KR20100109506A - An organic and inorganic adhesion material coated the zeolite after carbonizing waste and manufacturing method the same - Google Patents
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Abstract
Description
본 발명은 폐기물을 이용하여 유기 및 무기물을 흡착할 수 있는 흡착제 및 그의 제조방법에 관한 것으로, 더욱 상세하게는 폐기물 탄화를 통하여 다공성의 성형체를 제조하고, 상기 성형체의 소성과 함께 성형체의 표면에 제올라이트를 코팅하여 유기 및 무기물의 흡착기능을 부여한 폐기물 탄화와 제올라이트 코팅에 의한 유기 및 무기 흡착제와 그의 제조방법에 관한 것이다.
The present invention relates to an adsorbent capable of adsorbing organic and inorganic substances using waste, and more particularly, to a porous molded body through waste carbonization, and to zeolite on the surface of the molded body together with the firing of the molded body. The present invention relates to organic and inorganic adsorbents by waste carbonization and zeolite coatings which are coated with organic and inorganic adsorbing functions and coated with them.
일반적으로, 유기성 폐기물은 중량 기준 함수율이 70~80%이고, 건조 중량을 기준으로 하였을 경우에도 50% 이상이 유기물로 구성되어 있다. 이러한 폐기물의 높은 수분 함량과 유기성분은 침출수로 유출이 가능하여 환경에 악영향을 미칠 수 있으며, 이러한 성분을 제거하기 위해서 다양한 기술이 적용되고 있다. 현재 유기성 폐기물인 하수슬러지의 처리 기술은 소각, 퇴비화, 탄화, 고화, 시멘트화 등의 기술이 적용되고 있으며, 이러한 기술은 높은 에너지의 소비량 및 넓은 부지면적을 필요로 하며, 악취 및 수요처 등의 문제로 인하여 도시 지역에서 적용하기 곤란한 문제점이 있다.In general, organic waste has a water content of 70 to 80% by weight, and even when based on dry weight, 50% or more is composed of organic matter. The high water content and organic components of these wastes can be leaked into the leachate, which may adversely affect the environment, and various techniques have been applied to remove these components. Currently, the technology for treating sewage sludge, which is an organic waste, has been applied to incineration, composting, carbonization, solidification, and cementation. These technologies require high energy consumption and a large land area. Due to the problem that is difficult to apply in the urban area.
한편, 미립 형태의 하수슬러지는 탄화시켜 미분말 형태의 탄화체를 생성하고, 이를 그대로 이용하거나 과립형태로 제조하여 고체연료, 토양개량제, 수처리 여재로 재활용하기도 한다. 그러나, 미분말 형태로 제조된 하수슬러지의 경우, 바람 및 유체에 의하여 이동이 가능하기 때문에 현장 적용에 문제점이 있다. 또한, 상기 탄화물은 물리적 강도나 성능 문제로 토양개량제나 수처리 여재로서 활용이 용이하지 않다. 이와 같이 전술한 종래의 기술로 제조된 제품은 품질이 저급하고 이로 인한 수요처의 적용 한계로 인하여 안정적인 수요처를 확보하는데 문제가 있다. On the other hand, the fine sewage sludge is carbonized to produce a fine powder carbonized material, and used as it is or manufactured in the form of granules may be recycled as a solid fuel, soil improver, water treatment media. However, in the case of sewage sludge manufactured in the form of fine powder, there is a problem in the field application because it can be moved by wind and fluid. In addition, the carbide is not easy to use as a soil improving agent or water treatment media due to physical strength and performance problems. As described above, a product manufactured by the above-described conventional technology has a problem of securing a stable demand destination due to low quality and limited application of the demand destination.
오염물질을 흡착할 수 있는 일반적인 흡착제로 많이 사용되고 있는 것들로는 활성탄과 제올라이트가 있는데, 이들은 대부분 밀폐된 반응기 내에서 활용되고 있다. 전자의 활성탄은 유기물로 검은색을 띄고 있으며, 높은 흡착 성능에 비해 약한 강도와 미관상 소재로써 적합하지 않은 단점이 있으며, 유기물을 세라믹 표면에 코팅하는 것도 용이하지 않다. 또한, 상기 활성탄은 건설소재인 세라믹의 표면에 내구성있게 코팅하는 것이 용이하지도 않기 때문에 흡착능을 갖는 건설소재로 활용되기가 어려운 실정이다.Commonly used adsorbents that can adsorb pollutants include activated carbon and zeolites, which are mostly used in closed reactors. The former activated carbon has a black color as an organic material, and has a disadvantage in that it is not suitable as a weak strength and aesthetic material in comparison with high adsorption performance, and it is not easy to coat the organic material on the ceramic surface. In addition, the activated carbon is difficult to be used as a construction material having an adsorption capacity because it is not easy to durablely coat the surface of the ceramic, which is a construction material.
상기 제올라이트는 화학적으로 알칼리 혹은 알칼리토류 금속을 포함하는 함수알루미나 규산염을 말하는 것으로서 내부에 많은 세공이 뚫려 있으며, 세공입구보다 작은 분자는 세공내로 들어가 흡착할 수 있고 반응할 수도 있는 특징을 갖는다. 상기 제올라이트는 이온 교환능, 균질한 다공성 등의 많은 장점이 있어 화학물질의 정제와 선택적 흡착제로써 많이 사용되고 있으며, 이 밖에 촉매, 건조제, 세제 첨가제 등으로 활용되고 있다. 제올라이트는 분말 혹은 펠렛형으로 제조되고 있으며, 펠렛형으로 만들 때 유기결합제나 중간매개물을 섞은 후 소성시켜 제올라이트 성형체를 제조하고 있다. 이때, 유기결합제는 초기 성형체 모양만을 유지시켜 주고 소성 중에 타 없어지며, 제올라이트 입자 간의 결합은 입자의 용융에 의존할 수 밖에 없으므로 입자의 제올라이트 성능을 어느 정도 유지시키기 위해서는 결합력을 약하게 해야 한다. 따라서, 상기 제올라이트는 그 기능성이 우수함에도 불구하고 건설소재와의 결합력이 약하고 또한 결합된다고 하더라도 강도가 약하기 때문에 건설자재로서의 활용가치가 낮은 문제점을 내포하고 있다.
The zeolite refers to a hydrous alumina silicate chemically containing an alkali or alkaline earth metal, and many pores are penetrated therein, and molecules smaller than the pores may enter and adsorb and react with the pores. The zeolite has many advantages such as ion exchange ability, homogeneous porosity, and is widely used as a purification and selective adsorbent for chemicals, and is also used as a catalyst, a desiccant, and a detergent additive. Zeolites are manufactured in a powder or pellet form, and when the pellets are made in a pellet form, a zeolite molded body is manufactured by mixing an organic binder or an intermediate medium and firing the same. At this time, the organic binder keeps only the initial shape of the shaped body and is burned out during firing, and the binding between the zeolite particles is inevitably dependent on the melting of the particles, so that the binding force must be weakened to maintain the zeolite performance of the particles to some extent. Therefore, the zeolite has a low utility value as a construction material because the zeolite has a low bonding strength with the construction material and a low strength even when the zeolite is bonded even though its functionality is excellent.
이에 본원 출원인은 상기한 문제점을 해결하기 위하여 유기성 폐기물에 대하여 소성온도까지 올려 소성함으로써 탄화에 의한 흡착성을 부여하고 제올라이트를 코팅하여 기능성을 부여하였으며, 이를 통해 유기 및 무기물질을 흡착할 수 있는 흡착제의 제조가 가능함을 발견하고, 본 발명을 완성시켰다.In order to solve the above problems, the applicant of the present application gave the adsorption property by carbonization by firing the organic waste to a firing temperature and coated the zeolite to give functionality, thereby adsorbing organic and inorganic materials. It was found that preparation was possible and the present invention was completed.
따라서, 본 발명의 목적은 유기성 폐기물의 탄화 공정을 통하여 다공성 성형체를 제조하고, 상기 다공성 성형체의 표면에 제올라이트를 코팅한 후 고온 소성함으로써 유기물질과 무기물질의 흡착성을 부여한 폐기물 탄화와 제올라이트 코팅에 의한 유기 및 무기 흡착제와 그의 제조방법을 제공하는 것이다.
Accordingly, an object of the present invention is to produce a porous molded body through the carbonization process of organic waste, and to coat the zeolite on the surface of the porous molded body and then burn it at a high temperature so that the waste carbonized and zeolite coated to adsorb organic and inorganic materials. To provide an organic and inorganic adsorbent and a method for producing the same.
상기 목적을 달성하기 위하여 본 발명은, 유기성 폐기물과 물을 혼합하여 함수율을 갖는 반죽상태의 혼합원료를 제조하는 제1 단계; 상기 혼합원료를 소정 형태로 성형하고, 상기 성형체를 탄화하는 제2 단계; 제올라이트 전구물질 코팅액을 제조하는 제3 단계; 및 상기 탄화된 성형체에 제올라이트 코팅액을 코팅하고 소성하는 제4 단계를 포함하는 폐기물 탄화 및 제올라이트 코팅에 의한 유기 및 무기 흡착제의 제조방법을 제공한다.In order to achieve the above object, the present invention is a first step of preparing a mixed raw material having a water content by mixing the organic waste and water; A second step of molding the mixed raw material into a predetermined shape and carbonizing the molded body; Preparing a zeolite precursor coating solution; And a fourth step of coating and firing the zeolite coating solution on the carbonized molded body.
상기 제1 단계는 유기성 폐기물 1 : 물 0.5 ~1중량부의 비율로 혼합되는 것을 특징으로 한다.The first step is characterized in that the organic waste 1: 1: 0.5 to 1 parts by weight of water is mixed.
상기 제2 단계는 600 ~ 1100℃의 조건에서, 30분 ~ 2시간동안 산화 및 환원 분위기 하에서 성형체를 탄화하는 것을 특징으로 한다.The second step is characterized in that the molded product is carbonized under an oxidizing and reducing atmosphere for 30 minutes to 2 hours at a condition of 600 ~ 1100 ℃.
상기 제3 단계의 제올라이트 전구물질 코팅액은 규산나트륨 19.5 ~ 80중량%, 알루민산나트륨 19.5 ~ 80중량% 및 물 0.5 중량% ~ 20 중량%를 혼합하여 제조된 후, 12시간 ~ 32시간 동안 10rpm ~ 50rpm으로 진탕하면서 숙성하여 제조되는 것을 특징으로 한다.The zeolite precursor coating solution of the third step is prepared by mixing 19.5 to 80% by weight of sodium silicate, 19.5 to 80% by weight of sodium aluminate and 0.5 to 20% by weight of water, and then 10 rpm to 12 hours to 32 hours. It is characterized by being prepared by aging while shaking at 50 rpm.
상기 제4 단계는 상기 소성체를 제올라이트 전구물질 코팅액에 딥(dip) 코팅 방법으로 담구되 10분 ~ 60분동안 유지하는 제1 과정과; 상기 제올라이트 전구물질 코팅액이 도포된 소성체를 12시간 ~ 28시간 동안 방치하는 제2 과정; 및 상기 제올라이트 전구물질 코팅액이 도포된 소성체를 200 ~ 500℃ 조건에서 1시간 ~ 5시간 소성하는 제3 과정을 특징으로 한다.The fourth step includes a first process of immersing the calcined body in a zeolite precursor coating liquid by a dip coating method and for 10 to 60 minutes; A second process of leaving the baked body coated with the zeolite precursor coating solution for 12 hours to 28 hours; And a third process of firing the calcined body to which the zeolite precursor coating liquid is applied at 200 to 500 ° C. for 1 hour to 5 hours.
또한, 본 발명은 상기에서 제시된 폐기물 탄화 및 제올라이트 코팅에 의한 유기 및 무기 흡착제의 제조방법에 의하여 제조된 흡착제를 제공한다.
The present invention also provides an adsorbent prepared by the method for producing organic and inorganic adsorbents by waste carbonization and zeolite coating as set forth above.
상기한 바와 같은 방법으로 구현되는 본 발명에 따르면, 유기성 폐기물을 탄화시켜 다공성을 확보하고, 또 제올라이트의 코팅 후 소성공정을 통하여 유기물질과 무기물질의 흡착성이 부여된 소성체를 제조할 수 있고, 또 우수한 기계적 강도 특성을 가짐으로써 다양한 분야에 적용할 수 있다.According to the present invention implemented by the above method, carbonization of organic waste to ensure porosity, and through the firing process after coating of zeolite can be produced a sintered body given the adsorption of organic and inorganic materials, In addition, by having excellent mechanical strength characteristics, it can be applied to various fields.
또한, 본 발명은 산업현장에서 대량으로 발생되고 있는 폐기물을 이용하여 우수한 흡착특성을 갖는 고품질의 건설소재를 창출함으로써 자원의 절약과 함께 폐기물의 처리 효과를 거둘 수 있다.In addition, the present invention by using the waste generated in a large amount of industrial sites to create a high-quality construction material having excellent adsorption characteristics can achieve the effect of waste disposal with the saving of resources.
또한, 본 발명은 폐기물을 이용하여 부가가치가 높은 흡착제 제조를 가능하게 하여 폐기물 처리의 경제성을 높일 수 있다.
In addition, the present invention enables the production of a high value-added adsorbent by using waste, thereby improving the economics of waste treatment.
도1은 본 발명에 의한 폐기물 탄화 및 제올라이트 코팅에 의한 유기 및 무기 흡착제 사진.
도2는 본 발명에 의한 폐기물 탄화 및 제올라이트 코팅에 의한 유기 및 무기 흡착제의 중금속(구리, 납, 아연) 제거 효과에 대한 시험예를 나타낸 그래프도.
도3은 본 발명에 의한 폐기물 탄화 및 제올라이트 코팅에 의한 유기 및 무기 흡착제의 메틸렌블루 제거 효과에 대한 시험예를 나타낸 그래프도.1 is a photograph of organic and inorganic adsorbents by waste carbonization and zeolite coating according to the present invention.
Figure 2 is a graph showing a test example for the heavy metal (copper, lead, zinc) removal effect of the organic and inorganic adsorbent by waste carbonization and zeolite coating according to the present invention.
Figure 3 is a graph showing a test example for the removal effect of methylene blue of organic and inorganic adsorbents by waste carbonization and zeolite coating according to the present invention.
상술한 목적, 특징 및 장점은 첨부된 도면과 상세한 설명을 통하여 보다 명확해 질 것이며, 그에 따라 본 발명이 속하는 기술분야에서 통상의 지식을 가진 자가 본 발명의 기술적 사상을 용이하게 실시할 수 있을 것이다. 또한, 본 발명을 설명함에 있어서 본 발명과 관련된 공지 기술에 대한 구체적인 설명이 본 발명의 요지를 불필요하게 흐릴 수 있다고 판단되는 경우에 그 상세한 설명을 생략하기로 한다. The above objects, features, and advantages will become more apparent from the accompanying drawings and the detailed description, and accordingly, a person skilled in the art may easily implement the technical idea of the present invention. . In the following description, well-known functions or constructions are not described in detail since they would obscure the invention in unnecessary detail.
이하, 첨부된 도1 내지 도3을 참조하여 본 발명의 실시 예를 상세히 설명한다.Hereinafter, with reference to the accompanying Figures 1 to 3 will be described an embodiment of the present invention;
본 발명에 의한 폐기물 탄화 및 제올라이트 코팅에 의한 유기 및 무기 흡착제와 그의 제조방법은 폐기물에 대하여 탄화 및 소성공정을 수행하고, 제올라이트를 코팅하여 우수한 유기물 및 무기물 흡착성능을 부여하고, 기계적 강도를 증가시켜 고품질의 건설소재로 활용이 가능하도록 구현한 것이다.The organic and inorganic adsorbents by waste carbonization and zeolite coating according to the present invention and a method for preparing the same are subjected to carbonization and calcining process for waste, coating zeolite to give excellent organic and inorganic adsorption performance, and increasing mechanical strength. It is implemented to be used as a high quality construction material.
본 발명은 먼저 유기성 폐기물로서 하수슬러지를 탈수 및 건조한 후 물과 혼합함으로써 일정한 함수율을 갖는 반죽상태의 혼합원료를 제조하고 일정한 형태의 성형체를 제조한다. The present invention first prepares a mixed raw material of dough state having a constant moisture content by dehydrating and drying the sewage sludge as an organic waste and then mixing with water to produce a molded body of a certain form.
본 발명의 실시예에서는 상기 유기성 폐기물이 하수슬러지로 이루어진 예에 대하여 설명하지만 이에 국한하는 것은 아니고, 정수슬러지 및 준설토등을 포함할 수 있다.In the embodiment of the present invention, the organic waste is described as an example consisting of sewage sludge, but is not limited thereto, and may include purified sludge and dredged soil.
상기 하수슬러지를 반죽상태의 혼합원료로 제조시, 하수슬러지와 물의 바람직한 배합비율은 하수슬러지 1: 물 0.5 ~ 1 중량부이다.When the sewage sludge is prepared from the kneaded raw material, the preferred mixing ratio of the sewage sludge and water is sewage sludge 1: 0.5 to 1 parts by weight of water.
상기 하수슬러지와 물의 혼합비는 상기 비율에 국한하는 것은 아니다. 즉, 유기성 슬러지, 점토 및 무기물 등을 포함하는 하수슬러지의 양과 특성을 고려하여 물과의 적당한 반죽을 통하여 적정한 함수율을 만든다. 또한 적정 함수율은 성형기의 특성 및 성형방법에 따라 정해진다. The mixing ratio of the sewage sludge and water is not limited to the above ratio. In other words, considering the amount and characteristics of sewage sludge containing organic sludge, clay, and minerals, the proper water content is made through a suitable dough with water. In addition, the proper moisture content is determined according to the characteristics of the molding machine and the molding method.
통상 유기성 슬러지는 수분 70~85 중량%, 유기물 10~25중량%, 무기물 5~10 중량%로 이루어져 있다. 통상적으로 하수처리장에 유입되는 하수 중에 포함된 무기물의 양에 따라 유기물 : 무기물의 중량 비율이 9:1~5:5로 유기물의 상대적 비중이 크고, 유기물의 밀도가 작고 무기물의 밀도가 크기 때문에 부피기준으로 보면 유기물이 대부분인 것으로 보인다. Usually organic sludge consists of 70 to 85% by weight of water, 10 to 25% by weight of organic matter, and 5 to 10% by weight of inorganic matter. Generally, the weight ratio of organic matter to inorganic matter is 9: 1 to 5: 5 according to the amount of inorganic matter contained in the sewage treatment plant, which is large because the relative density of organic matter is large, the density of organic matter is small, and the density of inorganic matter is large. By standard, most organic matter appears.
그러나, 유기물도 환원분위기의 700~1100℃ 고온에서 소성하면 단단한 소성체가 될 수 있다는 점과 무기물의 비율이 높아지면 기계적 강도가 더 커진다는 점을 연구결과 알게 되었다. 본 발명에서는 강도와 탄화에 의한 기능성 정도에 따라 유기물과 무기물의 혼합비율을 조절하고 있는데, 이때 황토를 포함하는 석회석, 산화철, 고로슬래그 등의 무기 첨가제를 가할 수 있다. 바람직한 무기첨가제의 비율은 페이스트의 함수율에 크게 변화를 미치지 않는 범위로써 유기성 슬러지와 점토의 혼합물을 100중량부로 하였을 때, 5 ~ 10중량부가 투입될 수 있다. However, studies have found that organic materials can also be hardened when fired at a high temperature of 700 ~ 1100 ℃ in a reducing atmosphere, and mechanical strength increases as the ratio of inorganic materials increases. In the present invention, the mixing ratio of organic matter and inorganic matter is adjusted according to the strength and degree of functionalization by carbonization. In this case, inorganic additives such as limestone, iron oxide, and blast furnace slag containing ocher may be added. The proportion of the preferred inorganic additives does not significantly change the water content of the paste. When the mixture of organic sludge and clay is 100 parts by weight, 5 to 10 parts by weight may be added.
다음, 상기 성형체에 대하여 탄화공정을 수행한다. 통상적으로, 탄화기술은 휘발성물질의 충분한 휘발과 기공발달 및 분포특성을 고려하고, 에너지 절감차원에서 비교적 낮은 온도인 300~700℃의 소성온도에서 탄화공정을 수행한다. 그러나, 본 발명에서는 낮은 온도인 300~700℃에서 성형체의 전 건조를 실시하고 높은 온도영역인 600~1100℃ 조건에서 30분 ~ 2시간동안 환원 분위기 하에서 성형체를 탄화한다.Next, a carbonization process is performed on the molded body. In general, the carbonization technology considers sufficient volatilization, pore development, and distribution characteristics of volatile materials, and performs a carbonization process at a firing temperature of 300 to 700 ° C., which is a relatively low temperature in view of energy saving. In the present invention, however, the molded product is pre-dried at a low temperature of 300 to 700 ° C. and carbonized under reduced pressure for 30 minutes to 2 hours in a high temperature range of 600 to 1100 ° C.
상기한 탄화과정을 통하여 성형체에 포함된 유기물 및 무기물을 탄화시켜 다공성을 확보하고, 탄화성분에 의한 지지체 역할 및 강도증가를 실현하여 강도와 기능성을 갖는 소성체를 제조한다. 이때, 소성체의 강도 및 기능성은 소성온도에 의하여 좌우되기 때문에 소성체의 용도에 따라 적정온도를 선택해야 한다. Through the carbonization process, the organic and inorganic materials included in the molded product are carbonized to secure porosity, and a support body and an increase in strength by the carbonized component are realized to prepare a fired body having strength and functionality. At this time, since the strength and functionality of the fired body depends on the firing temperature, an appropriate temperature should be selected according to the use of the fired body.
상기 탄화공정을 부연하면, 유기성분 중 가스성 유기물질이 휘발되어 다공성을 갖게 되는 현상인 탄화가 이루어지게 되고, 무기물의 소성에 의해 강도가 증가된 탄화된 소성체를 얻게 되며, 탄화된 소성체의 미세공극은 탄화성분과 잔존하는 무기물에 의해 지지된다. 즉, 건조된 성형체를 소성하게 되면, 유기성 슬러지가 팽창하면서 가스화되어 내부공극이 생기고, 내부공극에 채워져 있는 가스가 휘발되면서 미세한 개기공을 형성하게 된다. 이때, 탄화물과 잔존 무기물이 공극을 지지하게 되므로 성형체의 형태를 그대로 유지하면서 골재강도를 향상시킬 수 있게 되는 것이다.When the carbonization process is further described, carbonization, which is a phenomenon in which a gaseous organic material is volatilized and has porosity, is obtained, and a carbonized fired body having increased strength is obtained by firing an inorganic material. The micropores of are supported by the carbonized component and the remaining inorganic matter. That is, when the dried molded body is fired, the organic sludge expands and gasifies to form internal voids, and the gas filled in the internal voids volatilizes to form fine open pores. At this time, the carbide and the remaining inorganic material to support the voids will be able to improve the aggregate strength while maintaining the shape of the molded body.
다음, 액상의 제올라이트 전구물질을 제조하고, 상기 제올라이트 전구물질에 바인더를 혼합하여 코팅액을 제조한 후, 탄화된 소성체 표면에 제올라이트를 코팅한다. 상기 제올라이트 전구물질은 실리카(SiO2)원으로 액상의 규산나트륨(Na2SiO3)을 사용하고, 알루미나(Al2O3)원으로는 알루민산나트륨(NaAlO2) 분말을 사용하여 제조한다. Next, a liquid zeolite precursor is prepared, a binder is mixed with the zeolite precursor to prepare a coating solution, and then the zeolite is coated on the surface of the carbonized fired body. The zeolite precursor is prepared using liquid sodium silicate (Na 2 SiO 3 ) as a silica (SiO 2 ) source, and sodium aluminate (NaAlO 2 ) powder as an alumina (Al 2 O 3 ) source.
상기 제올라이트 전구물질은 규산나트륨 19.5 ~ 80중량%, 알루민산나트륨 19.5 ~ 80중량% 및 물 0.5 ~ 20중량%를 혼합하여 제조된다. 그리고, 상기 제올라이트 전구물질을 12시간 ~ 32시간 동안 10rpm ~ 50rpm으로 진탕하면서 숙성하여 제올라이트 코팅액을 제조한다. 상기와 같이 제조된 제올라이트 전구물질 코팅액에 딥(dip)코팅 방식으로 탄화된 소성체를 담근 후 10분 ~ 60분동안 유지한다. 그리고, 상기 제올라이트 전구물질 코팅액이 도포된 소성체를 12시간 ~ 28시간 동안 방치한 다음, 200 ~ 500℃ 조건에서 1시간 ~ 5시간 소성하여 도1에 도시한 바와 같은 구형태의 흡착제를 제조한다. 바람직하기로는 상기 제올라이트 전구물질 코팅액이 도포된 소성체를 350℃/1hr 조건에서 소성하는 것이며 이때, 소성과정에서 수산화나트륨에 의하여 소성체 기공의 활성화가 가능하다.The zeolite precursor is prepared by mixing 19.5 to 80% by weight sodium silicate, 19.5 to 80% by weight sodium aluminate and 0.5 to 20% by weight water. In addition, the zeolite precursor is aged while shaking at 10 rpm to 50 rpm for 12 hours to 32 hours to prepare a zeolite coating solution. After dipping the carbonized plastic body in the dip coating method into the zeolite precursor coating solution prepared as described above is maintained for 10 minutes to 60 minutes. Then, the fired body to which the zeolite precursor coating solution is applied is left for 12 hours to 28 hours, and then calcined at 200 to 500 ° C. for 1 hour to 5 hours to prepare an adsorbent having a spherical shape as shown in FIG. 1. . Preferably, the calcined body to which the zeolite precursor coating liquid is applied is calcined at 350 ° C./1hr. In this case, the calcined pores may be activated by sodium hydroxide in the calcining process.
상술한 바와 같이 본 발명은 탄화 다공체에 제올라이트 전구물질을 코팅하고 소성하는 공정을 통하여 제올라이트 코팅된 탄화다공체가 형성되고 이를 유기 및 무기 흡착제로 활용하게 된다. 즉, 제올라이트 전구물질 중에 포함된 NaOH에 의하여 탄화 다공체의 기공이 활성탄처럼 활성화되므로, 본 발명의 흡착제는 제올라이트와 활성탄 기능을 갖는 다공체가 되는 것이다. 실제로 활성탄을 제조하는 방법은 약품활성화와 수증기 활성화 방법이 있는데, 약품활성화는 탄화물에 NaOH를 침지시키고 약 1000℃ 정도로 소성하여 기공을 활성화한다. 따라서 본 발명의 흡착제 제조공정에서 살핀 바와 같이, 제올라이트 전구물질을 코팅하여 400℃ 내외로 소성하면 제올라이트 생성과 탄화다공체 활성화 동시에 일어날 수 있는 것이다.As described above, in the present invention, a zeolite-coated carbon porous body is formed through a process of coating and firing a zeolite precursor on the carbonized porous body and utilizing the organic and inorganic adsorbents. That is, since the pores of the carbonized porous body are activated like activated carbon by NaOH contained in the zeolite precursor, the adsorbent of the present invention becomes a porous body having a function of zeolite and activated carbon. Actually, there are two methods for preparing activated carbon: chemical activation and steam activation. Chemical activation activates pores by immersing NaOH in carbide and firing at about 1000 ° C. Therefore, as the salping in the adsorbent manufacturing process of the present invention, when the zeolite precursor is coated and calcined to around 400 ℃ it can occur at the same time zeolite production and the activation of the porous body.
다음, 유기물질 및 무기물질에 대한 흡착 제거능 평가를 위해 유기물질로 메틸렌블루를 사용하고 무기물질로는 구리, 납, 아연을 사용하여 제거 성능을 평가하였다. 자세한 사항은 실시예와 시험예를 통해서 설명하도록 한다.
Next, methylene blue was used as an organic material and copper, lead, and zinc were used for the evaluation of adsorption and removal ability of organic and inorganic materials. Details will be described through Examples and Test Examples.
실시예Example 1 One
탄화 : 탈수슬러지 -> 건조(풍건) -> 분쇄 -> 성형(구형, 2-5mm) -> 탄화 (700℃/1hr, 환원분위기) Carbonization: Dewatering Sludge-> Drying (Air Dry)->Grinding-> Molding (Spherical, 2-5mm)-> Carbonization (700 ℃ / 1hr, Reducing atmosphere)
제올라이트 코팅액 제조 : 규산나트륨과 알루민산나트륨을 물에 혼합하여 제올라이트 전구물질을 제조한 후 1일간 진탕하면서 숙성 Preparation of zeolite coating solution: After mixing zeolite and sodium aluminate in water to prepare zeolite precursor, aging with shaking for 1 day
제올라이트 코팅 : 딥코팅 방식으로 제올라이트 전구물질에 탄화시킨 성형체를 담근 후 1일간 방치 후 350℃/1hr 조건에서 소성
Zeolite coating: Dip-coated molded product carbonized in zeolite precursor and left for 1 day before firing at 350 ℃ / 1hr
시험예Test Example 1: 유기 및 무기 흡착제의 흡착 평가 1: Evaluation of Adsorption of Organic and Inorganic Adsorbents
제올라이트 코팅 소성체의 유기물질 및 무기물질에 대한 흡착 제거능 평가를 위해 유기물질로 메틸렌블루를 사용하고 무기물질로는 구리, 납, 아연을 사용하여 제거 성능을 평가하였다.Methylene blue was used as an organic material and copper, lead, and zinc were used for the evaluation of adsorption and removal ability of organic and inorganic materials of the zeolite coated fired body.
50mL conical tube에 제올라이트 코팅 소성체 2.0g를 정확히 계량하여 투입한다. 그리고, 메틸렌블루의 경우 초기농도를 20mg/L, 구리, 납, 아연의 경우 초기농도를 10mg/L로 제조한 인공폐액을 50mL 주입한 후 200rpm으로 진탕한다. 다음에 시간에 따라 샘플링하고, 원심분리기를 통해 고액분리 후 0.25㎛ 맴브레인 필터를 통해 필터링 한 후 분석을 수행하였다. 그 결과는 도 2와 도 3에 나타난 바와 같다.Accurately weigh 2.0 g of the zeolite-coated calcined body into a 50 mL conical tube. In the case of methylene blue, the initial concentration of 20mg / L, copper, lead, zinc in the case of 50mL injection of artificial waste liquid prepared at an initial concentration of 10mg / L and shaken at 200rpm. Next, the sample was sampled according to time, and after the solid-liquid separation through a centrifuge, the filter was filtered through a 0.25 μm membrane filter and analyzed. The results are as shown in FIG. 2 and FIG. 3.
도2의 시험체의 중금속 제거시험에서 나타난 바와 같이 구리, 납, 아연의 수중의 중금속 농도는 30분이내에 1ppm 내외로 떨어져 90% 이상 시험체에 흡착되는 것을 알 수 있다. 그러나, 도3과 같이 메틸렌블루 성분은 30분 내에 60% 이상의 흡착율을 보이다가 그 이후 서서히 흡착되어 약 15시간 경과 후 90% 이상 흡착됨을 나타내고 있다. As shown in the heavy metal removal test of the test body of Figure 2, it can be seen that the concentration of heavy metals in the water of copper, lead, and zinc drops to about 1% or less within 30 minutes and is adsorbed to the test body by 90% or more. However, as shown in FIG. 3, the methylene blue component shows an adsorption rate of 60% or more within 30 minutes, and is gradually adsorbed thereafter, thereby adsorbing 90% or more after about 15 hours.
지금까지 본 발명에 관한 바람직한 실시예와 그 실시예에 따른 탄화된 폐기물 및 제올라이트가 코팅된 유기 및 무기 흡착제 및 그의 제조방법에 관한 결과를 설명하였다. 그러나, 상기에서 설명된 바람직한 실시예는 단지 예시로서만 받아들여야 한다. 즉, 본 발명이 속한 기술 분야에서 통상의 지식을 가진 자는 본 발명의 바람직한 실시예를 참조하여 다양한 변형을 도출해 낼 수 있을 것이다. 따라서, 본 발명의 기술적인 권리 범위는 첨부된 청구항에 의해서만 해석되어야 한다.
So far, the present invention has been described with reference to preferred embodiments of the present invention, carbonized waste and zeolite-coated organic and inorganic adsorbents, and methods for preparing the same. However, the preferred embodiments described above should only be taken as examples. That is, those skilled in the art to which the present invention pertains will be able to derive various modifications with reference to the preferred embodiment of the present invention. Accordingly, the technical scope of the present invention should be interpreted only by the appended claims.
Claims (8)
상기 혼합원료를 소정 형태로 성형하고, 상기 성형체를 탄화하는 제2 단계;
제올라이트 전구물질 코팅액을 제조하는 제3 단계; 및
상기 탄화된 성형체에 제올라이트 코팅액을 코팅하고 소성하는 제4 단계;
를 포함하는 폐기물 탄화와 제올라이트 코팅에 의한 유기 및 무기 흡착제의 제조방법.
A first step of preparing a mixed raw material having a water content by mixing the organic waste and water;
A second step of molding the mixed raw material into a predetermined shape and carbonizing the molded body;
Preparing a zeolite precursor coating solution; And
A fourth step of coating and firing a zeolite coating liquid on the carbonized molded body;
Method for producing organic and inorganic adsorbents by waste carbonization and zeolite coating comprising a.
상기 제1 단계에서의 유기성 폐기물은 하수슬러지, 정수슬러지 및 준설토중 선택된 적어도 하나를 포함하는 것을 특징으로 하는 폐기물 탄화와 제올라이트 코팅에 의한 유기 및 무기 흡착제의 제조방법.
The method of claim 1,
The organic waste in the first step is at least one selected from sewage sludge, purified water sludge and dredged soil, characterized in that the method for producing organic and inorganic adsorbent by carbonization and zeolite coating waste.
제 1 단계는 혼합원료 100중량부에 대하여 석회석, 산화철, 고로슬래그 등에서 선택된 1종 이상의 첨가제 5~10 중량부를 더 첨가하는 것을 특징으로 하는 폐기물 탄화와 제올라이트 코팅에 의한 유기 및 무기 흡착제의 제조방법.
The method of claim 1,
The first step is a method for producing organic and inorganic adsorbents by waste carbonization and zeolite coating, characterized in that 5 to 10 parts by weight of at least one additive selected from limestone, iron oxide, blast furnace slag and the like is added to 100 parts by weight of the mixed raw material.
상기 제1 단계는
유기성 폐기물 1 : 물 0.5 ~1중량부의 비율로 혼합되는 것을 특징으로 하는 폐기물 탄화와 제올라이트 코팅에 의한 유기 및 무기 흡착제의 제조방법.
The method according to any one of claims 1 to 3,
The first step is
Organic waste 1: A method for producing organic and inorganic adsorbents by waste carbonization and zeolite coating, characterized in that it is mixed at a ratio of 0.5 to 1 parts by weight of water.
상기 제2 단계는
600 ~ 1100℃의 조건에서, 30분 ~ 2시간동안 환원 분위기 하에서 성형체를 탄화하는 것을 특징으로 하는 폐기물 탄화와 제올라이트 코팅에 의한 유기 및 무기 흡착제의 제조방법.
The method of claim 1,
The second step is
A process for producing organic and inorganic adsorbents by waste carbonization and zeolite coating, characterized in that the shaped bodies are carbonized in a reducing atmosphere for 30 minutes to 2 hours at 600 to 1100 ° C.
상기 제3 단계의 제올라이트 전구물질 코팅액은
규산나트륨 19.5 ~ 80중량%, 알루민산나트륨 19.5 ~ 80중량% 및 물 0.5 ~ 20중량%를 혼합하여 제조된 후, 12시간 ~ 32시간 동안 10rpm ~ 50rpm으로 진탕하면서 숙성하여 제조되는 것을 특징으로 하는 폐기물 탄화와 제올라이트 코팅에 의한 유기 및 무기 흡착제의 제조방법.
The method of claim 1,
The zeolite precursor coating liquid of the third step is
It is prepared by mixing 19.5 to 80% by weight of sodium silicate, 19.5 to 80% by weight of sodium aluminate and 0.5 to 20% by weight of water, and then aged by shaking at 10 rpm to 50 rpm for 12 to 32 hours. Process for producing organic and inorganic adsorbents by waste carbonization and zeolite coating.
상기 제4 단계는
상기 성형체를 제올라이트 전구물질 코팅액에 딥(dip) 코팅 방법으로 담구되 10분 ~ 60분동안 유지하는 제1 과정;
상기 제올라이트 전구물질 코팅액이 도포된 성형체를 12시간 ~ 28시간 동안 방치하는 제2 과정; 및
상기 제올라이트 전구물질 코팅액이 도포된 성형체를 200 ~ 500℃ 조건에서 1시간 ~ 5시간 소성하는 제3 과정
을 포함하는 폐기물 탄화와 제올라이트 코팅에 의한 유기 및 무기 흡착제의 제조방법.
The method of claim 1,
The fourth step is
A first step of immersing the molded body in a zeolite precursor coating liquid by a dip coating method and maintaining the same for 10 minutes to 60 minutes;
A second process of leaving the molded article coated with the zeolite precursor coating solution for 12 hours to 28 hours; And
A third process of firing the molded article coated with the zeolite precursor coating solution for 1 hour to 5 hours at 200 to 500 ° C
Method for producing organic and inorganic adsorbents by waste carbonization and zeolite coating comprising a.
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Cited By (1)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
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