KR960001382B1 - 막힌 필터의 재생 방법 - Google Patents

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내용 없음.

Description

막힌 필터의 재생 방법

제1도는 실시예 1에서, 5중량% 과산화수소 수용액에 함침시킨 후 물에서 초음파 세척함으로써 재생된 5㎛의 구멍을 가진 필터 매질의 주사 전자 현미경(이하, SEM으로 약칭한다) 사진이다.

제2도는 실시예 1에서, 30중량% 과산화수소 수용액에 함침시킴으로써 재생된 5㎛의 구멍을 가진 필터 매질의 SEM사진이다.

제3도는 실시예 1에서, 퀴놀린 중에서의 초음파 세척으로 재생된 5㎛의 구멍을 가진 필터 매질의 SEM사진이다.

본 발명은 석유 또는 석탄계 중질유 또는 피치 중에 함유된 탄소질 고형 성분에 의하여 막히거나 사용이 불가능하게 된 필터의 재생방법에 관한 것으로서, 특히 필터를 가열하에 과산화수소 수용액 중에 함침시켜 필터를 막고 있는 탄소질 고형 성분을 제거하는 것으로 구성되어 있는 석유 또는 석탄계 중질유 또는 피치 중에 함유된 탄소질 고형 성분에 의하여 막히거나 사용이 불가능하게 된 필터의 재생방법에 관한 것이다. 본 발명의 바람직한 구현예는 과산화수소 수용액 중에 필터를 함침시키고, 이를 50∼100℃에서 가열하고, 과산화수소 수용액을 제거한 후, 필요하다면 초음파 세척에 의해 필터를 처리하여 필터를 막고 있는 탄소질 고형성분을 제거하는 것으로 구성되어 있는, 석유 또는 석탄으로부터 유래된 중질유 또는 피치 중에 함유된 탄소질 고형 성분에 의하여 막히거나 사용이 불가능하게 된 필터의 재생방법에 관한 것이다.

바인더 피치, 전극, 흑연 블록, 탄소 섬유 등과 같은 여러 가지 형태의 탄소 또는 흑연물질은 원료물질로서 원유 감압 증류 단위의 잔류유, FCC 단위에서 수득한 데칸트 오일, 나프타 타르, 예를 들면 에틸렌 플랜트 등의 바닥유와 같은 증질유 ; 코크스 오븐 중에서 생성된 콜타르 등 ; 또는 상기 물질들로부터 수득한 피치로부터 제조된다. 상기 생성물의 제조에서 바람직하지 않은 성분, 예를 들면 고형 성분 이외에 원료물질 중에 함유된 분자량이 매우 높은 성분, 자유 탄소, 코크스 또는 제조공정 도중에 생성된 매우 중질의 성분을 통상적인 방법으로 제거하여 목적 물질을 더욱 고품질로 할 수 있다. 또한, 제조공정 중의 하나로서, 상기한 바람직하지 않은 성분을 제거함으로써 수득한 중간 생성물을 특정한 조건하에서 열 중합을 행함으로써 열 중합법에 의해 중합된 성분만을 회수한다. 원료물질 또는 제조공정의 중간 생성물로부터 바람직하지 않은 성분을 제거하거나, 또는 바람직하지 않은 성분을 제거한 중간 생성물에 대하여 열 중합으로부터 생성물 중에서 중합된 성분만을 회수할 때, 원료, 중간 생성물 또는 바람직하지 않은 성분이 제거된 중간 생성물 중에 함유된 열 중합성분은 일반적으로 적당한 용매에 용해시키거나 가열에 의해 용융시켜 바람직하지 않은 성분 또는 중합된 성분을 침전시키고 이들을 불용성분 또는 비용융 성분으로서 제거 또는 회수한다. 이러한 경우에, 불용 또는 비용융 성분은 필터를 사용하여 제거 또는 회수한다. 불용성분 또는 비용융 성분의 주요 부분은, 특히 바람직하지 않은 성분의 침전물로부터 유래된 경우 소량의 금속성 화합물, 또는 질소, 황 및 규소 화합물을 함유하고 있지만, 탄소 및 수소로 구성된 탄소질 화합물로 구성되어 있다. 본 발명에서는, 제거되는 바람직하지 않은 성분의 침전물로부터 유도된 경우와 목적 물질인 침전된 중합 성분인 경우의 두가지 경우의 불용 또는 비용융된 성분을 "탄소질 고형 성분"이라고 한다. 또한, 본 발명에서는, 상기의 원유 감압 증류 잔류유, FCC 데칸트 오일, 나프타 타르 등과 같은 중질유 ; 코크스 오븐 중에서 생성된 콜 타르 등 ; 또는 상기 중질유 또는 콜 타르로부터 수득한 피치 등의 원료뿐만 아니라, 제조공정 중의 중간 생성물 및 바람직하지 않은 성분을 제거한 중간 생성물의 열 중합 처리물을 합하여 "석유 또는 석탄계 중질유 또는 피치"라고 한다.

구체적인 예로서 피치를 용융 방사시키는 탄소 섬유를 제조할 때, 피치로부터 수 ㎛의 지름을 갖는 탄소질 고형 성분을 제거하는 것은 필수적이다. 그 이유는 탄소섬유의 지름이 10보다 작은 수 ㎛이며 탄소질 고형 성분의 존재가 또한 탄소 섬유의 특성을 손상시킬 수도 있으므로 탄소 섬유의 용융 방사 동안에 섬유 절단의 원인이 되기 때문이다. 일반적으로, 수 ㎛ 내지 수십 ㎛의 구멍을 가진 필터를 방사 조작 바로 직전에 제공하여 피치 중의 탄소질 고형 성분을 제거하거나, 앞서 행한 여과에 의해 탄소질 고형 성분을 제거한 피치를 방사 장치에 주입하는 방법을 채택한다. 따라서 방사 노즐에 이르기 바로 직전에 원료 물질을 여과시키거나 또는 유사한 방법에 의한 안정한 방법으로 우수한 탄소섬유를 제조할 수 있다.

일반적으로, 필터 매질로서 금속, 유리, 중합체, 종이 등의 재료를 사용한다. 이들 필터 매질은 직물 또는 부직포, 또는 소결 또는 결합된 입자로부터 형성된 다공질체와 같은 여러 가지 형태로 제공될 수 있다. 이들 중에서, 부식, 열 및 용매에 대한 내성을 우수하게 하기 위한 측면에서, 석유 또는 석탄계 중질유 또는 피치 중에 함유된 탄소질 고형 성분을 제거하기 위한 필터 매질로서 금속, 특히 스테인레스 강, 또는 유리가 주로 사용된다. 스테인레스 강 필터로는 직물 또는 부직 시이트 형태의 스테인레스 강, 미세한 스테인레스 강 입자를 소결시킴으로써 형성된 소결 금속 등이 있다. 이들은 시이트, 실린더 또는 실린더의 수직방향으로 주름을 제공함으로써 형성된 여과 면적이 큰 단위로서 제공된다. 또한, 크기가 다른 구멍을 갖거나 필터 매질이 매우 두꺼운 다수의 섬유 시이트를 갖는 적층된 직물로 만들어진 단위는 여과 성능 또는 여과 압력에 대한 내성을 향상시키기 위해 사용될 수 있다. 여과에 의해 석유 또는 석탄계 중질유 또는 피치로부터 탄소질 고형 성분을 제거할때에, 탄소질 고형 성분은 필터 매질의 표면 상에 쌓여져 여과압력을 상승시키고 여과 속도를 감소시킨다. 압력이 특정값 이상으로 상승되거나 또는 여과 속도가 허용가능한 범위 이하로 떨어지면, 필터 매질을 교환 하거나 그의 표면에 쌓여진 탄소질 고형 성분을 제거하여 재생시켜야 한다. 필터 매질 표면상에 쌓여진 탄소질 고형 성분은 비교적 쉽게 긁어낼 수 있으나, 필터 매질 자체가 일정한 두께가 있으므로 탄소질 고형 성분이 필터 매질에 침투하여 막힘의 원인이 되는 경우가 많이 있다. 이러한 경우에, 상기 물질의 제거 및 필터 매질의 재생은 쉽게 수행되지 않는다. 필터 매질에 침투하여 막힘의 원인이 되는 탄소질 고형 성분을 제거하기 위해 지금까지 사용된 방법은 필터를 유기 용매로 세척하는 방법, 예를 들면 중질유를 가장 효과적으로 용해시키는 퀴놀린에 함침시킨후 초음파 세척하거나 또는 가열하게 세척하는 방법 ; 필터를 알칼리 세척제, 예를 들면 콘타미논(Contaminon, Wako Pure Chemical Industries, Ltd. 제품, 비이온성 계면 활성제의 일종, pH : 약 10)으로 초음파 세척하는 방법 등이 있다. 그러나, 이러한 방법으로는 필터 매질 내부로부터 탄소질 고형 성분을 완전히 제거하는 것은 불가능하다. 따라서, 필터 매질과 같이 필터의 성능을 회복시키기 위하여 필터 매질을 재생하는 것은 매우 어렵다. 필터 매질이 유리인 경우, 크롬산을 함유하는 용액에 필터를 함침시킴으로써 탄소질 고형 성분을 완전히 제거할 수 있음은 공지되어 있으나, 폐액 중에 함유된 크롬 이온의 환경에 미치는 효과에는 문제점이 있다. 이러한 폐액의 처리에는 막대한 비용이 든다. 또한, 이러한 여과에는 충분한 강도를 가진 금속성 필터 매질이 사용되어야 하므로 예를 들면, 탄소 섬유를 제조하기 위해 사용되는 피치의 처리에 크롬산을 사용한 재생은 사용될 수 없다.

적당하게 재생되지 않은 필터가 재사용된다면, 매우 짧은 시간내에 여과압의 증가 또는 여과 속도의 감소가 일어난다. 그러므로 필터교환 주기가 짧아질 것이며 필터 매질의 교환 및 재생과 관련된 작업이 번잡하게 된다. 많은 경우에 있어, 필터 매질은 수회의 사용에 의해서만 폐기되어야 하며, 특별한 경우, 예를 들면 탄소 섬유의 제조에 사용되는 필터 매질은 재사용됨이 없이 폐기되어 제조비용이 크게 증가하게 된다.

이러한 상황으로 인하여, 중질유의 공정결과로서 탄소질 고형 성분으로 막힌 필터 매질을 적은 비용으로 효과적으로 재생시켜 새로운 필터와 같이 여과 성능을 회복할 수 있는 방법이 필요하게 되었다.

적은 비용으로, 중질유 풍의 탄소질 고형 성분에 의해 막힌 필터를 효과적으로 재생시키고 새로운 필터와 같이 여과 성능을 회복시키며 폐액의 처리시에 아무 문제가 없는 방법을 개발할 목적으로 행한 광범위한 연구 결과, 본 발명자들은 막힌 필터를 과산화수소 수용액에 함침시키고 이들을 가열 처리함으로써 완전히 재생될 수 있음을 발견하였다.

따라서, 본 발명의 목적은 중질유의 여과에 의해 탄소질 고형 성분으로 막힌 필터 매질을 적은 비용으로 재생시켜 새로운 필터와 같은 여과 성능을 회복할 수 있으며 폐액 처리에 문제가 없는 방법을 제공하는 것이다.

따라서, 본 발명의 요지는 필터 매질을 과산화수소 수용액 중에서 가열하에 처리함을 특징으로 하는, 중질유 또는 피치(중질유)중에 함유된 탄소질 고형 성분으로 막힌 필터 매질의 재생 방법에 있다.

중질유 중에 함유된 탄소질 고형 성분을 분리 및 제거하는데 사용되는 필터 매질로서 여러가지 형태의 것이 사용될 수 있다. 본 발명의 방법은 적층된 구조를 가진 필터 또는 금속, 특히 스테인레스 강 또는 유리로 만들어진 일정한 두께를 가진 필터의 재생에 적당하다. 물론 본 발명의 방법을 통상적인 두께를 가진 필터 매질의 재생에 적용할 때 아무런 문제점이 없다. 본 발명의 방법을 실행하는데 있어서, 탄소질 고형 성분을 제거하기 위하여 중질유의 여과에 사용되며 상기 탄소질 고형 성분으로 막힌 필터 매질 표면상에 쌓여진 탄소질 고형 성분은 먼저, 이들을 긁어내고, 용매로 세척하거나 초음파 세척함으로써 제거한 후, 필터를 0.5∼40중량% 과산화수소 수용액 중에 함침시키고 이를 50∼100℃로 가열함으로써 본 발명의 방법을 적용시킨다. 본 발명의 방법을 적용시킴으로써, 필터 매질 내부를 막고 있는 탄소질 고형 성분은 쉽게 제거되거나 쉽게 제거할 수 있는 상태로 수득된다.

본 발명의 방법에 의해 필터 매질을 재생시키는 자세한 메카니즘은 공지되어 있지 않으나, 과산화수소가 산화에 의해 필터 매질을 막고 있는 탄소질 고형 성분을 분해시키고, 또한 과산화수소의 분해로 인한 기포 형성에 의해 발생되는 충격과 기포의 충돌이 필터 매질로부터 탄소질 고형 성분을 벗겨내어 탄소질 고형 성분이 필터 매질로부터 쉽게 제거되고 필터가 재생되는 환경을 제공하는 것으로 추측된다. 이러한 추측은 용융 방사에 의해 탄소 섬유 제조용 필터 피치에 사용되는 필터를 예를 들면, 30중량% 과산화수소 수용액에 함침시키고 90℃까지 가열할 때, 과산화수소의 분해에 의해 생성되는 것으로 믿어지는 기포의 생성이 관찰되며, 15분 후, 기포 생성이 결력해지고, 과산화수소 용액이 흑색 현탁액을 생성하며 30분 후, 거의 무색으로 된다는 사실에 근거한 것이다.

과산화수소 수용액의 농도는 재생될 필터 매질의 막힘 정도에 따라 다르다. 구체적으로, 필터 매질 중에 존재하는 탄소질 고형 성분의 양에 따른 것이다. 농도가0.5∼40중량%, 바람직하게는 3∼30중량% 이내라면 필터의 재생에 아무런 문제가 없다. 이농도가 0.5중량% 미만이면, 과산화수소에 의한 탄소질 성분의 산화속도, 및 과산화수소의 산화 및 분해로 인한 기포 발생이 너무 미약하여 만족할 만큼 필터 매질이 재생되지 않는다. 본 발명의 방법에서의 농도가 40중량% 보다 크거나. 특히 60중량% 보다 크면, 과산화수소 자체가 폭발적으로 반응할 수 있으므로, 그러한 고농도의 사용은 안전도의 면에서 비실용적이다. 그러한 고농도의 사용은 비경제적이기도 하다.

과산화수소를 사용한 처리에서의 온도는 50∼100℃인 것이 바람직하다. 50℃보다 낮으면, 과산화수소에 의한 산화가 충분히 진행되지 않으며, 과산화수소의 분해에 의한 기포가 전혀 생성되지 않거나 기포의 양이 매우 작다. 온도가 상기 범위를 초과하면 너무도 빨리 물이 증발되어 가압하에서 처리를 행할 필요가 있다. 또한, 과산화수소의 분해로 인한 기체의 발생과 탄소질 고형 성분의 산화에 의해 생성된 기체의 발생이 매우 격렬해져, 공정 중의 안전도를 손상시킨다.

또한, 사용되는 과산화수소의 양과 처리에 필요한 시간은 감소시키기 위해 과산화수소 처리 이전에 가용성 부분을 제거하기 위해 필터를 용매로 세척하는 것이 바람직하다. 이러한 목적으로 사용될 수 있는 용매의 예로는 헥산, 아세톤, 메틸 알콜, 에틸 알콜, 벤젠, 톨루엔, 크실렌, 크레졸, 벤젠 클로라이드, 피리딘, 퀴놀린, 콜 타르 또는 석유로부터 수득되는 비점이 350℃ 이하인 오일등이 있다. 이들 중에서, 벤젠, 톨루엔, 클실렌, 퀴놀린, 피리딘 등과 같이 중질유에 대하여 용해성이 높은 용매가 바람직하다.

일반적으로 기포의 발생이 거의 멈출때까지 과산화수소 수용액에 의한 처리를 계속한다. 예를 들면, 90℃에서 3∼6중량%의 과산화수소 농도로는 약 1시간이 필요하다. 이는 또한 필터 중에 침착되어 있는 탄소질 고형 성분의 양에 따라 다르다. 기포가 발생되는 동안에 공정을 멈춘다면 특별한 문제점은 없을지라도, 처리가 약 10분 이상 계속된다면 본 발명의 효과는 나타날 수 없다.

원한다면, 산화반응을 가속화하고 과산화수소 분해 속도를 증가시키기 위해 과산화수소 수용액에 아세트산과 같은 산성 물질을 가할 수 있다. 필터 매질로부터 벗겨졌으나 필터 중에 남아 있는 탄소질 고형 성분을 제거하기 위하여 과산화수소로 처리된 필터를 물로 세척하거나 초음파 세척하는 것은 필터의 더욱 완전한 재생을 수행하는데 있어 바람직하다. 초음파 세척은 물에서 행할 수도 있다. 또한, 초음파 세척은 벤젠, 톨루엔, 크실렌, 퀴놀린, 피리딘 중에서 아무 문제없이 행할 수 있다. 일반적으로 5분 내지 1시간 동안 초음파 세척하면 만족스럽다. 초음파 세척 동안에 탄소질 고형 성분의 흑색 현탁액이 필터로부터 흘러나올 때, 물을 교환하여 더 이상 흑색 현탁액 흐름이 생기지 않을 때까지 세척을 계속하는 것이 더욱 바람직하다.

과산화수소 처리후 폐액 중에 과산화수소가 함유되어 있으나, 농도는 다소 낮다. 특히, 기포 발생이 멈출때까지 처리를 계속한다면 폐액 중에는 소량의 과산화수소만이 존재한다. 이산화망간과 같이 과산화수소 분해 촉매를 사용하여 소량의 함유된 과산화수소를 물과 산소로 분해시킴으로써 폐액은 쉽게 처리될 수 있으며 환경에 대한 부작용은 완전히 없어진다.

이하에, 탄소 섬유의 제조에 사용되는 필터의 재생을 예를 들어 더욱 자세히 설명하겠다. 피치의 흐름방향에 대하여 수직으로 각각의 구멍이 100㎛, 30㎛ 및 5㎛인 엽상 필터가 적층으로 놓여 있으며, 탄소 섬유 제조시에 피치의 용융 방사 동안에 막히게 된 지름이 30mm인 디스크-모양의 스테인레스 강(SUS 304)섬유 필터를 방사 장치로부터 꺼내고 각각 5.10 및 3중량% 과산화수소 수용액에 함침시킨 후 90℃ 까지 가열한다. 가열 개시 후, 과산화수소 분해로 인한 것으로 여겨지는 기포의 발생이 관찰된다. 기포 형성은 수분후에 격렬해지며 과산화수소 용액은 흑색의 현탁액을 형성한다. 모든 경우에 1시간후에는 기포의 발생이 멈춘다. 5중량% 및 10중량% 과산화 용액 중에는 흑색의 현탁액이 존재하나 30중량% 용액에는 흑색의 현탁액은 퇴색하여 처리 종결시에는 거의 무색이 된다. 흑색 현탁액의 형성은 과산화수소를 사용한 산화에 의하여 필터로부터 필터에 부착된 피치 및 탄소질 고형 성분을 벗겨낸 결과로 여겨진다. 벗겨냄은 기포의 발생에 의해 더욱 촉진된다. 30중량% 과산화수소 용액의 경우에는, 피치 및 탄소질 고형 성분이 거의 완전히 분해되도록 산화반응이 더욱 진행하여, 처리를 종결 한 후 거의 무색의 용액이 생성되는 것으로 여겨진다. 5중량% 및 10중량% 과산화수소 용액에 의해 처리된 필터를 물에서 초음파 세척할 때 흑색 현탁액이 흘러나가나, 물에서의 세척 후, 다시 초음파 세척을 행하면 흑색, 현탁액의 형성은 다시 관찰되지 않는다. 이어서, 필터를 분해하여 엽상의 100㎛, 30㎛ 및 5㎛ 필터로 각각 나눈다. 육안으로는 탄소질 고형 성분이 관찰되지 않는다. 또한, 주사 전자 현미경(SEM)을 사용한 관찰에서, 모든 필터에 접착 물질이 없으며, 필터 자체에 손상이 없음이 확인된다. 이는 필터가 재사용될 수 있을 만큼 충분히 재생되었음을 확인하는 것이다. 한편, 상기와 동일한 방법으로 막힌 필터를 1시간동안 퀴놀린 중에서 초음파 세척한 후 벤젠으로 세척하고, 아세론으로 세척하였을 때 상기한 방법으로 SEM 하에서 관찰하여 필터 매질 내부에 부착된 상당량의 성분이 존재함을 밝혀내었다.

또 다른 구현예로서, 콜 타르 중에 함유된 매연 물질(유리탄소라고 한다) 또는 매우 고분자량인 성분을 제거하기 위하여, 콜 타르를 3중량배의 퀴놀린과 혼합하고 지름이 20mm이며 두께가 2mm인 G4 유리 필터를 통해 여과시켜 상기한 매연 물질과 매우 고분자량인 성분을 제거한다. 여과 후, 필터의 위 표면상에 축적된 탄소질 고형 물질을 먼저 긁어서, G4 유리 필터로부터 제거한 후 필터를 퀴놀린 중에서 1시간동안 초음파 세척하여 필터 중에 존재하는 가용성 성분을 제거한다. 이어서 아세톤을 사용하여 퀴놀린을 제거하고 아세톤을 물세척으로 제거하여 필터를 재생시킨다. 사용전에는 필터가 백색이나, 사용후에는 상기한 조작을 행한 후에도 탄소질 고형 성분이 완전히 제거되지 않았으므로 필터는 흑색이다. 이어서, 본 발명의 방법에 따라서 필터를 과산화수소 5중량% 용액에 함침시킨다. 90℃까지 가열했을 때, 기포의 발생과 흑색 현탁액의 형성이 관찰되었으며, 1시간 후 흑색 현탁액 중의 기포 발생은 거의 중지되었다. 이러한 처리후, 필터를 물에서 초음파 세척하며, 이때에 흑색 현탁물이 유출됨이 관찰된다. 필터는 완전히 백색이 되어 탄소질 고형 성분이 제거됨을 나타낸다. 또한, 사용전의 필터, 퀴놀린 세척에 의한 재생후의 필터 및 본 발명의 방법에 의한 재생후의 필터를 비교하기 위하여, 1리터의 물을 감압하에 각 필터를 통과시켜 통과에 필요한 시간을 측정한다. 새 필터와 본 발명의 방법에 의해 재생된 필터의 통과는 두 경우 모두 2분 30초 내에 완료되었으나 퀴놀린으로 세척함으로써 재생된 필터의 통과에는 6분이 필요하였다. 이는 본 발명의 방법에 의한 필터가 새 필터와 동일한 여과 성능으로 재생될 수 있음을 확인하는 것이다.

상기한 기술에서 예시한 바와 같이, 본 발명의 방법은 중질유 중에 함유된 탄소질 고형 성분을 제거하기 위해 사용되는 필터를 재생하는데 적용될 수 있으며 필터 매질이 막히는데 원인이 되는 탄소질 고형 성분을 완전히 제거하여 새 필터와 같이 필터 성분을 회복시킬 수 있다. 또한, 본 발명으로부터의 폐액은 환경에 대하여 나쁜 영향을 미치지 않도록 쉽게 처리될 수 있다.

이제 하기의 실시예를 참고로 하여 본 발명을 자세히 설명할 것이며, 이는 결코 본 발명의 범위를 제한하지 않는다.

[실시예 1]

100㎛, 30㎛ 및 5㎛의 구멍을 가진 각각의 엽상의 필터를 층으로 쌓은 30mm지름의 스테인레스 스틸강(SUS 304) 섬유 필터를 사용하여, 연화점이 306℃이며 퀴놀린 불용성 성분을 0.5중량% 함유하는 1kg의 피치를 15kg/㎠ 및 350℃에서 여과시킴으로써 4개의 사용된 필터를 수득한다. 필터 표면에 축적된 피치와 고형 성분을 제거한 후, 4개의 필터에 대하여 각각 하기의 처리를 행한다.

(1) 5중량% 과산화수소 수용액에 함침시키고, 1시간 동안 90℃까지 가열한 후 물에서 초음파 세척한다.

(2) 10중량% 과산화수소 수용액에 함침시키고, 1시간 동안 90℃까지 가열한 후 물에서 초음파 세척한다.

(3) 30중량% 과산화수소 수용액에 함침시킨 후, 1시간 동안 90℃까지 가열한다.

(4) 퀴놀린에서 1시간 동안 초음파 세척한 후 아세톤 중에서 세척한다. 상기한 바와 같이 처리한 필터로부터 5㎛ 필터를 꺼내어 SEM 하에서 관찰한다. 본 발명에 따라 과산화수소 수용액 중에서 처리된 필터에서는 어떠한 부착 물질도 관찰되지 않았으며 또한 필터 필라멘트에 대한 어떠한 손상도 관찰되지 않았다. 그러나, 퀴놀린 중에서 초음파 세척을 행한 필터에서는 다량의 부착물질이 관찰되었다. 제1도∼3도는 각각 5㎛ 구멍의 필터를 5중량% 과산화수소 수용액에 함침시킨 후 물에서 초음파 세척한 것 ; 30중량% 과산화수소 수용액에 함침한 것 ; 및 퀴놀린 중에서 초음파 세척한 것의 SEM 사진이다. 하기의 표 1은 처리방법과 사진과의 관계에 관한 데이터이다.

[표 1]

본 발명의 방법은 새 필터와 같은 상태로 필터를 재생시킴을 확인하였다.

[실시예 2]

실시예 1에서 사용된 1g의 피치를 30ml의 피리딘과 혼합하여 용해시킨다. 피리딘에는 약 40중량% 피치가 불용되어 있으며 현탁액을 형성한다. 이 현탁액을 지름 20mm와 두께 2mm인 G4 유리 필터를 통과시켜 여과시킨다. 여과 후 필터 표면에 축적된 탄소질 고형 성분을 먼저 긁어서 제거한 후 필터를 퀴놀린 중에서 1시간 동안 초음파 세척하여 필터 중에 존재하는 가용성 물질을 제거한다. 퀴놀린은 아세톤으로 제거하고 아세톤은 추가로 물 세척으로 제거하여 필터를 재생시킨다. 사용 이전에 필터는 백색이나, 사용후에는 상기한 조작 후에도 흑색이다. 이어서 상기한 조작을 행한 G4 유리 필터를 과산화수소 5중량% 수용액에 함침시키고 1시간 30분 동안 90℃까지 가열한다. 이 필터를 물에서 초음파 세척하여 필터가 완전히 백색이 되었음을 확인한다. 이 필터를 물에서 초음파 세척하여 필터가 완전히 백색이 되었음을 확인한다. 사용전의 필터, 퀴놀린 세척에 의한 재생후의 필터, 본 발명에 의한 재생후의 필터의 성능을 비교하기 위하여, 1ℓ의 물을 감압하에 각 필터에 통과시켜 통과에 필요한 시간을 측정한다. 사용전의 필터 및 본 발명의 방법에 의해 재생된 필터에 대한 통과에 필요한 시간은 2분 30초인 반면, 퀴놀린을 사용한 세척에 의해 재생된 필터는 통과에 6분이 필요하다.

이는 본 발명의 방법에 의해 새 필터와 같은 여과 성능을 가진 필터로 재생시킬 수 있음을 확인하는 것이다.

[실시예 3]

연화점이 250℃이며 0.5중량%의 퀴놀린 불용성 성분을 함유한 1부의 피치를 3부의 퀴놀린과 혼합한다. 이 용액을 100℃에서 2시간동안 10리터/시간의 속도로 한쪽 끝이 밀봉되어 있으며, 지름이 60mm, 길이 240mm, 구멍이 5㎛이고 두께 2mm(필터면적=0.045m2)인 원통형 소결 금속 필터(포러스 스테인레스 스틸 필터(Porous Stainless Steel Filter), Nihon Pall Ltd. 제조)를 통해 여과시킨다. 여과동안에, 압력차(필터 입구와 출구에서의 압력차)는 0.5kg/㎠∼2kg/㎠이다. 3가지 필터를 사용하여, 상기 조작을 각각 반복한다. 필터 표면상에 축적된 고형 성분을 제거한 후, 필터를 퀴놀린에서 2시간동안 초음파 세척한다. 이러한 처리후 필터의 각 표면은 흑색이다. 퀴놀린 중에서 초음파 세척한 2가지 필터를 하기와 같이 처리한다 :

(1) 한 필터는 본 발명의 방법에 따라, 과산화수소 5중량% 수용액 중에 함침시키고, 1시간동안 90℃까지 가열한 후 물에서 초음파 세척함으로써 재생시킨다.

(2) 다른 한 필터는 500℃의 전기로에 넣어 5ℓ/분의 공기류 중에서 1시간 동안 연소시킴으로써 재생시킨다.

본 발명의 (1)의 방법으로 처리된 필터는 사용전과 사용후 동일하게 은백색인 반면, (2)의 방법에 의해 공기류 중에서 연소된 필터는 녹이 형성되어 부분적으로 적갈색이 되었으며 더 이상 사용될 수 없도록 균열이 형성되었다.

3가지 필터의 성능을 비교하기 위하여 물 여과 시험을 행한다. 첫번째 필터는 새 필터이며, 두번째 필터는본 발명의 방법에 의해 재생된 필터이고, 세번째 필터는 퀴놀린 중의 초음파 세척에 의해서만 재생된 필터이다. 이 시험에서, 원통형 필터를 물을 가득 채운 용기에 넣는다. 여과물을 취하기 위하여 필터의 구멍을 물표면 보다 윗쪽으로 놓고 이 구멍을 통해 물이 들어올수 없도록 한다. 필터를 통해 물이 내부로 침투되도록 하여 필터 내부와 외부의 수면이 동일하게 되는데 필요한 시간을 측정한다. 새 필터와 상기 (1)의 방법으로 재생된 필터의 경우 모두 약 1분이 걸렸다. 퀴놀린 중에서 초음파 세척에 의해 재생된 필터의 경우에는, 10분 후에도 필터 내부의 수면이 외부 수면의 약 2/3 정도일 뿐이었다.

[실시예 4]

실시예 3에서 사용된 피치 1중량부를 그의 3배 중량의 퀴놀린과 혼합하고, 연속적인 원심분리에 의해 고형 부분을 대강 제거한다. 여과 면적을 크게 하기 위한 주름이 제공되어 있으며 최대 지름 50mm, 길이 250mm, 구멍 3㎛, 필터면적 0.19m²인 원통형 스테인레스 강 랜덤 섬유 필터(필터라이트 디날로이 카트리지(Filterite Dynaliogy Cartridge), Nihon Memutec Co. 제조)를 사용하여, 압력차가 0.1kg/㎠에서 5kg/㎠로 증가하는 시간동안 100ℓ/시간의 속도로 8시간 동안 용액을 여과한다. 필터 표면상에 축적된 고형 성분을 제거하고, 필터를 퀴놀린 중에서 초음파 세척한다. 이어서 본 발명의 방법에 따라 필터를 5중량% 과산화수소 수용액 중에 함침시키고 1시간 동안 90℃까지 가열한 후 물에서 초음파 세척한다. 상기한 방법으로 퀴놀린 중에서 초음파 세척한 또 다른 필터를 500℃의 용융염(NeoSK-SALT : 상표명, Soken Chemical Co., Ltd. 제품 ; 조성 ; 40중량% 아황산 나트륨, 53중량% 질산 칼륨 및 7중량% 질산나트륨) 중에서 1시간동안 함침시켜 고형 성분을 연소시킨 후 물로 세척한다. 본 발명의 방법에 의해 재생된 필터는 새 필름의 색과 같은 은백색이다. 용융염 중에서 연소시키는 공정 중의 필름에서는 랜덤 섬유가 산화되며 필터가 다시 사용될 수 없도록 너덜너덜해진다. 이렇게 재생된 필터의 성능을 실시예 3에 사용된 방법으로 평가한다. 새 필터와 본 발명의 방법으로 재생된 필터는 모두 약 3초내에 필터 내부와 외부의 수면이 같아진 반면, 퀴놀린 중에서의 초음파 세척만에 의해 재생된 필터는 약 3분이 걸렸다.

Claims (10)

1. 과산화수소 수용액 중에서 필터매질을 가열하에 처리함을 특징으로 하는, 중질유 또는 피치 중에 함유된 탄소질 고형성부능로 막힌 필터 매질의 재생방법.
2. 제1항에 있어서, 막힌 필터를 과산화수소 수용액 중에서 열처리한 후 초음파 세척하는 재생방법.
3. 제1항 또는 2항에 있어서, 과산화수소 수용액의 농도가 0.5∼40중량%인 재생방법.
4. 제1항 또는 2항에 있어서, 과산화수소 수용액 중의 열처리를 50∼100℃에서 행하는 재생방법.
5. 제1항 또는 2항에 있어서, 과산화수소 수용액 중의 열처리를 10분 이상 행하는 재생방법.
6. 제1항 또는 2항에 있어서, 필터 매질 재료가 금속 또는 유리인 재생방법.
7. 제1항 또는 2항에 있어서, 필터 매질 재료가 스테인레스 강 또는 유리인 재생방법.
8. 제1항 또는 2항에 있어서, 과산화수소 수용액의 농도가 0.5∼40중량%이고 과산화수소 수용액 중의 열처리를 50∼100℃에서 10분 이상 수행하는 재생방법.
9. 제1항 또는 2항에 있어서, 과산화수소 수용액의 농도가 0.5∼40중량%이고 과산화수소 수용액 중의 열처리를 50∼100℃에서 10분 이상 수행하며 필터 매질의 재료가 금속 또는 유리인 재생방법.
10. 제1항 또는 2항에 있어서, 과산화수소 수용액의 농도가 0.5∼40중량%이고 과산화수소 수용액 중의 열처리를 50∼100℃에서 10분 이상 수행하며 필터 매질의 재료가 스테인레스 강 또는 유리인 재생방법.