KR19990015582A

KR19990015582A - Development of ocher filter media for water purifiers

Info

Publication number: KR19990015582A
Application number: KR1019970037756A
Authority: KR
Inventors: 안갑환; 문정현; 김좌관; 서정호
Original assignee: 안갑환
Priority date: 1997-08-02
Filing date: 1997-08-02
Publication date: 1999-03-05

Abstract

본 발명은 정수기에 황토 여재를 사용하기 위해 황토의 가소성을 이용하여 입자 형태로 황토를 제조하는 방법과 제조된 황토 여재를 정수기에 사용하는 것에 관한 것이다.The present invention relates to a method for producing loess in the form of particles by using the plasticity of the loess in order to use the loess filter medium in the water purifier and to use the prepared loess filter media in the water purifier.

기존의 황토 이용 제품들이 황토를 가공하지 않고 사용해 온 반면 본 발명은 정수 효율이 아주 우수한 황토를 가공과 동시에 성형까지 하여 정수기용 여재로 사용할 수 있도록 하였다.While conventional products using ocher have been used without processing ocher, the present invention allows the use of ocher, which is very excellent in water purification efficiency, to be processed and molded at the same time as a filter for water purifier.

종래의 정수기용 여재로는 활성탄, 이온교환수지, 제오라이트 등이 사용되고 있으나 이들 여재들은 가격이 비싸고 특정 오염물만을 제거하므로 여러 정수단계를 거쳐야 된다는 단점이 있다. 그러나 분말 또는 입상의 황토를 여재로 사용한 정수기는 수중에 존재하는 유기물 뿐만 아니라 질소, 인, 중금속 등도 동시에 처리하며, 그 처리 효율도 아주 우수하다.Conventional filters for water purifiers have been used such as activated carbon, ion exchange resins, zeolites, etc. However, these filters have a disadvantage in that they have to go through several purification steps because they are expensive and only remove certain contaminants. However, the water purifier using powdery or granular loess as a media treats not only organic matter present in water but also nitrogen, phosphorus, heavy metals, etc., and its treatment efficiency is also excellent.

그러므로 본 발명은 최근 우리나라 4대강의 오염으로 인한 음용수의 부족 문제를 해결하는데 아주 유용하게 이용될 수 있다.Therefore, the present invention can be very useful in solving the problem of lack of drinking water due to the pollution of the four major rivers in Korea.

Description

Development of ocher filter media for water purifiers

정수기 여재용 황토를 소성 가공할 때 황토의 흡착능을 증가시키고 압력손실을 최소화 할 수 있도록 제작된 여러 가지 형태의 여재를 나타낸 도면이다.This figure shows the various types of media produced to increase the adsorption capacity of the yellow soil and minimize the pressure loss when plasticizing the yellow soil for water purifier media.

제1도는 소성 가공된 황토를 0.1∼5㎜ 정도 크기로 제작된 구형의 황토 여재이며1 is a spherical ocher filter media made of plastic processed loess having a size of 0.1 to 5 mm.

제2도는 실린더형의 여재를 나타낸 것이다.2 shows a cylindrical media.

제3도는 흡착 표면적을 증가시키기 위하여 실린더형 여재에 구멍을 낸 것이며3 is a hole in the cylindrical media to increase the adsorption surface area

제4도는 육면체형의 황토 여재를 나타낸 것이며4 shows hexahedral loess media

제5도는 불규칙적인 형태의 여재를 나타낸 것이다.5 shows an irregularly shaped medium.

본 발명은 국내에 산재되어 있는 황토를 손쉽게 가공 처리하여 만든 여재를 정수기의 여재로 이용함으로써 가정, 아파트 등의 음용수의 수질을 정화함과 동시에 물맛을 좋게 하기 위해서 고안된 것이다. 또한 본 발명은 정수기 여재용으로 황토를 이용할 때 흡착능을 가장 좋게 하기 위해 황토의 가소성을 이용하여 입자형태로 황토를 제조하는 방법에 관한 것이다.The present invention is designed to purify the water quality of drinking water, such as homes, apartments, etc., and to improve the taste of the water by using the filter medium made by processing the loess easily scattered in Korea as the filter medium. The present invention also relates to a method for producing loess in the form of particles using the plasticity of the loess in order to provide the best adsorption capacity when using the loess for water filter media.

국내에서 흔히 볼 수 있는 황토는 단위 용적당 계면이 대단히 큰 이질적(異質的), 다상적(多相的), 입자적, 분산적, 다공질적인 구조를 가지고 있다. 황토의 분산성과 그 결과로 생기는 계면활성은 물과 화학물질의 흡착, 이온교환, 부착, 팽창과 수축, 분산과 응집, 모세관과 같은 현상을 일어나게 한다. 황토에 이온이 흡착하는 것은 수중에 존재하는 양이온과 이온교환을 할 수 있는 능력을 가진 카복실, 인산기와 같은 양이온의 존재와 표면 내부에 존재하는 음이온 그룹들에 의한 것 때문이다. 덧붙여 말하면, 오염된 이온성 물질이 황토와 혼합될 때 용액중의 음이온 혹은 양이온의 물질들을 물리, 화학적 흡착 방법으로 제거 가능하다. 또한 황토는 가소성(可塑性)이 있어 여러 형태로 성형이 가능하다. 따라서 물리, 화학적 흡착이 용이한 형태로 성형하여 원하는 정수기에 충진함으로 최적의 흡착이 가능하도록 제조할 수 있다.Ocher, which is commonly seen in Korea, has a heterogeneous, multiphase, granular, dispersed, porous structure with a very large interface per unit volume. The dispersibility of the loess and the resulting interfacial activity causes phenomena such as adsorption of water and chemicals, ion exchange, adhesion, expansion and contraction, dispersion and aggregation, and capillaries. The adsorption of ions to the loess is due to the presence of cations such as carboxyl and phosphate groups which have the ability to ion exchange with cations present in water and anion groups present inside the surface. In addition, when contaminated ionic material is mixed with loess, it is possible to remove anions or cations in solution by physical and chemical adsorption methods. In addition, loess is plastic and can be molded into various forms. Therefore, it can be manufactured to enable optimum adsorption by filling into a desired water purifier by molding into a form that is physical and chemical adsorption easy.

황토의 이용은 인지(人知)가 개발되지 않은 미개(未開) 시대부터 시작되어 다양한 형태와 용도로써 우리의 생활과 밀접한 관계를 가져 왔으며 인류생활에 필수적인 것으로 되어 왔다. 최근에는 적조가 발생한 지역에 황토를 투여하여 적조를 개선하고, 건축재료로 사용하기도 하며, 양어장에서 양식 효율을 높이는 데에도 기여하고 있으며, 원적외선을 방출하는 성질을 이용한 황토침대 등 다양하게 이용되고 있다.The use of the loess has been closely related to our lives in various forms and uses, starting from the uncivilized age when cognition has not been developed and has become essential to human life. In recent years, red clay has been applied to areas where red tide has occurred, which is used to improve red tide, as a building material, and to improve aquaculture efficiency in fish farms. .

무기재로 원료로서의 황토의 중요한 성질은 성형능력(成形能力), 건조강도(乾燥强度, drying strength), 생소지강도(生素地强度, green strength), 건조수축(乾燥收縮, drying shrinkage), 내화도(耐火度, refractoriness), 하중연화온도(荷重軟化溫度, softening temperature under load), 소성색상(燒成色相, fired color) 등이다. 이런 성질들은 황토의 광물조성에 따라 다르지만 또 하나의 중요한 요소는 입자의 크기와 그 분포상태이다. 따라서 황토를 성형가공 하기 위해서는 위와 같은 성질과 상태를 잘 알아야 한다. 그러나 기존의 황토를 이용한 제품은 황토를 가공하지 않고 천연상태로 사용하여 왔으나, 본 발명은 위와 같은 황토의 무기재료로서의 성질을 이용하여 열을 가하여 황토를 소성 가공함으로서 황토내에 함유되어 있는 유기물을 제거하고 황토의 비표면적을 높여 흡착능을 월등히 증가시킨 것이다. 또한 원하는 형태로 성형할 수 있기 때문에 본 발명과 같이 성형 소성 처리된 제품은 수중에 존재하고 있는 유기물, 질소, 인, 중금속 등 다양한 오염물질을 제거 함으로서 정수기내여재로서의 역할을 훌륭히 해내며 황토에서 발생하는 원적외선으로 물 분자를 활성화시켜 인체에 유익하게 하는 역할도 할 뿐만 아니라, 다양한 형태로 충진이 가능하여 어떤 형태의 정수기에도 적용이 가능하다.As an inorganic material, the important properties of loess as raw material are molding ability, drying strength, green strength, drying shrinkage, and fire resistance. Refractoriness, softening temperature under load, fired color, and the like. These properties depend on the mineral composition of the loess, but another important factor is the particle size and its distribution. Therefore, in order to mold the ocher, you need to know the above properties and conditions. However, conventional products using ocher have been used in natural state without processing ocher, but the present invention removes organic matter contained in ocher by plasticizing ocher by applying heat by using the properties as an inorganic material of ocher. And by increasing the specific surface area of loess, the adsorption capacity is greatly increased. In addition, since the product can be molded into a desired shape, the molded plastic processed product according to the present invention removes various contaminants such as organic matter, nitrogen, phosphorus, and heavy metals in the water and plays an excellent role as a filter material in the water purifier. In addition to the role of activating water molecules in the far infrared to benefit the human body, as well as filling in a variety of forms can be applied to any type of water purifier.

정수기용 황토 여재는 기존의 카트리지형 정수기에도 적용이 가능한데, 역삼투압(R/O) 정수기는 유기물을 제거하기 위해 활성화된 여과 장치가 필요하므로 여기에 황토여재를 이용할 수 있다. 뿐만 아니라 현재 수도에 직결하여 사용하고 있는 정수기 여재(활성탄, 맥반석, 이온교환수지, 세라믹, 부직포)들의 대체 여재로도 사용 가능하며, 기존의 여재와 황토 여재를 혼합하면 물의 정수능력은 더욱 좋아진다.The ocher filter media for water purifiers can be applied to existing cartridge type water purifiers. The reverse osmosis (R / O) water purifier requires an activated filtration device to remove organic matter, and thus the ocher media filters can be used. In addition, it can be used as a substitute filter for water purifier media (active carbon, ganban stone, ion exchange resin, ceramics, nonwoven fabrics) that are currently used directly in the water supply. .

정수기 여재용 황토의 가공방법은 다음과 같다. 천연적으로 존재하는 황토를 채취하여 약 20%의 물과 혼합한 후 적절한 형태로 변형시킨 후 가열로에 넣어 약 110℃로 가열한다. 가열시간은 약 6시간으로 황토가 충분히 소성될 수 있도록 한다. 가열온도와 소성시간에 따라 잘 흡착되는 흡착질이 달라지므로 주의 깊게 소성하여야 한다. 소성된 황토는 바깥 표면에는 교환 가능한 양이온이 존재를 하고, 안 표면에는 음이온이 존재하여 이온성이 오염물들을 효과적으로 제거 가능한 구조로 된다.The processing method of loess for water purifier filter media is as follows. The natural loess is collected, mixed with about 20% of water, transformed into an appropriate form, and then heated in a furnace to about 110 ° C. The heating time is about 6 hours to allow the loess to be sufficiently baked. Adsorption well adsorbed depends on heating temperature and firing time, so it should be fired carefully. The calcined ocher has exchangeable cations on its outer surface and anions on its inner surface, which effectively removes ionic contaminants.

이렇게 가공 처리된 황토 여재는 비표면적이 크고, 외표면에는 가공이 아주 많아 흡착속도가 대단히 빠르며, 입상화의 형태로 제조되어 있어 정수시 압력 손실이 낮고, 쉽게 카트리지화 할 수 있어 교환작업이 간단하다. 흡착용량이 크기 때문에 장기간에 걸쳐 뛰어난 성능을 발휘할 수 있으며 소형화, 경량화가 가능하다.The processed ocher filter media has a large specific surface area, and the external surface has a lot of processing, so the adsorption rate is very fast, and it is manufactured in the form of granulation. Do. Due to the large adsorption capacity, it can exhibit excellent performance over a long period of time, and can be made smaller and lighter.

정수기의 사후관리도 대단히 중요한데 기존의 정수기 여재는 정수량에 따라 다소 차이는 있으나 한달에 1번 정도 여재를 교체하여 주어야 한다. 이렇게 교체된 여재는 대부분 재생이 까다롭거나, 불가능하여 폐기 처분하여야 하는 단점이 있다. 그러나 황토여재는 재생과정이 간단하므로 가정에서도 손쉽게 재생할 수 있어 매우 경제적인 잇점도 가지고 있다. 황토 여재의 재생 방법은 한달에 한번 정도 100℃의 끓는 물에 약 30분 정도 끓인 다음에 이것을 다시 시중에서 판매하고 있는 식초에 하루 정도 담구어 두면, 황토에 흡착되어 있는 중금속 종류가 탈착되어 나온다. 이렇게 완전히 중금속이 탈착된 황토 여재를 다시 맑은 물에 1시간 정도 세척 한 다음 정수기에 재 충진하면 계속적으로 사용이 가능하다.Aftercare of the water purifier is also very important. Existing water filter media is somewhat different depending on the amount of water, but the media should be replaced about once a month. The media replaced in this way has a disadvantage in that it is difficult to recycle most of the material, or can be disposed of. However, ocher media has a very economical advantage because it can be easily reproduced at home because the regeneration process is simple. The method of regeneration of ocher filter media is to boil it for about 30 minutes in boiling water of 100 ℃ once a month and soak it in vinegar for sale on the market for one day. The ocher filter media from which the heavy metal is completely desorbed is washed again in clear water for about 1 hour and then refilled in the water purifier to continue using.

황토 여재의 장점은 다음과 같다.The advantages of ocher media are:

- 나쁜 맛과 냄새, 색도, 탁도 및 유기화합물을 동시에 제거 가능하다.-It can remove bad taste, smell, color, turbidity and organic compound at the same time.

- 미량의 부유물과 박테리아도 제거 가능하다.-It can also remove small amounts of suspended solids and bacteria.

- 용존산소와 미네랄이 용출되어 물의 맛을 좋게한다.Dissolved oxygen and minerals elute to improve the taste of water.

- 수중에 존재하는 미량의 독성 중금속도 제거 가능하다.-It can also remove trace toxic heavy metals in water.

- 황토 여재의 정수기 적용 폭이 대단히 넓다.-The range of water purifier application of ocher filter media is very wide.

- 가격이 저렴하다.-The price is low.

- 황토 여재의 재생을 가정에서도 손쉽게 할 수 있다.-The regeneration of ocher media can be done easily at home.

이하, 본 발명을 실시예를 통하여 더욱 상세히 설명하면 다음과 같으며, 본 발명이 실시예에 한정되는 것은 아니다.Hereinafter, the present invention will be described in more detail with reference to the following Examples, but the present invention is not limited to the Examples.

[실시예 1]Example 1

황토의 오염물 처리 성능을 확인하기 위해 일부 오염물질들을 임으로 수돗물 속에 미량 주입하여 황토여재의 처리 성능을 시험하였다. 표 1에서 유기물의 경우 TOC 기준 약 76.4%, PO₄-P는 51.4%, 중금속에 있어서는 Pb 99% 이상, Al 95% 이상 제거가 되어 황토여재는 중금속제거에 탁월한 것으로 나타났다.In order to confirm the contaminant treatment performance of the yellow soil, some contaminants were randomly injected into the tap water to test the treatment performance of the yellow soil filter media. In Table 1, about 76.4% of organic matter, 51.4% of PO ₄ -P, more than 99% of Pb and more than 95% of Al were removed.

표 1. 소성 가공한 황토여재를 이용한 수중의 유기물 및 중금속 제거 특성Table 1. Removal Characteristics of Organic Matter and Heavy Metals in Water Using Plastic Processed Ocher Filters

Claims

When using ocher filter media in granular or powder form or using ocher filter media with activated carbon, ion exchange resin, etc.

When manufacturing granular ocher filter media, mixed with appropriate water and shaping, and heating and baking at 550 ~ 110 ℃

When preparing granular ocher filter media, using activated carbon, diatomaceous earth, silica sand, clay, alumina and other inorganic materials to prepare the filtrate in the same manner as in claim 2 to use for water purifier

Treatment of organic matter, nitrogen, phosphorus and heavy metals in water using loess filter medium for water purifier

When the water is purified by using ocher media in drinking water storage tank of single-family or multi-family house