KR101059387B1 - 상수오니 또는 애쉬를 이용한 다기능성 흡착제 및 축사환경개선제 - Google Patents

Abstract

상수오니(또는 애쉬류), 분말 황산 물질 및 분말 인산물질을 포함하는 다기능 흡착제를 제공한다. 본 발명에 의한 흡착제는 상수오니 또는 애쉬류(類), 폐인산 또는 폐황산 등을 주재료로 사용하며, 암모니아가스와 황화수소 및 아민류, 설파이드류, 알데하이드류 등 고분자화합물, 및/또는 먼지를 제거하여 축사환경개선제, 계분비료첨가제, 활성탄대체재, 탈취제 등 다기능으로 사용될 수 있다.

상수오니, 애쉬, 축사환경개선제, 계분비료첨가제, 활성탄대체재, 탈취제

Description

상수오니 또는 애쉬를 이용한 다기능성 흡착제 및 축사환경개선제{A Multipotent Adsorbent and An Aid for Environment Improvement for Cattle Shed Using Sludge in Water Supplies or Ashes}

본 발명은 악취원인물질 및 미세먼지 등을 흡착하는 흡착제 및 이 흡착제를 포함하는 축사환경개선제, 계분비료첨가제, 활성탄 대체제 및 산업용 탈취제에 관한 것이다. 구체적으로 본 발명은, 상수오니 또는 애쉬류(類)와 폐황산과 폐인산을 혼합하여 제조된 다양한 현장에 적용이 가능한 다기능성 흡착제에 관한 것이다. 보다 구체적으로, 본 발명에 따른 흡착제는 돼지폐사율을 줄여주고 생육환경을 개선하는 축사환경개선제, 계분 특유의 악취를 제어하는 계분비료첨가제, 집진설비에 필터용으로 사용하는 활성탄 대체재, 각종 악취유발시설에 적용하여 악취를 제어하는 산업용 탈취제 등에 적용이 가능하다.

상수오니는 그 동안 화분재, 토지개량제, 성토재, 벽돌 등으로 재활용되어 왔으나 상수오니의 처리비가 저렴하여 현실적으로 유상판매나 상업화가 어려운 폐기물인 것으로 알려져 있다. 그러나 상수오니는 알럼 계열의 성분과 규소, 유기물 등으로 구성되어 있어 다양한 형태의 응용이 가능하여, 재활용의 필요성이 높은 폐기물에 속한다.

상수오니에 대한 재활용의 요구는 증가하고 있는 반면, 상수오니는 케익과 같은 성상을 가지고 있기 때문에 함수율 저감에 한계가 있어서, 상용화에 문제점이 있었다. 본원 발명자들은 상기 문제점에 대하여 실험과 분석을 반복한 결과, 인산 또는 황산을 사용하여 함수율을 극적으로 저하시키는 방법을 개발하여 상수오니를 흡착제로 완성하게 된 것이며, 유사한 방법을 애쉬류에도 적용하여 흡착제로 완성하게 된 것이다.

한편, 본 발명은 상기 흡착제를 다양한 분야에 적용함으로써, 첫째, 돈사에서 발생하는 암모니아를 제어하고 미세먼지를 집진함으로써 돼지폐사율을 저감시키면서 동시에 생육환경을 개선시키고, 둘째, 비료의 원료로서 훌륭한 소재인 계분이 심한 악취로 인해 활용범위가 제한되어 있는 점을 해결하여 우수한 효능을 가진 계분비료를 생산하는데 필요한 첨가제를 제공하며, 셋째, 원료의 확보가 어렵고 가격이 지속적으로 상승하고 있는 활성탄의 대체재를 제공함으로써 외화를 절약하고 보다 저렴한 제품을 소비자에게 제공하고, 넷째, 환경기초시설 및 식품가공공장 및 기타 악취유발시설에서 발생하는 다양한 형태의 악취를 제어하고 냉장고와 차량 등에서 발생하는 악취를 제어하는 산업용 탈취제를 제공하기 위한 것이다.

물리적 탈수를 마친 상수오니는 케익 상태의 성상을 가지기 때문에, 더 이상 함수율의 저감을 기대하기 어렵다. 하지만 본원 발명에 따라, 인산류 또는 황산류를 적당량 혼합하여 일정 시간 교반시킨 후 숙성공정을 거치면, 상수오니 속에 분포되어 있는 공극수, 화학적 결합수, 표면수 등이 해리되어 추가적인 함수율 저감을 가져옴으로써, 상수오니 및 인산류 등의 혼합물은 복층다공형원통(PMC: Poriferous Multiple Cylinder) 구조를 가지게 되며, 이후 건조공정을 거쳐 비표면적을 극대화킴으로써 다기능성의 흡착제를 제공할 수 있게 된다.

본 발명에 의한 흡착제는 각종 유해 물질 및 먼지류를 흡착할 수 있으며, 이는 PMC 구조에 의한 월등한 비표면적에 기인하는 것으로 이해된다. 특히, 돈사 330m²를 기준으로 본 발명에 따른 흡착제를 10kg을 살포하는 경우, 익일부터 돈사 내에서 발생하는 악취를 제어하여 돼지의 폐사율을 줄이고 생육환경을 개선시키게 되며, 결과적으로 축산폐수처리가 용이해지며, 축산농가의 소득을 증대하고 돈사 작업자의 작업개선효과를 가져오게 된다.

또한, 계분은 다량의 악취를 지속적으로 생성시키기 때문에, 비료로서 우수한 성분으로 이루어져 있음에도 불구하고, 악취의 제어가 어려워 퇴비로 자원화 하는데 어려움을 겪고 있다. 그러나 본원에 따른 흡착제를 포함하는 계분비료첨가제를 사용할 경우 악취를 유효하게 제어할 수 있어 계분비료를 적극 활용할 수 있다. 계분에 생석회를 중량비 10%를 투입하여 교반하면 생석회의 수화 반응에 의해 계분 내 수분이 감소되고 온도가 약 40로 상승하면서 PH가 알칼리로 바뀌게 되며, 1시간 경과 후에 본원에 따른 흡착제를 첨가하여 교반하면, 약 3시간 후부터 악취를 제어하기 시작하여 24시간 경과 후 발생 악취의 98% 이상을 제어됨과 동시에 우수한 비료성분을 가지는 계분 비료를 제조할 수 있게 된다. 이러한 계분 비료는 돈분 발효 퇴비 보다 악취가 적고, 비료성분이 우수하여 계사를 운영하는 농민의 부수익 창출에 기여할 수 있으며, 계사의 폐수처리시설 운용에도 도움이 된다.

본 발명에 의한 흡착제는 활성탄보다 비표면적이 2~4배가량 큰 것으로 관찰되었으며, 이는 물리적 흡착능력이 우수함을 반증하는 것이다. 일반적으로 활성탄의 경우 다양한 악취물질을 흡착하지는 못하는 것으로 알려져 있으나, 본 발명에 의한 흡착제는 활성탄의 적용분야 뿐 아니라 활성탄이 제어하지 못하는 악취물질까지 제어하게 되어, 기존의 활성탄을 충분히 대체할 수 있다.

또한, 음식물쓰레기, 도축잔재물은 일반적으로 알데하이드, 설파이드, 아민 등 고분자 계열의 악취를 비롯하여 수천가지의 악취를 유발하는 대표적인 혐오성 악취유발물질로 알려져 있다. 동 물질에 본 발명에 의한 흡착제를 중량비 10~30%를 혼합하여 교반시키면 1시간 경과 시부터 악취를 제어하기 시작하여 24시간을 경과하게 되면 발생악취의 98% 이상을 제어하여 작업여건개선, 민원유발차단, 다양한 재활용방안을 수립할 수 있다.

본 발명에 의한 흡착제를 SEM(전자현미경)으로 관찰해보면, 복층다공형원 통(PMC: Poriferous Multiple Cylinder) 구조가 다량 함유되어 있음을 확인할 수 있으며, 이러한 구조에 의하여 본 발명에 의한 흡착제는 다기능성을 가질 수 있다. 본 발명에 따른 흡착제를 9000 배율의 SEM으로 촬영한 것을 도 1에 나타내었다. 도 1에서 확인할 수 있는 것처럼, 본원에 따른 흡착제는 복층다공형원통 구조를 가지는 것으로서, 그 형상은 분말 또는 펠렛이며, 경도는 92% 이상인 것을 특징으로 한다.

본 발명의 하나의 양태에 있어서, 상수오니를 포함하는 흡착제에 대하여 상술한다. 본 발명의 주원료로 이용되는 상수오니는 통상 상수 처리과정에서 발생하는 최종산물로서, 미생물이 상수 속에 용존되어 있는 영양물질을 섭취하여 증식된 후 이화학적으로 부상 또는 침전시켜 분리된 미생물덩어리를 말한다. 그런데 이와 같은 상수오니는 자원화가 거의 이루어지고 있지 않아, 주로 해양투기 및 매립되어 버리고 있어, 이에 따른 환경 오염의 문제가 대두 되고 있다.

상수오니는 다양한 실험결과 환경문제를 발생시키지 않고, 환경 산업에 유용한 특성을 보유할 수 있도록 재활용할 수 있어, 향후 활용가치가 계속적으로 증대될 것으로 보이지만, 현재는 그 활용도가 극히 미미한 실정이다. 본 발명에 의하면 이와 같은 상수오니를 활용함으로써, 공해 방지에 이바지할 수 있을뿐더러 흡착능이 우수한 흡착제를 제공할 수 있다.

본원에 따른 흡착제는 교반하면서 냉풍 건조된 상수오니를 사용한다. 바람직하게 흡착제는, 이와 같이 건조된 오니를 파쇄하고, 상기 파쇄된 상수오니와 상기 상수오니 100 중량부에 대하여 5~15중량부의 인산 공급원을 혼합 교반하여 10~30 시간 교반 숙성하고, 100~300℃에서 5~15 시간 가열하여 숙성된 100~200 메쉬의 분말 인산 물질을 포함하며, 또한, 상기 파쇄된 상수오니와 상기 상수오니 100 중량부에 대하여 5~15중량부의 황산 공급원을 혼합 교반하여 10~30 시간 교반 숙성하고, 100~300℃에서 5~15시간 가열하여 숙성된 100~200 메쉬의 분말 황산 물질을 포함한다.

이때, 인산 공급원이나 황산 공급원은 바람직하게는 인산이나 황산이다. 그러나 고가의 인산이나 황산을 반드시 사용할 필요는 없으며, 저가의 재활용 인산이나 황산을 사용할 수 있다. 구체적으로, 인산 농도가 60~90%인 것이면 폐인산, 재생인산도 사용할 수 있으며, 또한 반도체 제조공정 등에서 에칭액으로 사용 후 나오는 폐인산을 사용할 수도 있다. 한편 황산 공급원은 황산 농도 30~70%인 것이면 폐황산, 재생황산도 사용할 수 있다.

본 발명의 다른 양태에 있어서, 흡착제는 상술한 상수오니 대신에 화력 발전의 부산물인 애쉬류를 사용할 수 있다. 애쉬는 화력발전소에서 필수적으로 발생하는 부산물로서, 화력발전소 1 개소는 연간 약 80,000톤에서 100,000톤에 이르는 많은 양을 발생 시키지만, 적절한 재활용 방안이 마련되지 않아 90% 이상이 매립되어 버리는 실정이다.

그러나 애쉬는 다양한 실험결과 환경문제를 발생 시키지 않고, 환경 산업에 유용한 특성을 보유할 수 있도록 재활용 할 수 있어, 활용가치가 향후 증대될 것으 로 보이지만 현재는 그 활용도가 극히 미미한 실정이다. 본 발명에 따르면 이와 같은 애쉬를 활용함으로써, 공해 방지에 이바지 할 뿐 아니라 흡착능이 우수한 흡착제를 제공할 수 있다.

본 발명의 또 다른 양태는 상수오니 또는 애쉬를 주원료로 하여 제조되는 흡착제에 관한 것으로, 이 흡착제는 돈사, 계분비료, 악취유발시설, 집진시설 등 다양한 현장 적용이 가능한 다기능성인 것을 특징으로 한다.

본 발명에 의한 흡착제는 부산물만을 활용하여 만든 고기능성 재활용제품으로서, 제조원가가 매우 낮음에도 불구하고 그 흡착효과는 기존의 흡착제보다 월등히 우수하다. 본 발명의 흡착제는 축사환경개선제, 계분비료첨가제, 활성탄 대체제, 산업용 탈취제 등으로 적용될 수 있으며, 이하에서는 수년에 걸친 현장 적용 실험 결과 얻어진 현장 적용예를 제시하고자 한다.

먼저, 본 발명에 따른 흡착제를 포함하는 축사환경개선제 적용예에 대해 설명한다. 양돈사는 지역이나 계절에 관계 없이, 눈과 코를 찌르는 강렬한 가스로 인해 일반 사람의 경우 호흡이 곤란하고 눈을 계속 뜨고 있기 어려울 정도이다. 돼지의 경우 항상 눈이 충혈되어 있고 눈곱이 끼어 있으며 먹을 때를 제외하고는 거의 누워서 지내는 형편이다. 이는 분뇨 속에 발생하는 다량의 암모니아 가스에 중독되어 나타나는 현상으로서, 암모니아는 대기 중의 먼지와 함께 돼지의 호흡기를 통해 체내에 흡입되어 돼지 폐사의 주요한 원인으로 작용하고 있으나 아직 효율적으로 암모니아가스를 제어할 수 있는 상용제품이 없어 농가의 애를 태우고 있는 실정이다.

본 발명에 의한 흡착제를 포함하는 축사환경개선제를 돈사 면적 33m²당 1kg씩 바닥에 살포하고 나면, 약 3시간 후부터 암모니아농도가 줄어들기 시작하여 24시간 경과 후 암모니아가 우효하게 감소 제어된다. 살포한 다음 날에 돈사에 들어가 보면, 사람의 눈과 코를 찌르는 가스가 사라진 것을 느낄 수가 있으며, 돼지 안구의 충혈상태가 완화되기 시작하는 것을 볼 수 있고, 늘 누워 있던 돼지가 일어서서 활동을 하는 것을 목격하게 된다.

이는 결과적으로 돼지의 폐사율을 줄이면서 생육환경을 개선하여 축산 농가의 소득증대를 가져오게 하며, 작업자의 작업환경을 개선하여 경쟁력 강화 및 축산농가 삶의 질 향상에도 기여하는 것으로 판단된다.

다음으로, 계분의 경우 질소와 인, 유기물 등을 함유하고 있어 우수한 비료의 원료로 인정받고 있으나, 요산과 기타 원인물질에 의한 다량의 악취는 비료작업능률의 저하, 2차 가스 발생에 의한 작물의 고사 등 여러 가지 문제점으로 인해 비료공장과 농가에서 이용을 기피하고 있는 것이 현실이다. 한편 우분이나 돈분을 활용한 퇴비의 경우, 톱밥 가격의 지속적인 상승과 공급부족으로 인해 채산성이 점점 떨어지고 있다.

본 발명에 의한 흡착제를 포함하는 계분비료첨가제를 사용하여 계분을 비료 로 생산할 경우, 톱밥을 사용하지 않고 양질의 비료를 만들 수 있음이 현장 테스트를 통해 확인되었다. 구체적인 사례를 적시해보면, 계분 100중량부에 생석회 10중량부를 혼합교반하게 되면 생석회가 계분 속에 있는 수분을 흡수하면서 수화반응을 일으켜 상온 25에서 40이상 발열을 하게 되며, 계분은 산성에서 알칼리성으로 물성이 변화된다. 이 과정에서 발생하는 악취의 종류가 바뀌게 되고 1시간 정도 반응을 시킨 후 상기 계분비료첨가제를 투입 교반하게 되면 약 3시간 경과 시부터 악취를 제어하기 시작하여 24시간이 경과하게 되면 발생 악취의 95% 이상을 절감 제어하게 된다. 이후 표면에 흰곰팡이가 피는 것을 목도 할 수 있는 바, 이는 후숙 과정이 일어나는 것을 의미한다.

이렇게 생산된 계분 비료는 비료공정규격 테스트를 거쳐 퇴비로서의 법적 조건을 충족하는 것을 확인하였으며, 상추재배실험을 통해 계분비료 살포지와 비살포지의 상추 수확량이 30% 정도 차이가 있음을 확인할 수 있었다. 더욱이 이러한 계분비료는 생석회가 첨가되어 토양개량효과를 주고, 또한 계분 고유의 비료효능과 석회의 주성분인 칼슘이 작물의 조직 강화와 토지 속 영양분 흡수능을 증대시켜 작물의 품질 상승, 수확량 증대를 가져오게 된다.

그 다음으로, 본 발명에 따른 흡착제는 활성탄 대체재로도 활용될 수 있다. 활성탄은 야자계 활성탄과 석탄계 활성탄이 주로 사용되고 있으며, 전량 수입에 의존하고 있는 실정이다. 석탄계 활성탄의 주 수입원은 중국으로, 2006년 인천항 도착도가 톤당 70만원이던 것이 현재 톤당 150만원에 수입되고 있으며, 가격이 두 배 이상 급증하여 업체의 부담이 가중되고 있다. 게다가, 중국 정부에서 천연자원의 해외수출을 점차 줄이고 있는 실정임을 감안하면 대체재 개발이 시급한 실정이다. 또한 국내에서 가동 중인 대부분의 공장시설은 관련법에 의거 집진시설 및 악취방지시설을 해야 하는데, 대부분 흡착제로 활성탄을 사용하고 있으며 시장 규모는 연간 1조원 정도로 추산되고 있다.

본 발명에 의한 흡착제는 석탄계 활성탄보다 비표면적이 2~4배 가량 큰 것으로 관찰되며, 이는 상술한 PMC 구조에 기인하는 것으로, 본 발명에 따른 흡착제의 물리적 흡착능력이 활성탄 보다 우수하기 때문에 기존의 활성탄을 충분히 대체할 수 있다. 일반적으로 활성탄의 경우 특정 악취 물질의 흡착에 효과적인 것으로 알려져 있고, 본 발명에 의한 흡착제는 상기 특정 악취 물질 외에도 활성탄이 제어하지 못하는 악취물질까지 흡수, 제어할 수 있기 때문이다. 또한, 요오드 흡착량 테스트 결과 1,050g/g이상으로 측정되었으며, 경도는 92% 이상으로 측정되어 기존 활성탄의 규격에도 부합함을 확인할 수 있었다.

본 발명에 의한 흡착제는 상기 PMC에 의해 활성탄과 대등 또는 우월한 흡착능력을 갖고 있는 것으로 평가되고 있으며, 이에 본 발명자는 본원에 따른 흡착제를 분말상과 입상(Pellet)으로 제조하여 피혁가공공장, 음식물쓰레기처리시설, 퇴비공장, 도축장 등에서 현장 적용을 통해 활성탄대체재로서의 가능성을 확인하였다. 본 발명에 따라 제조된 입상 흡착제를 도 2에 도시하였다.

구체적인 적용예로, 부산 소재 한 피혁공장에서 다량의 악취가 발생하여 민원을 유발시키면서 작업자의 작업능률에도 지대한 부정적 영향을 미치고 있어 본 흡착제를 이용하여 주 발생 원인인 배수조 주변에 살포한 결과, 12시간 경과 시부터 악취의 발생이 줄기 시작하여 48시간이 경과하자 관능법에 의한 탐지가 어려울 정도로 악취가 제어됐음을 확인할 수 있었다.

마지막으로, 본원에 따른 흡착제는 산업용 탈취제로 적용될 수 있으며 본원 발명자는 이를 여러 경로를 통해 확인하였다. 대표적인 예로는, 음식물쓰레기와 도축잔재물에 관한 것을 들 수 있다. 이들은 알데하이드, 아민, 설파이드와 기타 다양한 악취물질을 함유하고 있고, 이와 같은 악취원인물질을 유효하게 제어할 수 있는 탈취제는 아직까지 없는 실정이며, 이는 쓰레기 처리장이나 도축장 주변지역에서의 민원제기 및 작업능률저하 등의 또 다른 문제를 불러오고 있다.

그러나 동 물질 100중량부에 본 발명에 의한 흡착제(산업용 탈취제)를 10~30중량부를 혼합 교반하여 상온에서 숙성시키면, 24시간 경과 후 발생 악취를 98%이상 절감 제어하여 작업자의 작업환경개선, 다양한 재활용처 확보, 악취민원의 해결 등 다양한 효과를 가져와, 산업용 탈취제로 유용하게 기능할 수 있는 것이다.

본원에 따른 흡착제를 제조하는 바람직한 방법을 상술한다.

바람직하게 본 발명에 의한 흡착제는, 상수오니를 교반시키면서 냉풍건조하는 제1단계; 냉풍건조한 상수오니를 파쇄하는 제2단계; 폐인산, 재생인산, 인산으로 이루어지는 군으로부터 선택되는 인산물질과 상기 파쇄된 상수오니를 혼합교반하여 10시간 내지 30시간 교반하여 숙성하는 제3단계; 폐황산, 재생황산, 황산으로 이루어지는 군으로부터 선택되는 황산물질과 상기 파쇄된 상수오니를 혼합교반하여 10시간 내지 30시간 교반하여 숙성하는 제4단계; 상기 제3단계 및 제4단계의 결과물을 100~300℃에서 5시간 내지 15시간동안 가열하여 분말화하는 제5단계; 상기 제5단계의 결과물을 100~150 메쉬로 분쇄하는 제6단계; 상기 제6단계를 거친 제3단계 및 제4단계의 결과물을 혼합비(A)를 55%:45%<A<100:0% 가 되도록 혼합하는 제 7단계로 이루어진 방법으로 제조될 수 있다.

위 방법에 있어서 선택적으로, 상수오니와 인산 물질과 황산 물질을 동시에 혼합할 수 있으며, 이 경우 위 제3단계 및 제4단계는 파쇄된 상수오니와 인산 물질 및 황산 물질을 함께 혼합하는 형태로 실시가 가능하다.

또한 본 발명의 탈취제는 바람직하게, 폐인산, 재생인산, 인산으로 이루어지는 군으로부터 선택되는 인산물질과 상수오니를 혼합한 제1탈취제, 폐황산, 재생황산, 황산으로 이루어지는 군으로부터 선택되는 황산물질과 상수오니를 혼합한 제2탈취제, 그리고 제1탈취제와 제2탈취제를 혼합한 제3탈취제를 준비하는 방법으로 제조될 수 있으며, 본 발명에 있어서의 제3탈취제를 이루는 제1탈취제와 제2탈취제의 함량비(A)는 55:45<A<100:0의 범위를 만족하는 것이 바람직하다.

이하 본 발명에 따른 흡착제를 제조하는 방법을 단계별로 보다 상세히 설명한다.

본 발명에서는 흡착제를 제조하는 첫 단계는 상수오니를 교반하면서 냉풍건 조를 시키는 것이다. 교반시에는 본 기술분야에 사용되는 일반적인 교반기를 사용할 수 있지만, 로타리식 교반기를 사용하는 것이 바람직하다. 또한, 건조시에는 냉풍건조 또는 상온건조를 하는 것이 바람직하며, 약 1일 내지 2일 또는 더욱 바람직하게는 그 이상의 기간 동안 건조를 행하는 것이 바람직하다.

상수오니를 건조한 후에는, 파쇄기를 사용해서 이를 파쇄하고, 이어서 여기에 폐인산 또는 재생인산 또는 인산을 혼합하여 교반하고, 10시간 내지 30시간 숙성시킨다. 이때, 선택적으로 건조된 상수오니 대신에 애쉬를 사용할 수도 있다.

폐인산 또는 재생인산 또는 인산을 투입하는 양은 상수오니 또는 애쉬류의 전체 질량에 대해서 5중량부 내지 15중량부를 투입하는 것이 바람직하다. 마찬가지로 상수오니를 건조후, 폐황산 또는 재생황산 또는 황산물질을 첨가하는 경우에도 그 투입량은 상수오니 또는 애쉬류의 전체량에 대해서 5중량부 내지 15중량부 정도가 바람직하다.

이어서, 이들을 100 내지 300에서 5시간 내지 15시간 반응시켜, 상기 혼합물들을 반응시킨다. 이때, 상수오니 및/또는 애쉬류와 폐인산(내지는 재생인산 또는 인산)의 혼합물과, 상수오니 및/또는 애쉬류와 폐황산(내지는 재생황산 또는 황산)의 혼합물을 각각 따로 가열하여, 이 두가지 결과물을 각각 따로따로 사용하거나 또는 이를 적절히 배합하는 것도 가능하다.

이어서 이들을 타일러 표준체(Tyler Standard Sieve)를 사용하여 100~200메쉬로 분쇄한 후, 상수오니 및/또는 애쉬류와 폐인산등의 혼합물(제1탈취제), 그리고, 상수오니 및/또는 애쉬류와 폐황산과의 혼합물(제2탈취제)을 서로 혼합하여 최 종 탈취제(제3탈취제)를 생산하는데, 그 혼합비율(A)은 바람직하게는 질량 기준 50 : 50 < A < 100 : 0 이다.

바람직한 양태에 있어서, 위와 같이 총 4종의 흡착제를 생산할 수 있으며, 이들 각 흡착제는 적용분야 별로 특화될 수 있다.

이하, 본 발명의 구체적인 실시형태에 대해서 기술한다. 다만, 하기의 실시형태는 본 발명의 바람직한 태양을 소개하는 것일 뿐, 본 발명이 이들 실시예에 나타난 태양으로 한정되는 것은 아니다.

실시예 1 ~ 실시예 6

상수오니 및/또는 애쉬류를 1일 냉풍건조시킨 후, 파쇄기를 이용해서 이를 파쇄했다. 이어서, 상수오니 및/또는 애쉬류를 농도 63%의 폐인산 또는 농도 50%의 폐황산과 섞어서 200에서 10시간 가열한 후, 이를 200메쉬로 분쇄하였다. 상수오니, 애쉬류, 폐인산 및 폐황산의 투입량, 그리고, 자세한 제조방법은 하기의 표 1과 같다.

	상수오니	애쉬	폐인산	폐황산	제법
실시예 1	125g		12g		상수오니 125g을 폐인산 12g과 혼합하여 200에서 10시간 가열하여 제조함.
실시예 2	125g			12g	상수오니 125g을 폐황산 12g과 혼합하여 200에서 10시간 가열하여 제조함.
실시예 3	125g		6.25g	6.25g	상수오니 62.5g을 폐인산 6.25g와 혼합하여 200에서 10시간 가열하여 제조하고, 상수오니62.5g을 폐황산 6.25g와 혼합하여 200에서 10시간 가열하여 제조한 것을 혼합하여 제조
실시예 4	62.5g	62.5g	12.5g		상수오니62.5g과 애쉬류62.5g을 먼저 혼합한 후, 폐인산 12.5g과 혼합하여 200에서 10시간 가열하여 제조
실시예 5	62.5g	2.5g		1 2.5g	상수오니62.5g과 애쉬류62.5g을 먼저 혼합한 후, 폐황산 12.5g과 혼합하여 200에서 10시간 가열하여 제조
실시예 6	2.5g	2.5g	62.5g	62.5g	상수오니 62.5g을 폐인산 6.25g와 혼합하여 200에서 10시간 가열하여 제조하고, 상수오니62.5g을 폐황산 6.25g와 혼합하여 200에서 10시간 가열하여 제조한 것을 혼합하여 제조

다음은 실제 시험한 예를 제시한 것으로 시험예 1은 축사환경개선제에 대한 적용 예를, 시험예 2는 계분비료첨가제에 대한 적용 예를, 시험예 3은 활성탄 대체재에 대한 적용 예를, 시험예 4는 산업용 탈취제애 대한 적용 예를 적시한 것으로, 본 발명에 따른 흡착제는 이외에도 다양한 분야에 적용할 수 있는 다능성을 가진다.

시험예 1

실시예 1~6에서 제조된 흡착제를 이용하여 축사환경개선제 탈취실험을 행했다. 돈분 10kg를 혼합소화반응기에 넣고 5분간 교반하여 골고루 혼합한 다음, 축사환경개선제를 2kg 투입교반한 후 20분 경과시부터 검지관으로 암모니아 농도를 최초 측정한 후 총 5회를 더 측정하여 결과를 기록하여 표 2에 제시하였다.

축사환경개선제	경과시간 (분)	돈분 (ppm)	돈분+축사환경개선제 (ppm)	암모니아 제어율 (%)
실시예 1	5	150	-	-
	25	149	70	53.02
	185	150	15	90.00
	365	147	7	95.24
	725	145	5	96.55
	1445	140	2	98.57

시험예 2

실시예 1~6에서 제조된 흡착제를 이용하여 계분비료첨가제 탈취실험을 행했다. 계분 10kg를 혼합소화반응기에 넣고 5분간 교반하여 골고루 혼합한 다음, 생석회 1kg을 투입교반한 후 1시간동안 수화반응이 일어나도록 반응시간을 둔 후, 계분비료첨가제를 2kg을 투입교반한 후 30분경과 시부터 검지관으로 암모니아 농도를 최초 측정한 후 총 5회를 더 측정하여 결과를 기록하여 표 3에 제시하였다.

계분비료첨가제	경과시간 (분)	계분+생석회 (ppm)	계분+생석회+계분비료첨가제(ppm)	암모니아 제어율 (%)
실시예 2	5	340	-	-
	65	450	420	06.67
	95	430	370	13.95
	185	425	174	59.60
	725	410	57	86.10
	1445	370	8	97.84

시험예 3

실시예 1~6에서 제조된 흡착제를 이용하여 활성탄 대체재로서 적용가능여부에 대한 실험을 행했다. 활성탄 대체재(흡착제)를 직경 5mm의 펠렛(Pellet)으로 성형한 후, 요오드 흡착량과 경도를 확인한 결과 표 4와 같다.

항 목	1급	2급	3급	활성탄 대체재
건조감량(%)	5이하	5이하	5이하	5
경도(%)	90이상	90이상	90이상	92
충전밀도(g/ml)	0.48이하	0.52이하	0.56이하	0.53
요오드흡착력(mg/g)	1,100이상	1,000이상	900이상	1,050
벤젠평형흡착성능(%)	35이상	33이상	30이상	33
입도(%)	95이상	90이상	90이상	93

시험예 4

실시예 1~6에서 제조된 산업용 탈취제를 이용하여 흡착실험을 행했다. 산업용 탈취제(흡착제)를 직경 5mm의 Pellet으로 성형한 후, 백필터에 투입하여 도축장에 설치되어 있는 통기도가 20cc/cm²/sec인 용량의 악취방지시설에 설치한 후, 처리능력을 측정하여 표 5에 제시하였다.

단위: %
산업용 탈취제	Bag Filter(PE)	Bag Filter(산업용탈취제)
실시예 3	95	94

이상 표에 정리된 결과로부터 알 수 있는 바와 같이, 본 발명에 의한 흡착제는 흡착력이 우수하여, 축사환경개선제, 계분비료첨가제, 활성탄대체재, 산업용 탈취제로써 극히 우수한 적용을 보이고 있으므로, 페기물을 자원화하여 높은 경제성과 효율을 가지는 제품이라는 것을 알 수 있다.

본 발명의 흡착제를 산업적으로 이용하는 경우, 상수오니의 처리(매립, 소각 등)를 위해 소요되는 연간 200억 원 가량의 정부 예산, 연간 900억 원대로 추정되는 축사환경개선제 시장, 470억 원대의 계분비료첨가제 시장, 연간 1조원대에 육박하는 활성탄의 시장, 연간 3,000억 원대에 이르고 있는 탈취제 시장 등을 감안할 때, 10%의 마켓 쉐어를 한다고 가정하여도 1,500억 대의 시장이 형성될 것으로 추정된다.

특히, 활성탄의 경우 전량 수입에 의존하는 점을 감안하면 외화 유출 차단 및 안정적인 자원 확보, 수입대체효과 등 다양한 경제적, 산업적, 환경적인 플러스 효과를 가져올 것으로 추정된다.

도 1은 본 발명에 따른 흡착제를 9000 배율의 SEM으로 촬영한 것이다.

도 2는 본 발명에 따라 제조된 입상(pellet) 흡착제이다.

Claims (10)

1. 냉풍 건조된 상수오니를 파쇄하고, 상기 파쇄된 상수오니와 상기 상수오니 100중량부에 대하여 5중량부의 인산 공급원을 혼합 교반하여 10~30 시간 교반 숙성하고, 200℃~300℃에서 5~15 시간 가열하여 숙성된 분말 인산 물질; 및

   냉풍 건조된 상수오니를 파쇄하고, 상기 파쇄된 상수오니와 상기 상수오니 100 중량부에 대하여 5중량부의 황산 공급원을 혼합 교반하여 10~30 시간 교반 숙성하고, 200℃~300℃에서 5~15 시간 가열하여 숙성된 분말 황산 물질을 포함하는 흡착제에 있어서,

   상기 인산 공급원은 인산 농도가 60~90%이며, 폐인산, 재생인산 및 인산으로 이루어지는 군에서 선택되는 하나 이상인 것이고,

   상기 황산 공급원은 황산 농도 30~70%이며, 폐황산, 재생황산 및 황산으로 이루어지는 군에서 선택 되는 하나 이상인 것이고,

   상기 분말 인산 물질 및 상기 분말 황산 물질은 100~200 메쉬의 분말이고,

   상기 흡착제는 분말 또는 펠렛 형상을 가지며, 경도는 92% 이상이고, 이때 상기 분말 및 펠렛 형상은 복층다공형원통 구조인 것을 특징으로 하는,

   다기능성 흡착제.
2. 제 1 항에 있어서, 상기 흡착제는 상기 분말 인산 물질과 상기 분말 황산 물질을 혼합비(A)가 55% : 45%가 되도록 포함하는 것을 특징으로 하는 흡착제.
3. 삭제
4. 삭제
5. 제 1 항 또는 제 2 항에 있어서, 상기 흡착제는 암모니아가스, 황화수소, 아민류, 설파이드류, 및 알데하이드류로 이루어지는 군에서 선택되는 하나 이상을 흡착하는 것을 특징으로 하는 흡착제.
6. 제 1 항 또는 제 2 항에 있어서, 상기 흡착제는 먼지를 흡착하는 것을 특징으로 하는 흡착제.
7. 삭제
8. 삭제
9. 삭제
10. 제 1항 또는 제 2 항에 따른 흡착제를 포함하는 것을 특징으로 하는 산업용 탈취제.

Images