KR102613250B1 - 굴패각과 불가사리를 이용한 중금속 흡착 기능의 수질정화제의 제조방법 - Google Patents
굴패각과 불가사리를 이용한 중금속 흡착 기능의 수질정화제의 제조방법 Download PDFInfo
- Publication number
- KR102613250B1 KR102613250B1 KR1020220129351A KR20220129351A KR102613250B1 KR 102613250 B1 KR102613250 B1 KR 102613250B1 KR 1020220129351 A KR1020220129351 A KR 1020220129351A KR 20220129351 A KR20220129351 A KR 20220129351A KR 102613250 B1 KR102613250 B1 KR 102613250B1
- Authority
- KR
- South Korea
- Prior art keywords
- alginate
- calcium chloride
- dissolving
- porous structure
- starfish
- Prior art date
Links
- 241000258957 Asteroidea Species 0.000 title claims abstract description 42
- 241000237502 Ostreidae Species 0.000 title claims abstract description 27
- 235000020636 oyster Nutrition 0.000 title claims abstract description 27
- 238000004519 manufacturing process Methods 0.000 title abstract description 13
- OKTJSMMVPCPJKN-UHFFFAOYSA-N Carbon Chemical compound [C] OKTJSMMVPCPJKN-UHFFFAOYSA-N 0.000 title description 10
- XLYOFNOQVPJJNP-UHFFFAOYSA-N water Substances O XLYOFNOQVPJJNP-UHFFFAOYSA-N 0.000 claims abstract description 72
- FHVDTGUDJYJELY-UHFFFAOYSA-N 6-{[2-carboxy-4,5-dihydroxy-6-(phosphanyloxy)oxan-3-yl]oxy}-4,5-dihydroxy-3-phosphanyloxane-2-carboxylic acid Chemical compound O1C(C(O)=O)C(P)C(O)C(O)C1OC1C(C(O)=O)OC(OP)C(O)C1O FHVDTGUDJYJELY-UHFFFAOYSA-N 0.000 claims abstract description 63
- 229940072056 alginate Drugs 0.000 claims abstract description 63
- 235000010443 alginic acid Nutrition 0.000 claims abstract description 63
- 229920000615 alginic acid Polymers 0.000 claims abstract description 63
- 239000000843 powder Substances 0.000 claims abstract description 46
- 238000001179 sorption measurement Methods 0.000 claims abstract description 46
- UXVMQQNJUSDDNG-UHFFFAOYSA-L Calcium chloride Chemical compound [Cl-].[Cl-].[Ca+2] UXVMQQNJUSDDNG-UHFFFAOYSA-L 0.000 claims abstract description 45
- 239000001110 calcium chloride Substances 0.000 claims abstract description 39
- 229910001628 calcium chloride Inorganic materials 0.000 claims abstract description 39
- 229910001385 heavy metal Inorganic materials 0.000 claims abstract description 38
- VTYYLEPIZMXCLO-UHFFFAOYSA-L Calcium carbonate Chemical compound [Ca+2].[O-]C([O-])=O VTYYLEPIZMXCLO-UHFFFAOYSA-L 0.000 claims abstract description 29
- 238000004090 dissolution Methods 0.000 claims abstract description 28
- 239000007864 aqueous solution Substances 0.000 claims abstract description 24
- 239000008213 purified water Substances 0.000 claims abstract description 20
- 239000000203 mixture Substances 0.000 claims abstract description 10
- 238000000034 method Methods 0.000 claims abstract description 7
- 239000002245 particle Substances 0.000 claims description 13
- 238000002156 mixing Methods 0.000 claims description 9
- 239000003795 chemical substances by application Substances 0.000 abstract description 49
- 238000000746 purification Methods 0.000 abstract description 49
- 230000000694 effects Effects 0.000 abstract description 8
- 230000000052 comparative effect Effects 0.000 description 19
- 238000002360 preparation method Methods 0.000 description 17
- PXHVJJICTQNCMI-UHFFFAOYSA-N Nickel Chemical compound [Ni] PXHVJJICTQNCMI-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 6
- 230000007423 decrease Effects 0.000 description 6
- HCHKCACWOHOZIP-UHFFFAOYSA-N Zinc Chemical compound [Zn] HCHKCACWOHOZIP-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 4
- 229910052725 zinc Inorganic materials 0.000 description 4
- 239000011701 zinc Substances 0.000 description 4
- RYGMFSIKBFXOCR-UHFFFAOYSA-N Copper Chemical compound [Cu] RYGMFSIKBFXOCR-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 3
- 229910052793 cadmium Inorganic materials 0.000 description 3
- BDOSMKKIYDKNTQ-UHFFFAOYSA-N cadmium atom Chemical compound [Cd] BDOSMKKIYDKNTQ-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 3
- 229910052802 copper Inorganic materials 0.000 description 3
- 239000010949 copper Substances 0.000 description 3
- 229910052759 nickel Inorganic materials 0.000 description 3
- 230000000704 physical effect Effects 0.000 description 3
- 239000000243 solution Substances 0.000 description 3
- -1 strontium 90 Chemical compound 0.000 description 3
- 241000512259 Ascophyllum nodosum Species 0.000 description 2
- 241001474374 Blennius Species 0.000 description 2
- VYZAMTAEIAYCRO-UHFFFAOYSA-N Chromium Chemical compound [Cr] VYZAMTAEIAYCRO-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 2
- 235000019738 Limestone Nutrition 0.000 description 2
- 239000002253 acid Substances 0.000 description 2
- 239000000919 ceramic Substances 0.000 description 2
- 229910052804 chromium Inorganic materials 0.000 description 2
- 239000011651 chromium Substances 0.000 description 2
- 239000003431 cross linking reagent Substances 0.000 description 2
- 238000000227 grinding Methods 0.000 description 2
- 239000006028 limestone Substances 0.000 description 2
- 231100000053 low toxicity Toxicity 0.000 description 2
- 238000010298 pulverizing process Methods 0.000 description 2
- 239000002994 raw material Substances 0.000 description 2
- 238000003756 stirring Methods 0.000 description 2
- 239000000126 substance Substances 0.000 description 2
- IXPNQXFRVYWDDI-UHFFFAOYSA-N 1-methyl-2,4-dioxo-1,3-diazinane-5-carboximidamide Chemical compound CN1CC(C(N)=N)C(=O)NC1=O IXPNQXFRVYWDDI-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- 241000199919 Phaeophyceae Species 0.000 description 1
- VYPSYNLAJGMNEJ-UHFFFAOYSA-N Silicium dioxide Chemical compound O=[Si]=O VYPSYNLAJGMNEJ-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- CIOAGBVUUVVLOB-NJFSPNSNSA-N Strontium-90 Chemical compound [90Sr] CIOAGBVUUVVLOB-NJFSPNSNSA-N 0.000 description 1
- 241000196251 Ulva arasakii Species 0.000 description 1
- 238000005054 agglomeration Methods 0.000 description 1
- 230000002776 aggregation Effects 0.000 description 1
- 229910052788 barium Inorganic materials 0.000 description 1
- DSAJWYNOEDNPEQ-UHFFFAOYSA-N barium atom Chemical compound [Ba] DSAJWYNOEDNPEQ-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- 239000011324 bead Substances 0.000 description 1
- 229910000019 calcium carbonate Inorganic materials 0.000 description 1
- 238000004364 calculation method Methods 0.000 description 1
- 238000004113 cell culture Methods 0.000 description 1
- 239000011248 coating agent Substances 0.000 description 1
- 238000000576 coating method Methods 0.000 description 1
- 238000011109 contamination Methods 0.000 description 1
- 238000010411 cooking Methods 0.000 description 1
- 238000012377 drug delivery Methods 0.000 description 1
- 238000001035 drying Methods 0.000 description 1
- 238000005516 engineering process Methods 0.000 description 1
- 239000003337 fertilizer Substances 0.000 description 1
- 150000004676 glycans Chemical class 0.000 description 1
- 239000008187 granular material Substances 0.000 description 1
- 239000002440 industrial waste Substances 0.000 description 1
- 230000001788 irregular Effects 0.000 description 1
- 239000000395 magnesium oxide Substances 0.000 description 1
- CPLXHLVBOLITMK-UHFFFAOYSA-N magnesium oxide Inorganic materials [Mg]=O CPLXHLVBOLITMK-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- AXZKOIWUVFPNLO-UHFFFAOYSA-N magnesium;oxygen(2-) Chemical compound [O-2].[Mg+2] AXZKOIWUVFPNLO-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- WPBNNNQJVZRUHP-UHFFFAOYSA-L manganese(2+);methyl n-[[2-(methoxycarbonylcarbamothioylamino)phenyl]carbamothioyl]carbamate;n-[2-(sulfidocarbothioylamino)ethyl]carbamodithioate Chemical compound [Mn+2].[S-]C(=S)NCCNC([S-])=S.COC(=O)NC(=S)NC1=CC=CC=C1NC(=S)NC(=O)OC WPBNNNQJVZRUHP-UHFFFAOYSA-L 0.000 description 1
- 230000007246 mechanism Effects 0.000 description 1
- 239000012567 medical material Substances 0.000 description 1
- 244000005700 microbiome Species 0.000 description 1
- 239000005445 natural material Substances 0.000 description 1
- TWNQGVIAIRXVLR-UHFFFAOYSA-N oxo(oxoalumanyloxy)alumane Chemical compound O=[Al]O[Al]=O TWNQGVIAIRXVLR-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- 229920001282 polysaccharide Polymers 0.000 description 1
- 239000005017 polysaccharide Substances 0.000 description 1
- 239000011148 porous material Substances 0.000 description 1
- 235000010408 potassium alginate Nutrition 0.000 description 1
- 239000000737 potassium alginate Substances 0.000 description 1
- MZYRDLHIWXQJCQ-YZOKENDUSA-L potassium alginate Chemical compound [K+].[K+].O1[C@@H](C([O-])=O)[C@@H](OC)[C@H](O)[C@H](O)[C@@H]1O[C@@H]1[C@@H](C([O-])=O)O[C@@H](O)[C@@H](O)[C@H]1O MZYRDLHIWXQJCQ-YZOKENDUSA-L 0.000 description 1
- 239000000941 radioactive substance Substances 0.000 description 1
- 150000003839 salts Chemical class 0.000 description 1
- 239000013535 sea water Substances 0.000 description 1
- 229910052814 silicon oxide Inorganic materials 0.000 description 1
- 235000010413 sodium alginate Nutrition 0.000 description 1
- 239000000661 sodium alginate Substances 0.000 description 1
- 229940005550 sodium alginate Drugs 0.000 description 1
- KKCBUQHMOMHUOY-UHFFFAOYSA-N sodium oxide Chemical compound [O-2].[Na+].[Na+] KKCBUQHMOMHUOY-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- 229910001948 sodium oxide Inorganic materials 0.000 description 1
- 238000009987 spinning Methods 0.000 description 1
- 210000000130 stem cell Anatomy 0.000 description 1
Classifications
-
- B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
- B01—PHYSICAL OR CHEMICAL PROCESSES OR APPARATUS IN GENERAL
- B01J—CHEMICAL OR PHYSICAL PROCESSES, e.g. CATALYSIS OR COLLOID CHEMISTRY; THEIR RELEVANT APPARATUS
- B01J20/00—Solid sorbent compositions or filter aid compositions; Sorbents for chromatography; Processes for preparing, regenerating or reactivating thereof
- B01J20/30—Processes for preparing, regenerating, or reactivating
- B01J20/305—Addition of material, later completely removed, e.g. as result of heat treatment, leaching or washing, e.g. for forming pores
-
- B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
- B01—PHYSICAL OR CHEMICAL PROCESSES OR APPARATUS IN GENERAL
- B01J—CHEMICAL OR PHYSICAL PROCESSES, e.g. CATALYSIS OR COLLOID CHEMISTRY; THEIR RELEVANT APPARATUS
- B01J20/00—Solid sorbent compositions or filter aid compositions; Sorbents for chromatography; Processes for preparing, regenerating or reactivating thereof
- B01J20/02—Solid sorbent compositions or filter aid compositions; Sorbents for chromatography; Processes for preparing, regenerating or reactivating thereof comprising inorganic material
-
- B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
- B01—PHYSICAL OR CHEMICAL PROCESSES OR APPARATUS IN GENERAL
- B01J—CHEMICAL OR PHYSICAL PROCESSES, e.g. CATALYSIS OR COLLOID CHEMISTRY; THEIR RELEVANT APPARATUS
- B01J20/00—Solid sorbent compositions or filter aid compositions; Sorbents for chromatography; Processes for preparing, regenerating or reactivating thereof
- B01J20/02—Solid sorbent compositions or filter aid compositions; Sorbents for chromatography; Processes for preparing, regenerating or reactivating thereof comprising inorganic material
- B01J20/04—Solid sorbent compositions or filter aid compositions; Sorbents for chromatography; Processes for preparing, regenerating or reactivating thereof comprising inorganic material comprising compounds of alkali metals, alkaline earth metals or magnesium
- B01J20/046—Solid sorbent compositions or filter aid compositions; Sorbents for chromatography; Processes for preparing, regenerating or reactivating thereof comprising inorganic material comprising compounds of alkali metals, alkaline earth metals or magnesium containing halogens, e.g. halides
-
- B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
- B01—PHYSICAL OR CHEMICAL PROCESSES OR APPARATUS IN GENERAL
- B01J—CHEMICAL OR PHYSICAL PROCESSES, e.g. CATALYSIS OR COLLOID CHEMISTRY; THEIR RELEVANT APPARATUS
- B01J20/00—Solid sorbent compositions or filter aid compositions; Sorbents for chromatography; Processes for preparing, regenerating or reactivating thereof
- B01J20/28—Solid sorbent compositions or filter aid compositions; Sorbents for chromatography; Processes for preparing, regenerating or reactivating thereof characterised by their form or physical properties
- B01J20/28014—Solid sorbent compositions or filter aid compositions; Sorbents for chromatography; Processes for preparing, regenerating or reactivating thereof characterised by their form or physical properties characterised by their form
- B01J20/28016—Particle form
- B01J20/28019—Spherical, ellipsoidal or cylindrical
-
- 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
- C02F1/28—Treatment of water, waste water, or sewage by sorption
- C02F1/281—Treatment of water, waste water, or sewage by sorption using inorganic sorbents
-
- 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
- C02F1/58—Treatment of water, waste water, or sewage by removing specified dissolved compounds
- C02F1/62—Heavy metal compounds
Landscapes
- Chemical & Material Sciences (AREA)
- Organic Chemistry (AREA)
- Chemical Kinetics & Catalysis (AREA)
- Analytical Chemistry (AREA)
- Inorganic Chemistry (AREA)
- Life Sciences & Earth Sciences (AREA)
- Hydrology & Water Resources (AREA)
- Engineering & Computer Science (AREA)
- Environmental & Geological Engineering (AREA)
- Water Supply & Treatment (AREA)
- Thermal Sciences (AREA)
- Physics & Mathematics (AREA)
- Solid-Sorbent Or Filter-Aiding Compositions (AREA)
Abstract
본 발명은 굴패각과 불가사리를 이용한 중금속 흡착 기능의 수질정화제의 제조방법에 관한 것으로, 더욱 상세하게는 정제수에 알지네이트를 용해하여 알지네이트 수용액을 제조하는 알지네이트용해단계, 상기 알지네이트용해단계를 통해 제조된 알지네이트 수용액에 굴패각 분말 및 불가사리 분말로 이루어진 그룹에서 선택된 하나 이상으로 이루어지는 다공성 구조체를 용해하는 다공성구조체용해단계, 정제수에 염화칼슘을 용해하여 염화칼슘 수용액을 제조하는 염화칼슘용해단계 및 상기 다공성구조체용해단계를 통해 제조된 혼합물을 상기 염화칼슘용해단계를 통해 제조된 염화칼슘 수용액에 드롭핑하는 드롭핑단계로 이루어진다.
상기의 과정을 통해 제조되는 수질정화제는 알지네이트 성분과 굴패각이나 불가사리와 같은 다공성 구조체를 활용하여 중금속에 대해 우수한 흡착력을 나타낼 뿐만 아니라, 친환경적인 효과를 나타낸다.
상기의 과정을 통해 제조되는 수질정화제는 알지네이트 성분과 굴패각이나 불가사리와 같은 다공성 구조체를 활용하여 중금속에 대해 우수한 흡착력을 나타낼 뿐만 아니라, 친환경적인 효과를 나타낸다.
Description
본 발명은 굴패각과 불가사리를 이용한 중금속 흡착 기능의 수질정화제의 제조방법에 관한 것으로, 더욱 상세하게는 알지네이트 성분과 굴패각이나 불가사리와 같은 다공성 구조체를 활용하여 중금속에 대해 우수한 흡착력을 나타낼 뿐만 아니라 친환경적인 효과를 나타내는 굴패각과 불가사리를 이용한 중금속 흡착 기능의 수질정화제의 제조방법에 관한 것이다.
굴은 국내에서 약 30여만 톤이 생산되고 있으며, 약 15 내지 20톤 정도의 굴패각이 발생하고 있는데, 굴패각의 화학적 조성은 95%이상이 탄산칼슘으로 이루어져 있으며, 나머지는 미량의 산화규소, 산화마그네슘, 산화알루미늄 및 산화나트륨 등으로 이루어져 있다.
굴패각은 다공성 구조체로 표면적이 불규칙하고 비표면적이 넓어서, 화학물질에 대한 흡착능력이 우수한 물리적 특성을 가지고 있으며, 이러한 특성을 통해 굴패각은 석회석 의 원료 등으로 다양하게 재활용할 수 있으나, 사업장쓰레기로 분류되는 현행 제도와 비용 등의 문제로 하여 자원화에 많은 제약이 있다. 예를 들어 굴패각을 석회석 원료로 사용하기 위한 기술이 제안되고 있으나 수익성 저하로 시행이 어렵고 패각의 염분제거, 코팅줄 분리, 미생물 제거 등을 위한 과다 비용이 발생하여 자원화가 어려운 실정이다.
또한, 불가사리도 굴패각과 마찬가지로 다공성 구조체로 해양 해적 생물로 어획되어 몇몇 연구자들에 의해 사료나 비료를 제조하기 위한 연구가 시도된 바 있으나, 경제성이 낮아 자원화가 제대로 진행되지 못하는 문제점이 있었다.
따라서, 최근까지도 굴패각과 불가사리는 바다에 투척하거나 해안가에 방치되어 바다와 주변환경을 오염시키는 문제점이 있었다.
본 발명의 목적은 알지네이트 성분과 굴패각이나 불가사리와 같은 다공성 구조체를 활용하여 중금속에 대해 우수한 흡착력을 나타낼 뿐만 아니라, 친환경적인 효과를 나타내는 굴패각과 불가사리를 이용한 중금속 흡착 기능의 수질정화제의 제조방법을 제공하는 것이다.
본 발명의 목적은 정제수에 알지네이트를 용해하여 알지네이트 수용액을 제조하는 알지네이트용해단계, 상기 알지네이트용해단계를 통해 제조된 알지네이트 수용액에 굴패각 분말 및 불가사리 분말로 이루어진 그룹에서 선택된 하나 이상으로 이루어지는 다공성 구조체를 용해하는 다공성구조체용해단계, 정제수에 염화칼슘을 용해하여 염화칼슘 수용액을 제조하는 염화칼슘용해단계 및 상기 다공성구조체용해단계를 통해 제조된 혼합물을 상기 염화칼슘용해단계를 통해 제조된 염화칼슘 수용액에 드롭핑하는 드롭핑단계로 이루어지는 것을 특징으로 하는 굴패각과 불가사리를 이용한 중금속 흡착 기능의 수질정화제의 제조방법을 제공함에 의해 달성된다.
본 발명의 바람직한 특징에 따르면, 상기 알지네이트용해단계는 정제수 100 중량부에 알지네이트 0.5 내지 1.5 중량부를 용해하여 이루어지는 것으로 한다.
본 발명의 더 바람직한 특징에 따르면, 상기 다공성구조체용해단계는 상기 알지네이트용해단계를 통해 제조된 알지네이트 수용액 100 중량부에 다공성 구조체 8 내지 12 중량부를 용해하여 이루어지는 것으로 한다.
본 발명의 더욱 바람직한 특징에 따르면, 상기 다공성 구조체는 0.1 내지 1 밀리미터의 입자크기를 갖는 것으로 한다.
본 발명의 더욱 더 바람직한 특징에 따르면, 상기 다공성 구조체는 굴패각 분말과 불가사리 분말이 1:1의 중량부로 혼합되어 이루어지는 것으로 한다.
본 발명의 더욱 더 바람직한 특징에 따르면, 상기 염화칼슘용해단계는 정제수 100 중량부에 염화칼슘 0.5 내지 1.5 중량부를 용해하여 이루어지는 것으로 한다.
삭제
삭제
본 발명에 따른 굴패각과 불가사리를 이용한 중금속 흡착 기능의 수질정화제의 제조방법은 알지네이트 성분과 굴패각이나 불가사리와 같은 다공성 구조체를 활용하여 중금속에 대해 우수한 흡착력을 나타내며 친환경적인 수질정화제를 제공하는 탁월한 효과를 나타낸다.
도 1은 본 발명에 따른 굴패각과 불가사리를 이용한 중금속 흡착 기능의 수질정화제의 제조방법을 나타낸 순서도이다.
도 2는 본 발명의 실시예 1을 통해 제조된 굴패각과 불가사리를 이용한 수질정화제를 주사전자현미경(SEM)으로 촬영하여 나타낸 사진이다.
도 3 내지 6은 본 발명의 실시예 1 및 실시예 4를 통해 제조된 굴패각과 불가사리를 이용한 수질정화제와 비교예 2 내지 8을 통해 제조된 수질정화제의 중금속 흡착성능을 비교하여 나타낸 그래프이다.
도 2는 본 발명의 실시예 1을 통해 제조된 굴패각과 불가사리를 이용한 수질정화제를 주사전자현미경(SEM)으로 촬영하여 나타낸 사진이다.
도 3 내지 6은 본 발명의 실시예 1 및 실시예 4를 통해 제조된 굴패각과 불가사리를 이용한 수질정화제와 비교예 2 내지 8을 통해 제조된 수질정화제의 중금속 흡착성능을 비교하여 나타낸 그래프이다.
이하에는, 본 발명의 바람직한 실시예와 각 성분의 물성을 상세하게 설명하되, 이는 본 발명이 속하는 기술분야에서 통상의 지식을 가진 자가 발명을 용이하게 실시할 수 있을 정도로 상세하게 설명하기 위한 것이지, 이로 인해 본 발명의 기술적인 사상 및 범주가 한정되는 것을 의미하지는 않는다.
본 발명에 따른 굴패각과 불가사리를 이용한 중금속 흡착 기능의 수질정화제의 제조방법은 정제수에 알지네이트를 용해하여 알지네이트 수용액을 제조하는 알지네이트용해단계(S101), 상기 알지네이트용해단계(S101)를 통해 제조된 알지네이트 수용액에 굴패각 분말 및 불가사리 분말로 이루어진 그룹에서 선택된 하나 이상으로 이루어지는 다공성 구조체를 용해하는 다공성구조체용해단계(S103), 정제수에 염화칼슘을 용해하여 염화칼슘 수용액을 제조하는 염화칼슘용해단계(S101-1) 및 상기 다공성구조체용해단계(S103)를 통해 제조된 혼합물을 상기 염화칼슘용해단계(S101-1)를 통해 제조된 염화칼슘 수용액에 드롭핑하는 드롭핑단계(S105)로 이루어진다.
상기 알지네이트용해단계(S101)는 정제수에 알지네이트(Alginate)를 용해하여 알지네이트 수용액을 제조하는 단계로, 정제수 100 중량부에 알지네이트 0.5 내지 1.5 중량부를 용해하여 이루어지는 것이 바람직하다.
알지네이트는 미역이나 다시마에서 추출할 수 있는 다당류에서 유래한 천연재료로, 보통 알긴산나트륨 혹은 알긴산칼륨 등의 과립 형태로 존재한다. 분자식은 (C6H6O6)n으로 사슬 형태의 산이지만, 이온화도가 낮아 약산으로 존재하며 생체적합성이 뛰어나고 독성이 낮으며 저렴한 장점이 있다.
또한, 알지네이트는 뛰어난 생체친화성과 낮은 독성을 가지는 특성으로 의료용 재료로써 조직공학 뿐만 아니라 요리 등 다양한 분야에서 널리 사용되어 왔다.
일 예로, 치아의 본을 뜨거나 인공 조직 지지체로써 알지네이트 겔이 사용되고 있으며, 최근 알지네이트 비드를 이용한 약물 전달 메커니즘이나 줄기세포 배양체로써의 활용 방안 등이 활발히 연구되고 있다. 또한, 알지네이트는 카드뮴, 바륨, 구리, 망간 등의 중금 속은 물론 스트론튬 90과 같은 방사성 물질을 흡착하여 고형화하는 것으로 알려져 수자원의 중금속 오염을 친환경적으로 제거할 수 있는 방안으로 각광받고 있다.
이러한 알지네이트는 아래 구조식 I과 같은 구조를 나타내는데, 아래 구조식 I과 같은 구조를 나타내는 알지네이트는 다시마, 미역 및 파래 등과 같은 갈조류에 다량 함유되어 있으며, 중금속을 잘 흡착하는 성질을 나타낸다.
[구조식 I]
상기 알지네이트용해단계(S101)에서 알지네이트의 용해량이 0.5 중량부 미만이면 수질정화제의 중금속흡착성능이 저하되며, 상기 알지네이트의 용해량이 1.5 중량부를 초과하게 되면, 상기 굴패각 분말이나 불가사리 분말로 이루어지는 다공성 구조체의 표면에 알지네이트가 흡착되고도 지나치게 다량을 용해하게 되는 것으로 중금속 흡착능이 오히려 급속하게 저하될 수 있다.
상기 다공성구조체용해단계(S103)는 상기 알지네이트용해단계(S101)를 통해 제조된 알지네이트 수용액에 굴패각 분말 및 불가사리 분말로 이루어진 그룹에서 선택된 하나 이상으로 이루어지는 다공성 구조체를 용해하는 단계로, 상기 알지네이트용해단계를 통해 제조된 알지네이트 수용액 100 중량부에 다공성 구조체 8 내지 12 중량부를 용해하여 이루어지는 것이 바람직하다.
상기 다공성 구조체는 굴패각 분말 및 불가사리 분말로 이루어진 그룹에서 선택된 하나 이상으로 이루어질 수 있는데, 다공성 구조체로 굴패각 분말이 사용되는 경우에는 구리, 납, 카드뮴, 아연 등에 대해 우수한 흡착력을 나타내며, 다공성 구조체로 불가사리 분말을 사용하게 되면 아연이나 니켈과 같은 성분에 대한 흡착력이 우수하다.
또한, 상기 다공성 구조체가 굴패각 분말과 불가사리 분말로 이루어지는 경우에는 굴패각 분말과 불가사리 분말이 1:1의 중량부로 혼합되어 이루어지는 것이 바람직한데, 상기와 같이 굴패각 분말과 불가사리 분말이 1:1의 중량부로 혼합되어 이루어진 다공성 구조체가 사용되면 크롬에 대한 흡착력이 향상된 수질정화제를 제공할 수 있기 때문에, 흡착하고자 하는 성분에 따라 다공성 구조체의 성분을 조절하여 적용하는 것이 바람직하다.
삭제
삭제
상기 다공성 구조체의 용해량이 8 중량부 미만이면 상기에 나열된 중금속 등에 대한 수질정화제의 흡착성능이 낮아지고, 상기 다공성 구조체의 용해량이 12 중량부를 초과하게 되면 상기의 효과는 크게 향상되지 않으면서 다공성 구조체의 표면에 알지네이트의 코팅량이 지나치게 낮아지기 때문에, 수질정화제의 흡착성능이 저하될 수 있다.
또한, 상기 다공성 구조체의 입자크기가 0.1 밀리미터 미만이면 쉽게 비산되어 작업장을 오염시키며, 입자간의 뭉침현상으로 인해 알지네이트 수용액에 고르게 분산되지 못하며, 상기 다공성 구조체의 입자크기가 1 밀리미터를 초과하게 되면 다공성 구조체의 비표면적 감소로 인해 중금속 흡착성능이 저하된다.
상기 염화칼슘용해단계(S101-1)는 정제수에 염화칼슘을 용해하여 염화칼슘 수용액을 제조하는 단계로, 정제수 100 중량부에 염화칼슘 0.5 내지 1.5 중량부를 용해하여 이루어지는 것이 바람직하다.
상기 염화칼슘은 2가의 양이온 염이 가교제로 작용함으로써, 알지네이트 내부에 네트워크 구조를 형성시킴에 따라 알지네이트 성분이 상기 다공성 구조체에 견고하게 고정될 수 있도록 하여 본 발명을 통해 제조되는 수질정화제가 해수에 투입되었을 때, 장기간 우수한 중금속 흡착성능이 유지될 수 있도록 하는 역할을 하는데, 상기 염화칼슘의 함량이 0.5 중량부 미만이면 상기의 효과가 미미하여 활성탄 대체제의 중금속 흡착성능이 저하되며, 상기 염화칼슘의 함량이 1.5 중량부를 초과하게 되면 가교제로 작용하는 2가의 양이온 염이 지나치게 증가하여 수질정화제의 중금속 흡착성능이 저하되며 제조비용을 지나치게 증가시키기 때문에 바람직하지 못하다.
상기 드롭핑단계(S105)는 상기 다공성구조체용해단계(S103)를 통해 제조된 혼합물을 상기 염화칼슘용해단계(S101-1)를 통해 제조된 염화칼슘 수용액에 드롭핑(Dropping)하는 단계로, 상기 다공성구조체용해단계(S103)를 통해 제조된 혼합물을 주사기나 피펫 등을 이용하여 상기 염화칼슘용해단계(S101-1)를 통해 제조된 염화칼슘 수용액에 드롭핑하는 과정으로 이루어진다.
상기의 과정을 통해 상기 염화칼슘용해단계(S101-1)를 통해 제조된 염화칼슘 수용액에 상기 다공성구조체용해단계(S103)를 통해 제조된 혼합물을 떨구면 굴패각 분말이나 불가사리 분말과 같은 다공성 구조체를 담채로 하며, 중금속에 대해 우수한 흡착성능을 나타내는 알지네이트가 상기 다공성 구조체의 표면에 코팅되어 우수한 중금속 흡착성능을 나타내는 수질정화제가 제공될 수 있다.
이하에서는, 본 발명에 따른 굴패각과 불가사리를 이용한 중금속 흡착 기능의 수질정화제의 제조방법 및 그 제조방법으로 제조된 수질정화제의 물성을 실시예를 들어 설명하기로 한다.
<제조예 1> 굴패각 분말의 제조
굴패각을 분쇄장치에 투입하고 1 밀리미터의 입자크기로 분쇄한 후에, 분쇄된 굴패각 분쇄물을 세라믹볼과 자석볼이 수용된 회전분쇄기에 투입하고 100rpm의 회전 속도로 8 시간 동안 회전시켜 0.1 밀리미터의 입자크기를 나타내는 굴패각 분말을 제조하였다.
<제조예 2> 굴패각 분말의 제조
상기 제조예 1과 동일하게 진행하되, 1 밀리미터의 입자크기를 나타내는 굴패각 분말을 제조하였다.
<제조예 3> 불가사리 분말의 제조
불가사리를 60 내지 70℃의 열풍으로 건조한 후에, 분쇄장치에 투입하고 1 밀리미터의 입자크기로 분쇄한 후에, 분쇄된 불가사리 분쇄물을 세라믹볼과 자석볼이 수용된 회전분쇄기에 투입하고 100rpm의 회전 속도로 8 시간 동안 회전시켜 0.1 밀리미터의 입자크기를 나타내는 불가사리 분말을 제조하였다.
<제조예 4> 불가사리 분말의 제조
상기 제조예 3과 동일하게 진행하되, 1 밀리미터의 입자크기를 나타내는 불가사리 분말을 제조하였다.
<실시예 1>
정제수 100mL에 알지네이트 1g을 투입하고 150rpm의 속도로 5분 동안 교반하여 알지네이트 수용액을 제조하고, 제조된 알지네이트 수용액에 상기 제조예 1을 통해 제조된 굴패각 분말 10g을 혼합하고 150rpm의 속도로 5분 동안 교반하여 혼합물을 제조하고, 제조된 혼합물을 주사기를 이용하여 정제수 100mL와 염화칼슘 1g을 혼합하여 이루어진 염화칼슘 수용액에 떨구는 과정을 통해 수질정화제를 제조하였다.
<실시예 2>
상기 실시예 1과 동일하게 진행하되, 상기 제조예 3를 통해 제조된 불가사리 분말 10g을 혼합하여 수질정화제를 제조하였다.
<실시예 3>
상기 실시예 1과 동일하게 진행하되, 상기 제조예 1을 통해 제조된 굴패각 분말 5g과 상기 제조예 3를 통해 제조된 불가사리 분말 5g을 혼합하여 수질정화제를 제조하였다.
<실시예 4>
상기 실시예 1과 동일하게 진행하되, 상기 제조예 2를 통해 제조된 굴패각 분말을 사용하여 수질정화제를 제조하였다.
<비교예 1>
활성탄.
<비교예 2>
상기 실시예 1과 동일하게 진행하되, 알지네이트 0.1g을 투입하여 수질정화제를 제조하였다.
<비교예 3>
상기 실시예 1과 동일하게 진행하되, 알지네이트 10g을 투입하여 수질정화제를 제조하였다.
<비교예 4>
상기 실시예 1과 동일하게 진행하되, 입도가 10mm인 굴패각 분말을 사용하여 수질정화제를 제조하였다.
<비교예 5>
상기 실시예 1과 동일하게 진행하되, 상기 제조예 1을 통해 제조된 굴패각 분말 0.1g을 혼합하여 수질정화제를 제조하였다.
<비교예 6>
상기 실시예 1과 동일하게 진행하되, 상기 제조예 1을 통해 제조된 굴패각 분말 1g을 혼합하여 수질정화제를 제조하였다.
<비교예 7>
상기 실시예 1과 동일하게 진행하되, 정제수 100mL와 염화칼슘 0.1g을 혼합하여 이루어진 염화칼슘 수용액을 사용하여 수질정화제를 제조하였다.
<비교예 8>
상기 실시예 1과 동일하게 진행하되, 정제수 100mL와 염화칼슘 10g을 혼합하여 이루어진 염화칼슘 수용액을 사용하여 수질정화제를 제조하였다.
상기 실시예 1을 통해 제조된 활성탄 대체제를 주사전자현미경(SEM)으로 촬영하여 아래 도 2에 나타내었다.
아래 도 2에 나타낸 것처럼, 본 발명의 실시예 1을 통해 제조된 수질정화제는 다수의 기공이 형성되어 있는 것을 알 수 있다.
또한, 상기 실시예 1 내지 3을 통해 제조된 수질정화제와 상기 비교예 1의 활성탄의 흡착성능을 측정하여 아래 표 1에 나타내었다.
단 흡착성능은 아래 계산식 I을 통해 계산하였다.
계산식 I> qt(mg/g)=(C0-Ct)×V/w
여기서, qt=흡착능, C0:개시농도(ppm), Ct=특정시간의 농도(ppm), V=용액부피(20mL), W=흡착무게다.
<표 1>
상기 표 1에 나타낸 것처럼, 본 발명의 실시예 1 내지 3을 통해 제조된 수질정화제는 각종 중금속에 대해 우수한 흡착성능을 나타내는 것을 알 수 있다.
특히, 실시예 1의 경우 구리, 납, 카드뮴, 아연 및 니켈에 대해 비교예 1과 비교했을 때, 우수한 흡착성능을 나타내며, 실시예 2의 경우에는 아연과 니켈에 대해 우수한 흡착성능을 나타내며, 실시예 3의 경우에는 납과 크롬에 대해 우수한 흡착성능을 나타낸다.
또한, 상기 실시예 1 및 비교예 2 내지 3을 통해 제조된 수질정화제의 중금속 흡착성능을 측정하여 아래 표 2 및 도 3에 나타내었다.
<표 2>
아래 표 2 및 아래 도 3에 나타낸 것처럼 본 발명의 실시예 1을 통해 제조된 수질정화제는 알지네이트의 함량이 최적화되어 비교예 2 내지 3을 통해 제조된 수질정화제에 비해 중금속 흡착성능이 우수한 것을 알 수 있다.
또한, 상기 실시예 1, 실시예 4 및 비교예 4를 통해 제조된 수질정화제의 중금속 흡착성능을 측정하여 아래 표 3 및 도 4에 나타내었다.
<표 3>
상기 표 3 및 아래 도 4에 나타낸 것처럼, 본 발명의 실시예 1 및 4를 통해 제조된 수질정화제는 굴패각 분말의 입자크기가 조절되어 비교예 4를 통해 제조된 수질정화제에 비해 중금속 흡착성능이 우수한 것을 알 수 있다.
또한, 상기 실시예 1 및 비교예 5 내지 6을 통해 제조된 수질정화제의 중금속 흡착성능을 측정하여 아래 표 4 및 도 5에 나타내었다.
<표 4>
상기 표 4 및 아래 도 5에 나타낸 것처럼, 본 발명의 실시예 1을 통해 제조된 수질정화제는 굴패각 분말의 함량이 최적화되어 비교예 5 내지 6을 통해 제조된 수질정화제에 비해 중금속 흡착성능이 우수한 것을 알 수 있다.
또한, 상기 실시예 1 및 비교예 7 내지 8을 통해 제조된 수질정화제의 중금속 흡착성능을 측정하여 아래 표 5 및 도 6에 나타내었다.
<표 5>
상기 표 5 및 아래 도 6에 나타낸 것처럼, 본 발명의 실시예 1을 통해 제조된 수질정화제는 염화칼슘 수용액의 농도가 최적화되어 비교예 7 내지 8을 통해 제조된 수질정화제에 비해 중금속 흡착성능이 우수한 것을 알 수 있다.
따라서, 본 발명에 따른 굴패각과 불가사리를 이용한 중금속 흡착 기능의 수질정화제의 제조방법은 알지네이트 성분과 굴패각이나 불가사리와 같은 다공성 구조체를 활용하여 중금속에 대해 우수한 흡착력을 나타내며 친환경적인 수질정화제를 제공한다.
S101 ; 알지네이트용해단계, S101-1 ; 염화칼슘용해단계
S103 ; 다공성구조체용해단계
S105 ; 드롭핑단계
S103 ; 다공성구조체용해단계
S105 ; 드롭핑단계
Claims (8)
- 정제수에 알지네이트를 용해하여 알지네이트 수용액을 제조하는 알지네이트용해단계;
상기 알지네이트용해단계를 통해 제조된 알지네이트 수용액에 굴패각 분말 과 불가사리 분말로 이루어지는 다공성 구조체를 용해하는 다공성구조체용해단계;
정제수에 염화칼슘을 용해하여 염화칼슘 수용액을 제조하는 염화칼슘용해단계; 및
상기 다공성구조체용해단계를 통해 제조된 혼합물을 상기 염화칼슘용해단계를 통해 제조된 염화칼슘 수용액에 드롭핑하는 드롭핑단계;로 이루어지며,
상기 다공성 구조체는 굴패각 분말과 불가사리 분말이 1:1의 중량부로 혼합되어 이루어지고,
상기 알지네이트용해단계는 정제수 100 중량부에 알지네이트 0.5 내지 1.5 중량부를 용해하여 이루어지며,
상기 다공성구조체용해단계는 상기 알지네이트용해단계를 통해 제조된 알지네이트 수용액 100 중량부에 다공성 구조체 8 내지 12 중량부를 용해하여 이루어지고,
상기 다공성 구조체는 1 밀리미터의 입자크기를 가지며,
상기 염화칼슘용해단계는 정제수 100 중량부에 염화칼슘 0.5 중량부를 용해하여 이루어지는 것을 특징으로 하는 굴패각과 불가사리를 이용한 중금속 흡착 기능의 수질정화제의 제조방법. - 삭제
- 삭제
- 삭제
- 삭제
- 삭제
- 삭제
- 삭제
Applications Claiming Priority (2)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| KR1020220114242 | 2022-09-08 | ||
| KR20220114242 | 2022-09-08 |
Publications (1)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| KR102613250B1 true KR102613250B1 (ko) | 2023-12-13 |
Family
ID=89157633
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| KR1020220129351A KR102613250B1 (ko) | 2022-09-08 | 2022-10-11 | 굴패각과 불가사리를 이용한 중금속 흡착 기능의 수질정화제의 제조방법 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| KR (1) | KR102613250B1 (ko) |
Citations (5)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| KR101499292B1 (ko) | 2012-09-18 | 2015-03-09 | 주식회사 서진바이오텍 | 굴 패각을 이용한 구연산칼슘의 제조방법 |
| KR20200122773A (ko) * | 2019-04-19 | 2020-10-28 | 한밭대학교 산학협력단 | 나노/마이크로 흡착제를 포함한 알지네이트 중금속 제거용 흡착제 및 이의 제조방법 |
| CN112774640A (zh) * | 2020-12-17 | 2021-05-11 | 杭州电子科技大学 | 一种治理污水并二次利用于土壤改良的吸附剂及其制备方法、应用 |
| KR102284269B1 (ko) * | 2020-12-16 | 2021-08-04 | 대흥콘크리트 주식회사 | 페로니켈 슬래그 및 수산폐기물을 재활용한 중금속 흡착능을 가지는 친환경 호안블럭 |
| KR102362064B1 (ko) | 2020-05-15 | 2022-02-11 | 경상국립대학교산학협력단 | 굴 패각을 이용한 바테라이트형 탄산칼슘 제조 방법 |
-
2022
- 2022-10-11 KR KR1020220129351A patent/KR102613250B1/ko active IP Right Grant
Patent Citations (5)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| KR101499292B1 (ko) | 2012-09-18 | 2015-03-09 | 주식회사 서진바이오텍 | 굴 패각을 이용한 구연산칼슘의 제조방법 |
| KR20200122773A (ko) * | 2019-04-19 | 2020-10-28 | 한밭대학교 산학협력단 | 나노/마이크로 흡착제를 포함한 알지네이트 중금속 제거용 흡착제 및 이의 제조방법 |
| KR102362064B1 (ko) | 2020-05-15 | 2022-02-11 | 경상국립대학교산학협력단 | 굴 패각을 이용한 바테라이트형 탄산칼슘 제조 방법 |
| KR102284269B1 (ko) * | 2020-12-16 | 2021-08-04 | 대흥콘크리트 주식회사 | 페로니켈 슬래그 및 수산폐기물을 재활용한 중금속 흡착능을 가지는 친환경 호안블럭 |
| CN112774640A (zh) * | 2020-12-17 | 2021-05-11 | 杭州电子科技大学 | 一种治理污水并二次利用于土壤改良的吸附剂及其制备方法、应用 |
Similar Documents
| Publication | Publication Date | Title |
|---|---|---|
| AU2019201715B2 (en) | Organic-inorganic composite material for removal of anionic pollutants from water and process for the preparation thereof | |
| Kobya | Adsorption, kinetic and equilibrium studies of Cr (VI) by hazelnut shell activated carbon | |
| CN108905999A (zh) | 一种新型生物炭复合凝胶及其制备方法和用途 | |
| Wong et al. | Synthesis of cellulose/nano-hydroxyapatite composite hydrogel absorbent for removal of heavy metal ions from palm oil mill effluents | |
| CN114405492B (zh) | 一种活性炭-零价铁复合凝胶颗粒及其制备方法和去除重金属离子的应用 | |
| Obayomi et al. | Green synthesis of graphene-oxide based nanocomposites for efficient removal of methylene blue dye from wastewater | |
| CN112121770A (zh) | 一种用于重金属废水处理的污泥陶粒及制备方法 | |
| CN110157451B (zh) | 一种使用球磨机改性木质纤维素与无机粉料复合的含砷土壤稳定剂的制备方法 | |
| CN110124618B (zh) | 一种水滑石-植物纤维素复合小球及其制备方法与应用 | |
| EP3505239A1 (en) | Sorbents from iron-rich and aluminium-rich starting materials | |
| KR102613250B1 (ko) | 굴패각과 불가사리를 이용한 중금속 흡착 기능의 수질정화제의 제조방법 | |
| CN111617730B (zh) | 一种粉煤灰复合材料、其制备方法及应用 | |
| KR20160121131A (ko) | 다층막으로 된 하이드로젤 캡슐 및 이의 제조방법 | |
| CN110280227A (zh) | MnO2/PEI/TA双功能复合材料的制备及其应用 | |
| CN109694114B (zh) | 铝代水铁矿在吸附重金属中的应用 | |
| CN114797787A (zh) | 载铁椰壳活性炭壳聚糖复合微球的制备及其应用 | |
| Zhang et al. | Preparation of novel poly (sodium p-styrenesulfonate)/sodium alginate hydrogel incorporated with MOF-5 nanoparticles for the adsorption of Pb (II) and tetracycline | |
| CN114733486A (zh) | 一种除磷改性生物炭的制备方法 | |
| Yadav et al. | A systematic review on recent development of chitosan/alginate-based polyelectrolyte complexes for wastewater treatment | |
| Ayanda et al. | Coal fly ash supported nZnO for the sorption of triphenyltin chloride | |
| CN109201002B (zh) | 一种炭包裹的过渡金属碳化物复合材料、制备方法及其吸附用途 | |
| KR101581773B1 (ko) | 바이오 자성흡착제를 이용한 해수 내 유용자원의 회수방법 | |
| KR20150086665A (ko) | 고정화된 견운모를 이용한 세슘 제거방법 | |
| Saharudin et al. | Synthesis of hydroxyapatite from cockle shell wastes | |
| KR102505738B1 (ko) | 아라고나이트에 유기게르마늄을 흡착시킨 정수기 필터재의 제조 방법 |
Legal Events
| Date | Code | Title | Description |
|---|---|---|---|
| AMND | Amendment | ||
| AMND | Amendment | ||
| X701 | Decision to grant (after re-examination) | ||
| GRNT | Written decision to grant |