KR20170108144A - 알칼리 토금속 탄산수소염 용액의 제조 방법 - Google Patents

알칼리 토금속 탄산수소염 용액의 제조 방법 Download PDF

Info

Publication number
KR20170108144A
KR20170108144A KR1020177024251A KR20177024251A KR20170108144A KR 20170108144 A KR20170108144 A KR 20170108144A KR 1020177024251 A KR1020177024251 A KR 1020177024251A KR 20177024251 A KR20177024251 A KR 20177024251A KR 20170108144 A KR20170108144 A KR 20170108144A
Authority
KR
South Korea
Prior art keywords
earth metal
alkaline earth
water
range
suspension
Prior art date
Application number
KR1020177024251A
Other languages
English (en)
Inventor
니콜라스 찰스 넬슨
Original Assignee
옴야 인터내셔널 아게
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 옴야 인터내셔널 아게 filed Critical 옴야 인터내셔널 아게
Publication of KR20170108144A publication Critical patent/KR20170108144A/ko

Links

Images

Classifications

    • C—CHEMISTRY; METALLURGY
    • C02—TREATMENT OF WATER, WASTE WATER, SEWAGE, OR SLUDGE
    • C02F—TREATMENT OF WATER, WASTE WATER, SEWAGE, OR SLUDGE
    • C02F1/00—Treatment of water, waste water, or sewage
    • C02F1/66—Treatment of water, waste water, or sewage by neutralisation; pH adjustment
    • C—CHEMISTRY; METALLURGY
    • C01—INORGANIC CHEMISTRY
    • C01F—COMPOUNDS OF THE METALS BERYLLIUM, MAGNESIUM, ALUMINIUM, CALCIUM, STRONTIUM, BARIUM, RADIUM, THORIUM, OR OF THE RARE-EARTH METALS
    • C01F11/00—Compounds of calcium, strontium, or barium
    • C01F11/18—Carbonates
    • C01F11/181—Preparation of calcium carbonate by carbonation of aqueous solutions and characterised by control of the carbonation conditions
    • C—CHEMISTRY; METALLURGY
    • C02—TREATMENT OF WATER, WASTE WATER, SEWAGE, OR SLUDGE
    • C02F—TREATMENT OF WATER, WASTE WATER, SEWAGE, OR SLUDGE
    • C02F1/00—Treatment of water, waste water, or sewage
    • C02F1/68—Treatment of water, waste water, or sewage by addition of specified substances, e.g. trace elements, for ameliorating potable water
    • C—CHEMISTRY; METALLURGY
    • C01—INORGANIC CHEMISTRY
    • C01B—NON-METALLIC ELEMENTS; COMPOUNDS THEREOF; METALLOIDS OR COMPOUNDS THEREOF NOT COVERED BY SUBCLASS C01C
    • C01B32/00—Carbon; Compounds thereof
    • C01B32/60—Preparation of carbonates or bicarbonates in general
    • C—CHEMISTRY; METALLURGY
    • C01—INORGANIC CHEMISTRY
    • C01F—COMPOUNDS OF THE METALS BERYLLIUM, MAGNESIUM, ALUMINIUM, CALCIUM, STRONTIUM, BARIUM, RADIUM, THORIUM, OR OF THE RARE-EARTH METALS
    • C01F11/00—Compounds of calcium, strontium, or barium
    • C01F11/18—Carbonates
    • C—CHEMISTRY; METALLURGY
    • C02—TREATMENT OF WATER, WASTE WATER, SEWAGE, OR SLUDGE
    • C02F—TREATMENT OF WATER, WASTE WATER, SEWAGE, OR SLUDGE
    • C02F1/00—Treatment of water, waste water, or sewage
    • C02F1/68—Treatment of water, waste water, or sewage by addition of specified substances, e.g. trace elements, for ameliorating potable water
    • C02F1/685—Devices for dosing the additives
    • C02F1/686—Devices for dosing liquid additives
    • C—CHEMISTRY; METALLURGY
    • C02—TREATMENT OF WATER, WASTE WATER, SEWAGE, OR SLUDGE
    • C02F—TREATMENT OF WATER, WASTE WATER, SEWAGE, OR SLUDGE
    • C02F2209/00—Controlling or monitoring parameters in water treatment
    • C02F2209/06—Controlling or monitoring parameters in water treatment pH
    • C—CHEMISTRY; METALLURGY
    • C02—TREATMENT OF WATER, WASTE WATER, SEWAGE, OR SLUDGE
    • C02F—TREATMENT OF WATER, WASTE WATER, SEWAGE, OR SLUDGE
    • C02F2301/00—General aspects of water treatment
    • C02F2301/04—Flow arrangements
    • C02F2301/043—Treatment of partial or bypass streams

Landscapes

  • Chemical & Material Sciences (AREA)
  • Organic Chemistry (AREA)
  • Life Sciences & Earth Sciences (AREA)
  • Environmental & Geological Engineering (AREA)
  • Hydrology & Water Resources (AREA)
  • Engineering & Computer Science (AREA)
  • Water Supply & Treatment (AREA)
  • Health & Medical Sciences (AREA)
  • Medicinal Chemistry (AREA)
  • Inorganic Chemistry (AREA)
  • Geology (AREA)
  • Compounds Of Alkaline-Earth Elements, Aluminum Or Rare-Earth Metals (AREA)
  • Organic Low-Molecular-Weight Compounds And Preparation Thereof (AREA)
  • Separation Using Semi-Permeable Membranes (AREA)
  • Pharmaceuticals Containing Other Organic And Inorganic Compounds (AREA)

Abstract

본 발명은 1종 이상의 알칼리 토금속 탄산수소염을 포함하는 수용액의 제조 방법, 물의 미네랄화 방법, 및 물의 미네랄화를 위한, 상기 방법에 의해 얻은 1종 이상의 알칼리 토금속 탄산수소염을 포함하는 수용액의 용도에 관한 것이다.

Description

알칼리 토금속 탄산수소염 용액의 제조 방법
본 발명은 1종 이상의 알칼리 토금속 탄산수소염을 포함하는 수용액의 제조 방법, 물의 미네랄화 방법, 및 물의 미네랄화를 위한, 상기 방법에 의해 얻은 1종 이상의 알칼리 토금속 탄산수소염을 포함하는 수용액의 용도에 관한 것이다.
식수가 부족해지고 있다. 물이 풍족한 나라에서도, 모든 수원과 저수지가 식수 생산에 적합한 것은 아니고, 오늘날의 많은 수원은 급격한 수질 악화에 의해 위협받고 있다. 처음에는, 음용 목적으로 사용된 급수가 주로 지표수와 지하수였다. 그러나, 해수, 염수, 기수, 폐수 및 오염된 유출수의 처리가 환경적 및 경제적 이유로 더욱 더 중요성을 얻고 있다.
음용을 위해 해수 또는 기수로부터 물을 회수하기 위한 공정들이 몇 가지 공지되어 있으며, 이 방법들은 건조 지역, 해안 지대 및 해양의 섬에 있어서 매우 중요하고, 그러한 방법들은 일반적으로 증류, 전기분해 및 삼투 또는 역삼투 공정을 포함한다. 이러한 공정들에 의해 얻어지는 물은 경도가 매우 낮으며, pH 완충염이 부족하기 때문에 pH 값이 낮고, 따라서, 반응성이 매우 큰 경향이 있어서, 처리되지 않는다면, 통상적인 배관으로 수송되는 동안 심각한 부식 문제를 일으킬 수 있다. 게다가, 비처리 탈염수는 식수원으로서 바로 사용될 수 없다. 배관계 내에서의 바람직하지 않은 물질의 용해를 방지하고, 파이프 및 밸브와 같은 수도의 부식을 막고, 물을 맛 좋게 하기 위해서는, 물을 미네랄화하는 것이 필요하다.
물의 미네랄화에 주로 이용되는 종래의 방법은, 방해석 컨택터(calcite contactor)로 불리기도 하는, 이산화탄소 및 석회석층 여과에 의한 석회 용해법이다. 덜 일반적인 다른 미네랄화 방법은, 예를 들어, 소석회 및 탄산나트륨의 첨가, 황산칼슘 및 탄산수소나트륨의 첨가, 또는 염화나트륨 및 탄산수소나트륨의 첨가를 포함한다.
석회법은 석회 용액을 CO2 산성화 물로 처리하는 것을 포함하며, 하기 반응이 관여된다:
Ca(OH)2 + 2CO2 → Ca2+ + 2HCO3 -
상기 반응식으로부터 알 수 있는 바와 같이, 미네랄화를 위해, 1 당량의 Ca(OH)2를 Ca2+와 탄산수소염으로 전환시키기 위해서는 2 당량의 CO2가 필요하다. 이 방법은, 알칼리성 하이드록시드 이온을 완충 종 HCO3 -로 전환시키기 위해, 2 당량의 CO2를 첨가하는 것에 의존한다. 물의 미네랄화를 위해서는, 총 중량을 기준으로 0.1 내지 0.2 중량%의 포화 수산화칼슘 용액(흔히 석회수라고 불림)을 석회유(lime milk)(일반적으로 5 중량% 이하)로부터 제조한다. 따라서, 석회수를 제조하기 위한 포화기가 사용되어야 하고, 목표 수준의 미네랄화를 달성하기 위해서는 많은 양의 석회수가 필요하다. 이 방법의 또 다른 결점은 소석회가 부식성이며 적절한 취급 및 특수한 장비를 필요로 한다는 것이다. 게다가, 연수에 소석회를 첨가하는 것이 불충분하게 제어되면, 석회의 완충 특성이 없음으로 인해 원치 않는 pH 변화를 초래할 수 있다.
석회석층 여과 공정은, 연수를 과립형 석회석층에 통과시켜 탄산칼슘을 수류에 용해시키는 단계를 포함한다. 석회석과 CO2 산성화 물의 접촉은 물을
CaCO3 + CO2 + H2O → Ca2+ + 2HCO3 -
에 따라 미네랄화한다.
석회법과는 달리, 미네랄화를 위해 1 당량의 CaCO3를 Ca2+와 탄산수소염으로 전환시키기 위해서는 화학량론적으로 단 1 당량의 CO2가 필요하다. 또한, 석회석은 부식성이 아니며 CaCO3의 완충 특성으로 인해 큰 pH 변화가 방지된다. 그러나, pH가 증가함에 따라, 반응은 느려져서, 충분히 CaCO3가 용해되도록 하기 위해서는 CO2를 추가로 투입하여야 한다. 그 후, 미반응 CO2는 수산화나트륨에 의한 중화 또는 스트립핑을 통해 제거된다.
석회유 또는 석회 슬러리를 이용한 물의 미네랄화 방법 및 시스템은 미국 특허 제7,374,694호 및 EP 0 520 826호에 기재되어 있다. 미국 특허 제5,914,046호에는 펄싱된 석회석층을 사용하여 유출물의 산도를 감소시키는 방법이 기재되어 있다.
미국 특허 제7,771,599호는 담수화 시스템에서의 공정수의 미네랄화 방법을 기술한다. 상기 방법은 가스 전달 막을 통해 해수 또는 담수화 공정의 농축수(염수)로부터 이산화탄소 가스를 격리시킨다. 그 후, 격리된 이산화탄소 가스는 가용성 탄산수소칼슘(Ca(HCO3)2)의 제조에 사용된다. WO 2012/020056 A1은 급수를 제공하는 단계 및 가스상 이산화탄소 및 슬러리를 급수에 주입하는 단계를 포함하는 물의 미네랄화 방법에 관한 것으로, 상기 슬러리는 미분된 탄산칼슘을 포함한다. WO 2010/023742 A2는 증류 또는 역삼투를 통해 해수를 담수화하여 얻은 탈염수를 후처리(사후 처리)하여 음용수를 생산하는 방법 및 장치를 기술하고 있다. 이 방법은, 이산화탄소를 담수화된 물에 과잉 공급하여 이산화탄소를 흡수시키는 이산화탄소 흡수 공정, 담수화된 물을 석회석이 채워져 있는 석회석 필터를 통해 공급하여 이산화탄소를 흡수시켜 칼슘 이온 및 탄산수소염 이온을 형성하는 미네랄화 공정, 및 미네랄화 공정을 거친 담수화된 물에 공기를 공급하여 공기와 함께 이산화탄소를 배출시켜 음용수를 얻는 이산화탄소 배출 공정을 포함한다. WO 2012/113957 A1은 최종 탁도가 제어되는 유체의 재미네랄화 방법에 관한 것이다. 이 방법은, 시약 도징, 재미네랄화 및 여과를 포함하는 단계를 포함한다. EP 2565165 A1은 급수를 제공하는 단계, 탄산칼슘의 수용액을 제공하는 단계로서, 탄산칼슘의 수용액이 용해된 탄산칼슘 및 이의 반응 종을 포함하는 것인 단계, 및 급수와 탄산칼슘 수용액을 혼합하는 단계를 포함하는 물의 미네랄화 방법에 관한 것이다. EP 2623466 A1은 1종 이상의 알칼리 토금속 탄산수소염을 포함하는 수용액을 제조하는 방법 및 그 용도에 관한 것이다. 상기 방법은 교반기, 하나 이상의 여과 장치 및 분쇄 장치가 구비된 탱크를 포함하는 반응기 시스템에서 수행될 수 있다. EP 2623467 A1은 1종 이상의 알칼리 토금속 탄산수소염을 포함하는 수용액을 제조하는 방법 및 이의 용도에 관한 것이다. 상기 방법은 교반기 및 하나 이상의 여과 장치가 구비된 탱크를 포함하는 반응기 시스템에서 수행된다. EP 2623564 A1은 미네랄, 안료 및/또는 충전제의 정제 및/또는 침전된 알칼리 토금속 탄산염의 제조 및/또는 물의 미네랄화를 위한 장치와, 미네랄, 안료 및/또는 충전제의 정제 및/또는 물의 미네랄화 및/또는 침전된 알칼리 토금속 탄산염의 제조를 위한 그러한 장치의 용도에 관한 것이다. WO 2013/132399 A1은 물에 고속 과정으로 분말 형태의 탄산염을 혼합하고, 물에 탁도를 부가하지만 물에 CO2를 발생시킴으로써 수행되는 물의 미네랄화에 관한 것이다. 그 후, 처리된 물을, 입상 탄산염을 갖는 반응기에 통해 전달하며, 여기서 수중의 CO2가 느린 과정으로 탄산염을 추가로 용해시킨다. 반응기는, 동시에, 미네랄뿐만 아니라 알칼리도를 물에 부가하고, 잔류 분말을 용해시키고 용해되지 않는 입자를 여과함으로써 물로부터 탁도를 제거한다. CN 102826689 A1은 다음의 단계를 포함하는 탈염 해수의 후처리 공정에 관한 것이다: (1) 해수 탈염수에 CO2를 첨가하고 충분히 혼합하는 단계; 및 (2) 미네랄화 풀에서 CO2가 첨가된 해수 탈염수를 미네랄화하고; 미네랄화 풀에 탄산칼슘 충전제 층을 배치하고; CO2가 첨가된 해수 탈염수를 상기 탄산칼슘 충전제 층에 통과시켜 충분히 탄산칼슘과 접촉하여 반응할 수 있도록 하는 단계. WO 2013/014026 A1은 수처리 방법 및 상기 방법에서의 탄산칼슘의 사용에 관한 것이다. 특히, 이는 (a) 20 mg/l 이상, 바람직하게는 25 내지 100 mg/l 범위, 더 바람직하게는 30 내지 60 mg/l 범위의 이산화탄소 농도를 갖는 급수를 제공하는 단계, 및 (b) 미분된 탄산칼슘을 포함하는 수성 슬러리를 제공하는 단계, 및 (c) 단계 (a)의 급수와 단계 (b)의 수성 슬러리를 합하여 재미네랄화된 물을 얻는 단계를 포함하는, 물의 재미네랄화 방법에 관한 것이다. WO 2014/187666 A1은 탄산수소칼슘 용액의 제조를 위한 다중 뱃치 시스템 및 탄산수소칼슘 용액의 제조를 위한 이중 뱃치 시스템의 용도에 관한 것이다. WO 2014/187613 A1은 탄산수소칼슘의 용액을 제조하기 위한 장치 및 탄산수소칼슘 용액의 연속적 제조를 위한 그러한 장치의 사용뿐만 아니라, 물의 재미네랄화를 위한 그러한 장치의 사용에 관한 것이다.
그러나, 기술된 방법들은 물의 미네랄화와, 특히, 물의 미네랄화에 사용되는 1종 이상의 알칼리 토금속 탄산수소염을 포함하는 수용액의 제조가, 종종 공정으로부터 다시 한번 과잉 CO2를 제거하여 대기로 배출시킴으로써 해결되는 비효율적인 CO2 소비, 또는 석회 시스템의 경우 지나친 CO2 소비를 나타낸다는 단점을 갖는다.
전술한 점에 비추어 볼 때, 물의 미네랄화의 개선은 당업자에게 여전히 관심의 대상이다. 특히 공정에 있어서의 CO2 소비 효율을 증가시킬 수 있음과 동시에 장치와 운전에 대한 전체 비용과 슬러리 생산을 감소시키면서, 더욱 효율적이고 경제적이며 생태학적인 방법으로 제조될 수 있는 1종 이상의 알칼리 토금속 탄산수소염을 포함하는 수용액의 제조를 위한 대안적 또는 개선된 공정을 제공하는 것이 특히 바람직하다.
따라서, 본 발명의 목적은 1종 이상의 알칼리 토금속 탄산수소염을 포함하는 수용액의 제조 방법을 제공하는 것이다. 또 다른 목적은 공정에 대한 CO2 소비 효율을 증가시키는 1종 이상의 알칼리 토금속 탄산수소염을 포함하는 수용액의 제조 방법을 제공하는 것에서 알 수 있다. 또 다른 목적은 선행 기술의 전형적인 석회 시스템과 비교하여 슬러지 생성이 감소된 1종 이상의 알칼리 토금속 탄산수소염을 포함하는 수용액을 제조하는 방법을 제공하는 것에서 알 수 있다. 추가적인 목적은, 미네랄화 공정의 장치 및 운전에 대한 전체 비용을 감소시킬 수 있는, 1종 이상의 알칼리 토금속 탄산수소염을 포함하는 수용액을 제조하기 위한 방법의 제공에서 알 수 있다.
전술한 문제들 및 다른 문제들 중 하나 이상은 독립 청구항들에서 정의된 대상에 의해 해결된다. 본 발명의 유익한 실시형태는 대응하는 종속 청구항에서 정의된다.
본 발명의 제1 양태는 1종 이상의 알칼리 토금속 탄산수소염을 포함하는 수용액의 제조 방법에 관한 것이다. 이 방법은
a) 주 공정 흐름(main process flow)(1)과 적어도 하나의 부 공정 흐름(2)에 물을 제공하는 단계;
b) 부 공정 흐름(side process flow)(2)의 제1 부분(4)에 제공된 물에 1종 이상의 알칼리 토금속 탄산염 함유 물질을 첨가하여, 1종 이상의 알칼리 토금속 탄산염 함유 물질을 포함하는 현탁액을 얻는 단계;
c) 부 공정 흐름(2)의 제2 부분(5)에 제공된 물에, pKa 값이 5 미만인 산 또는 이산화탄소를 첨가하고 pH 값을 2.5 내지 7.5 범위로 조절하여, 산성화된 물을 얻는 단계;
d) 단계 b)에서 얻은 현탁액을 단계 c)에서 얻은 산성화된 물과 혼합하여, 1종 이상의 알칼리 토금속 탄산수소염의 용액 또는 현탁액을 얻는 단계;
e) 주 공정 흐름(1)에 제공된 물로 단계 d)에서 얻은 1종 이상의 알칼리 토금속 탄산수소염의 용액을 투입하여, 1종 이상의 알칼리 토금속 탄산수소염의 수용액을 얻는 단계; 및
f) 주 공정 흐름(1)에서 얻어진 1종 이상의 알칼리 토금속 탄산수소염의 수용액에, 물에 제공된 1종 이상의 알칼리 토금속 수산화물을 첨가하여, 1종 이상의 알칼리 토금속 탄산수소염의 수용액의 pH 값을 7.0 내지 9.0 범위로 조정하고, 10 내지 300 mg/l 범위의 알칼리 토금속 탄산수소염으로서 알칼리 토금속 농도를 갖는 1종 이상의 알칼리 토금속 탄산수소염의 수용액을 형성하는 단계
를 포함하며, 단계 b)에서의 1종 이상의 알칼리 토금속 탄산염 함유 물질과 단계 f)에서의 1종 이상의 알칼리 토금속 수산화물 간의 몰비가 50:1 내지 1:10 범위이다.
본 발명의 추가의 양태에 따르면,
i) 미네랄화하려는 물을 제공하는 단계;
ii) 본원에서 정의된 바와 같은 방법에 의해 얻은 1종 이상의 알칼리 토금속 탄산수소염을 포함하는 수용액을 제공하는 단계;
iii) 단계 i)의 미네랄화하려는 물과 단계 ii)의 1종 이상의 알칼리 토금속 탄산수소염을 포함하는 수용액을 혼합하여, 미네랄화된 물을 얻는 단계; 및
iv) 단계 iii)에서 얻은 미네랄화된 물에 1종 이상의 알칼리 토금속 수산화물을 첨가하는 단계
를 포함하는, 물의 미네랄화 방법을 제공한다.
본 발명의 또 다른 양태에 따르면, 물의 미네랄화를 위한, 본원에 기재된 바와 같은 방법에 의해 얻은 1종 이상의 알칼리 토금속 탄산수소염을 포함하는 수용액의 용도가 제공된다. 본 발명의 용도의 일 실시형태에 따르면, 물은 담수화된 물(탈염수) 또는 천연 연수이다.
본 발명의 방법의 일 실시형태에 따르면, 단계 b)에서의 1종 이상의 알칼리 토금속 탄산염 함유 물질은 경질 탄산칼슘, 개질 탄산칼슘, 중질 탄산칼슘 및 이들의 혼합물로 이루어진 군으로부터 선택되고, 바람직하게는 단계 b)에서의 1종 이상의 알칼리 토금속 탄산염 함유 물질은 중질 탄산칼슘이다.
본 발명의 방법의 또 다른 실시형태에 따르면, 단계 b)에서의 1종 이상의 알칼리 토금속 탄산염 함유 물질은 대리석, 석회석, 백악 및 이들의 혼합물로 이루어진 군으로부터 선택된다.
본 발명의 방법의 또 다른 실시형태에 따르면, 단계 b)에서의 1종 이상의 알칼리 토금속 탄산염 함유 물질은 건조 형태 또는 수성 형태로 첨가되고/첨가되거나, 단계 d)에서 얻은 1종 이상의 알칼리 토금속 탄산수소염은 탄산수소칼슘을 포함하고, 바람직하게는 탄산수소칼슘으로 이루어지고/이루어지거나, 단계 f)에서 첨가된 알칼리 토금속 수산화물은 수산화칼슘을 포함하고, 바람직하게는 수산화칼슘으로 이루어지고/이루어지거나, 단계 c)에서의 산은 pKa 값이 4 미만이고/이거나, 단계 c)에서의 산은 황산, 염산, 질산 또는 시트르산 및 이들의 혼합물로 이루어진 군으로부터 선택된다.
본 발명의 방법의 일 실시형태에 따르면, 부 공정 흐름(2)의 제2 부분(5)은 부 공정 흐름(2)의 제1 부분(4)에 앞서 위치한다.
본 발명의 방법의 또 다른 실시형태에 따르면, 혼합 단계 d)를 반응기 유닛(6)에서, 바람직하게는 탱크 또는 관형 반응기에서 수행하고/수행하거나, 단계 d)에서 얻은 1종 이상의 알칼리 토금속 탄산수소염의 용액 또는 현탁액에 대해 분리 유닛(7)에서 분리 단계 g)를 수행하고, 바람직하게는 분리 단계 g)는, 1종 이상의 알칼리 토금속 탄산수소염의 용액 또는 현탁액을 필터, 멤브레인, 또는 필터층에 통과시킴으로써 또는 1종 이상의 알칼리 토금속 탄산수소염의 용액 또는 현탁액을 원심분리함으로써 수행한다.
본 발명의 방법의 또 다른 실시형태에 따르면, 단계 c)에서의 pH 값을 3.0 내지 7.0 범위, 바람직하게는 4.0 내지 5.0 범위로 조절하고/조절하거나, 단계 e)에서의 pH 값을 5.5 내지 7.5 범위, 바람직하게는 6.0 내지 7.0 범위의 값으로 조절한다.
본 발명의 방법의 일 실시형태에 따르면, 단계 f)에서 얻은 1종 이상의 알칼리 토금속 탄산수소염의 수용액은 20 내지 200 mg/l 범위, 바람직하게는 50 내지 120 mg/l 범위의 알칼리 토금속 탄산수소염으로서 알칼리 토금속 농도를 갖는다.
본 발명의 방법의 또 다른 실시형태에 따르면, 단계 b)에서의 1종 이상의 알칼리 토금속 탄산염 함유 물질과 단계 f)에서의 알칼리 토금속 수산화물 간의 몰비는 50:1 내지 1:3 범위, 바람직하게는 3:1 내지 1:1.5 범위이다.
본 발명의 방법의 또 다른 실시형태에 따르면, 단계 b)에서 얻은 1종 이상의 알칼리 토금속 탄산염 함유 물질을 포함하는 현탁액은 고체 함량이 현탁액의 총 중량을 기준으로 0.01 내지 20.0 중량% 범위, 바람직하게는 1.0 내지 15.0 중량% 범위, 더 바람직하게는 5.0 내지 10.0 중량% 범위이다.
본 발명의 방법의 일 실시형태에 따르면, 단계 d)에서 얻은 1종 이상의 알칼리 토금속 탄산수소염의 용액 또는 현탁액은 100 내지 1000 mg/l 범위, 바람직하게는 300 내지 600 mg/l 범위의 알칼리 토금속 탄산수소염으로서의 알칼리 토금속 농도를 가지고/가지거나, 단계 f)의 물 중의 1종 이상의 알칼리 토금속 수산화물의 농도는 800 내지 1700 mg/l 범위, 바람직하게는 1000 내지 1300 mg/l 범위이고/이거나, 단계 f)에서 제공된 1종 이상의 알칼리 토금속 수산화물은 현장에서 제조된 용액의 형태로서, 바람직하게는 그 용액은 알칼리 토금속 수산화물 함량이 용액의 총 중량을 기준으로 0.05 중량% 내지 0.4 중량%, 바람직하게는 약 0.1 중량%이거나, 단계 f)에서 제공된 1종 이상의 알칼리 토금속 수산화물은 알칼리 토금속 수산화물 함량이 현탁액의 총 중량을 기준으로 15.0 내지 25.0 중량%, 바람직하게는 약 20.0 중량%인 현탁액의 형태이다.
본 발명의 방법의 또 다른 실시형태에 따르면, 용액 형태의 1종 이상의 알칼리 토금속 수산화물이 제2 부 공정 흐름(3)의 물 중에 제공된다.
본 발명의 방법의 또 다른 실시형태에 따르면, 단계 d)에서 얻은 1종 이상의 알칼리 토금속 탄산수소염의 용액 또는 현탁액 중의 이산화탄소 농도는 50 내지 2800 mg/l 범위, 바람직하게는 200 내지 750 mg/l이고/이거나, 단계 e)에서 얻은 1종 이상의 알칼리 토금속 탄산수소염의 수용액 중의 이산화탄소 농도는 10 내지 2400 mg/l 범위, 바람직하게는 100 내지 550 mg/l 범위이고/이거나, 단계 f)에서 얻은 1종 이상의 알칼리 토금속 탄산수소염의 수용액 중의 이산화탄소 농도는 0.001 내지 20 mg/l 범위, 바람직하게는 0.1 내지 5 mg/l 범위이다.
본 발명의 방법의 일 실시형태에 따르면, 단계 f)에서 얻은 1종 이상의 알칼리 토금속 탄산수소염의 수용액은 7.2 내지 8.9 범위, 바람직하게는 7.8 내지 8.4 범위의 pH 값을 갖는다.
본 발명에서, 하기 용어는 하기 의미를 갖는 것으로 이해되어야 한다.
용어 "알칼리 토금속 탄산염 함유 물질"은 알칼리 토금속 탄산염 함유 물질의 총 건조 중량을 기준으로 50.0 중량% 이상의 알칼리 토금속 탄산염을 포함하는 물질을 의미한다.
본 발명에서 사용되는 용어 "미네랄화(mineralization)"는 맛좋은 물을 얻기 위해 미네랄을 전혀 포함하지 않거나 불충분한 양으로 포함하는 물의 필수 미네랄 이온을 증가시키는 것을 의미한다. 미네랄화는 1종 이상의 특정 알칼리 토금속 탄산염, 예컨대 탄산칼슘을, 단지 처리하고자 하는 물에 원재료로서 첨가함으로써 달성할 수 있다. 경우에 따라, 예를 들어, 건강과 관련된 이익을 위해 몇 종의 필수 미네랄 및 미량 원소의 적절한 흡수를 담보하기 위해서는, 마그네슘염과 같은 추가 물질들이 탄산칼슘과 같은 알칼리 토금속 탄산염에 혼입 또는 혼합될 수 있고, 그 후, 미네랄화 공정 중에 물에 첨가될 수 있다. 인체의 건강과 음용수 수질에 대한 국가적 지침에 따르면, 미네랄화된 제품은 칼륨 또는 나트륨, 마그네슘 설페이트, 탄산수소칼륨, 탄산수소나트륨, 또는 필수 미량 원소를 포함하는 다른 미네랄 및 이들의 혼합물을 포함하는 군으로부터 선택되는 추가적인 미네랄을 포함할 수 있다. 바람직하게는, 미네랄화된 제품은 황산마그네슘, 탄산수소칼륨, 탄산수소나트륨 및 이들의 혼합물을 포함하는 군으로부터 선택되는 추가적인 미네랄을 포함한다.
본 발명에 있어서, "산성화된" 또는 "산"이란 표현은 브뢴스테드-로우리 이론을 의미하며, 따라서, H3O+ 이온 제공 물질을 말한다. 또한, 산의 pH 값은, 적절한 상응하는 염기가 산에 의해 공여되는 H3O+ 이온을 받아들이는 데 유용한 한, 7 이상일 수 있고, 예컨대 7 초과 내지 7.5일 수 있다.
본 출원에 있어서, "pKa 값"은 소정의 산의 소정의 이온화 가능한 수소와 관련된 산 해리 상수를 나타내며, 소정의 온도에서 수중 평형 상태에서 상기 산으로부터의 상기 수소의 자연적인 해리 정도를 나타낸다. 그러한 pKa 값은 문헌[Harris, D.C. "Quantitative Chemical Analysis: 3rd Edition", 1991, W.H. Freeman & Co. (USA), ISBN 0-7167-2170-8]과 같은 참고 문헌으로부터 찾아볼 수 있다. pKa 값은 당업자에게 잘 알려져 있는 선행 기술의 방법에 따라 결정할 수 있다. 산의 pKa 값은 온도에 따라 달라지며, 달리 명시하지 않는다면, 본 발명에 따른 pKa 값은 온도 22℃에서의 값을 말한다.
본 발명의 상세한 설명과 청구범위에서 용어 "포함하는"이 사용되는 경우, 이것은 다른 요소를 배제하지 않는다. 본 발명에 있어서, 용어 "이루어지는"은 "포함하는"이라는 용어의 바람직한 실시형태인 것으로 간주된다. 이하에서, 군이 적어도 특정 수의 실시형태를 포함하는 것으로 정의된다면, 이것은 또한, 바람직하게는 이러한 실시형태들로만 이루어진 군을 개시하는 것으로 이해되어야 한다.
단수 명사를 언급할 때 부정 관사 또는 정관사가 사용된 경우, 이것은 달리 구체적으로 언급되지 않는다면 해당 명사의 복수 표현을 포함한다.
"얻을 수 있는" 또는 "정의될 수 있는"과 "얻어진" 또는 "정의된"과 같은 용어는 상호 교환 가능하게 사용된다. 이것은, 예를 들어, 문맥상 명백히 다른 것을 지시하지 않는다면, "얻어진"이란 용어는, 예를 들어 실시형태가, 예를 들어, 용어 "얻어진" 뒤에 오는 단계들의 시퀀스에 의해 얻어져야 한다는 것을 나타내려는 것은 아니며, 다만, 그러한 한정된 이해는 용어 "얻어진" 또는 "정의된"에 의해 바람직한 실시형태로서 항상 포함된다.
이하에서는, 1종 이상의 알칼리 토금속 탄산수소염을 포함하는 수용액의 제조를 위한 본 발명의 방법의 세부사항과 바람직한 실시형태에 관해 보다 상세히 설명한다. 이러한 기술적 세부사항과 실시형태는, 적용 가능하다면, 본 발명의 용도에도 적용되는 것으로 이해되어야 한다.
본 발명의 방법은 1종 이상의 알칼리 토금속 탄산수소염을 포함하는 임의의 수용액을 제조하기 위한 것이다. 특히, 본 발명의 방법은, 물의 미네랄화에 적합한 1종 이상의 알칼리 토금속 탄산수소염을 포함하는 임의의 수용액을 제조하기 위한 것이다.
용어 "수(수성)" 용액은, 수성 용매가 물을 포함하는, 바람직하게는 물로 이루어진 계를 의미한다. 그러나, 상기 용어는 수성 용매가 메탄올, 에탄올, 아세톤, 아세토니트릴, 테트라하이드로푸란 및 이들의 혼합물을 포함하는 군으로부터 선택되는 1종 이상의 수혼화성 유기 용매를 미량 포함하는 것을 배제하지 않는다. 바람직하게는, 수성 용매는 수성 용매의 총 중량을 기준으로 80.0 중량% 이상, 바람직하게는 90.0 중량% 이상, 더 바람직하게는 95.0 중량% 이상, 더욱 더 바람직하게는 99.0 중량% 이상의 양으로 물을 포함한다. 예를 들어, 수성 용매는 물로 이루어진다.
본 발명에 있어서 용어 수 "용액"은, 수성 용매와, 알칼리 토금속 탄산염 및/또는 알칼리 토금속 탄산수소염의 입자를 포함하는 계를 의미하며, 여기서 알칼리 토금속 탄산염 및/또는 알칼리 토금속 탄산수소염의 입자는 상기 수성 용매 중에 용해되어 있다. 본 발명에 있어서 용어 "용해된"은 수성 용매 중에 별개의 고체 입자가 관찰되지 않는 계를 의미한다.
본 발명에 있어서 용어 "1종 이상의" 알칼리 토금속 탄산수소염은 알칼리 토금속 탄산수소염이 하나 이상의 알칼리 토금속 탄산수소염을 포함하며, 바람직하게는 이들로 이루어지는 것을 의미한다.
본 발명의 일 실시형태에서, 1종 이상의 알칼리 토금속 탄산수소염은 1종의 알칼리 토금속 탄산수소염을 포함하며, 바람직하게는 이것으로 이루어진다. 대안적으로, 1종 이상의 알칼리 토금속 탄산수소염은 2종 이상의 알칼리 토금속 탄산수소염을 포함하며, 바람직하게는 이들로 이루어진다. 예를 들어, 1종 이상의 알칼리 토금속 탄산수소염은 2종의 알칼리 토금속 탄산수소염을 포함하며, 바람직하게는 이들로 이루어진다.
바람직하게는, 1종 이상의 알칼리 토금속 탄산수소염은 1종의 알칼리 토금속 탄산수소염을 포함하며, 더 바람직하게는 이것으로 이루어진다.
본 발명의 일 실시형태에서, 1종 이상의 알칼리 토금속 탄산수소염은 탄산수소칼슘, 탄산수소마그네슘 및 이들의 혼합물로부터 선택된다. 바람직하게는, 1종 이상의 알칼리 토금속 탄산수소염은 탄산수소칼슘을 포함하며, 바람직하게는 이것으로 이루어진다.
본 발명의 방법의 단계 a)에 따르면, 주 공정 흐름(1)과 적어도 하나의 부 공정 흐름(2)에 물을 제공한다.
단계 a)에 제공된 물은 다양한 공급원으로부터 유래될 수 있으며, 증류수, 수돗물, 공업용수, 담수화된 물, 예컨대 담수화된 해수, 기수 또는 염수, 처리된 폐수 또는 천연 연수, 예컨대 지하수, 지표수 또는 강수로부터 선택될 수 있다. 이것은 또한 10 내지 2000 mg/l의 NaCl을 포함할 수 있다. 바람직하게는, 단계 a)에서 제공된 물은 담수화된 물, 예를 들어 담수화 공정으로부터 얻은 투과수 또는 증류수이다.
본 발명의 방법의 일 실시형태에서, 단계 a)에서 제공된 물은 미네랄화하기 위한 물이다.
단계 a)에서 제공된 물은 전처리될 수 있다. 전처리는 예를 들어 물이 지표수, 지하수 또는 강수로부터 유래되는 경우 필요할 수 있다. 예를 들어, 음용수 가이드라인을 달성하기 위해서는, 유기물 또는 바람직하지 않은 미네랄 등의 오염물을 제거하기 위해 화학적 또는 물리적 기법을 이용함으로써 물을 처리해야 할 필요가 있다. 예를 들어, 오존 처리를 1차 전처리 단계로서 이용할 수 있고, 그 후 2차 처리 단계로서 응고, 응집 또는 경사분리를 수행할 수 있다. 예를 들어, FeClSO4 또는 FeCl3와 같은 철(III) 염 또는 AlCl3, Al2(SO4)3 또는 폴리알루미늄과 같은 알루미늄염을 응집제로서 이용할 수 있다. 응집된 물질을, 예를 들어 샌드 필터 또는 다층 필터를 사용하여 물에서 분리할 수 있다. 물을 전처리하기 위해 이용될 수 있는 다른 정수 방법은, 예를 들어, EP 1　975　310, EP　1　982　759, EP　1　974　807, 또는 EP　1　974　806에 기재되어 있다.
해수 또는 기수가 단계 a)에서 제공된다면, 해수 또는 기수를 먼저 외양수 취수 또는 취수정과 같은 아표층수 취수에 의해 바닷물로부터 펌핑해 내고, 그 후 이것에 대해 스크리닝, 침강 또는 모래 제거 공정과 같은 물리적 전처리를 수행한다. 요구되는 수질에 따라, 멤브레인의 잠재적인 파울링(fouling)을 줄이기 위해 응고 및 응집과 같은 추가적인 처리 단계가 필요할 수 있다. 그 후, 잔류 미립자 및 용해된 물질을 제거하기 위해, 전처리된 해수 또는 기수를, 예를 들어, 다단 플래쉬법(multiple stage flash), 다중 효용 증류법(multiple effect distillation), 또는 멤브레인 여과, 예컨대 나노여과 또는 역삼투를 이용하여 증류시킬 수 있다.
단계 a)에서 제공된 물을 주 공정 흐름(1)과 적어도 하나의 부 공정 흐름(2)에 제공한다는 점에 주목해야 한다
즉, 단계 a)에서 제공된 물의 일부는 주 공정 흐름(1)에 주입되고, 그 물의 나머지 부분은 적어도 하나의 부 공정 흐름(2)에 주입된다. 따라서, 주 공정 흐름(1)과 적어도 하나의 부 공정 흐름(2)은, 바람직하게는, 적어도 하나의 부 공정 흐름(2)이 주 공정 흐름(1)에 그 유입구 및 유출구에 의해 연결되도록 서로 연결된다.
용어 "적어도 하나의" 부 공정 흐름은, 하나 이상의 부 공정 흐름이 본 발명의 방법에 제공될 수 있다는 것을 의미한다.
본 발명의 일 실시형태에서, 본 발명의 방법은 하나의 부 공정 흐름(2)을 포함하며, 바람직하게는 이것으로 이루어진다. 대안적으로, 본 발명의 방법은, 2개 이상의 부 공정 흐름(2), (3) 등을 포함하며, 바람직하게는 이들로 이루어진다. 예를 들어, 본 발명의 방법은 2개의 부 공정 흐름(2) 및 (3)을 포함하며, 바람직하게는 이들로 이루어진다.
바람직하게는, 본 발명의 방법은 2개의 부 공정 흐름을 포함하며, 더 바람직하게는 이들로 이루어진다.
본 발명의 방법이 2개 이상의 부 공정 흐름을 포함하며, 바람직하게는 이들로 이루어지는 경우, 그 부 공정 흐름은 주 공정 흐름(1)에 독립적으로 연결되며, 즉, 2개 이상의 부 공정 흐름은 서로 연결되지 않는다.
본 발명의 방법의 단계 b)에 따르면, 1종 이상의 알칼리 토금속 탄산염 함유 물질을 부 공정 흐름(2)의 제1 부분(4)에 제공된 물에 첨가하여, 1종 이상의 알칼리 토금속 탄산염 함유 물질을 포함하는 현탁액을 얻는다.
본 발명에 있어서, 용어 "1종 이상의" 알칼리 토금속 탄산염 함유 물질은, 알칼리 토금속 탄산염 함유 물질이 하나 이상의 알칼리 토금속 탄산염 함유 물질을 포함하며, 바람직하게는 이들로 이루어진다는 것을 의미한다.
본 발명의 일 실시형태에서, 1종 이상의 알칼리 토금속 탄산염 함유 물질은 1종의 알칼리 토금속 탄산염 함유 물질을 포함하며, 바람직하게는 이것으로 이루어진다. 대안적으로, 1종 이상의 알칼리 토금속 탄산염 함유 물질은 2종 이상의 알칼리 토금속 탄산염 함유 물질을 포함하며, 바람직하게는 이들로 이루어진다. 예를 들어, 1종 이상의 알칼리 토금속 탄산염 함유 물질은 2종 또는 3종의 알칼리 토금속 탄산염 함유 물질, 더 바람직하게는 2종의 알칼리 토금속 탄산염 함유 물질을 포함하며, 바람직하게는 이들로 이루어진다.
바람직하게는, 1종 이상의 알칼리 토금속 탄산염 함유 물질은 1종의 알칼리 토금속 탄산염 함유 물질을 포함하며, 더 바람직하게는 이것으로 이루어진다.
예를 들어, 1종 이상의 알칼리 토금속 탄산염 함유 물질은 탄산칼슘 함유 물질을 포함하며, 더 바람직하게는 이것으로 이루어진다.
본 발명의 방법의 일 실시형태에 따르면, 단계 b)의 1종 이상의 알칼리 토금속 탄산염 함유 물질은, 바람직하게는 탄산칼슘 함유 물질로서, 경질 탄산칼슘, 개질 탄산칼슘, 중질 탄산칼슘 및 이들의 혼합물로 이루어진 군으로부터 선택된다.
바람직하게는, 단계 b)에서의 1종 이상의 알칼리 토금속 탄산염 함유 물질은 중질 탄산칼슘이다.
본 발명에 있어서 "중질 탄산칼슘(GCC)"은 대리석, 백악 또는 석회석을 포함한 천연 공급원으로부터 얻어지고, 그라인딩, 예를 들어 사이클론에 의한 습식 및/또는 건식의 분별 및/또는 스크리닝과 같은 처리를 통해 처리된 탄산칼슘이다.
본 발명에 있어서 "경질 탄산칼슘(PCC)"은 합성 물질로서, 일반적으로, 수성 환경에서의 이산화탄소와 석회의 반응에 이은 침전에 의해 또는 수중에서의 칼슘과 카보네이트원의 석출에 의해 또는 용액으로부터의 칼슘 및 카보네이트 이온, 예를 들어, CaCl2 및 Na2CO3의 석출에 의해 얻어진다. 석출된 탄산칼슘은 3종의 주요 결정형, 즉 칼사이트, 아라고나이트 및 바테라이트로 존재하며, 이들 결정형 각각에 대해 다수의 상이한 다형(결정 습성)이 존재한다. 칼사이트는 편삼각면체(S-PCC), 능면체(R-PCC), 육각 주상형, 피나코이드형, 콜로이드형(C-PCC), 입방형, 및 주상형(P-PCC)과 같은 전형적인 결정 습성을 갖는 삼방정 구조를 갖는다. 아라고나이트는 쌍을 이루는 육각 주상형 결정(twinned hexagonal prismatic crystals)의 전형적인 결정 습성뿐만 아니라, 얇고 긴 주상형, 곡면날형, 가파른 피라미드형, 끌 모양의 결정, 분지 나무 및 산호 또는 벌레와 같은 형태의 다양한 조합을 갖는 사방정 구조이다.
본 발명에 있어서 "개질 탄산칼슘"은, 경우에 따라, 1종 이상의 규산알루미늄 및/또는 1종 이상의 합성 실리카 및/또는 1종 이상의 규산칼슘 및/또는 규산나트륨 및/또는 규산칼륨 및/또는 규산리튬과 같은 1가 염의 1종 이상의 규산염, 및/또는 1종 이상의 수산화알루미늄 및/또는 1종 이상의 규산나트륨 및/또는 규산칼륨의 존재 하에, 천연 탄산칼슘을 25℃에서의 pKa가 2.5 이하인 1종 이상의 산 및 계내에서 형성되고/되거나 외부 공급원으로부터 유래된 가스상 CO2와 반응시키는 공정에 의해 얻어지는 표면 반응된 천연 탄산칼슘이다. 표면 반응된 천연 탄산칼슘의 제조에 관한 추가적인 세부사항은 WO 00/39222, WO 2004/083316 및 US 2004/0020410 A1에 개시되어 있고, 이들 참고문헌의 내용은 본 특허 출원에 포함된다.
알칼리 토금속 탄산염 함유 물질은, 바람직하게는 탄산칼슘 함유 물질로서, 바람직하게는 중질 탄산칼슘(GCC)이다.
예를 들어, 단계 b)의 1종 이상의 알칼리 토금속 탄산염 함유 물질은, 바람직하게는 탄산칼슘 함유 물질로서, Ca(OH)2의 첨가에 의해 물로부터 연화(de-hardening)되는 대리석, 석회석, 백악, 반생석회(half burnt lime), 생석회(burnt lime), 돌로마이트 석회석, 석회질 돌로마이트, 반소성 돌로마이트(half burnt dolomite), 소성 돌로마이트(burnt dolomite), 및 예를 들어 칼사이트, 아라고나이트 및/또는 베라이트 광물 결정 구조의 침강 알칼리 토금속 탄산염, 예컨대 경질 탄산칼슘을 포함하는 군으로부터 선택된다. 대리석, 석회석 및/또는 백악을 사용하는 것이 바람직한데, 그 이유는 이들은 천연 광물이고, 최종 음용수 수질의 탁도가 이러한 천연 광물을 사용하여 제조되는 1종 이상의 알칼리 토금속 탄산수소염을 포함하는 맑은 수용액을 사용하는 것에 의해 보장되기 때문이다. 천연 대리석 광상은 대체로 산 불용성 규산염 불순물을 함유하고 있다. 그러나, 때로는 색깔을 띠는 이러한 산 불용성 규산염은, 본 발명의 방법에 의해 제조되는 생성물을 사용할 때 탁도와 관련하여 최종 수질에 영향을 미치지 않는다.
본 발명의 일 실시형태에 따르면, 1종 이상의 알칼리 토금속 탄산염 함유 물질은, 1종 이상의 알칼리 토금속 탄산염 함유 물질의 총 건조 중량을 기준으로, 50.0 중량% 이상, 바람직하게는 90.0 중량% 이상, 더 바람직하게는 95.0 중량% 이상, 가장 바람직하게는 97.0 중량% 이상의 양으로 알칼리 토금속 탄산염을 포함하며, 바람직하게는 이들로 이루어진다.
또한, 단계 b)의 1종 이상의 알칼리 토금속 탄산염 함유 물질이 미분된 알칼리 토금속 탄산염 함유 물질인 것이 바람직하다.
본 발명에 있어서, 용어 "미분된"은 마이크로미터 범위의 입자 크기, 예를 들어, 0.1 내지 50.0 ㎛의 입자 크기를 말한다. 미분된 입자는 마찰 및/또는 충격에 기초한 기법에 의해, 예를 들어, 습윤 또는 건조 조건 하에서의 밀링 또는 그라인딩에 의해 얻을 수 있다. 그러나, 임의의 다른 적절한 방법에 의해, 예를 들어, 침전, 초임계 용액의 급속 팽창, 분무 건조, 천연 모래 또는 진흙의 분급 또는 분류, 물의 여과, 졸겔법, 분무 반응 합성, 화염 합성법 또는 액체 폼 합성법에 의해 미분된 입자를 얻을 수도 있다.
예를 들어, 단계 b)의 1종 이상의 알칼리 토금속 탄산염 함유 물질은 중량 중앙 입자 크기 d 50이 0.1 내지 50.0 ㎛, 바람직하게는 0.2 내지 25.0 ㎛, 더 바람직하게는 0.3 내지 10.0 ㎛, 가장 바람직하게는 0.5 내지 5.0 ㎛이다.
본 명세서 전반에 있어서, 알칼리 토금속 탄산염 함유 물질 및 다른 물질의 "입자 크기"는 그것의 입자 크기 분포로 나타내어진다. 값 d x 는 해당 직경을 기준으로 입자의 x 중량%가 d x 미만의 직경을 갖는 그 직경을 나타낸다. 이것은 d 20 값이, 모든 입자의 20 중량%가 그보다 작은 입자 크기이고, d 75 값이 모든 입자의 75 중량%가 그보다 작은 입자 크기임을 의미한다. 따라서, d 50 값은 중량 중앙 입자 크기이며, 즉 그레인 입자의 50 중량%가 더 크고, 그레인의 나머지 50 중량%가 그 입자 크기보다 더 작다. 본 발명에 있어서, 입자 크기는 달리 나타내지 않는다면 중량 중앙 입자 크기 d 50으로서 명시된다. 중량 중앙 입자 크기 d 50 값을 측정하기 위해, 세디그래프(Sedigraph)를 이용할 수 있다. 본 발명에 있어서, 표면 반응된 탄산칼슘의 "입자 크기"는 부피 결정 입자 크기 분포로 나타내어진다. 표면 반응된 탄산칼슘의 부피 결정 입자 크기 분포, 예를 들어 부피 중앙 그레인 직경(d 50) 또는 부피 결정 탑 컷 입자 크기(d 98)를 측정하기 위해, 맬버른 마스터사이저(Malvern Mastersizer) 2000을 사용할 수 있다. 중량 결정 입자 크기 분포는, 모든 입자의 밀도가 동일하다면, 부피 결정 입자 크기에 해당한다.
본 발명의 일 실시형태에서, 단계 b)의 알칼리 토금속 탄산염 함유 물질은, BET 등온선을 이용한 질소 가스 흡착(ISO 9277:2010)에 의해 측정할 때, BET 표면적이 0.01 내지 200.0 m2/g, 바람직하게는 1.0 내지 100.0 m2/g이다.
추가적으로 또는 대안적으로, 단계 b)의 1종 이상의 알칼리 토금속 탄산염 함유 물질은 단계 b)의 1종 이상의 알칼리 토금속 탄산염 함유 물질의 총 중량을 기준으로 HCl 불용물 함량이 0.02 내지 90.0 중량%, 0.03 내지 25.0　중량%, 또는 0.05 내지 15.0 중량%일 수 있다. 바람직하게는, 1종 이상의 알칼리 토금속 탄산염 함유 물질의 HCl 불용물 함량이 탄산칼슘의 총 중량을 기준으로 1.0 중량%를 초과하지 않는다. HCl 불용물 함량은, 예를 들어, 석영, 규산염 또는 운모 등의 광물일 수 있다.
단계 b)에서의 1종 이상의 알칼리 토금속 탄산염 함유 물질은 하나 이상의 부 공정 흐름에 제공된 물에 건조 형태 또는 수성 형태로 첨가된다.
단계 b)에서의 1종 이상의 알칼리 토금속 탄산염 함유 물질이 건조 형태로 첨가될 경우, 1종 이상의 알칼리 토금속 탄산염 함유 물질은 분말 형태 또는 과립 형태일 수 있다.
1종 이상의 알칼리 토금속 탄산염 함유 물질과 관련한 용어 "건조"는 1종 이상의 알칼리 토금속 탄산염 함유 물질의 중량을 기준으로 0.3 중량% 미만의 물을 함유하는 물질인 것으로 이해된다. 물의 비율(%)은 전기량 적정 칼 피셔 측정법에 따라 측정하며, 이 때 1종 이상의 알칼리 토금속 탄산염 함유 물질을 220℃로 가열하고, 증기로서 방출되고 질소 가스 흐름(100 ml/min)을 이용하여 단리한 수함량을 전기량 적정 칼 피셔 유닛에서 측정한다.
단계 b)의 1종 이상의 알칼리 토금속 탄산염 함유 물질이 수성 형태로 첨가될 경우, 1종 이상의 알칼리 토금속 탄산염 함유 물질은, 고체 함량이 슬러리의 총 중량을 기준으로 5.0 내지 15.0 중량%, 예컨대 약 10 중량%인 수성 슬러리의 형태이다. 이 슬러리는 바람직하게는, 임의의 분산제를 사용하지 않고 예를 들어 고체 함량이 30.0 내지 50.0 중량%, 예컨대 약 40 중량%인 고농축 슬러리를 사용하거나 분말 또는 과립 형태와 같은 고체 형태의 토금속 탄산염 함유 물질을 사용하여 현장에서 생성한다.
본 발명에 있어서, "현탁액" 또는 "슬러리"는 용매, 즉 수성 용매와 알칼리 토금속 탄산염 함유 물질 및/또는 알칼리 토금속 탄산수소염의 입자를 포함하는 계를 의미하며, 여기서, 알칼리 토금속 탄산염 함유 물질 및/또는 알칼리 토금속 탄산수소염의 입자의 적어도 일부는 수성 용매 중에 불용성 고체로서 존재한다. 상기 용어는 알칼리 토금속 탄산염 함유 물질 및/또는 알칼리 토금속 탄산수소염 입자의 일부가 수성 용매 중에 용해되는 것을 배제하지 않는다.
본 발명의 방법의 단계 b)에 따르면, 1종 이상의 알칼리 토금속 탄산염 함유 물질을 부 공정 흐름(2)에 제공된 물에 첨가하여, 1종 이상의 알칼리 토금속 탄산염 함유 물질을 포함하는 현탁액을 얻는다.
단계 b)에서 얻은 1종 이상의 알칼리 토금속 탄산염 함유 물질을 포함하는 현탁액은 현탁액의 총 중량을 기준으로 바람직하게는 고체 함량이 0.01 내지 20.0 중량% 범위, 더 바람직하게는 1.0 내지 15.0 중량% 범위, 가장 바람직하게는 5.0 내지 10.0 중량% 범위이다.
1종 이상의 알칼리 토금속 탄산염 함유 물질 이외에, 1종 이상의 알칼리 토금속 탄산염 함유 물질을 포함하는 현탁액은 미분된 광물을 추가로 포함할 수 있다. 일 실시형태에 따르면, 1종 이상의 알칼리 토금속 탄산염 함유 물질을 포함하는 현탁액은 미분된 탄산마그네슘칼슘, 예를 들어 돌로마이트 석회석, 석회질 돌로마이트 또는 반소성 돌로마이트, 산화마그네슘, 예컨대 소성 돌로마이트, 황산마그네슘, 탄산수소칼륨, 탄산수소나트륨 및/또는 필수 미량 원소를 포함하는 다른 광물을 포함할 수 있다.
본 발명의 방법의 단계 c)에 따르면, pKa 값이 5 미만인 산 또는 이산화탄소를 부 공정 흐름(2)의 제2 부분(5)에 제공된 물에 첨가하고, pH 값을 2.5 내지 7.5 범위로 조절하여, 산성화된 물을 얻는다. 바람직하게는, 5 미만의 pKa 값은 22℃에서 측정한다.
사용되는 이산화탄소는 가스상 이산화탄소, 액체 이산화탄소, 고체 이산화탄소, 및 이산화탄소와 다른 가스의 가스상 혼합물, 예컨대 연소법 또는 하소법 등과 같은 공업적 방법으로부터 배출된 이산화탄소 함유 연도 가스로부터 선택된다. 바람직하게는, 이산화탄소는 가스상 이산화탄소이다. 이산화탄소와 다른 가스의 가스상 혼합물이 사용될 경우, 이산화탄소는 가스상 혼합물의 총 부피를 기준으로 90.0 부피% 내지 약 99.0 부피%, 바람직하게는 95.0 내지 99.0 부피% 범위로 존재한다. 예를 들어, 이산화탄소는 가스상 혼합물의 총 부피를 기준으로 97.0 부피% 이상의 양으로 존재한다.
본 발명의 방법에 사용되는 산은, 바람직하게는 22℃에서 pKa 값이 4 미만인 산이다. 예를 들어, 단계 c)에서의 산은 황산, 염산, 질산 또는 시트르산 및 이들의 혼합물로 이루어진 군으로부터 선택된다. 일 실시형태에서, 산은 22℃에서 pKa 값이 0 이하인 산 중에서 선택되며, 더 구체적으로 황산, 염산 또는 이들의 혼합물로부터 선택된다. 대안적으로, 산은 산성 pH를 갖는 염, 예컨대 알칼리 금속 수소염, 예를 들어 NaHSO4 및/또는 KHSO4일 수 있다.
본 발명의 방법의 특수한 요건 중 하나는, (22℃에서) pKa 값이 5 미만인 산 또는 이산화탄소를 부 공정 흐름(2)의 제2 부분(5)에 제공된 물에 첨가하여, pH 값을 2.5 내지 7.5 범위로 조절한다. 바람직하게는, 단계 c)에서의 pH 값을 3.0 내지 7.0 범위, 바람직하게는 4.0 내지 5.0 범위로 조절한다.
(22℃에서) pKa 값이 5 미만인 산 또는 이산화탄소를 부 공정 흐름(2)의 제2 부분(5)에 제공된 물에 첨가하면 산성화된 물이 얻어진다.
(22℃에서) pKa 값이 5 미만인 산 또는 이산화탄소는 부 공정 흐름(2)의 제2 부분(5)에 제공된 물에 제어된 속도로 주입되어, 스트림 중에 이산화탄소 기포의 분산물을 형성하고 기포가 그 안에서 용해될 수 있게 한다. 예를 들어, (22℃에서) pKa 값이 5 미만인 산 또는 이산화탄소의 수중 용해는 투과수/증류수 중의 출발 CO2 농도, 최종 목표 pH 값(과잉 CO2) 및 최종 목표 칼슘 농도(첨가된 CaCO3)에 따라 10 내지 1500 mg/l, 바람직하게는 50 내지 1500 mg/l의 유량으로 수류를 제공함으로써 촉진될 수 있다.
부 공정 흐름(2)의 제2 부분(5)에 제공된 물에 주입되는 (22℃에서) pKa 값이 5 미만인 산 또는 이산화탄소의 양은 적어도 하나의 제1 부 공정 흐름(2)에 제공된 물 중에 이미 존재하는 이산화탄소의 양에 따라 달라진다. 물 중에 이미 존재하는 이산화탄소의 양은, 예를 들어, 물의 상류 처리에 따라 달라진다. 예를 들어, 플래쉬 증발법에 의해 탈염된 물은 다른 양의 이산화탄소를 포함하고, 따라서, 역삼투법에 의해 탈염된 물과 다른 pH를 갖는다. 물, 예를 들어 역삼투법으로 탈염된 물은 약 5.3의 pH와 약 1.5 mg/l의 CO2 함량을 가질 수 있다.
1종 이상의 알칼리 토금속 탄산염 함유 물질을 부 공정 흐름(2)의 제1 부분(4)에 제공된 물에 첨가하면서, (22℃에서) pKa 값이 5 미만인 산 또는 이산화탄소를 부 공정 흐름(2)의 제2 부분(5)에 제공된 물에 첨가한다는 점에 주목해야 한다. 따라서, 부 공정 흐름(2)의 제1 부분(4)은 부 공정 흐름(2)의 제2 부분(5)과 다르며, 즉, 부 공정 흐름(2)의 제1 부분(4)과 제2 부분(5)은 동일한 부 공정 흐름(2)에 별도로 위치하는 것으로 이해되어야 한다.
본 발명의 방법의 일 실시형태에서, 부 공정 흐름(2)의 제2 부분(5)은 부 공정 흐름(2)의 제1 부분(4)에 앞서 위치한다. 따라서, 본 발명의 방법의 이러한 실시형태에서, 단계 b)에서 얻은 1종 이상의 알칼리 토금속 탄산염 함유 물질을 포함하는 현탁액을 단계 c)에서 얻은 산성화된 물에 주입한다.
본 발명의 방법의 단계 d)에 따르면, 단계 b)에서 얻은 현탁액을 단계 c)에서 얻은 산성화된 물과 혼합하여, 1종 이상의 알칼리 토금속 탄산수소염의 용액 또는 현탁액을 얻는다.
공정 단계 d)에 따른, 단계 b)에서 얻은 현탁액과 단계 c)에서 얻은 산성화된 물의 혼합은 당업자에게 공지된 임의의 통상적인 방법에 의해 수행될 수 있다. 바람직하게는, 혼합은 믹싱 및/또는 균질화 조건 하에 수행할 수 있다. 당업자라면 그의 공정 장치에 따라 이러한 믹싱 및/또는 균질화 조건, 예컨대 믹싱 속도 및 온도를 채택할 것이다.
예를 들어, 혼합은 반응기 유닛(6), 바람직하게는 탱크 또는 관형 반응기에서 수행할 수 있다. 그러한 탱크 또는 관형 반응기는 당업자에게 잘 알려져 있고 다양한 공급업체로부터 입수할 수 있다.
본 발명의 방법의 일 실시형태에서, 단계 d)는, 단계 b)에서 얻은 현탁액과 단계 c)에서 얻은 산성화된 물의 충분한 혼합을 담보하기 위해, 바람직하게는 5 내지 55℃, 더 바람직하게는 15 내지 45℃의 온도 범위에서 수행된다.
1종 이상의 알칼리 토금속 탄산염 함유 물질을 포함하는 용액 또는 현탁액을 얻기 위한 1종 이상의 알칼리 토금속 탄산수소염 함유 물질을 포함하는 현탁액의, 액상, 즉 물 중의 알칼리 토금속 탄산염의 용해 속도는 이산화탄소 또는 5 미만의 pKa 값을 갖는 산의 양뿐만 아니라, 온도, pH, 압력, 현탁액 중의 초기 알칼리 토금속 탄산염 농도와, (22℃에서) 5 미만의 pKa 값을 갖는 산 또는 이산화탄소가 1종 이상의 알칼리 토금속 탄산염 함유 물질을 포함하는 현탁액에 도입되는 투입 속도에 따라 달라진다.
단계 d)에서 얻은 1종 이상의 알칼리 토금속 탄산수소염의 용액 또는 현탁액의 이산화탄소 농도는 50 내지 2800 mg/l 범위, 바람직하게는 200 내지 750 mg/l 범위인 것이 바람직하다.
추가적으로 또는 대안적으로, 단계 d)에서 얻은 용액 또는 현탁액 중 1종 이상의 알칼리 토금속 탄산수소염 1 mol을 생성하기 위해 사용되는 CO2의 양(mol)은 0.5 내지 6.0　mol 범위, 바람직하게는 0.5 내지 4.5 mol 범위, 가장 바람직하게는 0.5 내지 3.0 mol 범위이다.
단계 d)에서 얻은 용액 또는 현탁액 중의 1종 이상의 알칼리 토금속 탄산수소염의 종류는 본 발명의 방법의 단계 b)에서 제공된 1종 이상의 알칼리 토금속 탄산염 함유 물질에 따라 달라진다는 점에 주목해야 한다. 따라서, 1종 이상의 알칼리 토금속 탄산염 함유 물질이 탄산칼슘 함유 물질을 포함할 경우, 단계 d)에서 얻은 용액 또는 현탁액 중의 1종 이상의 알칼리 토금속 탄산수소염은 탄산수소칼슘을 포함한다. 대안적으로, 1종 이상의 알칼리 토금속 탄산염 함유 물질이 탄산칼슘으로 이루어진 경우, 단계 d)에서 얻은 용액 또는 현탁액 중의 1종 이상의 알칼리 토금속 탄산수소염은 탄산수소칼슘으로 이루어진다.
단계 d)에서 얻은 1종 이상의 알칼리 토금속 탄산수소염의 용액 또는 현탁액은 바람직하게는, 100 내지 1000 mg/l 범위, 바람직하게는 300 내지 600 mg/l 범위의 알칼리 토금속 탄산수소염으로서 알칼리 토금속 농도를 갖는다는 것으로 이해된다. 본 발명의 방법의 일 실시형태에서, 단계 d)에서 얻은 1종 이상의 알칼리 토금속 탄산수소염의 용액 또는 현탁액은 탄산수소칼슘이며, 100 내지 1000 mg/l 범위, 바람직하게는 300 내지 600 mg/l 범위의 탄산수소칼슘으로서 칼슘 금속 농도를 갖는다.
전술한 바와 같이, 1종 이상의 알칼리 토금속 탄산수소염의 용액 또는 현탁액이 단계 d)에서 얻어진다.
단계 d)에서 얻은 1종 이상의 알칼리 토금속 탄산수소염의 용액 또는 현탁액이 1종 이상의 알칼리 토금속 탄산염 함유 물질의 용해되지 않은 고체 입자를 포함할 경우, 1종 이상의 알칼리 토금속 탄산수소염의 용액 또는 현탁액에 대해 바람직하게는 분리 단계 g)를 수행한다. 분리 단계 g)는 바람직하게는 분리 유닛(7)에서 수행한다.
본 발명의 방법의 일 실시형태에서, 분리는, 용액 또는 현탁액으로부터 용해되지 않은 고체 입자를 제거하는 데 적합한, 당업자에게 공지된 임의의 통상적인 방법에 의해 수행할 수 있다. 예를 들어, 분리 단계 g)는 1종 이상의 알칼리 토금속 탄산수소염의 용액 또는 현탁액을 필터, 멤브레인 또는 필터층에 통과시킴으로써 또는 1종 이상의 알칼리 토금속 탄산수소염의 용액 또는 현탁액을 원심분리함으로써 수행한다.
본 발명의 방법의 단계 e)에 따르면, 단계 d)에서 얻은 1종 이상의 알칼리 토금속 탄산수소염의 용액을 주 공정 흐름(1)에 제공된 물에 투입하여, 1종 이상의 알칼리 토금속 탄산수소염의 수용액을 얻는다.
본 발명의 방법의 한 가지 요건은, 단계 d)에서 얻은 1종 이상의 알칼리 토금속 탄산수소염의 용액을 주 공정 흐름(1)에 제공된 물에 투입한다는 것이다. 따라서, 1종 이상의 알칼리 토금속 탄산수소염의 현탁액이 공정 단계 d)에서 얻어진다면, 이 방법은 공정 단계 e)가 수행되기 전에 공정 단계 g)를 추가로 포함하며, 즉, 공정 단계 g)를 단계 d) 후 단계 e) 전에 수행한다.
단계 d)에서 얻은 1종 이상의 알칼리 토금속 탄산수소염의 용액을 주 공정 흐름(1)에 제공된 물에 투입함으로써, 주요 공정 흐름(1)의 물을 바람직하게는 5.5 내지 7.5 범위, 바람직하게는 6.0 내지 7.0 범위의 pH 값으로 조절한다.
단계 e)에서 얻은 1종 이상의 알칼리 토금속 탄산수소염의 수용액의 이산화탄소 농도는 10 내지 2400 mg/l 범위, 바람직하게는 100 내지 550 mg/l 범위인 것이 바람직하다.
추가적으로 또는 대안적으로, 단계 e)에서 얻은 용액 중의 1종 이상의 알칼리 토금속 탄산수소염 1 mol을 제조하기 위해 사용되는 CO2의 양(mol)은 0.5 내지 2.0　mol 범위, 바람직하게는 0.5 내지 1.7 mol 범위, 더 바람직하게는 0.5 내지 1.5 mol 범위, 가장 바람직하게는 0.5 내지 1.3 mol 범위이다.
본 발명의 방법의 단계 f)에 따르면, 물에 제공된 1종 이상의 알칼리 토금속 수산화물을 단계 e)의 주 공정 흐름(1)에서 얻은 1종 이상의 알칼리 토금속 탄산수소염의 수용액에 첨가하여, 1종 이상의 알칼리 토금속 탄산수소염의 수용액의 pH 값을 7.0 내지 9.0 범위로 조절하고, 10 내지 300 mg/l 범위의 알칼리 토금속 탄산수소염으로서 알칼리 토금속 농도를 갖는 1종 이상의 알칼리 토금속 탄산수소염의 수용액을 형성한다.
따라서, 1종 이상의 알칼리 토금속 수산화물을 단계 e)의 주 공정 흐름(1)에서 얻은 1종 이상의 알칼리 토금속 탄산수소염의 수용액에 첨가하는 것이 필요하다.
본 발명에 있어서, 용어 "1종 이상의" 알칼리 토금속 수산화물은 알칼리 토금속 수산화물이 1종 이상의 알칼리 토금속 수산화물을 포함하며, 바람직하게는 이들로 이루어지는 것을 의미한다.
본 발명의 일 실시형태에서, 1종 이상의 알칼리 토금속 수산화물은 1종의 알칼리 토금속 수산화물을 포함하며, 바람직하게는 이것으로 이루어진다. 대안적으로, 1종 이상의 알칼리 토금속 수산화물은 2종 이상의 알칼리 토금속 수산화물을 포함하며, 바람직하게는 이들로 이루어진다. 예를 들어, 1종 이상의 알칼리 토금속 수산화물은 2종 또는 3종의 알칼리 토금속 수산화물, 더 바람직하게는 2종의 알칼리 토금속 수산화물을 포함하며, 바람직하게는 이들로 이루어진다.
바람직하게는, 1종 이상의 알칼리 토금속 수산화물은 1종의 알칼리 토금속 수산화물을 포함하며, 더 바람직하게는 이것으로 이루어진다.
단계 f)에서 첨가된 1종 이상의 알칼리 토금속 수산화물은 바람직하게는 수산화칼슘 및/또는 수산화마그네슘을 포함한다. Ca(OH)2에 비해 Mg(OH)2의 수용해도가 매우 낮음으로 인해, Mg(OH)2와 CO2의 반응 속도는 매우 제한적이며, 현탁액 중 Ca(OH)2의 존재 시, CO2와 Ca(OH)2의 반응은 훨씬 더 우선적이다. 따라서, 1종 이상의 알칼리 토금속 수산화물은 바람직하게는 수산화칼슘으로 이루어진다.
본 발명의 일 실시형태에 따르면, 1종 이상의 알칼리 토금속 수산화물은 바람직하게는 1종 이상의 미분된 알칼리 토금속 수산화물이다.
예를 들어, 단계 f)의 1종 이상의 알칼리 토금속 수산화물은 중량 중앙 입자 크기 d 50이 0.1 내지 100.0 ㎛, 바람직하게는 0.2 내지 50.0 ㎛, 더 바람직하게는 0.3 내지 25.0 ㎛, 가장 바람직하게는 0.5 내지 10.0 ㎛이다.
본 발명의 일 실시형태에서, 단계 f)의 1종 이상의 알칼리 토금속 수산화물은 BET 동온선을 이용한 질소 가스 흡착법(ISO 9277:2010)으로 측정할 때, BET 표면적이 0.01 내지 200.0 m2/g, 바람직하게는 1.0 내지 100.0 m2/g이다.
1종 이상의 알칼리 토금속 수산화물은, 바람직하게는, 단계 f)에서 단계 f)에서 제공된 물 중의 1종 이상의 알칼리 토금속 수산화물의 농도가 800 내지 1700 mg/l 범위, 바람직하게는 1000 내지 1300 mg/l 범위가 되도록 첨가된다.
단계 f)의 1종 이상의 알칼리 토금속 수산화물은 물에 제공된다. 따라서, 1종 이상의 알칼리 토금속 수산화물은 용액 또는 현탁액의 형태인 것으로 이해되어야 한다.
1종 이상의 알칼리 토금속 수산화물이 용액 형태일 경우, 그 용액은 바람직하게는 용액의 총 중량을 기준으로 0.05 중량% 내지 0.4 중량%, 바람직하게는 약 0.1 중량%의 알칼리 토금속 수산화물 함량을 갖는다. 알칼리 토금속 수산화물 용액은 바람직하게는 현장에서 생성된다. 따라서, 알칼리 토금속 수산화물 용액이 단계 f)에서 제공될 경우, 알칼리 토금속 수산화물 용액은 공정 단계 a)에서 제공된 물로 제조되는 것이 바람직하다. 달리 말하면, 알칼리 토금속 수산화물 용액이 단계 f)에서 제공될 경우, 이 방법은 바람직하게는 주 공정 흐름(1) 및 하나 이상의 부 공정 흐름(2) 및 제2 부 공정 흐름(3)을 포함한다.
본 발명의 방법의 일 실시형태에서, 이로써, 용액 형태의 1종 이상의 알칼리 토금속 수산화물이 제2 부 공정 흐름(3)의 물에 제공된다.
이러한 실시형태에서, 단계 a)에서 제공된 물의 일부를 주 공정 흐름(1)에 주입하고, 물의 나머지 부분을 하나 이상의 부 공정 흐름(2) 및 제2 부 공정 흐름(3)에 주입한다. 따라서, 하나 이상의 부 공정 흐름(2) 및 제2 부 공정 흐름(3)은 주 공정 흐름(1)에 연결되며, 바람직하게는 하나 이상의 부 공정 흐름(2) 및 제2 부 공정 흐름(3)이 그 각각의 유입구와 유출구에 의해 주 공정 흐름(1)에 연결된다.
일 실시형태에서, 하나 이상의 부 공정 흐름(2) 및 제2 부 공정 흐름(3)의 유입구는 주 공정 흐름(1)에 임의의 순서로 독립적으로 연결될 수 있다. 이와 관련하여, 단지, 제2 부 공정 흐름(3)의 유입구가 하나 이상의 부 공정 흐름(2)의 유출구 앞에 위치하는 것이 필요하다. 바람직하게는, 하나 이상의 부 공정 흐름(2) 및 제2 부 공정 흐름(3)의 유입구는 주 공정 흐름(1)에 동일한 위치에서 연결된다.
본 발명에 있어서, 용어 "앞"은 장치의 다른 유닛 앞의 선행 위치를 의미한다.
하나 이상의 부 공정 흐름(2) 및 제2 부 공정 흐름(3)의 유출구와 관련하여, 제2 부 공정 흐름(3)의 유출구는 바람직하게는 주 공정 흐름(1)에서 하나 이상의 부 공정 흐름(2) 뒤에 위치한다.
대안적으로, 1종 이상의 알칼리 토금속 수산화물은 현탁액 형태이다. 단계 f)에서 제공된 1종 이상의 알칼리 토금속 수산화물이 현탁액 형태일 경우, 그 현탁액은 바람직하게는 현탁액의 총 중량을 기준으로 15.0 내지 25.0 중량%, 바람직하게는 약 20.0 중량%의 알칼리 토금속 수산화물 함량을 갖는다.
이러한 실시형태에서, 알칼리 토금속 수산화물 현탁액은 알칼리 토금속 수산화물 용액과 관련하여 설명한 것과 같이 현장에서 제조될 수 있거나 또는 본 발명의 공정과 독립적으로 제조될 수 있다. 알칼리 토금속 수산화물 현탁액이 본 발명의 공정과 독립적으로 제조될 경우, 그에 따라 알칼리 토금속 수산화물 현탁액은 제2 부 공정 흐름(3)의 물로부터 제조되지 않는다.
단계 e)의 주 공정 흐름(1)에서 얻은 1종 이상의 알칼리 토금속 탄산수소염의 수용액에 물에 제공된 1종 이상의 알칼리 토금속 수산화물을 첨가하는 것에 의해, 단계 f)에서 얻은 1종 이상의 알칼리 토금속 탄산수소염의 수용액의 pH 값은 7.0 내지 9.0 범위로 조절된다. 바람직하게는, 단계 f)에서 얻은 1종 이상의 알칼리 토금속 탄산수소염의 수용액은 pH 값이 7.2 내지 8.9 범위, 바람직하게는 7.8 내지 8.4 범위이다.
슬러지 생산을 줄이면서 CO2 소비 효율을 증가시키기 위해서는, 구체적으로, 단계 b)에서의 1종 이상의 알칼리 토금속 탄산염 함유 물질과 단계 f)에서의 알칼리 토금속 수산화물 간의 몰비를 50:1 내지 1:10 범위로 하는 것이 필요한 하나이다. 예를 들어, 단계 b)에서의 1종 이상의 알칼리 토금속 탄산염 함유 물질과 단계 f)에서의 알칼리 토금속 수산화물 간의 몰비는 50:1 내지 1:3 범위, 바람직하게는 3:1 내지 1:1.5 범위이다.
이와 같이 본 발명의 방법에 의해 얻은 1종 이상의 알칼리 토금속 탄산수소염을 포함하는 수용액은 이산화탄소 농도가 바람직하게는 0.001 내지 20 mg/l 범위, 더 바람직하게는 0.1 내지 5 mg/l 범위이다.
단계 f)에서 얻은 1종 이상의 알칼리 토금속 탄산수소염의 수용액은 10 내지 300 mg/l 범위의 알칼리 토금속 탄산수소염으로서 알칼리 토금속 농도를 갖는 것으로 이해되어야 한다. 바람직하게는, 단계 f)에서 얻은 1종 이상의 알칼리 토금속 탄산수소염의 수용액은 20 내지 200 mg/l, 더 바람직하게는 50 내지 120 mg/l 범위의 알칼리 토금속 탄산수소염으로서 알칼리 토금속 농도를 갖는다.
본 발명의 방법의 일 실시형태에서, 단계 f)에서 얻은 1종 이상의 알칼리 토금속 탄산수소염의 수용액은 탄산수소칼슘을 포함하며, 그 용액은 10 내지 300 mg/l 범위, 바람직하게는 20 내지 200 mg/l, 더 바람직하게는 25 내지 150 mg/l 범위의 탄산수소칼슘으로서 칼슘 금속 농도를 갖는다.
본 발명의 방법의 대안적인 실시형태에서, 단계 f)에서 얻은 1종 이상의 알칼리 토금속 탄산수소염의 수용액은 탄산수소마그네슘을 포함하며, 그 용액은 10 내지 300 mg/l 범위, 바람직하게는 10 내지 50 mg/l 범위, 더 바람직하게는 10 내지 25 mg/l 범위의 탄산수소마그네슘으로서 마그네슘 금속 농도를 갖는다.
대안적으로, 단계 f)에서 얻은 1종 이상의 알칼리 토금속 탄산수소염의 수용액은 탄산수소칼슘 및 탄산수소마그네슘을 포함하며, 그 용액은 10 내지 300 mg/l 범위, 바람직하게는 20 내지 200 mg/l 범위, 더 바람직하게는 25 내지 200 mg/l 범위의 탄산수소칼슘 및 탄산수소마그네슘으로서 총 칼슘 및 마그네슘 금속 농도를 갖는다.
본 발명의 일 실시형태에서, 단계 f)에서 얻은 1종 이상의 알칼리 토금속 탄산수소염의 수용액은, 수용액의 총 중량을 기준으로, 0.01 내지 20.0 중량% 범위, 더 바람직하게는 0.01 내지 10.0 중량% 범위, 가장 바람직하게는 0.01 내지 1.0 중량% 범위의 1종 이상의 알칼리 토금속 탄산수소염의 용해된 함량을 갖는다.
추가적으로 또는 대안적으로, 단계 f)에서 얻은 1종 이상의 알칼리 토금속 탄산수소염의 수용액은 탁도 값이 1 NTU 미만, 바람직하게는 0.5 NTU 미만, 가장 바람직하게는 0.3 NTU 미만이다. 예를 들어, 단계 f)에서 얻은 1종 이상의 알칼리 토금속 탄산수소염의 수용액은 탁도 값이 0.2 NTU 미만 또는 0.1 NTU 미만이다.
본 발명에 있어서 "탁도(turbidity)"란 일반적으로 육안으로 볼 수 없는 개개의 입자(부유된 고체)에 의해 발생된 유체의 흐림 또는 혼탁을 말한다. 탁도의 측정은 수질의 핵심적 검사이고, 네펠로미터(nephelometer)로 수행할 수 있다. 본 발명에서 사용되는 캘리브레이션된 네펠로미터로부터의 탁도 단위는 네펠로메트릭 탁도 단위(NTU)로서 명시된다.
본 발명의 방법의 일 실시형태에 따르면, 단계 f)에서 얻은 1종 이상의 알칼리 토금속 탄산수소염의 수용액은 경도가 0.5 내지 17 °dH, 바람직하게는 1 내지 10 °dH, 가장 바람직하게는 1.5 내지 7 °dH이다.
본 발명에 있어서, 경도(hardness)란 저먼 경도(German hardness)를 말하며, "° 저먼 경도, °dH"로 표현된다. 이와 관련하여, 경도는 알칼리 토금속 탄산수소염을 포함하는 수용액 중의 알칼리 토금속 이온의 총량을 나타낸다.
본 발명의 방법에 의해 얻은 1종 이상의 알칼리 토금속 탄산수소염을 포함하는 수용액은 단계 a)에서 제공된 물의 경도보다 적어도 3 °dH, 더 바람직하게는 적어도 5 °dH 높은 경도를 갖는다.
본 발명의 방법에 의해 얻은 1종 이상의 알칼리 토금속 탄산수소염의 수용액은 물의 미네랄화에 적합하다. 예를 들어, 본 발명의 방법에 의해 얻은 1종 이상의 알칼리 토금속 탄산수소염의 수용액은 탈염수 또는 천연 연수의 미네랄화에 적합하다.
본 발명의 방법에 의해 얻은 1종 이상의 알칼리 토금속 탄산수소염의 수용액을 이용함으로써 미네랄화할 수 있는 물은 다양한 수원으로부터 유래될 수 있고, 증류수, 공업용수, 수돗물, 담수화된 물, 예컨대 담수화된 해수, 기수 또는 염수, 처리된 폐수 또는 천연 연수, 예컨대 지하수, 지표수 또는 강수 중에서 선택될 수 있다. 바람직하게는, 본 발명의 방법에 의해 얻은 1종 이상의 알칼리 토금속 탄산수소염의 수용액을 이용함으로써 미네랄화할 수 있는 물은 담수화된 물, 예를 들어, 담수화 공정으로부터 얻은 투과수 또는 증류수이다.
얻어진 좋은 결과를 고려할 때, 본 출원은 추가로 또 다른 측면에서 하기 단계를 포함하는, 물을 미네랄화하는 방법에 관한 것이다:
i) 미네랄화하려는 물을 제공하는 단계,
ii) 본원에 기재된 바와 같은 방법에 의해 얻은 1종 이상의 알칼리 토금속 탄산수소염을 포함하는 수용액을 제공하는 단계,
iii) 단계 i)의 미네랄화하려는 물과 단계 ii)의 1종 이상의 알칼리 토금속 탄산수소염을 포함하는 수용액을 혼합하여, 미네랄화된 물을 얻는 단계, 및
iv) 단계 iii)에서 얻은 미네랄화된 물에 1종 이상의 알칼리 토금속 수산화물을 첨가하는 단계.
미네랄화하려는 물, 본 방법에 의해 얻은 1종 이상의 알칼리 토금속 탄산수소염을 포함하는 수용액, 1종 이상의 알칼리 토금속 수산화물 및 이들의 바람직한 실시형태의 정의와 관련해서는, 본 발명의 1종 이상의 알칼리 토금속 탄산수소염을 포함하는 수용액의 제조 방법의 기술적 세부사항을 설명할 때 상기에 제공한 설명을 참조할 수 있다.
단계 ii)에서 제공된 1종 이상의 알칼리 토금속 탄산수소염을 포함하는 수용액은 단계 i)에서 제공된 미네랄화하려는 물의 경도보다 적어도 3°dH, 더 바람직하게는 적어도 5°dH 더 높은 경도를 갖는다.
안정하고 균형잡힌 최종 수질을 얻기 위해, 미네랄 함량을 더 증가시키고/시키거나, 임의의 남아있는 "공격적(aggressive)" 이산화탄소를 중화시키고/시키거나, pH를 증가시키기 위해서는, 단계 iii)에서 얻은 미네랄화된 물에 1종 이상의 알칼리 토금속 수산화물을 첨가하는 것이 필요하다.
따라서, 물을 미네랄화하는 방법은 단계 iii)에서 얻은 미네랄화된 물에 1종 이상의 알칼리 토금속 수산화물을 첨가하는 단계 iv)를 포함한다.
본 발명의 추가 양태는 본원에 기재된 방법에 의해 얻은 1종 이상의 알칼리 토금속 탄산수소염을 포함하는 수용액을 물의 미네랄화에 사용하는 용도에 관한 것이다. 물은 바람직하게는 탈염수 또는 천연 연수이다.
미네랄화하려는 물, 본 방법에 의해 얻은 1종 이상의 알칼리 토금속 탄산수소염을 포함하는 수용액 및 이들의 바람직한 실시형태의 정의와 관련해서는, 본 발명의 1종 이상의 알칼리 토금속 탄산수소염을 포함하는 수용액의 제조 방법의 기술적 세부사항을 설명할 때 상기에 제공한 설명을 참조할 수 있다.
하기 실시예는 본 발명을 추가로 예시할 수 있지만, 본 발명을 예시된 실시형태에 한정하려는 의도는 아니다.
실험 섹션
1. 측정 방법
이하, 실시예에서 수행된 측정 방법을 설명한다.
수현탁액 또는 수용액의 pH
메틀러 톨레도 세븐 이지(Mettler Toledo Seven Easy) pH 미터 및 메틀러 톨레도 인랩® 엑스퍼트 프로(Mettler Toledo InLab® Expert Pro) pH 전극을 사용하여 25℃에서 현탁액의 pH를 측정한다. 먼저, 20℃에서 pH 값이 4, 7 및 10인 시판되는 버퍼 용액(Aldrich 제품)을 사용하여 장치의 3 포인트 캘리브레이션(세그먼트 방법에 따라)을 행한다. 기록된 pH 값은 장치가 검출한 종점값이다(종점은 측정된 신호가 마지막 6초 동안 평균과 0.1 mV 미만 차이날 때의 값이다).
수현탁액의 고체 함량
수분 분석기
스위스 소재의 메틀러-톨레도(Mettler-Toledo)사로부터 입수한 모이스쳐 애널라이저(Moisture Analyser) HR73을 이용하여 하기 셋팅에 따라 고체 함량("건조 중량"이라고도 함)을 측정하였다. 온도 120℃, 자동 스위치 오프 3, 표준 건조, 5 내지 20 g의 생성물.
입상 물질의 입자 크기 분포(< X 의 직경을 갖는 입자의 질량%) 및 중량 중앙 직경( d 50 )
맬버른 마스터사이저(Malvern Mastersizer) 2000 레이저 회절계(영국 소재의 Malvern Instruments Plc. 제품)를 사용해서 프라운호퍼(Fraunhofer) 광산란 근사법을 이용하여 생성물의 입자 크기 분포를 측정하였다. 방법과 장치는 당업자에게 알려져 있으며, 충전제 및 기타 입상 물질의 입자 크기를 측정하는 데 통상적으로 이용된다.
측정은 0.1　중량%의 Na4P2O7을 포함하는 수용액 중에서 행하였다. 샘플을 고속 교반기를 사용하여 수퍼소닉 존재 하에 분산시켰다.
수현탁액 또는 용액의 탁도
해치 랑에 2100AN IS 래보러토리 터비도미터(Hach Lange 2100AN IS Laboratory Turbidimeter)를 이용하여 탁도를 측정하고, < 0.1, 20, 200, 1000, 4000 및 7500 NTU의 스탭캘(StabCal) 탁도 표준물질(포르마진 표준물질)을 이용하여 캘리브레이션을 수행하였다.
수용액의 알칼리도 및 경도
수용액의 알칼리도는 0.1 M 염산 용액으로 샘플을 적정하여 측정하였다. pH 4.3이 지속될 때 적정의 종점에 도달된다. 알칼리도의 양은 하기 식으로 계산하였다:
알칼리도 = 산의 부피(ml) x 0.1 x 100.08 x 1000/(2 x 샘플의 부피(ml))
경도는 저먼 경도를 말하고, "°저먼 경도, °dH"로 표현된다. 경도 및 알칼리도는 하나의 적정으로 같은 방법에 의해 측정하였다.
수용액의 산도
수용액의 산도는 0.01 M 수산화나트륨 용액으로 유리 CO2를 적정함으로써 측정하였다. pH 8.3이 지속될 때 적정의 종점에 도달된다. CO2의 양은 하기 식으로 계산하였다:
유리 CO2 = NaOH의 부피(ml) x 0.01 x 44.01 x 1000/샘플의 부피(ml)
물질의 BET 표면적
본 출원 전반에서, 미네랄 충전제의 비표면적(단위: m2/g)은 당업자에게 잘 알려져 있는 BET법(흡착 가스로서 질소를 사용함)을 이용하여 측정한다(ISO 9277:1995). 그 후, 미네랄 충전제의 전체 표면적(단위: m2)을, 처리 전의 미네랄 충전제의 질량(단위: g)과 비표면적을 곱하여 구한다.
2. 실시예
본 발명의 장치
본 발명에 따른 한 장치의 일반적인 공정 흐름도가 도 1에 도시되어 있다. 이 장치는 도징 스크루 피더를 갖는 알칼리 토금속 탄산염 저장 사일로(8) 및알칼리 토금속 탄산염의 현탁액을 제조하기 위한 용기(9), 반응기 탱크(6), 이산화탄소(5)와 알칼리 토금속 탄산염 현탁액(4)을 둘 다 투입하기 위한 스태틱 믹서, 농축수 도징 시스템 및 여과 시스템(7) 및 알칼리 토금속 수산화물 도징 시스템을 포함한다.
알칼리 토금속 탄산수소염 용액이 제조되어 제1 부 공정 흐름(2)으로 투입된다. 알칼리 토금속 수산화물은 제2 부 공정 흐름(3)에 투입된다. 양쪽 부 공정 흐름은 주 공정 흐름(1)에서 합류된다.
풀 사이즈 장치에 있어서, 알칼리 토금속 수산화물의 포화 용액은 일반적으로 처음에 0.1 내지 0.15 중량%의 농도로 만들어진다. 하기 실시예 1에서와 같이 파일럿 규모의 시험을 수행하기 위해서는, 제2 부 공정 흐름을 통해(도 2 참조) 또는 주 공정 흐름에 바로 투입할 수 있는 시판되는 고순도의 고반응성 알칼리 토금속 수산화물 현탁액을 사용하는 것이 더 유용하다. 현탁액의 농도가 훨씬 높기 때문에(약 20 중량%), 이 공정 스트림(3)의 유량은 훨씬 느리다.
하기 사양의 물을 생산하는 역삼투 시스템으로부터 얻은 급수를 모든 공정 흐름에 제공한다:
나트륨: < 1 mg/l
클로라이드: < 2 mg/l
칼슘: 1.2 mg/l
마그네슘: < 1 mg/l
°dH: < 2
pH 6.3
전도도: 10.5 μS/cm
상기에 언급한 장치를 사용하여 하기 방식으로 제1 부 흐름에서 알칼리 토금속 탄산염 용액을 제조할 수 있다: 첨가된 물질의 양을 정확히 측정하기 위해 중량 감소 스크루 피더를 사용하여 알칼리 토금속 탄산염 함유 물질을 저장 사일로(8)로부터 알칼리 토금속 탄산염의 현탁액(9)을 제조하기 위한 용기에 첨가한다. 탱크에 물도 첨가하고, 믹서를 사용하여, 알고 있는 고체 함량의 균질한 현탁액을 만든다. 스태틱 믹서를 통해 제1 부 공정 흐름의 나머지 부분에 이산화탄소를 첨가하여 산성 용액을 형성한다. 그 후, 현탁액이 도징 펌프를 통해 공정 흐름 스트림으로 전달되며, 여기에서 스태틱 믹서를 통해 혼합된다. 그 후, 합쳐진 부 스트림이 반응기 탱크(6)에 첨가된다. 알칼리 토금속 탄산염 물질과 산성 용액(이산화탄소 등) 사이의 반응에 의해 반응기 탱크(6) 내에서 알칼리 토금속 탄산수소염 용액이 형성된다. 반응기 탱크(6)로부터, 도징 펌프를 사용하여, 알칼리 토금속 탄산수소염 용액을 필터 세트(7)를 통해 주 공정 흐름(2)으로 첨가하며, 상기 필터 세트는 비용해 고체로서 나타나는 임의의 미반응 알칼리 토금속 탄산염 물질을 제거한다.
제2 부 공정 흐름 내에서, 알칼리 토금속 수산화물의 20 중량% 현탁액이 용기(11) 내에 저장된다. 도징 펌프를 사용하여 상기 현탁액을 주 공정 흐름(3)에 첨가한다.
실시예 1
천연 탄산칼슘 분말(프랑스 오르공 소재의 Omya International로부터 입수한 Millicarb, d 50 = 3 ㎛, 기술 데이터 시트(technical data sheet)에 따름) 및 수산화칼슘 현탁액(Schaeferkalk, Precal 72, 수중 20 중량% 농도)을 파일럿 플랜트에서 출발 물질로서 사용하였다. Schaeferkalk 제품(Precal 72)은 고반응성의 20 중량% 수산화칼슘 현탁액으로서, 주 스트림에 바로 투입되었다.
반응 및 운전 조건은 하기 표 1에 기재되어 있다.
Figure pct00001
(1) 주 공정 흐름
(2) 제1 부 공정 흐름
(3) 제2 부 공정 흐름
(4) 1종 이상의 알칼리 토금속 탄산염 함유 물질이 제공되는 (2)의 부분
(5) pKa 값이 5 미만인 산 또는 이산화탄소가 제공되는 (2)의 부분
(6) 반응기 유닛
(7) 분리 유닛
(8) 알칼리 토금속 탄산염 함유 물질 저장 사일로
(9) 알칼리 토금속 탄산염 함유 물질의 현탁액을 제조하기 위한 용기
(10) 알칼리 토금속 수산화물을 위한 사일로
(11) 알칼리 토금속 수산화물의 현탁액을 제조하기 위한 용기
(12) 알칼리 토금속 수산화물의 포화 용액을 제조하기 위한 용기

Claims (17)

1종 이상의 알칼리 토금속 탄산수소염을 포함하는 수용액의 제조 방법으로서,
a) 주 공정 흐름(1)과 적어도 하나의 부 공정 흐름(2)에 물을 제공하는 단계;
b) 부 공정 흐름(2)의 제1 부분(4)에 제공된 물에 1종 이상의 알칼리 토금속 탄산염 함유 물질을 첨가하여, 1종 이상의 알칼리 토금속 탄산염 함유 물질을 포함하는 현탁액을 얻는 단계;
c) 부 공정 흐름(2)의 제2 부분(5)에 제공된 물에, pKa 값이 5 미만인 산 또는 이산화탄소를 첨가하고 pH 값을 2.5 내지 7.5 범위로 조절하여, 산성화된 물을 얻는 단계;
d) 단계 b)에서 얻은 현탁액을 단계 c)에서 얻은 산성화된 물과 혼합하여, 1종 이상의 알칼리 토금속 탄산수소염의 용액 또는 현탁액을 얻는 단계;
e) 주 공정 흐름(1)에 제공된 물에, 단계 d)에서 얻은 1종 이상의 알칼리 토금속 탄산수소염의 용액을 투입하여, 1종 이상의 알칼리 토금속 탄산수소염의 수용액을 얻는 단계; 및
f) 주 공정 흐름(1)에서 얻어진 1종 이상의 알칼리 토금속 탄산수소염의 수용액에, 물에 제공된 알칼리 토금속 수산화물을 첨가하여, 1종 이상의 알칼리 토금속 탄산수소염의 수용액의 pH 값을 7.0 내지 9.0 범위로 조정하고, 10 내지 300 mg/l 범위의 알칼리 토금속 탄산수소염으로서 알칼리 토금속 농도를 갖는 1종 이상의 알칼리 토금속 탄산수소염의 수용액을 형성하는 단계
를 포함하며, 단계 b)에서의 1종 이상의 알칼리 토금속 탄산염 함유 물질과 단계 f)에서의 알칼리 토금속 수산화물 간의 몰비가 50:1 내지 1:10 범위인, 1종 이상의 알칼리 토금속 탄산수소염을 포함하는 수용액의 제조 방법.
제1항에 있어서, 단계 b)에서의 1종 이상의 알칼리 토금속 탄산염 함유 물질이 경질 탄산칼슘, 개질 탄산칼슘, 중질 탄산칼슘 및 이들의 혼합물로 이루어진 군으로부터 선택되고, 바람직하게는 단계 b)에서의 1종 이상의 알칼리 토금속 탄산염 함유 물질이 중질 탄산칼슘인 것을 특징으로 하는 제조 방법.
제1항 또는 제2항에 있어서, 단계 b)에서의 1종 이상의 알칼리 토금속 탄산염 함유 물질이 대리석, 석회석, 백악 및 이들의 혼합물로 이루어진 군으로부터 선택되는 것을 특징으로 하는 제조 방법.
제1항 내지 제3항 중 어느 한 항에 있어서, 단계 b)에서의 1종 이상의 알칼리 토금속 탄산염 함유 물질이 건조 형태 또는 수성 형태로 첨가되고/첨가되거나, 단계 d)에서 얻은 1종 이상의 알칼리 토금속 탄산수소염이 탄산수소칼슘을 포함하고, 바람직하게는 탄산수소칼슘으로 이루어지고/이루어지거나, 단계 f)에서 첨가된 알칼리 토금속 수산화물이 수산화칼슘을 포함하고, 바람직하게는 수산화칼슘으로 이루어지고/이루어지거나, 단계 c)에서의 산이 4 미만의 pKa 값을 가지고/가지거나, 단계 c)에서의 산이 황산, 염산, 질산 또는 시트르산 및 이들의 혼합물로 이루어진 군으로부터 선택되는 것을 특징으로 하는 제조 방법.
제1항 내지 제4항 중 어느 한 항에 있어서, 부 공정 흐름(2)의 제2 부분(5)이 부 공정 흐름(2)의 제1 부분(4)에 앞서 위치하는 것을 특징으로 하는 제조 방법.
제1항 내지 제5항 중 어느 한 항에 있어서, 혼합 단계 d)를 반응기 유닛 (6), 바람직하게는 탱크 또는 관형 반응기에서 수행하고/수행하거나, 단계 d)에서 얻은 1종 이상의 알칼리 토금속 탄산수소염의 용액 또는 현탁액에 대해 분리 유닛(7)에서 분리 단계 g)를 수행하고, 바람직하게는 분리 단계 g)를, 1종 이상의 알칼리 토금속 탄산수소염의 용액 또는 현탁액을 필터, 멤브레인 또는 필터층에 통과시킴으로써 또는 1종 이상의 알칼리 토금속 탄산수소염의 용액 또는 현탁액을 원심분리함으로써 수행하는 것을 특징으로 하는 제조 방법.
제1항 내지 제6항 중 어느 한 항에 있어서, 단계 c)에서의 pH 값을 3.0 내지 7.0 범위, 바람직하게는 4.0 내지 5.0 범위로 조절하고/조절하거나, 단계 e)에서의 pH 값을 5.5 내지 7.5 범위, 바람직하게는 6.0 내지 7.0 범위로 조절하는 것을 특징으로 하는 제조 방법.
제1항 내지 제7항 중 어느 한 항에 있어서, 단계 f)에서 얻은 1종 이상의 알칼리 토금속 탄산수소염의 수용액은 20 내지 200 mg/l 범위, 바람직하게는 50 내지 120 mg/l 범위의 알칼리 토금속 탄산수소염으로서 알칼리 토금속 농도를 갖는 것을 특징으로 하는 제조 방법.
제1항 내지 제8항 중 어느 한 항에 있어서, 단계 b)에서의 1종 이상의 알칼리 토금속 탄산염 함유 물질과 단계 f)에서의 알칼리 토금속 수산화물 간의 몰비가 50:1 내지 1:3 범위, 바람직하게는 3:1 내지 1:1.5 범위인 것을 특징으로 하는 제조 방법.
제1항 내지 제9항 중 어느 한 항에 있어서, 단계 b)에서 얻은 1종 이상의 알칼리 토금속 탄산염 함유 물질을 포함하는 현탁액은, 현탁액의 총 중량을 기준으로, 0.01 내지 20.0 중량% 범위, 바람직하게는 1.0 내지 15.0 중량% 범위, 더 바람직하게는 5.0 내지 10.0 중량% 범위의 고체 함량을 갖는 것을 특징으로 하는 제조 방법.
제1항 내지 제10항 중 어느 한 항에 있어서, 단계 d)에서 얻은 1종 이상의 알칼리 토금속 탄산수소염의 용액 또는 현탁액은 100 내지 1000 mg/l 범위, 바람직하게는 300 내지 600 mg/l 범위의 알칼리 토금속 탄산수소염으로서 알칼리 토금속 농도를 가지고/가지거나, 단계 f)의 물 중의 알칼리 토금속 수산화물의 농도는 800 내지 1700 mg/l 범위, 바람직하게는 1000 내지 1300 mg/l 범위이고/이거나, 단계 f)에서 제공된 알칼리 토금속 수산화물은 현장에서 제조된 용액의 형태로서, 바람직하게는 상기 용액은, 용액의 총 중량을 기준으로, 0.05 중량% 내지 0.4 중량%, 바람직하게는 약 0.1 중량%의 알칼리 토금속 수산화물 함량을 가지거나, 단계 f)에서 제공된 알칼리 토금속 수산화물은, 현탁액의 총 중량을 기준으로, 15.0 내지 25.0 중량%, 바람직하게는 약 20.0 중량%의 알칼리 토금속 수산화물 함량을 갖는 현탁액의 형태인 것을 특징으로 하는 제조 방법.
제1항 내지 제11항 중 어느 한 항에 있어서, 용액 형태의 알칼리 토금속 수산화물이 제2 부 공정 흐름(3)의 물에 제공되는 것을 특징으로 하는 제조 방법.
제1항 내지 제12항 중 어느 한 항에 있어서, 단계 d)에서 얻은 1종 이상의 알칼리 토금속 탄산수소염의 용액 또는 현탁액 중의 이산화탄소 농도는 50 내지 2800 mg/l 범위, 바람직하게는 200 내지 750 mg/l 범위이고/이거나, 단계 e)에서 얻은 1종 이상의 알칼리 토금속 탄산수소염의 수용액 중의 이산화탄소 농도는 10 내지 2400 mg/l 범위, 바람직하게는 100 내지 550 mg/l 범위이고/이거나, 단계 f)에서 얻은 1종 이상의 알칼리 토금속 탄산수소염의 수용액 중의 이산화탄소 농도는 0.001 내지 20 mg/l 범위, 바람직하게는 0.1 내지 5 mg/l 범위인 것을 특징으로 하는 제조 방법.
제1항 내지 제13항 중 어느 한 항에 있어서, 단계 f)에서 얻은 1종 이상의 알칼리 토금속 탄산수소염의 수용액이 7.2 내지 8.9 범위, 바람직하게는 7.8 내지 8.4 범위의 pH 값을 갖는 것을 특징으로 하는 제조 방법.
i) 미네랄화하려는 물을 제공하는 단계;
ii) 제1항 내지 제14항 중 어느 한 항에 정의된 방법에 의해 얻은 1종 이상의 알칼리 토금속 탄산수소염을 포함하는 수용액을 제공하는 단계;
iii) 단계 i)의 미네랄화하려는 물과 단계 ii)의 1종 이상의 알칼리 토금속 탄산수소염을 포함하는 수용액을 혼합하여, 미네랄화된 물을 얻는 단계; 및
iv) 단계 iii)에서 얻은 미네랄화된 물에 1종 이상의 알칼리 토금속 수산화물을 첨가하는 단계
를 포함하는, 물을 미네랄화하는 방법.
물의 미네랄화를 위한, 제1항 내지 제14항 중 어느 한 항에 따른 방법에 의해 얻은 1종 이상의 알칼리 토금속 탄산수소염을 포함하는 수용액의 용도.
제16항에 있어서, 물이 탈염수 또는 천연 연수인 용도.
KR1020177024251A 2015-01-29 2016-01-26 알칼리 토금속 탄산수소염 용액의 제조 방법 KR20170108144A (ko)

Applications Claiming Priority (5)

Application Number Priority Date Filing Date Title
EP15153130.8 2015-01-29
EP15153130.8A EP3050852B1 (en) 2015-01-29 2015-01-29 Process for manufacturing a solution of an earth alkali hydrogen carbonate
US201562112224P 2015-02-05 2015-02-05
US62/112,224 2015-02-05
PCT/EP2016/051510 WO2016120238A1 (en) 2015-01-29 2016-01-26 Process for manufacturing a solution of an earth alkali hydrogen carbonate

Publications (1)

Publication Number Publication Date
KR20170108144A true KR20170108144A (ko) 2017-09-26

Family

ID=52434616

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
KR1020177024251A KR20170108144A (ko) 2015-01-29 2016-01-26 알칼리 토금속 탄산수소염 용액의 제조 방법

Country Status (21)

Country Link
US (1) US10850996B2 (ko)
EP (2) EP3050852B1 (ko)
JP (1) JP2018509283A (ko)
KR (1) KR20170108144A (ko)
CN (1) CN107207273A (ko)
AR (1) AR103536A1 (ko)
AU (1) AU2016212180B2 (ko)
CA (1) CA2972687C (ko)
CL (1) CL2017001938A1 (ko)
ES (1) ES2838023T3 (ko)
IL (1) IL253258B (ko)
MA (1) MA41410A (ko)
MX (1) MX2017009690A (ko)
PH (1) PH12017501230A1 (ko)
RU (1) RU2017130269A (ko)
SG (1) SG11201705613RA (ko)
TN (1) TN2017000272A1 (ko)
TW (1) TWI594946B (ko)
UY (1) UY36541A (ko)
WO (1) WO2016120238A1 (ko)
ZA (1) ZA201705536B (ko)

Cited By (2)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
KR20190044350A (ko) * 2017-10-20 2019-04-30 현대중공업 주식회사 담수의 음용수화 장치 및 방법
KR20200108266A (ko) * 2017-10-20 2020-09-17 한국조선해양 주식회사 담수의 음용수화 처리 시 스케일 생성 억제 장치 및 방법

Families Citing this family (4)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN106904716B (zh) * 2017-03-27 2020-07-14 天津市水利科学研究院 海水淡化水矿化系统及海水淡化水矿化的制作方法
CN106904721B (zh) * 2017-03-27 2020-08-18 天津市水利科学研究院 海水淡化水矿化一体化系统及海水淡化水矿化一体化系统的使用方法
EP3428128A1 (en) * 2017-07-12 2019-01-16 Omya International AG Method for increasing the magnesium ion concentration in feed water
CN110342716B (zh) * 2019-07-17 2022-01-07 盐城工学院 一种燃煤厂脱硫废水零排放系统

Family Cites Families (28)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JPS6178493A (ja) * 1984-09-26 1986-04-22 Mitsubishi Heavy Ind Ltd 淡水の飲料水化装置
JPS63141696A (ja) * 1986-12-02 1988-06-14 Sasakura Eng Co Ltd ミネラル化水の製造方法
GB9113971D0 (en) 1991-06-28 1991-08-14 Boc Group Plc Treatment of water
JP2562543B2 (ja) * 1992-04-22 1996-12-11 呉羽化学工業株式会社 水道水の赤水防止方法
US5914046A (en) 1996-10-22 1999-06-22 The United States Of America As Represented By The Secretary Of The Interior Process and apparatus for carbon dioxide pretreatment and accelerated limestone dissolution for treatment of acidified water
FR2787802B1 (fr) 1998-12-24 2001-02-02 Pluss Stauffer Ag Nouvelle charge ou pigment ou mineral traite pour papier, notamment pigment contenant du caco3 naturel, son procede de fabrication, compositions les contenant, et leurs applications
FR2823499B1 (fr) * 2001-04-12 2004-02-27 Vivendi Water Systems Procede de remineralisation d'une eau brute
FR2852600B1 (fr) 2003-03-18 2005-06-10 Nouveau pigment mineral contenant du carbonate de calcium, suspension aqueuse le contenant et ses usages
DE602006016988D1 (de) 2005-12-20 2010-10-28 Shell Int Research Verfahren zur sequestrierung von kohlendioxid
PT1974806E (pt) 2007-03-21 2012-01-03 Omya Development Ag Processo para a purificação de água
PL1974807T3 (pl) 2007-03-21 2010-08-31 Omya Int Ag Sposób usuwania związków zaburzających procesy hormonalne
ATE539194T1 (de) 2007-03-21 2012-01-15 Omya Development Ag Harzbekämpfungsverfahren
ES2375849T3 (es) 2007-03-21 2012-03-06 Omya Development Ag Carbonato de calcio con superficie sometida a reacción y su uso en el tratamiento de aguas residuales.
ES2537565T3 (es) 2007-04-02 2015-06-09 Whirlpool Corporation Horno modular compacto
WO2010023742A1 (ja) 2008-08-28 2010-03-04 株式会社シー・アイ・バイオ 抗う蝕性組成物の製造方法
US7771599B1 (en) 2009-03-09 2010-08-10 Doosan Hydro Technology, Inc. System and method for using carbon dioxide sequestered from seawater in the remineralization of process water
PL2418177T3 (pl) * 2010-08-13 2015-05-29 Omya Int Ag Układ wstrzykiwania zawiesiny mikronizowanego caco3 do remineralizacji wody odsolonej i słodkiej
US20140014582A1 (en) 2011-02-23 2014-01-16 Miguel Ramon Muro Fluid remineralization method
PT2548848E (pt) 2011-07-22 2015-06-22 Omya Int Ag Sistema de injeção de suspensão espessa de caco3 micronizado para a remineralização de água dessalinizada e fresca
PT2565165T (pt) 2011-08-31 2016-11-01 Omya Int Ag Remineralização de água dessalinizada e doce por dosagem de uma solução de carbonato de cálcio em água doce
ES2584602T3 (es) * 2012-02-03 2016-09-28 Omya International Ag Procedimiento para la preparación de una disolución acuosa que comprende al menos un hidrogenocarbonato de metal alcalinotérreo y su uso
ES2630173T5 (es) * 2012-02-03 2020-07-06 Omya Int Ag Proceso para la preparación de una solución acuosa que comprende al menos un carbonato de hidrógeno alcalinotérreo y su uso
EP2623564A1 (en) 2012-02-03 2013-08-07 Omya International AG Installation for the purification of minerals, pigments and/or fillers and/or the preparation of precipitated earth alkali carbonate
GB2499992B (en) 2012-03-05 2014-12-10 Ide Technologies Ltd Water mineralization
CN102826689A (zh) 2012-09-18 2012-12-19 杭州水处理技术研究开发中心有限公司 海水淡化后的后处理工艺及后处理设备
RU2533143C1 (ru) 2013-03-26 2014-11-20 Геннадий Георгиевич Волокитин Способ получения ультрадисперсных порошков карбонатов
EP2805923B1 (en) * 2013-05-24 2018-10-31 Omya International AG Installation for the preparation of a solution of calcium hydrogen carbonate suitable for the remineralization of water
EP2805924B1 (en) 2013-05-24 2018-02-21 Omya International AG Multiple batch system for the preparation of a solution of calcium hydrogen carbonate suitable for the remineralization of desalinated water and of naturally soft water

Cited By (2)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
KR20190044350A (ko) * 2017-10-20 2019-04-30 현대중공업 주식회사 담수의 음용수화 장치 및 방법
KR20200108266A (ko) * 2017-10-20 2020-09-17 한국조선해양 주식회사 담수의 음용수화 처리 시 스케일 생성 억제 장치 및 방법

Also Published As

Publication number Publication date
TN2017000272A1 (en) 2018-10-19
ES2838023T3 (es) 2021-07-01
US10850996B2 (en) 2020-12-01
EP3050852A1 (en) 2016-08-03
AU2016212180B2 (en) 2018-09-13
MA41410A (fr) 2017-12-05
CA2972687C (en) 2020-04-14
US20180002205A1 (en) 2018-01-04
SG11201705613RA (en) 2017-08-30
UY36541A (es) 2016-08-31
RU2017130269A (ru) 2019-02-28
TW201630809A (zh) 2016-09-01
MX2017009690A (es) 2017-10-16
CA2972687A1 (en) 2016-08-04
EP3050852B1 (en) 2020-09-23
TWI594946B (zh) 2017-08-11
AR103536A1 (es) 2017-05-17
RU2017130269A3 (ko) 2019-02-28
PH12017501230A1 (en) 2017-10-30
CL2017001938A1 (es) 2018-02-23
AU2016212180A1 (en) 2017-09-21
WO2016120238A1 (en) 2016-08-04
IL253258B (en) 2021-04-29
EP3250518A1 (en) 2017-12-06
CN107207273A (zh) 2017-09-26
IL253258A0 (en) 2017-08-31
ZA201705536B (en) 2020-11-25
JP2018509283A (ja) 2018-04-05

Similar Documents

Publication Publication Date Title
CA2844656C (en) Remineralization of desalinated and of fresh water by dosing of a calcium carbonate solution in soft water
US11235981B2 (en) Process for the preparation of an aqueous solution comprising at least one earth alkali hydrogen carbonate and its use
AU2013214265B2 (en) Process for the preparation of an aqueous solution comprising at least one earth alkali hydrogen carbonate and its use
AU2014270613B2 (en) Multiple batch system for the preparation of a solution of calcium hydrogen carbonate suitable for the remineralization of desalinated water and of naturally soft water
KR20170108144A (ko) 알칼리 토금속 탄산수소염 용액의 제조 방법
AU2014270655B2 (en) Installation for the preparation of a solution of calcium hydrogen carbonate suitable for the remineralization of water
EP2611738A1 (en) Micronized caco3 slurry injection system for the remineralization of desalinated and fresh water
AU2017214343B2 (en) Process for the preparation of an aqueous solution comprising at least one earth alkali hydrogen carbonate

Legal Events

Date Code Title Description
A201 Request for examination
E902 Notification of reason for refusal
E601 Decision to refuse application