KR20000074257A - 환경친화성 응집제의 제조방법 - Google Patents

Abstract

중금속 및 유기물 등이 함유된 산업폐수나 침출수 등을 단시간에 무해화시킬 수 있고 생분해도가 높으며 환경 무독성인 환경친화성 응집제의 제조방법이 개시되어 있다. 본 발명에 따른 응집제의 제조방법에서는, 무기산화물이나 수산화물 100wt%에 다음의 일반식으로 표시되는 스피큘리스포릭산 유도체 0.01∼20wt%, 흡수성폴리머 0.01∼20wt%를 단독 또는 혼용으로 코팅처리하여 만든다.

( 식중에서 R, R1, R2: OH, OM (M = Na,Ca,Mg,K,Li))

본 발명에 의해서 제조되는 응집제는 중금속이 함유된 폐수, 도료 등의 폐수, 가정생활폐기물에 의한 침출수 등을 단시간에 건조 분말화시켜 다시 용출이 되지 않게 흡착시켜 시간경과에 따른 생물학적 분해가 가능토록 하여준다.

Description

환경친화성 응집제의 제조방법{Method of producing an aggregating agent for better environment}

본 발명은 처리가 간단하면서 각종 유해물의 유출이 거의 없는 고형물 안정제 및 산업폐수, 생활폐기물 매립지의 침출수 처리제 개발에 관한 것으로, 더욱 상세하게는 중금속 및 유기물 등이 함유된 산업폐수나 침출수 등을 단시간에 무해화시킬 수 있고 생분해도가 높으며 환경 무독성인 환경친화성 응집제의 제조방법에 관한 것이다.

오늘날 산업이 급속도로 발전함에 따라서 그에 부수적으로 유해한 오염물질이 주어진 환경용량을 넘어설 정도로 다량으로 발생하여 사람의 건강이나 생명을 해하고 생활환경에 악영향을 미치거나 미칠 우려가 있는 환경오염을 유발시키고 있다.

최근 각종 산업체에서 배출되는 산업 폐수의 양이 급격하게 증가되고 있고 또한 산업 폐수의 성상(性狀)이 현저히 악성화되고 있으며, 그 결과 주변환경의 오염이 심화되고 있다. 따라서, 산업폐수를 효과적으로 처리하기 위한 다양한 노력들이 이루어지고 있다.

산업폐수를 처리하기 위해서 지금까지 사용되고 있는 기술로는, 크게 생물학적 처리기술과 물리/화학적 처리기술이 적용되고 있다.

먼저, 생물학적 처리기술은 폐수에 함유되어 있는 용존 유기물(soluble organics)과 부유 고형물(suspened solids), 그리고 미량의 유기물(trace organics)이나 중금속을 포함하는 독성물질 등을 처리함에 있어서, 미생물의 신진대사작용을 이용하여 유기물을 분해시키거나 중금속 등을 미생물에 흡착시켜서 제거하는 기술이다.

그런데, 대부분의 산업폐수는 오염성분의 농도와 유량의 변화가 매우 심하고 성상이 다양하며, 중금속 등의 독성이 있는 각종 오염성분이 존재하거나 미생물들이 섭취하여 분해시키기 어려운 고리구조의 방향족 화합물질(=난분해성 유기화합물질)이 다량 함유되어 있기 때문에, 생물학적 처리기술로 처리할 경우에는 미생물들이 사멸되거나 활성이 매우 낮아져서 처리가 매우 어렵거나 불가능한 실정이다.

다음으로, 물리/화학적 처리기술은 여러 종류의 응집제 및 응집보조제를 폐수중에 투여하여 폐수중에 함유되어 있는 불순물질 또는 오염유발물질들을 분리 및 응집침전시켜서 제거하는 기술이다.

예를 들면, 중금속이 함유된 폐수를 처리하기 위하여 각종약품이나 고분자응집제 등을 투입하여 유해물질을 물과 분리하였으며, 이때 생성된 중금속 함유 슬러지는 각종 탈수장치를 이용하여 탈수한후 건조시켜서 매립하거나 소각하고 있다.

그런데, 중금속 함유 슬러지의 연소시에는 중금속 산화물의 승화와 유기물에 의한 유해가스 등으로 인하여 대기오염물질이 발생되며, 매립의 경우에는 침출수에 의해 잔류물이 유출되어 2차오염을 발생시킨다. 따라서, 중금속 등의 유해물질이 포함된 폐수에 금속산화물이나 수산화물을 분산 또는 고화시켜서 처리하는 방법이 사용된 바 있으나, 이것 또한 완벽하지 못하여 흡착된 중금속이 다시 유출되는 문제점이 있었다.

최근에는 이와같은 문제점을 해결하기 위하여, 각종 유해물과 혼합된 금속산화물이나 수산화물을 1,000∼1500℃의 고온으로 소결한 후 압축시켜서 용출을 방지하는 방법이 일본 특개평 제 7-313950 호에 개시된 바 있다.

이와는 달리, 일본 특개평 제 6-154795 호에는 금속산화물에 무기계분말과 황산나트륨 등을 혼합시켜 분말화하여 중금속의 용출을 방지하는 방법이 개시되어 있고, 일본 특개평 제 8-24900 호에는 금속산화물에 규산나트륨을 혼합시켜서 분말화하여 중금속의 용출을 방지하는 방법이 개시되어 있다.

그러나, 이와같은 물리/화학적 처리기술들은 유해물의 처리효율이나 경제성 면에서 만족스럽지 못하다. 따라서, 산업폐수중에 존재하는 각종 유해물의 용출을 효과적으로 방지할 수 있고 경제성이 있는 새로운 응집제의 개발 필요성이 대두되고 있다.

본 발명은 상기와 같은 종래의 문제점 및 과제를 해결하기 위해 안출된 것으로, 본 발명의 목적은 중금속 및 유기물 등이 함유된 산업폐수나 침출수 등을 단시간에 무해화시킬 수 있고 생분해도가 높은 무독성 응집제의 제조방법을 제공하는데 있다.

상기와 같은 목적을 달성하기 위해서, 본 발명은,

금속산화물 또는 수산화물 표면에 스피큘릭포릭산 유도체 0.01∼20wt%, 흡수성 고분자 0.01∼20wt%를 단독 또는 혼합하여 코팅첨가시키는 것을 특징으로 하는 환경친화성 응집제의 제조방법을 제공한다.

상기 금속산화물은 산화아연, 산화알루미늄, 산화칼슘, 산화티탄 또는 산화철로 이루어진다.

상기 수산화물은 수산화칼슘, 수산화알루미늄, 수산화아연 또는 수산화마그네슘으로 이루어진다.

상기 흡수성 고분자는 폴리아크릴산 또는 나트륨염치환체, 폴리메타아크릴 및 그 공중합체, 그리고 무수말레인산과 아크릴산의 공중합체 또는 나트륨염 치환체로 이루어진다.

이하, 본 발명에 따른 환경친화성 응집제의 제조방법에 대하여 상세하게 설명한다.

본 발명에서는 금속산화물이나 수산화물의 다공질에 흡착처리된 유해물이 다시 용출되는 것을 방지하기 위하여, 금속산화물이나 수산화물 표면에 하기 일반식(Ⅰ)으로 표시되는 스피큘리포릭산 유도체와 흡수성 폴리머를 코팅처리하였다.

---------------- (Ⅰ)

(식중에서 R, R1, R2: OH, OM(M = Na,Ca,Mg,K,Li))

다시말해서, 금속산화물이나 수산화물 100wt%에, 스피큘리포릭산 유도체 0.01∼20wt%와 흡수성 고분자 0.01∼20wt%를 단독 또는 혼용으로 코팅처리 함으로서, 유해물의 포획을 용이하고 유해물의 재용출을 방지하였다. 이때, 효과를 증진시키기 위하여 탈크, 탄산칼슘, 석고, 실리카, 활성탄, 하이드로탈사이트, 돌로마이트, 크레이 등의 다공질 첨가물이 추가적으로 투입된다.

여기에서 사용되는 금속산화물로는 산화아연, 산화알루미늄, 산화칼슘, 산화티탄 또는 산화철 등을 들 수 있으며, 수산화물로는 수산화칼슘, 수산화알루미늄, 수산화아연, 수산화마그네슘 등을 들 수 있다.

흡수성 고분자로는 폴리아크릴산 또는 나트륨염치환체, 폴리메타아크릴 및 그 공중합체, 무수말레인산과 아크릴산의 공중합체 또는 나트륨염 치환체 등이다.

참고로, 본 발명에서 사용되는 스피큘리스포릭산은 환경친화형 생분해성 표면개질제로서, 중금속과의 흡착(참조: 홍정진·최영국, J.Colloid ?? Interface. Science, Vol.173, 92, 1995; 최영국 외 4명, J. Jpn. Oil Chem. Soc. Vol. 42. No. 2, 1993)연구가 일부 진행된바 있으나, 응집제 첨가제조의 사용보고는 전무한 상태이다.

〈실시예 1〉

본 발명의 제 1 실시예에서는 200mesh 생석회(CaO 함량 95% 이상) 100wt%에 스피큘릭포릭산 유도체 0.2wt%와 폴리아크릴산의 나트륨염(분자량 30,000 이상) 5wt%를 혼합코팅하고 여기에 활성탄 20wt%를 혼합첨가한 것을 처리제로 사용하였다.

중금속 구리, 카드뮴, 납이 각각 100ppm 함유된 폐수에 신규 환경 친화성 복합무기응집제인 상기 처리제를 폐수대비 10wt%의 양으로 첨가한후 Jar Tester를 이용, 30분간 교반하여 여액의 중금속 함량을 측정하고 그 결과를 하기 표 1에 나타내었다.

표1 . 처리제에 의한 중금속 측정결과

(단위 : mg/L)

〈실시예 2〉

본 발명의 제 2 실시예에서는 상기 제 1 실시예에서와 동일한 방식으로 제조한 처리제를 10wt%의 양으로 일반폐기물 침출수중에 첨가한후, 상온에서 Jar Tester를 이용, 30분간 교반한 후 여액의 COD 분해율을 측정하고 그 결과를 하기 표 2에 나타내었다.

표 2. 침출수중 처리제에 따른 COD 분해율

(단위 :mg/L)

	COD
	처리전 용액	처리후 용액	처리효율(%)
	매립지 A	매립지 B	매립지 A	매립지 B	매립지 A	매립지 B
처리제	1123	403	233.58	61	79.2	84.8

〈결과 및 고찰〉

금속산화물이나 수산화물은 다공질 흡착성질을 가지고 있어 중금속 등의 유해물질을 흡착하는 성질이 있다. 일부 금속산화물은 물과 반응하여 수산화물이 되면서 더욱 미세한 입자로 변하는 성질이 있어 더욱 효과가 있다. 이것들의 표면에 생분해도가 높은 스피큘리포릭산 유도체와 흡수성 고분자를 위치시켜서 중금속 등의 유해물질을 흡착함으로써, 흡착된 유기금속들이 다시 유출이 안되게 소수성을 나타내면서 포획됨을 알 수 있다.

이상에서 언급한 바와 같이, 본 발명에 따른 환경친화성 응집제는, 금속산화물이나 수산화물 100wt%에, 스피큘리포릭산 유도체 0.01∼20wt%와 흡수성 고분자 0.01∼20wt%를 단독 또는 혼용으로 코팅처리하여 제조되는 것으로, 유기물과 중금속 등이 함유된 폐수, 기타합성수지나 도료 등의 함유된 폐수, 가정생활폐기물에 의한 침출수 등을 단시간에 건조 분말화시키고 다시 침출이 되지 않게 흡착시킴으로써, 시간경과에 따른 생물학적 분해를 가능하게 한다.

본 발명에 따른 환경친화성 응집제는, 산업폐수, 생활폐수, 매립장 침출수, 하수처리장, 오염된 토양, 금속가공 및 절삭에 의한 폐수, 염료 및 염색약품이 함유된 폐수 등 많은 분야에 응용이 가능하며, 특히 유기물, 중금속 등이 다량 함유된 산업폐수 및 매립지 침출수 등에 유용하게 이용할 수 있다.

상기에서는 본 발명의 바람직한 실시예를 참조하여 설명하였지만, 해당기술 분야의 숙련된 당업자는 하기의 특허 청구의 범위에 기재된 본 발명의 사상 및 영역으로부터 벗어나지 않는 범위내에서 본 발명을 다양하게 수정 및 변경시킬 수 있음을 이해할 수 있을 것이다.

Claims (6)

1. 금속산화물 또는 수산화물 표면에 스피큘릭포릭산 유도체 0.01∼20wt%와 흡수성 고분자 0.01∼20wt%를 혼합 코팅첨가시키는 것을 특징으로 하는 환경친화성 응집제의 제조방법.
2. 제 1 항에 있어서, 상기 금속산화물이 산화아연, 산화알루미늄, 산화칼슘, 산화티탄 및 산화철로 이루어진 그룹으로부터 선택된 물질인 것을 특징으로 하는 환경친화성 응집제의 제조방법.
3. 제 1 항에 있어서, 상기 수산화물이 수산화칼슘, 수산화알루미늄, 수산화아연 및 수산화마그네슘으로 이루어진 그룹으로부터 선택된 물질인 것을 특징으로 하는 환경친화성 응집제의 제조방법.
4. 제 1 항에 있어서, 상기 흡수성 고분자가 폴리아크릴산 또는 나트륨염치환체, 폴리메타아크릴 및 그 공중합체, 그리고 무수말레인산과 아크릴산의 공중합체 또는 나트륨염 치환체로 이루어진 그룹으로부터 선택된 물질인 것을 특징으로 하는 환경친화성 응집제의 제조방법.
5. 금속산화물 또는 수산화물 표면에 스피큘릭포릭산 유도체를 0.01∼20wt%의 양으로 코팅첨가시키는 것을 특징으로 하는 환경친화성 응집제의 제조방법.
6. 금속산화물 또는 수산화물 표면에 흡수성 고분자를 0.01∼20wt%의 양으로 코팅첨가시키는 것을 특징으로 하는 환경친화성 응집제의 제조방법.