KR20160080946A - Eco-friendly Method for producing of silica using fermented solution) - Google Patents

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Abstract

The present invention relates to a method for producing silica environmentally friendly from biomasses using a microorganism fermented broth, and specifically, to a method for producing silica environmentally friendly comprising: a step of mixing biomasses with a microorganism fermented broth to prepare a mixed solution, and then treating the mixed solution at high temperatures and pressures; a step of separating a filtrate from the mixed solution treated at the high temperatures and pressures, and cleaning the separated filtrate; and heat-treating the cleaned filtrate. A method for producing silica environmentally friendly using a microorganism fermented broth according to the present invention is capable of efficiently producing silica from various biomasses using the microorganism fermented broth only without using harmful synthetic materials.

Description

미생물 발효액을 이용한 친환경적 실리카 제조방법 {Eco-friendly Method for producing of silica using fermented solution)}TECHNICAL FIELD [0001] The present invention relates to a method for producing an eco-friendly silica using a microbial fermentation broth,

본 발명은 미생물 발효액을 이용하여 실리카를 친환경적으로 제조하는 방법에 관한 것으로서, 상세하게는 바이오매스와 미생물 발효액을 혼합한 후 고온고압 처리하는 단계, 상기 고온고압 처리된 혼합 용액으로부터 여과물을 분리하여 세척하는 단계, 및 상기 세척된 여과물을 열처리하는 단계를 포함하는 친환경적 실리카 제조방법에 대한 것이다. 본 발명에 따르면 유해한 합성물질의 사용 없이 미생물 발효액만을 이용하여 다양한 바이오매스로부터 실리카를 효율적으로 제조할 수 있다.
The present invention relates to a method for producing silica in an environmentally friendly manner using a microbial fermentation broth, and more particularly, to a method for producing environmentally friendly silica by mixing a biomass and a fermentation broth with a microbial fermentation broth followed by high temperature and high pressure treatment, separating the filtrate from the high- Washing the washed filtrate, and heat treating the washed filtrate. According to the present invention, it is possible to efficiently produce silica from various biomass using only the microbial fermentation broth without using harmful synthetic materials.

바이오매스, 특히 리그로 셀룰로오스계 바이오매스에는 다량의 실리카가 존재하며, 특히 왕겨나 볏짚에는 약 10 중량% 정도에 해당하는 실리카를 포함하는 것으로 알려져 있다. A large amount of silica is present in the biomass, especially in the leucrose-based biomass, and is known to contain about 10% by weight of silica, especially in rice hulls and rice straw.

이러한 바이오매스 유래의 실리카는 실리콘 원료(J.A.Amick, J.Electrochem. Soc.129,864 (1982); L.P.Hunt, J.Electrochem. Soc. 131,1683 (1984)), 실리콘 카바이드의 원료(R.V.Krishnarao, J. Am. Chem. Soc. 74, 2869 (1991)), 시멘트 첨가물(Jose James, et.r, J.Sci. Ind. Res. 51, 383 (1992)) 등 다양한 용도로 연구되고 있다. These biomass-derived silicas can be prepared from silicon raw materials (JAAmick, J. Electrochem. Soc. 129, 864 (1982); LPHunt, J. Electrochem. Soc. 131, 1683 (Am. Chem. Soc., 74, 2869 (1991)), and cement additives (Jose James, et.al, J. Sci. Ind. Res. 51, 383 (1992)).

한편, 바이오매스로부터 실리카를 얻기 위하여, 바이오매스의 유기물(셀룰로오스, 헤미셀룰로오스, 리그닌 등)을 제거하는 기술개발의 연구는 지속적으로 이루어져 왔으며, 대표적으로는 왕겨나 볏짚을 산으로 처리한 후 고온 처리하여 실리카를 얻는 방법이 사용되고 있다.On the other hand, in order to obtain silica from biomass, research on the development of techniques for removing organic materials (biomass, cellulose, hemicellulose, lignin, etc.) of biomass has been continuously carried out. Typically, rice husk or rice straw is treated with acid, A method of obtaining silica has been used.

그러나, 이러한 종래의 방법들은 실리카를 생산하는 데에만 중점을 두고 있을 뿐, 강산 등 유해물질을 사용하여야 할 뿐만 아니라, 생산되는 실리카의 구조, 즉 기공의 비단면적이나 크기 등을 조절하기 어려워 산업화 및 상용화에 한계가 있었다.
However, these conventional methods only focus on the production of silica. In addition to using harmful substances such as strong acids, it is difficult to control the structure of produced silica, that is, the pore size and the pore size, There was a limit to commercialization.

이에 본 발명은 강산 등 유해물질을 사용하지 않고도 바이오매스로부터 간편하게 고순도 실리카를 제조할 수 있으며, 생산되는 실리카의 구조, 즉 기공의 높은 비단면적이나 크기 등을 조절하기 용이한 친환경적 실리카 제조방법을 제공하는 것을 목적으로 한다.
Accordingly, the present invention provides a process for producing an environmentally friendly silica which can easily produce high purity silica from a biomass without using a toxic substance such as a strong acid and can easily control the structure of produced silica, that is, .

상기 목적을 달성하기 위하여, 본 발명은 바이오매스와 미생물 발효액을 혼합한 후 고온고압 처리하는 단계; 상기 고온고압 처리된 혼합 용액으로부터 여과물을 분리하여 세척하는 단계; 및 상기 세척된 여과물을 열처리하는 단계;를 포함하는 미생물 발효액을 이용한 친환경적 실리카 제조방법을 제공한다. In order to accomplish the above object, the present invention provides a method for producing a microbial fermentation product, comprising mixing a biomass and a microbial fermentation broth, Separating and washing the filtrate from the high-temperature high-pressure treated mixed solution; And heat treating the washed filtrate. The present invention also provides a method for producing environmentally-friendly silica using the microbial fermentation broth.

상기 미생물 발효액은 식물병원성(phytopathogenic) 곰팡이 또는 사물기생성(saprophytic) 곰팡이의 발효액을 사용할 수 있으며, 바람직하게는 세포질 효소(cytoplasmic enzyme)로 옥살로아세테이트 가수분해효소(oxaloacetate hydolase)를 포함하는 곰팡이가 사용되는 것이 바람직하다. 이때, 상기 곰팡이가 6탄당을 탄소공급원으로 하여 pH 5~6의 조건 하에서 배양되는 것이 바람직하다. The microbial fermentation broth may be a fermentation broth of phytopathogenic fungi or saprophytic fungus. Preferably, the microbial fermentation broth is a cytoplasmic enzyme, and the fungus including oxaloacetate hydolase Is preferably used. At this time, it is preferable that the fungus is cultured under a condition of pH 5 to 6 using hexose as a carbon source.

또한, 상기 고온고압 처리는, 일 실시예로 바이오매스 100g 당 미생물 발효액 0.5~2L를 혼합한 후, 이산화탄소 분위기 하, 120~200℃, 1~5atm의 반응조건에서 1~5시간 동안 반응시켜 이루어질 수 있으며, 이때 세척 후 열처리는 700~1,000℃에서 3~5일 동안 이루어질 수 있다. The high-temperature and high-pressure treatment may be performed by mixing 0.5 to 2 L of the fermentation broth with 100 g of biomass per 100 g of biomass, and then performing the reaction at 120 to 200 ° C under 1 to 5 atm for 1 to 5 hours in a carbon dioxide atmosphere And the heat treatment after washing can be performed at 700 to 1,000 ° C for 3 to 5 days.

또 다른 실시예로, 상기 고온고압 처리는, 바이오매스 100g 당 미생물 발효액 0.5~2L를 혼합한 후, 공기 분위기 하, 120~200℃, 250~1,200atm의 반응조건에서 30분~2시간 동안 반응시켜 이루어질 수 있으며, 이때 세척 후 열처리는 700~1,000℃에서 1~3일 동안 이루어질 수 있다. In another embodiment, the high-temperature and high-pressure treatment may be performed by mixing 0.5 to 2 L of the fermentation broth of microorganism per 100 g of biomass, and then conducting the reaction in air atmosphere at 120 to 200 ° C and 250 to 1,200 atm for 30 minutes to 2 hours And the heat treatment after the washing may be performed at 700 to 1,000 ° C for 1 to 3 days.

한편, 상기 바이오매스는 미강, 왕겨, 볏짚, 갈대, 옥수수 잎 및 줄기 등 리그닌셀룰로오스계 바이오매스인 것이 바람직하다.
On the other hand, the biomass is preferably lignin cellulose biomass such as rice bran, rice husk, rice straw, reed, corn leaf and stem.

본 발명의 실리카 제조방법은 강산 등 유해물질을 전혀 사용하지 않고도 친환경적인 미생물 발효액만을 사용하여 바이오매스로부터 높은 비표면적을 가지는 고순도의 실리카를 제조할 수 있다.
The silica production method of the present invention can produce high purity silica having a high specific surface area from biomass using only environmentally friendly microbial fermentation liquid without using any harmful substances such as strong acids.

도 1a,b - 본 발명의 실시예 1에 따라 열분해를 거치기 전과 후의 차이를 보여주는 사진
도 2 - 본 발명의 실시예 1에 따라 제조된 실리카의 TEM(transmission electron microscope) 사진
도 3a,b - 본 발명의 실시예 1에 따라 제조된 실리카의 BET 데이터
도 4a,b - 본 발명의 실시예 2에 따라 열분해를 거치기 전과 후의 차이를 보여주는 사진
도 5a,b - 본 발명의 실시예 2에 따라 제조된 실리카의 BET 데이터
도 6a,b - 본 발명의 비교예에 따라 열분해를 거치기 전과 후의 차이를 보여주는 사진
도 7 - 본 발명의 비교예에 따라 제조된 실리카의 BET 데이터
Figs. 1A and 1B are photographs showing the difference between before and after pyrolysis according to Example 1 of the present invention
2 - TEM (transmission electron microscope) photograph of silica prepared according to Example 1 of the present invention
3A and 3B, BET data of silica prepared according to Example 1 of the present invention
4A and 4B are photographs showing the difference between before and after pyrolysis according to Example 2 of the present invention
5a, b - BET data of silica prepared according to Example 2 of the present invention
6A and 6B are photographs showing the difference before and after pyrolysis according to the comparative example of the present invention
Figure 7 - BET data of silica prepared according to the comparative example of the present invention

이하 도면을 참조하여 본 발명의 바람직한 실시예를 상세히 설명하기로 한다. 이에 앞서, 본 명세서 및 청구범위에 사용된 용어나 단어는 통상적이거나 사전적인 의미로 한정하여 해석되어서는 아니 되며, 본 발명의 기술적 사상에 부합하는 의미와 개념으로 해석되어야 한다.Hereinafter, preferred embodiments of the present invention will be described in detail with reference to the drawings. Prior to the description, terms and words used in the present specification and claims should not be construed as limited to ordinary or dictionary meanings and should be construed in accordance with the technical concept of the present invention.

본 명세서 전체에서, 어떤 부분이 어떤 구성요소를 "포함" 한다고 할 때, 이는 특별히 반대되는 기재가 없는 한 다른 구성요소를 제외하는 것이 아니라 다른 구성 요소를 더 포함할 수 있는 것을 의미한다. 또한, 본 발명에 기재된 각 단계들은 문맥상 명백하게 특정 순서를 기재하지 않는 이상 명기된 순서와 다르게 실시될 수 있다. Throughout this specification, when an element is referred to as "including" an element, it is understood that it may include other elements as well, without departing from the other elements unless specifically stated otherwise. In addition, the steps described in the present invention can be carried out in a different order than those described in the specification unless clearly specified in the context.

본 발명의 실리카 제조방법은 바이오매스와 미생물 발효액을 혼합한 후 고온고압 처리하는 단계; 상기 고온고압 처리된 혼합 용액으로부터 여과물을 분리하여 세척하는 단계; 및 상기 세척된 여과물을 열처리하는 단계;를 포함하는 것을 특징으로 한다. 이하 각 단계를 자세히 살펴본다.The method for producing silica according to the present invention comprises mixing a biomass and a microbial fermentation broth and then subjecting the mixture to high temperature and high pressure treatment; Separating and washing the filtrate from the high-temperature high-pressure treated mixed solution; And heat treating the washed filtrate. Let's take a closer look at each step below.

먼저, 실리카를 함유하는 바이오매스와 미생물 발효액을 혼합하여 고온고압 처리함으로써, 바이오매스의 유기물을 일차적으로 제거한다.First, the biomass containing silica is mixed with the fermentation broth of the microorganism and treated at a high temperature and a high pressure to remove the organic matter of the biomass.

이때, 상기 바이오매스는 실리카를 함유하는 다양한 종류의 바이오매스가 사용될 수 있으나, 바람직하게는 높은 실리카 함유량을 보이는 미강, 왕겨, 볏짚, 갈대, 옥수수 잎 및 줄기 등의 리그닌셀룰로오스계 바이오매스가 사용되는 것이 바람직하다. At this time, the biomass may be various kinds of biomass containing silica, but preferably lignin cellulose biomass such as rice bran, rice husk, rice straw, reed, corn leaf and stem showing a high silica content is used .

한편, 상기 미생물 발효액은 식물병원성(phytopathogenic) 곰팡이 또는 사물기생성(saprophytic) 곰팡이의 발효액을 사용하는 것이 바람직한데, 상기 식물병원성 곰팡이 또는 사물기생성 곰팡이의 경우 식물세포벽을 분해할 수 있는 다양한 유효성분을 배출하는 것으로 알려져 있다. Meanwhile, the microbial fermentation broth is preferably a fermentation broth of a phytopathogenic fungus or saprophytic fungus. In the case of the phytopathogenic fungus or fungus fungus, various active ingredients capable of decomposing plant cell walls . ≪ / RTI >

특히, 세포질 효소(cytoplasmic enzyme)로 옥살로아세테이트 가수분해효소(oxaloacetate hydolase)를 포함하는 나무 뿌리 곰팡이의 경우, 상기 가수분해효소가 발효과정에서 유기산(oxalic acid 등)과 같이 셀룰로오즈, 헤미셀룰로오즈, 리그닌 등의 유기물들을 분해시킬 수 있는 유효성분들을 배출함으로써, 바이오매스의 불순물 제거를 더욱 촉진하게 된다. In particular, in the case of a tree root fungus containing cytoplasmic enzyme oxaloacetate hydolase, the hydrolytic enzyme may be added to the cellulosic, hemicellulose, lignin or the like, such as oxalic acid, And the like, thereby further promoting the removal of impurities from the biomass.

이러한 바이오 유래 성분들은 강산과 같은 유해성 합성물질을 사용하는 것보다 친환경적일 뿐만 아니라, 바이오매스의 분해가 좀 더 온화한 조건 하에서 이루어지기 때문에 열처리 온도나 시간 등 합성조건을 조절하여 생성되는 실리카의 구조를 제어하기가 용이하다. These bio-derived components are more environmentally friendly than the use of harmful synthetic materials such as strong acids, and decomposition of biomass is performed under milder conditions. Therefore, the structure of silica produced by controlling the synthesis conditions such as heat treatment temperature and time It is easy to control.

상기 옥살로아세테이트 가수분해효소(oxaloacetate hydolase)를 가지는 곰팡이는 다양한 종류가 사용될 수 있으나, 일 실시예로, Aspergillus niger, Paxillus involutus 등이 사용될 수 있다.Various types of fungi having oxaloacetate hydolase may be used. In one embodiment, Aspergillus niger , Paxillus involutus and the like can be used.

이때, 셀룰로오즈, 헤미셀룰로오즈, 리그닌 등 기타 유기물들의 분해효율을 높이기 위하여, 상기 곰팡이는 6탄당을 탄소공급원으로 하여 pH 5~6의 조건 하에서 배양되는 것이 바람직하다.At this time, in order to increase the decomposition efficiency of cellulose, hemicellulose, lignin and other organic substances, it is preferable that the fungus is cultured under a condition of pH 5 to 6 using hexose as a carbon source.

이와 같이 바이오매스와 미생물 발효액이 준비되면, 바이오매스와 미생물 발효액을 혼합한 후 유기물을 제거하기 위하여 고온고압 전처리를 하게 되는데, 이때 상기 고온고압 전처리는 일 실시예로 바이오매스 100g 당 미생물 발효액 0.5~2L를 혼합한 후, 이산화탄소 분위기 하, 120~200℃, 1~5atm의 반응조건에서 1~5시간 동안 반응시켜 이루어질 수 있으며, 이 경우 세척 후 열처리는 700~1,000℃에서 3~5일 동안 이루어지는 것이 바람직하다. When the biomass and the microbial fermentation broth are prepared, the biomass is mixed with the microbial fermentation broth and then subjected to a high-temperature and high-pressure pretreatment in order to remove the organic matter. In this case, And the reaction is carried out under a carbon dioxide atmosphere at 120 to 200 ° C and 1 to 5 atm for 1 to 5 hours. In this case, the heat treatment is carried out at 700 to 1,000 ° C. for 3 to 5 days .

또 다른 실시예로, 상기 고온고압 처리는, 바이오매스 100g 당 미생물 발효액 0.5~2L를 혼합한 후, 공기 분위기 하, 120~200℃, 250~1,200atm의 반응조건에서 30분~2시간 동안 반응시켜 이루어질 수 있으며, 이 경우 세척 후 열처리는 700~1,000℃에서 1~3일 동안 이루어질 수 있다. In another embodiment, the high-temperature and high-pressure treatment may be performed by mixing 0.5 to 2 L of the fermentation broth of microorganism per 100 g of biomass, and then conducting the reaction in air atmosphere at 120 to 200 ° C and 250 to 1,200 atm for 30 minutes to 2 hours In this case, the post-cleaning heat treatment can be performed at 700 to 1,000 ° C for 1 to 3 days.

상기 고온고압 처리가 완료된 혼합 용액은 필터 등을 통하여 여과물을 분리한 후 세척하는 과정을 거치게 된다. 상기 세척과정은 발효액 성분이 모두 제거될 수 있도록 뜨거운 물로 맑은 색의 물이 나올 때까지 이루어지는 것이 바람직하나, 이에 한정되는 것은 아니며 세척액으로 유기물(에탄올, 메탄올)을 사용할 수도 있다. The mixed solution having been subjected to the high-temperature high-pressure treatment is subjected to a washing process after separating the filtrate through a filter or the like. The washing process is preferably performed until hot water and clear water come out of the fermentation broth so that all of the components of the fermentation broth can be removed. However, the present invention is not limited thereto, and organic matter (ethanol, methanol) may be used as the washing solution.

상기 세척과정이 완료된 여과물은 셀룰로오즈, 헤미셀룰로오즈, 리그닌과 같은 탄소성분 및 기타 잔류물을 최종 열분해하기 위한 열처리 단계를 거치게 되는데, 상기 열처리는 앞서 살펴본 바와 같이 고온고압 처리 조건에 따라 달라질 수 있으며, 구체적으로는 700~1,000℃의 온도에서 1~3일 또는 3~5일 동안 이루어질 수 있다. 이와 같이 제조된 실리카는 95% 이상의 고순도를 나타낸다. The washed filtrate is subjected to heat treatment for final thermal decomposition of carbon components such as cellulose, hemicellulose, and lignin and other residues. The heat treatment may vary depending on high temperature and high pressure treatment conditions as described above, Specifically, it may be carried out at a temperature of 700 to 1,000 DEG C for 1 to 3 days or for 3 to 5 days. The thus prepared silica exhibits a high purity of 95% or more.

이하 본 발명의 실리카 제조방법의 실시예를 통하여 본 발명의 효과를 상세하게 설명한다. 그러나, 이들 실시예는 하나 이상의 구체예를 예시적으로 설명하기 위한 것으로 발명의 범위가 이들 실시예에 한정되는 것은 아니다.
Hereinafter, the effects of the present invention will be described in detail through examples of the silica production method of the present invention. However, these embodiments are intended to illustrate one or more embodiments, and the scope of the invention is not limited to these embodiments.

[실시예 1][Example 1]

1) Aspergillus niger을 설탕을 탄소공급원으로 하여 pH 6 하에서 배양한 후, 발효액을 분리하였다. 왕겨 20g을 상기 발효액 200mL에 넣고 CO2 20psi, 200℃ 에서 3시간 동안 반응시킨 후, Vaccum filter에서 뜨거운 물로 맑은 색이 나올 때까지 washing하였다. 이후, 세척된 slurry를 도가니에 옮겨, 800℃에서 96시간 열 분해시켜 최종적으로 실리카를 제조하였다. 도 1a,b는 열분해를 거치기 전과 후의 차이를 보여주는 사진으로서, 열분해 과정을 통해 탄소성분 등이 제거된 것을 확인할 수 있다. 1) Aspergillus niger was cultured under pH 6 with sugar as a carbon source, and the fermentation broth was isolated. 20 g of rice husk was added to 200 mL of the above fermentation broth, and the mixture was reacted at 200 psi with CO 2 at 200 캜 for 3 hours. Then, the mixture was washed with hot water until a clear color appeared in the Vaccum filter. Thereafter, the washed slurry was transferred to a crucible and thermally decomposed at 800 ° C. for 96 hours to finally produce silica. FIGS. 1A and 1B are photographs showing the difference between before and after pyrolysis. It can be seen that the carbon component and the like are removed through the pyrolysis process.

2) 상기 실시예 1에 따라 제조된 실리카의 TEM 사진 및 BET 데이터를 도 2 및 도 3a,b에 도시하였으며, 전체표면적, 질량 변화 및 ICP 성분 데이터를 하기 표 1,2에 기재하였다. 2) TEM photograph and BET data of the silica prepared according to Example 1 are shown in FIG. 2 and FIG. 3, and the total surface area, mass change and ICP component data are shown in Tables 1 and 2 below.

표면적 (㎡/g)Surface area (m 2 / g) 기공부피 (㎤/g)Pore volume (cm < 3 > / g) 기공크기 (nm)Pore size (nm) 70.576870.5768 0.2062290.206229 107.067107.067 초기 바이오매스질량 (g)Initial biomass mass (g) 열분해 후 질량(g) Mass after pyrolysis (g) 백분율(%)percentage(%) 4040 4.7234.723 1212

분석항목Analysis item 분석결과Analysis SO2SO2 95.836295.8362 Al2O3Al2O3 0.0946790.094679 CaOCaO 1.4201851.420185 MgOMgO 0.3576760.357676 Na2ONa2O 0.010520.01052 MNOMNO 0.0631190.063119 P2O5P2O5 0.1157190.115719 NiONiO 0.6101540.610154 ZnOZnO 0.031560.03156 CuOCuO 0.031560.03156 Cr2O3Cr2O3 1.3255061.325506 SS 0.021040.02104 CC 0.042080.04208 총량Total amount 99.9699.96

상기 데이터들에서 확인할 수 있듯이, 약 100nm 정도의 평균 기공 크기를 가지며, 약 70/g의 비표면적을 가지는 고순도(95% 이상)의 실리카를 제조할 수 있었다.
As can be seen from the above data, high purity (over 95%) silica having an average pore size of about 100 nm and a specific surface area of about 70 / g could be produced.

[실시예 2][Example 2]

1) Aspergillus niger을 설탕을 탄소공급원으로 하여 pH 6 하에서 배양한 후, 발효액을 분리하였다. 왕겨 60g을 상기 발효액 600mL에 넣고 121℃, 250~1,200atm 압력에서 1시간 동안 autoclave 시킨 후, Vaccum filter에서 뜨거운 물로 맑은 색이 나올 때까지 washing하였다. 이후, 세척된 slurry를 도가니에 옮겨, 800℃에서 48시간 열 분해시켜 최종적으로 실리카를 제조하였다. 도 4a,b는 열분해를 거치기 전과 후의 차이를 보여주는 사진으로서, 열분해 과정을 통해 탄소성분과 불순물 등이 제거된 것을 확인할 수 있다. 1) Aspergillus niger was cultured under pH 6 with sugar as a carbon source, and the fermentation broth was isolated. 60 g of rice husk was added to 600 mL of the above fermentation broth and autoclaved at 121 ° C and 250 to 1,200atm pressure for 1 hour, followed by washing with hot water to obtain a clear color in a Vaccum filter. Thereafter, the washed slurry was transferred to a crucible and thermally decomposed at 800 ° C for 48 hours to finally produce silica. FIGS. 4A and 4B are photographs showing the difference between before and after pyrolysis. It can be confirmed that carbon components and impurities are removed through pyrolysis.

2) 상기 실시예 2에 따라 제조된 실리카의 BET 데이터를 도 5a,b에 도시하였으며, 전체표면적, 질량 변화 및 ICP 성분 데이터를 하기 표 3,4에 기재하였다. 2) BET data of the silica prepared according to Example 2 is shown in Figs. 5A and 5B, and the total surface area, mass change and ICP component data are shown in Tables 3 and 4 below.

Surface area (㎡/g)Surface area (m 2 / g) Pore volume (㎤/g)Pore volume (cm < 3 > / g) Pore size (nm)Pore size (nm) 50.013550.0135 0.1249530.124953 8.57558.5755 초기 바이오매스질량 (g)Initial biomass mass (g) 열분해 후 질량(g) Mass after pyrolysis (g) 백분율(%)percentage(%) 6060 6.89766.8976 1111

분석항목Analysis item 분석결과Analysis SiO2SiO2 97.30 97.30 Al2O3Al2O3 0.05 0.05 FeO3FeO3 0.02 0.02 CaOCaO 2.36 2.36 MgOMgO 0.03 0.03 Na2ONa2O 0.03 0.03 K2OK2O 0.02 0.02 MnOMnO 0.02 0.02 P2O5P2O5 0.07 0.07 Li2OLi2O 0.03 0.03 SS 0.01 0.01 CC 0.01 0.01 총량Total amount 99.95 99.95

상기 데이터들에서 확인할 수 있듯이, 오토클레이브를 이용한 경우 반응시간을 반 이상 줄일 수 있었고, 약 8nm 정도의 평균 기공 크기를 가지며, 약 50/g의 비표면적을 가지는 고순도(97% 이상)의 실리카를 제조할 수 있었다.
As can be seen from the above data, the autoclave was able to reduce the reaction time by half or more, and had high purity (97% or more) silica having an average pore size of about 8 nm and a specific surface area of about 50 g / .

[비교예][Comparative Example]

왕겨 20g을 미생물 발효액 처리 없이 바로 800℃에서 72시간 열분해하여 실리카를 제조하였다. 도 6a,b는 열분해를 거치기 전과 후의 차이를 보여주는 사진으로서, 열분해 후에도 왕겨의 형태가 거의 그대로 유지된 것을 확인할 수 있다. 또한, 비교예에 따라 제조된 실리카의 BET 데이터를 도 7에 도시하였으며, 전체표면적, 질량 변화 및 ICP 성분 데이터를 하기 표 5,6에 기재하였다. 20 g of rice husk was pyrolyzed immediately at 800 ° C for 72 hours without treatment with microbial fermentation broth to produce silica. 6A and 6B are photographs showing the difference between before and after pyrolysis, and it can be seen that the shape of the rice hull was maintained almost even after pyrolysis. BET data of the silica prepared according to the comparative example are shown in Fig. 7, and the total surface area, mass change and ICP component data are shown in Tables 5 and 6 below.

Surface area (㎡/g)Surface area (m 2 / g) Pore volume (㎤/g)Pore volume (cm < 3 > / g) Pore size (nm)Pore size (nm) 1.20911.2091 0.0010190.001019 57.38257.382 초기 바이오매스질량 (g)Initial biomass mass (g) 열분해 후 질량(g) Mass after pyrolysis (g) 백분율(%)percentage(%) 2020 2.34612.3461 1212

분석항목Analysis item 분석결과Analysis SiO2SiO2 94.70 94.70 Al2O3Al2O3 0.08 0.08 Fe2O3Fe2O3 0.06 0.06 CaOCaO 1.42 1.42 MgOMgO 0.54 0.54 Na2ONa2O 0.09 0.09 K2OK2O 1.70 1.70 MnOMnO 0.18 0.18 P2O5P2O5 1.14 1.14 ZnOZnO 0.02 0.02 SS 0.07 0.07 CC 0.04 0.04 총량Total amount 100.04 100.04

상기 데이터들에서 확인할 수 있듯이, 미생물 발효액을 이용하여 고온고압 처리를 하지 않은 경우, 실시예에 비하여 비표면적이 매우 작은 것을 확인할 수 있었다. As can be seen from the above data, when the microbial fermentation broth was not treated at high temperature and high pressure, it was confirmed that the specific surface area was very small as compared with the examples.

본 발명은 상술한 특정의 실시예 및 설명에 한정되지 아니하며, 청구범위에서 청구하는 본 발명의 요지를 벗어남이 없이 당해 발명이 속하는 기술 분야에서 통상의 지식을 가진 자라면 누구든지 다양한 변형 실시가 가능하며, 그와 같은 변형은 본 발명의 보호 범위 내에 있게 된다.The present invention is not limited to the above-described specific embodiments and descriptions, and various modifications can be made to those skilled in the art without departing from the gist of the present invention claimed in the claims. And such modifications are within the scope of protection of the present invention.

Claims (9)

바이오매스와 미생물 발효액을 혼합한 후 고온고압 처리하는 단계;
상기 고온고압 처리된 혼합 용액으로부터 여과물을 분리하여 세척하는 단계; 및
상기 세척된 여과물을 열처리하는 단계;
를 포함하는 미생물 발효액을 이용한 친환경적 실리카 제조방법.
Mixing the biomass with the microbial fermentation broth, and then subjecting the mixture to high temperature and high pressure;
Separating and washing the filtrate from the high-temperature high-pressure treated mixed solution; And
Heat treating the washed filtrate;
Wherein the microbial fermentation broth is a microbial fermentation broth.
제1항에 있어서,
상기 미생물 발효액이 식물병원성(phytopathogenic) 곰팡이 또는 사물기생성(saprophytic) 곰팡이의 발효액인 것을 특징으로 하는 미생물 발효액을 이용한 친환경적 실리카 제조방법.
The method according to claim 1,
Wherein the microbial fermentation broth is a phytopathogenic fungus or a saprophytic fungus fermentation broth.
제2항에 있어서,
상기 곰팡이가 세포질 효소(cytoplasmic enzyme)로 옥살로아세테이트 가수분해효소(oxaloacetate hydolase)를 포함하는 나무 뿌리 곰팡이인 것을 특징으로 하는 미생물 발효액을 이용한 친환경적 실리카 제조방법.
3. The method of claim 2,
Wherein the fungus is a cytoplasmic enzyme and is a tree root fungus including oxaloacetate hydolase. The method of claim 1, wherein the fungus is a cytoplasmic enzyme.
제3항에 있어서,
상기 곰팡이가 6탄당을 탄소공급원으로 하여 pH 5~6의 조건 하에서 배양되는 것을 특징으로 하는 미생물 발효액을 이용한 친환경적 실리카 제조방법.
The method of claim 3,
Wherein the fungus is cultured under a condition of pH 5 to 6 using hexose as a carbon source. ≪ RTI ID = 0.0 > 8. < / RTI >
제1항에 있어서,
상기 고온고압 처리가, 바이오매스 100g 당 미생물 발효액 0.5~2L를 혼합한 후, 이산화탄소 분위기 하, 120~200℃, 1~5atm의 반응조건에서 1~5시간 동안 반응시키는 것임을 특징으로 하는 미생물 발효액을 이용한 친환경적 실리카 제조방법.
The method according to claim 1,
Wherein the high temperature and high pressure treatment is performed by mixing 0.5 to 2 L of the microbial fermentation broth per 100 g of the biomass and then performing the reaction for 1 to 5 hours at 120 to 200 캜 and 1 to 5 atm under a carbon dioxide atmosphere. A method for manufacturing an environmentally friendly silica.
제5항에 있어서,
상기 열처리가 700~1,000℃에서 3~5일 동안 이루어지는 것을 특징으로 하는 미생물 발효액을 이용한 친환경적 실리카 제조방법.
6. The method of claim 5,
Wherein the heat treatment is performed at 700-1,000 DEG C for 3-5 days.
제1항에 있어서,
상기 고온고압 처리가, 바이오매스 100g 당 미생물 발효액 0.5~2L를 혼합한 후, 공기 분위기 하, 120~200℃, 250~1,200atm의 반응조건에서 30분~2시간 동안 반응시키는 것임을 특징으로 하는 미생물 발효액을 이용한 친환경적 실리카 제조방법.
The method according to claim 1,
Wherein the high temperature and high pressure treatment is carried out by mixing 0.5 to 2 L of the microbial fermentation broth per 100 g of the biomass and then performing the reaction for 30 minutes to 2 hours under the reaction conditions of 120 to 200 DEG C and 250 to 1,200 atm in the air atmosphere. (Method for manufacturing environmentally friendly silica using fermentation liquid).
제7항에 있어서,
상기 열처리가, 700~1,000℃에서 1~3일 동안 이루어지는 것을 특징으로 하는 미생물 발효액을 이용한 친환경적 실리카 제조방법.
8. The method of claim 7,
Wherein the heat treatment is performed at 700 to 1,000 DEG C for 1 to 3 days.
제1항에 있어서,
상기 바이오매스가 리그닌셀룰로오스계 바이오매스인 것을 특징으로 하는 미생물 발효액을 이용한 친환경적 실리카 제조방법.
The method according to claim 1,
Wherein the biomass is a lignin cellulose-based biomass.
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