KR910004081B1 - 폐수 또는 산업폐기물중의 유해중금속 포집제(浦集劑) - Google Patents

Abstract

내용 없음.

Description

폐수 또는 산업폐기물중의 유해중금속 포집제(浦集劑)

본 발명은 유해 중금속류를 함유하는 폐수 또는 산업폐기물에 대하여, 무해화 처리제로서

[일반식 1]

(단, R은 알킬기, M은 Na 또는 NH₄를 나타낸다)로 표시되는 디알킬디티오 카르바민산염에 안정제로서 후민산이 함유되어 있는 것을 특징으로 하는 폐수 또는 폐기물의 유해중금속 포집제에 관한 것이다. 유해 중금속류를 함유하는 산업폐기물, 예컨데 중금속을 함유하는 공장폐수 또는 중금속을 함유하는 오염된 토양 등에 첨가하여, 중금속류와 반응시켜 불용성인 물질을 생성시키는 것에 의하여, 상기의 산업폐기물을 무해화시키도록 하는 공해분야에 이용된다.

종래, 이러한 종류의 산업폐기물을 처리하는 방법으로서 알칼리제에 의한 중화, 응집, 침전 등의 방법과, 전해법, 이온교환법, 세멘트에 의한 고결법등의 방법이 사용되어 왔다. 이와같은 종래의 알칼리제에 의한 중화, 응집, 침전 등의 방법에 있어서는 처리효과가 완전하지가 못하며, 특히 동과 암모니아가 착염을 형성한 착체화합물등에 대해서는, 이 방법으로서는 처리되지 못하였다. 그리고, 이온교환법은 재생할때에 다시 별도의 재생수 처리장치가 필요하게 되어 금속의 재 이용목적이 아니고서는 설비비만 가중될 뿐 처리효과가 완전하지 못한 것이다. 또한 세멘트에 의한 고결법은 대단히 농후한 유해폐기물인 경우라면 비용적인 면에서는 효과적이지만, 일반폐기물을 콘크리트로 고화하게되면 세멘트가 다량 필요하게 되고 더욱이 고결시킨후의 처리물량이 증가하여 폐기하는 비용 및 장소가 문제화되게 되는 등의 결점이 있었다. 본 발명은 유해중금속류를 함유하는 폐수 또는 산업폐기물에 대한 무해화 처리제로서

[일반식 2]

(단, R은 알킬기, M은 Na 또는 NH₄를 나타낸다)로 표시되는 디알킬디티오 카르바민산염에 안정제로서 후민산을 첨가하는 것을 특징으로 하는 폐수 또는 산업폐기물 중의 유해중금속 포집제에 관한 것이다.

또한 디알킬디티오 카르바민산염 단독으로서는, 이 처리제 자체가 공기에 의한 자연산화에 의해 2분자가 결합하여서 쥬우람계의 화합물로 되어 중금속 이온과의 결합력이 없어지게 된다. 그래서, 본 발명에서는 디알킬디티오 카르바민산염에 후민산을 혼합시켜, 2몰의 디알킬디티오 카르바민산염이 쥬우람의 화합물로 되지 않고, 자연대기상태 중에서도 안정을 유지하며 자체의 화학조성을 보유하여, 폐수 또는 산업폐기물중의 유해 중금속류와 결합하여 불용성 물질로 생성되어 완전한 무해화 처리가 가능하게 되는 특징이 있다. 또한, 이 후민산은 안정제로서의 역할이외에 자신도 중금속과 반응하여 결합력이 강한 컬레이트화합물을 생성시키며, 또한 디알킬디티오 카르바민산염과 병용하게 되면, 그 효과를 증대시켜 처리제로서의 성능은 향상시키는 특징도 있다. 폐기물이 오염수인 경우, 본 발명품을 첨가하게 되면 유해중금속류가 반응해서 불용성 물질로 변화시킴과 동시에 분리제거가 가능하게 되어 완전한 무해화가 이루어지게 된다. 폐기물이 오염된 토양인 경우, 본 발명품을 오염토와 혼합한 후, 세멘트등의 적당한 고결제를 이용하여 고결시키게 되면, 유해중금속류의 재용출을 방지하게 되어 완전한 무해화가 가능하게 된다.

본 발명에 있어서, 처리제의 필요량은 오염수인 경우, 폐기물중의 유해중금속의 함유량에 따라 다르게 되지만 일반적으로 무해화에 필요한 최저한도량은 디알킬디티오 카르바민산염을 유해중금속류의 함유몰량에 대하여 2배 몰량이상으로 첨가하는 것이 필요하다. 그 이하의 양을 사용하게 되면 유해중금속류가 이온의 형태로 수중에 잔존하는 경우가 있다. 특히, 아연이온에 대하여는 3배 몰량이 가장 적합하였다. 오염된 토양인 경우에는 유해중금속류의 함량에 대하여 2배 몰량이상의 본 발명품과, 오염된 토양의 중량에 대하여 12중량% 이상의 세멘트를 첨가하는 것에 의하여 폐기물중에 함유된 유해금속이온의 완전한 봉쇄가 가능하게 되었다.

본 발명품의 효과를 나타내게 되는 반응기구는, 디알킬디티오 카르바민산염중의 M이온이 후민산의 존재에 의하여 안정적으로 유해중금속 이온과 치환되는 것으로 생각된다. 이 반응은 pH 영역에 따라서도 상이한 상태를 나타내며, pH가 6이상에서 효과적으로 반응하여 잔류 금속이온을 완전히 제거할 수가 있었다. 디알킬디티오 카르바민산염의 대표적인 화합물로서는, 디메틸디티오 카르바민산나트륨, 디에틸디티오 카르바민산나트륨, 디프로필디티오 카르바민산나트륨, 디부틸디티오 카르바민산나트륨 등을 들 수 있다.

후민산으로서는, 토양후민산과 석탄질후민산이 있으며, 어느 것도 사용가능하다. 이것들은 이온교환성을 갖고 있는 동시에 콜로이드적인 제반성질을 나타내며, 이러한 제반성질이 중금속류의 포집에 효과를 가져오는 것으로 추정된다. 또한 다가페놀기 및 카복실기를 갖고 있기 때문에, 디알킬디티오 카르바민산계 화합물의 공기에 의한 자연산화에 기인되는 중금속류와의 결합력의 열화를 방지하게 되는 것으로 추정된다. 본 발명품은 환원력도 있으며, 황산제1철과 비교하여 약 10배 이상의 환원력을 가지고 있다. 따라서, 6가 크롬 등을 함유하는 폐기물에 대해서는 대단히 효과적인 기능을 가지고 있다. 다시 말해서 유해한 6가 크롬을 3가 크롬으로 환원시키는 능력이 있으므로, 폐기물이 오염수인 경우에는 수용액중에서 일단 6가 크롬이온이 3가 크롬이온으로 변환되고, 이것이 다시 본 발명품과 결합하여 불용성 물질을 만드는 것으로 생각되어진다. 폐기물이 오염된 토양인 경우에는 오염된 토양중의 6가 크롬이 3가 크롬으로 환원된 후에, 세멘트로 고결시켜 6가 크롬을 함유하지 않는 무해한 처리물로 만들 수가 있다.

[실시예 1]

실험재료로서, 후민산은 부식질 중의 부수물을 유기용매로 제거한 후, 묽은 알칼리로 추출한 것을 사용하며, 유해중금속류를 함유하는 폐기물로서는 동, 아연, 납, 카드뮴, 6가 크롬의 각 폐액을 1000㎎/ℓ의 농도로 한 것을 사용하였으며 pH는 7.5로 동일하였다. 실험방법으로서는, 일정량의 폐액에 디메틸디티오 카르바민산나트륨(DDTC) 2몰에 후민산을 0-10-%몰 첨가한 본 발명의 처리제로 처리하였다. 첨가하여 생성된 반응생성물을 정정용 여과지 No.2로 제거하고, 그 여과액을 pH 7.5로 조절한 다음, 원자흡광 분석장치를 사용하여 잔존금속이 온량(㎎/ℓ)을 측정하였다. 그 결과를 제 1 표에 나타낸다. 단, 후민산의 첨가량이 0몰%인 경우는, 후술하는 비교예 1에 해당된다.

[표 1]

[비교예 1]

실시예 1에 있어서, 본 발명의 처리제 대신에 디메틸디티오 카르바민산나트륨만을 단독으로 사용한 처리제로 처리한 것을 제외하고는, 실시예 1과 동일한 방법으로 실험하였다. 그 결과를 제 2 표에 나타낸다.

[표 2]

[비교예 2]

실시예 1에 있어서, 본 발명의 처리제 대신에 후민산만을 단독으로 사용한 처리제로 처리한 것을 제외하고는, 실시예 1과 동일한 방법으로 실험하였다. 그 결과를 제 3표에 나타낸다.

[표 3]

[실시예 2]

폐기물 중에 함유되어 있는 유해중금속 이온량 1몰 농도에, 디메틸디티오 카르바민산나트륨 3몰 농도 및 이것에 대하여 후민산 10몰%를 혼합한 것을 처리제로 하고, 실시예 1에서의 pH 7.5 대신에 각각 pH 6, 7, 8, 9, 10, 11로 변화시킨 것을 제외하고는 실시예 1과 동일하게 실험하였다. 그 결과를 제 4 표에 나타낸다.

[비교예 3]

실시예 2에 있어서, pH를 각각 2, 3, 4, 5로 변화시킨 것을 제외하고는, 실시예 2과 동일하게 실험하였다. 그 결과를 제 4 표에 나타낸다.

[표 4]

단, 이온량의 단위는 ppm이다.

[실시예 3]

유해중금속으로서, 동, 아연, 납, 카드뮴, 6가 크롬을 각각 3000㎎/ℓ 함유하는 오염된 토양 1㎏을 시료로 채취하고, 본 발명의 처리제로서 디메틸디티오 카르바민산나트륨과 후민산(DDTC에 대하여 10몰%의 양 사용)을 혼합한 처리제를 각 유해중금속량의 2배 몰량 및 3배 몰량을 첨가하고, 세멘트를 오염된 토양의 중량에 대하여 12중량%, 14중량%, 16중량%의 양으로 첨가하였다. 실험 방법으로서는, 고결처리된 처리물을 24시간 방치한 후, 산업폐기물에 함유된 유해물질의 검정방법을 사용하여 재용출된 유해중금속의 이온량을 측정하였다. 본 발명의 처리제를 유해중금속량의 2배 몰량으로 처리한 시험결과를 제 5 표, 3배몰량으로 처리한 시험결과를 제 6 표에 각각 나타낸다.

[비교예 4]

실시예 3에 있어서, 세멘트의 첨가량을 오염된 토양의 중량에 대하여 5중량%, 8중량%, 10중량%로 한 것으로 제외하고는, 실시예 3과 동일하게 실험하였다. 처리제를 유해중금속량의 2배 몰량으로 처리한 실험결과를 제 5표, 3배 몰량으로 처리한 실험결과를 제 6 표에 나타낸다.

[표 5]

[표 6]

실시예 1과 같이, 유해중금속의 포집제로서 디알킬카르바민산염 및 후민산을 각기 단독으로 사용한 비교예에서는 제 1 표, 제 2 표와 같이 포집효과는 별로 상승되지 않았으나, 이것과 비교하여 실시예 1에서는 제 3표에 표시한 바와 같이 본 발명품인 디알킬디티오 카르바민산염에 후민산을 혼합한 것을 사용할 경우, 처리액중의 잔존 중금속이온이 검출되지 않을 때까지 처리가 가능하게 되었다. 종래, 중금속의 잔존이온을 완전히 처리하는 것이 불가능하였던 것과 비교하여 획기적인 것이었다. 또한 디메틸디티오 카르바민산나트륨(약 2배 몰량 이상의 용액)에 대하여 후민산을 약 8몰%이상 혼합하는 것이 효과적이다.

본 발명품이 유효하게 성능발휘를 하기 위해서는 pH가 6이상인 조건이 양호하며 이것은 실시예 2에 나타낸다. 대상이 오염된 토양인 경우에는 실시예 3의 경우와 같이 유해중금속류의 2배 몰량 이상의 디알킬디티오 카르바민산염을 함유하는 본 발명품을 오염된 토양에 주입하고, 세멘트 첨가량이 오염된 토양의 중량에 대하여 약 14중량% 이상을 첨가하는 것이 효과적이다.

Claims (5)

1. 유해 중금속류를 함유하는 폐수 또는 산업폐기물에 대하여, 무해화 처리제로서,

   일반식

   

   (R은 알킬기, M은 Na 또는 NH₄를 나타낸다)로 표시되는 디알킬디티오 카르바민산염에 안정제로서 후민산을 함유시키는 것을 특징으로 하는 폐수 또는 폐기물 중의 유해중금속 포집제.
2. 제 1 항에 있어서, 후민산이 디알킬디티오 카르바민산염에 대하여 8몰% 이상의 비율로 함유되는 것을 특징으로 하는 폐수 또는 산업폐기물중의 유해중금속 포집제.
3. 제 1 항에 있어서, 유해중금속 포집제가, 폐수 또는 산업폐기물 중에 함유되어 있는 유해중금속류의 몰량에 대하여 2배 몰량 이상으로 사용되는 것을 특징으로하는 폐수 또는 산업폐기물중의 유해중금속 포집제.
4. 제 1 항에 있어서, 유해중금속 포집제가, pH 6이상의 조건에서 사용되는 것을 특징으로 하는 폐수 또는 산업폐기물중의 유해중금속 포집제.
5. 제 3 항에 있어서, 유해중금속 포집제를 오염된 토양에 처리한 후, 상기의 오염된 토양에 대하여 12-16중량%의 세멘트로 고결처리되는 것을 특징으로 하는 산업폐기물중의 유해중금속 포집제.