KR101065716B1 - Medium containing jujube for treatment of inorganic contaminants and fabricating method for the same - Google Patents
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Abstract
본 발명은 대추 분말을 캡슐화함으로써 폐수 내의 중금속이 용이하게 흡착되도록 함과 함께 재생 가능토록 하여 사용수명을 극대화할 수 있는 대추를 이용한 무기오염물 처리 담체 및 그 제조방법에 관한 것으로서, 본 발명에 따른 대추를 이용한 무기오염물 처리 담체의 제조방법은 대추 분말이 혼합된 알지네이트 용액과 캡슐 유도 수용액을 준비하는 단계와, 상기 대추 분말이 혼합된 알지네이트 용액을 한 방울씩 상기 캡슐 유도 수용액에 떨어뜨려 상기 캡슐 유도 수용액 내에서 각 방울의 알지네이트 용액을 경화시켜 원형 캡슐 형태의 담체를 제작하는 단계를 포함하여 이루어지는 것을 특징으로 한다. The present invention relates to an inorganic contaminant treatment carrier and a method for producing the same using jujube which encapsulates the jujube powder so that heavy metals in the waste water can be easily adsorbed and can be regenerated to maximize the service life. Method for preparing an inorganic contaminant treatment carrier using the step of preparing an alginate solution and capsule induction aqueous solution mixed with jujube powder, dropping the alginate solution mixed with the jujube powder drop by drop into the capsule induction aqueous solution by the capsule induction aqueous solution It characterized in that it comprises a step of preparing a carrier in the form of a circular capsule by curing the respective alginate solution in the drop.
Description
본 발명은 대추를 이용한 무기오염물 처리 담체 및 그 제조방법에 관한 것으로서, 보다 상세하게는 대추 분말을 캡슐화함으로써 폐수 내의 중금속이 용이하게 흡착되도록 함과 함께 재생 가능토록 하여 사용수명을 극대화할 수 있는 대추를 이용한 무기오염물 처리 담체 및 그 제조방법에 관한 것이다.
The present invention relates to a carrier for treating inorganic contaminants using jujube and a method of manufacturing the same, and more particularly, to encapsulate the jujube powder so as to easily adsorb heavy metals in the wastewater and to regenerate the jujube, which can maximize the service life. It relates to an inorganic contaminant treatment carrier and a method for producing the same.
폐수 등에 포함되어 있는 중금속은 일반적인 수처리 공정을 통해 잘 제거되지 않는다. 이와 같은 폐수 내의 중금속을 제거하는 방법으로 천연 제올라이트, 숯, ZAC-44 등에 중금속을 흡착시켜 제거하는 방법이 제시된 바 있다. Heavy metals contained in waste water are not easily removed through the usual water treatment process. As a method of removing heavy metals in such waste water, natural zeolites, charcoal, and ZAC-44 have been proposed to adsorb heavy metals.
또한, 상술한 물질 이외에 중금속 제거가 가능한 물질로서 대추를 고려해 볼 수 있다. 환경관리학회지(pp291-296, 2000. 12)의 '인삼과 대추의 중금속 제거에 관한 연구'를 살펴보면, 대추를 5mm 정도로 잘라서 중금속이 함유된 끊는 물 내에 주입하고 그에 따른 카드뮴, 아연, 구리, 납 등의 중금속의 제거 정도 등이 기재되어 있다. 그러나, 위 연구는 음용차에 내에 존재하는 중금속이 대추와 함께 끓이는 과정에서 얼마나 제거 가능한지에 대한 평가만이 기재되어 공업적 응용에 한계가 있다. In addition, jujube may be considered as a material capable of removing heavy metals in addition to the above materials. A study on the removal of heavy metals from ginseng and jujube in the Korean Journal of Environmental Management (pp291-296, December 12, 2000) shows that the jujube is cut to 5mm and injected into the cutting water containing heavy metals. Removal degree of heavy metals, such as these, etc. are described. However, the above studies have only limited evaluation of how heavy metals present in drinking cars can be removed in the process of boiling with jujube.
본 발명은 상기와 같은 문제점을 해결하기 위해 안출한 것으로서, 대추 분말을 캡슐화함으로써 폐수 내의 중금속이 용이하게 흡착되도록 함과 함께 재생 가능토록 하여 사용수명을 극대화할 수 있는 대추를 이용한 무기오염물 처리 담체 및 그 제조방법을 제공하는데 그 목적이 있다.
The present invention has been made in order to solve the above problems, by encapsulating the jujube powder to facilitate the adsorption of heavy metals in the waste water and to regenerate so that the inorganic contaminant treatment carrier using jujube to maximize the service life and Its purpose is to provide its manufacturing method.
상기의 목적을 달성하기 위한 본 발명에 따른 대추를 이용한 무기오염물 처리 담체의 제조방법은 대추 분말이 혼합된 알지네이트 용액과 캡슐 유도 수용액을 준비하는 단계와, 상기 대추 분말이 혼합된 알지네이트 용액을 한 방울씩 상기 캡슐 유도 수용액에 떨어뜨려 상기 캡슐 유도 수용액 내에서 각 방울의 알지네이트 용액을 경화시켜 원형 캡슐 형태의 담체를 제작하는 단계를 포함하여 이루어지는 것을 특징으로 한다. Method for preparing an inorganic contaminant treatment carrier using jujube in accordance with the present invention for achieving the above object is to prepare an alginate solution and a capsule induction aqueous solution mixed with jujube powder, a drop of the alginate solution mixed with the jujube powder Dropping the respective capsule-derived aqueous solution by hardening the alginate solution of each drop in the capsule-derived aqueous solution to prepare a carrier in the form of a circular capsule.
상기 대추 분말이 혼합된 알지네이트 용액은, 소듐 알지네이트 용액 내에 대추 분말이 혼합된 용액이며, 상기 소듐 알지네이트 용액의 농도는 5∼30 w/v%일 수 있다. 또한, 상기 캡슐 유도 수용액은 염화칼슘 수용액 또는 염화바륨 수용액일 수 있으며, 염화칼슘 수용액 또는 염화바륨 수용액의 농도는 0.5∼1.5 w/v%일 수 있다. The alginate solution in which the jujube powder is mixed is a solution in which jujube powder is mixed in a sodium alginate solution, and the concentration of the sodium alginate solution may be 5 to 30 w / v%. In addition, the capsule-derived aqueous solution may be calcium chloride solution or barium chloride solution, the concentration of the calcium chloride solution or barium chloride solution may be 0.5 to 1.5 w / v%.
본 발명에 따른 대추를 이용한 무기오염물 처리 담체는 원형의 담체 및 상기 담체 내에 포함되어 있는 대추 분말을 포함하여 이루어지며, 상기 담체는 소듐 알지네이트 겔로 이루어진 것을 특징으로 한다.
Inorganic contaminant treatment carrier using jujube according to the present invention comprises a circular carrier and the jujube powder contained in the carrier, the carrier is characterized in that consisting of sodium alginate gel.
본 발명에 따른 대추를 이용한 무기오염물 처리 담체 및 그 제조방법은 다음과 같은 효과가 있다. The inorganic contaminant treatment carrier and its manufacturing method using the jujube according to the present invention has the following effects.
폐수 등에 포함되어 있는 중금속을 효과적으로 제거할 수 있으며, 담체의 사용 후 재사용이 가능하다.
Heavy metals contained in waste water can be effectively removed, and the carrier can be reused after use.
도 1은 본 발명의 일 실시예에 따른 대추를 이용한 무기오염물 처리 담체의 제조방법을 설명하기 위한 순서도.
도 2는 본 발명의 일 실시예에 따라 제조된 대추를 이용한 무기오염물 처리 담체의 사진.
도 3은 평형흡착시험의 결과를 나타낸 그래프.
도 4는 비평형흡착시험의 결과를 나타낸 그래프. 1 is a flow chart illustrating a method for preparing an inorganic contaminant treatment carrier using jujube in accordance with an embodiment of the present invention.
Figure 2 is a photograph of the inorganic contaminant treatment carrier using jujube prepared according to an embodiment of the present invention.
Figure 3 is a graph showing the results of the equilibrium adsorption test.
Figure 4 is a graph showing the results of the non-equilibrium adsorption test.
이하, 도면을 참조하여 본 발명에 따른 대추를 이용한 무기오염물 처리 담체 및 그 제조방법을 상세히 설명하기로 한다. 도 1은 본 발명에 따른 대추를 이용한 무기오염물 처리 담체의 제조방법을 설명하기 위한 순서도이다. Hereinafter, with reference to the drawings will be described in detail an inorganic contaminant treatment carrier and its manufacturing method using the jujube according to the present invention. 1 is a flowchart illustrating a method for preparing an inorganic pollutant treating carrier using jujube in accordance with the present invention.
먼저, 도 1에 도시한 바와 같이 알지네이트 용액을 준비한다(S101). First, an alginate solution is prepared as shown in FIG. 1 (S101).
본 발명에 따른 대추를 이용한 무기오염물 처리 담체는 크게 담체와, 상기 담체 내에 고정되어 있는 대추 분말로 구성되는데, 상기 알지네이트 용액은 상기 대추 분말을 고정화시키는 담체의 구성물질이다. 상기 알지네이트 용액은 초순수에 소듐 알지네이트(sodium alginate) 분말을 용해시켜 준비할 수 있으며, 담체의 안정적인 경도 확보를 위해 상기 알지네이트 용액의 농도는 5∼30 w/v% 정도가 바람직하다. The inorganic contaminant treatment carrier using jujube according to the present invention comprises a carrier and a jujube powder fixed in the carrier. The alginate solution is a constituent of the carrier for immobilizing the jujube powder. The alginate solution may be prepared by dissolving sodium alginate powder in ultrapure water, and the concentration of the alginate solution is preferably about 5 to 30 w / v% to ensure stable hardness of the carrier.
그런 다음, 상기 알지네이트 용액 내에 대추 분말을 넣고 일정 시간 이상 혼련하여 대추 분말이 혼합된 알지네이트 용액을 제조한다(S102). 상기 대추 분말이 혼합된 알지네이트 용액이 제조된 상태에서, 상기 대추 분말이 혼합된 알지네이트 용액을 한 방울씩 캡슐 유도 수용액 예를 들어, 염화칼슘(CaCl2) 수용액에 떨어뜨려(S103) 상기 염화칼슘 수용액 내에서 상기 대추 분말이 혼합된 알지네이트 용액을 원형의 형태로 경화시켜 본 발명에 따른 대추를 이용한 무기오염물 처리 담체를 완성한다(S104). 이 때, 상기 캡슐 유도 수액으로 염화칼슘 수용액 이외에 염화바륨(BaCl2) 수용액이 이용될 수도 있으며, 상기 알지네이트 용액의 경화를 위해 상기 염화칼슘 수용액 또는 염화바륨 수용액의 농도는 0.5∼1.5 w/v% 정도가 바람직하다. Then, put the jujube powder in the alginate solution and kneading for a predetermined time to prepare an alginate solution mixed with the jujube powder (S102). In a state in which the alginate solution in which the jujube powder is mixed is dropped, the alginate solution in which the jujube powder is mixed is dropped into a capsule-derived aqueous solution, for example, calcium chloride (CaCl 2 ) solution (S103) in the aqueous calcium chloride solution. The alginate solution mixed with the jujube powder is cured in a circular form to complete the inorganic contaminant treatment carrier using the jujube according to the present invention (S104). In this case, a barium chloride (BaCl 2 ) aqueous solution may be used in addition to the aqueous calcium chloride solution as the capsule-derived sap, and the concentration of the aqueous calcium chloride or barium chloride solution is about 0.5 to 1.5 w / v% to cure the alginate solution. desirable.
이상과 같은 본 발명에 따른 대추를 이용한 무기오염물 처리 담체의 제조방법의 구체적인 실시예를 살펴보면 다음과 같다.
Looking at the specific embodiment of the preparation method of the inorganic pollutant treatment carrier using the jujube according to the present invention as described above are as follows.
<실시예 : 담체 제작>Example: Preparation of Carrier
먼저, 400ml의 멸균된 초순수(deionized water) 내에 10g의 소듐 알지네이트(sodium alginate)를 넣고 18∼24시간 교반하여 겔(gel) 형태의 알지네이트 용액(alginate solution)을 완성한다. 이 때, 소듐 알지네이트가 원활하게 용해되도록 하기 위해 초순수의 온도를 높이거나 핫 플레이트(hot plate)를 이용할 수 있다. 이어, 상기 알지네이트 용액 내에 대추 분말을 넣고 골고루 섞이도록 20시간 동안 교반한다. First, 10 g of sodium alginate is added to 400 ml of sterilized ultrapure water, and stirred for 18 to 24 hours to complete an alginate solution in a gel form. In this case, in order to smoothly dissolve the sodium alginate, the temperature of the ultrapure water may be increased or a hot plate may be used. Then, add the jujube powder into the alginate solution and stir for 20 hours to mix evenly.
그런 다음, 0.5 w/v% 염화칼슘 수용액을 준비하고, 뷰렛을 이용하여 상기 염화칼슘 수용액 내에 상기 대추가 혼합된 알지네이트 용액을 한 방울씩 떨어뜨린다. 한 방울씩 떨어진 알지네이트 용액은 상기 염화칼슘 수용액 내에서 원형의 형태로 경화되어 담체를 형성하며, 약 30분이 경과하면 바닥에 가라앉게 된다. 이와 같은 상태에서, 30분이 더 경과된 후 경화된 담체 즉, 대추를 이용한 무기오염물 처리 담체를 꺼내어 초순수로 세정한 다음, 다시 초순수에 냉장 보관한다.
Then, 0.5 w / v% calcium chloride aqueous solution was prepared, and the alginate solution mixed with the jujube was dropped dropwise into the aqueous calcium chloride solution using a burette. Dropped alginate solution is cured in a circular form in the aqueous calcium chloride solution to form a carrier, and sinks to the bottom after about 30 minutes. In this state, after 30 minutes have elapsed, the hardened carrier, that is, the inorganic contaminant-treated carrier using jujube is taken out, washed with ultrapure water, and then refrigerated in ultrapure water.
<실시예 : 평형흡착시험>Example: Equilibrium adsorption test
상기 실시예를 통해 제작된 본 발명의 일 실시예에 따른 대추를 이용한 무기오염물 처리 담체를 대상으로 평형흡착시험을 실시하였다. The equilibrium adsorption test was carried out on the inorganic contaminant treatment carrier using jujube prepared in accordance with an embodiment of the present invention produced by the above embodiment.
먼저, 시험방법은 다음과 같다. First, the test method is as follows.
250ml의 용기에 아연(Zn), 카드뮴(Cd), 구리(Cu) 수용액을 각각 10, 25, 50, 100, 150, 200mg/l의 농도로 제조한다. 각 수용액의 농도는 ICP(induced coupled plasma) 장비를 이용하여 확인한다. 그런 다음, 상기 실시예를 통해 제작된 본 발명의 일 실시예에 따른 담체를 각 수용액에 주입하고, 용기의 입구를 테플론 재질의 마개로 막는다. 이와 같은 상태에서, 상기 각 수용액이 담긴 용기를 교반기가 넣고 48시간 동안 교반시킨 후, 평형농도를 측정한다. In a 250 ml container, zinc (Zn), cadmium (Cd), and copper (Cu) aqueous solutions are prepared at concentrations of 10, 25, 50, 100, 150, and 200 mg / l, respectively. The concentration of each aqueous solution is checked using an ICP (induced coupled plasma) equipment. Then, the carrier according to an embodiment of the present invention produced through the above embodiment is injected into each aqueous solution, and the inlet of the container is closed with a plug of Teflon material. In this state, the vessel containing each of the aqueous solution is put into the stirrer and stirred for 48 hours, and then the equilibrium concentration is measured.
시험결과, 도 3에 도시한 바와 같이 중금속의 농도가 높을수록 담체에 흡착되는 중금속의 양도 증가하며, 구체적으로 아연 수용액의 경우 담체 1g당 최대 2.79g의 아연이 흡착되었고, 구리 수용액의 경우 담체 1g당 최대 4.00mg의 구리가 흡착되었으며, 카드뮴 수용액의 경우 담체 1g당 최대 7.25mg의 카드뮴이 흡착됨을 알 수 있다.
As a result, as shown in FIG. 3, the higher the concentration of heavy metal, the higher the amount of heavy metal adsorbed to the carrier. Specifically, in the case of aqueous zinc solution, up to 2.79 g of zinc was adsorbed per 1 g of carrier, and in the case of copper aqueous solution, 1 g of carrier. Up to 4.00 mg of copper was adsorbed, and in the case of an aqueous solution of cadmium, up to 7.25 mg of cadmium was adsorbed per 1 g of the carrier.
<실시예 : 비평형흡착시험>Example: Non-Equilibrium Adsorption Test
상기 실시예를 통해 제작된 본 발명의 일 실시예에 따른 대추를 이용한 무기오염물 처리 담체를 대상으로 비평형흡착시험을 실시하였다. A non-equilibrium adsorption test was conducted on an inorganic contaminant treatment carrier using jujube prepared according to an embodiment of the present invention.
시험방법은 다음과 같다. The test method is as follows.
2개의 250ml의 용기에 1000mg/l 농도의 아연 수용액을 제조한다. 각 수용액의 농도는 ICP(induced coupled plasma) 장비를 이용하여 확인한다. 그런 다음, 상기 실시예를 통해 제작된 본 발명의 일 실시예에 따른 담체를 각 수용액에 주입하고, 용기의 입구를 테플론 재질의 마개로 막는다. 이와 같은 상태에서, 상기 각 수용액이 담긴 용기를 교반기가 넣고 교반시키며, 0.5h, 1h, 2h, 4h, 6h, 12h, 48h, 72h, 96h 간격으로 농도 변화를 측정한다. Aqueous solution of zinc at a concentration of 1000 mg / l is prepared in two 250 ml containers. The concentration of each aqueous solution is checked using an ICP (induced coupled plasma) equipment. Then, the carrier according to one embodiment of the present invention produced through the above embodiment is injected into each aqueous solution, and the inlet of the container is closed with a plug of Teflon material. In this state, the vessel containing each of the aqueous solution is put into the stirrer and stirred, and the concentration change is measured at intervals of 0.5 h, 1 h, 2 h, 4 h, 6 h, 12 h, 48 h, 72 h, and 96 h.
시험결과, 도 4에 도시한 바와 같이 두 가지 수용액(Case 1, Case 2) 모두에서 2시간 경과 후 아연 수용액 내의 아연이 50% 가량 제거됨을 확인할 수 있다.
As a result of the test, as shown in FIG. 4, after 2 hours in both aqueous solutions (
한편, 본 발명의 일 실시예에 따른 대추를 이용한 무기오염물 처리 담체와 종래 기술에 따른 중금속 제거물질의 아연 흡착성능을 비교하면 아래의 <표 1>과 같다. On the other hand, when comparing the zinc adsorption performance of the inorganic pollutant treatment carrier using the jujube and the heavy metal removing material according to the prior art according to an embodiment of the present invention is shown in Table 1 below.
표 1에 있어서, β(mg/g)값은 단위질량의 흡착제에 의한 오염물질의 최대제거량을 의미하며, 표 1에 나타낸 바와 같이 본 발명의 일 실시예에 따른 대추를 이용한 무기오염물 처리 담체의 아연 흡착성능이 기존의 흡착제에 대비하여 상응하거나 능가함을 알 수 있다. In Table 1, β (mg / g) value means the maximum removal amount of contaminants by the unit mass of the adsorbent, and as shown in Table 1 of the inorganic contaminant treatment carrier using jujube according to an embodiment of the present invention It can be seen that zinc adsorption performance is comparable or superior to that of conventional adsorbents.
또한, 본 발명의 일 실시예에 따른 대추를 이용한 무기오염물 처리 담체는 고정식(column reactor) 또는 순환식 반응기(fluidized bed reactor)의 충진여재로 사용될 수 있으며, 중금속 제거에 사용된 후 초음파기(sonicator)를 이용하여 담체에 흡착된 중금속을 제거하여 재사용할 수 있다. In addition, the inorganic contaminant treatment carrier using the jujube according to an embodiment of the present invention can be used as a filler for a column reactor or a fluidized bed reactor, and used for removing heavy metals, and then a sonicator. It can be reused by removing the heavy metal adsorbed on the carrier.
Claims (6)
상기 담체 내에 포함되어 있는 대추 분말을 포함하여 이루어지며,
상기 담체는 소듐 알지네이트 겔로 이루어진 것을 특징으로 하는 대추를 이용한 무기오염물 처리 담체.
Circular carriers; And
It comprises a jujube powder contained in the carrier,
The carrier is an inorganic contaminant treatment carrier using jujube, characterized in that consisting of sodium alginate gel.
The inorganic contaminant treatment carrier using jujube according to claim 1, wherein the concentration of sodium alginate in the sodium alginate gel is 5 to 30 w / v%.
상기 대추 분말이 혼합된 알지네이트 용액을 한 방울씩 상기 캡슐 유도 수용액에 떨어뜨려 상기 캡슐 유도 수용액 내에서 각 방울의 알지네이트 용액을 경화시켜 원형 캡슐 형태의 담체를 제작하는 단계를 포함하여 이루어지는 것을 특징으로 하는 대추를 이용한 무기오염물 처리 담체의 제조방법.
Preparing an alginate solution mixed with jujube powder and an aqueous capsule induction solution;
Dropping the alginate solution mixed with the jujube powder into the capsule induction solution drop by drop to cure each drop of the alginate solution in the capsule induction solution to produce a carrier in the form of a circular capsule. Method for preparing inorganic pollutant treatment carrier using jujube.
According to claim 3, wherein the alginate solution mixed with the jujube powder is a solution in which the jujube powder is mixed in the sodium alginate solution, the concentration of the sodium alginate solution is 5 ~ 30 w / v% using jujube Method for preparing inorganic pollutant treatment carrier.
The method of claim 3, wherein the capsule-derived aqueous solution is a calcium chloride solution or a barium chloride solution.
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| KR101598996B1 (en) * | 2014-12-18 | 2016-03-03 | 한국과학기술연구원 | Absorbent for removal of toxic heavy metals using jujube concentrate and fabricating method for the same |
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