KR101200629B1 - 정수 슬러지를 이용한 기능성 흡착제 및 이의 제조 방법 - Google Patents

Abstract

본 발명은 정수 슬러지를 이용하여 흡착제를 제조하고, 여기에 고형제를 혼합하여 반죽한 후 성형기에 투입하여 펠렛 또는 환(丸) 형태의 흡착제 및 이를 제조하는 방법에 관한 기술이다.
더욱 상세하게는 정수 슬러지에 금속염계 첨착시약을 혼합하여 흡착제 분말을 제조하고 여기에 겔상태의 고형제(전분)을 혼합하여 반죽한 후 성형기를 통하여 펠렛 또는 환(丸) 형태의 흡착제를 성형하고 이를 건조하여 대기오염방지시설인 흡착탑에 사용하는 흡착제(또는 흡착제)를 제조하는 방법 및 그 흡착제에 관한 기술이다.
본 발명은 다공성 흡착제 분말, 겔상태의 고형제를 혼합하여 반죽하는 공정, 상기 반죽된 혼합물을 성형기를 이용하여 성형물을 제조하는 공정, 상기 성형물을 건조하는 공정으로 이루어진 흡착제 제조 방법을 제공한다.
또한 상기의 다공성 흡착제 분말은 알럼계열의 정수 슬러지 100 중량부, 인산 또는 황산 10~14 중량부, 물 50~200중량부를 각각 혼합하여 수열합성하는 반응 단계와; 상기 반응물에 함유된 수분이 완전 증발되도록 110~140℃의 유지된 조건으로 건조시키는 공정으로 제조된 흡착제인 것을 특징으로 하는 흡착제 제조 방법을 제공한다.
또한 상기 고형제는 전분, cellulose, 한천, alginate, Arabia 고무, gelatin, 아교, 단백질의 천연고분자 물질 또는 폴리에스테르, 폴리에틸렌, 폴리프로필렌, 폴리스티렌의 합성 고분자 물질인 것에 특징이 있는 흡착제 제조 방법을 제공한다.
또한 상기 고형제는 물 100중량부에 전분을 5~20중량부 혼합하여 100도씨 이상으로 가열하여 제조된 겔상태의 전분을 사용하는 것을 특징으로 하는 흡착제 제조 방법을 제공한다.
또한 본 발명은 상기한 흡착제 제조 방법으로 제조된 흡착제를 제공한다.
또한 본 발명은 상기한 흡착제를 충진한 흡착탑을 제공한다.

Description

정수 슬러지를 이용한 기능성 흡착제 및 이의 제조 방법{a functional adsorbent using sludge and the adsorbent production method using thereof}

본 발명은 정수 슬러지를 이용하여 흡착제를 제조하고, 여기에 고형제를 혼합하여 반죽한 후 성형기에 투입하여 펠렛 또는 환(丸) 형태의 흡착제 및 이를 제조하는 방법에 관한 기술이다.

더욱 상세하게는 정수 슬러지에 금속염계 첨착시약을 혼합하여 흡착제 분말을 제조하고 여기에 겔상태의 고형제(전분)을 혼합하여 반죽한 후 성형기를 통하여 펠렛 또는 환(丸) 형태의 흡착제를 성형하고 이를 건조하여 대기오염방지시설인 흡착탑에 사용하는 흡착제(또는 흡착제)를 제조하는 방법 및 그 흡착제에 관한 기술이다.

일반적으로 하수처리장, 소각장, 음식물쓰레기처리시설, 매립장 등과 같이 우리 생활에 필요한 환경기초시설이 혐오시설로 인식되고 있다. 특히 이러한 환경기초시설에서 발생하는 대기오염물질과 악취가 지역 주민의 민원이 되고 있다.

악취란 불쾌한 냄새를 일컫는 것으로서, 사람의 정신 및 신경계통을 자극하여 정서생활과 건강 측면에서 피해를 주는 것을 말한다. 암모니아, 메틸머캅탄, 황화수소, 황화메틸, 이황화메틸, 트리메틸아민, 아세트알데히드, 스티렌 등은 법적 규제물질로 정하여 단속하고 있다. 악취 물질은 pH에 따라 염기성계, 산성계 및 중성계로 구분될 수 있다. 예를 들어, 암모니아, 트리메틸아민은 염기성계에 속하고, 황화수소, 메틸메르캅탄, 프로피온산, 노르말부틸산, 이소발레르산 등은 산성계에 속하며, 황화메틸, 이황화메틸, 아세트알데히드 등은 중성계에 속한다.

악취물질을 제거하는 방법으로는 화학적 처리법, 생물학적 처리법, 물리적 처리법이 있다. 이 중 약액 세정법(Wet Scrubber Method)은 물에는 별로 용해되지 않으나 산, 알칼리의 수용액과 반응하는 악취성분 또는 특정 약액과 반응하는 악취성분을 산 또는 알칼리 세정액을 사용하여 세정하는 방법이며 주로 암모니아, 아민류의 염기성성분을 제거한다. 약액 세정법은 사용하는 약액에 따라 산 세정법, 알칼리 세정법, 산화제인 차아염소산나트륨, 이산화염소 등의 산화제를 이용한 산화제 용액 세정법, 아황산나트륨 등의 환원제 용액 세정법 또는 기체상산화제로서 오존, 이산화염소, 염소 등의 산화법 등 다양한 종류가 있다.

그러나 어떠한 악취제거 방법도 모든 악취에 대하여 유효하다고 할 수 없으므로 악취 성분, 농도, 배기량 등에 의하여 탈취방법이 선택되어져야 하며, 여러 가지 악취제거방법을 조합하는 것이 완전 탈취의 가장 확실한 방법이다. 예를 들어, 약액 세정법, 오존산화법 및 활성탄흡착법을 차례로 조합하여 악취를 제거할 수 있다. 예를들어, 알칼리 세정법과 차아염산나트륨 세정법을 결합한 탈취방법이 사용될 수 있다. 이 방법은 산화제 가운데서 비교적 저가인 차아염소산 세정을 이용하는 것으로서, 알칼리 세정에서 황화수소, 저급 지방산류를 제거한 후 이산화염소, 과망간산칼륨, 과산화수소 등의 산화제를 이용하여 메틸멜카부탄, 황화메틸 등을 제거하는 것이다.

한편, 종래의 산 및 알칼리 세정을 위한 세정장치는 기액접촉을 촉진시키는 매체가 충전되어 있는 산세정 반응실과 알칼리세정 반응실을 병렬로 설치한 후, 산세정액(H2SO4)은 산세정 반응실로, 알칼리세정액(NaOH)은 알칼리세정 반응실로 공급하여 살수하여 산세정 반응실과 알칼리 반응실을 순차적으로 통과하는 악취 물질로부터 염기성 악취물질과 산성 악취물질을 제거한다. 그리고 산세정 반응실과 알칼리세정 반응실에서 배출되는 폐산세정액과 폐알칼리세정액은 서로 혼합하여 중화시킨 후 배수함으로써 2차 오염을 방지한다.

이제까지 개발된 탈취장치로는 하수처리장 및 소각장, 음식물쓰레기처리시설, 매립장 등 환경기초시설에서 발생하는 악취를 제거하는데 한계가 있었다. 특히, 악취 물질의 성상 및 종류를 고려하지 않고 여러 방법을 무리하게 접목시켜 운전하고 있어 사실상 제대로 처리되지 않고 있는 실정이다. 특히, 고농도의 악취가 발생하는 축산폐수와 음식물처리장에는 운전하기에 다소 무리한 기종들이 타 기종과 결합된 상태로 설치되어 과도한 설치비로 경제적 손실과 공간적 손실을 유발하고 있는 것이다. 또한, 운전에 있어 일부 기종들은 2차적 오염원을 발생시켜 또 다른 악취 유발이나 그 부산물의 2차적인 처리를 요구하고 있는 것이다. 아울러 종래의 산 및 알칼리 세정장치는 부피가 크고 복잡하며 세정액의 소모가 과도하여 설치비 및 운전비용이 많이 드는 문제가 있었다.

또한 상기한 습식 방법에 의한 악취제거의 문제점을 극복하기 위하여 흡착제를 충진하여 대기오염물질을 제거하는 흡착탑(adsorber)을 들 수가 있다.

흡착탑은 하우징 내부에 흡착제(활성탄입자, 제올라이트 등)가 충진된 흡착층을 설치하여 이곳에 오염된 가스를 통과시켜 오염물질을 흡착제거하는 시설로서, 종래의 흡착탑은 수평식 평면 흡착탑과 수직식 평면 흡착탑의 2종류가 사용되고 있다.

수평식 평면흡착탑은 흡착실 내의 흡착제 충진층이 수평으로 배치되어 있어 오염가스가 상부에서 하부로 또는 하부에서 상부로 통과되므로 처리가스의 양이 적은 용량일 때 실용적이다.

수직식 평면흡착탑은 수개의 흡착실 내의 흡착제 충진층이 수직으로 형성되어 있으므로, 바닥면적에 상관없이 활성탄층 높이를 조절하므로 수평식 평면흡착탑의 단점을 개선한 것이다.

따라서 이와 같은 흡착탑에 사용되는 흡착제인 활성탄, 제올라이트는 제조 단가가 높을 뿐만 아니라 그 흡착능에 있어서도 낮아 이를 개선하려는 기술 개발이 지속적으로 진행되고 있다.

그 예로 제올라이트는 일정한 크기의 공동을 갖는 특성을 가진 물질로 다양한 산업분야에서 촉매, 환경개선제, 세제용 빌더 등과 같은 용도로 사용되고 있으며, 동시에 제올라이트 내에 포함된 양이온을 금속 양이온으로 치환시킴으로써 촉매나 흡착 특성을 개선하려는 다양한 연구가 수행되고 있다.

또한 이러한 흡착탑에 흡착제는 상기한 암모니아, 메틸머캅탄, 황화수소, 황화메틸, 이황화메틸, 트리메틸아민, 아세트알데히드, 스티렌 등과 같은 악취유발 물질을 제거하는데 사용되고 있으며 이를 흡착제라고 한다.

따라서 산업화와 더불어 가정, 공장, 자동차 그리고 발전소 등에서 발생되는 대기 배출 오염원과 그 종류가 다양해지고 있어 점차 인체에 유해한 대기 오염물질에 대한 관심도가 높아지고 있는데, 특히 하수 분뇨 처리장의 주요 유해가스는 황화수소와 암모니아로 알려져 있다. 이러한 유해가스를 탈취하기 위한 방법으로 활성탄 및 제올라이트가 개발되어 사용되고 있으나, 그 흡착능의 한계로 인해 사용시간이 단축되는 문제점이 있으므로 이를 보상할 수 있는 다른 기상흡착제(또는 흡착제)의 개발이 절실히 요구되고 있다.

또한 흡착제의 가장 중요한 특성인 강도, 즉 흡착제가 일정한 강도를 유지하여야 마모 및 마멸에 대항할 수 있으며, 흡착제 재생 공정을 통하여도 지속적으로 흡착제로서의 성능을 유지할 수 있는데 이러한 강도를 유지할 수 있는 흡착제의 개발이 절실한 실정이다.

본 발명은 이와 같이 악취오염물질을 제거하기 위한 흡착탑의 내부에 충진되는 흡착제로서 정수 슬러지를 이용하여 제조한 흡착제(즉, 흡착제)를 이용하여 제조한 흡착제를 제공하고자 한다.

또한 본 발명은 2012년부터 해양투기가 금지되는 사업장 폐기물로 분류되는 정수 슬러지를 이용하여 흡착제를 제조함에 따라 폐기물의 발생을 억제하고 폐기물을 재활용할 수 있는 기술을 제공하고자 한다.

또한 본 발명은 정수 슬러지를 이용하여 흡착제를 제조함에 따라 고가의 흡착제인 활성탄 또는 제올라이트를 대체하는 효과를 나타내며 제조원가를 현저히 낮춘 흡착제를 제공하고자 한다.

또한 본 발명은 종래의 활성탄 또는 제올라이트가 갖는 강도 이상의 흡착제를 제조하여 흡착탑의 안정한 운영 및 성능을 높일 수 있는 흡착제를 제공하고자 한다.

또한 본 발명은 종래의 흡착제보다도 흡착능(탈취능)이 현저히 높은 흡착제를 제공하고자 한다.

또한 본 발명은 이와 같은 흡착제가 충진된 흡착탑을 제공하고자 한다.

본 발명은 상기와 같은 문제점 및 요구를 해결하기 위하여,

다공성 흡착제 분말, 겔상태의 고형제를 혼합하여 반죽하는 공정, 상기 반죽된 혼합물을 성형기를 이용하여 성형물을 제조하는 공정, 상기 성형물을 건조하는 공정으로 이루어진 흡착제 제조 방법을 제공한다.

또한 상기의 다공성 흡착제 분말은 알럼계열의 정수 슬러지 100 중량부, 인산 또는 황산 10~14 중량부, 물 50~200중량부를 각각 혼합하여 수열합성하는 반응 단계와; 상기 반응물에 함유된 수분이 완전 증발되도록 110~140℃의 유지된 조건으로 건조시키는 공정으로 제조된 흡착제인 것을 특징으로 하는 흡착제 제조 방법을 제공한다.

또한 상기 고형제는 전분, cellulose, 한천, alginate, Arabia 고무, gelatin, 아교, 단백질의 천연고분자 물질 또는 폴리에스테르, 폴리에틸렌, 폴리프로필렌, 폴리스티렌의 합성 고분자 물질인 것에 특징이 있는 흡착제 제조 방법을 제공한다.

또한 상기 고형제는 물 100중량부에 전분을 5~20중량부 혼합하여 100도씨 이상으로 가열하여 제조된 겔상태의 전분을 사용하는 것을 특징으로 하는 흡착제 제조 방법을 제공한다.

또한 본 발명은 상기한 흡착제 제조 방법으로 제조된 흡착제를 제공한다.

또한 본 발명은 상기한 흡착제를 충진한 흡착탑을 제공한다.

본 발명의 흡착제는 사업장 폐기물인 정수 슬러지를 이용하여 흡착제 분말을 제조하고 다시 이 흡착제 분말에 고형제인 겔상태의 전분을 사용하여 제조함에 따라 흡착능(탈취능)과 강도가 현저히 높고 내산성에 강한 효과를 나타낸다.

또한 본 발명은 사업장 폐기물인 정수 슬러지를 재활용하는 효과가 있으며 폐기물의 배출량을 감소시키는 효과를 창출한다.

또한 본 발명의 흡착제는 종래의 대기오염방지시설인 흡착탑에 충진되는 고가의 활성탄 또는 제올라이트를 대체하는 효과가 나타난다.

또한 본 발명의 흡착제는 고형제로 전분을 사용함에 따라 펠렛 또는 환 형태로 제조되어도 강도, 내산성 및 내구성이 높아 대기오염방지시설인 흡착탑에 매우 적합하게 사용할 수 있다.

또한 본 발명의 흡착제는 악취유발물질인 암모니아, 트리메틸아민, 포름알데히드, TPH 등의 제거에 탁월한 효과를 나타낸다.

또한 본 발명의 흡착제는 재생 공정을 수행해도 탈취능과 강도가 떨어지지 않은 특징을 나타낸다.

또한 본 발명의 흡착제 제조방법은 공정이 간단하여 시설비가 적게 소요될 뿐만 아니라 고형제로 사용되는 전분의 소요비용도 현저히 작아 상업성이 매우 높은 효과가 있다.

도 1은 본 발명인 정수 슬러지를 이용한 흡착제를 제조하는 공정도.

이하 본 발명을 상세히 설명하고자 한다.

본 발명의 흡착제는 정수 슬러지와 금속염계 첨착시약인 인산 또는 황산을 이용하여 제조한 다공성 형태의 흡착제를 이용한 것에 큰 기술적 특징이 있다.

본 발명은 대기오염방지시설에 사용하는 흡착제에 관한 것으로서 상기한 정수 슬러지를 이용한 흡착제 분말에 고형제를 혼합하여 펠렛 또는 환형으로 제조된 흡착제를 제조하는 방법 및 흡착제를 제공한다.

본 발명의 흡착제는 다공성 형태의 흡착제를 의미하는 것으로 통상의 다공성 흡착제를 사용할 수 있다.

더욱 바람직하게는 상기한 본 발명에 따른 흡착제는 알럼계열의 정수 슬러지 100 중량부, 인산 또는 황산 10~14 중량부, 물 50~200중량부를 각각 혼합하는 혼합 단계와; 상기 반응물에 함유된 수분이 완전 증발되도록 110~140℃의 유지된 조건으로 건조시키는 공정에 의하여 제조된 것에 기술적 특징이 있다.

또한 본 발명의 흡착제는 알럼계열의 정수 슬러지 100 중량부, 인산 또는 황산 10~14 중량부, 물 50~200중량부를 각각 혼합하는 혼합 단계와; 상기 혼합물을 1~3시간 동안 교반기를 통해 교반시켜 반응시키되 100~120℃의 온도를 유지하여 알포계의 제올라이트를 형성시키는 합성단계와; 상기 반응물에 함유된 수분이 완전 증발되도록 110~140℃의 유지된 조건에서 건조시키는 공정에 의하여 제조된 것을 의미한다.

상기한 본 발명의 흡착제를 좀 더 상세히 설명한다.

본 발명의 흡착제는 알럼계열의 정수 슬러지 100 중량부에 인산 또는 황산을 10~14 중량부를 혼합하고 물 50~200중량부를 혼합시켜 혼합물을 형성한다.

상기 정수 슬러지에 혼합되는 인산의 양이 10 중량부 미만인 경우 흡착제로서의 효과가 미비하며, 14 중량부 초과시에는 과다의 Al과 인산의 PO4이온의 몰비 형성이 이루어지지 않으므로 악취 제어 면에서 효과가 미비하게 되며 또한 재료비의 상승문제가 있다.

본 발명은 정수 슬러지 100 중량부에 인산 또는 황산 10~14 중량부를 혼합하고, 물 50~200중량부를 혼합시켜서 제조된 혼합물을 1~3시간 동안 교반기를 통해 교반함과 동시에 가열하여 알포계의 제올라이트를 형성시키며 혼합물에 포함된 수분을 일부 증발시킨다.

바람직하게는, 상기 혼합물에 포함된 수분 증발을 위하여 상기 혼합물을 가열할 경우 교반기는 80~150℃의 온도를 유지시킨다. 이는 인산(K3PO4, KH2PO4, K2HPO4, NH4H2PO4, H3PO4중 하나)의 끓는점을 고려하여 그 이상일 경우 증발과정에서 인산이 함께 증발될 우려가 있기 때문이며, 80℃ 이하의 경우 혼합물에 포함된 수분의 증발이 억제되어 함수량 조절효과를 전혀 기대할 수 없기 때문이다. 또한 이 범위의 온도가 알포계의 제올라이트를 형성시키는 최적의 온도이기도 하다.

상기한 혼합물이 수열합성하여 제조된 알포계 제올라이트에 탈수 공정을 수행할 수 있다.

이와 같은 탈수 공정은 하기할 건조 단계에서 최종물로 수득되는 흡착제의 생성에 있어 수분을 제거할 수 있는 공정을 의미한다.

따라서 상기한 교반기 내에서의 혼합물을 수분을 일정량 제거할 수 있는 장치 또는 수단을 이용하여 수분을 제거할 수 있다.

이와 같은 구성은 교반기에 스트레이너(strainer)를 구성한 배출구를 형성하여 수분을 일정량 제거하게 할 수 있다.

또한 상기한 교반기에서 반응을 마친 혼합물을 별도의 탈수장치에 이동시켜 수분을 일정량 제거할 수도 있다.

본 발명의 상기와 같은 탈수 공정에 의하여 수열합성되어 제조된 알포계 제올라이트의 건조 공정에서 사용되는 과도한 열량의 소모를 줄이고 제조시간을 현저히 줄일 수 있는 경제적인 효과가 창출된다.
즉, 본 발명의 흡착제는 정수 슬러지 100 중량부에 인산 또는 황산 10~14 중량부를 혼합하고, 물 50~200중량부를 혼합하여 반응시킴에 따라 물이 많이 소요된다. 이와 같이 본 발명은 건조 및 건조과정에서의 반응을 통하여 최종적인 흡착제로 형성되므로 상기한 바와 같이 원재료의 혼합 반응시에 과다한 물의 사용으로 인하여 건조 공정에 많은 열량이 소모될 뿐만 아니라 흡착제의 제조 속도도 느려지는 매우 비경제적인 문제점이 발생한다.
따라서 상기 혼합 단계에서 합성된 알포계 제올라이트에 탈수 공정을 수행함으로써 총 건조할 중량을 줄여서 열량의 소모를 최대로 줄이고 제조시간을 줄이면서도 제조된 흡착제의 흡착능은 여전히 좋은 상태로 유지할 수 있는 유리한 효과가 발생한다.

건조 단계는 수열합성시킨 반응물을 110~140℃의 유지된 조건으로 건조시키는 공정을 의미한다.

이러한 건조과정에서는 100~300℃의 온도를 발생시킬 수 있는 조건의 건조기를 이용할 수 있으며 상기 조건에서 건조된 반응물은 하기의 분쇄 공정으로 가게 된다.

본 발명은 상기한 공정에 의하여 제조된 다공성이며 탈취능, 흡착능을 구비한 흡착제를 150 메쉬 이하 바람직하게는 100메쉬 이하로 분쇄하여 본 발명의 흡착제의 재료로 준비한다. 이 경우 상기 분쇄된 흡착제를 체거름을 이용하여 더욱 균일한 100 메쉬 이하의 흡착제 재료로 준비할 수 있다.

본 발명은 상기한 분말의 흡착제와 전분겔상태인 고형제를 혼합한다.

본 발명에서 고형제는 분말의 흡착제를 펠렛이나 환형으로 된 흡착제를 제조하는데 있어 이 흡착제가 대기오염방지지설인 흡착탑에 사용될 경우 마모와 분쇄를 방지할 수 있는 강도를 유지할 수 있을 뿐만 아니라 흡착능을 유지시킬 수 있도록 하는 작용을 수행한다.

본 발명의 고형제는 고분자 물질 수지를 사용한다. 고분자 물질 수지는 유기계와 무기계로 구분될 수 있고 천연고분자와 합성고분자로도 구분할 수 있으며 모두 사용이 가능하다.

이중 천연 유기고분자 물질 수지는 전분, cellulose, 한천, alginate, Arabia 고무, gelatin, 아교, 단백질 등이 있으며 이들 모두를 사용할 수 있다.

또한 합성 고분자 물질 수지는 폴리에스테르, 폴리에틸렌, 폴리프로필렌, 폴리스티렌 등을 단독으로 또는 혼합하여 사용할 수 있다.

본 발명의 고형제는 상기한 고분자 물질 수지를 겔상태로 하여 본 발명의 분말의 흡착제와 혼합하여 사용할 수 있다.

본 발명에서 사용될 수 있는 한천, alginate, Arabia 고무, gelatin, 아교, 단백질 등의 천연 유기 고분자 물질 수지는 열에 약한 특성이 있고 산성에 약하여 본 발명의 흡착제로서의 강도와 성능이 저하될 수 있다.

또한 본 발명에서 상기한 합성 고분자 물질 수지는 고온의 열에 약한 특성이 있을 수 있어 대기오염방지시설인 흡착제에 유입되는 고온의 배기가스로 인하여 흡착제의 강도와 성능이 저하될 우려가 있다.

이와 같은 이유로 본 발명은 바람직하게는 고형제로서 전분을 사용하는데 기술적 특징이 있다.

전분은 생산단가를 낮출 뿐만 아니라 본 발명의 최종물인 흡착제의 강도와 흡착제의 기공면적을 상승시키는 작용을 작용을 할 뿐만 아니라 내산성 및 내염기성에도 매우 강한 특성을 보인다.

본 발명에서 사용하는 전분은 옥수수, 감자, 녹말 또는 고구마 등의 어떠한 형태의 전분도 사용할 수 있다.

본 발명은 상기한 정수 슬러지를 이용한 분말 흡착제 100중량부에 겔상태의 전분을 0.1~10 중량부 혼합하여 사용한다. 더욱 바람직하게는 분말 흡착제 100중량부에 겔상태의 전분을 1~5중량부 혼합하여 제조하는 것이 좋다.

상기와 같은 중량부로 혼합하는 이유는 겔상태의 전분의 함량이 분말 흡착제 100중량부 기준 0.1 중량부 미만인 경우 펠렛이나 환형으로 제조되는 흡착제의 임계 강도를 유지하기가 어렵기 때문이다.

여기서 흡착제의 임계 강도라 함은 흡착제를 대기오염방지시설인 흡착탑에 설치함에 있어 마멸과 분쇄 등을 방지하는 최소한의 강도를 의미한다.

또한 겔상태의 전분의 함량이 분말 흡착제 100중량부 기준 10 중량부를 초과하는 경우는 과도한 전분의 함량으로 인하여 장기보관의 문제점 즉 부패의 소지가 발생하며 생산 제조비 문제에서도 경제적이지 못한 면이 있다.

본 발명에서 겔상태의 전분이라 함은 물 100중량부에 전분을 5~20중량부 혼합하여 100도씨 이상으로 가열하여 겔상태가 될 때까지 끓여서 준비한 것을 의미한다. 이렇게 끓여진 물과 전분의 혼합물을 냉각하여도 여전히 겔상태의 전분을 유지할 수 있게 된다.

본 발명은 상기한 정수 슬러지를 이용하여 제조한 흡착제 분말 100중량부에 상기한 고형제 즉 겔상태의 전분을 0.5~5중량부 혼합하여 반죽한다.

반죽하는 방법은 통상의 반죽기를 이용하여 반죽할 수 있으며 흡착제 분말과 겔상태의 전분이 골고루 혼합될 수 있도록 충분히 반죽한다. 이렇게 반죽된 흡착제 분말과 고형제의 혼합물을 반죽된 흡착제 재료라고 한다.

상기 반죽된 흡착제 재료는 함수율을 20~40%를 유지하는 것이 바람직하다. 이경우 함수율이 20% 미만인 경우는 하기할 흡착제로의 모양 성형시 깨지는 등의 문제점이 있을 수 있으며, 40%를 초과하는 경우는 높은 함수율로 모양 성형이 어려운 문제점이 있을 수 있기 때문이다.

본 발명은 앞에서 언급한 흡착제, 고형제 등을 혼합하는 중량부로 하면 상기한 함수율의 유지는 용이하게 도달할 수 있으며 부수적으로 상기한 반죽된 흡착제 재료를 전술한 함수율을 유지할 수 있도록 수분증발이나 수분보강을 해 줄 수 있는 장치를 부가할 수 있음은 물론이다.

상기한 반죽된 흡착제 분말과 고형제의 혼합물인 반죽된 흡착제 재료를 성형기에 투입하여 펠렛이나 환(丸)형태로 모양을 성형한다.

본 발명에서 성형기라 함은 프레스 방식의 압출기, 스크류 등을 의미하며 상기한 반죽된 흡착제 재료에 압력을 가하여 토출해 줄 수 있는 장치 또는 수단을 의미한다.

본 발명에서 펠렛의 크기는 다양하게 할 수 있으며 바람직하게는 직경 4~5mm, 길이 4~5mm로 하는 것이 탈취능의 효율을 최대로 할 수 있다. 또한 환형의 크기도 직경이 4~10mm로 하는 것이 좋다.

본 발명은 이렇게 성형된 펠렛이나 환 형태의 흡착제를 건조기에서 건조한다.

건조기에서 건조하는 경우 섭씨 90~120도씨에서 건조하는 것이 바람직하며 함수율이 3% 미만으로 건조하는 것이 좋다.

이와 같이 성형된 펠렛 또는 환형태의 흡착제를 대기오염방지시설인 흡착탑에 충진하여 사용하는 경우 악취유발물질인 암모니아 가스, 트리메틸아민 등 극성을 띄는 질소계열의 냄새 및 포름아데히드, TPH를 99.99% 이상의 제거율을 보인다.

또한 본 발명의 흡착제는 흡착능력이 포화되어 파과점(breakthrough Point)를 지나는 경우 스팀이나 열처리 등으로 재생될 수 있는 효과가 있다.

본 발명의 흡착제를 재생한 경우에도 흡착제의 강도나 경도의 변화는 크게 없으며 탈취능도 많은 차이를 보이지 않고 있어 재생효과도 매우 큰 장점이 있다.

이하 본 발명에 따른 실시예를 설명한다.

<실시예>

(1) 정수 슬러지를 이용한 흡착제 분말 제조 공정

정수처리장에서 폐기처분되는 알럼계열의 슬러지 1kg에 인산(K3PO4, KH2PO4, K2HPO4, NH4H2PO4, H3PO4중 하나) 100~140g, 물 1L를 첨가하여 혼합물을 형성한다. 이때, 혼합되는 인산의 양은 인산의 농축도에 따라 변화시킨다. 즉, 농축도가 65% 인 경우에는 슬러지 1kg에 140g을, 농축도가 85% 인 경우에는 슬러지 1kg에 100g을 정도를 첨가한다.

상기 슬러지, 인산(K3PO4, KH2PO4, K2HPO4, NH4H2PO4, H3PO4중 하나), 물이, 혼합된 혼합물을 110℃ 온도범위를 유지하는 교반기에 투입하여 교반기에서 3시간 동안 교반과 함께 열을 가해 알포계 제올라이트를 형성한다.

그리고 상기한 반응물을 탈수공정을 수행함으로써 과잉의 수분을 제거하는 공정을 수행한다. 상기의 탈수공정은 반응조를 회전시키거나 과잉의 수분을 배출하는 등의 방법으로 수행할 수 있으며 기타 탈수조로 반응물을 이동시켜 탈수할 수도 있다.

상기 교반기를 거쳐 교반 및 수분이 어느 정도 제거된 고체상태의 반응물은 100~300℃의 온도를 발생시킬 수 있는 조건의 건조기에서 110~140℃로 건조시켜 수분이 완전히 제거된 최종산물 즉 흡착제를 수득한다.

상기한 흡착제를 분쇄기에 넣어 150 mesh 이하로 분쇄하여 본 발명의 흡착제의 재료로 준비한다. 이 경우 분쇄된 흡착제를 체거름을 통하여 좀더 균일한 100메쉬 이하의 흡착제를 준비할 수 있다.

(2) 겔상태의 고형제(전분) 제조 공정

물 1 liter에 옥수수 또는 감자 전분을 100g 혼합하여 100도씨 이상으로 겔상태가 될 때까지 끓인다. 이렇게 물과 혼합된 전분을 상온으로 식혀서 겔상태의 고형제(전분)을 제조하여 준비한다.

(3) 반죽된 흡착제 재료 제조 공정

상기한 흡착제 분말 1kg에 상기한 겔상태의 고형제인 전분을 15g을 혼합하여 충분히 반죽하여 준비한다.

(4) 성형기로 펠렛 또는 환 형태의 흡착제 성형 공정

상기한 반죽된 흡착제 제조 공정에서 준비된 반죽된 흡착제 재료를 스크류 압출기에 투입하여 펠렛 또는 환 형태로 토출시킨다.

이때 펠렛의 크기는 직경 4~5mm, 길이 4~5mm로 하고 환형의 크기도 직경이 4~10mm로 한다.

(5) 흡착제 건조 공정

상기한 펠렛 또는 환 형태로 성형된 흡착제를 건조기에 넣어 100도씨에서 함수율 3%미만이 될 때까지 건조한다.

이렇게 건조된 최종물은 악취유발물질인 암모니아 가스, 트리메틸아민 등 극성을 띄는 질소계열의 냄새 및 포름아데히드, TPH를 완전히 제거할 수 있는 흡착제가 된다.

<실험예>

상기한 흡착제를 이용하여 암모니아, 트리메틸아민, 포름알데히드, TPH의 제거효율을 실험하였으며 그 결과는 다음 표와 같다.

성분	흡착제 투입전 (ppm)	흡착제 투입후(ppm)	제거율
암모니아	500	0.1>	>99.98%
트리메틸아민	100	0.5>	>99.5%
포름알데히드	100	0.5>	>99.5%
TPH	100	0.5>	>99.5%

상기한 표 1에서 보는 바와 같이 본 발명에 따른 흡착제를 사용하여 악취유발물질의 제거효율이 매우 높음을 알 수가 있어 악취유발물질의 제거에 탁월한 효과가 있음을 알 수 있다.

또한 본 발명은 상기한 본 발명의 흡착제가 충진된 흡착탑을 제공한다.

본 발명에서 흡착탑은 앞에서 언급한 것처럼 종래의 흡착탑에 이용되는 활성탄, 제올라이트 등을 본 발명의 흡착제로 대체하여 제공하는 것을 의미한다.

본 발명은 정수 슬러지를 재활용하는 산업에 매우 유용한 발명이다.

또한 본 발명은 대기오염방지시설인 악취제거물질을 제거하는 시설에 유용하게 활용할 수 있는 기술이다.

또한 본 발명은 펠렛 또는 환 형태의 흡착제를 이용하는 흡착탑에 매우 유용한 기술이다.

Claims (6)

1. 삭제
2. 150메쉬 이하로 분쇄한 다공성 흡착제 분말 100중량부에, 물 100중량부에 전분을 5~20중량부 혼합하여 100도씨 이상으로 가열하여 제조된 겔상태의 전분을 0.1~10 중량부 혼합하여 반죽하는 공정을 수행하되 함수율을 20~40%를 유지하게 하고,
   상기 반죽된 혼합물을 성형기를 이용하여 성형물을 제조하는 공정 및,
   상기 성형물을 건조하는 공정으로 이루어지되,
   상기 다공성 흡착제 분말은 알럼계열의 정수 슬러지 100 중량부, 인산 또는 황산 10~14 중량부, 물 50~200중량부를 각각 혼합하여 수열합성하는 반응시키되, 교반하면서 100~120도씨의 온도를 유지하면서 반응시키는 단계,
   상기 수열합성하는 반응 단계를 거친 후 탈수 공정을 수행하되 교반기에 스트레이너를 구성한 배출구로 탈수하는 공정으로 이루어지는 탈수 공정 단계,
   상기 반응물에 함유된 수분이 완전 증발되도록 110~140℃의 유지된 조건으로 건조시키는 공정 단계로 구성되고,
   상기 성형물 제조공정에서는 프레스 방식의 압출기 또는 스크류의 성형기를 이용하여 직경 4~5mm, 길이 4~5mm의 펠렛 형상으로 제조하는 공정으로 이루어진 흡착제 제조 방법.
   
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5. 제2항에 의하여 제조된 펠렛 형태의 흡착제.
   
6. 삭제

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