KR101126216B1 - 해수 중의 붕소 제거용 조성물 및 그 제조방법 - Google Patents

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Abstract

본 발명은 해수 중의 붕소 제거용 조성물 및 그 제조방법에 관한 것으로, 복합된 중합체 레진 알갱이를 제공하기 위한 것이다.
이를 위하여 본 발명은, 증류수, 황산나트륨(Na2SO4), 가수분해된 STMA를 플라스크에 넣어 혼합하고 그 플라스크를 실리콘 오일조에 담근 후 혼합물을 교반하여 질소가스를 제거하는 제1혼합물 합성단계; 글리시딜메타크릴레이트(GMA), 메틸메타크릴레이트(MMA), 디비닐벤젠(DVB), 아조비스이소브티로니트릴(AIBN), 톨루엔(Tolune)을 다른 플라스크에 혼합하여 제2혼합물을 생성하는 제2혼합물 혼합단계; 상기 두 혼합물을 혼합하고 교반하여 융합시키는 혼합물 융합단계; 상기 융합된 혼합물을 냉각수에 부어 레진 알갱이를 형성하는 레진 알갱이 형성단계; 상기 레진 알갱이를 메탄올에 넣어 세척한 후 증류수로 헹구는 세정단계; 상기 세정된 레진 알갱이를 진공 건조하여 GMA-MMA DVB 삼량체를 획득하는 삼량체 획득단계;를 포함하는 해수 중의 붕소(boron) 제거용 조성물 제조방법 및 조성물을 제공하여, 해수의 음용수화를 실현할 수 있게 한다.
3량체, 킬레이트화, 해수, 붕소, 제거

Description

해수 중의 붕소 제거용 조성물 및 그 제조방법{Composition for removing boron in sea water, Method for manufacturing the same}
본 발명은 해수에 포함된 붕소 제거용 조성물에 관한 것으로, 보다 상세하게는 복합된 중합체 수지를 사용하여 해수 중의 붕소를 제거할 수 있도록 하여, 해수의 음용수화를 실현할 수 있는 해수 중의 붕소 제거용 조성물 및 그 제조방법에 관한 것이다.
지구환경의 변화에 따른 수자원 부족현상이 심화되고 있으며, 새로운 수자원의 확보를 위해 무한한 자원으로의 활용 가능성을 가진 해수에 관한 연구가 활발히 진행되고 있다.
그러나, 해수는 염분 뿐만 아니라 다양한 미네랄 이온(mineral ion)들을 포함하고 있으며, 대체적으로 4~6ppm의 붕소(boron)를 함유하고 있어서 해수의 음용수화에 걸림돌이 되고 있다.
이러한 해수를 음용수로 사용하기 위해서는 그 붕소 함유량이 0.5ppm이하로 관리되어야 하므로, 염분 제거와 함께 이러한 붕소 제거기술이 확보되지 않으면 해수의 음용수화가 이루어질 수 없다.
일반적으로 붕소를 함유하는 용액의 처리방법은 함유 농도에 따라서 다양한 방법이 존재한다. 예를 들어, 대략 10mg/L 정도 이하의 저농도 붕소 함유수로부터 붕소를 분리, 회수하는 데에는 이온 교환수지 또는 역삼투막 등을 이용하는 방법이 사용되고, 용액 중에 마그네슘이나 칼슘 등의 알카리 토류 금속을 비교적 많이 포함하는 경우에는 용액의 농축(또는 담수화) 조작 또는 pH 변화 조작 등을 수반하는 방법으로 붕소를 분리한다.
또한, 고농도의 붕소를 포함하는 용액으로부터 붕소를 제거하는 방법은, 강산성 양이온 교환 수지와 강염기성 음이온 교환수지의 조합에 의한 전 탈염 방법, 혹은 스틸렌(styrene)-디비닐 벤젠(divinyl benzene) 공중합체에 N-메틸글루카민 등이 결합된 킬레이트 수지(chelate resin)를 흡착제로 사용하는 컬럼 방법(column method) 등이 있다. 그러나, 이러한 컬럼 방법에서 상기한 킬레이트 수지를 흡착제로 이용하는 경우에도 붕소 제거 효과는 아직 미약하고, 또한 상기한 킬레이트 수지는 단가가 높을 뿐만 아니라 1회용이어서 컬럼 방법의 운용비용이 현저히 증가한다는 문제점이 있다. 이에 따라, 상기한 킬레이트 수지를 이용한 컬럼 방법은 아직 해수의 음용수화에 채용되지 못하고 있는 실정이다.
본 발명은 상기와 같은 문제점을 해결하기 위한 것으로, 본 발명의 목적은 복합된 중합체 수지를 제조하여 해수 중의 붕소를 효율적으로 제거함으로써 해수의 음용수화를 가능하게 하는 해수 중의 붕소 제거용 조성물 및 그 제조방법을 제공하 는 것이다.
상기 목적을 달성하기 위하여 본 발명은, 증류수, 황산나트륨(Na2SO4), 가수분해된 STMA(말레산-스틸렌공중합체의 소디움염)를 플라스크에 넣어 혼합하고 그 플라스크를 실리콘 오일조에 담근 후 혼합물을 교반하여 질소가스를 제거하는 제1혼합물 합성단계; 글리시딜메타크릴레이트(glycidyl methacrylate;GMA), 메틸메타크릴레이트(methyl methacrylate;MMA), 디비닐벤젠(divinyl benzene;DVB), 아조비스이소브티로니트릴(azobisisobutyronitrile;AIBN), 톨루엔(Tolune)을 다른 플라스크에 혼합하여 제2혼합물을 생성하는 제2혼합물 혼합단계; 상기 두 혼합물을 혼합하고 교반하여 융합시키는 혼합물 융합단계; 상기 융합된 혼합물을 냉각수에 부어 레진 알갱이를 형성하는 레진 알갱이 형성단계; 상기 레진 알갱이를 메탄올에 넣어 세척한 후 증류수로 헹구는 세정단계; 상기 세정된 레진 알갱이를 진공 건조하여 GMA-MMA DVB 삼량체를 획득하는 삼량체 획득단계;를 포함하는 해수 중의 붕소(boron) 제거용 조성물 제조방법을 제공한다.
상기 목적을 달성하기 위하여 본 발명은 글리시딜메타크릴레이트(glycidyl methacrylate;GMA), 메틸메타크릴레이트(methyl methacrylate;MMA), 디비닐벤젠(divinyl benzene;DVB), 아조비스이소브티로니트릴(azobisisobutyronitrile;AIBN)로 구성되는 GMA-MMA DVB 삼량체의 레진 알갱이로 이루어진 해수 중의 붕소 제거용 조성물을 제공한다.
본 발명에 의해 제조된 해수 중의 붕소 제거용 조성물 및 그 제조방법에 의하면, 붕소 흡착율이 우수한 구형의 GMA-MMA DVB 레진 알갱이를 제공할 수 있게 되므로, 이러한 레진 알갱이를 해양 심층수의 붕소 제거를 위한 상업용으로의 사용이 가능하게 되는 이점이 있게 된다.
본 명세서 및 청구범위에 사용된 용어나 단어는 통상적이거나 사전적인 의미로 한정 해석되지 아니하며, 발명자는 그 자신의 발명을 가장 최선의 방법으로 설명하기 위해 용어의 개념을 적절하게 정의할 수 있다는 원칙에 입각하여 본 발명의 기술적 사상에 부합하는 의미와 개념으로 해석되어야만 한다.
이하, 첨부된 도면을 참조하여 본 발명에 의한 해수 중의 붕소 제거용 조성물 및 그 제조방법에 대하여 설명한다. 도면에서 구성요소의 크기와 형상 등은 발명의 이해를 돕기 위해 과장되거나 단순화되어 나타날 수 있다.
도 1은 본 발명에 의한 해수 중의 붕소 제거용 조성물 제조 시스템을 개략적으로 예시한 공정도이고, 도 2는 본 발명에 의한 해수 중의 붕소 제거용 조성물 제조방법의 구체적인 공정을 나타낸 흐름도로서, 도 1 및 도 2에 도시된 것과 같이, 본 발명에 의한 해수 중의 붕소 제거용 조성물 제조방법은 합성공정(a), 혼합공정(b), 혼합반응공정(c), 레진알갱이 형성공정(d), 세정공정(e), 진공 건조공정(f)으로 이루어지며, 이러한 제조방법을 거쳐 해수 중의 붕소 제거용 조성물이 제조된다.
합성공정(a)은 제1 혼합물 합성단계(a1-a3)로서, 증류수, 황산나트륨(Na2SO4), 가수분해된 STMA(말레산-스틸렌공중합체의 소디움염)를 혼합하는 단계이다. 제1혼합물 합성단계는 제1플라스크(11)에 증류수, 황산나트륨(Na2SO4), 가수분해된 STMA를 넣어 혼합하는 단계(a1), 상기 플라스크(11)를 65℃의 실리콘 오일조(12)에 담그는 단계(a2), 및 마그네틱 바(13)로 교반하여 혼합물 중의 질소가스를 제거하는 단계(a3)를 포함한다.
상기한 성분들을 혼합시키는 것은 특별히 제한되지 않고, 본 기술분야에서 알려진 다양한 융합방법이 사용될 수 있지만, 그 중에서도 상기 제1혼합물은 증류수 200~400ml에, 황산나트륨 2~6g과 가수분해된 STMA 4.00~8.00ml를 혼합하여 약 65℃의 실리콘 오일조에 두는 것이며, 바람직하게는 증류수 300ml에, 황산나트륨 4g과 가수분해된 STMA 5.75ml를 혼합하는 것이다.
혼합공정(b)은 글리시딜메타크릴레이트(glycidyl methacrylate;GMA), 메틸메타크릴레이트(methyl methacrylate;MMA), 디비닐벤젠(divinyl benzene;DVB), 아조비스이소브티로니트릴(azobisisobutyronitrile;AIBN), 톨루엔(Tolune)을 제2플라스크(21)에 혼합하여 제2혼합물을 생성하는 단계이다. 여기서도 상기 성분들을 혼합시키는 것은 특별히 제한되지 않고, 본 기술분야에서 알려진 다양한 융합방법이 사용될 수 있지만, 그 중에서도 제2혼합물은 글리시딜메타크릴레이트(GMA) 20~40ml, 메틸메타크릴레이트(MMA) 20~40ml, 디비닐벤젠(DVB) 8.00~12.00g, 아조비스이소브티로니트릴(AIBN) 0.5~1.5g, 톨루엔 40~80ml를 혼합하는 것이며, 바람직하게는 GMA 26.4ml, MMA 26.5ml, DVB 10.30g, AIBN 1g, 톨루엔 60ml를 혼합하는 것이다.
혼합반응공정(c)은 상기 제1혼합물과 제2혼합물을 혼합하는 단계(c1)와, 이 혼합물을 10시간 동안 마그네틱바(13)로 교반하여 두 혼합물을 융합시키는 단계(c2)를 포함한다. 이 혼합 단계는 적량 깔대기를 통해 약 30분간 떨어트려 자연스럽게 혼합하는 것이 바람직하며, 상기 융합은 약 10시간 정도 반응시킴으로써 자연스럽게 융합되도록 하는 것이 가능하다.
레진알갱이 형성공정(d)은 상기 융합된 혼합물을 0.5~1.5L의 냉각수에 부어 넣는 단계(d1)와, 상기 냉각수로부터 구형의 레진 알갱이를 형성하는 단계(d2)를 포함한다. 상기 융합된 혼합물은 0.5~1.5L의 냉각수에 부어 넣어 냉각할 수 있으며, 바람직하게는 1L의 냉각수이다.
세정공정(e)은 상기 레진 알갱이를 메탄올에 넣어 세척한 후 증류수로 헹구는 세정하는 단계이다. 상기 레진 알갱이는 40~60ml의 메탄올에 넣어 세척할 수 있으며, 바람직하게는 50ml의 메탄올이다.
진공 건조공정(f)은 상기 세정된 레진 알갱이를 진공 건조하여 GMA-MMA DVB 삼량체 레진알갱이를 획득하는 단계이다. 상기 양호한 레진 알갱이를 획득할 수 있는 건조조건은 12~36℃의 실온에서 24시간 동안 진공 건조시키는 것이다. 이에 따라, 건조가 너무 높은 온도에서 단시간에 이루어지면 각 구성성분의 결합이 쉽게 깨질 수 있으므로, 이러한 건조는 상기한 바와 같이 실온의 온도범위 내에서 장시간 건조시키는 것이 바람직하다.
이로써, 상기 진공 건조공정을 마지막으로 거치게 되면 배치(batch) 방법 또는 컬럼(column) 방법에 적용되어 붕소 제거효율이 우수한 구형의 GMA-MMA DVB 레진 알갱이를 얻을 수 있게 된다.
이 GMA-MMA DVB 레진 알갱이는 삼량체(terpolymer)로서, 글리시딜메타크릴레이트(glycidyl methacrylate;GMA), 메틸메타크릴레이트(methyl methacrylate;MMA), 디비닐벤젠(divinyl benzene;DVB), 아조비스이소브티로니트릴(azobisisobutyronitrile;AIBN)로 구성된다. 이 GMA-MMA DVB 레진 알갱이의 조성비는 다음과 같다.
즉, GMA-MMA DVB 삼량체 레진 알갱이는 GMA와 MMA 및 DVB가 각각 44.00 : 44.17 : 11.83 의 부피비율로 구성되어질 수 있으며, 이들 레진 알갱이의 효율적인 합성을 위해 특히 바람직한 부피비는 26.4ml: 26.5ml: 7.1ml 이며, 이 경우 17g의 GMA-MMA DVB 삼량체 레진 알갱이를 얻을 수 있었다.
도 3은 본 발명에 따른 붕소 제거용 조성물을 이용하는 해수의 음용수화 시스템의 흐름도이다. 이에 도시된 바와 같이, 본 발명에 따른 붕소 제거용 조성물은 기존의 배치(batch) 또는 컬럼 방법(column method)에 있어서, 붕소 제거를 위한 흡착제로 사용될 수 있다.
먼저 해수 탱크(31)로부터 펌프(32)에 의해 펑핑된 해수는 맴브레인 필터 50 G,P,D을 이용하여 전처리을 실시하는 전처리부(33)를 통해 전처리된 후, 다시 밸브(34)와 펌프(35)를 통해 본 발명에 따른 조성물이 수지로 충진된 컬럼(36)으로 공급되고, 이 컬럼(36)에서 붕소가 제거되어 음용수 탱크(37)로 공급된다. 이와 아 울러 상기 컬럼(36)에서 회수되는 수산화나트륨(NaOH)은 재생 챔버(36)의 탱크에 저장되어 있게 되며, 이후에 밸브를 통해 다시 전리처된 해수와 함께 다시 컬럼(36)으로 공급되어지게 된다.
다음의 실험예들은 이상의 방법에 의한 레진 알갱이의 제조실험 및 그 알갱리를 이용한 붕소 제거능력 실험결과이다.
< 실험예 1>
레진의 합성을 위해 사용된 재료는 글리시딜메타크릴레이트(GMA)(Junsei chemicals, 일본), 메틸메타크릴레이트(MMA)(Duksan chemicals, 한국), 디비닐벤젠(65% DVB)(Wako, 일본), n-메틸-D-그루카민(Fluka, 미국), 가수분해된 STMA(말레산-스텔렌 공중합체의 소디움염)(Aldrich, 미국), 아조비스이소브티로니트릴(AIBN)(Junsei chemicals, 일본), N-메틸 파이로리단(Junsei, 한국)과 기타 다른 화학품들이며, 이들은 분석시약급으로 사용하였다. 여기서, "65%의 디비닐벤젠(DVB)"이란 이성질체 함량이 65%인 디비닐벤젠을 말하는 것이다.
이들 화학 약품들은 별도의 정제과정이나 추출과정을 더 거치지 않고 원상태로 하여 사용하였다. 본 실험에 사용된 해양심층수는 울릉도 부근의 심해에서 채취한 것을 염분제거를 위해 멤브레인 필터 50G.P.D(Clean one, 미국)를 이용하여 전처리하였으며, 이렇게 전처리를 한 해양 심층수를 이용하여 도 4에 예시된 흐름도에 따라 레진 알갱이 제조공정을 수행하여 직경 사이즈가 0.125mm에서 1mm 사이에 분포하는 레진 알갱이를 얻었다.
도 4는 실험예 1에 의한 레진 알갱이의 제조공정 흐름도이다.
이렇게 얻어진 레진 알갱이는 붕소 흡수율을 높이기 위해 N-메틸D-글루카민 을 이용하여 수정하는 작업을 실시하였다.
즉, 15.0g의 N-메틸 D-글루카민을 110mL의 N-메틸 파이로리단에 용해시켰다. 이 작업을 위해 실리콘 오일조에 넣고 80℃상태에서 저으면서 가열시켰다. 미리 준비된 레진 17.1g을 가열된 용기에 부어 넣어 반응이 일어나도록 두었다. 이 반응은 80℃상태에서 4시간동안 계속하였다. 최종적으로 혼합이 이루어진 것을 1L의 냉각수에 부어 넣어 식혔다. 이때 얻어진 레진은 거의 흰색을 띄는데 다양한 사이즈의 알갱이 상태로 존재하므로 이를 분리하기 위해 먼저 GF/C 종이 필터를 이용하여 1차로 미세한 합성물들은 걸러냈다.
다음으로 50mL의 메탄올에 넣어 1차 세척을 하고 이를 증류수로 충분히 헹구어 낸 후 진공건조기를 이용하여 충분히 세척된 레진 알갱이를 실온에서 하루 밤 동안 건조하였으며, 이렇게 하여 최종적으로 얻어진 수정된 레진은 그 양이 20.2g이 되었다.
상기 얻어진 레진 알갱이의 표면 상태 관찰을 위해 전자 현미경으로 촬영하였으며, 그 영상을 그림 5와 같이 얻었다. 도 5는 실험예 1에 의해 제조된 레진 알갱이를 전자 현미경으로 촬영하여 예시한 참고사진으로서, 전자 현미경은 Nanoeye(한국, 모델 번호 SNE-1500m)사의 제품을 이용하였고, 구조 분석은 FT-IR(Bruker)을 이용하였다.
< 실험예 2>
다음으로는 배치(batch) 방식에 의한 붕소 흡수 능력 검증실험을 실시하였다.
본 실험에서 사용된 레진 알갱이는 직경 0.25mm, 0.5mm, 1.0mm로 분류하여 그 특성을 조사하였으며, 사용된 레진 알갱이의 양은 각각 0.5g으로 하였다.
50mL의 심층수에 레진 알갱이를 넣고 실온상태에서 저어주면서 붕소의 흡수가 이루어지도록 하였으며, 작업시간을 5, 10, 15 및 20분으로 구분하여 각각 붕소 제거용 레진이 흡착한 붕소양을 조사하였다. 이때 사용된 장비는 ICP-MS(DRC-11 perkim Elmer)이다.
< 실험예 3>
다음으로는 원주(column) 방식에 의한 붕소 흡수 능력 검증실험을 실시하였다.
동적인 조건 하에서의 레진 알갱이의 적합성을 검토하였으며, 적용 조건은 배치 방식의 실험과 동일하게 실시하였다.
즉, 똑같은 양의 레진 알갱이를 넣고, 심층수의 양도 50mL로 하였으며, 0.5g의 레진 알갱이를 1cm 직경의 원통 안에 넣고, 분당 1.2mL의 흐름 속도를 갖도록 조절하여 심층수를 통과시켰다. 이렇게 해서 붕소를 제거시킨 심층수를 ICP-MS로 분석하였다.
상기 실험예 1에 의해 합성된 레진 알갱이의 SEM 영상은 도 5에 도시된 바와 같이, 거의 구경에 가까움을 보여 주고 있고 그 크기는 작으면서 표면에 구멍이 없음을 보여준다.
이러한 사실은 하이드록실 기능이 이 레진 알갱이에 있음을 보여 주는 것이다. 하이드록실 기능은 중성 붕소 이스터나 카운터 이온으로서 양이온과 함께 붕소 염 복합음이온의 형성에 의해 아주 단단하게 붕소산을 결합시키는 기능을 한다.
또한, 도 6a 및 도 6b은 실험예 3에 의한 레진 알갱이로부터 얻은 FT-IR 스펙트럼 분석그래프로서, 수정 전의 레진 알갱이와 수정된 레진 알갱이에 대해 각각 얻은 결과를 예시하고 있다. 이 그래프에 의하면, 엄청나게 다른 차이를 보이지는 않지만 1/1150cm와 1/3300~3500cm에 있는 밴드에서만 다소 차이를 보이고 있음을 알 수 있다. 이러한 결과는 1/1150cm는 레진의 NMG 기능의 다섯 개의 카비놀에서 기인하고 1/3300~3500cm는 수정된 레진의 구조에서 OH 기의 진동에서 기인한다는 것을 보여 주는 것이다.
수정된 이들 레진 알갱이는 물 속에서 친수성과 체팽창이 얻어진다.
상기 실험예 2의 배치 방식의 흡착 실험에서 사용된 울릉도의 심층수는 붕소 농도가 4.604mg/L이었다. 이 심층수를 이용하여 3가지의 각기 다른 사이즈를 갖는 레진 알갱이로 처리하여 배치 방식에 대한 결과를 얻었다. 도 7은 실험예 2에 의한 그 결과를 보여 준다.
상기 도 7에서 알 수 있는 바와 같이, 본 실험예1에 의해 얻어진 레진 알갱이는 붕소와 매우 뚜렷한 친화력을 갖고 있음을 보여 준다. 10분 이내에 거의 대부분의 붕소를 흡착하며 20분 후에는 심층수 내의 붕소를 거의 99%이상 흡착해 버리는 것을 알 수 있다.
레진 알갱이의 크기가 작아질수록 붕소의 흡착 능력은 더 크게 나타났다. 이러한 사실은 레진 알갱이의 크기가 작으면 작을수록 활성 위치가 더욱 더 많아져 붕소의 흡착이 더욱 용이해졌다는 것을 의미한다. 10분이 경과했을 때 흡착된 붕소 는 1, 0.5 및 0.25mm의 레진 알갱이의 크기에 대해 0.192, 0.125, 및 0.25mh/L로 나타나 WHO가 음료수로 요구하는 기준치인 0.5mg/L보다 훨씬 낮아 매우 우수한 특성을 가짐을 보여 준다.
상기 실험예 3의 원통형 방식의 흡착 실험에서는 동적인 조건하에서 레진 알갱이의 성능을 검토하여, 도 8과 같은 결과를 얻었다. 이 때 초기 붕소의 양은 4.254mg/L이었다.
즉, 레진의 양은 0.5g로 하고 심층수 50mL를 분당 1.2mL로 흐르도록 하여 실험한 결과이며, 도면에 도시된 바에 의하면 레진 알갱이 크기를 1mm에서 0.25mm로 줄여나가면 붕소 제거 양이 3.425mg/L에서 4.155mg/L 증가하는 것이 나타나 있으며, 이 결과로부터 붕소 제거량은 레진 알갱이의 크기에 의존함을 알 수 있다. 이 결과들은 배치 방식의 실험예와 잘 일치한다.
이상의 결과로부터 본 발명에서 얻어진 레진 알갱이는 심층수의 붕소를 제거하는 능력이 탁월하여 해양심층수의 붕소 제거를 위한 상업용으로 사용될 수 있음을 확인할 수 있다.
< 실험예 4>
한편, 본 발명에 의해 제조되는 레진 알갱이의 중요한 특성 중의 하나는 재사용 가능성으로서, 이와 같은 레진 알갱이의 재사용 횟수는 레진 알갱이를 상용화할 경우 가격에 큰 영향을 주는 요인이다. 이 특성을 조사하기 위해 배치 방식으로 레진 알갱이의 재사용 실험을 실시하였고 그 결과는 도 9와 같다.
이 실험에서 사용된 해수의 초기의 붕소 농도는 4.254mg/L이고, 이때 사용된 레진 알갱이의 크기는 0.25mm이다. 이 결과에서 보면 6회 재사용한 후에도 이 레진 알갱이는 여전히 93% 이상 제거할 수 있는 능력을 갖고 있음을 보여 준다. 즉, 93%이상이 제거되면 심층수 내의 잔존 붕소는 0.298mg/L 정도로 음용수로 사용될 수 있는 농도치 이하로 우수한 결과를 보이고 있음을 알 수 있다.
최대 1mg/L 이하의 결과를 얻을 수 있는 최대한의 사용한도를 얻기 위해 예측 그래프를 작성하고 그 가능 횟수를 예측해 보았으며, 그 결과는 도 10의 예측 그래프와 같다.
상기 예측 그래프에서 알 수 있는 바와 같이 그 결과는 1차 함수 그래프의 유형을 가지며, 그 기울기는 0.0508이다. 이 그래프를 이용하여 계산한 결과 1mg/L의 붕소 농도를 가질 때까지 반복사용 가능 횟수는 대략 19회 정도로 예측되었다.
이는 가격적인 면에서 매우 효과적임을 의미하는 것이며, 더욱이 이 레진 알갱이는 수산화나트륨으로 세정하는 경우 그 기능이 회복되므로 재사용이 가능하게 될 것이다.
도 1은 본 발명에 의한 해수 중의 붕소 제거용 조성물 제조 시스템을 개략적으로 예시한 공정도이다.
도 2는 본 발명에 의한 해수 중의 붕소 제거용 조성물 제조방법의 구체적인 공정을 나타낸 흐름도이다.
도 3은 본 발명에 따른 붕소 제거용 조성물을 이용하는 해수의 음용수화 시스템의 흐름도이다.
도 4는 실험예 1에 의한 레진 알갱이의 제조공정 흐름도이다.
도 5는 실험예 1에 의해 제조된 레진 알갱이를 전자 현미경으로 촬영하여 예시한 참고사진이다.
도 6a 및 도 6b는 실험예 3에 의한 레진 알갱이로부터 얻은 FT-IR 스펙트럼 분석그래프이다.
도 7과 도 8은 각각 실험예 2와 실험예 3에 의한 입자별 레진 알갱이의 붕소흡착량 그래프이다.
도 9는 실험예 4의 배치 방식으로 이루어진 레진 알갱이의 재사용 실험결과 그래프이다.
도 10은 실험예 4에서 최대 1mg/L 이하의 결과를 얻을 수 있는 최대한의 사용한도를 얻기 위해 작성한 예측 그래프이다.

Claims (6)

  1. 증류수, 황산나트륨(Na2SO4), 가수분해된 STMA(말레산-스틸렌공중합체의 소디움염)를 제1플라스크에 넣어 혼합하고 그 플라스크를 실리콘 오일조에 담근 후 혼합물을 마그네틱바로 교반하여 질소가스를 제거하는 제1혼합물 합성단계;
    글리시딜메타크릴레이트(glycidyl methacrylate;GMA), 메틸메타크릴레이트(methyl methacrylate;MMA), 디비닐벤젠(divinyl benzene;DVB), 아조비스이소브티로니트릴(azobisisobutyronitrile;AIBN), 톨루엔(Tolune)을 제2플라스크에 혼합하여 제2혼합물을 생성하는 제2혼합물 혼합단계;
    상기 제1혼합물과 제2혼합물을 혼합하고 마그네틱바로 교반하여 두 혼합물을 융합시키는 혼합물 융합단계;
    상기 융합된 혼합물을 냉각수에 부어 구형 레진 알갱이를 형성하는 레진 알갱이 형성단계;
    상기 레진 알갱이를 메탄올에 넣어 세척한 후 증류수로 헹구는 세정단계;
    상기 세정된 레진 알갱이를 진공 건조하여 GMA-MMA DVB 삼량체 레진 알갱이를 획득하는 삼량체 획득단계;를 포함하는 해수 중의 붕소(boron) 제거용 조성물 제조방법.
  2. 제1항에 있어서, 상기 제1혼합물은 증류수 200~400ml에, 황산나트륨(Na2SO4) 2~6g과 가수분해된 STMA(말레산-스틸렌공중합체의 소디움염) 4.00~8.00ml를 넣어 혼합하는 것을 특징으로 하는 해수 중의 붕소 제거용 조성물 제조방법.
  3. 제1항에 있어서, 상기 제2혼합물은 글리시딜메타크릴레이트(glycidyl methacrylate;GMA) 20~40ml, 메틸메타크릴레이트(methyl methacrylate;MMA) 20~40ml, 디비닐벤젠(divinyl benzene;DVB) 8.00~12.00g, 아조비스이소브티로니트릴(azobisisobutyronitrile;AIBN) 0.5~1.5g, 톨루엔(Tolune) 40~80ml를 넣어 혼합하는 것을 특징으로 하는 해수 중의 붕소 제거용 조성물 제조방법.
  4. 제1항에 있어서, 상기 제1혼합물 합성단계에서 상기 제1혼합물이 담긴 제1 플라스크는 65℃의 실리콘 오일조에 담기며, 상기 혼합물 융합단계는 적량 깔대기를 통해 30분간 떨어트려 혼합한 후 10시간 동안 교반하여 두 혼합물을 융합시키고, 상기 레진알갱이 형성단계는 0.5~1.5L의 냉각수에 부어 냉각시키며, 상기 세정단계는 40~60ml의 메탄올에 넣어 세척한 후 증류수로 헹구고, 상기 건조단계는 12~36℃의 실온에서 24시간 동안 진공 건조시키는 것을 특징으로 하는 해수 중의 붕소 제거용 조성물 제조방법.
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