KR20040044062A

KR20040044062A - 저농도산과, 초음파를 이용한 다공성 굴패각 분말 제조방법

Info

Publication number: KR20040044062A
Application number: KR1020020074158A
Authority: KR
Inventors: 김낙주; 신현진; 전금하; 김규성
Original assignee: 김낙주; 신현진; 전금하; 김규성
Priority date: 2002-11-20
Filing date: 2002-11-20
Publication date: 2004-05-27

Abstract

본 발명은 무단으로 투기되고 있는 굴패각류를 부가가치가 큰 유용한 재료로 이용하고자 기존에 이용되어지고 있는 산처리, 수화공정, 건조공정을 거치는 단순처리방법을 탈피하여 다주파 방식의 초음파 반응을 이용하여 폐수처리용, 비료용으로 사용할 수 있는 비표면적이 큰 다공성 분말로 제조하는 방법에 관한 것이다.

Description

저농도산과, 초음파를 이용한 다공성 굴패각 분말 제조방법 {Preparation of porous oystershells powder using sonication and low concentration acid}

현재 우리나라에서 굴양식장에서 처리 후 무단으로 폐기되고 있는 굴패각은 해안 일대에서만 약 30만 톤에 이르고 있다. 이러한 굴패각은 연안환경문제를 야기하고 있으며, 소량은 비료나 사료 등으로 활용되고 있다.

굴패각을 하수처리용, 촉매담체용 등으로 사용되어 지고 그는 특허들은 다음과 같다.

폐수처리와 과련된 특허문헌으로, 한국 특허공개 제 98-76547은 회화에 의한 분말제조와 열분해에 의한 굴패각 분말제조 하였을 경우 인을 포함한 오염물질을 흡착, 제거에 효과적이라는 것에 대한 것이다.

한국 특허공개 제 96-37596호는 원적외선 분말이 포함된 다공질 플레이트를 제조한 것으로 원적외선 에너지 방사에 의해 중금속 분해 및 미생물성장을 촉진시킨다는 것이다.

패각을 이용한 비료제조방법은 한국 특허공개 제 95-02340에서는 구아노를 사용한 패화석 비료를 제조하였고, 한국 특허등록 제 10-248369에서는 패화석과 맥반석을 이용한 효모발효 비료의 제조등이 있다.

이들 종래기술들은 폐수 정화는 물론 비료로서의 기능을 지니고 있지만, 효율성과 적용범위 면에서 큰 개선의 여지가 남아 있다.

굴패각을 재활용 가능한 분말로 제조하는 기술은 이론적으로는 이미 알려져 있는 기술이지만 상용화에 이르기까지는 많은 제약이 따르고 있다. 대량의 원료를 소성하는 방법, 강산을 사용함으로서 처리 후 폐산의 문제와 유기물 처리 문제 등이 그것이며, 본 발명에서는 낮은 소성온도와 저농도 산을 이용하는것 그리고 다공질화에 새로운 제조방법과 최적의 반응조건을 제공하는 것이다.

본 발명은 무단으로 버려지는 굴패각을 이용하여 고부가가치의 제품으로 재활용 하기 위해서 환경친화적인 방법을 사용하여, 비표면적이 넓은 굴패각 분말을 제조하였다.

세정과 의료분야 등 특정한 분야에서만 많이 적용되고 있는 초음파 기술과 저농도 산을 이용하여 환경문제를 해결하고 반응온도, 반응시간을 단축시켜 상용화할 수 있도록 하였다.

본 발명을 더욱 더 상세하게 설명하면 다음과 같다.

수집한 굴폐각을 물로 세척 후 볼밀 분쇄기로 분쇄한다. 50mesh 이하로 분쇄된 분말을 300∼500℃에서 소성을 한다. 소성된 분말을 활성화 및 비표면적을 증가시키기 위해서 세가지 방법으로 제조하였다. 초음파반응, 저농도산을 이용한 반응,산처리 후 초음파 반응을 이용하여 제조하는 것이다. 이는 제조예에서 상세히 설명하였다.

활성화된 폐각을 110℃에서 12시간 이상 건조시킨 후 증류수로 세척한다. 이를 다시 110℃이상에서 건조 분말화함으로서 굴패각 분말응집제, 비료분말로 사용할 수 있다. 용도에 따라 체분리하여 알맞은 mesh(50∼300)로 분류하여 사용한다.

제조예1) 활성화 단계에 있어서 소성된 분말에 증류수를 흥건히 부은 후 20∼80Hz의 고주파로 20분을 반응시켜서 활성화를 시킨다. 활성화된 폐각을 110℃에서 12시간 이상 건조시킨 후 증류수로 세척한다. 이를 다시 110℃이상에서 건조 분말화함으로서 굴패각 분말응집제, 비료분말로 사용할 수 있다. 용도에 따라 체분리하여 알맞은 mesh(50∼300)로 분류하여 사용한다.

제조예2) 활성화 단계에 있어서 황산(H₂SO₄), 과산화수소(H₂O₂)를 1, 3, 5 %(굴폐각 대비 중량%)를 배합하여 12시간을 교반한다. 활성화된 폐각을 110℃에서 12시간 이상 건조시킨 후 증류수로 세척한다. 이를 다시 110℃이상에서 건조 분말화함으로서 굴패각 분말응집제, 비료분말로 사용할 수 있다. 용도에 따라 체분리하여 알맞은 mesh(50∼300)로 분류하여 사용한다.

제조예3) 활성화 단계에 있어서 제조예2와 같이 저농도산을 배합한 용액을 40, 60, 80Hz의 고주파로 20분을 반응시켜서 활성화를 시킨다. 활성화된 폐각을 110℃에서 12시간 이상 건조시킨 후 증류수로 세척한다. 이를 다시 110℃이상에서 건조 분말화함으로서 굴패각 분말응집제, 비료분말로 사용할 수 있다. 용도에 따라체분리하여 알맞은 mesh(50∼300)로 분류하여 사용한다.

이하 실시예를 통하여 본 발명을 더욱 상세히 한다.

실시예1) 위의 방법대로 제조한 굴폐각분말을 이용하여 각각의 BET(비표면적 측정)를 비교하여 표1에 도시하였다.

실시예2) 제조예에 따라 제조한 굴폐각분말을 이용하여 Phenol의 흡착력을 비교하여 표2에 도시하였다. 10ppm 농도로 제조한 페놀수용액에 제조예에 따라 제조된 굴패각을 첨가하여 60min 동안 교반 후 흡착량을 비교하였다. 아래와 같이 황산3%와 초음파 60Hz로 활성화시킨 굴패각분말이 2.85ppm 정도 감소됨을 확인하였다. 산과 초음파를 단독으로 사용할때보다 약 2ppm 정도 이상의 높은 흡착력을 나타냈다.

본 발명은 다주파 방식의 초음파 반응, 강산화제와 저농도 산을 이용하여 비표면적이 적은 굴패각을 비표면적이 큰 다공성의 분말로 만들어서, 폐수와 토양 속에 있는 미생물의 증식력을 극대화, 폐수처리에서의 응집제, 분쇄 가공하여 비료로 사용하는 데 끈 효과를 줄 수 있다.

더욱이 해안가의 환경을 보호할 수 있고, 토질이 떨어진 땅을 개량하는데에도 큰 효과를 줌으로써 버려지는 굴패각이 환경친화적인 제품으로 재활용될 수 있다는 큰 장점도 있는 것이다.

Claims

불순물을 제거하여 분쇄한 굴패각 분말을 300℃∼500℃에서 소성하여, 분쇄굴패각 분말에 대해 황산(H₂SO₄), 과산화수소(H₂O₂) 중 하나를 선택하여 약 1∼5% (중량%)을 배합하여 55Hz ∼ 65Hz 범위의 고주파로 15∼30분 반응 후, 100℃이상에서 탈수화 반응하여 증류수로 세척시킨 후 건조분말화함을 특징으로 하는 굴패각 분말제조방법.
제1항의 방법에 의하여 얻어지는 폐수처리에 사용되는 굴패각 분말응집제, 산성토양 개량용 비료분말