KR20000020134A

KR20000020134A - 폐수처리용 무기 응집제 및 그 제조방법

Info

Publication number: KR20000020134A
Application number: KR1019980038569A
Authority: KR
Inventors: 오준석; 김명순
Original assignee: 이홍락; 연합화학공업 주식회사
Priority date: 1998-09-18
Filing date: 1998-09-18
Publication date: 2000-04-15

Abstract

본 발명은 폐수처리용 무기 응집제 및 그 제조방법에 관한 것으로서, 안정하며 폐수내의 불순물 응집 효과가 우수하여 플럭의 형성속도가 빠른 폐수처리용 무기 응집제로서, 일반식 Al₂(OH)_x(SO₄)_3-(x/2)·Na₂O(SiO₂)_y(여기서 x는 2.0 내지 3.0, y는 2.0 내지 4.0 범위의 값을 가진다.)로 표현되는 염기성황산규산알루미늄을 포함하는 무기 응집제를 제공하며, 또한 황산 알루미늄 수용액에 소다회를 첨가하여 일반식 Al₂(OH)_x(SO₄)_3-(x/2)의 염기성 황산 알루미늄을 제조하는 공정, Na₂O와 SiO₂를 몰비로 1 : 2.0 내지 1 : 4.0의 비율로 혼합하고 교반하면서 산을 가하여 규산졸을 제조하는 공정, 및 상기 염기성 황산 알루미늄 용액에 상기 규산졸을 첨가하면서 교반하여, 일반식 Al₂(OH)_x(SO₄)_3-(x/2)·Na₂O(SiO₂)_y의 염기성황산규산알루미늄 용액을 제조하는 공정을 포함하는 폐수처리용 무기 응집제의 제조방법을 제공한다.

Description

폐수처리용 무기 응집제 및 그 제조방법

본 발명은 폐수처리용 무기 응집제에 관한 것으로서, 더욱 상세하게는 공장 폐수 특히 제지 폐수의 처리에 유용하며 폐수의 pH, 탁도 및 하전 조절을 위한 pH적용범위가 넓어 사용이 편리한 염기성황산규산알루미늄 화합물로 이루어진 폐수처리용 무기 응집제 및 그 제조방법에 관한 것이다.

수처리에 있어서, 응집 공정은 진흙 입자, 유기물, 염료, 색소, 콜로이드 등 무게에 비해 표면적이 크고, 전하를 띠고 있기 때문에 수중에 부유하는 콜로이드 상태의 불순물을 제거하기 위한 공정으로서, 때로는 맛과 냄새도 제거하므로 오염된 지표수나 각종 폐수를 처리하기 위하여 이용된다. 이와 같이 불순물의 응집을 위하여 사용되는 약품을 응집제하고 하는데, 정수나 폐수 처리를 위하여 가장 많이 이용되는 것은 Al₂(SO₄)₃으로 표시되는 명반과 FeSO₄, FeCl₃등의 철염들로서, 명반은 통상 정수장에서 많이 사용되고 철염은 폐수처리를 위하여 주로 이용된다.

명반 또는 철염과 같은 저분자성 무기 응집제 외에도, 유색 폐수중의 고분자 유기물질을 제거하기 위하여 폴리알루미늄 클로라이드, 폴리알루미늄 설페이트 등의 고분자성 유기 응집제가 사용되기도 하지만, 이와 같은 종래의 응집제들은 단단하고 큰 플록(floc)을 형성시키지 못하여서, 침전의 침강속도가 느리고 색도 제거 가능 pH 범위가 좁은 단점이 있다.

따라서, 본 발명의 목적은 폐수내의 불순물 응집 효과가 우수하여 플럭의 형성속도가 빠른 폐수처리용 무기 응집제 및 그 제조방법을 제공하는 것이다.

본 발명의 다른 목적은 공장 폐수 특히 제지 폐수의 처리에 유용하며 폐수의 pH, 탁도 및 하전 조절을 위한 pH적용범위가 넓어 사용이 편리한 무기 응집제를 제공하는 것이다.

본 발명의 또 다른 목적은 안정도가 우수하며, 응집 공정중 알카리 화합물을 적게 첨가하여도 되는 무기 응집제 및 그 제조방법을 제공하는 것이다.

상기한 목적을 달성하기 위한 본 발명의 무기 응집제는 일반식 Al₂(OH)_x(SO₄)_3-(x/2)·Na₂O(SiO₂)_y(여기서 x는 2.0 내지 3.0, y는 2.0 내지 4.0 범위의 값을 가진다.)로 표현되는 염기성황산규산알루미늄을 포함하며, 유기 고분자 응집제 0.001 내지 0.02중량%를 더욱 포함하는 것이 바람직하다.

본 발명은 또한 황산 알루미늄 수용액에 소다회를 첨가하여 일반식 Al₂(OH)_x(SO₄)_3-(x/2)의 염기성 황산 알루미늄(여기서 x는 2 내지 3사이의 값을 가진다.)을 제조하는 공정, Na₂O와 SiO₂를 몰비로 1 : 2.0 내지 1 : 4.0의 비율로 혼합하고 교반하면서 산을 가하여 규산졸을 제조하는 공정, 및 상기 염기성 황산 알루미늄 용액에 상기 규산졸을 첨가하면서 교반하여, 일반식 Al₂(OH)_x(SO₄)_3-(x/2)·Na₂O(SiO₂)_y의 염기성황산규산알루미늄 용액(여기서 x는 2.0 내지 3.0, y는 2.0 내지 4.0 범위의 값을 가진다.)을 제조하는 공정을 포함하는 폐수처리용 무기 응집제의 제조방법을 제공한다.

이하, 본 발명을 상세하게 설명하면 다음과 같다.

본 발명의 폐수처리용 무기 응집제는 다핵 착이온 구조를 가진 새로운 염기성 황산알루미늄에 규산졸을 반응시켜 제조한 것으로서 일반식 Al₂(OH)_x(SO₄)_3-(x/2)·Na₂O(SiO₂)_y의 염기성황산규산알루미늄을 포함한다. 상기 일반식에서 x는 2.0 내지 3.0, y는 2.0 내지 4.0 범위의 값인 것이 바람직하다. 만일 x값이 2.0 미만일 경우에는 응집 공정중 플록의 형성이 용이하지 못한 문제점이 있으며, 3.0을 초과하는 경우에는 염기성황산규산알루미늄 결정이 석출하는 문제점이 있다. 또한 y값이 2.0 미만일 경우에는 응집 공정중 플록의 형성이 용이하지 못한 문제점이 있으며, 4.0을 초과하는 경우에는 염기성황산규산알루미늄 결정이 석출하는 문제점이 있다. 본 발명의 폐수처리용 무기응집제는 7 내지 9중량% 용액의 상태로 사용되는 것이 응집 공정을 용이하게 하고 결정이 석출되지 않으므로 바람직하며, 더욱 바람직하게는 8중량% 용액의 상태로 사용되는 것이 좋다. 또한, 상기 용액에 안정화제 및 응집 보조제로서 폴리아크릴아마이드, 알긴산나트륨 및 폴리에틸렌옥사이드와 같은 유기 고분자 응집제를 0.001 내지 0.02중량% 첨가하면 용액을 더욱 안정화시킬 수 있을 뿐만 아니라, 비이온계 고분자 응집제를 극미량 첨가함으로서 플럭이 크게 생성 되어 응집물의 침강속도가 빨라지고 상등액의 탁도도 좋아지는 장점이 있으므로 바람직하다. 본 발명의 폐수처리용 무기 응집제는 콜로이드상 불순물의 응집력이 좋으며 염기도가 높아 폐수의 산성화를 적게 유발하므로 황산알루미늄과 비교하여 알칼리 첨가가 절약되고 더욱이 선형 고분자 규산알루미늄이 사용됨에 따라 플럭의 형성속도와 응집제의 안정도가 매우 우수하다.

본 발명의 폐수처리용 무기 응집제의 제조 방법은 다음과 같다.

수산화 알루미늄과 황산을 반응시켜 액체상태인 황산 알루미늄 약 8중량% 수용액을 제조한 다음, 상기 용액을 빠른 속도로 교반하면서 소다회(NaCO₃·nH₂0)를 첨가하여 일반식 Al₂(OH)_x(SO₄)_3-(x/2)의 염기성 황산 알루미늄을 제조한다(여기서 x는 2 내지 3사이의 값을 가진다.). 황산 알루미늄을 제조할 때에는 필요에 따라 물을 첨가할 수 있으며, 소다회는 적량의 물과 혼합하여 슬러리 상태로 만든 후 첨가하는 것이 바람직하다. 이와 같이, 제조되는 염기성 황산 알루미늄 용액의 농도는 7 내지 9중량% 용액인 것이 바람직하며, 가장 바람직하게는 약 8중량% 용액인 것이 좋다. 이때 황산 알루미늄 용액의 농도가 너무 묽으면 반응이 신속히 진행되지 않고 너무 높으면 다루기 어려운 단점이 있다.

다음으로, Na₂O : SiO₂의 몰비가 1 : 2.0 내지 1 : 4.0 정도인 규산 나트륨 용액을 약 30℃의 온도에서 30분 내지 2시간동안, 바람직하게는 90분 내지 2시간 동안 빠른 속도로 교반하면서 황산, 염산 등의 산을 가하여 규산졸을 만든 다음, 이미 제조한 염기성 황산 알루미늄 용액에 30분 내지 2시간, 바람직하게는 50분내지 80분 동안에 걸쳐 서서히 첨가하면서 교반하여, 일반식 Al₂(OH)_x(SO₄)_3-(x/2)·Na₂O(SiO₂)_y의 투명한 액상 염기성 황산 알루미늄과 규산졸의 용액인 염기성황산규산알루미늄 용액을 수득한다. 상기 일반식에서 x는 2.0 내지 3.0의 범위의 값이며, y는 2.0 내지 4.0 범위의 값이며 용액의 농도에 따라 물을 포함하고 있다. 위의 용액에 안정화제 및 응집 보조제로서 폴리아크릴아마이드 등의 유기 고분자 응집제를 0.001 내지 0.02중량%을 첨가하여 사용하면 응집제의 안정도가 향상되고 불순물의 응집력이 증가하므로 바람직하다.

이하 본 발명의 바람직한 실시예 및 시험예를 기재한다. 그러나 하기 실시예가 본 발명을 제한하는 것은 아니다.

[실시예]

수산화알루미늄 140g을 진한 황산 250g 및 물 500g과 130℃에서 1시간 반응시켜 산성의 황산알루미늄 수용액을 제조한다. 다음으로 소다회 10 내지 20g을 물을 가해 슬러리 상태로 만든 후 상기 황산알루미늄 수용액에 첨가하여 염기성 황산알루미늄수용액을 제조한다. 다음으로 Na₂O 과 SiO₂이 몰비로 1 : 3.0 정도로 혼합되어 있는 규산나트륨 용액 10g을 약 30℃의 온도에서 빠른 속도로 90분간 교반하면서 일정량의 산을 가하여 규산졸을 만들어 50g의 수용액으로 제조한 다음 이미 제조한 염기성 황산알루미늄에 상기 규산졸 용액을 서서히 첨가하면서 교반하여 약 50분 내지 80분간 숙성시키고 미량의 폴리아크릴아마이드 용액을 가하여 안정화된 염기성황산규산알류미늄 1000g을 제조한다. 상기 방법에 의하여 수득한 용액의 비중(20℃)은 1.324g/cm³이고, pH (25℃)는 2.6 내지 3.0 이며, 10%의 염기도를 나타낸다.

[시험예]

상기 실시예에 의하여 제조한 무기 응집제와 통상의 무기 응집제인 황산알루미늄을 사용하여 pH가 6.70이고 화학적 산소 요구량(COD)이 200ppm, 수온이 20℃이며 탁도가 383NTU인 폐수에 대하여 불순물 응집 시험을 하였다. 상기 응집 시험은 각각의 폐수에 본 발명의 실시예에 따른 무기 응집제와 통상의 무기 응집제를 각각 100ppm이 되도록 투입한 후, 2분간 급속 교반하고, 다시 10분간 저속 교반한 다음 20분간 정치시켜 시행하였으며, 그 결과는 다음 표 1과 같다.

사용약품	황산알류미늄(Alu)	실시예
pH	6.20	6.45
COD(ppm)	160	100
침전속도	느림	빠름
탁도(NTU)	26.15	20.35

표 1에 나타난 바와 같이, 본 발명의 무기 응집제로 처리한 폐수는 유기물의 침전 속도가 빠르므로 COD 및 탁도가 종래의 황산 알루미늄 무기 충전제를 사용한 경우에 비하여 현저히 낮음을 알 수 있다.

본 발명의 무기 응집제를 사용하여 폐수처리를 실시하면 폐수내의 유기물 응집 효과가 우수하여 플럭의 형성속도가 빠르며, 안정하게 응집 공정을 수행할 수 있다. 또한 본 발명의 무기 응집제는 폐수의 pH, 탁도 및 하전 조절을 위한 pH적용범위가 넓을 뿐만 아니라, 응집 공정중 알카리 화합물을 적게 첨가할 수 있으므로 사용이 편리한 장점이 있다.

Claims

일반식 Al₂(OH)_x(SO₄)_3-(x/2)·Na₂O(SiO₂)_y(여기서 x는 2.0 내지 3.0, y는 2.0 내지 4.0 범위의 값을 가진다.)로 표현되는 염기성황산규산알루미늄을 포함하는 폐수처리용 무기 응집제.
제1항에 있어서, 상기 무기 응집제는 염기성황산규산알루미늄을 7 내지 9중량% 포함하는 수용액인 것을 특징으로 하는 무기 응집제.
제1항에 있어서, 상기 무기 응집제는 유기 고분자 응집제 0.001 내지 0.02중량%를 더욱 포함하는 것을 특징으로 하는 무기 응집제.
황산 알루미늄 수용액에 소다회를 첨가하여 일반식 Al₂(OH)_x(SO₄)_3-(x/2)의 염기성 황산 알루미늄(여기서 x는 2 내지 3사이의 값을 가진다.)을 제조하는 공정,

Na₂O와 SiO₂를 몰비로 1 : 2.0 내지 1 : 4.0의 비율로 혼합하고 교반하면서 산을 가하여 규산졸을 제조하는 공정, 및

상기 염기성 황산 알루미늄 용액에 상기 규산졸을 첨가하면서 교반하여, 일반식 Al₂(OH)_x(SO₄)_3-(x/2)·Na₂O(SiO₂)_y의 염기성황산규산알루미늄 용액(여기서 x는 2.0 내지 3.0, y는 2.0 내지 4.0 범위의 값을 가진다.)을 제조하는 공정을 포함하는 폐수처리용 무기 응집제의 제조방법.