KR102029307B1 - Manufacturing method of functional ceramic filter processing harmful heavy metals in industrial wastewater - Google Patents
Manufacturing method of functional ceramic filter processing harmful heavy metals in industrial wastewater Download PDFInfo
- Publication number
- KR102029307B1 KR102029307B1 KR1020180096359A KR20180096359A KR102029307B1 KR 102029307 B1 KR102029307 B1 KR 102029307B1 KR 1020180096359 A KR1020180096359 A KR 1020180096359A KR 20180096359 A KR20180096359 A KR 20180096359A KR 102029307 B1 KR102029307 B1 KR 102029307B1
- Authority
- KR
- South Korea
- Prior art keywords
- ceramic filter
- component
- functional ceramic
- industrial wastewater
- heavy metals
- Prior art date
Links
- 239000000919 ceramic Substances 0.000 title claims abstract description 44
- 239000010842 industrial wastewater Substances 0.000 title claims abstract description 21
- 238000004519 manufacturing process Methods 0.000 title claims abstract description 16
- 229910001385 heavy metal Inorganic materials 0.000 title claims abstract description 13
- XEEYBQQBJWHFJM-UHFFFAOYSA-N Iron Chemical compound [Fe] XEEYBQQBJWHFJM-UHFFFAOYSA-N 0.000 claims abstract description 38
- 239000000203 mixture Substances 0.000 claims abstract description 37
- XLYOFNOQVPJJNP-UHFFFAOYSA-N water Substances O XLYOFNOQVPJJNP-UHFFFAOYSA-N 0.000 claims abstract description 26
- PNEYBMLMFCGWSK-UHFFFAOYSA-N aluminium oxide Inorganic materials [O-2].[O-2].[O-2].[Al+3].[Al+3] PNEYBMLMFCGWSK-UHFFFAOYSA-N 0.000 claims abstract description 22
- 239000011230 binding agent Substances 0.000 claims abstract description 21
- 229910018072 Al 2 O 3 Inorganic materials 0.000 claims abstract description 14
- 238000001035 drying Methods 0.000 claims abstract description 13
- 231100001261 hazardous Toxicity 0.000 claims abstract description 8
- 238000010304 firing Methods 0.000 claims description 20
- 238000000034 method Methods 0.000 claims description 19
- 239000002245 particle Substances 0.000 claims description 16
- CWYNVVGOOAEACU-UHFFFAOYSA-N Fe2+ Chemical compound [Fe+2] CWYNVVGOOAEACU-UHFFFAOYSA-N 0.000 claims description 11
- 230000008569 process Effects 0.000 claims description 11
- 229910001141 Ductile iron Inorganic materials 0.000 claims description 7
- 229920000609 methyl cellulose Polymers 0.000 claims description 7
- 239000001923 methylcellulose Substances 0.000 claims description 7
- 235000010981 methylcellulose Nutrition 0.000 claims description 7
- OKTJSMMVPCPJKN-UHFFFAOYSA-N Carbon Chemical compound [C] OKTJSMMVPCPJKN-UHFFFAOYSA-N 0.000 claims description 2
- 239000010439 graphite Substances 0.000 claims description 2
- 229910002804 graphite Inorganic materials 0.000 claims description 2
- 229910052742 iron Inorganic materials 0.000 abstract description 6
- 238000001354 calcination Methods 0.000 abstract description 5
- 238000001125 extrusion Methods 0.000 description 10
- 239000011148 porous material Substances 0.000 description 7
- 239000000126 substance Substances 0.000 description 7
- 239000012071 phase Substances 0.000 description 6
- 239000000843 powder Substances 0.000 description 6
- 229910010293 ceramic material Inorganic materials 0.000 description 5
- 238000005245 sintering Methods 0.000 description 5
- 230000008859 change Effects 0.000 description 4
- 230000007423 decrease Effects 0.000 description 4
- 238000002156 mixing Methods 0.000 description 4
- VYPSYNLAJGMNEJ-UHFFFAOYSA-N Silicium dioxide Chemical compound O=[Si]=O VYPSYNLAJGMNEJ-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 3
- 238000006243 chemical reaction Methods 0.000 description 3
- 239000004927 clay Substances 0.000 description 3
- 230000014759 maintenance of location Effects 0.000 description 3
- 239000004033 plastic Substances 0.000 description 3
- 239000002351 wastewater Substances 0.000 description 3
- -1 Fe and Mn Chemical class 0.000 description 2
- PEDCQBHIVMGVHV-UHFFFAOYSA-N Glycerine Chemical compound OCC(O)CO PEDCQBHIVMGVHV-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 2
- UQSXHKLRYXJYBZ-UHFFFAOYSA-N Iron oxide Chemical compound [Fe]=O UQSXHKLRYXJYBZ-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 2
- 230000003247 decreasing effect Effects 0.000 description 2
- 230000007547 defect Effects 0.000 description 2
- 238000000280 densification Methods 0.000 description 2
- 230000006866 deterioration Effects 0.000 description 2
- 230000000694 effects Effects 0.000 description 2
- 239000000839 emulsion Substances 0.000 description 2
- 238000005516 engineering process Methods 0.000 description 2
- 239000010433 feldspar Substances 0.000 description 2
- 238000001914 filtration Methods 0.000 description 2
- 239000012535 impurity Substances 0.000 description 2
- 229910052500 inorganic mineral Inorganic materials 0.000 description 2
- SZVJSHCCFOBDDC-UHFFFAOYSA-N iron(II,III) oxide Inorganic materials O=[Fe]O[Fe]O[Fe]=O SZVJSHCCFOBDDC-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 2
- 239000000463 material Substances 0.000 description 2
- 239000012528 membrane Substances 0.000 description 2
- 125000002496 methyl group Chemical group [H]C([H])([H])* 0.000 description 2
- 239000011707 mineral Substances 0.000 description 2
- 238000000465 moulding Methods 0.000 description 2
- 230000001590 oxidative effect Effects 0.000 description 2
- 239000002994 raw material Substances 0.000 description 2
- 238000000926 separation method Methods 0.000 description 2
- 238000004065 wastewater treatment Methods 0.000 description 2
- GAWIXWVDTYZWAW-UHFFFAOYSA-N C[CH]O Chemical group C[CH]O GAWIXWVDTYZWAW-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- 101001128431 Homo sapiens Myeloid-derived growth factor Proteins 0.000 description 1
- 229920001479 Hydroxyethyl methyl cellulose Polymers 0.000 description 1
- 102100031789 Myeloid-derived growth factor Human genes 0.000 description 1
- KKCBUQHMOMHUOY-UHFFFAOYSA-N Na2O Inorganic materials [O-2].[Na+].[Na+] KKCBUQHMOMHUOY-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- 235000021355 Stearic acid Nutrition 0.000 description 1
- 238000002441 X-ray diffraction Methods 0.000 description 1
- 239000002253 acid Substances 0.000 description 1
- 230000000274 adsorptive effect Effects 0.000 description 1
- 230000033228 biological regulation Effects 0.000 description 1
- 229920006184 cellulose methylcellulose Polymers 0.000 description 1
- 229910052804 chromium Inorganic materials 0.000 description 1
- 238000005336 cracking Methods 0.000 description 1
- 238000000354 decomposition reaction Methods 0.000 description 1
- 238000005238 degreasing Methods 0.000 description 1
- 238000009792 diffusion process Methods 0.000 description 1
- 230000008034 disappearance Effects 0.000 description 1
- 239000012153 distilled water Substances 0.000 description 1
- 230000007613 environmental effect Effects 0.000 description 1
- 230000005496 eutectics Effects 0.000 description 1
- 238000011156 evaluation Methods 0.000 description 1
- 235000011187 glycerol Nutrition 0.000 description 1
- 101150107144 hemC gene Proteins 0.000 description 1
- 229910052595 hematite Inorganic materials 0.000 description 1
- 239000011019 hematite Substances 0.000 description 1
- 239000008241 heterogeneous mixture Substances 0.000 description 1
- 235000010979 hydroxypropyl methyl cellulose Nutrition 0.000 description 1
- 229920003088 hydroxypropyl methyl cellulose Polymers 0.000 description 1
- 230000006872 improvement Effects 0.000 description 1
- 229910010272 inorganic material Inorganic materials 0.000 description 1
- 239000011147 inorganic material Substances 0.000 description 1
- 238000009434 installation Methods 0.000 description 1
- 150000002500 ions Chemical class 0.000 description 1
- LIKBJVNGSGBSGK-UHFFFAOYSA-N iron(3+);oxygen(2-) Chemical compound [O-2].[O-2].[O-2].[Fe+3].[Fe+3] LIKBJVNGSGBSGK-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- 238000004898 kneading Methods 0.000 description 1
- 239000007791 liquid phase Substances 0.000 description 1
- 229910052748 manganese Inorganic materials 0.000 description 1
- 238000005259 measurement Methods 0.000 description 1
- 230000007246 mechanism Effects 0.000 description 1
- 125000000956 methoxy group Chemical group [H]C([H])([H])O* 0.000 description 1
- 229910052759 nickel Inorganic materials 0.000 description 1
- QIQXTHQIDYTFRH-UHFFFAOYSA-N octadecanoic acid Chemical compound CCCCCCCCCCCCCCCCCC(O)=O QIQXTHQIDYTFRH-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- OQCDKBAXFALNLD-UHFFFAOYSA-N octadecanoic acid Natural products CCCCCCCC(C)CCCCCCCCC(O)=O OQCDKBAXFALNLD-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- 239000011368 organic material Substances 0.000 description 1
- 239000003960 organic solvent Substances 0.000 description 1
- 230000035699 permeability Effects 0.000 description 1
- 239000004014 plasticizer Substances 0.000 description 1
- 239000010453 quartz Substances 0.000 description 1
- 230000009467 reduction Effects 0.000 description 1
- 238000007493 shaping process Methods 0.000 description 1
- 239000000377 silicon dioxide Substances 0.000 description 1
- 238000001179 sorption measurement Methods 0.000 description 1
- 239000008117 stearic acid Substances 0.000 description 1
- 231100000331 toxic Toxicity 0.000 description 1
- 230000002588 toxic effect Effects 0.000 description 1
- 239000000080 wetting agent Substances 0.000 description 1
Images
Classifications
-
- B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
- B01—PHYSICAL OR CHEMICAL PROCESSES OR APPARATUS IN GENERAL
- B01D—SEPARATION
- B01D71/00—Semi-permeable membranes for separation processes or apparatus characterised by the material; Manufacturing processes specially adapted therefor
- B01D71/02—Inorganic material
- B01D71/024—Oxides
- B01D71/025—Aluminium oxide
-
- B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
- B01—PHYSICAL OR CHEMICAL PROCESSES OR APPARATUS IN GENERAL
- B01D—SEPARATION
- B01D71/00—Semi-permeable membranes for separation processes or apparatus characterised by the material; Manufacturing processes specially adapted therefor
- B01D71/02—Inorganic material
-
- B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
- B01—PHYSICAL OR CHEMICAL PROCESSES OR APPARATUS IN GENERAL
- B01D—SEPARATION
- B01D67/00—Processes specially adapted for manufacturing semi-permeable membranes for separation processes or apparatus
- B01D67/0039—Inorganic membrane manufacture
-
- B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
- B01—PHYSICAL OR CHEMICAL PROCESSES OR APPARATUS IN GENERAL
- B01D—SEPARATION
- B01D67/00—Processes specially adapted for manufacturing semi-permeable membranes for separation processes or apparatus
- B01D67/0081—After-treatment of organic or inorganic membranes
- B01D67/0083—Thermal after-treatment
-
- C—CHEMISTRY; METALLURGY
- C02—TREATMENT OF WATER, WASTE WATER, SEWAGE, OR SLUDGE
- C02F—TREATMENT OF WATER, WASTE WATER, SEWAGE, OR SLUDGE
- C02F1/00—Treatment of water, waste water, or sewage
- C02F1/44—Treatment of water, waste water, or sewage by dialysis, osmosis or reverse osmosis
-
- B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
- B01—PHYSICAL OR CHEMICAL PROCESSES OR APPARATUS IN GENERAL
- B01D—SEPARATION
- B01D2323/00—Details relating to membrane preparation
- B01D2323/08—Specific temperatures applied
- B01D2323/081—Heating
-
- B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
- B01—PHYSICAL OR CHEMICAL PROCESSES OR APPARATUS IN GENERAL
- B01D—SEPARATION
- B01D2323/00—Details relating to membrane preparation
- B01D2323/12—Specific ratios of components used
-
- B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
- B01—PHYSICAL OR CHEMICAL PROCESSES OR APPARATUS IN GENERAL
- B01D—SEPARATION
- B01D2323/00—Details relating to membrane preparation
- B01D2323/15—Use of additives
- B01D2323/218—Additive materials
- B01D2323/2181—Inorganic additives
- B01D2323/21811—Metals
-
- B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
- B01—PHYSICAL OR CHEMICAL PROCESSES OR APPARATUS IN GENERAL
- B01D—SEPARATION
- B01D2323/00—Details relating to membrane preparation
- B01D2323/15—Use of additives
- B01D2323/218—Additive materials
- B01D2323/2181—Inorganic additives
- B01D2323/21819—Carbon, carbon nanotubes, graphene or derivatives thereof
-
- C—CHEMISTRY; METALLURGY
- C02—TREATMENT OF WATER, WASTE WATER, SEWAGE, OR SLUDGE
- C02F—TREATMENT OF WATER, WASTE WATER, SEWAGE, OR SLUDGE
- C02F2101/00—Nature of the contaminant
- C02F2101/10—Inorganic compounds
- C02F2101/20—Heavy metals or heavy metal compounds
Abstract
본 발명에 따른 산업폐수의 유해중금속 처리를 위한 기능성 세라믹 필터의 제조방법은 알루미나(Al2O3) 성분, 바인더 성분 및 물이 혼합된 기본 혼합물에 영가철(Fe0) 성분을 첨가하여 필터용 혼합물을 생성하는 단계; 상기 필터용 혼합물을 압출기를 통해 압출하여 압출체를 형성하는 단계; 상기 생성된 압출체를 건조하여 건조 성형체를 형성하는 단계; 및 상기 생성된 건조 성형체를 일정 온도범위 내에서 소성하여 기능성 세라믹 필터를 형성하는 단계를 포함한다.The method for producing a functional ceramic filter for the treatment of hazardous heavy metals in industrial wastewater according to the present invention is a filter for adding a soft iron (Fe 0 ) component to a basic mixture of alumina (Al 2 O 3 ) component, binder component and water Producing a mixture; Extruding the mixture for the filter through an extruder to form an extrudate; Drying the resulting extruded body to form a dry molded body; And calcining the resulting dried molded body within a predetermined temperature range to form a functional ceramic filter.
Description
본 발명은 세라믹 필터의 제조에 관한 것으로, 더욱 상세하게는 산업폐수를 처리하는데 사용되는 기능성 세라믹 필터의 제조 방법에 관한 것이다.FIELD OF THE INVENTION The present invention relates to the manufacture of ceramic filters, and more particularly, to a method of manufacturing functional ceramic filters used to treat industrial wastewater.
수처리 공정에 있어서 기존의 물리 화학적, 생물학적 공정보다 수질개선 효과가 우수하고 약품 사용이 배제된 환경 친화적 기술은 진화 중에 있이며, 산업화에 따른 수질 악화, 산업 폐수 증가에 따른 부하량 증가 및 환경 규제 등으로 환경 친화적인 수처리 기술의 필요성이 증가하고 있다.In the water treatment process, environmentally friendly technologies, which have superior water quality improvement effects and exclude the use of chemicals, are evolving, and due to deterioration of water quality due to industrialization, increased load due to industrial wastewater, and environmental regulations, etc. There is a growing need for environmentally friendly water treatment technologies.
수처리 공정에 사용되는 일반적인 분리막(이하 필터)은 2개 이상의 성분 중에서 특정 성분만을 선택적으로 분리할 수 있는 경계층을 말하며, 필터의 기공 크기나 구조 및 분리되는 입자 크기나 성질에 따라 분류된다. 필터의 분리공정은 서로 다른 두상 사이에 위치하는 막이 두상 사이의 물질의 이동 및 확산을 조절하는 것으로서, 혼합물 형태의 두상 중에 한상이 선택적으로 이동되어 다른 상과 분리되는 과정을 말하는 것이다. A general separation membrane (hereinafter, referred to as a filter) used in a water treatment process refers to a boundary layer that can selectively separate only a specific component from two or more components, and is classified according to the pore size or structure of the filter and the particle size or property to be separated. The separation process of the filter is to control the movement and diffusion of the material between the two phases of the membrane located between the two different phases, a process in which one phase of the mixed phase of the two phases is selectively moved to separate from the other phases.
필터는 소재에 따라 대표적으로 유기 필터와 무기 필터로 구분되며,유기 필터는 무기 필터에 비해 대면적 기공제어가 용이하며, 제품 단가가 저렴하다. 이러한 특성을 이용하여 제조 공정상 안정성을 가져올 수 있으며, 경제적으로 상당한 강점을 가진다. Filters are typically classified into organic filters and inorganic filters according to materials, and organic filters are easier to control large areas of pores than inorganic filters, and are inexpensive. This property can be used to bring stability in the manufacturing process and has significant economic advantages.
그러나 유기 필터의 경우에 내열, 내약품성이 약하며 기계적 강도가 낮다는 단점을 가지고 있다. 즉, 일반적인 산업폐수 처리공정에서 사용되는 유기 필터는 처리공정에서 용해되거나 산업폐수내 용해되어 있는 Fe, Mn등과 같은 중금속 이온이 유기필터 내부에 침적되어 막힘 현상(fouling)을 유발시키며, 산이나 염기 등과 같은 내약품성에 약한 단점이 있다. However, organic filters have disadvantages of low heat and chemical resistance and low mechanical strength. That is, the organic filter used in the general industrial wastewater treatment process causes heavy metal ions such as Fe and Mn, which are dissolved in the treatment process or dissolved in the industrial wastewater, to be deposited inside the organic filter and cause fouling. There is a weak disadvantage in chemical resistance such as.
본 발명이 해결하고자 하는 과제는 산업폐수 환경 특히, pH 2 내지 11의 환경에 적합한 기능성 세라믹 필터 및 이의 제조 방법에 관한 것이다.The problem to be solved by the present invention relates to a functional ceramic filter suitable for industrial wastewater environment, in
상기의 과제를 해결하기 위한 본 발명에 따른 산업폐수의 유해중금속 처리를 위한 기능성 세라믹 필터의 제조방법은 알루미나(Al2O3) 성분, 바인더 성분 및 물이 혼합된 기본 혼합물에 영가철(Fe0) 성분을 첨가하여 필터용 혼합물을 생성하는 단계; 상기 필터용 혼합물을 압출기를 통해 압출하여 압출체를 형성하는 단계; 상기 생성된 압출체를 건조하여 건조 성형체를 형성하는 단계; 및 상기 생성된 건조 성형체를 일정 온도범위 내에서 소성하여 기능성 세라믹 필터를 형성하는 단계를 포함한다.Method for producing a functional ceramic filter for the treatment of hazardous heavy metals of industrial wastewater in accordance with the present invention for solving the above problems is a non-ferrous iron (Fe 0) in a basic mixture of alumina (Al 2 O 3 ) component, binder component and water ) Adding the components to produce a mixture for the filter; Extruding the filter mixture through an extruder to form an extrudate; Drying the produced extruded body to form a dry molded body; And calcining the resulting dried molded body within a predetermined temperature range to form a functional ceramic filter.
상기 기본 혼합물과 혼합되는 상기 영가철(Fe0) 성분은 상기 기본 혼합물과 비교하여 10[wt%] 이상 30 [wt%] 이하의 조성비를 갖는 것을 특징으로 한다.The non-ferrous iron (Fe 0 ) component mixed with the base mixture is characterized in that it has a composition ratio of 10 [wt%] or more and 30 [wt%] or less compared to the base mixture.
상기 바인더 성분은 메틸셀룰로오스(Methyl cellulose)계열의 바인더인 것을 특징으로 한다.The binder component is characterized in that the methyl cellulose-based binder.
상기 알루미나(Al2O3) 성분의 입자 사이즈는, 0.7[㎛] 이상 0.9[㎛] 이하의 크기를 포함하는 것을 특징으로 한다.The alumina (Al 2 O 3) particle size of the component is characterized in that it comprises a size of less than 0.7 [㎛] at least 0.9 [㎛].
상기 영가철(Fe0) 성분의 입자 사이즈는, 0.1[㎛] 이상 0.3[㎛] 이하의 크기를 포함하는 것을 특징으로 한다.The zero-valent iron (Fe 0) particle size of the component is characterized in that it comprises a size of less than 0.1 [㎛] at least 0.3 [㎛].
상기 건조 성형체는, 함수량이 1[%]이하로 형성하는 것을 특징으로 한다.The said dry molded object is characterized by forming water content below 1 [%].
상기 일정 온도범위는 1200[℃] 이상 1300[℃] 이하인 것을 특징으로 한다.The predetermined temperature range is characterized by being 1200 [deg.] C or more and 1300 [deg.] Or less.
본 발명에 따르면, 알루미나 등의 무기 소재를 사용함으로써, 내열성, 내약품성, 내유기 용매성 등이 우수하고, 우수한 기계적 강도를 갖는 기능성 세라믹 필터를 제조할 수 있다. According to the present invention, by using an inorganic material such as alumina, a functional ceramic filter excellent in heat resistance, chemical resistance, organic solvent resistance, and the like and excellent mechanical strength can be produced.
또한, 본 발명에 따르면, 세라믹 소재에 압력이 가해져도 수분과 분리되지 않고 부드럽게 압출 성형이 이루어지며, 성형 후의 형상이 유지될 수 있도록 함으로써, 건조 및 소성 과정에서의 기능성 세라믹 필터의 보형성이 유지되어 양호한 세라믹 필터가 제조될 수 있도록 한다. In addition, according to the present invention, even when pressure is applied to the ceramic material, it is not separated from the moisture and is extruded smoothly, so that the shape after molding can be maintained, thereby maintaining the shape retention of the functional ceramic filter during drying and firing processes. So that a good ceramic filter can be produced.
또한, 본 발명에 따라 제조되는 기능성 세라믹 필터는 내화학성과 내구성이 강하므로 수질이 열악한 산업폐수에 대한 처리 유량이 종래에 비해 월등히 높일 수 있다. 또한, 산업 폐수의 pH가 2 내지 11에 해당하는 경우에도 필터링 수행이 가능하며, 내구성이 우수하여 반복적인 필터링 동작을 수행할 수 있다.In addition, since the functional ceramic filter manufactured according to the present invention has strong chemical resistance and durability, the treatment flow rate for industrial wastewater having poor water quality may be significantly higher than in the related art. In addition, even when the pH of the industrial wastewater corresponds to 2 to 11, it is possible to perform filtering, it is excellent in durability can perform a repeated filtering operation.
또한, 본 발명에 따른 제조 방법에 의해 생상된 기능성 세라믹 필터는 산업 폐수에 대한 전기 화학 처리는 구성이 간단하며, 설비를 소형화할 수 있어서 폐수 처리를 위한 공간 사용을 최소화할 수 있으며, 기존 화학약품 사용에 수반되는 안전조치 등을 회피할 수 있다. In addition, the functional ceramic filter produced by the manufacturing method according to the present invention, the electrochemical treatment for the industrial wastewater is simple in configuration, can be miniaturized the installation can minimize the use of space for wastewater treatment, existing chemicals Safety measures associated with use can be avoided.
도 1은 본 발명에 따른 산업폐수의 유해중금속 처리를 위한 기능성 세라믹 필터의 제조방법을 설명하기 위한 일 실시예의 플로차트이다.
도 2a 및 도 2b는 알루미나(Al2O3) 성분의 입자 크기에 따른 소성 밀도변화를 예시하는 그래프이다.
도 3a 및 도 3b는 기능성 세라믹 필터에 대한 소성 온도에 따른 광물학적 특성변화를 예시하는 그래프이다.
도 4는 소성 온도에 따른 기능성 세라믹 필터의 강도와 기공률의 관계를 나타내는 일 실시예의 그래프이다.1 is a flowchart of an embodiment for explaining a method of manufacturing a functional ceramic filter for the treatment of hazardous heavy metals of industrial wastewater according to the present invention.
2A and 2B are graphs illustrating plastic density change according to particle size of an alumina (Al 2 O 3 ) component.
3A and 3B are graphs illustrating changes in mineralogy with firing temperatures for functional ceramic filters.
Figure 4 is a graph of one embodiment showing the relationship between the strength and porosity of the functional ceramic filter according to the firing temperature.
본 발명의 실시예들은 당해 기술 분야에서 통상의 지식을 가진 자에게 본 발명을 더욱 완전하게 설명하기 위하여 제공되는 것이며, 아래의 실시예들은 여러 가지 다른 형태로 변형될 수 있으며, 본 발명의 범위가 아래의 실시예들로 한정되는 것은 아니다. 오히려, 이들 실시예는 본 개시를 더욱 충실하고 완전하게 하며 당업자에게 본 발명의 사상을 완전하게 전달하기 위하여 제공되는 것이다. Embodiments of the present invention are provided to more fully explain the present invention to those skilled in the art, and the following embodiments may be modified in many different forms, the scope of the present invention It is not limited to the following embodiments. Rather, these embodiments are provided so that this disclosure will be thorough and complete, and will fully convey the scope of the invention to those skilled in the art.
본 명세서에서 사용된 용어는 특정 실시예를 설명하기 위하여 사용되며, 본 발명을 제한하기 위한 것이 아니다. 본 명세서에서 사용된 바와 같이 단수 형태는 문맥상 다른 경우를 분명히 지적하는 것이 아니라면, 복수의 형태를 포함할 수 있다. 또한, 본 명세서에서 사용되는 경우 "포함한다(comprise)" 및/또는"포함하는(comprising)"은 언급한 형상들, 숫자, 단계, 동작, 부재, 요소 및/또는 이들 그룹의 존재를 특정하는 것이며, 하나 이상의 다른 형상, 숫자, 동작, 부재, 요소 및/또는 그룹들의 존재 또는 부가를 배제하는 것이 아니다. 본 명세서에서 사용된 바와 같이, 용어 "및/또는"은 해당 열거된 항목 중 어느 하나 및 하나 이상의 모든 조합을 포함한다. The terminology used herein is for the purpose of describing particular embodiments only and is not intended to be limiting of the invention. As used herein, the singular forms "a", "an" and "the" may include the plural forms as well, unless the context clearly indicates otherwise. Also, as used herein, "comprise" and / or "comprising" specifies the presence of the mentioned shapes, numbers, steps, actions, members, elements and / or groups of these. It is not intended to exclude the presence or the addition of one or more other shapes, numbers, acts, members, elements and / or groups. As used herein, the term "and / or" includes any and all combinations of one or more of the listed items.
이하, 본 발명의 실시예들은 본 발명의 실시예들을 개략적으로 도시하는 도면들을 참조하여 설명한다. 도면들에 있어서, 예를 들면, 제조 기술 및/또는 공차에 따라, 도시된 형상의 변형들이 예상될 수 있다. 따라서, 본 발명의 실시예는 본 명세서에 도시된 영역의 특정 형상에 제한된 것으로 해석되어서는 아니 되며, 예를 들면 제조상 초래되는 형상의 변화를 포함하여야 한다.Hereinafter, embodiments of the present invention will be described with reference to the drawings schematically showing embodiments of the present invention. In the drawings, for example, variations in the shape shown may be expected, depending on manufacturing techniques and / or tolerances. Accordingly, embodiments of the present invention should not be construed as limited to the specific shapes of the regions shown herein, but should include, for example, changes in shape resulting from manufacturing.
이하, 첨부된 도면을 참조하여 본 발명의 바람직한 실시예를 상세히 설명하기로 한다. Hereinafter, exemplary embodiments of the present invention will be described in detail with reference to the accompanying drawings.
도 1은 본 발명에 따른 산업폐수의 유해중금속 처리를 위한 기능성 세라믹 필터의 제조방법을 설명하기 위한 일 실시예의 플로차트이다.1 is a flowchart of an embodiment for explaining a method of manufacturing a functional ceramic filter for the treatment of hazardous heavy metals of industrial wastewater according to the present invention.
먼저, 알루미나(Al2O3) 성분, 바인더 성분 및 물이 혼합된 기본 혼합물에 영가철(Fe0, average particle size) 성분을 첨가하여 필터용 혼합물을 생성한다(100). 기본 혼합물을 구성하는 물은 3차 증류수를 사용할 수 있다.Firstly, alumina (Al 2 O 3) to produce a component, the binder component and the basic mixture of water are mixed for zero-valent iron mixture by the addition of (Fe 0, average particle size) in the component filters (100). As the water constituting the basic mixture, tertiary distilled water may be used.
기본 혼합물을 구성하는 알루미나(Al2O3) 성분은 세라믹 소재로서, 알루미나 분말(Alumina Powder,AP) 400 (POS-HIAL, Korea)을 사용할 수 있다. The alumina (Al 2 O 3 ) component constituting the basic mixture may be alumina powder (Alumina Powder, AP) 400 (POS-HIAL, Korea) as a ceramic material.
여기서, 알루미나(Al2O3) 성분의 입자 사이즈는 0.7[㎛] 이상 0.9[㎛] 이하의 크기를 갖는 것일 수 있다. 특히, 알루미나(Al2O3) 성분의 입자 사이즈는 0.75[㎛] 내지 0.80[㎛] 인 것이 바람직하다. Herein, the particle size of the alumina (Al 2 O 3 ) component may have a size of 0.7 [µm] or more and 0.9 [µm] or less. In particular, the particle size of the alumina (Al 2 O 3 ) component is preferably 0.75 [μm] to 0.80 [μm].
도 2a 및 도 2b는 알루미나(Al2O3) 성분의 입자 크기에 따른 소성 밀도변화를 예시하는 그래프이다.2A and 2B are graphs illustrating plastic density change according to particle size of an alumina (Al 2 O 3 ) component.
도 2a 및 도 2b를 참조하면, 알루미나(Al2O3) 성분의 입자 사이즈가 0.7[㎛] 이상 0.9[㎛] 이하의 크기를 가질 때, 소성시 동일한 소성 온도에서도 소성구동력인 입자 표면에너지의 감소를 촉진하여 소결성을 증가시킨다. 압출한 편광형 필터의 경우 알루미나 입자 크기로 인한 소성시 반응 면적 증가로 상대적으로 높은 선 수축률을 가지며, 평관형 필터의 평균 기공 크기는 주로 알루미나 분말의 크기에 영향을 받으며, 소성 온도에 따른 영향은 크게 받지 않는다.Referring to FIGS. 2A and 2B, when the particle size of the alumina (Al 2 O 3 ) component has a size of 0.7 [μm] or more and 0.9 [μm] or less, the particle surface energy that is the plastic driving force at the same firing temperature during firing Promote the reduction to increase the sinterability. The extruded polarizing filter has a relatively high linear shrinkage due to an increase in reaction area upon firing due to the alumina particle size, and the average pore size of the flat tube filter is mainly influenced by the size of the alumina powder. I do not receive much.
기본 혼합물을 구성하는 바인더의 조건은 함께 사용되는 세라믹 소재과 반응하지 않으며, 수계에서 용해가 용이하고, 산화, 비산화 분위기 중에서 저온(300~400℃)에서 완전히 분해 휘발 되는 것이어야 한다. 또한, Na, K, Li 등의 알칼리류 및 Fe, Ni, Co, Cr 등의 잔류 중금속을 함유하지 않아야 하며, 분해가스가 독성 및 강산·강알칼리성이 아니며, 세라믹 분말과 압출 바인더를 혼합한 성형체가 가능하면 재생 될 수 있는 것이어야 한다. 또한, 바인더의 조건은, 후술할 압출기를 통한 압출 방식에 의한 제조에 있어서, 세라믹 소재에 압력이 가해져도 수분과 분리하지 않아야 하고, 세라믹 소재가 부드럽게 압출 성형이 될 수 있도록 팽윤성과 압출기 내부 실린터와 금형 내부표면과의 마찰이 일어나지 않게 일정한 속도로 배토가 이루어질 수 있는 것이어야 하며, 성형 후에 형상을 유지할 수 있도록 보형성을 주고, 건조 시의 수축이나 틀어짐에 의한 휨과 갈라짐의 발생을 방지할 수 있는 것이어야 한다.The conditions of the binder constituting the basic mixture should not be reacted with the ceramic material used together, it is easy to dissolve in water, and must be completely decomposed and volatilized at low temperatures (300 to 400 ° C.) in an oxidizing and non-oxidizing atmosphere. In addition, it should not contain alkalis such as Na, K, Li, and residual heavy metals such as Fe, Ni, Co, Cr, etc., and the decomposition gas is not toxic, strong acid and strong alkalinity, and a molded body mixed with ceramic powder and extrusion binder. Should be able to be reproduced if possible. In addition, the conditions of the binder, in the production by the extrusion method through an extruder, which will be described later, should not be separated from the water even if pressure is applied to the ceramic material, and the swellability and the inner cylinder of the extruder so that the ceramic material can be extruded smoothly It should be able to be covered at a constant speed so as not to cause friction with the inner surface of the mold, and to give shape retention to maintain the shape after molding, and to prevent the occurrence of warpage and cracking due to shrinkage or distortion during drying. It should be possible.
이를 위한 바인더로서 PVA, PVB, PEG, MC, CMC 등이 예시될 수 있으며, 이러한 바인더에 더해서 글리세린, PEG 등의 가소제와 스테아린산 에멀젼, 왁스 에멀젼 등을 포함할 수 있다.PVA, PVB, PEG, MC, CMC and the like can be exemplified as a binder for this purpose, and in addition to these binders, plasticizers such as glycerin and PEG, stearic acid emulsions, wax emulsions, and the like can be included.
바인더의 조성과 첨가량은 성형성(보수성, 팽윤성, 보형성), 성형체의 강도와 결함의 유무, 탈지성, 소결체의 결함의 유무 등의 평가를 행하여 결정하며 일반적으로 세라믹 원료분말의 중량에 대하여 4~10% 바인더를 첨가하고 수계인 압출바인더의 경우, 유기바인더의 종류와 양에 따라 수분의 첨가량 정도가 결정될 수 있다. The composition and the amount of the binder are determined by evaluation of moldability (repairability, swellability, shape retention), strength of the molded body and the presence of defects, degreasing property, defects of the sintered body, etc. In the case of an extruded binder which is added with 10% binder and is water-based, the amount of water added may be determined according to the type and amount of the organic binder.
따라서 본 발명에서는 분자결합도에 따라 다양한 종류를 가지고 있으면서 경제성이 있는 메칠셀룰로오스계(Methylcellulose: [C6H7O2(OH)x(OCH3)y]n)의 압출 바인더를 사용할 수 있다. 이러한 메칠셀룰로오스계 압출바인더의 경우, Methyl(CH3)이 결합된 순수 Methylcellulose, Hydroxy propyl과 Methyl이 결합된 HPMC, Hydroxy ethyl이 결합된 HEMC 등 크게 3가지 타입으로 나뉘어질 수 있다. 이러한 MC계열의 유기물은 물에 잘 용해되는 특성을 가지고 있으며 세라믹분말과 반응하지 않는 무극성을 특성을 나타내며 넓은 범의의 pH에도 안정성을 나타낸다. 메칠셀룰로오스계의 바인더는 7000 내지 11000[cps]의 점도를 가질 수 있다.Accordingly, in the present invention, an extruded binder of methyl cellulose (Methylcellulose: [C6H7O2 (OH) x (OCH3) y] n) which has various kinds according to the degree of molecular bonding and is economical may be used. In the case of the methylcellulose-based extrusion binder, Methyl (CH 3 ) can be divided into three types: pure Methylcellulose combined with Hydroxy propyl and Methyl combined with HPMC, and HEMC combined with Hydroxy ethyl. The MC-based organic material has a property of dissolving well in water, exhibits nonpolarity that does not react with ceramic powder, and shows stability in a wide range of pH. Methyl cellulose-based binder may have a viscosity of 7000 to 11000 [cps].
다음의 표 1은 전술한 기본 혼합물의 조성비를 예시하는 표이다. Table 1 below is a table illustrating the composition ratio of the base mixture described above.
다만, 전술한 표 1의 조성비는 예시적인 것이며, 필요에 따라 조성비를 달리할 수 있다.However, the above-described composition ratio of Table 1 is exemplary, and the composition ratio may be changed as necessary.
전술한 기본 혼합물과 혼합되는 영가철(Fe0) 성분은 유해 중금속의 제거 기능성을 갖는 것으로, 97.5[%] 이상의 순도를 가진 영가철(Zero Valent Iron, ZVI)을 사용할 수 있다. 이때, 영가철(Fe0) 성분의 입자 사이즈는, 0.1[㎛] 이상 0.3[㎛] 이하의 크기를 포함하는 것일 수 있다. 소성 온도 증가에 따른 반응 면적 증대 및 표면 에너지 감소에 따른 소결성 증대를 위해 영가철(Fe0) 성분의 입자 사이즈는 0.15[㎛] 내지 0.25[㎛] 인 것이 바람직하다. The zero duct iron (Fe 0 ) component mixed with the above-described basic mixture has a removal function of harmful heavy metals, and zero valent iron (ZVI) having a purity of 97.5 [%] or more may be used. At this time, the particle size of the ductile iron (Fe 0 ) component may include a size of 0.1 [µm] or more and 0.3 [µm] or less. In order to increase the reaction area according to the sintering temperature and to increase the sinterability due to the decrease of the surface energy, the particle size of the ductile iron (Fe 0 ) component is preferably 0.15 [μm] to 0.25 [μm].
세라믹 필터의 기능성을 부여하기 위해 영가철(Fe0)을 기본 혼합물에 첨가한다. 다음의 표 2는 전술한 기본 혼합물(So)과 영가철(Fe0) 성분 간의 조성비를 예시하는 표이다. Ferrous iron (Fe 0 ) is added to the base mixture to impart the functionality of the ceramic filter. Table 2 below is a table exemplifying the composition ratio between the above-described basic mixture (S o ) and ductile iron (Fe 0 ) components.
영가철(Fe0) 성분은 기본 혼합물과 비교하여 10[wt%] 이상 30 [wt%] 이하의 질량 백분율을 갖는 것일 수 있다. 즉, 100[%]의 질량 백분율 중에서 기본 혼합물은 70[wt%] 이상 90 [wt%] 이하의 질량 백분율을 가질 때, 영가철(Fe0) 성분은 10[wt%] 이상 30 [wt%] 이하의 질량 백분율을 가질 수 있다. 영가철(Fe0) 성분의 함량이 증가할수록 강도는 대체적으로 증가되며, 공극율은 감소된다. 강도는 Fe0함량 30%부터 수렴하게 된다.The non-ferrous iron (Fe 0 ) component may have a mass percentage of 10 [wt%] or more and 30 [wt%] or less as compared with the basic mixture. That is, when the base mixture has a mass percentage of 70 [wt%] or more and 90 [wt%] or less among the mass percentage of 100 [%], the ductile iron (Fe 0 ) component is 10 [wt%] or more and 30 [wt%] ] Can have a mass percentage of less than or equal to As the content of the ferrous iron (Fe 0 ) component increases, the strength generally increases, and the porosity decreases. The intensity converges from 30% of the Fe 0 content.
기본 혼합물에 영가철(Fe0) 성분을 첨가하여 필터용 혼합물을 생성하는 과정은 분말 혼합물의 균일성이 유지될 수 있도록 한다. 불균일한 혼합물은 최종적인 기능성 세라믹 필터의 불량화를 야기시킬 수 있다. 균일한 혼합을 위해 혼합기가 사용된다. 혼합기는 리본믹서기(Ribbon mixer, Techinkorea, Korea)와 교반기(PK-50, Kikusui, Japan)를 사용할 수 있으며, 각각 10분, 15분동안 혼련(kneading)하여 생성된다. 균일한 혼합을 위한 적절한 혼합공정변수로서 온도, 로터(혹은 스크류)의 회전속도, 혼합시간 등을 고려할 수 있다. The process of adding the ductile iron (Fe 0 ) component to the base mixture to produce a filter mixture allows the uniformity of the powder mixture to be maintained. Heterogeneous mixtures can cause deterioration of the final functional ceramic filter. A mixer is used for uniform mixing. The mixer may use a ribbon mixer (Ribbon mixer, Techinkorea, Korea) and a stirrer (PK-50, Kikusui, Japan), and are produced by kneading for 10 minutes and 15 minutes, respectively. As appropriate mixing process variables for uniform mixing, temperature, rotation speed of the rotor (or screw), mixing time, etc. can be considered.
100 단계 후에, 필터용 혼합물을 압출기를 통해 압출하여 압출체를 형성한다(102). 압출기를 이용한 압출 방식은 기능성 세라믹 필터의 다량 생산에 유리하다. 예를 들어, 필터용 혼합물을 진공압출기(Dongkwang tech, Korea)를 통해 압출하며, 이때, 압출 시편은 40mmХ200mmХ5mm크기로 압출 성형체를 형성할 수 있다.After
압출기는 세라믹 필터의 구조를 형상화하기 위한 것으로, 튜브 형태나 벌집 형태의 다공체를 만드는데 적합하다. 또한, 압출체의 형상은 Single Hole Tube, Multi Hole Tube, 평판형, 평관형, Honeycomb형 등 여러 가지 형태로 형성될 수 있다. 특히, 대형 형상으로 많은 양의 산업폐수를 효율적으로 정화하기 위해 적층형상이 가능한 멀티형 집적설비를 제조하여 물을 정화할 수 있도록 하기 위해, 평관 형태의 압출체를 형성하기 위해 세라믹 압출 공법이 적용될 수 있다. The extruder is for shaping the structure of the ceramic filter and is suitable for making a porous body in the form of a tube or honeycomb. In addition, the shape of the extruded body may be formed in various forms such as single hole tube, multi hole tube, flat type, flat tube type, honeycomb type. In particular, in order to be able to purify the water by producing a multi-shape integrated equipment capable of stacking in order to efficiently purify a large amount of industrial wastewater in a large shape, a ceramic extrusion method may be applied to form a flat tube extruded body. .
102 단계 후에, 생성된 압출체를 건조하여 건조 성형체를 형성한다(104). 압출 공법을 이용한 세라믹 제품은 압출시 약 15~20%의 함수를 포함하고 있다. 본 발명에서 압출체는 장시간 자연 건조 후 열풍 건조기를 이용하여 함수율 1[%] 이하의 양호한 압출체를 확보할 수 있다.After
압출과 동시에 건조가 가능한 마이크로웨이브(Microwave) 건조장치를 이용한 건조 공법을 이용하여 건조 성형체를 생성할 수도 있다. 여기서, 마이크로웨이브 건조장치는 압출기와 결합하여 구축하기 위해 고온에서 견디는 컨베이어를 일체형으로 적용할 수 있으며, 압출기에서 토출되는 압출체의 건조 변형을 최소화하여 변형 없는 건조체를 생성할 수 있다. 이를 위한, 마이크로웨이브 건조장치는 마이크로웨이브 건조기 및 열풍 건조기를 포함할 수 있다.It is also possible to produce a dry molded body by using a drying method using a microwave drying apparatus that can be dried at the same time as extrusion. Here, the microwave drying apparatus may be applied integrally to the conveyor endured at high temperature in order to build in combination with the extruder, it is possible to minimize the dry deformation of the extruded body discharged from the extruder to create a dry body without deformation. For this purpose, the microwave drying apparatus may include a microwave dryer and a hot air dryer.
압출과 동시에 1단계로 마이크로웨이브 건조기를 이용하여 연속적으로 건조를 하고, 건조된 제품을 커팅하여 2단계 열풍 건조기에서 80℃, 12시간 동안 최종 건조를 수행하여 변형이 최소인 건조 성형체를 생성할 수 있다. 1단계 건조에서의 함수율은 2~3[%]이며, 2단계는 보다 바람직하게 1[%] 이하의 함수율을 갖도록 한다. 마이크로웨이브 건조기의 건조 조건 컨트롤은 압출체의 크기와 함수량에 따라서 결정된다. 이렇게 1차로 마이크로웨이브 건조기에서 건조된 평관형의 압출 건조체를 수평이 잘 유지되는 판 위에 상/하로 샌드위치하여 열풍건조기에서 80℃, 12시간 건조하여 최종 함수율 1[%]이하로 건조체를 생성할 수 있다.Simultaneously with extrusion, it is continuously dried using a microwave dryer in one step, and the dried product is cut and subjected to final drying at 80 ° C. for 12 hours in a two-step hot air dryer to produce a dry molded body with minimal deformation. have. The water content in the first stage of drying is 2 to 3 [%], and the second stage more preferably has a water content of 1 [%] or less. Control of the drying conditions of the microwave dryer is determined by the size and water content of the extrudate. Thus, the flat tubular extruded dry body dried in the microwave dryer can be sandwiched up and down on a well-maintained horizontal plate and dried at 80 ° C. for 12 hours in a hot air dryer to produce a dry body having a final water content of 1 [%] or less. have.
104 단계 후에, 상기 형성된 건조 성형체를 일정 온도범위 내에서 소성하여 기능성 세라믹 필터를 형성한다(106). 여기서, 일정 온도범위는 1200[℃] 이상 1300[℃] 이하일 수 있다. 특히, 일정 온도범위로서 1250[℃]일 수 있다. 일정 온도범위에 해당하는 1200[℃] 이상 1300[℃] 이하의 온도는 건조 성형체를 구성하는 알루미나(Al2O3) 성분 및 영가철(Fe0) 성분의 흡착 특성을 유지하면서 소성에 따른 강도를 확보하기 위한 필요조건에 해당하는 온도이다. 이때, 소성 시간은 2시간 이상이 소요될 수 있다. After
이온 성분의 산업폐수에 대한 흡착 특성을 확보하기 위해, 건조 성형체는 강도의 향상과 함께 투수율을 위해 기공율을 향상시켜야 한다. 소결강도를 향상시키기 위해 소성온도를 1200℃에서 1300℃로 유지하며, 소성 온도 상승으로 더욱 치밀해 지는 것에 대하여 기공구조가 사라지는 것을 대비하여 기공율을 향상시키기 위해 기공 형성제를 사용할 수 있다. 기공 형성제는 다공성 소재에 적합한 약 10[㎛]의 입자크기를 갖는 그라파이트(graphite)를 사용할 수 있다.In order to secure the adsorption characteristics of the ionic component to industrial wastewater, the dry molded body must improve the porosity for the permeability and the strength. In order to improve the sintering strength, the firing temperature is maintained at 1200 ° C. to 1300 ° C., and the pore former may be used to improve the porosity in contrast to the disappearance of the pore structure due to the densification of the firing temperature. The pore former may use graphite having a particle size of about 10 [μm] suitable for porous materials.
기능성 세라믹 필터에 대한 소성온도 변화에 따른 광물학적 특성을 파악하기 위해 1150[℃], 1250[℃] 및 1350[℃]의 온도조건에 따른 광물학적 특성변화를 XRD 분석을 통해 확인할 수 있다. In order to understand the mineralogical characteristics of the functional ceramic filter according to the calcination temperature, the mineralogical characteristics of the 1150 [℃], 1250 [℃] and 1350 [℃] can be confirmed by XRD analysis.
도 3a 및 도 3b는 기능성 세라믹 필터에 대한 소성 온도에 따른 광물학적 특성변화를 예시하는 그래프이다. 3A and 3B are graphs illustrating changes in mineralogy with firing temperatures for functional ceramic filters.
도 3a를 참조하면, 주원료인 알루미나는 소성 온도가 증가됨에 따라 광물학적 특성 변화가 없으며, 도 3b를 참조하면, 영가철은 소성 온도가 증가됨에 따라 Fe 산화광물인 적철석(Hematite)과 자철석(Magnetite)으로 변화가 일어난다. Referring to Figure 3a, the main raw material alumina does not change the mineral properties as the calcination temperature is increased, and referring to Figure 3b, as the calcination temperature is increased, the iron oxide minerals hematite (Hmatite) and magnetite (Magnetite) Changes take place.
한편, 소성온도에 따른 기능성 세라믹 필터의 특성을 파악하기 위해 각각 다른 소성온도조건(1,150℃와 1,250℃)에서 2시간 동안전기로(SH-MF2C, Samheung, Korea)를 이용하여 소결한다. 소결되어 형성된 기능성 세라믹 필터에 대한 강도측정은 강도시험기(DTU-900 MHA, Daekyung tech, Korea)를 이용하여 3점 휨강도를 측정하며, 기공률은 아르키메데스 원리(Archimedes principle)를 이용하여 측정한다.On the other hand, in order to grasp the characteristics of the functional ceramic filter according to the firing temperature is sintered using an electric furnace (SH-MF2C, Samheung, Korea) for 2 hours under different firing temperature conditions (1,150 ℃ and 1,250 ℃). The strength measurement of the functional ceramic filter formed by sintering is measured using a strength tester (DTU-900 MHA, Daekyung tech, Korea) and the porosity is measured using the Archimedes principle.
도 4는 소성 온도에 따른 기능성 세라믹 필터의 강도와 기공률의 관계를 나타내는 일 실시예의 그래프이다.Figure 4 is a graph of one embodiment showing the relationship between the strength and porosity of the functional ceramic filter according to the firing temperature.
도 4를 참조하면, 소성 온도에 따른 세라믹 필터의 특성변화를 파악한 결과 100[%] 알루미나 분말 조성조건의 경우, 소성 온도가 1,150[℃]에서 1,250[℃]로 증가되었을 때 세라믹 필터의 강도는 13.74[MPa]에서 34.96[MPa]로 254.4[%]증가하였으나, 기공률은 반대로 44.55[%]에서 41.28[%]로 대략 3.3[%]만큼 감소한다. 이는 동일한 소재원료인 경우, 소성 온도가 증가할수록 필터내 밀도가 증가하였기 때문이다.Referring to FIG. 4, as a result of grasping the characteristic change of the ceramic filter according to the firing temperature, the strength of the ceramic filter is increased when the firing temperature is increased from 1,150 [° C.] to 1,250 [° C.] for the 100 [%] alumina powder composition condition. 254.4 [%] increased from 13.74 [MPa] to 34.96 [MPa], but the porosity decreased by approximately 3.3 [%] from 44.55 [%] to 41.28 [%]. This is because, in the case of the same raw material, the density in the filter increases as the firing temperature increases.
다음의 표 3은 소성 온도에 따른 기능성 세라믹 필터의 강도와 기공율 간의 관계를 나타내는 표이다.Table 3 below is a table showing the relationship between the strength and porosity of the functional ceramic filter according to the firing temperature.
(℃)Firing temperature
(℃)
표 3을 참조하면, 영가철(Fe0) 함량이 증가할수록 기능성 세라믹 필터의 강도는 증가하지만 기공률은 감소함을 확인할 수 있다. 50%의 영가철(Fe0) 함량의 경우, 강도는 소결온도 1150[℃] 조건에서 70.46[MPa]이며, 1250[℃] 조건에서 99.01 [MPa]로 나타남에 따라, 0[%]의 영가철(Fe0) 조건에 비하여 각각 512.8[%]와283.2[%]만큼 증가함을 확인할 수 있다. 이와 반대로 기공률은 43.2[%]와 34.5[%]로 감소함을 확인할 수 있다. Referring to Table 3, it can be seen that as the content of zero duct iron (Fe 0 ) increases, the strength of the functional ceramic filter increases but the porosity decreases. For 50% ferrous iron (Fe 0 ) content, the strength is 70.46 [MPa] at sintering temperature of 1150 [℃] and 99.01 [MPa] at 1250 [℃], so it is 0 [%] iron (Fe 0) may be seen that each increase by 512.8 [%] and 283.2 [%] compared to the condition. On the contrary, the porosity decreases to 43.2 [%] and 34.5 [%].
영가철(Fe0) 함량 증가에 따른 필터의 강도 증가와 기공률 감소는 기본조성 원료 내 존재하는 장석과 점토 등에 존재하는 불순물 성분(Na2O, K2O, CaO, MgO 등)들로 인하여 영가철(Fe0) 함량이 불순물(장석, 점토, 석영)들과 공정(eutectic)반응이 용이하여 소결온도를 낮추어 줌으로써 결합을 원활하게 하는 효과와 액상에 의한 치밀화가 이루어지며 이에 따라 밀도 값의 증가에 기인한 것으로 판단된다. Increasing the strength and decreasing the porosity of the filter by increasing the content of Fe ( 0 ) is due to impurities (Na2O, K2O, CaO, MgO, etc.) present in feldspar and clay . ) It is due to the increase of density value due to the effect of facilitating bonding and the densification of liquid phase by lowering the sintering temperature because the eutectic reaction with impurities (feldspar, clay, quartz) is easy. Judging.
전술한 바와 같은 제조 방법을 통해 생성된 기능성 세라믹 필터는 알루미나(Al2O3) 성분과 영가철(Fe0) 성분의 성분비에 따라, 화학적 기작을 통해 산업폐수에 포함된 이온성 폐수성분을 효과적으로 포획할 수 있다. 이온성 폐수성분이 기능성 세라믹 필터의 내부로 유인되면, 유인된 이온성 폐수성분은 영가철 성분(F)에 의해 포획되어 기능성 세라믹 필터 내에 머물러 있게 된다. The functional ceramic filter produced through the manufacturing method as described above effectively removes the ionic wastewater contained in the industrial wastewater through a chemical mechanism according to the component ratio of the alumina (Al 2 O 3 ) component and the ferrous iron (Fe 0 ) component. Can be captured. When the ionic wastewater component is attracted to the interior of the functional ceramic filter, the attracted ionic wastewater component is trapped by the ferrous iron component (F) and remains in the functional ceramic filter.
이상과 같이 본 발명의 실시예를 설명하였으나, 본 발명의 명세서에 개시된 실시예들은 본 발명을 한정하는 것이 아니다. 본 발명의 범위는 아래의 특허청구범위에 의해 해석되어야 하며, 그와 균등한 범위 내에 있는 모든 기술도 본 발명의 범위에 포함되는 것으로 해석해야 할 것이다.While the embodiments of the present invention have been described as described above, the embodiments disclosed in the specification of the present invention do not limit the present invention. The scope of the present invention should be construed by the claims below, and all techniques within the scope equivalent thereto will be construed as being included in the scope of the present invention.
Claims (7)
상기 필터용 혼합물을 압출기를 통해 압출하여 압출체를 형성하는 단계;
상기 생성된 압출체를 건조하여 건조 성형체를 형성하는 단계; 및
상기 생성된 건조 성형체를 일정 온도범위 내에서 소성하여 기능성 세라믹 필터를 형성하는 단계를 포함하고,
상기 건조 성형체를 소성하는 단계는,
기공율 향상을 위해 그라파이트를 첨가하고,
상기 기본 혼합물과 혼합되는 상기 영가철(Fe0) 성분은 상기 기본 혼합물과 비교하여 10[wt%] 이상 30 [wt%] 이하의 조성비를 가지며, 상기 일정 온도범위는 1200[℃] 이상 1300[℃] 이하인 것을 특징으로 하는 산업폐수의 유해중금속 처리를 위한 기능성 세라믹 필터의 제조방법.Adding a ductile iron (Fe 0 ) component to a basic mixture of alumina (Al 2 O 3 ) components, a binder component, and water to produce a filter mixture;
Extruding the mixture for the filter through an extruder to form an extrudate;
Drying the resulting extruded body to form a dry molded body; And
Firing the produced dried molded body within a predetermined temperature range to form a functional ceramic filter,
The firing of the dry molded body,
Graphite is added to improve porosity,
The non-ferrous iron (Fe0) component mixed with the base mixture has a composition ratio of 10 [wt%] or more and 30 [wt%] or less as compared with the base mixture, and the predetermined temperature range is 1200 [° C] or more and 1300 [° C]. ] A method of producing a functional ceramic filter for the treatment of hazardous heavy metals of industrial wastewater, characterized in that the following.
상기 바인더 성분은 메틸셀룰로오스(Methyl cellulose)계열의 바인더인 것을 특징으로 하는 산업폐수의 유해중금속 처리를 위한 기능성 세라믹 필터의 제조방법.The method according to claim 1,
The binder component is a methyl cellulose-based binder, characterized in that the manufacturing method of a functional ceramic filter for the treatment of harmful heavy metals in industrial wastewater.
상기 알루미나(Al2O3) 성분의 입자 사이즈는,
0.7[㎛] 이상 0.9[㎛] 이하의 크기를 포함하는 것을 특징으로 하는 산업폐수의 유해중금속 처리를 위한 기능성 세라믹 필터의 제조방법.The method according to claim 1,
The particle size of the alumina (Al 2 O 3 ) component,
A process for producing a functional ceramic filter for the treatment of hazardous heavy metals in industrial wastewater, comprising a size of 0.7 [µm] or more and 0.9 [µm] or less.
상기 영가철(Fe0) 성분의 입자 사이즈는,
0.1[㎛] 이상 0.3[㎛] 이하의 크기를 포함하는 것을 특징으로 하는 산업폐수의 유해중금속 처리를 위한 기능성 세라믹 필터의 제조방법.The method according to claim 1,
The particle size of the ferrous iron (Fe 0 ) component,
A process for producing a functional ceramic filter for the treatment of hazardous heavy metals in industrial wastewater, comprising a size of 0.1 [µm] or more and 0.3 [µm] or less.
상기 건조 성형체는,
함수량이 1[%]이하로 형성하는 것을 특징으로 하는 산업폐수의 유해중금속 처리를 위한 기능성 세라믹 필터의 제조방법.
The method according to claim 1,
The dry molded body,
A method of producing a functional ceramic filter for the treatment of hazardous heavy metals in industrial wastewater, characterized in that the water content is less than 1 [%].
Applications Claiming Priority (2)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| KR1020170141304 | 2017-10-27 | ||
| KR20170141304 | 2017-10-27 |
Publications (2)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| KR20190047589A KR20190047589A (en) | 2019-05-08 |
| KR102029307B1 true KR102029307B1 (en) | 2019-10-21 |
Family
ID=66580217
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| KR1020180096359A KR102029307B1 (en) | 2017-10-27 | 2018-08-17 | Manufacturing method of functional ceramic filter processing harmful heavy metals in industrial wastewater |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| KR (1) | KR102029307B1 (en) |
Citations (1)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| KR101142548B1 (en) * | 2010-05-17 | 2012-05-08 | (주) 한길산업 | Permeable and Adsorptive Ceramic Purifying Block and Preparing Method Thereof |
Family Cites Families (1)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| KR20080033335A (en) * | 2005-07-01 | 2008-04-16 | 신벤션 아게 | Process for the production of porous reticulated composite materials |
-
2018
- 2018-08-17 KR KR1020180096359A patent/KR102029307B1/en active IP Right Grant
Patent Citations (1)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| KR101142548B1 (en) * | 2010-05-17 | 2012-05-08 | (주) 한길산업 | Permeable and Adsorptive Ceramic Purifying Block and Preparing Method Thereof |
Also Published As
| Publication number | Publication date |
|---|---|
| KR20190047589A (en) | 2019-05-08 |
Similar Documents
| Publication | Publication Date | Title |
|---|---|---|
| KR100686427B1 (en) | Firing setters and process for producing these setters | |
| CN110922204B (en) | Preparation method of low-temperature sintered alumina ceramic membrane | |
| KR20080083693A (en) | Powder injection molding method of glass and glass-ceramics | |
| KR101234490B1 (en) | Ceramics filter and manufacturing method thereby | |
| KR20150092518A (en) | Method for manufacturing porous clay-based ceramic membrane with ceramic coating layer and ceramic membrane manufactured thereby | |
| KR20150032843A (en) | Alumina porous body and method for manufacturing same | |
| US6254822B1 (en) | Production of porous mullite bodies | |
| Sadek et al. | Preparation of porous forsterite ceramic using waste silica fumes by the starch consolidation method | |
| KR102029307B1 (en) | Manufacturing method of functional ceramic filter processing harmful heavy metals in industrial wastewater | |
| KR20180081316A (en) | Ceramic support body and method for manufacturing the same | |
| CN110885237B (en) | Preparation method of low-temperature sintered alumina ceramic support | |
| JP4627826B2 (en) | Method for producing porous mullite article | |
| Guo et al. | Preparation and properties of SiC honeycomb ceramics by pressureless sintering technology | |
| CN107234236B (en) | Ni-Cr-Fe porous material with gradient pore diameter and preparation method thereof | |
| EP1840102B1 (en) | Process for the production of a ceramic green sheet | |
| KR20140141738A (en) | Method for manufacturing diatomite-based support used for water treatment filter and diatomite-based support manufactured thereby | |
| KR101860807B1 (en) | Manufacturing method of flatsheet ceramic membrane | |
| JP4880898B2 (en) | Dark porous sintered body and method for producing the same | |
| KR100392701B1 (en) | A mesoporus zeolite honeycomb and a method for producing thereof | |
| KR20100117215A (en) | Fabrication of honeycomb type porous cordierite ceramic filter using fly-ash | |
| KR101435918B1 (en) | Composition used for manufacturing porous clay-based ceramic membrane, method for manufacturing porous clay-based ceramic membrane using the same, and porous clay-based ceramic membrane manufactured thereby, and filter for purification of oily water containing the same | |
| KR101421267B1 (en) | Method of Manufacturing Cordierite Honeycomb Using Agalmatolite | |
| KR100502815B1 (en) | Porous Ceramic Material with Double Pore Structures and Manufacturing Process therefor | |
| KR101356382B1 (en) | Method for fabrication cordierite/zirconia ceramic honeycomb | |
| KR102555516B1 (en) | Process for preparation of porous ceramic filter |
Legal Events
| Date | Code | Title | Description |
|---|---|---|---|
| A201 | Request for examination | ||
| A302 | Request for accelerated examination | ||
| E902 | Notification of reason for refusal | ||
| E701 | Decision to grant or registration of patent right |