KR940005181B1 - 공업용 여과제 - Google Patents

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Abstract

내용 없음.

Description

공업용 여과제
본 발명은 고상, 액상 및/ 또는 기상의 물질로부터 그 구성 성분을 화학적 및/또는 물리적으로 분리하는데 사용되는 공업용 여과제 관한 것이다.
여과제 및 여과공정은 주로 공정기술에 있어서 커다란 역할을 하는데, 특히 분리고정에서는 혼합물을 각구성 성분으로 분리하기 위해 다양한 유형의 여과기가 사용되는바, 각 물질들은 고상, 액상 또는 기상으로 존재하면서 서로 수많은 형태로 조합되어 섞여 있을 수 있다.
예를 들면 기류(gas stream)중의 고체입자를 분리할때는, 다공성 매질을 사용하여 확산, 관성력, 중력, 정전기적 인력 등과 같은 다양한 메카니즘을 통해 입자를 집진기 표면에서 보낸후 그곳에서 접착력에 의해 붙잡히도록 하는 수단을 사용할 수 있다.
이러한 공지 기술외에도, 여과는 화학반응을 완결시키는데 사용될 수 있는바(본 발명도 이러한 목적을 응용 가능하다), 예를 들면 주어진 출발물질로부터 하나의 물질 또는 다수의 물질을 선택적으로 제거하는데 사용할 수 있다.
나아가서, 열반응(thermal reaction)도 물질분리에서 중요한 역할을 담당한다. 많은 고상의 계면은 선택적인 특성이 있으므로 이 성질을 이용하여 유체를 분리할 수 있는데 이러한 유형의 분리 공정에 있어서, 계면의 선택능(selectivity)은 특정성분이 증가되는 것에서 나타나고, 이와 같은 개념을 기초로하는 분리공정으로는 흡착 및 이온교환이 있다.
흡착공정에서는 흡착매질이나 이온교환기를 사용하면 편리한데, 이들은 가능한한 최대 비표면적(specific surface size)을 가져야 함은 공지된 바와 같다. 최대한으로 효과적인 흡착을 이루기 위하여는, 다시 말하여 고체 매질의 표면에 가스상 또는 액상의 혼합물로부터 특별한 성분만을 최대한 흡착되게 하기 위해서는 표면적을 가능한한 크게하는 것이 중요하며, 이를 위하여 통상은 다공성 물질을 사용한다.
여과제로 사용할 수 있는 다양한 다공성 물질들이 이미 공지되었는데, 특히 활성탄, 산화알루미늄겔, 실리카겔 및 알루미늄규산염(alumino-silicates)같은 것이 알려져 있다.
이에 본 발명의 목적은 양호한 여과성질을 가질뿐만 아니라, 손쉽게 얻을수 있는 천연물질로부터 간단하면서도 환경을 오염시키지 않는 방법으로 제조될 수 있으며, 또한 여과기술 분야에서 다양하게 응용될 수 있는 다공성을 가지는 진보된 여과제를 제공하는데 있다.
따라서 본 발명은 고상, 액상 및/또는 기상의 물질로부터 그 구성성분을 화학적 및/또는 물리적으로 분리할 수 있는 공업용 여과제를 제공하는데, 상기 여과제는 외피가 석회로 된 해조류의 기본 골격으로부터 제조되거나, 척추동물 기관의 경조직으로부터 얻어지는 다공성 히드록시(hydroxyl) 인회석 물질로부터 제조된다.
즉 본 발명은 화학 및/또는 기계 공정 기술에서, 외피가 석회로 된 해조류의 기본골격으로 얻어지거나 척추동물의 다공성 히드록시 인회석 물질을 공업용 여과제로 사용함으로써 그 목적을 달성할 수 있음을 인식하는 결과로서 비롯된다.
본 발명에 따르면 실질적으로 무한정으로 이용할 수 있는 원료로부터 매우 효과적인 여과제를 얻을 수 있으며, 그에 상응하게 제조가 용이하고 제조경비가 저렴하다는 큰 장점이 있다. 이와 같은 관점에서 볼 때, 해조류는 일정지역에서 한번 수확하더라도 비교적 단시간내에 다시 성장하므로 유리하다.
본 발명은 무엇보다도 환경을 오염시키지 않으면서도 우수한 공업용 여과제를 제공한다는 면에서 특별한 가치가 있고, 더나아가 얻어진 히드록시 인회석 물질의 다공도를 조절하여 최적의 구멍크기로 만들어서 최대한으로 다양한 용도에 응용할 수 있다
본 발명의 여과제는 본질적으로 본 발명의 공정에 따라 얻어진 다공성 히드록시 물질로 된 것이 바람직하며, 얻어진 히드록시 인회석 물질은 다른 여과물질과 조합하여 사용하거나, 다른 물질없이 순수한 히드록시 인회석 물질만을 사용하는 것도 본 발명의 범주에 속하는바, 기술적, 위생적 기타 다른 이유로 완전히 순수한 히드록시 인회석 물질만을 사용하는 경우가 있다.
본 발명의 여과제는 주로 과립(granule) 형태로 된 것이 유리하나 기술적 문제가 있는 경우는 외형이 있는 덩어리 형태로 사용할 수도 있다. 또 많은 경우, 상기한 분리반응에 대해 촉매적 활성이 있는 물질로 히드록시 인회석 물질의 표면을 코팅함으로써 여과공정의 효율을 향상시킬 수 있다. 전해질 용액에 녹아있는 성분을 분리, 농축 및 추출하기 위해 여과기를 사용하여야 하는 경우에는, 히드록시 인회석 물질의 표면을 이온 교환물질로 코팅하는 것이 유리한데, 이런 방법은 수처리 분야에서 중요하게 응용된다.
나아가 본 발명은 폐가스의 정화에 특히 유리하다. 대기의 오염수준이 심각해 짐에 따라 공장이나 자동차에서 베출되는 폐가스의 정화에 어느때 보다 중요한데, 본 발명에 따른 여과제는 자동차의 폐가스 또는 배기가스를 정화하는 촉매에 있어서 장점이 있으므로 환경 오염을 감소시키는데도 기여할 수 있다. 이와 관련하여 본 발명의 여과제는 구멍이 상호 연결됨으로서 표면이 상당히 거칠고 그에 상응하는 비표면적을 나타낸다는 것도 유리한 점이다.
본 발명에 따른 히드록시 인회석 물질을 생산하는데는, 특히 대양의 해안이나 해안에 가까운 지역에서 얻을 수 있는 각종의 해조류, 특히 코랄리나외피시날리스(Corallina officinalis), 코칼리나 루벤스(Corallina rubens), 리토탐니온 칼카룸(Lithothamnion calcarum)과 같은 산호말류(Corallinaceae) 및 리토탐니온 종(Lithothamnion spec.), 리토필룸 종(Lithophyllum spec.)과 같은 갑각(crust)을 형성하는 저생(底生)해조류를 포함하여, 예를들면 하리메다 종(Halimeda spec.)과 같은 청각류(Codiaceae)가 사용될 수 있는데, 일반적으로 이들은 적은량이라도 석회성분을 포함하고 있다.
해조류는 석회골격을 얻기 위해서는 우선 해조류의 유기성분을 제거해야 되며, 이는 소위 "이해"(maceration)반응을 통해 가능한바, 예를들면 생해조류나 건해조류를 슈바이쩌 시약(Schweizer's reagent)가 같은 구리 착화합물 염, 또는 염화리튬용액이나 불화리튬용액으로 처리하거나 열분해시킬수 있다. 이와 같은 이해방법, 즉 유기물질을 제거하기 위한 처리방법은 미국특허 제 3,929,971에 기술되어 있는데, 회석된 차아염소산 나트륨에 침지시키는 방법을 그 예로 들수 있다.
슈바이쩌 시약 또는 염화리튬용액 처리나 열분해로 이해반응을 행한후, 잔존하는 탄화칼슘 기본불질은 유기물질이 제거된 채로 과립상으로 존재하는데, 이를 증류수로 완전히 세척한다. 이때 과립의 크기는 0.1내지 2mm가 된다.
해조류로부터 얻어진 칼슘이 풍부한 기본골격은 공지된 방법을 사용하여 히드록시 인회석 물질로 변화시키는데, 통상 열수(hydrothermal)반응이나 인산염 욕조(bath)를 사용하여 변환시키며, 이를 위해 알카리금속 인산염, 이를 테면 오르토인산 나트륨(Sodium orthophospate)이나 오르트인산 칼륨을 사용하거나 또는 오르토인산암모늄, 산성 인산염 또는 혼합 인산염을 사용하며 오르토 인산도 또한 사용할 수 있다. 탄산칼슘을 히드록시 인회석으로 변화시키는 열수처리도 마찬가지로 전술한 미국특허 제 3,929,971호에 공개되어 있는데, 열수처리는 통상 고온 및 고압하에서 수행한다. 열수처리의 예로써, 석회를 포함하고 있는 해조류에서 얻은 다공성의 이해반응을 거친 과립, 인산수소 나트륨, 2차증류수를 1 : 1 : 4의 비율로 밀폐용기에 넣고 다음의 조건하에서 2-3일간 유지한다.
가) 300℃, 500바(bar), 또는
나) 600℃, 1000바
열수처리후의 히드록시 인회석 물질은 통상 과립상인데, 이 과립상을 응집(agglomeration)반응, 예를들어 필요하다면 압력을 가하거나 통상의 소결 촉진제를 가하는 일반적인 소결방법으로써 콤펙트(compact)형으로 제조할 수 있다. 과립상을 응집시켜 콤펙트 형태로 만들기 위해서는, 우선 과립을 주형안에 가압하여 넣고, 대략 4시간 정도 예열한 후, 1000℃ 내지 1400℃에서 4-5시간 동안 굽고, 이어서 냉각하는데 4-5시간 정도가 적당하다. 소결후의 히드록시 인회석 물질의 구멍크기를 일부러 조절하기 위하여는, 실험적으로 결정된 양만큼의 2차 증류수를 가하면서 소결시킨다.
척추동물로부터 히드록시 인회석 물질을 제조하는 방법은 상기의 방법에 준한다.

Claims (6)

  1. 고상, 액상, 기상의 물질로부터 그 성분을 화학적 또는 물리적으로 분리하는데 사용되는 공업용 여과제로서, 석회질 외피를 가진 해조류의 기본 골격으로부터 제조되거나, 척추동물 기관의 경조직으로부터 얻어지는 다공성 히드록시 인회석 물질로 제조하는 공업용 여과제.
  2. 제1항에 있어서, 상기 여과제가 근본적으로 다공성 히드록시 인회석 물질로 된 공업용 여과제.
  3. 제1항 또는 제2항중 어느 한 항에 있어서, 상기 여과제가 필터그래뉼의 형태로 된 공업용 여과제.
  4. 제1항 또는 제2항중 어느 한 항에 있어서, 상기 여과제가 미리 형성된 윤곽이 있는 블록(filter block with preformed contours)으로 된 것을 특징으로 하는 공업용 여과제.
  5. 제1항 또는 제2항중 어느 한 항에 있어서, 상기 히드록시 인회석 물질의 상부표면이 분리반응이 잘 되도록 촉매적으로 활성이 있는 물질로 처리되는 것을 특징으로 하는 공업용 여과제.
  6. 제1항 또는 제2항중 어느 한 항에 있어서, 상기 히드록시 인회석 물질의 상부표면이 이온교환체로 처리되는 것을 특징으로 하는 공업용 여과제.
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