KR20170019986A - 폐알루미늄을 이용한 입상형 흡착여재 및 그 제조방법 - Google Patents

폐알루미늄을 이용한 입상형 흡착여재 및 그 제조방법 Download PDF

Info

Publication number
KR20170019986A
KR20170019986A KR1020150114577A KR20150114577A KR20170019986A KR 20170019986 A KR20170019986 A KR 20170019986A KR 1020150114577 A KR1020150114577 A KR 1020150114577A KR 20150114577 A KR20150114577 A KR 20150114577A KR 20170019986 A KR20170019986 A KR 20170019986A
Authority
KR
South Korea
Prior art keywords
aluminum
boehmite
alooh
adsorbent material
waste
Prior art date
Application number
KR1020150114577A
Other languages
English (en)
Other versions
KR101734956B1 (ko
Inventor
안규홍
정경원
황민진
Original Assignee
한국과학기술연구원
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by 한국과학기술연구원 filed Critical 한국과학기술연구원
Priority to KR1020150114577A priority Critical patent/KR101734956B1/ko
Publication of KR20170019986A publication Critical patent/KR20170019986A/ko
Application granted granted Critical
Publication of KR101734956B1 publication Critical patent/KR101734956B1/ko

Links

Images

Classifications

    • CCHEMISTRY; METALLURGY
    • C02TREATMENT OF WATER, WASTE WATER, SEWAGE, OR SLUDGE
    • C02FTREATMENT OF WATER, WASTE WATER, SEWAGE, OR SLUDGE
    • C02F1/00Treatment of water, waste water, or sewage
    • C02F1/28Treatment of water, waste water, or sewage by sorption
    • C02F1/281Treatment of water, waste water, or sewage by sorption using inorganic sorbents
    • BPERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B01PHYSICAL OR CHEMICAL PROCESSES OR APPARATUS IN GENERAL
    • B01DSEPARATION
    • B01D39/00Filtering material for liquid or gaseous fluids
    • B01D39/14Other self-supporting filtering material ; Other filtering material
    • B01D39/20Other self-supporting filtering material ; Other filtering material of inorganic material, e.g. asbestos paper, metallic filtering material of non-woven wires
    • B01D39/2027Metallic material
    • B01D39/2031Metallic material the material being particulate
    • BPERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B01PHYSICAL OR CHEMICAL PROCESSES OR APPARATUS IN GENERAL
    • B01JCHEMICAL OR PHYSICAL PROCESSES, e.g. CATALYSIS OR COLLOID CHEMISTRY; THEIR RELEVANT APPARATUS
    • B01J21/00Catalysts comprising the elements, oxides, or hydroxides of magnesium, boron, aluminium, carbon, silicon, titanium, zirconium, or hafnium
    • B01J21/02Boron or aluminium; Oxides or hydroxides thereof
    • B01J21/04Alumina
    • CCHEMISTRY; METALLURGY
    • C02TREATMENT OF WATER, WASTE WATER, SEWAGE, OR SLUDGE
    • C02FTREATMENT OF WATER, WASTE WATER, SEWAGE, OR SLUDGE
    • C02F1/00Treatment of water, waste water, or sewage
    • C02F1/58Treatment of water, waste water, or sewage by removing specified dissolved compounds
    • BPERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B01PHYSICAL OR CHEMICAL PROCESSES OR APPARATUS IN GENERAL
    • B01DSEPARATION
    • B01D2239/00Aspects relating to filtering material for liquid or gaseous fluids
    • B01D2239/02Types of fibres, filaments or particles, self-supporting or supported materials
    • B01D2239/0283Types of fibres, filaments or particles, self-supporting or supported materials comprising filter materials made from waste or recycled materials
    • BPERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B01PHYSICAL OR CHEMICAL PROCESSES OR APPARATUS IN GENERAL
    • B01DSEPARATION
    • B01D2239/00Aspects relating to filtering material for liquid or gaseous fluids
    • B01D2239/10Filtering material manufacturing
    • CCHEMISTRY; METALLURGY
    • C02TREATMENT OF WATER, WASTE WATER, SEWAGE, OR SLUDGE
    • C02FTREATMENT OF WATER, WASTE WATER, SEWAGE, OR SLUDGE
    • C02F2101/00Nature of the contaminant
    • C02F2101/10Inorganic compounds
    • C02F2101/105Phosphorus compounds
    • CCHEMISTRY; METALLURGY
    • C02TREATMENT OF WATER, WASTE WATER, SEWAGE, OR SLUDGE
    • C02FTREATMENT OF WATER, WASTE WATER, SEWAGE, OR SLUDGE
    • C02F2303/00Specific treatment goals
    • C02F2303/16Regeneration of sorbents, filters

Landscapes

  • Chemical & Material Sciences (AREA)
  • Life Sciences & Earth Sciences (AREA)
  • Organic Chemistry (AREA)
  • Engineering & Computer Science (AREA)
  • Chemical Kinetics & Catalysis (AREA)
  • Hydrology & Water Resources (AREA)
  • Environmental & Geological Engineering (AREA)
  • Water Supply & Treatment (AREA)
  • Materials Engineering (AREA)
  • Inorganic Chemistry (AREA)
  • Geology (AREA)
  • Solid-Sorbent Or Filter-Aiding Compositions (AREA)
  • Water Treatment By Sorption (AREA)

Abstract

본 발명은 폐알루미늄 자원을 감마 알루미나(γ-Al2O3) 재질의 입상형 흡착여재로 가공함으로써 인 제거효율을 향상시킴과 함께 흡착여재의 회수가 용이한 폐알루미늄을 이용한 입상형 흡착여재 및 그 제조방법에 관한 것으로서, 본 발명에 따른 폐알루미늄을 이용한 입상형 흡착여재의 제조방법은 폐알루미늄을 열처리하여 유기화합물을 제거하는 단계; 폐알루미늄을 염산수용액과 반응시켜 염화알루미늄(AlCl3) 용액을 제조하는 단계; 염화알루미늄(AlCl3) 용액을 수산화나트륨 수용액에 적정하여 수산화알루미늄(Al(OH)3) 겔을 제조하는 단계; 수산화알루미늄(Al(OH)3) 겔을 건조시켜 베마이트(AlOOH)를 형성하는 단계; 베마이트(AlOOH)를 입상 형태로 성형하는 단계; 및 입상 형태의 베마이트(AlOOH)를 열처리하여 감마 알루미나 재질의 입상형 흡착여재를 제조하는 단계를 포함하여 이루어지는 것을 특징으로 한다.

Description

폐알루미늄을 이용한 입상형 흡착여재 및 그 제조방법{Absorbing medium using used aluminum and method for fabricating the same}
본 발명은 폐알루미늄을 이용한 입상형 흡착여재 및 그 제조방법에 관한 것으로서, 보다 상세하게는 폐알루미늄 자원을 감마 알루미나(γ-Al2O3) 재질의 입상형 흡착여재로 가공함으로써 인 제거효율을 향상시킴과 함께 흡착여재의 회수가 용이한 폐알루미늄을 이용한 입상형 흡착여재 및 그 제조방법에 관한 것이다.
최근 도시화, 공업화, 화학비료 사용의 증가 및 육류 소비 증가에 따른 축산규모의 증대 등으로 유기물과 영양염류를 다량 함유한 잡배수가 하천, 호소에 유입되고 있다. 수계에 높은 농도로 영양염류가 존재할 경우, 조류의 생장을 촉진시켜 부영양화를 일으키는 직접적인 원인으로 작용한다. 또한, 녹조현상 발생으로 파생된 독성물질과 수중 용존산소의 감소로 인한 생태계 파괴 및 교란현상이 야기되고, 이취미 등으로 용수 이용에 제한이 따르게 된다.
현재 하수의 고도처리는 혐기성 반응조와 호기성 반응조를 조합하여 질소와 인이 동시에 제거될 수 있는 생물화학적 처리공정(한국등록특허 제1128863호 참조)이 가장 널리 활용되고 있으나, 질소와 인 제거를 위한 미생물들의 생육 조건이 상반되기 때문에 독립된 반응조 및 반응기작이 필요하여 시설비와 유지비가 비교적 많이 소요되는 단점을 내포하고 있다. 또한, 우기시에는 하폐수 내 용존산소가 높아져 혐기조의 처리효율이 낮아지며, 유기물에 대응한 반응조 내부의 미생물 농도 조정 등에 관한 고도의 기술이 요구되어 최적의 운전인자 확립이 단순하지 못하다.
생물화학적 처리공정의 단점을 극복하기 위해, 생물화학적 처리공정을 통해 질소를 제거한 후 응집제나 흡착여재를 활용하여 인을 제거하는 물리화학적 처리공정을 병합한 고도처리기술이 활용되고 있다. 하지만, 응집제를 활용한 처리공정의 경우(한국등록특허 제1048666호 참조), 슬러지 발생량 증가로 인해 응집슬러지의 해양투기가 전면 금지된 오늘날 슬러지 처리에 따른 공정 및 비용문제가 수반된다. 따라서, 흡착여재를 활용한 인 제거공정에 대한 요구가 증대되고 있는 실정이다.
인 제거를 흡착여재는 제올라이트나 슬래그, 황토 및 패각 등의 자연여재나 콜애쉬(coal ash) 및 플라이애쉬(fly ash) 등의 부산물이나 활성탄 등이 널리 활용되고 있으나, 비교적 제거효율이 낮아 흡착성능을 향상시키기 위해 높은 비표면적을 갖도록 분말형태로 활용되고 있다. 이는 사용된 여재들이 콜로이드 형태로 부유되기 때문에 이를 처리하기 위한 추가공정이 필요하며, 따라서 부대시설 및 유지관리비에 대한 부담이 있다. 한편, 아민의 그래프팅(grafting) 또는 금속 및 금속산화물의 복합체 형성을 통해 고효율의 흡착여재 개발에 관한 연구가 활발히 진행되고 있으나, 이를 위해서는 비교적 복잡하고 정교한 제조공정이 요구된다.
한국등록특허 제1048666호 한국등록특허 제1048666호
본 발명은 상기와 같은 문제점을 해결하기 위해 안출한 것으로서, 폐알루미늄 자원을 감마 알루미나(γ-Al2O3) 재질의 입상형 흡착여재로 가공함으로써 인 제거효율을 향상시킴과 함께 흡착여재의 회수가 용이한 폐알루미늄을 이용한 입상형 흡착여재 및 그 제조방법을 제공하는데 그 목적이 있다.
상기의 목적을 달성하기 위한 본 발명에 따른 폐알루미늄을 이용한 입상형 흡착여재의 제조방법은 폐알루미늄을 열처리하여 유기화합물을 제거하는 단계; 폐알루미늄을 염산수용액과 반응시켜 염화알루미늄(AlCl3) 용액을 제조하는 단계; 염화알루미늄(AlCl3) 용액을 수산화나트륨 수용액에 적정하여 수산화알루미늄(Al(OH)3) 겔을 제조하는 단계; 수산화알루미늄(Al(OH)3) 겔을 건조시켜 베마이트(AlOOH)를 형성하는 단계; 베마이트(AlOOH)를 입상 형태로 성형하는 단계; 및 입상 형태의 베마이트(AlOOH)를 열처리하여 감마 알루미나 재질의 입상형 흡착여재를 제조하는 단계를 포함하여 이루어지는 것을 특징으로 한다.
상기 수산화나트륨 수용액의 pH는 7∼10이며, 바람직하게는 수산화나트륨 수용액의 pH는 9로 설정할 수 있다.
폐알루미늄과 염산수용액은 4∼6 : 6∼4의 중량비로 혼합될 수 있다. 또한, 폐알루미늄과 염산수용액의 반응은 80∼120℃의 온도 하에서 진행될 수 있다.
베마이트(AlOOH)를 입상 형태로 성형하는 단계는, 금형을 이용하여 베마이트를 입상 형태로 성형하며, 금형의 내부 압력은 10∼20기압으로 설정할 수 있다. 또한, 상기 베마이트(AlOOH)의 열처리는 300∼600℃에서 진행될 수 있다.
본 발명에 따른 폐알루미늄을 이용한 입상형 흡착여재는 폐알루미늄의 수산화알루미늄(Al(OH)3) 겔화, 수산화알루미늄(Al(OH)3) 겔의 베마이트(AlOOH)화, 베마이트(AlOOH)의 감마 알루미나화를 통해 제조되며, 110∼230m2/g의 비표면적을 갖는 것을 특징으로 한다.
본 발명에 따른 폐알루미늄을 이용한 입상형 흡착여재 및 그 제조방법은 다음과 같은 효과가 있다.
폐알루미늄을 가공하여 감마 알루미나 재질의 흡착여재를 제조함에 있어서, 수산화나트륨 수용액의 pH 농도를 제어함으로써 최적 기공 특성을 갖는 감마 알루미나의 제조가 가능하다. 또한, 최적의 기공 특성에 기반하여 높은 인산염 제거효율을 기대할 수 있으며, 입상 형태를 이룸에 따라 회수가 용이하다. 또한, 인산염이 흡착된 흡착여재에 대한 재생효율이 우수하다.
도 1은 본 발명의 일 실시예에 따른 폐알루미늄을 이용한 입상형 흡착여재의 제조방법을 설명하기 위한 순서도.
도 2는 본 발명의 일 실시예에 따라 제조된 폐알루미늄을 이용한 입상형 흡착여재의 사진.
도 3은 제조예 1∼4의 흡착여재의 인산염 제거특성을 나타낸 실험결과.
도 4는 제조예 1∼4의 흡착여재의 인산염 제거속도를 나타낸 실험결과.
도 5는 제조예 1∼4의 흡착여재의 인산염의 pH 변화에 따른 인산염 제거특성을 나타낸 실험결과.
도 6은 제조예 3 흡착여재의 흡착-재생 반복에 따른 흡착특성 변화를 나타낸 실험결과.
본 발명은 폐알루미늄 자원을 가공하여 감마 알루미나(γ-Al2O3) 재질의 입상형 흡착여재를 제조하는 기술을 제시한다.
알루미늄(Al)은 음이온과의 반응성이 매우 큰 물질이며, 반응성이 크기 때문에 대부분의 경우 안정화된 물질인 알루미나(Al2O3) 등의 형태로 존재한다. 알루미나(Al2O3)는 결정구조에 따라 알파(α-Al2O3), 베타(β-Al2O3), 감마 알루미나(γ-Al2O3) 등으로 구분되는데, 감마 알루미나(γ-Al2O3)는 알파(α-Al2O3) 또는 베타 알루미나(β-Al2O3)에 비해 상대적으로 다공성의 결정구조를 갖고 있어 알루미늄 이온과 음이온의 배위결합 특성이 우수하다.
본 발명은 감마 알루미나로 흡착여재를 구성하여 수중의 음이온(예를 들어, 인산이온 등)을 흡착, 제거할 수 있는 기술을 제시한다. 또한, 폐알루미늄 자원을 일련의 공정을 통해 가공하여 감마 알루미나 재질의 흡착여재로 변환시키는 기술과 함께 흡착여재를 입상형으로 제조함으로써 회수 용이성을 향상시킬 수 있는 기술을 제시한다.
이하, 도면을 참조하여 본 발명의 일 실시예에 따른 폐알루미늄을 이용한 입상형 흡착여재 및 그 제조방법을 상세히 설명하기로 한다.
본 발명의 일 실시예에 따른 폐알루미늄을 이용한 입상형 흡착여재의 제조방법은 도 1에 도시한 바와 같이 크게 폐알루미늄의 전처리(S101), 폐알루미늄의 용해(S102), 수산화알루미늄 겔 제조(S103), 베마이트(boehmite) 형성(S104)(S105), 감마 알루미나 재질의 입상형 흡착여재 제조(S106)의 순서로 진행된다.
먼저, 폐알루미늄의 전처리(S101)에 대해 설명하면 다음과 같다.
폐알루미늄을 수거하고, 300∼500℃의 온도로 열처리를 진행하여 폐알루미늄에 포함되어 있는 유기화합물을 탄화시킨다. 폐알루미늄에는 알루미늄 캔, 알루미늄 호일, 연마분진 폐기물 등이 포함된다. 폐알루미늄의 알루미늄 함량은 약 60∼90wt%이고 나머지 10∼40wt%는 합성수지 등의 유기화합물로 이루어진다. 폐알루미늄의 알루미늄 함량은 60wt% 보다 낮으면 최종 제조되는 흡착여재 내의 감마 알루미나 함량이 낮아지는 문제가 있다.
폐알루미늄의 전처리가 완료되면, 폐알루미늄을 5∼20v/v% 염산수용액에 용해시켜 알루미늄을 용출시킨다(S102). 구체적으로, 폐알루미늄의 알루미늄(Al) 성분은 염산(HCl)과 반응하여 염화알루미늄(AlCl3)로 변환된다(아래 반응식 1 참조). 이 때, 미반응 알루미늄의 양을 최소화하기 위해 폐알루미늄과 염산수용액은 1 : 1의 중량비 또는 4∼6 : 6∼4의 중량비로 혼합하는 것이 바람직하며, 폐알루미늄과 염산수용액의 반응은 80∼120℃의 온도 하에서 진행할 수 있다. 폐알루미늄과 염산수용액의 반응 완료 후, 거름망을 이용하여 용액 내에 존재하는 유기화합물의 탄화물 등을 제거한다.
(반응식 1)
Al + HCl → AlCl3 + H2
이어, 폐알루미늄과 염산수용액의 반응 결과물인 염화알루미늄(AlCl3) 용액을 수산화나트륨(NaOH) 수용액에 적정하여, 염화알루미늄(AlCl3)을 수산화알루미늄(Al(OH)3)로 겔화시킨다(아래 반응식 2 참조)(S103). 이 때, 수산화나트륨 수용액의 pH는 7∼10로 조절되며, 수산화나트륨 수용액의 pH 농도에 따라 최종적으로 제조되는 감마 알루미나의 기공 특성이 달라진다. 일반적으로 베마이트(Boehmite, AlOOH)의 등전점(isoelectric point)은 pH 9.7로 수산화나트륨 수용액의 pH 농도가 등전점 이상의 알칼리성(pH 10)에서는 수산화알루미늄이 이온성 수산화알루미늄(Al(OH)4 -)으로 전환이 되기 때문에 입자형성을 방해받아 비표면적과 기공부피가 감소하게 된다. 반면, 베마이트 등전점 이하의 조건에서는 수산화알루미늄 표면 주위에 음이온의 증가로 정전기적 반발력이 강해져 수산화알루미늄 입자간의 집합체 형성을 방해하여 감마 알루미나의 기공의 크기가 커지며, 수산화나트륨 수용액의 pH 농도가 중성에 가까울수록 정전기적 반발력이 비교적 약해져 감마 알루미나의 기공의 크기가 작아진다. 한편, 염화알루미늄(AlCl3)의 수산화알루미늄(Al(OH)3)로의 겔화과정에서 반응부산물로 발생되는 염화나트륨(NaCl)은 세척을 통해 제거할 수 있다.
(반응식 2)
AlCl3 + NaOH → Al(OH)3 + NaCl
다음으로, 수산화알루미늄(Al(OH)3) 겔을 100∼200℃의 온도에서 건조시켜 수산화알루미늄(Al(OH)3) 겔을 베마이트(Boehmite, AlOOH)로 변환시킨다(아래 반응식 3 참조)(S104). 이어, 베마이트를 구(球), 육면체 등의 입상 형태로 성형한다(S105). 이 때, 베마이트의 입상 형태로의 성형은 별도의 결합제 없이 금형을 이용할 수 있으며, 금형 내부의 압력은 10∼20기압으로 설정하는 것이 바람직하다. 10기압 미만으로 설정되는 경우 성형물의 인장강도가 낮아 쉽게 부서지며, 20기압을 초과하게 되면 성형물의 기공률이 작아 흡착 성능이 저하되는 문제가 있다.
(반응식 3)
Al(OH)3 → AlOOH + H2O
마지막으로, 베마이트 성형물을 300∼600℃의 온도로 열처리하면 베마이트(AlOOH)가 감마 알루미나(γ-Al2O3)로 변환되며(아래 반응식 4 참조), 감마 알루미나 재질의 입상형 흡착여재의 제조가 완료된다(S106). 도 2는 본 발명의 일 실시예에 따라 제조된 감마 알루미나 재질의 입상형 흡착여재의 사진이다.
(반응식 4)
AlOOH → γ-Al2O3 + H2O
이상, 본 발명의 일 실시예에 따른 폐알루미늄을 이용한 입상형 흡착여재 및 그 제조방법에 대해 설명하였다. 다음으로, 실험예를 통해 본 발명에 대해 보다 구체적으로 설명하기로 한다.
<실험예 1 : 수산화나트륨 수용액의 pH에 따른 감마 알루미나의 기공 특성>
염화알루미늄(AlCl3)의 수산화알루미늄(Al(OH)3)으로의 겔화에 적용되는 수산화나트륨 수용액의 pH를 달리 적용하여(pH 7, 8, 9, 10) 감마 알루미나(소성온도 400℃)를 제조하고, 수산화나트륨 수용액의 pH에 따른 감마 알루미나의 세공 특성을 측정하였다.
아래의 표 1을 참조하면, pH 7, 8, 9, 10으로 적용하여 각각 제조된 감마 알루미나에 있어서, 비표면적은 pH 7∼9인 경우 각각 131m2/g, 192m2/g, 209m2/g로 나타나 pH가 증가할수록 비표면적이 증가됨을 알 수 있으며 반면 pH 10인 경우 150m2/g으로 pH 9인 경우에 대비하여 감소함을 알 수 있다. 또한, 기공의 크기 및 부피 역시 비표면적과 유사한 경향성을 나타내었다. 즉, 기공 특성 역시 pH 7∼9의 범위 내에서는 pH 증가에 따라 기공의 크기 및 부피가 증가하나 pH 10인 경우 pH 9의 경우보다 기공의 크기 및 부피가 감소됨을 나타내었다. 이러한 원인은 앞서 서술한 등전점을 기준으로 수산화알루미늄의 정전기적 반발력에 의한 결과이며, pH 9에서 수산화알루미늄 입자간의 플록(floc)형성 반응으로 기공의 크기가 pH 7∼8에 비해 큰 반면, 비표면적이 증가하게 되었다.
<표 1> 수산화나트륨 수용액의 pH에 따른 감마 알루미나의 기공 특성
pH BET 비표면적
(m2/g)
기공부피
(cm3/g)
기공크기
(Å)
제조예 1 7 131.28 0.27 39.76
제조예 2 8 192.19 0.36 47.71
제조예 3 9 209.06 0.38 49.51
제조예 4 10 150.21 0.32 44.49
<실험예 2 : 인산염 제거특성>
실험예 1을 통해 제조된 제조예 1(pH7), 제조예 2(pH8), 제조예 3(pH9), 제조예 4(pH10)의 흡착여재의 인산염 제거특성을 측정하였다. 50ml 원추형 튜브에 10∼50ppm 범위로 제조한 5종류의 인산염 수용액(pH 7)을 45ml씩 채우고, 이러한 원추형 튜브를 4세트 준비하고, 각 세트의 원추형 튜브에 제조예 1∼4의 흡착여재 각각을 0.1g씩 투입하였다. 원추형 튜브의 온도는 20℃, 원투형 튜브의 교반속도는 200rpm으로 설정하고 48시간 동안 반응시켰다. 반응 후, 각 원추형 튜브의 흡착여재의 단위질량당 인산염 흡착량을 측정하였다. 측정 결과, 도 3에 도시한 바와 같이 제조예 3(pH9)의 흡착여재가 가장 우수한 인산염 제거특성을 보였으며, 이와 같은 결과는 상술한 표 1의 결과와 같이 상대적으로 큰 기공크기 및 비표면적에 기인한 것으로 감마 알루미나와 인산염의 배위결합의 빈도가 증가되었기 때문이다.
<실험예 3 : 인산염 제거속도>
실험예 1을 통해 제조된 제조예 1(pH7), 제조예 2(pH8), 제조예 3(pH9), 제조예 4(pH10)의 흡착여재의 인산염 제거속도를 측정하였다. 4개의 1000ml 삼각플라스크에 각각 10ppm 인산염 수용액(pH 7) 1000ml을 채우고, 각 삼각플라스크에 제조예 1∼4의 흡착여재 각각을 1g씩 투입하였다. 삼각플라스크의 온도는 20℃, 삼각플라스크의 교반속도는 200rpm으로 설정한 상태에서 시간에 따른 인산염 제거속도를 측정하였다. 측정 결과, 도 4에 도시한 바와 같이 제조예 3의 흡착여재의 경우 가장 빠른 3시간만에 평형흡착농도에 도달하였으며, 이어 제조예 2, 제조예 4, 제조예 1의 순서로 평형흡착농도에 도달하였다. 인산염 제거속도 역시 기공 특성(표 1) 및 인산염 제거특성(실험예 2)과 동일한 경향성을 나타냄을 확인하였다.
<실험예 4 : 인산염의 pH 변화에 따른 인산염 제거특성>
실험예 1을 통해 제조된 제조예 1(pH7), 제조예 2(pH8), 제조예 3(pH9), 제조예 4(pH10)의 흡착여재의 인산염 pH 변화에 따른 인산염 제거특성을 측정하였다. 50ml 원추형 튜브에 pH 2∼12 범위로 제조한 10ppm 인산염 수용액을 45ml씩 채우고, 이러한 원추형 튜브를 4세트 준비하고, 각 세트의 원투형 튜브에 제조예 1∼4의 흡착여재 각각을 0.1g씩 투입하였다. 원추형 튜브의 온도는 20℃, 원투형 튜브의 교반속도는 200rpm으로 설정하고 48시간 동안 반응시켰다. 반응 후, 각 원추형 튜브의 인산염 농도를 측정하였다. 측정 결과, 도 5에 도시한 바와 같이 제조예 3의 흡착여재가 모든 pH 범위에 대해 가장 우수한 인산염 제거효율을 나타내었다. 또한, 전체적으로 산성도가 높은 영역에서 보다 높은 제거효율을 나타냈으며, pH 12를 초과한 범위에서는 모든 흡착여재(제조예 1∼4)의 제거특성이 매우 낮았다. pH 12를 초과한 범위에서의 흡착제거특성이 낮음은, 인산염이 흡착된 흡착여재의 염기성 환경에서의 재생이 가능함을 의미한다. 즉, 인산염이 흡착된 흡착여재를 회수한 후, 염기성 용액 내에 투입함으로써 흡착된 인산염을 탈착시켜 흡착여재를 재생시킬 수 있다.
<실험예 5 : 제조예 3 흡착여재의 흡착-재생 반복에 따른 흡착특성 변화>
제조예 3의 흡착여재에 대해 인산염 흡착, 탈착을 반복 실시하고 그에 따른 흡착특성의 변화를 측정하였다.
1000ml 삼각플라스크에 10ppm 인산염 수용액(pH 7) 1000ml를 채우고, 각 삼각플라스크에 제조예 3의 흡착여재를 1g 투입하였다. 삼각플라스크의 온도는 20℃, 삼각플라스크의 교반속도는 200rpm으로 설정하고 24시간 동안 흡착반응시켰다. 24시간 반응 후 인산염 제거효율을 측정하였다. 이어, 24시간 반응한 제조예 3의 흡착여재를 1000ml 증류수에 넣고 수산화나트륨으로 pH를 12로 조정한 상태에서 24시간 동안 재생반응을 실시하였다. 재생반응시의 온도 및 교반속도는 흡착반응과 동일하게 적용하였다. 재생반응이 완료된 제조예 3의 흡착여재는 세척 후 재차 상술한 조건의 흡착반응을 실시하였다. 이와 같은 흡착반응-재생반응의 사이클을 10회 반복 실시하였고, 각 사이클의 흡착반응시 인산염 제거효율을 측정하였다. 도 6을 참조하면, 흡착반응-재생반응의 사이클이 반복 실시되었음에도 일정한 수준의 인산염 제거효율을 나타내었으며, 10회차 흡착반응시에도 97.4%의 제거효율을 나타내었다.

Claims (8)

  1. 폐알루미늄을 열처리하여 유기화합물을 제거하는 단계;
    폐알루미늄을 염산수용액과 반응시켜 염화알루미늄(AlCl3) 용액을 제조하는 단계;
    염화알루미늄(AlCl3) 용액을 수산화나트륨 수용액에 적정하여 수산화알루미늄(Al(OH)3) 겔을 제조하는 단계;
    수산화알루미늄(Al(OH)3) 겔을 건조시켜 베마이트(AlOOH)를 형성하는 단계;
    베마이트(AlOOH)를 입상 형태로 성형하는 단계; 및
    입상 형태의 베마이트(AlOOH)를 열처리하여 감마 알루미나 재질의 입상형 흡착여재를 제조하는 단계를 포함하여 이루어지는 것을 특징으로 하는 폐알루미늄을 이용한 입상형 흡착여재의 제조방법.
  2. 제 1 항에 있어서, 상기 수산화나트륨 수용액의 pH는 7∼10인 것을 특징으로 하는 폐알루미늄을 이용한 입상형 흡착여재의 제조방법.
  3. 제 1 항에 있어서, 상기 수산화나트륨 수용액의 pH는 9인 것을 특징으로 하는 폐알루미늄을 이용한 입상형 흡착여재의 제조방법.
  4. 제 1 항에 있어서, 폐알루미늄과 염산수용액은 4∼6 : 6∼4의 중량비로 혼합되는 것을 특징으로 하는 폐알루미늄을 이용한 입상형 흡착여재의 제조방법.
  5. 제 1 항에 있어서, 폐알루미늄과 염산수용액의 반응은 80∼120℃의 온도 하에서 진행되는 것을 특징으로 하는 폐알루미늄을 이용한 입상형 흡착여재의 제조방법.
  6. 제 1 항에 있어서, 베마이트(AlOOH)를 입상 형태로 성형하는 단계는,
    금형을 이용하여 베마이트를 입상 형태로 성형하며, 금형의 내부 압력은 10∼20기압인 것을 특징으로 하는 폐알루미늄을 이용한 입상형 흡착여재의 제조방법.
  7. 제 1 항에 있어서, 상기 베마이트(AlOOH)의 열처리는 300∼600℃에서 진행되는 것을 특징으로 하는 폐알루미늄을 이용한 입상형 흡착여재의 제조방법.
  8. 폐알루미늄의 수산화알루미늄(Al(OH)3) 겔화, 수산화알루미늄(Al(OH)3) 겔의 베마이트(AlOOH)화, 베마이트(AlOOH)의 감마 알루미나화를 통해 제조되며,
    110∼230m2/g의 비표면적을 갖는 것을 특징으로 하는 폐알루미늄을 이용한 입상형 흡착여재.
KR1020150114577A 2015-08-13 2015-08-13 폐알루미늄을 이용한 입상형 흡착여재 및 그 제조방법 KR101734956B1 (ko)

Priority Applications (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
KR1020150114577A KR101734956B1 (ko) 2015-08-13 2015-08-13 폐알루미늄을 이용한 입상형 흡착여재 및 그 제조방법

Applications Claiming Priority (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
KR1020150114577A KR101734956B1 (ko) 2015-08-13 2015-08-13 폐알루미늄을 이용한 입상형 흡착여재 및 그 제조방법

Publications (2)

Publication Number Publication Date
KR20170019986A true KR20170019986A (ko) 2017-02-22
KR101734956B1 KR101734956B1 (ko) 2017-05-12

Family

ID=58315299

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
KR1020150114577A KR101734956B1 (ko) 2015-08-13 2015-08-13 폐알루미늄을 이용한 입상형 흡착여재 및 그 제조방법

Country Status (1)

Country Link
KR (1) KR101734956B1 (ko)

Cited By (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
KR20200060160A (ko) * 2018-11-22 2020-05-29 주식회사 유앤아이기술 알루미늄계 흡착제 및 그 제조방법

Families Citing this family (2)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
KR20180007872A (ko) * 2016-07-14 2018-01-24 주식회사 대양환경이앤씨 수중의 인을 제거하기 위한 흡착제 조성물, 이를 이용한 흡착제의 제조방법, 흡착제의 재생방법 및 흡착장치
CN109675517A (zh) * 2018-12-11 2019-04-26 西安建筑科技大学 一种高温改性高铝水泥除氟吸附剂、制备方法及其应用

Citations (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
KR101048666B1 (ko) 2011-01-07 2011-07-12 (주) 부경이엔지 부유식과 부착식 생물학적 영양소 제거공정 및 물리화학적 인 제거공정을 결합한 하폐수 고도처리시스템

Family Cites Families (2)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
KR100408079B1 (ko) 2000-12-06 2003-12-01 주식회사 한국특수절연 폐 염화 알루미늄 용액으로부터 알루미나 졸의 제조방법
JP4728516B2 (ja) * 2001-06-28 2011-07-20 三浦工業株式会社 ダイオキシン類の吸着除去装置

Patent Citations (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
KR101048666B1 (ko) 2011-01-07 2011-07-12 (주) 부경이엔지 부유식과 부착식 생물학적 영양소 제거공정 및 물리화학적 인 제거공정을 결합한 하폐수 고도처리시스템

Cited By (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
KR20200060160A (ko) * 2018-11-22 2020-05-29 주식회사 유앤아이기술 알루미늄계 흡착제 및 그 제조방법

Also Published As

Publication number Publication date
KR101734956B1 (ko) 2017-05-12

Similar Documents

Publication Publication Date Title
Li et al. Phosphate adsorption on metal oxides and metal hydroxides: A comparative review
CN102190345B (zh) 一种可循环再生的氢氧化镁吸附剂富集水中低浓度重金属的方法
Wang et al. Removal of phosphate from aqueous solution by SiO 2–biochar nanocomposites prepared by pyrolysis of vermiculite treated algal biomass
AU2008228253A1 (en) Surface treated calcium carbonate and its use in waste water treatment
MXPA04007805A (es) Metodos de preparacion de producto de oxido de titanio de superficie activa y uso del mismo en procesos de tratamiento de agua.
CN111097374B (zh) 载氧+吸附复合功能材料的制备方法及其在水体修复中的应用
KR101822411B1 (ko) 산성광산 슬러지를 이용한 황화합물 제거용 흡착제의 제조방법
KR101415656B1 (ko) 폐수 중의 음이온을 흡착제거하는 흡착제 및 이의 제조방법
CN111097373B (zh) 多孔吸附材料和载氧+吸附复合功能材料及它们的应用
KR101734956B1 (ko) 폐알루미늄을 이용한 입상형 흡착여재 및 그 제조방법
Li et al. The synthesis and characterization of hydrous cerium oxide nanoparticles loaded on porous silica micro-sphere as novel and efficient adsorbents to remove phosphate radicals from water
KR20190023459A (ko) 산성광산배수를 이용한 황화합물 제거용 흡착제의 제조방법
Jing et al. Free-standing large-mesoporous silica films decorated with lanthanum as new adsorbents for efficient removal of phosphate
CN105251462A (zh) 一种基于改性粉煤灰的垃圾渗透液高效废水处理剂以及制备方法
CN109692648B (zh) 高效吸附水中硫酸根离子的吸附剂及其制备方法
CN113979508B (zh) 一种可渗透反应墙的填充材料、制备方法和应用
Chen et al. Adsorptive recycle of phosphate by MgO-biochar from wastewater: Adsorbent fabrication, adsorption site energy analysis and long-term column experiments
Xiong et al. Low-grade sepiolite with low loading of Na/La salts for simultaneous removal of ammonia and phosphate from wastewater
CN107970881B (zh) 一种有机废水处理功能化填料及其制备方法
Al-Absi et al. The recovery of strontium ions from seawater reverse osmosis brine using novel composite materials of ferrocyanides modified roasted date pits
CN107081132B (zh) 一种胺基功能化γ-三氧化二铝薄膜的制备方法
CN110394176B (zh) 一种非均相类芬顿催化剂的制备方法及应用
Huang et al. A comparative study of phosphate removal technologies using adsorption and fluidized bed crystallization process
KR102231353B1 (ko) 광산배수 슬러지를 포함하는 황화수소 제거용 흡착제 및 이의 제조방법
CN116251563A (zh) 一种基于改性沸石的煤焦化工业废水净水剂的制备方法

Legal Events

Date Code Title Description
A201 Request for examination
E902 Notification of reason for refusal
E701 Decision to grant or registration of patent right
GRNT Written decision to grant