KR20230065004A - Arsenic adsorbent manufacturing apparatus and arsenic adsorbent manufacturing method using same - Google Patents
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Abstract
본 발명은 토양이나 물에 함유된 비소를 흡착하여 비소의 유해성을 완화시킬 수 있도록 비소 안정화제로서 작용하는 층상 이중 수산화물인 비소흡착제 제조장치 및 이를 이용한 비소흡착제 제조방법에 관한 것으로, 본 발명의 구성은, 물, 마그네슘화합물 및 철화합물을 혼합한 혼합물의 pH를 조절하는 혼합부; 상기 혼합부에서 배출된 상기 혼합물을 건조시키는 건조부; 상기 건조부에서 건조된 상기 혼합물을 저장하였다가 다음 공정으로 자동 이송시키는 이송부; 세척수를 투입하여 상기 이송부를 통해 이송된 상기 혼합물과 함께 교반기로 해쇄시키는 해쇄부; 상기 해쇄부에서 해쇄된 상기 혼합물이 경로를 따라 유입되도록 하여 염을 용해시켜 희석되도록 하는 용해희석부; 상기 용해희석부에서 경로를 따라 이송된 상기 혼합물의 농도를 균일하게 유지하는 조절부; 상기 조절부에서 경로를 따라 이송된 균일 농도의 상기 혼합물에 대하여 압력차를 통해 상기 혼합물에 포함된 세척수를 분리시키는 배출부; 및 상기 배출부에서 분리된 세척수의 염을 이온교환을 통해 제거하고 제염된 세척수를 급수로 재활용하도록 하는 제염부;를 포함할 수 있다.The present invention relates to an apparatus for manufacturing an arsenic adsorbent, which is a layered double hydroxide that acts as an arsenic stabilizer to absorb arsenic contained in soil or water and mitigate the harmfulness of arsenic, and a method for manufacturing an arsenic adsorbent using the same. a mixing unit for adjusting the pH of a mixture of silver, water, a magnesium compound, and an iron compound; a drying unit for drying the mixture discharged from the mixing unit; a transfer unit for storing the dried mixture in the drying unit and automatically transporting it to the next process; a pulverizing unit for pulverizing with a stirrer together with the mixture transferred through the transfer unit by injecting washing water; a dissolution dilution unit for dissolving and diluting the salt by allowing the mixture disintegrated in the disintegration unit to flow along the path; a control unit for uniformly maintaining the concentration of the mixture transported along the path from the dissolving and diluting unit; a discharge unit for separating washing water included in the mixture through a pressure difference with respect to the uniform concentration of the mixture transferred along the path from the control unit; and a decontamination unit configured to remove the salt of the washing water separated from the discharge unit through ion exchange and to recycle the decontaminated washing water as water supply.
Description
본 발명은 비소흡착제 제조장치 및 이를 이용한 비소흡착제 제조방법에 관한 것으로, 구체적으로는 토양이나 물에 함유된 비소를 흡착하여 비소의 유해성을 완화시킬 수 있도록 비소 안정화제로서 작용하는 층상 이중 수산화물인 비소흡착제 제조장치 및 이를 이용한 비소흡착제 제조방법에 관한 것이다.The present invention relates to an apparatus for manufacturing an arsenic adsorbent and a method for manufacturing an arsenic adsorbent using the same. It relates to an apparatus for manufacturing an adsorbent and a method for manufacturing an arsenic adsorbent using the same.
비소는 현재 전 세계적으로 가장 큰 우려의 대상이 되고 있는 환경 독성물질 중 하나로서, 고농도의 비소로 오염된 지하수가 미국을 비롯하여 인도, 방글라데시, 태국 또는 베트남 등을 포함하는 동남아시아 등 세계 각국에서 보고되고 있다.Arsenic is currently one of the environmental toxicants of greatest concern worldwide. Groundwater contaminated with high concentrations of arsenic has been reported in countries around the world, including the United States and Southeast Asia, including India, Bangladesh, Thailand, and Vietnam. there is.
비소는 지각 중에 널리 분포하고, 특히 유비철석(FeAsS), 계관석(AsS) 또는 웅황(As2S3) 등의 형태로 함철광석, 화성기원 황화물 또는 해양셰일 등에 주로 존재한다.Arsenic is widely distributed in the earth's crust, and is mainly present in iron-containing ores, sulfides of igneous origin, or marine shale in the form of ferrous iron (FeAsS), silicium (AsS), or turmeric (As 2 S 3 ).
비소는 이들 자연적으로 존재하는 함비소광물의 용해에 의해 환경으로 주로 유입되나, 최근 들어 다양한 인위적 원인(광산활동, 제련활동, 황산제조과정 또는 살충제 살포 등)에 의한 유입량은 자연적 유입량의 대략 4배에 이르는 실정이다.Arsenic is mainly introduced into the environment by the dissolution of these naturally occurring arsenic minerals, but recently, the inflow due to various artificial causes (mining activity, smelting activity, sulfuric acid production process or pesticide spraying, etc.) is about 4 times the natural inflow amount. The situation is up to.
비소는 그 산화상태에 따라 자연계에서 arsenate(As(V)), arsenite(As(Ⅲ)), arsenicmetal(AsO) 또는 arsine(As(-Ⅲ))의 형태로 존재하나, 이들 중 AsO의 자연적 존재량은 매우 작고, As(-Ⅲ)는 전기화학적으로 높은 환원환경에서만 존재하므로, 상대적으로 일반적 자연환경에서 비소 거동의 초점은 As(V)와 As(Ⅲ)에 맞춰져 있다.Arsenic exists in nature in the form of arsenate (As(V)), arsenite (As(III)), arsenicmetal (AsO), or arsine (As(-III)) depending on its oxidation state, but among these, AsO naturally exists. Since the amount is very small and As(-III) exists only in highly reducing environments electrochemically, the focus of arsenic behavior in a relatively general natural environment is on As(V) and As(III).
토양이나 지하수 환경에서 비소의 지구화학적 거동에 중요한 역할을 하는 것은 상술한 비소의 산화상태(oxidation state)이다.It is the above-mentioned oxidation state of arsenic that plays an important role in the geochemical behavior of arsenic in a soil or groundwater environment.
일반적인 자연계에서 비소는 주로 +3과 +5의 산화상태로 존재하나, 용존상태에서 양전하를 갖는 대부분의 중금속 원소들과는 달리 비소는 산화음이온(oxyanion) 또는 비전하(uncharged) 상태로 나타난다.In the natural world, arsenic mainly exists in oxidation states of +3 and +5, but unlike most heavy metal elements that have a positive charge in a dissolved state, arsenic appears in an oxyanion or uncharged state.
즉, +5가인 As(V)(arsenate)는 H2AsO4 -와 HAsO4 2-, +3가인 As(Ⅲ)(arsenite)는 H3AsO3와 H2AsO3-의 형태로 존재하게 된다.That is, As(V)(arsenate) with +5 valency exists in the form of H 2 AsO 4 - and HAsO 4 2- , and As(Ⅲ) (arsenite) with +3 valence exists in the form of H 3 AsO 3 and H 2 AsO 3- do.
비소의 독성은 그 산화상태와 유기/무기 형태에 좌우되며, 이때 환원/무기 형태가 산화/유기 형태보다 일반적으로 독성이 크고, 예를 들어 산화상태인 As(V)는 중성 및 약산성의 pH조건에서 망산산화물, 알루미늄산화물, 주로 철산화물의 입자 또는 콜로이드에 흡착되거나 공침전되어 용해도 및 이동도가 낮은데 반해 환원상태인 As(Ⅲ)는 용해도 및 이동도가 높으며 독성도 20 내지 60배 이상 높은 것으로 알려져 있다.The toxicity of arsenic depends on its oxidation state and its organic/inorganic form. In this case, the reduced/inorganic form is generally more toxic than the oxidized/organic form. It is adsorbed or co-precipitated on particles or colloids of manganese oxides, aluminum oxides, mainly iron oxides and has low solubility and mobility, whereas reduced As(III) has high solubility and mobility and is 20 to 60 times more toxic. It is known.
비소는 전형적인 지하수의 pH 및 산화환원전위 환경에서 다른 중금속이나 준금속과는 상이한 이동 특성을 나타낸다.Arsenic exhibits different migration characteristics from other heavy metals and metalloids in typical groundwater pH and redox potential environments.
즉, 수용액 상태에서 양이온으로 존재하는 대부분의 독성 중금속 원소들은 pH가 감소함에 따라 용해도가 증가하는 반면, 중성 및 알칼리성의 pH에서는 산화물, 수산화물, 탄산염 또는 인산염 광물들과 공침전되거나 수화된 금속산화물, 점토나 유기물질에 강하게 흡착됨으로 인해 용해도가 저하된다.That is, most of the toxic heavy metal elements that exist as cations in an aqueous solution state increase in solubility as the pH decreases, whereas at neutral and alkaline pH, metal oxides coprecipitated with oxides, hydroxides, carbonates, or phosphate minerals, or hydrated metal oxides, Solubility is reduced due to strong adsorption to clay or organic substances.
이에 반하여, 비소를 포함한 대부분의 산화음이온을 형성하는 원소들은 pH가 증가함에 따라 흡착력이 떨어져 수계 내의 함량이 증가하는 특성을 보인다.On the other hand, most of the elements forming oxidative anions, including arsenic, show a characteristic that their content in the aqueous system increases as their adsorption capacity decreases as the pH increases.
또한, 비소는 다른 산화음이온과도 지구화학적 특성이 구별되는데, 즉 다른 산화음이온들이 환원상태에서 이동도가 낮아지는 반면, 비소는 산화상태에서 주변의 철산화물 등에 쉽게 흡착하는 등 상대적으로 낮은 이동도를 보인다.In addition, arsenic is distinguished from other oxide anions in geochemical characteristics. That is, while other oxide anions have low mobility in a reduced state, arsenic has a relatively low mobility in an oxidized state, such as being easily adsorbed to nearby iron oxides. show
현재 토양이나 지하수의 비소 제거를 위해 적용되는 기술들은 지하수 내 비소제거에 주로 초점을 맞추고 있다.Currently applied technologies for arsenic removal from soil or groundwater are mainly focused on arsenic removal from groundwater.
비소로 오염된 토양에 대해서는 학문적으로 연구가 미미한 상태이고, 비소오염토양에 대한 복원기술들도 동전기정화기술, 유리화기술, 토양세척/산추출법, 열처리 금속회수기술, 토양 세정기술, 고형화/안정화기술 또는 식물복원기술 등이 제시되고 있다.Academic research on arsenic-contaminated soil is insignificant, and restoration technologies for arsenic-contaminated soil are galvanic remediation technology, vitrification technology, soil washing/acid extraction method, heat treatment metal recovery technology, soil cleaning technology, solidification/stabilization Technology or plant restoration technology is presented.
우리나라에서는 비소에 오염된 토양에 흡착제 또는 침전제 등의 안정화제를 투입하여 비소의 독성, 가용성 또는 이동성 등을 저감시키는 토양 안정화공법을 많이 적용하고 있고, 주로 석회 또는 제강슬래그 등을 안정화제로 활용하고 있다.In Korea, a soil stabilization method that reduces the toxicity, solubility, or mobility of arsenic by adding a stabilizer such as an adsorbent or precipitator to arsenic-contaminated soil is widely applied, and lime or steelmaking slag is mainly used as a stabilizer. .
석회나 제강슬래그의 경우 비소로 오염된 토양에 투입할 경우, 안정화제 내의 칼슘 성분이 비소와 반응하여 불용성 침전물을 형성시켜 안정화하지만 토양내 pH를 상승시켜 비소의 용출을 증가시키는 우려가 있다.In the case of lime or steelmaking slag, when injected into arsenic-contaminated soil, the calcium component in the stabilizer reacts with arsenic to form an insoluble precipitate to stabilize it, but there is a risk of increasing the pH of the soil and increasing the dissolution of arsenic.
이에 효과적으로 비소의 유해도를 저감시킬 수 있고, 2차 오염의 발생이 현저리 저감되는 안정화제의 개발이 절실히 요구되고 있으며, 이와 같은 안정화제를 신속하고 효율적으로 제조하는 장치의 개발이 절실한 실정이다.Accordingly, there is an urgent need to develop a stabilizer capable of effectively reducing the harmfulness of arsenic and remarkably reducing the occurrence of secondary contamination, and the development of a device for rapidly and efficiently producing such a stabilizer is urgently needed. .
이러한 개발의 요구에 부합하기 위하여 본 출원인이 선출원한 특허문헌 1에는, (a) 마그네슘화합물 용액과 철화합물 용액이 혼합되어 비소흡착제가 제조되는 단계; (b) 상기 (a)단계에서 제조된 비소흡착제가 비소 5가가 함유된 물에 투입되는 단계; 및 (c) 상기 (b)단계 이후, 상기 (a)단계에서의 비소흡착제가 상기 (b)단계에서의 비소 5가가 함유된 물에 투입되어 23 내지 25시간 진탕되는 단계;를 포함하며, 상기 마그네슘화합물은 MgSO4ㆍ7H2O이고, 상기 철화합물은 Fe2(SO4)3ㆍ5H2O이며, 상기 철화합물 100중량부에 대해서 상기 마그네슘화합물은 240 내지 250중량부이며, 상기 (b)단계에서 투입되는 상기 비소흡착제 100중량부에 대해서 상기 비소 5가는 1 내지 6중량부인 비소흡착제 제조방법, 그 제조방법으로 제조된 비소흡착제 및 그 비소흡착제를 이용한 비소 제거방법이 게시되어 있고, 이러한 특허문헌 1을 통해 종래의 LDH(층상 이중 수산화물)을 개량한 LDH를 제조하여 종래기술에 따른 LDH보다 더 효과적으로 많은 양의 비소를 제거할 수 있었다.In order to meet the needs of this development,
그러나, 상술한 바와 같은 구조 개선에도 불구하고, LDH의 제조규모가 소규모이며, 체계적이고 효율적인 제조방법이 제시되지 않아 오염 현장에 적용하기에는 여러가지 한계점이 잔존해 있어 현실적으로 이를 해결하기 위한 방안이 요구되고 있는 실정이다.However, despite the structural improvement as described above, the manufacturing scale of LDH is small, and a systematic and efficient manufacturing method is not presented, so various limitations remain for application to contaminated sites. The situation is.
본 발명의 목적은 토양이나 물에 함유된 비소를 흡착하여 비소의 유해성을 완화시킬 수 있도록 비소 안정화제로서 작용하는 층상 이중 수산화물인 비소흡착제 제조장치 및 이를 이용한 비소흡착제 제조방법을 제공함에 있다.An object of the present invention is to provide an apparatus for manufacturing an arsenic adsorbent, which is a layered double hydroxide that acts as an arsenic stabilizer to absorb arsenic contained in soil or water to mitigate the harmfulness of arsenic, and a method for manufacturing an arsenic adsorbent using the same.
그러면서도, 앞서 언급한 바 있는 종래기술에 따른 LDH(층상 이중 수산화물)의 제조방법에 대해 체계적이고 효율적으로 다량의 LDH를 제조할 수 있는 비소흡착제 제조장치 및 이를 이용한 비소흡착제 제조방법을 제공하는 것도 본 발명의 목적에 속한다 할 것이다.At the same time, the present invention also provides an arsenic adsorbent manufacturing device capable of systematically and efficiently producing a large amount of LDH in relation to the manufacturing method of LDH (layered double hydroxide) according to the prior art mentioned above and a method for manufacturing an arsenic adsorbent using the same. It will be said to belong to the purpose of the invention.
상기 목적을 달성하기 위한 본 발명에 따른 비소흡착제 제조장치는, 물, 마그네슘화합물 및 철화합물을 혼합한 혼합물의 pH를 조절하는 혼합부; 상기 혼합부에서 배출된 상기 혼합물을 건조시키는 건조부; 상기 건조부에서 건조된 상기 혼합물을 저장하였다가 다음 공정으로 자동 이송시키는 이송부; 세척수를 투입하여 상기 이송부를 통해 이송된 상기 혼합물과 함께 교반기로 해쇄시키는 해쇄부; 상기 해쇄부에서 해쇄된 상기 혼합물이 경로를 따라 유입되도록 하여 염을 용해시켜 희석되도록 하는 용해희석부; 상기 용해희석부에서 경로를 따라 이송된 상기 혼합물의 농도를 균일하게 유지하는 조절부; 상기 조절부에서 경로를 따라 이송된 균일 농도의 상기 혼합물에 대하여 압력차를 통해 상기 혼합물에 포함된 세척수를 분리시키는 배출부; 및 상기 배출부에서 분리된 세척수의 염을 이온교환을 통해 제거하고 제염된 세척수를 급수로 재활용하도록 하는 제염부;를 포함할 수 있다.An arsenic adsorbent manufacturing apparatus according to the present invention for achieving the above object includes a mixing unit for adjusting the pH of a mixture of water, a magnesium compound and an iron compound; a drying unit for drying the mixture discharged from the mixing unit; a transfer unit for storing the dried mixture in the drying unit and automatically transporting it to the next process; a pulverizing unit for pulverizing with a stirrer together with the mixture transferred through the transfer unit by injecting washing water; a dissolution dilution unit for dissolving and diluting the salt by allowing the mixture disintegrated in the disintegration unit to flow along the path; a control unit for uniformly maintaining the concentration of the mixture transported along the path from the dissolving and diluting unit; a discharge unit for separating washing water included in the mixture through a pressure difference with respect to the uniform concentration of the mixture transferred along the path from the control unit; and a decontamination unit configured to remove the salt of the washing water separated from the discharge unit through ion exchange and to recycle the decontaminated washing water as water supply.
상기 혼합부는, 배합기에 물 400L, 황산제2철수용액 150 내지 250kg 및 황산마그네슘 240 내지 300kg을 투입하고 50 내지 60RPM의 속도로 1시간 동안 교반시킨 다음, 상기 배합기에 수산화나트륨 100 내지 150kg을 투입하고 50 내지 60RPM의 속도로 2시간 동안 교반한 다음, 교반을 정지시켜 pH를 측정하여 pH가 9 내지 11의 범위로 측정되면 상기 배합기의 토출구를 통해 혼합물을 상기 건조부로 이송시킬 수 있다.In the mixing unit, 400 L of water, 150 to 250 kg of an aqueous ferric sulfate solution, and 240 to 300 kg of magnesium sulfate are put into a blender, stirred at a speed of 50 to 60 RPM for 1 hour, and then 100 to 150 kg of sodium hydroxide is added to the blender, After stirring for 2 hours at a speed of 50 to 60 RPM, the stirring is stopped to measure the pH. When the pH is measured in the range of 9 to 11, the mixture may be transferred to the drying unit through the discharge port of the blender.
상기 조절부는, 상기 용해희석부에서 희석된 상기 혼합물이 완충조로 유입되도록 하여 전도도측정기를 이용해 전도도가 10mS/cm이하가 되도록 교반기를 통해 100 내지 200RPM의 속도로 희석 교반시키고, 전도도의 값이 10mS/cm를 초과할 경우 상기 해쇄부에서 해쇄된 상기 혼합물의 양 또는 급수조에서 급수되는 물의 양을 조절하여 전도도 값이 10mS/cm이하로 조절되도록 할 수 있다.The control unit allows the mixture diluted in the dissolution dilution unit to flow into the buffer tank so that the conductivity is diluted and stirred at a speed of 100 to 200 RPM through a stirrer so that the conductivity is 10 mS / cm or less using a conductivity meter, and the conductivity value is 10 mS / When it exceeds cm, the conductivity value may be adjusted to 10 mS/cm or less by adjusting the amount of the mixture disintegrated in the disintegration unit or the amount of water supplied from the water supply tank.
상기 배출부는, 상기 조절부에서 이송된 상기 혼합물을 필터프레스를 통해 LDH(Layered Double Hydroxide, 층상 이중 수산화물)와 염폐수로 분리한 다음 상기 건조부로 이송시킬 수 있다.The discharge unit may separate the mixture transported from the control unit into LDH (Layered Double Hydroxide) and salt wastewater through a filter press, and then transport them to the drying unit.
상기 배출부를 통해 분리된 염폐수는 경로를 따라 폐수저장조로 유입되고, 상기 폐수저장조에서 상기 제염부로 유입된 염폐수는 이온교환수지를 통해 제염되어 급수조에 저장될 수 있다.The salty wastewater separated through the discharge unit flows into the wastewater storage tank along a path, and the salty wastewater flowing from the wastewater storage tank to the decontamination unit is decontaminated through an ion exchange resin and stored in a water supply tank.
상술한 비소흡착제 제조장치를 이용한 비소흡착제 제조방법으로서, 물, 마그네슘화합물 및 철화합물을 혼합하는 제1단계; 상기 제1단계의 혼합물의 pH를 9 내지 11로 유지시키는 제2단계; 상기 혼합물을 100 내지 150℃의 온도로 12 내지 24시간 동안 건조시키는 제3단계; 상기 제3단계를 통해 생성된 LDH(Layered Double Hydroxide, 층상 이중 수산화물)를 해쇄(분쇄) 및 제염시키는 제4단계; 및 상기 제4단계를 거친 LDH를 탈수 및 건조시키는 제5단계;를 포함할 수 있다.An arsenic adsorbent manufacturing method using the arsenic adsorbent manufacturing apparatus described above, comprising: a first step of mixing water, a magnesium compound, and an iron compound; A second step of maintaining the pH of the mixture of the first step at 9 to 11; A third step of drying the mixture at a temperature of 100 to 150 ° C. for 12 to 24 hours; A fourth step of disintegrating (pulverizing) and decontaminating the LDH (Layered Double Hydroxide) generated through the third step; and a fifth step of dehydrating and drying the LDH that has passed through the fourth step.
상술한 본 발명의 구성에 의하면, 토양이나 물에 함유된 비소를 흡착하여 비소의 유해성을 완화시킬 수 있도록 비소 안정화제로서 작용하는 층상 이중 수산화물인 비소흡착제 제조장치 및 이를 이용한 비소흡착제 제조방법을 제공할 수 있는 효과가 있다.According to the configuration of the present invention described above, an apparatus for manufacturing an arsenic adsorbent, which is a layered double hydroxide that acts as an arsenic stabilizer to adsorb arsenic contained in soil or water to mitigate the harmfulness of arsenic, and a method for manufacturing an arsenic adsorbent using the same There are effects that can be done.
그러면서도, 앞서 언급한 바 있는 종래기술에 따른 LDH(층상 이중 수산화물)의 제조방법에 대해 체계적으로 다량의 LDH를 제조할 수 있는 효과도 있다.At the same time, there is also an effect of systematically producing a large amount of LDH with respect to the method for producing LDH (layered double hydroxide) according to the prior art mentioned above.
더욱이, 폐수의 재활용에 의한 수질오염의 방지효과도 기대할 수 있고, 비소흡착제 제조장치 및 이를 이용한 비소흡착제 제조방법이 자동화공정으로 이루어짐으로써, 이에 의한 효율성 증대 및 경제성을 확보할 수 있는 효과도 있다.Furthermore, the effect of preventing water pollution by recycling wastewater can be expected, and since the arsenic adsorbent manufacturing apparatus and the arsenic adsorbent manufacturing method using the same are made in an automated process, there is an effect of increasing efficiency and securing economic feasibility.
도 1은 본 발명에 따른 비소흡착제 제조장치 및 이를 이용한 비소흡착제 제조방법의 세부공정들을 설명하기 위해 개략적으로 나타낸 도면이다.
도 2는 본 발명의 실험예를 위해 P-LDH의 SEM-EDS 분석 결과를 나타낸 것이다.
도 3은 본 발명의 실험예들 중 실험예 4의 과정을 나타낸 사진이다.1 is a diagram schematically shown to explain detailed processes of an apparatus for manufacturing an arsenic adsorbent and a method for manufacturing an arsenic adsorbent using the same according to the present invention.
Figure 2 shows the results of SEM-EDS analysis of P-LDH for the experimental example of the present invention.
3 is a photograph showing the process of Experimental Example 4 among the experimental examples of the present invention.
이하, 첨부한 도면을 참조하여 상술한 본 발명의 목적을 구현하기 위한 바람직한 실시 구성과 이들 구성에 따른 작용관계에 대하여 설명하겠으며, 종래와 동일 내지 동일 범주에 있는 기술구성에 대한 상세한 설명은 생략하기로 한다.Hereinafter, with reference to the accompanying drawings, preferred implementation configurations for realizing the object of the present invention described above and operational relationships according to these configurations will be described, and detailed descriptions of technical configurations in the same or the same category as the prior art will be omitted. do it with
본 발명은 토양이나 물에 함유된 비소를 흡착하여 비소의 유해성을 완화시킬 수 있도록 비소 안정화제로서 작용하는 층상 이중 수산화물인 비소흡착제 제조장치 및 이를 이용한 비소흡착제 제조방법에 관한 것이다.The present invention relates to an apparatus for manufacturing an arsenic adsorbent, which is a layered double hydroxide that acts as an arsenic stabilizer to absorb arsenic contained in soil or water to mitigate the harmfulness of arsenic, and a method for manufacturing an arsenic adsorbent using the same.
본 발명에 따른 비소흡착제 제조장치 및 이를 이용한 비소흡착제 제조방법의 구성은, 물, 마그네슘화합물 및 철화합물을 혼합하는 제1단계와, 제1단계의 혼합물의 pH를 9 내지 11로 유지시키는 제2단계와, 상술한 혼합물을 100 내지 150℃의 온도로 12 내지 24시간 동안 건조시키는 제3단계와, 제3단계를 통해 생성된 LDH(Layered Double Hydroxide, 층상 이중 수산화물)를 해쇄(분쇄) 및 제염시키는 제4단계와, 제4단계를 거친 LDH를 탈수 및 건조시키는 제5단계를 포함하여 이루어질 수 있다.The configuration of the arsenic adsorbent manufacturing apparatus and the arsenic adsorbent manufacturing method using the same according to the present invention includes a first step of mixing water, a magnesium compound and an iron compound, and a second step of maintaining the pH of the mixture in the first step at 9 to 11. step, the third step of drying the above-described mixture at a temperature of 100 to 150 ° C. for 12 to 24 hours, and pulverization (pulverization) and decontamination of LDH (Layered Double Hydroxide) generated through the third step It may include a fourth step of dehydration and a fifth step of dehydrating and drying the LDH that has passed through the fourth step.
이를 구체화하기 위한 본 발명의 비소흡착제 제조장치 및 이를 이용한 비소흡착제 제조방법을 하기의 실시예를 통해 상세하게 설명한다.The arsenic adsorbent manufacturing apparatus and the arsenic adsorbent manufacturing method using the same of the present invention in order to embody this will be described in detail through the following examples.
먼저, 비소흡착제 제조방법에 따른 비소흡착제 제조장치로서, 도 1에 도시한 바와 같이, 물, 마그네슘화합물 및 철화합물을 혼합하고 이 혼합물의 pH를 조절하는 혼합부(10)와, 이 혼합부(10)에서 배출된 혼합물을 건조시키는 건조부(20)와, 이 건조부(20)에서 건조된 혼합물을 저장하였다가 다음 공정으로 자동 이송시키는 이송부(30)와, 세척수를 투입하여 이송부(30)를 통해 이송된 혼합물과 함께 교반기(A)로 해쇄시키는 해쇄부(40)와, 이 해쇄부(40)에서 해쇄된 혼합물이 경로를 따라 유입되도록 하여 염을 용해시켜 희석되도록 하는 용해희석부(50)와, 이 용해희석부(50)에서 경로를 따라 이송된 혼합물의 농도를 균일하게 유지하는 조절부(60)와, 이 조절부(60)에서 경로를 따라 이송된 균일 농도의 혼합물에 대하여 압력차를 통해 혼합물에 포함된 세척수를 분리시키는 배출부(70)와, 이 배출부(70)에서 분리된 세척수의 염을 이온교환을 통해 제거하고 제염된 세척수를 급수로 재활용하도록 하는 제염부(80)를 포함한 구성으로 이루어질 수 있다.First, as an arsenic adsorbent manufacturing apparatus according to an arsenic adsorbent manufacturing method, as shown in FIG. 1, a
여기에서, 본 발명의 혼합부(10)는, 배합기(11)에 물 400L, 황산제2철수용액 200kg 및 황산마그네슘 260kg을 투입하고 50 내지 60RPM의 속도로 1시간 동안 교반시킨 다음, 배합기(11)에 수산화나트륨 130kg을 투입하고 50 내지 60RPM의 속도로 2시간 동안 교반한 다음, 교반을 정지시켜 pH를 측정하여 pH가 9 내지 11의 범위로 측정되면 배합기(11)의 토출구(11a)를 통해 혼합물을 건조부(20)로 이송시킨다.Here, in the
예컨대, 상술한 혼합물은 건조트레이로 옮겨 담아 건조부(20)로 이송시킬 수 있고, 건조부(20)에서는 배합을 이룬 혼합물을 150℃의 온도로 12시간 동안 건조시킬 수 있다.For example, the above mixture may be transferred to a drying tray and transferred to the
그리고, 건조를 이룬 혼합물은 이송부(30)의 호퍼(31)에 옮겨 담고 스크루이송기(32)를 통해 다음 공정인 해쇄부(40)로 이송시킬 수 있다.Then, the dried mixture can be transferred to the
또한, 본 발명의 해쇄부(40)는, 통상의 수조 형상으로 이루어질 수 있고, 이송된 혼합물과 급수조(90)에서 급수된 물을 교반기(A)를 통해 200 내지 300RPM의 속도로 잘 풀어주어 해쇄를 이루도록 할 수 있다.In addition, the crushing
더불어, 본 발명의 용해희석부(50)도 통상의 수조와 유사한 형상으로 이루어질 수 있고, 해쇄된 혼합물이 자동으로 이송되어 내측으로 유입되면 급수조(90)에서 급수된 물과 함께 교반기(A)를 통해 200 내지 300RPM의 속도로 희석 및 교반시킬 수 있다.In addition, the dissolving and diluting
게다가, 본 발명의 조절부(60)는, 용해희석부(50)에서 희석된 혼합물이 자동으로 경로를 따라 완충조(61, 수조 형상)로 유입되도록 하여 전도도측정기(EC-meter)를 이용해 전도도가 10mS/cm이하가 되도록 교반기(A)를 통해 100 내지 200RPM의 속도로 희석 교반시키고, 전도도의 값이 10mS/cm를 초과할 경우 상술한 해쇄부(40)에서 해쇄된 혼합물의 양 또는 급수조(90)에서 급수되는 물의 양을 조절하여 전도도 값이 10mS/cm이하로 조절되도록 기능한다.In addition, the
이와 함께, 본 발명의 배출부(70)는, 상술한 조절부(60)에서 경로를 따라 자동으로 이송된 혼합물을 필터프레스를 통해 상술한 LDH와 염폐수로 분리한 다음 건조부(20)로 이송시킬 수 있다.In addition, the
이때, 상술한 LDH는 고형물과 같은 형태로 분리되는데, 배출부(70)로 혼합물의 자동 이송은 지속적으로 유지하되, 지속적인 혼합물의 자동 이송에 의해, 배출부(70) 내에 LDH가 가득 차 배출부(70)의 동작이 정지될 때까지 혼합물의 이송을 유지할 수 있고, 분리 및 탈수가 완료된 고형물 상태의 LDH는 건조트레이로 옮겨 담아 건조부(20)에서 150℃의 온도로 12시간 동안 건조시킬 수 있다.At this time, the above-described LDH is separated in the same form as a solid material. The automatic transfer of the mixture to the
이와 같이, 고형물 상태로 이송된 LDH의 건조가 완료되면, 본 발명에 따른 비소흡착제의 제조가 완료될 수 있게 된다.In this way, when the drying of the LDH transported in a solid state is completed, the preparation of the arsenic adsorbent according to the present invention can be completed.
한편, 상술한 배출부(70)를 통해 분리된 염폐수는 경로를 따라 자동으로 폐수저장조(71)로 유입될 수 있고, 이때 폐수저장조(71)에서 유입된 염폐수의 전도도 값이 상술한 조절부(60) 내 혼합물의 전도도 값과 유사한지 측정할 수 있도록 폐수저장조(71)에도 전도도측정기를 구비토록 함이 바람직하다.On the other hand, the salt wastewater separated through the above-described
그리고, 폐수저장조(71)에 저장된 염폐수는 경로를 따라 자동으로 제염부(80)로 유입되고, 유입된 염폐수는 이온교환수지를 통해 제염되어 급수조(90)에 저장됨으로써, 본 발명의 비소흡착제 제조장치 및 이를 이용한 비소흡착제 제조방법의 공정과정에서 물의 순환을 이룰 수 있게 된다.In addition, the salt wastewater stored in the
아울러, 본 발명의 비소흡착제 제조장치 및 이를 이용한 비소흡착제 제조방법에서는 제어부(C)를 구비하여 세부 공정들에서의 혼합물 또는 물의 이동을 자동으로 이루도록 하는 펌프, 각 구성들의 수위센서 또는 교반기(A)들을 수동 또는 자동으로 조절할 수 있도록 한다.In addition, in the arsenic adsorbent manufacturing apparatus and arsenic adsorbent manufacturing method using the same of the present invention, a control unit (C) is provided to automatically move the mixture or water in detailed processes, a pump, a water level sensor or an agitator (A) of each component They can be manually or automatically adjusted.
이와 같이 구성된 본 발명에 의하면, 토양이나 물에 함유된 비소를 흡착하여 비소의 유해성을 완화시킬 수 있도록 비소 안정화제로서 작용하는 층상 이중 수산화물인 비소흡착제 제조장치 및 이를 이용한 비소흡착제 제조방법을 제공할 수 있는 것이다.According to the present invention configured as described above, it is possible to provide an apparatus for manufacturing an arsenic adsorbent, which is a layered double hydroxide that acts as an arsenic stabilizer to adsorb arsenic contained in soil or water to mitigate the harmfulness of arsenic, and a method for manufacturing an arsenic adsorbent using the same. It can.
뿐만 아니라, 종래기술에 따른 LDH(층상 이중 수산화물)의 제조방법에 대해 체계적으로 다량의 LDH를 제조할 수 있게 되고, 폐수의 재활용에 의한 수질오염의 방지효과도 기대할 수 있으며, 비소흡착제 제조장치 및 이를 이용한 비소흡착제 제조방법이 자동화공정으로 이루어짐으로써, 이에 의한 효율성 증대 및 경제성을 확보할 수 있는 것이다.In addition, it is possible to systematically produce a large amount of LDH with respect to the manufacturing method of LDH (layered double hydroxide) according to the prior art, and the effect of preventing water pollution by recycling wastewater can be expected, and an arsenic adsorbent manufacturing device and As the arsenic adsorbent manufacturing method using this is made in an automated process, it is possible to increase efficiency and secure economic feasibility.
이하, 본 발명에 따른 비소흡착제 제조장치 및 이를 이용한 비소흡착제 제조방법을 비소오염토양에 적용하여 안정화 정도를 측정한 실험예들을 설명한다.Hereinafter, experimental examples in which the degree of stabilization was measured by applying the arsenic adsorbent manufacturing apparatus and the arsenic adsorbent manufacturing method using the same according to the present invention to arsenic-contaminated soil will be described.
아울러, 본 발명의 실시예에 따른 LDH를 사용하되, 분말상의 LDH(P-LDH)와 입상의 LDH(B-LDH)를 비소로 오염된 토양의 안정화제로 사용하여 LDH의 비소제거 효과를 규명하고자 함을 밝혀둔다.In addition, using LDH according to an embodiment of the present invention, but using powdery LDH (P-LDH) and granular LDH (B-LDH) as a stabilizer for arsenic-contaminated soil, to investigate the arsenic removal effect of LDH make it clear
여기에서, P-LDH를 천층 오염토양에 복토를 하여 적용할 경우 분진의 발생으로 인해 공해를 유발할 수 있기 때문에, 이러한 단점을 보완하기 위해 B-LDH 형태를 제조하여 오염토양 적용에 따른 효율을 증명하고자 한다.Here, since the application of P-LDH by covering the surface contaminated soil can cause pollution due to the generation of dust, in order to compensate for this disadvantage, B-LDH form was prepared to prove the efficiency of application to contaminated soil want to do
본 발명의 실험예들은 충청남도 천안시에서 채취한 광미 오염토양을 40℃에서 오븐 건조로 건조시킨 후, 100mesh로 체질 후, 전함량 추출법을 진행하여 ICP-OES(Inductively Coupled Plasma-Optical Emission Spectrometry)로 중금속 농도를 분석하였다.In the experimental examples of the present invention, tailings-contaminated soil collected from Cheonan-si, Chungcheongnam-do was dried by oven drying at 40 ° C, sieved with 100 mesh, and then subjected to full content extraction to ICP-OES (Inductively Coupled Plasma-Optical Emission Spectrometry) for heavy metals. Concentrations were analyzed.
전함량 분석결과 채취한 토양의 비소, 구리, 납 및 아연의 농도가 각각 112.52, 40.65, 74.45 및 26.02mg/kg으로 나타났으며, 비소가 토양오염 대책기준 값을 초과한 것으로 확인할 수 있었다.As a result of total content analysis, the concentrations of arsenic, copper, lead, and zinc in the collected soil were 112.52, 40.65, 74.45, and 26.02 mg/kg, respectively, and it was confirmed that arsenic exceeded the soil contamination countermeasure standard value.
한편, B-LDH를 제조하기 위해 전분(비율 35wt%)을 바인더로 사용하여 5 내지 6mm 크기의 B-LDH 안정화제(비소흡착제)를 제조하였고, P-LDH와 B-LDH의 물리화학적 특성을 비교하기 위해 SEM-EDS(Scanning Electron Microscopy-Energy Dispersive Spectroscopy), BET(Brunauer Emmett Teller), XRD/XRF 분석을 진행하였다.On the other hand, to prepare B-LDH, a B-LDH stabilizer (arsenic adsorbent) having a size of 5 to 6 mm was prepared using starch (35 wt%) as a binder, and the physicochemical properties of P-LDH and B-LDH were investigated. For comparison, SEM-EDS (Scanning Electron Microscopy-Energy Dispersive Spectroscopy), BET (Brunauer Emmett Teller), and XRD/XRF analysis were performed.
BET 분석결과 28.65㎡/g으로 나타났으며, 도 2와 같이, SEM 분석결과 LDH의 표면이 층상구조의 형태로 나타나는 것을 확인하였고, EDS 결과를 통해 Mg-Fe 함량이 높은 LDH라는 것을 확인할수 있었다.As a result of BET analysis, it was found to be 28.65 m 2 / g, and as shown in FIG. 2, as a result of SEM analysis, it was confirmed that the surface of LDH appeared in the form of a layered structure, and through EDS results, it was confirmed that LDH with a high Mg-Fe content .
이를 통해, 층 사이에 교환 가능한 음이온이 비소와 이온교환을 통해 흡착될 것이라는 것을 예측할 수 있게 된다.Through this, it is possible to predict that exchangeable anions between layers will be adsorbed through ion exchange with arsenic.
[실험예 1 : P-LDH의 비소 흡착배치실험][Experimental Example 1: Arsenic Adsorption Batch Experiment of P-LDH]
먼저, 10mg/L의 비소 인공오염수를 제조하였고, P-LDH 1.5g에 용출액(비소인공오염수)을 1:20 비율로 혼합하여 시간별(2, 12, 24시간)로 상등액을 추출하여 필터링을 진행하였으며, 시간별로 추출한 용액은 상술한 ICP-OES를 사용하여 비소 농도를 분석해 저감효율을 하기의 식을 사용하여 계산하였다.First, 10 mg/L of arsenic-contaminated water was prepared, and the eluate (arsenic-artificially contaminated water) was mixed with 1.5 g of P-LDH at a ratio of 1:20, and the supernatant was extracted and filtered by time (2, 12, 24 hours). was carried out, and the solution extracted over time was analyzed for arsenic concentration using the above-described ICP-OES, and the reduction efficiency was calculated using the following formula.
계산식 : 저감효율(%)=(CO-CS)/C0 × 100Calculation formula: Reduction efficiency (%) = ( CO -CS ) / C 0 × 100
(CO : 안정화제를 첨가하지 않은 시료의 농도, CS : 안정화제를 첨가한 시료의 농도)( CO : concentration of sample without stabilizer added, C S : concentration of sample with stabilizer added)
LDH의 비소 제거효율을 규명하기 위해 P-LDH의 흡착배치실험을 진행하였고, 그 결과 하기의 표 1과 같이 고농도의 비소 오염수임에도 불구하고 초기 2시간에서 99.6%DML 높은 제거효율을 보여 LDH의 비소 흡착 가능성을 확인할 수 있었다.In order to investigate the arsenic removal efficiency of LDH, an adsorption batch experiment of P-LDH was conducted. The possibility of arsenic adsorption was confirmed.
[표 1][Table 1]
[실험예 2 : B-LDH의 비소 용출저감실험][Experimental Example 2: Arsenic Elution Reduction Test of B-LDH]
완전히 건조된 광미 오염토양을 10mesh로 체질하였고, B-LDH를 첨가량별(0, 5, 7, 10%)로 토양과 혼합하였으며, 용출액은 염화수소를 사용하여 pH 6±0.5로 적정한 증류수를 사용하였고, 용출액과 시료의 비율은 3:1(90g:30g)로 혼합하였다.Completely dried tailings-contaminated soil was sieved with 10 mesh, B-LDH was mixed with soil by addition amount (0, 5, 7, 10%), and distilled water appropriated to pH 6±0.5 using hydrogen chloride was used as the eluent. , The ratio of the eluate and the sample was mixed at 3:1 (90g:30g).
그 다음, 150rpm으로 2시간 용출 후, 24시간 정치한 용출액의 상등액을 채취하여 필터링하였고, 상술한 ICP-OES를 사용하여 농도를 분석해 하기의 표 2에 나타내었다.Then, after elution at 150 rpm for 2 hours, the supernatant of the eluate left standing for 24 hours was collected and filtered, and the concentration was analyzed using the above-described ICP-OES and shown in Table 2 below.
[표 2][Table 2]
토양에서의 비소 저감효율을 평가하기 위하여 B-LDH의 용출저감실험을 진행한 것으로, 그 결과 안정화제의 첨가량이 증가함에 따라 저감효율이 증가하는 것을 확인할 수 있었다.In order to evaluate the arsenic reduction efficiency in soil, a B-LDH elution reduction experiment was conducted, and as a result, it was confirmed that the reduction efficiency increased as the amount of the stabilizer increased.
[실험예 3 : B-LDH의 토양배양실험][Experimental Example 3: Soil culture experiment of B-LDH]
완전히 건조된 광미 오염토양을 10mesh로 체질하였고, 토양시료 300g, 수분 30%(90g) 및 B-LDH 5%(바인더를 제외한 안정화제 비율은 약 3%)의 비율로 혼합하여 제조하였고, 토양시료와 수분30%를 상술한 비율과 동일한 비율로 하여 B-LDH 7%(바인더를 제외한 안정화제 비율은 약 5%)의 비율로 혼합하여 제조하였다.Completely dried tailings contaminated soil was sieved with 10 mesh, and prepared by mixing 300 g of soil sample, 30% (90 g) of moisture, and 5% of B-LDH (stabilizer ratio excluding binder is about 3%), and soil sample and 30% of water were mixed at the same ratio as the above-mentioned ratio and 7% of B-LDH (the ratio of the stabilizer excluding the binder was about 5%).
상온의 암조건에서 총 4주간 토양배양을 실시했으며, 처음 2주 동안은 1주마다, 그 이후에는 2주에 1회 총 3회에 걸쳐 포트에서 시료 약 7g을 건조한 후, 건조시료 5g을 채취하였다.Soil culture was carried out for a total of 4 weeks under dark conditions at room temperature. About 7 g of the sample was dried in the pot for a total of 3 times, every 1 week for the first 2 weeks and once every 2 weeks thereafter, and then 5 g of the dried sample was collected. did
포트별로 비소에 대하여 Mehlich-Ⅲ 추출법을 이용하여 추출 후 여과액을 상술한 ICP-OES로 분석하였고, 대조군 포트의 중금속 용출 농도와 안정화제 투입 포트의 중금속 용출 농도를 비교하여 저감 효율(%)을 시료 채취 시간별로 비교하여 하기의 표 3에 나타내었다.After extraction using the Mehlich-III extraction method for arsenic for each port, the filtrate was analyzed by the above-described ICP-OES, and the reduction efficiency (%) was calculated by comparing the heavy metal elution concentration of the control port and the heavy metal elution concentration of the stabilizer input port. Comparison by sampling time is shown in Table 3 below.
[표 3][Table 3]
시간이 지남에 따라 두 시료 모두 저감효율이 증가한 것을 알 수 있었고, 안정화제 비율이 더 높은 시료가 초기에 더 높은 저감효율을 보였지만, 그 차이가 미세한 것을 확인할 수 있었다.As time passed, it was found that the reduction efficiency increased in both samples, and the sample with a higher stabilizer ratio showed higher reduction efficiency at the beginning, but it was confirmed that the difference was minute.
[실험예 4 : 컬럼실험][Experimental Example 4: Column Experiment]
완전히 건조된 광미 오염토양을 10mesh로 체질하였고, 각각의 컬럼(직경 5cm, 길이 30cm)에 토양과 P-LDH 5wt%(바인더를 제외한 안정화제 비율), 토양과 B-LDH 5wt%(바인더를 제외한 안정화제 비율)을 각각 혼합한 컬럼을 제조했으며, 대조군(Control)으로는 토양만을 컬럼에 충전하였다.Completely dried tailings-contaminated soil was sieved with 10 mesh, and each column (
컬럼의 상부와 하부는 유리 비드로 충진하였고, 연동식 펌프를 연결하여 0.2ml/min의 속도로 컬럼 하부에서부터 상향류 방식으로 주입하였으며, 12시간마다 시료를 채취하여 상술한 ICP-OES를 사용하여 농도를 분석하여 하기의 표 4에 나타내었다.The top and bottom of the column were filled with glass beads, and a peristaltic pump was connected and injected from the bottom of the column upstream at a rate of 0.2 ml/min. Concentrations were analyzed and shown in Table 4 below.
[표 4][Table 4]
시간이 지남에 따라 비소용출농도가 감소한다는 것을 확인할 수 있었고, 두 시료를 비교했을 때, 두 안정화제 모두 지속적인 안정화 효과를 보였으며, P-LDH가 B-LDH보다 더 안정화 정도가 좋았으나 큰 차이를 보이지는 않는 것으로 확인되었다.It was confirmed that the arsenic elution concentration decreased over time, and when comparing the two samples, both stabilizers showed a sustained stabilization effect, and P-LDH had a better stabilization degree than B-LDH, but a large difference was confirmed not to be visible.
결과적으로, 비소흡착제 제조장치 및 이를 이용한 비소흡착제 제조방법의 비소흡착제(LDH)는 비표면적이 28.65㎡/g으로 작은 편임에도 불구하고, 비소에 대한 흡착능이 뛰어난 것으로 확인되었다.As a result, it was confirmed that the arsenic adsorbent (LDH) of the arsenic adsorbent manufacturing apparatus and the arsenic adsorbent manufacturing method using the same had an excellent adsorption capacity for arsenic despite a small specific surface area of 28.65 m 2 /g.
P-LDH의 경우 10mg/L의 고농도 비소에서도 저감효율이 높게 나타났다.In the case of P-LDH, the reduction efficiency was high even at a high concentration of arsenic of 10 mg/L.
B-LDH도 마찬가지로 저감효율이 높게 나타났는데, 이는 LDH가 층상의 구조를 띄고 있어 층 내부에 존재하는 음이온이 비소와의 이온교환으로 흡착된다는 것을 알 수 있었다.B-LDH also showed a high reduction efficiency, indicating that LDH has a layered structure and anions present inside the layer are adsorbed through ion exchange with arsenic.
그리고, 흡착/용출저감배치실험과 컬럼실험결과를 비교했을 때, 상대적으로 P-LDH가 더 효율이 뛰어나다는 것을 알 수 있었는데, 이는 분말상의 표면적이 더 크기 때문이라고 보여지지만, P-LDH와 B-LDH 두 시료 모두 실험시간에 따른 안정화 지속성이 뛰어났으며 차이가 크지 않았기 때문에 천층 오염된 토양에 B-LDH를 적용했을 때, 2차 공해를 방지할 수 있는 효과도 기대해 볼 수 있는 것이다.In addition, when the results of the adsorption/elution reduction batch experiment and the column experiment were compared, it was found that P-LDH was relatively more efficient, which is believed to be due to the larger surface area of the powder, but P-LDH and B Both -LDH samples showed excellent stabilization persistence according to the test time, and since the difference was not large, the effect of preventing secondary pollution can be expected when B-LDH is applied to the superficially contaminated soil.
본 발명에서 상기 실시 형태는 하나의 예시로서 본 발명이 여기에 한정되는 것은 아니다. 본 발명의 특허청구범위에 기재된 기술적 사상과 실질적으로 동일한 구성을 갖고 동일한 작용효과를 이루는 것은 어떠한 것이라도 본 발명의 기술적 범위에 포함된다.The above embodiment in the present invention is an example, and the present invention is not limited thereto. Anything having substantially the same configuration as the technical concept described in the claims of the present invention and achieving the same operational effect is included in the technical scope of the present invention.
10 : 혼합부
11 : 배합기
11a : 토출구
20 : 건조부
30 : 이송부
31 : 호퍼
32 : 스크루이송기
40 : 해쇄부
50 : 용해희석부
60 : 조절부
61 : 완충조
70 : 배출부
71 : 폐수저장조
80 : 제염부
90 : 급수조
A : 교반기
C : 제어부10: mixing unit 11: blender
11a: discharge port 20: drying unit
30: transfer unit 31: hopper
32: screw feeder 40: disintegration unit
50: dissolution dilution unit 60: control unit
61: buffer tank 70: discharge unit
71: wastewater storage tank 80: decontamination unit
90: water tank A: agitator
C: control unit
Claims (6)
상기 혼합부에서 배출된 상기 혼합물을 건조시키는 건조부;
상기 건조부에서 건조된 상기 혼합물을 저장하였다가 다음 공정으로 자동 이송시키는 이송부;
세척수를 투입하여 상기 이송부를 통해 이송된 상기 혼합물과 함께 교반기로 해쇄시키는 해쇄부;
상기 해쇄부에서 해쇄된 상기 혼합물이 경로를 따라 유입되도록 하여 염을 용해시켜 희석되도록 하는 용해희석부;
상기 용해희석부에서 경로를 따라 이송된 상기 혼합물의 농도를 균일하게 유지하는 조절부;
상기 조절부에서 경로를 따라 이송된 균일 농도의 상기 혼합물에 대하여 압력차를 통해 상기 혼합물에 포함된 세척수를 분리시키는 배출부; 및
상기 배출부에서 분리된 세척수의 염을 이온교환을 통해 제거하고 제염된 세척수를 급수로 재활용하도록 하는 제염부;를 포함함을 특징으로 하는 비소흡착제 제조장치.
A mixing unit for adjusting the pH of a mixture of water, magnesium compound and iron compound;
a drying unit for drying the mixture discharged from the mixing unit;
a transfer unit for storing the dried mixture in the drying unit and automatically transporting it to the next process;
a pulverizing unit for pulverizing with a stirrer together with the mixture transferred through the transfer unit by injecting washing water;
a dissolution dilution unit for dissolving and diluting the salt by allowing the mixture disintegrated in the disintegration unit to flow along the path;
a control unit for uniformly maintaining the concentration of the mixture transported along the path from the dissolving and diluting unit;
a discharge unit for separating washing water included in the mixture through a pressure difference with respect to the uniform concentration of the mixture transferred along the path from the control unit; and
An arsenic adsorbent manufacturing apparatus comprising a; decontamination unit for removing the salt of the washing water separated from the discharge unit through ion exchange and recycling the decontaminated washing water as water supply.
상기 혼합부는,
배합기에 물 400L, 황산제2철수용액 150 내지 250kg 및 황산마그네슘 240 내지 300kg을 투입하고 50 내지 60RPM의 속도로 1시간 동안 교반시킨 다음, 상기 배합기에 수산화나트륨 100 내지 150kg을 투입하고 50 내지 60RPM의 속도로 2시간 동안 교반한 다음, 교반을 정지시켜 pH를 측정하여 pH가 9 내지 11의 범위로 측정되면 상기 배합기의 토출구를 통해 혼합물을 상기 건조부로 이송시킴을 특징으로 하는 비소흡착제 제조장치.
According to claim 1,
The mixing part,
400L of water, 150 to 250kg of ferric sulfate aqueous solution, and 240 to 300kg of magnesium sulfate were put into a blender and stirred at a speed of 50 to 60RPM for 1 hour, then 100 to 150kg of sodium hydroxide was added to the blender and 50 to 60RPM of sodium hydroxide was added to the blender. After stirring for 2 hours at a speed, the stirring is stopped to measure the pH, and when the pH is measured in the range of 9 to 11, the mixture is transferred to the drying unit through the discharge port of the blender.
상기 조절부는,
상기 용해희석부에서 희석된 상기 혼합물이 완충조로 유입되도록 하여 전도도측정기를 이용해 전도도가 10mS/cm이하가 되도록 교반기를 통해 100 내지 200RPM의 속도로 희석 교반시키고, 전도도의 값이 10mS/cm를 초과할 경우 상기 해쇄부에서 해쇄된 상기 혼합물의 양 또는 급수조에서 급수되는 물의 양을 조절하여 전도도 값이 10mS/cm이하로 조절되도록 함을 특징으로 하는 비소흡착제 제조장치.
According to claim 1,
The controller,
The mixture diluted in the dissolution dilution unit is introduced into the buffer tank and diluted and stirred at a speed of 100 to 200 RPM through a stirrer so that the conductivity is 10 mS / cm or less using a conductivity meter, and the conductivity value exceeds 10 mS / cm In this case, the arsenic adsorbent manufacturing apparatus characterized in that the conductivity value is adjusted to 10 mS / cm or less by adjusting the amount of the mixture disintegrated in the disintegration unit or the amount of water supplied from the water supply tank.
상기 배출부는,
상기 조절부에서 이송된 상기 혼합물을 필터프레스를 통해 LDH(Layered Double Hydroxide, 층상 이중 수산화물)와 염폐수로 분리한 다음 상기 건조부로 이송시킴을 특징으로 하는 비소흡착제 제조장치.
According to claim 1,
The discharge part,
Arsenic adsorbent manufacturing apparatus, characterized in that the mixture transferred from the control unit is separated into LDH (Layered Double Hydroxide) and salt wastewater through a filter press and then transferred to the drying unit.
상기 배출부를 통해 분리된 염폐수는 경로를 따라 폐수저장조로 유입되고, 상기 폐수저장조에서 상기 제염부로 유입된 염폐수는 이온교환수지를 통해 제염되어 급수조에 저장됨을 특징으로 하는 비소흡착제 제조장치.
According to claim 4,
The salt wastewater separated through the discharge unit flows into the wastewater storage tank along the path, and the salt wastewater flowing from the wastewater storage tank to the decontamination unit is decontaminated through an ion exchange resin and stored in a water supply tank. Arsenic adsorbent manufacturing apparatus.
상기 제1단계의 혼합물의 pH를 9 내지 11로 유지시키는 제2단계;
상기 혼합물을 100 내지 150℃의 온도로 12 내지 24시간 동안 건조시키는 제3단계;
상기 제3단계를 통해 생성된 LDH(Layered Double Hydroxide, 층상 이중 수산화물)를 해쇄(분쇄) 및 제염시키는 제4단계; 및
상기 제4단계를 거친 LDH를 탈수 및 건조시키는 제5단계;를 포함하는 비소흡착제 제조방법.
A first step of mixing water, a magnesium compound and an iron compound;
A second step of maintaining the pH of the mixture of the first step at 9 to 11;
A third step of drying the mixture at a temperature of 100 to 150 ° C. for 12 to 24 hours;
A fourth step of disintegrating (pulverizing) and decontaminating LDH (Layered Double Hydroxide) generated through the third step; and
A method for producing an arsenic adsorbent comprising a fifth step of dehydrating and drying the LDH that has passed through the fourth step.
Priority Applications (1)
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---|---|---|---|
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KR1020210150742A KR102632844B1 (en) | 2021-11-04 | 2021-11-04 | Arsenic adsorbent manufacturing apparatus and arsenic adsorbent manufacturing method using same |
Publications (2)
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Patent Citations (2)
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KR101185877B1 (en) * | 2011-06-09 | 2012-09-25 | 금오공과대학교 산학협력단 | Water treatment method of arsenic-containing water by using layered double hydroxide |
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Title |
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이나리, Mg-Fe 층상 이중 수산화물을 이용한 비소 흡착 처리, 광운대학교 대학원, 2018* * |
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