KR20070104188A

KR20070104188A - 플라이애쉬를 포함하는 악취제거용 경량골재 조성물 및이의 제조방법

Info

Publication number: KR20070104188A
Application number: KR20060049421A
Authority: KR
Inventors: 송재홍; 이태윤
Original assignee: 한국건설기술연구원; 송재홍
Priority date: 2006-04-20
Filing date: 2006-06-01
Publication date: 2007-10-25

Abstract

본 발명은 플라이 애쉬를 포함하여 이루어진 악취제거용 경량골재 조성물 및 이를 제조하는 방법에 관한 것이다.

본 발명은 우수한 악취제거 효능을 가질 뿐만 아니라, 화력발전소에서 발생되는 저가의 플라이애쉬를 포함하기 때문에 경제적으로 유리한 악취제거용 경량골재 조성물 및 이를 제조하는 방법을 제공할 수 있다.

플라이애쉬, 악취제거, 경량골재

Description

플라이애쉬를 포함하는 악취제거용 경량골재 조성물 및 이의 제조방법{LIGHTWEIGHT STRUCTURE COMPOSITION COMPRISING FLY ASH FOR ODOR TREATMENT AND MANUFACTURING METHOD THEREOF}

도 1은 본 발명의 실시예 10, 20, 30 에 따라 제조된 경량골재의 표면 양상을 나타내는 사진.

도 2는 본 발명의 실시예 12, 16, 19 에 따라 제조된 경량골재의 표면 양상을 나타내는 사진.

도 3은 본 발명의 실시예 28, 29, 30에 따라 제조된 경량골재의 표면양상을 나타내는 사진.

도 4a, 4b, 4c는 각각 본 발명의 실시예에 따라 제조된 경량골재의 비중, 흡수율 및 압축강도를 나타내는 그래프.

도 5a 및 도 5b는 실시예 3, 실시예 13, 및 실시예 23에 따라 제조된 경량골재의 황화수소의 제거 양상을 나타내는 그래프.

도 6은 실시예 3의 양을 달리하였을 때의 황화수소 제거양상을 나타내는 그래프.

도 7은 경량골재의 비표면적과 황화수소 제거 반응의 계수와의 관계를 나타 내는 그래프.

도 8은 본 발명의 실시예에 따라 제조된 컬럼의 악취제거 효과를 나타내는 그래프.

본 발명은 악취제거용 경량골재 조성물 및 이를 제조하는 방법에 관한 것으로서, 더욱 상세하게는 화력발전소에서 발생되는 저가의 플라이애쉬를 이용하여 우수한 악취제거 효능을 갖는 경량골재 및 이를 제조하는 방법에 관한 것이다.

일반적으로, 악취의 원인이 되는 물질은 그 종류가 대단히 많을 뿐만 아니라 악취물질 간의 복합적인 작용이나 후각 능력의 개인적 차이 등으로 인하여 개개인의 느끼는 정도나 피해 정도를 일률적으로 나타내기가 어려워 대기오염 중에서도 가장 까다롭고 해결하기 어려운 문제 중의 하나로 취급되고 있다. 악취가 인체에 미치는 영향을 상세히 설명하면, 인간은 갑작스런 악취에 대하여 반사적으로 호흡이 억제되거나 호흡횟수가 감소 될 수 있고, 호흡이 얕아지거나 심지어 완전히 멎을 수도 있다. 이런 호흡변화는 악취가 호흡 중추에 끼치는 영향이나 정상적인 호흡기능을 저해하는 것을 반영하는 것이다. 또한, 고농도의 악취를 흡입하게 되는 경우에는, 심장 혈관의 정상활동 기능이 저해될 수 있고 소화기능이 악화되기도 한다. 또한, 악취는 사람을 초조 불안하게 하거나 정신 집중을 방해하여 일의 효율 을 떨어뜨리고 판단력과 기억력을 저하시키며 심지어는 대뇌의 사고 활동에 영향을 미치기도 한다.

이러한 악취를 발생하는 물질은 질소 또는 유황을 함유하는 유기화합물이 많으며, 이들 화합물에 함유된 아민류, 머캅탄류(mercaptan), 단백질 및 지방이 분해되면서 악취가 발생한다.

악취의 발생원은 크게 자연적, 인공적으로 나눌 수 있는데, 자연적으로 발생하는 악취의 경우는 박테리아에 의한 단백질 분해, 의약품류의 대사에 관여하여 발생하는 경우가 많다. 로빈손(Robinson)의 추정에 의하면 황화수소(H₂S)는 육지에서 1년에 6,000,000 톤이 생성되고 바다에서는 연간 3,000,000 톤이 생성되는 것으로 보고되었으며 암모니아(NH₃)의 경우에는 연간 400,000,000 톤이 생성되는 것으로 알려지고 있다. 인공적인 발생원은 화학공장, 정유공장, 코크스로, 펄프장, 폐수처리장, 분뇨처리장, 자동차 디젤엔진, 가축사육장, 식육이나 어육 가공장, 음식물 쓰레기 처리설비 등이 있다.

악취제거를 위한 방법 중 생물학적 방법이 독일, 네덜란드 등 유럽을 중심으로 1920년대부터 사용되기 시작하였으며, 본격적인 연구는 1960년대 초에 칼슨(Carlson) 등이 악취로부터 황화수소를 제거함으로써 체계적인 연구가 시작되었다. 그러나, 이러한 방법은 넓은 처리면적을 필요로 하고 당시의 생물학적 처리대상의 한계로 인하여 실제로 적용하기에 많은 제한이 있었다. 그러나, 점차로 생물반응에 대한 이해가 증진되고, 1980년대에 들어서는 처리가능 물질의 확대와 필요 한 설치 면적을 줄일 수 있게 됨으로써, 생물학적 방법은 유럽에서 BACT(best available control technology)로 선정되었고, 이미 유럽에만 약 500기 이상의 바이오필터(biofilter)가 설치되어 있다. 그리고, 1990년 미국의 대기 정화법(Clean Air Act) 개정안의 발효 이후 미국을 중심으로 관련기술이 전 세계적으로 급속히 확산 되어 생물관련 기초연구 분야에서부터 새로운 공정 개발에 이르기까지 활발한 연구가 진행되고 있다. 이를 통해 지속적으로 생물학적 난분해성 물질을 분해하는 균주를 찾아내고 고농도의 폐가스에도 처리성능을 유지하며, 분해속도를 증진시켜 제한 요소들을 극복해 그 처리대상이 확대되고 있는 실정이다.

현재, 국내외 다수의 바이오필터 관련 업체들이 여러가지 제품을 시판중이며, 이러한 업체들의 기술이 실제로 적용된 사례는 다음과 같다. 국내 환경전문회사인 (주)대덕바이오에서 시판하고 있는 악취제거설비(Amoless)는 미생물과 화학물질을 이용하여 악취를 제거하는 설비인데, 처리효율은 분당 5 m³로 제거효율이 낮다는 단점이 있다(파일롯 스케일). (주)시원기업에서는 물의 전기분해 시에 생성되는 산성수와 알칼리수를 산성악취(황화수소, 초산, 머캅탄류)와 알칼리 악취(암모니아, 아민류)에 각각 분무하여 악취를 제거하는 ZERODOR 장치를 개발하여 시판하고 있다. 부산시 음식물 처리장에는 이온교환 섬유를 이용한 악취제거 시설을 설치하였는데, 처리용량은 60 m³/min이었다. 이들 장치는 제거효율은 양호하나, 전력비, 약품비, 용수비, 폐수처리비, 이온교환 카트리지 교체비 등이 소요되기 때문에 경제적인 처리방법이라 하기는 어렵다. 환경시설관리공사 의령사업소에는 플라즈 마를 이용한 악취제거 시설이 설치되어 있으나, 처리효율이 25 m³/day로 상당히 낮은 편이고 설치비용은 플라즈마 발생장치를 포함하는 관계로 62,300,000원에 달하여 광범위하게 적용하는 데는 한계가 있다.

따라서, 기존의 방법보다 악취제거에 대한 높은 효율을 가지면서도, 비용면에서 경제적이고 작업 수명이 긴 새로운 악취제거 방법이 요구되고 있는 실정이다.

본 발명은 종래기술의 문제점과 과거로부터 요청되어온 기술적 과제를 해결하는 것을 목적으로 한다.

즉, 본 발명은 우수한 악취제거 효능을 가질 뿐만 아니라, 화력발전소에서 발생되는 저가의 플라이애쉬를 포함하기 때문에 경제적으로 유리한 악취제거용 경량골재 조성물 및 이를 제조하는 방법을 제공하는 것을 목적으로 한다.

본 발명자들은 심도있는 연구와 다양한 실험을 반복한 끝에, 화력발전소에서 발생하는 플라이애쉬에 악취제거 효능이 있다는 사실을 발견하였으며, 이러한 플라이애쉬를 포함하는 본 발명의 경량골재 조성물이 악취 제거에 탁월한 효능이 있음을 확인하고 본 발명을 완성하기에 이르렀다.

이러한 목적을 달성하기 위한 본 발명은,

(a) 플라이 애쉬 70~90 중량% 와 시멘트 30~10 중량%로 이루어진 플라이애쉬 혼합물 100 중량부; (b) 플라이애쉬 혼합물 100 중량부에 대한 물 20~50 중량부; 및 (c) 물 100 중량부에 대한 기포제 0.1~0.5 중량부;를 포함하여 이루어진 악취제거용 경량골재 조성물을 제공한다.

또한, 본 발명은, 플라이애쉬 70~90 중량% 와 시멘트 30~10 중량%를 건비빔하여 플라이애쉬 혼합물을 제조하는 제1단계; 플라이애쉬 혼합물 100 중량부를 기준으로 한 물 20~50 중량부, 및 상기 물 100 중량부를 기준으로 한 기포제 0.1~0.5 중량부를 혼합하여 기포를 발생시키는 제2단계; 제1단계에서 얻은 수득물에 제2단계에서 발생된 기포를 넣고 혼합하는 제3단계; 및 제3단계로부터의 수득물을 몰드성형하는 제4단계;를 포함하여 이루어진 악취제거용 경량골재의 제조방법을 제공한다.

이하, 본 발명을 상세히 설명한다.

본 발명의 플라이애쉬는 악취제거를 위한 구성성분으로서, 화력발전소의 완전 연소되지 아니한 배기가스에 특히 많으며, 미 분탄의 연소과정에서 발생하는 석탄회 중 최후로 집진기에 포집되는 것을 말한다. 현재, 보령, 삼천포 등 국내 대부분의 화력 발전소에서 연간 약 450만 톤이 발생하고 있으며, 주로 콘크리트 제조시에 혼화제로서 재활용되고 있다. 본 발명자들은 이러한 플라이애쉬에 악취제거 효능이 있음을 발견하였으며, 따라서 본 발명의 경량골재 조성물에 포함된 플라이애쉬는 악취제거를 위한 필수 구성성분에 해당한다.

본 발명의 경량골재 조성물에 포함되는 플라이 애쉬는 시멘트와의 혼합물로서 포함된다. 플라이애쉬는 단독으로 수화되지 못하고, 시멘트의 수화로 발생된 수산화칼륨의 자극을 받아야만 시멘트 광물과 같이 수화되고 경화된다. 따라서, 본 발명에 따른 조성물에는 플라이애쉬 뿐만 아니라, 소정량의 시멘트와 물이 필수 구성요소로서 포함된다.

플라이애쉬와 시멘트의 혼합물(이하, "플라이애쉬 혼합물"이라고도 함)은 플라이애쉬 70~90 중량% 및 시멘트 30~10 중량%로 이루어진다. 플라이애쉬의 함량이 70 중량% 미만이면 비중이 낮아지는 장점은 있으나 강도 및 악취 제거 효능이 저하된다는 단점이 있고, 90중량%를 초과하는 경우에는 무기물의 양 증가로 인하여 경량골재로서의 효용성이 떨어진다는 문제가 있다. 또한, 플라이애쉬 혼합물 중의 시멘트의 함량은 30~10 중량%인 것이 바람직하다. 시멘트의 함량이 10 중량% 미만이면 시멘트의 수화로 발생하는 수산화칼슘의 양이 적어 플라이애쉬가 잘 수화되기 어렵고, 그 함량이 30 중량%를 초과하면 전체적 비용증가의 문제가 있다.

또한, 본 발명에 따른 경량골재 조성물에 포함되는 물의 함량은, 상기 플라이애쉬 혼합물 100 중량부를 기준으로 할 때, 20~50 중량부인 것이 바람직하다. 물의 함량이 20 중량부 미만이면 원하는 정도의 기포를 발생시키기 어렵고, 그 함량이 50 중량부를 넣으면 경량골재의 제조가 너무 느려지는 문제가 있다.

본 발명에 따라 제조된 경량골재 조성물은 경량골재 표면에 적절하게 기포를 발생하기 위하여 기포제를 함유하며, 이러한 기포제의 함유량은 물 100 중량부를 기준으로 할 때, 0.1~0.5 중량부인 것이 바람직하다. 또한 상기 기포제는 상온에 서 기포를 발생할 수 있다는 점에서 동물성 기포제인 것이 바람직하다.

[실시예]

본 발명은 하기의 실시예 및 실험예에 의거하여 더욱 상세하게 설명되지만, 이는 본 발명을 예시하기 위한 것이며, 본 발명의 범주가 이들 만으로 한정되는 것은 아니다.

본 발명에 따른 악취제거용 경량골재 조성물의 최적의 제조 조건을 도출하기 위하여 하기 표 1에 따라 주재료인 플라이애쉬와 첨가재인 시멘트 및 기포제를 다양한 배합비로 혼합하였다.

[실시예 1] 악취제거용 경량골재 제조

플라이애쉬와 시멘트를 각각 90 중량% 및 10 중량%의 비율로 혼합하여 약 2분 동안 손으로 균일하게 건비빔하여 플라이애쉬 혼합물을 제조하였다. 상기 플라이애쉬 혼합물 100 중량부에 대하여 40 중량부에 해당하는 물과 상기 물 100 중량부에 대하여 0.1 중량부에 해당하는 기포제를 혼합하여 고속 혼합기로 기포를 발생시킨 다음, 발생된 기포를 상기한 플라이애쉬 혼합물에 넣고 다시 약 5분 동안 균일하게 혼합하였다. 이 혼합물을 5×5×5 cm³ 몰드에 넣고 실온에서 48시간 양생 후 탈형함으로써, 본 발명에 따른 악취제거용 경량골재를 제조하였다.

[실시예 2~30] 악취제거용 경량골재 제조

석탄회, 시멘트, 물, 기포제 함량이 표 1에 기재된 양으로 포함된 것을 제외하고는 실시예 1과 같은 방법으로 악취제거용 경량골재를 제조하였다.

[실험예 1] 경량골재의 시료표면 촬영

상기 실시예에서 제조된 경량골재의 기공(pore) 특성을 조사하기 위해 디지털 카메라를 사용하여 시료표면을 촬영하였고, 그 결과를 도 1, 도 2, 및 도 3에 나타내었다.

물(50 중량부)과 기포제(0.5 중량부)의 함량은 동일하게 하고 혼합물 중의 플라이애쉬의 함량만을 각각 90 중량%, 80 중량%, 70 중량%로 달리한 하기 표 1의 실시예 10, 실시예 20, 실시예 30에 따라 제조된 경량골재의 표면 사진을 촬영하여 도 1의 (a), (b), 및 (c)에 각각 나타내었다. 상기 실시예 중에서는 플라이애쉬 함량이 가장 많은 시료인 도 1의 (a) 사진에서 다른 시료에 비해 표면에 더 많은 기공이 나타났음을 알 수 있다.

플라이애쉬(80 중량%)과 기포제(0.3 중량부)의 함량은 동일하게 하고, 플라이애쉬 혼합물 100 중량부를 기준으로 한 물의 함량을 각각 40 중량부, 45 중량부, 50 중량부로 달리한 하기 표 1의 실시예 12, 실시예 16, 실시예 19에 따라 제조된 경량골재의 표면 사진을 도 2의 (a), (b), (c)에 각각 나타내었다. 상기 실시예 중에는 물의 함량이 가장 많은 시료인 (c)에서 다른 시료에 비해 표면에 더 많은 기공이 나타났음을 알 수 있다.

플라이애쉬 혼합물 중의 플라이애쉬 함량(70 중량%)과 물의 함량(50 중량부)은 동일하게 하고 기포제의 함량만을 각각 0.1 중량부, 0.3 중량부, 0.5 중량부로 달리한 표 1의 실시예 28, 실시예 29, 실시예 30에 따라 제조된 경량골재의 표면 사진을 도 3의 (a), (b), (c)에 나타내었다. 상기 실시예 중에서는 기포제의 함량이 가장 많은 시료인 (c)에서 다른 시료에 비해 표면에 더 많은 기공이 나타났음을 알 수 있다.

즉, 시료 표면 확대 사진을 통하여 제조된 경량골재의 표면을 관찰하면, 일반적으로 플라이애쉬의 함량이 증가하거나 첨가된 물 함량과 물에 혼합된 기포제의 혼합비가 증가함에 따라 기포 형성이 증가되는 것을 알 수 있었다.

그러나, 도 1, 도 2, 및 도 3을 전체적으로 비교해 볼 때, 플라이애쉬의 함량보다는 물의 함량과 기포제의 혼합비가 기포의 형성에 보다 큰 영향을 미치는 것으로 나타났다.

[실험예 2] 경량골재의 비중, 흡수율, 압축강도 측정

실시예 1 내지 30에 따라 제조된 경량골재의 일반적 특성을 파악하기 위해 비중과 흡수율을 한국산업규격시험방법(KSF 2503)에 따라 측정하였고 압축강도는 일축압축강도 측정기(Green PLN-970W)를 사용하여 측정하였다(KSF 2405).

상기 실험에 따른 결과를 하기 표 1에 나타내었다.

시료번호	플라이 애쉬 (중량%)	시멘트 (중량%)	물¹	기포제²	비중	흡수율³ (%)	압축강도⁴ (MPa)
실시예 1	90	10	40	0.1	2.45	32.90	0.75
실시예 2	90	10	40	0.3	2.30	33.40	0.61
실시예 3	90	10	40	0.5	2.23	33.68	0.64
실시예 4	90	10	45	0.0	2.40	38.39	0.30
실시예 5	90	10	45	0.1	2.20	39.48	0.39
실시예 6	90	10	45	0.3	1.98	40.68	0.27
실시예 7	90	10	45	0.5	1.58	44.18	0.20
실시예 8	90	10	50	0.1	2.15	46.74	0.25
실시예 9	90	10	50	0.3	1.54	44.63	0.10
실시예 10	90	10	50	0.5	1.37	65.75	0.14
실시예 11	80	20	40	0.1	2.37	32.88	1.62
실시예 12	80	20	40	0.3	2.26	31.58	1.62
실시예 13	80	20	40	0.5	2.06	31.75	1.44
실시예 14	80	20	45	0.0	2.30	38.48	0.61
실시예 15	80	20	45	0.1	2.23	37.17	1.08
실시예 16	80	20	45	0.3	2.19	38.91	1.01
실시예 17	80	20	45	0.5	1.63	40.88	0.74
실시예 18	80	20	50	0.1	1.67	44.07	0.44
실시예 19	80	20	50	0.3	1.27	53.05	0.12
실시예 20	80	20	50	0.5	1.33	53.03	0.11
실시예 21	70	30	40	0.1	2.20	32.08	2.12
실시예 22	70	30	40	0.3	2.09	32.65	1.96
실시예 23	70	30	40	0.5	2.05	31.94	1.90
실시예 24	70	30	45	0.0	2.40	37.00	1.43
실시예 25	70	30	45	0.1	2.13	36.56	1.54
실시예 26	70	30	45	0.3	1.88	36.57	1.07
실시예 27	70	30	45	0.5	1.55	39.55	0.92
실시예 28	70	30	50	0.1	2.08	38.21	0.83
실시예 29	70	30	50	0.3	1.12	50.00	0.14
실시예 30	70	30	50	0.5	0.92	73.42	0.05

(1: 플라이애쉬 혼합물 100 중량부에 대한 물의 함량(중량부),

2: 물 100 중량부에 대한 기포제의 함량(중량부),

3: KSF 2503, 4: KSF 2405)

상기 표 1에 나타난 바와 같이, 일반적으로 비중은 플라이애쉬 함량이 증가함에 따라 증가하는 반면에 물 함량이 증가함에 따라 감소하였다. 또한, 비중은 일반적으로 플라이애쉬 함량과 물 함량이 같은 경우에는 기포제 혼합비가 증가할수록 감소하는 것을 알 수 있다.

본 발명의 실시예에 따라 제조된 경량골재의 비중, 흡수율, 및 압축강도를 나타내는 그래프를 각각 도 4a, 도 4b, 도 4c에 나타내었다. 도 4a에 나타난 바와 같이, 비중은 다른 요소보다 물 함량에 의해 더 크게 영향을 받으며, 시료 내의 기공의 양과 상관관계를 보이는 것을 알 수 있었다. 즉, 기공이 많은 시료가 낮은 비중을 나타냈다. 도 4b를 참조하면, 흡수율은 플라이애쉬 함량에 따라 크게 변하지 않고, 물 함량과 기포제 혼합비가 증가할수록 증가하는 경향을 나타내는 것을 알 수 있다. 이러한 흡수율은 시료 내의 기공의 양 및 분포와 밀접한 관계가 있을 것으로 추정된다. 즉, 기공이 많고 연결성이 좋지 않은 시료일수록 흡수율이 높을 것으로 판단된다. 도 4c를 참조하면, 압축강도는 플라이애쉬 함량이 증가할수록, 시멘트 함량이 감소할수록, 그리고 물의 함량이 증가할수록 급격히 감소하는 것을 알 수 있다. 압축강도는 기포제 혼합비가 증가할수록 감소하는 경향을 보였지만, 플라이애쉬나 물의 함량에 대한 영향에 비하여 기포제의 영향은 그다지 크지 않은 것으로 나타났다.

[실험예 3] 플라이애쉬 함량에 따른 경량골재의 황화수소 제거실험

상기 표 1의 실시예 3, 실시예 13 및 실시예 23에 따라 제조된 경량골재를 이용하여 플라이애쉬 함량에 따른 경량골재의 황화수소 제거 실험을 하였다. 상기 3개 시료에 대한 상세한 구성 성분과 물리적 특성은 상기 표 1에 기재되어 있고, 본 실험에 사용된 황화수소는 국내 J사에서 80 mg/L로 제조된 시료로써 가스용 스테인레스 용기에 저장하여 사용하였다.

여러 개의 2 L 플라스크에 상기 3개 시료를 각각 10 g씩 넣은 후, 스테인레스 용기에 저장된 황화수소를 테플론 튜브를 이용해 10초간 플라스크에 주입하여 회분식 실험을 시작하였다. 비교를 위하여, 플라이애쉬를 포함하는 경량골재를 넣지 않은 플라스크에도 황화수소를 동일한 방법으로 주입하여 실험 중의 손실량을 조사하였다. 플라이애쉬를 포함한 경량골재에 의한 황화수소 제거양상은 시간에 따른 플라스크 내에서의 황화수소 농도를 검지관(gas detection tube, GasTech)을 이용하여 측정하여 조사하였다. 이러한 실험의 결과를 도 5a에 도시하였다.

도 5a에 나타난 바와 같이, 플라이애쉬의 함량이 다른 3개 경량골재의 황화수소 제거양상은 거의 비슷하였고, 약 20분 정도 경과 후에 황화수소가 거의 제거되었다.

실시예 3, 실시예 13 및 실시예 23에 따라 제조된 경량골재를 각각 5 g씩 사용하여 동일한 실험을 하였는바(도 5b 참조), 경량골재의 황화수소 제거양상은 10 g을 사용한 경우와 같이 경량골재의 플라이애쉬 함량에 따라 크게 다르지 않았으며, 다만 황화수소가 약 40분 경과 후에 제거됨으로써 제거 속도만 조금 느린 것으로 나타났다.

[실험예 4] 경량골재 조성물의 양에 따른 황화수소 제거 실험

상기 실시예 3에 따라 제조된 경량골재의 양에 따른 황화수소 제거양상을 실험하였다. 상기 시료 20, 10, 5, 2.5 g을 2L 플라스크에 넣은 후 초기 농도 80 mg/L인 황화수소를 넣고 실험을 수행하였다. 이러한 실험의 결과를 도 6에 도시하였다.

도 6에 나타난 바와 같이, 실시예 3에서 제조된 경량골재 조성물의 양이 증가함에 따라 황화수소의 제거율이 증가하였고, 20 g의 시료를 사용한 경우에는 실험 시작 10분 정도 후에 황화수소가 거의 제거되었다. 다양한 양의 경량골재의 사용에 따른 황화수소의 제거반응은 일차반응이었으며 일차반응계수와 상관계수의 값이 하기의 표 2에 요약되어 있다. 여기서 경량골재의 비표면적은 처리대상 황화수소가 함유된 기체의 부피당 경량골재의 무게의 비를 나타낸 것이다.

Kobs(1/min) = 0.0011SSA(m²/L)

여기서 Kobs는 각 실험에서 구한 일차 반응계수이고 SSA는 각 실험에 사용된 경량골재 비표면적이다.

실시예3의 경량골재 (g)	경량골재 비표면적 (m²/L)	일차반응계수 (1/min)	상관계수 (R²)
2.5	46	0.0762	0.9932
5	91	0.1003	0.9904
10	183	0.2079	0.9543
20	365	0.4189	0.9811

표 2에 따르면, 경량골재의 사용량이 증가할수록 경량골재 비표면적이 증가하는 결과를 보였다. 경량골재 비표면적과 황화수소 제거 일차 반응계수와의 관계가 도 7에 나타나 있으며, 도 7에 나타난 바와 같이, 본 실험에서 사용된 경량골재의 비표면적은 46~365 m²/L이고 이 범위에서 일차 반응계수와 정비례 관계에 있음을 알 수 있다. 도 7에 나타난 기울기는 평균 규격화된(normalized) 황화수소 제거 일차 반응계수이다.

[실험예 5] 악취제거 효능 실험

본 발명에 따른 악취제거용 경량골재의 실제 악취제거 효능을 측정하기 위해 컬럼실험을 수행하였다. 실험에 사용된 컬럼은 아크릴로 제작되었으며, 길이 60 cm, 직경 10 cm였다. 본 발명에서 제조된 경량골재 조성물을 파쇄하여 10 mm 이하의 미분말은 사용하지 않고 10 mm 이상의 파쇄물을 컬럼에 자유 낙하시켜 상기 컬럼을 채웠다. 컬럼 내의 공극률은 0.5로 계산되었다. 황화수소는 용기로부터 0.15 m/sec의 선속도(유입유량: 176 ㎖/min)로 튜브를 통해 컬럼 하부에 주입이 되었고, 황화수소의 컬럼 체류시간은 공극의 부피(2,355 cm³)를 유입유량으로 나누었을 때 약 13분으로 추정되었다. 유입 및 유출구에 황화수소 연속측정 장치(GasTech)를 설치하여 유출부에서 시간에 따른 황화수소 제거양상을 조사하였다. 실험 결과를 도 8에 도시하였다.

본 컬럼 실험은 6시간 동안 운전되었으며 이는 폐기물의 공극체적(Pore Volume of Effluent, PVE) 값으로 28에 해당 되며, 이는 황화수소를 포함한 오염공기가 컬럼 공극을 28번 통과하는 동안에 황화수소가 전혀 유출되지 않음을 의미한다. 즉, 본 발명에 따른 시료를 채운 컬럼을 이용하여 실제 악취가 발생하는 현장에 적용한 결과, 황화수소가 모두 제거되는 우수한 악취제거 효과가 있음이 나타났다.

실제 폐기물 집하장에서 발생한 악취에는 황화수소(28 mg/L), 디메틸설파이드(30 mg/L), 암모니아(1 mg/L), 메틸머캅탄(1.2 mg/L), 트리메틸아민(1.1 mg/L), 스타이렌(0.2 mg/L), 아세트알데하이드 (0.1 mg/L)이 포함되어 있었으며, 본 시스템을 통과시킨 후 모든 악취물질이 100% 제거되었음을 확인하였다.

따라서, 본 발명에 따른 악취제거용 경량골재 조성물은 황화수소를 포함한 다양한 악취제거에 효과적임을 확인하였다.

본 발명은 화력발전소에서 발생되는 저가의 플라이애쉬를 포함하기 때문에 기존의 악취제거 방법보다 경제적이고, 우수한 악취제거 효능을 갖는 악취제거용 경량골재 조성물 및 이를 제조하는 방법을 제공할 수 있다.

Claims

(a) 플라이 애쉬 70~90 중량% 와 시멘트 30~10 중량%로 이루어진 플라이애쉬 혼합물 100 중량부;

(b) 플라이애쉬 혼합물 100 중량부에 대한 물 20~50 중량부; 및

(c) 물 100 중량부에 대한 기포제 0.1~0.5 중량부

를 포함하여 이루어진 악취제거용 경량골재 조성물.
제1항에 있어서,

상기 기포제는 동물성 기포제인 것을 특징으로 하는

악취제거용 경량골재 조성물.
플라이애쉬 70~90 중량% 와 시멘트 30~10 중량%를 건비빔하여 플라이애쉬 혼합물을 제조하는 제1단계;

플라이애쉬 혼합물 100 중량부에 대한 물 20~50 중량부, 및 상기 물 100 중량부에 대한 기포제 0.1~0.5 중량부를 혼합하여 기포를 발생시키는 제2단계;

제1단계에서 얻은 수득물에 제2단계에서 발생된 기포를 넣고 혼합하는 제3단계; 및

제3단계로부터의 수득물을 몰드성형하는 제4단계;

를 포함하여 이루어진 악취제거용 경량골재의 제조방법.
제3항에 있어서,

상기 기포제는 동물성 기포제인 것을 특징으로 하는

악취제거용 경량골재의 제조방법.