KR101876747B1 - 다층 구조를 갖는 황토입자 및 이를 제조하는 방법 - Google Patents

다층 구조를 갖는 황토입자 및 이를 제조하는 방법 Download PDF

Info

Publication number
KR101876747B1
KR101876747B1 KR1020160122905A KR20160122905A KR101876747B1 KR 101876747 B1 KR101876747 B1 KR 101876747B1 KR 1020160122905 A KR1020160122905 A KR 1020160122905A KR 20160122905 A KR20160122905 A KR 20160122905A KR 101876747 B1 KR101876747 B1 KR 101876747B1
Authority
KR
South Korea
Prior art keywords
loess
particle layer
metal salt
layer
mixture
Prior art date
Application number
KR1020160122905A
Other languages
English (en)
Other versions
KR20180033662A (ko
Inventor
도정윤
Original Assignee
부산대학교 산학협력단
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by 부산대학교 산학협력단 filed Critical 부산대학교 산학협력단
Priority to KR1020160122905A priority Critical patent/KR101876747B1/ko
Publication of KR20180033662A publication Critical patent/KR20180033662A/ko
Application granted granted Critical
Publication of KR101876747B1 publication Critical patent/KR101876747B1/ko

Links

Images

Classifications

    • C—CHEMISTRY; METALLURGY
    • C04—CEMENTS; CONCRETE; ARTIFICIAL STONE; CERAMICS; REFRACTORIES
    • C04B—LIME, MAGNESIA; SLAG; CEMENTS; COMPOSITIONS THEREOF, e.g. MORTARS, CONCRETE OR LIKE BUILDING MATERIALS; ARTIFICIAL STONE; CERAMICS; REFRACTORIES; TREATMENT OF NATURAL STONE
    • C04B33/00—Clay-wares
    • C04B33/02—Preparing or treating the raw materials individually or as batches
    • C04B33/04—Clay; Kaolin
    • C—CHEMISTRY; METALLURGY
    • C04—CEMENTS; CONCRETE; ARTIFICIAL STONE; CERAMICS; REFRACTORIES
    • C04B—LIME, MAGNESIA; SLAG; CEMENTS; COMPOSITIONS THEREOF, e.g. MORTARS, CONCRETE OR LIKE BUILDING MATERIALS; ARTIFICIAL STONE; CERAMICS; REFRACTORIES; TREATMENT OF NATURAL STONE
    • C04B33/00—Clay-wares
    • C04B33/02—Preparing or treating the raw materials individually or as batches
    • C04B33/13—Compounding ingredients
    • C04B33/1305—Organic additives
    • C—CHEMISTRY; METALLURGY
    • C04—CEMENTS; CONCRETE; ARTIFICIAL STONE; CERAMICS; REFRACTORIES
    • C04B—LIME, MAGNESIA; SLAG; CEMENTS; COMPOSITIONS THEREOF, e.g. MORTARS, CONCRETE OR LIKE BUILDING MATERIALS; ARTIFICIAL STONE; CERAMICS; REFRACTORIES; TREATMENT OF NATURAL STONE
    • C04B33/00—Clay-wares
    • C04B33/02—Preparing or treating the raw materials individually or as batches
    • C04B33/13—Compounding ingredients
    • C04B33/131—Inorganic additives
    • C—CHEMISTRY; METALLURGY
    • C04—CEMENTS; CONCRETE; ARTIFICIAL STONE; CERAMICS; REFRACTORIES
    • C04B—LIME, MAGNESIA; SLAG; CEMENTS; COMPOSITIONS THEREOF, e.g. MORTARS, CONCRETE OR LIKE BUILDING MATERIALS; ARTIFICIAL STONE; CERAMICS; REFRACTORIES; TREATMENT OF NATURAL STONE
    • C04B35/00—Shaped ceramic products characterised by their composition; Ceramics compositions; Processing powders of inorganic compounds preparatory to the manufacturing of ceramic products
    • C04B35/622—Forming processes; Processing powders of inorganic compounds preparatory to the manufacturing of ceramic products
    • C04B35/626—Preparing or treating the powders individually or as batches ; preparing or treating macroscopic reinforcing agents for ceramic products, e.g. fibres; mechanical aspects section B
    • C04B35/62605—Treating the starting powders individually or as mixtures
    • C04B35/62645—Thermal treatment of powders or mixtures thereof other than sintering
    • C04B35/62655—Drying, e.g. freeze-drying, spray-drying, microwave or supercritical drying
    • C—CHEMISTRY; METALLURGY
    • C04—CEMENTS; CONCRETE; ARTIFICIAL STONE; CERAMICS; REFRACTORIES
    • C04B—LIME, MAGNESIA; SLAG; CEMENTS; COMPOSITIONS THEREOF, e.g. MORTARS, CONCRETE OR LIKE BUILDING MATERIALS; ARTIFICIAL STONE; CERAMICS; REFRACTORIES; TREATMENT OF NATURAL STONE
    • C04B35/00—Shaped ceramic products characterised by their composition; Ceramics compositions; Processing powders of inorganic compounds preparatory to the manufacturing of ceramic products
    • C04B35/622—Forming processes; Processing powders of inorganic compounds preparatory to the manufacturing of ceramic products
    • C04B35/626—Preparing or treating the powders individually or as batches ; preparing or treating macroscopic reinforcing agents for ceramic products, e.g. fibres; mechanical aspects section B
    • C04B35/62605—Treating the starting powders individually or as mixtures
    • C04B35/62695—Granulation or pelletising
    • C—CHEMISTRY; METALLURGY
    • C04—CEMENTS; CONCRETE; ARTIFICIAL STONE; CERAMICS; REFRACTORIES
    • C04B—LIME, MAGNESIA; SLAG; CEMENTS; COMPOSITIONS THEREOF, e.g. MORTARS, CONCRETE OR LIKE BUILDING MATERIALS; ARTIFICIAL STONE; CERAMICS; REFRACTORIES; TREATMENT OF NATURAL STONE
    • C04B35/00—Shaped ceramic products characterised by their composition; Ceramics compositions; Processing powders of inorganic compounds preparatory to the manufacturing of ceramic products
    • C04B35/622—Forming processes; Processing powders of inorganic compounds preparatory to the manufacturing of ceramic products
    • C04B35/626—Preparing or treating the powders individually or as batches ; preparing or treating macroscopic reinforcing agents for ceramic products, e.g. fibres; mechanical aspects section B
    • C04B35/628—Coating the powders or the macroscopic reinforcing agents
    • C04B35/62802—Powder coating materials
    • C—CHEMISTRY; METALLURGY
    • C04—CEMENTS; CONCRETE; ARTIFICIAL STONE; CERAMICS; REFRACTORIES
    • C04B—LIME, MAGNESIA; SLAG; CEMENTS; COMPOSITIONS THEREOF, e.g. MORTARS, CONCRETE OR LIKE BUILDING MATERIALS; ARTIFICIAL STONE; CERAMICS; REFRACTORIES; TREATMENT OF NATURAL STONE
    • C04B35/00—Shaped ceramic products characterised by their composition; Ceramics compositions; Processing powders of inorganic compounds preparatory to the manufacturing of ceramic products
    • C04B35/622—Forming processes; Processing powders of inorganic compounds preparatory to the manufacturing of ceramic products
    • C04B35/626—Preparing or treating the powders individually or as batches ; preparing or treating macroscopic reinforcing agents for ceramic products, e.g. fibres; mechanical aspects section B
    • C04B35/628—Coating the powders or the macroscopic reinforcing agents
    • C04B35/62802—Powder coating materials
    • C04B35/62842—Metals
    • C—CHEMISTRY; METALLURGY
    • C04—CEMENTS; CONCRETE; ARTIFICIAL STONE; CERAMICS; REFRACTORIES
    • C04B—LIME, MAGNESIA; SLAG; CEMENTS; COMPOSITIONS THEREOF, e.g. MORTARS, CONCRETE OR LIKE BUILDING MATERIALS; ARTIFICIAL STONE; CERAMICS; REFRACTORIES; TREATMENT OF NATURAL STONE
    • C04B35/00—Shaped ceramic products characterised by their composition; Ceramics compositions; Processing powders of inorganic compounds preparatory to the manufacturing of ceramic products
    • C04B35/622—Forming processes; Processing powders of inorganic compounds preparatory to the manufacturing of ceramic products
    • C04B35/626—Preparing or treating the powders individually or as batches ; preparing or treating macroscopic reinforcing agents for ceramic products, e.g. fibres; mechanical aspects section B
    • C04B35/628—Coating the powders or the macroscopic reinforcing agents
    • C04B35/62892—Coating the powders or the macroscopic reinforcing agents with a coating layer consisting of particles
    • C—CHEMISTRY; METALLURGY
    • C04—CEMENTS; CONCRETE; ARTIFICIAL STONE; CERAMICS; REFRACTORIES
    • C04B—LIME, MAGNESIA; SLAG; CEMENTS; COMPOSITIONS THEREOF, e.g. MORTARS, CONCRETE OR LIKE BUILDING MATERIALS; ARTIFICIAL STONE; CERAMICS; REFRACTORIES; TREATMENT OF NATURAL STONE
    • C04B35/00—Shaped ceramic products characterised by their composition; Ceramics compositions; Processing powders of inorganic compounds preparatory to the manufacturing of ceramic products
    • C04B35/622—Forming processes; Processing powders of inorganic compounds preparatory to the manufacturing of ceramic products
    • C04B35/626—Preparing or treating the powders individually or as batches ; preparing or treating macroscopic reinforcing agents for ceramic products, e.g. fibres; mechanical aspects section B
    • C04B35/628—Coating the powders or the macroscopic reinforcing agents
    • C04B35/62894—Coating the powders or the macroscopic reinforcing agents with more than one coating layer
    • C—CHEMISTRY; METALLURGY
    • C04—CEMENTS; CONCRETE; ARTIFICIAL STONE; CERAMICS; REFRACTORIES
    • C04B—LIME, MAGNESIA; SLAG; CEMENTS; COMPOSITIONS THEREOF, e.g. MORTARS, CONCRETE OR LIKE BUILDING MATERIALS; ARTIFICIAL STONE; CERAMICS; REFRACTORIES; TREATMENT OF NATURAL STONE
    • C04B38/00—Porous mortars, concrete, artificial stone or ceramic ware; Preparation thereof
    • C04B38/007—Porous mortars, concrete, artificial stone or ceramic ware; Preparation thereof characterised by the pore distribution, e.g. inhomogeneous distribution of pores
    • C—CHEMISTRY; METALLURGY
    • C04—CEMENTS; CONCRETE; ARTIFICIAL STONE; CERAMICS; REFRACTORIES
    • C04B—LIME, MAGNESIA; SLAG; CEMENTS; COMPOSITIONS THEREOF, e.g. MORTARS, CONCRETE OR LIKE BUILDING MATERIALS; ARTIFICIAL STONE; CERAMICS; REFRACTORIES; TREATMENT OF NATURAL STONE
    • C04B2103/00—Function or property of ingredients for mortars, concrete or artificial stone
    • C04B2103/0068—Ingredients with a function or property not provided for elsewhere in C04B2103/00
    • C04B2103/0078—Sorbent materials

Landscapes

  • Chemical & Material Sciences (AREA)
  • Engineering & Computer Science (AREA)
  • Ceramic Engineering (AREA)
  • Manufacturing & Machinery (AREA)
  • Materials Engineering (AREA)
  • Structural Engineering (AREA)
  • Organic Chemistry (AREA)
  • Inorganic Chemistry (AREA)
  • Dispersion Chemistry (AREA)
  • Physics & Mathematics (AREA)
  • Thermal Sciences (AREA)
  • Solid-Sorbent Or Filter-Aiding Compositions (AREA)

Abstract

본 발명은 다층 구조를 갖는 황토입자에 관한 것으로서, 상세하게는 황토 100 ~ 50중량% 및 금속염 0 ~ 50중량%을 포함하여, 하나 이상의 층으로 형성되는 내부 입자층; 및 상기 내부 입자층을 둘러싸고, 황토, 금속염과 함께 친수성 또는 수용성 고분자를 더 포함하여 형성되는, 외부 입자층;을 포함하고, 상기 내부 입자층 중 최내각 층은 황토만으로 이루어지거나 또는 황토와 금속염으로 이루어지고, 상기 최내각 층을 제외한 나머지 내부 입자층은 황토 및 금속염을 포함하여 이루어지는 것을 특징으로 하는, 다층 구조를 갖는 황토입자에 관한 것이다.

Description

다층 구조를 갖는 황토입자 및 이를 제조하는 방법{yellow soil with Multi-layer structure and a method for preparing the same}
본 발명은 다층 구조를 갖는 황토입자에 관한 것으로서, 상세하게는 황토 및 0 ~ 50 중량%의 금속염을 포함하는 하나 이상의 층으로 형성되는 내부 입자층 및 상기 내부 입자층을 둘러싸고, 황토, 금속염과 함께 친수성 또는 수용성 고분자를 더 포함하는 외부 입자층을 포함하여, 황토입자의 강도는 물론이고 표면 흡수 능력을 향상시켜, 입자 안정성을 확보하고 화학물질 중화 속도를 향상시키는 것을 특징으로 하는 다층 구조를 갖는 황토입자에 관한 것이다.
황토는 건축용 자재, 산업용 재료 및 주방자재로 활용성이 높으며 열 안정성, 내구성, 다공성, 탈취 및 습도조절 재료로 많이 활용되고 있다.
황토는 누르고 거무스름한 흙으로, 바람에 의해 운반되어 퇴적된 담황색의 미세한 모래와 점토는 실트 크기의 입자들로 구성되어 있다. 대부분 탄산칼륨에 의해 느슨하게 교절되어 대개 균질하고 층리가 발달되어 있지 않으며 공극률이 특징을 가지고 있다. 현재 중국 북부, 유럽 중부, 북아메리카, 북아프리카 등지에 널리 분포되어 있으며, 전체 지표면중 약 10%를 차지하고 있다. 우리나라는 세계 평균 보다 많은 약 35%의 토양이 황토로 이루어져 있고, 그 중 호황토가 약15% 황토질이 20%에 달한다.
황토는 입자크기가 3~50㎛인 것으로 알려져 있고 그 구성성분은 석영, 장석, 운모, 방해석, 등 광물입자로 이루어져 있다. 황토의 화학적 성분은 실리카 0~65%, 철분 5~6%, 알루미나 10~13%, 마그네슘 2%, 나트륨 2%, 칼륨 1.5%, 석회 8%으로 밝혀져 있다.
황토는 자체적으로 원적외선을 발생하며 중금속과 같은 유해 물질을 흡수하여 정화하는 기능을 가지고 있어 친환경 물질로 각광을 받고 있다. 아울러 혈액순환 촉진, 신진대사의 활성화, 치료의학적 수단과 동시에 예방의학적 건강유지 기능에 널리 이용되고 있다.
이러한 여러 가지 유용한 특징에도 불구하고 황토를 응용하기에는 여러 가지 문제가 있다. 예를 들면, 대한민국 특허 등록번호 제10-299699호(황토흙을 이용한 직물지의 제조방법)에는 직물지에 황토성분이 포함되도록 한 기술이 공지되어 있다. 그러나 상기 기술의 경우, 황토가 직물지에 함침되어 건조되는 과정에서 직물지로부터 황토가 탈리(脫離)되는 현상이 발생하여 코팅이 손상되었을 경우 황토분진이 다량 발생할 뿐만 아니라, 코팅이 손상된 곳으로 물이나 땀이 스며들었을 시에는 황토물이 배어 나와 주변을 오염시키거나 황토물이 드는 등의 많은 문제점이 있다.
또한, 대한민국 공개특허 제10-2008-0085609호에 따르면, 황토가 갖는 복층구조로 물의 흡수력이 심하여 작업에 필요한 반죽질기에 단위수량이 크게 증가하며, 또한 건조수축에 의한 균열이 심하게 나타나 건축용의 내장 및 외장재로 사용하기에는 부적당하다. 따라서 종래 황토제품에는 석고 등의 첨가물이나 백색시멘트를 사용하여 강도는 거의 없으면서, 건조수축에 의한 균열만 방지하는 제품개발에 중요시되어 연구되어 왔으나, 이것 역시 사용자가 사용하는 데는 황토에 임의적으로 첨가물을 첨가하여 사용함에 따라 근본적인 균열은 개선되지 않은 문제점이 있다.
이에, 본 발명자는 상술한 종래 황토 이용 시의 문제점을 개선하면서도 황토의 유용한 특징을 극대화할 수 있도록 금속염을 포함한 다층 구조를 갖는 황토입자를 개발하고, 상기 개발된 황토입자에 의해 유해화학물질이 용이하게 흡수 및 중화됨은 물론이고, 강도가 향상되어 입자 안정성이 유지됨을 확인함으로써, 본 발명을 완성하였다.
따라서 본 발명은 다층 구조를 갖는 황토입자를 제공하는 것을 그 해결과제로 한다.
또한 본 발명은 상기 다층 구조를 갖는 황토입자를 제조하는 방법을 제공하는 것을 그 해결과제로 한다.
또한 본 발명은 상기 다층 구조를 갖는 황토입자를 포함한, 화학물질 방제재 를 제공하는 것을 그 해결과제로 한다.
상기 본 발명의 과제를 해결하기 위한 본 발명의 일 측면에 따르면,
황토 100 ~ 50중량% 및 금속염 0 ~ 50중량%을 포함하여, 하나 이상의 층으로 형성되는 내부 입자층; 및
상기 내부 입자층을 둘러싸고, 황토, 금속염과 함께 친수성 또는 수용성 고분자를 더 포함하여 형성되는, 외부 입자층;을 포함하고,
상기 내부 입자층 중 최내각 층은 황토만으로 이루어지거나 또는 황토와 금속염으로 이루어지고, 상기 최내각 층을 제외한 나머지 내부 입자층은 황토 및 금속염을 포함하여 이루어지는 것을 특징으로 하는, 다층 구조를 갖는 황토입자를 제공한다.
또한 상기 본 발명의 과제를 해결하기 위한, 본 발명의 다른 측면에 따르면,
상기 다층 구조를 갖는 황토입자를 제조하는 방법을 제공한다.
또한 상기 본 발명의 과제를 해결하기 위한, 본 발명의 또 다른 측면에 따르면,
상기 다층 구조를 갖는 황토입자를 포함한, 화학물질 방제재를 제공한다.
본 발명에 따른 다층 구조를 갖는 황토입자는, 각 층마다 금속염의 농도를 동일하게 또는 다르게 포함함으로써, 비교적 높은 농도의 금속염을 다층으로 포함함에 따라, 누출 및 잔류하는 유해화학물질을 용이하게 흡수하여 중화 및 제거할 수 있다.
또한, 본 발명의 황토입자는 다층 구조를 가짐에 따라, 비교적 높은 농도의 금속염을 함유하면서도 공기로부터 수분을 흡수하여 쉽게 파괴되는 현상을 방지함에 따라, 강도 향상으로 입자 안정성을 확보한다.
더욱이, 본 발명의 황토입자는 외부 입자층에 금속염과 함께 수용성 또는 친수성 고분자를 포함함으로써, 황토입자 외부 입자층에 다공성을 부여하여 유해화학물질이 용이하게 황토입자 내부로 흡수될 수 있도록 함에 따라 화학물질 중화 및 제거 효율을 향상시킨다.
도 1은 본 발명의 다층 구조를 갖는 황토입자를 모식화하여 나타낸 것이다.
이하, 본 발명에 대하여 보다 상세히 설명한다. 본 발명의 명세서에 기재되지 않은 내용은 본 발명의 기술 분야 또는 유사 분야에서 숙련된 자이면 충분히 인식하고 유추할 수 있는 것이므로 그 설명을 생략한다. 또한, 실시예들의 구체적인 사항들은 상세한 설명 및 도면들에 포함되어 있으며, 본 발명은 이하에서 개시되는 실시예들에 한정되는 것은 아니다.
본 발명의 일측면 따르면,
황토 100 ~ 50중량% 및 금속염 0 ~ 50중량%을 포함하여, 하나 이상의 층으로 형성되는 내부 입자층; 및 상기 내부 입자층을 둘러싸고, 황토, 금속염과 함께 친수성 또는 수용성 고분자를 더 포함하여 형성되는, 외부 입자층;을 포함하고, 상기 내부 입자층 중 최내각 층은 황토만으로 이루어지거나 또는 황토와 금속염으로 이루어지고, 상기 최내각 층을 제외한 나머지 내부 입자층은 황토 및 금속염을 포함하여 이루어지는 것을 특징으로 하는, 다층 구조를 갖는 황토입자를 제공한다.
도 1은 본 발명의 다층 구조를 갖는 황토입자를 모식화하여 나타낸 것이다.
이를 참고하면 본 발명, 다층 구조를 갖는 황토입자는 내부 입자층 및 외부입자층을 포함하여 이루어진다.
상기 내부 입자층은 황토 100 ~ 50중량% 및 금속염 0 ~ 50중량%을 포함하여, 하나 이상의 층으로 형성되는 것으로서, 상세하게는 상기 내부 입자층에 있어서 최내각 층은 황토만으로 이루어지거나 또는 황토와 금속염으로 이루어지고, 상기 최내각 층을 제외한 나머지 내부 입자층은 황토 및 금속염을 포함하여 이루어지는 것을 특징으로 한다.
보다 상세하게는 상기 내부 입자층이 하나의 층으로 형성되는 경우에는, 황토만으로 이루어지거나 또는 황토에 금속염을 5 ~ 50중량% 포함하여 이루어지는 것을 특징으로 한다. 바람직하게는 상기 내부 입자층이 황토 및 금속염을 포함하여 하나의 층으로 형성될 경우, 상기 금속염은 10 ~ 50중량%로 포함되는 것을 특징으로 한다.
또한, 상기 내부 입자층이 적어도 두개 이상의 층으로 형성되는 경우에는, 최내각 층은 황토만으로 이루어지거나 또는 황토와 5중량% 이하의 금속염을 포함하여 이루어지고, 상기 최내각 층을 둘러싼 나머지 내부 입자층들은 각층 마다 황토 95 ~ 50중량% 및 금속염 5 ~ 50 중량%을 포함하여 이루어지는 것을 특징으로 한다.
바람직하게는, 상기 내부 입자층이 적어도 두 개 이상의 층으로 형성되는 경우에는, 최내각 층은 황토만으로 이루어지거나 또는 황토 99 ~ 95중량%와 1 ~ 5중량%의 금속염으로 이루어지고, 상기 최내각 층을 둘러싼 나머지 내부 입자층들은 각층 마다 황토 95 ~ 50중량% 및 금속염 5 ~ 50 중량%을 포함하여 이루어지는 것을 특징으로 한다.
보다 바람직하게는 상기 내부 입자층이 적어도 두 개 이상의 층으로 형성될 때, 상기 최내각 층은 5중량% 이하의 낮은 농도로 금속염을 포함하고, 상기 최내각 층을 둘러싼 나머지 층들은 5 ~ 50중량%의 함량 범위 내에서 각 층 마다 다른 함량의 금속염을 포함하여, 금속염의 함량이 증가됨에 따라 강도가 저하되어 쉽게 부서지는 현상을 방지함은 물론이고, 황토 내로 흡수되는 화학물질을 용이하게 중화할 수 있도록 한다.
또한, 상기 내부 입자층에 포함되는 금속염은 Na, K, Mg, Al 및 Ca으로 이루어진 군 중에서 선택되는 어느 하나 이상의 원소를 포함하는 것을 특징으로 한다.
바람직하게는 상기 금속염은 산소 또는 수산기를 포함한 Na, K, Mg, Al 및 Ca으로 이루어진 군 중에서 선택되는 어느 하나일 수 있고, 보다 바람직하게는, NaOH, Ca(OH)2, Mg(OH)2, KOH, Al(OH)3, CaO, MgO 또는 CaCl2를 포함할 수 있다.
또한, 상기 금속염에 있어서 Ca(OH)2 및 CaCl2는 특히 HF에 대하여 높은 중화활성도를 나타내는 것을 특징으로 한다. 이는 칼슘이온이 불소이온과 결합하여 생성되는 CaF2가 매우 안정하고 특히 용해도가 극히 낮아 불소이온의 제거 또는 HF 제거가 효과적이기 때문으로, Ca(OH)2의 경우는 95% 이상의 HF 제거 효율을 나타낸다.
본 발명에 있어서, 상기 내부 입자층을 둘러싸는 외부 입자층은, 황토, 금속염과 함께 친수성 또는 수용성 고분자를 더 포함하는 것을 특징으로 한다.
상세하게는 상기 외부 입자층은 황토 98 ~70중량%, 금속염 1 ~ 15 중량% 및 친수성 또는 수용성 고분자는 1 ~ 15 중량%를 포함하여, 다공성 표면을 갖는 것을 특징으로 한다.
상세하게는 상기 외부 입자층은 금속염을 1 ~ 15중량%의 비교적 낮은 함량으로 포함하여 황토입자의 강도 저하를 방지하며, 바람직하게는 상기 금속염은 1 ~ 10중량%로 포함되는 것을 특징으로 한다.
또한 상기 외부 입자층은 친수성 또는 수용성 고분자를 1 ~ 15중량% 포함하여 상기 입자층이 금속염과 황토만으로 형성될 때 표면이 딱딱해짐에 따라 물질 흡수 성능이 저하되는 현상을 방지한다.
상세하게는 상기 외부 입자층은 황토, 금속염과 함께 친수성 또는 수용성 고분자를 더 포함하여 상기 입자층 표면에 다공성을 형성하고, 상기 다공성 표면을 통해 물질을 용이하게 흡수한다. 이때 바람직하게는 상기 친수성 또는 수용성 고분자는 외부 입자층에 5중량% 이하로 포함되고, 폴리비닐알콜, 폴리아크릴산, 폴리아크릴산 나트륨염, 전분 및 녹말로 이루어진 군 중에서 선택되는 어느 하나 이상인 것을 특징으로 한다.
또한, 상기 외부 입자층에 포함되는 금속염은 Na, K, Mg, Al 및 Ca으로 이루어진 군 중에서 선택되는 어느 하나 이상의 원소를 포함하는 것을 특징으로 한다.
바람직하게는 상기 금속염은 산소 또는 수산기를 포함한 Na, K, Mg, Al 및 Ca으로 이루어진 군 중에서 선택되는 어느 하나일 수 있고, 보다 바람직하게는, NaOH, Ca(OH)2, Mg(OH)2, KOH, Al(OH)3, CaO, MgO 또는 CaCl2를 포함할 수 있다.
또한, 상기 금속염에 있어서, Ca(OH)2 및 CaCl2는 특히 HF에 대하여 높은 중화활성도를 나타내는 것을 특징으로 한다.
또한 본 발명에 의한 다층 구조를 갖는 황토입자는 직경이 5 ~ 15㎜인 것을 특징으로 한다.
상기와 같이 본 발명, 다층 구조를 갖는 황토입자는 금속염을 황토와 함께 포함하여 다층으로 형성함에 따라, 금속염을 고함량으로 포함하면서도 황토입자의 강도 안정성을 확보할 수 있음은 물론이고, 상기 황토입자 외부 입자층에 포함된 친수성 또는 수용성의 고분자에 의해 다공성 표면을 형성함에 따라 물질 흡수 성능을 향상시킨다.
이에 따라 상기 다층 구조를 갖는 황토입자는 강도 안정성을 확보하면서도 외부로부터 용이하게 화학물질을 흡수하여 중화 및 제거할 수 있고, 이때 상기 금속염은 황토와 함께 포함됨에 따라 화학물질과 순간적으로 반응하는 것이 아니라 서서히 반응하게 되어 화학물질을 보다 안전하게 중화 및 제거할 수 있다.
이에, 본 발명은 다른 일 측면으로,
상기 다층 구조를 갖는 황토입자를 포함한, 화학물질 방제재를 제공한다.
또한, 본 발명의 일 측면 따르면, 다층 구조를 갖는 황토입자를 제조하는 방법을 제공한다.
상세하게는 본 발명, 다층 구조를 갖는 황토입자를 제조하는 방법은 황토입자가 내부 입자층 및 외부 입자층을 포함하도록 제조하고, 이때 상기 내부 입자층 중 최내각은 황토만으로 제조하거나 또는 황토 및 금속염을 포함하여 제조하는 것을 특징으로 한다.
먼저, 다층 구조를 갖는 황토입자를 제조하는 방법에 있어서, 내부 입자층 중 최내각 층을 황토만으로 제조할 때에는, (1) 황토반죽을 구형으로 만든 다음 건조 및 열처리함으로써, 황토로 이루어진 구형의 제1 내부 입자층을 형성하는 단계; (2) 황토분말 및 금속염을 교반함으로써, 혼합체를 제조하는 단계; (3) 상기 제1 내부 입자층 표면을 상기 혼합체로 코팅한 후 건조함으로써, 금속염 및 황토를 포함한 제2 내부 입자층을 형성하는 단계; (4) 황토분말, 금속염 및 친수성 또는 수용성의 고분자 용액을 교반함으로써, 황토혼합액을 제조하는 단계; 및 (5) 상기 제2 내부 입자층을 상기 황토혼합액으로 코팅한 후 건조 및 열처리함으로써, 외부 입자층을 형성하는 단계;를 포함하고, 상기(3) 단계는 1회 이상 반복되어, 상기 제2 내부 입자층을 하나 이상의 입자층으로 형성하는 것을 특징으로 하는, 다층 구조를 갖는 황토입자를 제조하는 방법에 따른다.
상기 다층 구조를 갖는 황토입자 제조 시, 내부 입자층의 최내각 층을 황토만으로 제조하는 경우, (1) 단계는, 황토반죽을 구형으로 만든 다음 건조 및 열처리함으로써, 황토로 이루어진 구형의 제1 내부 입자층을 형성하는 단계이다.
상세하게는 물에서 황토반죽을 반죽한 후 구형으로 만들고 이를 600 ~ 900℃에서 30분 내지 1시간 열처리함으로써, 내부 입자층의 최내각 층에 해당하는 제1 내부 입자층을 형성한다.
다음으로 (2) 단계는, 황토분말 및 금속염을 교반함으로써, 혼합체를 제조하는 단계로, 황토 99 ~ 50중량% 및 금속염 1 ~ 50 중량%을 물에서 교반하여 혼합체를 제조하는 것을 특징으로 한다.
다음으로, (3) 단계는 상기 제1 내부 입자층 표면을 상기 혼합체로 코팅한 후 건조하여, 금속염 및 황토를 포함한 제2 내부 입자층을 형성하는 것을 특징으로 한다.
상세하게는 상기 (3) 단계는 제1 내부 입자층 표면을 상기 제조한 혼합체로 둘러싼 후 건조하여, 황토 99 ~ 50중량% 및 금속염 1 ~ 50 중량%를 포함한 제2 내부 입자층을 형성하는 단계로, 바람직하게는 상기 제2 내부 입자층의 금속염은 5 ~ 50 농도%인 것을 특징으로 한다.
또한 상기(3) 단계는 1회 이상 반복되어, 상기 제2 내부 입자층을 하나 이상의 입자층으로 형성하는 것이 바람직하고 이에 따라 형성되는 하나 이상의 제2 내부 입자층은 각 층마다 1 ~ 50중량%의 금속염을 포함하는 것을 특징으로 한다. 바람직하게는 하나 이상의 층으로 형성되는 제2 내부 입자층은 각 층마다 금속염의 농도를 달리하여 포함하고, 이때 금속염의 농도는 5 ~ 50중량%의 범위를 갖는 것을 특징으로 한다.
이와 같이 상기 최내각 층인 제1 내부 입자층을 둘러싼 제2 내부 입자층을 하나 이상의 입자층으로 형성하고, 각 층마다 금속염의 농도를 달리하는 것은 금속염의 함량이 증가될 때 강도가 저하되는 문제를 해결하면서도 황토 내로 흡수되는 물질을 용이하게 중화 및 제거하기 위함이다.
다음으로 (4)단계는, 황토분말, 금속염 및 친수성 또는 수용성의 고분자 용액을 교반함으로써, 황토혼합액을 제조하는 단계이다.
상세하게는 상기 황토혼합액은 황토 98 ~ 70중량%, 금속염 1 ~ 15 중량% 및 친수성 또는 수용성 고분자 1 ~ 15 중량%를 교반함으로써 제조되고, 이때 바람직하게는 상기 금속염은 1 ~ 10중량%이고, 상기 친수성 또는 수용성의 고분자는 1 ~ 10 중량%의 범위를 갖는 것을 특징으로 한다. 보다 바람직하게는 상기 친수성 또는 수용성의 고분자는 1 ~ 5 중량%로 포함되는 것을 특징으로 한다.
마지막으로 (5)단계는 상기 제2 내부 입자층을 상기 황토혼합액에 침지하여, 상기 제2 내부 입자층 표면을 상기 황토혼합액으로 코팅한 후 건조 및 열처리함으로써, 외부 입자층을 형성하는 단계이다.
상세하게는 먼저 상기 제2 내부 입자층을 상기 황토분말, 금속염 및 친수성 또는 수용성의 고분자를 포함한 황토혼합액에 침지하여 상기 제2 내부 입자층 표면을 황토혼합액으로 감싼 다음 건조한다. 이 후, 이를 한 번 더 반복하여 상기 황토혼합액으로 감싼 제2 내부 입자층을 황토혼합액에 침지하여 황토혼합액으로 한 번 더 코팅하고 건조 및 600 ~ 900℃에서 열처리함으로써, 외부 입자층을 형성하는 것을 특징으로 한다.
보다 상세하게는 상기 (5) 단계는 제2 내부 입자층 표면을 황토, 금속염과 함께 수용성 또는 친수성 고분자를 포함하는 황토혼합액으로 코팅한 후 600 ~ 900℃로 열처리함으로써, 외부 입자층 표면에 상기 고분자의 열처리에 의해 형성된 다공성 표면을 형성하고, 이에 따라 물질 흡수 성능을 향상시키는 단계이다. 이때 외부 입자층은 금속염 1 ~ 15중량% 및 친수성 또는 수용성의 고분자 1 ~ 15 중량%를 포함하는 것을 특징으로 한다. 바람직하게는 상기 외부 입자층은 금속염 1 ~ 10중량% 및 친수성 또는 수용성의 고분자 1 ~ 10 중량%를 포함하여 외부 입자층의 다공성 표면에 의한 물질 흡수성을 향상시켜 외부 입자층을 통해 내부 입자층으로 흡수된 화학물질을 용이하게 중화 및 제거하도록 함은 물론이고, 금속염을 포함하면서도 강도 안정성을 확보하는 것을 특징으로 한다. 보다 바람직하게는 상기 외부 입자층은 친수성 또는 수용성의 고분자를 1 ~ 5 중량% 포함하는 것을 특징으로 한다.
이때 상기 고분자는, 폴리비닐알콜, 폴리아크릴산, 폴리아크릴산 나트륨염, 전분 및 녹말로 이루어진 군 중에서 선택되는 어느 하나 이상인 것을 특징으로 한다.
또한 상기 전 과정에 있어서의 금속염은 Na, K, Mg, Al 및 Ca으로 이루어진 군 중에서 선택되는 어느 하나 이상의 원소를 포함하는 것을 특징으로 한다.
바람직하게는 상기 금속염은 산소 또는 수산기를 포함한 Na, K, Mg, Al 및 Ca으로 이루어진 군 중에서 선택되는 어느 하나일 수 있고, 보다 바람직하게는, NaOH, Ca(OH)2, Mg(OH)2, KOH, Al(OH)3, CaO, MgO 또는 CaCl2를 포함할 수 있다.
또한, 상기 금속염에 있어서, Ca(OH)2 및 CaCl2는 특히 HF에 대하여 높은 중화활성도를 나타내는 것을 특징으로 한다.
또한 본 발명에 의해 제조된 다층 구조를 갖는 황토입자는 직경이 5 ~ 15㎜인 것을 특징으로 한다.
상술한 방법 외에 본 발명, 다층 구조를 갖는 황토입자를 제조하는 방법은, 내부 입자층의 최내각 층을 황토 및 금속염을 포함하여 제조할 수 있고, 이때는 (1) 황토분말 및 금속염을 교반하여 혼합체를 제조하는 단계; (2) 상기 혼합체를 구형으로 만들어 건조함으로써, 내부 입자층을 형성하는 단계; (3) 황토분말, 금속염 및 친수성 또는 수용성의 고분자 용액을 교반함으로써, 황토혼합액을 제조하는 단계; 및 (4) 상기 내부 입자층을 상기 황토혼합액으로 코팅한 후 건조 및 열처리함으로써, 외부 입자층을 형성하는 단계;를 포함하는 것을 특징으로 하는, 다층 구조를 갖는 황토입자를 제조하는 방법에 따른다.
먼저, (1) 단계는 황토분말 및 금속염을 교반하여 혼합체를 제조하는 단계로 황토 99 ~ 50중량% 및 금속염 1 ~ 50 중량%을 물에서 교반하여 혼합체를 제조하는 것을 특징으로 한다.
다음으로, (2) 단계는 상기 혼합체를 구형으로 만들어 건조함으로써, 내부 입자층을 형성하는 단계로, 상기 내부 입자층은 금속염을 1 ~ 50중량% 포함하는 것을 특징으로 한다.
바람직하게는 상기 내부 입자층은 금속염을 1 ~ 50중량% 포함하여 다층으로 형성되는 것을 특징으로 한다. 이를 위해, 상기 (2) 단계 완료 후, 상기 (1) 단계에서 제조한 혼합체로 상기 (2) 단계에서 제조한 내부 입자층을 코팅하는 과정을 1회 이상 반복하는 것을 특징으로 한다.
이에 따라 제조된 다층의 내부 입자층은, 최내각 층에 5중량% 이하의 금속염을 포함하고, 상기 최내각 층을 감싸는 나머지 내부 입자층에 5~50중량%의 금속염을 포함하여, 상기 내부 입자층이 금속염을 높은 함량으로 포함하면서도 강도 안정성을 확보함은 물론이고, 상기 내부 입자층에 흡수된 화학물질을 용이하게 중화 및 제거할 수 있는 것을 특징으로 한다.
다음으로, (3) 단계는 황토분말, 금속염 및 친수성 또는 수용성의 고분자 용액을 교반함으로써, 황토혼합액을 제조하는 단계이다.
상세하게는 상기 황토혼합액은 황토 98 ~ 70중량%, 금속염 1 ~ 15 중량% 및 친수성 또는 수용성 고분자 1 ~ 15 중량%를 교반함으로써 제조되고, 이때 바람직하게는 상기 금속염은 1 ~ 10중량%이고, 상기 친수성 또는 수용성의 고분자는 1 ~ 10 중량%의 범위를 갖는 것을 특징으로 한다. 보다 바람직하게는 상기 친수성 또는 수용성의 고분자는 1 ~ 5 중량%로 포함되는 것을 특징으로 한다.
마지막으로 (4) 단계는 상기 내부 입자층을 상기 황토혼합액으로 코팅한 후 건조 및 열처리함으로써, 외부 입자층을 형성하는 단계이다. 상세하게는 먼저 상기 내부 입자층을 상기 황토분말, 금속염 및 친수성 또는 수용성의 고분자를 포함한 황토혼합액에 침지하여 상기 내부 입자층 표면을 황토혼합액으로 감싼 다음 건조한다. 이 후, 이를 한 번 더 반복하여 상기 황토혼합액으로 감싼 내부 입자층을 황토혼합액에 침지하여 황토혼합액으로 한 번 더 코팅하고 건조 및 600 ~ 900℃에서 열처리함으로써, 외부 입자층을 형성하는 것을 특징으로 한다.
보다 상세하게는 상기 (4) 단계는 내부 입자층 표면을 황토, 금속염과 함께 수용성 또는 친수성 고분자를 포함하는 황토혼합액으로 코팅한 후 600 ~ 900℃로 열처리함으로써, 외부 입자층 표면에 상기 고분자의 열처리에 의해 형성된 다공성 표면을 형성하고, 이에 따라 물질 흡수 성능을 향상시키는 단계이다. 이때 외부 입자층은 금속염 1 ~ 15중량% 및 친수성 또는 수용성의 고분자 1 ~ 15 중량%를 포함하는 것을 특징으로 한다. 바람직하게는 상기 외부 입자층은 금속염 1 ~ 10중량% 및 친수성 또는 수용성의 고분자 1 ~ 10 중량%를 포함하여 외부 입자층의 다공성 표면에 의한 물질 흡수성을 향상시켜 외부 입자층을 통해 내부 입자층으로 흡수된 화학물질을 용이하게 중화 및 제거하도록 함은 물론이고, 금속염을 포함하면서도 강도 안정성을 확보하는 것을 특징으로 한다. 보다 바람직하게는 상기 외부 입자층은 친수성 또는 수용성의 고분자를 1 ~ 5 중량% 포함하는 것을 특징으로 한다.
이때 상기 고분자는, 폴리비닐알콜, 폴리아크릴산, 폴리아크릴산 나트륨염, 전분 및 녹말로 이루어진 군 중에서 선택되는 어느 하나 이상인 것을 특징으로 한다.
또한, 상기 전 과정에 있어서의 금속염은 Na, K, Mg, Al 및 Ca으로 이루어진 군 중에서 선택되는 어느 하나 이상의 원소를 포함하는 것을 특징으로 한다.
바람직하게는 상기 금속염은 산소 또는 수산기를 포함한 Na, K, Mg, Al 및 Ca으로 이루어진 군 중에서 선택되는 어느 하나일 수 있고, 보다 바람직하게는, NaOH, Ca(OH)2, Mg(OH)2, KOH, Al(OH)3, CaO, MgO 또는 CaCl2를 포함할 수 있다.
또한, 상기 금속염에 있어서, Ca(OH)2 및 CaCl2는 특히 HF에 대하여 높은 중화활성도를 나타내는 것을 특징으로 한다.
또한 본 발명에 의한 제조된 다층 구조를 갖는 황토입자는 직경이 5 ~ 15㎜인 것을 특징으로 한다.
이와 같이 본 발명의 제조방법에 따라 제조된 황토입자는, 금속염을 포함한 입자층이 다층으로 형성됨에 따라, 금속염을 높은 농도로 포함하면서도 황토입자의 강도 안정성을 확보할 수 있고, 이와 더불어 외부 입자층에 포함된 친수성 또는 수용성 고분자가 열처리됨에 따라 상기 외부 입자층 표면이 다공성 표면을 갖게 되어 물질 흡수 성능이 향상됨을 특징으로 한다. 이에 따라 본 발명의 제조방법에 의해 제조된 다층 구조를 갖는 황토입자는 강도 안정성을 확보하면서도 외부로부터 용이하게 화학물질을 흡수하여 중화 및 제거할 수 있고, 이때 상기 금속염은 황토와 함께 포함되어 다층으로 형성됨에 따라 화학물질과 순간적으로 반응하는 것이 아니라 서서히 반응하게 되어 화학물질을 보다 안전하게 중화 및 제거할 수 있는 것을 특징으로 한다.
이하, 본 발명을 실시예에 의하여 더욱 상세히 설명하나, 본 발명의 범위가 실시예에 의해 제한되는 것은 아니다.
<실시예>
<실시예 1> 단층의 황토입자 제조
<실시예 1-1> NaOH 10중량%의 단층의 황토입자
황토분말(53 마이크론이하 또는 270 메시 이상) 100g을 금속염 NaOH(10% 수용액) 90mL에 첨가하여 30분간 충분히 저어줌으로써 큰 점성의 혼합체를 제조하고, 상기 혼합체를 이용하여 50㎜ 전후의 크기를 갖는 둥근 모양의 입자를 제조하였다.
이 후, 상기 제조한 입자를 상온에서 12시간 건조시킨 다음, 세라믹 용기에 담아 전기로(700℃)에서 열처리하였다. 상기 전기로의 운전은 상온에서 최종 온도 700℃로 1시간 동안 상승시킨 후 최종 온도에서 1시간 더 유지한 다음 서서히 상온으로 냉각하는 과정으로 진행되었다.
이에 따라 단층으로 구성된 10중량%의 NaOH를 포함한 황토입자를 제조하였다.
<실시예 1-2> NaOH 20중량%의 단층의 황토입자
상기 혼합체의 황토분말 및 금속염 NaOH의 중량%을 각각 80중량% 및 20중량%로 한 것을 제외하고는 상기 실시예 1-1과 동일한 방법으로 열처리하여 20중량% NaOH를 포함한 황토입자를 제조하였다.
<실시예 1-3> Al(OH) 3 20중량%의 단층의 황토입자
상기 혼합체를 황토분말 80중량% 및 금속염 Al(OH)3 20중량%로 한 것을 제외하고는 상기 실시예 1-1과 동일한 방법으로 열처리하여 20중량% Al(OH)3를 포함한 황토입자를 제조하였다.
<실시예 1-4> Mg(OH) 2 20중량%의 단층의 황토입자
상기 혼합체를 황토분말 80중량% 및 금속염 Mg(OH)2 20중량%로 한 것을 제외하고는 상기 실시예 1-1과 동일한 방법으로 열처리하여 20중량% Mg(OH)2를 포함한 황토입자를 제조하였다.
<실시예 1-5> CaCl 2 20%중량의 단층의 황토입자
상기 혼합체를 황토분말 80중량% 및 금속염 CaCl2 20중량%로 한 것을 제외하고는 상기 실시예 1-1과 동일한 방법으로 열처리하여 20중량% CaCl2를 포함한 황토입자를 제조하였다.
<실시예 1-6> Ca(OH) 2 20중량%의 단층의 황토입자
상기 혼합체를 황토분말 80중량% 및 금속염 Ca(OH)2 20중량%로 한 것을 제외하고는 상기 실시예 1-1과 동일한 방법으로 열처리하여 20중량% Ca(OH)2를 포함한 황토입자를 제조하였다.
<실시예 1-7> Ca(OH) 2 40중량%의 단층의 황토입자
상기 혼합체를 황토분말 60중량% 및 금속염 Ca(OH)2 40중량%로 한 것을 제외하고는 상기 실시예 1-1과 동일한 방법으로 열처리하여 40중량% Ca(OH)2를 포함한 황토입자를 제조하였다.
<실시예 1-8> Ca(OH) 2 50중량%의 단층의 황토입자
상기 혼합체를 황토분말 50중량% 및 금속염 Ca(OH)2 50중량%로 한 것을 제외하고는 상기 실시예 1-1과 동일한 방법으로 열처리하여 50중량% Ca(OH)2를 포함한 황토입자를 제조하였다.
<실시예 2> 2층으로 이루어진 다층구조의 황토입자 제조
<실시예 2-1> Ca(OH) 2 를 내부 입자층에 포함한 2층으로 이루어진 황토입자
황토분말(53 마이크론이하 또는 270 메시 이상) 100g과 금속염 Ca(OH)2(40% 수용액) 170mL를 500ml 비커에 담아 30분간 충분히 저어줌으로써 큰 점성을 갖는 혼합체를 제조하였다. 이 후 상기 혼합체로 지름 50㎜ 전후의 크기를 갖는 둥근 모양의 구체를 만든 후 상온에서 12시간 건조시킴으로써, 내부 입자층을 제조하였다.
다음으로, 상기 내부 입자층을 황토반죽(황토분말(53 마이크론이하 또는 270 메시 이상) 100g을 물에서 반죽한 것)으로 감싼 다음, 이를 상온에서 12시간 건조시킨 후, 세라믹 용기에 담아 전기로(700℃)에서 열처리함으로써, 외부 입자층을 제조하였다. 상기 전기로의 운전은 상온에서 최종 온도 700℃로 1시간 동안 상승시킨 후 최종 온도에서 1시간 더 유지한 다음 서서히 상온으로 냉각하는 과정으로 진행되었다.
이에 따라, 40중량% Ca(OH)2를 내부 입자층에 포함하는 2층으로 이루어진 다층구조의 황토입자를 제조하였다.
<실시예 2-2> Ca(OH) 2 를 내부 및 외부 입자층에 포함한 2층으로 이루어진 황토입자
먼저 상기 실시예 2-1의 내부 입자층 제조방법과 동일한 방법으로 40중량% Ca(OH)2를 포함하는 내부 입자층을 제조하였다.
다음으로 상기 내부 입자층을 큰 점성을 갖는 금속염 Ca(OH)2을 포함하는 혼합체로 감싼 다음, 이를 상온에서 12시간 건조시킨 후, 세라믹 용기에 담아 전기로(700℃)에서 열처리함으로써, 외부 입자층을 제조하였다.
이때 상기 금속염 Ca(OH)2을 포함하는 혼합체는 황토분말(53 마이크론이하 또는 270 메시 이상) 100g과 금속염 Ca(OH)2(5% 수용액) 105mL를 500ml 비커에 담아 30분간 저어줌으로써 제조하였다.
또한, 상기 열처리 시 전기로의 운전은 상온에서 최종 온도 700℃로 1시간 동안 상승시킨 후 최종 온도에서 1시간 더 유지한 다음 서서히 상온으로 냉각하는 과정으로 진행되었다.
이에 따라, Ca(OH)2를 내부에 40중량% 포함하고 외부에 5중량% 포함한 2층으로 이루어진 황토입자를 제조하였다.
<실시예 2-3> Ca(OH) 2 및 NaOH를 각각 내부 및 외부 입자층에 포함한 2층으로 이루어진 황토입자
먼저 상기 실시예 2-1의 내부 입자층 제조방법과 동일한 방법으로 40중량% Ca(OH)2를 포함하는 내부 입자층을 제조하였다.
다음으로 상기 내부 입자층을 큰 점성을 갖는 금속염 NaOH를 포함하는 혼합체로 감싼 다음, 이를 상온에서 12시간 건조시킨 후, 세라믹 용기에 담아 전기로(700℃)에서 열처리함으로써 외부 입자층을 제조하였다.
이때 상기 금속염 NaOH을 포함하는 혼합체는 황토분말(53 마이크론이하 또는 270 메시 이상) 100g과 금속염 NaOH(5% 수용액) 105mL를 500ml 비커에 담아 30분간 저어줌으로써 제조하였다. 또한, 상기 열처리 방법은 상기 실시예 2-2의 열처리 방법과 동일하게 진행되었다.
이에 따라, 내부에 Ca(OH)2 40중량%를 포함하고, 외부에 NaOH 5중량%를 포함하는 2층으로 이루어진 황토입자를 제조하였다.
<실시예 2-4> Ca(OH) 2 와 PVA를 포함한 NaOH를 각각 내부 및 외부 입자층에 포함한 2층으로 이루어진 황토입자
먼저 상기 실시예 2-1의 내부 입자층 제조방법과 동일한 방법으로 40% Ca(OH)2를 포함하는 내부 입자층을 제조하였다.
다음으로 상기 내부 입자층을 묽은 황토혼합액에 넣어 상기 내부 입자층 표면이 상기 황토혼합액으로 완전히 적셔지도록 한 후 상온에서 30분간 건조시키고, 이 과정을 한 번 더 반복한 다음 상온에서 12시간 건조시켰다. 이후, 이를 세라믹 용기에 담아 전기로(700℃)에서 열처리함으로써, 외부 입자층을 제조하였다.
이때, 상기 묽은 황토혼합액은 황토분말(53 마이크론이하 또는 270 메시 이상) 100g, 5% NaOH 수용액 105mL 및 10%의 폴리비닐알콜(PVA) 30mL를 1시간 교반하여 제조하였다. 또한, 상기 열처리 방법은 상기 실시예 2-2의 열처리 방법과 동일하게 진행되었다.
이에 따라, 내부에 Ca(OH)2 40중량%를 포함하고, 외부에 NaOH 5중량%와 PVA 3중량%를 포함하는 2층으로 이루어진 황토입자를 제조하였다.
<실시예 2-5> Ca(OH) 2 및 전분을 포함한 NaOH를 각각 내부 및 외부 입자층에 포함한 2층으로 이루어진 황토입자
외부 입자층의 PVA 대신 전분을 사용한 것을 제외하고는 상기 실시예 2-4와 동일한 방법으로 내부에 Ca(OH)2 40중량%를 포함하고, 외부에 NaOH 5중량%와 전분 3중량%를 포함하는 2층으로 이루어진 황토입자를 제조하였다.
<실시예 3> 3층으로 이루어진 다층구조의 황토입자 제조
황토분말(53 마이크론이하 또는 270 메시 이상) 100g을 물에 반죽한 후 작은 알갱이로 만들고 이것을 800℃에서 1시간 가열함으로써, 제1 내부 입자층을 제조하였다.
다음으로, 상기 제1 내부 입자층을 큰 점성을 갖는 40% 금속염 Ca(OH)2을 포함하는 혼합체로 감싼 다음, 이를 상온에서 12시간 건조시킴으로써, 제2 내부 입자층을 제조하였다.
이때 상기 40% 금속염 Ca(OH)2을 포함하는 혼합체는 황토분말(53 마이크론이하 또는 270 메시 이상) 100g과 금속염 Ca(OH)2(40% 수용액) 170mL를 500ml 비커에 담아 30분간 저어줌으로써 제조하였다.
이 후, 상기 제2 내부 입자층을 묽은 황토혼합액에 넣어 상기 내부 입자층 표면이 상기 황토혼합액으로 완전히 적셔지도록 한 후 상온에서 30분간 건조시키고, 이 과정을 한 번 더 반복한 다음 상온에서 12시간 건조시켰다. 이후, 이를 세라믹 용기에 담아 전기로(700℃)에서 열처리함으로써, 외부 입자층을 제조하였다.
이때, 상기 묽은 황토혼합액은 황토분말(53 마이크론이하 또는 270 메시 이상) 100g, 5% NaOH 수용액 105mL 및 10%의 폴리비닐알콜(PVA) 30mL를 1시간 교반하여 제조하였다. 또한, 상기 열처리 방법은 상기 실시예 2-2의 열처리 방법과 동일하게 진행되었다.
이에 따라, 외부입자층은 NaOH 5중량%, PVA 3중량% 및 황토 92중량%로 이루어지고, 내부입자층은 황토만으로 이루어진 최내각 입자층과 40중량%의 Ca(OH)2 및 황토 60중량%로 이루어진 입자층을 포함하여 이루어짐에 따라, 3층으로 이루어진 다층구조의 황토입자를 제조하였다.
상기 실시예 1 내지 실시예 3에 의해 제조된 다층 구조의 황토입자의 금속염 조성 및 이때의 입자특성은 하기 표 1에 정리하여 나타내었다.(단, 하기 표 1에 있어서 *흡수속도는 이론적 중화용량의 30%에 해당하는 HCl(2.0M) 수용액의 중화 시간측정으로 흡수 속도를 결정한 것이고, **입자강도는 유리판 사이에 입자를 위치시킨 후, 이를 파괴하기 위해 가해준 추의 무게(5분 유지)를 나타낸 것이다.)

 다층구조 황토입자의 금속염 함량(중량%)
 입자의 특성
1층 2층 3층 흡수속도* 입자강도**
실시예
1-1		 NaOH,
10중량%		 - - > 3 h 400g/ball
실시예
1-2		 NaOH,
20중량%		 - - 2 h 500g/ball
실시예
1-3		 Al(OH)2,
20중량%		 - - 중화효과
없음		 -
실시예
1-4		 Mg(OH)2,
20중량%		 - - 중화도
낮음		 -
실시예
1-5		 CaCl2,
20중량%		 - - 중화효과
없음		 -
실시예
1-6		 Ca(OH)2,
20중량%		 - - 30min 300g/ball
실시예
1-7		 Ca(OH)2,
40중량%		 - - < 10min 50g/ball
실시예
1-8		 Ca(OH)2,
50중량%		 - - < 10min 30g/ball
실시예
2-1		 Ca(OH)2,
40중량%		 황토 100중량% - - 70g/ball
실시예
2-2		 Ca(OH)2,
5중량%		 - - 100g/ball
실시예
2-3		 NaOH, 5중량% - ~ 2h 150g/ball
실시예
2-4		 NaOH, 5중량%,
PVA, 중량3%		 - 1 h 150g/ball
실시예
2-5		 NaOH, 5중량%,
전분, 3중량%		 - < 1 h 150g/ball
실시예3 황토 100중량% Ca(OH)2, 40중량% NaOH, 5중량%,
PVA, 3중량%		 < 1 h 150g/ball
상기 표 1의 실시예 1-1 내지 실시예 1-8로 부터, 황토입자가 금속염으로 Ca(OH)2를 포함하는 경우는 금속염으로 NaOH를 포함한 경우 보다 HCl 중화 활성도 및 중화속도가 빠르며, 금속염의 함유량이 낮을수록 입자강도는 높아지나 흡수속도가 낮아짐을 확인할 수 있었다. 단, 실시예 1-6의 경우 입자강도가 높으면서도 흡수속도가 높은 것으로 나타났으나 상기 실시예 1-6은 단층임에 따라 외부로부터 흡수된 산과의 반응이 한 층에 의해 폭발적으로 일어날 가능성이 있고, 외부로부터 산은 물론이고 물과 같은 물질을 흡수하여 쉽게 부서질 가능성 또한 갖고 있다.
또한, 실시예 2-1 내지 실시예 2-5의 2층으로 형성된 황토입자를 참고하면, 황토입자는 다층으로 형성됨에 따라, 높은 함량의 금속염을 함유하면서도 비교적 높은 입자강도를 확보함은 물론이고 중화속도를 향상시킴을 확인할 수 있었고 특히, 상기 2층으로 형성된 황토입자는 외부 입자층이 금속염과 함께 수용성 또는 친수성 고분자를 포함하여 형성됨에 따라, 입자강도를 확보하면서도 HCl을 중성화하는 활성도 및 활성 속도를 보다 향상시킴을 확인할 수 있었다. 이는, 외부 입자층이 금속염과 함께 수용성 또는 친수성 고분자를 포함하여 형성됨에 따라 상기 고분자가 열처리 과정 중 다공성을 외부 입자층 표면에 형성하게 되어 입자강도를 확보하면서도 외부로부터의 물질 흡수성을 향상시키기 때문인 것으로 판단된다.
또한, 실시예 3의 경우, 내부의 최내각 입자층(1층)을 황토만으로 형성하고 있기는 하나 상기 최내각 입자층을 감싸는 내부 입자층(2층)이 금속염을 포함하고 있고, 상기 내부 입자층을 감싸는 외부 입자층이 금속염과 함께 수용성 또는 친수성 고분자를 포함하여 이루어짐에 따라, 입자강도를 확보하면서도 산에 대한 중성화 활성도를 가짐을 확인할 수 있었다.
상술한 바와 같이, 본 발명에 따른 다층 구조를 갖는 황토입자는, 높은 농도의 금속염을 다층으로 포함함에 따라, 비교적 높은 농도의 금속염을 함유하면서도 공기로부터 수분을 흡수하여 쉽게 파괴되는 현상을 방지하여 입자 안정성을 확보함은 물론이고, 누출 및 잔류하는 유해화학물질을 용이하게 흡수하여 중화 및 제거할 수 있다. 더욱이, 본 발명의 황토입자는 외부 입자층에 금속염과 함께 수용성 또는 친수성 고분자를 포함함으로써, 황토입자 외부층에 다공성을 부여하여 유해화학물질이 용이하게 황토입자 내부로 흡수될 수 있도록 함에 따라 화학물질 중화 및 제거 효율을 향상시킨다.

Claims (14)

  1. 황토 100 ~ 50중량% 및 금속염 0 ~ 50중량%을 포함하여, 두 개 이상의 층으로 형성되는 내부 입자층; 및
    상기 내부 입자층을 둘러싸고, 황토, 금속염과 함께 친수성 또는 수용성 고분자를 더 포함하여 형성되는, 외부 입자층;을 포함하고,
    상기 내부 입자층 중 최내각 층은 황토만으로 이루어지거나 또는 황토와 금속염으로 이루어지고, 상기 최내각 층을 제외한 나머지 내부 입자층은 황토 및 금속염을 포함하여 이루어지는 것을 특징으로 하는, 다층 구조를 갖는 황토입자.
  2. 적어도 두 개 이상의 층으로 형성되는 내부 입자층; 및
    상기 내부 입자층을 둘러싸고, 황토, 금속염과 함께 친수성 또는 수용성 고분자를 더 포함하여 형성되는 외부 입자층;을 포함하고,
    상기 내부 입자층은 최내각 층 및 상기 최내각 층을 제외한 나머지 내부 입자층으로 이루어지며,
    상기 최내각 층은 황토만으로 이루어지거나 또는 황토와 5 중량% 이하의 금속염을 포함하여 이루어지고,
    상기 최내각 층을 둘러싼 나머지 내부 입자층들은 각층마다 황토 95 ~ 50 중량% 및 금속염 5 ~ 50 중량%을 포함하여 이루어지는 것을 특징으로 하는, 다층 구조를 갖는 황토입자.
  3. 제 1 항에 있어서,
    상기 외부 입자층은 다공성 표면을 갖는 것을 특징으로 하는, 다층 구조를 갖는 황토입자.
  4. 제 1 항 또는 제 2 항에 있어서,
    상기 외부 입자층은 황토 98 ~70중량%, 금속염 1 ~ 15 중량% 및 친수성 또는 수용성 고분자 1 ~ 15 중량%를 포함하는 것을 특징으로 하는, 다층 구조를 갖는 황토입자.
  5. 제 1 항 또는 제 2 항에 있어서,
    상기 금속염은 Na, K, Mg, Al 및 Ca으로 이루어진 군 중에서 선택되는 어느 하나 이상의 원소를 포함하는 것을 특징을 하는, 다층 구조를 갖는 황토입자.
  6. 제 1 항 또는 제 2 항에 있어서,
    상기 고분자는, 폴리비닐알콜, 폴리아크릴산, 폴리아크릴산 나트륨염, 전분 및 녹말로 이루어진 군 중에서 선택되는 어느 하나 이상인 것을 특징을 하는, 다층 구조를 갖는 황토입자.
  7. (1) 황토반죽을 구형으로 만든 다음 건조 및 열처리함으로써, 황토로 이루어진 구형의 제1 내부 입자층을 형성하는 단계;
    (2) 황토분말 및 금속염을 교반함으로써, 혼합체를 제조하는 단계;
    (3) 상기 제1 내부 입자층 표면을 상기 혼합체로 코팅한 후 건조함으로써, 금속염 및 황토를 포함한 제2 내부 입자층을 형성하는 단계;
    (4) 황토분말, 금속염 및 친수성 또는 수용성의 고분자 용액을 교반함으로써, 황토혼합액을 제조하는 단계;및
    (5) 상기 제2 내부 입자층을 상기 황토혼합액으로 코팅한 후 건조 및 열처리함으로써, 외부 입자층을 형성하는 단계;를 포함하고,
    상기(3) 단계는 1회 이상 반복되어, 상기 제2 내부 입자층을 하나 이상의 입자층으로 형성하는 것을 특징으로 하는, 다층 구조를 갖는 황토입자를 제조하는 방법.
  8. (1) 황토분말 및 금속염을 교반하여 혼합체를 제조하는 단계;
    (2) 상기 혼합체를 구형으로 만들어 건조함으로써, 내부 입자층을 형성하는 단계;
    (3) 황토분말, 금속염 및 친수성 또는 수용성의 고분자 용액을 교반함으로써, 황토혼합액을 제조하는 단계;및
    (4) 상기 내부 입자층을 상기 황토혼합액으로 코팅한 후 건조 및 열처리함으로써, 외부 입자층을 형성하는 단계;를 포함하는 것을 특징으로 하는, 다층 구조를 갖는 황토입자를 제조하는 방법.
  9. 제 7 항 또는 제 8 항에 있어서,
    상기 혼합체는 황토 99 ~ 50중량% 및 금속염 1 ~ 50 중량%로 이루어지고,
    상기 황토혼합액은 황토 98 ~ 70중량%, 금속염 1 ~ 15 중량% 및 친수성 또는 수용성 고분자 1 ~ 15 중량%를 포함하는 것을 특징으로 하는, 다층 구조를 갖는 황토입자를 제조하는 방법.
  10. 제 7 항 또는 제 8 항에 있어서,
    상기 금속염은 Na, K, Mg, Al 및 Ca으로 이루어진 군 중에서 선택되는 어느 하나 이상의 원소를 포함하는 것을 특징을 하는, 다층 구조를 갖는 황토입자를 제조하는 방법.
  11. 제 7 항 또는 제 8 항에 있어서,
    상기 고분자는, 폴리비닐알콜, 폴리아크릴산, 폴리아크릴산 나트륨염, 전분 및 녹말로 이루어진 군 중에서 선택되는 어느 하나 이상인 것을 특징을 하는, 다층 구조를 갖는 황토입자를 제조하는 방법.
  12. 제 7 항 또는 제 8 항에 있어서,
    상기 외부 입자층은 다공성 표면을 갖는 것을 특징으로 하는, 다층 구조를 갖는 황토입자를 제조하는 방법.
  13. 제 8 항에 있어서,
    상기 내부 입자층은,
    상기 (2) 단계 완료 후, 상기 (1) 단계에서 제조한 혼합체로 상기 (2) 단계에서 제조한 내부 입자층을 코팅하는 단계를 1회 이상 반복하여, 상기 내부 입자층을 다층으로 형성하는 것을 특징으로 하는, 다층 구조를 갖는 황토입자를 제조하는 방법.
  14. 제1항 또는 제2항에 따른 황토입자를 포함하는 것을 특징으로 하는, 화학물질 방제재.
KR1020160122905A 2016-09-26 2016-09-26 다층 구조를 갖는 황토입자 및 이를 제조하는 방법 KR101876747B1 (ko)

Priority Applications (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
KR1020160122905A KR101876747B1 (ko) 2016-09-26 2016-09-26 다층 구조를 갖는 황토입자 및 이를 제조하는 방법

Applications Claiming Priority (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
KR1020160122905A KR101876747B1 (ko) 2016-09-26 2016-09-26 다층 구조를 갖는 황토입자 및 이를 제조하는 방법

Publications (2)

Publication Number Publication Date
KR20180033662A KR20180033662A (ko) 2018-04-04
KR101876747B1 true KR101876747B1 (ko) 2018-07-11

Family

ID=61975736

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
KR1020160122905A KR101876747B1 (ko) 2016-09-26 2016-09-26 다층 구조를 갖는 황토입자 및 이를 제조하는 방법

Country Status (1)

Country Link
KR (1) KR101876747B1 (ko)

Citations (6)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
KR20010112979A (ko) * 2000-06-15 2001-12-24 김종철 황토볼의 제조방법
KR20110006390A (ko) * 2009-07-14 2011-01-20 이정우 다공성 세라믹볼 제조방법
KR20130107946A (ko) * 2012-03-23 2013-10-02 서강대학교산학협력단 황토 입자를 탑재한 고분자 미립구 및 그 제조방법과 이를 포함한 플라스틱 용기
KR20140055188A (ko) * 2012-10-30 2014-05-09 (주)엘지하우시스 항균 다공성 세라믹 타일 및 이의 제조방법
KR101562611B1 (ko) * 2014-12-18 2015-11-02 (주)바이오제닉스 화장용 철분캡슐 및 이의 제조방법
KR20160015979A (ko) * 2014-08-01 2016-02-15 경기대학교 산학협력단 녹조 제거를 위한 미생물 흡착형 황토 기포 볼 제조방법

Patent Citations (6)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
KR20010112979A (ko) * 2000-06-15 2001-12-24 김종철 황토볼의 제조방법
KR20110006390A (ko) * 2009-07-14 2011-01-20 이정우 다공성 세라믹볼 제조방법
KR20130107946A (ko) * 2012-03-23 2013-10-02 서강대학교산학협력단 황토 입자를 탑재한 고분자 미립구 및 그 제조방법과 이를 포함한 플라스틱 용기
KR20140055188A (ko) * 2012-10-30 2014-05-09 (주)엘지하우시스 항균 다공성 세라믹 타일 및 이의 제조방법
KR20160015979A (ko) * 2014-08-01 2016-02-15 경기대학교 산학협력단 녹조 제거를 위한 미생물 흡착형 황토 기포 볼 제조방법
KR101562611B1 (ko) * 2014-12-18 2015-11-02 (주)바이오제닉스 화장용 철분캡슐 및 이의 제조방법

Also Published As

Publication number Publication date
KR20180033662A (ko) 2018-04-04

Similar Documents

Publication Publication Date Title
JP6419705B2 (ja) 抗菌多孔性セラミックタイル及びその製造方法
JP5066766B2 (ja) 活性フィラーとして焼成カオリンを配合するジオポリマー高強度硬化体及びその製造方法
KR101440943B1 (ko) 건축 내외장용 불연패널 및 그 제조방법
CN105036719A (zh) 白酒伴侣陶瓷球
JP6772426B2 (ja) セシウム・ストロンチウム吸着材、その製法、ならびに、それを用いた吸着除去システム
KR100808904B1 (ko) 다공성을 갖는 세라믹 볼
KR101876747B1 (ko) 다층 구조를 갖는 황토입자 및 이를 제조하는 방법
KR101997101B1 (ko) 황토벽돌 조성물 및 그를 이용한 황토벽돌의 제조방법
KR101168010B1 (ko) 규산염계 무기질바인더 및 천연 광물질 재료를 적용한 다기능 무독성 내부 장치용 친환경 패널의 조성물 및 이를 이용한 친환경 패널과 그 제조방법
KR101812111B1 (ko) 펄라이트를 이용한 친환경 건축자재 및 그 제조방법
KR101796823B1 (ko) 기능성 건축마감재 제조방법
KR101111536B1 (ko) 중금속 흡착제의 제조방법
KR100525007B1 (ko) 새집증후군 억제기능을 갖는 은과 숯화합물 접착제의제조방법
KR100915335B1 (ko) 토양 중화용 세라믹 조성물과 세라믹 분말의 제조방법 및이를 이용한 친환경 토경 재배방법
KR101600543B1 (ko) 친환경 기능성 세라믹 볼 및 그 제조방법
CN107337444A (zh) 玉能瓷
KR102598693B1 (ko) 미네랄 촉매제를 이용한 생활용품 제조방법
KR20180060074A (ko) 벽면부착형 인테리어 마감재 및 그 제조방법
KR102598700B1 (ko) 미네랄 촉매제를 이용한 그릇 제조방법
WO2003001008A1 (fr) Panneau mural capable de produire des ions negatifs, reposant sur l&#39;utilisation de cendre volcanique naturelle
KR20150127316A (ko) 천연 소재 함유 모르타르 및 그 제조방법
KR102641751B1 (ko) 기능성 금속 분말이 포함된 표면코팅층을 가지는 항균 및 탈취용 소성체 및 이의 제조방법
KR20160120145A (ko) 황토보드 제조방법 및 그에 의해 제조되는 황토보드
JP3337674B2 (ja) コンクリート組成物および暖房装置
KR102598696B1 (ko) 미네랄 촉매제를 이용한 건축자재 제조방법

Legal Events

Date Code Title Description
A201 Request for examination
E902 Notification of reason for refusal
AMND Amendment
E601 Decision to refuse application
AMND Amendment
X701 Decision to grant (after re-examination)
GRNT Written decision to grant