KR20220020290A - Magnetic based weighted coagulant for water treatment and manufacturing method for the same - Google Patents
Magnetic based weighted coagulant for water treatment and manufacturing method for the same Download PDFInfo
- Publication number
- KR20220020290A KR20220020290A KR1020220010932A KR20220010932A KR20220020290A KR 20220020290 A KR20220020290 A KR 20220020290A KR 1020220010932 A KR1020220010932 A KR 1020220010932A KR 20220010932 A KR20220010932 A KR 20220010932A KR 20220020290 A KR20220020290 A KR 20220020290A
- Authority
- KR
- South Korea
- Prior art keywords
- magnetic
- weighted coagulant
- based weighted
- coagulant
- acid
- Prior art date
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
- C02F1/52—Treatment of water, waste water, or sewage by flocculation or precipitation of suspended impurities
- C02F1/5236—Treatment of water, waste water, or sewage by flocculation or precipitation of suspended impurities using inorganic agents
-
- 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
- C02F1/52—Treatment of water, waste water, or sewage by flocculation or precipitation of suspended impurities
- C02F1/5272—Treatment of water, waste water, or sewage by flocculation or precipitation of suspended impurities using specific organic precipitants
Landscapes
- Chemical & Material Sciences (AREA)
- Life Sciences & Earth Sciences (AREA)
- Hydrology & Water Resources (AREA)
- Engineering & Computer Science (AREA)
- Environmental & Geological Engineering (AREA)
- Water Supply & Treatment (AREA)
- Organic Chemistry (AREA)
- Inorganic Chemistry (AREA)
- Separation Of Suspended Particles By Flocculating Agents (AREA)
- Compounds Of Iron (AREA)
Abstract
Description
본 발명은 수처리용 자성 기반 가중응집제의 제조방법 및 상기 방법으로 제조된 가중응집제에 관한 것으로, 보다 상세하게는 자성입자에 산화방지용 실리카를 코팅한 자성 기반 가중응집제에 관한 것이다.The present invention relates to a method for producing a magnetic-based weighted coagulant for water treatment and a weighted coagulant prepared by the method, and more particularly, to a magnetic-based weighted coagulant in which magnetic particles are coated with anti-oxidation silica.
일반적으로 수처리 시설 등에서는 원수를 취수한 후, 응집, 침강, 여과하는 공정을 거치게 된다. 이 가운데 응집 공정은 물 속에 응집제를 투입하여 물 속 콜로이드 상태의 현탁 물질이나 유기물, 미생물 등의 미립자를 덩어리 상태 즉, 플럭(floc) 상태로 응집시킴으로써 수중으로부터 분리할 수 있다.In general, water treatment facilities take raw water, and then go through the processes of coagulation, sedimentation, and filtration. Among these, the coagulation process can be separated from water by introducing a coagulant into water and coagulating fine particles such as colloidal suspended substances or organic matter and microorganisms in the water in a lump state, that is, a floc state.
수처리 효율을 증대시키기 위해서는 응집 공정 중 투입되는 응집제의 종류, 응집제의 투입량 및 교반 강도 등이 결정적인 요인으로 작용하게 되며, 처리하고자 하는 원수의 특성에 따라 응집제의 종류, 투입 농도 및 교반 강도 등이 결정된다. 일반적으로 정수처리에서는 주로 알루미늄계통의 응집제가 사용되고 있고, 하수처리 및 폐수처리에서는 주로 철 계통의 응집제가 사용되고 있다.In order to increase water treatment efficiency, the type of coagulant input during the coagulation process, the amount of coagulant input, and the strength of agitation are decisive factors. do. In general, an aluminum-based coagulant is mainly used in water treatment, and an iron-based coagulant is mainly used in sewage treatment and wastewater treatment.
응집제를 투입하여 플럭을 생성하는 원리를 설명하면 다음과 같다. 물속에 부유하는 입자의 표면은 대부분 음(-)전하를 띠고 있는바, 여기에 양(+)전하를 띠는 금속을 첨가하면 표면 입자의 중성화가 일어나게 되며, 입자의 표면 포텐셜(potential)이 0에 도달하게 되면 입자 간에 서로 반발하는 힘이 떨어지고 인력이 발생하여 입자가 응집되어 플럭으로 성장되기 시작한다. 이때 금속 입자의 비중에 따라서 통상 최종적으로 1.1 내지 1.3의 비중을 가진 플럭이 형성되고 이에 따라 침전이 용이하게 된다.The principle of generating flocs by adding a coagulant is as follows. Most of the surfaces of particles suspended in water have a negative (-) charge. If a metal having a positive (+) charge is added thereto, the surface particles are neutralized, and the surface potential of the particles is 0. When it reaches , the force of repulsion between the particles decreases, and attractive forces occur, causing the particles to agglomerate and start to grow into flocs. At this time, according to the specific gravity of the metal particles, flocs having a specific gravity of 1.1 to 1.3 are finally formed, thereby facilitating precipitation.
이와 같이, 침전 속도는 최종 플럭 입자의 비중과 비례하게 되는데 최근에는 비중이 높은 추가적인 가중응집제를 이용하는 가중응집기술이 상용화 되고 있다.As such, the sedimentation rate is proportional to the specific gravity of the final floc particles. Recently, a weighted coagulation technique using an additional weighted coagulant having a high specific gravity has been commercialized.
국외에서 상용화되어 있는 가중응집기술은 마이크로 샌드(micro sand), 슬러지(sludge) 혹은 마그네타이트(magnetite)와 같은 가중응집제(ballast)를 이용하며, 응집 입자의 크기 및 비중이 더욱 증가하게 되어 결과적으로 침전속도가 증가된다. 이는 동일한 처리 면적에서 더 높은 농도의 부유물질과 더 많은 양의 원수를 처리할 수 있음을 의미한다.The weighted coagulation technology commercialized abroad uses a weighted coagulant such as micro sand, sludge, or magnetite, and the size and specific gravity of the agglomerated particles further increase, resulting in sedimentation. speed is increased This means that higher concentrations of suspended solids and higher volumes of raw water can be treated in the same treatment area.
프랑스의 "actiflo" 기술은 마이크로 샌드를 사용하고, 프랑스의 "densadeg" 기술은 슬러지를 사용하며, 미국의 "comag" 기술은 마그네타이트를 사용한다. 이 공정들의 차이점은 가중응집제 및 처리 시스템을 구성하는 요소기술의 차이에 있으며, 특히 혼화방식에 있어서 부유성장방식이 주를 이루며 사용하는 가중응집제의 종류에 따라 다소간의 차이가 있다.The French "actiflo" technology uses micro sand, the French "densadeg" technology uses sludge, and the American "comag" technology uses magnetite. The difference between these processes lies in the difference in the element technology constituting the weighted coagulant and the treatment system. In particular, in the admixture method, the floating growth method is mainly used, and there are some differences depending on the type of the weighted coagulant used.
자성입자(Magnetic Particles)를 이용한 수처리 처리방법, 특히 가중응집기술에 대한 연구 및 상용화가 최근에 많이 진행되고 있다. 특히 자성 기반 가중응집제는 응집 효율이 우수하고, 응집 후 플럭의 침강속도가 빠른 것이 장점이다. Recently, a lot of research and commercialization of water treatment treatment methods using magnetic particles, especially weighted agglomeration technology, are in progress. In particular, the magnetic-based weighted coagulant has an excellent coagulation efficiency and a fast sedimentation rate of flocs after coagulation.
상술한 수처리에 사용되는 자성 입자 재료 중에서 대표적인 것이 산화철 자성 입자이다. 산화철 자성입자는 일반적으로 마그네타이트(Magnetite; Fe3O4), 마그헤마이트(Maghemite; Fe2O3) 또는 헤마타이트(Hematite; Fe2O3)로 존재하며, 산화철 자성 입자는 수처리에서 응집효율을 높여 플럭 형성하는데 사용이 가능하다.Among the magnetic particle materials used for the above-mentioned water treatment, iron oxide magnetic particles are representative. Magnetic iron oxide particles are generally present as magnetite (Magnetite; Fe 3 O 4 ), maghemite (Fe 2 O 3 ) or hematite (Fe 2 O 3 ), and the magnetic iron oxide particles have agglomeration efficiency in water treatment It can be used to form flocs by raising the
이러한 자성 기반 가중응집제중에서 마그네타이트(magnetite) 자성입자가 가장 많이 사용되고 있는데, 수처리 시에 같이 사용되는 보조응집제인 폴리염화알루미늄(PAC)의 산화성으로 자성입자가 산화되어 이물질이 용출되는 것이 수처리에서 문제가 되고 있다.Among these magnetic-based weighted coagulants, magnetite magnetic particles are the most used, and the oxidization of polyaluminum chloride (PAC), an auxiliary coagulant used together during water treatment, causes the magnetic particles to oxidize and elute foreign substances, which is a problem in water treatment. is becoming
본 발명의 목적은 원수에 함유된 오염물질의 응집이 가능한 자성 기반 가중응집제의 제조방법을 제공하는데 있다. An object of the present invention is to provide a method for producing a magnetic-based weighted coagulant capable of aggregation of contaminants contained in raw water.
본 발명의 또 다른 목적은 상기 방법으로 제조되고, 수 처리 시 응집 효율이 향상되며, 응집된 플럭의 침강속도가 빠른 자성 기반 가중응집제를 제공하는데 있다. Another object of the present invention is to provide a magnetic-based weighted coagulant that is manufactured by the above method, has improved coagulation efficiency during water treatment, and has a fast sedimentation rate of the agglomerated flocs.
본 발명의 또 다른 목적은 상기 방법으로 제조된 자성 기반 가중응집제가 수 처리 시에 보조응집제로 사용되는 폴리염화알루미늄(PAC; Poly Aluminum Chloride)에 산화되지 않는 자성 기반 가중응집제를 제공하는데 있다. Another object of the present invention is to provide a magnetic-based weighted coagulant that is not oxidized to Poly Aluminum Chloride (PAC), which is used as an auxiliary coagulant in water treatment of the magnetic-based weighted coagulant prepared by the above method.
상기 목적을 달성하기 위하여, 본 발명은 증류수와 알코올을 포함하는 혼합용매에 자성입자, 산염기촉매 및 수용성 소수용매를 첨가한 용액을 초음파로 분산시키는 단계; 및 상기 초음파로 분산된 용액에 실란(silane) 화합물을 첨가하여 자성 기반 가중응집제를 제조하는 단계를 포함하는 자성 기반 가중응집제의 제조방법을 제공한다. In order to achieve the above object, the present invention comprises the steps of ultrasonically dispersing a solution in which magnetic particles, an acid-based catalyst and a water-soluble hydrophobic solvent are added to a mixed solvent containing distilled water and alcohol; and adding a silane compound to the ultrasonically dispersed solution to prepare a magnetic-based weighted coagulant.
본 발명의 실시예에 따른 자성 기반 가중응집제의 제조방법에 따르면, 상기 알코올은 메틸알코올(Methyl Alcohol), 에틸알코올(Ethyl Alcohol), 프로필알코올(Propyl Alcohol) 및 부틸알코올(Butyl Alcohol) 중 어느 하나를 포함할 수 있다.According to the manufacturing method of the magnetic-based weighted coagulant according to an embodiment of the present invention, the alcohol is any one of methyl alcohol, ethyl alcohol, propyl alcohol, and butyl alcohol. may include.
본 발명의 실시예에 따른 자성 기반 가중응집제의 제조방법에 따르면, 상기 실란(Silane) 화합물은 테트라메톡시실란 또는 테트라에톡시실란일 수 있다.According to the manufacturing method of the magnetic-based weighted coagulant according to an embodiment of the present invention, the silane compound may be tetramethoxysilane or tetraethoxysilane.
본 발명의 실시예에 따른 자성 기반 가중응집제의 제조방법에 따르면, 상기 산염기촉매는 암모니아수(NH4OH), 암모늄불소(NH4F), 염산(HCl), 질산(HNO3), 황산(H2SO4), 인산(H3PO4), 불산(HF), 옥살산(Oxalic acid) 및 아세트산(Acetic acid) 중 적어도 어느 하나를 포함할 수 있다.According to the method for producing a magnetic-based weighted coagulant according to an embodiment of the present invention, the acid-based catalyst is aqueous ammonia (NH 4 OH), ammonium fluorine (NH 4 F), hydrochloric acid (HCl), nitric acid (HNO 3 ), sulfuric acid ( H 2 SO 4 ), phosphoric acid (H 3 PO 4 ), hydrofluoric acid (HF), oxalic acid (Oxalic acid), and acetic acid (Acetic acid) may include at least one.
본 발명의 실시예에 따른 자성 기반 가중응집제의 제조방법에 따르면, 상기 실란(Silane) 화합물은 상기 증류수, 상기 알코올, 상기 산염기촉매 및 상기 수용성 소수 용매의 전체 100 부피부에 대하여 0.01 부피부 내지 0.5 부피부로 첨가될 수 있다.According to the manufacturing method of the magnetic-based weighted coagulant according to the embodiment of the present invention, the silane compound is 0.01 parts by volume to 100 parts by volume of the distilled water, the alcohol, the acid-based catalyst and the water-soluble hydrophobic solvent. 0.5 parts by volume may be added.
본 발명의 실시예에 따른 자성 기반 가중응집제의 제조방법에 따르면, 상기 자성 입자는 철, 코발트, 니켈, 철산화물, 코발트산화물, 니켈산화물, 퍼멀로이 합금(Ni80Fe20), 바륨페라이트(BaFe12O19), 망간페라이트(MnFe2O3), 니켈페라이트(NiFe2O3) 및 코발트페라이트(CoFe2O4) 및 이들의 혼합물 중 적어도 어느 하나를 포함할 수 있다.According to the method of manufacturing a magnetic-based weighted coagulant according to an embodiment of the present invention, the magnetic particles are iron, cobalt, nickel, iron oxide, cobalt oxide, nickel oxide, permalloy alloy (Ni 80 Fe 20 ), barium ferrite (BaFe 12 ) O 19 ), manganese ferrite (MnFe 2 O 3 ), nickel ferrite (NiFe 2 O 3 ), and cobalt ferrite (CoFe 2 O 4 ), and mixtures thereof may include at least one.
본 발명의 실시예에 따른 자성 기반 가중응집제의 제조방법에 따르면, 상기 철산화물은 페라이트(Ferrite), 마그헤마이트(Fe2O3), 마그네타이트(Fe3O4) 및 이들의 혼합물 중 적어도 어느 하나를 포함할 수 있다.According to the method for manufacturing a magnetic-based weighted coagulant according to an embodiment of the present invention, the iron oxide is at least any one of ferrite, maghemite (Fe 2 O 3 ), magnetite (Fe 3 O 4 ), and mixtures thereof. may contain one.
본 발명의 실시예에 따른 자성 기반 가중응집제의 제조방법에 따르면, 상기 자성 입자는 상기 증류수, 상기 알코올, 상기 산염기촉매 및 상기 수용성 소수용매 100 중량부에 대하여 0.01 중량부 내지 0.5 중량부로 첨가될 수 있다.According to the method for manufacturing a magnetic-based weighted coagulant according to an embodiment of the present invention, the magnetic particles are added in an amount of 0.01 parts by weight to 0.5 parts by weight based on 100 parts by weight of the distilled water, the alcohol, the acid-based catalyst and the water-soluble hydrophobic solvent. can
본 발명의 실시예에 따른 자성 기반 가중응집제의 제조방법에 따르면, 상기 수용성 소수 용매는 펜탄(Pentane), 사이클로펜탄(Cyclopentane), 헥산(Hexane), 사이클로헥산(Cyclohexane), 톨루엔(Toluene), 벤젠(Benzene), 자일렌(Xylene), 디에틸에테르(Diethyl ether), 디옥산(Dioxane), 클로로포름(Chloroform) 및 디클로로메탄(Dichloromethane) 중 적어도 어느 하나를 포함할 수 있다.According to the method for manufacturing a magnetic-based weighted coagulant according to an embodiment of the present invention, the water-soluble hydrophobic solvent is pentane, cyclopentane, hexane, cyclohexane, toluene, and benzene. (Benzene), xylene (Xylene), diethyl ether (Diethyl ether), dioxane (Dioxane), chloroform (Chloroform), and may include at least one of dichloromethane (Dichloromethane).
본 발명의 실시예에 따른 자성 기반 가중응집제의 제조방법에 따르면, 상기 자성 입자와 상기 실란 화합물은 1:0.1 내지 1:3.0의 중량비로 첨가될 수 있다.According to the manufacturing method of the magnetic-based weighted coagulant according to an embodiment of the present invention, the magnetic particles and the silane compound may be added in a weight ratio of 1:0.1 to 1:3.0.
본 발명의 실시예에 따른 자성 기반 가중응집제는, 본 발명의 실시예에 따른 자성 기반 가중응집제의 제조방법에 의해 제조되는 것을 특징으로 한다.The magnetic-based weighted coagulant according to the embodiment of the present invention is characterized in that it is manufactured by the manufacturing method of the magnetic-based weighted coagulant according to the embodiment of the present invention.
본 발명의 실시예에 따른 자성 기반 가중응집제에 따르면, 상기 자성 기반 가중응집제는 수처리에 사용될 수 있다.According to the magnetic-based weighted coagulant according to an embodiment of the present invention, the magnetic-based weighted coagulant may be used for water treatment.
본 발명에 의해 제조된 자성 기반 가중응집제는 실리카로 둘러싸인 자성입자를 포함하여 산화방지 효과가 우수하며, 수처리용 가중응집제로 응집효과 및 침강속도가 우수하여 수처리 시 플럭(floc) 제거에 효과적으로 적용할 수 있다.The magnetic-based weighted coagulant prepared by the present invention contains magnetic particles surrounded by silica and has excellent antioxidant effect. can
본 발명에 의해 제조된 자성 기반 가중응집제는 수 처리 시에 보조응집제로 사용되는 폴리염화알루미늄(PAC; Poly Aluminum Chloride)에 산화되지 않을 수 있다.The magnetic-based weighted coagulant prepared by the present invention may not be oxidized to poly aluminum chloride (PAC) used as an auxiliary coagulant during water treatment.
도 1은 실시예 1에서 제조한 자성 기반 가중응집제의 주사전자현미경(SEM) 이미지이다.
도 2는 실시예 1에서 제조한 자성 기반 가중응집제의 입도 분석 결과를 도시한 그래프이다.
도 3은 실시예 1에서 제조한 자성 기반 가중응집제에 대하여 제타전위를 분석한 결과를 나타낸 그래프이다.
도 4는 실시예 2에서 제조한 자성 기반 가중응집제의 제타전위를 분석한 결과를 나타낸 그래프이다.
도 5는 실시예 3에서 제조한 자성 기반 가중응집제의 제타전위를 분석한 결과를 나타낸 그래프이다.1 is a scanning electron microscope (SEM) image of the magnetic-based weighted coagulant prepared in Example 1.
2 is a graph showing the particle size analysis results of the magnetic-based weighted coagulant prepared in Example 1.
3 is a graph showing the result of analyzing the zeta potential of the magnetic-based weighted coagulant prepared in Example 1. FIG.
4 is a graph showing the results of analysis of the zeta potential of the magnetic-based weighted coagulant prepared in Example 2.
5 is a graph showing the results of analyzing the zeta potential of the magnetic-based weighted coagulant prepared in Example 3. FIG.
이하 첨부 도면들 및 첨부 도면들에 기재된 내용들을 참조하여 본 발명의 실시예를 상세하게 설명하지만, 본 발명이 실시예에 의해 제한되거나 한정되는 것은 아니다.Hereinafter, embodiments of the present invention will be described in detail with reference to the accompanying drawings and contents described in the accompanying drawings, but the present invention is not limited or limited by the embodiments.
본 명세서에서 사용된 용어는 실시예들을 설명하기 위한 것이며 본 발명을 제한하고자 하는 것은 아니다. 본 명세서에서, 단수형은 문구에서 특별히 언급하지 않는 한 복수형도 포함한다.The terminology used herein is for the purpose of describing the embodiments and is not intended to limit the present invention. In this specification, the singular also includes the plural unless specifically stated otherwise in the phrase.
본 명세서에서 사용되는 "실시예", "예", "측면", "예시" 등은 기술된 임의의 양상(aspect) 또는 설계가 다른 양상 또는 설계들보다 양호하다거나, 이점이 있는 것으로 해석되어야 하는 것은 아니다.As used herein, “embodiment”, “example”, “aspect”, “exemplary”, etc. are to be construed as advantageous in any aspect or design described as being preferred or advantageous over other aspects or designs. is not doing
또한, '또는' 이라는 용어는 배타적 논리합 'exclusive or'이기보다는 포함적인 논리합 'inclusive or'를 의미한다. 즉, 달리 언급되지 않는 한 또는 문맥으로부터 명확하지 않는 한, 'x가 a 또는 b를 이용한다'라는 표현은 포함적인 자연 순열들(natural inclusive permutations) 중 어느 하나를 의미한다.Also, the term 'or' means 'inclusive or' rather than 'exclusive or'. That is, unless stated otherwise or clear from context, the expression 'x employs a or b' means any of natural inclusive permutations.
또한, 본 명세서 및 청구항들에서 사용되는 단수 표현("a" 또는 "an")은, 달리 언급하지 않는 한 또는 단수 형태에 관한 것이라고 문맥으로부터 명확하지 않는 한, 일반적으로 "하나 이상"을 의미하는 것으로 해석되어야 한다.Also, as used herein and in the claims, the singular expression "a" or "an" generally means "one or more," unless stated otherwise or clear from the context that it relates to the singular form. should be interpreted as
아래 설명에서 사용되는 용어는, 연관되는 기술 분야에서 일반적이고 보편적인 것으로 선택되었으나, 기술의 발달 및/또는 변화, 관례, 기술자의 선호 등에 따라 다른 용어가 있을 수 있다. 따라서, 아래 설명에서 사용되는 용어는 기술적 사상을 한정하는 것으로 이해되어서는 안 되며, 실시예들을 설명하기 위한 예시적 용어로 이해되어야 한다.The terms used in the description below have been selected as general and universal in the related technical field, but there may be other terms depending on the development and/or change of technology, customs, preferences of technicians, and the like. Therefore, the terms used in the description below should not be construed as limiting the technical idea, but as illustrative terms for describing the embodiments.
또한, 특정한 경우는 출원인이 임의로 선정한 용어도 있으며, 이 경우 해당되는 설명 부분에서 상세한 그 의미를 기재할 것이다. 따라서 아래 설명에서 사용되는 용어는 단순한 용어의 명칭이 아닌 그 용어가 가지는 의미와 명세서 전반에 걸친 내용을 토대로 이해되어야 한다.In addition, in a specific case, there is a term arbitrarily selected by the applicant, and in this case, the meaning will be described in detail in the corresponding description. Therefore, the terms used in the description below should be understood based on the meaning of the term and the content throughout the specification, rather than the simple name of the term.
다른 정의가 없다면, 본 명세서에서 사용되는 모든 용어(기술 및 과학적 용어를 포함)는 본 발명이 속하는 기술 분야에서 통상의 지식을 가진 자에게 공통적으로 이해될 수 있는 의미로 사용될 수 있을 것이다. 또 일반적으로 사용되는 사전에 정의되어 있는 용어들은 명백하게 특별히 정의되어 있지 않는 한 이상적으로 또는 과도하게 해석되지 않는다.Unless otherwise defined, all terms (including technical and scientific terms) used herein may be used with the meaning commonly understood by those of ordinary skill in the art to which the present invention belongs. In addition, terms defined in a commonly used dictionary are not to be interpreted ideally or excessively unless clearly defined in particular.
한편, 본 발명을 설명함에 있어서, 관련된 공지 기능 또는 구성에 대한 구체적인 설명이 본 발명의 요지를 불필요하게 흐릴 수 있다고 판단되는 경우에는, 그 상세한 설명을 생략할 것이다. 그리고 본 명세서에서 사용되는 용어(terminology) 들은 본 발명의 실시예를 적절히 표현하기 위해 사용된 용어들로서, 이는 사용자, 운용자의 의도 또는 본 발명이 속하는 분야의 관례 등에 따라 달라질 수 있다. 따라서 본 용어들에 대한 정의는 본 명세서 전반에 걸친 내용을 토대로 내려져야 할 것이다.Meanwhile, in describing the present invention, if it is determined that a detailed description of a related well-known function or configuration may unnecessarily obscure the gist of the present invention, the detailed description thereof will be omitted. And, the terms used in this specification are terms used to properly express the embodiment of the present invention, which may vary according to the intention of a user or operator or a custom in the field to which the present invention belongs. Therefore, definitions of these terms should be made based on the content throughout this specification.
이하, 본 발명의 실시예를 첨부된 도면을 참조하여 상세하게 설명한다.Hereinafter, embodiments of the present invention will be described in detail with reference to the accompanying drawings.
본 발명에서는 종래 자성 기반 가중응집제의 제조방법에 비해 제조과정이 간단할 뿐만 아니라 자성 기반 가중응집제의 실리카 코팅 양을 제어할 수 있는 새로운 자성 기반 가중응집제의 제조방법에 관한 것이다.The present invention relates to a novel method for manufacturing a magnetically-based weighted coagulant that is simpler than the conventional method for manufacturing a magnetically-based weighted coagulant and can control the amount of silica coating of the magnetically-based weighted coagulant.
본 발명에 의하면 자성 기반 가중응집제는 자성입자 표면에 실리카를 코팅함으로써 기존 자성입자에 비하여 산화되지 않고 응집 효과가 높은 자성 기반 가중응집제의 제조가 가능하다.According to the present invention, the magnetic-based weighted coagulant can be manufactured by coating silica on the surface of the magnetic particles, which does not oxidize and has a high cohesive effect compared to conventional magnetic particles.
따라서, 본 발명은 일 관점에서, 증류수와 알코올을 포함하는 혼합용매에 자성입자, 산염기촉매 및 수용성 소수용매를 첨가한 용액을 초음파로 분산시키는 단계(S110) 및 상기 초음파로 분산된 용액에 실란(silane) 화합물을 첨가하여 자성 기반 가중응집제를 제조하는 단계(S120)를 포함하는 자성 기반 가중응집제의 제조방법에 관한 것이다.Accordingly, in one aspect, the present invention provides a step (S110) of ultrasonically dispersing a solution in which magnetic particles, an acid-based catalyst, and a water-soluble hydrophobic solvent are added to a mixed solvent containing distilled water and alcohol, and silane in the ultrasonically dispersed solution. It relates to a method of manufacturing a magnetic-based weighted coagulant comprising the step (S120) of manufacturing a magnetic-based weighted coagulant by adding a (silane) compound.
본 발명에 따른 제조방법에서 상기 혼합용매는 증류수와 알코올을 포함하는 혼합용매를 사용하며, 상기 알코올로는 메틸알코올(Methyl Alcohol), 에틸알코올(Ethyl Alcohol), 프로필알코올(Propyl Alcohol), 부틸알코올(Butyl Alcohol) 및 이의 혼합물 중 어느 하나를 사용하는 것이 바람직하나, 반드시 이에 한정되는 것은 아니다.In the manufacturing method according to the present invention, the mixed solvent uses a mixed solvent including distilled water and alcohol, and the alcohol is methyl alcohol, ethyl alcohol, propyl alcohol (Propyl Alcohol), butyl alcohol. (Butyl Alcohol) and a mixture thereof is preferably used, but is not necessarily limited thereto.
상기 증류수는 2차 증류수 또는 3차 증류수(초순수)를 사용하는 것이 바람직하다. The distilled water is preferably secondary distilled water or tertiary distilled water (ultra-pure water).
본 발명에 따른 제조방법에서, 상기 단계 S120에서 실란화합물을 첨가하는데, 상기 실란화합물은 산염기촉매와 반응하여 자성입자 표면에 실리카 형태로 코팅하는 물질로 사용하게 되고, 자성입자 표면에 코팅된 실리카는 자성입자의 산화를 방지할 수 있다.In the manufacturing method according to the present invention, a silane compound is added in step S120, and the silane compound reacts with an acid-based catalyst to be used as a material for coating the surface of magnetic particles in the form of silica, and silica coated on the surface of magnetic particles can prevent oxidation of magnetic particles.
본 발명에 따른 제조방법에서 사용 가능한 실란(Silane)화합물로는 테트라메톡시실란, 테트라에톡시실란 또는 이들의 혼합물을 예로 들 수 있지만, 이에 한정되는 것은 아니다. Examples of the silane compound usable in the preparation method according to the present invention include tetramethoxysilane, tetraethoxysilane, or a mixture thereof, but is not limited thereto.
상기 실란(Silane)화합물은 상기 증류수, 상기 알코올, 상기 산염기촉매 및 상기 수용성 소수용매의 전체 100 부피부에 대하여 0.01 부피부 내지 0.5 부피부의 함량으로 첨가될 수 있으며, 0.01 부피부 내지 0.2 부피부의 함량으로 첨가되는 것이 바람직하다.The silane compound may be added in an amount of 0.01 parts by volume to 0.5 parts by volume, 0.01 parts by volume to 0.2 parts by volume, based on 100 parts by volume of the distilled water, the alcohol, the acid-based catalyst and the water-soluble hydrophobic solvent. It is preferable to be added in the amount of skin.
만일 0.5 부피부를 초과하게 되면 자성입자 표면의 실리카 형성에 영향을 주어 실리카가 코팅된 자성입자가 뭉치는 문제점이 있고, 0.01 부피부 미만이면 자성입자 표면에 실리카 코팅이 형성되지 않는 문제점이 있다.If it exceeds 0.5 parts by volume, it affects the silica formation on the surface of the magnetic particles, so that the silica-coated magnetic particles agglomerate. If it is less than 0.01 parts by volume, there is a problem in that the silica coating is not formed on the surface of the magnetic particles.
본 발명에서 사용될 수 있는 상기 산염기촉매는 암모니아수(NH4OH), 암모늄불소(NH4F), 염산(HCl), 질산(HNO3), 황산(H2SO4), 인산(H3PO4), 불산(HF), 옥살산(Oxalic acid) 및 아세트산(Acetic acid) 중 적어도 어느 하나를 포함할 수 있으나, 이에 한정되는 것은 아니며 바람직하게는 암모니아수를 사용할 수 있다. The acid-based catalyst that can be used in the present invention is aqueous ammonia (NH 4 OH), ammonium fluoride (NH 4 F), hydrochloric acid (HCl), nitric acid (HNO 3 ), sulfuric acid (H 2 SO 4 ), phosphoric acid (H 3 PO) 4 ), hydrofluoric acid (HF), oxalic acid (Oxalic acid) and acetic acid (Acetic acid) may include at least one of, but is not limited thereto, preferably ammonia water may be used.
또한, 본 발명에 따른 제조방법은 상기 실란화합물의 첨가하는 양에 따라 자성입자 표면의 실리카 코팅 두께가 제어될 수 있다.In addition, in the manufacturing method according to the present invention, the thickness of the silica coating on the surface of the magnetic particles can be controlled according to the amount of the silane compound added.
본 발명에 따른 제조방법에서 자성입자로 사용될 수 있는 물질은 산화철 (Hematite, Maghemite; Fe2O3, Magnetite; Fe3O4), 페라이트(Ferrite), 철, 코발트, 니켈, 철산화물, 코발트산화물, 니켈산화물, 퍼멀로이 합금(Ni80Fe20), 바륨페라이트(BaFe12O19), 망간페라이트(MnFe2O3), 니켈페라이트(NiFe2O3) 및 코발트페라이트(CoFe2O4) 및 이들의 혼합물 중 적어도 어느 하나인 것이 바람직하지만, 반드시 이에 한정하는 것은 아니다.Materials that can be used as magnetic particles in the manufacturing method according to the present invention are iron oxide (Hematite, Maghemite; Fe 2 O 3 , Magnetite; Fe 3 O 4 ), ferrite, iron, cobalt, nickel, iron oxide, cobalt oxide , nickel oxide, permalloy alloy (Ni 80 Fe 20 ), barium ferrite (BaFe 12 O 19 ), manganese ferrite (MnFe 2 O 3 ), nickel ferrite (NiFe 2 O 3 ) and cobalt ferrite (CoFe 2 O 4 ) and these It is preferably at least one of the mixtures of, but is not necessarily limited thereto.
가장 바람직하게는, 상기 자성입자는 60um 크기의 산화철(Magnetite) 자성입자일 수 있다.Most preferably, the magnetic particles may be iron oxide (Magnetite) magnetic particles having a size of 60 μm.
산화철 자성입자는 직접 제조하거나 시판되는 것을 구매하여 사용할 수 있으며, 산화철, 페라이트(Ferrite) 및 이들의 혼합물을 사용할 수도 있다. The magnetic iron oxide particles may be directly manufactured or purchased commercially, and iron oxide, ferrite, or a mixture thereof may be used.
산화철(Magnetite) 자성입자의 제조방법은 예를 들면, 카보닐 철을 고온의 용매에 순간적으로 주입하면 열분해에 의하여 일산화탄소가 발생되면서 철 자성입자를 제조한 후, 제조된 철 자성입자를 산화시켜 산화철을 제조할 수 있다. 또 다른 제조방법으로 FeCl2와 FeCl3 혼합액에 암모니아수(NH4OH)를 첨가하여 산화철을 제조하는 공지된 방법도 있다.In the method for producing magnetic iron oxide (Magnetite) particles, for example, when carbonyl iron is instantaneously injected into a high-temperature solvent, carbon monoxide is generated by thermal decomposition to produce iron magnetic particles, and then the manufactured iron magnetic particles are oxidized to oxidize iron oxide. can be manufactured. As another manufacturing method, there is a known method for preparing iron oxide by adding aqueous ammonia (NH 4 OH) to a mixed solution of FeCl 2 and FeCl 3 .
상기 자성입자는 상기 증류수, 상기 알코올, 상기 산염기촉매 및 상기 수용성 소수용매 100 중량부에 대하여 0.01 중량부 내지 0.5 중량부의 함량으로 사용될 수 있으며, 0.05 중량부 내지 0.3 중량부의 함량으로 사용되는 것이 바람직하다.The magnetic particles may be used in an amount of 0.01 to 0.5 parts by weight, preferably 0.05 to 0.3 parts by weight, based on 100 parts by weight of the distilled water, the alcohol, the acid-based catalyst and the water-soluble hydrophobic solvent. Do.
만일 0.5 중량부를 초과하게 되면 실리카가 코팅된 자성입자가 뭉치는 문제점이 있고, 0.01 중량부 미만이면 상기 초음파로 분산된 용액 내 자성입자 수가 너무 적어 생산성이 낮은 문제점이 있다.If it exceeds 0.5 parts by weight, there is a problem in that the silica-coated magnetic particles are agglomerated, and if it is less than 0.01 parts by weight, the number of magnetic particles in the ultrasonically dispersed solution is too small, so there is a problem of low productivity.
본 발명에 있어서, 상기 수용성 소수용매는 펜탄(Pentane), 사이클로펜탄(Cyclopentane), 헥산(Hexane), 사이클로헥산(Cyclohexane), 톨루엔(Toluene), 벤젠(Benzene), 자일렌(Xylene), 디에틸에테르(Diethyl ether), 디옥산(Dioxane), 클로로포름(Chloroform) 및 디클로로메탄(Dichloromethane) 중 적어도 어느 하나를 사용하는 것이 바람직하지만 이에 한정되는 것은 아니며, 더욱 바람직하게는 톨루엔을 사용할 수 있다. In the present invention, the water-soluble hydrophobic solvent is pentane (Pentane), cyclopentane (Cyclopentane), hexane (Hexane), cyclohexane (Cyclohexane), toluene (Toluene), benzene (Benzene), xylene (Xylene), diethyl At least one of ether (Diethyl ether), dioxane (Dioxane), chloroform (Chloroform) and dichloromethane (Dichloromethane) It is preferable to use, but is not limited thereto, and more preferably toluene may be used.
본 발명에 있어서, 상기 자성입자와 상기 실란화합물은 1:0.1 내지 1:3.0의 중량비로 첨가되는 것이 바람직하다.In the present invention, the magnetic particles and the silane compound are preferably added in a weight ratio of 1:0.1 to 1:3.0.
만일 1:3.0 중량비를 초과하게 되면 자성입자들이 실리카에 의해 뭉쳐지는 문제점이 있고, 1:0.1 중량비 미만이면 자성입자 표면에 실리카 코팅이 충분하지 않는 문제점이 있다.If the weight ratio exceeds 1:3.0, there is a problem in that the magnetic particles are agglomerated by silica, and if the weight ratio is less than 1:0.1, there is a problem in that the silica coating is not sufficient on the surface of the magnetic particles.
또한, 본 발명에 따른 제조방법은 상기 단계 S120 이후에 통상적인 여과, 세척, 건조의 단계를 더 포함할 수 있다.In addition, the manufacturing method according to the present invention may further include the steps of conventional filtration, washing, and drying after step S120.
여과는 마이크로 필터 여과지를 사용할 수 있으며, 세척은 에탄올 및 초순수를 사용하여 수회 반복하여 세척할 수 있다.Filtration may be performed using micro-filter paper, and washing may be repeated several times using ethanol and ultrapure water.
건조는 실시예에 따라서 통풍이 되는 건조 장치에 제조한 실리카가 코팅된 자성입자를 100 내지 300℃, 바람직하게는 100 내지 200℃에서 2시간 이상 진행할 수 있다.Drying may be carried out for at least 2 hours at 100 to 300 ° C., preferably at 100 to 200 ° C., of the silica-coated magnetic particles prepared in a ventilated drying apparatus according to the embodiment.
본 발명에 있어서, 자성 기반 가중응집제는 상기 자성 기반 가중응집제의 제조방법에 의해 제조될 수 있다.In the present invention, the magnetic-based weighted coagulant may be manufactured by the method for manufacturing the magnetic-based weighted coagulant.
상기 자성 기반 가중응집제는 표면에 실리카가 코팅된 것으로, 실리카 함량이 0.5~5.0 중량%이고, 자성 기반 가중응집제의 입자 크기는 30 μm 내지 120 μm일 수 있다.The magnetic-based weighted coagulant may have a surface coated with silica, and the silica content may be 0.5 to 5.0% by weight, and the magnetic-based weighted coagulant may have a particle size of 30 μm to 120 μm.
실시예에 따라서, 상기 자성 기반 가중응집제의 비중은 3 g/㎤ 내지 7 g/㎤ 일 수 있다.According to an embodiment, the specific gravity of the magnetic-based weighted coagulant may be 3 g/cm 3 to 7 g/cm 3 .
상기 자성 기반 가중응집제는 원수에 함유된 오염물질의 응집 제거로 사용될 수 있다.The magnetic-based weighted coagulant may be used to remove flocculation of contaminants contained in raw water.
또한, 상기 자성 기반 가중응집제는 수처리 시 응집 효율을 향상시키며, 상기 자성 기반 가중응집제에 의해 응집된 플럭의 침강속도가 빠를 수 있다.In addition, the magnetic-based weighted coagulant may improve coagulation efficiency during water treatment, and the sedimentation rate of the flocs aggregated by the magnetic-based weighted coagulant may be fast.
아울러, 상기 자성 기반 가중응집제는 수처리 시에 보조응집제로 사용되는 폴리염화알루미늄(PAC; Poly Aluminum Chloride)에도 산화되지 않을 수 있다.In addition, the magnetic-based weighted coagulant may not be oxidized to poly aluminum chloride (PAC) used as an auxiliary coagulant in water treatment.
구체적으로, 본 발명의 일 실시예에서 본 발명의 제조방법을 통해 제조되는 자성 기반 가중응집제는 후술할 도 2에 나타낸 바와 같이 평균 입자크기가 64.2 μm이며, 비중은 5.57 g/cm3일 수 있다.Specifically, in an embodiment of the present invention, the magnetic-based weighted coagulant produced by the manufacturing method of the present invention has an average particle size of 64.2 μm and a specific gravity of 5.57 g/cm 3 as shown in FIG. 2 to be described later. .
본 발명에 따른 제조방법으로 제조된 구형의 자성 기반 가중응집제는 수십 마이크로미터 크기의 자성입자가 실리카로 코팅되는데, 자성입자 표면에 코팅된 실리카의 히드록시(OH)기로 인하여 제타 전위를 측정하면 음의 값을 나타나게 되며, 그 값은 -30 ~ -50 mV의 수치를 보일 수 있다.In the spherical magnetic-based weighted coagulant prepared by the manufacturing method according to the present invention, magnetic particles having a size of several tens of micrometers are coated with silica. is displayed, and the value can be in the range of -30 to -50 mV.
또한, 본 발명에 따라 제조한 자성 기반 가중응집제는 수처리에서 응집 효과가 우수하다.In addition, the magnetic-based weighted coagulant prepared according to the present invention has excellent coagulation effect in water treatment.
[자성 기반 가중응집제][Magnetic-based weighted coagulant]
이하 실시예를 통하여 본 발명을 더욱 상세히 설명하고자 한다. 이들 실시예는 오로지 본 발명을 예시하기 위한 것으로, 본 발명의 범위가 이들 실시예에 의해 제한되는 것으로 해석되지는 않는 것은 당업계에서 통상의 지식을 가진 자에게 있어서 자명할 것이다.The present invention will be described in more detail with reference to the following examples. These examples are only for illustrating the present invention, and it will be apparent to those of ordinary skill in the art that the scope of the present invention is not to be construed as being limited by these examples.
이하 실시예에서는 평균 직경이 64.2 ㎛이고, 밀도가 5.57 g/cm3인 자성 기반 가중응집제를 사용하였다.In the following examples, a magnetic-based weighted coagulant having an average diameter of 64.2 μm and a density of 5.57 g/cm 3 was used.
[실시예 1] 자성 기반 가중응집제의 제조[Example 1] Preparation of magnetic-based weighted coagulant
5 L 플라스크에 에탄올 2,400 ml를 넣고 초순수 600 ml를 첨가하고, 산화철 자성입자(Magnetite; 지에스, Korea)를 150 g을 넣고 초음파로 5분 분산시켰다. 상기 용액에 암모니아 수용액(Ammonia solution, 28~30 wt%, 삼전순약공업) 22.5 ml, 톨루엔(Toluene, 99.5%, 삼전순약공업) 150 ml를 넣고 10분 동안 분산시켰다. 플라스크를 상온으로 유지하면서 테트라에톡시실란(TEOS; Tetraethoxy silane, 98%, 삼전순약공업) 50 ml을 에탄올 100ml에 혼합하여 Dropping Panel을 이용하여 10분 동안 첨가하고, 상온에서 4 시간 동안 반응시켰다. 반응을 종료한 후, 반응기 내용물을 네오디움 자석을 이용하여 실리카 자성입자를 분리하고, 에탄올과 초순수를 사용하여 3회 이상 세척하였다. 수득한 실리카 자성입자를 건조기에 넣어 120℃에서 5시간 건조시켜 자성 기반 가중응집제를 완료한다.In a 5 L flask, 2,400 ml of ethanol was added, 600 ml of ultrapure water was added, and 150 g of magnetic iron oxide particles (Magnetite; GS, Korea) were added, followed by ultrasonic dispersion for 5 minutes. To the solution, 22.5 ml of ammonia solution (Ammonia solution, 28-30 wt%, Samchun Pure Chemical Industry) and 150 ml of toluene (Toluene, 99.5%, Samchun Pure Chemical Industry) were added and dispersed for 10 minutes. While maintaining the flask at room temperature, 50 ml of tetraethoxysilane (TEOS; Tetraethoxy silane, 98%, Samjeon Pure Chemical Industry) was mixed with 100 ml of ethanol and added for 10 minutes using a dropping panel, followed by reaction at room temperature for 4 hours. After completion of the reaction, magnetic silica particles were separated from the reactor contents using a neodymium magnet, and washed three or more times using ethanol and ultrapure water. The obtained magnetic silica particles were put in a dryer and dried at 120° C. for 5 hours to complete the magnetic-based weighted coagulant.
도 1은 실시예 1에서 제조한 자성 기반 가중응집제의 주사전자현미경(SEM) 이미지이고, 도 2는 실시예 1에서 제조한 자성 기반 가중응집제의 입도 분석 결과를 도시한 그래프이며, 도 3은 실시예 1에서 제조한 자성 기반 가중응집제의 제타전위를 분석한 결과를 나타낸 그래프이다.1 is a scanning electron microscope (SEM) image of the magnetic-based weighted coagulant prepared in Example 1, FIG. 2 is a graph showing the particle size analysis results of the magnetic-based weighted coagulant prepared in Example 1, and FIG. It is a graph showing the result of analyzing the zeta potential of the magnetic-based weighted coagulant prepared in Example 1.
도 1을 참조하면, 제조된 자성 기반 가중응집제의 주사전자현미경(SEM) 분석 결과를 확인할 수 있다.Referring to FIG. 1 , the results of scanning electron microscopy (SEM) analysis of the manufactured magnetic-based weighted coagulant can be confirmed.
도 2를 참조하면, 제조된 자성 기반 가중응집제의 평균입자크기는 64.2 μm로 측정되고, 비중은 5.57 g/cm3으로 측정된 것을 확인할 수 있다.Referring to FIG. 2 , it can be seen that the average particle size of the prepared magnetic-based weighted coagulant was measured to be 64.2 μm, and the specific gravity was measured to be 5.57 g/cm 3 .
도 3을 참조하면, 제타전위는 -50.0 mV로 측정되어 자성입자 표면에 코팅된 실리카에 의해 히드록시기가 있음을 확인할 수 있다.Referring to FIG. 3 , the zeta potential is measured to be -50.0 mV, confirming that there is a hydroxyl group by the silica coated on the surface of the magnetic particles.
[실시예 2] TEOS를 3배 첨가한 자성 기반 가중응집제의 제조[Example 2] Preparation of magnetic-based weighted coagulant in which TEOS was added three times
첨가되는 테트라에톡시실란(TEOS; Tetraethoxy silane, 98%, 삼전순약공업)을 150ml로 늘리고 Dropping 없이 바로 투여함을 제외하고는 실시예 1과 동일한 방법으로, 자성 기반 가중응집제를 제조하였다. 건조 방법을 두 가지로 나눠 1) 염화메틸렌 (MC; Methylene Chloride 99.9%, 롯데정밀화학)을 이용하여 건조시켜 자성 기반 가중응집제 제조를 완료하였고, 2) 건조기에 넣어 120℃에서 5시간 건조시켜 자성 기반 가중응집제 제조를 완료하였다.A magnetic-based weighted coagulant was prepared in the same manner as in Example 1, except that the added tetraethoxysilane (TEOS; Tetraethoxy silane, 98%, Samchun Pure Chemical Industry) was increased to 150 ml and administered directly without dropping. The drying method was divided into two categories: 1) It was dried using methylene chloride (MC; Methylene Chloride 99.9%, Lotte Fine Chemical) to complete the manufacture of a magnetic-based weighted coagulant, 2) put it in a dryer and dried at 120°C for 5 hours to make it magnetic The preparation of the base weighted coagulant was completed.
도 4는 실시예 2에서 제조한 자성 기반 가중응집제의 제타전위를 분석한 결과를 나타낸 그래프이다.4 is a graph showing the results of analysis of the zeta potential of the magnetic-based weighted coagulant prepared in Example 2.
도 2 및 도 4를 참조하면, 제조된 자성 기반 가중응집제의 평균입자크기는 64.2 μm로 측정되었고, 비중은 5.57 g/cm3으로 측정되었으며, 제타전위는 - 45.5 mV로 측정되어 자성입자 표면에 코팅된 실리카에 의해 히드록시기가 있음을 확인할 수 있다.2 and 4, the average particle size of the prepared magnetic-based weighted coagulant was measured to be 64.2 μm, the specific gravity was measured to be 5.57 g/cm 3 , and the zeta potential was measured to be -45.5 mV, which was measured on the surface of the magnetic particles. It can be confirmed that there is a hydroxyl group by the coated silica.
[실시예 3] 60℃에서 TEOS를 3배 첨가한 자성 기반 가중응집제의 제조[Example 3] Preparation of magnetic-based weighted coagulant in which TEOS was added three times at 60 °C
첨가되는 테트라에톡시실란(TEOS; Tetraethoxy silane, 98%, 삼전순약공업)을 150ml로 늘리고 60℃ 승온 유지 된 용매에 Dropping 없이 바로 투여함을 제외하고는 실시예 1과 동일한 방법으로, 자성 기반 가중응집제를 제조하였다. 건조 방법 두가지로 나눠 1) 염화메틸렌 (MC; Methylene Chloride 99.9%, 롯데정밀화학)을 이용하여 건조시켜 자성 기반 가중응집제 제조를 완료하였고, 2) 건조기에 넣어 120℃에서 5시간 건조시켜 자성 기반 가중응집제 제조를 완료하였다.Magnetic-based weighting in the same manner as in Example 1, except that the added tetraethoxy silane (TEOS; Tetraethoxy silane, 98%, Samchun Pure Chemical Industry) was increased to 150 ml and directly administered without dropping to a solvent maintained at an elevated temperature of 60 ° C. A coagulant was prepared. The drying method is divided into two: 1) It was dried using methylene chloride (MC; Methylene Chloride 99.9%, Lotte Fine Chemical) to complete the manufacture of a magnetic-based weighted coagulant, 2) put it in a dryer and dried at 120°C for 5 hours for magnetic-based weighting Flocculant preparation was completed.
도 5는 실시예 3에서 제조한 자성 기반 가중응집제의 제타전위를 분석한 결과를 나타낸 그래프이다.5 is a graph showing the results of analyzing the zeta potential of the magnetic-based weighted coagulant prepared in Example 3. FIG.
도 2 및 도 5를 참조하면, 제조된 자성 기반 가중응집제의 평균입자크기는 64.2 μm로 측정되었고, 비중은 5.57 g/cm3으로 측정되었으며, 제타전위는 - 35.6 mV로 측정되어 자성입자 표면에 코팅된 실리카에 의해 히드록시기가 있음을 확인할 수 있다.2 and 5, the average particle size of the prepared magnetic-based weighted coagulant was measured to be 64.2 μm, the specific gravity was measured to be 5.57 g/cm 3 , and the zeta potential was measured to be −35.6 mV on the surface of the magnetic particles. It can be confirmed that there is a hydroxyl group by the coated silica.
상기 실시예 1 내지 실시예 3의 반응 조건에 따른 자성 기반 가중응집제의 제타전위를 요약하면 아래의 표 1과 같다.A summary of the zeta potential of the magnetic-based weighted coagulant according to the reaction conditions of Examples 1 to 3 is shown in Table 1 below.
(mV)(mV)
[시험예] 자성 기반 가중응집제의 폴리염화알루미늄에 의한 산화 TEST[Test Example] Oxidation test by polyaluminum chloride of a magnetic-based weighted coagulant
실시예 1, 2, 3 에서 제조한 자성 기반 가중응집제를 넣은 상수도 물에 보조응집제로 가장 많이 사용되는 폴리염화알루미늄(PAC; Poly Aluminum Chloride) 10 volume% 용액을 넣어 시간에 따라 산화되는 지를 확인하기 위하여 폴리염화알루미늄(PAC) 산화 시험(시험예 1 ~ 5)을 수행하였고, 시험예 처리 조건은 표 2와 같다.In Examples 1, 2, and 3, a 10 volume% solution of poly aluminum chloride (PAC), which is the most used as an auxiliary coagulant, was added to tap water containing a magnetic-based weighted coagulant to determine whether it oxidized with time. Polyaluminum chloride (PAC) oxidation test (Test Examples 1 to 5) was performed for this purpose, and the treatment conditions of the test example are shown in Table 2.
자성 기반 가중응집제에 폴리염화알루미늄(PAC)을 넣은 시료를 매일 한번씩 흔들어 분산하고 매일 육안으로 색상 변화를 확인하여 산화 되었는지 확인하였다.A sample containing polyaluminum chloride (PAC) in a magnetic-based weighted coagulant was shaken and dispersed once every day, and the color change was visually checked every day to confirm whether it was oxidized.
본 발명의 시험예의 조건을 정리하면 아래의 표 2와 같다.The conditions of the test examples of the present invention are summarized in Table 2 below.
10 vol%10 vol%
가중응집제weighted coagulant
폴리염화알루미늄(PAC)에 의한 산화 실험 결과는 표 3과 같다. 특히 시험예 5 (실시예 3: 120℃ 건조) 시료는 자성 기반 가중응집제가 산화된 시험예 1 내지 시험예 4와 달리, 160일차 되었을 때까지 자성 기반 가중응집제의 산화되지 않음을 확인할 수 있었다.The oxidation test results by polyaluminum chloride (PAC) are shown in Table 3. In particular, in Test Example 5 (Example 3: dried at 120 ° C.), unlike Test Examples 1 to 4 in which the magnetic-based weighted coagulant was oxidized, it was confirmed that the magnetic-based weighted coagulant was not oxidized until the 160th day.
그러므로 자성입자 표면에 실리카 형태로 코팅됨으로써 가중응집제로 사용할 때, 실리카 코팅된 자성 기반 가중응집제는 보조응집제인 폴리염화알루미늄(PAC)에 대하여 산화가 방지되는 것을 확인할 수 있다. Therefore, it can be confirmed that when the silica-coated magnetic-based weighted coagulant is used as a weighted coagulant by being coated in the form of silica on the surface of the magnetic particles, oxidation is prevented with respect to the auxiliary coagulant, polyaluminum chloride (PAC).
본 발명의 시험예에 따른 산화 시험 결과를 요약하면 아래의 표 3과 같다.The oxidation test results according to the test examples of the present invention are summarized in Table 3 below.
이상으로 본 발명 내용의 특정한 부분을 상세히 기술하였는 바, 당업계의 통상의 지식을 가진 자에게 있어서 이러한 구체적 기술은 단지 바람직한 실시태양일 뿐이며, 이에 의해 본 발명의 범위가 제한되는 것이 아닌 점은 명백할 것이다. 따라서, 본 발명의 실질적인 범위는 첨부된 청구항들과 그것들의 등가물에 의하여 정의된다고 할 것이다.As the specific parts of the present invention have been described in detail above, for those of ordinary skill in the art, these specific descriptions are only preferred embodiments, and it is clear that the scope of the present invention is not limited thereby. something to do. Accordingly, it is intended that the substantial scope of the present invention be defined by the appended claims and their equivalents.
Claims (10)
증류수와 알코올을 포함하는 혼합 용매에 자성 입자, 산염기촉매 및 수용성 소수 용매를 첨가한 용액을 초음파로 분산시키는 단계;
상기 초음파로 분산된 용액을 60℃로 승온 유지시키고, 실란(silane) 화합물을 첨가하여 자성 기반 가중응집제를 제조하는 단계; 및
상기 자성 기반 가중응집제를 건조시키는 단계;
를 포함하고,
상기 자성 기반 가중응집제를 건조시키는 단계는 상기 자성 기반 가중응집제를 염화메틸렌(MC; Methylene Chloride)을 이용하여 건조시킨 다음 건조기에 넣어 120℃에서 5시간 건조시키며,
상기 자성 기반 가중응집제는 폴리염화알루미늄(PAC; Poly Aluminum Chloride)에 산화되지 않는 것을 특징으로 하는 자성 기반 가중응집제의 제조방법.
In the method for manufacturing a magnetic-based weighted coagulant,
Dispersing a solution obtained by adding magnetic particles, an acid-based catalyst and a water-soluble hydrophobic solvent to a mixed solvent containing distilled water and alcohol using ultrasonic waves;
maintaining the temperature of the ultrasonically dispersed solution at 60° C. and adding a silane compound to prepare a magnetic-based weighted coagulant; and
drying the magnetic-based weighted coagulant;
including,
In the drying of the magnetic-based weighted coagulant, the magnetic-based weighted coagulant is dried using methylene chloride (MC) and then put in a dryer and dried at 120° C. for 5 hours,
The magnetic-based weighted coagulant is a method of manufacturing a magnetic-based weighted coagulant, characterized in that it is not oxidized to poly aluminum chloride (PAC).
상기 알코올은 메틸알코올(Methyl Alcohol), 에틸알코올(Ethyl Alcohol), 프로필알코올(Propyl Alcohol) 및 부틸알코올(Butyl Alcohol) 중 어느 하나를 포함하는 것을 특징으로 하는 자성 기반 가중응집제의 제조방법.
According to claim 1,
The alcohol is methyl alcohol (Methyl Alcohol), ethyl alcohol (Ethyl Alcohol), propyl alcohol (Propyl Alcohol) and butyl alcohol (Butyl Alcohol) method of manufacturing a magnetic-based weighted coagulant comprising any one of.
상기 실란(Silane) 화합물은 테트라메톡시실란 또는 테트라에톡시실란인 것을 특징으로 하는 자성 기반 가중응집제의 제조방법.
According to claim 1,
The silane (Silane) compound is a method of manufacturing a magnetic-based weighted coagulant, characterized in that tetramethoxysilane or tetraethoxysilane.
상기 산염기촉매는 암모니아수(NH4OH), 암모늄불소(NH4F), 염산(HCl), 질산(HNO3), 황산(H2SO4), 인산(H3PO4), 불산(HF), 옥살산(Oxalic acid) 및 아세트산(Acetic acid) 중 적어도 어느 하나를 포함하는 것을 특징으로 하는 자성 기반 가중응집제의 제조방법.
According to claim 1,
The acid-based catalyst is aqueous ammonia (NH 4 OH), ammonium fluorine (NH 4 F), hydrochloric acid (HCl), nitric acid (HNO 3 ), sulfuric acid (H 2 SO 4 ), phosphoric acid (H 3 PO 4 ), hydrofluoric acid (HF) ), oxalic acid (Oxalic acid), and acetic acid (Acetic acid) method for producing a magnetic-based weighted coagulant comprising at least one.
상기 실란(Silane) 화합물은 상기 증류수, 상기 알코올, 상기 산염기촉매 및 상기 수용성 소수 용매의 전체 100 부피부에 대하여 0.01 부피부 내지 0.5 부피부로 첨가되는 것을 특징으로 하는 자성 기반 가중응집제의 제조방법.
According to claim 1,
The method for producing a magnetic-based weighted coagulant, characterized in that the silane compound is added in an amount of 0.01 parts by volume to 0.5 parts by volume based on 100 parts by volume of the distilled water, the alcohol, the acid-based catalyst and the water-soluble hydrophobic solvent. .
상기 자성 입자는 철, 코발트, 니켈, 철산화물, 코발트산화물, 니켈산화물, 퍼멀로이(Ni80Fe20), 바륨페라이트(BaFe12O19), 망간페라이트(MnFe2O3), 니켈페라이트(NiFe2O3) 및 코발트페라이트(CoFe2O4) 및 이들의 혼합물 중 적어도 어느 하나를 포함하는 것을 특징으로 하는 자성 기반 가중응집제의 제조방법.
According to claim 1,
The magnetic particles include iron, cobalt, nickel, iron oxide, cobalt oxide, nickel oxide, permalloy (Ni 80 Fe 20 ), barium ferrite (BaFe 12 O 19 ), manganese ferrite (MnFe 2 O 3 ), nickel ferrite (NiFe 2 ) O 3 ) and cobalt ferrite (CoFe 2 O 4 ) A method for producing a magnetic-based weighted coagulant, comprising at least one of a mixture thereof.
상기 철산화물은 페라이트(Ferrite), 마그헤마이트(Fe2O3), 마그네타이트(Fe3O4) 및 이들의 혼합물 중 적어도 어느 하나를 포함하는 것을 특징으로 하는 자성 기반 가중응집제의 제조방법.
7. The method of claim 6,
The iron oxide is ferrite (Ferrite), maghemite (Fe 2 O 3 ), magnetite (Fe 3 O 4 ) A method of manufacturing a magnetic-based weighted coagulant, characterized in that it comprises at least one of a mixture thereof.
상기 자성 입자는 상기 증류수, 상기 알코올, 상기 산염기촉매 및 상기 수용성 소수용매 100 중량부에 대하여 0.01 중량부 내지 0.5 중량부로 첨가되는 것을 특징으로 하는 자성 기반 가중응집제의 제조방법.
According to claim 1,
The magnetic particles are added in an amount of 0.01 parts by weight to 0.5 parts by weight based on 100 parts by weight of the distilled water, the alcohol, the acid-based catalyst and the water-soluble hydrophobic solvent.
상기 수용성 소수 용매는 펜탄(Pentane), 사이클로펜탄(Cyclopentane), 헥산(Hexane), 사이클로헥산(Cyclohexane), 톨루엔(Toluene), 벤젠(Benzene), 자일렌(Xylene), 디에틸에테르(Diethyl ether), 디옥산(Dioxane), 클로로포름(Chloroform) 및 디클로로메탄(Dichloromethane) 중 적어도 어느 하나를 포함하는 것을 특징으로 하는 자성 기반 가중응집제의 제조방법.
According to claim 1,
The water-soluble hydrophobic solvent is pentane (Pentane), cyclopentane (Cyclopentane), hexane (Hexane), cyclohexane (Cyclohexane), toluene (Toluene), benzene (Benzene), xylene (Xylene), diethyl ether (Diethyl ether) , Dioxane (Dioxane), chloroform (Chloroform) and dichloromethane (Dichloromethane) method for producing a magnetic-based weighted coagulant comprising at least one.
상기 자성 입자와 상기 실란 화합물은 1:0.1 내지 1:3.0의 중량비로 첨가되는 것을 특징으로 하는 자성 기반 가중응집제의 제조방법.According to claim 1,
The method for producing a magnetic-based weighted coagulant, characterized in that the magnetic particles and the silane compound is added in a weight ratio of 1:0.1 to 1:3.0.
Applications Claiming Priority (3)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| KR20190127814 | 2019-10-15 | ||
| KR1020190127814 | 2019-10-15 | ||
| KR1020190153449A KR20210044664A (en) | 2019-10-15 | 2019-11-26 | Magnetic based weighted coagulant for water treatment and manufacturing method for the same |
Related Parent Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| KR1020190153449A Division KR20210044664A (en) | 2019-10-15 | 2019-11-26 | Magnetic based weighted coagulant for water treatment and manufacturing method for the same |
Publications (2)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| KR20220020290A true KR20220020290A (en) | 2022-02-18 |
| KR102411201B1 KR102411201B1 (en) | 2022-06-22 |
Family
ID=75738336
Family Applications (2)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| KR1020190153449A KR20210044664A (en) | 2019-10-15 | 2019-11-26 | Magnetic based weighted coagulant for water treatment and manufacturing method for the same |
| KR1020220010932A KR102411201B1 (en) | 2019-10-15 | 2022-01-25 | Magnetic based weighted coagulant for water treatment and manufacturing method for the same |
Family Applications Before (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| KR1020190153449A KR20210044664A (en) | 2019-10-15 | 2019-11-26 | Magnetic based weighted coagulant for water treatment and manufacturing method for the same |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| KR (2) | KR20210044664A (en) |
Families Citing this family (1)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| CN115353183B (en) * | 2022-08-29 | 2023-08-08 | 淄博市临淄恒兴化工厂有限公司 | Flocculant for sewage treatment and preparation method thereof |
Citations (3)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| KR101646610B1 (en) * | 2015-05-28 | 2016-08-09 | (주)바이오니아 | High active magnetic silica nano particles for separating biomaterial and method for preparing the same |
| KR101681309B1 (en) | 2014-11-07 | 2016-12-01 | 두산중공업 주식회사 | High-rate coagulative precipitation method for coagulated sludge using magnetism |
| KR20190095073A (en) | 2018-02-06 | 2019-08-14 | 한양대학교 산학협력단 | Static mixer and high-speed sedimentation of floc method using the same |
-
2019
- 2019-11-26 KR KR1020190153449A patent/KR20210044664A/en not_active IP Right Cessation
-
2022
- 2022-01-25 KR KR1020220010932A patent/KR102411201B1/en active IP Right Grant
Patent Citations (3)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| KR101681309B1 (en) | 2014-11-07 | 2016-12-01 | 두산중공업 주식회사 | High-rate coagulative precipitation method for coagulated sludge using magnetism |
| KR101646610B1 (en) * | 2015-05-28 | 2016-08-09 | (주)바이오니아 | High active magnetic silica nano particles for separating biomaterial and method for preparing the same |
| KR20190095073A (en) | 2018-02-06 | 2019-08-14 | 한양대학교 산학협력단 | Static mixer and high-speed sedimentation of floc method using the same |
Non-Patent Citations (1)
| Title |
|---|
| 이진실 외 2인. ‘반응표면분석법을 이용한 자성기반 가중응집제의 응집조건 최적화.’ Journal of Korean Society of Environmental Engineers 39(12). p689-697. 2017* * |
Also Published As
| Publication number | Publication date |
|---|---|
| KR102411201B1 (en) | 2022-06-22 |
| KR20210044664A (en) | 2021-04-23 |
Similar Documents
| Publication | Publication Date | Title |
|---|---|---|
| Butterworth et al. | Synthesis and characterization of polypyrrole–magnetite–silica particles | |
| Wu et al. | In situ preparation of magnetic Fe3O4-chitosan nanoparticles for lipase immobilization by cross-linking and oxidation in aqueous solution | |
| US11264155B2 (en) | Epsilon-type iron oxide magnetic particles and method for producing the same, magnetic powder, magnetic coating material and magnetic recording medium containing magnetic particles | |
| Durdureanu-Angheluta et al. | Progress in the synthesis and characterization of magnetite nanoparticles with amino groups on the surface | |
| Zhang et al. | Comparison of novel magnetic polyaluminum chlorides involved coagulation with traditional magnetic seeding coagulation: coagulant characteristics, treating effects, magnetic sedimentation efficiency and floc properties | |
| JP2019509975A (en) | Method for producing superparamagnetic nanocomposite and superparamagnetic nanocomposite produced using the same | |
| KR102411201B1 (en) | Magnetic based weighted coagulant for water treatment and manufacturing method for the same | |
| EP2812899B1 (en) | Magnetic separable microparticles with a silicate shell, their production process as well as their use | |
| Wang et al. | Superhydrophobic magnetic core–shell mesoporous organosilica nanoparticles with dendritic architecture for oil–water separation | |
| Mukherje | In vitro antimicrobial activity of polyacrylamide doped magnetic iron oxide nanoparticles | |
| Shao et al. | Monodispersed magnetite/silica composite microspheres: preparation and application for plasmid DNA purification | |
| KR100727454B1 (en) | Method for coating superparamagnetic nanoparticles | |
| TW201542838A (en) | Fe-Co alloy powder and method for producing the same, and antenna, inductor, and EMI filter | |
| DE60316748T2 (en) | Magnetic carrier for biological substances, process for its production and its use for the isolation of these biological substances | |
| WO2009115176A2 (en) | Magnetic nanoparticles and method for the production thereof | |
| JPH0233655B2 (en) | ||
| CN111063502B (en) | Magnetic fluid with adjustable stability and preparation and recovery method thereof | |
| CN1747078A (en) | Modified water-base magnetic liquid of polymer and production thereof | |
| RU2426188C1 (en) | Nanocomposite dispersed magnetic material and method of producing said material | |
| CN109616308A (en) | A kind of ball shaped nano yttrium oxide DNA extracts Magnaglo and its production method | |
| CN108109805B (en) | Carboxylic acid type magnetic nano particle prepared by PEG regulation and control and application thereof | |
| JP2007049052A (en) | Method for manufacturing composite magnetic particle, and composite magnetic particle | |
| GB2526659A (en) | Process for preparation of superparamagnetic hollow spherical nanostructures | |
| CN108439482A (en) | A kind of grain size and the adjustable magnetism α-Fe of pattern2O3The preparation method of nano-powder | |
| CN110776042B (en) | Bifunctional material for reducing and removing chromium (VI) in water and preparation method thereof |
Legal Events
| Date | Code | Title | Description |
|---|---|---|---|
| A107 | Divisional application of patent | ||
| E701 | Decision to grant or registration of patent right | ||
| GRNT | Written decision to grant |