KR20230134792A - 이온강도가 높은 해수를 활용한 타원형 배터라이트 생산 방법 - Google Patents
이온강도가 높은 해수를 활용한 타원형 배터라이트 생산 방법 Download PDFInfo
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Abstract
해수의 간접탄산화를 이용하여 배터라이트형 탄산칼슘을 제조하는 방법은 해수와 산화칼슘을 혼합하여 칼슘 이온을 용출시키는 단계 및 상기 칼슘 이온 용출액에 이산화탄소를 주입하여 배터라이트형 탄산칼슘을 합성하는 단계를 포함하고, 상기 해수는 일반 해수의 이온 강도보다 높을 수 있으며 배터라이트형 탄산칼슘은 타원형인 것을 특징으로 한다.
Description
본 발명은 해수의 간접탄산화를 이용하여 배터라이트형 탄산칼슘을 제조하는 방법에 관한 것으로, 보다 구체적으로는 일반 해수의 이온 강도보다 높은 고농도의 해수를 간접탄산화 용매로 사용하여 타원형의 배터라이트형 탄산칼슘을 제조하는 방법에 관한 것이다.
천연 석회석에서 얻거나 인공적으로 합성된 탄산칼슘(CaCO3)은 종이, 플라스틱, 페인트, 고무, 접착제, 밀봉제, 건물, 건축 등 다양한 산업에서 흔히 사용된다. 화학적으로 합성된 탄산칼슘은 다형체의 형태에 따라 칼사이트, 아라고나이트 및 배터라이트로 분류할 수 있다. 탄산칼슘의 세 가지 다형체는 표면적, 용해성, 비중, 분산력, 다공성과 같은 물리화학적 특성이 서로 다르다. 따라서, 그것들이 사용되는 산업 또한 다르다.
탄산칼슘의 세 가지 다형체 중 하나인 배터라이트는 넓은 표면적, 높은 용해도, 낮은 비중, 그리고 높은 다공성으로 인해 최근 약물전달물질과 뼈 결함용 필러로서 각광받고 있다. 다만 기존 미세입자 배터라이트의 생산방식은 과량의 첨가제를 사용하거나 초음파 조사 등 추가적인 공정이 필요하고 대량생산이 불가능하다는 문제점이 있었다.
지금까지는 불안정한 배터라이트를 생성하기 위해 생체모방 합성법과 이산화탄소 버블링 방법이 사용되었고, 에틸렌 글리콜(EG) 및 폴리머와 같은 첨가물 사용, 초음파 조사 또는 온도 상승이 필요하였다. 용액 혼합 방법인 생체모방 합성법은 나노 크기의 입자를 가진 배터라이트 생성에 있어 이산화탄소-버블링 방법보다 더 효과적이었다. 그러나 100%에 가까운 배터라이트 함량과 입자 크기가 3 μm 미만인 탄산칼슘을 생산하기 위해서는 기존 방법으로는 과량의 첨가물이 필요하고, 첨가물로 인한 독성의 위험이 있으며, 소량씩만 생산할 수 있었다.
이산화탄소-버블링 방법(간접탄산화법)에서는 대부분의 경우 암모니아나 에틸렌 글리콜을 첨가제로 첨가하거나 온도를 60 ℃까지 올리더라도 생성된 베터라이트 함량은 90% 미만이었고 입자 크기는 6~27 μm 였다. 따라서 이산화탄소-버블링 방법을 통해 배터라이트 함량이 100%이고 입자 크기가 3 μm 미만인 탄산칼슘을 합성하는 것은 어려웠다.
특히 타원형의 배터라이트 입자는 구형 입자에 비하여 약물적재 용량 및 능력이 더 우수하다. 그러나 기존에는 타원형 배터라이트를 얻기 위하여, 많은 양의 화학 시약을 사용하였고 염산(HCl)이나 수산화나트륨(NaOH) 혹은 에틸렌 글리콜 같은 첨가제를 첨가하였음에도 불구하고 100% 타원형 배터라이트를 얻기 힘들었다.
기존에는 염화칼슘(CaCl2) 및 탄산나트륨(Na2CO3)을 혼합하여 탄산칼슘을 생산할 때 염의 농도를 증가시킴으로써 타원형 배터라이트를 생산하였다. 대부분의 실험은 과량의 에틸렌 글리콜이 존재하는 상태에서 수행되었으며, 30~60초의 짧은 반응 시간은 구형 배터라이트를 생성하였고, 긴 반응 시간은 구형 배터라이트를 타원형 배터라이트로 전환시켰다. 에틸렌 글리콜이 함유된 용액에 염화칼슘 및 탄산나트륨을 혼합하면 나노 입자의 수가 증가하고 표면 에너지가 증가하게 된다. 생성된 나노 입자 응집체는 더 큰 타원체 입자를 형성하여 총 표면 에너지를 감소시키게 된다.
해수는 이온강도(0.72 M)가 높은 것이 특징이며 간접 탄산화 반응에 영향을 미칠 수 있는 다양한 양이온과 음이온이 함유되어 있다. 해수의 탄산칼슘 포화도가 담수보다 2~7 배 높음에도 불구하고 해수를 이용한 탄산칼슘 합성은 담수보다 더 어렵다. 이는 해수 속의 유기물, 인산 등의 성분으로 인해 고체 탄산칼슘의 형성이 방해를 받기 때문이다. 용액의 탄산칼슘 과포화도는 형성된 탄산칼슘의 형태에 영향을 미치며, 과포화도가 높으면 불안정한 배터라이트를 주로 형성하게 된다. 따라서 해수를 간접탄산화 용매(Indirect carbonation solvent; ICS)로 사용할 경우에 첨가물이나 초음파 조사 없이 배터라이트 함량이 높은 탄산칼슘을 생산할 수 있다. 현재까지 해수를 간접탄산화 용매로 사용하는 연구는 실험실에서 수행된 연구에 국한되어 있었으며 해수를 칼슘(Ca) 또는 마그네슘(Mg)의 원료로 사용하는 연구가 주로 수행되어왔다.
따라서 본 발명에서는 첨가물이나 초음파 조사 없이 해수를 간접탄산화 용매로 사용하여 100% 함량의 배터라이트를 미세입자 크기로 생성하는 기술과 해수의 이온 강도를 조절하여 배터라이트의 함량, 입자 크기, 모양을 조절할 수 있는 방법을 제시한다.
본 발명의 일 목적은 농도를 조절한 해수의 간접탄산화를 이용하여 입자와 모양이 조절된 배터라이트형 탄산칼슘을 제조하는 방법을 제공하는 것이다.
본 발명의 다른 목적은 고농도 해수의 간접탄산화를 이용하여 입자 크기가 작은 타원형의 배터라이트형 탄산칼슘을 제조하는 방법을 제공하는 것이다.
일 측면으로서, 본 발명은, 해수와 산화칼슘(CaO)을 혼합하여 Ca2+(칼슘 이온) 용출액을 용출시키는 단계 및 상기 Ca2+ 용출액에 이산화탄소를 주입하여 배터라이트형(vaterite) 탄산칼슘을 합성하는 단계를 포함하고, 상기 해수는 일반 해수의 이온 강도보다 높은 것을 특징으로 하는, 해수의 간접탄산화를 이용한 배터라이트형 탄산칼슘을 제조하는 방법을 제공한다.
일반 해수 보다 이온 강도가 높은 해수는 탄산칼슘의 과포화 경향이 높기 때문에 간접탄산화 용매로 활용하면 첨가물이나 추가 공정 없이 배터라이트형 탄산칼슘을 생성할 수 있다. 또한, 마그네슘이 포함되지 않으면서 이온 강도가 높은 해수를 이용하면 배터라이트의 표면에너지가 감소하게 되어 일반 해수보다 배터라이트 생성에 더 유리하고 입자 크기 또한 감소시킬 수 있다.
상기 해수는 일반 해수의 이온 강도보다 1.5 배 이상 높을 수 있다. 바람직하게는, 해수의 이온 강도는 1.05 M 이상인 것을 사용할 수 있다. 해수의 농도가1.05 M 이상일 때 배터라이트 함량은 100%이고 모양은 타원형으로 생성될 수 있다.
상기 Ca2+(칼슘 이온) 용출액을 용출시키는 단계에서 Mg(마그네슘)은 침전되어 전부 제거될 수 있다. 배터라이트는 마그네슘의 농도가 무시할 수 있을 정도로 적을 때만 생성된다. 마그네슘이 함유되지 않은 해수에서는 칼사이트 대신 배터라이트가 생성될 수 있다.
상기 일반 해수의 이온 강도보다 1.5 배 이상인 해수로 생성되는 배터라이트형 탄산칼슘은 타원형일 수 있다. 일정한 온도에서 해수의 점도는 담수보다 높고 해수의 염도가 높아질수록 점도는 높아진다. 점성이 높은 환경에서는 결정화 속도가 느려진다. 구면 결정의 전구체인 비정질 나노결정체의 집합으로 인해 국소 점도가 증가하면 칼사이트 결정화를 늦추고 구형 결정에 유리한 조건을 만들게 된다.
또한, 해수의 이온 강도가 높아질수록 생성된 배터라이트형 탄산칼슘 입자의 종횡비는 커질 수 있다. 상기 배터라이트형 탄산칼슘 입자의 종횡비는 1.20 이상으로 합성될 수 있다.
상기 해수의 이온 강도가 높아질수록 배터라이트형 탄산칼슘의 입자 크기는 작아진다. 상기 배터라이트형 탄산칼슘의 입자 크기는 3 μm 이하로 조절될 수 있다. 탄산칼슘의 입자 크기는 과포화 및 2단계 핵생성 메커니즘에 의해 조절된다. 해수의 이온 강도가 높아지면 과포화가 증가되어 더 작은 결정 소단위체가 형성된다. 과포화 시스템에서 많은 핵생성 부위가 제공되면 핵생성률은 더 높아지게 되고, 과포화의 정도가 증가함에 따라 핵의 수는 증가하는 반면 반응물의 수는 일정하게 유지된다. 따라서 배터라이트의 입자 크기는 감소될 수 있다.
상기 배터라이트형 탄산칼슘의 표면적은 20.0 m2/g 이상으로, 상기 배터라이트형 탄산칼슘의 공극 크기는 0.1 cm3/g 이상으로 제조될 수 있다.
본 발명에 따르면, 이온강도를 조절한 해수를 이용하여 산업부산물의 칼슘을 이온화된 칼슘으로 추출하고, 이산화탄소를 주입하여 타원형 모양의 탄산칼슘으로 재합성함으로써 합성된 탄산칼슘은 구형인 배터라이트 보다 넓은 비표면적(surface area)과 공극 크기(pore size) 및 높은 용해도, 그리고 높은 분산력을 가진 타원형 배터라이트를 합성할 수 있다.
또한, 타원형 배터라이트 합성을 통해 탄산칼슘의 비표면적과 기공 크기를 극대화시켜서 건축재료, 화장품뿐만 아니라 골충전체, 임플란트, 약물전달물질 등 의약품으로써의 활용능력을 높일 수 있다. 나아가 이온강도가 높은 해수의 사용은 담수화 공정에서 버려지고 있는 해수담수화 농축수를 재활용 할 수 있다.
도 1은 본 발명의 탄산칼슘을 제조하는 방법을 나타낸 도면이다.
도 2는 해수의 이온강도 변화에 따른 배터라이트의 함량과 입자 크기의 변화를 나타내는 그래프이다.
도 3은 해수의 이온강도 변화에 따른 생성된 탄산칼슘의 XRD 그래프 변화로, (a) 0.25S, (b) 0.5S, (c) 0.75S, (d) 1.0S, (e) 1.5S, (f)2.0S 및 (g) 3.0S이다.
도 4는 해수의 이온강도 변화에 따라 간접탄산화 공정으로 생성된 탄산칼슘의 입자 크기 분포 변화를 나타내는 그래프이다.
도 5는 해수의 이온강도에 따른 간접탄산화 공정으로 생성된 탄산칼슘의 SEM 이미지로, (a) 0.25S, (b) 0.5S, (c) 0.75S, (d) 1.0S, (e) 1.5S, (f)2.0S 및 (g) 3.0S이다.
도 6은 해수의 이온강도에 따른 종횡비의 변화 그래프이다.
도 7은 해수의 이온강도에 따른 종횡비의 변화를 SEM으로 측정한 이미지로, (a) 1.0S, (b) 1.5S, (c) 2.0S, 및 3.0S이다.
도 2는 해수의 이온강도 변화에 따른 배터라이트의 함량과 입자 크기의 변화를 나타내는 그래프이다.
도 3은 해수의 이온강도 변화에 따른 생성된 탄산칼슘의 XRD 그래프 변화로, (a) 0.25S, (b) 0.5S, (c) 0.75S, (d) 1.0S, (e) 1.5S, (f)2.0S 및 (g) 3.0S이다.
도 4는 해수의 이온강도 변화에 따라 간접탄산화 공정으로 생성된 탄산칼슘의 입자 크기 분포 변화를 나타내는 그래프이다.
도 5는 해수의 이온강도에 따른 간접탄산화 공정으로 생성된 탄산칼슘의 SEM 이미지로, (a) 0.25S, (b) 0.5S, (c) 0.75S, (d) 1.0S, (e) 1.5S, (f)2.0S 및 (g) 3.0S이다.
도 6은 해수의 이온강도에 따른 종횡비의 변화 그래프이다.
도 7은 해수의 이온강도에 따른 종횡비의 변화를 SEM으로 측정한 이미지로, (a) 1.0S, (b) 1.5S, (c) 2.0S, 및 3.0S이다.
이하, 첨부한 도면을 참조하여 본 발명의 실시예에 대해 상세히 설명한다. 본 발명은 다양한 변경을 가할 수 있고 여러 가지 형태를 가질 수 있는 바, 특정 실시예들을 도면에 예시하고 본문에 상세하게 설명하고자 한다. 그러나 이는 본 발명을 특정한 개시 형태에 대해 한정하려는 것이 아니며, 본 발명의 사상 및 기술 범위에 포함되는 모든 변경, 균등물 내지 대체물을 포함하는 것으로 이해되어야 한다. 각 도면을 설명하면서 유사한 참조부호를 유사한 구성요소에 대해 사용하였다.
본 출원에서 사용한 용어는 단지 특정한 실시 예를 설명하기 위해 사용된 것으로서 본 발명을 한정하려는 의도가 아니다. 단수의 표현은 문맥상 명백하게 다르게 뜻하지 않는 한, 복수의 표현을 포함한다. 본 출원에서, "포함하다" 또는 "가지다" 등의 용어는 명세서 상에 기재된 특징, 단계, 동작, 구성요소, 부분품 또는 이들을 조합한 것이 존재함을 지정하려는 것이지, 하나 또는 그 이상의 다른 특징들이나 단계, 동작, 구성요소, 부분품 또는 이들을 조합한 것들의 존재 또는 부가 가능성을 미리 배제하지 않는 것으로 이해되어야 한다.
다르게 정의되지 않는 한, 기술적이거나 과학적인 용어를 포함해서 여기서 사용되는 모든 용어들은 본 발명이 속하는 기술 분야에서 통상의 지식을 가진 자에 의해 일반적으로 이해되는 것과 동일한 의미를 가지고 있다. 일반적으로 사용되는 사전에 정의되어 있는 것과 같은 용어들은 관련 기술의 문맥 상 가지는 의미와 일치하는 의미를 가지는 것으로 해석되어야 하며, 본 출원에서 명백하게 정의하지 않는 한, 이상적이거나 과도하게 형식적인 의미로 해석되지 않는다.
본 발명은 기존의 배터라이트 생산에서 직면하는 문제를 극복할 수 있는 대량 생산 능력을 갖춘 화학적 첨가물이 없는 단순한 저비용 기술에 관한 것이다. 첨가제나 초음파를 사용하는 기존 방법과 달리 이온 강도가 높은 해수를 간접탄산화 용매로 사용하여 생성되는 탄산칼슘의 형태, 입자 크기, 모양 등의 변화를 살펴보았다. 일반해수보다 높은 이온 강도의 해수를 사용하면 탄산칼슘의 과포화, 마그네슘 부재, 높은 점성, 배터라이트의 표면 에너지 감소로 인하여 작은 입자 크기의 배터라이트가 합성되었다. 배터라이트 함량은 최대 100%로 증가시킬 수 있었고 입자 크기는 약 2 μm 정도로 작게 생성되었다.
또한, 해수의 이온 강도를 조절하면 구형 또는 타원형 배터라이트를 선택적으로 생산할 수 있고, 배터라이트의 종횡비를 조절할 수 있으며, 배터라이트의 표면적과 공극 크기를 조절할 수 있었다. 이온 강도가 높은 해수를 이용하여 표면적이 27 m2/g, 공극 크기가 0.14 cm3/g인 타원형 배터라이트를 생산함으로써 적재 용량을 확대할 수 있었다. 향후 일반해수 대비 1.5~2.0 배의 이온강도의 해수담수화 농축액을 활용하여 표면적과 공극크기가 높고 입자 크기가 균일하고 작은 타원형 배터라이트를 경제적으로 생산할 수 있을 것으로 기대한다.
이하에서는 구체적인 실시예와 함께 본 발명의 내용을 추가적으로 설명하도록 하겠다.
실시예: 해수를 사용한 탄산칼슘 생성 기술
도 1은 본 발명의 탄산칼슘을 제조하는 방법을 나타낸 도면이다.
도 1을 참조하면, 산화칼슘(CaO)과 인공 해수를 1:50 (g:mL)의 비율로 혼합하여 200 rpm으로 교반한 후에 0.45 μm의 막필터로 여과하였다. 칼슘(Ca) 용출액 1 L에 99.9%의 이산화탄소(CO2)를 0.8 L/min의 유량으로 주입하고 500 rpm으로 교반하였다. 마지막으로 생성된 탄산칼슘 0.45 μm 막필터로 여과하여 60 ℃에서 건조시켰다.
칼슘 용출 및 탄산화 반응은 이온 강도가 서로 다른 7가지 용액을 사용하여 수행하였다. 인공 해수의 성분 비율은 기본 인공해수의 성분 비율과 동일하나 각 성분의 농도는 해수의 0.25, 0.5, 0.75, 1.0, 1.5, 2.0, 3.0 배로 조정하여 사용하였다. 해수의 상이한 농도에 따라 0.25S, 0.5S, 0.75S, 1.0S, 1.5S, 2.0S 및 3.0S라 명명하였다. 자연 해수의 이온 강도(1.0S)는 0.72 M 이다. 기본 인공해수 성분의 농도는 하기 표 1에서 확인할 수 있다.
실험예 1: 탄산칼슘의 형태 및 입자 크기에 미치는 영향
도 2는 해수의 이온강도에 따른 배터라이트의 함량과 입자 크기의 변화를 나타내는 그래프이고, 도 3은 해수의 이온강도에 따른 생성된 탄산칼슘의 XRD 그래프로, (a) 0.25S, (b) 0.5S, (c) 0.75S, (d) 1.0S, (e) 1.5S, (f)2.0S 및 (g) 3.0S이고, 도 4는 해수의 이온강도에 따라 간접탄산화 공정으로 생성된 탄산칼슘의 입자 크기 분포를 나타내는 그래프이다.
도 2, 도 3 및 도 4를 참조하면, 이온강도를 조절한 해수를 이용하여 산업부산물에서 칼슘을 추출한 후에 이산화탄소를 주입하여 합성된 탄산칼슘의 형태 및 입자 크기를 확인할 수 있다. 칼슘을 함유한 산업부산물 대신 산화칼슘을 사용하였다. 해수의 이온강도 변화에 따라 생성되는 탄산칼슘의 바테라이트 함량과 입자크기의 변화는 정반대의 경향을 나타낸다. 이온강도가 일반 해수의 0.25 배에서 1.0 배까지 높아지면 탄산칼슘의 배터라이트 함량은 59.6%에서 95.8%로 급증한 반면 탄산칼슘의 입자 크기는 8.56 μm에서 3.03 μm로 크게 감소된다. 해수보다 이온 강도가 높은 용액에서는 이온 강도가 높아지면서 탄산칼슘의 배터라이트 함량이 점차 증가해 100%에 도달된다. 이때, 이온 강도가 일반 해수의 3 배일 때는 입자 크기가 가장 낮은 2.01 μm로 점차 감소하는 것으로 나타났다.
해수를 간접탄산화 용매로 사용하는 공정에서 높은 이온 강도의 해수를 사용하는 것은 과포화도 증가하여 칼사이트가 생성되기보다는 배터라이트가 생성되려는 경향이 커진다. 또한, 배터라이트는 마그네슘의 농도가 무시할 수 있을 정도로만 존재할 때 생성되는데, 칼슘 용출 과정에서 마그네슘은 침전되어 전부 제거된다. 마그네슘이 함유되지 않은 인공 해수를 사용함으로써 칼사이트 대신 배터라이트가 생성된다.
탄산칼슘의 과포화는 무정형 탄산칼슘뿐만 아니라 배터라이트 입자를 형성하는 결정체의 크기에 영향을 미친다. 과포화도가 증가함에 따라 더 작은 결정 소단위체를 형성하고 이를 통해 많은 핵생성 부위를 제공하게 되어 핵생성률을 더 높이게 된다. 과포화 정도가 증가함에 따라 핵의 수는 증가하는 반면 반응물의 수는 일정하게 유지되기 때문에 무정형 탄산칼슘과 배터라이트의 입자 크기는 감소된다.
해수의 이온 강도가 증가함에 따라 입자 크기 분포가 좁아지는 것을 확인할 수 있다. 이는 탄산칼슘의 입자 크기가 더욱 균일해진다는 것을 의미한다. 일반해수 이온강도의 1.5 배에 달하는 용액에서 탄산칼슘의 입자크기 분포 범위가 가장 작았으며, 이온강도가 높아져도 더 이상 감소하지 않았다.
실험예 2: 배터라이트의 모양, 표면적 및 공극 크기에 미치는 영향
도 5는 해수의 이온강도에 따른 간접탄산화 공정으로 생성된 탄산칼슘의 SEM 이미지로, (a) 0.25S, (b) 0.5S, (c) 0.75S, (d) 1.0S, (e) 1.5 S, (f)2.0 S 및 (g) 3.0S이고, 도 6은 해수의 이온강도에 따른 종횡비의 변화 그래프이고, 도 7은 해수의 이온강도에 따른 종횡비의 변화를 SEM으로 측정한 이미지로, (a) 1.0S, (b) 1.5S, (c) 2.0S, 및 3.0S이다.
도 5, 도 6 및 도 7을 참조하면, 용액 성분은 일반 해수와 동일하지만 이온 강도를 조절하자 생성된 탄산칼슘의 형태뿐만 아니라 모양도 변형되는 것을 확인할 수 있다. 용액의 이온 강도가 일반 해수보다 낮은 경우에는(0.25S, 0.5S, 0.75S) 마름모면 칼사이트와 구형 배터라이트가 함께 관찰된다. 반면 이온강도 0.72 M(1.0S)의 해수를 사용하였을 때는 구형의 배터라이트만 관찰된다.
SEM 이미지로 관찰해보면 이온강도가 자연 해수보다 낮을 경우(0.25S, 0.50S, 0.75S) 정육면체의 칼사이트(calcite)형 탄산칼슘과 구형 배터라이트(vaterite)가 생성되는 것을 확인할 수 있다. 그러나 자연 해수보다 이온강도가 더 커지면(1.5S, 2.0S, 3.0S) 타원형의 배터라이트 비율이 증가하고 타원 입자의 종횡비가 증가된다. 해수의 이온 강도가 더 증가하는 경우에는(1.5S, 2.0S, 3.0S) 타원 구조의 배터라이트가 관찰된다. 해수의 이온강도가 1.0S에서 3.0S로 증가하였을 때 배터라이트 입자의 종횡비는 그에 비례하여 증가된다. 종횡비 1.01의 구형 배터라이트는 일반 해수(1.0S)와 동일한 이온강도를 가진 용액에서 나타나며, 종횡비 1.5:1의 타원형 배터라이트는 일반 해수(3.0S)의 3배 이온강도를 가진 용액에서 생성된다. 입자의 크기는 해수의 이온 강도가 1.0S에서 3.0S로 증가함에 따라 감소된다.
하기 표 2를 확인해보면, 해수 이온 강도가 1.0S에서 3.0S로 증가함에 따라 표면적과 공극 크기가 증가하는 것을 확인할 수 있는데, 입자의 종횡비가 증가하였기 때문이다. 타원형 배터라이트가 구형 입자보다 작은 입자 크기를 갖는다. 비슷한 입자 크기를 가진 배터라이트의 경우 타원형 입자의 표면적과 공극 크기가 구형보다 크다. 타원형 배터라이트는 구형 배터라이트보다 훨씬 높은 반응도, 표면적, 공극 크기를 가진 것으로 알려져 있다. 3.0S 인공 해수를 사용하는 경우, 표면적과 공극 크기는 각각 27 cm2/g, 0.14 cm3/g인 타원형 배터라이트가 생산된다.
표면적이 높은 배터라이트는 약물 전달 물질로 사용 가능성이 제기되고 있다. 본 발명에서 해수의 이온 강도를 높이면 표면적과 공극 크기가 큰 타원형 배터라이트가 생성된다. 이 결과는 해수보다 이온 강도가 2배 높은 해수담수화 농축수을 간접탄산화 용매로 활용하여 표면적과 공극 크기가 크고 입자 크기가 균일하며 작은 타원형 배터라이트를 경제적으로 생산할 수 있는 가능성을 보여준다. 이 배터라이트는 적재 용량이 큰 약물 전달 물질로 사용될 수 있다.
상기에서는 본 발명의 바람직한 실시예를 참조하여 설명하였지만, 해당 기술 분야의 숙련된 당업자는 하기의 특허 청구 범위에 기재된 본 발명의 사상 및 영역으로부터 벗어나지 않는 범위 내에서 본 발명을 다양하게 수정 및 변경시킬 수 있음을 이해할 수 있을 것이다.
Claims (10)
- 해수와 산화칼슘(CaO)을 혼합하여 Ca2+(칼슘 이온)을 용출시키는 단계; 및
상기 Ca2+ 용출액에 이산화탄소를 주입하여 배터라이트형(vaterite) 탄산칼슘을 합성하는 단계;를 포함하고,
상기 해수는 일반 해수의 이온 강도보다 높은 것을 특징으로 하는,
해수의 간접탄산화를 이용한 배터라이트형 탄산칼슘을 제조하는 방법. - 제1항에 있어서,
상기 해수는 일반 해수의 이온 강도보다 1.5 배 이상 높은 것을 특징으로 하는,
해수의 간접탄산화를 이용한 배터라이트형 탄산칼슘을 제조하는 방법. - 제1항에 있어서,
상기 Ca2+(칼슘 이온)을 용출시키는 단계에서 Mg(마그네슘)을 침전시켜 전부 제거되는 것을 특징으로 하는,
해수의 간접탄산화를 이용한 배터라이트형 탄산칼슘을 제조하는 방법. - 제2항에 있어서,
상기 배터라이트형 탄산칼슘은 타원형인 것을 특징으로 하는,
해수의 간접탄산화를 이용한 배터라이트형 탄산칼슘을 제조하는 방법. - 제1항에 있어서,
상기 해수의 이온 강도가 커지면 상기 배터라이트형 탄산칼슘 입자의 종횡비가 커지는 것을 특징으로 하는,
해수의 간접탄산화를 이용한 배터라이트형 탄산칼슘을 제조하는 방법. - 제1항에 있어서,
상기 해수의 이온 강도가 커지면 배터라이트형 탄산칼슘의 입자 크기가 작아지는 것을 특징으로 하는,
해수의 간접탄산화를 이용한 배터라이트형 탄산칼슘을 제조하는 방법. - 제1항에 있어서,
상기 해수의 이온 강도는 1.0 M 이상으로 조절되는 것을 특징으로 하는,
해수의 간접탄산화를 이용한 배터라이트형 탄산칼슘을 제조하는 방법. - 제2항에 있어서,
상기 배터라이트형 탄산칼슘 입자의 종횡비는 1.20 이상인 것을 특징으로 하는,
해수의 간접탄산화를 이용한 배터라이트형 탄산칼슘을 제조하는 방법. - 제2항에 있어서,
상기 배터라이트형 탄산칼슘의 입자 크기는 3 μm 이하로 조절되는 것을 특징으로 하는,
해수의 간접탄산화를 이용한 배터라이트형 탄산칼슘을 제조하는 방법. - 제2항에 있어서,
상기 배터라이트형 탄산칼슘의 표면적은 20.0 m2/g 이상으로 조절되고,
상기 배터라이트형 탄산칼슘의 공극 크기는 0.1 cm3/g 이상으로 조절되는 것을 특징으로 하는,
해수의 간접탄산화를 이용한 배터라이트형 탄산칼슘을 제조하는 방법.
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