서 광물 원료 중의 광물 입자 집합체를 파괴할 때에 단위 입자 중의 함수 알루미늄 규산염 구조를 파괴하지 않는 범위에서 교반법, 진동법 또는 진탕법에서 선택되는 하나의 방법 또는 이들을 조합한 방법을 선택 채용하는 것을 특징으로 하는 응집제의 제조방법.
  6. 제 5 항에 있어서, 상기 단위 입자가 수중에서 분산 또는 느슨한 응집 상태를 유지하도록 pH 조정제를 첨가하는 것을 특징으로 하는 응집제의 제조방법.
  7. 제 5 항 또는 제 6 항에 있어서, 수중에 분산 또는 느슨한 응집 상태에 있는 단위 입자가 자기 응집성을 가지도록 pH 또는 공존염류 농도를 조정하는 것을 특징으로 하는 응집제의 제조방법.
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