KR870002011B1 - 소결체로 된 탈취제의 제법 - Google Patents

Abstract

내용 없음.

Description

소결체로 된 탈취제의 제법

본 발명은 흡착 및 이온교환능에 의하여 탈취기능을 가지는 소결체로 된 고형의 탈취제 제조방법에 관한 것이다. 더욱 구체적으로 기술하면, 저올라이트의 일종인 비석, 규조토 맥반석 및 점토를 일정비율로 배합하여 이를 유리화나 자기화 되기 전의 상태에서 소결시킨 고상의 탈취제에 관한 것이라 하겠다.

종래의 탈취제로서는 장석형고령토, 열처리한 토탄, 고반, 황산철, 벤토나이트, 기타 흡착성 광물질성분의 둘 이상의 화학적 처리방법이나 물리적 방법으로 처리하여 분상화한 탈취제가 있으나 사용시 비산하여 주위를 오염시키므로서 비위생적이고 사용중 손실이 많으며 재생이 거의 불가능함은 물론 액중에서 사용할 수 없었다.

또 엽랍석, 소석회 및 염화석고를 주재로 한 것에 칠레초석 이산화망간 등의 산화촉진제를 첨가하여 일정형의 혼합물체를 형성한 일산화탄소 흡착용 흡착제나 유화수소 또는 아황산개스 등의 황함유기체들을 제거하기 위하여 제조된 황산철을 주제로 한 흡착제 등은 그 용도가 극히 제한되어 있어 다양한 방취성 물질을 흡착탈취할 수는 없다.

그밖에도 톨룰라속과 아스퍼질러스속의 효소군의 작용에 의한 탈취제도 개발되어 있으나 효소의 배양분리과정에서 잡균이 혼입되기 쉬워 극히 비위생적이라 할 수 있으며 특히 냉장고와 같은 저온 대역에서는 상술한 효소군의 활동이 거의 정지되는 상태이므로 본래의 탈취기능을 제대로 발휘할 수 없다.

일본 특허출원공개소 55-47143호에서는 천연 제올라이트를 광산으로 끓여서 수세후 광산의 제 1 철염의 수용액에 침지처리후 건조하는 암모니아 탈취제 제조방법을 제공하고 있으나 암모니아 이외의 다른 기체성분은 흡수 제거하지 못하는 단점이 있다.

한국 특허공고 소71-217호는 다공질규조토, 점토분말, 유기질분말을 가압성형 후 가열소성하는 여과재의 제법이 있으나 이는 단순히 액체의 여과에 한하는 것으로 기체여과는 불가능하였다.

본 발명에 의한 탈취제는고형화된 소결체이므로 분상 및 액상 탈취제의 사용상 단점을 해소할 수 있고 또 저온에서는 물론 고온에 이르기까지 광범위한 온도대역에서 사용할 수 있으며 특히 액상이나 기상에서 양쪽 공히 사용할 수 있는 탈취제라 할 수 있다.

본 발명은 제오라이트, 규조토, 맥반석, 점토를 반죽성형후 고온에서 소결한 후 소결체를 가성소다용액으로 세척하는 공정으로 구성되어 있다.

상술한 본 발명에 의한 탈취제의 제조방법에 있어서 사용되는 원료로서 중량비로 약 40~60% 차지하는 제오라이트 소재로는 방비석(Analcite), 능비석(Chabacite), 취비석(Heulandate), 모르데비석(Mordenite), 탁비석(Laumonite), 소다비석(Natrolite)을 클리노프틸라이트 중 단독 또는 2 이상을 선택할 수 있고 약 20~40%을 차지하는 규조토는 불순물이 적고 SiO₂함량이 높을수록 더욱 효과적이라 할 수 있다.

또 하나의 성분으로서 크린스톤(Cleanstone)의 원료로 널리 알려져 있는 맥반석(麥飯石)을 약 5~15%정도 배합하게 된다. 그밖에 상술한 성분과 배합시 점착력과 가소성을 부여하고 소결후 고착력과 강도를 부여하기 위하여 벤토나이트와 같은 점토를 5~15%정도 사용하게 된다.

물론 상술한 탈취제 원료들은 대체로 이온교환능이나 흡착능을 지닌 소재이지만 기능과 성질에서 차이가 있다 하겠으며 이와같은 소재들의 일반적인 특성을 알아보면 방비석(Analcite)은 소다비석의 풍화변질로 생성된 것으로 소성시 250~400℃에서 결정수를 천천히 방출하고 700℃이하의 온도에서는 구조의 변화가 없으며 NaAl Si₂O·H₂O인 화학성분을 갖는다. 또 능비석(Chabacite)은 (Ca, Na₂) (Al₂Si₇O₁₈) 6H₂O의 화학성분으로 나타낼 수 있으며 부탄을 흡착하는 등 몰레키슬리시프 작용을 갖이고 있으며 응회암을 치황하여 생성된 휘비석(Heulandite)은 Ca (Al₂Si₇O₁₈). 6H₂O으로서 양이혼교환능을 나타낸다.

모르데비석(Mordenite)은 (Ca, K₂, Na₂) (Al, Si₅O₁₂)₂· 7H₂O로서 암모니아, 이산화탄소, 아황산개스에 대한 흡착능을 나타내므로 토양개량제로서도 널리 사용되고 있고, 현무암(玄武岩), 알카리암석 중에 2차적 변질물로서 존재하는 소다비석(Natrolite)은 염기교환성을 이용하여 이온교환에 의한 흡착능을 가지며 경수를 연화할 수 있는 기능을 가지고 열에 대한 특성은 300℃에서 급격히 결정수를 방출하며 700℃ 이하의 온도에서는 결정이 파괴되지는 않는다.

또 규조토는 구조상 미소한 다공질로서 강력한 흡착능과 이온교환능을 가지고 있고, 액상 및 기상중에서 극히 미세한 불순물을 흡착제거할 수 있다. 기타의 성분으로서 점토의 일종인 벤토나이트도 흡착성은 있지만 가소성과 점질력이 부족한 상술한 원료들을 융화결착하는 매개체의 역활과 소결후에 강도를 부여함이 주기능이라 할 수 있다.

이상과 같은 소제를 사용하는 본 발명에 의한 탈취제의 제조방법은 각각의 원료를 분쇄하거나 수파처리 또는 기타 방법에 의하여 분급한 분말을 200~400메쉬범위의 입도를 취하고 언급한 배합비율 범위에서 배합한 다음 실온에서 반죽하여 일정한 형태로 성형하고, 이 성형체를 상온에서 건조한 다음 고온 소성로에서 단계적으로 온도를 상승시켜 소성한다. 이 소성공정 중에 성형체가 완전히 자기화나 유리화되기 전의 상태로 소성을 정지시키고 이 소결체를 가성소다 2~10% 희석용액에 침지처리하여 수세함을 특징으로 하는 소성화한 탈취제의 제조방법에 관한 것이다.

본 방법에서 가장 중요한 것은 소결정도에 관한 것이라 하겠다. 물론 다양한 성분으로 구성되어 있으므로 해서 온도에 따른 각 소재의 열에 대한 상태변화도 달라지겠지만 소재가 완전히 유리화나 자기화의 상태로 되어서는 흡착 및 이온교환에 의한 탈취기능을 나타내지 못하므로 자기화나 유리화가 되기 전에 소성을 중지하는 것이 본 발명의 탈취능현출에 가장 중요한다.

이를 더욱 구체적으로 설명하면, 소결의 정도는 각 소재로 배합된 성형체에 가시적으로 보아 연속기공이 그대로 존재하는 상태를 유지한채 성형체를 구성하는 미세입자와 입자간의 접촉점이 경계면에서 고착하는 정도로 소결을 끝내지 않으면 않되며 이와같은 상태를 유지할 수 있는 온도는 각 소재에 함유되는 불순물과 입도의 크기에 따라 약간의 차이는 있지만 950°~1,050℃의 온도범위로 볼 수 있다. 또 각 성분의 소성과정에서 열에 대한 상태변화를 열거하면 규조토의 경우에 있어서는 약 200℃ 이상의 부근에서 심한 이상 팽창을 나타내며 1,050℃ 이상에서는 심한 수축현상이 발생한다.

따라서. 생성된 소결체의 구조안정화와 내성을 주고 성형고착역활을 한다.

그리고 벤토나이트의 주성분인 몬모릴로나이트는 OH기를 가지는데 온도가 상당히 높아지면 이것을 결합하여 구조수 또는 결정수로 방출되고 그밖에도 결정층간에 물을 흡장내지 흡착하는 층간수가 있고 이 층간수는 300℃가열로 제거되지만 이 온도를 넘지 않으면 가역적(可逆適)으로 된다.

또 몬모릴로나이트는 800℃로 가열해도 수일간 상온으로 방치하면 어느정도 결정수로 흡수하며 다른 점토에 비해서 용융점이 낮고 대략 800℃에서 구조가 파괴되어 850℃에서 스피넬구조로 되며 약 950℃에서 크리스토발나이트화하고 1000℃이상에서 뮬라이트화 되어 재결정화함과 동시에 입자표면이 융화하여 맥반석, 비석 등을 고착시킨다.

그외에 900~1,050℃의 온도범위에서 진(眞)기공율이나 겉보기 기공율이 최고로 증가하여 그 이상의 온도에서는 다시 감소한다.

또 본 발명에 의한 탈취제의 주성분이 되는 비석은 종류에 따라 약간의 차이는 있지만 일반적으로 약 250℃에서부터 결정수를 방출하게 되고 약 700℃이하에서는 결정이 파괴되지 않음은 물론 1,050℃ 이하에서도 다른 광물로 변화되지 않고 냉각하면 거의 본래의 구조상태로 유지되어 고유의 기능과 특성을 나타내어 탈취기능을 나타낸다.

그리고 , 맥반석의 경우에 있어서도 1,050℃ 이하에서는 결정수를 방출하나 기본 구조에는 큰 변화가 없다.

전술한 바와 같이 점토인 벤토나이트는 소결 1단계인 950~1,050℃에서 표면융착성을 가지므로서 다른 소재의 입자를 결착하는 가교적인 역활을 하게 되고 따라서 소결고화하는 것으로 볼 수 있다.

몰론 본 방법에 의한 소결체를 구성하는 입자와 입자간의 표면결착은 점토인 벤토나이트의 표면융착에 주로 의존하는 것이지만 증발응축에 의한 입자간의 표면결착 두 입자간 즉 상간의 화학반응에 의한결착, 저융점물질의 표면용출에 의한 입자간의 결착 등이 미비하나마 존재하느 것으로 볼 수 있다.

또 본 방법에 있어서 소결체를 가성소다휘석용액에서 침지하는 공정은 전단계 공정에서 소성한 소결체를 냉각시킨 후 가능한 빠른 시간에 2~10%의 가성소다 용액에서 온도 30°~70℃를 유지시켜 수시간 침지한 후 수세 건조한다.

이와같은 처리공정은 본 소결체의 이온교환능을 향상시키는데 큰 도움이 된다. 또 본 방법에 의한 소결체에 사용된 소재들은 고유의 흡착능과 이온교환능을 가지고 있지만 소결체를 무수한 연속기공체의 구조로 형성한 소결공정과 이온교환능을 향상시킨 가성소다용액 처리공정을 거치므로 상승효과를 얻게 한 것이 본 방법의 기술사상이라 하겠으며 이와같은 소결체로 된 탈취제는 종래의 분말상이나 액상탈취제의 사용상 문제점을 해소할 수 있고 액상 및 기상에서 양쪽 공히 탈취능을 가질 수 있음은 물론 다양한 성분탈취에 사용할 수 있는 것이 또한 본 탈취제의 특징이라 하겠다.

그밖에도 경수를 연화할 수 있는 기능과 미세한 유기 및 무기물질을 흡착여과할 수 있는 기능도 보유하고 있다.

전술한 본 발명에 의한 소결체로 된 탈취제의 기능과 효과를 실제 실시예를 들어 설명하면 본 발명의 기술사상이 더욱 분명해짐을 알 수 있다.

[실시예 1]

300mesh소다비석, 모르데비석 및 능비석분말을 동밀량으로 배합한 분말을 중량비로 50%, 규조토30% 맥반석, 점토 각각10%씩을 배합 반죽하여 일정한 형태로 성형하여 상온에서 건조한 다음, 고온소성로에 넣고, 단계적으로 온도를 상승시켜 소성하되 온도 약 1,000℃로 유지시켜 5시간 소결하여 냉각한 즉시 온도 50℃전후로 유지시킨 가성소다용액(5%)에 3시간 침지한 후 수세하여 소결체로 된 탈취제를 얻었다.

[실시예 2]

실시예 (1)의 방법으로 제조한 소결체로 된 탈취제로서 그 기능과 효과시험을 하여 아래와 같은 결과를 얻었다.

가. 암모니아 기체흡착제거시험

직경 8㎝원통관에 실시예(1)에서 얻은 탈취제를 50cm 길이로 수장하고 180ppm의 암모니아 기체를 통과시켜 유속과 시간경과에 따른 흡착된 기체의 양을 측정하였다.

나. 아황산 및 일산화탄소 기체에 대한 흡착시험

150ppm의 아황산 및 일산화탄소 기체를 각각 1m³의 밀폐용기에 충진시키고 겉보기 체적 0.1m³에 해당하는 실시예(1)의 탈취제를 각 용기에 수장한 다음 2시간 경과후 흡착량을 측정한 결과 미흡착되어 검출되는 아황산기체가 6ppm이고, 일산화탄소는 21ppm으로 측정되었다.

다. 부패성 유기물 악취에 대한 탈취시험

돼지고기, 생선(조기), 양파를 각각 100g식 300g으로 한 시료를 500l이 밀폐된 용기에 수장한 다음 30℃에서 2일간 방치하면 악취를 발생케 한 다음 시료를 제거한 후 실시예 (1)의 탈취제 200g을 용기에 넣어 2시간 경과시켜 악취발생여부를 시험한 결과 악취가 전혀 없었다.

이상이 실시예에서 나타난 효과 이외에도 수중에서 수은카드미늄등의 중금속과 시안, 유기물, 세균 등의 오염물질을 흡착할 수 있어 물을 정화시킬 수 있으며 경수의 연화에도 큰 효과를 얻을 수 있다.

더욱 이 종래의 탈취제에 비해 유리한 것은 실시예 (2)에서 탈취가 끝난 탈취제를 일광중에 수시간 방치하면 재생이 되며 200℃~300℃에서 열처리하면 수분내에 재생이 되어 재사용될 수 있다.

Claims (1)

1. 중량비로 소오다비석, 능비석, 모르데비석, 탁비석, 휘비석, 방비석, 클리노프릴 톨라이트 중 하나 또는 둘 이상으로 되는 제오라이트 40~60%, 규조토 20~40%, 맥반석 5~15%, 점토(벤토나이트) 5~15%의 분발을 반죽하여 성형 건조한 다음 고온소성로에 넣고 단계적으로 온도를 상승시키되 950℃~1,050℃로 5시간 이하로 소결한 소결체를 2~10% 농도의 가성소다 희석용액에 침지후 수세하여 됨을 특징으로 하는 소결체로 된 탈취제의 제조방법.