KR101252710B1 - 수처리용 고염기도 폴리염화알루미늄칼슘계 무기 응집제 및 그 제조 방법 - Google Patents

수처리용 고염기도 폴리염화알루미늄칼슘계 무기 응집제 및 그 제조 방법 Download PDF

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Abstract

본 발명은 수처리용 고염기도 폴리염화알루미늄칼슘계 무기 응집제 및 그 제조 방법에 관한 것으로서, 응집 효율과 응집 안정성을 동시에 확보할 수 있으며, 반응이 비교적 저온, 저압 조건에서 진행되므로 제품 안정성을 높일 수 있는 동시에 반응 기기의 수명 연장 효과를 볼 수 있는 수처리용 고염기도 폴리염화알루미늄칼슘계 무기 응집제 및 그 제조 방법을 제공한다.

Description

수처리용 고염기도 폴리염화알루미늄칼슘계 무기 응집제 및 그 제조 방법{Poly Aluminum Calcium Chloride inorganic coagulant with high basicity for water-treatment and method of preparing the same}
본 발명은 수처리용 고염기도 폴리염화알루미늄칼슘계 무기 응집제 및 그 제조 방법에 관한 것으로서, 응집 효율과 응집 안정성을 동시에 확보할 수 있으며, 반응이 비교적 저온, 저압 조건에서 진행되므로 제품 안정성을 높일 수 있는 동시에 반응 기기의 수명 연장 효과를 볼 수 있는 수처리용 고염기도 폴리염화알루미늄칼슘계 무기 응집제 및 그 제조 방법에 관한 것이다.
수처리용 염화알미늄계 응집제(coagulant)로는 황산알루미늄(Allum), 폴리염화알루미늄(Poly Aluminum Chloride: PAC), 폴리염화규산알루미늄(Poly Aluminum Chloride Silicate: PACS), 폴리황산알루미늄실리케이트(Poly Aluminum Sulfate Silicate: PASS) 등이 주로 사용되어 왔다. 상기 황산알루미늄은 단분자 응집제로서 가격이 저렴하다는 장점은 있으나, 고분자 응집제에 비해 응집 효과가 낮고 처리후 처리수의 알칼리도와 pH 저하가 크다는 단점이 있다. 이러한 단점을 개선하기 위해 개발된 것이 고분자 형태인 PAC, PACS, PASS 등의 무기 고분자 응집제인데 이들은 양이온의 전하량이 +7가로서 +3가에 불과한 황산알루미늄 단분자에 비해 응집력이 상당히 크다는 장점이 있다. 이들은 대개 염기도가 40% 이상으로 큰 것이 특징이다.
그 중 가장 일반적으로 사용되는 폴리염화알루미늄은 수산화알루미늄과 염산을 반응시켜 제조되는 다염기성 염화알루미늄으로서 일반식 [Al2(OH)nCl6-n]m (0<n<6, m≤10)으로 표시되며, 수용액에서는 아코착이온([Al(H2O)6])을 가지는 배위화합물이기 때문에 수산기를 가교로 해서 다핵착체가 되고 핵은 증가해서 거대화한 무기 고분자 화합물을 형성한다.
폴리염화알루미늄은 종래부터 수처리용 응집제로 주로 사용되어 왔다. 특히, 정수 처리시의 거대한 분자를 응집하기 위한 응집제로 주로 사용되었으며, 이에 따라 염기도를 45% 이상으로 확보하기 위한 여러 기술이 제안된 바 있다.
염기도란 응집제 단위 분자에 존재하는 Al 금속의 수에 대한 OH의 수의 비율로서 하기 식으로 표시된다.
염기도(%) = (단위 분자당 OH의 수/3× 단위 분자당 Al금속의 수)× 100
일반적으로 염기도가 증가할수록 응집 성분의 분자량이 커지기 때문에 침전 성능이 향상되고 정수 처리후 소석회 사용량을 줄일 수 있는 장점이 있는 반면, 자체적으로 침전을 일으켜 안정성이 떨어지기 때문에 염기도를 증가시키는 것은 한계가 있었다.
대한민국 공개특허 제1999-0049511호, 대한민국 등록특허 제0858633호 등에서는 수산화알루미늄에 염산을 반응시켜 중간화합물을 생성하고 염산으로 인해 낮아진 염기도를 높이기 위하여 알칼리제로서 탄산나트륨, 중탄산나트륨, 중탄산칼슘 등의 염을 이용하여 염기도를 증가시키는 기술을 제안하고 있다. 이 기술에서는 염기도를 80%까지 증가시킬 수 있는 기술을 제안하고 있으나, 지나치게 가혹한 반응 조건을 이용하여 염기도를 강제로 높이는 기술이므로, 생성되는 제품의 안정성이 낮고 시간이 지남에 따라 안정성이 깨지기 쉬워 석출물이 생성되는 등 장기 저장성이 열악한 문제를 나타내었다.
또한, 대한민국 등록특허 제0733286호에서는 6개월 이상의 장기 저장 안정성을 확보하기 위한 기술로서 수산화알루미늄과 염산을 반응시켜 제조된 저염기도의 PAC 화합물에 수산화알루미늄과 가성소다를 반응시켜 제조된 알민산나트륨(NaAl(OH)4)을 사용하여 고염기도 염화알루미늄계 무기 응집제를 제조하는 방법을 제안하고 있다. 이 기술은 저염기도의 응집제와 알민산나트륨의 반응성을 높이기 위하여 알민산나트륨의 농도를 희석하여 균질화 반응기에서 반응시킴으로써 Al(OH)3의 침전 형성을 방지하였으며, 고분자 응집제의 안정화를 위해 일정 온도에서 일정 교반 속도로 일정시간 안정화 반응시킴에 의해 6개월 이상 보관하여도 침전의 형성이 없는 60% 이상의 고염기도를 갖는 무기 응집제를 제조할 수 있음을 제안하고 있다. 그러나, 이 기술은 알민산나트륨을 제조하는 과정이 복잡하고 저염기도의 응집제와 알민산나트륨의 반응 제어가 용이하지 않다는 문제점이 있다.
또한, 대한민국 등록특허 제0192872호에서는 폴리염화알루미늄과 탄산칼슘 또는 수산화칼슘을 반응시켜 폴리염화알루미늄칼슘(PACC)를 제조하는 기술을 제안하고 있으며, 이렇게 제조된 PACC는 90%의 염기도를 가지면서도 침전되지 않고 안정한 상태를 유지할 수 있는 장점이 있다고 기술하고 있다. 그러나, 여기에 기재된 기술은 탄산캄슘 또는 수산화칼슘을 저염기도의 폴리염화알루미늄과 반응시키는 과정에서 지나치게 높은 온도와 압력을 가해야 하는 등 가혹한 조건을 사용해야 하기 때문에, 반응 설비의 수명이 단축되는 문제가 있고, 생성물이 생성된 후 상온, 상압으로 저장시 과포화된 상태에서 포화도를 유지하기가 어려워 석출물이 생성되는 등 장기 저장 안정성이 떨어지는 문제가 있었다.
본 발명은 상기와 같은 종래 기술의 상황을 고려하여 새로이 개발된 것으로서, 고염기도의 폴리염화알루미늄칼슘(PACC)을 제조함에 있어, 기존과 같은 고온, 고압의 가혹한 조건을 이용하지 않고도 고염기도 확보가 가능하여 응집 효율이 뛰어나며, 생성물이 제조된 후 상온, 상압 조건에서 장기 보관하더라도 석출물이 석출되지 않는 등 제품 안정성도 확보될 수 있는 신규한 폴리염화알루미늄칼슘 무기 응집제 및 이를 제조하는 방법을 제공하고자 한다.
상기 과제를 달성하기 위하여 본 발명은,
하기 화학식 1로 표시되는 폴리염화알루미늄금속 화합물을 포함하며, 염기도가 45~90%인 것을 특징으로 하는 무기 응집제를 제공한다.
[화학식 1]
AlCaxMy(OH)zClw
상기 식에서 M은 1A족 금속이고, x, y, z는 3+2x+y=z+w식을 만족하며, 0.07≤x≤0.47, 0.03≤y≤0.3, 1.35≤z≤2.7이다.
또한, 본 발명은
수산화알루미늄(Al(OH)3), 염산 및 물을 혼합, 교반하여 혼합액을 제조하는 1단계;
상기 1단계에서 제조된 혼합액을 반응시켜 중간체 화합물을 제조하는 2단계;
상기 2단계에서 제조된 중간체 화합물에 MOH(M=1A족 금속)를 첨가하고 교반하에 반응시키는 3단계;
상기 3단계에서 얻어진 생성물에 Ca(OH)2를 첨가하고 교반하에 반응시키는 4단계; 및
상기 4단계에서 얻어진 생성물을 숙성시키는 5단계
를 포함하는 화학식 1로 표시되는 폴리염화알루미늄금속 화합물을 포함하는 무기 응집제의 제조 방법을 제공한다.
[화학식 1]
AlCaxMy(OH)zClw
상기 식에서 M은 1A족 금속원소이고, x, y, z는 3+2x+y=z+w식을 만족하며, 0.07≤x≤0.47, 0.03≤y≤0.3, 1.35≤z≤2.7이다.
본 발명에 따른 폴리염화알루미늄칼슘 무기 응집제 및 그 제조 방법의 특징 및 장점을 설명하면 다음과 같다.
우선, 기존 기술과 같이 저염기도의 폴리염화알루미늄계 무기 응집제의 염기도를 높이기 위하여 고온, 고압과 같은 가혹 조건에서 반응을 실시하지 않으므로 반응기 등 설비의 안정성을 높여 설비의 수명을 연장시키는 효과가 있다.
또한, 반응을 저온, 저압 조건에서 실시할 수 있으므로 반응 후 상온, 상압 조건에서 보관시 과포화 상태가 깨지는 문제가 발생하지 않으므로 제품의 장기 저장 안정성을 높일 수 있다.
또한, 염기도를 45%이상, 최대 90%까지 높일 수 있으므로 응집 효율은 기존 제품 대비 동등 이상으로 유지할 수 있다.
본 발명에 따른 폴리염화알루미늄칼슘계 무기 응집제를 제조하기 위하여 MOH(M=1A족 금속) 물질을 이용하여 1차로 반응시켜 생성물의 안정성을 확보하고 이어서 응집 효율을 증가시키기 위하여 Ca(OH)2를 이용하여 2차로 반응시킴으로써 생성물의 제품 안정성과 응집 효율을 동시에 확보할 수 있는 장점이 있다.
이하, 본 발명에 관하여 더욱 구체적으로 설명한다.
폴리염화알루미늄칼슘(PACC)은 염기도가 70%가 넘는 고염기도 응집제로서 응집 효율이 높은 것으로 알려져 있다. 이는 분자 내의 칼슘 2가 양이온으로 인해 응집 물질과의 결합성이 높아져 큰 응집물질도 쉽게 응집할 수 있기 때문이다. 응집 효율이 높은 물질을 응집제로 사용하면 응집제 투입량을 절감할 수 있으므로 비용 절감 효과와 함께 원수의 pH 등 변화를 최소화할 수 있어 pH 조절을 위한 추가 공정을 필요치 않게 되는 효과가 있다.
그러나, 이러한 PACC는 제조하기가 어렵고 제조되더라도 6개월 이상 안정성을 유지하기가 어렵다. 이는 PACC를 제조하는 과정이 PAC와 칼슘화합물의 반응성이 낮아 고온, 고압 조건에서 반응시키기 때문이다. (대한민국 등록특허 제0192872호)
따라서 본 발명은 이러한 고온, 고압 조건을 사용하지 않고 PACC 제품을 제조하기 위한 기술이다.
이를 위하여 본 발명은 저염기도의 PAC와 칼슘을 반응시킴에 있어서 직접 반응시키지 않고 수산화알루미늄(Al(OH)3), 염산 및 물을 혼합, 교반하여 혼합액을 제조한 후 그 혼합액을 반응시켜 중간체 화합물을 제조하고, 상기 중간체 화합물과 1A족 금속의 수산화물(MOH)를 이용하여 1차로 반응시키고 다시 여기에 Ca(OH)2를 첨가하여 2차로 반응시킴에 의해 저온, 저압 조건에서도 반응이 원활하도록 하는 방법을 사용하였다.
일반적으로 고염기도의 무기 응집제를 사용할 경우 응집제의 고분자화를 유도하므로 응집성능이 좋아진다는 것은 앞에 설명한 것과 같다. 그러나 고염기도의 응집제는 고분자 상태의 알루미늄염으로 제조하지 못할 경우 제품 중에 Al(OH)2+ 이온을 많이 보유하게 되어 쉽게 Al(OH)3 형태로 침전을 형성하므로 불안정해진다. 이러한 침전 현상은 고염기도 폴리염화알루미늄계 무기 응집제가 갖는 근본적인 문제점이다. 현재까지 개발되거나 시판된 대부분의 제품은 약 3~4개월 후부터는 침전 현상이 발생하므로 제품의 사용 수명이 짧은 문제점이 있었다.
본 발명은 고염도의 폴리염화알루미늄칼슘계 무기 응집제로서 높은 응집 효율을 유지하는 동시에 6개월 이상, 더 길게는 1년 이상 장기 보관 안정성을 확보할 수 있는 기술을 제안한다.
본 발명에 따른 폴리염화알루미늄칼슘계 무기 응집제는 다음의 화학식을 갖는 폴리염화알루미늄금속 화합물로서 그 염기도는 45~90%, 더욱 바람직하게는 60~90%이다.
[화학식 1]
AlCaxMy(OH)zClw
상기 식에서 M은 1A족 금속이고, x, y, z는 3+2x+y=z+w식을 만족하며, 0.07≤x≤0.47, 0.03≤y≤0.3, 1.35≤z≤2.7이다.
이 때, 상기 M은 1A족 금속원소로서, Li, Na, K 등을 들 수 있으며, 바람직하게는 Na 또는 K이다.
본 발명에서 상기 무기 응집제에는 Al2O3가 5~25%의 범위에서 포함될 수 있다.
또한, 본 발명에서 상기 무기 응집제는 45 ~ 90%의 염기도, 바람직하게는 60 ~ 90%의 염기도를 갖는다. 본 발명에 따른 폴리염화알루미늄칼슘계 무기 응집제는 고염기도를 가지므로 응집 효율이 우수하다.
본 발명에　따른 폴리염화알루미늄칼슘계 무기 응집제는 유기 고분자 응집제와 혼합하여 수처리용 응집제 조성물로 사용될 수 있다. 이 때 사용될 수 있는 유기 고분자 응집제로는 폴리아크릴아마이드 및 폴리디메틸디에틸암모늄클라이드 중에서 선택되는 1종 이상이 사용될 수 있으며, 그 함량은 0.001 ~ 0.2 중량%의 범위로 혼합되어 사용될 수 있다.
상기 본 발명에 따른 폴리염화알루미늄칼슘계 무기 응집제는 칼슘이온을 포함함으로써 고염기도의 확보가 가능하고 응집 효율을 높게 유지할 수 있으며, 1A족 금속이온을 포함함으로써 상온에서의 안정성을 확보하여 장기 보관 안정성을 향상시킬 수 있다.
본 발명에 따른 상기 고염기도의 폴리염화알루미늄칼슘계 무기 응집제는 다음의 단계를 포함하여 제조된다.
즉, 수산화알루미늄(Al(OH)3), 염산 및 물을 혼합, 교반하여 혼합액을 제조하는 1단계;
상기 1단계에서 제조된 혼합액을 반응시켜 중간체 화합물을 제조하는 2단계;
상기 2단계에서 제조된 중간체 화합물에 MOH(M=1A족 금속)를 첨가하고 교반하에 반응시키는 3단계;
상기 3단계에서 얻어진 생성물에 Ca(OH)2를 첨가하고 교반하에 반응시키는 4단계; 및
상기 4단계에서 얻어진 생성물을 숙성시키는 5단계
를 포함하여 제조된다.
상기 1단계에서의 염산에는 황산, 질산, 인산으로 이루어진 군에서 선택된 1종 이상이 25 중량% 이하에서 혼합 사용될 수 있다.
또한, 상기 2단계에서의 반응은 100~250 ℃에서 1~10 시간 동안 진행되는 것이 바람직하다. 상기 반응에 의하여 중간체가 형성되며 그 중간체의 한 형태는 다음 화학식 2와 같다.
[화학식 2]
Al2(OH)1.8~2.6Cl3.4~4.2
이 때, 상기 M은 1A족 금속원소로서, Li, Na, K 등을 들 수 있으며, 바람직하게는 Na 또는 K이다.
본 발명에서 상기 무기 응집제에는 Al2O3가 5~25%의 범위에서 포함될 수 있다.
상기 3단계에서의 반응 및 상기 4단계에서의 반응은 0~50℃, 0.5 ~ 1.5 기압 조건에서 진행될 수 있다.
본 발명에서 3단계의 반응은 4단계의 반응보다 비교적 원활하게 일어나므로 고온, 고압 조건이 아니라 0~50℃, 0.5~1.5 기압의 저온, 저압 조건에서 진행될 수 있으며, 더욱 바람직한 온도 및 압력 범위는 25~50℃, 1 기압 범위이다.
또한, 상기 3단계에서의 반응 및 상기 4단계에서의 반응은 5,000~50,000rpm의 교반속도로 유지되는 균질화반응기를 이용하여 수행되는 것이 바람직하다. 이와 같은 속도의 균질화반응기를 통하여 반응시킬 경우 액체 입자들이 기계적으로 미세하게 분산되어 산성인 저염기도의 응집제와 알칼리성인 MOH(M=1A족 금속), Ca(OH)2를 침전이 형성되지 않은 상태에서 균일하게 반응이 일어나도록 할 수 있다. 이와 같이 제조되는 고염기도의 무기 응집제는 칼슘 이온으로 인해 높은 응집 효율을 갖는 동시에, 1A족 금속 이온으로 인해 분산성 및 용해성이 우수하여 침전 석출물이 잘 형성되지 않으므로 안정성이 우수하다.
이어서, 생성물을 숙성시키는데, 숙성은 일반적으로 1~5 시간 동안 숙성시키는 것이 바람직하다. 이와 같이 제조된 폴리염화알루미늄칼슘계 무기 응집제는 수화물 형태로 존재한다.
이하에서는 본 발명을 실시예예 의거하여 더욱 상세하게 설명한다. 그러나, 본 발명의 범위가 하기 실시예에 의해 제한되는 것은 아니다.
[실시예]
응집제 제조
[실시예 1]
수산화알루미늄(Al(OH)3) 30 kg과 염산(HCl 35%) 60 kg을 혼합하고 교반하여 혼합액을 제조하였다. 상기 혼합액을 160℃에서 3시간 동안 반응시켜서 물 15kg을 희석하여 Al2O3 17%, 염기도 40%인 Al2(OH)2.4Cl3.6 중간체를 함유하는 용액을 얻었다. 상기 얻어진 중간체 화합물에 NaOH(25%) 15kg을 30℃, 1기압 조건에서 1시간 동안 서서히 첨가하면서 반응시켜 용액 상태의 생성물을 얻고, 상기 얻어진 생성물에 Ca(OH)2(20%) 35kg을 30℃, 1기압 조건에서 서서히 첨가하면서 반응시켜 생성물을 얻은 후 물 15kg을 희석 후 2시간 동안 숙성하여 최종 생성물을 약 170kg을 얻었다. 상기 NaOH 및 Ca(OH)2의 반응 과정에서는 약 10,000 rpm으로 고속 회전하는 균질화반응기(homogenizer)를 사용하였다.
최종 생성물을 분석한 결과 Al2O3 10%, 칼슘 2.5 중량%, 나트륨 0.5 중량%를 함량비를 가지며 70% 염기도를 갖는 폴리염화알루미늄칼슘계 무기 응집제인 것을 확인하였다.
[실시예 2]
상기 실시예 1과 동일한 방법으로 실시하되, 상기 중간체 화합물에 NaOH(25%) 7.5kg을 20℃, 1기압 조건에서 1시간 동안 서서히 첨가하면서 반응시켜 용액 상태의 생성물을 얻고, 상기 얻어진 생성물에 Ca(OH)2(20%) 40kg을 20℃, 1기압 조건에서 서서히 첨가하면서 반응시켜 생성물을 얻은 후 물 17.5kg을 희석 후 2시간 동안 숙성하여 최종 생성물을 약 170kg을 얻었다. 상기 NaOH 및 Ca(OH)2의 반응 과정에서는 약 10,000 rpm으로 고속 회전하는 균질화반응기(homogenizer)를 사용하였다.
최종 생성물을 분석한 결과 Al2O3 10%, 칼슘 2.7 중량%, 나트륨 0.25 중량%를 함량비를 가지며 68% 염기도를 갖는 폴리염화알루미늄칼슘계 무기 응집제인 것을 확인하였다.
[실시예 3]
상기 실시예 1과 동일한 방법으로 실시하되, 상기 중간체 화합물에 NaOH(25%) 15kg을 50℃, 1기압 조건에서 1시간 동안 서서히 첨가하면서 반응시켜 용액 상태의 생성물을 얻고, 상기 얻어진 생성물에 Ca(OH)2(20%) 45kg을 50℃, 1기압 조건에서 서서히 첨가하면서 반응시켜 생성물을 얻은 후 물 5kg을 희석 후 2시간 동안 숙성하여 최종 생성물을 약 170kg을 얻었다. 상기 NaOH 및 Ca(OH)2의 반응 과정에서는 약 10,000 rpm으로 고속 회전하는 균질화반응기(homogenizer)를 사용하였다.
최종 생성물을 분석한 결과 Al2O3 10%, 칼슘 2.9 중량%, 나트륨 0.5 중량%를 함량비를 가지며 75% 염기도를 갖는 폴리염화알루미늄칼슘계 무기 응집제인 것을 확인하였다.
[비교예 1]
상기 실시예 1과 동일한 방법으로 실시하되, 상기 중간체 화합물에 Ca(OH)2(20%) 35kg을 30℃, 1기압 조건에서 서서히 첨가하면서 반응시켜 생성물을 얻은 후 물 30kg을 희석 후 2시간 동안 숙성하여 최종 생성물을 약 170kg을 얻었다. 상기 Ca(OH)2의 반응 과정에서는 약 10,000 rpm으로 고속 회전하는 균질화반응기(homogenizer)를 사용하였다.
최종 생성물을 분석한 결과 Al2O3 10%, 칼슘 2.5 중량%를 함량비를 가지며 60% 염기도를 갖는 폴리염화알루미늄칼슘계 무기 응집제인 것을 확인하였다.
[비교예 2]
상기 실시예 1과 동일한 방법으로 실시하되, 상기 중간체 화합물에 Ca(OH)2 60 kg을 190℃, 12기압의 고온, 고압 조건에서 서서히 첨가하면서 반응시켜 생성물을 얻은 후 물 5kg을 희석 후 2시간 동안 숙성하여 최종 생성물을 약 170kg을 얻었다. 상기 Ca(OH)2의 반응 과정에서는 약 10,000 rpm으로 고속 회전하는 균질화반응기(homogenizer)를 사용하였다.
최종 생성물을 분석한 결과 Al2O3 10%, 칼슘 4.9 중량%를 함량비를 가지며 75% 염기도를 갖는 폴리염화알루미늄칼슘계 무기 응집제인 것을 확인하였다.
응집 성능 평가
상기 실시예 1~3 및 비교예 1~2에서 제조된 무기 응집제로써 응집 기기(창신과학기계 C-JT Jar Tester)를 사용하여 급속 교반 130rpm 60초, 완속교반 60rpm 10분, 정치 20분을 거친 후 상등액을 채취하여 탁도계(모델명: HACH 2100N Turbidity meter)를 사용하여 탁도를 측정하였다.
그 결과를 표 1에 나타내었다.
원수: 알칼리도 25mg/l, pH=7.45, 탁도= 64 NTU
구분 실시예 1 실시예 2 실시예 3 비교예 1 비교예 2
응집제투입량(mg/l) 40 40 40 40 40
처리수 탁도(NTU) 2.0 2.2 1.5 3.8 2.1
처리수 pH 7.25 7.23 7.32 7.15 7.33
처리수 알칼리도(mg/l) 21.5 21.0 22.5 19.5 22.5
* NTU : 용액 중 현탁 물질의 양(Nephelometric Turbidity Unit)
* 탁도의 측정은 HACH 2100N 측정기 사용
상기 표 1로부터, 본 발명에 의한 실시예 1~3의 경우는 2단계 반응으로 상온, 상압 조건에서 반응을 진행하여 응집제를 제조하였음에도 반응 효율이 우수하고 염기도가 높아 응집 효율이 우수하나, 비교예 1의 경우는 상온, 상압 조건에서는 반응이 원활히 진행되지 않아 염기도가 낮고 이에 따라 응집 효율이 열악한 것을 확인하였으며, 비교예 2의 경우는 고온, 고압 조건을 사용하여 반응을 시킴에 따라 반응 효율이 높아 염기도가 높게 얻어져서 응집 효율이 우수한 것을 확인하였다. 이에 따라 본 발명에 따른 무기 응집제는 상온, 상압의 가혹하지 않은 조건에서 반응을 진행하였어도 그 효율은 가혹 조건을 사용한 비교예 2의 경우와 동등 수준의 효율을 가짐을 확인하였다.
응집제의 안정성 평가
저온 항온기에서(20℃) 상기 실시예 및 비교예의 무기 응집제의 안정성 평가를 최대 6개월간 1개월 단위로 육안으로 관찰하여 침전물 발생 여부를 체크하였고, 그 결과를 하기 표 2에 나타내었다.
구분 실시예 1 실시예 2 실시예 3 비교예 1 비교예 2
1개월 후 O O O O O
2개월 후 O O O O △
3개월 후 O O O △ X
4개월 후 O O O X X
5개월 후 O O O X X
6개월 후 O △ O X X
O: 침전 없음. △: 침전 소량 발생, X:침전 다량 발생
상기 표 2의 응집제 안정성 평가 결과로부터 본 발명의 무기 응집제는 안정성이 매우 우수한 반면, Ca(OH)2를 단독 반응시켜 얻어진 비교예 1과, 고온, 고압의 가혹 조건을 이용하여 제조된 비교예 2의 경우는 응집제의 안정성이 열악함을 확인하였다.
따라서 상기 응집 효율 및 응집제 안정성 평가로부터 본 발명에 따른 고염기도 폴리염화알루미늄칼슘계 무기 응집제는 응집 효율과 응집제의 안정성 모두 매우 우수하여 수처리용으로 사용하기 적합하다는 것을 알 수 있었다.
아울러, 본 발명에 따른 고염기도 폴리염화알루미늄칼슘계 무기 응집제는 비교적 저온, 저압 조건에서 제조되므로 반응기 등 설비에 과도한 부하를 주지 않으므로 설비의 수명을 연장시킬 수 있는 효과도 있다.

Claims (12)

  1. 하기 화학식 1로 표시되는 폴리염화알루미늄금속 화합물을 포함하며, 염기도가 45~90%인 것을 특징으로 하는 무기 응집제:
    [화학식 1]
    AlCaxMy(OH)zClw
    상기 식에서 M은 1A족 금속이고, x, y, z는 3+2x+y=z+w식을 만족하며, 0.07≤x≤0.47, 0.03≤y≤0.3, 1.35≤z≤2.7이다.
  2. 청구항 1에서, 상기 M은 Na 또는 K인 것을 특징으로 하는 무기 응집제.
  3. 청구항 1에서, 상기 무기 응집제는 5~25 중량%의 Al2O3를 포함하고 있는 것을 특징으로 하는 무기 응집제.
  4. 청구항 1의 무기 응집제 및 유기 고분자 응집제를 포함하는 수처리용 응집제 조성물.
  5. 청구항 4에 있어서, 상기 유기 고분자 응집제는 폴리아크릴아마이드 및 폴리디메틸디에틸암모늄클라이드 중에서 선택되는 1종 이상인 것을 특징으로 하는 수처리용 응집제 조성물.
  6. 수산화알루미늄(Al(OH)3), 염산 및 물을 혼합, 교반하여 혼합액을 제조하는 1단계;
    상기 1단계에서 제조된 혼합액을 반응시켜 중간체 화합물을 제조하는 2단계;
    상기 2단계에서 제조된 중간체 화합물에 MOH(M=1A족 금속)를 첨가하고 교반하에 반응시키는 3단계;
    상기 3단계에서 얻어진 생성물에 Ca(OH)2를 첨가하고 교반하에 반응시키는 4단계; 및
    상기 4단계에서 얻어진 생성물을 숙성시키는 5단계
    를 포함하는 화학식 1로 표시되는 폴리염화알루미늄금속 화합물을 포함하는 무기 응집제의 제조 방법:
    [화학식 1]
    AlCaxMy(OH)zClw
    상기 식에서 M은 1A족 금속원소이고, x, y, z는 3+2x+y=z+w식을 만족하며, 0.07≤x≤0.47, 0.03≤y≤0.3, 1.35≤z≤2.7이다.
  7. 청구항 6에서, 상기 1단계에서의 염산에는 황산, 질산, 인산으로 이루어진 군에서 선택된 1종 이상이 25 중량% 이하에서 혼합 사용되는 것을 특징으로 하는 무기 응집제의 제조 방법.
  8. 청구항 6에서, 상기 2단계에서의 반응은 100~250 ℃에서 1~10 시간 동안 진행되는 것을 특징으로 하는 무기 응집제의 제조 방법.
  9. 청구항 6에서, 상기 3단계에서의 M은 Na 또는 K인 것을 특징으로 하는 무기 응집제의 제조 방법.
  10. 청구항 6에 있어서, 상기 무기 응집제는 5~25 중량%의 Al2O3를 포함하고 있는 것을 특징으로 하는 무기 응집제의 제조 방법.
  11. 청구항 6에 있어서, 상기 3단계에서의 반응 및 상기 4단계에서의 반응은 0~50℃, 0.5~1.5기압 조건에서 진행되는 것을 특징으로 하는 무기 응집제의 제조 방법.
  12. 청구항 6에 있어서, 상기 3단계에서의 반응 및 상기 4단계에서의 반응은 5,000~50,000rpm의 교반속도로 유지되는 균질화반응기를 이용하여 수행되는 것을 특징으로 하는 무기 응집제의 제조 방법.
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Cited By (5)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN104773802A (zh) * 2015-03-23 2015-07-15 青岛大学 一种高吸附性能的复合絮凝剂气凝胶及其制备方法
KR101612513B1 (ko) 2015-06-17 2016-04-14 주식회사 유니테크 고염기도 폴리염화알루미늄계 무기 응집제의 제조방법
KR101700412B1 (ko) 2016-04-28 2017-01-31 케이지케미칼 주식회사 고염기도 폴리염화규산알루미늄메타인산계 수처리제 및 그 제조방법
KR101980478B1 (ko) * 2018-01-19 2019-05-21 신태욱 활성백토의 산성 폐수를 이용한 무기응집제의 제조방법
KR20220095338A (ko) 2020-12-29 2022-07-07 케이지케미칼 주식회사 부유 고형물 및 총 인 제거성능이 향상된 폴리염화알루미늄계 수처리용 응집제 및 이의 제조방법

Citations (3)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JP2991987B2 (ja) 1997-03-04 1999-12-20 多木化学株式会社 塩基性塩化アルミニウム及びその製造方法
KR100245196B1 (ko) 1997-12-13 2000-02-15 오덕춘 고중합 염화알루미늄 수처리용 응집제 및 그의 제조방법
KR101146747B1 (ko) 2010-05-13 2012-05-17 미주엔비켐 주식회사 폐수 정화용 무기 응집제, 그 제조방법 및 이를 이용한 폐수 정화 방법

Patent Citations (3)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JP2991987B2 (ja) 1997-03-04 1999-12-20 多木化学株式会社 塩基性塩化アルミニウム及びその製造方法
KR100245196B1 (ko) 1997-12-13 2000-02-15 오덕춘 고중합 염화알루미늄 수처리용 응집제 및 그의 제조방법
KR101146747B1 (ko) 2010-05-13 2012-05-17 미주엔비켐 주식회사 폐수 정화용 무기 응집제, 그 제조방법 및 이를 이용한 폐수 정화 방법

Cited By (5)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN104773802A (zh) * 2015-03-23 2015-07-15 青岛大学 一种高吸附性能的复合絮凝剂气凝胶及其制备方法
KR101612513B1 (ko) 2015-06-17 2016-04-14 주식회사 유니테크 고염기도 폴리염화알루미늄계 무기 응집제의 제조방법
KR101700412B1 (ko) 2016-04-28 2017-01-31 케이지케미칼 주식회사 고염기도 폴리염화규산알루미늄메타인산계 수처리제 및 그 제조방법
KR101980478B1 (ko) * 2018-01-19 2019-05-21 신태욱 활성백토의 산성 폐수를 이용한 무기응집제의 제조방법
KR20220095338A (ko) 2020-12-29 2022-07-07 케이지케미칼 주식회사 부유 고형물 및 총 인 제거성능이 향상된 폴리염화알루미늄계 수처리용 응집제 및 이의 제조방법

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