KR20200118601A - Method of Controlling Properties of Magnesium Carbonate and Method of Manufacturing Magnesium Carbonate - Google Patents

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Abstract

The present invention relates to a method for controlling properties of magnesium carbonate and a method for manufacturing magnesium carbonate. The method for controlling properties of magnesium carbonate and the method for manufacturing magnesium carbonate of the present invention can predict and control the properties of magnesium carbonate manufactured without an additional post-treatment process, and thus can manufacture magnesium carbonate only with a desired property according to industrial uses, thereby being economical. In addition, since collected carbon dioxide and magnesium ions present in industrial wastewater are used, the present invention can not only reduce carbon dioxide but also treat wastewater, thereby being eco-friendly.

Description

탄산마그네슘의 성상 제어방법 및 탄산마그네슘의 제조방법{Method of Controlling Properties of Magnesium Carbonate and Method of Manufacturing Magnesium Carbonate}Method of controlling properties of magnesium carbonate and method of manufacturing magnesium carbonate {Method of Controlling Properties of Magnesium Carbonate and Method of Manufacturing Magnesium Carbonate}

본 발명은 탄산마그네슘의 성상 제어방법 및 탄산마그네슘의 제조방법에 관한 것이다.The present invention relates to a method for controlling the properties of magnesium carbonate and a method for producing magnesium carbonate.

지구 온난화와 기후 변화는 이공계 연구자들에게 큰 관심거리 중 하나이다. 지구 온난화는 온실가스의 배출로 인해 발생하는 것으로 알려져 있다. 고농도의 온실가스가 대기로 방출되면 지구로부터 방출되는 적외선 복사 에너지를 흡수한다. 온실가스는 흡수한 에너지를 지구 표면을 향해 방출하여 지구 표면의 평균 온도를 증가시킨다. 대표적인 온실가스로는 이산화탄소가 있다. 지구 온난화에 대한 각 성분별 기여도를 의미하는 지구온난화 잠재력(GWP)과 전체 배출량을 고려할 때, 이산화탄소가 지구 온난화에 가장 큰 기여를 하고 있다고 보고되고 있다. 따라서 이산화탄소 배출을 줄이기 위한 많은 연구가 진행 중이다.Global warming and climate change are of great interest to science and engineering researchers. Global warming is known to be caused by the emission of greenhouse gases. When high concentrations of greenhouse gases are released into the atmosphere, they absorb infrared radiant energy emitted from the Earth. Greenhouse gases release absorbed energy towards the Earth's surface, increasing the average temperature of the Earth's surface. A typical greenhouse gas is carbon dioxide. Considering the global warming potential (GWP), which means the contribution of each component to global warming, and the total amount of emissions, it is reported that carbon dioxide is the largest contributor to global warming. Therefore, many studies are underway to reduce carbon dioxide emissions.

이산화탄소를 줄이는 대표적인 방법 중 하나는 화석 연료 연소에 의해 생성된 산업용 배기가스에 함유된 이산화탄소를 포집하는 것이다. 대표적인 공정인 습식 흡수법에서는 액체형 흡수제에 의해 이산화탄소를 포집하며, 포집된 이산화탄소를 분리하여 저장한다. 문제는 이산화탄소를 흡수제로부터 분리하기 위해서는 많은 양의 에너지가 요구된다는 것이다. 이산화탄소 분리공정은 총 에너지의 70~80%의 에너지가 필요한 것으로 알려져 있다. 또한, 저장된 이산화탄소는 누출 위험이 있으며, 저장 공간이 부족하기 때문에 문제가 된다.One of the most common ways to reduce carbon dioxide is to capture the carbon dioxide contained in industrial exhaust gases produced by fossil fuel combustion. In the wet absorption method, which is a representative process, carbon dioxide is collected by a liquid absorbent, and the collected carbon dioxide is separated and stored. The problem is that a large amount of energy is required to separate carbon dioxide from the absorbent. It is known that the carbon dioxide separation process requires 70 to 80% of the total energy. In addition, the stored carbon dioxide has a risk of leakage and becomes a problem because the storage space is insufficient.

이러한 문제를 고려하여 이산화탄소 감축을 위한 다른 방법, 즉 이산화탄소를 포집 및 이용(CCU)하는 연구가 진행되고 있다. CCU 기술은 이산화탄소를 포집하여 디젤, 중합체, 금속 탄산염 등과 같은 유용한 물질로 변환시킨다. 이 기술은 생성물의 속성을 고려하여 유기물 생산방법과 무기물 생산방법으로 나눌 수 있다. 유기물 생산방법은 이산화탄소를 유기물로 전환하기 위하여 이산화탄소를 반응성 물질로 만드는 과정이 필요로 하며, 비싸고 효과적인 촉매가 필요할 뿐만 아니라, 무기물 생산방법에 비해 에너지 소비량이 월등히 높다.In consideration of this problem, research is being conducted on another method for carbon dioxide reduction, that is, capturing and using carbon dioxide (CCU). CCU technology captures carbon dioxide and converts it into useful materials such as diesel, polymers and metal carbonates. This technology can be divided into organic and inorganic production methods in consideration of the properties of the product. The organic material production method requires a process of converting carbon dioxide into a reactive material in order to convert carbon dioxide into an organic material, and requires an expensive and effective catalyst, and energy consumption is significantly higher than that of an inorganic material production method.

반면, 무기물 생산방법은 유기물 생산방법에 비하여 대량의 이산화탄소를 처리할 수 있고, 반응성이 유기물 생산방법에 비해 높기 때문에 값 비싼 촉매가 필요하지 않다. 또한 이산화탄소를 금속 탄산염으로 전환하게 되면 높은 안정성에 의해 반영구적으로 저장이 가능하며, 다양한 산업분야의 원재료로 활용할 수 있다. On the other hand, the inorganic material production method can process a large amount of carbon dioxide compared to the organic material production method and does not require an expensive catalyst because the reactivity is higher than that of the organic material production method. In addition, when carbon dioxide is converted into metal carbonate, it can be stored semi-permanently due to its high stability, and can be used as a raw material in various industrial fields.

지금까지의 금속 탄산염 생산 CCU 기술은 칼슘 이온을 이용한 탄산칼슘 생산에 초점을 맞추고 있었다. 그러나 이산화탄소는 탄산칼슘뿐만 아니라 다른 다양한 금속 탄산염으로 변환될 수 있다. 마그네슘은 자연에 많은 양이 존재하고 있으며, 탄산마그네슘은 의약, 연마제 등 다양한 분야에서 사용될 수 있어서 그 후보가 될 수 있다. 하지만, 탄산마그네슘의 형태 및 성상 제어에 대한 반응조건이 확립되지 않아 원하는 마그네슘 기반 생성물을 제조하는데 어려움이 있다.Until now, metal carbonate production CCU technology has focused on the production of calcium carbonate using calcium ions. However, carbon dioxide can be converted into calcium carbonate as well as various other metal carbonates. Magnesium exists in a large amount in nature, and magnesium carbonate can be a candidate because it can be used in various fields such as medicine and abrasives. However, it is difficult to prepare a desired magnesium-based product because reaction conditions for controlling the form and properties of magnesium carbonate have not been established.

S. Shen, Y. -N. Yang, Y. Bian, Y. Zhao, Environ. Sci. Technol. 2016, 50, 2054 S. Shen, Y. -N. Yang, Y. Bian, Y. Zhao, Environ. Sci. Technol. 2016, 50, 2054 Anand B. RaO, Edward S. Rubin, Environ. Sci. Technol. 2002, 36, 4467 Anand B. RaO, Edward S. Rubin, Environ. Sci. Technol. 2002, 36, 4467

따라서, 본 발명이 해결하고자 하는 기술적 과제는 포집한 이산화탄소를 이용하여 탄산마그네슘을 제조함에 있어서, 제조되는 탄산마그네슘의 성상을 제어하는 방법, 탄산마그네슘의 제조방법 및 산업폐수의 재활용 방법을 제공하는 것이다.Accordingly, the technical problem to be solved by the present invention is to provide a method for controlling the properties of the produced magnesium carbonate, a method for producing magnesium carbonate, and a method for recycling industrial wastewater in producing magnesium carbonate using collected carbon dioxide. .

본 발명의 일 측면은 알칸올아민계 흡수제 용액에 이산화탄소를 흡수시키는 단계; 및 상기 이산화탄소를 흡수한 알칸올아민계 흡수제 용액을 수산화마그네슘 용액과 반응시켜 탄산마그네슘을 제조하는 단계;를 포함하고, 상기 제조되는 탄산마그네슘의 성상은 상기 알칸올아민계 흡수제의 종류, 상기 알칸올아민계 흡수제 용액의 농도, 상기 반응 온도 및 상기 수산화마그네슘 용액에 존재하는 마그네슘 이온 몰수 대비 소듐 이온 몰수 비율(Mg2+ 이온의 몰수 : Na+ 이온의 몰수)에 따라 결정되는 탄산마그네슘의 성상 제어방법을 제공한다.An aspect of the present invention comprises the steps of absorbing carbon dioxide in an alkanolamine-based absorbent solution; And reacting the alkanolamine-based absorbent solution absorbing carbon dioxide with a magnesium hydroxide solution to prepare magnesium carbonate; including, and the properties of the produced magnesium carbonate include the type of the alkanolamine-based absorbent, the alkanol A method for controlling the properties of magnesium carbonate determined according to the concentration of the amine absorbent solution, the reaction temperature, and the ratio of the number of moles of sodium ions to the number of moles of magnesium ions present in the magnesium hydroxide solution (number of moles of Mg 2+ ions: number of moles of Na + ions) Provides.

본 발명의 다른 측면은 알칸올아민계 흡수제 용액에 이산화탄소를 흡수시키는 단계; 및 상기 이산화탄소를 흡수한 알칸올아민계 흡수제 용액을 수산화마그네슘 용액과 반응시켜 탄산마그네슘을 제조하는 단계;를 포함하는 탄산마그네슘의 제조방법을 제공한다.Another aspect of the present invention comprises the steps of absorbing carbon dioxide in an alkanolamine-based absorbent solution; And reacting the alkanolamine-based absorbent solution absorbing the carbon dioxide with a magnesium hydroxide solution to produce magnesium carbonate. It provides a method for producing magnesium carbonate comprising:

본 발명의 또 다른 측면은 알칸올아민계 흡수제 용액에 이산화탄소를 흡수시키는 단계; 및 상기 이산화탄소를 흡수한 알칸올아민계 흡수제 용액을 수산화마그네슘 용액과 반응시켜 탄산마그네슘을 제조하는 단계;를 포함하고, 상기 수산화마그네슘은 산업폐수의 pH를 7.0 내지 10.0으로 조절하여 침전시킨 것인 산업폐수의 재활용 방법을 제공한다.Another aspect of the present invention is the step of absorbing carbon dioxide in an alkanolamine-based absorbent solution; And preparing magnesium carbonate by reacting the alkanolamine-based absorbent solution absorbing carbon dioxide with a magnesium hydroxide solution; including, wherein the magnesium hydroxide is precipitated by adjusting the pH of industrial wastewater to 7.0 to 10.0 Provides a method of recycling wastewater.

본 발명의 탄산마그네슘의 성상 제어방법 및 탄산마그네슘의 제조방법은 추가적인 후처리 과정 없이 제조되는 탄산마그네슘의 성상을 예측하고 제어할 수 있기 때문에, 산업적인 용도에 따라 원하는 성상의 탄산마그네슘만을 제조할 수 있어 경제적이다. 또한, 포집한 이산화탄소와 산업폐수에 존재하는 마그네슘 이온을 사용하기 때문에, 이산화탄소 저감뿐만 아니라 폐수의 처리까지 가능하여 환경 친화적이다. Since the magnesium carbonate property control method and the magnesium carbonate production method of the present invention can predict and control the properties of magnesium carbonate produced without an additional post-treatment process, only magnesium carbonate of a desired property can be produced according to industrial use. It is economical. In addition, since the collected carbon dioxide and magnesium ions present in industrial wastewater are used, not only carbon dioxide reduction but also wastewater treatment is possible, which is environmentally friendly.

도 1은 정제 소금 생산 공장의 공정을 개략적으로 보여주는 개략도이다.
도 2는 본 발명의 일 실시예에 따른 전체 공정을 나타낸 도이다.
도 3은 본 발명의 일 실시예에 사용된 흡수제의 구조식을 나타낸다. (a)는 모노에탄올아민, (b)는 3-아미노-1-프로판올, (c)는 4-아미노-1-부탄올, (d)는 5-아미노-1-펜탄올, (e)는 6-아미노-1-헥산올이다.
도 4는 본 발명의 일 실시예에 따른 이산화탄소 흡수실험 장치의 개략도이다.
도 5는 본 발명의 일 실시예에 따른 3-아미노-1-프로판올, 4-아미노-1-부탄올, 5-아미노-1-펜탄올 및 6-아미노-1-헥산올에 대한 CO2 흡착 곡선을 나타낸다.
도 6은 본 발명의 일 실시예에 따른 각 아민의 사용에 따라 제조된 생성물의 XRD 패턴이다.
도 7은 본 발명의 일 실시예에 따른 5-아미노-1-펜탄올 및 6-아미노-1-헥산올을 각각 사용한 생성물에 대한 FT-IR 곡선을 나타낸다.
도 8은 본 발명의 일 실시예에 따라 각 아민의 사용에 의해 생성된 생성물의 SEM 이미지이다. 도 8a는 3-아미노-1-프로판올, 도 8b는 4-아미노-1-부탄올, 도 8c는 5-아미노-1-펜탄올, 도 8d는 6-아미노-1-헥산올을 사용한 경우이다.
도 9는 본 발명의 일 실시예에 따라 각기 다른 흡수제를 사용했을 때 생성되는 생성물의 TG/DTG 곡선이다. 도 9a는 3-아미노-1-프로판올, 도 9b는 4-아미노-1-부탄올, 도 9c는 5-아미노-1-펜탄올, 도 9d는 6-아미노-1-헥산올의 경우를 나타낸다.
도 10은 본 발명의 일 실시예에 따른 303.15, 313.15, 323.15, 333.15 및 343.15 K에서 각 생성물의 XRD 패턴이다. 상기 도 10에서 (a)는 303.15 K, (b)는 313.15 K, (c)는 323.15 K, (d)는 333.15 K, (e)는 343.15 K의 반응 온도에서 생성된 탄산마그네슘을 나타낸다.
도 11은 본 발명의 일 실시예에 따라 반응 온도를 조절하여 생성한 탄산마그네슘의 SEM 이미지이다. 상기 도 11에서 (a)는 303.15 K, (b)는 313.15 K, (c)는 323.15 K, (d)는 333.15 K, (e)는 343.15 K의 반응 온도에서 생성된 탄산마그네슘을 나타낸다.
도 12는 본 발명의 일 실시예에 따라 반응 온도를 조절하여 생성한 탄산마그네슘의 TG/DTG 분석 곡선이다. 상기 도 12에서 (a)는 303.15 K, (b)는 313.15 K, (c)는 323.15 K, (d)는 333.15 K, (e)는 343.15 K의 반응 온도에서 생성된 탄산마그네슘의 TG/DTG 분석 곡선을 나타낸다.
도 13은 본 발명의 일 실시예에 따라 이산화탄소 농도를 조절하여 생성한 탄산마그네슘의 XRD 분석 결과이다. 상기 도 13에서 (a)는 5 중량%, (b)는 10 중량%, (c)는 15 중량%, (d)는 20 중량%, (e)는 25 중량%, (f)는 30 중량%의 MEA 수용액을 사용하여 제조한 탄산마그네슘의 XRD 분석 결과이다.
도 14는 본 발명의 일 실시예에 따라 이산화탄소 농도를 조절하여 생성한 탄산마그네슘의 SEM 분석 결과이다. 상기 도 14에서 (a)는 5 중량%, (b)는 10 중량%, (c)는 15 중량%, (d)는 20 중량%, (e)는 25 중량%, (f)는 30 중량%의 MEA 수용액을 사용하여 제조한 탄산마그네슘의 SEM 분석 결과이다.
도 15는 본 발명의 일 실시예에 따라 이산화탄소 농도를 조절하여 생성한 탄산마그네슘의 TG/DTG 분석 결과를 나타낸다. 상기 도 15에서 (a)는 5 중량%, (b)는 10 중량%, (c)는 15 중량%, (d)는 20 중량%, (e)는 25 중량%, (f)는 30 중량%의 MEA 수용액을 사용하여 제조한 탄산마그네슘의 TG/DTG 분석 결과이다.
도 16은 본 발명의 일 실시예에 따라 Mg2+/ Na+ 비율(1/5, 2/5, 3/5, 4/5, 5/5)을 조절하여 생성된 탄산마그네슘의 XRD 분석 결과이다. 상기 도 16에서 (a)는 1/5, (b)는 2/5, (c)는 3/5, (d)는 4/5, (e)는 5/5의 Mg2+/ Na+ 비율에서 생성된 탄산마그네슘의 XRD 분석 결과이다.
도 17은 본 발명의 일 실시예에 따라 Mg2+/ Na+ 비율을 조절하여 생성된 탄산마그네슘의 XRD 분석 결과이다. 상기 도 17에서 (a)는 1/5, (b)는 2/5, (c)는 3/5, (d)는 4/5, (e)는 5/5의 Mg2+/ Na+ 비율에서 생성된 탄산마그네슘의 SEM 분석 결과이다.
도 18은 본 발명의 일 실시예에 따라 Mg2+/ Na+ 비율(1/5, 2/5, 3/5, 4/5, 5/5)을 조절하여 생성된 탄산마그네슘의 TG/DTG 분석 결과이다. 상기 도 18에서 (a)는 1/5, (b)는 2/5, (c)는 3/5, (d)는 4/5, (e)는 5/5의 Mg2+/ Na+ 비율에서 생성된 탄산마그네슘의 TG/DTG 분석 결과이다.
1 is a schematic diagram schematically showing a process of a refined salt production plant.
2 is a diagram showing the entire process according to an embodiment of the present invention.
3 shows the structural formula of the absorbent used in an embodiment of the present invention. (a) is monoethanolamine, (b) is 3-amino-1-propanol, (c) is 4-amino-1-butanol, (d) is 5-amino-1-pentanol, (e) is 6 -Amino-1-hexanol.
4 is a schematic diagram of a carbon dioxide absorption test apparatus according to an embodiment of the present invention.
5 is a CO 2 adsorption curve for 3-amino-1-propanol, 4-amino-1-butanol, 5-amino-1-pentanol, and 6-amino-1-hexanol according to an embodiment of the present invention. Represents.
6 is an XRD pattern of a product prepared according to the use of each amine according to an embodiment of the present invention.
7 shows FT-IR curves for products using 5-amino-1-pentanol and 6-amino-1-hexanol, respectively, according to an embodiment of the present invention.
8 is an SEM image of a product produced by the use of each amine according to an embodiment of the present invention. FIG. 8A shows a case of using 3-amino-1-propanol, FIG. 8B shows 4-amino-1-butanol, FIG. 8C shows 5-amino-1-pentanol, and FIG. 8D shows 6-amino-1-hexanol.
9 is a TG/DTG curve of a product produced when different absorbents are used according to an embodiment of the present invention. FIG. 9A shows 3-amino-1-propanol, FIG. 9B shows 4-amino-1-butanol, FIG. 9C shows 5-amino-1-pentanol, and FIG. 9D shows 6-amino-1-hexanol.
10 is an XRD pattern of each product at 303.15, 313.15, 323.15, 333.15 and 343.15 K according to an embodiment of the present invention. In FIG. 10, (a) shows 303.15 K, (b) shows 313.15 K, (c) shows 323.15 K, (d) shows 333.15 K, and (e) shows magnesium carbonate produced at a reaction temperature of 343.15 K.
11 is an SEM image of magnesium carbonate produced by controlling a reaction temperature according to an embodiment of the present invention. In FIG. 11, (a) shows 303.15 K, (b) shows 313.15 K, (c) shows 323.15 K, (d) shows 333.15 K, and (e) shows magnesium carbonate produced at a reaction temperature of 343.15 K.
12 is a TG/DTG analysis curve of magnesium carbonate generated by controlling a reaction temperature according to an embodiment of the present invention. In FIG. 12, (a) is 303.15 K, (b) is 313.15 K, (c) is 323.15 K, (d) is 333.15 K, (e) is TG/DTG of magnesium carbonate produced at a reaction temperature of 343.15 K. The analysis curve is shown.
13 is an XRD analysis result of magnesium carbonate produced by controlling a carbon dioxide concentration according to an embodiment of the present invention. In Figure 13, (a) is 5% by weight, (b) is 10% by weight, (c) is 15% by weight, (d) is 20% by weight, (e) is 25% by weight, (f) is 30% by weight This is the XRD analysis result of magnesium carbonate prepared using% MEA aqueous solution.
14 is an SEM analysis result of magnesium carbonate generated by adjusting the carbon dioxide concentration according to an embodiment of the present invention. In Figure 14 (a) is 5% by weight, (b) is 10% by weight, (c) is 15% by weight, (d) is 20% by weight, (e) is 25% by weight, (f) is 30% by weight This is the SEM analysis result of magnesium carbonate prepared using% MEA aqueous solution.
15 shows the results of TG/DTG analysis of magnesium carbonate produced by adjusting the carbon dioxide concentration according to an embodiment of the present invention. In FIG. 15, (a) is 5% by weight, (b) is 10% by weight, (c) is 15% by weight, (d) is 20% by weight, (e) is 25% by weight, (f) is 30% by weight This is the result of TG/DTG analysis of magnesium carbonate prepared using% MEA aqueous solution.
16 is an XRD analysis result of magnesium carbonate generated by adjusting the Mg 2+ / Na + ratio (1/5, 2/5, 3/5, 4/5, 5/5) according to an embodiment of the present invention to be. In FIG. 16, (a) is 1/5, (b) is 2/5, (c) is 3/5, (d) is 4/5, and (e) is 5/5 of Mg 2+ / Na + This is the result of XRD analysis of magnesium carbonate produced in the ratio.
17 is an XRD analysis result of magnesium carbonate generated by adjusting the Mg 2+ / Na + ratio according to an embodiment of the present invention. In FIG. 17, (a) is 1/5, (b) is 2/5, (c) is 3/5, (d) is 4/5, and (e) is 5/5 of Mg 2+ / Na + This is the result of SEM analysis of magnesium carbonate produced in the ratio.
18 is a TG/DTG of magnesium carbonate produced by adjusting the Mg 2+ / Na + ratio (1/5, 2/5, 3/5, 4/5, 5/5) according to an embodiment of the present invention. This is the result of the analysis. In FIG. 18, (a) is 1/5, (b) is 2/5, (c) is 3/5, (d) is 4/5, and (e) is 5/5 of Mg 2+ / Na + This is the result of TG/DTG analysis of magnesium carbonate produced in the ratio.

이하에서, 본 발명의 여러 측면 및 다양한 구현예에 대해 더욱 구체적으로 설명한다.Hereinafter, various aspects and various embodiments of the present invention will be described in more detail.

본 발명의 일 측면은 알칸올아민계 흡수제 용액에 이산화탄소를 흡수시키는 단계; 및 상기 이산화탄소를 흡수한 알칸올아민계 흡수제 용액을 수산화마그네슘 용액과 반응시켜 탄산마그네슘을 제조하는 단계;를 포함하고, 상기 제조되는 탄산마그네슘의 성상은 상기 알칸올아민계 흡수제의 종류, 상기 알칸올아민계 흡수제 용액의 농도, 상기 반응 온도 및 상기 수산화마그네슘 용액에 존재하는 마그네슘 이온 몰수와 소듐 이온 몰수의 비율(Mg2+ 이온의 몰수/Na+ 이온의 몰수)에 따라 결정되는 탄산마그네슘의 성상 제어방법을 제공한다.An aspect of the present invention comprises the steps of absorbing carbon dioxide in an alkanolamine-based absorbent solution; And reacting the alkanolamine-based absorbent solution absorbing carbon dioxide with a magnesium hydroxide solution to prepare magnesium carbonate; including, and the properties of the produced magnesium carbonate include the type of the alkanolamine-based absorbent, the alkanol Control of the properties of magnesium carbonate determined according to the concentration of the amine absorbent solution, the reaction temperature, and the ratio of the number of moles of magnesium ions and the number of moles of sodium ions present in the magnesium hydroxide solution (Mg 2 + moles of ions / Na + moles of ions) Provides a way.

탄산마그네슘은 대표적으로 네스퀘호나이트(MgCO3·3H2O), 하이드로마그네사이트(Mg5(CO3)4(OH)2·5H2O), 마그네사이트(MgCO3)의 3가지 성상으로 존재한다. 본 발명의 탄산마그네슘의 성상 제어방법은 특정 조건들을 조절하여 알칸올아민 흡수제에 흡수된 이산화탄소를 이용하여 제조되는 탄산마그네슘의 성상을 제어하는 방법에 관한 것이다.Magnesium carbonate is typically present in three properties: nesquehonite (MgCO 3 · 3H 2 O), hydromagnesite (Mg 5 (CO 3 ) 4 (OH) 2 · 5H 2 O), and magnesite (MgCO 3 ). The method of controlling the properties of magnesium carbonate of the present invention relates to a method of controlling the properties of magnesium carbonate prepared by using carbon dioxide absorbed by an alkanolamine absorbent by adjusting specific conditions.

상기 수산화마그네슘은 산업폐수의 pH를 7.0 내지 10.0으로 조절하여 침전시킨 것일 수 있다. 상기 산업폐수는 농업, 임업, 어업, 광공업 등의 산업 활동에 사용된 뒤 배출되는 물을 지칭한다. 특히 상기 산업폐수는 해수기반 산업폐수일 수 있는데, 해수기반 산업폐수는 해수담수화, 정제소금 생산 공정 등에서 사용한 뒤 배출되는 물 또는 해수기반 액상 산업폐기물을 지칭한다. 해수기반 산업폐수는 마그네슘을 포함한 여러 금속 양이온을 높은 농도로 포함하고 있고, 마그네슘이 이온의 형태로 존재하기 때문에, 천연미네랄 및 고형 폐기물과 같은 다른 마그네슘 공급원에 비하여 높은 탄산화 반응성을 갖기 때문에 바람직하다. 또한, 고농축의 금속 양이온을 포함하는 폐수를 처리 없이 해수에 배출할 경우 주변 생태계에 부정적인 영향을 줄 수 있기 때문에, 탄산마그네슘의 생산과 동시에 폐수 처리도 이루어질 수 있어서 바람직하다.The magnesium hydroxide may be precipitated by adjusting the pH of industrial wastewater to 7.0 to 10.0. The industrial wastewater refers to water discharged after being used in industrial activities such as agriculture, forestry, fishing, and mining. In particular, the industrial wastewater may be seawater-based industrial wastewater, and the seawater-based industrial wastewater refers to water or seawater-based liquid industrial waste that is discharged after being used in a seawater desalination or refined salt production process. Seawater-based industrial wastewater is preferred because it contains several metal cations including magnesium in a high concentration, and because magnesium exists in the form of ions, it has a high carbonation reactivity compared to other sources of magnesium such as natural minerals and solid wastes. In addition, when wastewater containing highly concentrated metal cations is discharged to seawater without treatment, it is preferable because it can negatively affect the surrounding ecosystem, and thus, wastewater treatment can be performed simultaneously with the production of magnesium carbonate.

도 1은 정제 소금 생산 공장의 공정을 개략적으로 보여주는 개략도이며, 표 1은 해수를 사용하는 산업폐수의 금속 양이온의 농도를 나타낸다.1 is a schematic diagram schematically showing a process of a refined salt production plant, and Table 1 shows the concentration of metal cations in industrial wastewater using seawater.

Metal cationsMetal cations Concentration (mg/L)Concentration (mg/L) Molarity (mol/L)Molarity (mol/L) Na+ Na + 2287322873 0.9950.995 Mg2+ Mg 2+ 5084650846 2.0922.092 Ca2+ Ca 2+ 2513225132 0.6280.628 K+ K + 2886728867 0.7610.761

상기 산업폐수에는 다양한 종류의 금속 이온이 존재하는데, 이 중 마그네슘은 pH 7.0 내지 10.0 범위에서 수산화마그네슘을 형성하기 때문에, pH 조절 방법을 통해 마그네슘만을 분리해낼 수 있다.Various kinds of metal ions exist in the industrial wastewater, of which magnesium forms magnesium hydroxide in a pH range of 7.0 to 10.0, so only magnesium can be separated through a pH adjustment method.

상기 알칸올아민계 흡수제는 이산화탄수 흡수 능력이 우수하며, 이온 형태의 이산화탄소를 마그네슘 이온에 공급할 수 있어 바람직하다.The alkanolamine-based absorbent is preferable because it has excellent ability to absorb carbon dioxide and can supply carbon dioxide in an ionic form to magnesium ions.

상기 알칸올아민계 흡수제는 1차 아민일 수 있으며, 상기 알칸올아민계 흡수제의 종류는 모노에탄올아민, 3-아미노-1-프로판올, 4-아미노-1-부탄올, 5-아미노-1-펜탄올 및 6-아미노-1-헥산올 중에서 선택될 수 있다.The alkanolamine-based absorbent may be a primary amine, and the types of the alkanolamine-based absorbent are monoethanolamine, 3-amino-1-propanol, 4-amino-1-butanol, and 5-amino-1-pentane It may be selected from ol and 6-amino-1-hexanol.

후술하는 실시예에서 확인할 수 있는 바와 같이, 사용되는 흡수제의 종류는 탄산마그네슘의 성상 제어의 조건이 되며, 보다 상세하게는 1차 알칸올아민의 알킬 사슬의 길이에 따라 탄산마그네슘의 성상이 제어될 수 있다. 예를 들어, 상기 1차 알칸올아민의 알킬 사슬의 길이가 짧은 모노에탄올아민, 3-아미노-1-프로판올 및 4-아미노-1-부탄올이 선택되어 사용된 경우 네스퀘호나이트가 형성되나, 알킬 사슬의 길이가 증가할수록 비정질의 MgCO3·3H2O가 형성됨을 확인할 수 있었다.As can be seen in the examples described below, the type of absorbent used is a condition for controlling the properties of magnesium carbonate, and more specifically, the properties of magnesium carbonate can be controlled according to the length of the alkyl chain of the primary alkanolamine. I can. For example, when monoethanolamine, 3-amino-1-propanol, and 4-amino-1-butanol having a short alkyl chain of the primary alkanolamine are selected and used, nesquehonite is formed, but alkyl It was confirmed that as the length of the chain increased, an amorphous MgCO 3 ·3H 2 O was formed.

또한, 상기 알칸올아민계 흡수제 용액의 농도는 5 내지 30 중량%에서 조절될 수 있다. 상기 흡수제 용액의 농도를 조절함을 통해 탄산마그네슘 제조에 투입되는 이산화탄소의 농도를 조절할 수 있으며, 이산화탄소 농도는 탄산마그네슘의 성상 제어에 영향을 미친다.In addition, the concentration of the alkanolamine-based absorbent solution may be adjusted in 5 to 30% by weight. By adjusting the concentration of the absorbent solution, the concentration of carbon dioxide injected into the magnesium carbonate production can be adjusted, and the carbon dioxide concentration affects the control of the properties of the magnesium carbonate.

상기 반응의 온도는 20 내지 100 ℃에서 조절될 수 있으며, 30 내지 70 ℃에서 조절되는 것이 바람직하다. 상기 반응의 온도는 이산화탄소를 흡수한 알칸올아민계 흡수제 용액과 수산화마그네슘 용액의 반응에서 온도를 의미한다. 온도 조건은 제조되는 탄산마그네슘의 성상에 영향을 미치는데, 예를 들어 20 내지 50 ℃ 범위의 온도에서는 네스퀘호나이트가 형성되며, 더욱 높은 온도에서는 하이드로마그네사이트가 형성된다. 상기 반응의 온도가 20 ℃ 미만에서 조절되는 경우 실제 기술 활용 공정에서의 예상 온도보다 낮기 때문에 산업적, 실질적 적용 측면에서 의의를 갖기 어려우며, 100 ℃초과 범위에서 조절되는 경우 에너지 소모가 크기 때문에 무기물 생산방법의 낮은 에너지 소비량과 배치되어 비효율적이라는 문제가 있을 수 있다. The temperature of the reaction may be controlled at 20 to 100 °C, preferably at 30 to 70 °C. The temperature of the reaction refers to the temperature in the reaction of the alkanolamine absorbent solution absorbing carbon dioxide and the magnesium hydroxide solution. The temperature conditions affect the properties of the magnesium carbonate to be produced. For example, nesquehonite is formed at a temperature in the range of 20 to 50° C., and hydromagnesite is formed at a higher temperature. When the temperature of the reaction is controlled below 20°C, it is difficult to have significance in terms of industrial and practical application because it is lower than the expected temperature in the actual technology application process, and when it is controlled in a range above 100°C, energy consumption is large. There may be a problem of inefficiency due to its low energy consumption.

상기 수산화마그네슘 용액에 존재하는 마그네슘 이온 몰수 대비 소듐 이온 몰수 비율은 수산화마그네슘 용액에 NaCl을 첨가하여 조절되고, 0.2 내지 1 : 1 범위에서 조절될 수 있다. 수산화마그네슘 용액에 존재하는 마그네슘 이온과 소듐 이온의 몰수 비율을 조절함으로써, 제조되는 탄산마그네슘의 성상을 제어할 수 있다. 상기 마그네슘 이온 몰수와 소듐 이온 몰수의 비율은 NaCl을 첨가하는 방법으로 조절될 수 있다. 후술하는 실시예에서 확인할 수 있는 바와 같이, 비율이 0.2 내지 0.6 : 1로 조절될 경우, 네스퀘호나이트가 형성되며, 마그네슘 이온이 비율이 증가할수록 하이드로마그네사이트가 형성된다. 따라서, 마그네슘 이온 몰수와 소듐 이온 몰수의 비율을 조절하여 탄산마그네슘의 성상을 제어할 수 있음을 확인하였다. 상기 비율 범위를 벗어나서 조절할 경우 염도의 영향으로 인한 염석 효과가 발생하여 탄산마그네슘의 침전률 및 순도에 영향을 끼칠 수 있다는 문제가 있어서 바람직하지 못하다.The ratio of the number of moles of sodium ions to the number of moles of magnesium ions present in the magnesium hydroxide solution is adjusted by adding NaCl to the magnesium hydroxide solution, and may be adjusted in the range of 0.2 to 1:1. By controlling the ratio of the number of moles of magnesium ions and sodium ions present in the magnesium hydroxide solution, properties of the produced magnesium carbonate can be controlled. The ratio of the number of moles of magnesium ions and the number of moles of sodium ions may be adjusted by adding NaCl. As can be seen in the examples described later, when the ratio is adjusted to 0.2 to 0.6:1, nesquehonite is formed, and as the ratio of magnesium ions increases, hydromagnesite is formed. Therefore, it was confirmed that the properties of magnesium carbonate can be controlled by adjusting the ratio of the number of moles of magnesium ions and the number of moles of sodium ions. If the ratio is adjusted outside the above ratio range, salting out effect may occur due to the effect of salinity, and thus the precipitation rate and purity of magnesium carbonate may be affected, which is not preferable.

상술한 탄산마그네슘의 성상을 제어하기 위한 4가지 조건(알칸올아민계 흡수제의 종류, 알칸올아민계 흡수제 용액의 농도, 반응 온도, 수산화마그네슘 용액에 존재하는 마그네슘 이온 몰수와 소듐 이온 몰수의 비율)에 관한 설명은 각 조건의 조절에 따라 형성되는 탄산마그네슘 성상의 경향성을 기술한 것이며, 보다 정확한 성상의 제어는 조건 각각의 조합에 의해 이루어질 수 있다. Four conditions for controlling the properties of magnesium carbonate (type of alkanolamine absorbent, concentration of alkanolamine absorbent solution, reaction temperature, ratio of moles of magnesium ions and moles of sodium ions present in magnesium hydroxide solution) The description of is described the tendency of the properties of magnesium carbonate formed according to the adjustment of each condition, and more precise control of the properties can be achieved by a combination of each condition.

상기 수산화마그네슘 용액의 수산화마그네슘 농도는 10 내지 30 중량%인 것이 바람직하다. It is preferable that the concentration of magnesium hydroxide in the magnesium hydroxide solution is 10 to 30% by weight.

하기 실시예 또는 비교예 등에는 명시적으로 기재하지는 않았지만, 본 발명에 따른 탄산마그네슘의 성상 제어방법에 있어서, 제어방법의 여러 조건을 달리하여 제조된 탄산마그네슘의 성상의 순도 및 사용한 알칸올아민계 흡수제의 재사용성을 확인하였다.Although not explicitly described in the following Examples or Comparative Examples, etc., in the method for controlling the properties of magnesium carbonate according to the present invention, the purity of the properties of the magnesium carbonate prepared by varying various conditions of the control method and the alkanolamine type used The reusability of the absorbent was confirmed.

그 결과, 다른 조건 및 수치 범위에서와는 달리, 아래 조건이 모두 만족하였을 때, 의도한 탄산마그네슘 성상의 순도가 90% 이상을 달성함을 확인하였고, 사용한 흡수제의 재사용성이 현저하게 상승함을 확인하였다. 특히 하이드로마그네사이트는 여러 조건들의 조절에도 불구하고 높은 순도를 달성하기 어려웠으나, 아래 조건에서 탄산마그네슘의 성상을 제어할 경우 하이드로마그네사이트 역시 90% 이상의 높은 순도로 생성됨을 확인할 수 있었다.As a result, unlike in other conditions and numerical ranges, when all of the following conditions were satisfied, it was confirmed that the purity of the intended magnesium carbonate property achieved 90% or more, and the reusability of the used absorbent was significantly increased. . In particular, it was difficult for hydromagnesite to achieve high purity despite the control of various conditions, but it was confirmed that hydromagnesite was also produced with a high purity of 90% or more when the properties of magnesium carbonate were controlled under the following conditions.

(ⅰ) 상기 수산화마그네슘은 산업폐수의 pH를 9.0 내지 10.0으로 조절하여 침전시킨 것, (ⅱ) 상기 알칸올아민계 흡수제 용액의 농도는 13 내지 17 중량%에서 조절, (ⅲ) 상기 반응의 온도는 65 내지 75 ℃에서 조절 ,(ⅳ) 상기 수산화마그네슘 용액에 존재하는 마그네슘 이온 몰수와 소듐 이온 몰수의 비율은 수산화마그네슘 용액에 NaCl을 첨가하여 조절되고, 0.8 내지 1 : 1 범위에서 조절, (ⅴ) 상기 수산화마그네슘 용액의 수산화마그네슘 농도는 10 내지 30 중량%.(I) The magnesium hydroxide is precipitated by adjusting the pH of industrial wastewater to 9.0 to 10.0, (ii) the concentration of the alkanolamine-based absorbent solution is adjusted at 13 to 17% by weight, (iii) the temperature of the reaction Is adjusted at 65 to 75°C, (iv) the ratio of the number of moles of magnesium ions and the number of moles of sodium ions present in the magnesium hydroxide solution is adjusted by adding NaCl to the magnesium hydroxide solution, and is adjusted in the range of 0.8 to 1: 1, (v ) The magnesium hydroxide concentration of the magnesium hydroxide solution is 10 to 30% by weight.

다만, 상기 조건 중 어느 하나라도 충족되지 않는 경우에는 의도한 탄산마그네슘 성상의 순도가 낮아지거나, 사용한 흡수제의 재사용성이 낮아짐을 확인하였다. However, when any of the above conditions was not satisfied, it was confirmed that the purity of the intended magnesium carbonate property was lowered or the reusability of the used absorbent was lowered.

본 발명의 다른 측면은 알칸올아민계 흡수제 용액에 이산화탄소를 흡수시키는 단계; 및 상기 이산화탄소를 흡수한 알칸올아민계 흡수제 용액을 수산화마그네슘 용액과 반응시켜 탄산마그네슘을 제조하는 단계;를 포함하는 탄산마그네슘의 제조방법을 제공한다.Another aspect of the present invention comprises the steps of absorbing carbon dioxide in an alkanolamine-based absorbent solution; And reacting the alkanolamine-based absorbent solution absorbing the carbon dioxide with a magnesium hydroxide solution to produce magnesium carbonate. It provides a method for producing magnesium carbonate comprising:

상기 알칸올아민계 흡수제는 3-아미노-1-프로판올 또는 4-아미노-1-부탄올이고, 상기 탄산마그네슘은 네스퀘호나이트일 수 있다. 1차 알칸올아민계 흡수제 가운데 비교적 알킬 사슬의 길이가 짧은 3-아미노-1-프로판올 또는 4-아미노-1-부탄올을 흡수제로 사용할 경우 네스퀘호나이트를 형성함을 확인할 수 있었으며, 사슬 길이가 증가한 5-아미노-1-펜탄올 또는 6-아미노-1-헥산올 등의 경우에서는 비정질의 MgCO3·3H2O가 형성됨을 확인할 수 있다.The alkanolamine-based absorbent may be 3-amino-1-propanol or 4-amino-1-butanol, and the magnesium carbonate may be nesquehonite. Among the primary alkanolamine-based absorbents, when 3-amino-1-propanol or 4-amino-1-butanol, which has a relatively short alkyl chain length, was used as an absorbent, it was confirmed that nesquehonite was formed, and the chain length increased. In the case of 5-amino-1-pentanol or 6-amino-1-hexanol, it can be confirmed that amorphous MgCO 3 ·3H 2 O is formed.

상기 반응 온도는 30 내지 50 ℃이고, 상기 탄산마그네슘은 네스퀘호나이트일 수 있다. 또한 상기 반응 온도는 65 내지 100 ℃이고, 상기 탄산마그네슘은 하이드로마그네사이트일 수 있다. 수산화마그네슘과 이산화탄소를 흡수한 알칸올아민계 흡수제 용액의 반응에서, 반응 온도가 30 내지 50 ℃일 경우 네스퀘호나이트가 형성될 수 있으며, 65 내지 100 ℃에서는 하이드로마그네사이트가 형성될 수 있다. 50 내지 65 ℃의 온도에서는 네스퀘호나이트와 하이드로마그네사이트가 동시에 형성되어, 특정 성상의 탄산마그네슘의 생산하기 위한 온도로는 바람직하지 못하다.The reaction temperature is 30 to 50° C., and the magnesium carbonate may be nesquehonite. In addition, the reaction temperature may be 65 to 100° C., and the magnesium carbonate may be hydromagnesite. In the reaction of magnesium hydroxide and an alkanolamine-based absorbent solution absorbing carbon dioxide, nesquehonite may be formed when the reaction temperature is 30 to 50°C, and hydromagnesite may be formed at 65 to 100°C. At a temperature of 50 to 65° C., nesquehonite and hydromagnesite are formed at the same time, which is not preferable as a temperature for producing magnesium carbonate of a specific property.

상기 수산화마그네슘 용액에 존재하는 마그네슘 이온 몰수 대비 소듐 이온 몰수 비율(Mg2+ 이온의 몰수 : Na+ 이온의 몰수)은 0.1 내지 0.7 : 1이고, 상기 탄산마그네슘은 네스퀘호나이트일 수 있다. 또한, 상기 수산화마그네슘 용액에 존재하는 마그네슘 이온 몰수 대비 소듐 이온 몰수 비율(Mg2+ 이온의 몰수 : Na+ 이온의 몰수)은 0.75 내지 1 : 1이고, 상기 탄산마그네슘은 하이드로마그네사이트일 수 있다. 상기 수산화마그네슘 용액에 존재하는 마그네슘 이온 몰수 대비 소듐 이온 몰수 비율은 NaCl을 첨가하여 조절할 수 있다. 상기 몰수 비율이 0.1 내지 0.7 : 1일 경우 네스퀘호나이트가 형성되며, 0.75 내지 1 : 1에서는 하이드로마그네사이트가 형성된다.The ratio of the number of moles of sodium ions to the number of moles of magnesium ions present in the magnesium hydroxide solution (number of moles of Mg 2+ ions: number of moles of Na + ions) is 0.1 to 0.7: 1, and the magnesium carbonate may be nesquehonite. In addition, the ratio of the number of moles of sodium ions to the number of moles of magnesium ions present in the magnesium hydroxide solution (number of moles of Mg 2+ ions: number of moles of Na + ions) is 0.75 to 1:1, and the magnesium carbonate may be hydromagnesite. The ratio of the number of moles of sodium ions to the number of moles of magnesium ions present in the magnesium hydroxide solution can be adjusted by adding NaCl. When the mole ratio is 0.1 to 0.7:1, nesquehonite is formed, and in 0.75 to 1:1, hydromagnesite is formed.

본 발명의 또 다른 측면은 알칸올아민계 흡수제 용액에 이산화탄소를 흡수시키는 단계; 및 상기 이산화탄소를 흡수한 알칸올아민계 흡수제 용액을 수산화마그네슘 용액과 반응시켜 탄산마그네슘을 제조하는 단계;를 포함하고, 상기 수산화마그네슘은 산업폐수의 pH를 7.0 내지 10.0으로 조절하여 침전시킨 것인 산업폐수의 재활용 방법을 제공한다. 상기 산업폐수의 재활용 방법은 산업폐수를 마그네슘 이온의 공급원으로 사용할 수 있어서, 산업폐수를 재활용함과 동시에, 산업폐수의 처리를 할 수 있다는 점에서 친환경적이다. 상술한 바와 같이, 상기 산업폐수는 농업, 임업, 어업, 광공업 등의 산업 활동에 사용된 뒤 배출되는 물을 지칭하며, 해수기반 산업폐수인 것이 바람직하다. 해수기반 산업폐수는 해수담수화, 정제소금 생산 공정 등에서 사용한 뒤 배출되는 물 또는 해수기반 액상 산업폐기물을 지칭한다. 해수기반 산업폐수는 마그네슘을 포함한 여러 금속 양이온을 높은 농도로 포함하고 있고, 마그네슘이 이온의 형태로 존재하기 때문에, 천연미네랄 및 고형 폐기물과 같은 다른 마그네슘 공급원에 비하여 높은 탄산화 반응성을 갖기 때문에 바람직하다. Another aspect of the present invention is the step of absorbing carbon dioxide in an alkanolamine-based absorbent solution; And preparing magnesium carbonate by reacting the alkanolamine-based absorbent solution absorbing carbon dioxide with a magnesium hydroxide solution; including, wherein the magnesium hydroxide is precipitated by adjusting the pH of industrial wastewater to 7.0 to 10.0 Provides a method of recycling wastewater. The method of recycling industrial wastewater is eco-friendly in that industrial wastewater can be used as a source of magnesium ions, and thus industrial wastewater can be recycled and at the same time, industrial wastewater can be treated. As described above, the industrial wastewater refers to water discharged after being used in industrial activities such as agriculture, forestry, fishing, and mining, and is preferably a seawater-based industrial wastewater. Seawater-based industrial wastewater refers to water or seawater-based liquid industrial waste that is discharged after being used in seawater desalination and refined salt production processes. Seawater-based industrial wastewater is preferred because it contains several metal cations including magnesium in a high concentration, and because magnesium exists in the form of ions, it has a high carbonation reactivity compared to other sources of magnesium such as natural minerals and solid wastes.

이하, 본 발명의 이해를 돕기 위하여 바람직한 실시예를 제시한다. 그러나, 이들 실시예는 본 발명을 보다 구체적으로 설명하기 위한 것으로, 본 발명의 범위가 이에 의하여 제한되지 않고, 본 발명의 범주 및 기술사상 범위 내에서 다양한 변경 및 수정이 가능함은 당업계의 통상의 지식을 가진 자에게 자명할 것이다.Hereinafter, a preferred embodiment is presented to aid the understanding of the present invention. However, these examples are for describing the present invention in more detail, and the scope of the present invention is not limited thereto, and various changes and modifications are possible within the scope and spirit of the present invention. It will be self-evident to those who have knowledge.

실시예. Example.

사용 재료Materials used

모든 재료는 시그마 알드리치(Sigma-Aldrich)사에서 구입하여 사용하였다. 수산화나트륨(purity ≥ 97.0 wt%, CAS No. 1310-73-2), 염화나트륨(NaCl, purity ≥ 99 wt%, CAS No. 7647-14-5) 및 수산화마그네슘(Mg(OH)2,purity≥ 99 wt%, CAS No. 1309-42-8)는 추가적인 정제과정 없이 사용하였다. 모노에탄올아민(monoethanolamine, MEA, purity ≥ 99 wt%, CAS No. 141-43-5), 3-아미노-1-프로판올(3-amino-1-propanol, C3H9NO, purity≥ 99 wt%, CAS No. 156-87-6), 4-아미노-1-부탄올(4-amino-1-butanol, C4H11NO, purity≥ 98 wt%, CAS No. 13325-10-5), 5-아미노-1-부탄올(5-amino-1-pentanol, C5H13NO, purity≥ 95 wt%, CAS No. 2508-29-4) 및 6-아미노-1-부탄올(6-amino-1-hexanol, C6H15NO, purity≥ 97 wt%, CAS No. 4048-33-3)는 알킬체인 길이의 영향을 알아보기 위한 실험 재료로 사용되었다. 도 3은 상기 각 아민의 화학 구조식을 나타낸다. All materials were purchased and used from Sigma-Aldrich. Sodium hydroxide (purity ≥ 97.0 wt%, CAS No. 1310-73-2), sodium chloride (NaCl, purity ≥ 99 wt%, CAS No. 7647-14-5), and magnesium hydroxide (Mg(OH) 2 ,purity≥ 99 wt%, CAS No. 1309-42-8) was used without further purification. Monoethanolamine (MEA, purity ≥ 99 wt%, CAS No. 141-43-5), 3-amino-1-propanol (3-amino-1-propanol, C 3 H 9 NO, purity≥ 99 wt. %, CAS No. 156-87-6), 4-amino-1-butanol (4-amino-1-butanol, C 4 H 11 NO, purity≥ 98 wt%, CAS No. 13325-10-5), 5-amino-1-butanol (5-amino-1-pentanol, C 5 H 13 NO, purity≥ 95 wt%, CAS No. 2508-29-4) and 6-amino-1-butanol (6-amino- 1-hexanol, C 6 H 15 NO, purity≥ 97 wt%, CAS No. 4048-33-3) was used as an experimental material to investigate the effect of the length of the alkyl chain. 3 shows the chemical structural formula of each amine.

실험 방법Experimental method

이산화탄소 포집 및 전환 실험을 통해 탄산마그네슘 형성에 대한 1차 알칸올아민 흡수제의 알킬 사슬 길이, 온도, 이산화탄소 농도 및 Mg2+/ Na+ 비의 영향을 측정하였다.Through carbon dioxide capture and conversion experiments, the effects of the alkyl chain length, temperature, carbon dioxide concentration and Mg 2+ / Na + ratio of the primary alkanolamine absorbent on the formation of magnesium carbonate were measured.

먼저 상기 조건들의 조절을 위해 도 4에 도시된 장치를 사용하여 이산화탄소 흡수실험을 수행하였다. 도 4는 본 발명의 일 실시예에 따른 이산화탄소 흡수실험 장치의 개략도이다. First, a carbon dioxide absorption experiment was performed using the apparatus shown in FIG. 4 to control the above conditions. 4 is a schematic diagram of a carbon dioxide absorption test apparatus according to an embodiment of the present invention.

먼저 흡수 실험의 상세한 과정은 다음과 같다. 장치의 주요 구성은 질량 유량 컨트롤러(MFC, SH151019-328, KOFLOC), 질량 유량 관리기(MFM), 가스 혼합기, 반응기, 가스 분석기(Multi Master SR3121211, Sensoronic Co.,Ltd.)와 가스(N2, CO2 및 고순도 N2)로 구성된다. First, the detailed process of the absorption experiment is as follows. The main composition of the device is a mass flow controller (MFC, SH151019-328, KOFLOC), a mass flow manager (MFM), a gas mixer, a reactor, a gas analyzer (Multi Master SR3121211, Sensoronic Co., Ltd.) and a gas (N 2 , It is composed of CO 2 and high purity N 2 ).

MFC와 MFM을 사용하여 주입된 CO2의 농도를 일정하게 조정하고 원하는 비율로 조정하였다. 일반적으로 석탄 화력 발전소에서 배출되는 배가스 중 이산화탄소의 농도는 10 내지 20 부피% 범위이므로 이산화탄소 농도는 15 부피%의 평균값을 갖도록 설정하였다. 주입된 N2 및 CO2의 부피 유량은 각각 1775 및 300 ml/min이었다. 또한 가스 분석기는 반응기에서 배출되는 최종 가스의 이산화탄소 농도를 측정하였다. 모의 가스의 균일한 농도를 반응기에 공급하기 위해, MFC와 반응기 사이에 가스 혼합기를 설치하였다. 가스 혼합기와 반응기 사이의 밸브 제어를 통해 반응기로 모의가스의 분사 시기를 조절할 수 있었다. 주입되는 CO2 농도의 정확성을 확보하기 위하여 질소 퍼징을 통해 반응기의 불순물 및 잔여 수분을 제거하였다. 가스 분석기가 30 분 동안 0 부피%의 CO2 농도를 나타내면 밸브 제어를 통해 가스 주입을 시작하였다. 반응기는 이중 자켓 반응기의 형태를 가지므로 물 욕조(water bath)를 사용하여 반응 온도를 일정하가 유지하고 조절할 수 있었다. 반응기 내부를 자성 교반기 및 교반 바에 의해 300 rpm으로 균일하게 교반하였다. 가스 혼합기에 의해 생성된 모의 가스는 가스 확산기를 통해 흡수제로 확산되어 흡수제와 반응하였다. 이 과정에서 반응기는 반회분식(semi-batch) 반응기로 간주되어 반응기에서 방출된 가스는 가스 분석기로 분석하였다. 증발에 의한 흡수제 농도의 변화를 막기 위해 응축기와 냉각기를 반응기 상부에 설치하고 263.15 K로 유지하였다. 가스 분석기가 CO2 농도로 15 부피%를 표시하면 흡수제가 더 이상 CO2를 흡수할 수 없다는 것을 의미하기 때문에 흡수 실험을 종료하였다. Using MFC and MFM, the concentration of injected CO 2 was constantly adjusted and adjusted to the desired ratio. In general, since the concentration of carbon dioxide in the exhaust gas discharged from a coal-fired power plant is in the range of 10 to 20% by volume, the carbon dioxide concentration was set to have an average value of 15% by volume. The volume flow rates of injected N 2 and CO 2 were 1775 and 300 ml/min, respectively. In addition, the gas analyzer measured the carbon dioxide concentration of the final gas discharged from the reactor. In order to supply a uniform concentration of simulated gas to the reactor, a gas mixer was installed between the MFC and the reactor. By controlling the valve between the gas mixer and the reactor, the timing of injection of the simulated gas into the reactor could be controlled. In order to ensure the accuracy of the injected CO 2 concentration, impurities and residual moisture in the reactor were removed through nitrogen purging. When the gas analyzer showed 0 vol% of CO 2 concentration for 30 minutes, gas injection was started through valve control. Since the reactor has the form of a double jacketed reactor, the reaction temperature could be kept constant and controlled using a water bath. The inside of the reactor was uniformly stirred at 300 rpm by a magnetic stirrer and a stir bar. The simulated gas generated by the gas mixer was diffused into the absorbent through the gas diffuser and reacted with the absorbent. In this process, the reactor was regarded as a semi-batch reactor, and the gas released from the reactor was analyzed with a gas analyzer. A condenser and a cooler were installed at the top of the reactor and maintained at 263.15 K to prevent changes in the concentration of the absorbent due to evaporation. Gas analyzes in the CO 2 concentration Marking 15% by volume means that the absorbent can no longer absorb CO 2 , so the absorption experiment is terminated.

다음으로 탄산염화 공정을 진행하였다. 탄산염화 공정에서는 정제 염 생산 공장의 해수 기반 폐수에 포함된 Mg2+ 이온은 활용하기 위하여 NaOH를 이용한 pH 스윙 방법을 통해 Mg(OH)2의 형태로 마그네슘 이온을 분리했다. 상기 분리된 20 wt% Mg(OH)2 슬러리 200 g을 이산화탄소 포화된 알칸올아민 흡수제에 투입하고 전환 실험을 수행하였다. 교반은 3 시간 동안 실시하였다. 위 실험 과정에서 (1) 1차 알칸올아민의 알킬 사슬 길이, (2) 반응 온도, (3) CO2 농도, (4) Mg2+/Na+ 비율을 조절하였다. 먼저 1차 알칸올아민의 알킬 사슬 길이를 조절하기 위하여 3-아미노-1-프로판올, 4-아미노-1-부탄올, 5-아미노-1-부탄올 및 6-아미노-1-부탄올을 각각 15 중량%, 400 g을 사용하였다. Next, a carbonation process was performed. In the carbonation process, in order to utilize the Mg 2+ ions contained in the seawater-based wastewater of the refined salt production plant, magnesium ions were separated in the form of Mg(OH) 2 through a pH swing method using NaOH. 200 g of the separated 20 wt% Mg(OH) 2 slurry was added to a carbon dioxide saturated alkanolamine absorbent, and a conversion experiment was performed. Stirring was carried out for 3 hours. In the above experiment, (1) the alkyl chain length of the primary alkanolamine, (2) the reaction temperature, (3) the CO 2 concentration, and (4) the Mg 2+ /Na + ratio were adjusted. First, 15% by weight of each of 3-amino-1-propanol, 4-amino-1-butanol, 5-amino-1-butanol and 6-amino-1-butanol in order to control the alkyl chain length of the primary alkanolamine , 400 g was used.

둘째로, Mg(OH)2 슬러리와 CO2 포화 흡수제 간의 반응이 수행되는 온도 범위는 303.15, 313.15, 323.15, 333.15 및 343.15 K로 제어되었다. 상기 온도는 이산화탄소 포집 과정뿐만 아니라 탄산염화 과정에서도 유지되었다. Second, the temperature range at which the reaction between the Mg(OH) 2 slurry and the CO 2 saturated absorbent was performed was controlled to 303.15, 313.15, 323.15, 333.15, and 343.15 K. The temperature was maintained during the carbonation process as well as the carbon dioxide capture process.

세 번째로, 다양한 농도의 모노에탄올아민(MEA, 5 wt%, 10 wt%, 15 wt%, 20 wt%, 25 wt% 및 30 wt%)을 사용하여 CO2를 흡수하는 방법으로 CO2 농도가 조절되었다.Thirdly, monoethanolamine of various concentrations (MEA, 5 wt%, 10 wt%, 15 wt%, 20 wt%, 25 wt% and 30 wt%) CO 2 concentration by the method of absorbing CO 2 using Has been adjusted.

마지막으로, Mg2+/Na+ 이온의 비율은 1/5 (Mg(OH)2 0.2몰/ NaCl 1몰), 2/5 (Mg(OH)2 0.4 몰/ NaCl 1몰), 3/5 (Mg(OH)2 0.6 몰 / NaCl 1 몰), 4/5 (Mg(OH)2 0.8 몰 / NaCl 1 몰) 및 5/5 (Mg(OH)2 1몰 / NaCl 1몰)을 사용하였다. 해수 위주의 산업 폐수에 많은 NaCl가 포함되어 Mg2+/Na+ 이온의 비율 조절이 용이하기 때문에, 정제 소금 생산 공장에 연결된 실제 CCU 공장 설계에 사용될 수 있다.Finally, the ratio of Mg 2+ /Na + ions is 1/5 (Mg(OH) 2 0.2 mol/ NaCl 1 mol), 2/5 (Mg(OH) 2 0.4 mol/ NaCl 1 mol), 3/5 (Mg(OH) 2 0.6 mol / NaCl 1 mol), 4/5 (Mg(OH) 2 0.8 mol / NaCl 1 mol) and 5/5 (Mg(OH) 2 1 mol / NaCl 1 mol) were used. . Since a lot of NaCl is contained in seawater-oriented industrial wastewater, it is easy to control the ratio of Mg 2+ /Na + ions, so it can be used in the design of an actual CCU plant connected to a refined salt production plant.

각 부분에서 조절된 조건을 제외한 조건은 모두 동일한 조건으로 고정되었다. 사용된 흡수제는 15 wt% MEA, 반응 온도는 303.15 K, CO2 농도는 15 wt% MEA 400 g을 사용하는 값인 1.303 x 10-3 mol CO2/g, 20 wt% Mg(OH)2 수성 슬러리 200 g을 CO2 포화 흡수제에 각각 첨가하였다. All conditions except those controlled in each part were fixed to the same condition. The absorbent used was 15 wt% MEA, the reaction temperature was 303.15 K, the CO 2 concentration was 1.303 x 10 -3 mol CO 2 /g, 20 wt% Mg(OH) 2 aqueous slurry, which is a value using 400 g of 15 wt% MEA 200 g were each added to the CO 2 saturated absorbent.

Mg(OH)2 및 CO2 포화 흡수제 성분을 혼합한 혼합 용액은 여과지 및 진공 펌프를 이용하여 여과하였다. 또한 여과된 생성물을 24 시간 동안 가열 오븐에서 353.15 K의 온도로 건조시켰다. The mixed solution in which Mg(OH) 2 and CO 2 saturated absorbent components were mixed was filtered using a filter paper and a vacuum pump. Further, the filtered product was dried in a heating oven at a temperature of 353.15 K for 24 hours.

조건 1. 알킬 사슬 길이 조절에 따른 성상 제어Condition 1. Property control according to alkyl chain length control

각 흡수제의 이산화탄소 흡착 능력을 확인하기 위해 이산화탄소 흡착 실험을 실시하였으며 이산화탄소 흡수 값(mol CO2/mol amine)은 가스 분석기의 이산화탄소 농도 데이터로부터 유도되었다. 도 5는 본 발명의 일 실시예에 따른 3-아미노-1-프로판올, 4-아미노-1-부탄올, 5-아미노-1-펜탄올 및 6-아미노-1-헥산올에 대한 CO2 흡착 곡선을 나타낸다. 또한 표 2는 1차 흡수, 탈착 및 2차 흡수 단계에서 각 아민에 대한 CO2 포집 공정의 CO2 흡수 값과 재사용성을 나타낸다. Carbon dioxide adsorption experiments were conducted to confirm the carbon dioxide adsorption capacity of each absorbent, and the carbon dioxide absorption value (mol CO 2 /mol amine) was derived from the carbon dioxide concentration data of the gas analyzer. 5 is a CO 2 adsorption curve for 3-amino-1-propanol, 4-amino-1-butanol, 5-amino-1-pentanol, and 6-amino-1-hexanol according to an embodiment of the present invention. Represents. In addition, Table 2 shows the CO 2 absorption values and reusability of the CO 2 capture process for each amine in the first absorption, desorption and second absorption steps.

Amine typeAmine type CO2loadinginabsorption
(mol CO2/molamine)
CO 2 loadinginabsorption
(mol CO 2 /molamine)
Reusability (%)Reusability (%)
3-amino-1-propanol3-amino-1-propanol 1stabsorption1 st absorption 0.68250.6825 54.2654.26 2ndabsorption2 nd absorption 0.37030.3703 4-amino-1-butanol4-amino-1-butanol 1stabsorption1 st absorption 0.64690.6469 92.4992.49 2ndabsorption2 nd absorption 0.59830.5983 5-amino-1-pentanol5-amino-1-pentanol 1stabsorption1 st absorption 0.71520.7152 60.1860.18 2ndabsorption2 nd absorption 0.43040.4304 6-amino-1-hexanol6-amino-1-hexanol 1stabsorption1 st absorption 0.84490.8449 50.0150.01 2ndabsorption2 nd absorption 0.42250.4225

상기 도 5의 각 구간에 각각 1차 흡수, 탈착 및 2차 흡수 실험을 나타내었다. CO2 흡수량은 다음 방정식에 의해 계산되었다:The first absorption, desorption and second absorption experiments were shown in each section of FIG. 5, respectively. The CO 2 uptake was calculated by the following equation:

Figure pat00001
Figure pat00001

여기서

Figure pat00002
(mol)는 흡수제에 의해 흡수된 CO2의 양,
Figure pat00003
(mol/min)는 모의 가스의 CO2 몰 유량,
Figure pat00004
(vol%)는 모의 가스의 CO2 부피 농도,
Figure pat00005
(vol%) 는 가스 분석기의 출구와 연결된 CO2 부피 농도, Δt (min)은 가스 분석기의 측정 시간, na (mol)은 아민의 몰수이다.here
Figure pat00002
(mol) is the amount of CO 2 absorbed by the absorbent,
Figure pat00003
(mol/min) is the CO 2 molar flow rate of the simulated gas,
Figure pat00004
(vol%) is the volume concentration of CO 2 in the simulated gas,
Figure pat00005
(vol%) is the volume concentration of CO 2 connected to the outlet of the gas analyzer, Δt (min) is the measurement time of the gas analyzer, and n a (mol) is the number of moles of amine.

각 아민의 재사용 가능성을 2차 흡수 실험을 통해 측정하였다. 1차 흡수 구간에서 알킬 사슬의 길이가 길어질수록 CO2 흡수가 증가하는 경향이 있음을 확인하였다. 4-아미노-1-부탄올은 1차 흡수 구간에서 가장 낮은 CO2 흡수를 보였으나 2차 흡수 구간에서 가장 높은 CO2 흡수를 보였다. 즉, 4-아미노-1-부탄올을 CCU 공정에서 CO2 포집 부분에서 흡수제 재사용이라는 측면에서 가장 좋은 결과를 보였다. The reusability of each amine was measured through a second absorption experiment. It was confirmed that CO 2 absorption tends to increase as the length of the alkyl chain increases in the first absorption period. 4-Amino-1-butanol showed the lowest CO 2 absorption in the first absorption period, but the highest CO 2 absorption in the second absorption period. That is, 4-amino-1-butanol showed the best results in terms of reuse of the absorbent in the CO 2 capture part in the CCU process.

도 5에서 제1 흡수 구간 및 제1 탈착 구간의 평형점 사이의 갭은 금속 탄산염으로 전환되는 CO2의 양을 의미한다. 이러한 방식으로, 각각의 아민에 대한 전환율은 제1 흡수 구간에서의 CO2 전환량 대 흡수된 CO2의 양의 비에 의해 유도되었다. 하기 표 3은 이산화탄소 전환율을 보여준다. 재사용성에 대한 우수한 결과의 연장선상에서 4-아미노-1-부탄올이 가장 높은 전환율(59.00%)을 보였다. 이러한 흡수 특성에 따라, 4-아미노-1-부탄올은 CCU 적용을 위한 흡수제로서의 용량 측면에서 가장 우수한 흡수제에 해당했다.In FIG. 5, the gap between the equilibrium point of the first absorption section and the first desorption section refers to the amount of CO 2 converted to metal carbonate. In this way, a conversion rate for each amine was induced by the ratio of the amount of absorbed CO 2 dae CO 2 conversion amount in the first absorption zone. Table 3 below shows the carbon dioxide conversion rate. In the extension of the excellent results for reusability, 4-amino-1-butanol showed the highest conversion rate (59.00%). According to these absorption properties, 4-amino-1-butanol was the best absorbent in terms of capacity as an absorbent for CCU applications.

Amine typeAmine type The amount of the CO2 converted(mol)The amount of the CO 2 converted(mol) Conversion yield (%)Conversion yield (%) 3-amino-1-propanol3-amino-1-propanol 0.23700.2370 34.7334.73 4-amino-1-butanol4-amino-1-butanol 0.38170.3817 59.0059.00 5-amino-1-pentanol5-amino-1-pentanol 0.23220.2322 32.4732.47 6-amino-1-hexanol6-amino-1-hexanol 0.26260.2626 31.0831.08

탄산마그네슘은 대표적으로 네스퀘호나이트(MgCO3·3H2O), 하이드로마그네사이트(Mg5(CO3)4(OH)2·5H2O), 마그네사이트(MgCO3)의 3가지 성상으로 존재한다.Magnesium carbonate is typically present in three properties: nesquehonite (MgCO 3 · 3H 2 O), hydromagnesite (Mg 5 (CO 3 ) 4 (OH) 2 · 5H 2 O), and magnesite (MgCO 3 ).

도 6은 본 발명의 일 실시예에 따른 각 아민의 사용에 따라 제조된 생성물의 XRD 패턴이다. 상기 도 6에서 동그라미는 네스퀘호나이트의 XRD 패턴, 역삼각형은 브루사이트(brucite, Mg(OH)2)의 XRD 패턴, 사각형은 하이드로마그네사이트의 XRD 패턴을 나타낸다. 도 6에 따르면, 3-아미노-1-프로판올 및 4-아미노-1-부탄올을 사용한 생성물은 네스퀘호나이트 및 브루사이트의 피크를 나타내지만, 5-아미노-1-펜탄올 및 6-아미노-1-헥산올을 사용한 생성물은 브루사이트의 피크만 보였다. 즉, 5-아미노-1-펜탄올 및 6-아미노-1-헥산올을 사용한 검출에서는 결정의 형성을 확인할 수 없었다. 따라서 탄산마그네슘의 생성 유무를 알아보기 위하여 5-아미노-1-펜탄올 및 6-아미노-1-헥산올을 사용하여 제조한 생성물에 대해 FT-IR(Vertex 70, Bruker)을 진행하였다. 도 7은 본 발명의 일 실시예에 따른 5-아미노-1-펜탄올 및 6-아미노-1-헥산올을 각각 사용한 생성물에 대한 FT-IR 곡선을 나타낸다. 두 생성물은 FT-IR 곡선에서 Mg(OH)2와 탄산마그네슘의 피크를 포함하여 유사한 패턴을 보였다. 상기 도 7에서 노란색 선은 Mg(OH)2의 존재를 나타내고, 녹색선은 비정질 MgCO3·3H2O의 존재를 나타낸다. 녹색선은 850, 1105 및 1430 cm-1 파수에서 피크를 나타냈으며, 이는 탄산 이온과 비정질 MgCO3·3H2O의 존재를 의미한다. 또한, 1520 cm-1에서 피크를 가졌는데, 이는 MgCO3의 한자리 결합(unidentate)을 의미한다. 상기 결과로부터, 네스퀘호나이트, 하이드로마그네사이트, 마그네사이트 등의 결정 형성에 앞서 무정형의 탄산마그네슘이 형성됨을 알 수 있었으며, 5-아미노-1-펜탄올 및 6-아미노-1-헥산올을 사용할 경우 생성되는 비정질의 탄산마그네슘이 형성됨을 확인할 수 있었다.6 is an XRD pattern of a product prepared according to the use of each amine according to an embodiment of the present invention. In FIG. 6, a circle represents an XRD pattern of nesquehonite, an inverted triangle represents an XRD pattern of brucite, Mg(OH) 2 , and a square represents an XRD pattern of hydromagnesite. According to Figure 6, the product using 3-amino-1-propanol and 4-amino-1-butanol shows peaks of nesquehonite and brushite, but 5-amino-1-pentanol and 6-amino-1 The product using -hexanol showed only the peak of brushite. That is, formation of crystals could not be confirmed by detection using 5-amino-1-pentanol and 6-amino-1-hexanol. Therefore, FT-IR (Vertex 70, Bruker) was performed on the product prepared using 5-amino-1-pentanol and 6-amino-1-hexanol in order to determine the presence or absence of magnesium carbonate. 7 shows FT-IR curves for products using 5-amino-1-pentanol and 6-amino-1-hexanol, respectively, according to an embodiment of the present invention. Both products showed similar patterns, including peaks of Mg(OH) 2 and magnesium carbonate in the FT-IR curve. In FIG. 7, a yellow line indicates the presence of Mg(OH) 2 , and a green line indicates the presence of amorphous MgCO 3 ·3H 2 O. Green lines showed peaks at wavenumbers 850, 1105 and 1430 cm -1 , indicating the presence of carbonate ions and amorphous MgCO 3 ·3H 2 O. In addition, it had a peak at 1520 cm -1 , which means unidentate of MgCO 3 . From the above results, it was found that amorphous magnesium carbonate was formed prior to the formation of crystals such as nesquehonite, hydromagnesite, and magnesite, and produced when 5-amino-1-pentanol and 6-amino-1-hexanol were used. It was confirmed that amorphous magnesium carbonate was formed.

각 생성물의 결정 구조를 SEM을 통하여 분석하였다. 도 8은 본 발명의 일 실시예에 따라 각 아민의 사용에 의해 생성된 생성물의 SEM 이미지이다. 도 8a는 3-아미노-1-프로판올, 도 8b는 4-아미노-1-부탄올, 도 8c는 5-아미노-1-펜탄올, 도 8d는 6-아미노-1-헥산올을 사용한 경우이다. 상기 도 8a 및 8b에서 네스퀘호나이트의 막대 모양을 확인할 수 있었던 반면, 도 8c 및 8d에서는 막대 모양이 아닌 것을 확인할 수 있었다. 이는 XRD 및 FT-IR에서 증명한 비정질의 MgCO3·3H2O의 형성을 입증하는 결과이다. The crystal structure of each product was analyzed through SEM. 8 is an SEM image of a product produced by the use of each amine according to an embodiment of the present invention. FIG. 8A shows a case of using 3-amino-1-propanol, FIG. 8B shows 4-amino-1-butanol, FIG. 8C shows 5-amino-1-pentanol, and FIG. 8D shows 6-amino-1-hexanol. While it was possible to confirm the shape of the Nesquehonite rod in FIGS. 8A and 8B, it was confirmed that the rod shape was not in FIGS. 8C and 8D. This is a result demonstrating the formation of amorphous MgCO 3 ·3H 2 O demonstrated by XRD and FT-IR.

각 생성물의 순도를 조사하기 위해 TG/DTG 분석을 수행하였다. TG/DTG 분석은 10 ℃/min의 승온 속도로 진행하였다. 도 9는 본 발명의 일 실시예에 따라 각기 다른 흡수제를 사용했을 때 생성되는 생성물의 TG/DTG 곡선을 나타내며, 하기 표 4에 결과를 나타내었다. 도 9a는 3-아미노-1-프로판올, 도 9b는 4-아미노-1-부탄올, 도 9c는 5-아미노-1-펜탄올, 도 9d는 6-아미노-1-헥산올의 경우를 나타낸다.TG/DTG analysis was performed to investigate the purity of each product. TG/DTG analysis was performed at a temperature increase rate of 10° C./min. 9 shows a TG/DTG curve of a product produced when different absorbents are used according to an embodiment of the present invention, and the results are shown in Table 4 below. FIG. 9A shows 3-amino-1-propanol, FIG. 9B shows 4-amino-1-butanol, FIG. 9C shows 5-amino-1-pentanol, and FIG. 9D shows 6-amino-1-hexanol.

Amine typeAmine type Form of magnesium carbonateForm of magnesium carbonate Purity (wt%)Purity (wt%) 3-amino-1-propanol3-amino-1-propanol Nesquehonite
(MgCO3·3H2O)
Nesquehonite
(MgCO 3 · 3H 2 O)
49.2449.24
4-amino-1-butanol4-amino-1-butanol Nesquehonite
(MgCO3·3H2O)
Nesquehonite
(MgCO 3 · 3H 2 O)
63.0563.05
5-amino-1-pentanol5-amino-1-pentanol Amorphous MgCO3·3H2OAmorphous MgCO 3 ·3H 2 O 38.3638.36 6-amino-1-hexanol6-amino-1-hexanol Amorphous MgCO3·3H2OAmorphous MgCO 3 ·3H 2 O 43.3843.38

상기 도 9 및 표 4에서 확인할 수 있는 바와 같이 상기 흡수제 가운데 4-아미노-1-부탄올이 이산화탄소 흡수 부분에서 우수성을 보였을 뿐만 아니라 가장 높은 순도를 가짐을 알 수 있었다. 5-아미노-1-부탄올 및 6-아미노-1-헥산올을 이용한 경우, 무정형의 탄산마그네슘을 제조할 수 있음을 확인하였다.As can be seen in FIGS. 9 and 4, it was found that among the absorbents, 4-amino-1-butanol not only showed superiority in the carbon dioxide absorption portion, but also had the highest purity. When 5-amino-1-butanol and 6-amino-1-hexanol were used, it was confirmed that amorphous magnesium carbonate could be prepared.

조건 2. 반응 온도에 따른 성상 제어Condition 2. Property control according to reaction temperature

온도 조절에 따른 생성물의 성분을 측정하기 위하여 XRD 분석을 진행하였다. 도 10은 본 발명의 일 실시예에 따른 303.15, 313.15, 323.15, 333.15 및 343.15 K에서 각 생성물의 XRD 패턴이다. 상기 도 10에서 (a)는 303.15 K, (b)는 313.15 K, (c)는 323.15 K, (d)는 333.15 K, (e)는 343.15 K의 반응 온도에서 생성된 탄산마그네슘을 나타낸다. 상기 도 10에서 확인할 수 있는 바와 같이, 반응 온도가 303.15, 313.15 및 323.15 K 인 경우 네스퀘호나이트 및 브루사이트가 생성되었던 반면, 반응 온도가 333.15 K인 경우 네스퀘호나이트, 브루사이트 및 하이드로마그네사이트가 생성됨을 확인할 수 있었다. 343.15 K에서는 하이드로마그네사이트와 브루사이트만이 검출되었다. XRD analysis was performed to measure the components of the product according to temperature control. 10 is an XRD pattern of each product at 303.15, 313.15, 323.15, 333.15 and 343.15 K according to an embodiment of the present invention. In FIG. 10, (a) shows 303.15 K, (b) shows 313.15 K, (c) shows 323.15 K, (d) shows 333.15 K, and (e) shows magnesium carbonate produced at a reaction temperature of 343.15 K. As can be seen in FIG. 10, when the reaction temperature is 303.15, 313.15, and 323.15 K, nesquehonite and brucite were generated, whereas when the reaction temperature is 333.15 K, nesquehonite, brucite and hydromagnesite were generated. Could be confirmed. At 343.15 K, only hydromagnesite and brushite were detected.

도 11은 본 발명의 일 실시예에 따라 반응 온도를 조절하여 생성한 탄산마그네슘의 SEM 이미지이다. 상기 도 11에서 (a)는 303.15 K, (b)는 313.15 K, (c)는 323.15 K, (d)는 333.15 K, (e)는 343.15 K의 반응 온도에서 생성된 탄산마그네슘을 나타낸다. 11 is an SEM image of magnesium carbonate produced by controlling a reaction temperature according to an embodiment of the present invention. In FIG. 11, (a) shows 303.15 K, (b) shows 313.15 K, (c) shows 323.15 K, (d) shows 333.15 K, and (e) shows magnesium carbonate produced at a reaction temperature of 343.15 K.

도 11에서 확인할 수 있는 바와 같이, 막대 모양의 네스퀘호나이트가 303.15, 313.15 및 323.15K에서 나타났으며, 333.15 K는 3가지 성상의 탄산마그네슘을 보였다. 343.15 K에서 결정체의 대부분은 하이드로마그네사이트임을 확인할 수 있었다. 상기 SEM 분석 결과는 상기 XRD 측정 결과와 일치하였다.As can be seen in FIG. 11, rod-shaped nesquehonite appeared at 303.15, 313.15 and 323.15K, and 333.15 K showed three types of magnesium carbonate. At 343.15 K, it was confirmed that most of the crystals were hydromagnesite. The SEM analysis result was consistent with the XRD measurement result.

XRD 및 SEM 결과에 따라 각 제품에 대한 탄산마그네슘의 순도를 TG/DTG 분석을 통해 분석하였다. 도 12는 본 발명의 일 실시예에 따라 반응 온도를 조절하여 생성한 탄산마그네슘의 TG/DTG 분석 곡선이다. 상기 도 12에서 (a)는 303.15 K, (b)는 313.15 K, (c)는 323.15 K, (d)는 333.15 K, (e)는 343.15 K의 반응 온도에서 생성된 탄산마그네슘의 TG/DTG 분석 곡선을 나타낸다. TG/DTG 분석에서 승온 속도는 10 ℃/min으로 진행하였으며, 분석 결과를 표 5에 나타내었다. According to the XRD and SEM results, the purity of magnesium carbonate for each product was analyzed through TG/DTG analysis. 12 is a TG/DTG analysis curve of magnesium carbonate generated by controlling a reaction temperature according to an embodiment of the present invention. In FIG. 12, (a) is 303.15 K, (b) is 313.15 K, (c) is 323.15 K, (d) is 333.15 K, (e) is TG/DTG of magnesium carbonate produced at a reaction temperature of 343.15 K. The analysis curve is shown. In the TG/DTG analysis, the temperature increase rate was 10°C/min, and the analysis results are shown in Table 5.

분석결과 303.15 K의 생성물은 순도 90.82 중량%의 네스퀘호나이트를 함유하고 있었으며, 313.15 및 323.15 K의 생성물은 60.33 및 63.49 중량%의 네스퀘호나이트를 함유하였다. 333.15 K에서 생성물은 40.85 중량% 순도의 네스퀘호나이트 및 12.72 중량% 순도의 하이드로마그네사이트를 함유하였다. 343.15 K의 생성물은 91.70 중량%의 순도를 갖는 하이드로마그네사이트를 가졌다. As a result of analysis, the product of 303.15 K contained nesquehonite of 90.82 wt% purity, and the products of 313.15 and 323.15 K contained 60.33 and 63.49 wt% of nesquehonite. At 333.15 K the product contained 40.85 wt% pure nesquehonite and 12.72 wt% pure hydromagnesite. The product of 343.15 K had hydromagnesite with a purity of 91.70% by weight.

Temperature (K)Temperature (K) Form of magnesium carbonateForm of magnesium carbonate Purity (wt%)Purity (wt%) 303.15303.15 Nesquhonite
(MgCO3·3H2O)
Nesquhonite
(MgCO 3 · 3H 2 O)
90.8290.82
313.15313.15 Nesquehonite
(MgCO3·3H2O)
Nesquehonite
(MgCO 3 · 3H 2 O)
60.3360.33
323.15323.15 Nesquehonite
(MgCO3·3H2O)
Nesquehonite
(MgCO 3 · 3H 2 O)
63.4963.49
333.15333.15 Nesquehonite
(MgCO3·3H2O)
Nesquehonite
(MgCO 3 · 3H 2 O)
40.8540.85
Hydromagnesite
(Mg5(CO3)4(OH)2·5H2O)
Hydromagnesite
(Mg 5 (CO 3 ) 4 (OH) 2 5H 2 O)
12.7212.72
343.15343.15 Hydromagnesite
(Mg5(CO3)4(OH)2·5H2O)
Hydromagnesite
(Mg 5 (CO 3 ) 4 (OH) 2 5H 2 O)
91.7091.70

303.15 K에서의 생성물은 더 높은 순도의 네스퀘호나이트를 포함하는 반면, 313.15 및 323.15 K에서 비교적 낮은 순도의 네스퀘호나이트가 형성되었다. 333.15 K 생성물의 네스퀘호나이트 중 일부는 하이드로마그네사이트로의 변형이 일어났으며, 343.15 K에서는 대부분의 네스퀘호나이트가 하이드로마그네사이트로 변형이 일어났다. 상기 결과를 통하여 탄산마그네슘의 성상은 온도 조절에 의해 제어할 수 있음을 확인하였다. The product at 303.15 K contained a higher purity nesquehonite, while at 313.15 and 323.15 K a relatively low purity nesquehonite was formed. Some of the nesquehonite of the 333.15 K product was transformed into hydromagnesite, and at 343.15 K, most of the nesquehonite was transformed into hydromagnesite. Through the above results, it was confirmed that the properties of magnesium carbonate can be controlled by temperature control.

조건 3. 이산화탄소 농도에 따른 성상 제어Condition 3. Property control according to carbon dioxide concentration

도 13은 본 발명의 일 실시예에 따라 이산화탄소 농도를 조절하여 생성한 탄산마그네슘의 XRD 분석 결과이다. 상기 도 13에서 (a)는 5 중량%, (b)는 10 중량%, (c)는 15 중량%, (d)는 20 중량%, (e)는 25 중량%, (f)는 30 중량%의 MEA 수용액을 사용하여 제조한 탄산마그네슘의 XRD 분석 결과이다.13 is an XRD analysis result of magnesium carbonate produced by controlling a carbon dioxide concentration according to an embodiment of the present invention. In Figure 13, (a) is 5% by weight, (b) is 10% by weight, (c) is 15% by weight, (d) is 20% by weight, (e) is 25% by weight, (f) is 30% by weight This is the XRD analysis result of magnesium carbonate prepared using% MEA aqueous solution.

상기 XRD 분석에서 모든 생성물은 네스퀘호나이트와 브루사이트 피크를 가졌다. 브루사이트의 존재는 반응하지 않은 Mg(OH)2의 존재를 의미한다. 즉, 상기 결과는 이산화탄소 농도는 하이드로마그네사이트와 마그네사이트의 생성에는 영향을 미치지 않으며 네스퀘호나이트의 생성에만 영향을 미치는 것을 의미한다. In the XRD analysis, all products had nesquehonite and brushite peaks. The presence of brushite means the presence of unreacted Mg(OH) 2 . That is, the above result means that the carbon dioxide concentration does not affect the formation of hydromagnesite and magnesite, but only affects the formation of nesquehonite.

도 14는 본 발명의 일 실시예에 따라 이산화탄소 농도를 조절하여 생성한 탄산마그네슘의 SEM 분석 결과이다. 상기 도 14에서 (a)는 5 중량%, (b)는 10 중량%, (c)는 15 중량%, (d)는 20 중량%, (e)는 25 중량%, (f)는 30 중량%의 MEA 수용액을 사용하여 제조한 탄산마그네슘의 SEM 분석 결과이다. 상기 도 14에서는 네스퀘호나이트, 브루사이트 및 세척되지 않은 아민 등의 불순물을 명확하게 확인할 수 있다. 또한, 상기 도 14에서 확인할 수 있는 바와 같이, 낮은 이산화탄소 농도에서는 상대적으로 많은 불순물이 관찰되었는데, 이는 이산화탄소의 절대적인 양이 부족했기 때문이다. 또한 각 생성물에서 네스퀘호나이트의 크기는 차이를 보이지 않았다. 이를 바탕으로 이산화탄소는 네스퀘호나이트의 크기에는 결정적인 영향을 미치지 않음을 확인할 수 있었다.14 is an SEM analysis result of magnesium carbonate generated by adjusting the carbon dioxide concentration according to an embodiment of the present invention. In Figure 14 (a) is 5% by weight, (b) is 10% by weight, (c) is 15% by weight, (d) is 20% by weight, (e) is 25% by weight, (f) is 30% by weight This is the SEM analysis result of magnesium carbonate prepared using% MEA aqueous solution. In FIG. 14, impurities such as nesquehonite, brushite, and unwashed amine can be clearly identified. In addition, as can be seen in FIG. 14, relatively many impurities were observed at a low carbon dioxide concentration, because the absolute amount of carbon dioxide was insufficient. In addition, there was no difference in the size of nesquehonite in each product. Based on this, it could be confirmed that carbon dioxide does not have a decisive effect on the size of nesquehonite.

또한, 이산화탄소 농도 조절에 따른 생성물의 순도를 분석하기 위하여 TG/DTG 분석을 실시하였다. 도 15는 본 발명의 일 실시예에 따라 이산화탄소 농도를 조절하여 생성한 탄산마그네슘의 TG/DTG 분석 결과를 나타낸다. 상기 도 15에서 (a)는 5 중량%, (b)는 10 중량%, (c)는 15 중량%, (d)는 20 중량%, (e)는 25 중량%, (f)는 30 중량%의 MEA 수용액을 사용하여 제조한 탄산마그네슘의 TG/DTG 분석 결과이다. In addition, TG/DTG analysis was performed to analyze the purity of the product according to the carbon dioxide concentration control. 15 shows the results of TG/DTG analysis of magnesium carbonate produced by adjusting the carbon dioxide concentration according to an embodiment of the present invention. In FIG. 15, (a) is 5% by weight, (b) is 10% by weight, (c) is 15% by weight, (d) is 20% by weight, (e) is 25% by weight, (f) is 30% by weight This is the result of TG/DTG analysis of magnesium carbonate prepared using% MEA aqueous solution.

MEA의 이론적인 이산화탄소 흡수량에 기초하여 400 g의 5, 10, 15, 20, 25 및 30 중량% MEA 수용액은 0.174, 0.347, 0.521, 0.695, 0.868 및 1.042 몰의 이산화탄소를 흡수하였다. 또한, 20 중량%의 Mg(OH)2 슬러리는 0.686 몰의 Mg(OH)2를 가진다. 이러한 결과와 이산화탄소 농도에 따른 탄산마그네슘 형성의 특성을 하기 표 6에 나타내었다. Based on the theoretical carbon dioxide absorption of MEA, 400 g of 5, 10, 15, 20, 25 and 30% by weight MEA aqueous solutions absorbed 0.174, 0.347, 0.521, 0.695, 0.868 and 1.042 moles of carbon dioxide. In addition, 20% by weight of the Mg(OH) 2 slurry has 0.686 moles of Mg(OH) 2 . These results and the properties of magnesium carbonate formation according to the carbon dioxide concentration are shown in Table 6 below.

Used MEA concentrationUsed MEA concentration CO2 concentration (10-3 mol CO2/g solution)CO 2 concentration (10 -3 mol CO 2 /g solution) Form of magnesium carbonateForm of magnesium carbonate Purity (wt%)Purity (wt%) 5 wt%5 wt% 0.4350.435 Nesquehonite
(MgCO3·3H2O)
Nesquehonite
(MgCO 3 · 3H 2 O)
55.9155.91
10 wt%10 wt% 0.8680.868 Nesquehonite
(MgCO3·3H2O)
Nesquehonite
(MgCO 3 · 3H 2 O)
70.7070.70
15 wt%15 wt% 1.3031.303 Nesquehonite
(MgCO3·3H2O)
Nesquehonite
(MgCO 3 · 3H 2 O)
91.4391.43
20 wt%20 wt% 1.7381.738 Nesquehonite
(MgCO3·3H2O)
Nesquehonite
(MgCO 3 · 3H 2 O)
88.1288.12
25 wt%25 wt% 2.172.17 Nesquehonite
(MgCO3·3H2O)
Nesquehonite
(MgCO 3 · 3H 2 O)
83.9483.94
30 wt%30 wt% 2.612.61 Nesquehonite
(MgCO3·3H2O)
Nesquehonite
(MgCO 3 · 3H 2 O)
80.9980.99

상기 표 6에서 MEA 수용액 5, 10 및 15 중량%를 사용한 경우, 제공되는 이산화탄소 양과 순도 사이의 경향성을 확인할 수 있었다. 그러나, 20, 25, 30 중량%의 MEA 수용액에서는 경향성을 확인할 수 없었다. 이는 네스퀘호나이트 형성이 높은 농도의 부피가 상대적으로 큰 탄산이온에 의해 방해받기 때문이다. In the case of using 5, 10, and 15% by weight of the MEA aqueous solution in Table 6, the tendency between the amount of carbon dioxide provided and the purity could be confirmed. However, in 20, 25, 30% by weight of MEA aqueous solution, the tendency could not be confirmed. This is because the formation of nesquehonite is hindered by relatively large carbonate ions in a high concentration volume.

조건 4. MgCondition 4. Mg 2+2+ / Na/ Na ++ 비율 조절에 따른 성상 제어 Constellation control according to ratio adjustment

도 16은 본 발명의 일 실시예에 따라 Mg2+/ Na+ 비율(1/5, 2/5, 3/5, 4/5, 5/5)을 조절하여 생성된 탄산마그네슘의 XRD 분석 결과이다. 상기 도 16에서 (a)는 1/5, (b)는 2/5, (c)는 3/5, (d)는 4/5, (e)는 5/5의 Mg2+/ Na+ 비율에서 생성된 탄산마그네슘의 XRD 분석 결과이다.16 is an XRD analysis result of magnesium carbonate generated by adjusting the Mg 2+ / Na + ratio (1/5, 2/5, 3/5, 4/5, 5/5) according to an embodiment of the present invention to be. In FIG. 16, (a) is 1/5, (b) is 2/5, (c) is 3/5, (d) is 4/5, and (e) is 5/5 of Mg 2+ / Na + This is the result of XRD analysis of magnesium carbonate produced in the ratio.

도 16의 (a) 및 (b)에서 확인할 수 있는 바와 같이, Mg2+/ Na+ 비율 1/5 및 2/5의 생성물에서 네스퀘호나이트와 할라이트가 관찰되었다. 반면, 도 16 (c), (d) 및 (e)에서 Mg2+/ Na+ 비율 3/5, 4/5, 5/5의 생성물에서는 하이드로마그네사이트, 브루사이트가 관찰됨을 확인하였다.As can be seen in (a) and (b) of Figure 16, in the products of Mg 2+ / Na + ratio 1/5 and 2/5, nesquehonite and halite were observed. On the other hand, it was confirmed that hydromagnesite and brushite were observed in the products of Mg 2+ / Na + ratio 3/5, 4/5, and 5/5 in FIGS. 16 (c), (d) and (e).

상기 생성물의 성상을 조사하기 위하여 SEM 분석을 실시하였다. 도 17은 본 발명의 일 실시예에 따라 Mg2+/ Na+ 비율을 조절하여 생성된 탄산마그네슘의 XRD 분석 결과이다. 상기 도 17에서 (a)는 1/5, (b)는 2/5, (c)는 3/5, (d)는 4/5, (e)는 5/5의 Mg2+/ Na+ 비율에서 생성된 탄산마그네슘의 SEM 분석 결과이다.SEM analysis was performed to investigate the properties of the product. 17 is an XRD analysis result of magnesium carbonate generated by adjusting the Mg 2+ / Na + ratio according to an embodiment of the present invention. In FIG. 17, (a) is 1/5, (b) is 2/5, (c) is 3/5, (d) is 4/5, and (e) is 5/5 of Mg 2+ / Na + This is the result of SEM analysis of magnesium carbonate produced in the ratio.

상기 도 17 (a) 및 (b)에서 네스퀘호나이트의 결정 모양을 확인할 수 있었으며, 도 17 (c ), (d) 및 (e)에서 하이드로마그네사이트 결정 형태를 확인할 수 있었다. 그러나 Mg2+/ Na+ 비율이 3/5 일 때, 4/5 및 5/5의 Mg2+/ Na+ 비율에서와 달리 판상을 형태를 가짐을 확인하였다.The crystal shape of nesquehonite could be confirmed in FIGS. 17 (a) and (b), and the crystal shape of hydromagnesite in FIGS. 17 (c), (d) and (e). However, when the Mg 2+ / Na + ratio was 3/5, it was confirmed that it had a plate shape unlike the Mg 2+ / Na + ratio of 4/5 and 5/5.

도 18은 본 발명의 일 실시예에 따라 Mg2+/ Na+ 비율(1/5, 2/5, 3/5, 4/5, 5/5)을 조절하여 생성된 탄산마그네슘의 TG/DTG 분석 결과이다. 상기 도 18에서 (a)는 1/5, (b)는 2/5, (c)는 3/5, (d)는 4/5, (e)는 5/5의 Mg2+/ Na+ 비율에서 생성된 탄산마그네슘의 TG/DTG 분석 결과이다. Mg2+/ Na+ 비율에 따른 탄산마그네슘의 특성을 하기 표 7에 나타내었다. 18 is a TG/DTG of magnesium carbonate produced by adjusting the Mg 2+ / Na + ratio (1/5, 2/5, 3/5, 4/5, 5/5) according to an embodiment of the present invention. This is the result of the analysis. In FIG. 18, (a) is 1/5, (b) is 2/5, (c) is 3/5, (d) is 4/5, and (e) is 5/5 of Mg 2+ / Na + This is the result of TG/DTG analysis of magnesium carbonate produced in the ratio. The properties of magnesium carbonate according to the Mg 2+ / Na + ratio are shown in Table 7 below.

Mg2+/Na+ratioMg 2+ /Na + ratio Form of magnesium carbonateForm of magnesium carbonate Purity (wt%)Purity (wt%) 1/5
(Mg2+:Na+=0.2:1)
1/5
(Mg 2+ :Na + =0.2:1)
Nesquehonite
(MgCO3·3H2O)
Nesquehonite
(MgCO 3 · 3H 2 O)
99.1999.19
2/5
(Mg2+:Na+=0.4:1)
2/5
(Mg 2+ :Na + =0.4:1)
Nesquehonite
(MgCO3·3H2O)
Nesquehonite
(MgCO 3 · 3H 2 O)
59.1859.18
3/5
(Mg2+:Na+=0.6:1)
3/5
(Mg 2+ :Na + =0.6:1)
Nesquehonite
(MgCO3·3H2O)
Nesquehonite
(MgCO 3 · 3H 2 O)
88.1088.10
4/5
(Mg2+:Na+=0.8:1)
4/5
(Mg 2+ :Na + =0.8:1)
Hydromagnesite
(Mg5(CO3)4(OH)2·5H2O)
Hydromagnesite
(Mg 5 (CO 3 ) 4 (OH) 2 5H 2 O)
98.2998.29
5/5
(Mg2+:Na+=1:1)
5/5
(Mg 2+ :Na + =1:1)
Hydromagnesite
(Mg5(CO3)4(OH)2·5H2O)
Hydromagnesite
(Mg 5 (CO 3 ) 4 (OH) 2 5H 2 O)
98.4998.49

상기 표 7에서 확인할 수 있는 바와 같이, Mg2+/ Na+ 비율이 1/5일 때, 네스퀘호나이트의 순도는 99 중량%에 가까웠지만, 2/5일 경우 59.18 중량%를 나타내었다. 이는 약하게 수화된 Mg2+의 비중이 증가하여 네스퀘호나이트의 용해도를 낮추었기 때문이다. 또한, Mg2+/ Na+ 비율이 3/5 일 경우 판상의 하이드로마그네사이트의 순도는 88.10 중량%였으며, 4/5 및 5/5일 경우 순도는 각각 98.29 중량% 및 98.49 중량%였다. 이러한 결과는 에틸알코올을 이용한 세척과 같은 후처리 방법으로 개선될 수 있으며, 순도가 높기 때문에 이용 가능성이 높음을 확인할 수 있었다.As can be seen in Table 7, when the ratio of Mg 2+ / Na + was 1/5, the purity of Nesquehonite was close to 99% by weight, but when it was 2/5, it was 59.18% by weight. This is because the specific gravity of weakly hydrated Mg 2+ increased, which lowered the solubility of nesquehonite. In addition, when the Mg 2+ / Na + ratio was 3/5, the purity of the plate-shaped hydromagnesite was 88.10 wt%, and in the case of 4/5 and 5/5, the purity was 98.29 wt% and 98.49 wt%, respectively. These results can be improved by a post-treatment method such as washing with ethyl alcohol, and it was confirmed that the availability is high because of high purity.

따라서, 본 발명의 탄산마그네슘의 성상 제어방법은 추가적인 후처리 과정 없이 제조되는 탄산마그네슘의 성상을 예측하고 제어할 수 있기 때문에, 산업적인 용도에 따라 원하는 성상의 탄산마그네슘만을 제조할 수 있어 경제적이다. 또한, 포집한 이산화탄소와 산업폐수에 존재하는 마그네슘 이온을 사용하기 때문에, 이산화탄소 저감뿐만 아니라 폐수의 처리까지 가능하여 환경 친화적이다.Therefore, the method for controlling the properties of magnesium carbonate of the present invention can predict and control the properties of the produced magnesium carbonate without an additional post-treatment process, so it is economical to produce only magnesium carbonate of a desired property according to industrial use. In addition, since the collected carbon dioxide and magnesium ions present in industrial wastewater are used, not only carbon dioxide reduction but also wastewater treatment is possible, which is environmentally friendly.

전술한 실시예 및 비교예는 본 발명을 설명하기 위한 예시로서, 본 발명이 이에 한정되는 것은 아니다. 본 발명이 속하는 기술분야에서 통상의 지식을 가진 자라면 이로부터 다양하게 변형하여 본 발명을 실시하는 것이 가능할 것이므로, 본 발명의 기술적 보호범위는 첨부된 특허청구범위에 의해 정해져야 할 것이다.The above-described Examples and Comparative Examples are examples for explaining the present invention, and the present invention is not limited thereto. Since those of ordinary skill in the art to which the present invention pertains will be able to implement the present invention by various modifications therefrom, the technical protection scope of the present invention should be determined by the appended claims.

Claims (16)

알칸올아민계 흡수제 용액에 이산화탄소를 흡수시키는 단계; 및
상기 이산화탄소를 흡수한 알칸올아민계 흡수제 용액을 수산화마그네슘 용액과 반응시켜 탄산마그네슘을 제조하는 단계;를 포함하고,
상기 제조되는 탄산마그네슘의 성상은 상기 알칸올아민계 흡수제의 종류, 상기 알칸올아민계 흡수제 용액의 농도, 상기 반응 온도 및 상기 수산화마그네슘 용액에 존재하는 마그네슘 이온 몰수 대비 소듐 이온 몰수 비율(Mg2+ 이온의 몰수 : Na+ 이온의 몰수)에 따라 결정되는 탄산마그네슘의 성상 제어방법.
Absorbing carbon dioxide in an alkanolamine-based absorbent solution; And
Including; reacting the alkanolamine-based absorbent solution absorbing the carbon dioxide with a magnesium hydroxide solution to produce magnesium carbonate; Including,
The properties of the prepared magnesium carbonate include the type of the alkanolamine absorbent, the concentration of the alkanolamine absorbent solution, the reaction temperature, and the ratio of the number of moles of sodium ions to the number of moles of magnesium ions present in the magnesium hydroxide solution (Mg 2+ The number of moles of ions: Na + the number of moles of ions) to control the properties of magnesium carbonate.
제1항에 있어서,
상기 수산화마그네슘은 산업폐수의 pH를 7.0 내지 10.0으로 조절하여 침전시킨 것인 탄산마그네슘의 성상 제어방법.
The method of claim 1,
The magnesium hydroxide is precipitated by adjusting the pH of industrial wastewater to 7.0 to 10.0. The method for controlling the properties of magnesium carbonate.
제1항에 있어서,
상기 알칸올아민계 흡수제는 1차 아민인 탄산마그네슘의 성상 제어방법.
The method of claim 1,
The alkanolamine-based absorbent is a method for controlling the properties of magnesium carbonate, which is a primary amine.
제1항에 있어서,
상기 알칸올아민계 흡수제의 종류는 모노에탄올아민, 3-아미노-1-프로판올, 4-아미노-1-부탄올, 5-아미노-1-펜탄올 및 6-아미노-1-헥산올 중에서 선택되는 어느 하나 또는 둘 이상의 혼합물인 탄산마그네슘의 성상 제어방법.
The method of claim 1,
The type of the alkanolamine absorbent is any selected from monoethanolamine, 3-amino-1-propanol, 4-amino-1-butanol, 5-amino-1-pentanol, and 6-amino-1-hexanol A method for controlling the properties of magnesium carbonate, which is one or a mixture of two or more.
제1항에 있어서,
상기 알칸올아민계 흡수제 용액의 농도는 5 내지 30 중량%에서 조절되는 탄산마그네슘의 성상 제어방법.
The method of claim 1,
A method for controlling the properties of magnesium carbonate in which the concentration of the alkanolamine-based absorbent solution is adjusted at 5 to 30% by weight.
제1항에 있어서,
상기 반응의 온도는 20 내지 100 ℃에서 조절되는 탄산마그네슘의 성상 제어방법.
The method of claim 1,
A method for controlling the properties of magnesium carbonate in which the temperature of the reaction is controlled at 20 to 100°C.
제1항에 있어서,
상기 수산화마그네슘 용액에 존재하는 마그네슘 이온 몰수 대비 소듐 이온 몰수 비율은 수산화마그네슘 용액에 NaCl을 첨가하여 조절되고, 0.2 내지 1 : 1 범위에서 조절되는 탄산마그네슘의 성상 제어방법.
The method of claim 1,
The ratio of the number of moles of sodium ions to the number of moles of magnesium ions present in the magnesium hydroxide solution is controlled by adding NaCl to the magnesium hydroxide solution, and is controlled in the range of 0.2 to 1:1.
제1항에 있어서,
상기 수산화마그네슘 용액의 수산화마그네슘 농도는 10 내지 30 중량%인 탄산마그네슘의 성상 제어방법.
The method of claim 1,
The magnesium hydroxide solution has a magnesium hydroxide concentration of 10 to 30% by weight of the magnesium carbonate property control method.
제1항에 있어서,
상기 수산화마그네슘은 산업폐수의 pH를 9.0 내지 10.0으로 조절하여 침전시킨 것이고,
상기 알칸올아민계 흡수제 용액의 농도는 13 내지 17 중량%에서 조절되고,
상기 반응의 온도는 65 내지 75 ℃에서 조절되며,
상기 수산화마그네슘 용액에 존재하는 마그네슘 이온 몰수와 소듐 이온 몰수의 비율은 수산화마그네슘 용액에 NaCl을 첨가하여 조절되고, 0.8 내지 1 : 1 범위에서 조절되며,
상기 수산화마그네슘 용액의 수산화마그네슘 농도는 10 내지 30 중량%인 탄산마그네슘의 성상 제어방법.
The method of claim 1,
The magnesium hydroxide is precipitated by adjusting the pH of industrial wastewater to 9.0 to 10.0,
The concentration of the alkanolamine-based absorbent solution is adjusted in 13 to 17% by weight,
The temperature of the reaction is controlled at 65 to 75 °C,
The ratio of the number of moles of magnesium ions and the number of moles of sodium ions present in the magnesium hydroxide solution is adjusted by adding NaCl to the magnesium hydroxide solution, and is adjusted in the range of 0.8 to 1:1,
The magnesium hydroxide solution has a magnesium hydroxide concentration of 10 to 30% by weight of the magnesium carbonate property control method.
알칸올아민계 흡수제 용액에 이산화탄소를 흡수시키는 단계; 및
상기 이산화탄소를 흡수한 알칸올아민계 흡수제 용액을 수산화마그네슘 용액과 반응시켜 탄산마그네슘을 제조하는 단계;를 포함하는 탄산마그네슘의 제조방법.
Absorbing carbon dioxide in an alkanolamine-based absorbent solution; And
A method for producing magnesium carbonate comprising: reacting the alkanolamine-based absorbent solution absorbing carbon dioxide with a magnesium hydroxide solution to produce magnesium carbonate.
제10항에 있어서,
상기 알칸올아민계 흡수제는 3-아미노-1-프로판올 또는 4-아미노-1-부탄올이고,
상기 탄산마그네슘은 네스퀘호나이트인 탄산마그네슘의 제조방법.
The method of claim 10,
The alkanolamine-based absorbent is 3-amino-1-propanol or 4-amino-1-butanol,
The magnesium carbonate is nesquehonite, a method for producing magnesium carbonate.
제10항에 있어서,
상기 반응의 온도는 20 내지 50 ℃이고,
상기 탄산마그네슘은 네스퀘호나이트인 탄산마그네슘의 제조방법.
The method of claim 10,
The temperature of the reaction is 20 to 50 ℃,
The magnesium carbonate is nesquehonite, a method for producing magnesium carbonate.
제10항에 있어서,
상기 반응의 온도는 65 내지 100 ℃이고,
상기 탄산마그네슘은 하이드로마그네사이트인 탄산마그네슘의 제조방법.
The method of claim 10,
The temperature of the reaction is 65 to 100 ℃,
The magnesium carbonate is a method for producing magnesium carbonate, which is hydromagnesite.
제10항에 있어서,
상기 수산화마그네슘 용액에 존재하는 마그네슘 이온 몰수 대비 소듐 이온 몰수 비율(Mg2+ 이온의 몰수 : Na+ 이온의 몰수)은 0.1 내지 0.7 : 1이고,
상기 탄산마그네슘은 네스퀘호나이트인 탄산마그네슘의 제조방법.
The method of claim 10,
The ratio of the number of moles of sodium ions to the number of moles of magnesium ions present in the magnesium hydroxide solution (number of moles of Mg 2+ ions: number of moles of Na + ions) is 0.1 to 0.7: 1,
The magnesium carbonate is nesquehonite, a method for producing magnesium carbonate.
제10항에 있어서,
상기 수산화마그네슘 용액에 존재하는 마그네슘 이온 몰수 대비 소듐 이온 몰수 비율(Mg2+ 이온의 몰수 : Na+ 이온의 몰수)은 0.75 내지 1 : 1이고,
상기 탄산마그네슘은 하이드로마그네사이트인 탄산마그네슘의 제조방법.
The method of claim 10,
The ratio of the number of moles of sodium ions to the number of moles of magnesium ions present in the magnesium hydroxide solution (number of moles of Mg 2+ ions: number of moles of Na + ions) is 0.75 to 1: 1,
The magnesium carbonate is a method for producing magnesium carbonate, which is hydromagnesite.
알칸올아민계 흡수제 용액에 이산화탄소를 흡수시키는 단계; 및
상기 이산화탄소를 흡수한 알칸올아민계 흡수제 용액을 수산화마그네슘 용액과 반응시켜 탄산마그네슘을 제조하는 단계;를 포함하고,
상기 수산화마그네슘은 산업폐수의 pH를 7.0 내지 10.0으로 조절하여 침전시킨 것인 산업폐수의 재활용 방법.
Absorbing carbon dioxide in an alkanolamine-based absorbent solution; And
Including; reacting the alkanolamine-based absorbent solution absorbing the carbon dioxide with a magnesium hydroxide solution to produce magnesium carbonate; including,
The magnesium hydroxide is a method of recycling industrial wastewater that is precipitated by adjusting the pH of industrial wastewater to 7.0 to 10.0.
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