KR101507601B1 - 벤토나이트로부터 실리카 수화물의 제거방법 - Google Patents

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Abstract

본 발명은 벤토나이트로부터 실리카 수화물의 제거방법에 관한 것으로, 더욱 구체적으로 벤토나이트와 나트륨 화합물을 증류수 또는 탈이온수에 넣어 슬러리를 제조한 후 초음파를 조사하는 단계; 상기 초음파가 조사된 슬러리에 증류수 또는 탈이온수를 첨가하여 희석시킨 후 원심분리하는 단계; 및 상기 원심분리로 얻어진 상등액을 건조시키는 단계;를 포함하는 벤토나이트로부터 실리카 수화물의 제거방법에 관한 것이다.

Description

벤토나이트로부터 실리카 수화물의 제거방법{Removing method of hydrous silica from bentonite}
본 발명은 나트륨 화합물 및 초음파 조사를 이용하여 벤토나이트에 포함된 실리카 수화물을 제거하는 방법에 관한 것이다.
벤토나이트(bentonite)는 양이온 치환능, 점결성, 수화 및 팽윤성 등이 다른 광물에 비하여 매우 양호하기 때문에 점결특성을 이용한 주물산업에서의 점결재, 팽윤특성을 이용한 토목공사 재료, 농약 첨가제로 사용되어 왔고, 최근에는 유기-무기 나노복합재의 소재로 각광을 받고 있는 실정이다. 또한, 벤토나이트에 함유되어 있는 몬모릴로나이트의 광물학적 특성을 이용하는 새로운 용도인 제지, 페인트, 폐수처리, 고분자 공업 등과 같은 화학공업분야에서 수요가 증가되고 있는 추세이나, 이러한 용도로 사용을 하기 위해서는 상기 벤토나이트 중에 함유되어 있는 몬모릴로나이트를 선별적으로 분리·회수하는 것이 필수적이다.
한편, 천연의 벤토나이트 광물은 주성분 광물인 몬모릴로나이트 광물 이외에 석영, 제올라이트, 운모류, 고령토, 일라이트, 석고, 방해석등의 광물을 불순광물로 함유하고 있기 때문에 이러한 불순광물들은 벤토나이트를 사용하는데 있어 여러 가지의 제약요인으로 작용하게 된다. 그리고, 벤토나이트 광물에 협재된 불순광물은 벤토나이트 광물의 생성시기에 어떠한 지질변화를 받았으며 주변 광물환경이 어떠하였느냐에 따라 다양하게 구성되며 주된 벤토나이트 광물의 입자 크기가 미립의 점토광물이라는 특징이 있기 때문에 주변 불순물의 종류, 혼입정도 및 분포특성에 따라 상이하다.
벤토나이트 중에서 몬모릴로나이트 광물을 분리·선별방법으로는 벤토나이트 원광에 물을 첨가하여 광액을 만들고, 상기 광액을 교반기내에서 임펠러의 회전력에 의하여 해쇄시킨 후 일정한 크기의 체눈을 가진 체를 통과시켜 미립산물을 회수하는 사분 분리법과, 벤토나이트 원광을 물과 혼합하여 교반시킨 후 부유되는 산물을 수류로 운반하여 회수하는 수비방법과, 광액을 사이클론을 통과시켜 미립산물만을 회수하는 사이클론법 등이 있다. 그러나, 상기와 같은 방법들은 벤토나이트 중에 함유되어 있는 몬모릴로나이트 광물을 분리·선별하는데 어느 정도의 효과는 있으나, 몬모릴로나이트 광물의 회수율이 낮고 순순한 몬모릴로나이트 광물만을 분리회수하는 것은 거의 불가능한 문제가 있을 뿐만 아니라 해쇄공정에서 많은 시간 및 에너지를 필요로 하고 분리공정에서 다량의 물이 첨가되기 때문에 이에 따른 탈수 및 후처리 공정이 매우 복잡해져 처리비용이 상승되는 문제점을 내포하고 있다.
또한, 몬모릴로나이트를 주성분으로 하는 벤토나이트를 화장품, 식품, 의약품 등의 인체에 사용할 시 몬모릴로나이트에 포함된 실리카 수화물로 인해 암과 같은 여러 질병을 유발할 수 있어 벤토나이트에 포함된 실리카 수화물을 제거하는 방법이 필요하다.
이와 관련된 선행문헌으로는 대한민국 공개특허 제10-2001-0079473호(2001.08.22. 공개)에 개시되어 있는 "식품 및 의약품의 용도로서, 수많은 종류의 콜로이드성 미량 미네랄이 함유된 벤토나이트(또는 몬모릴로나이트)"가 있다.
따라서, 본 발명은 나트륨 화합물 및 초음파 조사를 이용하여 간단한 방법으로 벤토나이트에 포함된 실리카 수화물을 제거하는 방법을 제공하는데 있다.
본 발명이 해결하고자 하는 과제는 이상에서 언급한 과제(들)로 제한되지 않으며, 언급되지 않은 또 다른 과제(들)는 이하의 기재로부터 당업자에게 명확하게 이해될 수 있을 것이다.
상기 과제를 해결하기 위해, 본 발명은 벤토나이트와 나트륨 화합물을 증류수 또는 탈이온수에 넣어 슬러리를 제조한 후 초음파를 조사하는 단계; 상기 초음파가 조사된 슬러리에 증류수 또는 탈이온수를 첨가하여 희석시킨 후 원심분리하는 단계; 및 상기 원심분리로 얻어진 상등액을 건조시키는 단계;를 포함하는 벤토나이트로부터 실리카 수화물의 제거방법을 제공한다.
또한, 본 발명은 벤토나이트를 전처리하는 단계; 상기 전처리된 벤토나이트에 나트륨 화합물을 첨가하고 증류수 또는 탈이온수를 넣어 슬러리를 제조한 후 초음파를 조사하는 단계; 상기 초음파가 조사된 슬러리에 증류수 또는 탈이온수를 첨가하여 희석시킨 후 원심분리하는 단계; 및 상기 원심분리로 얻어진 상등액을 건조시키는 단계;를 포함하는 벤토나이트로부터 실리카 수화물의 제거방법을 제공한다.
본 발명에 따르면, 벤토나이트의 주성분인 몬모릴로나이트를 화장품, 식품, 의약품 등의 인체에 사용하는 경우 몬모릴로나이트에 포함된 실리카 수화물로 인해 암과 같은 여러 질병을 유발할 수 있어 나트륨 화합물을 이용하여 Ca-벤토나이트를 Na-벤토나이트로 활성화킴으로써 판상 구조 사이에 존재하는 실리카 수화물과 같은 불순광물을 모두 벤토나이트 입자 표면으로 노출시킬 수 있다.
또한, 벤토나이트에 초음파를 조사하여 몬모릴로나이트와 분리하고 이를 원심분리하는 공정으로 실리카 수화물을 95 ~ 100%로 제거할 수 있으므로, 화장품, 식품, 의약품 등에 유용하게 사용할 수 있다.
도 1은 본 발명에 따른 벤토나이트로부터 실리카 수화물의 제거방법을 나타낸 순서도이다.
도 2는 본 발명에 따른 벤토나이트로부터 실리카 수화물의 제거방법에서 원심분리로 얻어진 상등액을 건조시킨 후의 XRD 결과이다.
도 3은 본 발명에 따른 벤토나이트로부터 실리카 수화물의 제거방법에서 원심분리로 얻어진 침전물을 건조시킨 후의 XRD 결과이다.
도 4는 본 발명에 따른 벤토나이트로부터 실리카 수화물의 제거방법에서 나트륨 화합물의 첨가량에 따른 벤토나이트의 XRD 결과이다.
도 5는 본 발명에 따른 벤토나이트로부터 실리카 수화물의 제거방법에서 나트륨 화합물의 첨가량에 따른 면간거리를 나타낸 그래프이다.
도 6은 본 발명에 따른 벤토나이트로부터 실리카 수화물의 제거방법에서 나트륨 화합물의 첨가 유무 및 초음파 조사 시간에 따른 고순도 벤토나이트의 회수율을 나타낸 그래프이다.
도 7은 벤토나이트의 처리 방법에 따른 고순도 벤토나이트의 회수량을 나타낸 그래프이다.
이하 첨부된 도면을 참조하면서 본 발명에 따른 바람직한 실시예를 상세히 설명하기로 한다.
본 발명의 이점 및 특징, 그리고 그것을 달성하는 방법은 첨부된 도면과 함께 상세하게 후술되어 있는 실시예들을 참조하면 명확해질 것이다.
그러나 본 발명은 이하에 개시되는 실시예들에 의해 한정되는 것이 아니라 서로 다른 다양한 형태로 구현될 것이며, 단지 본 실시예들은 본 발명의 개시가 완전하도록 하며, 본 발명이 속하는 기술분야에서 통상의 지식을 가진 자에게 발명의 범주를 완전하게 알려주기 위해 제공되는 것이며, 본 발명은 청구항의 범주에 의해 정의될 뿐이다.
또한, 본 발명을 설명함에 있어 관련된 공지 기술 등이 본 발명의 요지를 흐리게 할 수 있다고 판단되는 경우 그에 관한 자세한 설명은 생략하기로 한다.
본 발명은 벤토나이트와 나트륨 화합물을 증류수 또는 탈이온수에 넣어 슬러리를 제조한 후 초음파를 조사하는 단계;
상기 초음파가 조사된 슬러리에 증류수 또는 탈이온수를 첨가하여 희석시킨 후 원심분리하는 단계; 및
상기 원심분리로 얻어진 상등액을 건조시키는 단계;를 포함하는 벤토나이트로부터 실리카 수화물의 제거방법을 제공한다.
본 발명에 따른 벤토나이트로부터 실리카 수화물의 제거방법은 벤토나이트의 주성분인 몬모릴로나이트를 화장품, 식품, 의약품 등의 인체에 사용하는 경우 몬모릴로나이트에 포함된 실리카 수화물로 인해 암과 같은 여러 질병을 유발할 수 있어 나트륨 화합물을 이용하여 Ca-벤토나이트를 Na-벤토나이트로 활성화시킴으로써 판상 구조 사이에 존재하는 실리카 수화물과 같은 불순광물을 모두 벤토나이트 입자 표면으로 노출시킬 수 있다. 또한, 벤토나이트에 초음파를 조사하여 몬모릴로나이트와 분리하고 이를 원심분리하는 공정으로 실리카 수화물을 95 ~ 100%로 제거할 수 있으므로, 화장품, 식품, 의약품 등에 유용하게 사용할 수 있다.
도 1은 본 발명에 따른 벤토나이트로부터 실리카 수화물의 제거방법을 나타낸 순서도이다. 이하, 도 1을 참고하여 본 발명을 상세히 설명한다.
본 발명에 따른 벤토나이트로부터 실리카 수화물의 제거방법은 벤토나이트와 나트륨 화합물을 증류수 또는 탈이온수에 넣어 슬러리를 제조한 후 초음파를 조사하는 단계(S10)를 포함한다.
상기 벤토나이트는 증류수 또는 탈이온수에서의 농도가 3.0 ~ 9.0 중량%가 되도록 포함되는 것이 바람직하다. 상기 농도가 3.0 중량% 미만인 경우에는 초음파 조사시 벤토나이트 입자와 초음파의 기포 또는 입자 상호간의 충돌기회가 낮아 실리카 수화물을 분리시키는 효과가 낮아지고 최종적으로 얻을 수 있는 고순도 벤토나이트의 양이 감소하는 문제가 있으며, 9.0 중량%를 초과하는 경우에는 슬러리의 유동성이 현저히 감소하여 추후 초음파 효과가 낮은 문제가 있다.
또한, 상기 나트륨 화합물은 Na2CO3, NaHCO3 및 (NaPO3)6로 이루어진 군으로부터 선택되는 1종을 사용할 수 있다. 본 발명은 전술한 종류의 나트륨 화합물을 사용함으로써 Ca 형태 벤토나이트를 Na 형태의 벤토나이트로 활성화시킬 수 있으며, Na 형태의 벤토나이트가 가진 향상된 팽윤성을 이용하여 벤토나이트 층 사이에 분포하는 실리카 수화물을 효율적으로 제거할 수 있다.
상기 나트륨 화합물은 하기 실험예 1에서 알 수 있듯이 벤토나이트의 CEC 값의 90% 이상으로 첨가되면 XRD 피크의 위치가 변화하지 않고 면간거리가 일정하게 유지되어 이를 환산한 값이 적절한 첨가량이다. 따라서, 나트륨 화합물은 벤토나이트에 대해 0.04 ~ 0.09의 무게비로 첨가되는 것이 바람직하다. 구체적으로 나트륨 화합물이 Na2CO3인 경우 벤토나이트에 대해 0.04 ~ 0.05의 무게비로 첨가되는 것이 바람직하고, NaHCO3의 경우 벤토나이트에 대해 0.06 ~ 0.07의 무게비로 첨가되는 것이 바람직하며, (NaPO3)6의 경우 벤토나이트에 대해 0.07 ~ 0.09의 무게비로 첨가되는 것이 바람직하다. 상기 무게비가 0.04 미만으로 첨가되는 경우에는 벤토나이트 층 사이에 존재하는 Ca를 Na로 완전히 치환시키지 못해 팽윤성이 낮아 층간에 존재하는 실리카 수화물을 외부로 충분히 노출시키지 못하는 문제가 있고, 0.09를 초과하는 경우에는 나트륨 화합물의 첨가량이 많아져 여분의 Na가 최종산물에 잔류하는 문제가 있다.
또한, 상기 초음파는 20 kHz의 주파수를 가지고 500 ~ 700 W의 에너지로 10 ~ 20분 동안 조사하는 것이 바람직하다. 상기 초음파가 500 W 미만으로 조사되는 경우에는 벤토나이트와 실리카 수화물의 분리효율이 낮아지는 문제가 있고, 700 W를 초과하는 경우에는 슬러리가 강하게 요동하여 작업성이 떨어지며 에너지 소비가 과다하고 초음파 발생부의 마모가 쉽게 일어나 슬러리에 불순물이 혼입되는 문제가 있다.
다음으로, 본 발명에 따른 벤토나이트로부터 실리카 수화물의 제거방법은 상기 초음파가 조사된 슬러리에 증류수 또는 탈이온수를 첨가하여 희석시킨 후 원심분리하는 단계(S20)를 포함한다.
상기 초음파 조사 후 증류수 또는 탈이온수는 슬러리의 농도가 0.75 ~ 1.5 중량%가 되도록 첨가되는 것이 바람직하다. 상기 농도가 0.75 중량% 미만인 경우에는 슬러리 양이 증가하여 원심분리 횟수가 증가하는 문제가 있고, 1.5 중량%를 초과하는 경우에는 슬러리내 존재하는 입자 상호간의 간섭으로 분리효율이 저하되는 문제가 있다.
또한, 상기 원심분리는 10,000 ~ 12,000 rpm에서 30분간 수행되는 것이 바람직하다. 상기 원심분리가 10,000 rpm 미만으로 수행되는 경우에는 벤토나이트에 포함된 실리카 수화물이 제거되지 않는 문제가 있고, 12,000 rpm을 초과하는 경우에는 벤토나이트의 실수율이 감소하는 문제가 있다.
본 발명에 따른 벤토나이트로부터 실리카 수화물의 제거방법은 상기 원심분리로 얻어진 상등액을 건조시키는 단계(S30)를 포함한다.
본 발명에 따른 벤토나이트로부터 실리카 수화물의 제거방법에서 원심분리를 수행하면 액체(상등액)와 고체(침전물)로 분리되며, 분리된 상등액에는 실리카 수화물이 제거된 몬모릴로나이트만이 존재하게 되고, 이를 건조시킴으로써 실리카 수화물이 제거된 고순도의 몬모릴로나이트를 얻을 수 있다.
또한, 본 발명은 벤토나이트를 전처리하는 단계;
상기 전처리된 벤토나이트에 나트륨 화합물을 첨가하고 증류수 또는 탈이온수에 넣은 후 초음파를 조사하는 단계;
상기 초음파가 조사된 슬러리에 증류수 또는 탈이온수를 첨가하여 희석시킨 후 원심분리하는 단계; 및
상기 원심분리로 얻어진 상등액을 건조시키는 단계;를 포함하는 벤토나이트로부터 실리카 수화물의 제거방법을 제공한다.
천연의 벤토나이트 광물은 주성분 광물인 몬모릴로나이트 광물 이외에 석영, 제올라이트, 운모류, 고령토, 일라이트, 석고, 방해석 등의 광물을 불순광물로 함유하고 있기 때문에 이러한 불순광물들은 제거하기 위해 벤토나이트를 전처리할 수 있으며, 전처리를 수행하여 벤토나이트에서 몬모릴로나이트만을 회수할 수 있다.
본 발명에 따른 벤토나이트로부터 실리카 수화물의 제거방법에서 상기 전처리는 벤토나이트를 건조시키고 해쇄(scrubbing)한 후 수비(水飛)하고 건조시키는 공정을 포함한다.
이때, 상기 전처리된 벤토나이트는 증류수 또는 탈이온수에서의 농도가 3.0 ~ 9.0 중량%가 되도록 포함된다.
또한, 상기 나트륨 화합물은 Na2CO3, NaHCO3 및 (NaPO3)6로 이루어진 군으로부터 선택되는 1종을 사용할 수 있고, 상기 나트륨 화합물은 전처리된 벤토나이트에 대해 0.04 ~ 0.09의 무게비로 첨가되는 것이 바람직하다. 이하, 구성은 전술한 바와 같다.
실시예 1: 벤토나이트로부터 실리카 수화물의 제거 1
10.5 g의 벤토나이트와 0.48 g의 Na2CO3를 350 ml의 증류수에 넣어 3 중량%의 슬러리로 제조한 후 20 kHz 주파수로 500 W의 초음파를 10분간 조사하였다. 초음파 조사 후 350 ml의 슬러리에 1,050 ml의 증류수를 넣어 슬러리 농도가 0.75 중량%가 되게 희석시킨 후 희석된 슬러리를 4 등분하여 4,000rpm, 6,000rpm, 8,000 rpm 및 10,000 rpm에서 30분간 원심분리시켰다. 원심분리 후 얻어진 상등액을 건조시켜 실리카 수화물이 제거된 고순도 몬모릴로나이트를 얻었다.
도 2는 본 발명에 따른 벤토나이트로부터 실리카 수화물의 제거방법에서 원심분리 후 얻어진 상등액을 건조시킨 후의 XRD 결과이다. 도 2의 (a), (b), (c) 및 (d)는 각각 원심분리를 4,000rpm, 6,000rpm, 8,000 rpm, 10,000 rpm에서 수행한 XRD 결과이다. 도 2에 나타난 바와 같이, 10,000 rpm에서는 액체에 실리카 수화물(SiO2·nH2O, opal CT)이 관찰되지 않은 것으로 미루어 보아 대부분이 고액분리시 침전물로 이동한 것을 알 수 있다. 따라서, 나트륨 화합물을 이용함과 동시에 초음파 조사 공정을 통해 고액분리로 얻어진 액체에는 몬모릴로나이트만이 존재하여 실리카 수화물이 제거된 것을 알 수 있다.
도 3은 본 발명에 따른 벤토나이트로부터 실리카 수화물의 제거방법에서 원심분리로 얻어진 침전물을 건조시킨 후의 XRD 결과이다. 도 3에 나타난 바와 같이, 침전물에는 실리카 수화물 외에도 벤토나이트에 혼재되어 있던 쿼츠(quartz)와 장석(feldspar)과 같은 불순광물의 피크가 나타나는 것을 알 수 있고, Na2CO3로 인해 생성된 탄산칼슘(CaCO3)도 검출되었다.
실시예 2: 벤토나이트로부터 실리카 수화물의 제거 2
벤토나이트를 건조시키고 해쇄한 후 비중선별하고 건조시키는 공정을 수행하여 벤토나이트를 전처리한 것을 제외하고는 상기 실시예 1과 동일한 방법으로 벤토나이트로부터 실리카 수화물을 제거하였다.
비교예 1: 벤토나이트 처리 1
10.5 g의 벤토나이트를 350 ml의 증류수에 넣어 슬러리로 만든 후 60분 동안 기계적으로 교반하고 10,000 rpm에서 30분 동안 원심분리하였다. 원심분리 후 얻어진 액체를 건조시켰다.
비교예 2: 벤토나이트 처리 2
10.5 g의 벤토나이트와 0.48 g의 Na2CO3를 350 ml의 증류수에 넣고 10,000 rpm에서 30분 동안 원심분리하였다. 원심분리 후 얻어진 액체를 건조시켰다.
비교예 3: 벤토나이트 처리 3
10.5 g의 벤토나이트를 350 ml의 증류수에 넣고 20 kHz 주파수로 240 W의 초음파를 10분간 조사한 후 10,000 rpm에서 30분 동안 원심분리하였다. 원심분리 후 얻어진 액체를 건조시켰다.
실험예 1: 나트륨 화합물의 첨가량 분석
본 발명에 따른 벤토나이트로부터 실리카 수화물의 제거방법에서 나트륨 화합물의 첨가량을 결정하기 위해 XRD 및 면간거리 변화를 분석하고 그 결과를 도 4 및 도 5에 나타내었다.
알칼리 활성화를 위해 적정량의 나트륨 화합물을 첨가하기 위해 본 발명에서는 XRD와 계산법을 병용하였다. 벤토나이트에 나트륨 화합물 투입하여 65 ℃에서 1시간 동안 습식교반한 후 건조시킨 벤토나이트를 XRD로 분석하였으며, 하기 수학식 1에 기재된 바와 같이 나트륨 화합물의 이론량을 계산하였다.
[수학식 1]
나트륨 화합물 사용량(g)=(벤토나이트의 CEC(eq/g)×벤토나이트의 무게(g)×나트륨 화합물의 분자량)/1000×0.5
상기 CEC는 벤토나이트의 양이온 교환용량(cation exchange capacity, meq/100g)이다.
도 4는 본 발명에 따른 벤토나이트로부터 실리카 수화물의 제거방법에서 나트륨 화합물의 첨가량에 따른 XRD 결과이다. 도 4에 나타난 바와 같이, 나트륨 화합물의 첨가량에 따라 피크가 달리 나타나는 것을 알 수 있고, 나트륨 화합물인 Na2CO3의 첨가량을 벤토나이트 CEC의 90% 이상으로 하였을 경우 XRD에서의 피크 위치가 변화하지 않았다.
하기 표 1은 벤토나이트 CEC의 10%, 20%, 40%, 60%, 80%, 90%, 100%, 110%, 120%에 대한 Na2CO3 양을 나타낸 것이다.
CEC의 % 10 20 40 60 80 90 100 110 120
Na2CO3(g) 0.04 0.09 0.17 0.26 0.35 0.39 0.44 0.48 0.52
이때, 벤토나이트의 사용량은 10.5 g이고, 벤토나이트의 CEC는 78.4 meq/100g이다.
또한, 도 5는 본 발명에 따른 벤토나이트로부터 실리카 수화물의 제거방법에서 나트륨 화합물의 첨가량에 따른 벤토나이트의 면간거리 변화를 나타낸 그래프이다. 도 5에 나타난 바와 같이, 나트륨 화합물인 Na2CO3의 양이 증가할수록 (001)면의 면간거리는 줄어들며, 특히, Na2CO3가 0.4 g 이상으로 첨가한 경우부터는 면간거리가 변화하지 않고 일정하게 유지되는 것을 알 수 있다.
따라서, 본 발명에 따른 벤토나이트로부터 실리카 수화물의 제거방법에서 나트륨 화합물의 첨가량은 벤토나이트 (001)면의 면간거리가 변화하지 않는 지점인 0.4 ~ 0.5 g인 것이 가장 적절함을 알 수 있다.
실험예 2: 나트륨 화합물의 첨가 유무 및 초음파 조사 시간에 따른 몬모릴로나이트의 회수율 분석
본 발명에 따른 벤토나이트로부터 실리카 수화물의 제거방법에서 나트륨 화합물의 첨가 유무 및 초음파 조사 시간에 따른 몬모릴로나이트의 회수율을 알아보고, 그 결과를 도 6에 나타내었다.
도 6에 나타난 바와 같이, 나트륨 화합물을 첨가함으로써 몬모릴로나이트의 회수율이 크게 향상되는 것을 알 수 있고, 초음파 조사 시간을 10 ~ 20분 동안 수행하였을 경우 높은 회수율을 나타내었다.
실험예 3: 벤토나이트 처리 방법에 따른 벤토나이트의 회수량 분석
벤토나이트의 처리 방법에 따른 몬모릴로나이트의 회수량을 분석하고 그 결과를 하기 표 2와 도 7에 나타내었다.
예 기계적 교반 Na2CO3 초음파 조사 원심분리 최종산물 양(중량%)
실시예 2 X O O O 61.4
비교예 1 O X X O 0.5
비교예 2 X O X O 24.7
비교예 3 X X O O 16.5
상기 표 2 및 도 7에 나타난 바와 같이, 본 발명에 따른 실시예 2에서는 실리카 수화물이 제거된 고순도 벤토나이트(몬모릴로나이트)를 61.4 중량%로 얻을 수 있어 가장 높은 회수율을 나타내었고, 기계적 교반과 원심분리 만으로는 실리카 수화물이 제거된 벤토나이트를 거의 얻을 수 없었다. 또한, Na2CO3와 원심분리를 사용한 경우에도 실리카 수화물이 제거된 벤토나이트를 24.7 중량%로 얻을 수 있어 본 발명에 따른 실시예 2와 비교하면 실리카 수화물이 제거된 벤토나이트의 양이 크게 적은 것을 알 수 있고, 초음파 조사와 원심분리를 이용한 경우에도 16.5 중량%로 나타나 실시예 2에서 얻어지는 양에 크게 못 미치는 것을 알 수 있다.
따라서, 벤토나이트로부터 실리카 수화물을 제거하고 다량의 몬모릴로나이트를 얻기 위해서는 Na2CO3와 초음파 조사 및 원심분리가 병행되어야 함을 알 수 있다.
지금까지 본 발명에 따른 벤토나이트로부터 실리카 수화물의 제거방법에 관한 구체적인 실시예에 관하여 설명하였으나, 본 발명의 범위에서 벗어나지 않는 한도 내에서는 여러 가지 실시 변형이 가능함은 자명하다.
그러므로 본 발명의 범위에는 설명된 실시예에 국한되어 전해져서는 안 되며, 후술하는 특허청구범위뿐만 아니라 이 특허청구범위와 균등한 것들에 의해 정해져야 한다.
즉, 전술된 실시예는 모든 면에서 예시적인 것이며, 한정적인 것이 아닌 것으로 이해되어야 하며, 본 발명의 범위는 상세한 설명보다는 후술될 특허청구범위에 의하여 나타내어지며, 그 특허청구범위의 의미 및 범위 그리고 그 등가 개념으로부터 도출되는 모든 변경 또는 변형된 형태가 본 발명의 범위에 포함되는 것으로 해석되어야 한다.

Claims (18)

  1. 벤토나이트와 나트륨 화합물을 증류수 또는 탈이온수에 넣어 슬러리를 제조한 후 초음파를 조사하는 단계;
    상기 초음파가 조사된 슬러리에 증류수 또는 탈이온수를 첨가하여 희석시킨 후 원심분리하는 단계; 및
    상기 원심분리로 얻어진 상등액을 건조시키는 단계;를 포함하고,
    상기 원심분리는 10,000 ~ 12,000 rpm에서 30분간 수행되는 것을 특징으로 하는 벤토나이트로부터 실리카 수화물의 제거방법.
  2. 제1항에 있어서,
    상기 벤토나이트는 증류수 또는 탈이온수에서의 농도가 3.0 ~ 9.0 중량%가 되도록 포함하는 것을 특징으로 하는 벤토나이트로부터 실리카 수화물의 제거방법.
  3. 제1항에 있어서,
    상기 나트륨 화합물은 Na2CO3, NaHCO3 및 (NaPO3)6로 이루어진 군으로부터 선택되는 1종인 것을 특징으로 하는 벤토나이트로부터 실리카 수화물의 제거방법.
  4. 제1항에 있어서,
    상기 나트륨 화합물은 벤토나이트에 대해 0.04 ~ 0.09의 무게비로 첨가되는 것을 특징으로 하는 벤토나이트로부터 실리카 수화물의 제거방법.
  5. 제1항에 있어서,
    상기 나트륨 화합물이 Na2CO3인 경우 벤토나이트에 대해 0.04 ~ 0.05의 무게비로 첨가되는 것을 특징으로 하는 벤토나이트로부터 실리카 수화물의 제거방법.
  6. 제1항에 있어서,
    상기 나트륨 화합물이 NaHCO3인 경우 벤토나이트에 대해 0.06 ~ 0.07의 무게비로 첨가되는 것을 특징으로 하는 벤토나이트로부터 실리카 수화물의 제거방법.
  7. 제1항에 있어서,
    상기 나트륨 화합물이 (NaPO3)6인 경우 벤토나이트에 대해 0.07 ~ 0.09의 무게비로 첨가되는 것을 특징으로 하는 벤토나이트로부터 실리카 수화물의 제거방법.
  8. 제1항에 있어서,
    상기 초음파는 20 kHz의 주파수를 가지고 500 ~ 700 W의 에너지로 10 ~ 20분 동안 조사되는 것을 특징으로 하는 벤토나이트로부터 실리카 수화물의 제거방법.
  9. 제1항에 있어서,
    상기 초음파 조사 후 증류수 또는 탈이온수는 슬러리의 농도가 0.75 ~ 1.5 중량%가 되도록 첨가되는 것을 특징으로 하는 벤토나이트로부터 실리카 수화물의 제거방법.
  10. 삭제
  11. 벤토나이트를 전처리하는 단계;
    상기 전처리된 벤토나이트에 나트륨 화합물을 첨가하고 증류수 또는 탈이온수에 넣은 후 초음파를 조사하는 단계;
    상기 초음파가 조사된 슬러리에 증류수 또는 탈이온수를 첨가하여 희석시킨 후 원심분리하는 단계; 및
    상기 원심분리로 얻어진 상등액을 건조시키는 단계;를 포함하고,
    상기 원심분리는 10,000 ~ 12,000 rpm에서 30분간 수행되는 것을 특징으로 하는 벤토나이트로부터 실리카 수화물의 제거방법.
  12. 제11항에 있어서,
    상기 전처리는 벤토나이트를 건조시키고 해쇄(scrubbing)한 후 수비하고 건조시키는 공정을 포함하는 것을 특징으로 하는 벤토나이트로부터 실리카 수화물의 제거방법.
  13. 제11항에 있어서,
    상기 전처리된 벤토나이트는 증류수 또는 탈이온수에서의 농도가 3.0 ~ 9.0 중량%가 되도록 포함되는 것을 특징으로 하는 벤토나이트로부터 실리카 수화물의 제거방법.
  14. 제11항에 있어서,
    상기 나트륨 화합물은 Na2CO3, NaHCO3 및 (NaPO3)6로 이루어진 군으로부터 선택되는 1종인 것을 특징으로 하는 벤토나이트로부터 실리카 수화물의 제거방법.
  15. 제11항에 있어서,
    상기 나트륨 화합물은 전처리된 벤토나이트에 대해 0.04 ~ 0.09의 무게비로 첨가되는 것을 특징으로 하는 벤토나이트로부터 실리카 수화물의 제거방법.
  16. 제11항에 있어서,
    상기 초음파는 20 kHz의 주파수를 가지고 500 ~ 700 W의 에너지로 10 ~ 20분 동안 조사되는 것을 특징으로 하는 벤토나이트로부터 실리카 수화물의 제거방법.
  17. 제11항에 있어서,
    상기 초음파 조사 후 증류수 또는 탈이온수는 슬러리에서의 전처리된 벤토나이트 농도가 0.75 ~ 1.5 중량%가 되도록 첨가되는 것을 특징으로 하는 벤토나이트로부터 실리카 수화물의 제거방법.
  18. 삭제
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