KR102348235B1 - 제지 슬러지를 활용한 광촉매물질 제조방법 및 이에 의하여 제조된 광촉매 물질을 포함하는 광촉매 콘크리트 - Google Patents
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Abstract
제지슬러지 및 이산화티탄 분말을 혼합하는 단계; 상기 혼합된 제지슬러지를 탈수시키는 단계; 상기 탈수시키는 단계에 따라 형성된 케이크를 성형하는 단계를 포함하는 것을 특징으로 하는, 제지 슬러지를 활용한 광촉매물질 제조방법이 제공된다.
Description
본 발명은 제지 슬러지를 활용한 광촉매물질 제조방법 및 이에 의하여 제조된 광촉매 물질을 포함하는 광촉매 콘크리트에 관한 것으로, 보다 상세하게는 이산화티탄입자와 제지 슬러지를 혼합한 후, 이를 케이크화하여 콘크리트에 혼합하여 광촉매에 의한 디녹스(denox)효과와, 이산화티탄의 활성에 의한 구조물의 강도 저하 문제를 해결할 수 있는 제지 슬러지를 활용한 광촉매물질 제조방법 및 이에 의하여 제조된 광촉매 물질을 포함하는 광촉매 콘크리트에 관한 것이다.
현재 국내 제지 공정중에서 발생되는 제지 슬러지는 매년 그 발생량이 증가하고 있으며, 발생하는 제지슬러지의 대부분이 소각이나 매립 등의 방법으로 처리되고 있으며, 처리비용 및 최근 환경문제에 대한 사회적인 관심이 증대되면서 슬러지 처리에 관한 연구가 대두되고 있는 실정이다. 따라서 제지공정에서 발생하는 제지 슬러지를 재활용한 수 처리 시설의 구축 및 이에 관한 연구는 경제적으로나 환경적으로 매우 중요한 과제라 할 수 있다.
한편 질소산화물 (NOx)은 주로 화석 연료의 연소 시에 생성되며, 배나 자동차와 같은 이동원이나 발전소 또는 소각로와 같은 고정원에서 발생된다. 이러한 질소 산화물은 산성비와 스모그를 형성하여 대기를 오염시키는 주범의 하나로 지목되고 있다. 최근 대기 환경오염에 대한 규제가 날로 엄격해지고 이에 대응하여 질소 화합물을 환원제로 사용하여 질소 산화물을 줄이려는 연구가 많이 이루어지고 있다. 그 중 고정원에서 배출되는 질소 화합물을 제거하는 방법으로는 이산화티타늄(타이타니아, TiO2) 등의 광촉매가 작용하는 것이 널리 알려져 있다.
하지만, 이산화티타늄이 가지는 높은 활성 등에 의하여 실질적으로 콘크리트 구조물 등과의 접합이 어려워 강도저하가 떨어지고 이에 따라 탈질 효율 또한 떨어진다는 문제가 있다.
따라서, 본 발명이 해결하고자 하는 과제는, 제지공정에서 발생하는 제지슬러지와 이산화티탄을 혼합하여 이산화티탄의 디녹스 효율 향상과 함께 콘크리트 구조물과의 접함에 따른 문제를 해결하는 것이다.
상기 과제를 해결하기 위하여, 본 발명은 제지슬러지 및 이산화티탄 분말을 혼합하는 단계; 상기 혼합된 제지슬러지를 탈수시키는 단계; 및 상기 탈수시키는 단계에 따라 형성된 케이크를 성형하는 단계를 포함하는 것을 특징으로 하는, 제지 슬러지를 활용한 광촉매물질 제조방법을 제공한다.
본 발명의 일 실시예에서, 상기 탈수는 압착 방식으로 진행되며, 상기 제지슬러지와 이산화티탄의 무게비는 4:1 내지 10:1이다.
본 발명의 일 실시예에서, 상기 제지 슬러지를 활용한 광촉매물질 제조방법은, 상기 상기 탈수시키는 단계에 따라 형성된 케이크를 성형하는 단계 후, 상기 케이트를 상온에서 24 내지 48시간 두어 반응시킨다.
본 발명은 또한 상술한 방법에 따라 제조된 광촉매물질을 제공하며, 상기 광촉매 물질은 제지슬러지와 이산화티탄을 포함하며, 상기 제지슬러지와 이산화티탄의 무게비는 4:1 내지 10:1이다.
본 발명은 또한 상술한 케이크를 분쇄하는 단계; 상기 분쇄된 케이크를 시멘트와 혼합하는 단계; 및 상기 혼합된 시멘트를 양생하여 광촉매 특성의 콘크리트를 제조하는 단계를 포함하는 것을 특징으로 하는 친환경 콘크리트 제조방법을 제공한다.
본 발명에 따르면, 제지슬러지와 이산화티탄을 혼합한 후, 이를 탈수시킨 후, 케이크로 제조한다. 특히 본 발명은 이산화티탄의 높은 디녹스, 항바이러스 효과를 유지하면서도 과도한 이산화티탄과 시멘트간 반응에 따른 콘크리트의 강도저하 문제를 제지슬러지를 통하여 해결한다.
도 1은 본 발명의 일 실시예에 따른 제지 슬러지를 활용한 광촉매층 제조방법의 단계도이다.
본 발명은 다양한 변환을 가할 수 있고 여러 가지 실시예를 가질 수 있는 바, 이하 특정 실시예들을 도면에 예시하고 상세한 설명에 상세하게 설명하고자 한다. 그러나, 이는 본 발명을 특정한 실시 형태에 대해 한정하려는 것이 아니며, 본 발명의 사상 및 기술 범위에 포함되는 모든 변환, 균등물 내지 대체물을 포함하는 것으로 이해되어야 한다. 본 발명을 설명함에 있어서 관련된 공지 기술에 대한 구체적인 설명이 본 발명의 요지를 흐릴 수 있다고 판단되는 경우 그 상세한 설명을 생략한다.
본 발명은 상술한 문제를 해결하기 위하여 이산화티탄과 제지슬러지를 혼합하여 케이크를 만들고, 이 케이크로 촉매 활성 분말을 제조한 후 이를 콘크리트에 혼합한다.
본 발명의 일 실시예에는 제지 슬러지에 이산화티탄 분말을 혼합하고, 이를 압착, 탈수한 후, 케이크화시켰다. 이후 24hr 내지 48시간 상온에서 반응시킨 후 상기 케이크로부터 분말을 수득한 후, 이를 시멘트와 혼합하여 콘크리트를 제조하였다. 이 경우 얻어지는 콘크리트는 구조물의 표층부로서 우수한 대기정화 기능과 함께 이산화티탄이 가지는 문제, 즉, 높은 활성으로 인한 이산화티탄의 접착문제, 변색문제 등을 효과적으로 해결할 수 있다.
도 1은 본 발명의 일 실시예에 따른 제지 슬러지를 활용한 광촉매층 제조방법의 단계도이다.
도 1을 참조하면, 본 발명의 일 실시예에 따른 광촉매층 제조방법은, 제지슬러지 및 이산화티탄 분말을 혼합하는 단계; 상기 혼합된 제지슬러지를 탈수시키는 단계; 및 상기 탈수시키는 단계에 따라 형성된 케이크를 성형하는 단계를 포함한다.
본 발명의 일 실시예에서 상기 케이크는 성형된 후 적어도 24시간 내지 48시간 두어 광촉매와 제지슬러지를 반응시키는데, 이때 상기 이산화티탄의 바인더를 분해시키는 수준의 강한 활성이 상기 제지슬러지에 의하여 중화된다.
이후 상기 케이크는 분쇄되며, 분쇄된 케이크는 다시 시멘트와 물과 혼합된 후 통상의 방법으로 콘크리트로 제조된다.
본 발명은 특히 제지슬러지의 압착방식의 탈수시 이산화티탄 분말을 혼합하여 압착된 방식으로 이산화티탄과 제지슬러지를 접촉시킨 후 일정시간 둠으로써 미리 이산화티탄이 가지는 과도한 활성을 중화시켜 광촉매 특성의 콘크리트(방오, 대기정화)에서 이산화티탄이 빨리 떨어지는 문제를 해결한다.
본 발명의 일 실시예에서 상기 이산화티탄과 제지슬러지의 무게비는 1: 4 내지 10이 바람직하다. 만약 상기 범위보다 이산화티탄 양이 많은 경우 제지슬러지에 의한 이산화티탄 활성 중화 효과가 떨어지고, 상기 범위보다 이산화티탄 양이적은 경우 실질적인 대기정화나 방오 효과 등이 떨어진다.
실시예
이산화티탄 분말 1kg에 대하여 제지슬러지(화장지 슬러지)를 각각 1kg 부터 12kg까지를 구분하여 혼합하여 슬러지 혼합물을 제조하여 슬러리를 제조한 후, 이를 압착/탈수시켰다. 이후 이를 24시간 반응시킨 후 분쇄하여 분말을 만들었다.
이후 분말을 포틀랜드 물 10L에 시멘트 10kg에 혼합한 후, 이를 양생시켜 광촉매 특성의 콘크리트를 제조하였다.
실험예 1
하기 표 1은 상기 제조된 콘크리트의 강도를 측정한 결과이다.
| 이산화티탄((kg) | 제지슬러지(kg) | 초기 압축강도(kg/cm2) | |
| 실험예 1 | 1 | 1 | 58 |
| 실험예 2 | 1 | 2 | 59 |
| 실험예 3 | 1 | 3 | 67 |
| 실험예 4 | 1 | 4 | 86 |
| 실험예 5 | 1 | 5 | 92 |
| 실험예 6 | 1 | 6 | 97 |
| 실험예 7 | 1 | 7 | 102 |
| 실험예 8 | 8 | 104 | |
| 실험예 9 | 9 | 105 | |
| 실험예 10 | 10 | 105 | |
| 실험예 11 | 11 | 110 | |
| 실험예 12 | 12 | 113 |
상기 표 1의 결과를 참조하면, 이산화티탄에 의한 강도저하효과가 특히 제지슬러지를 1:4의 분율로 첨가하는 경우(실험예 4)부터 급격히 개선되는 것을 알 수 있다.
실험예 2
본 실험예에서는 실시예에서 제조된 콘크리트 시편 10cm x 10cm에 대한 실질적인 탈질효율을 자외선광(220nm)에서 NOx를 흘림으로써 실험하였고, 그 결과를 하기 표 2에 나타내었다.
| 이산화티탄((kg) | 제지슬러지(kg) | 탈질효율(Conversion rate) | |
| 실험예 1 | 1 | 1 | 48 |
| 실험예 2 | 1 | 2 | 42 |
| 실험예 3 | 1 | 3 | 41 |
| 실험예 4 | 1 | 4 | 39 |
| 실험예 5 | 1 | 5 | 39 |
| 실험예 6 | 1 | 6 | 38 |
| 실험예 7 | 1 | 7 | 37 |
| 실험예 8 | 8 | 37 | |
| 실험예 9 | 9 | 34 | |
| 실험예 10 | 10 | 32 | |
| 실험예 11 | 11 | 29 | |
| 실험예 12 | 12 | 26 |
상기 표 2의 결과를 참조하면, 이산화티탄:제지슬러지의 함량비가 1:10을 초과하는 경우 대기정화 효율(탈질효율)이 30% 이하로 떨어지는 것을 알 수 있다.
따라서, 이상의 표 1 및 2의 결과를 참조하면, 제지슬러지와 이산타화틴의 무게비는 4:1 내지 10:1이 바람직하다는 것을 알 수 있다.
Claims (7)
- 제지슬러지 및 이산화티탄 분말을 혼합하는 단계;
상기 혼합된 제지슬러지를 탈수시키는 단계;
상기 탈수시키는 단계에 따라 형성된 케이크를 성형하는 단계;
상기 성형된 케이크로부터 분말을 수득하는 단계를 포함하는 광촉매 물질 제조방법으로, 여기에서 상기 제지슬러지와 이산화티탄의 무게비는 4:1 비율이며, 상기 케이트를 상온에서 24 내지 48시간 두어 반응시켜 상기 이산화티탄의 활성을 상기 제지슬러지로 중화시키며, 상기 광촉매 물질은 콘크리트에 사용되는 것을 특징으로 하는 제지 슬러지를 활용한 광촉매물질 제조방법. - 제 1항에 있어서,
상기 탈수는 압착 방식으로 진행되는 것을 특징으로 하는, 제지 슬러지를 활용한 광촉매물질 제조방법.
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| KR1020200067374A KR102348235B1 (ko) | 2020-06-04 | 2020-06-04 | 제지 슬러지를 활용한 광촉매물질 제조방법 및 이에 의하여 제조된 광촉매 물질을 포함하는 광촉매 콘크리트 |
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Citations (3)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
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| KR101860268B1 (ko) | 2017-08-10 | 2018-05-21 | 마린종합건설 (주) | 염해내구성 향상을 위한 전도성 광촉매 콘크리트의 조성물과 그 제조방법 |
| KR102089491B1 (ko) | 2019-07-17 | 2020-03-16 | 주식회사 제이치글로벌 | 가시광 활성 광촉매를 포함하는 흙콘크리트 |
Family Cites Families (4)
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|---|---|---|---|---|
| JP3254345B2 (ja) * | 1994-12-27 | 2002-02-04 | 三菱製紙株式会社 | 酸化チタン担持紙 |
| NO994282L (no) * | 1999-08-20 | 2001-02-21 | Ein Kohsan Co Ltd | Fotokatalytisk tremassepreparat, skum og stöpt masse fremstilt derav, fremgangsmåter til fremstilling av preparatet, skummet og den stöpte masse, samt apparat til fremstilling av det fotokatalytiske tremassepreparatet |
| KR20050077912A (ko) * | 2004-01-29 | 2005-08-04 | 주식회사 삼성산업 | 광촉매제, 광촉매제 제조방법 및 이를 이용한 환경친화성콘크리트제품 제조방법 |
| JPWO2014141812A1 (ja) * | 2013-03-15 | 2017-02-16 | 昭和電工株式会社 | 抗菌抗ウイルス性光触媒酸化チタン、及び中性領域で分散した抗菌抗ウイルス性光触媒酸化チタンスラリー並びにそれらの製造方法 |
-
2020
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Patent Citations (3)
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| KR200259737Y1 (ko) | 2001-10-08 | 2002-01-09 | 이정규 | 입형 원심 슬러리 탈수기 |
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| KR102089491B1 (ko) | 2019-07-17 | 2020-03-16 | 주식회사 제이치글로벌 | 가시광 활성 광촉매를 포함하는 흙콘크리트 |
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