KR101322203B1 - 폐수 처리용 유기-견운모를 제조하는 방법 - Google Patents

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Abstract

본 발명은 폐수처리용 유기-견운모의 제조방법을 제공한다. 본 발명은 테트라메틸 암모니움 클로라이드 합성유기물 0.3 ~ 0.5 g을 1 리터 증류수에 녹이고, 여기에 4 g의 견운모를 추가하여 넣고, 실온에서 12시간 동안 교반하여 이온교환된 유기-견운모의 용액을 제조하는 공정과; 상기의 유기-견운모 용액을 여과재 위에 쏟아 붓고, 그 위에 증류수를 반복적으로 투여하여 세척을 행함으로써, 불순물을 제거하고 순수한 유기-견운모를 분리하는 공정과; 상기의 여과 세척 공정을 마친 이후, 보다 신속한 건조를 행하기 위하여 100 ℃ ~ 110 ℃ 온도의 오븐 내에서 4시간 동안 수분을 제거하고 건조시켜서 유기-견운모 입자를 수득하는 공정; 을 포함하고 있다.
본 발명은 폐수 중의 비소성분을 효율적으로 흡착하여 제거할 수 있다.

Description

폐수 처리용 유기-견운모를 제조하는 방법{Method of Producing Organo-Sericite for Removing Arsenic in Waste Water}
본 발명은 폐수처리용 개질 견운모의 제조방법에 관한 것으로서, 더욱 상세하게는 폐수 중의 비소(As) 성분을 흡착하여 제거하는데 유용하게 사용될 수 있는 표면처리 견운모를 제조하는 방법에 관한 것이다.
환경 분야, 방사능 폐기물 관리 연구, 재료분야 등 다양한 분야에서 점토 광물의 활용성은 매우 잘 알려져 있다. 견운모(Sericite)는 규산염 광물로 이루어진 층상 구조물로 알칼리플럭스 및 화장용품 분야에 널리 적용되어 왔을 뿐 아니라, 최근 독성 중금속 이온의 제거에 대한 적용성 또한 연구 중이다. 그러나, 견운모의 비교적 낮은 양이온 교환능 때문에 환경 분야에서의 활용은 제한적이다.
환경 연구 분야에서 견운모의 적용성을 향상시키기 위해서는 견운모의 표면구조를 개량해야 한다. 이러한 방법으로서 유망한 접근방법이 유기화합물을 이용하여 견운모의 표면을 개질시키는 시도이다. 그러나, 현재까지 견운모의 표면구조를 개질하는 연구는 거의 찾아보기 힘든 실정이다. 점토 광물질내의 유기물분자의 알칼리 양이온(Na+ 또는 K+)을 교환하는 층간결합(intercalation) 또는 이식(grafting)은 고분자 나노화합물 연구에 있어 새로운 분야이다. 유기물 분자의 층간 결합/이식은 점토광물질의 표면 특성을 개량할 수 있고 유기물 분자의 선택성을 부여할 수 있는 장점을 지니게 된다. 유기물 분자의 이식은 광물질 충돌, 즉 층간공간을 지탱한다. 그리고 점토의 비표면적을 증가시킬 뿐만 아니라 삽입된 유기물 작용기는 오염물질의 흡착에 적절하고 선택적이다.
이와 같은 최근의 연구결과가 수질학회지에 소개되었는데, 이 방식은 본 발명의 발명자가 유기-견운모를 이용한 페놀 및 구리 제거 연구라는 제목으로 발표된 것이다. 그러나, 이 방식은 무엇보다도 견운모의 표면 개질을 위하여 적어도 1주일 정도의 작업 시간을 요구하는 단점을 가지고 있다. 이는 유기-견운모의 제조방법이 장시간을 요하는 것이므로, 그 제조방법을 산업적으로 이용하는데 큰 장애요인을 안고 있음을 의미한다.
또한, 상기의 방식은 높은 온도에서 작업을 수행하여야 하고, 정밀한 온도 제어를 요구하므로, 작업의 수행을 위하여 숙련된 작업자를 필요로 한다는 단점도 가지고 있다. 또한, 상기의 방식은 세척과정에서 반드시 속실렛 세척법을 이용하여야 하므로, 작업 과정이 번거롭고 까다로운 단점이 있다.
또한, 상기의 방식은 무엇보다도 폐수 중에서 흡착제거해야 할 중금속의 선택폭이 좁다는 단점을 가지고 있다. 이는 본 발명자의 상기 논문에서 밝혀주고 있는 바와 같이 폐수 중의 페놀과 구리의 흡착성능은 우수하지만, 다른 중금속의 경우에는 예상되는 만큼의 흡착성능을 발휘하지 못하는 점에서 확인되고 있다.
한편, 인체에 치명적인 독성을 가지고 있는 비소는 사람에 의한 인위적인 활동으로 또는 자연적으로 발생되어 우리의 주변환경을 위협하고 있다. 예컨대, 비소가 인위적으로 배출되는 경우는 광산지역 유출수, 비소계열 살충제와 제초제의 사용, 산업폐수의 유출, 화학폐기물의 처리 등을 통해 발생하고 있는 것으로 알려져 있다.
환경문제에 대한 관심이 고조되면서 지하수 오염방지와 수처리에 대한 방안이 여러 각도에서 제시되고 있다. 비소 오염은 우리나라에서도 환경적인 문제로 야기되고 있으며, 이는 광산 폐기물이 용출로 인한 것이 가장 높은 비중을 차지하는 것으로 판단된다. 비소는 음용수를 통한 섭취로 인해서 간, 콩팥, 폐, 비부 조직 등에 잔류하게 되며, 암을 유발시키는 물질로 알려져 있다.
비소는 환경 특성에 따라 다양한 형태의 산화상태(+5, +3, 0, 그리고 -3)를 가지고 있으며, 자연 환경상에서 무기비소는 대체적으로 arsenite[As(III)] 및 arsenate[As(V)]로 존재한다. 잘 알려져 있는 바와 같이, 용존 As(III) 및 용존 As(V)의 분포는 산화환원 포텐셜에 의존한다. As(V)는 산화조건이 지배적인 환경하에서 pH에 따라 H2AsO4 -, HAsO4 2 - 및 AsO4 3 - 등과 같은 deprotonated oxyanions으로 존재하지만 약한 환원조건(>산화환원전위 +100mV)에서는 As(V)에 비해 독성이 큰 As(III)가 열역학적으로 안정하여 pH에 따라 H3AsO3 0, H2AsO3 - 및 HAsO3 2 - 등으로 존재한다. 그렇지만 지하수와 함께 유동하는 과정에서 산화-환원 환경의 변화와 지하 매질과의 수리지구화학적인 반응에 따라서 그 독성과 유동성이 변화될 수 있으며, 산화수환경에서도 생물학적 작용에 의해 As(V)가 As(III)로 환원될 수 있음이 보고된바 있다. As(III)가 As(V)보다 mobility가 높고 독성이 더 강하고 무기비소가 유기비소보다 독성이 더 강하다.
현재까지 비소처리를 위한 많은 기술들이 개발되어 왔다. 미국 환경청은 이온교환, 역삼투, 활성알루미나에 의한 흡착, modified 응집/여과, modified lime softening, 전기투석, 산화/미세여과 기술들을 비소처리에 있어서의 best available technology(BAT)로써 정해놓고 있다.
그렇지만 이러한 각각의 처리방법들은 대개 As(V)의 처리를 위해 많이 적용되었을 뿐이고, 보다 독성이 강한 As(III)의 처리에는 효율적이지 못한 단점을 안고 있다. 이를 개선하기 위하여 사전 산화단계를 첨가하거나 혹은 pH조정 등이 요구되고 있지만, 이들은 거의 대부분 슬러지 발생량이 과다하거나, 경제적이지 못한 단점을 지니고 있다.
이러한 종래의 방식을 개선하고, 견운모의 층 구조 내에 유기물 분자를 결합시킨 유기-견운모 복합체를 제조하고, 이를 이용하여 폐수 중의 비소(As)를 효율적으로 제거하기 위하여 본 발명을 수행하게 된 것이다.
이러한 단점을 극복하기 위한 방안들이 아래와 같이 제안되고 있다.
한국수처리학회지 (제18권 제5호, 29-35, 2010) "유기-견운모를 이용한 페놀 및 구리 제거 연구"
본 발명은, 상기한 종래기술의 제반 문제점을 해결하기 위한 것으로, 통상의 실내 온도 조건하에서 실행될 수 있고, 단기간 내에 수행될 수 있으며, 폐수 중의 비소(As)를 흡착 제거할 수 있는 유기-견운모의 제조방법을 제공하는데 그 목적이 있다.
본 발명은 상기의 목적을 달성하기 위하여, 테트라메틸 암모니움 클로라이드 합성유기물 0.3 ~ 0.5 g을 1 리터 증류수에 녹이고, 여기에 4 g의 견운모를 추가하여 넣고, 실온에서 12시간 동안 교반하여 이온교환된 견운모 용액을 제조하는 공정과; 상기의 이온교환된 견운모 용액을 여과재 위에 쏟아 붓고, 그 위에 증류수를 반복적으로 투여하여 세척을 행함으로써, 불순물을 제거하고 순수한 유기-견운모를 분리하는 공정과; 상기의 여과 세척 공정을 마친 이후, 보다 신속한 건조를 행하기 위하여 100 ℃ ~ 110 ℃ 온도의 오븐 내에서 4시간 동안 수분을 제거하고 건조시켜서 유기-견운모 입자를 수득하는 공정; 을 포함하고 있다.
본 발명은 상기의 목적을 달성하기 위하여, 상기의 테트라메틸 암모니움 클로라이드 합성유기물 대신에 디메틸디옥타데실 암모니움 클로라이드 합성유기물을 사용할 수 있다. 상기의 디메틸디옥타데실 암모니움 클로라이드 합성유기물은 위와 동일한 조건하에서 0.6 ~ 1.0 g을 사용하는 것이 바람직하다.
본 발명에 의해 수득된 유기-견운모는 종래의 제조방법에 비하여 훨씬 단축된 기간으로 제조할 수 있는 장점이 있다. 이는 종래의 제조방법에 의할 경우, 최소한 14일 내지 15일 정도의 기간이 소요된 반면에, 본 발명에 의한 제조방법에 의할 경우, 하루 내지 이틀이면 충분히 제조할 수 있게 된다.
이는 본 발명에 의할 경우, 종래의 제품에 비하여 그 보다 양호한 As 흡착효과를 가지고 있으며, 제조방법의 개선을 통하여, 유기-견운모 제품을 산업적으로 제조하여 활용할 수 있는 토대를 마련한 것으로 평가될 수 있다.
도 1은 견운모와 유기화합물 사이의 양이온 교환반응의 개념도이다.
이하, 본 발명의 바람직한 실시예를 통하여 더욱 구체적이고 상세하게 설명한다.
1. 유기-견운모 용액의 제조공정:
본 발명은 유기-견운모를 제조하기 위한 유기화합물로서 테트라메틸 암모니움 클로라이드를 선택한다. 본 발명에 있어서 사용된 상기의 테트라메틸 암모니움 클로라이드는 견운모의 내부에 존재하는 양 이온, 특히 K+ 이온을 이온교환시켜 견운모의 층간 공간을 증대시킬 수 있고, 또한 반응 이후에 브로마이드 성분을 포함하지 않으므로, 이를 제거할 필요가 없는 장점이 있으므로, 가장 적합한 반응원료로 선택한 것이다. 종래의 유기-견운모의 제조에 사용되었던 헥사데실트리메틸 암모니움 브로마이드의 경우, 제조기간이 장기간에 걸치는 단점이 있고, 특히 브롬성분을 제거하여야 하므로 속실렛 세척을 반드시 수행해 주어야 하는 단점을 가지고 있는데 반하여, 본 발명의 상기 테트라메틸 암모니움 클로라이드는 이온교환반응이 신속하고 또한 브롬 성분을 포함하고 있지 않아서, 별도의 속실렛 세척을 수행할 필요도 없는 장점이 있다.
도 1은 견운모와 유기화합물 사이의 양이온 교환반응을 개략적으로 도시한 개념도이다. 이는 견운모의 층간에 존재하는 K+ 양이온이 빠져나오는 대신에, 그 자리에 그보다 구조적으로 큰 유기화합물이 교환되어 삽입되어지고, 그 증대된 층간 사이에 다른 이온 성분들을 흡착시킬 수 있는 공간을 형성함을 나타내고 있다.
본 발명은 상기의 테트라메틸 암모니움 클로라이드 합성유기물 0.3 ~ 0.5 g을 1 리터 증류수에 넣어 녹여준다. 상기의 테트라메틸 암모니움 클로라이드 합성유기물은 양이온 교환수지능(CEC)이 100% 인 것을 사용하는 것이 바람직하다.
본 발명은 상기의 테트라메틸 암모니움 클로라이드 합성유기물 용액 1리터에, 4 g의 견운모를 칭량하여 넣어주고, 실온에서 12시간 동안 교반한다. 본 발명은 실온에서 행하는 점에 기술적인 특징을 가지고 있으며, 12시간의 짧은 시간동안 교반하는 것으로 충분하다. 이는 종래의 제조방법이 약 60℃의 온도하에서 수행하여야 하였고, 또한 상기의 온도조건하에서 약 1주일 정도를 계속적으로 교반해주어야 하는 점과 대비되어질 수 있다. 이와 같은 작업은 작업자가 실온에서 수행할 수 있고, 대략 12시간 정도 교반하게 되면, 상기 견운모의 이온교환된 개질효과를 가져올 수 있게 된다.
본 발명은 상기의 테트라메틸 암모니움 클로라이드 합성유기물 대신에 디메틸디옥타데실 암모니움 클로라이드 합성유기물 0.6 ~ 1.0 g을 사용할 수 있으며, 이때 양이온 교환수지능(CEC)이 200% 인 것을 사용하는 것이 바람직하다.
2. 유기-견운모의 분리공정:
본 발명은 상기의 유기-견운모 용액을 제조하게 되면, 이것을 여과하여 그 여액을 버리고 유기-견운모 제품을 얻는 공정으로 이행되어진다. 본 발명에 있어서, 상기의 여과과정은 종이 여과재를 사용하여 수행될 수 있다. 좀더 구체적으로는 상기의 유기-견운모의 용액을 여과재 위에 쏟아 붓고, 그 위에 증류수를 반복적으로 투여하여 세척을 행한다. 이온교환된 견운모 제품은 입자가 매우 미세하고 고우므로, 여과 과정에서 진흙과 같이 엉겨붙어 쉽게 필터에 쌓이게 되는 경향을 나타낸다. 따라서, 상기 종이 여과재 위에 증류수를 서서히 붓고, 세척을 행한 다음, 다시 증류수를 서서히 붓고 세척을 행함으로써, 반복적으로 수행하는 것이 바람직하다. 수득된 유기-견운모 제품은 외관상 통상의 견운모와 크게 다르지 않은 모습을 나타내고 있었다.
본 발명은 이와 같이 이온교환된 유기-견운모 입자를 불순물로부터 분리하여 수득하기 위하여 증류수 세척을 행하는 것인데, 이는 종래의 방법과 대비할 경우, 브로마이드 성분을 제거하기 위하여 별도의 속실렛 세척을 수행할 필요가 없다는 점에서, 매우 간단할 뿐만 아니라, 시간적 경제적으로도 매우 효율적인 것임을 알 수 있다.
3. 이온교환된 유기-견운모 입자의 수득공정:
본 발명은 상기의 여과 세척 공정을 마친 이후, 건조공정을 수행한다. 이를 위하여, 오븐 내에 상기의 유기-견운모 수득물을 집어넣고, 100 ℃ ~ 110 ℃의 온도 범위를 유지한 상태에서 4시간 동안 수분을 제거하여 건조시킨다. 오븐의 온도가 100 ℃ 이하일 경우에는 건조시간이 6시간 이상으로 늘어나게 되므로, 다른 작업시간과 더불어 당일 내에 처리하기 힘들어지게 되므로 바람직스럽지 못하고, 오븐의 온도가 110 ℃ 이상일 경우에는 건조시간이 단축될 수 있지만, 투입된 에너지 양에 비하여 건조시간의 단축비율이 높지 않으므로, 바람직스럽지 못하다.
본 발명은 건조공정을 마치게 되면, 상기의 오븐에서 건조된 유기-견운모 수득물을 꺼내어, 유리병에 보관한 후, 각종 중금속 폐수를 정화시키는데 사용되어진다.
이하, 본 발명에 의한 유기-견운모의 제조방법을 더욱 구체적인 실시예를 통하여 설명한다.
또한, 상기의 유기-견운모를 폐수 중의 중금속 흡착실험에 사용하되, 종래의 제품들과 대비하여 사용하여, 그 성능을 비교하여 살펴봄으로써, 종래의 제조방법과의 차이점을 구체적으로 대비하여 설명하기로 한다.
<< 제조실시예 1 >>
양이온 교환수지능 100 %인 테트라메틸 암모니움 클로라이드 0.4 g을 칭량하고, 이것을 견운모의 표면 개질을 위한 유기화합물로서 선택하였다. 둥근바닥 플라스크에 1리터의 증류수에 넣고, 여기에 상기의 cec 100%인 테트라메틸 암모니움 클로라이드 0.4 g을 투입하고 교반하였다. 이후, 상기의 둥근바닥 플라스크의 내부에 4 g의 견운모를 투입하였다. 다음, 상기의 둥근바닥 플라스크를 실온에서 12시간 동안 흔들어 그 내부의 혼합물을 교반하였다.
상기의 교반작업을 마친 이후, 상기 둥근바닥 플라스크를 기울여 종이 필터에 붓고, 그 위에 증류수를 서서히 부으면서 세척작업을 수행하였다. 증류수를 한꺼번에 많이 붓게 될 경우, 유기-견운모가 종이필터 위로 점차 쌓여 필터링 시간이 오래 걸리게 되므로, 서서히 여러 차례에 걸쳐 반복적으로 진행하였다.
상기의 세척작업을 마친 이후, 종이 필터에서 견운모 제품을 유리 용기에 털어내고, 상기의 유리용기를 오븐에 집어넣고, 105 ℃의 온도에 맞추고, 4시간 동안 건조작업을 수행하였다.
상기의 오븐에서 상기의 유리용기를 꺼내고, 그 내부에 있는 표면 개질 견운모를 유리병에 보관하였다. 이는 상기의 표면 개질 견운모가 공기 중의 수분에 접촉하는 것을 방지하기 위한 것이며, 실험의 정확성을 기하기 위함이었다.
이와 같은 작업은 이틀에 걸쳐 진행되었다.
<< 제조실시예 2 >>
양이온 교환수지능 200 %인 테트라메틸 암모니움 클로라이드 0.8 g을 칭량하여 사용한 것을 제외하고, 그 나머지는 상기의 제조실시예 1과 동일하게 진행하였다.
이와 같은 작업은 역시 이틀에 걸쳐 진행되었다.
<< 비교 제조실시예 3 >>
양이온 교환수지능 100 %인 테트라메틸 암모니움 클로라이드 대신에 양이온 교환수지능 100 %인 디메틸디옥타데실 암모니움 클로라이드 2.1 g을 칭량하여 사용한 것을 제외하고, 그 나머지는 상기의 제조실시예 1과 동일하게 진행하였다.
이와 같은 작업은 역시 이틀에 걸쳐 진행되었다.
<< 비교 제조실시예 4 >>
양이온 교환수지능 200 %인 테트라메틸 암모니움 클로라이드 대신에 양이온 교환수지능 200 %인 디메틸디옥타데실 암모니움 클로라이드 4.2 g을 칭량하여 사용한 것을 제외하고, 그 나머지는 상기의 제조실시예 2와 동일하게 진행하였다.
이와 같은 작업은 역시 이틀에 걸쳐 진행되었다.
<< 비교 제조실시예 5 >>
이는 종래의 제조방법에 관한 것으로서, 양이온 교환수지능 100 %인 헥사데실트리메틸 암모니움 브로마이드 6 g을 칭량하고, 이것을 견운모의 표면 개질을 위한 유기화합물로서 선택하였다. 둥근바닥 플라스크에 1리터의 증류수에 넣고, 여기에 상기의 cec 100%인 헥사데실트리메틸 암모니움 브로마이드 6 g을 투입하고 교반하였다. 이후, 상기의 둥근바닥 플라스크의 내부에 20 g의 견운모를 투입하였다. 그리고, 상기의 둥근바닥 플라스크를 60 ℃로 승온시킨 챔버에 집어넣고, 그곳에서 7일 동안 흔들어 그 내부의 혼합물을 교반하였다.
상기의 교반작업을 마친 이후, 상기 둥근바닥 플라스크를 챔버에서 꺼내고, 이것을 기울여 종이 필터에 붓고, 그 위에 증류수를 서서히 부으면서 세척작업을 수행하였다. 증류수를 서서히 붓고, 5차례에 걸쳐 반복적으로 세척작업을 진행하였다.
상기의 세척작업을 마친 이후, 종이 필터에서 유기-견운모 제품을 유리 용기에 털어넣고, 상기의 유리 용기를 진공건조기에 넣고 이틀 동안 유지시켜서, 1차적인 건조작업을 수행하였다.
상기의 1차 건조된 유기-견운모 제품에 대해 다시 속실렛 세척기를 통하여 2차 세척작업을 수행하였다. 상기의 속실렛 세척기는 상기 유기-견운모 제품 중에 남아있는 브롬 성분을 제거하기 위한 것이다. 이 작업을 1시간 정도 수행하였다.
상기의 속실렛 세척작업을 마친 이후, 다시 진공건조기에 넣고 2차 진공작업을 수행하였다. 상기의 2차 진공작업은 하루 정도 수행하였다. 상기의 2차 진공작업을 마친 유기-견운모 제품을 유리병에 보관하였다.
이와 같은 작업은 상기의 유기-견운모의 제조과정에서 1주일, 그리고 그 이후의 세척 및 건조과정에서 1주일에 걸쳐서 진행되었고, 전체적으로 2 주일에 걸쳐서 진행되었다.
<< 비교 제조실시예 6 >>
이는 종래의 제조방법을 본 발명에 의한 제조방법에 그대로 적용한 것이다.
이 방식으로서, 둥근바닥 플라스크에 1리터의 증류수를 넣고, 여기에 양이온 교환수지능 100 %인 헥사데실트리메틸 암모니움 브로마이드 6 g을 칭량하여 투입하고, 교반하였다. 이후, 상기의 둥근바닥 플라스크의 내부에 20 g의 견운모를 투입하였다. 그리고, 상기의 둥근바닥 플라스크를 본 발명과 동일한 조건인 실온에서 12시간 동안 흔들어 그 내부의 혼합물을 교반하였다.
그 이외의 과정은 상기 제조 실시예 1과 동일한 조건으로 수행하였다.
이와 같은 작업은 상기 제조 실시예 1과 동일하게 이틀에 걸쳐 진행되었다.
<< 비소(III)의 흡착성능 실험예 1 >>
본 발명에 의한 유기-견운모의 As (III) 흡착실험을 회분식으로 진행하였다. As 농도를 2 ppm으로 정하였으나, 실제 실험에 있어서는 초기의 As (III)의 농도가 1.93ppm으로 측정되었다. 실제 폐수가 산성을 띠고 있는 점을 감안하여, pH 2로 조절하였다. 측정하고자 하는 시료를 100 ml 만들고, 상기의 제조실시예 1 내지 상기의 비교 제조실시예 6에 의하여 수득된 유기-견운모를 0.2 g 칭량하여 상기의 시료에 투입한 후, 24시간 동안 교반하였다. 또한, 상기의 시료에 견운모를 역시 0.2g 칭량하여 위와 동일한 방식으로 교반하였다.
교반을 완료한 후, 공극이 0.45 ㎛이고 지름이 25 ㎜인 멤브레인 필터를 사용하여 여과하였고, 그 여액을 AA 장비(Atomic Absorption, Varian AA240FS)로 분석을 실시하였다.
분석 결과는 아래와 같이 측정되었다. (폐수농도: pH 2)
견운모 제조
실시예(1)		 제조
실시예(2)		 비교 제조
실시예(3)		 비교 제조
실시예(4)		 비교 제조
실시예(5)		 비교 제조
실시예(6)
최종농도
(ppm)
1.52
1.23
1.3
1.37
1.58
1.55
1.65
흡착제거율 (%)
21.24
36.27
32.64
29.20
18.13
19.69
14.51
상기의 실험결과, 본 발명에 의한 유기-견운모의 경우 매우 높은 As(III) 흡착율을 나타내고 있음을 알 수 있었다. 한편, 상기의 비교 제조실시예(3)의 경우에는 상대적으로 높은 As(III) 흡착율을 나타내었으나, 그 외에 상기의 비교 제조실시예(4) 내지 비교 제조실시예(6)의 경우에는 통상적인 견운모의 흡착율에도 미치지 못하는 것으로 밝혀졌다. 특히 상기 비교 제조실시예(6)의 경우에는 가장 저조한 As(III) 흡착율을 나타내었다.
<< 비소(III)의 흡착성능 실험예 2 >>
본 발명에 의한 유기-견운모의 As (III) 흡착실험을 회분식으로 진행하였다. 폐수의 농도를 pH 3 으로 조절하여 실시한 것을 제외하고는, 상기의 비소(III)의 흡착성능 실험예 1과 동일한 방식으로 진행하였다.
분석 결과는 아래와 같이 측정되었다. (폐수농도: pH 3)
견운모 제조
실시예(1)		 제조
실시예(2)		 비교 제조
실시예(3)		 비교 제조
실시예(4)		 비교 제조
실시예(5)		 비교 제조
실시예(6)
최종농도
(ppm)
1.55
1.19
1.35
1.46
1.49
1.43
1.45
흡착제거율 (%)
19.69
38.34
30.12
24.35
22.80
25.91
24.87
상기의 실험결과, 본 발명에 의한 유기-견운모는 pH 3에서도 매우 높은 As(III) 흡착율을 나타내고 있음을 알 수 있었다. 이에 반하여, 상기의 비교 제조실시예(3) 내지 비교 제조실시예(6)의 경우에는 상대적으로 낮은 As(III) 흡착율을 나타내고 있는 것으로 확인되었다.
<< 비소(III)의 흡착성능 실험예 3 >>
본 발명에 의한 유기-견운모의 As (III) 흡착실험을 폐수의 농도 pH 4로 조절하여 실시한 것을 제외하고는, 상기의 비소(III)의 흡착성능 실험예 1과 동일한 방식으로 진행하였다.
분석 결과는 아래와 같이 측정되었다. (폐수농도: pH 4)
견운모 제조
실시예(1)		 제조
실시예(2)		 비교 제조
실시예(3)		 비교 제조
실시예(4)		 비교 제조
실시예(5)		 비교 제조
실시예(6)
최종농도
(ppm)
1.5
1.16
1.41
1.5
1.52
1.49
1.57
흡착제거율 (%)
22.28
39.90
29.02
22.28
21.48
22.80
18.65
상기의 실험결과, 역시 본 발명에 의한 유기-견운모는 pH 4에서도 매우 높은 As(III) 흡착율을 나타내고 있음을 알 수 있었던 것에 반하여, 상기의 비교 제조실시예(3) 내지 비교 제조실시예(6)의 경우에는 극히 낮은 As(III) 흡착율을 나타내었으며, 실제로 유기화합물에 의한 처리를 행하지 않은 것에 비하여 더 저조한 것으로 드러났다.
<< 비소(III)의 흡착성능 실험예 4 내지 6 >>
본 발명에 의한 유기-견운모의 As (III) 흡착실험을, 각각 폐수의 농도 pH 5, pH 6 및 pH 7로 조절하여 실시한 것을 제외하고는, 상기의 비소(III)의 흡착성능 실험예 1과 동일한 방식으로 진행하였다.
분석 결과는 아래와 같이 측정되었다.
폐수 농도 pH 5의 경우:
견운모 제조
실시예(1)		 제조
실시예(2)		 비교 제조
실시예(3)		 비교 제조
실시예(4)		 비교 제조
실시예(5)		 비교 제조
실시예(6)
최종농도
(ppm)
1.53
1.26
1.31
1.48
1.54
1.48
1.58
흡착제거율 (%)
20.73
34.72
32.12
23.32
20.21
23.30
18.13
폐수 농도 pH 6의 경우:
견운모 제조
실시예(1)		 제조
실시예(2)		 비교 제조
실시예(3)		 비교 제조
실시예(4)		 비교 제조
실시예(5)		 비교 제조
실시예(6)
최종농도
(ppm)
1.54
1.32
1.45
1.61
1.51
1.54
1.61
흡착제거율 (%)
20.21
31.61
24.87
16.60
21.76
20.21
16.60
폐수 농도 pH 7의 경우:
견운모 제조
실시예(1)		 제조
실시예(2)		 비교 제조
실시예(3)		 비교 제조
실시예(4)		 비교 제조
실시예(5)		 비교 제조
실시예(6)
최종농도
(ppm)
1.57
1.39
1.52
1.54
1.61
1.64
1.65
흡착제거율 (%)
18.65
27.98
21.44
20.21
16.60
15.02
14.51
상기의 실험결과, 역시 본 발명에 의한 유기-견운모는 pH 5, pH 6 및 pH 7에서도 견운모에 비해 매우 높은 As(III) 흡착율을 나타내고 있음을 알 수 있었다. 그러나, 폐수의 pH가 높아짐에 따라 그 제거율은 낮아지는 경향을 보이는 것으로 확인되었다.
이에 반하여, 상기의 비교 제조실시예(3) 내지 비교 제조실시예(6)의 경우에는 상대적으로 매우 낮은 As(III) 흡착율을 나타내고 있었고, 심지어 상기 비교 제조실시예(6)의 경우에는 통상의 견운모에 비해 그보다 더 낮은 흡착율을 나타내고 있는 것으로 확인되었다.
결과적으로, 폐수 중의 As(III)에 대해서는 본 발명에 의한 유기-견운모가 가장 효율적인 것으로 확인되었고, 그 제조 일시의 경우에도 가장 경제적인 것임을 알 수 있었다. 한편, 종래의 방식에 의한 유기-견운모의 경우에는 그 제조를 위하여 많은 시간을 요구하는 단점이 있었고(비교 제조실시예(5)의 경우), 본 발명과 동일한 정도의 제조일자를 투입하였을 경우에는 오히려 통상의 견운모에 비하여 As(III)의 흡착율이 떨어지는 단점이 있었다(비교 제조실시예(6)의 경우).
<< 비소(V)의 흡착성능 실험예 1 >>
본 발명에 의한 유기-견운모의 As (V) 흡착실험을 회분식으로 진행하였다. As 농도를 2 ppm으로 정하였으나, 실제 실험에 있어서는 초기의 As (V)의 농도가 2.25ppm으로 측정되었다. 실제 폐수가 산성을 띠고 있는 점을 감안하여, pH 2로 조절하였다. 측정하고자 하는 시료를 100 ml 만들고, 상기의 제조실시예 1 내지 상기의 비교 제조실시예 6에 의하여 수득된 유기-견운모를 0.2 g 칭량하여 상기의 시료에 투입한 후, 24시간 동안 교반하였다. 또한, 상기의 시료에 통상의 견운모를 역시 0.2g 칭량하여 위와 동일한 방식으로 교반하였다.
교반을 완료한 후, 공극이 0.45 ㎛이고 지름이 25 ㎜인 멤브레인 필터를 사용하여 여과하였고, 그 여액을 AA 장비(Atomic Absorption, Varian AA240FS)로 분석을 실시하였다.
분석 결과는 아래와 같이 측정되었다. (폐수 농도: pH 2)
견운모 제조
실시예(1)		 제조
실시예(2)		 비교 제조
실시예(3)		 비교 제조
실시예(4)		 비교 제조
실시예(5)		 비교 제조
실시예(6)
최종농도
(ppm)
1.72
0.98
1.37
1.68
1.69
1.69
1.71
흡착제거율 (%)
23.56
56.44
39.11
25.33
24.89
24.89
23.69
상기의 실험결과, 본 발명에 의한 유기-견운모의 경우에는 역시 매우 높은 As(V) 흡착율을 나타내고 있음을 알 수 있었다. 이에 반하여, 상기의 비교 제조실시예(3) 내지 비교 제조실시예(6)의 경우에는 매우 낮은 As(V) 흡착율을 나타내었고, 실제로는 통상적인 견운모의 흡착율에 비하여 큰 차이가 없음을 알 수 있었다.
<< 비소(V)의 흡착성능 실험예 2 >>
본 발명에 의한 유기-견운모의 As (V) 흡착실험을, 폐수의 농도를 pH 3 으로 조절하여 실시한 것을 제외하고는, 상기의 비소(V)의 흡착성능 실험예 1과 동일한 방식으로 진행하였다.
분석 결과는 아래와 같이 측정되었다. (폐수 농도: pH 3)
견운모 제조
실시예(1)		 제조
실시예(2)		 비교 제조
실시예(3)		 비교 제조
실시예(4)		 비교 제조
실시예(5)		 비교 제조
실시예(6)
최종농도
(ppm)
1.77
0.82
1.36
1.51
1.42
1.62
1.76
흡착제거율 (%)
21.33
63.56
39.56
32.89
36.9
28.00
21.78
상기의 실험결과, 본 발명에 의한 유기-견운모는 pH 3에서도 매우 높은 As(III) 흡착율을 나타내고 있음을 알 수 있었다. 이에 반하여, 상기의 비교 제조실시예(3) 내지 비교 제조실시예(6)의 경우에는 그 흡착율이 상기의 비소(V)의 흡착성능 실험예 1에 비하여 상대적으로 높아지기는 하였으나, 여전히 낮은 As(III) 흡착율을 나타내고 있는 것으로 확인되었다.
<< 비소(V)의 흡착성능 실험예 3 >>
본 발명에 의한 유기-견운모의 As (V) 흡착실험을 폐수의 농도 pH 4로 조절하여 실시한 것을 제외하고는, 상기의 비소(V)의 흡착성능 실험예 1과 동일한 방식으로 진행하였다.
분석 결과는 아래와 같이 측정되었다. (폐수 농도: pH 4)
견운모 제조
실시예(1)		 제조
실시예(2)		 비교 제조
실시예(3)		 비교 제조
실시예(4)		 비교 제조
실시예(5)		 비교 제조
실시예(6)
최종농도
(ppm)
1.67
1.02
1.33
1.56
1.55
1.53
1.65
흡착제거율 (%)
25.78
54.67
40.89
30.67
31.11
32.01
26.67
상기의 실험결과, 역시 본 발명에 의한 유기-견운모는 pH 4에서도 매우 높은 As(V) 흡착율을 나타내고 있음을 알 수 있었던 것에 반하여, 상기의 비교 제조실시예(3) 내지 비교 제조실시예(6)의 경우에는 상대적으로 낮은 As(V) 흡착율을 나타내고 있는 것으로 확인되었다.
<< 비소(V)의 흡착성능 실험예 4 내지 6 >>
본 발명에 의한 유기-견운모의 As(V) 흡착실험을, 각각 폐수의 농도 pH 5, pH 6 및 pH 7로 조절하여 실시한 것을 제외하고는, 상기의 비소(V)의 흡착성능 실험예 1과 동일한 방식으로 진행하였다.
분석 결과는 아래와 같이 측정되었다.
폐수 농도 pH 5의 경우:
견운모 제조
실시예(1)		 제조
실시예(2)		 비교 제조
실시예(3)		 비교 제조
실시예(4)		 비교 제조
실시예(5)		 비교 제조
실시예(6)
최종농도
(ppm)
1.61
0.9
1.33
1.53
1.67
1.76
1.87
흡착제거율 (%)
28.44
60.00
40.89
32.00
25.80
21.78
16.89
폐수 농도 pH 6의 경우:
견운모 제조
실시예(1)		 제조
실시예(2)		 비교 제조
실시예(3)		 비교 제조
실시예(4)		 비교 제조
실시예(5)		 비교 제조
실시예(6)
최종농도
(ppm)
1.58
0.96
1.44
1.56
1.62
1.46
1.82
흡착제거율 (%)
29.78
57.33
36.00
30.67
28.00
35.11
14.22
폐수 농도 pH 7의 경우:
견운모 제조
실시예(1)		 제조
실시예(2)		 비교 제조
실시예(3)		 비교 제조
실시예(4)		 비교 제조
실시예(5)		 비교 제조
실시예(6)
최종농도
(ppm)
1.63
1.36
1.53
1.72
1.62
1.74
1.75
흡착제거율 (%)
27.56
39.56
32.00
23.56
27.89
22.67
22.22
상기의 실험결과, 역시 본 발명에 의한 유기-견운모는 pH 5, pH 6 및 pH 7에서 통상의 견운모에 비해 대략 2 배 정도의 As(V) 흡착율을 나타내고 있음을 알 수 있었다. 그러나, 폐수의 pH가 높아짐에 따라 그 제거율은 낮아지는 경향을 보이는 것으로 확인되었다.
이에 반하여, 상기의 비교 제조실시예(3) 내지 비교 제조실시예(6)의 경우에는 상대적으로 매우 낮은 As(V) 흡착율을 나타내었으며, 심지어 통상의 견운모에 비해 그보다 낮은 흡착율을 나타내고 있는 것으로 확인되었다.
또한, 본 발명에 의한 제조방법에 의하여 제조된 유기-견운모는 폐수 중의 비소의 흡착율이 As(III)에 비하여 As(V)의 경우가 더 높은 것으로 확인되었는 바, As(V)의 흡착제로서 더 유용할 것으로 판단되었다.
위의 실험결과들에서 확인되고 있는 바와 같이, 본 발명에 의한 폐수처리용 개질 견운모의 제조방법은 단 이틀에 걸쳐 제조된 것이지만, 그 성능은 종래의 방식에 의해 제조된 다른 폐수처리용 개질 견운모에 비하여 그 흡착성능이 훨씬 뛰어남을 알 수 있다. 또한, 본 발명에 의한 폐수처리용 개질 견운모의 제조방법은 그 제조일자를 대폭적으로 단축할 수 있으므로, 산업적으로 매우 유용하게 활용될 수 있는 장점이 있는 것이다.
이상에서 본 발명에 의한 폐수처리용 개질 견운모의 제조방법을 구체적으로 설명하였으나, 이는 본 발명의 가장 바람직한 실시양태를 기재한 것일 뿐, 본 발명이 이에 한정되는 것은 아니며, 첨부된 특허청구범위에 의해서 그 범위가 결정되어지고 한정되어진다.
또한, 이 기술분야에서 통상의 지식을 가진 자라면 누구나 본 발명의 명세서의 기재내용에 의하여 다양한 변형 및 모방을 행할 수 있을 것이나, 이 역시 본 발명의 범위를 벗어난 것이 아님은 명백하다고 할 것이다.
-

Claims (3)

1 리터 증류수에, 테트라메틸 암모니움 클로라이드 합성유기물 0.3 ~ 0.5 g을 녹이되, 상기 테트라메틸 암모니움 클로라이드 합성유기물의 양이온 교환수지능(CEC)은 100 % 인 것을 사용하고, 다시 4 g의 견운모를 추가하여 넣고, 실온에서 12시간 동안 교반하여 표면처리된 견운모의 용액을 제조하는 공정과;
상기 견운모 용액의 제조공정을 마친 이후, 상기 표면처리된 견운모의 용액을 여과재 위에 쏟아 붓고, 그 위에 증류수를 반복적으로 투여하여 세척을 행함으로써, 불순물을 제거하고 순수한 표면처리 견운모를 분리하는 공정과;
상기 여과 세척 공정을 마친 이후, 보다 신속한 건조를 행하기 위하여 100 ℃ ~ 110 ℃ 온도의 오븐 내에서 4시간 동안 수분을 제거하고 건조시켜서 표면처리 견운모 입자를 수득하는 공정; 을 포함하고 있는 것을 특징으로 한, 폐수 중의 비소성분을 흡착하여 제거하기 위한 유기-견운모의 제조방법.
삭제
제 1 항에 있어서,
상기의 합성유기물은 디메틸디옥타데실 암모니움 클로라이드 0.6 ~ 1.0 g을 사용하고, 그의 양이온 교환수지능(CEC)은 200% 인 것을 특징으로 한, 폐수 중의 비소성분을 흡착하여 제거하기 위한 유기-견운모의 제조방법.
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한국수처리학회지 제18권 제5호 2010 pp. 29-35 *
한국수처리학회지 제18권 제5호 2010 pp. 29-35*

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