KR20070081443A

KR20070081443A - 액상 처리용 흡착제 및 그의 제조 방법

Info

Publication number: KR20070081443A
Application number: KR1020070013694A
Authority: KR
Inventors: 다쯔오 후지이; 주이찌 야나기
Original assignee: 니혼 엔바이로 케미카루즈 가부시키가이샤
Priority date: 2006-02-10
Filing date: 2007-02-09
Publication date: 2007-08-16
Also published as: TW200732253A; CN101036872A

Abstract

본 발명은 제조가 용이하면서 취급이 간편한 활성탄으로 포함하며, 물 또는 수용액을 통수한 경우에, 통수 초기로부터 처리수의 pH값이나 용존 이온 농도의 변화가 작은 흡착제, 및 그의 제조 방법을 제공한다. 건조 감량이 10 질량 분율％ 이하이고, pH값(JIS K1474)이 3 내지 6이고, 황 함유량(JIS K2541-3)이 300 내지 800 mg/kg인 활성탄을 포함하는 액상 처리용 흡착제, 및 그의 제조 방법에 관한 것이다.

액상 처리용 흡착제, 활성탄

Description

액상 처리용 흡착제 및 그의 제조 방법{ADSORBENT FOR LIQUID PHASE TREATMENT AND PROCESS FOR PRODUCING THE SAME}

도 1은 통과수의 pH값의 변화를 나타내는 그래프이다.

도 2는 통과수의 황산 이온 농도의 변화를 나타내는 그래프이다.

[특허 문헌 1] 일본 특허 공개 (평)8-141553호 공보

[특허 문헌 2] 일본 특허 공개 (평)9-225454호 공보

[특허 문헌 3] 일본 특허 공개 제2000-308823호 공보

[특허 문헌 4] 일본 특허 공개 제2005-187253호 공보

[특허 문헌 5] 일본 특허 공개 제2005-329328호 공보

[비특허 문헌 1] 신판 활성탄-기초와 응용, 고단샤, 1992, p.62

본 발명은 액상, 특히 수상의 처리에 적합한 흡착제에 관한 것이다.

활성탄은 물 또는 수용액의 처리에 있어서, 흡착제로서 불순물의 제거, 용해 성분의 농도 조정 등에 사용되고 있다.

그런데, 활성탄은 원료에서 유래되거나 또는 부활 공정에서의 알칼리제의 사용 등에서 유래되어 일반적으로 알칼리성이기 때문에, 그대로 사용하면 물이 현저히 알칼리성이 되어 pH 조정이 필요하게 되는 문제점이 있었다. 또한, 활성탄에는 이온 교환 능력이 있기 때문에, 그대로 사용하면 처리수 중의 이온을 흡착하여 액의 성상이 변화될 수도 있다.

따라서, 처리수 중에서 pH값을 제어(저하)할 수 있는 활성탄으로서, 특허 문헌 1에는 공기 또는 산소에 의해 산화되어 얻어지는 8.5 이하의 접촉 pH를 갖는 산화 활성탄이 제안되었다. 그러나, 이 경우, 활성탄의 산화에는 칼럼 유통법에서 조차 7 내지 25 시간이 필요하고, 대기 중에 정치시키는 방법에서는 30 내지 340 시간이라는 장시간이 필요하다. 또한, 얻어진 활성탄은 습윤 상태로, 수송시에 불리할 뿐 아니라, 표면 산화물이 증가하여 흡착 성능의 저하를 초래하기 때문에 바람직하지 않다.

비특허 문헌 1에는 활성탄을 묽은 염산 등의 무기산으로 산세정 및 탈회시키고, 추가로 수세를 반복하여 정제, 건조 등을 하여 제조하는 것이 기재되어 있다.

또한, 특허 문헌 2에는 활성탄을 무기산(염산 등)으로 처리한 후에 물로 탈산 처리하여 얻어지는 활성탄이 보고되었다. 그러나, 특허 문헌 2의 단락 [0020]의 표 4에 나타난 바와 같이, 탈산 처리(수세) 후에 건조된 상태에서 활성탄을 사용하면, 처리수의 pH값이 상승하기 때문에, 활성탄을 함수량 20 중량％ 이상의 습윤 상태로 보존해 둘 필요가 있다.

건조 상태로 보존할 수 있는 pH 조정 활성탄의 제조 방법으로서, 특허 문헌 3에는 산성 가스를 활성탄과 접촉시킴으로써, 물을 사용하지 않고 활성탄의 pH값을 조정하는 방법이 제시되었다. 그런데, 사용하는 산성 가스는 활성탄 중의 알칼리 금속의 당량에 맞출 필요가 있고, 과잉의 산성 가스를 활성탄에 흡착시키면, 흡착 초기에 처리수가 산성이 된다고 개시되어 있다. 따라서, 이 경우에도 역시 처리수의 pH 조정이나 장치의 부식 대책이 필요하게 된다.

또한, 상기 특허 문헌 3에 개시되어 있는 산성 가스란, 염화수소, 브롬화수소, 이산화황, 일산화이질소, 일산화질소, 이산화질소 중 1종 이상으로, 모두 독성 및/또는 부식성을 갖는 것이기 때문에, pH 조정 조작에 위험을 수반할 뿐만 아니라, 이러한 방법으로 제조한 활성탄이 고온에 노출된 경우, 이들 유독 가스가 주위에 방출될 위험성도 우려된다. 게다가, 잔류하는 산이 활성탄을 충전한 흡착 설비를 부식시킬 우려도 있다.

또한, 특허 문헌 4에는 활성탄에 독성이 낮은 산성 가스로서 이산화탄소를 흡착시키고, 배수의 pH값을 중성 부근으로 유지시킬 수 있는 활성탄 및 그의 제조 방법이 제공되었다. 그러나, 제조한 활성탄은 이산화탄소가 물리 흡착되어 있을 뿐이기 때문에, 이산화탄소의 탈착을 억제하기 위해 밀폐 용기에서 보관할 필요가 있었다.

특허 문헌 5에는 건조 상태의 활성탄으로서, 활성탄을 산에 의해 중화시킨 후, 활성탄에 유지된 산을 제거함으로써 얻어지는, pH값이 4.0 내지 7.0인 액상 처리용 활성탄이 기재되어 있다. 그러나, 특허 문헌 5의 단락 [0063]의 도 2 및 도 3에 도시되어 있는 바와 같이, 처리수의 pH값은 일단 낮아진 후 상승하였고, 안정성은 약간 결여된다는 문제점이 있었다.

또한, 이들 특허 문헌 1 내지 5에 기재된 종래의 활성탄에서는 활성탄의 이온 교환에 의한 처리수 중의 이온의 농도 변화에 의해 액의 성상이 변화되어, 음료수로 이용했을 경우에 맛이 변해 버리는 문제가 있었다. 이러한 문제점에 대해서는 여전히 개선의 여지가 있었다.

본 발명의 과제는 제조가 용이하면서 취급이 간편한 활성탄을 포함하며, 물 또는 수용액을 통수한 경우에, 통수 초기로부터 처리수의 pH값이나 용존 이온 농도의 변화가 작은 흡착제, 및 그의 제조 방법을 제공하는 데 있다.

활성탄의 원료로서 이용되는 야자 껍질, 석탄 등에는 칼륨, 나트륨, 마그네슘, 칼슘 등의 알칼리 금속이나 알칼리 토금속이 포함되어, 활성탄을 제조하는 과정에서 수산화물을 형성하고, 물과 접촉시킨 경우 알칼리성을 보이게 된다.

이를 해결하기 위해, 활성탄을 묽은 염산 등의 무기산으로 산세정 및 탈회시키고, 추가로 수세를 반복하여 정제하는 것이 알려져 있지만(비특허 문헌 1), 일반적으로, 얻어진 활성탄은 통수시키는 동안에 pH값이 상승하게 된다고 알려져 있다.

또한, 활성탄에 물 또는 수용액을 통수한 경우, 유기물이 흡착되거나, 잔류 염소, 오존, 과산화수소 등이 분해될 뿐 아니라, 통상적인 수 중에 포함되는 황산 이온(SO₄ ² ^-)과 같은 무기 이온도 흡착된다. 그런데 황산 이온이 흡착된 경우, 이 이온은 음의 전하를 갖기 때문에, 전하를 중성으로 하기 위해 활성탄 표면 상에는 수소 이온도 동시에 흡착된다.

물 또는 수용액의 pH값이란, 수소 이온 농도의 10을 한계로 한 대수에 음의 기호를 붙인 것으로, 상기한 바와 같이 활성탄의 표면 상에 수소 이온이 흡착되어 수소 이온 농도가 감소되면, 물 또는 수용액의 pH값은 상승하게 된다.

이러한 처리수의 pH값이 상승하는 활성탄으로서, 예를 들면, 특허 문헌 2에 비교예로서 기재되어 있는 건조 활성탄을 들 수 있지만, 이 건조 활성탄에 물을 통수한 경우, 수 중의 염화물 이온은 원래의 물의 농도를 유지하고 있었지만, 황산 이온은 장시간에 걸쳐서 제거되었음이 판명되었다.

따라서, 미리 충분히 무기산(염산)을 접촉시켜 알칼리 금속, 알칼리 토금속을 제거한 활성탄에 충분한 양의 황산 이온을 흡착시켜 두고, 그 후에 물 또는 수용액을 통수시키면, 통수 초기에 황산 이온이 흡착되지 않고 시종 거의 일정한 pH값의 처리수가 얻어짐을 알게 되었다. 이들 지견을 기초로 더욱 연구를 거듭한 결과, 본 발명을 완성하기에 이르렀다.

즉, 본 발명은 다음의 액상 처리용 흡착제 및 그의 제조 방법에 관한 것이다.

항 1. pH값(JIS K1474)이 3 내지 6이고, 황 함유량(JIS K2541-3)이 300 내지 800 mg/kg인 활성탄을 포함하는 액상 처리용 흡착제.

항 2. 상기 활성탄의 건조 감량이 10 질량 분율％ 이하인 항 1에 기재된 액상 처리용 흡착제.

항 3. 상기 활성탄 1 kg당 포함되는 칼슘 및 마그네슘 함유량의 합계(JIS K1474의 철의 측정 방법에 준하여 측정)가 5 mmol 이하인 항 1 또는 2에 기재된 액상 처리용 흡착제.

항 4. 활성탄이 야자 껍질 활성탄인 항 1, 2 또는 3에 기재된 액상 처리용 흡착제.

항 5. 활성탄을 염산에 접촉시키고, 그 후 황산 이온을 포함하는 물에 접촉시킨 후, 건조하는 것을 특징으로 하는 액상 처리용 흡착제의 제조 방법.

항 6. 항 1 내지 4 중 어느 한 항에 기재된 액상 처리용 흡착제를 이용하여 물 또는 수용액을 처리하는 방법.

이하, 본 발명을 상세히 설명한다.

본 발명에서의 액상 처리용 흡착제란 물을 포함하는 액상의 처리에 이용되는 흡착제를 의미하는 것이다.

본 발명의 액상 처리용 흡착제는 JIS K1474에서의 pH값이 3 내지 6이고, JIS K2541-3에 있어서의 황 함유량이 활성탄 1 kg당 300 내지 800 mg인 활성탄을 함유한다. 상기 액상 처리용 흡착제의 형태는 습윤 상태 또는 건조 상태 중 임의일 수 있다. 특히, 취급이 용이한 건조 감량 10 질량 분율％ 이하의 건조 상태인 경우에도 처리수의 pH값이나 용존 이온 농도의 변화가 작다는 특징을 갖고 있다.

상기 액상 처리용 흡착제를 구성하는 활성탄은 미리 염산으로 충분히 세정하 고, 그 후 황산 이온을 포함하는 물로 세정하여 황산 이온을 흡착시키고, 건조함으로써 얻을 수 있다.

활성탄의 원료는 야자 껍질, 석탄, 코크스, 목분, 톱밥, 천연 섬유(예를 들면, 모시, 면 등), 합성 섬유(예를 들면, 레이온, 폴리에스테르 등), 합성 수지(예를 들면, 폴리아크릴로니트릴, 페놀 수지, 폴리염화비닐리덴, 폴리카보네이트, 폴리비닐알코올) 등 일반적으로 사용되는 것이면 임의일 수 있지만, 특히 야자 껍질이 바람직하다.

이들 원료를 탄화 및 부활하여 활성탄으로 하지만, 그 부활 방법도 특별히 한정되지 않는다. 예를 들면, 문헌 ["활성탄공업", 중화학 공업 통신사(1974), p.23 내지 p.37]의 방법으로 제조되는, 수증기, 산소, 탄산 가스 등의 활성 가스로 부활된 가스 부활탄이나, 인산, 염화아연 등을 이용하여 부활된 약품 부활탄 등, 할로겐 가스로 부활한 것 이외의 활성탄이 이용된다.

부활된 활성탄의 비표면적은 특별히 한정되지 않지만, 바람직하게는 500 내지 2500 ㎡/g, 보다 바람직하게는 800 내지 2000 ㎡/g이다.

입도는 특별히 한정되지 않지만, 통상적으로는 0.075 내지 5 ㎜, 바람직하게는 0.1 내지 4 ㎜, 보다 바람직하게는 0.150 내지 3 ㎜의 것이 이용된다.

평균 입경은 0.075 내지 5 ㎜가 바람직하고, 0.150 내지 2.0 ㎜의 것이 더욱 바람직하다.

부활된 활성탄의 세정은 활성탄을 염산과 접촉시킴으로써 행한다. 상기 접촉은 활성탄을 적당한 농도와 양의 염산에 침지, 또는 염산을 활성탄에 유통시켜 염화물 이온의 원하는 양을 활성탄에 흡착시킬 수 있다.

염산의 농도는 활성탄 중에 포함되는 알칼리 성분을 중화시킬 수 있고, 불순물로서 포함되는 금속염을 용해시킬 수 있는 농도일 수 있고, 예를 들면, 염화수소로서 0.1 내지 15 질량 분율％, 바람직하게는 0.1 내지 5 질량 분율％를 들 수 있다. 염산의 농도가 너무 낮으면, 활성탄의 pH값은 충분히 내려가지 않아, 처리수의 pH값을 낮게 할 수 없다. 또한, 원료 활성탄 중에 포함되는 칼슘염, 마그네슘염 등의 용해가 불완전하게 된다.

세정에 제공되는 활성탄은 부활한 그대로의 상태일 수도 있고, 미리 수세하여 수용성 무기 성분을 제거해 둘 수도 있다.

활성탄과 염산의 접촉은 통상 5 내지 80 ℃ 정도, 바람직하게는 10 내지 80 ℃ 정도에서 행한다. 접촉 시간은 통상 2 내지 20 시간 정도일 수 있지만, 염산 수용액의 온도를 적절히 변경함으로써 2 시간 내지 5 시간 정도로 할 수도 있다. 통상적으로는 상기 온도 및 시간 범위에서 염산과의 접촉 처리를 행하고, 염산의 pH가 안정될 때까지, 예를 들면, ±0.2/분 정도, 나아가 ±0.1/분 정도가 될 때까지 충분히 처리하는 것이 바람직하다. 염산과의 접촉 시간이 짧으면, 활성탄의 내부까지 중화, 탈회가 충분히 진행되지 않아 바람직하지 않다.

상기 염산에 의한 처리에 의해 활성탄 표면에 염산이 흡착되지만, 이 염산을 다음 공정에서 황산으로 치환한다. 즉, 충분히 pH값이 내려가 불순물이 제거된 활성탄에 황산 이온을 포함하는 물을 접촉시켜서 활성탄의 표면에 황산을 흡착시킨다.

구체적으로는, 활성탄을 적당한 농도와 양의 황산 이온을 포함하는 물에 침지, 또는 황산 이온을 포함하는 물을 활성탄에 유통시킬 수 있다. 황산 이온을 포함하는 물에 의한 활성탄의 처리는 배치식 또는 연속식 중 임의의 방법일 수 있고, 흡착된 염산을 황산 이온으로 치환할 수 있다. 황산 이온을 포함하는 물로는 황산, 황산나트륨, 황산암모늄, 황산칼륨 등의 수용액이 예시되지만, 황산 이온을 포함하는 물이면 반드시 이들 수용액이 아닐 수도 있다.

수용액 중의 황산 이온 농도는 특별히 한정되지 않지만, SO₄ ² ^-로 환산한 질량으로서, 예를 들면, 5 내지 10000 mg/L, 바람직하게는 20 내지 1000 mg/L, 보다 바람직하게는 30 내지 100 mg/L이다. 황산 이온 농도가 너무 낮으면, 염산과의 치환에 대량의 황산 이온을 필요로 한다. 또한, 황산 이온 농도가 너무 높으면, 활성탄을 건조했을 때 황산염의 고체가 석출될 수 있다. 이러한 높은 황산 이온 농도의 수용액과 접촉시킨 경우에는 마지막으로 황산 이온 농도가 낮은 수용액과 접촉시키고, 과잉의 황산 이온, 황산염 화합물을 제거할 수도 있다.

황산 이온을 포함하는 물과의 접촉시의 수온은 특별히 한정되지 않고, 통상 10 내지 60 ℃ 정도일 수 있다. 특히 40 내지 60 ℃ 정도의 온수가 바람직하다. 접촉 시간은 2 시간 이상이 바람직하고, 5 시간 이상이 보다 바람직하며, 길더라도 24 시간 이내가 바람직하고, 16 시간 이내가 보다 바람직하다. 황산 이온을 포함하는 수용액과 활성탄의 접촉은 연속식일 수도 있고, 배치식으로 나누어 행할 수도 있고, 그 경우, 총 접촉 시간이 2 시간 이상일 수 있다. 한편, 배치식의 경우, 1 회 또는 2회 이상의 접촉 처리를 행할 수 있다.

황산 이온을 포함하는 물과의 접촉은 건조 후의 활성탄에서의 황 함유량이 300 내지 800 mg/kg 정도가 되도록 조정된다. 접촉 시간이 짧으면, 활성탄의 입자 내부까지 이온 교환 반응이 진행되지 않는 경우가 있고, 그 활성탄을 사용하면 처리수 중의 이온을 흡착하여 액의 성상이 변화되기 쉬워지는 경향이 있다.

이와 같이 하여 활성탄에 황산 이온을 흡착시킨 후, 공지된 방법으로 물기를 제거하여 건조시킬 수 있다. 건조 조건은 특별히 한정되지 않지만, 취급이 간편하도록, 활성탄의 건조 감량이 10 질량 분율％ 이하, 바람직하게는 5 질량 분율％ 이하의 건조 상태의 활성탄으로 할 수 있다. 건조 감량은 JIS K1474에 따라서 측정된 값이다.

얻어지는 활성탄의 황 함유량은 300 내지 800 mg/kg이고, 400 내지 800 mg/kg이 바람직하고, 500 내지 800 mg/kg이 보다 바람직하다. 황 함유량은 활성탄에 흡착된 황산 이온에서 유래되는 황의 양에 상응한다. 즉, 활성탄에 황산 이온이 상기 범위 내에서 흡착됨으로써, 피처리액 중의 이온 농도에 영향을 주지 않기 때문에 바람직하다. 한편, 황 함유량이란 JIS K2541-3 "원유 및 석유 제품-황 성분 시험 방법, 제3부: 연소관식 공기법"에 따라 측정된 값이다.

얻어지는 활성탄의 pH값은 3 내지 6 정도이고, 4 내지 6이 바람직하고, 4 내지 5가 특히 바람직하다. 활성탄의 pH값은 JIS K1474 "활성탄 시험 방법"에 따라 측정된 값이다.

얻어지는 활성탄의 칼슘 및 마그네슘 함유량의 합계는 흡착제 1 kg당 5 mmol 이하가 바람직하고, 4 mmol 이하가 보다 바람직하다. 칼슘 및 마그네슘 함유량은 JIS K1474 "활성탄 시험 방법"에 있는 철의 측정법에 준하여 측정할 수 있다.

얻어지는 활성탄은 상기한 바와 같이 충분한 염산 처리가 이루어져 있기 때문에 처리수의 pH가 안정되었고, 게다가 황산 이온을 활성탄에 흡착시켜 두었기 때문에 처리수 중의 이온 농도가 변화되지 않는 현저한 효과가 발휘된다.

예를 들면, pH에 대해서는 5.8 내지 8.6, 바람직하게는 6.5 내지 8.0의 범위에서, 원수로부터의 변화가 ±0.8, 바람직하게는 ±0.5, 보다 바람직하게는 ±0.3으로 유지된다. 또한, 용존 이온에 대해서는 통수 개시 20배와 같은 적은 수량으로 거의 원수와 동일 농도가 된다.

본 발명의 흡착재에 포함되는 활성탄은 그의 pH 조정 효과가 보관 형태에 영향을 받지 않는다는 특징을 갖고 있다. 예를 들면, 습윤 상태이거나 또한 건조 상태이더라도 장기간 그의 pH 조정 효과 등이 유지된다. 특히, 건조 상태인 경우에는 통상적인 포장 형태(종이 봉지, 플레콘 등)의 보관 형태를 채용할 수 있고, 흡착 성능의 저하, 미생물의 번식과 같은 것이 일어나지 않고, 취급성이 우수하다.

본 발명의 액상 처리용 흡착제의 처리 대상이 되는 액상으로서는 음료수, 지하수, 배수, 공업 용수, 화학 공장에서의 중간체나 반응 생성물 등의 수용액 등이 예시된다.

본 발명의 액상 처리용 흡착제의 흡착 대상물은 특별히 한정되지 않고, 예를 들면, 피처리수 중에 포함되는 디오스민, 2-메틸이소보르네올 등의 악취 물질, 디클로로메탄, 클로로포름 등의 유기 염소 화합물, 알킬벤젠술폰산나트륨 등의 계면 활성제, 색도 성분, 후민 물질, 폐광물유 등의 유기 화합물, 차아염소산나트륨, 오존, 과산화수소 등의 산화성 물질, 납, 구리 착체 등의 극성 유해 물질, 글루탐산나트륨, 당 수용액, 금 이온, 요오드 등의 중간체나 반응 생성물, 유가물 등이 예시된다.

본 발명의 액상 처리용 흡착제는 액상 중의 불순물 제거, 유효 성분의 농도 조정, 회수 등에 이용하는 흡착제로서 바람직하게 사용할 수 있다. 그 때문에, 정수 시설에서의 상수의 처리, 식품, 음료수 공장에서의 원수의 정화, 화학 공장 내에서의 각종 수용액의 정제, 성분의 분리, 농도 조정 등에 바람직하게 사용할 수 있다.

<실시예>

이하에 실시예 및 시험예를 들어 본 발명을 구체적으로 설명하지만, 본 발명은 여기에 한정되는 것은 아니다.

[실시예 1]

비표면적이 1200 ㎡/g인 시판되는 야자 껍질 활성탄(파쇄탄)을 체에 걸러 2.36 내지 0.500 ㎜(8/32 메쉬)로 입경을 균일하게 하였다. 이 활성탄 100 g을 1000 ml의 비이커에 넣고, 여기에 염산(시약 특급) 및 수도물을 이용하여 제조한 염화수소 농도 0.5 질량 분율％의 염산 수용액 500 ml를 가하고, 20 ℃의 실내에서 3시간 교반한 후 상청수를 버렸다. 이 때 상청수의 pH값은 1.8이었다. 염산 세정, 탈수를 한 활성탄이 들어간 비이커에 황산나트륨을 황산 이온 환산으로 50 mg/L 함유하는 물 500 ml를 가하고 1 시간 교반한 후, 탈수하였다. 이 황산 이온 수 세정 조작을 5회 반복하고, 탈수를 한 후, 115±5℃로 유지한 전기 건조기 중에서 3 시간 건조하여 액상 처리용 흡착제 No.1을 얻었다.

이 흡착제의 건조 감량은 0.8 질량 분율％이고, pH값은 4.8이고, 황 함유량은 680 mg/kg, 칼슘 함유량은 1.0 mmol/kg이고, 마그네슘 함유량은 0.8 mmol/kg이었다.

<건조 감량의 측정>

한편, 활성탄의 건조 감량은 JIS K1474에 의해 측정하였다.

<황 함유량의 측정>

활성탄의 황 함유량은 JIS K2541-3 "원유 및 석유 제품-황 성분 시험 방법, 제3부: 연소관식 공기법"에 따라서 측정하였다.

<pH값의 측정>

활성탄의 pH값은 JIS K1474 "활성탄 시험 방법"에 따라서 측정하였다.

<칼슘 및 마그네슘 함유량의 측정>

활성탄의 칼슘 및 마그네슘 함유량은 JIS K1474 "활성탄 시험 방법"에 있는 철 측정법에 준하여 측정하였다. 구체적으로는 이하와 같다. 미리 115±5℃의 항온 건조기 중에서 3 시간 건조하고, 데시케이터(건조제로서 실리카겔을 사용) 중에서 실온까지 방냉한 시료 3 g을 10 mg의 자릿수까지 칭량하여 삼각 플라스크 200 mL에 옮겼다. 염산(1＋4) 100 mL를 가하고, 조용히 비등이 계속되도록 약 10분간 가열하였다. 냉각 후, 물을 가하여 100 mL로 하고, 여과지(5종 C)를 이용하여 여과하였다. 처음의 여액 약 20 mL를 버리고, 그 후 여액을 취하여 여액 중의 칼슘 또는 마그네슘 농도를 원자 흡광 광도계에 의해 각각 측정하고, 흡착제 1 kg당의 양을 계산하여 구하였다.

[실시예 2]

염산 중의 염화수소 농도를 0.4 질량 분율％로 하고, 염산 세정 온도를 50℃, 황산 이온을 포함하는 물과의 접촉 온도를 50℃로 한 것 이외에는 실시예 1과 동일하게 하여 액상 처리용 흡착제 No.2를 얻었다.

[실시예 3]

활성탄의 입도를 1.70 내지 0.355 ㎜(10/42 메쉬), 염산 중의 염화수소 농도를 0.4 질량 분율％로 한 것 이외에는 실시예 1과 동일하게 하여 액상 처리용 흡착제 No.3을 얻었다.

[실시예 4]

황산 이온수 용액과의 접촉 방법을, 염산 세정, 탈수 후의 활성탄을 여과천이 부착된 용기에 넣고, 황산 이온을 50 mg/L 포함하는 물을 50 ℃에서 10 ml/분의 비율로 5 시간 통수시키는 방법으로 변경한 것 이외에는 실시예 1과 동일하게 하여 액상 처리용 흡착제 No.4를 얻었다.

[실시예 5]

황산 이온 수용액과의 접촉 방법을, 염산 세정, 탈수 후의 활성탄을 여과천이 부착된 용기에 넣고, 황산 이온을 20 mg/L 포함하는 물을 50℃에서 10 ml/분의 비율로 5 시간 통수시키는 방법으로 변경한 것 이외에는 실시예 1과 동일하게 하여 액상 처리용 흡착제 No.8을 얻었다.

[실시예 6]

황산 이온 농도를 100 mg/L, 황산 이온 수용액과의 접촉 시간을 5 시간, 1회 단독으로 한 것 이외에는 실시예 1과 동일하게 하여 액상 처리용 흡착제 No.6을 얻었다.

[실시예 7]

활성탄을 시판되는 석탄 원료 파쇄탄(입경 1.70 내지 0.355 ㎜(10/42 메쉬), 비표면적 1030 ㎡/g)으로 하고, 염산 중의 염화수소 농도를 2 질량 분율％로 한 것 이외에는 실시예 1과 동일하게 하여 액상 처리용 흡착제 No.7을 얻었다.

[실시예 8]

황산 이온수 세정 후, 탈수한 활성탄의 건조 시간을 2 시간으로 한 것 이외에는 실시예 1과 동일하게 하여 액상 처리용 흡착제 No.8을 얻었다.

[실시예 9]

황산 이온수 세정 후, 탈수한 활성탄의 건조 시간을 1 시간 30분으로 한 것 이외에는 실시예 1과 동일하게 하여 액상 처리용 흡착제 No.9를 얻었다.

[실시예 10]

황산 이온수 세정 후, 탈수한 활성탄의 건조 시간을 2 시간으로 한 것 이외에는 실시예 2와 동일하게 하여 액상 처리용 흡착제 No.10을 얻었다.

[비교예 1]

일본 특허 공개 (평)9-225454호(특허 문헌 2)의 방법에 따라서 pH값이 4.9인 건조 활성탄(활성탄 No.11)을 얻었다.

[비교예 2]

일본 특허 공개 제2005-329328호(특허 문헌 5)의 실시예 2의 방법에 따라서 pH값이 5.1인 건조 활성탄(활성탄 No.12)을 얻었다.

실시예 1 내지 7, 비교예 1 내지 2의 활성탄 원료, 흡착제의 제조 처방, 건조 감량, pH값, 황 함유량, 칼슘 및 마그네슘 함유량을 표 1에 나타내었다.

[시험예 1] (칼럼 통수 실험)

흡착제 50 ml를 내경 20 ㎜의 유리제 칼럼에 충전하고, 수돗물을 5 ml/분의 비율로 하향류로 통수하였다. 통수 개시 200분 후(20배 통수 후)의 통과수를 채취하여, 함유된 황산 이온 농도 및 pH값을 측정하였다. 실험에 이용한 수돗물 중에 포함된 황산 이온 농도는 24 mg/L, pH값은 7.5였다. 또한, 통수를 12 시간 계속하여 그 동안에 통과수에 용출된 염화물의 농도를 측정하고, 활성탄으로부터 용출된 염화 이온물의 양(통수시 염화물량)을 구하여, 통수시 염화물 용출량으로 하였다(표 1).

표 1로부터, 실시예의 흡착재는 황산 이온 처리에 의해 활성탄 상의 Cl^-이 황산 이온으로 치환되어 있기 때문에, 비교예의 것에 비해 Cl^-의 용출량이 적음을 알 수 있다. 그 때문에, 실시예의 흡착재에서는 처리수의 이온 농도 변화에 대한 영향이 적다.

또한, 통과수의 pH값, 황산 이온 농도의 변화를 도 1 및 도 2에 나타내었다.

도 1로부터, 염산 세정 시간 및 염산 농도가 부족한 비교예의 흡착제에서는 칼슘 및 마그네슘이 많이 잔류하였고, 통수 후의 물의 pH값이 상승을 계속했음에 반해, 실시예의 흡착제를 사용한 경우, 통수 70배까지의 통과수의 pH값의 최대치와 최소치의 차이가 1 이하로 안정되었다.

도 2로부터, 실시예의 흡착제를 사용한 경우, 통수 직후로부터 통수 70배까지의 황산 이온 농도가 원래 물의 반 이상은 유지되었음에 반해, 황 함유량이 적은 비교예의 흡착제에서는 황산 이온 농도가 크게 감소하여 물의 성상이 변하였다.

[시험예 2] (배출 염화물 측정 방법)

활성탄 3 g을 삼각 플라스크 200 ml에 칭량해 두고, 황산나트륨 수용액(황산 이온을 400 ppm 함유함) 100 ml를 가하고, 온화하게 가열하여 5분간 비등을 계속하고, 냉각한 후, 구멍 직경 0.45 ㎛의 멤브레인 필터로 여과한 여액 중의 염화물 농도를 측정하고, 활성탄 중의 염화물 함유량을 구하여, 이 양을 배출 염화물로 하였다. 배출 염화물 실험 결과를 표 1에 나타내었다.

한편, 배출 염화물 측정은 활성탄에 흡착 또는 부착되어 있는 염화물 이온을 측정하는 것이다. 표 1로부터, 실시예의 흡착제는 비교예의 것에 비해 염화물 이온의 흡착량이 적음을 알 수 있다. 그 때문에, 통과수의 이온 농도에 대한 영향이 적다.

한편, 표 1 중, "←"는 좌측란과 동일한 것을 의미한다.

본 발명의 흡착제는 보관 및 수송에 적당한 건조 상태이며, 게다가 물 또는 수용액을 처리한 경우의 pH값, 용존 이온 농도의 변화가 적고, 물 또는 수용액 중의 불순물 제거, 유효 성분의 농도 조정, 회수 등에 이용하는 흡착제로서 바람직하게 이용할 수 있다.

그 때문에, 정수 시설에서의 상수의 처리, 식품, 음료수 공장에서의 원수의 정화, 화학 공장 내에서의 각종 수용액의 정제, 성분의 분리, 농도 조정 등에 바람직하게 이용할 수 있다.

Claims

pH값(JIS K1474)이 3 내지 6이고, 황 함유량(JIS K2541-3)이 300 내지 800 mg/kg인 활성탄을 포함하는 액상 처리용 흡착제.
제1항에 있어서, 상기 활성탄의 건조 감량이 10 질량 분율％ 이하인 액상 처리용 흡착제.
제1항 또는 제2항에 있어서, 상기 활성탄 1 kg당 포함되는 칼슘 및 마그네슘 함유량의 합계(JIS K1474의 철의 측정 방법에 준하여 측정)가 5 mmol 이하인 액상 처리용 흡착제.
제1항 내지 제3항 중 어느 한 항에 있어서, 활성탄이 야자 껍질 활성탄인 액상 처리용 흡착제.
활성탄을 염산에 접촉시키고, 그 후 황산 이온을 포함하는 물에 접촉시킨 후, 건조하는 것을 특징으로 하는 액상 처리용 흡착제의 제조 방법.
제1항 내지 제4항 중 어느 한 항에 기재된 액상 처리용 흡착제를 이용하여 물 또는 수용액을 처리하는 방법.