KR20130056356A - 유해 물질 함유수의 정화 처리재와 그 제조 방법 - Google Patents

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미쓰비시 마테리알 가부시키가이샤
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Abstract

산화마그네슘의 표면에 하이드로탈사이트가 형성되어 이루어지는 정화 처리재로서, 유해 물질 함유수에 첨가되어 그 하이드로탈사이트에 유해 물질을 포착하고, 유해 물질을 포착한 상태에서 고액 분리됨으로써 유해 물질을 계외로 제거하는 유해 물질 함유수의 정화 처리재.

Description

유해 물질 함유수의 정화 처리재와 그 제조 방법{PURIFICATION MATERIAL FOR TOXIC MATTER-CONTAINING WATER AND PRODUCTION METHOD FOR SAME}
본 발명은 유해 물질 함유수의 정화 처리재와 그 제조 방법에 관한 것으로, 보다 상세하게는 불소, 붕소, 질소 화합물, 인, 중금속류 등의 유해 물질을 함유하는 폐수 등으로부터 이들 유해 물질을 제거하는 정화 처리에 사용하는 조성물로서, 유해 물질을 포착한 정화 처리재의 고액 분리성이 우수하고, 단시간에 정화 처리재가 침강되어 유해 물질을 제거할 수 있는 정화 처리재와 그 제조 방법에 관한 것이다.
본원은 2010년 10월 29일에 일본에 출원된 일본 특허출원 2010-244773호에 기초하여 우선권을 주장하고, 그 내용을 여기에 원용한다.
배수에 함유되는 유해 물질을 층상 복수산화물에 포착시켜 제거하는 방법이 종래부터 알려져 있다. 예를 들어, 일본 공개특허공보 2003-285076호 (특허문헌 1) 에는, 불소를 함유하는 배수에 2 가 금속 이온과 3 가 금속 이온을 첨가하여 층상 복수산화물을 생성시키고, 그 층상 복수산화물의 층간에 불소를 포착시키는 처리 방법이 기재되어 있다.
국제 공개공보 WO2005-087664호 (특허문헌 2) 에는, 알루미늄 이온과 마그네슘 이온을 함유하는 산성 용액과 알칼리를 함유하는 알칼리성 용액을 혼합하고, 산성 용액과 알칼리성 용액의 혼합이 완료된 후, 시간을 두지 않고 바로 수분을 제거 또는 중화함으로써, 일반식 : Mg2 + 1- XAl3 + X(OH)2(AN-)X/N·mH2O (AN - 는 아니온) 로 나타내는 하이드로탈사이트형 물질을 형성하고, 그 물질에 불소 등을 포착시켜 고정시키는 처리 방법이 기재되어 있다.
일본 공개특허공보 2003-285076호 국제 공개공보 WO2005-087664호
종래의 상기 처리 방법은, 하이드로탈사이트 등의 층상 복수산화물을 생성시켜 불소를 제거하는 방법이지만, 생성된 오니의 침강성이 떨어지고, 처리 시간이 길어지는 문제가 있다. 또, 특허문헌 1 의 처리 방법은 함불소 유화제의 회수를 주안으로 하고 있어, 중금속류를 제거하는 능력에 대해서는 불명확하다. 또, 특허문헌 2 의 처리 방법에서는, 하이드로탈사이트형 물질의 결정자 사이즈를 20 ㎚ 이하로 제어함으로써 음이온 교환능을 높이고 있고, 중금속 이온에 대해서는 크롬에 대한 흡착 효과가 나타나 있지만, 크롬 이외의 중금속류를 제거하는 능력에 대해서는 불명확하다.
본 발명은 종래의 상기 처리 방법에 있어서, 생성된 오니의 침강성이 떨어지는 문제를 해결한 것으로, 불소에 대한 흡착 효과 및 생성된 오니의 침강성이 우수한 정화 처리재와 그 제조 방법을 제공한다. 또, 붕소, 질소 화합물, 인, 중금속류의 제거 효과도 우수하며, 바람직하게는 불소, 붕소, 질소 화합물, 인, 중금속류 등의 유해 물질의 제거 효과가 우수한 정화 처리재와 그 제조 방법을 제공한다.
본 발명은 이하의 구성으로 이루어지는 유해 물질 함유수의 정화 처리재에 관한 것이다.
본 발명의 제 1 양태는, 산화마그네슘의 표면에 하이드로탈사이트가 형성되어 이루어지는 정화 처리재로서, 유해 물질 함유수에 첨가되어 그 하이드로탈사이트에 유해 물질을 포착하고, 유해 물질을 포착한 상태에서 고액 분리됨으로써 유해 물질을 계외로 제거하는 유해 물질 함유수의 정화 처리재이다.
본 발명의 제 2 양태는, 상기 제 1 양태에 관련된 유해 물질 함유수의 정화 처리재로서, 산화마그네슘과 가용성 알루미늄염을 수용액 중에서 알칼리성 조건하에서 반응시켜 산화마그네슘의 표면에 하이드로탈사이트를 형성하여 이루어지는 유해 물질 함유수의 정화 처리재이다.
본 발명은 이하의 구성으로 이루어지는 유해 물질 함유수의 정화 처리재의 제조 방법에 관한 것이다.
본 발명의 제 3 양태는, 하이드로탈사이트의 성분이 되는 산화마그네슘과 가용성 알루미늄염을 물에 첨가하는 공정과, 상기 산화마그네슘과 가용성 알루미늄염과 물을 알칼리성 조건하에서 반응시켜 상기 산화마그네슘의 표면에 하이드로탈사이트가 형성된 유해 물질 함유수의 정화 처리재를 함유하는 슬러리를 생성시키는 반응 공정, 생성된 상기 슬러리 중의 정화 처리재를 침강시키고 고액 분리됨으로써 그 정화 처리재를 회수하는 고액 분리 공정을 갖는 유해 물질 함유수의 정화 처리재의 제조 방법이다.
본 발명의 제 4 양태는, 상기 제 3 양태에 관련된 유해 물질 함유수의 정화 처리재의 제조 방법에 있어서, 고액 분리된 정화 처리재의 일부 또는 전부를 반응 공정으로 반송하고, 반송된 처리재를 하이드로탈사이트의 형성에 이용하는 유해 물질 함유수의 정화 처리재의 제조 방법이다.
본 발명의 정화 처리재는, 정화 처리 후의 처리재의 침강성이 우수하고, 예를 들어, 본 발명의 정화 처리재를 사용하여 유해 물질 함유수를 처리한 후, 가만히 정지시켰을 때, 30 분 후의 안정 용적이 40 ％ 이하이고, 단시간에 침강되므로 단시간에 고액 분리시킬 수 있고, 또한 고액 분리조를 소형화할 수 있다.
본 발명의 정화 처리재는, 불소의 제거 효과가 우수하고, 용이하게 배수 중의 불소 농도를 배수 기준 [불소 8 ㎎/ℓ (해역 이외의 공공용 수역), 불소 15 ㎎/ℓ (해역)] 이하까지 저감시킬 수 있다. 또, 제조 방법에 있어서, 고액 분리된 정화 처리재의 일부 또는 전부를 반응 공정으로 반송하여 제조한 정화 처리재는, 불소의 제거 효과를 더욱 높일 수 있고, 배수 중의 불소 농도를 용이하게 환경 기준 (0.8 ㎎/ℓ 이하) 까지 저감시킬 수 있다. 또, 불소와 동시에 붕소, 질소 화합물, 인, 중금속류 등의 유해 물질을 제거할 수 있다.
도 1a 는 본 발명의 정화 처리재의 단면의 SEM 사진이다.
도 1b 는 도 1a 의 정화 처리재 내부 (B 의 부분) 의 성분 분석도이다.
도 1c 는 도 1a 의 정화 처리재 표면 부근 (C 의 부분) 의 성분 분석도이다.
도 2 는 본 발명의 정화 처리재와 종래의 정화재의 제조 방법에 대해 침강성을 나타내는 사진이다.
도 3 은 본 발명에 관련된 정화 처리재의 제조 방법의 하나의 실시형태를 나타내는 공정도이다.
도 4 는 본 발명에 관련된 정화 처리재의 제조 방법의 다른 실시형태를 나타내는 공정도이다.
도 5 는 본 발명의 정화 처리재를 이용한 처리 방법의 일례를 나타내는 공정도이다.
도 6 은 본 발명에 관련된 정화 처리재의 XRD 차트이다.
이하, 본 발명을 실시형태에 기초하여 구체적으로 설명한다.
본 발명의 정화 처리재는, 산화마그네슘의 표면에 하이드로탈사이트가 형성되어 이루어지는 정화 처리재로서, 유해 물질 함유수에 첨가되어 그 하이드로탈사이트에 유해 물질을 포착하고, 유해 물질을 포착한 상태에서 고액 분리됨으로써 유해 물질을 계외로 제거하는 유해 물질 함유수의 정화 처리재이다.
본 발명의 정화 처리재가 사용되는 유해 물질 함유수란 유해 물질을 함유하는 물을 넓게 의미하며, 자연 발생적 및 인위적으로 생성된 각종 폐수나 배수 등을 포함하고, 예를 들어, 공장 배수나 하수, 해수, 하천수, 호소나 연못의 물, 지표의 고인물, 하천 등의 폐색 지역의 물, 지하의 유수나 고인물, 암거의 물 등으로서 유해 물질을 함유하는 것, 혹은 유해 물질에 의해 오염된 토양의 정화 배수, 해수나 최종 처분장으로부터의 침출수 등의 염류 농도가 높은 배수를 역침투막 및 전기 투석 등을 이용하여 청징수 (담수) 와 농축수로 분리 (탈염 처리) 시킨 후의 농축수 등이다.
처리 대상의 유해 물질은, 예를 들어, 중금속류, 불소, 붕소, 질소, 인 등이다. 중금속류는 카드뮴, 납, 구리, 아연, 철, 니켈, 셀렌, 6 가 크롬, 비소, 망간, 안티몬 등이다. 본 발명의 정화 처리재에 의하면, 유해 물질 함유수에 함유되는 이들 유해 물질 중 어느 1 종 또는 2 종 이상에 대해 우수한 제거 효과를 갖는다.
또한 유해 물질에는, 할로겐화물 이온, 각종 할로겐산 (할로겐산, 과할로겐산, 아할로겐산, 차아할로겐산 등), 헥사플루오로인산 이온 (PF6 -), 붕불화물 이온 (BF4 -), 규불화물 이온 (SIF6 2 -), 유기산, 부유 물질 (SS) 및 유기물 등이 포함된다. 본 발명의 정화 처리재는 폐수에 함유되는 이들 유해 물질의 1 종 또는 2 종 이상에 대해 우수한 제거 효과를 갖는다.
본 발명의 정화 처리재는, 산화마그네슘의 표면에 하이드로탈사이트가 형성된 것이다. 이 구조를 도 1a 의 SEM 사진에 나타내고, EDX 분석으로 얻어진 그 정화 처리재의 내부 성분을 도 1b 에 나타내고, 표면 부분의 성분을 도 1c 에 나타낸다. 정화 처리재 내부 (도 1a 의 B 의 부분) 의 성분은, 도 1b 와 같이 압도적으로 마그네슘 성분이 많아 산화마그네슘인 것을 알 수 있다. 한편, 정화 처리재의 표면 부근 (도 1a 의 C 의 부분) 의 성분은, 도 1c 와 같이 마그네슘과 알루미늄의 피크가 검출되고, 하이드로탈사이트 [일반식 : Mg2 + 1- XAl3 + X(OH)2(AN-)X/N·mH2O (AN- 는 아니온)] 의 성분인 것을 알 수 있다.
또한, 산화마그네슘은 제조 공정 중에 수화되어 수산화마그네슘이 되는 경우도 있기 때문에, 산화마그네슘과 수산화마그네슘의 공존 물질의 표면에 하이드로탈사이트를 형성해도 된다.
하이드로탈사이트는, 층간에 수분자를 함유하는 층상 구조를 갖고 있고, 전기적 중성을 유지하기 위해 층간에 음이온을 포착하는 성질이 있고, 유해 물질 함유수에 접촉하였을 때에 이 물에 함유되어 있는 불소, 유기산 혹은 옥시아니온계의 붕소, 질소, 인, 셀렌, 6 가 크롬, 비소, 안티몬 등의 음이온의 유해 물질이 층간에 포착된다.
또한, 하이드로탈사이트를 형성하고 있는 마그네슘이나 알루미늄의 일부가 양이온의 중금속류와 치환됨으로써, 카드뮴, 납, 구리, 아연, 철, 니켈, 망간 등의 유해 중금속류가 포착된다. 또, 부유 물질 (SS) 은 하이드로탈사이트를 포함하는 정화 처리재와 응집하여 포착되고, 유기물은 하이드로탈사이트를 포함하는 정화 처리재의 표면에 흡착되어 포착된다. 따라서, 본 발명의 정화 처리재를 폐수 등에 투입하여 이들 유해 물질을 포착시키고, 생성된 침전 (오니) 을 고액 분리시킴으로써, 이들 유해 물질을 효과적으로 제거할 수 있다.
[사용 방법]
본 발명의 정화 처리재는 유해 물질 함유수와 접촉함으로써 유해 물질을 제거한다. 그 접촉 방법 (사용 방법) 으로는, 연속식이어도 되고 회분식이어도 되며, 처리 장치의 형태로는 교반조를 사용하여 폐수와 조 내에서 정화 처리재를 접촉시키는 방법이나, 충전 칼럼에 정화 처리재를 충전하여 폐수와 접촉시키는 방법, 유동상을 사용하여 정화 처리재를 유동시켜 폐수와 접촉시키는 방법 등의 일반적인 방법이 가능하다. 또, 정화 처리재의 사용 형태는 처리 시스템에 따라 선택할 수 있고, 슬러리상이나 분말상 등으로 사용할 수 있다.
본 발명의 정화 처리재는, pH 1 ∼ 13 의 산성, 중성, 알칼리성 중 어느 액성이어도 사용할 수 있으며, pH 3 ∼ 11 이 바람직하다. 또, 사용 온도는 제한되지 않으며, 상온에서도 사용할 수 있다.
처리 후의 정화 처리재는 고액 분리시킴으로써 회수한다. 본 발명의 정화 처리재는, 산화마그네슘의 표면에 하이드로탈사이트가 형성된 구조를 갖고 있으므로 정화 처리 후의 처리재의 침강성이 양호하고, 단시간에 용이하게 회수할 수 있다.
예를 들어, 도 2 에 나타내는 바와 같이, 본 발명의 정화 처리재를 사용하여 유해 물질 함유수를 처리한 후, 메스 실린더로 옮겨 30 분간 가만히 정지시키면, 정지 개시시의 슬러리의 용적은 2300 ㎖ 였던 것이 정지 후의 침전물 용적은 약 550 ㎖ 가 되어, 안정 용적이 단시간에 40 ％ 이하, 바람직하게는 25 ％ 이하가 된다. 여기서 안정 용적이란 다음 식 [1] 에 의해 산출되는 지표이다. 안정 용적이 작은 편이 오니 (유해 물질을 포착한 정화 처리재) 를 단시간에 고액 분리시킬 수 있음을 나타낸다.
(일정 시간 경과 후의 침전물 용적)/(초기의 정화 처리재 슬러리 용적) × 100 … [1]
본 발명의 정화 처리재를 사용하면, 안정 용적이 작아, 오니를 단시간에 고액 분리시킬 수 있다. 고액 분리조에 도입하기 전에 응집제를 첨가하면, 더욱 단시간에 고액 분리시킬 수 있다. 응집제는 무기 응집제나 아니온성, 카티온성, 논이온성, 양쪽성의 고분자 응집제를 사용할 수 있다.
또한, 산화마그네슘 대신 가용성의 마그네슘염 (염화마그네슘 등) 을 사용하고, 가용성 알루미늄염과 함께 물에 첨가하고, 추가로 수산화나트륨을 첨가하여 알칼리성으로 조정하는 종래의 제조 방법에 의해 생성된 정화 처리재는, 이것을 사용하여 유해 물질 함유수를 처리한 후, 메스 실린더로 옮겨 30 분간 가만히 정지시키면, 도 2에 나타내는 바와 같이, 정지 개시시의 슬러리의 용적은 2300 ㎖ 였던 것이 정지 후의 침전물 용적은 약 2200 ㎖ 로, 30 분 정도로는 거의 침강되지 않는다.
회수된 본 발명의 정화 처리재는 반복 사용할 수 있다. 유해 물질의 제거 능력이 저하되면, 새로운 정화 처리재와 교환하면 된다. 또, 사용이 완료된 정화 처리재는 시멘트 원료로서 재자원화할 수 있다.
[제조 방법]
본 발명의 정화 처리재는, (가) 하이드로탈사이트의 성분이 되는 산화마그네슘과 가용성 알루미늄염을 물에 첨가하는 공정, (나) 산화마그네슘과 가용성 알루미늄염과 물을 알칼리성 조건하에서 반응시켜 상기 산화마그네슘의 표면에 하이드로탈사이트가 형성된 정화 처리재를 함유하는 슬러리를 생성시키는 반응 공정, (다) 생성된 슬러리 중으로부터 정화 처리재를 침강시키고, 고액 분리시켜 회수하는 고액 분리 공정에 의해 제조할 수 있다. 이하, 본 발명의 정화 처리재의 제조 방법을 설명한다.
[첨가 공정]
하이드로탈사이트의 성분이 되는 산화마그네슘과 가용성 알루미늄염을 물에 첨가하고, 일부 용해된 산화마그네슘과 가용성 알루미늄염을 알칼리성 조건하에서 반응시켜 산화마그네슘의 표면에 하이드로탈사이트를 형성시킨다.
산화마그네슘은 대부분이 미용해 부분으로서 남지만, 표면의 일부가 용해되어 하이드로탈사이트의 성분원이 되고, 또 용해된 산화마그네슘은 알칼리제로서의 역할을 한다.
산화마그네슘으로는, 산화마그네슘 단체 (單體) 외에, 돌로마이트 [CaMg(CO3)2] 소성물과 같이, 성분의 일부에 산화마그네슘을 함유하는 것, 혹은 Ca 에 한정되지 않고 다른 성분과 함께 산화마그네슘을 함유하는 것을 사용하여 첨가할 수 있다.
가용성 알루미늄염으로는, 예를 들어, 폴리염화알루미늄, 황산알루미늄 (황산 밴드), 염화알루미늄, 질산알루미늄 등을 사용할 수 있다. 또, 가용성 알루미늄염으로서 알루미늄을 고농도로 함유하는 폐수 (귀금속 촉매의 회수 폐수, 금속 알루미늄을 용해시킨 액 등) 를 이용할 수 있다.
유해 물질 함유수에 산화마그네슘과 가용성 알루미늄염을 첨가하는 공정에 있어서, 첨가조에서는 물에 가용성 알루미늄염과 산화마그네슘을 첨가하고, 이것을 반응조에 도입해도 되고, 첨가조에 있어서 물에 가용성 알루미늄염을 첨가하고, 이것을 반응조에 도입하고, 반응조에 있어서 산화마그네슘과 필요에 따라 pH 조정제를 첨가해도 된다. 또, 물을 반응조에 도입하는 관로 중에서 물과 가용성 알루미늄염을 첨가해도 된다.
[반응 공정]
산화마그네슘과 가용성 알루미늄염을 물에 첨가하고, 이것을 알칼리성 조건하 (pH 7 ∼ 11 이 바람직하다) 에서 반응시키면, 산화마그네슘은 잘 용해되기 않으므로 대부분은 미용해 부분으로서 남지만, 표면은 부분적으로 용해되고, 이 용출된 마그네슘이 알루미늄과 반응하여 미용해의 산화마그네슘 표면에 하이드로탈사이트 [일반식 : Mg2 + 1- XAl3 + X(OH)2(AN-)X/N·mH2O (AN - 는 아니온)] 가 형성된다.
반응 공정에서는, 정화 처리재가 수중에 분산된 슬러리 (정화 처리재 슬러리) 가 얻어진다.
반응 공정에서는 필요에 따라 pH 조정제를 첨가할 수 있다. pH 조정제로는, 수산화나트륨, 수산화칼슘, 산화칼슘 등의 알칼리나 황산, 염산 등의 산을 들 수 있다. 이로써 pH 7 ∼ 11 로 제어된다. pH 의 조정은 반응 전이어도, 반응 중이어도, 반응 후이어도 상관없지만, 하이드로탈사이트의 형성을 촉진시키는 점에서 반응 중 혹은 반응 후인 쪽이 바람직하다.
[고액 분리 공정]
생성된 슬러리를 고액 분리 공정으로 유도하여 정화 처리재를 침강시키고, 고액 분리시킨다. 본 발명의 제조 방법에 의해 생성된 정화 처리재는, 미용해의 산화마그네슘의 표면에 하이드로탈사이트가 형성된 구조를 갖고 있으므로 침강성이 양호하다.
회수된 정화 처리재는 필요에 따라 탈수하고, 건조시킨다. 탈수 건조 처리에는 일반적으로 사용되는 탈수 장치나 건조 장치를 사용할 수 있다.
[반송 공정]
상기 제조 방법에 있어서, 바람직하게는 고액 분리시킨 정화 처리재의 일부 또는 전부를 반응 공정으로 반송하고, 반송된 정화 처리재를 하이드로탈사이트의 형성에 이용하면 된다. 정화 처리재의 일부 또는 전부를 반응 공정으로 되돌림으로써, 하이드로탈사이트의 생성이 촉진되고, 불소, 붕소, 질소 화합물, 인, 유해 중금속류 등의 유해 물질이 정화 처리재에 많이 포착되게 되므로, 이들의 제거 효과가 향상된다.
또한, 고액 분리된 정화 처리재에 대해, 중량이나 비중 혹은 침강 속도의 차이를 이용하여 산화마그네슘량이 많은 것으로 농축된 정화 처리재를 반응 공정으로 반송하면 된다. 예를 들어, 산화마그네슘량이 많은 정화 처리재는 다른 정화 처리재보다 무겁기 때문에 빠르게 침강되므로, 침강 초기의 정화 처리재를 모아 산화마그네슘량이 많은 정화 처리재로 농축시킬 수 있다. 반응 공정으로 산화마그네슘량이 많은 정화 처리재를 반송함으로써, 하이드로탈사이트의 생성을 촉진시킬 수 있다.
본 발명의 정화 처리재의 제조 시스템을 도 3 및 도 4 에 나타낸다. 도 3, 4 에는, 장치의 개략 구성과 정화 처리재의 제조 공정이 나타나 있다.
도시하는 제조 장치에는, 물에 약제를 첨가하는 첨가조 (10) 와, 첨가된 약제를 반응시켜 정화 처리재를 생성시키는 반응조 (30) 와, 생성된 정화 처리재를 함유하는 슬러리로부터 정화 처리재를 회수하는 고액 분리조 (40) 가 형성되어 있고, 이들 첨가조 (10) 와 반응조 (30) 와 고액 분리조 (40) 는 관로 (50) 에 의해 순서대로 접속되어 있다. 고액 분리조 (40) 에는 분리된 물과 정화 처리재를 배출하는 배출 관로 (51, 52) 가 각각 접속되어 있고, 정화 처리재의 배출 관로 (52) 에는 분리된 정화 처리재의 일부 또는 전부를 반응조 (30) 로 반송하는 반송 관로 (53) 가 접속되어 있다. 도 4 에 나타내는 제조 시스템에서는, 반송 관로 (53) 의 도중에 제 2 첨가조 (20) 가 형성되어 있다. 제조된 정화 처리재는 배출 관로 (52) 로부터 회수하고, 필요에 따라 탈수 처리를 실시한다.
첨가조 (10) 에는 물의 공급 관로 (60) 와 가용성 알루미늄염의 공급 관로 (61) 가 형성되어 있다. 또한, 첨가조 (10) 를 생략하고 관로 (60) 와 관로 (61) 를 직접 접속시켜, 관로 내에서 가용성 알루미늄염을 첨가해도 된다. 도 3 의 제조 시스템에서는, 반응조 (30) 에는 산화마그네슘의 공급 관로 (62) 와 pH 조정제의 공급 관로 (63) 가 형성되어 있다. 또, 도 4 의 처리 시스템에서는 제 2 첨가조 (20) 에 산화마그네슘의 공급 관로 (62) 가 형성되어 있다.
첨가조 (10) 에 있어서, 물에 폴리염화알루미늄 등의 가용성 알루미늄염을 첨가하고, 이것이 반응조 (30) 에 도입된다. 또한 관로 (62) 를 통하여 산화마그네슘이 첨가된다. 또한 관로 (63) 를 통하여 PH 조정제가 첨가되고, 반응조 내가 pH 7 ∼ 11 로 제어된다. 이 반응조 (30) 는, 개방계여도 되고 밀폐계여도 되지만, 이산화탄소의 흡수에 의해 유해 물질의 제거가 저해될 가능성이 있기 때문에, 정화 처리재가 이산화탄소를 잘 흡수하지 않는 구조가 바람직하다. 일반적으로는 밀폐계의 반응조가 바람직하다.
반응조 (30) 에 있어서, 산화마그네슘의 표면의 일부가 용해되어 알루미늄과 알칼리성 조건하에서 반응하고, 산화마그네슘의 표면에 하이드로탈사이트가 생성되어, 본 발명의 정화 처리재가 형성된다 (도 6(A) 참조). 본 발명의 정화 처리재를 유해 물질 함유수의 처리에 적용하였을 때에는, 유해 물질은 이 하이드로탈사이트에 포착되고, 유해 물질을 포착한 정화 처리재를 고액 분리시킴으로써 유해 물질이 계외로 제거된다.
반응조 (30) 중에서는, 정화 처리재가 물에 분산된 슬러리가 형성된다. 고액 분리조 (40) 에 있어서, 정화 처리재를 침강시키고 슬러리를 고액 분리시킨다. 또한, 고액 분리조 (40) 에 도입되기 전에 슬러리에 응집제를 첨가해도 된다. 응집제는 응집제 공급 관로와 관로 (50) 를 접속시켜 관로 내에서 첨가해도 되고, 응집제 첨가조를 형성하고, 그 응집제 첨가조에 관로 (50) 를 통하여 정화 처리재를 넣고, 추가로 응집제 공급 관로를 통하여 응집제를 첨가해도 된다. 또, 고액 분리된 정화 처리재는 관로 (53) 를 통하여 반응조 (30) 로 반송되고, 산화마그네슘과 가용성 알루미늄염의 반응에 의해 하이드로탈사이트를 정화 처리재의 표면에 추가로 생성시킬 수 있다 (도 6(B) 참조). 고액 분리된 정화 처리재를 반응조로 반송함으로써 하이드로탈사이트의 형성이 촉진된다. 그 결과로서, 이 정화 처리재를 유해 물질 함유수의 처리에 사용하였을 때에, 유해 물질을 많이 포착할 수 있으므로, 유해 물질 제거 효과가 향상된다.
상기 제조 장치는 예를 들어, 차재 (車載) 가능하게 하거나, 혹은 첨가조나 반응조 및 고액 분리조 등의 유닛에 분리 가능하게 한 가반형 장치로 할 수 있다.
이와 같이 하여 제조된 정화 처리재를 사용할 때에, 유해 물질 함유수 (원수) 에 함유되는 유해 물질이나 방해 물질을 미리 저감시키는 전처리를 실시해도 되고, 또 정화 처리 후의 처리수에 대해 후처리를 실시해도 된다. 또한, 방해 성분이란 그 자신은 유해 물질이 아니지만, 본 발명의 정화 처리재의 유해 물질 제거 효과를 방해하는 물질이다.
본 발명의 정화 처리재를 사용하는 처리 공정의 일례를 도 5 에 나타낸다. 도시하는 처리 공정은 전처리 및 후처리를 포함하는 예이며, 원수는 전처리 후에 처리조 (70) 로 유도된다. 그 처리조 (70) 에는 본 발명의 정화 처리재가 첨가되어 있고, 여기서 유해 물질이 정화 처리재에 포착된다. 처리조 (70) 로부터 발출된 슬러리는 고액 분리조 (71) 에 도입되고, 분리된 처리수는 후처리로 유도된다. 한편, 고액 분리조 (71) 에서 침전된 오니 (사용이 완료된 정화 처리재) 는 발출되어 필요에 따라 재이용된다.
[전처리]
구체적으로는, 예를 들어, 처리되는 원수에 함유되어 있는 중금속류 (카드뮴, 납, 구리, 아연, 철, 니켈, 망간, 6 가 크롬, 비소 등) 의 농도가 20 ㎎/ℓ 보다 높으면, 중금속류를 포착한 하이드로탈사이트의 구조가 부분적으로 붕괴되어, 중금속류 등의 유해 물질의 제거 효과가 불충분해지는 경우가 있다. 그래서, 원수 중의 중금속 농도를 저감시키는 전처리를 실시해도 된다. 전처리 방법은 한정되지 않는다. 예를 들어, 중화제 (NaOH, Ca(OH)2 등) 를 첨가하여 원수의 pH 를 5 ∼ 10 의 범위로 조정하고, 중금속의 수산화물을 생성시키고, 이것을 응집 침전 처리하여 원수의 중금속 농도를 10 ㎎/ℓ 미만으로 해도 된다. 혹은, 원수에 알루미늄염이나 철염을 첨가한 후, 중화제 (NaOH, Ca(OH)2 등) 를 첨가하여 원수의 PH 를 5 ∼ 10 의 범위로 조정하고, 수산화물 침전을 생성시키고, 그 침전에 공침시키고, 이것을 고액 분리시켜 원수의 중금속 농도를 10 ㎎/ℓ 미만으로 해도 된다.
원수의 인산 이온이 인 농도로서 50 ㎎/ℓ 보다 높으면, 인산 이온이 다른 유해 물질과 경쟁하여 하이드로탈사이트에 흡착되어, 다른 유해 물질의 제거 효과가 저하되는 경우가 있다. 그래서, 원수 중의 인산 이온 농도를 저감시키는 전처리를 실시해도 된다. 전처리 방법은 한정되지 않는다. 예를 들어, 원수에 칼슘염 (Ca(OH)2 등) 을 첨가하고, 인산칼슘염을 생성시키고 제거하여, 원수의 인산 이온을 인 농도로서 5 ㎎/ℓ 미만으로 하면 된다.
원수의 질산 이온이 질소 농도로서 200 ㎎/ℓ 보다 높으면, 질산 이온이 다른 유해 물질과 경쟁하여 하이드로탈사이트에 흡착되어, 다른 유해 물질의 제거 효과가 저하되는 경우가 있다. 그래서, 원수 중의 질산 이온 농도를 저감시키는 전처리를 실시해도 된다. 전처리 방법은 한정되지 않는다. 예를 들어, 생물 처리 (혐기성 탈질법 등) 를 실시하여, 원수의 질산 이온을 질소 농도로서 200 ㎎/ℓ 미만으로 하면 된다.
또, 원수의 붕산 이온이 붕소 농도로서 100 ㎎/ℓ 보다 높으면, 붕산 이온이 다른 유해 물질과 경쟁하여 하이드로탈사이트에 흡착되어, 다른 유해 물질의 제거 효과가 저하되는 경우가 있다. 그래서, 원수 중의 붕산 이온 농도를 저감시키는 전처리를 실시해도 된다. 전처리 방법은 한정되지 않는다. 예를 들어, 메틸글루카민기를 갖는 킬레이트 수지에 원수를 통액시키고 붕산 이온을 흡착시켜, 원수의 붕산 이온을 붕소 농도로서 100 ㎎/ℓ 미만으로 하면 된다.
또한, 원수의 불소 농도가 50 ㎎/ℓ 보다 높으면, 정화 처리재의 필요량이 증대되기 때문에, 투입하는 정화 처리재량이 많아지는 경우가 있다. 그래서, 원수 중의 불소 농도를 저감시키는 전처리를 실시해도 된다. 전처리 방법은 한정되지 않는다. 예를 들어, 칼슘염을 첨가하여 난용성의 불화칼슘을 생성시키고, 이것을 고액 분리시켜 불소 농도를 50 ㎎/ℓ 미만으로 하면 된다.
또한, 원수에 함유되는 부유 물질 (SS) 의 농도가 60 ㎎/ℓ 보다 높으면, 부유 물질을 포착한 하이드로탈사이트의 구조가 부분적으로 붕괴되어, 유해 물질의 제거 효과가 불충분해지는 경우가 있다. 그래서, 원수 중의 부유 물질 농도를 저감시키는 전처리를 실시해도 된다. 전처리 방법은 한정되지 않는다. 예를 들어, 무기 응집제나 고분자 응집제를 첨가하고 부유 물질을 침전 분리시켜, 원수의 부유 물질의 농도를 20 ㎎/ℓ 미만으로 하면 된다.
원수에 함유되는 유기물의 농도가 COD 로서 200 ㎎/ℓ 보다 높으면, 유기물을 포착한 하이드로탈사이트의 구조가 부분적으로 붕괴되어, 유해 물질의 제거 효과가 불충분해지는 경우가 있다. 그래서, 원수 중의 유기물 농도를 저감시키는 전처리를 실시해도 된다. 전처리 방법은 한정되지 않는다. 예를 들어, 생물 처리법 (활성 오니법 등) 이나 촉진 산화법 (자외선 산화나 광 촉매 등) 에 의해 원수의 유기물 농도를 COD 로서 80 ㎎/ℓ 미만으로 하면 된다.
전처리 공정에 있어서, 원수에 함유되는 방해 성분을 제거하면 처리 효과를 더욱 높일 수 있다. 방해 성분으로는 황산 이온, 아황산 이온, 염화물 이온, 탄산 이온, 용존 실리카나 규산 이온 등이다.
예를 들어, 원수에 함유되는 황산 이온 농도가 1500 ㎎/ℓ 보다 높으면, 황산 이온이 유해 물질과 경쟁하여 하이드로탈사이트에 흡착되어, 유해 물질의 제거 효과가 저하되는 경우가 있다. 그래서, 원수 중의 황산 이온 농도를 저감시키는 전처리를 실시해도 된다. 전처리 방법은 한정되지 않는다. 예를 들어, 원수에 Ca 염이나 Ba 염을 첨가하여 난용성의 황산염을 생성시키고, 이것을 고액 분리시켜 황산 이온 농도를 저하시킨다. Ca 염을 사용하는 경우에는 황산 이온을 1000 ㎎/ℓ 미만으로 저감시킬 수 있다. Ba 염을 사용하는 경우에는 황산 이온을 5 ㎎/ℓ 미만으로 저감시킬 수 있다.
원수의 아황산 이온 농도가 50 ㎎/ℓ 보다 높으면, 아황산 이온이 알루미늄 이온과 반응하므로, 알루미늄 첨가량이 많이 필요해지는 경우가 있다. 또, 아황산 이온이 유해 물질 이온과 경쟁하여 하이드로탈사이트에 흡착되어, 유해 물질의 제거 효과가 저하되는 경우가 있다. 그래서, 원수 중의 아황산 이온 농도를 저감시키는 전처리를 실시해도 된다. 전처리 방법은 한정되지 않는다. 예를 들어, 원수에 과산화수소 등의 산화제를 첨가하고 아황산 이온을 황산 이온으로 산화시켜, 원수의 아황산 이온을 10 ㎎/ℓ 미만으로 하면 된다.
원수의 염화물 이온 농도가 2000 ㎎/ℓ 보다 높으면, 염화물 이온이 유해 물질과 경쟁하여 하이드로탈사이트에 흡착되어, 유해 물질의 제거 효과가 저하되는 경우가 있다. 그래서, 원수 중의 염화물 이온 농도를 저감시키는 전처리를 실시해도 된다. 전처리 방법은 한정되지 않는다. 예를 들어, 전해 분해에 의해 염소를 가스화하여 제거하거나, 혹은 역침투법이나 전기 투석법 등 막 처리에 의해 염화물 이온 농도를 1000 ㎎/ℓ 미만으로 하면 된다.
원수의 탄산 이온 농도가 500 ㎎/ℓ 보다 높으면, 탄산 이온이 유해 물질과 경쟁하여 하이드로탈사이트에 흡착되어, 유해 물질의 제거 효과가 저하되는 경우가 있다. 그래서, 원수 중의 탄산 이온 농도를 저감시키는 전처리를 실시해도 된다. 전처리 방법은 한정되지 않는다. 예를 들어, 원수를 폭기시켜 탄산 이온을 기산시키거나, 혹은 Ca 염을 첨가하여 난용성의 탄산염을 생성시키고, 이것을 고액 분리시켜 탄산 이온 농도를 50 ㎎/ℓ 미만으로 하면 된다.
원수의 용존 실리카나 규산 이온이 Si 농도로서 20 ㎎/ℓ 보다 높으면, 용존 실리카나 규산 이온을 포착한 하이드로탈사이트의 구조가 부분적으로 붕괴되어, 유해 물질의 제거 효과가 불충분해지는 경우가 있다. 그래서, 원수 중의 용존 실리카나 규산 이온의 농도를 저감시키는 전처리를 실시해도 된다. 전처리 방법은 한정되지 않는다. 예를 들어, 철염이나 알루미늄염을 첨가하고, 추가로 중화제 (NaOH, Ca(OH)2 등) 를 첨가하여 원수의 pH 를 5 ∼ 10 의 범위로 조정하고, 수산화물 침전을 생성시키기고, 그 침전에 용존 실리카나 규산 이온을 공침시키고, 이것을 고액 분리시켜 원수의 용존 실리카나 규산 이온을 Si 농도로서 10 ㎎/ℓ 미만으로 하면 된다.
[후처리 공정]
고액 분리 공정에서 분리된 액분 (처리수) 에 유기물이나 부유 물질, 질소 화합물이 잔류하고 있는 경우나, 혹은 처리수의 pH 가 9 이상인 경우가 있다. 그래서, 처리수의 후처리 공정을 마련해도 된다. 후처리의 방법은 한정되지 않는다 (도 5 참조).
처리수에 함유되는 유기물에 대해서는, 예를 들어, 생물 처리법 (활성 오니법 등) 이나 촉진 산화법 (자외선 산화나 광 촉매 등) 에 의해 유기물을 COD 농도로서 80 ㎎/ℓ 미만으로 저감시키면 된다. 또, 처리수에 함유되는 부유 물질 (SS) 에 대해서는, 예를 들어, 무기 응집제나 고분자 응집제를 첨가하여 부유 물질을 침전 분리시켜, 부유 물질의 농도를 20 ㎎/ℓ 미만으로 하면 된다. 또한, 처리수에 함유되는 질소 화합물에 대해서는, 예를 들어, 생물 처리 (질화 탈질소법 등) 를 실시하여, 질소 농도로서 60 ㎎/ℓ 미만으로 저감시키면 된다.
처리수의 pH 가 9 이상이 되는 경우가 있으므로, pH 가 높은 경우에는 처리수에 황산이나 염산 등을 첨가하여 pH 6 ∼ 8 이 되도록 중화 처리하면 된다.
실시예
이하, 본 발명의 실시예를 비교예와 함께 나타낸다. 또한, 불소 농도는 이온 전극법으로 측정하였다. 붕소 농도, 카드뮴 농도, 납 농도, 크롬 (Ⅵ) 농도 및 비소 농도는 ICP 발광 분광 분석법으로 측정하였다. 셀렌 농도는 수소 화합물 발생 원자 흡광법으로 측정하였다.
[실시예 1]
도 3 에 나타내는 제조 시스템에 따라 이하와 같이 정화 처리재를 제조하였다. 먼저, 물을 첨가조 (10) 에 도입하고, 폴리염화알루미늄을 알루미늄 농도가 수중에서 240 ㎎/ℓ 가 되도록 첨가하였다. 이것을 반응조 (30) 에 도입하였다. 그 후, 반응조 (30) 에서 물에 대해 1 g/ℓ 가 되는 양의 산화마그네슘과, 폴리염화알루미늄을 첨가한 물을 혼합하고, 20 시간 교반하고, 온도 20 ℃ 하에서 반응시켰다. 반응 후, pH 조정제로서 수산화나트륨을 첨가하여 pH 8.5 ∼ 9.5 로 조정한 후, 다시 2 시간 교반하였다. 생성된 정화 처리재를 함유하는 슬러리를 고액 분리조 (40) (시크너) 에 도입하고 20 시간 가만히 정지시켜 정화 처리재를 침강시켰다. 고액 분리 후, 침전물을 탈수, 건조시켜 정화 처리재를 얻었다. 이 정화 처리재를 광각 X 선 회절에 의해 측정한 결과를 도 6 의 A 에 나타냈다. 도시하는 바와 같이, 산화마그네슘 표면에 하이드로탈사이트가 형성된 본 발명의 정화 처리재였다.
이 정화 처리재를 표 1 에 나타내는 유해 물질 농도를 함유하는 모의 폐수에 1 ％ 첨가하고 2 시간 교반 후에 고액 분리시켜, 액 중의 유해 물질 농도를 측정하였다. 그 때의 결과를 표 1 에 나타낸다. 표 1 에 나타내는 바와 같이, 본 발명의 정화 처리재에 의해 처리수 중의 불소 농도를 환경 기준 (0.8 ㎎/ℓ 이하) 까지 처리할 수 있었다. 또한, 다른 유해 물질의 농도도 대폭 저감시킬 수 있었다.
Figure pct00001
[실시예 2]
도 4 에 나타내는 제조 시스템에 따라 이하와 같이 정화 처리재를 제조하였다. 먼저, 물을 첨가조 (10) 에 도입하고, 폴리염화알루미늄을 알루미늄 농도가 수중에서 240 ㎎/ℓ 가 되도록 첨가하였다. 이것을 반응조 (30) 에 도입하였다. 한편, 고액 분리조 (40) 에서 분리시킨 정화 처리재의 전체량을 제 2 첨가조 (20) 로 반송하고, 여기서 산화마그네슘을 물 1 ℓ 에 대해 1 g/ℓ 첨가하였다. 이 정화 처리재를 반응조 (30) 로 되돌리고, 폴리염화알루미늄을 첨가한 물과 혼합하고, 30 분간 교반하고, 온도 20 ℃ 하에서 30 분간 반응시켰다. 반응 후, pH 조정제로서 수산화나트륨을 첨가하여 pH 8.5 ∼ 9.5 로 조정한 후, 생성된 정화 처리재를 고액 분리조 (40) (시크너) 에 도입하고 20 시간 가만히 정지시켜 침강시켰다. 또한, 고액 분리조 (40) 에 도입하기 전에 아니온성 고분자 응집제 2 ㎎/ℓ 를 생성된 정화 처리재 슬러리에 첨가하였다. 고액 분리 후, 이 분리된 정화 처리재의 전체량을 상기와 같이 제 2 첨가조 (20) 에 도입하고, 산화마그네슘을 물 1 ℓ 에 대해 1 g/ℓ 첨가하여 반응조 (30) 로 되돌리고, 정화 처리재의 생성을 8 회 반복하였다. 이 때, 고액 농도 120 g/ℓ 의 정화 처리재 슬러리를 150 ㎖ 얻었다.
이 슬러리의 일부를 건조시키고, 광각 X 선 회절 측정을 한 결과, 도 6 의 B 에 나타내는 스펙트럼을 얻었다. 도시하는 바와 같이, 산화마그네슘 표면에 하이드로탈사이트가 형성된 본 발명의 정화 처리재였다. 이 슬러리 100 ㎖ 를 불소 농도 20 ㎎/ℓ 의 모의 폐수 2 ℓ 에 첨가하고, 30 분간 교반하였다. 그 후, 고액 분리시켜 액 중의 불소 농도를 측정하였다. 그 결과를 표 2 에 나타낸다. 표 2 에 나타내는 바와 같이, 처리수 중의 불소 농도가 환경 기준 (0.8 ㎎/ℓ 이하) 을 크게 하회할 때까지 저감시킬 수 있었다.
Figure pct00002
[실시예 3]
도 3 에 나타내는 제조 시스템에 따라 정화 처리재를 이하와 같이 제조하였다. 먼저, 물을 첨가조 (10) 에 도입하고, 폴리염화알루미늄을 알루미늄 농도가 수중에서 240 ㎎/ℓ 가 되도록 첨가하였다. 이것을 반응조 (30) 에 도입하였다. 그 후, 반응조 (30) 에서 산화마그네슘 1 g/ℓ 와 폴리염화알루미늄을 첨가한 물을 혼합하고, pH 조정제로서 수산화나트륨을 첨가하여 pH 8.5 ∼ 9.5 로 조정한 후, 20 시간 교반하고, 온도 20 ℃ 하에서 20 시간 반응시켰다. 반응 후, 생성된 정화 처리재를 고액 분리조 (40) (시크너) 에 도입하고, 고액 분리시켰다. 그 후, 탈수, 건조를 하여 정화 처리재를 얻었다.
이 정화 처리재를 불소 농도 20 ㎎/ℓ 의 모의 폐수에 0.5 ％ 첨가하고, 30 분간 교반하였다. 그 후, 30 분간 가만히 정지시켜 정화 처리재를 침강시켰다. 처리 결과를 표 3 에 나타냈다.
[비교예 1]
도 3 에 나타내는 제조 시스템에 따라 정화 처리재를 이하와 같이 제조하였다. 먼저, 물을 첨가조 (10) 에 도입하고, 폴리염화알루미늄을 알루미늄 농도가 수중에서 240 ㎎/ℓ 가 되도록 첨가하였다. 이것을 반응조 (30) 에 도입하였다. 그 후, 반응조 (30) 에서 염화마그네슘 2.4 g/ℓ 와 폴리염화알루미늄을 첨가한 물을 혼합하고, pH 조정제로서 수산화나트륨을 첨가하여 pH 8.5 ∼ 9.5 로 조정한 후, 20 시간 교반하고, 온도 20 ℃ 하에서 20 시간 반응시켰다. 반응 후, 생성된 정화 처리재를 고액 분리조 (40) (시크너) 에 도입하고, 고액 분리시켰다. 그 후, 탈수, 건조를 하여 정화 처리재를 얻었다. 이 정화 처리재를 불소 농도 20 ㎎/ℓ 의 모의 폐수에 0.5 ％ 첨가하고, 30 분간 교반하였다. 그 후, 30 분간 가만히 정지시켜 정화 처리재를 침강시켰다. 처리 결과를 표 3 에 나타냈다.
처리 결과에 나타내는 바와 같이, 실시예 3 및 비교예 1 모두 처리수의 불소 농도를 해역 이외의 공공용 수역의 배수 기준 (8 ㎎/ℓ) 이하까지 저감시킬 수 있지만, 안정 용적은 비교예 1 쪽이 매우 커 분리성이 나쁘다. 한편, 실시예 3 은 안정 용적이 작아 분리성이 양호하며, 단시간에 고액 분리시킬 수 있다.
Figure pct00003
산업상 이용가능성
본 발명의 유해 물질 함유수의 정화 처리재는, 슬러리 중에서의 침강성이 우수하고, 수중의 불소, 붕소, 질소 화합물, 인, 중금속류의 유해 물질을 포착하여 신속하게 제거할 수 있다.

Claims (4)

  1. 산화마그네슘의 표면에 하이드로탈사이트가 형성되어 이루어지는 정화 처리재로서,
    유해 물질 함유수에 첨가되어 그 하이드로탈사이트에 유해 물질을 포착하고, 유해 물질을 포착한 상태에서 고액 분리됨으로써 유해 물질을 계외로 제거하는 유해 물질 함유수의 정화 처리재.
  2. 제 1 항에 있어서,
    산화마그네슘과 가용성 알루미늄염을 수용액 중에서 알칼리성 조건하에서 반응시켜 산화마그네슘의 표면에 하이드로탈사이트를 형성하여 이루어지는 유해 물질 함유수의 정화 처리재.
  3. 하이드로탈사이트의 성분이 되는 산화마그네슘과 가용성 알루미늄염을 물에 첨가하는 공정과,
    상기 산화마그네슘과 가용성 알루미늄염과 물을 알칼리성 조건하에서 반응시켜 상기 산화마그네슘의 표면에 하이드로탈사이트가 형성된 유해 물질 함유수의 정화 처리재를 함유하는 슬러리를 생성시키는 반응 공정과, 생성된 상기 슬러리 중의 정화 처리재를 침강시키고 고액 분리시킴으로써 그 처리재를 회수하는 고액 분리 공정을 갖는 유해 물질 함유수의 정화 처리재의 제조 방법.
  4. 제 3 항에 있어서,
    고액 분리된 처리재의 일부 또는 전부를 반응 공정으로 반송하고, 반송된 처리재를 하이드로탈사이트의 형성에 이용하는 유해 물질 함유수의 정화 처리재의 제조 방법.
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Families Citing this family (5)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
RU2016106405A (ru) 2013-12-03 2018-01-10 Киова Кемикал Индастри Ко., Лтд. Магнитный композит на основе гидроталцита и способ его получения
CN107614442B (zh) * 2015-04-15 2021-07-23 联邦科学和工业研究组织 水的处理和/或修复方法
JP6881023B2 (ja) * 2017-05-22 2021-06-02 東洋紡株式会社 吸着シート工法
EP3678997A4 (en) * 2017-09-08 2021-05-05 Commonwealth Scientific and Industrial Research Organisation WATER TREATMENT PROCESS
CN109721198A (zh) * 2017-10-31 2019-05-07 中国石油天然气股份有限公司 脱硫浓盐废水的处理方法

Family Cites Families (16)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JPS462280B1 (ko) * 1966-07-25 1971-01-20
JPS5427070B2 (ko) * 1974-05-31 1979-09-07
JPS5253786A (en) * 1975-10-29 1977-04-30 Toyo Soda Mfg Co Ltd Al-cont. adsorbent
JPS5924727B2 (ja) * 1976-12-22 1984-06-12 東ソー株式会社 マグネシウムを含有する塩基性塩化アルミニウム塩の製造方法
DE3346943A1 (de) * 1983-12-24 1985-07-04 Bayer Ag, 5090 Leverkusen Herstellung von hydrotalcit mit verbesserten eigenschaften
CA1338346C (en) * 1989-08-23 1996-05-28 Chanakya Misra Method for reducing the amount of anionic metal-ligand complex in a solution
GB9206841D0 (en) * 1992-03-28 1992-05-13 Unilever Plc Sorbing agents
CN1151875C (zh) * 2001-11-16 2004-06-02 中国科学院大连化学物理研究所 一种用于催化湿式氧化处理工业废水的铜基催化剂及其制备方法
JP2004329989A (ja) * 2003-04-30 2004-11-25 Shinagawa Kako Kk フッ素吸着剤の製造方法及び廃液処理方法
CN1257847C (zh) * 2003-07-24 2006-05-31 合肥工业大学 即时合成层状双氢氧化物的水处理方法
WO2005087664A1 (ja) * 2004-03-16 2005-09-22 Waseda University ハイドロタルサイト様物質およびその製造方法、ならびに有害物質の固定化方法
EP2007686B1 (en) * 2006-04-06 2020-10-21 Commonwealth Scientific & Industrial Research Organisation ( C.S.I.R.O. ) Remediation method of groundwater
CN100564276C (zh) * 2007-02-06 2009-12-02 天津大学 一种去除水中微量汞、镉离子的改性水滑石的制备方法
EP2014358A1 (en) * 2007-07-04 2009-01-14 Süd-Chemie Ag Preparation of hydrotalcite-like adsorbents useful for the adsorption of anionic materials
AP3426A (en) * 2009-03-20 2015-09-30 Commw Scient Ind Res Org Treatment or remediation of natural or waste water
JP2011136311A (ja) * 2009-12-28 2011-07-14 Daifuku Kogyo Kk 天然ゼオライトを主原料とする砒素及び重金属類吸着・不溶化剤の開発及び汚染土壌改質方法

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