KR950000469B1

KR950000469B1 - 해수중의 염 분리방법

Info

Publication number: KR950000469B1
Application number: KR1019890014965A
Authority: KR
Inventors: 히사모노 나스
Original assignee: 히사모노 나스
Priority date: 1989-02-20
Filing date: 1989-02-20
Publication date: 1995-01-20
Also published as: US4956157A; CA1336021C; KR900012841A; JPH02221107A; JPH0542319B2; AU4998090A; BR9000731A; AU620498B2

Abstract

내용 없음.

Description

해수중의 염 분리방법

본 발명은 해수중에 함유되는 금속이온등을 유효하게 이용하기 위한 방법에 관한 것으로, 특히 그와같은 금속이온을 많이 함유하는 염류를 해수중에서 분리하는 방법에 관한 것이다.

해수중에는 Na, Cl의 다른 여러가지 금속이나 할로겐원소가 함유되어 있음이 알려져 있으나, 현재 광물자원으로서 회수하고 있는 것은 Na, Cl, Mg, Br의 4원소에 불과하다.

한편, 오래전부터 해수의 수분을 증발시킴에 따라서 염분을 채취하여 이용하는 것은 실행하여 왔으나, 이와같이 하여 얻은 염은 다시금 정제하는 것이 필요하며, 증발법은 물의 상변화를 이용하기 위한 다대한 에너지를 필요로 한다. 또 증발법의 밖에 해수의 담수화로서 역침투법이 실용적으로 사용되고 있으나, 역침투법은 고압펌프, 역침투모듀울등의 대규모 또한 값비싼 장치를 필요로 하며, 그위에 이것들 해수 담수화에 있어서는 담수의 생산을 목적으로 하여 해수중의 유효성분에 대한 적극적 이용은 도모하고 있지 않았다.

본 발명은 해수중의 유효성분을 침전생성물로서 극히 용이하게 들어냄과 동시에 경도성분을 제거한 담수화 그밖의 용도에 이용할 수 있는 물을 얻을 수 있는 해수등의 염분리방법을 제공함을 목적으로 한다.

이와같은 목적을 달성하기 위하여, 본 발명의 해수중의 염분리방법은, 해수를 황산이온을 함유하는 강산으로 저 pH로 조정한 다음, 강알칼리제를 가하여 끄 pH로 하고, 그때 생성하는 침전물과 잔여의 해수등을 분리하는 제 1 분리공정과, 전술한바 잔여의 해수를 농축한 다음 냉각하여, 그때 생성되는 침전물과 용액등을 분리하는 제 2 분리공정 등으로 이루어져 있다.

제 1 분리공정에서 사용할 수 있는 황산이온을 함유하는 강산으로서는 수%의 묽은 황산을 사용할 수 있으나, 활성화한 인산칼슘을 용해시킨 수용액에 3-5%의 진한 황산을 가하여 침전물을 제거한 수용액(이하 P-S 산이라 칭한다)을 사용할 수 있다. 동 P-S산은 pH 0.2정도의 강산성을 나타내었으나 황산과 같은 극독물과는 달라서 살결에 닿아도 이상이 없어 취급하기 쉬운 안정성이 높은 산으로서 이용할 수 있다. 묽은 황산 혹은 P-S 산을 해수에 대하여 수%를 가하고, 2-3시간 방치함에 따라 해수를 pH 2 이하의 저 pH로 조정할 수 있다. 이때, 침전물은 거의 발생하지 않으나 약간의 침전물은 본래의 해수속의 현탁물질과 함께 여과등의 수단에 따라 제거한다.

다음에, 강알칼리제는, 한번 저 pH로 조정한 해수를 중화하고, 다시금 고 pH로 하기 위한 것으로, 이에 따라 고 pH 조건하에서 용해도의 저하하는 알칼리토금속류, 그밖에 금속과 황산염등의 염류를 침전시킨다. 이와같은 강알칼리제로서는, 수산화나트륨을 그대로, 혹은 산화칼슘의 수용액에 수산화나트륨을 가한것(이하 Ca-Na 수용액이라 약칭한다)등을 사용할 수 있다.

강알칼리제의 양은 상기한 목적을 달성할 수 있는 양 이상이면 좋고, 통산 수산화나트륨(고체)의 경우 해수에 대하여 3%, Ca-Na 수용액의 경우 약 5%를 가하고, 10시간이상 방치한다. 이에 따라서 해수는 pH 13 이상의 염기성을 나타내었으며, 침전물(a)이 생성한다. 수득한 침전물(a)은 그 건조전의 흙탕형상의 것을 원소분석한 결과(표1)에 의하면, Ca, K, Mg외에 유효량의 Al, B, Fe, Zn 등을 함유하였으며, 특히 해수중의 이것들 원소와 비교하여 Mg, Al, B, Fe, Zn 등이 유효하게 증가하고 있으며, 이와같은 금속의 자원으로서 이용할 수 있는 외에, 다량의 금속이온을 함유하는 알칼리제로서 다용도로 사용할 수 있는 가능성이 있다.

한편, 침전물 제거후의 잔여의 해수는, 음이온으로서, 주로 Cl^-을 함유하여 본 발명자가 이미 제안하고 있는 해수를 이용한 연소조제(일본국 특개소 63-225695호)의 원료로서 이용할 수 있다.

다음에, 제 2 의 분리공정에서는, 먼저, 잔여의 해수를 가열하여 수분을 증발시킴에 따라 적당히 농축한다. 이렇게 농축한 것을 냉각하면 침전물(b)이 석출하므로, 동 침전물(b)과 용액(c)을 여과등으로 분리한다. 여기에서 농축의 정도는 농축전의 해수의 20% 이하, 바람직하기는 10%-1.5%정도까지 농축한다. 10%-1.5%까지 농축함에 따라 잔여의 용액(c)은 pH 14를 초과하는 극히 염기성이 강한 용액으로 된다.

이와같이 하여 수득한 침전물(c)은, 주로 Na, K, Mg, Ca을 함유함과 동시에 상당량의 규소(Si)를 함유하고 있고, 이것을 이용하여 규소를 수득하는 것도 가능하며, 또 규소를 함유하는 염으로서 이용하는 것도 가능하다. 예컨대, 동 염(b)의 수용액은 규소이온의 향균작용을 이용한 식품첨가제로서 유효하고, 음식용의 이온수로서도 식품의 맛을 잘하여 보존성을 높이는등 이용성이 높다.

한편, 염기성용액(c)은, 주로 Na, K를 포함하고, 나아가서 약간량의 Ca, Si, Li을 함유한다. 용액(c)은 극히 염기성이 강한 용액이므로, 수산화나트륨 수용액의 대용으로서, 세정액, 중화제 그밖의 용도에 유효하게 사용할 수 있다. 예컨대, 선박의 엔진의 주위에 발생하는 해수와 중유등의 혼합오수를 처리하여, 해수와 기름을 분리하는 분리제로서, 또 제지공장등으로 부터 배출되는 산성배기액의 처리액으로서도 뛰어난 효과를 발휘한다. 나아가서, 종래 톨루엔, 래커, 신너등을 용제로서 사용하지 않을 수 없었던 에폭시계렬도료, 아크릴계렬도외 용제로서도 적응할 수 있다.

또, 동 용액(c)을 가열하여 수분의 증발시킴에 따라 조해성이 없는 모래형상의 흰고체인 잔사물(d)을 얻을 수 있다. 동 잔사물(d)은, 주로 K, Na, Ca의 염, 산화물 및 수산화물이며, 물에 녹였을 경우, 극히 강한 염기성을 나타내었기 때문에 Na-CaO등 초강염기라고 일컫는 화합물도 함유한다고 추정된다. 동 용액(c) 및 잔사물인 고체에 대하여서는 이미 본 출원인이 출원한바 있다(일본국 특원소 63-106801호).

더우기, 용액 (c)은 극히 강한 염기성을 지녔으므로, 이것을 가열하에서 수분을 제거하는 경우, 내부식성이 있는 용기가 필요하게 된다. 수분이 제거는 감압으로 비교적 저온에서 실행하는 것도 가능하다.

이상의 설명으로 부터 명백한 바와같이 본 발명에 의하면, 해수의 pH를 단계적으로 변화시킨다고 하는 극히 간단한 방법에 따라 해수속의 유효한 성분을 고체로서 수득할 수 있으며, 또한 그경우 어느정도 성분을 분리한 상태에서 수득할 수 있다. 또, 이와같이 하여 수득한 해수등의 성분은 그대로 혹은 적당한 처리를 함에 따라서 다방면으로 이용할 수 있다.

1. P-S 산의 조제

물 1ℓ에 동물뼈의 소성물로 되는 인산칼슘을 주성분으로 한 분말 50g을 용해하여, pH 13이상의 수용액(1)을 얻었다. 수용액(1)에 대하여 5%의 진한 황산을 가하여, pH 0.2의 P-S산을 제조하였다.

해수 1ℓ에 석회석의 소성물인 산화칼슘을 주성분으로 하는 분말 30g을 용해하여, pH 13이상의 수용액(2)을 얻었다. 한편, 물 1ℓ에 상기한 분말 30g을 용해하여, pH 13이상의 수용액(3)을 얻었다. 수용액(2)과 수용액(3)의 1 : 1의 혼합액에 대하여 5%의 NaOH(고체)를 용해하여 Ca-Na 수용액을 제조하였다.

3. 해수중의 염분리

[제 1 분리공정]

해수 500ℓ에 대하여, 상기한 P-S 산 10ℓ를 가하고, 3시간 방치한 다음, 불순물을 여과로 제거하였다. 이에 따라 해수는 pH 1.6으로 되었다. 이어서, 저 pH화한 해수 500ℓ에 상기한 Ca-Na수용액을 25ℓ가하여 10시간 방치하였다. 이때, 생성한 침전물(a)을 여과 분별한 다음, 햇볕에 건조하였다. 약 20kg의 고형물을 얻었다. 침전물 제거한 다음의 해수는 pH 9.1이었다. 침전물(a) 및 침전물 제거한 다음의 해수의 원소분석 및 이온분석의 결과를 해수중의 원소분석과 비교하여 표 1 및 표 2에 나타내었다. 이상의 결과로 볼때도 명백한 바와같이, Mg, Al, Cu, Fe, Zn등의 원소가 유효하게 해수로 부터 침전물(a)에 이행하고 있음이 확인되었다.

[제 2 분리공정]

제 1 분리공정에서 남은 해수 10ℓ를 가열하여 수분을 제거하고 1.5ℓ 농축용액으로 하였다. 동 농축용액을 급냉시킴에 따라서 침전물(b)을 석출하였다. 동 침전물(b)은 부슬부슬한 결정성의 염으로 여과함에 따라서 용이하게 용액으로 부터 분리할 수 있었다. 침전물(b)은 200g이었다. 용액(c)은 pH 14 이상의 극히 강한 염기성을 나타내었다. 침전물(b) 및 나머지 용액(c)의 각 원소분석의 결과를 표 3 및 표 4에 나타내었다. 이상의 결과로 볼때 명백한 바와같이, 침전물(b)은 알칼리금속, 알칼리토류금속외에 규소를 비교적 많이 함유하는 염이다. 또, 용액(c)은 알칼리금속, 알칼리토류금속 이외는 거의 유효량의 양이온을 함유하지 않았다.

[이용예 1]

본 발명의 염분리방법에 의하여 침전물을 제거한 다음의 해수를 사용하여 연소조제(일본국 특개소 63-225695호)를 제조하였다. 즉, 상기한 해수를 산화칼슘을 주성분으로 하는 강알칼리제고서 고 pH로 한다음, 기름과 상기한 강알칼리제와 물의 혼합물을 용해시켜, 불용물을 제거하여 연소조제로 하였다.

이와같이 하여 수득한 가솔린등을 사용한 내연기관의 연소계열에 분무상태로 첨가함에 따라 가솔린등의 연소를 도와서, 연료소바율, 칼로리를 다같이 상승시키고, 그위에 불완전연소에 의한 유해가스의 발생을 최소한으로 하였다.

나아가서, 연소계열에 공급하는 경우, 공급시스템에서의 눈대중등의 문제가 해수를 그대로 사용하는 경우에 비하여 격감하였다.

[이용예 2]

침전물(b) 5g을 물 1ℓ에 녹임에 따라 음식용품 이온수를 얻었다. 동 이온수를 사용하여 소맥분을 반죽하여 제조한 국수는 맛도 좋고, 또, 약 8℃ 하에서 2주간 두어도 부패하지 않았다.

[표 1]

[표 2]

[표 3]

침전물(b) 단위 (mg/kg)

[표 4]

침전물(c) 단위 (mg/kg)

Claims

해수를 황산이온을 함유하는 강산으로 낮은 pH로 조정한 다음, 강알칼리제를 가하여 높은 pH로 하고, 그때 생성하는 침전물과 나머지 해수를 분리하는 제 1 분리공정과, 나머지 해수를 농축한 다음 냉각하여, 그때 생성하는 침전물과 용액을 분리하는 제 2 분리공정으로 이루어지는 것을 특징으로 하는 해수중의 염 분리방법.
제 1 항에 있어서, 강산이 활성화한 인산칼슘을 용해시킨 수용액에 황산을 가하여, 침전물을 제거하여서 이루어지는 강산임을 특징으로 하는 해수중의 염 분리방법.