KR20040101334A - 수중 중금속 제거제 - Google Patents

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KR20040101334A
KR20040101334A KR10-2004-7014890A KR20047014890A KR20040101334A KR 20040101334 A KR20040101334 A KR 20040101334A KR 20047014890 A KR20047014890 A KR 20047014890A KR 20040101334 A KR20040101334 A KR 20040101334A
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KR10-2004-7014890A
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모우리모토야
야나기주이치
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니혼 엔바이로 케미카루즈 가부시키가이샤
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Abstract

본 발명은 총 양이온 교환량의 10 몰% 이상이 마그네슘 이온으로 치환되고, 60 몰% 이상이 마그네슘 이온과 칼슘 이온으로 치환된 합성 제올라이트 및 활성탄을 2:98∼50:50의 중량비로 함유하는 수중 중금속 제거제에 관한 것이다. 이러한 수중 중금속 제거제에 의해 수중 특히 수돗물 중의 납 등의 중금속 이온을 고도로 흡착 제거할 수 있고, 또한 잔류 염소, 트리할로메탄도 효율적으로 제거할 수 있으며, 추가로 칼슘 이온 및 마그네슘 이온의 밸런스를 해치지 않고, 맛좋고 건강에 좋은 물을 얻을 수 있다.

Description

수중 중금속 제거제{REMOVER FOR HEAVY METALS CONTAINED IN WATER}
수돗물 중에 포함된 트리할로메탄이나 잔류 염소를 제거하기 위해서 활성탄이 널리 이용되고 있다. 또한 최근, 수돗물 중에 미량으로 용해되어 있는 크롬, 망간, 카드뮴, 납, 수은 등의 중금속류, 특히 납이 새로이 문제가 되고 있으나, 활성탄 단독으로는 중금속의 제거 효과는 작다.
한편, 제올라이트로 대표되는 알루미노규산염은 수중에서의 이온 교환 기능이 있고, 수중의 중금속류를 흡착하는 기능이 있는 것으로 잘 알려져 있다.
지금까지도 활성탄과 천연 제올라이트를 혼합하여 수돗물의 처리에 사용하는 것이 제안되고 있지만(일본 특허 공개 소화 제61-86985호), 천연 제올라이트로서는 중금속류의 제거 성능이 낮다. 이 이외에도 알루미노규산염계 무기 이온 교환체(예컨대, 제올라이트 등)와 활성탄을 조합한 정수기가 다수 제안되어 있지만(일본 특허 공개 소화 제61-86985호, 일본 특허 공개 평성 제8-132026호), 제올라이트는 중금속만 흡착하는 것이 아니라, 수돗물 중의 칼슘 이온이나 마그네슘 이온도 흡착해 버리기 때문에, 처리후의 물은 소위 상쾌하게 넘어가는 맛이 없어지고, 또한 건강상으로도 바람직하지 못한 것이 되어 버린다.
또한, 칼슘(Ca)형 제올라이트, 은(Ag)형 제올라이트, 수소(H)형 제올라이트 및 활성탄을 혼합하여 카트리지에 수용하는 방법(일본 특허 공개 평성 제6-47383호)이나, Ca형 천연 제올라이트, Ag형 천연 제올라이트, H형 천연 제올라이트를 사용한 수질 개량제도 제안되어 있지만(일본 특허 공개 평성 제3-229690호, 일본 특허 공개 평성 제7-148487호), Ca형 제올라이트의 Ca 치환도나 각종 치환 제올라이트의 사용 비율, 활성탄과의 사용 비율은 나타나 있지 않고, 각 원료를 적당히 혼합한 것만으로는 맛좋은 물은 될 수 없고, 또한 천연 제올라이트는 중금속 제거 성능이 낮기 때문에 중금속 제거의 효과가 장기간 지속하는 것은 얻을 수 없다.
수질의 개량에 관해서는, 지금까지 Ca형 제올라이트를 사용함으로써, 수중의 칼슘 이온의 농도를 조정하는 기술이 알려져 있지만, 또 하나의 중요한 미네랄 성분인 마그네슘 이온의 조정을 행하는 기술은 알려져 있지 않았다. 더구나 수질의 개량을 행하면서 동시에 수중의 중금속을 제거하는 기술도 제안되어 있지 않았다.
본 발명은 수중 중금속 제거제에 관한 것이다. 특히 정수기에 충전하여 수돗물 중의 크롬, 망간, 카드뮴, 납, 수은 등의 중금속류, 특히 납을 제거하는 동시에, 잔류 염소, 트리할로메탄도 효율적으로 제거하고, 칼슘 이온이나 마그네슘 이온은 제거하지 않고, 또는 이들의 함유량이 적은 경우는 이들을 보충하여 안전하고 상쾌한 맛의 물을 제공하는 수중 중금속 제거제에 관한 것이다.
본 발명은 수중 특히 수돗물 중의 크롬, 망간, 카드뮴, 납, 수은 등의 중금속 이온 중에서도 특히 납 이온, 잔류 염소 및 트리할로메탄을 고도로 흡착 제거할 수 있고, 또한 마그네슘 이온 및 칼슘 이온을 함유하며, 이들이 적을 때에는 보충하여 맛좋고 건강에 좋은 물을 얻을 수 있는 수중 중금속 제거제를 제공하고자 하는 것이다. 또한 본 발명은 수처리 후에도 물의 pH를 중성 부근으로 안정하게 유지할 수 있는 수처리제를 제공하고자 하는 데에 있다.
본 발명자들은 교환 가능한 총 양이온량의 10 몰% 이상이 마그네슘 이온으로 치환되고, 60 몰% 이상이 마그네슘 이온과 칼슘 이온으로 치환된 합성 제올라이트 및 활성탄을 2:98∼50:50(중량비)으로 함유하는 수중 중금속 제거제가, 크롬, 망간, 카드뮴, 납, 수은 등의 중금속류, 특히 납을 흡착하고, 칼슘 이온 및 마그네슘 이온은 거의 흡착하지 않는 데다가, 칼슘 이온이나 마그네슘 이온이 일정 농도 이하인 경우는 이들을 용출하여 보충하는 것을 발견하였다. 또한, 이 칼슘 및 마그네슘형의 제올라이트를 특정 비율의 활성탄과 병용함으로써, 칼슘 이온 및 마그네슘 이온은 제거하지 않고, 잔류 염소나 트리할로메탄을 효율적으로 제거할 수 있는 우수한 흡착제를 얻을 수 있는 것을 지견하였다. 본 발명자들은 이러한 지견을 기초로 더욱 연구를 거듭하여 본 발명을 완성하였다.
즉, 본 발명은,
(1) 교환 가능한 총 양이온량의 10 몰% 이상이 마그네슘 이온으로 치환되고, 60 몰% 이상이 마그네슘 이온과 칼슘 이온으로 치환된 합성 제올라이트 및 활성탄을 2:98∼50:50의 중량비로 함유하는 수중 중금속 제거제,
(2) 합성 제올라이트가 교환 가능한 총 양이온량의 15 몰% 이상이 마그네슘 이온으로 치환되고, 75 몰% 이상이 마그네슘 이온과 칼슘 이온으로 치환된 합성 제올라이트인 (1)에 기재한 수중 중금속 제거제,
(3) 합성 제올라이트가 교환 가능한 총 양이온량의 15 몰% 이상이 마그네슘 이온으로 치환되고, 90 몰% 이상이 마그네슘 이온과 칼슘 이온으로 치환된 합성 제올라이트인 (1)에 기재한 수중 중금속 제거제,
(4) 합성 제올라이트와 활성탄을 5:95∼40:60(중량비)으로 함유하는 (1)∼(3) 중 어느 하나에 기재한 수중 중금속 제거제,
(5) 합성 제올라이트가 합성 A형, 합성 X형 또는 합성 Y형인 (1)∼(4) 중 어느 하나에 기재한 수중 중금속 제거제,
(6) 합성 제올라이트가 합성 X형인 (5)에 기재한 수중 중금속 제거제,
(7) 합성 제올라이트와 활성탄의 평균 입경이 각각 0.01∼10 ㎜인 것인 (1)∼(5) 중 어느 하나에 기재한 수중 중금속 제거제,
(8) 활성탄의 비표면적이 400∼2500 ㎡/g인 (1)∼(7) 중 어느 하나에 기재한 수중 중금속 제거제,
(9) 활성탄이 은 또는 은의 무기 화합물을 담지한 것인 (1)∼(8) 중 어느 하나에 기재한 수중 중금속 제거제,
(10) 추가로 수용성 알칼리 토류 금속염을 함유하는 (9)에 기재한 수중 중금속 제거제,
(11) 활성탄이 야자 껍질로 만들어진 것인 (1)에 기재한 수중 중금속 제거제,
(12) 정수기 또는 연수기의 여과재인 (1)∼(11) 중 어느 하나에 기재한 수중 중금속 제거제,
(13) 중금속이 크롬, 망간, 납, 카드뮴 또는 수은인 (1)∼(12) 중 어느 하나에 기재한 수중 중금속 제거제 및
(14) 중금속이 납인 (13)에 기재한 수중 중금속 제거제이다.
본 발명에 사용되는 마그네슘 이온 및 칼슘 이온 치환전의 합성 제올라이트로서는, 예를 들면 합성 A형, X형, Y형의 나트륨 치환형을 들 수 있다. 이들 합성 제올라이트는 공지의 방법에 의해 합성되고, 시판되고 있는 것이 사용되며, 예를 들면 간토카가꾸고교 가부시키가이샤에서 제조한 상품명 분자체 3A, 4A, 5A(A형), 분자체 13X(X형) 등을 들 수 있다.
A형으로서는 4A형, X형으로서는 13X형이 바람직하다. 이들 중에서도 X형이 보다 바람직하고, 13X형이 특히 바람직하다.
합성 제올라이트의 형상은 분말이어도 파쇄, 성형체라도 좋지만, 파쇄, 성형체인 경우의 평균 입경은 바람직하게는 0.01∼10 ㎜, 더욱 바람직하게는 0.05∼5 ㎜, 가장 바람직하게는 0.1∼3 ㎜이다. 성형체는 분말 합성 제올라이트를 적당한 결합제를 이용하여 성형하고, 필요하면 소성, 파쇄, 세정, 건조를 하여 조제할 수 있다. 형상은 구형, 원주형, 파쇄형 등이 있지만, 파쇄형이 특히 바람직하다.
합성 제올라이트에 있어서의 마그네슘 이온의 치환량은 합성 제올라이트의 총 양이온 교환량(Na2O 규준)의 10∼100 몰%, 바람직하게는 15∼90 몰%이다. 칼슘 이온의 치환량은 양이온 교환량의 0∼90 몰%, 바람직하게는 10∼75 몰%이다. 나트륨 이온과 칼슘 이온 및 마그네슘 이온이 치환되어 있는 경우의 칼슘 이온 및 마그네슘 이온의 치환량은 몰비에 있어서,
[CaO + MgO / (Na2O + CaO + MgO)] X 100
의 값에 의해 표시된다. 칼슘 이온 및 마그네슘 이온 이외의 양이온이 치환되어 있는 경우에는, Na2O로 몰 환산한다. 이 [CaO + MgO / (Na2O + CaO + MgO)] X 100의 값은 통상 60∼100, 바람직하게는, 75∼100, 더욱 바람직하게는, 90∼100이다.
마그네슘 이온 또는 마그네슘 이온 및 칼슘 이온으로 치환된 합성 제올라이트는 나트륨(Na)형 합성 제올라이트를 수용성 칼슘 및 수용성 마그네슘으로 처리하여 얻을 수 있지만, 그 경우의 수용성 칼슘 및 마그네슘으로서는, 각각 상온에서 중성인 물에 대하여 1 중량% 이상(10 g/ℓ) 용해하는 것이면 어떠한 것이라도 좋다.
마그네슘 이온 및 칼슘 이온으로 치환된 합성 제올라이트를 얻는 방법으로서는, 예를 들면 Na형 합성 제올라이트의 양이온 교환량의 각각 2∼5배의 칼슘 이온 및 마그네슘 이온을 함유하는 수용성 칼슘염, 마그네슘염의 수용액 중에 Na형 합성 제올라이트 성형품을 침지하여, 나트륨 이온을 칼슘 이온 및 마그네슘 이온으로 치환시키는 방법을 들 수 있다.
수용성 마그네슘염으로서 바람직한 것은 염화마그네슘, 질산마그네슘, 아세트산마그네슘 등을 들 수 있고, 특히 염화마그네슘이 바람직하다. 수용성 칼슘염으로서 바람직한 것은 염화칼슘, 질산칼슘, 아세트산칼슘 등이며, 특히 염화칼슘이바람직하다. 이 때 일반적으로는 마그네슘 이온 및 칼슘 이온과 교환한 나트륨 이온이 수용액 속에 용출한다.
침지는 교반 하에 있어도 정치(靜置)되어 있어도 좋지만, 교반하는 쪽이 침지 시간이 짧아진다. 교반 시간은 통상 60에서 10시간이며, 침지 온도는 5℃∼80℃ 정도가 좋다.
얻어진 마그네슘 이온 및 칼슘 이온 교환 제올라이트는 필요에 따라 세정하여도 좋다. 세정은 통상의 수돗물이나 공업 용수라도 좋다.
마그네슘 이온 및 칼슘 이온으로 치환한 후, 공지의 방법으로 탈수를 행하고, 필요에 따라 건조를 행하여도 좋다. 건조시킨 쪽이 후의 공정에서의 활성탄과의 혼합이 용이하다.
분말인 채로 마그네슘 이온 및 칼슘 이온으로 치환한 후 성형하는 방법도 있지만, 성형한 제올라이트를 칼슘 이온 및 마그네슘 이온으로 치환한 쪽이 세정, 건조가 간편하다. 제올라이트 합성시에 마그네슘 이온 및 칼슘 이온을 첨가하여 마그네슘 이온 및/또는 칼슘 이온과 교환하여도 좋다. 활성탄과 제올라이트를 혼합하여 사용하는 경우는, 혼합 후에 이온 교환하여도 좋다.
이 마그네슘 이온 및 칼슘 이온 교환 제올라이트와 활성탄을 특정 비율로 혼합함으로써, 미네랄류는 제거하지 않고, 중금속류, 잔류 염소나 트리할로메탄 등의 휘발성 유기 염소 화합물 및 곰팡이 냄새 물질도 아울러 흡착할 수 있다.
본 발명에 사용되는 활성탄의 원료는 야자 껍질, 석탄, 목분, 합성수지 등 일반적으로 이용되는 것이면 어떠한 것이라도 좋지만, 야자 껍질이 특히 바람직하다.
활성탄의 활성화 방법은 특별히 한정되지 않는다. 예를 들면 「활성탄 공업」,중화학 공업통신사, p. 23∼37(1974)의 방법으로 제조되는 수증기, 산소, 탄산 가스 등의 활성 가스로 활성화시켜 얻을 수 있는 활성탄이나, 인산, 염화아연 등의 화학 약품으로 활성화시켜 얻을 수 있는 활성탄, 할로겐 가스로 활성화시킨 활성탄 등이 이용된다.
원료의 하나인 활성화된 활성탄은 그 비표면적이 400∼2500 ㎡/g, 바람직하게는 500∼2000 ㎡/g, 가장 바람직하게는 700∼1800 ㎡/g인 것이다.
활성탄의 평균 입경은 특별히 한정되지 않지만, 통상 0.01∼10 ㎜, 바람직하게는 0.05∼5 ㎜, 가장 바람직하게는 0.1∼3 ㎜이다.
활성탄과 합성 제올라이트와의 비율(중량비)은 통상 98:2∼50:50, 바람직하게는 95:5∼60:40, 더욱 바람직하게는 90:10∼70:30이다. 활성탄의 형상은 분말형, 구형, 파쇄형, 원주형 등이 있지만, 파쇄형이 바람직하다. 또한, 혼합하는 활성탄과 제올라이트의 형상 및 입경은 같은 것이 바람직하다.
항균성을 부여하기 위해서 은 또는 은의 무기 화합물(예를 들면 산화은, 인산은, 질산은, 염화은 등을 들 수 있지만, 그 중에서도, 질산은이 바람직함)을 첨가하여도 좋다. 은은 질산은 등의 수용성 은 화합물의 수용액을 활성탄에 첨가하여 첨착시켜, 건조한다. 혹은 산화은, 금속은 등의 수불용성의 은 화합물의 미립자를 혼합하여도 좋다. 은의 함유량은 제올라이트와 활성탄의 합계 중량에 대하여, 은으로 환산하여 0.05∼2.0 중량%, 바람직하게는 0.05∼0.5 중량%, 가장 바람직하게는0.05∼0.3 중량%이다.
은을 첨가한 경우에는, 수용성 알칼리 토류 금속염을 공존하여 첨가시킴으로써, 은 이온의 수중으로의 용출량을 억제할 수 있어, 항균 효과가 장기간에 걸쳐 지속된다. 알칼리 토류 금속염으로서는, 질산마그네슘, 질산칼슘, 질산바륨, 황산마그네슘 등이 바람직하고, 질산마그네슘이 보다 바람직하다. 수용성 알칼리 토류 금속염의 첨가량은 합성 제올라이트와 활성탄의 합계 중량에 대하여, 알칼리 토류 금속으로 환산하여 0.05∼2.0 중량%, 바람직하게는 0.05∼0.5 중량%, 가장 바람직하게는 0.05∼0.3 중량%이다. 은이나, 수용성 알칼리 토류 금속염의 첨가는 활성탄, 합성 제올라이트에 각각 첨가하고 나서 양자를 혼합하여도 좋고, 활성탄, 또는 합성 제올라이트에만 첨가하고 나서 양자를 혼합하여도 좋으며, 혹은 활성탄, 합성 제올라이트를 혼합하고 나서 첨가하여도 좋다.
또한, 본 발명의 중금속 흡착제는 활성 탄소 섬유, 이온 교환 수지, 다른 무기계 흡착제, 굴 껍데기나 산호석 등과 병용하여도 좋다.
본 중금속 흡착제에 수지나 섬유, 결합제를 첨가하여 원통형으로 성형(몰드 카본)한 것도 바람직하게 이용된다. 벌집 형상으로 성형하여도 좋다.
본 발명의 흡착제는 컬럼 등의 충전탑이나 충전기에 충전하여, 일반 상수나 공업용수를 통수하고, 각종 수중 유해물을 제거하기 위해서 이용된다. 특히 정수기나 알칼리 이온 연수기를 비롯한 연수기의 카트리지에 이용하는 데 적합하다. 또한, 처리하는 물에 직접 흡착재를 첨가하여 사용하여도 좋다.
본 발명의 수처리제를 수용한 카트리지를 이용하여 도시 수돗물을 가정에서처리하기 위해서는 본 발명의 처리제와 처리수와의 공간 속도 SV가 10∼4000/hr 정도가 되도록 흡착제와 수량을 조절하는 것이 좋다.
이하 실시예, 비교예, 실험예를 들어 본 발명을 구체적으로 설명한다.
실시예 1
13X형 제올라이트 성형체(파쇄품)를 체로 걸러 입경을 0.2∼0.6 ㎜(평균 입경 0.4 ㎜)로 가지런히 하였다. 이 합성 제올라이트 90 g을 500 ㎖의 비이커에 넣고, 염화칼슘 수용액 180 ㎖(칼슘으로서 6.5 g 함유) 및 염화마그네슘 수용액 180 ㎖(마그네슘으로서 0.9 g 함유)를 가하여, 자테스터로 60분간 100 rpm으로 교반하였다. 교반 종료 후, 0.1 ㎜의 체로 합성 제올라이트와 수용액을 분리하고, 수돗물로 세정한 후 제올라이트를 115℃에서 건조하고, 칼슘 이온 및 마그네슘 이온 치환 제올라이트(Ca-Mg형 제올라이트 No. 1; 칼슘 치환도 60 몰%, 마그네슘 치환도 15 몰%)를 얻었다.
원료 활성탄으로서, BET 비표면적 1100 ㎡/g의 시판되고 있는 야자 껍질 활성탄(파쇄탄)을 체에 걸러 입경을 0.6∼0.2 ㎜(평균 입경 0.4 ㎜)로 가지런히 하여 활성탄 No. 1을 얻었다. Ca-Mg형 제올라이트 No. 1을 10 g과 활성탄 No. 1을 90 g 균일하게 혼합하여 흡착제 No. 1을 조제하였다.
실시예 2
염화칼슘 및 염화마그네슘을 함유하는 수용액 500 ㎖(칼슘으로서 6.5 g, 마그네슘으로서 2.0 g 함유) 이외에는 실시예 1과 동일하게 하여 Ca-Mg형 제올라이트No. 2(칼슘 치환도 60 몰%, 마그네슘 치환도 33 몰%)를 얻었다.
Ca-Mg형 제올라이트 No. 2의 10 g과 상기 실시예 1에서 이용한 활성탄 90 g을 잘 혼합하여 흡착제 No. 2를 얻었다.
실시예 3
Ca-Mg형 제올라이트 No. 2의 15 g과 상기 실시예 1에서 이용한 것과 동일한 활성탄 No. 1의 85 g을 잘 혼합하여 흡착제 No.3을 얻었다.
비교예 1
실시예 1에서 사용한 13X형 제올라이트 성형체를 체에 걸러 입경을 0.6∼0.2 ㎜로 가지런히 한 것만을 Na형 제올라이트, 흡착제 No. 4로 하였다.
비교예 2
비교예 1의 Na형 제올라이트의 10 g과 전술한 입경을 0.6∼0.2 ㎜로 가지런히 한 활성탄 No. 1의 90 g을 잘 혼합한 것을 흡착제 No. 5로 하였다.
비교예 3
Ca형 제올라이트 13X형 제올라이트 성형체(파쇄품)를 체에 걸러 입경을 0.2∼0.6 ㎜(평균 입경 0.4 ㎜)로 가지런히 하였다. 이 합성 제올라이트 90 g을 500 ㎖의 비이커에 넣고, 염화칼슘 수용액 360 ㎖(칼슘으로서 11 g 함유)를 가하여, 자테스터로 60분간 100 rpm으로 교반하였다. 교반을 종료한 후, 0.1 ㎜의 체로 합성 제올라이트와 수용액을 분리하고, 수돗물로 세정한 후 제올라이트를 115℃에서 건조하고, 칼슘 이온 치환 제올라이트(칼슘 치환도 85 몰%)로 이루어진 흡착제 No. 6을 얻었다.
실험예 1
납 제거 성능 시험
실시예 1∼3, 비교예 1∼3의 흡착제의 납 제거 성능을 다음 방법으로 측정하였다. 내용적 50 ㎖의 정수기 카트리지에 각 흡착제 27 g을 충전하고, JIS S3201에 의한 방법에 준하여 통수 시험을 행하였다. 즉, 온도 20℃에서 납 50 ppb로 조제한 물을 정수기에 SV=300 hr-1로 통수하고, 정수기의 출구의 물을 정기적으로 채취하였다. 상기 수중의 각 성분의 농도를 원자 흡광 측정 장치로 측정하였다. 납의 파과율이 20%를 넘을 때의 시간을 파과 시간(breakthrough time)으로 하였다. 파과 시간이 길수록 제거 성능이 높게 된다. 또한 이 실험에 있어서, 통수 개시로부터 10분 경과 후의 물의 pH값을 측정하였다. 결과를 표 1에 나타내었다.
파과율(%)={(출구 농도)/(입구 농도)}X100
실험예 2
트리할로메탄 제거 성능 시험
실시예 1∼3, 비교예 2의 흡착제의 트리할로메탄 제거 성능을 다음 방법으로 측정하였다.
내용적 50 ㎖의 정수기 카트리지에 각 흡착제 27 g을 충전하고, JIS S320l 에 의한 방법에 준하여 통수 시험을 행하였다. 즉, 온도 20℃에서 클로로포름 45 ppb, 브로모디클로로메탄 30 ppb, 디브로모클로로메탄 20 ppb, 브로모포름 5 ppb로 조제한 물(총 트리할로메탄 농도 100 ppb)을 정수기에 SV=300 hr-1로 통수하고, 정수기의 출구의 물을 정기적으로 채취하였다. 상기 수중의 각 성분의 농도를 ECD 가스 크로마토그래피로 측정하였다. 총 트리할로메탄의 파과율이 20%를 넘을 때의 시간을 파과 시간으로 하였다. 파과 시간이 길수록 제거 성능이 높게 된다. 결과를 표 1에 나타내었다.
납, 트리할로메탄 제거 성능
실시예 1 실시예 2 실시예 3 비교예 1 비교예 2 비교예3
납제거성능(L) 900 890 1000 8000 880 8100
트리할로메탄제거 성능(L) 950 960 880 - 960 -
통수 10분 후의pH값(-)* 7.8 7.7 7.8 7.9 7.7 7.9
pH값(*원료수의 pH=7.6)
칼슘 이온 및 마그네슘 이온 감소율
실험예 1에 있어서, 입구와 출구의 칼슘 이온 농도 및 마그네슘 이온 농도를 측정하여 칼슘 이온 및 마그네슘 이온의 감소율을 구하였다. 그 결과를 표 2에 나타낸다.
칼슘 이온 감소율(%)=[{(입구 농도)-(출구 농도)}/(입구 농도)]X100
마그네슘 이온 감소율(%)=[{(입구 농도)-(출구 농도)}/(입구 농도)]X100
수중 칼슘 이온 및 마그네슘 이온 감소율(%)
통수 시간 실시예 1 실시예 2 실시예 3 비교예 1 비교예 2 비교예3
Ca 감소율(%) 5분 30 14 33 100 60 40
10분 5 2 8 100 30 12
60분 0 0 1 60 8 4
120분 0 0 0 20 3 0
Mg 감소율(%) 5분 18 5 6 100 80 35
10분 2 1 2 100 30 10
60분 0 0 0 80 10 3
120분 0 0 0 30 5 0
비교예 4
질산은 0.157 g(은 환산 0.1 g)을 증류수 50 ㎖에 용해하고, 이것을 100 g의 흡착제 No. 1에 균일하게 살포한 후, 건조시켜 흡착제 No. 7을 얻었다.
비교예 5
질산은 0.157 g(은 환산 0.1 g)과 질산마그네슘 Mg(NO3)2·6H2O의 1.25 g(마그네슘 환산 0.12 g)을 증류수 50 ㎖에 용해하고, 이것을 100 g의 흡착제 No. 1에 균일하게 살포한 후, 건조시켜 흡착제 No. 8을 얻었다.
실험예 4
은 용출량의 측정
200 ㎖의 삼각 플라스크에 흡착제 No. 6∼8을 각 2.0 g을 넣고, 이것에 증류수 100 ㎖를 가하여 25℃에서 1시간 진탕하여, 여과하였다. 원자 흡광 광도계로 여과액의 은 농도를 측정하였다. 그 결과를 표 3에 나타내었다. 또한, 흡착제 No. 6,No. 7, No. 8의 납 제거 성능, 트리할로메탄 제거 성능은 흡착제 No. 3과 동일하였다.
은 용출량
No. 6 No. 7 No.8
은 농도(㎍/L) 0 34 21
실험예 5
Ca형 제올라이트 및 Ca-Mg형 제올라이트의 음용수에 있어서의 관능 테스트, 니혼스이도쿄카이 지음 「정수시험방법(2001)」에 규정된 맛의 분석 방법에 따라 표 4에 나타내는 흡착제를 탑재한 정수기로 처리한 수돗물의 관능 시험을 행하였다. 즉, 실험예 1에 의한 방법으로 작성한 정수기 카트리지에 수돗물을 300 ℓ/hr로 통수하고, 통수 개시 후 10분 후에 처리수를 채취하여 40℃로 가온하였다. 5명의 패널리스트가 그 물 약 10 ㎖를 입에 머금어 수돗물과의 대비에 있어서 맛을 평가하였다. 하기의 평가 기준에 의한 5명의 평가점의 합계를 표 5에 나타내었다.
관능 검사를 한 자료(제올라이트/활성탄=20/80)
Mg Ca Mg+Ca 합계 득점
비교예 1 5 60 65 -1
비교예 2 5 70 75 -1
실시예 1 15 60 75 3
실시예 2 33 60 93 4
실시예 3 34 52 86 4
실시예 4 15 64 79 3
실시예 5 15 53 68 3
비교예 3 0 90 90 -3
비교예 4 0 98 98 -4
평가
기준 수돗물보다 맛없다. -1점
수돗물과 구별이 되지 않는다. 0점
수돗물보다 맛있다. 1점
이 결과, 맛좋은 음용수는 그 속에 함유되는 칼슘 이온뿐만 아니라, 마그네슘 이온과의 밸런스에 의해 발생되는 것을 알 수 있다.
본 발명의 수중 중금속 제거제는 수중 특히 수돗물 중의 납 등의 중금속 이온을 고도로 흡착 제거할 뿐만 아니라, 잔류 염소, 트리할로메탄 등도 효율적으로 제거할 수 있다. 맛좋은 음용수는 그 속에 함유되는 칼슘 이온 뿐만 아니라 마그네슘 이온과의 미묘한 밸런스에 의해 달성되지만, 본 발명의 수중 중금속 제거제는 물에 함유되는 칼슘 이온이나 마그네슘 이온을 제거하지 않고, 이들이 부족한 경우는 이들을 보충하여 그 밸런스를 유지하여 맛좋고 건강상 안전한 물을 부여할 수 있다. 또한 본 발명의 수중 중금속 제거제는 중금속 제거 처리 후에도 물의 pH를 중성 부근으로 안정되게 유지할 수 있기 때문에, 차나 커피 등의 어떠한 기호 음료의 물로서도 알맞은 물을 부여할 수 있다.

Claims (14)

  1. 교환 가능한 총 양이온량의 10 몰% 이상이 마그네슘 이온으로 치환되고, 60 몰% 이상이 마그네슘 이온과 칼슘 이온으로 치환된 합성 제올라이트, 및 활성탄을 2:98∼50:50의 중량비로 함유하는 수중 중금속 제거제.
  2. 제1항에 있어서, 합성 제올라이트는 교환 가능한 총 양이온량의 15 몰% 이상이 마그네슘 이온으로 치환되고, 75 몰% 이상이 마그네슘 이온과 칼슘 이온으로 치환된 합성 제올라이트인 것인 수중 중금속 제거제.
  3. 제1항에 있어서, 합성 제올라이트는 교환 가능한 총 양이온량의 15 몰% 이상이 마그네슘 이온으로 치환되고, 90 몰% 이상이 마그네슘 이온과 칼슘 이온으로 치환된 합성 제올라이트인 것인 수중 중금속 제거제.
  4. 제1항 내지 제3항 중 어느 한 항에 있어서, 합성 제올라이트 및 활성탄을 5:95∼40:60(중량비)으로 함유하는 것인 수중 중금속 제거제.
  5. 제1항 내지 제4항 중 어느 한 항에 있어서, 합성 제올라이트는 합성 A형, 합성 X형 또는 합성 Y형인 것인 수중 중금속 제거제.
  6. 제5항에 있어서, 합성 제올라이트는 합성 X형인 것인 수중 중금속 제거제.
  7. 제1항 내지 제5항 중 어느 한 항에 있어서, 합성 제올라이트 및 활성탄은 각각 평균 입경이 0.01∼10 ㎜인 것인 수중 중금속 제거제.
  8. 제1항 내지 제7항 중 어느 한 항에 있어서, 활성탄의 비표면적은 400∼2500 ㎡/g인 것인 수중 중금속 제거제.
  9. 제1항 내지 제8항 중 어느 한 항에 있어서, 활성탄은 은 또는 은의 무기 화합물을 담지한 것인 수중 중금속 제거제.
  10. 제9항에 있어서, 수용성 알칼리 토류 금속염을 더 함유하는 것인 수중 중금속 제거제.
  11. 제1항에 있어서, 활성탄은 야자 껍질로 만들어진 것인 수중 중금속 제거제.
  12. 제1항 내지 제11항 중 어느 한 항에 있어서, 정수기 또는 연수기의 여과재인 것인 수중 중금속 제거제.
  13. 제1항 내지 제12항 중 어느 한 항에 있어서, 중금속은 크롬, 망간, 카드뮴,납 또는 수은인 것인 수중 중금속 제거제.
  14. 제13항에 있어서, 중금속은 납인 것인 수중 중금속 제거제.
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