KR20020082832A - 규산염/알루민산염 물질 - Google Patents

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Abstract

본 발명은 원자 프레임워크가 적어도 부분적으로 탈석회되어 상기 원자 프레임워크 중에 복수 개의 칼슘 원자 부위가 비어있는 규산칼슘 및(또는) 알루미노규산칼슘을 우세하게 포함하는, 규산염 기재의 거의 수화되지 않는 흡착성 물질에 관한 것이다. 상기 활성화된 물질은 금속 이온 등과 같은 오염물질 종에 대해 산업적으로 유용한 흡착제, 폐기물의 고체화, 유사한 적용, 및 대기로 배출될 수 있는 이산화탄소의 흡수에 사용될 수 있다. 상기 물질은 납 이온 등과 같은 특정 이온 종에 대한 침전제로서의 용도도 있어서, 이들 이온을 침전시켜 수용액으로부터 제거한다.

Description

규산염/알루민산염 물질 {Silicate/Aluminate Materials}
본 발명은 규산염 및(또는) 알루민산염 및(또는) 알루미노규산염 물질, 이들의 제조 방법 및 용도에 관한 것이다. 더욱 특히, 본 발명은 '활성화' 공정에 의해 개질되어 여러가지 유용한 흡착제 또는 침전제를 형성하는 규산칼슘 및(또는) 알루민산칼슘에 관한 것이다.
본 출원인들은 수분 및 이산화탄소에 대한 클링커 (clinker) 및 유리 잔사 등과 같은 규산칼슘-함유 물질들의 노출을 조절하면 상기 물질들을 '활성화'시킬 수 있다는 것을 알아냈다. 이러한 활성화는 클링커를 분쇄 또는 미분쇄하고 습하게 함으로써 쉽게 달성될 수 있다. 노출은 CO2매질, 예를 들어 기체 또는 다른 형태의 이산화탄소 또는 CO2를 함유하는 혼합물의 사용을 포함한다. 클링커의 임의의 수경성 또는 잠재 활성을 피하기 위해, 상기 규산염 물질을 습하게 한 직후에 즉시 이산화탄소에 노출시키는 것이 바람직하다. 본원에서 사용되는 '클링커'란, 하기에 나타낸 통상적인 조성 범위 내의 유리 또는 결정성 규산염 및(또는) 알루미노규산염 잔사, 예를 들면, 슬래그, 수경성 시멘트 및 잠재 수경성 물질 및 화산회를 지칭한다. 활성화를 위한 출발 물질은 이러한 산화물 조성 범위를 갖는 규산염 및(또는) 알루민산염 및(또는) 알루미노규산염을 포함할 수 있다. 활성화를 위한더욱 바람직한 출발 물질은 알루미노규산염 종이 최소이거나 아예 없는 것이다. 더욱 바람직한 출발 물질은 본질적으로 다음의 산화물 조성을 갖는 규산칼슘(들) 및 알루민산칼슘(들)로 구성될 수 있다.
산화물 조성 범위 (중량%)
CaO 20 내지 95
SiO2 5 내지 90
Al2O3 미량 내지 50
Fe2O3 미량 내지 35
MgO 미량 내지 20
알칼리 미량 내지 20
SO3 미량 내지 20
기타 미량 내지 35
소량의, 바람직하게는 주의깊게 조절된 양의 물 (전형적으로, 물/고체 범위는 0.01 내지 0.4)의 존재 하에 이산화탄소에 노출시키면, 이산화탄소가 이온화되어 클링커 물질과 반응한다는 것이 밝혀졌다. 예를 들어, 클링커의 주요 산화물 조성이 CaO 65%; SiO220%; Al2O36%; Fe2O33% 및 MgO 1%인 경우, 반응 생성물은 무정형 실리카, 탄산칼슘 및 깁사이트의 다형체인 것으로 밝혀졌다. 클링커의 조성에 따라 다른 반응 생성물이 형성되었다. 활성화를 위한 출발 물질이 규산칼슘 및 알루민산칼슘 상을 포함하는 경우 등과 같은 몇몇 실시양태의 반응 생성물에서 알루미노규산염 반응 생성물이 확인되었다. '활성화' 반응은 상온 및 주변 압력일지라도 몇 분 이내에 발생할 수 있는, 특히, 적절한 조건하에 신선한 무수 클링커 표면이 이산화탄소에 계속 노출되는 경우 발생할 수 있는 탈석회 반응을 포함한다. 다른 규산염 물질들은 상기 '활성화' 반응의 완결에 요구되는 기간이 더 길 수 있다.
수분 및 CO2에의 노출은 조절된 탄산화 기간 동안 또는 그 이후에 밀링/파쇄/분쇄를 포함하는 가공 단계 등에서 달성될 수 있다.
클링커 물질 등의 원자 프레임워크 탈석회를 초래하는 이러한 노출 동안, 이산화탄소가 비교적 대량으로 소모된다. 클링커는 원래의 건조 출발 중량의 50%를 초과하는 양의 이산화탄소를 흡착할 수 있다. 이와 같이, 본 출원인들은 클링커 및 유사한 규산칼슘/알루미노규산칼슘 물질이 이산화탄소 흡착제로 작용함과 동시에, (예를 들면) 이산화탄소 중에 존재할 수 있는, 특히, 배출된 기체 폐기물 (waste gasses)로부터 CO2기류가 유래한 경우 이 중에 존재할 수 있는 금속성 및 다른 이온성 종을 '흡입'할 수 있는 상당한 가능성이 있음을 알아내었다. 또한 또는 별법으로, 본 발명의 범위에 드는 활성화된 출발 물질은 용액 중의 납과 같은 중금속 등에 대한 침전제로 기능할 수 있다.
그러므로, 이산화탄소를 함유하고 폐금속 등과 같은 이온성 종으로 오염된 기체 폐기물에 클링커 등과 같이 분말화된 규산칼슘 및(또는) 알루미노규산칼슘 물질을 조절하여 적용하는 것이 본 발명의 한 측면이다.
활성화된 반응 생성물의 실리카 프레임워크는 바람직하게는 잔여 칼슘/규소 비율이 1.0 미만이지만, 0.1 이하이거나 1.0 초과일 수도 있다. 이러한 반응 생성물은 전형적인 출발 물질 칼슘/규소 비율이 통상적으로 5와 1.5 사이라는 점과 대조적이다. 활성화된 반응 생성물은 탄산칼슘을 함유 (탄산칼슘이 제거되거나 상기 생성물과 반응하지 않은 경우)할 뿐 아니라, 특성상 주로 무정형이며 실리카 프레임워크 또는 알루미노규산염 프레임워크를 포함하고, 이는 X-선 회절분석에서 d-간격이 전형적으로 대략 3 내지 4 Å인 넓은 피크로 확인될 수 있다. 대략 7 Å에 추가의 피크가 존재할 수도 있고 존재하지 않을 수도 있다. 반응 생성물이 특성상 실리카를 우세하게 함유하는 경우, 그의 구조가 유백색 실리카임을 추정할 수 있다. 수분/CO2노출 동안 상당한 정도로 중합이 일어날 수 있으며, 이는 '활성화된' 물질 고유의 프레임워크 구조를 NMR 분석하여 확인할 수 있다.
바람직한 실시양태에서, 프레임워크는 포틀란드 시멘트 등과 같은 클링커 물질로부터 유래할 수 있다. 이럼에도 불구하고, 일단 활성화된 생성물은 거의 전체가 무정형, 즉, 수화되지 않고 상당한 흡착 가능성을 갖는다. 활성화된 생성물을 폐수에 처리하여 이온성 종 및 가능하게는 비이온성 종을 흡착하게 할 뿐 아니라, 기체 폐기물에 처리할 수도 있다. 또한, 활성화된 규산염 생성물의 잠재적인 흡착 성질을 이용하여 활성화된 물질을 오염된 토양 또는 다른 물질들과 블렌딩할 수 있다. 또한, 활성화된 생성물 그 자체를 방사성 폐기물 등을 비롯한 폐기류 등에 대한 차단 (barrier) 시스템, 여과 시스템에 예비고체화 흡착제로 적용할 수 있으나, 이에 제한되지 않는다. 또한, 활성화된 생성물을 사용하여 음료수 또는 다른 액체류의 연마 등과 같이 비폐기물을 처리 또는 정화할 수 있다.
활성화를 위한 출발 물질들은 클링커인 것이 바람직하다. 바람직하게는, 상기 물질들은 산화 알루미늄 등과 같이 알루미늄을 함유하는 것들이다. 이들은 철을 추가로 함유할 수 있다.
탄산화 단계는 물 고체 비율을 0.01 내지 2.0, 바람직하게는 0.02 내지 1.0, 더욱 바람직하게는 0.05 내지 0.4로 수행하는 것이 바람직하다. 탄산화 단계는 대기압하에서 수행되거나, 30 psi (2 bar)를 초과하지 않는 압력 이하로 수행되는 것이 바람직하다. 활성화된 물질은 특정 종, 예를 들면, 납 이온 및 기타 중금속 이온에 대한 흡착제 또는 침전제일 수 있다.
활성화된 생성물의 표면적은 5 m2g-1이상인 것이 바람직하다. 활성화된 생성물이 탄산화 단계 동안 생성된 임의의 탄산 염과 반응하도록 이용하는 것이 바람직하다. 또한, 활성화를 위한 출발 물질은 X-선을 회절시킬 수 있으나 통상적으로는 타원형 (anhedral)으로 회절시킨다는 점에서, 이는 측면이 평행하고 축 비율이 한정되어 잘 한정된 결정이 아니라 본질적인 또는 전체적인 특성상 다결정성이다. 활성화된 생성물에서, 상당한 광물 결정 상들은 오직 방해석 및 아라고나이트인 것이 바람직하다. 이들은 무수 CaCO3의 다형체이다. 알루미노규산염 결정성 출발 물질이 바람직한데, 이는 4-등위체 (4면체) 알루미늄 종 및 6-등위체 (6면체) 알루미늄 종을 갖는다. 탄산화된 (활성화된) 상기 물질들은 오직 4-등위체 알루미늄 종만을 포함하고 원래의 4-등위체 Al 원자와는 구조적으로 구별되는 것이 바람직하다. 이로써, 존재하는 Al 대부분이 반응에 이용될 수 있는 것으로 여겨진다.
활성화를 위한 출발 물질이 우세하게 1종 이상의 규산칼슘 및(또는) 알루민산칼슘으로 구성된 무수 다결정성 물질인 것이 가장 바람직하다. 이러한 다결정성 물질은 본질적으로 규산칼슘 및(또는) 알루민산칼슘 물질로 구성되는 것이 바람직하다.
활성화된 물질을 상온 및 주변 압력 하에서 수분의 존재 하에 CO2와 결합할 수 있다. CO2흡착을 위해 활성화된 생성물을 사용하는 경우, 가열 또는 냉각 단계는 통상적으로 필요하지 않거나 바람직하지 않다.
활성화된 물질은 CO2흡착을 위해 사용한 후에 수경 성질을 보유하지 않는 것이 바람직하며, 또한 상기 생성물은 사용 후 본질적으로 수화되지 않는 것이 바람직하다. 그러므로, 반응된 상기 생성물은 시멘트 물질로 이용될 수 없다.
반응 생성물이 모든 Al 종이 사면체가 되는 Q4무정형 실리카 네트워크를 포함하는 것이 특히 바람직하다.
실리카 프레임워크를 활성화시키는 가속화된 탄산화는 분명히 이러한 '활성화된' 입자의 표면에 물리적인 개질을 부여한다. 활성화된 물질의 표면적은 여전히 비교적 낮지만, 원자 크기의 홀 (hole), 바람직하게는 깔때기 형태이며 전형적으로는 크기가 1 내지 100 Å 범위인 홀이 개개의 입자의 표면에 형성된다. 이러한 홀들은 개개의 입자 내부로의 채널 또는 통로를 형성하고, 활성화된 매질 중의 상기 기재한 것과 같은 오염물질 등의 다른 종들의 흡착을 용이하게 한다. 이러한 채널들은 깔때기형 또는 쐐기형 등의 독특한 형상일 수 있으며, 활성화된 생성물의 입자 내 또는 입자 상에서 상기 오염물질 종들의 보유를 더욱 증진시킨다. 또한, 규산칼슘 및(또는) 알루민산칼슘 출발 물질의 화학적 및 물리적 성질 및(또는) 가속화된 탄산화 가공 환경을 변경함으로써, 이러한 채널의 크기 및 형태를 변화시킬수도 있다. 이러한 방법으로, 마이크로- 및 메소 (meso)-크기의 다공성 (porous) 물질들을 조작할 수 있다.
본 발명의 두번째 측면은 수용액, 비수성 용액, 기체 및 고체 처리시에 탈석회된 '활성화된' 규산염 물질 (예를 들면, '클링커')을 오염된 토지 등의 처리에 대한 잠재적인 가능성을 갖는 흡착제로서 그리고 차단, 여과 및 정화 시스템 등으로서 적용하는 것이다.
본 발명의 규산칼슘 및(또는) 알루민산칼슘 흡착제는 통상적인 온도 및 압력에서 제조할 수 있다. 그러나, 압력 및 온도는 규산염의 화학적 성질 및 이용된 이산화탄소의 유형에 따라 높이거나 낮출 수도 있다. 예를 들어, 초임계 이산화탄소가 선택된 경우, 온도는 30 내지 100℃ 사이이고, 압력은 50 내지 180 bar 사이인 것이 바람직하다.
활성화에 바람직한 클링커는 규산염 상의 광물로서 규산이칼슘 (C2S) 및 규산삼칼슘 (C3S)이 우세한 것이다. 그러나, 이들은 또한 규산칼슘 및(또는) 알루민산칼슘으로 구성될 수도 있다. 전형적인 산화물 분석을 통해, 이러한 바람직한 클링커는 CaO 함량이 50% 내지 95% 사이이고, SiO2함량이 10 내지 50%이며, Al2O3함량이 0% 내지 15% 사이인 것으로 나타났다.
흡착제 또는 침전제로 사용된 후, 및 '활성화된' 규산염이 분명히 소모된 경우라도, 사용된 생성물이 노(爐)에서 재소성된 후 재탄산화되어 상기 분명히 소모된 물질이 재활성화될 수 있다. 그러므로, 이미 사용되었고 분명히 소모되었다 하더라도, 흡착된 폐기 종을 함유하는 물질들은 1회를 훨씬 초과하는 재활성화 및 재사용 가능성을 가질 수 있다. 따라서, 사용된 물질의 재순환이 고려된다. 특히, 재소성된 클링커로의 금속성 종의 혼입은 놀랍게도 가속화된 탄산화에 의한 재활성화 이후의 흡착 가능성을 향상시키는 것으로 여겨진다.
활성화 단계 동안 CO2와 함께 소량 또는 미량의 물이 도입되긴 하지만, 활성화된 생성물의 실리카 프레임워크 격자와 회합되거나 이를 수화시킬 만한 잔여 물은 거의 없는 것이 특히 바람직하다.
본 발명을 더욱 잘 이해할 수 있도록 하기 위해, 하기의 실시예를 제시했으나 이에 제한되지 않는다. 또한, 첨부된 도면을 언급했으며, 이는 다음과 같다:
도 1은 통상적인 포틀랜드 시멘트의 탄산화 이전 및 이후에 존재하는 상들을 나타내는 X-선 회절도이고,
도 2는 OPC 기재의 본 발명의 활성화된 생성물을 사용하여 카드뮴을 제거하는 한 예로서, CaCO3를 사용한 경우와 비교한 것이다. 본 실시양태에서, Cd의 제거가 침전에 의한 것이 아니라, 흡착에 의한 것임이 설명된다.
실시예 1
하기의 대략적인 조성을 사용하여 제조하고 탈석회화시켜 활성화시킨 포틀랜드 시멘트 클링커를 수용액으로부터의 금속 (즉, 금속성 이온) 흡착력에 대해 평가했다: CaO 65%, SiO220%, Al2O35%, Fe2O35%, MgO 1.5%, 알칼리 0.7%, SO31.5%, 및 LOI 1.3%. 탄산화 이전 및 이후의 전형적인 X-선 회절도를 도 1에 나타냈다.
도 1은 탄산화된 OPC (위쪽) 및 OPC의 분말화된 표본에 대한 XRD 데이타를 나타낸다. 탄산화된 OPC의 확인가능한 결정성 상들은 아라고나이트 및 방해석 (탄산칼슘의 다형체)이다. OPC의 확인가능한 결정성 상들은 규산이칼슘 및 규산삼칼슘이다. 그러므로, 탄산화 이후 본질적으로 모든 규산이칼슘 및 규산삼칼슘이 반응했다.
여러가지 금속 질산 용액을 1000 mg 금속/L의 농도로 제조했다. 선택된 금속은 구리, 아연, 니켈 및 크롬이었다. 상기 용액을 흡착제에 노출시키고, 69 시간동안 이따금씩 샘플을 취했다. 이 실험 동안 흡착제에 의해 제거된 금속의 양을 사용하여 신규 물질의 흡착능을 평가했다.
산으로 세척한 250 ml 용기에 흡착제 0.5 g을 넣은 다음, 금속 용액 각각을 미리 제조해둔 스톡 용액으로부터 100 ml씩 취하여 넣었다. 2차 증류수를 사용하여 모든 샘플을 3벌로 제조했으며, 흡착제 없이 금속을 함유하는 용액 및 흡착제 없이 물만 함유하는 용액 (블랭크 용액)을 대조군으로 함께 사용했다. 샘플 용액을 20℃의 일정한 온도에서 진탕시켰다. 표 1은 본 실험에서 조사한 샘플의 수를 나타낸다.
샘플의 수
금속 용액 + 흡착제 15
증류수 + 흡착제 3
오직 금속 용액만 15
오직 증류수만 3
제0분, 제15분, 제3시간, 제14시간, 제18시간, 제21시간, 제45시간 및 제69시간에 용액에서 샘플을 취했다. 용기를 원심분리시킨 후에 용액을 10 ml씩 취했다. 각각의 10 ml 샘플에 대해 pH를 측정한 다음, 아리스타 (Aristar) HNO3100 ㎕로 산성화시켜 AAS로 분석했다.
본 실험이 끝나갈 즈음, 흡착제를 함유하는 용액들을 30분 동안 원심분리했다. 남아있는 용액을 100 ml 용기로 기울여 따라내고 아리스타 HNO3300 ㎕로 산성화시켰다. 250 ml 용기 중에 남아있는 흡착제 잔사를 55℃의 오븐에서 건조시켜 더욱 조사했다.
샘플 용액의 분석
산성화된 단일 금속 용액들 및 모든 5종의 금속을 함유하는 1개의 다원소 용액을 농도가 1000 mg/L인 인증된 표준 용액으로부터 제조한 후, AAS (PYE Unicam SP9 AAS)로 분석했다.
이 결과를 표 2에 요약했다. 출발 용액에 대한 예상값과 측정값 사이의 차이는 금속 질산염 중의 결정수가 상기 시약의 제조업자가 기재한 값과 크게 다르기 때문이다.
흡착제와 접촉한 용액 중의 금속 농도는 시간에 따라 꾸준히 감소했으나, Cu 및 Ni 용액의 경우에는 더 오랫동안 시간이 경과해도 평형에 도달하지 않았으며, 이 금속들이 용액에서 더 많이 제거될 수 있어야 한다고 생각되었다.
얻어진 결과의 요약
금속 평균 금속 농도 (제0분) 평균 금속 농도 (제15분) 평균 금속 농도 (제69시간) 제69시간일 때의 흡착도 (금속의 Mmol/흡착제 g) 감소율(%)
Cu 856 791 465 12.3 46%
Ni 752 800 623 4.39 17%
Cr 336 189 20.6 12.1 94%
Pb 765 221 53.7 6.87 93%
Zn 867 708 19.5 25.9 98%
실시예 2
시판되는 시멘트용 클링커를 제조했다. 대략적인 보그 (Bogue) 조성은 다음과 같았다: C3S 51%, C2S 25%, C3A 11%, C4AF 1%, SO32.6% 및 알칼리 0.25%.
강철 탄산화 챔버에 물을 첨가한 직후에 건조 클링커를 넣었다. 사용된 물/고체 비율은 0.1이었다. 챔버를 공기로 퍼징하고 CO2기체를 2 bar의 압력으로 도입했다. 그 직후, CO2기체가 소모됨에 따라 압력이 강하되는 것으로 나타났다. 대략 1시간 후에, 샘플을 꺼내고 105℃의 오븐에서 1시간 동안 더 건조시켰다. 그 다음, 상기 건조 물질의 중량을 측정하고 막자와 막자 사발로 분쇄하여 신선한 실리카 표면에 노출시켰다. 클링커의 완전한 탄산화에는 습윤, 탄산화 및 분쇄 사이클의 5회 운행이 필요했다.
완전한 탄산화를 X-선 회절분석법를 통해 확인했으며, 이때는 C3S를 포함하던 원래의 무수 클링커 상이 더이상 확인되지 않았다. 본 실험 동안, 클링커의 양이 초기 건조 중량의 50%를 초과하여 증가한다는 것이 밝혀졌다. 이러한 양 증가는 가속화된 탄산화 단계 동안 흡착된 CO2의 양에 기인한다.
X-선 회절도를 통해 탄산칼슘의 형성과 관련된 커다란 회절 양상이 밝혀졌고 대략 23° 2θ(theta) 및 12° 2θ에서 넓은 피크가 나타났다.
본 발명의 첫번째 측면의 바람직한 실시양태는 CO2및 1종 이상의 오염물질 종을 함유하는 기체성 폐기류에 대한 분쇄된 클링커의 노출을 조절하여 활성화된 클링커가 상당량의 CO2기체 및 그러한 오염물질 모두를 흡착하도록 하는 것에 기초한다.
본 발명의 두번째 측면의 바람직한 실시양태는 가속화된 탄산화의 적용을 조절하여 클링커를 탈석회화함으로써 이를 잠재적인 흡착 성질이 있는 상태 (프레임워크 중에 칼슘이 빠진 상태)로 활성화시키는 것에 기초한다. 이후에 수용액 및 비수성 용액에 노출시키거나 다른 폐기류에 노출시킨 다음에는 상기 활성화된 클링커가 산업적으로 유용한 흡착제로 작용하게 된다.
실시예 1a 내지 14를 포함하는 본 발명의 추가의 실시예를 뒤에 제시했다.
도 2 및 도 3을 참조할 때, 탄산화된 흡착제 1 g을 카드뮴 대한 초기 농도가 1000 ppm인 질산 카드뮴 용액 200 ml에 첨가했다. 플롯 Cd/CC/N (도 2)은 시간의 함수에 따른 카드뮴의 농도 변화를 나타낸다. 72시간 후, 본질적으로 모든 카드뮴이 용액에서 제거되었다. 탄산칼슘 1 g을 1000 ppm의 질산 카드뮴 용액 200 ml에 첨가한 유사한 시험 (플롯 Cd/CaCO3/N, 도 2)은 탄산칼슘의 존재가 용액으로부터 카드뮴 종을 침전 및 배제 (exclusion)시키는 것이 아님을 나타낸다. 플롯 Cd/N은고체를 첨가하지 않은 대조구 표본에서의 카드뮴 농도를 나타낸다. 그러므로, 용액으로부터의 카드뮴 배제 메카니즘은 탄산화된 흡착제의 알루미노규산염 매트릭스로의 흡착에 의한 것이다. 도 3은 모든 표본들의 pH 범위가 유사함을 나타낸다.
출발 물질들은 저렴하고 쉽게 얻을 수 있다. 상기 방법에는 오직 CO2의 사용만이 요구되기 때문에, 생성되는 폐기물이 전혀 없거나 최소이다. 본 발명은 제조 및 사용법 모두의 면에서 환경적으로 이롭다. 흡착제 제조를 위한 재료 및(또는) 반응 조건의 변경이 그의 세공 (pore) 구조를 변형시킬 수 있다. 활성화된 생성물에 깔때기 형태의 세공을 혼입하는 것이 특히 이롭다는 것을 알아냈다. 그러므로, CO2기체 또는 초임계 CO2를 사용하는 반응 조건을 변화시키면 흡착능 및 재소성 가능성 등과 같은 흡착 특징에 이로운 영향을 줄 수 있는 마이크로결정성 및 마이크로다공성에 변화가 생긴다.
활성화된 물질의 이점 중 하나는 이것의 산업적 용도가 넓다는 것이며, 예를 들면 CO2흡수제로서 기체 적층물 (gas stacks), 금속 오염물질을 제거하기 위한 폐기 유출물의 플럼 (plume), 수처리 시스템 및 오염된 토지의 재생 (remediating)에 적용한다.
다른 공지된 흡착제와 비교할 때, 본원에서 제공되는 활성화된 물질의 실시양태는 시멘트 제조 동안 또는 다른 공정동안 버려진 CO2를 재활용함으로써 경제적이고 더욱 많은 양을 제조할 수 있는 동시에 온실 기체 방출을 감소시켜 환경적으로 이롭다.

Claims (22)

  1. 원자 프레임워크가 적어도 부분적으로 탈석회되어 상기 원자 프레임워크 중에 복수 개의 칼슘 원자 부위가 비어있는 1종 이상의 규산칼슘 및(또는) 1종 이상의 알루민산칼슘 및(또는) 1종 이상의 알루미노규산칼슘을 포함하는, 규산염 기재의 거의 수화되지 않는 흡착성 물질.
  2. 제1항에 있어서, 주로 규산염 및(또는) 알루민산염을 포함하거나 거의 규산염 및(또는) 알루민산염을 포함하는 물질.
  3. 제1항 또는 제2항에 있어서, 규산칼슘 기재의 클링커 (clinker), 유리 잔사, 슬래그, 화산회 물질, 수경성 시멘트 또는 잠재 수경성 물질인 물질.
  4. 제1항 내지 제3항 중 어느 한 항에 있어서, 분쇄 또는 미분쇄된 물질.
  5. 제1항 내지 제4항 중 어느 한 항에 있어서, 무수성인 물질.
  6. 제1항 내지 제4항 중 어느 한 항에 있어서, 적어도 미량의 수분을 함유하는 물질.
  7. 제6항에 있어서, 물 대 고체의 비율이 0.001 내지 10.00, 바람직하게는 0.005 내지 5.0, 더욱 바람직하게는 0.0005 내지 1.0, 가장 바람직하게는 0.01 내지 0.5인 물질.
  8. 제1항 내지 제7항 중 어느 한 항에 있어서, 다음의 조성 범위 (중량%)를 만족시키는 물질:
    CaO: 20 내지 95중량%, 바람직하게는 30 내지 95중량%, 더욱 바람직하게는 55 내지 95중량%;
    SiO2: 5 내지 90중량%, 바람직하게는 10 내지 80중량%, 더욱 바람직하게는 10 내지 50중량%;
    Al2O3: 미량 내지 50중량%, 바람직하게는 미량 내지 40중량%, 더욱 바람직하게는 0 내지 15중량%;
    Fe2O3: 미량 내지 35중량%, 바람직하게는 미량 내지 25중량%, 더욱 바람직하게는 0 내지 10중량%;
    MgO: 미량 내지 20중량%, 바람직하게는 미량 내지 10중량%, 더욱 바람직하게는 0 내지 5중량%;
    알칼리: 미량 내지 20중량%, 바람직하게는 미량 내지 10중량%, 더욱 바람직하게는 0 내지 2중량%;
    SO3: 미량 내지 20중량%, 바람직하게는 미량 내지 10중량%, 더욱 바람직하게는 0 내지 2중량%;
    기타: 미량 내지 35중량%, 바람직하게는 미량 내지 25중량%, 더욱 바람직하게는 0 내지 5중량%.
  9. 제1항 내지 제8항 중 어느 한 항에 있어서, 적어도 부분적으로 중합된 물질.
  10. 제1항 내지 제9항 중 어느 한 항에 있어서, 규산염 및(또는) 알루민산칼슘의 원자 프레임워크 중 상기 비어있는 칼슘 부위 내에 또는 그에 의해 보유될 수 있는 이온성 종 등을 비롯한 흡착성 종을 함유하는 다른 물질과 반응하거나 반응하게 할 수 있는 물질.
  11. 제10항에 있어서, 상기 다른 물질들이 기체성 폐기류, 고체 폐기물, 오염된 토양, 금속 화합물, 이온성 화합물, 방사성 폐기물로부터 선택된 것인 물질.
  12. 규산칼슘 및(또는) 알루민산칼슘 및(또는) 알루미노규산칼슘을 함유하는 출발 물질에 적어도 미량의 수분을 적용한 후 습해진 물질을 이산화탄소를 우세하게 함유하는 매질에 노출시키는 것을 포함하는, 제1항 내지 제9항 중 어느 한 항에 따른 물질의 제조 방법.
  13. 제12항에 있어서, 상기 매질이 본질적으로 가압된 이산화탄소 기체 또는 초임계 이산화탄소 액체 또는 고체 이산화탄소 등과 같은 이산화탄소 및 불가피한 불순물로 구성된 것인 방법.
  14. 제12항에 있어서, 상기 매질이 이산화탄소 뿐 아니라 제1항 내지 제11항 중 어느 한 항에 따른 물질로 흡수 또는 흡착시키려는 1종 이상의 폐기물 종을 함유하는 기체성 폐기류로부터 유래한 대기인 것인 방법.
  15. 제12항 내지 제14항 중 어느 한 항에 있어서, 상기 매질이 가압된 대기이고(거나), 상기 노출이 승온에서 수행되는 것인 방법.
  16. 제15항에 있어서, 상기 노출이 이산화탄소 또는 이산화탄소가 우세한 기체 혼합물로 충전하기 전에 비워 두었던 가압된 반응기 중에서 수행되는 것인 방법.
  17. 제12항 내지 제16항 중 어느 한 항에 있어서, 제2항 내지 제9항 중 어느 한 항에 따른 물질을 제조하는데 적용되는 것인 방법.
  18. 제12항 내지 제17항 중 어느 한 항에 있어서, 상기 매질에 1회 이상 연속 노출시키는 동안 또는 그 사이에 출발 물질을 더욱 분쇄 또는 미분쇄하거나 밀링하여상기 물질의 노출 표면을 더 넓히는 배치 공정으로 1회 이상 작동되는 것인 방법.
  19. 제9항에서 정의된 것과 같은 1종 이상의 흡착성 종을 함유하는 다른 물질에 처리하여 폐처리 (disposal) 또는 다른 가공을 위한 고체화된 반응 생성물을 제조하기 위한, 제1항 내지 제9항 중 어느 한 항에 따른 물질의 용도.
  20. 제12항 내지 제18항 중 어느 한 항에서 정의된 것과 같은 물질의 제조 방법에서 출발 물질로서의 제19항에서 정의된 것과 같은 고체화된 반응 생성물의 용도.
  21. 용액으로부터의 금속 이온 침전제로서의 제1항 내지 제9항 중 어느 한 항에 따른 물질의 용도.
  22. 제21항에 있어서, 상기 금속 이온이 납 이온인 용도.
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