KR20210148774A - 분사형 거품 제염 조성물 및 이를 이용한 거품 제염 방법 - Google Patents

분사형 거품 제염 조성물 및 이를 이용한 거품 제염 방법 Download PDF

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Abstract

본 발명은 분사능, 점착능 및 거품 안정성이 우수한 분사형 거품 제염 조성물 및 이를 이용한 거품 제염 방법에 관한 것으로, 상세하게는 펙틴 및 잔탄검을 포함하는 이성분 증점제 혼합물; 계면활성제; 및 화학 제염제를 포함하는, 분사형 거품 제염 조성물 및 이를 이용한 거품 제염 방법에 관한 것이다.

Description

분사형 거품 제염 조성물 및 이를 이용한 거품 제염 방법{Spraying bubble decontaminating composition and method for bubble decontaminating using the same}
본 발명은 분사능, 점착능 및 거품 안정성이 우수한 분사형 거품 제염 조성물 및 이를 이용한 거품 제염 방법에 관한 것이다.
방사성 오염제거(제염)의 한 방법인 용액상 화학제염은 비고착성 오염뿐만 아니라 고착성 오염의 제거에 매우 효과적이나, 제염 후 발생 폐액량이 큰 단점이 있다. 또한 배관 계통의 폐쇄계에는 용해능 측면에서 효과적이지만 벽면이나 천정과 같이 경사진 오염대상의 적용에 있어서는 용액상이므로 쉽게 흘러내림으로 인해 접촉시간의 유지가 어려워 제염효과가 크게 낮아지는 문제가 있다.
이러한 용액상 화학제염의 단점을 보완하기 위해, 등록특허 제1655061호와 같이 액체와 기체를 혼합하여 사용함으로써 폐액을 1/10로 저감할 수 있으며, 경사진 오염대상 등에 흘러내림 없이 적용할 수 있어 제염효과 면에서 유리한 분사형 거품제염방법이 사용될 수 있다.
상기 분사형 거품제염방법은 대면적의 오염표면을 단시간에 제염할 수 있을 뿐만 아니라, 화학적으로 오염된 부식산화물이나 집적된 분진형 방사성 오염 및 비방사성 오염물의 제거에도 적용할 수 있으며, 특히 제염 시 주변으로의 오염 확산 위험이 큰 분진형 오염의 제거에도 효과적으로 적용할 수 있다.
기존에는 방사성 오염의 제거에 분사형 거품제염이 이용된 사례가 많지 않으며, 대부분의 거품제염은 큰 용량을 가진 탱크 내면의 오염을 제거하기 위한 충진형 거품 제염으로, 제조한 거품의 안정성을 향상시킬 수 있는 연구·개발에 집중되었다.
따라서, 분사형 거품제염은 제조한 거품이 원활하게 분사될 수 있는 분사능과, 분사된 거품이 경사진 대상 표면에 일정시간 흘러내리지 않고 점착될 수 있는 점착능, 그리고 거품으로의 성능을 유지할 수 있는 거품 안정성 등을 가지며, 아울러 용해능을 가진 화학제염제인 유·무기산 등에 물리·화학적으로 적합한 특성을 갖는 분사형 거품화제가 요구되고 있다.
본 발명은 분사능, 점착능 및 거품 안정성이 우수한 분사형 거품 제염 조성물 및 이를 이용한 거품 제염 방법을 제공하는 것이다.
본 발명의 일 견지에서, 본 발명은 펙틴 및 잔탄검을 포함하는 이성분 증점제 혼합물; 계면활성제; 및 화학 제염제를 포함하는, 분사형 거품 제염 조성물을 제공한다.
본 발명의 다른 견지에서, 본 발명은 본 발명의 분사형 거품 제염 조성물을 제조하는 단계; 및 상기 분사형 거품 제염 조성물을 제염 대상에 분사하는 단계를 포함하는, 거품 제염 방법을 제공한다.
본 발명의 분사형 거품 제염 조성물은 제조된 거품이 용이하게 분사되고, 분사된 거품이 일정시간 동안 흘러내림 없이 경사진 대면적에 점착될 수 있고, 나아가 일정 시간 동안 거품이 깨지지 않고 유지되는 거품 안정성이 우수하며, 상기 분사형 거품 제염 조성물은 분사형 거품 제염제의 용해능을 좌우하는 용해 화학제에 물리·화학적으로 적합하다. 나아가 상기 분사형 거품 제염 조성물의 원료는 일반 자연환경으로부터 획득할 수 있는 것으로, 제염후 폐액을 쉽게 열화·분해할 수 있는 환경친화적인 성분으로 이루어진다.
도 1은 본 발명의 일 실시예에 있어서, 분사형 거품 제염 조성물의 성분에 따른 분사능을 비교한 결과를 나타낸다.
도 2는 본 발명의 일 실시예에 있어서, 분사형 거품 제염 조성물의 성분에 따른 점착능을 비교한 결과를 나타낸다.
도 3은 본 발명의 일 실시예에 있어서, 분사형 거품 제염 조성물의 성분에 따른 거품 안정성을 비교한 결과를 나타낸다.
이하, 첨부된 도면을 참조하여 본 발명의 바람직한 실시 형태를 설명한다. 그러나, 본 발명의 실시 형태는 여러 가지 다른 형태로 변형될 수 있으며, 본 발명의 범위가 이하 설명하는 실시 형태로 한정되는 것은 아니다.
본 발명은 분사능, 점착능 및 거품 안정성이 모두 우수한 분사형 거품 제염 조성물 및 이를 이용한 거품 제염 방법에 관한 것이다.
상세하게, 본 발명은 펙틴 및 잔탄검을 포함하는 이성분 증점제 혼합물; 계면활성제; 및 화학 제염제를 포함하는, 분사형 거품 제염 조성물을 제공한다.
본 발명의 펙틴은 천연물로부터 획득된 펙틴이거나 인공적으로 합성한 펙틴을 사용할 수 있으며, 예를 들어 본 발명의 펙틴은 감귤류 펙틴, 사과류 펙틴 등과 같은 과일류로부터 획득된 펙틴, 또는 D-갈락투론산의 α-1,4 결합으로 형성된 펙틴일 수 있으나, 이에 제한되는 것은 아니다. 예를 들어, 시그마 알드리치의 감피(citrus peel) 추출 펙틴(P 9135)를 사용할 수 있다.
상기 펙틴은 분사형 거품 제염 조성물 총 중량을 기준으로 0.5 내지 2.5중량%, 바람직하게는 0.5 내지 1.5중량%, 가장 바람직하게는 약 1중량%로 사용될 수 있다. 상기 펙틴은 본 발명의 분사형 거품 제염 조성물 및 이를 포함하는 제염 조성물의 우수한 분사능을 위해 첨가되는 것이며, 상기 펙틴의 함량이 0.5중량% 미만인 경우에는 충분한 점착능 및 거품 안정성을 획득할 수 없어 상기 분사형 거품 제염 조성물의 제염 효율이 현저히 감소할 수 있으며, 2.5중량%을 초과하는 경우에는 점도가 높아져 분사가 되지 않는 문제가 생길 수 있다.
한편 상기 펙틴은 본 발명의 분사형 거품 제염 조성물의 분사능을 현저히 우수하게 할 수 있으나, 펙틴만 사용할 경우에는 상기 분사형 거품 제염 조성물의 점착능 및 거품 안정성이 현저히 감소하는 문제가 발생한다.
따라서, 본 발명의 분사형 거품 제염 조성물은 상기 펙틴과 함께 잔탄검을 추가로 포함한다.
상기 잔탄검은 종래 사용되는 잔탄검을 제한 없이 사용할 수 있다. 상기 잔탄검은 본 발명의 분사형 거품 제염 조성물의 점착능 및 거품 안정성을 위해 첨가되는 것이며, 상기 잔탄검은 분사형 거품 제염 조성물 총 중량을 기준으로 0.5 내지 5.0중량%, 바람직하게는 0.5 내지 2.5중량%, 가장 바람직하게는 1중량%로 사용될 수 있다. 상기 잔탄검의 함량이 0.5중량% 미만인 경우에는 충분한 점착능 및 거품 안정성을 획득할 수 없어 상기 분사형 거품 제염 조성물의 제염 효율이 현저히 감소할 수 있으며, 5.0중량%을 초과하는 경우에는 점도가 높아져 노즐이 막혀서 분사가 되지 않는 문제가 생길 수 있다.
한편, 본 발명은 본 발명의 분사형 거품 제염 조성물의 우수한 분사능, 점착능 및 거품 안정성을 위해 상기 펙틴 및 잔탄검을 1:0.5 내지 1:2, 바람직하게는 1:0.5 내지 1:1.5, 가장 바람직하게는 1:1의 중량비로 사용할 수 있다. 상기 펙틴 및 잔탄검의 중량비가 1:0.5 미만, 즉 1:0 초과 내지 1:0.5 미만인 경우에는 충분한 점착능 확보가 어려운 문제가 생길 수 있으며, 상기 펙틴 및 잔탄검의 중량비가 1:2를 초과, 즉 잔탄검의 중량이 펙틴 중량의 2배를 초과하는 경우에는 점도가 높아져 노즐이 막혀서 분사가 되지 않는 문제가 생길 수 있다.
본 발명의 분사형 거품 제염 조성물은 상기와 같이 펙틴과 잔탄검이 혼합된 이성분 증점제 혼합물을 포함한다.
나아가, 본 발명은 본 발명의 분사형 거품 제염 조성물이 거품을 형성할 수 있도록, 계면활성제를 포함할 수 있다. 상기 계면활성제는 양이온성 계면활성제, 음이온성 계면활성제, 양성 계면활성제 및 비이온성 계면활성제 중 하나 이상을 사용할 수 있으나, 사용 후 환경적으로 분해처리가 용이한 환경 친화적인 비이온성 계면활성제를 사용하는 것이 바람직하다. 예를 들어, 상기 계면활성제는 환경 친화적인 비이온성 계면활성제인 EM-100(LG 생활환경)을 사용할 수 있으나, 이에 제한되지는 않는다.
상기 계면활성제는 분사형 거품 제염 조성물 총 부피를 기준으로 0.01 내지 10부피%, 바람직하게는 0.1 내지 5부피%, 가장 바람직하게는 1부피%로 사용될 수 있다. 상기 계면활성제의 함량이 0.01 부피% 미만인 경우에는 거품이 생성되지 않을 수 있는 문제가 발생할 수 있으며, 10부피%를 초과하는 경우에는 계면활성제 소용비용 및 이차 폐액 처리에 따른 비용이 증가하고 이차폐기물 처리가 복잡해지는 기술상 문제가 발생할 수 있다.
한편, 상기 계면활성제는 상기 이성분 증점제 혼합물 100부피부 당 10 내지 1000부피부, 바람직하게는 50 내지 200 부피부로 사용될 수 있다. 상기 계면활성제의 부피가 이성분 혼합물 100부피부 당 1000 부피부를 초과하는 경우에는 본 발명의 분사형 거품 제염 조성물의 점착능이 현저히 감소하는 문제가 발생할 수 있으며, 10 부피부 미만인 경우에는 거품이 충분히 발생하지 않아, 제염 효율이 현저히 감소하는 문제가 발생할 수 있다.
상기와 같이 펙틴, 잔탄검 및 계면활성제가 혼합된 본 발명의 분사형 거품 제염 조성물은 단일 성분으로 사용되는 경우, 또는 카라기난검(Carrageenan Gum), 메틸 셀룰로스(Methyl Cellulose, MC), 아라비아검(Arabic Gum) 등과 같은 다른 증점제의 성분과 함께 사용하는 경우에 비해, 분사능, 점착능 및 거품 안정성이 모두 현저히 우수하다.
나아가, 본 발명의 분사형 거품 제염 조성물은 오염 성분의 제거를 위해 화학 제염제를 포함할 수 있다.
상기 화학 제염제는 일반적으로 사용되는 제염제를 사용할 수 있으며, 예를 들어, 원자력 발전소의 계통 제염에 사용하는 화학 제염제를 사용할 수 있다.
예를 들어, 상기 화학 제염제는 유기산, 무기산 또는 이들의 혼합일 수 있으며, 상기 유기산 및 무기산은 방사성 핵종으로 오염된 산화막 표면에 접촉하여 방사능 핵종을 포함하는 산화막을 용해하기 위한 화학　제염제로 사용되는 것으로써, 상기 유기산은 옥살산, 시트르산 및 구연산으로 이루어진 그룹으로부터 선택되는 적어도 하나의 산일 수 있으며, 상기 무기산은 염산, 황산, 질산 및 인산으로 이루어진 그룹으로부터 선택되는 적어도 하나의 산일 수 있으나, 이에 제한되는 것은 아니다.
한편, 상기 화학 제염제, 예를 들어 63% HNO3 용액(d=1.42g/ml 기준)은 분사형 거품 제염 조성물 총 부피를 기준으로 0.035 내지 35부피%, 바람직하게는 0.07 내지 7부피%, 가장 바람직하게는 0.7부피%로 사용될 수 있다. 상기 화학 제염제의 함량이 0.035부피% 미만인 경우에는 금속산화물 표면에 흡착되어 있는 방사성 핵종을 제거할 수 없는 문제가 발생할 수 있으며, 35부피%를 초과하는 경우에는 계면활성제 및 이성분 증점제를 분해하여 거품이 생성되지 않는 문제가 발생할 수 있다.
나아가, 본 발명은 본 발명의 분사형 거품 제염 조성물을 이용하여 제염 대상을 거품 제염하는 방법을 제공한다.
상세하게, 본 발명은 본 발명의 분사형 거품 제염 조성물을 제조하는 단계; 및 상기 분사형 거품 제염 조성물을 제염 대상에 분사하는 단계를 포함하는, 거품 제염 방법을 제공한다.
이 때, 상기 분사는 상기 분사형 거품 제염 조성물을 25-50 ml/초, 바람직하게는 30-40 ml/초 의 분사 속도로 분사하는 것이며, 상기 분사 속도가 25ml/초 미만이거나, 50ml/초를 초과하는 경우에는 거품이 형성되지 않거나 원하는 습식거품이 형성되지 않아 거품 제염 효과가 현저히 감소할 수 있다.
이하, 구체적인 실시예를 통해 본 발명을 보다 구체적으로 설명한다. 하기 실시예는 본 발명의 이해를 돕기 위한 예시에 불과하며, 본 발명의 범위가 이에 한정되는 것은 아니다.
실시예
1. 분사형 거품 제염 조성물의 특성 확인
본 발명의 분사형 거품 제염 조성물의 특성을 확인하기 위해 다음과 같은 실험을 수행하였다.
잔탄검, 카라기난검, 펙틴, 메틸 셀룰로오스, 아라비아검을 각각 단일 성분 조성물 100mL, 또는 잔탄검과 상기 단일 성분 중 임의의 한 가지 성분을 1:1부피비로 혼합한 각 혼합물 100mL의 분사능, 점착능 및 거품 안정성을 평가하였다.
한편, 거품 생성을 위해서는 계면활성제가 포함되어야 하므로, 하기 거품 안정성 평가에서는 상기 잔탄검, 카라기난검, 펙틴, 메틸 셀룰로오스, 아라비아검을 각각 단일 성분 조성물, 또는 잔탄검과 상기 단일 성분 중 임의의 한 가지 성분을 혼합한 각 혼합물에 추가로 비이온성 계면활성제를 EM-100(LG 생활환경)을 동일한 부피로 첨가하여 혼합하였다.
(1) 분사능 평가
소형 분사기를 사용하여 상기 각 단일 성분 조성물 및 혼합물의 시간당 분사량을 측정하여 분사능을 평가하였으며, 그 결과를 표 1 및 도 1에 나타냈다.
분사능(ml/초)
잔탄검 25.10
카라기난검 20.05
펙틴 42.89
메틸 셀룰로오스 25.96
아라비아검 26.15
잔탄검+카라기난검 23.65
잔탄검+펙틴 30.20
잔탄검+메틸 셀룰로오스 24.23
잔탄검+아라비아검 23.46
그 결과 표 1 및 도 1에 보이는 바와 같이, 펙틴을 단일 성분으로 포함하는 조성물의 경우 시간당 분사량이 가장 우수한 것으로 확인 할 수 있었으며, 그 다음으로는 잔탄검과 펙틴의 혼합물, 아라비아검 단일 성분 조성물, 잔탄검과 메틸 셀룰로오스의 혼합물 순으로 분사능이 우수한 것을 확인할 수 있었다.
(2) 점착능 평가
시간에 따른 거품제염제 분사량의 부피 변화값을 측정하여 점착능을 평가하였다. 이 경우 미국의 INL의 점착 성능값(3mm/min.)을 기준으로 평가하였으며 측정한 결과를 표 2 및 도 2에 나타냈다.
시간에 따라 변화된 부피 값(높이, cm)
0분 10분 20분 30분 40분 50분 60분
잔탄검 80 78.0 76.5 75.5 74.0 73.0 72.2
카라기난검 80 74.5 71.5 68.5 66.5 64.5 62.0
펙틴 80 11.5 8.5 5.5 0 0 0
메틸 셀룰로오스 80 38.0 21.5 1.5 0 0 0
아라비아검 80 44.0 20.0 4.0 0 0 0
잔탄검+카라기난검 80 78.0 76.5 75.5 74.5 63.5 60.0
잔탄검+펙틴 80 76.0 73.0 71.0 69.0 68.0 67.5
잔탄검+메틸 셀룰로오스 80 75.0 72.0 69.5 66.7 65.2 64.7
잔탄검+아라비아검 80 75.0 72.0 69.5 66.7 65.2 64.7
그 결과 표 2 및 도 2에 보이는 바와 같이, 60분 동안 INL기준 점착 허용기준인 3mm/min 이상의 점착능 보인 것 중 가장 우수한 점착능을 보인 것은 잔탄검을 단일 성분으로 포함하는 조성물이었으며, 그 다음으로는 잔탄검과 펙틴의 혼합물, 잔탄검과 아라비아검의 혼합물, 잔탄검화 카라기난검의 혼합물, 카라기난검 단일 성분 조성물의 순으로 점착능이 우수한 것을 확인할 수 있었다.
(3) 거품 안정성 평가
거품 생성액의 기포성과 생성된 기포의 컬럼 내 높이를 정교하게 측정하여 거품 안정성을 평가하였다. 동적거품분석기(Dynamic Foam Analyser, DFA)를 사용하였으며, 이 분석기는 생성된 거품 내 액체의 함유율이나 기포의 크기 및 분포에 대한 거품구조의 분석이 가능하다. 시간에 따라 광학적으로 측정한 거품 높이나 거품높이의 시간 변화율 곡선 내부 면적 등을 비교하여 거품안정성을 평가할 수 있다.
잔탄검, 카라기난검, 펙틴, 메틸 셀룰로오스, 아라비아검을 각각 단일 성분 조성물, 또는 잔탄검과 상기 단일 성분 중 임의의 한 가지 성분을 혼합한 각 혼합물에 비이온성 계면활성제인 EM-100을 혼합하였으며, 이때 상기 DFA를 사용하고, 2시간 동안 산성분위기(pH 2-4)에서 거품 안정성을 평가하였다. 그 결과를 표 3 및 도 3에 나타냈다.
시간에 따라 변화된 거품의 높이 값(mm)
0초 1000초 2000초 3000초 4000초 5000초 6000초 7000초
잔탄검 200 168.4 149.4 138.7 132.1 127.4 120.4 115.4
카라기난검 200 162.8 128.6 69.6 61.6 43.4 40.0 35.4
펙틴 200 85.2 58.1 38.5 25.5 21.2 17.7 12.2
메틸 셀룰로오스 200 96.4 56.0 31.1 22.0 18.1 15.3 10.2
아라비아검 200 116.5 49.6 26.1 9.9 3.9 1.9 1.0
잔탄검+카라기난검 200 144.1 119.4 109.6 104.4 96.4 91.5 88.6
잔탄검+펙틴 200 120.9 97.0 87.4 80.4 74.9 59.5 48.6
잔탄검+메틸 셀룰로오스 200 137.6 115.4 98.5 72.0 52.8 42.9 31.4
잔탄검+아라비아검 200 136.1 99.8 72.1 47.0 26.4 11.9 6.4
그 결과 표 3 및 도 3에 보이는 바와 같이, 잔탄검을 단일 성분으로 포함하는 조성물의 거품 안정성이 가장 우수하였으며, 그 다음으로는 잔탄검과 카라기난검의 혼합물, 잔탄검과 펙틴의 혼합물 및 잔탄검과 메틸 셀룰로오스의 혼합물, 카라기난검 단일 성분 조성물, 펙틴 단일 성분 조성물의 순으로 거품 안정성이 우수한 것을 확인할 수 있었다.
이상에서 본 발명의 실시예에 대하여 상세하게 설명하였지만 본 발명의 권리범위는 이에 한정되는 것은 아니고, 청구범위에 기재된 본 발명의 기술적 사상을 벗어나지 않는 범위 내에서 다양한 수정 및 변형이 가능하다는 것은 당 기술분야의 통상의 지식을 가진 자에게는 자명할 것이다.

Claims (11)

  1. 펙틴 및 잔탄검을 포함하는 이성분 증점제 혼합물;
    계면활성제; 및
    화학 제염제를 포함하는, 분사형 거품 제염 조성물.
  2. 제1항에 있어서,
    상기 펙틴은 분사형 거품 제염 조성물 총 중량를 기준으로 0.5 내지 2.5중량%인, 분사형 거품 제염 조성물.
  3. 제1항에 있어서,
    상기 잔탄검은 분사형 거품 제염 조성물 총 중량를 기준으로 0.5 내지 5.0중량%인, 분사형 거품 제염 조성물.
  4. 제1항에 있어서,
    상기 펙틴 및 잔탄검의 중량비는 1:0.5 내지 1:2인, 분사형 거품 제염 조성물.
  5. 제1항에 있어서,
    상기 계면활성제는 비이온성 계면활성제인, 분사형 거품 제염 조성물.
  6. 제1항에 있어서,
    상기 계면활성제는 분사형 거품 제염 조성물 총 부피를 기준으로 0.1 내지 5부피%인, 분사형 거품 제염 조성물.
  7. 제1항에 있어서,
    상기 화학 제염제는 유기산, 무기산 또는 이의 혼합인, 분사형 거품 제염 조성물.
  8. 제7항에 있어서,
    상기 유기산은 옥살산, 시트르산 및 구연산으로 이루어진 그룹으로부터 선택되는 적어도 하나의 산이며, 상기 무기산은 염산, 황산, 질산 및 인산으로 이루어진 그룹으로부터 선택되는 적어도 하나의 산인, 분사형 거품 제염 조성물.
  9. 제1항에 있어서,
    상기 화학 제염제는 분사형 거품 제염 조성물 총 부피를 기준으로 0.7 내지 7 부피%인, 분사형 거품 제염 조성물.
  10. 제1항 내지 제9항 중 어느 한 항의 분사형 거품 제염 조성물을 마련하는 단계; 및
    상기 분사형 거품 제염 조성물을 제염 대상에 분사하는 단계
    를 포함하는, 거품 제염 방법.
  11. 제10항에 있어서,
    상기 분사는 상기 분사형 거품 제염 조성물을 25-50ml/초의 분사 속도로 분사하는 것인, 거품 제염 방법.
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WO2013065744A1 (ja) * 2011-10-31 2013-05-10 株式会社カネカ 除染剤及びそれを用いる除染方法
JP2013088227A (ja) * 2011-10-17 2013-05-13 Akita Univ 放射性アルカリ金属及び／又は放射性アルカリ土類金属の分離回収方法

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