KR101697848B1 - Method for manufacturing magnetic iron oxide and apparatus for removal and recovery of phosphate using the same - Google Patents

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Abstract

본 발명은 자성철 분말의 제조방법 및 이를 이용한 인산염의 제거 및 회수 장치에 관한 것으로, 상세하게는 인산염의 흡착 및 탈착 능력이 우수한 자성철 분말을 쉽고 간편하게 제조하는 방법과, 자성철 분말의 효율을 더욱 향상시킬 수 있도록 개선된 인산염의 제거 및 회수 장치에 관한 것이다.
본 발명에 따르면, 인산염의 흡착 및 탈착 능력이 우수할 뿐만 아니라 재사용이 가능하여 실제 공정에서도 유용하게 적용 가능한 자성철 분말을 간단하게 제조할 수 있다. 또한, 자성철 분말을 본 발명에 따른 인산염의 제거 및 회수 장치를 사용할 경우 고순도의 인산염을 확보함과 동시에 회수된 자성철 분말을 반복하여 사용할 수 있다는 장점이 있다.
The present invention relates to a method for producing magnetic iron powder and a method for removing and recovering phosphate from the magnetic iron powder. More particularly, the present invention relates to a method for easily and easily producing a magnetic iron powder having an excellent ability to adsorb and desorb phosphate, And more particularly, to an improved phosphate removal and recovery apparatus.
INDUSTRIAL APPLICABILITY According to the present invention, it is possible to easily produce a magnetic iron powder which is excellent in the adsorption and desorption ability of phosphate and can be reused and is useful in actual processes. In addition, when the magnetic iron powder is used in the apparatus for removing and recovering phosphate according to the present invention, high-purity phosphate can be secured and the recovered magnetic iron powder can be used repeatedly.

Description

자성철 분말의 제조방법 및 이를 이용한 인산염의 제거 및 회수 장치{Method for manufacturing magnetic iron oxide and apparatus for removal and recovery of phosphate using the same}BACKGROUND OF THE INVENTION 1. Field of the Invention The present invention relates to a method for manufacturing magnetic iron powder and a method for removing and recovering phosphate from the same,

본 발명은 자성철 분말의 제조방법 및 이를 이용한 인산염의 제거 및 회수 장치에 관한 것으로, 상세하게는 인산염의 흡착 및 탈착 능력이 우수한 자성철 분말을 쉽고 간편하게 제조하는 방법과, 자성철 분말의 효율을 더욱 향상시킬 수 있도록 개선된 인산염의 제거 및 회수 장치에 관한 것이다.The present invention relates to a method for producing magnetic iron powder and a method for removing and recovering phosphate from the magnetic iron powder. More particularly, the present invention relates to a method for easily and easily producing a magnetic iron powder having an excellent ability to adsorb and desorb phosphate, And more particularly, to an improved phosphate removal and recovery apparatus.

인광석(phosphate rock)으로부터 얻어지는 인(phosphorous)은 주로 비료원료뿐만 아니라, 의약품, 반도체, 세라믹, 실크, 섬유, 방충제, 설탕 정련, 폭약 등 산업 전반에 걸쳐 다양한 용도로 사용되고 있다. 이렇게 사용된 인은 농업용수, 하수 및 축산폐수 등을 통해 주변의 하천과 호소 등으로 배출되고 있으며 배출된 인 화합물은 부영양화의 원인이 되는 오염원으로 작용하기도 한다. 유럽, 독일, 대만 등 여러 국가에서는 인산염 첨가물에 대한 규제를 이미 하고 있거나, 제한 필요성에 대한 공감대가 형성되고 있다.The phosphorous obtained from the phosphate rock is used for various purposes not only in the raw materials of fertilizer but also in various fields such as medicines, semiconductors, ceramics, silk, fiber, insect repellent, sugar refining and explosives. Phosphorus is used in agricultural water, sewage, and livestock wastewater to be discharged into surrounding rivers and lakes, etc., and phosphorus compounds may also act as pollutants causing eutrophication. In many countries, such as Europe, Germany and Taiwan, regulations on phosphate additives have already been made or there is a consensus on the necessity of restriction.

상술한 바와 같이 광범위하게 사용되고 있는 인의 원료로 사용하는 인광석은 현재 우리나라에서 중국과 모로코 등 외국으로부터 전량 수입에 의존하고 있는 실정이다. 이는 인광석을 수입하는 외국의 상황 변화에 민감할 수 있으며 수입 인광석의 가격변화에 따라 산업 전반에 많은 영향을 미칠 수 있다.Phosphorus used as a raw material of phosphor which is widely used as described above is currently being imported from China, Morocco and others all over the world. This can be sensitive to changes in the situation of foreign countries importing phosphate ore, and can affect the industry as a whole due to changes in the price of imported phosphate.

또한, 우리나라에서는 최근 하천과 호소의 수질 개선을 위해서 총인(TP, total phosphorous) 관리강화법이 발표되어 인 제거에 대한 여러 가지 대책이 강구되고 있으며, 부영양화의 제한인자로 인이 최우선의 제거 대상 물질이 됨에 따라 하수 및 폐수처리장 방류수의 인 농도를 기존의 2.0 mg/L에서 0.2 mg/L로 대폭 낮추어 규제를 하고 있다.In Korea, recently, a method to improve TP (total phosphorous) management has been announced to improve the water quality of rivers and lakes, and various measures for phosphorus removal have been proposed. As a limiting factor of eutrophication, , The phosphorus concentration of effluent discharged from sewage and wastewater treatment plants is significantly reduced from 2.0 mg / L to 0.2 mg / L.

이러한 상황 속에서 주변 수계로 배출되는 하수 및 폐수에서 인을 효율적으로 제거하고 동시에 유용한 자원으로서 회수해야하는 필요성이 급격히 증가하고 있으며 이를 위한 적정 기술의 개발이 요구되고 있는 실정이다.Under such circumstances, the need to efficiently remove phosphorus from wastewater and wastewater discharged to the surrounding water system and simultaneously recover it as a useful resource is increasing rapidly, and development of appropriate technology for it is required.

한편, 수중의 인의 제거 및 회수를 위한 방법으로, 스트루바이트(struvite) 생성을 통한 이온교환기술, 인산염 용해 균류(phosphate-solubilizing fungi) 또는 미생물(microorganisms)의 활성을 통해 인을 용해시켜 비료화시키는 생물학적 방법등이 있으나, 일반적으로 인을 흡착하기 위해서 부유 상태의 입자(주로 산화철 입자)를 이용해서 인을 회수하는 방법이 널리 사용되고 있다. 그러나 이러한 방법은 인의 흡착 후에 사용한 산화철 입자들을 따로 분리해서 회수해야하기 때문에 관련 비용이 증가하고 유지 관리가 어려운 문제점이 있으며, 또한, 사용된 산화철 입자를 회수하기 위해서는 자성이 필요하며 이를 위해서 철(Fe)입자는 반드시 자성을 지니는 마그네타이트(magnetite, Fe3O4)로 만들어야 하는 어려움과 번거로움이 있다.On the other hand, as a method for removing and recovering phosphorus in the water, ion exchange technology through struvite generation, phosphate-solubilizing fungi, or microorganisms, And biological methods. However, in general, a method of recovering phosphorus by using floating particles (mainly iron oxide particles) is widely used to adsorb phosphorus. However, this method has a disadvantage in that the iron oxide particles used after the adsorption of phosphorus have to be separated and recovered, so that the related costs are increased and the maintenance is difficult. In addition, magnetism is required to recover the iron oxide particles used. ) Particles have difficulty and troublesome to make magnetite (Fe 3 O 4 ) having magnetism.

한편, 한국등록특허 제10-0684629호에는 마그네타이트 분말을 제조하는 방법이 개시되어 있으나, 인산염의 흡착 및 탈착 능력이 우수하지 않아 실제 인산염의 제거 및 회수 공정에 상용화하기에는 부족하다는 단점이 있다.On the other hand, Korean Patent No. 10-0684629 discloses a method for producing magnetite powder, but it has a disadvantage in that it is not excellent in adsorption and desorption ability of phosphate, and thus it is not enough to commercialize it in the removal and recovery process of actual phosphate.

따라서, 본 발명이 해결하고자 하는 과제는 인산염의 흡착 및 탈착 능력이 우수한 마그네타이트 분말을 쉽고 간편하게 제조하는 방법과, 제조된 자성철 분말의 효율을 더욱 향상시킬 수 있도록 개선된 인산염의 제거 및 회수 장치를 제공하는 것이다.SUMMARY OF THE INVENTION Accordingly, it is an object of the present invention to provide a method for easily and easily producing a magnetite powder excellent in the ability of adsorbing and desorbing phosphate and an improved phosphate removal and recovery apparatus for further improving the efficiency of the magnetic iron powder .

본 발명은 상기 과제를 해결하기 위하여,In order to solve the above problems,

(a) 질소 분위기하에서 FeCl2ㆍ4H2O와 Fe(NO3)3ㆍ9H2O의 혼합용액을 제조하는 단계; (b) 상기 제조된 혼합 용액을 NaOH를 이용하여 pH 7-8로 조절하여 침전물을 수득하는 단계; (c) 상기 혼합용액에서 침전물을 분리 후, 증류수로 세척 및 건조하는 단계; 및 (d) 상기 건조된 침전물을 분쇄하는 단계;를 포함하는 자성철 분말의 제조방법을 제공한다.(a) preparing a mixed solution of FeCl 2 .4H 2 O and Fe (NO 3 ) 3 .9H 2 O in a nitrogen atmosphere; (b) adjusting the pH of the mixed solution to pH 7-8 with NaOH to obtain a precipitate; (c) separating the precipitate from the mixed solution, washing with distilled water and drying; And (d) pulverizing the dried precipitate. The present invention also provides a method for producing a magnetic iron powder.

본 발명의 일 실시예에 의하면, 상기 FeCl2ㆍ4H2O와 Fe(NO3)3ㆍ9H2O의 몰농도비는 1:0.05-0.2일 수 있다.According to an embodiment of the present invention, the molar concentration ratio of FeCl 2 .4H 2 O and Fe (NO 3 ) 3 .9H 2 O may be 1: 0.05-0.2.

본 발명의 다른 일 실시예에 의하면, 상기 FeCl2ㆍ4H2O의 몰농도는 0.2-0.4M, Fe(NO3)3ㆍ9H2O의 몰농도는 0.01-0.08M, 상기 NaOH의 몰농도는 1.5-3M일 수 있다.According to another embodiment of the present invention, the molar concentration of FeCl 2 .4H 2 O is 0.2-0.4M, the molar concentration of Fe (NO 3 ) 3 .9H 2 O is 0.01-0.08M, the molar concentration of NaOH Lt; / RTI >

본 발명의 또 다른 일 실시예에 의하면, 상기 (c) 단계의 세척은 5-15회 수행되고, 건조는 60-80 ℃에서 수행될 수 있다.According to another embodiment of the present invention, the washing in the step (c) is carried out 5 to 15 times, and the drying may be carried out at 60 to 80 ° C.

또한, 본 발명은 (a) FeSO4ㆍ7H2O와 FeCl3ㆍ6H2O의 혼합용액을 제조하는 단계; (b) 상기 혼합용액에 NaOH를 투입해 pH를 8-10으로 적정하여 공침반응을 통해 침전물을 수득하는 단계; (c) 상기 침전물을 분리 후, 증류수로 세척 및 건조하는 단계; 및 (d) 상기 건조된 침전물을 분쇄하는 단계;를 포함하는 자성철 분말의 제조방법을 제공한다.(A) preparing a mixed solution of FeSO 4 .7H 2 O and FeCl 3 .6H 2 O; (b) adding NaOH to the mixed solution to titrate the pH to 8-10, thereby obtaining a precipitate through coprecipitation reaction; (c) separating the precipitate, washing with distilled water and drying; And (d) pulverizing the dried precipitate. The present invention also provides a method for producing a magnetic iron powder.

본 발명의 일 실시예에 의하면, 상기 FeSO4ㆍ7H2O와 FeCl3ㆍ6H2O의 몰농도비는 1:1-3일 수 있다.According to an embodiment of the present invention, the molar concentration ratio of FeSO 4 .7H 2 O and FeCl 3 .6H 2 O may be 1: 1-3.

본 발명의 다른 일 실시예에 의하면, 상기 FeSO4ㆍ7H2O의 몰농도는 0.5-1.5M, FeCl3ㆍ6H2O의 몰농도는 0.5-4.5M, 상기 NaOH의 몰농도는 5-7M일 수 있다.According to another embodiment of the present invention, the molar concentration of FeSO 4 .7H 2 O is 0.5-1.5M, the molar concentration of FeCl 3 .6H 2 O is 0.5-4.5M, the molar concentration of NaOH is 5-7M Lt; / RTI >

본 발명의 또 다른 일 실시예에 의하면, 상기 (c) 단계의 세척은 5-15회 수행되고, 건조는 60-80 ℃에서 수행될 수 있다.According to another embodiment of the present invention, the washing in the step (c) is carried out 5 to 15 times, and the drying may be carried out at 60 to 80 ° C.

또한, 본 발명은 인산염이 포함된 폐수가 유입되는 제1 유입부, 자성철 분말이 유입되는 제2 유입부, 상기 인산염이 포함된 폐수와 상기 자성철 분말을 섞는 교반기, 상기 인산염과 상기 자성철 분말의 킬레이팅 복합체를 여과 및 농축시키는 막 여과조, 및 상기 막 여과조에 의해 여과된 처리수가 배출되는 제1 배출부를 포함하는 흡착조; 탈착용액이 유입되는 제3 유입부, 인산염 농축수를 배수하는 제2 배출부, 및 상기 자성철 분말이 부착되는 흡착 부재를 포함하는 탈착조; 상기 막 여과조에 의해 농축되어 상기 흡착조로부터 배출되는 혼합수를 상기 탈착조에 유입되도록 하는 연결관; 및 상기 탈착조로부터 상기 자성철 분말을 회수하여 상기 흡착조로 투입하는 자성철 분말 저장조;를 포함하는 인산염의 제거 및 회수 장치를 제공한다.The present invention also relates to a method for producing a ferrite-containing iron-containing waste water comprising a first inlet through which waste water containing phosphate is introduced, a second inlet through which the magnetic iron powder is introduced, a stirrer for mixing the magnetic iron powder with the waste water containing the phosphate, A membrane filtration tank for filtering and concentrating the chelating complex of the powder, and a first discharge portion for discharging the treated water filtered by the membrane filtration tank; A desorption tank including a third inlet through which the desorption solution flows, a second outlet through which the phosphate concentrated water drains, and an adsorption member to which the magnetic iron powder adheres; A connection pipe for allowing the mixed water, which is condensed by the membrane filtration tank and discharged from the adsorption tank, to flow into the desorption tank; And a magnetic iron powder storage tank for recovering the magnetic iron powder from the desorption bath and introducing the magnetic iron powder into the adsorption bath.

본 발명의 일 실시예에 의하면, 상기 흡착조에서, 상기 유입된 폐수에 포함된 인산염과 상기 유입된 자성철 분말이 정전기적 인력에 의하여 킬레이팅 복합체를 형성할 수 있다.According to an embodiment of the present invention, in the adsorption tank, the phosphate contained in the inflow wastewater and the inflow magnetic iron powder may form a chelating complex by electrostatic attraction.

본 발명의 다른 일 실시예에 의하면, 상기 탈착조에서, 상기 연결관을 통해 유입된 상기 혼합수가 상기 탈착용액과 반응하여 인산염과 자성철 분말이 분리될 수 있다.According to another embodiment of the present invention, in the desorption tank, the mixed water flowing through the connection pipe reacts with the desorption solution to separate the phosphate and the magnetic iron powder.

본 발명의 또 다른 일 실시예에 의하면, 상기 인산염이 포함된 폐수는 암모니아 스트리핑(stripping) 처리한 혐기소화 탈리액일 수 있다.According to another embodiment of the present invention, the wastewater containing phosphate may be an anaerobic digestion decantation treated with ammonia stripping.

본 발명의 또 다른 일 실시예에 의하면, 상기 탈착용액은 NaOH 수용액, NaCl 수용액 또는 이들의 혼합용액일 수 있다.According to another embodiment of the present invention, the desorption solution may be NaOH aqueous solution, NaCl aqueous solution, or a mixed solution thereof.

본 발명의 또 다른 일 실시예에 의하면, 상기 탈착용액은 20 중량%의 NaOH 수용액일 수 있다.According to another embodiment of the present invention, the desorption solution may be 20 wt% NaOH aqueous solution.

본 발명의 또 다른 일 실시예에 의하면, 상기 교반기의 회전 속도는 50-300 rpm일 수 있다.According to another embodiment of the present invention, the rotation speed of the agitator may be 50-300 rpm.

본 발명의 또 다른 일 실시예에 의하면, 상기 흡착 부재는 침지형 전자석일 수 있다.According to another embodiment of the present invention, the adsorption member may be an immersion type electromagnet.

본 발명에 따르면, 인산염의 흡착 및 탈착 능력이 우수할 뿐만 아니라 재사용이 가능하여 실제 공정에서도 유용하게 적용 가능한 자성철 분말을 간단하게 제조할 수 있다.INDUSTRIAL APPLICABILITY According to the present invention, it is possible to easily produce a magnetic iron powder which is excellent in the adsorption and desorption ability of phosphate and can be reused and is useful in actual processes.

또한, 자성철 분말을 본 발명에 따른 인산염의 제거 및 회수 장치를 사용할 경우 고순도의 인산염을 확보함과 동시에 회수된 자성철 분말을 반복하여 사용할 수 있다는 장점이 있다.In addition, when the magnetic iron powder is used in the apparatus for removing and recovering phosphate according to the present invention, high-purity phosphate can be secured and the recovered magnetic iron powder can be used repeatedly.

도 1은 실시예 1에 따른 자성철 분말의 제조방법을 나타낸 공정흐름도이다.
도 2는 실시예 2에 따른 자성철 분말의 제조방법을 나타낸 공정흐름도이다.
도 3은 본 발명에 따른 인산염의 제거 및 회수 장치의 개략도이다.
도 4는 실시예 2에 따라 제조된 자성철 분말의 초음파 처리 시간에 따른 입도분포 결과를 나타낸 그래프이다.
도 5는 실시예 2에 따라 제조된 자성철 분말의 XRD 분석 결과를 나타내는 그래프이다.
도 6은 실시예 1, 실시예 2, 비교예 1 및 비교예 2에 따라 제조된 자성철 분말의 인산염의 흡착량을 나타낸 그래프이다.
도 7은 실시예 1, 실시예 2, 비교예 1 및 비교예 2에 따라 제조된 자성철 분말의 인산염의 제거율을 나타낸 그래프이다.
도 8은 실시예 2에 따라 제조된 자성철 분말의 반응시간에 따른 인산염의 흡착량을 나타낸 그래프이다.
도 9는 실시예 2에 따라 제조된 자성철 분말의 반응시간에 따른 인산염의 제거율을 나타낸 그래프이다.
도 10은 실시예 2에 따라 제조된 자성철 분말의 투입량과 pH 변화에 따른 인산염의 흡착량을 나타낸 그래프이다.
도 11은 실시예 2에 따라 제조된 자성철 분말의 투입량과 pH 변화에 따른 인산염의 제거율을 나타낸 그래프이다.
도 12는 실시예 2에 따라 제조된 자성철 분말의 인산염의 농도에 따른 흡착량을 나타낸 그래프이다.
도 13은 실시예 2에 따라 제조된 자성철 분말의 인산염의 농도에 따른 제거율을 나타낸 그래프이다.
도 14는 실시예 2에 따라 제조된 자성철 분말의 인산염 용액의 농도 및 시간의 변화에 따른 흡착량을 나타낸 그래프이다.
도 15는 실시예 2에 따라 제조된 자성철 분말의 인산염 용액의 농도 및 시간의 변화에 따른 제거율을 나타낸 그래프이다.
도 16은 실시예 2에 따라 제조된 자성철 분말의 공존음이온의 존재에 따른 인산염의 흡착량을 나타낸 그래프이다.
도 17은 실시예 2에 따라 제조된 자성철 분말의 공존음이온의 존재에 따른 인산염의 제거율을 나타낸 그래프이다.
도 18은 실시예 2에 따라 제조된 자성철 분말의 탈착용액의 종류에 따른 인산염의 탈착량을 나타낸 그래프이다.
도 19는 실시예 2에 따라 제조된 자성철 분말의 탈착용액의 종류에 따른 인산염의 탈착률을 나타낸 그래프이다.
도 20은 실시예 2에 따라 제조된 자성철 분말의 재사용 횟수에 따른 인산염의 흡착량을 나타낸 그래프이다.
BRIEF DESCRIPTION OF THE DRAWINGS FIG. 1 is a process flow chart showing a method for producing magnetic iron powder according to Example 1. FIG.
FIG. 2 is a process flow chart showing a method for producing magnetic iron powder according to Example 2. FIG.
3 is a schematic diagram of an apparatus for removing and recovering phosphate according to the present invention.
4 is a graph showing particle size distribution results of magnetic iron powder prepared according to Example 2 according to ultrasonic treatment time.
5 is a graph showing the XRD analysis results of the magnetic iron powder produced according to Example 2. Fig.
6 is a graph showing adsorption amounts of phosphate of magnetic iron powder prepared according to Example 1, Example 2, Comparative Example 1 and Comparative Example 2. FIG.
7 is a graph showing the removal ratios of phosphate of magnetic iron powder prepared according to Example 1, Example 2, Comparative Example 1 and Comparative Example 2. FIG.
8 is a graph showing the amount of phosphate adsorbed by the reaction time of the magnetic iron powder prepared according to Example 2. FIG.
FIG. 9 is a graph showing the removal rate of phosphate according to the reaction time of the magnetic iron powder produced according to Example 2. FIG.
FIG. 10 is a graph showing the amount of phosphorus powder adsorbed according to the input amount and pH of the magnetic iron powder produced according to Example 2. FIG.
11 is a graph showing the input amount of the magnetic iron powder produced according to Example 2 and the removal rate of phosphate according to pH change.
12 is a graph showing the adsorption amount of magnetic iron powder prepared according to Example 2 according to the concentration of phosphate.
13 is a graph showing removal ratios of magnetic iron powder prepared according to Example 2 according to the concentration of phosphate.
14 is a graph showing the adsorption amount of the magnetic iron powder prepared according to Example 2 according to the concentration and time of the phosphate solution.
15 is a graph showing the removal rate of the magnetic iron powder prepared according to Example 2 according to the concentration and time of the phosphate solution.
16 is a graph showing the adsorption amount of phosphate according to the presence of coexisting anions of the magnetic iron powder prepared according to Example 2. FIG.
FIG. 17 is a graph showing the removal rate of phosphate according to the presence of coexisting anions of the magnetic iron powder produced according to Example 2. FIG.
18 is a graph showing the desorption amount of phosphate depending on the type of the desorption solution of the magnetic iron powder produced according to Example 2. FIG.
19 is a graph showing the desorption rate of phosphate depending on the type of the desorption solution of the magnetic iron powder produced according to Example 2. FIG.
FIG. 20 is a graph showing the adsorption amount of phosphate according to the number of times of re-use of the magnetic iron powder produced according to Example 2. FIG.

이하, 첨부된 도면을 참조하여 본 발명을 보다 상세하게 설명한다.Hereinafter, the present invention will be described in more detail with reference to the accompanying drawings.

본 발명은 인산염의 흡착 및 탈착 능력이 우수한 자성철 분말(Fe3O4)을 쉽고 간편하게 제조하고, 나아가 이를 이용하여 인산염을 제거 및 회수하는 장치에 관한 것이다.The present invention relates to an apparatus for easily and easily producing a magnetic iron powder (Fe 3 O 4 ) excellent in the ability to adsorb and desorb phosphate and, further, to remove and recover phosphates using the same.

따라서, 본 발명에 일 실시예에 따른 자성철 분말의 제조방법은 하기의 단계들을 포함하여 구성된다.Accordingly, the method of manufacturing a magnetic iron powder according to an embodiment of the present invention comprises the following steps.

(a) 질소 분위기하에서 FeCl2ㆍ4H2O와 Fe(NO3)3ㆍ9H2O의 혼합용액을 제조하는 단계; (b) 상기 제조된 혼합 용액을 NaOH를 이용하여 pH 7-8로 조절하여 침전물을 수득하는 단계; (c) 상기 혼합용액에서 침전물을 분리 후, 증류수로 세척 및 건조하는 단계; 및 (d) 상기 건조된 침전물을 분쇄하는 단계;(a) preparing a mixed solution of FeCl 2 .4H 2 O and Fe (NO 3 ) 3 .9H 2 O in a nitrogen atmosphere; (b) adjusting the pH of the mixed solution to pH 7-8 with NaOH to obtain a precipitate; (c) separating the precipitate from the mixed solution, washing with distilled water and drying; And (d) pulverizing the dried precipitate;

도 1을 참조하여 본 발명에 따른 자성철 분말의 제조방법을 단계별로 설명하면 아래와 같다.Referring to FIG. 1, the method of manufacturing magnetic iron powder according to the present invention will be described step by step.

먼저, 상기 (a) 단계는 원료의 혼합단계로서, 구체적으로 질소 분위기하에서 염화 제2철 전구체인 FeCl2ㆍ4H2O와 질산철 전구체인 Fe(NO3)3ㆍ9H2O를 증류수와 함께 혼합한다. 상기 단계는 과도한 산소공급에 의한 산화를 방지하기 위해 질소 퍼징을 실시하여 질소 분위기 하에서 수행되는 것이 바람직하다. 또한, 상기 FeCl2ㆍ4H2O와 Fe(NO3)3ㆍ9H2O의 몰농도비는 1:0.05-0.2인 것이 바람직하다. 상기 몰농도비가 1:0.05 미만일 경우에는 마그네타이트의 수득률 감소가 문제되고, 상기 몰농도비가 1:0.2를 초과할 경우에는 Fe(NO3)3ㆍ9H2O 시약의 과다 투입으로 잔존이온이 증가하여 세척횟수를 증가시켜야 한다는 문제가 있다. 또한, 상기 FeCl2ㆍ4H2O의 몰농도는 0.2-0.4M, Fe(NO3)3ㆍ9H2O의 몰농도는 0.01-0.08M인 것이 바람직하다.First, in step (a), FeCl 2 .4H 2 O, which is a ferric chloride precursor, and Fe (NO 3 ) 3 .9H 2 O, which is a precursor of iron nitrate, are mixed with distilled water Mix. The above step is preferably carried out in a nitrogen atmosphere by performing nitrogen purging in order to prevent oxidation due to excessive oxygen supply. The molar concentration ratio of FeCl 2 .4H 2 O and Fe (NO 3 ) 3 .9H 2 O is preferably 1: 0.05-0.2. When the molarity ratio is less than 1: 0.05, reduction of the magnetite yield is problematic. When the molarity ratio is more than 1: 0.2, excess ions of Fe (NO 3 ) 3 .9H 2 O reagent are increased There is a problem that the number of times of washing must be increased. The molar concentration of FeCl 2 .4H 2 O is preferably 0.2-0.4M, and the molar concentration of Fe (NO 3 ) 3 .9H 2 O is preferably 0.01-0.08M.

다음으로, 상기 (b) 단계는 상기 제조된 혼합 용액을 NaOH를 이용하여 pH 7-8로 조절하여 침전물을 수득하는 단계이다. 이때, pH가 상기 하한치 미만인 경우에는 검은색 입자의 마그네타이트가 형성되지 않고 합성 과정 중간에 멈추게 되어 마그네타이트가 형성되지 않는 문제가 있고, 상기 상한치를 초과하는 경우에는 마그네타이트 합성 종료 후에도 NaOH가 주입되어 잔존이온의 증가가 문제될 수 있다. 상기 (b) 단계를 거치면 자성철이 액상 분산 상태의 침전물로 존재하는 혼합 용액이 제조된다. 또한, 상기 NaOH의 몰농도는 1.5-3M인 것이 바람직하다.Next, in the step (b), the prepared mixed solution is adjusted to pH 7-8 using NaOH to obtain a precipitate. If the pH is lower than the lower limit, there is a problem that black particles of magnesium are not formed and stopped in the midst of the synthesis process, so that magnetite is not formed. If the pH is above the upper limit, NaOH is injected even after the completion of the magnetite synthesis, Can be a problem. After the step (b), a mixed solution in which magnetic iron is present as a precipitate in a liquid phase is prepared. The molar concentration of NaOH is preferably 1.5-3 M.

다음으로, 상기 (c) 단계에서는 상기 혼합용액에서 액상 분산 상태로 존재하는 침전물을 분리한 후 증류수로 세척 및 건조하여 자성철 입자를 수득한다. 이때, 상기 침전물은 자성을 지니는바, 전자석을 이용하여 분리한다. 또한 증류수의 세척은 5 내지 15회 반복하여 수행하는 것이 바람직하다. 상기 하한치 미만인 경우에는 다량의 잔존이온의 검출이 문제되고, 상기 상한치를 초과하는 경우에는 과다 산소 공급에 의하여 마그네타이트의 산화가 문제될 수 있다. 또한, 상기 건조는 60-80 ℃에서 수행되는 것이 바람직하다. 상기 하한치 미만인 경우에는 완전히 건조되지 않을 우려가 있고, 상기 상한치를 초과하는 경우에는 경제적으로 무의미하다.Next, in step (c), precipitates present in the liquid dispersion state in the mixed solution are separated, washed with distilled water and dried to obtain magnetic iron particles. At this time, the precipitate has magnetism and is separated by using an electromagnet. It is also preferred that the distilled water is washed 5 to 15 times. In the case of less than the lower limit value, detection of a large amount of residual ions is problematic. If the upper limit value is exceeded, oxidation of the magnetite may be problematic due to excessive oxygen supply. In addition, it is preferable that the drying is performed at 60-80 占 폚. If it is less than the lower limit value, there is a fear that it is not completely dried, and when it exceeds the upper limit value, it is economically meaningless.

마지막으로 상기 (d) 단계에서는 상기 건조된 침전물, 즉 자성철 입자를 분쇄하여 분말상태의 자성철을 수득한다. 이때, 실제 공정에서 적용이 용이한 마이크로 사이즈의 자성철 분말을 수득하기 위하여 상기 분쇄는 막자사발을 이용하여 분쇄하는 것이 바람직하다.Finally, in the step (d), the dried precipitate, that is, the magnetic iron particles are pulverized to obtain a powdered magnetic iron. At this time, in order to obtain micro-sized magnetic iron powder which is easy to apply in an actual process, it is preferable that the pulverization is pulverized using a mortar bowl.

또한, 본 발명에 다른 일 실시예에 따른 자성철 분말의 제조방법은 하기의 단계들을 포함하여 구성된다.Further, a method of manufacturing a magnetic iron powder according to an embodiment of the present invention includes the following steps.

(a) FeSO4ㆍ7H2O와 FeCl3ㆍ6H2O의 혼합용액을 제조하는 단계; 상기 혼합용액에 NaOH를 투입해 pH를 8-10으로 적정하여 공침반응을 통해 침전물을 수득하는 단계; (c) 상기 침전물을 분리 후, 증류수로 세척 및 건조하는 단계; 및 (d) 상기 건조된 침전물을 분쇄하는 단계;(a) preparing a mixed solution of FeSO 4 .7H 2 O and FeCl 3 .6H 2 O; Adding NaOH to the mixed solution to titrate the pH to 8-10 to obtain a precipitate through coprecipitation reaction; (c) separating the precipitate, washing with distilled water and drying; And (d) pulverizing the dried precipitate;

도 2를 참조하여 본 발명에 따른 자성철 분말의 제조방법을 단계별로 설명하면 아래와 같다.Referring to FIG. 2, the process for producing magnetic iron powder according to the present invention will be described step by step.

먼저, 상기 (a) 단계는 원료의 혼합단계로서, 구체적으로 FeSO4ㆍ7H2O와 FeCl3ㆍ6H2O를 혼합한다. 이때, 상기 FeSO4ㆍ7H2O와 FeCl3ㆍ6H2O의 몰농도비는 1:1-3인 것이 바람직하다. 상기 몰농도비가 1:1 미만일 경우에는 충분한 양의 자성철을 수득할 수 없다는 문제가 있고, 상기 몰농도비가 1:3을 초과할 경우에는 FeCl3ㆍ6H2O의 과다투입에 의해 잔존 Cl- 이온이 많아지는 문제가 있다. 또한, 상기 FeSO4ㆍ7H2O의 몰농도는 0.5-1.5M, FeCl3ㆍ6H2O의 몰농도는 0.5-4.5M인 것이 바람직하다.First, in the step (a), FeSO 4 .7H 2 O and FeCl 3 .6H 2 O are specifically mixed as a raw material mixing step. At this time, it is preferable that the molar concentration ratio of FeSO 4 .7H 2 O and FeCl 3 .6H 2 O is 1: 1-3. The molar concentration ratio is 1: 1 is less than had a problem not being able to obtain a sufficient amount of the chair Seongcheol, the molar concentration ratio of 1: if it exceeds 3, FeCl 3 and 6H remaining by over-injection of 2 O Cl - There is a problem that ions are increased. In addition, the molar concentration of the FeSO 4 7H 2 O and the molar concentration was 0.5-1.5M, FeCl 3 6H 2 O and a is preferably 0.5-4.5M.

다음으로 상기 (b) 단계에서는 상기 혼합용액에 NaOH를 투입해 pH를 8-10으로 적정하여 공침반응을 통해 침전물을 수득한다. 이때, 상기 NaOH의 몰농도는 5-7M인 것이 바람직한데, 몰농도가 상기 하한치 미만인 경우에는 다량의 NaOH 수용액을 투입해야 한다는 문제가 있고, 상기 상한치를 초과하는 경우에는 NaOH 수용액의 초과 투입에 의해 세척횟수가 증가될 수 있다는 문제가 있다.Next, in step (b), NaOH is added to the mixed solution to titrate the pH to 8-10, and a precipitate is obtained through coprecipitation reaction. When the molar concentration is less than the lower limit, there is a problem that a large amount of NaOH aqueous solution must be introduced. If the molar concentration exceeds the upper limit value, the NaOH aqueous solution is excessively charged There is a problem that the number of times of washing can be increased.

다음으로, 상기 (c) 단계에서는 상기 (b) 단계의 공침반응을 통해 침전된 자성철 입자의 침전물을 혼합 용액의 상등액을 제거한 후, 전자석에 부착시켜 분리한다. 이후, 상기 분리된 침전물은 증류수로 세척 및 건조하여 자성철 입자를 수득한다. 증류수의 세척은 5 내지 15회 반복하여 수행하는 것이 바람직하다. 상기 하한치 미만인 경우에는 다량의 잔존이온의 검출이 문제되고, 상기 상한치를 초과하는 경우에는 과다 산소 공급에 의해, 반응성이 높은 산소와의 접촉시간이 길어지면서 마그네타이트의 산화가 문제될 수 있다. 또한, 상기 건조는 60-80 ℃에서 수행되는 것이 바람직하다. 상기 하한치 미만인 경우에는 완전히 건조되지 않을 우려가 있고, 상기 상한치를 초과하는 경우에는 경제적으로 무의미하다.Next, in the step (c), the precipitate of the magnetic iron particles precipitated through the coprecipitation reaction in the step (b) is removed by attaching the precipitate to the electromagnet after removing the supernatant of the mixed solution. Thereafter, the separated precipitate is washed with distilled water and dried to obtain magnetic iron particles. The washing of the distilled water is preferably carried out by repeating 5 to 15 times. In the case of less than the lower limit value, detection of a large amount of residual ions is problematic. When the upper limit value is exceeded, oxidation of the magnetite may become problematic due to a longer contact time with oxygen having high reactivity due to excessive oxygen supply. In addition, it is preferable that the drying is performed at 60-80 占 폚. If it is less than the lower limit value, there is a fear that it is not completely dried, and when it exceeds the upper limit value, it is economically meaningless.

마지막으로 상기 (d) 단계에서는 상기 건조된 침전물, 즉 자성철 입자를 분쇄하여 분말상태의 자성철을 수득한다. 이때, 실제 공정에서 적용이 용이한 마이크로 사이즈의 자성철 분말을 수득하기 위하여 상기 분쇄는 막자사발을 이용하여 분쇄하는 것이 바람직하다.Finally, in the step (d), the dried precipitate, that is, the magnetic iron particles are pulverized to obtain a powdered magnetic iron. At this time, in order to obtain micro-sized magnetic iron powder which is easy to apply in an actual process, it is preferable that the pulverization is pulverized using a mortar bowl.

또한, 본 발명은 상기 제조된 자성철 분말을 효율적으로 이용하기 위하여 도 3에 나타난 바와 같이 인산염의 제거 및 회수 장치를 제공한다.In addition, the present invention provides an apparatus for removing and recovering phosphate as shown in FIG. 3 in order to efficiently use the magnetic iron powder.

도 3을 참조하면, 본 발명의 자성철 분말을 사용하기 위한 인의 제거 및 회수 장치는 인산염이 포함된 폐수가 유입되는 제1 유입부(111), 자성철 분말이 유입되는 제2 유입부(112), 상기 인산염이 포함된 폐수와 상기 자성철 분말을 섞는 교반기(113), 상기 인산염과 상기 자성철 분말의 킬레이팅 복합체를 여과 및 농축시키는 막 여과조(114), 및 상기 막 여과조에 의해 여과된 처리수가 배출되는 제1 배출부(115)를 포함하는 흡착조(110); 탈착용액이 유입되는 제3 유입부(122), 인산염 농축수를 배수하는 제2 배출부(123), 및 상기 자성철 분말이 부착되는 흡착 부재(124)를 포함하는 탈착조(120); 상기 막 여과조(114)에 의해 농축되어 상기 흡착조(110)로부터 배출되는 혼합수를 상기 탈착조(120)에 유입되도록 하는 연결관(116); 및 상기 탈착조(120)로부터 상기 자성철 분말을 회수하여 상기 흡착조(110)로 투입하는 자성철 분말 저장조(130);를 포함한다.3, the apparatus for removing and recovering phosphorus for using the magnetic iron powder of the present invention comprises a first inlet 111 through which wastewater containing phosphate is introduced, a second inlet 112 through which the magnetic iron powder is introduced ), A stirrer 113 for mixing the phosphate-containing wastewater with the magnetic iron powder, a membrane filtration tank 114 for filtering and concentrating the chelating complex of the phosphate and the magnetic iron powder, An adsorption tank (110) including a first discharge portion (115) through which treated water is discharged; A desorption tank 120 including a third inlet 122 through which the desorption solution flows, a second outlet 123 through which the phosphate concentrated water is drained, and an adsorption member 124 to which the magnetic iron powder is adhered. A connection pipe 116 for allowing the mixed water, which is concentrated by the membrane filtration tank 114 and discharged from the adsorption tank 110, to flow into the desorption tank 120; And a magnetic iron powder storage tank (130) for recovering the magnetic iron powder from the desorption tank (120) and injecting the recovered magnetic iron powder into the adsorption tank (110).

보다 구체적으로, 본 발명에 따른 인산염의 제거 및 회수 장치는 크게, 흡착조(110), 탈착조(120), 연결관(116) 및 자성철 분말 저장조(130)로 구성된다. More specifically, the apparatus for removing and recovering phosphate according to the present invention comprises an adsorption tank 110, a desorption tank 120, a connection pipe 116, and a magnetic iron powder storage tank 130.

이때, 흡착조(110)는 제1 유입부(111), 제2 유입부(112), 교반기(113), 및 막 여과조(114)를 포함한다. 제1 유입부(111)에는 인산염(phosphate)이 포함되어 있는 폐수가 유입된다. 이때, 상기 폐수는 인산염이 함유되어 있는 일반적인 폐수이면 모두 가능하나, 효율적인 인산염 회수 및 제거를 위해서 인산염 회수 공정의 전처리 과정인 암모니아 스트리핑(stripping) 공정을 수행한 혐기소화 탈리액인 것이 바람직하다. 또한, 제2 유입부(112)를 통해 자성철 분말이 유입된다. 유입된 자성철 분말의 흡착 능력에 의해 폐수 중에 존재하는 인산염은 정전기적 인력에 의해 자성철 분말에 흡착되어 킬레이팅 복합체(chelating complex)를 형성한다. 이때, 자성철 분말과 폐수 중의 인산염이 서로 원활하게 킬레이팅 복합체를 형성할 수 있도록, 상기 교반기(113)를 이용해 자성철 분말과 폐수를 섞어주는 것이 바람직하다. 이때, 상기 교반기(113)의 회전속도는 50-300 rpm이 되도록 하는 것이 바람직하다. 상기 하한치 미만이면, 폐수 중의 인산염과, 자성철 분말의 유효 접촉 횟수가 줄어들어 킬레이팅 복합체의 형성 속도가 저하될 수 있고, 상기 상한치를 초과하면 상기 자성철 분말과 인산염간의 정전기적 인력보다 강한 교반이 이루어져 흡착효율이 저하되는 문제점이 있다.At this time, the adsorption tank 110 includes a first inlet 111, a second inlet 112, a stirrer 113, and a membrane filtration tank 114. Waste water containing phosphate is introduced into the first inlet 111. At this time, the wastewater may be any general wastewater containing phosphate, but it is preferably an anaerobic digestion liquor that has undergone an ammonia stripping process, which is a pretreatment process of a phosphate recovery process, for efficient phosphate recovery and removal. Also, the magnetic iron powder flows through the second inflow part 112. The phosphate present in the wastewater is adsorbed to the magnetic iron powder by electrostatic attraction due to the adsorption capacity of the magnetic iron powder to form a chelating complex. At this time, it is preferable to mix the magnetic iron powder and the wastewater using the stirrer 113 so that the magnetic iron powder and the phosphate in the wastewater can smoothly form a chelating complex. At this time, it is preferable that the rotation speed of the stirrer 113 is 50-300 rpm. If the amount is less than the lower limit, the number of effective contact of the phosphate and the magnetic iron powder in the wastewater may be reduced to decrease the rate of formation of the chelating complex. If the amount exceeds the upper limit, stirring stronger than the electrostatic attraction between the magnetic iron powder and the phosphate There is a problem that the adsorption efficiency is lowered.

상기 인산염과 자성철 분말의 킬레이팅 복합체가 포함된 폐수는 막 여과조(114)에 의해 여과 및 농축된다. 상기 막 여과조는 침지형 정밀여과막으로, 압력관의 내부에 정밀여과막 모듈이 들어있는 형태로 구성되어 있다. 정밀여과막은 셀룰로오스 아세테이트, 폴리아마이드 등의 재질이 바람직하나, 이에 한정되는 것은 아니며 본 발명이 목적하는 분리막 기능을 수행할 수 있는 것은 모두 사용 가능하다. 구체적으로 킬레이팅 복합체가 포함된 폐수는 정밀여과막 모듈의 유입부에서 가해진 압력에 의해 유입되며, 모듈을 통과하면서 킬레이팅 복합체 외에 여러 불순물을 함유한 처리수가 되어 배출되고, 막에서 배제된 유입수는 모듈의 반대쪽 끝에서 농축수가 되는 원리에 의하여 킬레이팅 복합체가 농축된 혼합수 형태로 배출된다. 상기 막 여과조에 의해 여과된 처리수는 킬레이팅 복합체를 제외한 여러 불순물이 함유되어 있으며, 제1 배출부(115)를 통해 배출된다. 또한, 상기 막 여과조에 의해 농축되어 상기 흡착조(110)로부터 배출되는 혼합수는 인산염과 자성철 분말의 킬레이팅 복합체가 다량으로 농축되어 있는 것을 특징으로 하며, 상기 흡착조(110) 및 상기 탈착조(120)와 연결되고 상기 혼합수가 흡착조(110)로부터 탈착조(120)로 유입되도록 하는 연결관(116)에 의해 탈착조(120)로 유입된다.The wastewater containing the chelating complex of phosphate and magnetic iron powder is filtered and concentrated by membrane filtration tank 114. The membrane filtration tank is an immersion type microfiltration membrane, and the microfiltration membrane module is contained in the pressure tube. The microfiltration membrane is preferably made of a material such as cellulose acetate or polyamide. However, the microfiltration membrane is not limited thereto, and any material capable of performing the intended separation membrane function of the present invention is usable. Specifically, the wastewater containing the chelating complex is introduced by the pressure applied at the inlet of the microfiltration membrane module, and is passed through the module and is discharged as treatment water containing various impurities in addition to the chelating complex, The chelating complex is discharged in the form of a concentrated mixed water by the principle that the water is concentrated at the opposite end of the slurry. The treated water filtered by the membrane filtration tank contains various impurities except for the chelating complex and is discharged through the first discharge portion 115. The mixed water discharged from the adsorption tank 110 is concentrated by a large amount of the chelating complex of the phosphate and the magnetic iron powder. The adsorption tank 110 and the desorption And is connected to the tank 120 and is introduced into the desorption tank 120 by a connection pipe 116 through which the mixed water is introduced into the desorption tank 120 from the adsorption tank 110.

또한, 상기 탈착조(120)는 제3 유입부(122), 배출부(123) 및 흡착부재(124)를 포함한다. 이때, 제3 유입부(122)에는 흡착조로부터 유입된 혼합수에 포함된 인산염과 자성철 분말의 킬레이팅 복합체와 반응하여 자성철 분말에 흡착된 인산염을 탈착시키도록 하는 탈착용액이 유입된다. 유입된 탈착용액은 NaOH 수용액, NaCl 수용액 또는 이들의 혼합용액인 것이 바람직하고, 하기 실시예의 결과로부터 알 수 있는 바와 같이 20 중량%의 NaOH 수용액인 것이 가장 바람직하다.The desorption tank 120 includes a third inflow portion 122, a discharge portion 123, and an adsorption member 124. At this time, the desorption solution for desorbing the phosphate adsorbed on the magnetic iron powder reacts with the chelating complex of the phosphate and the magnetic iron powder contained in the mixed water introduced from the adsorption tank into the third inlet 122. The introduced desorbing solution is preferably an NaOH aqueous solution, an NaCl aqueous solution, or a mixed solution thereof, most preferably an aqueous 20 wt% NaOH solution as can be seen from the results of the following examples.

상술한 바와 같이 상기 혼합수 중의 킬레이팅 복합체는 탈착용액과 반응하여, 자성철 분말에 흡착되어 있던 인산염이 탈착되어 분리된다. 이때, 탈착된 인산염이 농축된 인산염 농축수는 제2 배출부를 통해 함께 배출되며, 상기 농축수에는 상기 흡착조의 제1 유입부를 통해 유입된 폐수 중의 인산염이 고농도로 포함되어 있는바, 고순도의 인산염 확보가 가능해진다.As described above, the chelating complex in the mixed water reacts with the desorption solution, and the phosphate adsorbed on the magnetic iron powder is desorbed and separated. At this time, the concentrated phosphate-concentrated water is discharged together through the second discharge portion, and the concentrated water contains a high concentration of phosphate in the wastewater flowing through the first inlet portion of the adsorption tank, thereby securing high-purity phosphate .

또한, 인산염이 탈착된 자성철 분말은 흡착부재(124)에 의해 포집되어 자성철 분말 저장조(130)로 회수되고, 흡착조의 제2 유입부(112)로 다시 배출되어 재사용된다. 상기 흡착 부재(124)는 자력을 발생시키는 것이라면 모두 가능하나, 수중에 침지된 형태로 사용되는 침지형 전자석인 것이 가장 바람직하다.In addition, the magnetic iron powder from which the phosphate has been desorbed is collected by the adsorption member 124, collected in the magnetic iron powder storage tank 130, discharged again to the second inlet portion 112 of the adsorption tank, and reused. The adsorption member 124 may be any type as long as it generates magnetic force, but it is most preferably an immersion type electromagnet used in a form immersed in water.

또한, 본 발명의 제조방법에 의해 제조된 자성철 분말은 하기 실시예의 결과로부터 알 수 있는 바와 같이 인산염의 흡착 및 탈착 능력, 재사용 효율이 우수한바, 상기 인산염의 제거 및 회수 장치에 이용할 경우 효율적으로 인산염을 회수하면서도 자성철 분말을 재사용할 수 있다는 장점이 있다.
As can be seen from the results of the following examples, the magnetic iron powder produced by the production method of the present invention is excellent in the adsorption and desorption efficiency and reuse efficiency of the phosphate, and is effectively used for the removal and recovery of the phosphate. It is advantageous that the magnetic iron powder can be reused while recovering the phosphate.

이하에서는 바람직한 실시예 등을 들어 본 발명을 더욱 상세하게 설명한다. 그러나 이들 실시예 등은 본 발명을 보다 구체적으로 설명하기 위한 것으로, 본 발명의 범위가 이에 의하여 제한되지 않는다는 것은 당업계의 통상의 지식을 가진 자에게 자명할 것이다.Hereinafter, the present invention will be described in more detail with reference to preferred embodiments and the like. It will be apparent to those skilled in the art, however, that these examples are provided for further illustrating the present invention and that the scope of the present invention is not limited thereto.

실시예Example 1 One

질소 분위기하에서 0.3 M의 FeCl2ㆍ4H2O(Daejung chemicals & metals, Korea) 1 L와 0.03 M의 Fe(NO3)3ㆍ9H2O(Daejung chemicals & metals, Korea) 1L를 혼합하여 혼합용액을 제조하였다. 제조된 혼합 용액에 2 M의 NaOH를 투입하여 pH를 7.2로 조절하였다. 이후, 석출물을 분리하여 증류수를 이용하여 10회 세척한 뒤, 70 ℃에서 건조하였다. 이후, 상기 건조된 석출물을 막자사발을 이용하여 분쇄하여 자성철 분말을 수득하였다.
1 L of 0.3 M FeCl 2 .4H 2 O (Daejung chemicals & metals, Korea) and 1 L of 0.03 M Fe (NO 3 ) 3 .9H 2 O (Daejung chemicals & metals, Korea) were mixed in a nitrogen atmosphere, . The pH of the mixed solution was adjusted to 7.2 by adding 2 M of NaOH. Thereafter, the precipitate was separated, washed with distilled water ten times, and then dried at 70 ° C. Thereafter, the dried precipitate was pulverized using a mortar bowl to obtain magnetic iron powder.

실시예Example 2 2

1 M의 FeSO4ㆍ7H2O(Daejung chemicals & metals, Korea) 2 L와 2 M의 FeCl3ㆍ6H2O (Daejung chemicals & metals, Korea) 2L를 혼합하여 혼합용액을 제조하였다. 제조된 혼합용액에 NaOH를 투입하여 공침반응을 수행하여 침전물을 수득하였다. 이후, 상기 침전물을 분리하여 증류수를 이용하여 10회 세척한 뒤, 70 ℃에서 건조하였다. 이후, 상기 건조된 침전물을 막자사발을 이용하여 분쇄하여 자성철 분말을 수득하였다.
2 L of FeSO 4 · 7H 2 O (Daejung chemicals & metals, Korea) and 2 L of FeCl 3 · 6H 2 O (Daejung chemicals & metals, Korea) were mixed to prepare a mixed solution. A precipitate was obtained by performing a coprecipitation reaction by adding NaOH to the prepared mixed solution. Thereafter, the precipitate was separated, washed 10 times with distilled water, and dried at 70 ° C. Thereafter, the dried precipitate was pulverized using a mortar bowl to obtain magnetic iron powder.

비교예Comparative Example 1 One

입자 크기 1.7 ㎛의 자성철 분말을 (주) 대정화금(Daejung chemicals & metals, Korea)에서 구입하였다.
A magnetic iron powder with a particle size of 1.7 탆 was purchased from Daejung chemicals & metals, Korea.

비교예Comparative Example 2 2

입자 크기 50-100 ㎚의 자성철(Fe3O4) 분말을 시그마 알드리치 사(Sigma Aldrich, USA)에서 구입하였다.
Magnetite (Fe 3 O 4 ) powder with a particle size of 50-100 nm was purchased from Sigma Aldrich, USA.

시험예Test Example 1.  One. 자성철Magnetic iron 분말의 입자 사이즈 분석 Particle size analysis of powder

실시예 2에 따라 제조된 자성철 분말을 Laser Particle Size Analyzer (BT-2000, K-ONE, Korea)를 사용하여 초음파 처리 시간에 따른 입자 크기를 분석하였다.The particle size of the magnetic iron powder prepared according to Example 2 was analyzed with a laser particle size analyzer (BT-2000, K-ONE, Korea) according to the ultrasonic treatment time.

도 4는 실시예 2에 따라 제조된 자성철 분말의 초음파 처리 시간에 따른 입도분포 결과를 나타낸 그래프이다.4 is a graph showing particle size distribution results of magnetic iron powder prepared according to Example 2 according to ultrasonic treatment time.

이를 통해 실시예 2에 따라 제조된 자성철 분말은 1- 100 ㎛의 넓은 범위의 입도 분포를 가지는 것을 확인하였다. 이는 본 발명에 따른 자성철 분말은 건조된 침전물을 수득한 후, 기계적 힘이 아닌 막자사발을 이용하여 분쇄하였기 때문으로 판단된다. 따라서, 실제 공정 적용에 어려움이 따르는 나노사이즈에 비해 본 발명의 제조방법에 따라 제조된 자성철 분말은 마이크로 사이즈 범위에서 넓은 입도 분포를 가지는바 실제 공정에서 유용하게 적용이 가능하다. 또한, 초음파 처리 시간이 길어 질수록, 평균 입도가 작아지면서 입도 분포의 범위가 좁아지는 것을 확인 하였는바, 원하는 크기의 자성철 분말을 용이하게 수득할 수 있다.
Thus, it was confirmed that the magnetic iron powder prepared according to Example 2 had a particle size distribution in a wide range of 1 - 100 μm. This is presumably because the magnetic iron powder according to the present invention was pulverized by using a mortar bowl instead of a mechanical force after the dried precipitate was obtained. Therefore, the magnetic iron powder produced according to the production method of the present invention has a wide particle size distribution in the range of micro size as compared with the nano size which is difficult to apply in the actual process, and thus can be usefully applied in actual processes. Further, it has been confirmed that the range of the particle size distribution narrows as the ultrasonic treatment time becomes longer and the average particle size becomes smaller, so that a magnetic iron powder of a desired size can be easily obtained.

시험예Test Example 2.  2. XRDXRD 측정 Measure

실시예 2에 따라 제조된 자성철 분말을 X-Ray Diffractometer (New D8-Advance, Bruker-AXS, Germany)를 사용하여 성분 분석하였다.The magnetic iron powder prepared according to Example 2 was analyzed by X-ray diffractometer (New D8-Advance, Bruker-AXS, Germany).

도 5는 실시예 2에 따라 제조된 자성철 분말의 XRD 분석 결과를 나타내는 그래프이다.5 is a graph showing the XRD analysis results of the magnetic iron powder produced according to Example 2. Fig.

이를 통해, 실시예 2에 따라 제조된 자성철 분말은 일부 헤마타이트(Fe2O3)가 생성되기는 하나, 대부분 본 발명이 수득하고자 하는 자성철(magnetite, Fe3O4)이 생성되는 것을 확인할 수 있었다.
As a result, it was confirmed that magnetite (Fe 3 O 4 ), which is the object of the present invention, is mostly produced although the hematite (Fe 2 O 3) is produced in the magnetic iron powder produced according to Example 2.

시험예Test Example 3. 인산염 흡착 특성 비교 측정 3. Comparison measurement of phosphate adsorption characteristics

실시예 1, 2에 따라 제조된 자성철 분말과 비교예 1, 2에 따른 자성철 분말의 인 흡착 특성을 비교하기 위한 실험을 진행하였다.Experiments were conducted to compare phosphorus adsorption characteristics of the magnetic iron powder prepared according to Examples 1 and 2 and the magnetic iron powder according to Comparative Examples 1 and 2.

실험은 회분실험으로 진행하였으며, 먼저 KH2PO4 시약을 이용하여 제조한 500mg/L의 Phosphate용액을 0.1M HCl과 0.1M NaOH를 이용하여 각각 pH 4.0과 7.0으로 적정하였다. 이후, 50 ml conical tube안에 각각의 자성철 분말을 1g씩 투입한 뒤 pH를 적정한 Phosphate 용액을 각각 30 ml 투입하였다. 실온에서 Shaker(SH-800S, Seyoung Scientific, Korea)를 이용하여 250 rpm의 속도로 120 분 동안 반응시킨 후 각각의 Phosphate가 흡착된 자성철 분말이 들어있는 현탁액을 0.45 ㎛ 여과지를 이용하여 여과하였다.The experiment was carried out by batch experiment. First, KH 2 PO 4 The 500 mg / L phosphate solution prepared by using the reagent was titrated with 0.1 M HCl and 0.1 M NaOH to pH 4.0 and 7.0, respectively. Then, 1 g of each magnetic iron powder was put into a 50 ml conical tube, and 30 ml of each phosphate solution was added. The reaction was carried out at room temperature for 120 minutes at a speed of 250 rpm using a Shaker (SH-800S, Seyoung Scientific, Korea), and then the suspension containing the magnetic iron particles adsorbed on the respective phosphates was filtered using a 0.45 μm filter paper.

여과된 후 여과액을 샘플링하여 UV-Spectrophotometer (DR-3900, Hach, USA)를 사용하여 분석하였으며, 인의 흡착량 및 제거율은 하기 표 1(흡착량), 2(제거율) 및 도 6, 7에 나타내었다.After filtration, the filtrate was sampled and analyzed using a UV-spectrophotometer (DR-3900, Hach, USA). The adsorption amount and the removal rate of phosphorus were as shown in Table 1 (adsorption amount) Respectively.

도 6은 실시예 1, 실시예 2, 비교예 1 및 비교예 2에 따라 제조된 자성철 분말의 인산염의 흡착량을 나타낸 그래프이다.6 is a graph showing adsorption amounts of phosphate of magnetic iron powder prepared according to Example 1, Example 2, Comparative Example 1 and Comparative Example 2. FIG.

도 7은 실시예 1, 실시예 2, 비교예 1 및 비교예 2에 따라 제조된 자성철 분말의 인산염의 제거율을 나타낸 그래프이다.7 is a graph showing the removal ratios of phosphate of magnetic iron powder prepared according to Example 1, Example 2, Comparative Example 1 and Comparative Example 2. FIG.

비교예 1Comparative Example 1 비교예 2Comparative Example 2 실시예 1Example 1 실시예 2Example 2 pH 4.0pH 4.0 4.84.8 5.35.3 9.29.2 14.914.9 pH 7.0pH 7.0 4.64.6 5.15.1 8.28.2 13.313.3

비교예 1Comparative Example 1 비교예 2Comparative Example 2 실시예 1Example 1 실시예 2Example 2 pH 4.0pH 4.0 32.332.3 35.435.4 61.761.7 99.099.0 pH 7.0pH 7.0 30.730.7 33.933.9 54.654.6 88.388.3

측정 결과, 비교예 1, 2에 비해 본 발명의 실시예 1, 2에 따라 제조된 자성철 분말의 흡착 효율이 훨씬 뛰어나다는 것을 확인할 수 있었다. 특히, 실시예 2에 따라 제조된 자성철 분말의 경우 pH 4.0에서는 99 %의 인산염 제거율을 보였으며, pH가 7.0인 영역에서도 88% 이상의 인산염 제거율을 보였는바, 혐기소화 탈리액에도 효과적으로 적용가능함을 확인할 수 있었다.
As a result of the measurement, it was confirmed that the adsorption efficiency of the magnetic iron powder produced according to Examples 1 and 2 of the present invention was much better than those of Comparative Examples 1 and 2. In particular, the magnetic iron powder prepared according to Example 2 showed a phosphate removal rate of 99% at pH 4.0 and a phosphorous removal rate of 88% or more even at pH 7.0, thereby confirming that it can be effectively applied to an anaerobic digestion effluent I could.

시험예Test Example 4. 반응시간에 따른 인산염 흡착 특성 측정 4. Measurement of phosphate adsorption characteristics with reaction time

실시예 2에 따라 제조된 자성철 분말의 반응시간에 따른 인산염 흡착 특성을 측정하였다.The characteristics of the phosphate adsorption according to the reaction time of the magnetic iron powder prepared according to Example 2 were measured.

실험은 회분실험으로 진행하였으며, 먼저 KH2PO4 시약을 이용하여 제조한 500 mg/L의 Phosphate용액을 0.1M HCl을 이용하여 pH 4.0으로 적정하였다. 이후, 50 ml conical tube안에 자성철 분말을 1g씩 투입한 뒤 pH 4.0으로 적정한 Phosphate 용액을 각각 30 ml 투입하였다. 실온에서 Shaker(SH-800S, Seyoung Scientific, Korea)를 이용하여 250 rpm의 속도로 120 분 동안 반응시키면서 1, 5, 10, 15, 30, 60 그리고 120 분마다 샘플을 채취한 후, 각각의 샘플을 0.45 ㎛ 여과지를 이용하여 여과하였다.The experiment was carried out by batch experiment. First, KH 2 PO 4 The 500 mg / L phosphate solution prepared by using the reagent was titrated to pH 4.0 with 0.1 M HCl. Then, 1 g of magnetic iron powder was put into a 50 ml conical tube, and 30 ml of phosphate solution, each of which was adjusted to pH 4.0, was added. Samples were taken at 1, 5, 10, 15, 30, 60 and 120 minutes while reacting at room temperature for 120 minutes at a speed of 250 rpm using a Shaker (SH-800S, Seyoung Scientific, Korea) Was filtered using a 0.45 μm filter paper.

여과된 후 여과액을 샘플링하여 UV-Spectrophotometer (DR-3900, Hach, USA)를 사용하여 분석하였으며, 인의 흡착량 및 제거율은 하기 표 3, 도 8, 9에 나타내었다.After filtration, the filtrate was sampled and analyzed using a UV-spectrophotometer (DR-3900, Hach, USA). The adsorption amount and removal rate of phosphorus are shown in Tables 3, 8 and 9.

도 8은 실시예 2에 따라 제조된 자성철 분말의 반응시간에 따른 인산염의 흡착량을 나타낸 그래프이다.8 is a graph showing the amount of phosphate adsorbed by the reaction time of the magnetic iron powder prepared according to Example 2. FIG.

도 9는 실시예 2에 따라 제조된 자성철 분말의 반응시간에 따른 인산염의 제거율을 나타낸 그래프이다.FIG. 9 is a graph showing the removal rate of phosphate according to the reaction time of the magnetic iron powder produced according to Example 2. FIG.

Time (min)Time (min) Adsorbed (mg PO4 3 -/g MIO)Adsorbed (mg PO 4 3 - / g MIO) Phosphate removal (%)Phosphate removal (%) 00 00 00 1One 12.512.5 83.583.5 55 13.513.5 90.290.2 1010 14.514.5 96.996.9 1515 14.714.7 98.298.2 3030 14.814.8 98.798.7 6060 14.814.8 99.099.0 120120 14.914.9 99.099.0

측정 결과, 본 발명의 실시예 2에 따라 제조된 자성철 분말은 초기 흡착 반응이 매우 활발하여, 1분 경과시 인산염의 제거율이 83% 이상을 기록하였으며, 15분 경과시 98% 이상의 인산염 제거율에 도달하였는바, 15분 경과시 인산염 흡착평형에 거의 도달하는 것을 확인할 수 있었다.
As a result of measurement, the magnetic iron powder prepared according to Example 2 of the present invention was very active in the initial adsorption reaction, and the phosphate removal rate was 83% or more at 1 minute, and the phosphate removal rate was 98% or more at 15 minutes , It was confirmed that the equilibrium of phosphate adsorption reached almost 15 minutes.

시험예Test Example 5.  5. 자성철Magnetic iron 분말의 투입량과  The amount of powder pHpH 변화에 따른 인산염 흡착 특성 측정 Determination of phosphate adsorption characteristics according to changes

적정 흡착 pH와 적정 자성철 분말의 투입량을 파악하기 위하여 pH의 변화와 실시예 2에 따라 제조된 자성철 분말의 투입량에 따른 인산염의 흡착 특성을 측정하였다.In order to determine the optimum adsorption pH and the amount of the titania powder, the adsorption characteristics of the phosphate were measured according to the pH change and the amount of the magnetic iron powder prepared according to Example 2.

실험은 회분실험으로 진행하였으며, 먼저 KH2PO4 시약을 이용하여 제조한 500 mg/L의 Phosphate용액을 0.1M HCl과 0.1M NaOH를 이용하여 pH 4.0, 5.0, 6.0, 7.0으로 각각 제조하였다. 이후, 50 ml conical tube안에 자성철 분말을 각각 0.25, 0.5, 0.75, 1.0, 1.5, 2.0 g씩 투입한 뒤 각각의 pH 조건에 따른 Phosphate용액을 30 ml씩 투입하였다. 실온에서 Shaker(SH-800S, Seyoung Scientific, Korea)를 이용하여 250 rpm의 속도로 120 분 동안 반응시킨 후, 각각의 phosphate가 흡착된 자성철 분말이 들어있는 현탁액을 0.45 ㎛ 여과지를 이용하여 여과하였다.The experiment was carried out by batch experiment. First, KH 2 PO 4 The 500 mg / L phosphate solution prepared with the reagents was prepared at pH 4.0, 5.0, 6.0, and 7.0 using 0.1 M HCl and 0.1 M NaOH, respectively. Then, 0.25, 0.5, 0.75, 1.0, 1.5 and 2.0 g of magnetic iron powder were put into a 50 ml conical tube, and 30 ml of phosphate solution was added according to each pH condition. After reacting at room temperature for 120 minutes at a speed of 250 rpm using a Shaker (SH-800S, Seyoung Scientific, Korea), the suspension containing the magnetic iron-adsorbed phosphate was filtered through a 0.45 μm filter paper .

여과된 후 여과액을 샘플링하여 UV-Spectrophotometer (DR-3900, Hach, USA)를 사용하여 분석하였으며, 인의 흡착량 및 제거율은 하기 표 4(흡착량), 5(제거율), 도 10, 11에 나타내었다.After filtration, the filtrate was sampled and analyzed using a UV-spectrophotometer (DR-3900, Hach, USA). The adsorption amount and the removal rate of phosphorus were as shown in Table 4 (adsorption amount) Respectively.

도 10은 실시예 2에 따라 제조된 자성철 분말의 투입량과 pH 변화에 따른 인산염의 흡착량을 나타낸 그래프이다.FIG. 10 is a graph showing the amount of phosphorus powder adsorbed according to the input amount and pH of the magnetic iron powder produced according to Example 2. FIG.

도 11은 실시예 2에 따라 제조된 자성철 분말의 투입량과 pH 변화에 따른 인산염의 제거율을 나타낸 그래프이다.11 is a graph showing the input amount of the magnetic iron powder produced according to Example 2 and the removal rate of phosphate according to pH change.

MIO 투입량 (g/L)MIO Input (g / L) pH 4.0pH 4.0 pH 5.0pH 5.0 pH 6.0pH 6.0 pH 7.0pH 7.0 8.38.3 29.429.4 29.129.1 27.727.7 26.326.3 16.716.7 26.426.4 26.126.1 24.824.8 21.921.9 25.025.0 18.718.7 18.418.4 18.018.0 16.816.8 33.333.3 14.914.9 14.814.8 14.814.8 13.313.3 50.050.0 10.010.0 9.99.9 9.99.9 9.39.3 66.766.7 7.57.5 7.47.4 7.47.4 7.07.0

MIO 투입량 (g/L)MIO Input (g / L) pH 4.0pH 4.0 pH 5.0pH 5.0 pH 6.0pH 6.0 pH 7.0pH 7.0 8.38.3 48.948.9 48.348.3 4646 43.643.6 16.716.7 88.088.0 87.387.3 82.782.7 73.273.2 25.025.0 93.593.5 92.192.1 90.290.2 84.284.2 33.333.3 99.099.0 98.598.5 98.898.8 88.388.3 50.050.0 99.699.6 98.898.8 98.998.9 92.692.6 66.766.7 99.699.6 99.099.0 99.099.0 93.293.2

측정 결과, pH가 4.0, 5.0, 6.0인 경우의 흡착량 및 제거율은 큰 차이가 없었으며, pH 7.0인 경우 흡착량 및 제거율이 감소하기는 하나, 거의 차이가 없음을 확인할 수 있었다. 또한, 500mg/L의 Phosphate용액에 자성철 분말을 33.3 g/L를 투입할 경우 인산염의 제거율이 98% 이상 도달하는 것을 확인할 수 있었다.
As a result, the adsorption amount and the removal rate were not significantly different at pH 4.0, 5.0 and 6.0, and the adsorption amount and the removal rate were decreased at pH 7.0, but there was almost no difference. It was also confirmed that the removal rate of phosphate exceeded 98% when 33.3 g / L of magnetic iron powder was added to 500 mg / L of phosphate solution.

시험예Test Example 6. 인산염 농도에 따른 인산염 흡착 특성 측정 6. Measurement of Phosphate Adsorption Characteristics by Phosphate Concentration

실시예 2에 따라 제조된 자성철 분말의 Phosphate 농도 변화에 따른 흡착특성을 측정하였다.The adsorption characteristics of the magnetic iron powder prepared according to Example 2 according to the change of the phosphate concentration were measured.

실험은 회분실험으로 진행하였으며, 먼저 KH2PO4 시약을 이용하여 제조한 500-5000 mg/L의 각각의 Phosphate용액을 0.1M HCl을 이용하여 pH 4.0으로 적정하였다. 50 ml conical tube안에 자성철 분말을 1 g씩 투입한 뒤 pH 4.0으로 적정한 Phosphate용액을 각각 30 ml씩 투입하였다. 실온에서 Shaker(SH-800S, Seyoung Scientific, Korea)를 이용하여 250 rpm의 속도로 120 분 동안 반응시킨 후, 각각의 샘플을 0.45 ㎛ 여과지를 이용하여 여과하였다.The experiment was carried out by batch experiment. First, KH 2 PO 4 500-5000 mg / L of each phosphate solution prepared by using the reagent was titrated to pH 4.0 with 0.1M HCl. 1 g of magnetic iron powder was placed in a 50 ml conical tube and 30 ml of phosphate buffer solution, pH 4.0, was added. After reacting at room temperature for 120 minutes at a speed of 250 rpm using a Shaker (SH-800S, Seyoung Scientific, Korea), each sample was filtered with a 0.45 μm filter paper.

여과된 후 여과액을 샘플링하여 UV-Spectrophotometer (DR-3900, Hach, USA)를 사용하여 분석하였으며, 인의 흡착량 및 제거율은 하기 표 6, 도 12, 13에 나타내었다.After filtration, the filtrate was sampled and analyzed using a UV-spectrophotometer (DR-3900, Hach, USA). The adsorption amount and removal rate of phosphorus are shown in Tables 6, 12 and 13.

도 12는 실시예 2에 따라 제조된 자성철 분말의 인산염의 농도에 따른 흡착량을 나타낸 그래프이다.12 is a graph showing the adsorption amount of magnetic iron powder prepared according to Example 2 according to the concentration of phosphate.

도 13은 실시예 2에 따라 제조된 자성철 분말의 인산염의 농도에 따른 제거율을 나타낸 그래프이다.13 is a graph showing removal ratios of magnetic iron powder prepared according to Example 2 according to the concentration of phosphate.

Phosphate concentration
(mg/L)
Phosphate concentration
(mg / L)
Adsorbed
(mg PO4 3 -/g MIO)
Adsorbed
(mg PO 4 3 - / g MIO)
Phosphate removal (%)Phosphate removal (%)
500500 14.914.9 99.099.0 10001000 26.526.5 88.388.3 15001500 32.332.3 71.971.9 20002000 37.737.7 62.962.9 25002500 43.643.6 58.158.1 30003000 45.445.4 50.450.4 35003500 46.846.8 44.644.6 40004000 46.646.6 38.938.9 45004500 46.846.8 34.734.7 50005000 46.946.9 31.231.2

측정 결과, 인산염의 농도가 증가할수록 자성철 분말의 흡착량은 증가하는 것을 알 수 있으며, 인산염의 농도가 3500 ppm 이상인 경우에는 흡착량이 거의 증가하지 않았는바, 본 발명의 실시예 2에 따라 제조된 자성철 분말의 최대 흡착한계는 45-47 mg PO4 3 -/g로 측정되었다.
As a result of measurement, it was found that the adsorption amount of the magnetic iron powder was increased as the concentration of the phosphate was increased. When the concentration of the phosphate was 3500 ppm or more, the adsorption amount was not substantially increased. The maximum adsorption limit of the magnetic iron powder was measured as 45-47 mg PO 4 3 - / g.

시험예Test Example 7. 인산염 농도와 시간에 따른 인산염 흡착 특성 측정 7. Measurement of phosphate adsorption characteristics with phosphate concentration and time

실시예 2에 따라 제조된 자성철 분말의 인산염의 농도별 시간에 따른 흡착특성을 측정하였다.The adsorption characteristics of the magnetic iron powder prepared according to Example 2 with respect to the concentration of phosphate were measured with time.

실험은 회분실험으로 진행하였으며, 먼저 KH2PO4 시약을 이용하여 제조한 1500, 2500, 3500 mg/L의 각각의 Phosphate 용액을 0.1M HCl을 이용하여 pH 4.0으로 적정하였다. 50 ml conical tube안에 자성철 분말을 1 g씩 투입한 뒤 pH 4.0으로 적정한 Phosphate용액을 각각 30 ml씩 투입하였다. 실온에서 Shaker(SH-800S, Seyoung Scientific, Korea)를 이용하여 250 rpm의 속도로 120 분 동안 반응시키며 1, 5, 10, 15, 30, 60, 120 분 마다 샘플을 채취한 후, 각각의 샘플을 0.45 ㎛ 여과지를 이용하여 여과하였다. 여과된 후 여과액을 샘플링하여 UV-Spectrophotometer (DR-3900, Hach, USA)를 사용하여 분석하였으며, 인의 흡착량 및 제거율은 하기 표 7, 도 14, 15에 나타내었다.The experiment was carried out by batch experiment. First, KH 2 PO 4 1500, 2500, and 3500 mg / L of each phosphate solution prepared by using the reagent was titrated to pH 4.0 with 0.1 M HCl. 1 g of magnetic iron powder was placed in a 50 ml conical tube and 30 ml of phosphate buffer solution, pH 4.0, was added. Samples were collected at 1, 5, 10, 15, 30, 60, and 120 minutes at room temperature using a Shaker (SH-800S, Seyoung Scientific, Korea) at a speed of 250 rpm for 120 minutes. Was filtered using a 0.45 μm filter paper. After filtration, the filtrate was sampled and analyzed using a UV-spectrophotometer (DR-3900, Hach, USA). The adsorption amount and removal rate of phosphorus are shown in Tables 7, 14 and 15 below.

도 14는 실시예 2에 따라 제조된 자성철 분말의 인산염 용액의 농도 및 시간의 변화에 따른 흡착량을 나타낸 그래프이다.14 is a graph showing the adsorption amount of the magnetic iron powder prepared according to Example 2 according to the concentration and time of the phosphate solution.

도 15는 실시예 2에 따라 제조된 자성철 분말의 인산염 용액의 농도 및 시간의 변화에 따른 제거율을 나타낸 그래프이다.15 is a graph showing the removal rate of the magnetic iron powder prepared according to Example 2 according to the concentration and time of the phosphate solution.

Time (min)Time (min) Adsorbed (mg PO4 3 -/g MIO)Adsorbed (mg PO 4 3 - / g MIO) Phosphate removal (%)Phosphate removal (%) 1500mg/L PO4 3 - 1500 mg / L PO 4 3 - 2500mg/L PO4 3 - 2500 mg / L PO 4 3 - 3500mg/L PO4 3 - 3500 mg / L PO 4 3 - 1500mg/L PO4 3 - 1500 mg / L PO 4 3 - 2500mg/L PO4 3 - 2500 mg / L PO 4 3 - 3500mg/L PO4 3 - 3500 mg / L PO 4 3 - 00 00 00 00 00 00 00 1One 20.620.6 27.427.4 30.830.8 45.745.7 36.536.5 29.329.3 55 25.925.9 35.035.0 36.436.4 57.657.6 46.746.7 34.734.7 1010 26.926.9 37.137.1 38.638.6 59.959.9 49.549.5 36.736.7 1515 28.328.3 39.539.5 39.939.9 62.962.9 52.652.6 38.038.0 3030 29.629.6 40.640.6 41.341.3 65.865.8 54.154.1 39.339.3 6060 31.431.4 42.042.0 44.744.7 69.869.8 56.056.0 42.542.5 120120 32.332.3 43.743.7 46.646.6 71.871.8 58.358.3 44.444.4

측정 결과, 본 발명의 실시예 2에 따라 제조된 자성철 분말의 경우, 인산염의 농도가 다른 경우에도 반응시간에 따른 인산염의 흡착특성은 대부분 유사한 것을 확인할 수 있었다.
As a result of the measurement, it was confirmed that, in the case of the magnetic iron powder produced according to Example 2 of the present invention, even if the concentration of the phosphate is different, the adsorption characteristics of the phosphate are substantially similar with respect to the reaction time.

시험예Test Example 8.  8. 공존음이온의Coexisting anion 존재에 따른 인산염 흡착 특성 측정 Determination of phosphate adsorption characteristics by presence

여러 공존 음이온의 존재하에서, 본 발명의 실시예 2에 따라 제조된 자성철 분말의 인산염 흡착 특성을 측정하였다.The phosphate adsorption characteristics of the magnetic iron powder prepared according to Example 2 of the present invention were measured in the presence of various coexisting anions.

실험은 회분실험으로 진행하였으며, 공존음이온의 시약으로는 Na2SO4, NaNO3, Na2CO3, NaCl를 사용하였으며, 각각 500 mg/L의 Sulfate(SO4 2 -), Nitrate(NO3 -), Carbonate(CO3 2 -), Chloride(Cl-)이온과 KH2PO4 시약을 이용하여 제조한 혼합용액을 0.1M HCl을 이용하여 pH 4.0으로 적정하였다. 50 ml conical tube안에 자성철 분말을 1 g씩 투입한 뒤 pH 4.0으로 적정한 혼합 용액을 각각 30 ml씩 투입하였다. 실온에서 Shaker(SH-800S, Seyoung Scientific, Korea)를 이용하여 250 rpm의 속도로 120 분 동안 반응시키며 1, 5, 10, 15, 30, 60, 120 분 마다 샘플을 채취한 후, 각각의 샘플을 0.45 ㎛ 여과지를 이용하여 여과하였다. 여과된 후 여과액을 샘플링하여 UV-Spectrophotometer (DR-3900, Hach, USA)를 사용하여 분석하였으며, 인의 흡착량 및 제거율은 하기 표 8, 도 16, 17에 나타내었다.The experiment was conducted as a batch experiment, with the co-anionic reagent Na2SO4, NaNO3, Na2CO3, was used as NaCl, in each of 500 mg / L Sulfate (SO 4 2 -), Nitrate (NO 3 -), Carbonate (CO 3 2 - ), Chloride (Cl - ) and KH 2 PO 4 The mixed solution prepared by using the reagent was titrated to pH 4.0 with 0.1 M HCl. 1 g of magnetic iron powder was placed in a 50 ml conical tube and 30 ml of each solution was added to the solution. Samples were collected at 1, 5, 10, 15, 30, 60, and 120 minutes at room temperature using a Shaker (SH-800S, Seyoung Scientific, Korea) at a speed of 250 rpm for 120 minutes. Was filtered using a 0.45 μm filter paper. After filtration, the filtrate was sampled and analyzed using a UV-spectrophotometer (DR-3900, Hach, USA). The adsorption amount and removal rate of phosphorus are shown in Tables 8, 16 and 17 below.

도 16은 실시예 2에 따라 제조된 자성철 분말의 공존음이온의 존재에 따른 인산염의 흡착량을 나타낸 그래프이다.16 is a graph showing the adsorption amount of phosphate according to the presence of coexisting anions of the magnetic iron powder prepared according to Example 2. FIG.

도 17은 실시예 2에 따라 제조된 자성철 분말의 공존음이온의 존재에 따른 인산염의 제거율을 나타낸 그래프이다.FIG. 17 is a graph showing the removal rate of phosphate according to the presence of coexisting anions of the magnetic iron powder produced according to Example 2. FIG.

Time (min)Time (min) Adsorbed (mg PO4 3 -/g MIO)Adsorbed (mg PO 4 3 - / g MIO) Phosphate removal (%)Phosphate removal (%) ControlControl SO4 2 - SO 4 2 - NO3 - NO 3 - CO3 2 - CO 3 2 - Cl- Cl - ControlControl SO4 2 - SO 4 2 - NO3 - NO 3 - CO3 2 - CO 3 2 - Cl- Cl - 00 00 00 00 00 00 00 00 00 00 00 1One 12.512.5 12.312.3 10.210.2 12.312.3 10.210.2 83.583.5 82.282.2 68.168.1 82.082.0 68.268.2 55 13.513.5 13.813.8 11.511.5 14.214.2 11.411.4 90.290.2 92.192.1 76.776.7 94.794.7 73.173.1 1010 14.514.5 13.913.9 12.212.2 14.714.7 11.711.7 96.996.9 92.692.6 81.481.4 98.098.0 77.877.8 1515 14.714.7 14.114.1 12.812.8 14.814.8 11.911.9 98.298.2 94.094.0 85.685.6 98.898.8 79.379.3 3030 14.814.8 14.314.3 13.013.0 14.914.9 12.212.2 98.798.7 95.595.5 86.886.8 99.499.4 81.081.0 6060 14.814.8 14.614.6 13.213.2 15.015.0 12.312.3 99.099.0 97.197.1 88.088.0 99.799.7 81.981.9 120120 14.914.9 14.714.7 13.213.2 15.015.0 12.312.3 99.099.0 97.897.8 88.388.3 99.899.8 82.182.1

측정 결과, NO3 -, Cl-가 공존하는 경우 흡착량 및 제거율이 어느 정도 감소하는 것을 확인할 수 있었다. 다만, SO4 2 -가 공존하는 경우에는 흡착량 및 제거율에 거의 영향을 끼치지 않으며, CO3 2 -가 공존하는 경우에는 오히려 흡착량 및 제거율이 향상된다는 것을 확인할 수 있었다.
As a result of the measurement, it was confirmed that the adsorption amount and the removal rate were decreased to some extent when NO 3 - and Cl - coexist. However, when SO 4 2 - coexists, it has little effect on the adsorption amount and removal rate, and it can be confirmed that the adsorption amount and removal rate are improved when CO 3 2 - coexists.

시험예Test Example 9.  9. 자성철Magnetic iron 분말의 회수 특성 측정 Measurement of recovery characteristics of powders

본 발명의 실시예 2에 따라 제조된 자성철 분말의 회수 특성을 측정하였다.The recovery characteristics of the magnetic iron powder prepared according to Example 2 of the present invention were measured.

먼저, 50ml conical tube를 이용하여 500 mg/L Phosphate 용액 30 ml에 1g의 자성철 분말을 투입하고 pH 4.0으로 적정한 후 흡착평형에 도달한 샘플을 제조하였다. 하나의 샘플은 0.45 ㎛의 여과지를 이용하여 여과한 후 전자저울 (HR-200, A&D, Japan)을 사용하여 무게를 측정한다. 나머지 세 개의 샘플은 250 ml 비커를 반응기로 하여 200 ml의 증류수에 분산시킨 후 100 mm의 직경의 전기자석 (JL-9A, JL magnet, korea)위에 올려둔 후 유효 흡착력 140 kgf의 자성으로, 1 분 동안 자성철 분말을 회수하였다. 1분 후 비커 안의 상등액을 제거한 뒤, 비커 내의 자성철 분말을 증류수로 씻어 내려가면서 여과 한 후, 무게를 측정하였으며, 회수 실험 결과는 하기 표 9에 나타내었다.First, 1 g of magnetic iron powder was added to 30 ml of 500 mg / L Phosphate solution using a 50 ml conical tube and titrated to pH 4.0. One sample is filtered using 0.45 ㎛ filter paper and weighed using an electronic balance (HR-200, A & D, Japan). The remaining three samples were dispersed in 200 ml of distilled water using a 250 ml beaker as a reactor and placed on a 100 mm diameter electric magnet (JL-9A, JL magnet, korea) Min for 30 minutes. After 1 minute, the supernatant in the beaker was removed, and the magnetic iron powder in the beaker was washed with distilled water and filtered. Then, the weight was measured and the results of the recovery experiment are shown in Table 9 below.

회수 미실시Inaccessibility 1.4930g1.4930g 무게 (filter+MIO)Weight (filter + MIO) 무게 (MIO)Weight (MIO) Recovery ratioRecovery ratio 회수실험 실시 1Recall experiment 1 1.48471.4847 0.99170.9917 99.17%99.17% 회수실험 실시 2Recovery experiment 2 1.47561.4756 0.98260.9826 98.26%98.26% 회수실험 실시 3Recall experiment 3 1.48031.4803 0.98730.9873 98.73%98.73% AverageAverage 1.48021.4802 0.98720.9872 98.72%98.72%

측정 결과, 자성에 의한 회수과정 중에 유실되는 자성철 분말의 양은 평균 1.3% 정도에 불과함을 확인하였는바, 본 발명의 제조방법에 따른 자성철 분말은 실제 공정에서도 유용하게 적용 가능하다는 것을 확인할 수 있었다.
As a result of the measurement, it was confirmed that the amount of magnetic iron powder lost during the recovery process by magnetic is only about 1.3% on average, and it can be seen that the magnetic iron powder according to the manufacturing method of the present invention is usefully applied in actual processes there was.

시험예Test Example 10.  10. 탈착용액의Of the desorbing solution 종류에 따른 인산염 탈착 특성 측정 Determination of phosphate desorption characteristics by type

실시예 2에 따라 제조된 자성철 분말의, 탈착 용액의 종류에 따른 인산염 탈착 특성을 측정하였다.The desorption characteristics of phosphate of the magnetic iron powder prepared according to Example 2 were measured according to the type of the desorption solution.

탈착 용액으로는, 증류수(pH 6.08), 3% NaOH(pH 12.73), 20% NaOH(pH 13.06), 30% NaCl + 3% NaOH(pH 12.58), 40% NaCl + 2% NaOH(pH 12.46), 50% NaCl + 1% NaOH(pH 12.28)를 사용하였다.(PH 6.08), 3% NaOH (pH 12.73), 20% NaOH (pH 13.06), 30% NaCl + 3% NaOH (pH 12.58), 40% NaCl + 2% NaOH , 50% NaCl + 1% NaOH (pH 12.28) was used.

도 18은 실시예 2에 따라 제조된 자성철 분말의 탈착용액의 종류에 따른 인산염의 탈착량을 나타낸 그래프이다.18 is a graph showing the desorption amount of phosphate depending on the type of the desorption solution of the magnetic iron powder produced according to Example 2. FIG.

도 19는 실시예 2에 따라 제조된 자성철 분말의 탈착용액의 종류에 따른 인산염의 탈착률을 나타낸 그래프이다.19 is a graph showing the desorption rate of phosphate depending on the type of the desorption solution of the magnetic iron powder produced according to Example 2. FIG.

Time (min)Time (min) Pure water
(mg PO4 3 -/g MIO)
Pure water
(mg PO 4 3 - / g MIO)
3% NaOH
(mg PO4 3 -/g MIO)
3% NaOH
(mg PO 4 3 - / g MIO)
20% NaOH
(mg PO4 3 -/g MIO)
20% NaOH
(mg PO 4 3 - / g MIO)
30% NaCl
+
3% NaOH
(mg PO4 3 -/g MIO)
30% NaCl
+
3% NaOH
(mg PO 4 3 - / g MIO)
40% NaCl
+
2% NaOH
(mg PO4 3 -/g MIO)
40% NaCl
+
2% NaOH
(mg PO 4 3 - / g MIO)
50% NaCl
+
1% NaOH
(mg PO4 3 -/g MIO)
50% NaCl
+
1% NaOH
(mg PO 4 3 - / g MIO)
00 00 00 00 00 00 00 1One 0.0150.015 7.227.22 14.3514.35 10.2610.26 9.819.81 9.199.19 55 0.0210.021 8.238.23 14.4414.44 11.2011.20 11.4111.41 10.7510.75 1010 0.0090.009 8.848.84 14.7314.73 11.6511.65 12.3112.31 11.6411.64 1515 0.0300.030 8.938.93 14.9614.96 11.9111.91 12.5612.56 11.9111.91 3030 0.0420.042 9.459.45 14.9714.97 12.0312.03 12.7112.71 12.3112.31 6060 0.0240.024 9.829.82 14.9714.97 12.0612.06 12.8912.89 12.3812.38

Time (min)Time (min) Pure water
(Desorption efficiency (%))
Pure water
(Desorption efficiency (%))
3% NaOH
(Desorption efficiency (%))
3% NaOH
(Desorption efficiency (%))
20% NaOH
(Desorption efficiency (%))
20% NaOH
(Desorption efficiency (%))
30% NaCl
+
3% NaOH
(Desorption efficiency (%))
30% NaCl
+
3% NaOH
(Desorption efficiency (%))
40% NaCl
+
2% NaOH
(Desorption efficiency (%))
40% NaCl
+
2% NaOH
(Desorption efficiency (%))
50% NaCl
+
1% NaOH
(Desorption efficiency (%))
50% NaCl
+
1% NaOH
(Desorption efficiency (%))
00 00 00 00 00 00 00 1One 0.100.10 48.1748.17 95.8395.83 68.4868.48 65.5165.51 61.3361.33 55 0.140.14 54.9254.92 96.4296.42 74.7474.74 76.1776.17 71.8271.82 1010 0.060.06 58.9858.98 98.3698.36 77.7977.79 82.1882.18 77.7177.71 1515 0.200.20 59.6159.61 99.8499.84 79.5379.53 83.8683.86 79.4779.47 3030 0.280.28 62.4562.45 99.9099.90 80.2880.28 84.8684.86 82.1882.18 6060 0.160.16 65.5565.55 99.9699.96 80.5480.54 86.0886.08 82.6482.64

측정 결과, 30% NaCl + 3% NaOH, 40% NaCl + 2% NaOH, 50% NaCl + 1% NaOH의 경우 탈착효율이 80% 이상으로 확인되었으며, 20%의 NaOH를 사용한 경우 탈착효율이 거의 100%에 도달하였는바, 탈착 용액으로는 20%의 NaOH가 가장 바람직하다는 것을 확인할 수 있었다.
The desorption efficiency was found to be more than 80% for 30% NaCl + 3% NaOH, 40% NaCl + 2% NaOH and 50% NaCl + 1% NaOH, %, It was confirmed that 20% NaOH was the most preferable as the desorption solution.

시험예Test Example 11.  11. 자성철Magnetic iron 분말의 재이용 횟수에 따른 인산염의 흡착 및 탈착 특성 측정 Measurement of Adsorption and Desorption Characteristics of Phosphate by Powder Reuse Times

실시예 2에 따라 제조된 자성철 분말의 재사용 횟수에 따른 인산염의 흡착 및 탈착 특성을 측정하기 위해 재이용 평가를 진행하였다.Reuse evaluation was carried out to measure the adsorption and desorption characteristics of phosphate according to the number of times of re-use of the magnetic iron powder produced according to Example 2.

실험은 회분실험으로 진행하였으며, 500mg/L의 Phosphate용액을 0.1M HCl을 이용하여 pH 4.0으로 적정하고, 20% NaOH를 제조하였다. 50 ml conical tube안에 자성철 분말을 1g씩 투입한 뒤 pH 4.0으로 적정한 Phosphate 용액을 각각 30 ml 투입하였다.The experiment was carried out as a batch experiment. 500 mg / L of phosphate solution was titrated to pH 4.0 with 0.1 M HCl and 20% NaOH was prepared. 1 g of magnetic iron powder was placed in a 50 ml conical tube and 30 ml of phosphate buffer solution, pH 4.0, was added.

이후, Multi-rotator(GTR-100, Green Tech, Korea)를 이용하여 50 rpm의 속도로 60 분 동안 반응시킨 후, Multi Purpose Centrifuse(HA1000-6, Hanil Science industrial, Korea)를 이용하여 1500 rpm의 속도로 5 분 동안 원심분리를 실시한 뒤, 상등액을 제거하였으며, 이 과정을 하나의 사이클(cycle)로 하여 5회 반복하였다.Thereafter, the cells were reacted at a speed of 50 rpm for 60 minutes using a multi-rotator (GTR-100, Green Tech, Korea) and then centrifuged at 1500 rpm using a Multi Purpose Centrifuge (HA1000-6, Hanil Science industrial, Centrifugation was carried out at a rate of 5 minutes, the supernatant was removed, and this procedure was repeated five times with one cycle.

각각의 시료는 0.45 ㎛의 여과지를 이용하여 필터링 후 샘플링하여 UV-Spectrophotometer(DR-3900, Hach, USA)를 사용하여 분석하였으며, 그 결과를 하기 표 12와 도 20에 나타내었다.Each sample was filtered using a 0.45 μm filter paper, and analyzed by using a UV-spectrophotometer (DR-3900, Hach, USA). The results are shown in Table 12 and FIG.

도 20은 실시예 2에 따라 제조된 자성철 분말의 재사용 횟수에 따른 인산염의 흡착량을 나타낸 그래프이다.FIG. 20 is a graph showing the adsorption amount of phosphate according to the number of times of re-use of the magnetic iron powder produced according to Example 2. FIG.

CycleCycle Adsorption efficiency
(%)
Adsorption efficiency
(%)
Desorption efficiency
(%)
Desorption efficiency
(%)
1One 99.999.9 99.999.9 22 99.099.0 99.599.5 33 96.496.4 94.994.9 44 92.292.2 89.089.0 55 88.988.9 87.087.0

측정 결과, 4번째 재이용까지는 인의 흡착률은 92% 이상, 인의 탈착률은 89%이상으로 유지됨을 확인할 수 있었다. 이를 통해 본 발명에 따른 자성철 분말은 일회성이 아닌 재사용이 가능함을 확인하였는바, 실제 공정에서도 유용하게 적용가능함을 알 수 있었다.
As a result of the measurement, it was confirmed that the adsorption rate of phosphorus was 92% or more and the adsorption rate of phosphorus was 89% or more until the fourth reuse. As a result, it was confirmed that the magnetic iron powder according to the present invention can be reused rather than one-time, and thus it can be effectively applied in actual processes.

110: 흡착조 120: 탈착조
130: 자성철 분말 저장조 111: 제1 유입부
112: 제2 유입부 113: 교반기
114: 막 여과조 115: 제1 배출부
116: 연결관 122: 제3 유입부
123: 제2 배출부 124: 흡착부재
110: adsorption tank 120: desorption tank
130: magnetic iron powder storage tank 111: first inlet
112: second inlet 113: stirrer
114: membrane filtration tank 115: first discharge section
116: connector 122: third inlet
123: second discharge portion 124: suction member

Claims (16)

(a) 질소 분위기하에서 FeCl2ㆍ4H2O와 Fe(NO3)3ㆍ9H2O의 혼합용액을 제조하는 단계;
(b) 상기 제조된 혼합 용액을 NaOH를 이용하여 pH 7-8로 조절하여 침전물을 수득하는 단계;
(c) 상기 혼합용액에서 침전물을 분리 후, 증류수로 세척 및 건조하는 단계; 및
(d) 상기 건조된 침전물을 분쇄하는 단계;를 포함하고,
상기 FeCl2ㆍ4H2O와 Fe(NO3)3ㆍ9H2O의 몰농도비는 1:0.05-0.2이며,
상기 FeCl2ㆍ4H2O의 몰농도는 0.2-0.4M, Fe(NO3)3ㆍ9H2O의 몰농도는 0.01-0.08M, 상기 NaOH의 몰농도는 1.5-3M인 것을 특징으로 하는 인산염의 제거 및 회수용 자성철 분말의 제조방법.
(a) preparing a mixed solution of FeCl 2 .4H 2 O and Fe (NO 3 ) 3 .9H 2 O in a nitrogen atmosphere;
(b) adjusting the pH of the mixed solution to pH 7-8 with NaOH to obtain a precipitate;
(c) separating the precipitate from the mixed solution, washing with distilled water and drying; And
(d) pulverizing the dried precipitate,
The molar concentration ratio of FeCl 2 .4H 2 O and Fe (NO 3 ) 3 .9H 2 O is 1: 0.05-0.2,
Wherein the molar concentration of FeCl 2 .4H 2 O is 0.2-0.4M, the molar concentration of Fe (NO 3 ) 3 .9H 2 O is 0.01-0.08M, and the molar concentration of NaOH is 1.5-3M. And a process for producing the ferromagnetic iron powder.
삭제delete 삭제delete 제1항에 있어서,
상기 (c) 단계의 세척은 5-15회 수행되고, 건조는 60-80 ℃에서 수행되는 것을 특징으로 하는 인산염의 제거 및 회수용 자성철 분말의 제조방법.
The method according to claim 1,
Wherein the washing of step (c) is performed 5 to 15 times, and the drying is performed at 60 to 80 ° C.
(a) FeSO4ㆍ7H2O와 FeCl3ㆍ6H2O의 혼합용액을 제조하는 단계;
(b) 상기 혼합용액에 NaOH를 투입해 pH를 8-10으로 적정하여 공침반응을 통해 침전물을 수득하는 단계;
(c) 상기 침전물을 분리 후, 증류수로 세척 및 건조하는 단계; 및
(d) 상기 건조된 침전물을 분쇄하는 단계;를 포함하고,
상기 FeSO4ㆍ7H2O와 FeCl3ㆍ6H2O의 몰농도비는 1:1-3이며,
상기 FeSO4ㆍ7H2O의 몰농도는 0.5-1.5M, FeCl3ㆍ6H2O의 몰농도는 0.5-4.5M, 상기 NaOH의 몰농도는 5-7M인 것을 특징으로 하는 인산염의 제거 및 회수용 자성철 분말의 제조방법.
(a) preparing a mixed solution of FeSO 4 .7H 2 O and FeCl 3 .6H 2 O;
(b) adding NaOH to the mixed solution to titrate the pH to 8-10, thereby obtaining a precipitate through coprecipitation reaction;
(c) separating the precipitate, washing with distilled water and drying; And
(d) pulverizing the dried precipitate,
The molar concentration ratio of FeSO 4 .7H 2 O and FeCl 3 .6H 2 O is 1: 1-3,
Wherein the molar concentration of FeSO 4 .7H 2 O is 0.5-1.5M, the molar concentration of FeCl 3 .6H 2 O is 0.5-4.5M, and the molar concentration of NaOH is 5-7M. A method for producing an acceptor cast iron powder.
삭제delete 삭제delete 제5항에 있어서,
상기 (c) 단계의 세척은 5-15회 수행되고, 건조는 60-80 ℃에서 수행되는 것을 특징으로 하는 인산염의 제거 및 회수용 자성철 분말의 제조방법.
6. The method of claim 5,
Wherein the washing of step (c) is performed 5 to 15 times, and the drying is performed at 60 to 80 ° C.
인산염이 포함된 폐수가 유입되는 제1 유입부, 자성철 분말이 유입되는 제2 유입부, 상기 인산염이 포함된 폐수와 상기 자성철 분말을 섞는 교반기, 상기 인산염과 상기 자성철 분말의 킬레이팅 복합체를 여과 및 농축시키는 막 여과조, 및 상기 막 여과조에 의해 여과된 처리수가 배출되는 제1 배출부를 포함하는 흡착조;
탈착용액이 유입되는 제3 유입부, 인산염 농축수를 배수하는 제2 배출부, 및 상기 자성철 분말이 부착되는 흡착 부재를 포함하는 탈착조;
상기 막 여과조에 의해 농축되어 상기 흡착조로부터 배출되는 혼합수를 상기 탈착조에 유입되도록 하는 연결관; 및
상기 탈착조로부터 상기 자성철 분말을 회수하여 상기 흡착조로 투입하는 자성철 분말 저장조;를 포함하는 인산염의 제거 및 회수 장치.
A first inlet through which wastewater containing phosphate is introduced, a second inlet through which the magnetic iron powder is introduced, a stirrer for mixing the magnetic iron powder with the wastewater containing the phosphate, a chelating complex of the phosphate and the magnetic iron powder A membrane filtration tank for filtrating and concentrating the filtrate, and a first discharge portion for discharging the treated water filtered by the membrane filtration tank;
A desorption tank including a third inlet through which the desorption solution flows, a second outlet through which the phosphate concentrated water drains, and an adsorption member to which the magnetic iron powder adheres;
A connection pipe for allowing the mixed water, which is condensed by the membrane filtration tank and discharged from the adsorption tank, to flow into the desorption tank; And
And a magnetic iron powder storage tank for recovering the magnetic iron powder from the desorption tank and introducing the magnetic iron powder into the adsorption tank.
제9항에 있어서,
상기 흡착조에서, 상기 유입된 폐수에 포함된 인산염과 상기 유입된 자성철 분말이 정전기적 인력에 의하여 킬레이팅 복합체를 형성하는 것을 특징으로 하는 인산염의 제거 및 회수 장치.
10. The method of claim 9,
Wherein the phosphate contained in the influent wastewater and the influent magnetic iron powder form a chelating complex by electrostatic attraction in the adsorption tank.
제9항에 있어서,
상기 탈착조에서, 상기 연결관을 통해 유입된 상기 혼합수가 상기 탈착용액과 반응하여 인산염과 자성철 분말이 분리되는 것을 특징으로 하는 인산염의 제거 및 회수 장치.
10. The method of claim 9,
Wherein the mixed water flowing through the connection pipe in the desorption tank reacts with the desorption solution to separate the phosphate and the magnetic iron powder.
제9항에 있어서,
상기 인산염이 포함된 폐수는 암모니아 스트리핑(stripping) 처리한 혐기소화 탈리액인 것을 특징으로 하는 인산염의 제거 및 회수 장치.
10. The method of claim 9,
Wherein the wastewater containing phosphate is an anaerobic digestion decantation treated by ammonia stripping.
제9항에 있어서,
상기 탈착용액은 NaOH 수용액, NaCl 수용액 또는 이들의 혼합용액인 것을 특징으로 하는 인산염의 제거 및 회수 장치.
10. The method of claim 9,
Wherein the desorbing solution is a NaOH aqueous solution, an NaCl aqueous solution, or a mixed solution thereof.
제12항에 있어서,
상기 탈착용액은 20 중량%의 NaOH 수용액인 것을 특징으로 하는 인산염의 제거 및 회수 장치.
13. The method of claim 12,
Wherein the desorption solution is a 20 wt% NaOH aqueous solution.
제9항에 있어서,
상기 교반기의 회전 속도는 50-300 rpm인 것을 특징으로 하는 인산염의 제거 및 회수 장치.
10. The method of claim 9,
Wherein the rotating speed of the agitator is 50-300 rpm.
제9항에 있어서,
상기 흡착 부재는 침지형 전자석인 것을 특징으로 하는 인산염의 제거 및 회수 장치.
10. The method of claim 9,
Wherein the adsorption member is an immersion type electromagnet.
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