KR19990046273A - A Compound of Water Treatment Agent Emitting Far-Infrared Rays - Google Patents

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Abstract

본 발명은 원적외선 방사 수처리제 조성물에 관한 것으로서, 더욱 상세하게는 SiO2, Al2O3, CaO, MgO, Fe2O3, Na2O, CoO3등의 산화물과 Ti 등의 금속, Y, La, Ce, Nd 등의 희토류 금속으로 구성되는 일련의 원적외선 방사체 무기조성물과 CuO, NiO, 흑운모 및 도석이 혼합된 조성물로써, 원적외선 방사율이 안정하면서도 방사에너지가 높고 여과, 정제 능력이 뛰어난 새로운 원적외선 방사 수처리제 조성물에 관한 것이다.The present invention relates to a far-infrared radiation water treatment composition, and more particularly, oxides such as SiO 2 , Al 2 O 3 , CaO, MgO, Fe 2 O 3 , Na 2 O, CoO 3 , metals such as Ti, Y, La A series of far infrared emitter inorganic compositions composed of rare earth metals such as, Ce, Nd, CuO, NiO, biotite and pottery. It relates to a composition.

Description

원적외선 방사 수처리제 조성물{A Compound of Water Treatment Agent Emitting Far-Infrared Rays}Far-infrared Rays of A Compound of Water Treatment Agent Emitting Far-Infrared Rays

본 발명은 원적외선 방사 수처리제 조성물에 관한 것으로서, 더욱 상세하게는 SiO2, Al2O3, CaO, MgO, Fe2O3, Na2O, CoO3등의 산화물과 Ti 등의 금속, Y, La, Ce, Nd 등의 희토류 금속으로 구성되는 일련의 원적외선 방사체 무기조성물과 CuO, NiO, 흑운모 및 도석이 혼합된 조성물로써, 원적외선 방사율이 안정하면서도 방사에너지가 높고 여과, 정제 능력이 뛰어난 새로운 원적외선 방사 수처리제 조성물에 관한 것이다.The present invention relates to a far-infrared radiation water treatment composition, and more particularly, oxides such as SiO 2 , Al 2 O 3 , CaO, MgO, Fe 2 O 3 , Na 2 O, CoO 3 , metals such as Ti, Y, La A series of far infrared emitter inorganic compositions composed of rare earth metals such as, Ce, Nd, CuO, NiO, biotite and pottery. It relates to a composition.

적외선은 1800년 영국의 천문학자 F.W.Hershel이 가시광선보다 열효율이 좋고 온도를 상승시키는 효과가 있음을 처음으로 발견한 이래 1835년 A.Amper가 가시광선의 적색 파장대보다 장파장의 성질을 갖는 전자파를 적외선이라고 명명하였으며, CIE 국제 조명 용어집(제 3 판)에 의하면 근적외선(0.74 ∼ 1.4 ㎛), 중적외선(1.4 ∼ 3 ㎛), 원적외선(3 ∼ 100 ㎛)으로 구분하고 있다.Infrared is the name of infrared radiation in 1835 that A. Amper has a longer wavelength than the red wavelength range of visible light since the British astronomer FWHershel first discovered that it is more thermally efficient than visible light and has the effect of raising the temperature. According to the CIE International Lighting Glossary (3rd edition), it is classified into near-infrared (0.74-1.4 μm), mid-infrared (1.4-3 μm), and far-infrared (3-100 μm).

상기 원적외선은 생체에 대하여 가온효과, 혈행촉진, 대사기능항진, 발한촉진, 진통효과 및 생리활성 효과 등이 있다고 보고되고 있으며 이러한 성질의 활용에 대한 연구가 활발히 진행되고 있다. 또한 원적외선의 복사와 흡수에 의한 열에너지 이동을 이용한 가열 수단은 오래 전부터 건조 분야에 널리 사용되어 왔다.The far-infrared rays have been reported to have warming effect, blood circulation promotion, metabolic function promotion, sweating promotion, analgesic effect and physiological activity effect on the living body, and studies on the use of such properties are being actively conducted. In addition, heating means using heat energy transfer by radiation and absorption of far infrared rays has been widely used in the field of drying for a long time.

이러한 원적외선의 효과는 하기 방법으로 유도된다. 원적외선은 복사, 침투, 공명흡수의 성질을 갖는다. 각종 물질을 구성하는 분자 구조는 그 분자를 구성하는 원자, 질량, 물질의 제조 방법이나 소결 상태에 따라 다르며, 신축, 변각, 회전 등 고유의 진동을 한다. 이 진동수는 분자에 따라 다르며 분자가 가진 진동수와 동일한 진동수의 원적외선을 받으면 원자 및 원자단에 흡수되어 공명 현상을 일으킨다. 이를 공명운동이라 부르며 공명운동이 생기면 분자내에 큰 에너지가 발생하고 그 에너지의 대부분은 정적 에너지로, 일부는 활성화 에너지로 변해 분자를 활성화시킴으로써 상기와 같은 효과를 유도할 수 있다.The effect of such far infrared rays is induced by the following method. Far infrared rays have the properties of radiation, penetration and resonance absorption. The molecular structure constituting the various substances varies depending on the atoms, masses, materials manufacturing methods, and sintering states constituting the molecules, and inherently vibrates such as stretching, alteration, and rotation. This frequency varies depending on the molecule, and when it receives far-infrared rays at the same frequency as the molecule, it is absorbed by atoms and groups, causing resonance. This is called resonant motion, and when resonant motion occurs, large energy is generated in the molecule, and most of the energy is converted into static energy, and part of it is activated energy, thereby inducing the above effects.

우리 주변의 환경을 형성하고 있는 물체는 모두가 원적외선 복사체이다. 이러한 원적외선 복사체의 복사 스펙트라는 물체를 형성하고 있는 물질 고유의 분광 복사율과 그 물체의 온도에 의해 결정된다. 지표와 그 주변 온도는 약 300 K이기 때문에 우리들은 300 K의 복사체로 둘러싸인 환경 속에서 생활하고 있다.The objects that form the environment around us are all far-infrared radiation. The radiation spectra of these far-infrared radiators are determined by the spectral radiative inherent in the material forming the object and the temperature of the object. Since the earth's surface and its ambient temperature are about 300 K, we live in an environment surrounded by 300 K radiation.

물체표면에서 방사되는 적외선 에너지에 대하여 플랭크(Plank)는 흑체(black body) 복사 법칙을 세워 흑체에서 방사되는 에너지와 흑체의 온도, 파동수(파장, 파수)의 관계를 확립시켰다. 일반적으로 절대온도 T에서 흑체가 방사하는 방사에너지의 분포(분광방사발산도)는 다음과 같은 플랭크 식으로 주어진다.About infrared energy emitted from the surface of the object, Plank established the law of black body radiation to establish the relationship between the energy emitted from the black body, the temperature of the black body and the number of waves (wavelength, wave number). In general, the distribution of the radiant energy emitted by the black body at the absolute temperature T (spectral radiative emission) is given by the following flank:

여기서 C1= 2·π·h·C2= 3.7418 × 108W·m-2·㎛4 Where C 1 = 2 · π · h · C 2 = 3.7418 × 10 8 W · m −2 · μm 4

C2= hc/k = 1.4388 × 104㎛·KC 2 = hc / k = 1.4388 × 10 4 μmK

C = 2.9979 ×108m·sec-1(진공중의 광속도)C = 2.9979 × 10 8 msec- 1 (light speed in vacuum)

h = 6.6261 × 10-34W·sec2(플랭크 상수)h = 6.6261 × 10 -34 Wsec 2 (Plank constant)

k = 1.3807 ×10-23W·sec·K-1(볼쯔만 상수) 이다.k = 1.3807 x 10 -23 W sec K- 1 (Boltzmann constant).

방사율 곡선 표시의 횡축에는 적외선 분광학 분야에서는 파수 단위(cm-1)에 의한 스펙트럼 표시가 일반화되어 있으며 파장 단위(m)가 이용되기도 한다. 도 1에는 상기 수학식 1과 같이 주어지는 흑체의 방사에너지 분포를 나타내었다.In the field of infrared spectroscopy, the spectral display by the wave unit (cm -1 ) is generalized on the horizontal axis of the emissivity curve display, and the wavelength unit (m) is also used. 1 shows a radiation energy distribution of a black body given as in Equation 1 above.

한편, 원적외선 에너지를 방사하는 방사체 재료가 일반적으로 갖추어야 할 요건은 아래와 같다.On the other hand, the requirements that the radiator material that emits far-infrared energy generally must be as follows.

1) 내열성이 있을 것1) have heat resistance

2) 열충격성이 우수해야 함2) Good thermal shock

3) 기계적 강도, 내식성, 내구성이 우수해야 함3) Excellent mechanical strength, corrosion resistance and durability

4) 분광 방사율이 높은 파장 영역과 상대물질의 흡수율이 높은 파장 영역과 일치하여야 함4) Must match the wavelength range with high spectral emissivity and the wavelength range with high absorption of counterpart.

5) 단위 면적당 에너지 방사량이 커야 함5) The amount of energy emitted per unit area must be large

6) 방사체 자체의 가열 효과가 높아야 함6) The heating effect of the radiator itself should be high

7) 용도에 적합한 형태를 만들기 쉬워야 하고 양산이 가능하며 가격이 저렴하여야 함 등이다.7) It should be easy to make the form suitable for the purpose, mass production is possible, and the price should be low.

이와 같이, 일반적으로 원적외선을 방사하는 물질들에 관한 여러 가지 조사와 연구가 널리 행하여지고 있으며, 최근에는 인간의 의식주 생활과 관계되는 각종 생활용품에도 원적외선 방사물질의 적용이 확산되고 있다. 특히, 각종 침구류, 음용수 정수기 등에서 그 적용이 활발히 진행되고 있으며, 그 적용물질로는 대개 천연 광물이나 이들의 혼합조성물이 사용되고 있는 실정이다.As such, various investigations and researches on materials emitting far infrared rays have been widely conducted. In recent years, the application of far infrared rays radiation materials has also been spreading to various household goods related to human life. In particular, the application is actively progressed in various beddings, drinking water purifiers, etc., as the application material is a natural mineral or a mixed composition thereof is usually used.

그 중에서 지금까지 알려진 물질로써 국내 21여종의 천연광물 시료의 원적외선 방사특성을 측정한 원적외선 연구 결과를 표 1에 제시하였다.Among them, far-infrared research results of far-infrared radiation characteristics of 21 natural mineral samples in Korea are presented in Table 1.

국내 천연광물의 원적외선 분광반사율과 주용도Far Infrared Spectral Reflectance and Main Use of Natural Minerals in Korea 광물명Mineral name 주성분(함량, 중량%)Main ingredient (content, weight%) 전방사율Forward mortality 주용도Main use 규석burr SiO2(97∼99)SiO 2 (97-99) 0.65∼0.830.65 to 0.83 도자기, 유리Porcelain, glass 규조토Diatomaceous earth SiO2(94∼96), Al2O3(4∼6)SiO 2 (94-96), Al 2 O 3 (4-6) 0.85∼0.920.85-0.92 단열벽돌, 보온재Insulation Brick, Insulation 규사Quartz sand SiO2(99)SiO 2 (99) 0.60∼0.800.60 to 0.80 판유리, 병유리Plate glass, bottle glass 알루미나Alumina Al2O3(99)Al 2 O 3 (99) 0.60∼0.800.60 to 0.80 일라이트Illite SiO2(45), Al2O3(35), K2OSiO 2 (45), Al 2 O 3 (35), K 2 O 0.90∼0.940.90 to 0.94 경량골재, 건축용벽돌Lightweight aggregate, building brick 견운모(세레사이트)Cicada (ceresite) SiO2(48), Al2O3(32), Na2OSiO 2 (48), Al 2 O 3 (32), Na 2 O 0.88∼0.960.88-0.96 화장품, 충전재, 연마재Cosmetics, Fillings, Abrasives 적점토Red clay SiO2(62), Al2O3(22), Fe2O3(4)SiO 2 (62), Al 2 O 3 (22), Fe 2 O 3 (4) 0.85∼0.920.85-0.92 도자기, 벽돌Ceramics, brick 납석Feldspar SiO2(67), Al2O3(24)SiO 2 (67), Al 2 O 3 (24) 0.85∼0.900.85 to 0.90 도가니, 내와모르타르Crucibles, mine and mortar 맥반석(장석류)Elvanstone (feldspar) SiO2(67), Al2O3(20), Na2O(9)SiO 2 (67), Al 2 O 3 (20), Na 2 O (9) 0.90∼0.950.90 to 0.95 도자기, 정수제Pottery, Water Purifier 활석talc SiO2(55), Al2O3(10), MgO(25)SiO 2 (55), Al 2 O 3 (10), MgO (25) 0.80∼0.870.80 to 0.87 고주파 절연제High frequency insulation 감람석peridot SiO2(43), MgO(57)SiO 2 (43), MgO (57) 0.87∼0.940.87-0.94 내화물Refractory 지르콘zircon ZrO2(67), SiO2(32)ZrO 2 (67), SiO 2 (32) 0.88∼0.920.88-0.92 내화물, 고무첨가제Refractory, Rubber Additive 불석(제오라이트)Zeolite SiO2(78), Al2O3(8)SiO 2 (78), Al 2 O 3 (8) 0.87∼0.920.87-0.92 촉매, 정화제Catalyst, purifier 고령토china clay SiO2(47), Al2O3(40)SiO 2 (47), Al 2 O 3 (40) 0.85∼0.950.85-0.95 도자기ceramic ware 석회석Limestone CaO(56), CO2(44)CaO (56), CO 2 (44) 0.83∼0.910.83-0.91 시멘트cement 석고gypsum CaO(32), SO2(40)CaO (32), SO 2 (40) 0.86∼0.880.86-0.88 시멘트 지연제Cement retardant 화산재Volcanic ash SiO2(80), Al2O3(15)SiO 2 (80), Al 2 O 3 (15) 0.75∼0.850.75 to 0.85 모르타르mortar 도석Pottery SiO2(75), Al2O3(17)SiO 2 (75), Al 2 O 3 (17) 0.87∼0.920.87-0.92 도자기ceramic ware 사문석serpentine SiO2(44), MgO(43)SiO 2 (44), MgO (43) 0.87∼0.940.87-0.94 내화벽돌Firebrick 희토류Rare earths SiO2, Al2O3 SiO 2 , Al 2 O 3 0.90∼0.950.90 to 0.95 숯charcoal CC 0.930.93

상기 표 1에 의하면 천연광물의 원적외선 방사특성은 시료의 구성원소와 소결 상태 및 제조조건에 따라 변화한다. 또한, 천연광물의 원적외선 방사특성에 따라 그 용도가 결정되며 내열재, 정수제 및 촉매 등으로 이용되고 있음을 알 수 있다.According to Table 1, the far-infrared radiation characteristics of natural minerals vary according to the component of the sample, the sintering state, and the manufacturing conditions. In addition, it can be seen that its use is determined according to the far-infrared radiation characteristics of natural minerals, and it is used as a heat-resistant material, a water purifying agent, a catalyst, and the like.

일반적으로 원적외선 방사물질은 온도가 높을수록 원적외선 방사에너지 밀도가 높아진다. 그러나, 고온에서 원적외선의 방사를 유도하는 가열 원적외선 방사 물질은 가열 수단이 수반되어야 하므로 실제로 극히 제한적으로 사용될 수밖에 없다. 따라서 저온에서도 원적외선 방사 특성이 우수한 비가열 원적외선 방사 물질에 대한 연구가 활발히 진행되고 있다. 비가열 원적외선 방사 물질을 실제 제품에 적용시에는 효율을 높이기 위해 별도의 가열수단이 요구되나 본 발명은 상온에서도 원적외선 방사 효과가 우수하기 때문에 그 적용 효율이 우수한 장점이 있을 뿐 아니라 적용범위도 다양화할 수 있는 장점이 있다.In general, the higher the temperature, the higher the infrared radiation energy density. However, the heating far-infrared radiating material which induces the radiation of far-infrared at a high temperature has to be accompanied by a heating means, so it is practically limited in use. Therefore, the research on the non-heated far-infrared radiation material having excellent far-infrared radiation characteristics even at low temperature has been actively conducted. When the non-heated far infrared ray emitting material is applied to an actual product, a separate heating means is required to increase the efficiency, but the present invention has an advantage that the application efficiency is excellent as well as the range of application can be diversified because the far infrared ray radiation effect is excellent even at room temperature. There are advantages to it.

종래의 비가열 원적외선 방사 물질로 많이 사용되어 온 지르콘(Zircon)은 Al2O3, SiO2, ZrO2의 혼합물이며 40 ℃, 5 ∼ 25 ㎛ 파장에서 원적외선 방사율 80 % 이상, 흑체 방사강도 80 % 이상, 최고 방사강도 30 W/m2·㎛을 나타낸다.Zircon, which has been widely used as a conventional non-heating far infrared ray emitting material, is a mixture of Al 2 O 3 , SiO 2 , ZrO 2 , and has a far infrared ray emissivity of 80% or more and a black body radiation intensity of 80% at a wavelength of 40 ° C. and 5 to 25 μm. The maximum radiation intensity of 30 W / m 2 · µm is thus described.

석회석은 시멘트의 주원료로서 널리 사용되고 있으며 전 방사율은 0.85 정도를 보이고 있으나 20 ㎛ 이후와 단파장 영역쪽에 불안정한 원적외선 방사특성의 개선에 문제점이 있다.Limestone is widely used as the main raw material of cement, and its total emissivity is about 0.85, but there is a problem in improving the unstable far-infrared radiation characteristic after 20 ㎛ and the short wavelength region.

규산질 광물은 주로 요업제품 중에 이산화규소(SiO2) 성분을 공급하는 원료이며 그 대표적인 것으로서는 규석, 규사 및 규조토가 있다. 규조토는 일반적으로 비결정질로 되어 있지만 1000 ∼ 1600 ℃로 가열해주면 비교적 쉽게 크리스토 발라이트가 되며 다공질에 의한 여러 가지 특성을 가지고 있으므로 흡수제, 여과제, 보온재 및 촉매 등에 널리 사용되고 있다. 그러나 일반적으로 규산질 광물의 원적외선 방사율은 9.7 ㎛ 부근에서 현저히 하락하는 경향이 있고, 특히 규사 및 규석에서 그 정도가 심해지는데 이는 이산화규소의 영향으로 생각된다.Silicate minerals are mainly a raw material for supplying silicon dioxide (SiO 2 ) components in ceramic products, and representative examples thereof include silica, silica and diatomaceous earth. Diatomaceous earth is generally amorphous, but when heated to 1000 ~ 1600 ℃ becomes relatively cristobalite and has various properties due to the porous, it is widely used in absorbents, filters, insulations and catalysts. In general, however, the far-infrared emissivity of siliceous minerals tends to drop considerably around 9.7 μm, especially in silica sand and silica, which is thought to be the effect of silicon dioxide.

도 1은 상기 비가열 원적외선 방사 광물의 방사에너지를 나타내는 도면이다. 전 파장을 고르게 흡수, 방사하는 물질인 흑체의 방사에너지에 비해 지르콘은 10 ㎛의 파장에서 방사에너지의 급격한 감소를 나타내며, 알루미나는 12 ㎛의 파장에서 급격하게 감소하여 방사에너지가 파장에 따라 고르지 않은 것을 알 수 있다. 반면 규산질 광물은 9.7 ㎛ 부근에서 현저하게 감소하는 결과를 나타내었다.1 is a view showing the radiation energy of the non-heated far infrared radiation minerals. Zircon shows a sharp decrease in the radiant energy at a wavelength of 10 μm compared to the radiant energy of a black body, a substance that absorbs and radiates the entire wavelength evenly. Alumina rapidly decreases at a wavelength of 12 μm so that the radiant energy is uneven according to the wavelength. It can be seen that. On the other hand, siliceous minerals showed a significant decrease in the vicinity of 9.7 ㎛.

상기한 바와 같이, 광물에 따라 원적외선 방사 특성이 다른 것은 각각의 광물의 구성원소, 소성온도, 결정구조, 표면형태, 및 공극율이 다르기 때문이며 특히 물질의 구성원소는 방사 특성을 결정하는 중요한 인자이다. 일반적으로 원적외선 방사 물질로 단일광물보다 광물의 집합체인 암석이 많이 사용되는 것은, 암석의 경우 여러 광물이 섞여 있어 단일광물을 사용할 경우 발생하는 방사에너지가 불규칙한 문제를 해결할 수 있으며, 우수한 원적외선 방사 특성을 나타낼 뿐 아니라 여기에 새로운 물질을 첨가하여 조성을 적절히 조절함으로써 새로운 원적외선 방사 특성을 부여할 수 있기 때문이다.As described above, the far-infrared radiation characteristic differs depending on the minerals because the components, firing temperature, crystal structure, surface form, and porosity of each mineral are different, and in particular, the component elements of the material are important factors for determining the radiation characteristics. In general, the use of rocks, which are aggregates of minerals, rather than single minerals as far-infrared radiating materials can solve the problem of irregular radiation energy generated when using single minerals because rocks are mixed with various minerals. In addition, new far-infrared radiation characteristics can be imparted by adding new substances to the composition and adjusting the composition accordingly.

따라서, 본 발명은 종래와는 달리 전혀 새로운 일련의 무기조성을 통해 원적외선 방사 수처리제 조성물을 새롭게 구성함으로써, 5 ∼ 20 ㎛ 파장에서 방사율을 고르게 유지하면서도 방사에너지가 큰 원적외선 방사체를 이용한 수처리제 조성물을 제공하며, 또한 상기의 조성물을 이용하여 폐수처리 여과의 효과가 우수한 원적외선 방사 수처리 여과용 충전제를 제공하는데 그 목적이 있다.Accordingly, the present invention provides a water treatment composition using a far-infrared radiator having a large radiation energy while maintaining the emissivity evenly at a wavelength of 5 to 20 μm by newly constructing a far infrared radiation water treatment composition through a completely new series of inorganic compositions. It is also an object of the present invention to provide a filler for far-infrared radiation water treatment filtration having an excellent effect of wastewater treatment filtration using the composition.

도 1은 여러 가지 비가열 원적외선 방사 물질의 파장에 따른 방사에너지를 나타낸 도면이며,1 is a view showing the radiation energy according to the wavelength of the various non-heated far infrared emitting materials,

도 2는 본 발명의 원적외선 방사 수처리제 조성물의 파장에 따른 방사에너지를 나타낸 도면이며,2 is a view showing the radiation energy according to the wavelength of the far-infrared radiation water treatment composition of the present invention,

도 3은 본 발명의 원적외선 방사 수처리제 조성물의 파장에 따른 방사율을 나타낸 도면이다.3 is a view showing the emissivity according to the wavelength of the far-infrared radiation water treatment composition of the present invention.

본 발명은 원적외선 방사 수처리제 조성물에 있어서,The present invention is a far-infrared radiation water treatment composition,

전체 조성물 기준으로 무기조성의 성분비가 SiO230∼50 중량%, Al2O35∼25 중량%, CaO 5∼15 중량%, MgO 5∼15 중량%, Fe2O35∼15 중량%, Na2O 2.5∼7.5 중량%, CoO31∼2 중량%, Ti 0.5∼1.5 중량%, Y 0.001∼0.01 중량%, La 0.005∼0.02 중량%, Ce 0.005∼0.02 중량%, Nd 0.001∼0.01 중량%인 일련의 원적외선 방사체 무기조성물과 CuO 1∼5 중량%, NiO 1∼5 중량%, 흑운모 1∼5 중량% 및 도석 1∼5 중량%가 혼합 구성된 것을 그 특징으로 한다.The composition ratio of the inorganic composition is 30-50 wt% of SiO 2 , 5-25 wt% of Al 2 O 3 , 5-15 wt% of CaO, 5-15 wt% of MgO, and 5-15 wt% of Fe 2 O 3 based on the total composition. , Na 2 O 2.5-7.5 wt%, CoO 3 1-2 wt%, Ti 0.5-1.5 wt%, Y 0.001-0.01 wt%, La 0.005-0.02 wt%, Ce 0.005-0.02 wt%, Nd 0.001-0.01 It is characterized by a mixture of 1 to 5% by weight of a series of far-infrared emitter inorganic composition by weight%, 1 to 5% by weight of CuO, 1 to 5% by weight of NiO, 1 to 5% by weight of biotite, and 1 to 5% by weight of pottery stone.

이와 같은 본 발명을 더욱 상세하게 설명하면 다음과 같다.The present invention will be described in more detail as follows.

본 발명에서는 원적외선 방사 수처리제 조성물을 구성하는데 있어서 SiO230∼50 중량%, Al2O35∼25 중량%, CaO 5∼15 중량%, MgO 5∼15 중량%, Fe2O35∼15 중량%, Na2O 2.5∼7.5 중량%, CoO31∼2 중량% 등의 산화물과 Ti 0.5∼1.5 중량% 등의 금속 화합물을 주성분으로 하고, 여기에 Y 0.001∼0.01 중량%, La 0.005∼0.02 중량%, Ce 0.005∼0.02 중량%, Nd 0.001∼0.01 중량% 등의 희토류 금속이 혼합되어 이루어진 일련의 원적외선 방사체 무기조성물을 기본 물질 조성으로 만든다. 그 다음에, 여기에 CuO 1∼5 중량%, NiO 1∼5 중량%, 흑운모 1∼5 중량% 및 도석 1∼5 중량%를 혼합하여 수처리제 조성물을 구성한다.In the present invention, 30 to 50% by weight of SiO 2 , 5 to 25% by weight of Al 2 O 3 , 5 to 15% by weight of CaO, 5 to 15% by weight of MgO, 5 to 15 of Fe 2 O 3 to form a far-infrared radiation water treatment composition Oxides such as% by weight, 2.5 to 7.5% by weight of Na 2 O, 1 to 2% by weight of CoO 3 , and metal compounds such as 0.5 to 1.5% by weight of Ti are the main components, and Y 0.001 to 0.01% by weight and La 0.005 to A series of far-infrared emitter inorganic compositions made of a mixture of rare earth metals such as 0.02% by weight, 0.005% to 0.02% by weight of Ce, and 0.001% to 0.01% by weight of Nd are used as the base material composition. Then, 1-5 wt% of CuO, 1-5 wt% of NiO, 1-5 wt% of biotite, and 1-5 wt% of pottery stone are mixed to form a water treatment composition.

상기 본 발명에 따른 원적외선 방사 수처리제 조성물은 기존의 정수제로 사용되는 맥반석이 SiO2(67 중량%), Al2O3(20 중량%), Na2O(9 중량%)를 주로 하고 다른 산화물은 미량 포함하는 것과는 달리 SiO230∼50 중량%, Al2O35∼25 중량%, Na2O 2.5∼7.5 중량% 외에, CaO 5∼15 중량%, MgO 5∼15 중량%, Fe2O35∼15 중량%, CoO31∼2 중량% 등의 산화물로 구성되어 있다. 여기서, 상기 조성의 산화물 각각의 양은 상기 범위와 같은 것이 바람직한데 상기 범위를 벗어나면 수처리 효과가 떨어지는 문제점이 있다.The far-infrared radiation water treatment composition according to the present invention is mainly used as a conventional water purification agent, and is mainly composed of SiO 2 (67% by weight), Al 2 O 3 (20% by weight), Na 2 O (9% by weight) and other oxides Unlike the trace amount, SiO 2 30-50 wt%, Al 2 O 3 5-25 wt%, Na 2 O 2.5-7.5 wt%, CaO 5-15 wt%, MgO 5-15 wt%, Fe 2 O It consists of oxides, such as 3 to 15 weight% and 1 to 2 weight% of CoO3. Here, the amount of each of the oxides of the composition is preferably the same as the above range, but outside the range there is a problem that the water treatment effect is inferior.

본 발명의 원적외선 방사 수처리제 조성물에서 Y, La, Ce 및 Nd 등의 희토류 금속은 그 총함량이 전체 조성물에 0.01 ∼ 0.1 중량%를 갖는 것이 바람직한데 희토류 금속이 적으면 원적외선의 방사율과 방사에너지가 낮아지는 문제점이 있고, 희토류 금속의 함량이 과다하면 시편 성형상의 문제점이 있다.In the far-infrared radiation water treatment composition of the present invention, the rare earth metals such as Y, La, Ce, and Nd preferably have a total content of 0.01 to 0.1% by weight in the total composition. When the rare earth metals are small, the emissivity and radiation energy of far infrared rays are low. There is a problem, and if the rare earth metal content is excessive, there is a problem in specimen molding.

상기 원적외선 방사 수처리제 조성물에서 CuO, NiO, 흑운모 및 도석 등의 첨가물은 각각 1 ∼ 5 중량%로서 전체 조성 중의 총함량이 5 ∼ 20 중량%를 함유하는 것이 바람직한데, 상기 범위 미만이면 5 ∼ 20 ㎛ 파장 영역에서 원적외선 방사율의 급격한 감소를 보여 일정한 값을 유지할 수 없으며, 상기 범위를 초과하면 시편 성형상의 문제점이 있다.In the far-infrared radiation water treatment composition, additives such as CuO, NiO, biotite, and pottery stone are preferably 1 to 5 wt%, each containing 5 to 20 wt% in the total composition. The rapid reduction of far-infrared emissivity may not be maintained in the wavelength range, and a constant value may not be maintained. If the above range is exceeded, there is a problem in specimen molding.

본 발명에 따르면, 상기 첨가물 즉, CuO, NiO ,흑운모 및 도석은 첨가비율이 각각 1 ∼ 5 중량%인 것이 바람직하고, 2 ∼ 4 중량%인 것이 더욱 바람직하다. 이러한 첨가물이 각각 상기 범위보다 적게 첨가되는 경우에는 방사에너지 양에 문제가 있고 상기 범위보다 많이 첨가되는 경우에는 시편 성형상 좋지 못한 영향을 보인다. 또한 첨가 물질 각각의 첨가비율은 동일하거나 유사한 함량을 갖는 것이 바람직한데 그 이유는 동일하거나 유사한 함량을 가질 때 5 ∼ 20 ㎛ 파장 범위에서 급격한 감소 없이 고른 방사율을 나타내기 때문이다.According to the present invention, the additives, that is, CuO, NiO, biotite and pottery, are preferably added in an amount of 1 to 5% by weight, more preferably 2 to 4% by weight. When each of these additives is added less than the above range, there is a problem in the amount of radiant energy, and when more than the above ranges are added, it shows a bad effect on the specimen molding. In addition, it is preferable that the addition ratio of each of the additive materials has the same or similar content, because when the same or similar content shows an even emissivity without a sharp decrease in the wavelength range of 5 ~ 20 ㎛.

본 발명에 따르면, 상기와 같이 제조된 원적외선 방사 수처리제 조성물은 온도 25 ∼ 40 ℃, 파장 5 ∼ 20 ㎛ 범위에서 원적외선 방사율 0.85 ∼ 0.96, 방사에너지 3.60×102∼ 3.79×102W/m2·㎛를 나타낸다. 또한, 5 ∼ 20 ㎛ 파장 범위에서 급격한 감소 없이 고른 방사율을 나타낸다. 상기 제시한 온도 25 ∼ 40 ℃는 특별한 장비 없이 손쉽게 얻을 수 있는 온도로 가열 원적외선 방사 물질처럼 복잡한 가열수단 없이도 사용가능한 온도이다.According to the present invention, the far-infrared radiation water treatment composition prepared as described above has a far-infrared emissivity of 0.85 to 0.96 and a radiant energy of 3.60 × 10 2 to 3.79 × 10 2 W / m 2 · at a temperature of 25 to 40 ° C. and a wavelength of 5 to 20 μm. Μm is indicated. In addition, it exhibits even emissivity in the wavelength range of 5 to 20 μm without a sharp decrease. The temperature of 25 to 40 ℃ is a temperature which can be easily obtained without special equipment, and can be used without complicated heating means such as a heating far infrared emitting material.

이러한 본 발명의 원적외선 방사 수처리제 조성물은 일정한 방사율과 높은 방사에너지를 나타내는 특성을 가지므로 인체와 접촉하는 의료용품이나 생활용품 뿐 아니라, 자외선 차단 효과, 흡착 효과, 공기 정화 효과 등을 나타내는 것으로서 이런 특성을 이용하여 유리제품, 공기정화제에 응용 가능하고, 각종 금속이나 수지 성분들과 혼합하는 경우 유용한 물성을 나타낼 수 있다. 또한 발포를 통해 가벼운 성형품으로 응용하거나 용융 소성재 등으로 응용할 수 있다. 특히 상기 조성물의 특징은 수처리 정화 효과가 뛰어나 폐수나 쓰레기 침출수 등을 처리하는데 매우 유용하게 적용될 수 있다.Since the far-infrared radiation water treatment composition of the present invention has a characteristic of exhibiting a constant emissivity and high radiation energy, it exhibits such a property as not only a medical product or a household product in contact with the human body but also a UV blocking effect, an adsorption effect, an air purification effect, and the like. It can be applied to glass products and air cleaners, and can show useful physical properties when mixed with various metals or resin components. In addition, it can be applied as a light molded product through foaming or as a molten plastic material. In particular, the feature of the composition is excellent in water treatment purification effect can be very useful for treating wastewater or waste leachate.

본 발명에서는 원적외선 방사 수처리 조성물을 이용하여 여과용 충전제를 구성하는데 있어서 상기 수처리제 조성물을 분쇄기로 파쇄한 후 체질로 선별하여 300 메쉬(mesh) ∼ 1 mm의 여과용 충전제를 제조하여 종래에 알려진 적절한 수처리 장치나 정화 시스템에 적용할 수 있는 바, 제조된 충전제는 예컨데 입자크기별로 사용하는 다단계 수처리 시스템으로 적용시켜 수처리 효과를 시험하였으며, 그 결과 기존의 수처리 방법에 비해 우수한 처리 효과를 얻었다.In the present invention, in forming a filtration filler using a far-infrared radiation water treatment composition, the water treatment composition is crushed by a pulverizer, and then screened by a sieving to prepare a filtration filler having a diameter of 300 to 1 mm. Applicable to the apparatus or purification system, the prepared filler was tested by the multi-stage water treatment system used for each particle size, and the water treatment effect was tested, and as a result, the treatment effect was superior to the conventional water treatment method.

이와 같은 본 발명을 다음의 실시예에 의거하여 더욱 상세히 설명하겠는 바, 본 발명이 실시예에 의해 한정되는 것은 아니다.Although this invention is demonstrated in more detail based on the following Example, this invention is not limited by an Example.

실시예 1 ∼ 2Examples 1-2

다음 표 2에 나타낸 조성으로 원적외선 방사체 무기조성물을 구성하였다.Next, the far-infrared radiator inorganic composition was composed of the composition shown in Table 2.

원적외석 방사체 무기조성물의 조성Composition of far-infrared emitter inorganic composition 성분ingredient 조성비 (중량%)Composition ratio (% by weight) 실시예 1Example 1 실시예 2Example 2 SiO2 SiO 2 4545 4545 Al2O3 Al 2 O 3 1515 2020 CaOCaO 1010 99 MgOMgO 1010 99 Fe2O3 Fe 2 O 3 1010 99 Na2ONa 2 O 66 55 CoO3 CoO 3 1One 1One TiTi 22 1One YY 0.0050.005 0.0040.004 LaLa 0.010.01 0.00950.0095 CeCe 0.010.01 0.0150.015 NdNd 0.010.01 0.0070.007

상기 원적외선 방사체 무기조성물와 CuO(충청북도 괴산) 3 중량%, NiO(국산) 3 중량%, 흑운모(충청남도 온양) 3 중량% 및 도석(충청북도 괴산) 3 중량%를 혼합하여 원적외선 방사 수처리제 조성물을 제조하였다.The far-infrared radiator inorganic composition was mixed with 3% by weight of CuO (Geosan, Chungcheongbuk-do), 3% by weight of NiO (domestic), 3% by weight of biotite (Onyang, Chungcheongnam-do), and 3% by weight of pottery stone (Geosan, Chungcheongbuk-do) to prepare a far-infrared radiation water treatment composition.

상기 실시예 1 ∼ 2의 조성물을 파쇄기로 파쇄한 후, 체질로 선별하여 0.5, 0.3, 0.2 mm 와 100 메쉬 4종류의 원적외선 방사 수처리 여과용 충전제를 제조하였다.The compositions of Examples 1 and 2 were crushed by a crusher, and screened by sieving to prepare fillers for four types of far-infrared radiation water treatment filtration of 0.5, 0.3, 0.2 mm, and 100 mesh.

시험예 1Test Example 1

실시예 1 ∼ 2의 원적외선 방사 수처리제 조성물의 원적외선 방사율 특성 시험은 FT-IR 분광기(Fourier Transform Infrared Spectrophotometer)를 사용하였다. 실시예 1 ∼ 2의 시료를 분말시료로 제작한 다음 직경 25 mm와 두께 약 3 mm의 원형시편으로 가압성형하여 방사에너지와 방사율을 측정하였다. 측정파장범위는 5 ∼ 20 ㎛이며 측정온도는 40 ℃로 시험하여 표 3의 결과를 얻었다.Far-infrared emissivity characteristics test of the far-infrared radiation water treatment composition of Examples 1-2 was used the FT-IR spectrometer (Fourier Transform Infrared Spectrophotometer). Samples of Examples 1 and 2 were prepared as powder samples, and then press-molded into circular specimens having a diameter of 25 mm and a thickness of about 3 mm to measure radiant energy and emissivity. The measurement wavelength ranged from 5 to 20 μm and the measurement temperature was tested at 40 ° C. to obtain the results of Table 3.

원적외선 방사 수처리제 조성물의 원적외선 방사율과 방사에너지 시험 결과Far Infrared Emissivity and Radiation Energy Test Results of Far Infrared Radiation Water Treatment Composition 실시예 1Example 1 실시예 2Example 2 방사율 (5 ∼20 ㎛)Emissivity (5-20 ㎛) 0.940.94 0.930.93 방사에너지 (W/m2·㎛ )Radiation energy (W / m 2 · ㎛) 3.79 × 102 3.79 × 10 2 3.60 × 102 3.60 × 10 2

표 3에 제시한 바와 같이 5 ∼ 20 ㎛ 파장 영역에서 상기 충전제는 방사율 0.93 ∼ 0.94와 방사에너지 3.60 × 102∼ 3.79 ×102W/m2·㎛의 높은 값을 나타내었다.As shown in Table 3, the filler in the wavelength range of 5 ~ 20 ㎛ has emissivity 0.93 ~ 0.94 and radiation energy 3.60 × 102To 3.79 × 102W / m2A high value of μm was shown.

도 2에 실시예 1의 파장에 따른 방사에너지를 제시하였으며 도 3에는 파장에 따른 방사율을 제시하였다. 방사에너지는 3.79 ×102W/m2·㎛로 매우 높은 값을 나타내었으며 방사율은 5 ∼ 20 ㎛에서 거의 일정한 값을 보였다.2 shows the radiation energy according to the wavelength of Example 1 and FIG. 3 shows the emissivity according to the wavelength. The radiation energy was 3.79 × 10 2 W / m 2 · ㎛ and showed a very high value, and the emissivity was almost constant at 5 to 20 ㎛.

시험예 2Test Example 2

실시예 1 ∼ 2에서 제조한 원적외선 방사 수처리 여과용 충전제를 다단계 수처리 시스템에 충전하였다. 쓰레기 매립지 침출수를 상기 다단계 수처리 시스템으로 처리한 후 수질검사를 실시하였다. 수질검사의 결과를 표 4에 제시하였다.The filler for far-infrared radiation water treatment filtration prepared in Examples 1 to 2 was charged to a multistage water treatment system. Waste landfill leachate was treated with the multi-stage water treatment system and water quality inspection was performed. The results of the water test are shown in Table 4.

쓰레기 매립지 침출수 수질검사 시험결과Landfill Leachate Water Quality Test Test Results 시료명Sample name 실시예 1Example 1 실시예 2Example 2 원수1) Enemies 1) 방류수2) Effluent 2) 처리수3) Treated water 3) 원수1) Enemies 1) 방류수2) Effluent 2) 처리수3) Treated water 3) COD (ppm)COD (ppm) 953.3953.3 121.7121.7 4.94.9 1036.31036.3 134.6134.6 4.44.4 BOD (ppm)BOD (ppm) 2427.12427.1 10.510.5 2.72.7 1749.11749.1 5.65.6 4.44.4 SS (ppm)SS (ppm) 1392.01392.0 8.08.0 1.51.5 156.7156.7 64.064.0 1.01.0 1) 쓰레기 매립지 침출수의 원수 2) 쓰레기 매립지의 침출수의 원수를 수처리한 후의 수질 3) 방류수를 본 발명에서 제조된 조성물이 다단계로 충전된 원적외선 수처리 여과 시스템에 통과시킨 후 얻어진 수질1) Raw water of landfill leachate from waste landfill 2) Water quality after treatment of raw water of leachate from landfill 3) Water quality obtained after passing the effluent through the far-infrared water treatment filtration system filled with the composition prepared in the present invention

상기 표 4에서 방류수라 함은 쓰레기 매립지의 침출수의 원수를 기존의 방법으로 처리한 것을 말하며 처리수라 함은 방류수를 본 발명의 원적외선 방사 수처리 충전제를 사용하여 처리한 것을 말한다. 상기 표 4에 제시한 바와 같이 본 발명에서 제조된 성형물을 쓰레기 매립지 침출수 방류수에 적용한 결과 기존의 수처리 방식에 비해서 COD 4.4 ∼ 4.9 ppm, BOD 2.7 ∼ 4.4 ppm 그리고 SS 1.0 ∼ 1.5 ppm으로 매우 양호한 결과를 얻었다.In Table 4, the effluent refers to the raw water of the leachate of the landfill in the conventional method, and the treated water refers to the treated effluent using the far-infrared radiation water treatment filler of the present invention. As shown in Table 4, the moldings prepared in the present invention were applied to the landfill leachate effluent, and the COD 4.4 to 4.9 ppm, the BOD 2.7 to 4.4 ppm and the SS 1.0 to 1.5 ppm were very good compared to the conventional water treatment method. Got it.

상기 결과에 따르면 본 발명의 원적외선 방사 수처리 여과용 충전제는 5 ∼ 20 ㎛ 파장 범위에서 원적외선 방사율이 약 0.94로 안정한 소재임을 알 수 있었으며 이를 이용하여 방류수를 여과한 결과 기존의 수처리 방법을 개선, 보완하여 뛰어난 수질 개선이 이루어졌음을 알 수 있었다.According to the above results, the filler for the far-infrared radiation water treatment filtration of the present invention was found to be a stable material having a far-infrared emissivity of about 0.94 in the wavelength range of 5 to 20 μm. As a result, the discharge water was filtered to improve and supplement the existing water treatment method. Excellent water quality improvement was found.

상술한 바와 같이, 본 발명의 원적외선 방사 수처리제 조성물은 일정한 방사율과 높은 원적외선 방사에너지를 나타냄으로써 의료용 제품이나 생활용품 뿐 아니라, 유리제품, 용융 소성제, 공기 정화제 등에 응용할 수 있으며, 특히 상기 조성물을 수처리에 적용할 경우 우수한 여과, 정제 효과를 나타내는 바, 본 발명의 조성물로부터 만들어진 원적외선 방사 수처리 여과용 충전제를 사용하여 수처리 시스템에 충전하여 사용하게 되면 환경오염에 심각하게 영향을 주는 폐수나 쓰레기 침출수 등의 후처리에 매우 유용하게 적용 가능한 효과가 있는 것이다.As described above, the far-infrared radiation water treatment composition of the present invention exhibits a constant emissivity and high far-infrared radiation energy, so that it can be applied not only to medical products and household goods, but also to glass products, molten plasticizers, air cleaners, and the like. When applied to the bar, showing excellent filtration and purification effect, when used in the water treatment system using the far-infrared radiation treatment filter filler made from the composition of the present invention, such as waste water or waste leachate that seriously affects environmental pollution It is very useful for post-treatment.

Claims (2)

원적외선 방사 수처리제 조성물에 있어서, 전체 조성물 기준으로 무기조성의 성분비가 SiO230∼50 중량%, Al2O35∼25 중량%, CaO 5∼15 중량%, MgO 5∼15 중량%, Fe2O35∼15 중량%, Na2O 2.5∼7.5 중량%, CoO31∼2 중량%, Ti 0.5∼1.5 중량%, Y 0.001∼0.01 중량%, La 0.005∼0.02 중량%, Ce 0.005∼0.02 중량%, Nd 0.001∼0.01 중량%인 일련의 원적외선 방사체 무기조성물과, CuO 1∼5 중량%, NiO 1∼5 중량%, 흑운모 1∼5 중량% 및 도석 1∼5 중량%가 혼합 구성된 것을 그 특징으로 하는 원적외선 방사 수처리제 조성물.In the far infrared radiation water treatment composition, the composition ratio of inorganic composition based on the total composition is 30 to 50% by weight of SiO 2 , 5 to 25% by weight of Al 2 O 3 , CaO 5 to 15% by weight, MgO 5 to 15% by weight, Fe 2 5 to 15 weight% O 3 , 2.5 to 7.5 weight% Na 2 O, 1 to 2 weight% CoO 3 , 0.5 to 1.5 weight% Ti, 0.001 to 0.01 weight% Y, 0.005 to 0.02 weight% La, 0.005 to 0.02 Ce A series of far-infrared emitter inorganic compositions containing 0.001% by weight and Nd of 0.001% by weight, 1-5% by weight of CuO, 1-5% by weight of NiO, 1-5% by weight of biotite, and 1-5% by weight of pottery. Far-infrared radiation water treatment composition. 수처리를 위한 여과장치에 사용되는 충전제에 있어서, 전체 조성물 기준으로 무기조성의 성분비가 SiO230∼50 중량%, Al2O35∼25 중량%, CaO 5∼15 중량%, MgO 5∼15 중량%, Fe2O35∼15 중량%, Na2O 2.5∼7.5 중량%, CoO31∼2 중량%, Ti 0.5∼1.5 중량%, Y 0.001∼0.01 중량%, La 0.005∼0.02 중량%, Ce 0.005∼0.02 중량%, Nd 0.001∼0.01 중량%, CuO 1∼5 중량%, NiO 1∼5 중량%, 흑운모 1∼5 중량% 및 도석 1∼5 중량%의 조성물로 이루어지고, 입자의 크기가 300 메쉬 ∼ 1 mm로 구성되어 있으며, 25 ∼ 40 ℃, 5 ∼ 20 ㎛ 파장 영역에서의 방사율이 0.85 ∼ 0.96인 것을 특징으로 하는 원적외선 방사 수처리 여과용 충전제.In the filler used in the filtration apparatus for water treatment, the composition ratio of inorganic composition based on the total composition is 30 to 50% by weight of SiO 2 , 5 to 25% by weight of Al 2 O 3 , 5 to 15% by weight of CaO, 5 to 15% of MgO Wt%, Fe 2 O 3 5-15 wt%, Na 2 O 2.5-7.5 wt%, CoO 3 1-2 wt%, Ti 0.5-1.5 wt%, Y 0.001-0.01 wt%, La 0.005-0.02 wt% , Consisting of 0.005 to 0.02 weight percent Ce, 0.001 to 0.01 weight percent Nd, 1 to 5 weight percent CuO, 1 to 5 weight percent NiO, 1 to 5 weight percent biotite, and 1 to 5 weight percent pottery, A filler for far-infrared radiation water treatment filtration, having a size of 300 mesh to 1 mm and having an emissivity of 0.85 to 0.96 in a wavelength range of 25 to 40 ° C. and 5 to 20 μm.
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* Cited by examiner, † Cited by third party
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KR19990046288A (en) * 1999-02-02 1999-07-05 유근순 Wastewater treatment apparatus
KR100329041B1 (en) * 1999-08-31 2002-03-20 곽 승 렬 A filler emitting infrared rays that mica is main materials of it
KR100702065B1 (en) 2006-03-28 2007-04-02 주식회사한국지씨엠 Water treatment particle for simultaneously removal of suspend solid, nitrate and phosphate
KR100725921B1 (en) * 2005-12-01 2007-06-11 한국전자통신연구원 Apparatus for TCP and UDP Socket Search

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