KR102199389B1 - Fractional production method of metal carbonate using industrial wastewater - Google Patents

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Abstract

본 발명은 산업폐수를 이용한 금속 탄산염의 분별 생산방법에 관한 것으로, 본 발명의 산업폐수를 이용한 금속 탄산염의 분별 생산방법은 이산화탄소 포집 및 활용에 관한 것으로, 포집한 이산화탄소를 이용하여 금속 탄산염 생산에 활용함과 동시에 폐수 처리가 가능하다는 점에서 경제적이며 친환경적이다. 또한 다양한 금속 이온이 존재하는 산업폐수로부터 직접적으로 금속 탄산염을 분별하여 생산할 수 있기 때문에 추가적인 분별 공정이 요구되지 않아 효율적이다.The present invention relates to a method for fractional production of metal carbonates using industrial wastewater, and the method for fractional production of metal carbonates using industrial wastewater of the present invention relates to the capture and utilization of carbon dioxide. At the same time, it is economical and eco-friendly in that it can treat wastewater. In addition, since metal carbonates can be directly fractionated and produced from industrial wastewater in which various metal ions exist, an additional fractionation process is not required, which is efficient.

Description

산업폐수를 이용한 금속 탄산염의 분별 생산방법{Fractional production method of metal carbonate using industrial wastewater}Fractional production method of metal carbonate using industrial wastewater

본 발명은 산업폐수를 이용한 금속 탄산염의 분별 생산방법에 관한 것이다.The present invention relates to a method for fractionating metal carbonates using industrial wastewater.

산업혁명 이후 석유와 석탄 같은 화석 연료의 사용으로 많은 양의 이산화탄소가 대기 중으로 배출되었다. 일반적으로 지구의 평균 온도는 온실효과에 의해 일정하게 유지된다. 그러나 대기 중 이산화탄소 농도가 너무 높으면 태양 복사와 지구 복사 에너지 사이의 열평형이 깨져 지구 표면의 온도가 상승한다. 이러한 현상을 방지하기 위해 많은 선진국에서는 이산화탄소 배출을 방지할 수 있는 기술을 개발하고 있다. 온실효과와 기후 변화를 야기할 다른 종류의 온실가스들이 존재하나, 이산화탄소는 엄청난 배출량을 이유로 기후변화와 지구온난화의 주요 원인으로 생각되고 있다.After the Industrial Revolution, the use of fossil fuels such as petroleum and coal has released a large amount of carbon dioxide into the atmosphere. In general, the Earth's average temperature is kept constant due to the greenhouse effect. However, if the concentration of carbon dioxide in the atmosphere is too high, the thermal balance between the solar radiation and the Earth's radiant energy is broken, causing the Earth's surface to rise. To prevent this phenomenon, many advanced countries are developing technologies that can prevent carbon dioxide emissions. There are other types of greenhouse gases that will cause the greenhouse effect and climate change, but carbon dioxide is considered a major cause of climate change and global warming due to its enormous emissions.

화석 연료를 사용하는 산업 시설에서 생상된 이산화탄소가 대기로 배출되는 것을 막기 위하여 다양한 CCS(Carbon Capture and Storage) 기술이 개발되고 있다. 잘 알려진 습식 흡수 공정에서, 이산화탄소는 알칸올아민 또는 금속 수화물 같은 습식 흡수제를 통해 분리된다. 상기 습식 흡수제가 이산화탄소로 포화되면, 흡수된 이산화탄소가 뜨거운 증기의 열에 의해 분리되는 탈착 장치로 이송되고, 분리된 이산화탄소는 압축되어 저장 장소로 이송되어 분리된다.Various CCS (Carbon Capture and Storage) technologies are being developed to prevent the emission of carbon dioxide produced from fossil fuel-based industrial facilities into the atmosphere. In the well-known wet absorption process, carbon dioxide is separated through wet absorbents such as alkanolamines or metal hydrates. When the wet absorbent is saturated with carbon dioxide, the absorbed carbon dioxide is transferred to a desorption device that is separated by the heat of hot steam, and the separated carbon dioxide is compressed and transferred to a storage location for separation.

그러나 상기 습식 흡수 공정은 몇 가지 단점을 가진다. 첫 번째로, 전체 공정을 작동시키기 위해서는 많은 양의 에너지를 필요로 한다. 특히, 흡수제 용액으로부터 이산화탄소를 분리하기 위한 탈착 공정에서 고온의 증기가 사용되는데, 이과정에서 사용되는 에너지는 전체 CCS 공정 운전 에너지의 70 내지 80%를 차지한다고 알려져 있다. However, the wet absorption process has several disadvantages. First, it requires a large amount of energy to operate the entire process. In particular, high-temperature steam is used in the desorption process for separating carbon dioxide from the absorbent solution, and the energy used in this process is known to account for 70 to 80% of the total operating energy of the CCS process.

둘째로, 많은 국가는 상기 공정을 위한 저장 공간이 부족하다. 유럽에서는 석유나 천연가스와 같은 거대한 지하 에너지원이 없기 때문에, 이산화탄소의 지하 저장이 불가능하다. 또한, 유럽 대륙 지각의 주성분은 석회이므로, 이산화탄소와 반응하여 물에 쉽게 용해되는 칼슘중탄산염을 형성하기 때문에, 지반을 약화시킬 수 있다. 또한, 환태평양 지역에 위치한 일부 국가들은 활발한 지각변동으로 이산화탄소의 지하 저장의 안정성을 보장하기 어렵다. Second, many countries lack storage space for the process. In Europe, since there are no huge underground energy sources such as oil or natural gas, underground storage of carbon dioxide is not possible. In addition, since the main component of the continental crust is lime, it reacts with carbon dioxide to form calcium bicarbonate, which is easily soluble in water, which can weaken the ground. In addition, in some countries located in the Pacific Rim, it is difficult to ensure the stability of underground storage of carbon dioxide due to active earth movement.

따라서, 이산화탄소를 유용한 물질로 전환함으로써 이산화탄소를 처리하는 새로운 방법이 요구되었으며, 이를 일반적으로 CCU(Carbon Capture and Utilization)이라고 한다. Therefore, a new method of treating carbon dioxide by converting carbon dioxide into a useful material has been required, and this is generally referred to as CCU (Carbon Capture and Utilization).

CCU는 유기물을 생산하는 공정 및 무기물을 생산하는 공정으로 크게 2가지로 나뉠 수 있다.CCU can be largely divided into two types: a process that produces organic matter and a process that produces inorganic matter.

유기물을 생산하는 공정은 이산화탄소를 디젤, 플라스틱 등 기타 유기 화학물질로 전환시킨다. 그러나, 이러한 공정은 이산화탄소가 매우 안정한 물질이기 때문에, 반응을 일으키는데 많은 양의 에너지가 필요하다. 촉매가 사용될 수 있지만, 비용이 너무 비싸 상업화에 어려움이 있는 실정이다.The organic production process converts carbon dioxide into diesel, plastic, and other organic chemicals. However, since this process is a very stable material of carbon dioxide, a large amount of energy is required to cause the reaction. Although a catalyst can be used, it is difficult to commercialize because it is too expensive.

무기물을 생산하는 공정은 금속 카보네이트와 같은 무기 물질을 생성한다. 습식 흡착 공정을 무기물 생산 공정에 적용하여 흡수제 및 이산화탄소 흡수 특성으로 대량의 이산화탄소 포집 및 전환이 이루어질 수 있다. The process of producing inorganic materials produces inorganic materials such as metal carbonates. By applying a wet adsorption process to an inorganic material production process, a large amount of carbon dioxide can be captured and converted with the absorbent and carbon dioxide absorption characteristics.

이산화탄소가 알칸올아민 용액 흡수제에 흡수되면 1차 및 2차 아민은 다음과 같은 반응을 일으킨다: When carbon dioxide is absorbed by the alkanolamine solution absorbent, the primary and secondary amines cause the following reaction:

RR’NH + CO2 ↔ RR’NH+COO-(zwitterion) RR'NH + CO 2 ↔ RR'NH + COO - (zwitterion)

RR’NH+COO- + RR’NH → RR’NCOO- + RR’NH2 + RR'NH + COO - + RR'NH → RR'NCOO - + RR'NH 2 +

2RR’NH + CO2 ↔ RR’NCOO-(carbonate) + RR’NH2 + 2RR'NH + CO 2 ↔ RR'NCOO - ( carbonate) + RR'NH 2 +

3차 아민의 경우:For tertiary amines:

CO2 + R3N+H2O ↔ HCO3 -(bicarbonate) + R3NH+ CO 2 + R 3 N + H 2 O ↔ HCO 3 - (bicarbonate) + R 3 NH +

위의 화학반응식에서 볼 수 있듯이, 이산화탄소는 금속 양이온과 반응하는 반응성 이산화탄소(ri-CO2) 형태로 존재하여, 대규모 CO2 포집 및 금속 탄산염의 형성을 달성할 수 있다.As can be seen from the above chemical reaction equation, carbon dioxide exists in the form of reactive carbon dioxide (ri-CO 2 ) reacting with a metal cation, so that large-scale CO 2 capture and formation of metal carbonates can be achieved.

또한, 이 공정은 대부분의 CO2가 금속 탄산염의 형태로 침전될 때 제거되기 때문에, 흡수된 용액으로부터 포획된 이산화탄소를 분리하기 위한 열을 필요로하지 않는다. 생산된 금속 탄산염은 시멘트, 종이 및 기타 다양한 산업 분야에 사용될 수 있다.In addition, this process does not require heat to separate the entrapped carbon dioxide from the absorbed solution because most of the CO 2 is removed as it precipitates in the form of metal carbonates. The produced metal carbonate can be used in cement, paper and various other industrial fields.

기존의 무기물 생산 공정은 일반적으로 석회석과 같은 천연 자원의 금속 양이온을 사용하여 폐기물 콘크리트와 같은 일부 건축 자재를 생산할 수 있었다. 그러나 경제적 타당성으로 고려할 때, 천연 자원을 사용하여 폐가스를 처리하는 것은 부적절하다. 또한, 폐기물 콘크리트는 분리 후 재사용할 수 있는 많은 응집제를 포함하기 때문에 금속 양이온이 사용되기 전 복잡한 전처리 공정이 선행되어야하는 문제점이 있다.Existing inorganic production processes have generally been able to produce some building materials such as waste concrete using metal cations from natural resources such as limestone. However, considering economic feasibility, it is inappropriate to treat waste gas using natural resources. In addition, since waste concrete contains many coagulants that can be reused after separation, there is a problem that a complicated pretreatment process must be preceded before metal cations are used.

한편, 산업폐수는 많은 양의 금속 양이온을 함유하고 있으나, 별다른 정제 없이 해수로 배출되는 실정이다. 정제를 거치치 않은 폐수는 해안에 배출될 경우 해안 생태계에 부정적인 영향을 줄 수 있다.On the other hand, industrial wastewater contains a large amount of metal cations, but is discharged to seawater without special purification. Unrefined wastewater can have a negative impact on coastal ecosystems if discharged to the shore.

S. Shen, Y. -N. Yang, Y. Bian, Y. Zhao, Environ. Sci. Technol. 2016, 50, 2054 S. Shen, Y. -N. Yang, Y. Bian, Y. Zhao, Environ. Sci. Technol. 2016, 50, 2054 Anand B. RaO, Edward S. Rubin, Environ. Sci. Technol. 2002, 36, 4467 Anand B. RaO, Edward S. Rubin, Environ. Sci. Technol. 2002, 36, 4467

따라서, 본 발명이 해결하고자 하는 기술적 과제는 외부 에너지 공급이 없이도 수소를 생산할 수 있는 독립형 고압 수소 생산 시스템을 제공하는 것이다.Therefore, the technical problem to be solved by the present invention is to provide a standalone high-pressure hydrogen production system capable of producing hydrogen without external energy supply.

본 발명의 일 측면은 (A) 산업폐수에 pH 조절제를 투입하여 수산화마그네슘을 침전시키고 회수하는 단계; (B) 상기 수산화마그네슘을 회수한 산업폐수에 pH 조절제를 투입하여 수산화칼슘을 침전시키고 회수하는 단계; 및 (C) 상기 회수한 수산화칼슘 및 수산화마그네슘을 이산화탄소를 흡수한 아민계 흡수제 수용액과 반응시켜 탄산칼슘 및 탄산마그네슘을 제조하는 단계;를 포함하는 산업폐수를 이용한 금속 탄산염의 분별 생산방법을 제공한다.One aspect of the present invention is the step of (A) precipitating and recovering magnesium hydroxide by adding a pH adjusting agent to industrial wastewater; (B) precipitating and recovering calcium hydroxide by adding a pH adjusting agent to industrial wastewater from which the magnesium hydroxide has been recovered; And (C) reacting the recovered calcium hydroxide and magnesium hydroxide with an aqueous solution of an amine-based absorbent absorbing carbon dioxide to produce calcium carbonate and magnesium carbonate.It provides a method for fractionating metal carbonate using industrial wastewater comprising.

상기 (A) 단계 및 (B) 단계의 pH 조절제는 NaOH, KOH 및 LiOH 중에서 선택되는 어느 하나 또는 둘 이상의 혼합물로부터 선택된 염기일 수 있다.The pH adjusting agent in steps (A) and (B) may be a base selected from any one selected from NaOH, KOH, and LiOH, or a mixture of two or more.

상기 (A) 단계의 pH는 7.0 내지 10.0으로 조절될 수 있다.The pH of step (A) may be adjusted to 7.0 to 10.0.

상기 (B) 단계의 pH는 11.0 내지 13.0으로 조절될 수 있다.The pH of step (B) may be adjusted to 11.0 to 13.0.

상기 아민계 흡수제는 모노에탄올아민, 디에탄올아민, 메틸디에탄올아민 및 트리에탄올아민 중에서 선택되는 어느 하나 또는 둘 이상의 혼합물일 수 있다.The amine-based absorbent may be any one or a mixture of two or more selected from monoethanolamine, diethanolamine, methyl diethanolamine, and triethanolamine.

상기 아민계 흡수제는 모노에탄올아민이고, 상기 모노에탄올 아민은 상기 아민계 흡수제 수용액에 20 내지 40 중량% 포함될 수 있다.The amine-based absorbent is monoethanolamine, and the monoethanol amine may be contained in an amount of 20 to 40% by weight in the aqueous amine-based absorbent solution.

상기 이산화탄소를 흡수한 아민계 흡수제 용액은 이산화탄소로 포화된 것일 수 있다.The amine-based absorbent solution that has absorbed carbon dioxide may be saturated with carbon dioxide.

상기 산업폐수를 이용한 금속 탄산염의 분별 생산방법은, (D) 상기 수산화칼슘 및 수산화마그네슘을 회수한 산업폐수를 이산화탄소를 흡수한 아민계 흡수제 수용액과 반응시켜 중탄산나트륨을 제조하는 단계;를 포함할 수 있다.The method for fractionating metal carbonate using industrial wastewater may include (D) reacting the industrial wastewater from which the calcium hydroxide and magnesium hydroxide is recovered with an aqueous amine absorbent solution that absorbs carbon dioxide to produce sodium bicarbonate; .

상기 (D) 단계의 이산화탄소를 흡수한 아민계 흡수제 용액은 Na 이온을 3 M 이상 포함할 수 있다.The amine-based absorbent solution absorbing carbon dioxide in the step (D) may contain 3 M or more of Na ions.

상기 (D) 단계의 아민계 흡수제는 모노에탄올아민, 디에탄올아민, 메틸디에탄올아민 및 트리에탄올아민 중에서 선택되는 어느 하나 또는 둘 이상의 혼합물일 수 있다.The amine-based absorbent in step (D) may be any one or a mixture of two or more selected from monoethanolamine, diethanolamine, methyldiethanolamine, and triethanolamine.

상기 (D) 단계의 아민계 흡수제는 모노에탄올아민이고, 상기 모노에탄올 아민은 상기 아민계 흡수제 수용액에 20 내지 40 중량% 포함될 수 있다.The amine-based absorbent in step (D) is monoethanolamine, and the monoethanol amine may be contained in an amount of 20 to 40% by weight in the aqueous amine-based absorbent solution.

상기 (D) 단계의 이산화탄소를 흡수한 아민계 흡수제 용액은 이산화탄소로 포화된 것일 수 있다.The amine-based absorbent solution absorbing carbon dioxide in the step (D) may be saturated with carbon dioxide.

본 발명의 산업폐수를 이용한 금속 탄산염의 분별 생산방법은 이산화탄소 포집 및 활용에 관한 것으로, 포집한 이산화탄소를 이용하여 금속 탄산염 생산에 활용함과 동시에 폐수 처리가 가능하다는 점에서 경제적이며 친환경적이다. 또한 다양한 금속 이온이 존재하는 산업폐수로부터 직접적으로 금속 탄산염을 분별하여 생산할 수 있기 때문에 추가적인 분별 공정이 요구되지 않아 효율적이다.The method for fractionating metal carbonates using industrial wastewater of the present invention relates to the capture and utilization of carbon dioxide, and is economical and eco-friendly in that the collected carbon dioxide is used to produce metal carbonates and wastewater treatment is possible. In addition, since metal carbonates can be directly fractionated and produced from industrial wastewater in which various metal ions exist, an additional fractionation process is not required, which is efficient.

도 1은 정제된 염 생산 공정을 나타낸 개략도이다.
도 2는 본 발명의 일 실시예에 따른 실험 장치의 개략도이다.
도 3은 본 발명의 일 실시예에 따른 수산화나트륨의 투입량과 분리된 수산화칼슘 및 수산화마그네슘의 양을 나타낸 그래프이다.
도 4a는 본 발명의 일 실시예에 따라 분리된 수산화칼슘의 XRD 분석 결과를 나타낸 그래프이다.
도 4b는 본 발명의 일 실시예에 따라 분리된 수산화마그네슘의 XRD 분석 결과를 나타낸 그래프이다.
도 5는 본 발명의 일 실시예에 따라 분리된 수산화칼슘 및 수산화마그네슘의 TGA 분석 결과를 나타낸 그래프이다.
도 6은 본 발명의 일 실시예에 따른 30 wt% MEA 흡수제용액의 이산화탄소 흡수-전환-탈착 곡선을 나타낸 그래프이다.
도 7a은 본 발명의 일 실시예에 따라 침전된 칼슘카보네이트의 XRD 분석 결과를 나타내는 그래프이다.
도 7b은 본 발명의 일 실시예에 따라 침전된 마그네슘카보네이트의 XRD 분석 결과를 나타내는 그래프이다.
도 8a은 본 발명의 일 실시예에 따라 침전된 칼슘카보네이트의 SEM 이미지이다.
도 8b은 본 발명의 일 실시예에 따라 침전된 마그네슘카보네이트의 SEM 이미지이다.
도 9는 본 발명의 일 실시예에 따른 CO2 포화된 30 중량% MEA 수용액 및 CO2 포화되고 3 M 염화나트륨을 포함하는 30 중량% MEA 수용액의 IR 분광 분석 결과이다.
도 10은 본 발명의 일 실시예에 따라 침전된 중탄산나트륨의 XRD 분석 결과를 나타낸 그래프이다.
도 11은 본 발명의 일 실시예에 따라 침전된 중탄산나트륨의 SEM 분석 결과를 나타내는 이미지이다.
도 12는 본 발명의 일 실시예의 따른 이산화탄소 수지를 나타낸 개략도이다.
1 is a schematic diagram showing a purified salt production process.
2 is a schematic diagram of an experimental apparatus according to an embodiment of the present invention.
3 is a graph showing the amount of sodium hydroxide added and the amount of separated calcium hydroxide and magnesium hydroxide according to an embodiment of the present invention.
4A is a graph showing the results of XRD analysis of calcium hydroxide isolated according to an embodiment of the present invention.
4B is a graph showing the XRD analysis results of magnesium hydroxide separated according to an embodiment of the present invention.
5 is a graph showing TGA analysis results of calcium hydroxide and magnesium hydroxide separated according to an embodiment of the present invention.
6 is a graph showing a carbon dioxide absorption-conversion-desorption curve of a 30 wt% MEA absorbent solution according to an embodiment of the present invention.
7A is a graph showing the result of XRD analysis of calcium carbonate precipitated according to an embodiment of the present invention.
7B is a graph showing the XRD analysis results of magnesium carbonate precipitated according to an embodiment of the present invention.
8A is an SEM image of calcium carbonate precipitated according to an embodiment of the present invention.
8B is an SEM image of magnesium carbonate precipitated according to an embodiment of the present invention.
9 is an IR spectroscopic analysis result of a 30 wt% MEA aqueous solution saturated with CO 2 and a 30 wt% MEA aqueous solution containing 3 M sodium chloride saturated with CO 2 according to an embodiment of the present invention.
10 is a graph showing the XRD analysis results of sodium bicarbonate precipitated according to an embodiment of the present invention.
11 is an image showing SEM analysis results of sodium bicarbonate precipitated according to an embodiment of the present invention.
12 is a schematic diagram showing a carbon dioxide resin according to an embodiment of the present invention.

이하에서, 본 발명의 여러 측면 및 다양한 구현예에 대해 더욱 구체적으로 설명한다.Hereinafter, various aspects and various embodiments of the present invention will be described in more detail.

본 발명에서 산업폐수가 금속 양이온 공급원으로 사용되었다. 도 1은 정제된 염 생산 공정을 나타낸 개략도이며, 상기 도 1에서 염 생산 공정에서 농축된 폐수가 부산물로 생산됨을 확인할 수 있다. 상기 산업폐수에 풍부하게 존재하는 금속 양이온을 포획된 이산화탄소와 반응시켜 금속 탄산염을 제조함과 동시에 환경적으로 문제되는 폐수를 처리할 수 있다. 즉, 본 발명의 산업폐수를 이용한 금속 탄산염의 생산방법은 이산화탄소 포집 및 활용에 관한 것으로, 포집된 이산화탄소를 이용하여 산업폐수를 처리할 수 있음과 동시에, 산업에 유용하게 활용되는 금속 탄산염까지 생산할 수 있어서 친환경적이면서도 경제적이다.In the present invention, industrial wastewater was used as a source of metal cations. 1 is a schematic diagram showing a purified salt production process, and in FIG. 1, it can be seen that the wastewater concentrated in the salt production process is produced as a by-product. Metal cation, which is abundantly present in the industrial wastewater, can be reacted with captured carbon dioxide to produce metal carbonate, and at the same time, environmentally problematic wastewater can be treated. That is, the production method of metal carbonate using industrial wastewater of the present invention relates to the capture and utilization of carbon dioxide, and at the same time, the industrial wastewater can be treated using the collected carbon dioxide, and at the same time, it is possible to produce metal carbonates that are useful in industry. So it is eco-friendly and economical.

본 발명의 일 측면은 (A) 산업폐수에 pH 조절제를 투입하여 수산화마그네슘을 침전시키고 회수하는 단계; (B) 상기 수산화마그네슘을 회수한 산업폐수에 pH 조절제를 투입하여 수산화칼슘을 침전시키고 회수하는 단계; 및 (C) 상기 회수한 수산화칼슘 및 수산화마그네슘을 이산화탄소를 흡수한 아민계 흡수제 수용액과 반응시켜 탄산칼슘 및 탄산마그네슘을 제조하는 단계;를 포함하는 산업폐수를 이용한 금속 탄산염의 분별 생산방법을 제공한다.One aspect of the present invention is the step of (A) precipitating and recovering magnesium hydroxide by adding a pH adjusting agent to industrial wastewater; (B) precipitating and recovering calcium hydroxide by adding a pH adjusting agent to industrial wastewater from which the magnesium hydroxide has been recovered; And (C) reacting the recovered calcium hydroxide and magnesium hydroxide with an aqueous solution of an amine-based absorbent absorbing carbon dioxide to produce calcium carbonate and magnesium carbonate.

상기 산업폐수는 농업, 임업, 어업, 광공업 등의 산업활동에 사용된 뒤 배출되는 물을 지칭한다. 특히 상기 산업폐수는 해수기반 산업폐수일 수 있는데, 해수기반 산업폐수는 해수담수화, 정제소금 생산공정 등에서 사용한 뒤 배출되는 물 또는 해수기반 액상 산업폐기물을 지칭한다. The industrial wastewater refers to water discharged after being used in industrial activities such as agriculture, forestry, fishing, and mining. In particular, the industrial wastewater may be seawater-based industrial wastewater, and the seawater-based industrial wastewater refers to water or seawater-based liquid industrial waste that is discharged after being used in seawater desalination, refined salt production processes, etc.

본 발명의 일 구현예에 따르면, 상기 (A) 단계 및 (B) 단계의 pH 조절제는 NaOH, KOH 및 LiOH 중에서 선택되는 어느 하나 또는 둘 이상의 혼합물로부터 선택된 염기일 수 있다. NaOH는 강염기성 물질로 물에서 이온 상태로 존재하며, 추후 추가될 수 있는 중탄산나트륨 제조 단계에서 Na 이온 공급원이 될 수 있다는 점에서 바람직하다. 또한 사용되는 NaOH는 해수, 해수담수화 폐수 및 정제소금 생산공정에서 발생하는 폐수 등 해수 기반 액상 산업폐기물의 전기분해를 통해 생산된 것일 수 있다.According to an embodiment of the present invention, the pH adjusting agent in steps (A) and (B) may be a base selected from any one selected from NaOH, KOH, and LiOH, or a mixture of two or more. NaOH is a strongly basic substance, and it exists in an ionic state in water, and is preferable in that it can serve as a source of Na ions in the step of preparing sodium bicarbonate, which may be added later. In addition, NaOH used may be produced through electrolysis of seawater-based liquid industrial waste, such as seawater, seawater desalination wastewater, and wastewater generated from the refined salt production process.

본 발명의 다른 구현예에 따르면, 상기 (A) 단계의 pH는 7.0 내지 10.0으로 조절될 수 있으며, 상기 (B) 단계의 pH는 11.0 내지 13.0으로 조절될 수 있다.According to another embodiment of the present invention, the pH of step (A) may be adjusted to 7.0 to 10.0, and the pH of step (B) may be adjusted to 11.0 to 13.0.

상기 산업폐수는 많은 양의 마그네슘 이온과 칼슘 이온을 포함하고 있으며, 산업폐수에 pH 조절제로 염기를 첨가할 경우 각각 수산화마그네슘 및 수산화칼슘이 생성된다. 상기 수산화마그네슘과 수산화칼슘은 pH 조절에 의해 분리될 수 있는데, 수산화마그네슘은 pH 7.0 내지 10.0에서 침전되며, 수산화칼슘은 pH 11.0 내지 13.0에서 침전된다. 이는 수산화마그네슘과 수산화칼슘의 pH에 따른 용해도 차이에서 기인한다. 따라서 먼저, 염기성인 pH 조절제를 투입하여 pH 7.0 내지 10.0 범위에서 침전되는 수산화마그네슘을 회수하고, pH 조절제를 추가적으로 투입하여 11.0 내지 13.0 범위에서 침전되는 수산화칼슘을 회수할 수 있다.The industrial wastewater contains a large amount of magnesium ions and calcium ions, and when a base is added to the industrial wastewater as a pH adjuster, magnesium hydroxide and calcium hydroxide are produced, respectively. The magnesium hydroxide and calcium hydroxide can be separated by adjusting the pH, and the magnesium hydroxide is precipitated at pH 7.0 to 10.0, and the calcium hydroxide is precipitated at pH 11.0 to 13.0. This is due to the difference in solubility of magnesium hydroxide and calcium hydroxide depending on the pH. Therefore, first, magnesium hydroxide precipitated in the pH range of 7.0 to 10.0 may be recovered by adding a basic pH adjuster, and calcium hydroxide precipitated in the range of 11.0 to 13.0 may be recovered by additionally adding a pH adjusting agent.

한편, 아민계 물질은 이산화탄소를 잘 흡수하는 성질을 가져, 산업에서 이산화탄소 흡수제로 사용되고 있다. 이산화탄소가 알칸올아민 용액 흡수제에 흡수되면 1차 및 2차 아민은 다음과 같은 반응을 일으킨다: On the other hand, amine-based materials have a property of absorbing carbon dioxide well and are used as carbon dioxide absorbers in industry. When carbon dioxide is absorbed by the alkanolamine solution absorbent, the primary and secondary amines cause the following reaction:

RR’NH + CO2 ↔ RR’NH+COO-(zwitterion) RR'NH + CO 2 ↔ RR'NH + COO - (zwitterion)

RR’NH+COO- + RR’NH → RR’NCOO- + RR’NH2 + RR'NH + COO - + RR'NH → RR'NCOO - + RR'NH 2 +

2RR’NH + CO2 ↔ RR’NCOO-(carbonate) + RR’NH2 + 2RR'NH + CO 2 ↔ RR'NCOO - ( carbonate) + RR'NH 2 +

3차 아민의 경우:For tertiary amines:

CO2 + R3N+H2O ↔ HCO3 -(bicarbonate) + R3NH+ CO 2 + R 3 N + H 2 O ↔ HCO 3 - (bicarbonate) + R 3 NH +

위의 화학반응식에서 볼 수 있듯이, 이산화탄소는 금속 양이온과 반응하는 반응성 이산화탄소(ri-CO2) 형태로 존재한다. 이러한 반응성 이산화탄소(ri-CO2)는 금속 양이온과 반응하여 금속 탄산염을 제조할 수 있으므로, 이산화탄소가 포화된 아민계 흡수제를 상기 분리해낸 수산화마그네슘 및 수산화칼슘과 반응시켜 탄산마그네슘 및 탄산칼슘을 제조할 수 있다.As can be seen from the above chemical reaction equation, carbon dioxide exists in the form of reactive carbon dioxide (ri-CO 2 ) that reacts with metal cations. Since such reactive carbon dioxide (ri-CO 2 ) can react with a metal cation to produce a metal carbonate, an amine-based absorbent saturated with carbon dioxide can be reacted with the separated magnesium hydroxide and calcium hydroxide to produce magnesium carbonate and calcium carbonate. have.

본 발명의 또 다른 구현예에 따르면, 상기 아민계 흡수제는 모노에탄올아민, 디에탄올아민, 메틸디에탄올아민 및 트리에탄올아민 중에서 선택되는 어느 하나 또는 둘 이상의 혼합물일 수 있다. 이 중 모노에탄올아민(monoethanolamine, MEA)은 이산화탄소와의 반응성이 높고, 금속이온과의 반응으로 탄산염 침전물을 형성하는 과정에서 추가 에너지 투입 없이 흡수제가 재생될 수 있다는 점에서 바람직하다. 또한, 다른 알카놀아민계 흡수제에 대비 단가가 낮고 물에 대한 용해도가 높아 농도조절이 용이하다는 장점이 있다. According to another embodiment of the present invention, the amine-based absorbent may be any one or a mixture of two or more selected from monoethanolamine, diethanolamine, methyldiethanolamine, and triethanolamine. Among these, monoethanolamine (MEA) is preferable in that it has high reactivity with carbon dioxide and the absorbent can be regenerated without additional energy input in the process of forming carbonate precipitates by reaction with metal ions. In addition, compared to other alkanolamine-based absorbents, the unit price is low and the solubility in water is high, so it is easy to control the concentration.

본 발명의 또 다른 구현예에 따르면, 상기 아민계 흡수제는 모노에탄올아민이고, 상기 모노에탄올 아민은 상기 아민계 흡수제 수용액에 20 내지 40 중량% 포함될 수 있으며, 더욱 바람직하게는 25 내지 35 중량% 포함되어 사용되는 것일 수 있다. 상기 모노에탄올이 20 내지 40 중량% 포함될 경우 높은 이산화탄소 흡수능을 보일 수 있다는 점에서 바람직하다.According to another embodiment of the present invention, the amine-based absorbent is monoethanolamine, and the monoethanol amine may be contained in an aqueous solution of the amine-based absorbent in an amount of 20 to 40% by weight, more preferably 25 to 35% by weight. May be used. When the monoethanol is contained in an amount of 20 to 40% by weight, it is preferable in that it can exhibit a high carbon dioxide absorption capacity.

본 발명의 또 다른 구현예에 따르면, 상기 이산화탄소를 흡수한 아민계 흡수제 용액은 이산화탄소로 포화된 것일 수 있다. 이산화탄소로 포화된 아민계 흡수제용액을 사용할 경우, 금속 탄산염을 생산하는 반응성 이산화탄소(ri-CO2)가 쉽게 탈착될 수 있으며, 많은 양의 금속 탄산염을 생산할 수 있다는 점에서 바람직하다.According to another embodiment of the present invention, the amine-based absorbent solution that has absorbed carbon dioxide may be saturated with carbon dioxide. In the case of using an amine-based absorbent solution saturated with carbon dioxide, reactive carbon dioxide (ri-CO 2 ) that produces metal carbonates can be easily desorbed and is preferable in that a large amount of metal carbonates can be produced.

본 발명의 또 다른 구현예에 따르면, 상기 산업폐수를 이용한 금속 탄산염의 분별 생산방법은, (D) 상기 수산화칼슘 및 수산화마그네슘을 회수한 산업폐수를 이산화탄소를 흡수한 아민계 흡수제 수용액과 반응시켜 중탄산나트륨을 제조하는 단계;를 포함할 수 있다.According to another embodiment of the present invention, the method for fractionating metal carbonate using industrial wastewater comprises: (D) sodium bicarbonate by reacting the industrial wastewater obtained by recovering the calcium hydroxide and magnesium hydroxide with an aqueous amine absorbent solution absorbing carbon dioxide. It may include a; step of manufacturing.

상기 (A) 내지 (C) 단계에서 칼슘 및 마그네슘 성분이 분리된 이후, 소듐 이온과 염소 음이온이 나머지 용액에서 가장 풍부한 이온이다. 나머지 용액의 소듐 이온을 금속 이온 공급원으로, 아민계 흡수제에 의해 포획된 이산화탄소와 반응시켜 중탄산나트륨을 생산할 수 있다. After the calcium and magnesium components are separated in steps (A) to (C), sodium ions and chlorine anions are the most abundant ions in the remaining solution. Sodium bicarbonate can be produced by reacting sodium ions in the remaining solution with carbon dioxide captured by an amine-based absorbent as a source of metal ions.

다만, 중탄산나트륨을 제조하기 위해서는, 상기 (D) 단계의 이산화탄소 포화된 아민계 흡수제는 Na 이온을 3 M 이상 포함하는 것이 바람직하다. 흡수제에 흡수된 이산화탄소가 탄산염이 아닌 중탄산염 이온의 형태를 형성하기 위해서는 고농도의 나트륨 이온이 포함되어야 함을 확인하였다. 즉, 이산화탄소 포화된 아민계 흡수제는 Na 이온을 3 M 이상 포함할 경우 중탄산염 이온을 형성할 수 있으며, 소듐 이온과 반응하여 중탄산나트륨을 생산할 수 있다.However, in order to prepare sodium bicarbonate, it is preferable that the carbon dioxide saturated amine absorbent in step (D) contains 3 M or more of Na ions. It was confirmed that a high concentration of sodium ions should be included in order for carbon dioxide absorbed by the absorbent to form a form of bicarbonate ions rather than carbonates. That is, when the carbon dioxide saturated amine absorbent contains 3 M or more of Na ions, bicarbonate ions can be formed, and sodium bicarbonate can be produced by reacting with sodium ions.

상기 (D) 단계의 아민계 흡수제는 모노에탄올아민, 디에탄올아민, 메틸디에탄올아민 및 트리에탄올아민 중에서 선택되는 어느 하나 또는 둘 이상의 혼합물일 수 있다. 이 중 모노에탄올아민(monoethanolamine, MEA)은 이산화탄소와의 반응성이 높고, 금속이온과의 반응으로 탄산염 침전물을 형성하는 과정에서 추가 에너지 투입 없이 흡수제가 재생될 수 있다는 점에서 바람직하다. 또한, 다른 알카놀아민계 흡수제에 대비 단가가 낮고 물에 대한 용해도가 높아 농도조절이 용이하다는 장점이 있다. The amine-based absorbent in step (D) may be any one or a mixture of two or more selected from monoethanolamine, diethanolamine, methyldiethanolamine, and triethanolamine. Among these, monoethanolamine (MEA) is preferable in that it has high reactivity with carbon dioxide and the absorbent can be regenerated without additional energy input in the process of forming carbonate precipitates by reaction with metal ions. In addition, compared to other alkanolamine-based absorbents, the unit price is low and the solubility in water is high, so it is easy to control the concentration.

상기 (D) 단계의 아민계 흡수제는 모노에탄올아민이고, 상기 모노에탄올 아민은 상기 아민계 흡수제 수용액에 20 내지 40 중량% 포함될 수 있다. 더욱 바람직하게는 25 내지 35 중량% 포함되어 사용되는 것일 수 있으며, 상기 모노에탄올이 20 내지 40 중량% 포함될 경우 높은 이산화탄소 흡수능을 보일 수 있다는 점에서 바람직하다.The amine-based absorbent in step (D) is monoethanolamine, and the monoethanol amine may be contained in an amount of 20 to 40% by weight in the aqueous amine-based absorbent solution. More preferably, 25 to 35% by weight may be included and used. When the monoethanol is contained in 20 to 40% by weight, it is preferable in that it can exhibit high carbon dioxide absorption capacity.

상기 (D) 단계의 이산화탄소를 흡수한 아민계 흡수제 용액은 이산화탄소로 포화된 것일 수 있다. 이산화탄소로 포화된 아민계 흡수제용액을 사용할 경우, 금속 탄산염을 생산하는 반응성 이산화탄소(ri-CO2)가 쉽게 탈착될 수 있으며, 많은 양의 금속 탄산염을 생산할 수 있다는 점에서 바람직하다.The amine-based absorbent solution absorbing carbon dioxide in the step (D) may be saturated with carbon dioxide. In the case of using an amine-based absorbent solution saturated with carbon dioxide, reactive carbon dioxide (ri-CO 2 ) that produces metal carbonates can be easily desorbed and is preferable in that a large amount of metal carbonates can be produced.

이하, 본 발명의 이해를 돕기 위하여 바람직한 실시예를 제시한다. 그러나, 이들 실시예는 본 발명을 보다 구체적으로 설명하기 위한 것으로, 본 발명의 범위가 이에 의하여 제한되지 않고, 본 발명의 범주 및 기술사상 범위 내에서 다양한 변경 및 수정이 가능함은 당업계의 통상의 지식을 가진 자에게 자명할 것이다.Hereinafter, a preferred embodiment is presented to aid the understanding of the present invention. However, these examples are for describing the present invention in more detail, and the scope of the present invention is not limited thereto, and various changes and modifications are possible within the scope and spirit of the present invention. It will be self-evident to those who have knowledge.

실시예. 금속 탄산염의 분별 생산Example. Fractional production of metal carbonates

사용 재료Materials used

해수기반 농축 폐수는 Hanju Salt Corp.(울산, 한국)에서 제공 받았으며, 칼슘과 마그네슘을 분리하는데 사용된 수산화나트륨은 Sigma-Aldrich에서 구입하였다. 모노에탄올아민은 Sigma-Aldrich로부터 구입하여 증류수로 희석하여 30 중량% 용액으로 사용하였으며, 이산화탄소와 질소가스(순도 99.9 vol%)를 사용하여 가스분석기(Gas Master, Sensoronic)를 사용하여 농도를 확인하였다.Seawater-based concentrated wastewater was provided by Hanju Salt Corp. (Ulsan, Korea), and sodium hydroxide used to separate calcium and magnesium was purchased from Sigma-Aldrich. Monoethanolamine was purchased from Sigma-Aldrich, diluted with distilled water, and used as a 30% by weight solution, and the concentration was confirmed using a gas analyzer (Gas Master, Sensoronic) using carbon dioxide and nitrogen gas (purity 99.9 vol%). .

칼슘 및 마그네슘 분리Separation of calcium and magnesium

칼슘과 마그네슘이온은 각각 수산화이온과 반응하여 칼슘 및 마그네슘 수산화물을 형성할 수 있다. 그러나 칼슘과 마그네슘 이온이 혼합되어 있을 경우, 각각의 이온을 수산화물의 형태로 분리하기 위해서는 pH 스윙 과정을 통해 pH가 조절되어야 한다.Calcium and magnesium ions can react with hydroxide ions, respectively, to form calcium and magnesium hydroxides. However, when calcium and magnesium ions are mixed, the pH must be adjusted through a pH swing process in order to separate each ions in the form of hydroxide.

수산화마그네슘은 7 내지 10의 pH 범위에서 침전이 이루어졌으며, 수산화칼슘은 11-13의 pH 범위에서 침전되고 분리될 수 있었다. 이러한 pH와 용해도 차이는 양이온을 분리하고 고체상으로 수득하는데 사용되었으며, 각각의 침전물과 나머지 용액은 유리 섬유 필터(Whatman, GF/F, pore size 0.7 micron)를 이용하여 진공 여과하여 분리했다. 여과 후 침전물을 99.9% 에탄올로 세척하여 염화나트륨 및 다른 극성 및 가용성 불순물을 제거하였다.Magnesium hydroxide was precipitated in a pH range of 7 to 10, and calcium hydroxide was precipitated and separated in a pH range of 11-13. This difference in pH and solubility was used to separate cations and obtain a solid phase, and each precipitate and the remaining solution were separated by vacuum filtration using a glass fiber filter (Whatman, GF/F, pore size 0.7 micron). After filtration, the precipitate was washed with 99.9% ethanol to remove sodium chloride and other polar and soluble impurities.

구체적으로, 칼슘과 마그네슘을 분리하기 위해 pH 스윙 방법을 적용하여 칼슘과 마그네슘 성분을 수산화칼슘과 수산화마그네슘 형태로 분리시켰다. 분리 공정은 해수 기반 산업 폐수 1000 mL를 추가 처리 없이 사용하였다. 성분의 초기 분포를 하기 표 1에 나타내었고, 자연 해수 중의 금속 양이온의 농도를 병기하였다. Specifically, in order to separate calcium and magnesium, a pH swing method was applied to separate calcium and magnesium components into calcium hydroxide and magnesium hydroxide. The separation process used 1000 mL of seawater-based industrial wastewater without further treatment. The initial distribution of the components is shown in Table 1 below, and the concentration of metal cations in natural seawater is also indicated.

Natural seawaterNatural seawater Industrial wastewaterIndustrial wastewater Metal cationMetal cation Concentration (ppm)Concentration (ppm) Metal cationMetal cation Concentration (ppm)Concentration (ppm) Ca2+ Ca 2+ 400400 Ca2+ Ca 2+ 21985.721985.7 Mg2+ Mg 2+ 12701270 Mg2+ Mg 2+ 50231.250231.2 Na+ Na + 1055010550 Na+ Na + 22631.522631.5 Ba2+ Ba 2+ 0.050.05 Ba2+ Ba 2+ 0.70.7

도 3은 첨가된 4 M NaOH의 양과 각 pH 범위에서 침전물의 무게를 나타낸 그래프이다. 도 3에서 확인할 수 있듯이, 수산화마그네슘의 침전은 주로 pH 8 ~ 10의 범위에서 일어났다. 반면에 수산화칼슘의 침전은 pH 11 ~ 13의 범위에서 주로 일어났다. 분리 후 침전물은 99.9% 에탄올로 세척하여 남아있는 염화나트륨 및 기타 극성 및 용해성 불순물을 제거하였다. 이어서 72 시간 동안 건조시켜 에탄올 용매를 제거하였다. 세정 및 건조시킨 후, 117.7 g의 수산화 마그네슘 및 38.9 g의 수산화칼슘 침전물을 수득하였다. XRD 및 TGA 분석을 수행하여 침전된 고체가 실제로 탄산마그네슘 및 탄산칼슘임을 확인하였다. 3 is a graph showing the amount of 4 M NaOH added and the weight of the precipitate in each pH range. As can be seen in FIG. 3, precipitation of magnesium hydroxide mainly occurred in the range of pH 8-10. On the other hand, precipitation of calcium hydroxide mainly occurred in the range of pH 11 to 13. After separation, the precipitate was washed with 99.9% ethanol to remove remaining sodium chloride and other polar and soluble impurities. Then, it was dried for 72 hours to remove the ethanol solvent. After washing and drying, 117.7 g of magnesium hydroxide and 38.9 g of calcium hydroxide precipitate were obtained. XRD and TGA analysis were performed to confirm that the precipitated solid was actually magnesium carbonate and calcium carbonate.

도 4에 도시 된 XRD 분석 결과를 통해 8 내지 10의 pH 범위에서 분리된 침전물은 수산화마그네슘임을 확인하였으며, pH 범위 11 내지 13에서 분리된 침전물은 수산화칼슘임을 확인하였다. 다음으로, TGA 분석을 수행하여 수산화칼슘 및 수산화마그네슘 염의 순도를 측정 하였다. 도 5에 도시된 TGA 및 DTG 곡선에 기초하여, 수산화칼슘 및 수산화마그네슘 염의 순도는 각각 92.9 중량% 및 83.7 중량%였다. 마그네슘 및 칼슘 이온의 분리 수율은 몰 기준으로 각각 81.7% 및 88.7%로 계산되었다(표 2). 이 침전물은 각 침전물을 ri-CO2와 결합시켜 탄산칼슘과 탄산마그네슘을 생산하는데 사용되었다.Through the XRD analysis results shown in FIG. 4, it was confirmed that the precipitate separated in the pH range of 8 to 10 was magnesium hydroxide, and the precipitate separated in the pH range of 11 to 13 was calcium hydroxide. Next, TGA analysis was performed to measure the purity of calcium hydroxide and magnesium hydroxide salts. Based on the TGA and DTG curves shown in FIG. 5, the purity of the calcium hydroxide and magnesium hydroxide salts were 92.9% by weight and 83.7% by weight, respectively. Separation yields of magnesium and calcium ions were calculated as 81.7% and 88.7%, respectively, on a molar basis (Table 2). This precipitate was used to produce calcium carbonate and magnesium carbonate by combining each precipitate with ri-CO 2 .

Types of metal cationTypes of metal cation Separated FormSeparated Form Initial Cation Concentration
(mg/L)
Initial Cation Concentration
(mg/L)
The amount of
metal hydroxide
separated
(g)
The amount of
metal hydroxide
separated
(g)
Conversion Yield
(%)
Conversion Yield
(%)
Magnesium (Mg2+)Magnesium (Mg 2+ ) Magnesium Hydroxide
(Mg(OH)2)
Magnesium Hydroxide
(Mg(OH) 2 )
50231.250231.2 117.7117.7 81.781.7
Calcium
(Ca2+)
Calcium
(Ca 2+ )
Calcium Hydroxide
(Ca(OH)2)
Calcium Hydroxide
(Ca(OH) 2 )
21985.721985.7 38.938.9 88.788.7

COCO 22 흡수 및 칼슘 카보네이트, 마그네슘 카보네이트 침전 Absorption and precipitation of calcium carbonate, magnesium carbonate

30 중량%의 MEA 수용액에서 분리된 침전물들은 화학적으로 칼슘 및 마그네슘 카보네이트로 전환시켰다. The precipitates separated from the 30% by weight MEA aqueous solution were chemically converted to calcium and magnesium carbonate.

흡수 실험은 800 mL 수용액에서 수행되었다. 이 과정에서 15 vol% 이산화탄소와 85 vol% 질소 가스를 포함한 모의 플루가스를 이산화탄소 및 질소가스 각각에 대해 유속이 310 mL/min, 1820 mL/min이 되도록 사용하였다. Absorption experiments were performed in 800 mL aqueous solution. In this process, a simulated flue gas containing 15 vol% carbon dioxide and 85 vol% nitrogen gas was used so that the flow rates were 310 mL/min and 1820 mL/min for each of carbon dioxide and nitrogen gas.

도 2에 도시된 실험 장치를 사용하여, 흡수용액을 수산화칼슘 및 수산화마그네슘으로 각각 포화시키고 혼합한 다음, 24 시간 동안 교반하여 화학적 전환을 촉진시켰다. 칼슘과 마그네슘의 전환을 위해 흡수제 용액 200 mL가 사용되었다. Using the experimental apparatus shown in FIG. 2, the absorption solution was saturated and mixed with calcium hydroxide and magnesium hydroxide, respectively, and then stirred for 24 hours to promote chemical conversion. 200 mL of an absorbent solution was used for the conversion of calcium and magnesium.

반응기에서 나오는 가스의 농도를 분석하는 가스 분석기를 사용하여 흡수제 포화 정도를 결정하였다. 상기 전환 단계 후에, 침전물을 진공 여과를 사용하여 분리한 다음 대류 오븐에서 72 시간 동안 건조시켰다. The degree of saturation of the sorbent was determined using a gas analyzer that analyzes the concentration of gas coming out of the reactor. After the conversion step, the precipitate was separated using vacuum filtration and then dried in a convection oven for 72 hours.

구체적으로, 도 6에 도시된 바와 같이, 30 중량% MEA 수용액 400 mL가 CO2 흡수에 사용되었다. 흡수제 용액은 시간이 흐름에 따라 CO2로 포화되었으며, 흡수제 용액이 흡수한 CO2의 양은 하기 식을 통해 계산하였다.Specifically, as shown in FIG. 6, 400 mL of a 30% by weight MEA aqueous solution was used for CO 2 absorption. The absorbent solution was saturated with CO 2 over time, and the amount of CO 2 absorbed by the absorbent solution was calculated through the following equation.

Figure 112019030812266-pat00001
Figure 112019030812266-pat00001

여기서,

Figure 112019030812266-pat00002
는 흡수제 용액에 흡수된 이산화탄소의 양이고,
Figure 112019030812266-pat00003
는 이산화탄소의 유속이고,
Figure 112019030812266-pat00004
는 이산화탄소 농도,
Figure 112019030812266-pat00005
는 배기 라인에서의 이산화탄소 농도이다. 가스 분석기는 고정된 시간 간격(Δt) 30 초 동안 이산화탄소 농도를 측정하였다.
Figure 112019030812266-pat00006
는 15 vol%로 고정하였으며,
Figure 112019030812266-pat00007
Figure 112019030812266-pat00008
는 몰 단위를 나타낸다. here,
Figure 112019030812266-pat00002
Is the amount of carbon dioxide absorbed in the absorbent solution,
Figure 112019030812266-pat00003
Is the flow rate of carbon dioxide,
Figure 112019030812266-pat00004
Is the carbon dioxide concentration,
Figure 112019030812266-pat00005
Is the carbon dioxide concentration in the exhaust line. The gas analyzer measured the carbon dioxide concentration during a fixed time interval (Δt) of 30 seconds.
Figure 112019030812266-pat00006
Was fixed at 15 vol%,
Figure 112019030812266-pat00007
And
Figure 112019030812266-pat00008
Represents the molar unit.

흡수제 용액이 이산화탄소로 포화되었을 때, 흡수 실험을 종료하였다. 수산화마그네슘을 탄산마그네슘 염으로 전환시키기 위해 포화 흡수제 200 mL에 수산화마그네슘 침전물 30 g을 넣었다. 마찬가지로, 30 g의 수산화칼슘 침전물을 200 mL의 포화 흡수제에 첨가하였다. 각 양이온의 최대 전환을 달성하기 위해 두 반응물을 자기 교반기를 사용하여 24 시간 동안 교반하였다. 24 시간 후, 침전물 및 나머지 용액을 진공 펌프 및 유리 섬유 필터(Whatman, GF/F, 기공크기 0.7 micron)를 사용하여 분리하였다. 그 후 분리된 침전물을 99.9% 에탄올으로 세척하여 남아있는 잔여 아민을 제거한 다음 대류 오븐에서 72 시간 동안 건조시켜 에탄올 용매를 제거하였다. 하기 표 3에 나타낸 바와 같이, 세척 건조 후 마그네슘 및 칼슘계 침전물은 각각 21.487 g 및 38.191 g을 얻었다. 30 중량%의 MEA 수용액 400 mL는 1.6476 몰의 이산화탄소를 흡수하였다. 전환 단계에서, 0.8238 몰의 ri-CO2를 함유하는 포화 용액 200 mL를 사용하였다. 마그네슘 카보네이트 형성을 위해 48.044 g의 수산화마그네슘이 첨가되었으며, 이는 ri-CO2와 반응하는데 필요한 Mg2+ 이온 0.8238 몰과 동일하다. 침전 반응은 21.487 g의 탄산마그네슘을 생성하였으며, 이는 0.2549 몰이었다. 전환율은 탄산마그네슘의 경우 30.94%였으며, 탄산칼슘은 46.36%로 계산되었다.When the absorbent solution was saturated with carbon dioxide, the absorption experiment was terminated. In order to convert magnesium hydroxide into a magnesium carbonate salt, 30 g of a magnesium hydroxide precipitate was added to 200 mL of a saturated absorbent. Likewise, 30 g of calcium hydroxide precipitate was added to 200 mL of saturated absorbent. Both reactions were stirred for 24 hours using a magnetic stirrer to achieve maximum conversion of each cation. After 24 hours, the precipitate and the remaining solution were separated using a vacuum pump and a glass fiber filter (Whatman, GF/F, pore size 0.7 micron). Thereafter, the separated precipitate was washed with 99.9% ethanol to remove the remaining amine and then dried in a convection oven for 72 hours to remove the ethanol solvent. As shown in Table 3 below, after washing and drying, the magnesium and calcium-based precipitates obtained 21.487 g and 38.191 g, respectively. 400 mL of 30 wt% MEA aqueous solution absorbed 1.6476 moles of carbon dioxide. In the conversion step, 200 mL of a saturated solution containing 0.8238 moles of ri-CO 2 was used. 48.044 g of magnesium hydroxide was added to form magnesium carbonate, which is equivalent to 0.8238 moles of Mg 2+ ions required to react with ri-CO 2 . The precipitation reaction produced 21.487 g of magnesium carbonate, which was 0.2549 mol. The conversion rate was 30.94% for magnesium carbonate and 46.36% for calcium carbonate.

Types of metal cation additionTypes of metal cation addition The amount of
CO2 absorbed
(mol)
The amount of
CO 2 absorbed
(mol)
The amount of
metal hydroxide
Added
(g)
The amount of
metal hydroxide
Added
(g)
The amount of
metal carbonate
formation
(g)
The amount of
metal carbonate
formation
(g)
Conversion Yield
(%)
Conversion Yield
(%)
Magnesium
Hydroxide
Magnesium
Hydroxide
0.82380.8238 48.044 48.044 21.48721.487 30.9430.94
Calcium
Carbonate
Calcium
Carbonate
61.03861.038 38.19138.191 46.3646.36

상기 용해된 이산화탄소의 양은 200 mL의 30 중량%의 MEA 수용액을 기준으로 계산하였으며, 상기 전환율은 이론적인 최대 전환량을 기준으로 계산하였다.The amount of dissolved carbon dioxide was calculated based on 200 mL of 30 wt% MEA aqueous solution, and the conversion rate was calculated based on the theoretical maximum conversion amount.

탄산마그네슘과 탄산칼슘을 생산하기 위한 마그네슘 / 칼슘 이온과 ri-CO2의 반응은 에너지 소비 없이 진행된다. 그러나, 마그네슘의 전환율은 상기 [표 3]에 나타낸 바와 같이 칼슘의 전환율보다 낮다. 이는 탄산칼슘의 생성 반응이 탄산마그네슘에 비해 더 에너지적으로 유리하기 때문이다. 탄산마그네슘의 표준 형성 엔탈피와 깁스 자유 에너지는 각각 -1113 KJ/mol과 -1029.3 KJ/mol이다. 탄산칼슘의 경우 298.15 K에서 표준 생성 엔탈피와 깁스 자유 에너지는 각각 -1207 KJ/mol과 -1129.1 KJ/mol이다. 따라서, 에너지 안정성 측면에서, 용해된 이산화탄소와 칼슘 이온 간의 반응이보다 바람직하며, 탄산칼슘의 높은 전환율에 반영되었다.The reaction of ri-CO 2 with magnesium / calcium ions to produce magnesium carbonate and calcium carbonate proceeds without energy consumption. However, the conversion rate of magnesium is lower than that of calcium as shown in [Table 3]. This is because the reaction for producing calcium carbonate is more energetically advantageous than magnesium carbonate. The standard formation enthalpy and Gibbs free energies for magnesium carbonate are -1113 KJ/mol and -1029.3 KJ/mol, respectively. For calcium carbonate, the standard enthalpy of formation and Gibbs free energy at 298.15 K are -1207 KJ/mol and -1129.1 KJ/mol, respectively. Therefore, in terms of energy stability, the reaction between dissolved carbon dioxide and calcium ions is more preferable, and is reflected in the high conversion rate of calcium carbonate.

각각의 금속 수산화물이 탄산염으로 전환되는지 확인하기 위해 XRD와 SEM 분석이 수행되었다. 도 7은 본 발명의 일 실시예에 따른 XRD 분석 결과를 나타내는 그래프이며, 도 8은 본 발명의 일 실시예에 따른 칼슘카보네이트 및 마그네슘카보네이트의 SEM 이미지이다. 상기 도 7의 XRD 분석으로부터 수산화칼슘이 탄산칼슘 염으로 전환되고 그 지배적인 결정 구조는 방해석(calcite)임을 확인할 수 있다. 탄산칼슘에는 방해석(calcite), 바테이트(vaterite) 및 아라고나이트(aragonite)의 3 개의 결정구조가 있다. 열역학적 안정성 측면에서 방해석은 가장 안정한 구조이므로 대부분의 탄산칼슘은 물의 존재 하에 방해석 형태로 생성된다. 즉, 30 중량%의 MEA 수용액을 사용하여 실온(298.15 K) 및 대기압(101.325 kPa) 하에서 전환 조건을 일정하게 유지하였으므로, 방해석의 형성은 당연한 결과에 해당한다. XRD and SEM analysis were performed to determine whether each metal hydroxide was converted to carbonate. 7 is a graph showing an XRD analysis result according to an embodiment of the present invention, and FIG. 8 is an SEM image of calcium carbonate and magnesium carbonate according to an embodiment of the present invention. From the XRD analysis of FIG. 7, it can be seen that calcium hydroxide is converted to a calcium carbonate salt and the dominant crystal structure is calcite. Calcium carbonate has three crystal structures: calcite, vaterite and aragonite. In terms of thermodynamic stability, calcite is the most stable structure, so most of calcium carbonate is produced in the form of calcite in the presence of water. That is, since the conversion conditions were kept constant under room temperature (298.15 K) and atmospheric pressure (101.325 kPa) using 30% by weight of MEA aqueous solution, the formation of calcite is a natural result.

마찬가지로, 수산화마그네슘 전환에 대한 분석은 마그네슘 수산화물이 주로 마그네사이트의 형태로 탄산마그네슘으로 전환되었음을 보여준다. 탄산마그네슘은 배링토나이트(barringtonite, dihydrate), 네스퀘호나이트(nesequehonite, trihydrate) 및 랜스포다이트(lansfordite, pentahydrate)와 같은 수화된 형태로 존재할 수 있다. 에너지적인 측면에서 네스퀘호나이트 형성은 마그네사이트 형성보다 선호된다.Likewise, analysis of the magnesium hydroxide conversion shows that magnesium hydroxide was converted to magnesium carbonate, mainly in the form of magnesite. Magnesium carbonate may exist in a hydrated form such as barringtonite (dihydrate), nesequehonite (trihydrate) and lansfordite (pentahydrate). In terms of energy, nesquehonite formation is preferred over magnesite formation.

마지막으로, 상기 도 8에서, 좌측 및 우측 이미지는 각각 침전된 탄산칼슘 염(방해석) 및 침전된 탄산마그네슘 염(마그네사이트)이다. 상기 도 8로부터 방해석의 망면체(scalenohedral)와 능면체(rhombohedral) 구조를 확인할 수 있다. Finally, in FIG. 8, the left and right images are the precipitated calcium carbonate salt (calcite) and the precipitated magnesium carbonate salt (magnesite), respectively. From FIG. 8, the structure of a scalenohedral and rhombohedral of calcite can be confirmed.

즉, 해수 기반 폐수의 칼슘과 마그네슘 양이온은 수산화나트륨을 첨가하여 수산화물로 분리되고, 이들 분리 된 칼슘마그네슘과 수산화마그네슘은 탄산화되어 탄산칼슘(방해석)과 탄산마그네슘(마그네사이트) 염을 생성하는 것을 확인할 수 있었다.In other words, it can be seen that calcium and magnesium cations in seawater-based wastewater are separated into hydroxide by adding sodium hydroxide, and these separated calcium magnesium and magnesium hydroxide are carbonated to produce calcium carbonate (calcite) and magnesium carbonate (magnesite) salts. there was.

중탄산나트륨 침전Sodium bicarbonate precipitation

칼슘과 마그네슘 성분이 해수기반 산업폐수에서 분리되면, 소듐 양이온과 염소 음이온이 나머지 용액에서 가장 풍부한 이온이므로, 칼슘 및 마그네슘 분리 후 나머지 용액을 사용하여 중탄산나트륨을 침전시켰다. When calcium and magnesium components were separated from seawater-based industrial wastewater, sodium cation and chlorine anion were the most abundant ions in the remaining solution, so sodium bicarbonate was precipitated using the remaining solution after separation of calcium and magnesium.

1차 아민과 반응할 때 이산화탄소과가 탄산염과 카보네이트와 카바메이트와 같은 반응성 이온 형태로 전환되는 것으로 알려져 있다. 이러한 이론적 배경에 근거하여, 칼슘 및 마그네슘을 분리한 용액을 200 mL MEA 수용액에 첨가하여 3 M의 염화나트륨을 포함하는 30 중량% MEA 용액을 제조하였고, 이로부터 염화나트륨을 회수하였다. MEA 용액을 포화시키기 위해 상기 CO2 흡수 및 칼슘과 마그네슘 카보네이트 침전 부분과 동일한 흡수 실험을 적용했다.It is known that carbon dioxide peroxide is converted into reactive ionic forms such as carbonates and carbonates and carbamates when reacting with primary amines. Based on this theoretical background, a solution obtained by separating calcium and magnesium was added to a 200 mL MEA aqueous solution to prepare a 30 wt% MEA solution containing 3 M sodium chloride, and sodium chloride was recovered therefrom. In order to saturate the MEA solution, the same absorption experiment as the CO 2 absorption and precipitation of calcium and magnesium carbonate was applied.

중탄산나트륨은 나트륨과 중탄산염 이온 사이의 반응에 의해 형성되었으며, 중탄산나트륨의 물에 대한 용해도는 298.15 K에서 96 g/L이므로 중탄산나트륨의 일부는 침전되고 일부는 이온 형태의 용액으로 남아있었다. Sodium bicarbonate was formed by a reaction between sodium and bicarbonate ions, and the solubility of sodium bicarbonate in water was 96 g/L at 298.15 K, so some of the sodium bicarbonate precipitated and some remained as an ionic solution.

중탄산나트륨 형성을 확인하기 위해 침전물을 진공 여과하여 분리하고, 72 시간 동안 건조시켰다.To confirm the formation of sodium bicarbonate, the precipitate was separated by vacuum filtration and dried for 72 hours.

구체적으로, 용해된 이산화탄소가 탄산염이 아닌 중탄산염 이온의 형태가 되도록 3 M의 염화나트륨을 포함하는 30 중량%의 MEA 수용액을 제조하였다. 고농도의 나트륨 이온(> 3M)은 탄산염 이온의 입체 장애에 영향을 주어 물 분자와 반응을 일으켜 중탄산염을 만든다. IR 분광법을 사용하여 중탄산염 이온이 3 M 염화나트륨 첨가된 30 중량% MEA 수용액에서 형성되는지 여부를 확인하였다. Specifically, a 30% by weight MEA aqueous solution containing 3 M sodium chloride was prepared so that the dissolved carbon dioxide was in the form of bicarbonate ions instead of carbonate. The high concentration of sodium ions (> 3M) affects the steric hindrance of carbonate ions, causing a reaction with water molecules to form bicarbonate. IR spectroscopy was used to determine whether or not bicarbonate ions were formed in a 30 wt% MEA aqueous solution with 3 M sodium chloride added.

도 9는 본 발명의 일 실시예에 따른 CO2 포화된 30 중량% MEA 수용액 및 CO2 포화되고 3 M 염화나트륨을 포함하는 30 중량% MEA 수용액의 IR 분광 분석 결과이다. 도 9에서 확인할 수 있듯이 N-H 결합에 해당하는 신축(stretch) 밴드는 MEA 분자의 존재를 나타낸다. 염화나트륨을 포함 또는 포함하지 않는 용액의 차이는 약 1500 cm-1의 파수에서 확인할 수 있다. 3 M의 염화나트륨 첨가로 30 중량%의 MEA 수용액의 투과율이 급격하게 떨어짐으로써 파수 1575 cm-1에서의 국소적으로 가장 낮은 투과율을 보였다. 한편, 3 M 염화나트륨을 첨가하지 않은 30 wt% MEA 수용액의 투과율은 거의 변화가 없었고, 이 특성을 나타내는 파장은 상기 도 9에서 분홍색 막대로 표시되었다. 3 M 염화나트륨이 없는 MEA 30 중량% 수용액은 탄산염 이온의 존재로 인해 3 M 염화나트륨과 비교하여 그 영역에서의 투과율이 더 작다. 이 결과로부터 이산화탄소가 3 M 염화나트륨을 함유하는 30 중량%의 MEA 수용액에 공급될 때 중탄산나트륨 형성이 가능하다는 것을 확인할 수 있었다.9 is an IR spectroscopic analysis result of a 30 wt% MEA aqueous solution saturated with CO 2 and a 30 wt% MEA aqueous solution containing 3 M sodium chloride saturated with CO 2 according to an embodiment of the present invention. As can be seen in Figure 9, the stretch band corresponding to the NH bond indicates the presence of MEA molecules. The difference between the solutions containing or without sodium chloride can be seen at a wavenumber of about 1500 cm -1 . With the addition of 3 M sodium chloride, the transmittance of the 30% by weight MEA aqueous solution dropped sharply, showing the lowest transmittance locally at a wavenumber of 1575 cm -1 . On the other hand, the transmittance of the 30 wt% MEA aqueous solution to which 3 M sodium chloride was not added was almost unchanged, and the wavelength indicating this characteristic was indicated by a pink bar in FIG. 9. MEA 30% by weight aqueous solution without 3M sodium chloride has a lower transmittance in that area compared to 3M sodium chloride due to the presence of carbonate ions. From this result, it was confirmed that sodium bicarbonate formation was possible when carbon dioxide was supplied to a 30 wt% MEA aqueous solution containing 3 M sodium chloride.

이산화탄소 흡수는 흰색의 침전물을 형성하였으며, 이는 XRD, EDS 및 SEM로 분석하였다. Carbon dioxide absorption formed a white precipitate, which was analyzed by XRD, EDS and SEM.

도 10은 본 발명의 일 실시예에 따라 침전된 중탄산나트륨의 XRD 분석 결과를 나타낸 그래프이다. 상기 도 10에서, XRD 분석은 중탄산나트륨이 염화나트륨과 혼합된 나코석(nahcolite)의 형태로 생성된다는 것을 확인할 수 있다. 용해된 이산화탄소가 중탄산 이온으로 전환되었기 때문에 나트륨 이온의 일부가 중탄산염과 반응하여 중탄산나트륨 염이 형성되었다. 중탄산나트륨의 용해도(96 g/L, 298.15 K)는 탄산나트륨 염(300 g/L, 298.15 K)보다 낮으므로 중탄산나트륨의 용해도가 용해도를 초과하면 염산이 배출됨을 확인할 수 있었다. 탄산나트륨은 XRD 분석에 의해 검출되지 않았으므로 염화나트륨을 1 차 아민에 첨가하여 중탄산나트륨을 만드는 공정을 확인하였다. 10 is a graph showing the XRD analysis results of sodium bicarbonate precipitated according to an embodiment of the present invention. In FIG. 10, the XRD analysis confirmed that sodium bicarbonate was produced in the form of nahcolite mixed with sodium chloride. Since dissolved carbon dioxide was converted to bicarbonate ions, some of the sodium ions reacted with the bicarbonate salt to form sodium bicarbonate salt. Solubility of sodium bicarbonate (96 g/L, 298.15 K) was lower than that of sodium carbonate salt (300 g/L, 298.15 K), so when the solubility of sodium bicarbonate exceeded the solubility, hydrochloric acid was discharged. Since sodium carbonate was not detected by XRD analysis, the process of making sodium bicarbonate by adding sodium chloride to the primary amine was confirmed.

도 11은 본 발명의 일 실시예에 따라 침전된 중탄산나트륨의 SEM 분석 결과를 나타내는 이미지이다. 상기 도 11의 SEM 이미지로부터 단사정계(monoclinic)의 결정 구조를 확인할 수 있었다. EDS 분석은 도 11의 "EDS Point"으로 표시된 지점에서 수행하였고, 조성을 하기 표 4에 나타내었다. 중탄산나트륨과 탄산나트륨의 비율은 각각의 구성 원자의 몰 분율로부터 추론되었다. 하기 표 4로부터 염소 원자의 몰 분율이 9.94 몰%임을 확인할 수 있으며, 이는 염화나트륨을 형성하기 위해 9.94 몰%의 나트륨이 필요하다는 것을 나타낸다. 따라서 Na, C 및 O의 나머지 원자는 Na : C : O = 16.45 : 16.23 : 47.43의 비율로 존재한다. 이 비율은 중탄산나트륨의 화학량 론, 즉 Na : H : C : O = 1 : 1 : 1 : 3과 매우 근접하게 일치함을 확인할 수 있었다.11 is an image showing SEM analysis results of sodium bicarbonate precipitated according to an embodiment of the present invention. From the SEM image of FIG. 11, a monoclinic crystal structure could be confirmed. EDS analysis was performed at the point indicated by "EDS Point" in FIG. 11, and the composition is shown in Table 4 below. The ratio of sodium bicarbonate and sodium carbonate was deduced from the molar fraction of each constituent atom. From Table 4 below, it can be seen that the molar fraction of chlorine atoms is 9.94 mol%, indicating that 9.94 mol% sodium is required to form sodium chloride. Thus, the remaining atoms of Na, C and O exist in the ratio of Na:C:O = 16.45:16.23:47.43. It was confirmed that this ratio closely coincided with the stoichiometry of sodium bicarbonate, that is, Na:H:C:O=1:1:1:1:3.

ElementElement Weight Fraction (중량%)Weight Fraction (% by weight) Mole Fraction (mol%)Mole Fraction (mol%) CC 10.1810.18 16.2316.23 OO 39.6639.66 47.4347.43 NaNa 31.7231.72 26.3926.39 ClCl 18.4418.44 9.949.94 TotalTotal 100100 100100

도 12는 본 발명의 일 실시예에 따른 이산화탄소 수지를 나타낸 개략도이다.12 is a schematic diagram showing a carbon dioxide resin according to an embodiment of the present invention.

따라서, 본 발명의 산업폐수를 이용한 금속 탄산염의 분별 생산방법은 포집한 이산화탄소를 이용하여 금속 탄산염 생산에 활용함과 동시에 폐수 처리가 가능하다는 점에서 경제적이며 친환경적이다. 또한 다양한 금속 이온이 존재하는 산업폐수로부터 직접적으로 금속 탄산염을 분별하여 생산할 수 있기 때문에 추가적인 분별 공정이 요구되지 않아 효율적이다.Accordingly, the method of fractionating metal carbonate using industrial wastewater of the present invention is economical and eco-friendly in that it is possible to treat wastewater while utilizing the collected carbon dioxide to produce metal carbonate. In addition, since metal carbonates can be directly fractionated and produced from industrial wastewater in which various metal ions exist, an additional fractionation process is not required, which is efficient.

전술한 실시예 및 비교예는 본 발명을 설명하기 위한 예시로서, 본 발명이 이에 한정되는 것은 아니다. 본 발명이 속하는 기술분야에서 통상의 지식을 가진 자라면 이로부터 다양하게 변형하여 본 발명을 실시하는 것이 가능할 것이므로, 본 발명의 기술적 보호범위는 첨부된 특허청구범위에 의해 정해져야 할 것이다.The above-described Examples and Comparative Examples are examples for explaining the present invention, and the present invention is not limited thereto. Since those of ordinary skill in the art to which the present invention pertains will be able to implement the present invention by various modifications therefrom, the technical protection scope of the present invention should be determined by the appended claims.

Claims (12)

(A) 산업폐수에 pH 조절제를 투입하여 수산화마그네슘을 침전시키고 회수하는 단계;
(B) 상기 수산화마그네슘을 회수한 산업폐수에 pH 조절제를 투입하여 수산화칼슘을 침전시키고 회수하는 단계; 및
(C) 상기 회수한 수산화칼슘 및 수산화마그네슘을 이산화탄소를 흡수한 아민계 흡수제 수용액과 반응시켜 탄산칼슘 및 탄산마그네슘을 제조하는 단계;를 포함하는 산업폐수를 이용한 금속 탄산염의 분별 생산방법.
(A) adding a pH adjuster to industrial wastewater to precipitate and recover magnesium hydroxide;
(B) precipitating and recovering calcium hydroxide by adding a pH adjusting agent to industrial wastewater from which the magnesium hydroxide has been recovered; And
(C) preparing calcium carbonate and magnesium carbonate by reacting the recovered calcium hydroxide and magnesium hydroxide with an aqueous solution of an amine-based absorbent absorbing carbon dioxide to produce calcium carbonate and magnesium carbonate.
제1항에 있어서,
상기 (A) 단계 및 (B) 단계의 pH 조절제는 NaOH, KOH 및 LiOH 중에서 선택되는 어느 하나 또는 둘 이상의 혼합물로부터 선택된 염기를 이용한 금속 탄산염의 분별 생산방법.
The method of claim 1,
The pH adjusting agent in steps (A) and (B) is a method for fractional production of metal carbonates using a base selected from any one or a mixture of two or more selected from NaOH, KOH and LiOH.
제1항에 있어서,
상기 (A) 단계의 pH는 7.0 내지 10.0으로 조절되는 산업폐수를 이용한 금속 탄산염의 분별 생산방법.
The method of claim 1,
The method of fractional production of metal carbonates using industrial wastewater in which the pH of step (A) is adjusted to 7.0 to 10.0.
제1항에 있어서,
상기 (B) 단계의 pH는 11.0 내지 13.0으로 조절되는 산업폐수를 이용한 금속 탄산염의 분별 생산방법.
The method of claim 1,
The method of fractional production of metal carbonates using industrial wastewater in which the pH of step (B) is adjusted to 11.0 to 13.0.
제1항에 있어서,
상기 아민계 흡수제는 모노에탄올아민, 디에탄올아민, 메틸디에탄올아민 및 트리에탄올아민 중에서 선택되는 어느 하나 또는 둘 이상의 혼합물인 산업폐수를 이용한 금속 탄산염의 분별 생산방법.
The method of claim 1,
The amine-based absorbent is any one or a mixture of two or more selected from monoethanolamine, diethanolamine, methyldiethanolamine, and triethanolamine. Method for fractionation of metal carbonates using industrial wastewater.
제1항에 있어서,
상기 아민계 흡수제는 모노에탄올아민이고,
상기 모노에탄올 아민은 상기 아민계 흡수제 수용액에 20 내지 40 중량% 포함되는 산업폐수를 이용한 금속 탄산염의 분별 생산방법.
The method of claim 1,
The amine absorbent is monoethanolamine,
The monoethanol amine is a method for fractionating metal carbonates using industrial wastewater containing 20 to 40% by weight in the aqueous amine-based absorbent solution.
제1항에 있어서,
상기 이산화탄소를 흡수한 아민계 흡수제 용액은 이산화탄소로 포화된 것인 산업폐수를 이용한 금속 탄산염의 분별 생산방법.
The method of claim 1,
The amine-based absorbent solution absorbing carbon dioxide is saturated with carbon dioxide. A method for fractionating metal carbonate using industrial wastewater.
제1항에 있어서,
상기 산업폐수를 이용한 금속 탄산염의 분별 생산방법은,
(D) 상기 수산화칼슘 및 수산화마그네슘을 회수한 산업폐수를 이산화탄소를 흡수한 아민계 흡수제 수용액과 반응시켜 중탄산나트륨을 제조하는 단계;를 포함하는 산업폐수를 이용한 금속 탄산염의 분별 생산방법.
The method of claim 1,
The method for fractional production of metal carbonate using the industrial wastewater,
(D) preparing sodium bicarbonate by reacting the industrial wastewater from which the calcium hydroxide and magnesium hydroxide is recovered with an aqueous amine-based absorbent solution that absorbs carbon dioxide to produce sodium bicarbonate; Method for fractionating metal carbonate using industrial wastewater comprising.
제8항에 있어서,
상기 (D) 단계의 이산화탄소를 흡수한 아민계 흡수제 용액은 Na 이온을 3 M 이상 포함하는 것인 산업폐수를 이용한 금속 탄산염의 분별 생산방법.
The method of claim 8,
The amine-based absorbent solution absorbing carbon dioxide in the step (D) contains 3 M or more of Na ions.
제8항에 있어서,
상기 (D) 단계의 아민계 흡수제는 모노에탄올아민, 디에탄올아민, 메틸디에탄올아민 및 트리에탄올아민 중에서 선택되는 어느 하나 또는 둘 이상의 혼합물인 산업폐수를 이용한 금속 탄산염의 분별 생산방법.
The method of claim 8,
The amine-based absorbent in step (D) is any one or a mixture of two or more selected from monoethanolamine, diethanolamine, methyldiethanolamine, and triethanolamine. Method for fractionation of metal carbonates using industrial wastewater.
제8항에 있어서,
상기 (D) 단계의 아민계 흡수제는 모노에탄올아민이고,
상기 모노에탄올 아민은 상기 아민계 흡수제 수용액에 20 내지 40 중량% 포함되는 산업폐수를 이용한 금속 탄산염의 분별 생산방법.
The method of claim 8,
The amine-based absorbent in step (D) is monoethanolamine,
The monoethanol amine is a method for fractionating metal carbonates using industrial wastewater containing 20 to 40% by weight in the aqueous amine-based absorbent solution.
제8항에 있어서,
상기 (D) 단계의 이산화탄소를 흡수한 아민계 흡수제 용액은 이산화탄소로 포화된 것인 산업폐수를 이용한 금속 탄산염의 분별 생산방법.
The method of claim 8,
The amine-based absorbent solution absorbing carbon dioxide in the step (D) is saturated with carbon dioxide.
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