KR101337987B1 - 폐수의 구리성분을 흡착제거하는 유기-견운모의 제조방법 - Google Patents

Abstract

본 발명은 폐수처리용 유기-견운모의 제조방법을 제공한다. 본 발명은 견운모의 표면 처리 및 층간 공간을 형성하기 위하여 메르캅토 실란화합물을 이용하고, 이를 좀더 효율적으로 진행하기 위하여 건조 톨루엔을 사용한다. 견운모의 표면처리 및 층간 미세 공간을 형성하기 위한 반응공정이 완료되면, 이를 여과하여 분리하고, 건조시켜 새로운 유기-견운모 입자를 수득하게 된다. 본 발명은 폐수 중의 구리성분을 효율적으로 흡착하여 제거할 수 있다.

Description

폐수의 구리성분을 흡착제거하는 유기-견운모의 제조방법{Method of Producing Organo-Sericite for Removing Cu(II) in Waste Water}

본 발명은 폐수처리용 개질 견운모의 제조방법에 관한 것으로서, 더욱 상세하게는 폐수 중의 구리(Cu) 성분을 흡착하여 제거하는데 사용될 수 있는 표면처리 견운모를 제조하는 방법에 관한 것이다.

환경 분야, 방사능 폐기물 관리 연구, 재료분야 등 다양한 분야에서 점토 광물의 활용성은 매우 잘 알려져 있다. 견운모(Sericite)는 규산염 광물로 이루어진 층상 구조물로 알칼리플럭스 및 화장용품 분야에 널리 적용되어 왔을 뿐 아니라, 최근 독성 중금속 이온의 제거에 대한 적용성 또한 연구 중이다. 그러나, 견운모의 비교적 낮은 양이온 교환능 때문에 환경 분야에서의 활용은 제한적이다.

환경 연구 분야에서 견운모의 적용성을 향상시키기 위해서는 견운모의 표면구조를 개량해야 한다. 이러한 방법으로서 유망한 접근방법이 유기화합물을 이용하여 견운모의 표면을 개질시키는 시도이다. 그러나, 현재까지 견운모의 표면구조를 개질하는 연구는 거의 찾아보기 힘든 실정이다. 점토 광물질내의 유기물분자의 알칼리 양이온(Na⁺ 또는 K⁺)을 교환하는 층간결합(intercalation) 또는 이식(grafting)은 고분자 나노화합물 연구에 있어 새로운 분야이다. 유기물 분자의 층간 결합/이식은 점토광물질의 표면 특성을 개량할 수 있고 유기물 분자의 선택성을 부여할 수 있는 장점을 지니게 된다. 유기물 분자의 이식은 광물질 충돌, 즉 층간공간을 지탱한다. 그리고 점토의 비표면적을 증가시킬 뿐만 아니라 삽입된 유기물 작용기는 오염물질의 흡착에 적절하고 선택적이다.

이와 같은 최근의 연구결과가 수질학회지에 소개되었는데, 이 방식은 본 발명의 발명자가 유기-견운모를 이용한 페놀 및 구리 제거 연구라는 제목으로 발표된 것이다. 그러나, 이 방식은 무엇보다도 견운모의 표면 개질을 위하여 HDTA 또는 AMBA 를 사용하였는데, 그 견운모의 표면 개질을 위하여 그 반응시간이 매우 느려서 최소한 1주일 정도의 작업 시간을 요구하는 단점이 있었다. 이는 유기-견운모를 제조하기 위하여, 장시간을 요하는 것인 바, 그 제조방법을 산업적으로 이용하는데 큰 장애요인을 안고 있었음을 의미한다.

또한, 상기의 방식은 높은 온도에서 작업을 수행하여야 하고, 정밀한 온도 제어를 요구하므로, 작업의 수행을 위하여 숙련된 작업자를 필요로 한다는 단점도 가지고 있었다. 또한, 상기의 방식은 세척과정에서 반드시 속실렛 세척법을 이용하여야 하므로, 작업 과정이 번거롭고 까다로운 단점이 있었다.

환경문제에 대한 관심이 고조되면서 지하수 오염방지와 수처리에 대한 방안이 여러 각도에서 제시되고 있다. 지하수 오염방지와 수처리 분야에서 비소(As)의 오염에 대해서는 다양한 기술들이 개발되어 있다. 예컨대, 미국 환경청은 이온교환법, 역삼투압법, 활성알루미나에 의한 흡착법, 응집/여과법, 응용 lime softening, 전기투석법, 산화/미세여과법 등을 유용한 비소처리 기술들로 소개하고 있다. 그러나, 이러한 각각의 처리방법들은 대개 As(V)의 처리를 위해 많이 적용되었을 뿐이고, 보다 독성이 강한 As(III)의 처리에는 효율적이지 못한 단점을 안고 있는 것으로 보고되고 있고, 또한 대부분 슬러지 발생량이 과다하거나, 경제적이지 못한 단점을 지니고 있는 것으로 알려져 있다.

이에 반하여, 폐수 또는 오염된 지하수 중에 용존되어 있는 구리 이온(Cu)에 대해서는 별로 기술개발이 잘 알려져 있지 않은 편이다.

본 발명은 이러한 종래의 방식을 개선하고, 견운모의 층 구조 내에 유기물 분자를 결합시킨 유기-견운모 복합체를 제조하고, 이를 이용하여 폐수 중의 구리(Cu)를 효율적으로 제거하기 위한 것이다.

본 발명자가 종래에 한국수처리학회에서 발표한 내용은 아래와 같았음을 밝혀둔다.

없음.

한국수처리학회지 (제18권 제5호, 29-35, 2010) "유기-견운모를 이용한 페놀 및 구리 제거 연구"

본 발명은, 상기한 종래기술의 제반 문제점을 해결하기 위한 것으로, 통상의 실내 온도 조건하에서 실행될 수 있고, 단기간 내에 수행될 수 있으며, 폐수 중의 구리이온(Cu)을 효율적으로 흡착 제거할 수 있는 유기-견운모의 제조방법을 제공하는데 그 목적이 있다.

본 발명은 상기의 목적을 달성하기 위하여, 밀폐된 용기의 내부에 견운모 10 g 을 넣고, 톨루엔 200 내지 300 ㎖ 을 넣어 교반하여 1차적으로 균일한 용액 상태를 형성하고, 다시 상기 용기의 내부에 유기합성물로서 메르캅토프로필트리메톡시 실란 화합물을 15 내지 25 ㎖ 의 양을 추가하여 넣은 다음, 60 ℃내지 70 ℃의 고온에서 10 시간 내지 14시간 동안 교반하여 이온교환시키고 상온으로 냉각시켜서 이온교환된 견운모 용액을 제조하는 공정과; 상기의 이온교환된 견운모 용액을 여과재 위에 쏟아 붓고, 그 위에 세척제로서의 톨루엔을 반복적으로 쏟아붓고 세척을 행하여 순수한 유기-견운모를 분리하는 공정과; 보다 신속한 건조물을 얻기 위하여 100 ℃ ~ 110 ℃ 온도의 오븐 내에서 2시간 내지 4시간 동안 잔류 톨루엔을 제거하여 유기-견운모 입자를 수득하는 공정; 을 포함하고 있다.

본 발명은 상기의 제 1단계 공정에서 밀폐용기 속의 산소를 없애주기 위하여 질소(N₂) 가스를 서서히 주입시키면서 작업을 진행하는 것이 바람직하다.

본 발명에 의해 수득된 유기-견운모는 종래의 제조방법에 비하여 훨씬 단축된 기간으로 제조할 수 있는 장점이 있다. 이는 종래의 제조방법에 의할 경우, 최소한 14일 내지 15일 정도의 기간이 소요된 반면에, 본 발명에 의한 제조방법에 의할 경우, 하루 내지 이틀이면 충분히 제조할 수 있게 된다.

또한, 본 발명에 의할 경우, 종래의 제품에 비하여 그보다 양호한 구리 이온의 흡착 효과를 가지고 있으며, 제조방법의 개선을 통하여, 유기-견운모 제품을 산업적으로 제조하여 활용할 수 있는 토대를 마련한 것으로 평가될 수 있다.

도 1은 견운모와 유기화합물 사이의 양이온 교환반응의 개념도이고,
도 2는 본 발명의 방법과 종래의 방법에 의한 경우, 각 농도별 흡착성능을 비교 실험한 그래프이다.

본 발명은 메르캅토 실란화합물을 이용하여 견운모의 표면처리 및 층 사이에 미세 공간을 형성하고, 이를 분리하고, 건조시켜 유기-견운모 입자를 수득하게 되는 것을 기술적 특징으로 하고 있다.

본 발명은 밀폐된 용기의 내부에 처리하고자 하는 견운모를 칭량하여 투입하고, 무수 톨루엔을 투입하여 상기의 견운모와 함께 교반한다. 상기의 무수 톨루엔은 견운모 입자의 표면을 1차적으로 세척함과 동시에, 이후에 투입될 유기합성물이 산소분자와 접촉되는 것을 미리 예방시켜주게 된다. 상기의 견운모 입자가 무수 톨루엔에 완전히 혼합되어 균일한 용액을 이루게 되면, 상기 밀폐된 용기의 내부에 유기합성물로서의 메르캅토프로필트리메톡시 실란 화합물을 투입하고, 계속 교반하면서 반응시킨다. 반응 공정은 실온보다 훨씬 높은 온도에 속하는 60 ℃ 내지 70 ℃의 고온에서 행한다. 반응 시간은 10시 내지 14시간 정도 행하는 것이 바람직하다. 반응이 종료되어지면, 반응완료된 용액을 상온으로 냉각시킨다.

본 발명은 반응이 완료된 반응물 용액을 여과하여 표면 처리 및 이온 교환에 의해 층간 공간이 형성된 견운모 입자를 얻는다. 이를 위하여, 여과재 위에 상기의 반응물 용액을 쏟아 붓고, 그 반응 용액으로부터 표면처리 및 이온 교환된 견운모 입자를 분리한다. 표면 처리된 견운모 입자들을 더욱 고순도로 얻기 위하여, 무수 톨루엔을 여과재 위의 견운모 입자들에 쏟아붓고, 수차례에 걸쳐 이러한 작업을 반복하여 실시한다.

본 발명은 반응용액으로부터 분리된 유기-견운모 입자들을 고온에서 잔류시켜 보조용액을 휘발시키고, 건조한 유기-견운모 입자들을 얻는다.

이하, 본 발명의 바람직한 실시예를 통하여 더욱 구체적이고 상세하게 설명한다.

1). 유기-견운모 용액의 제조공정:

본 발명은 유기-견운모를 제조하기 위하여 유기화합물로서 메르캅토프로필트리메톡시 실란 화합물을 선택하여 사용한다. 상기의 메르캅토프로필트리메톡시 실란 화합물은 3-mercaptopropyltrimethoxysilane 이고, 이는 견운모의 표면을 개질시킬 뿐만 아니라 견운모의 내부에 존재하는 양 이온, 특히 K⁺ 이온을 이온교환시켜 견운모의 층간 공간을 증대시킬 수 있기 때문이다. 또한, 상기의 메르캅토프로필트리메톡시 실란 화합물은 반응 이후에 브로마이드 성분을 포함하지 않으므로, 이를 제거해야 하는 번거로운 작업을 수행할 필요가 없다. 상기의 메르캅토프로필트리메톡시 실란 화합물은 그 분자구조 내에 황(S) 원자를 포함하고 있으므로, 외부로부터 산소(O) 원자와 반응하는 것을 완전히 차단해주는 것이 무엇보다 중요하다.

본 발명자가 종래에 진행하였던 상기 한국수처리학회지의 "유기-견운모를 이용한 페놀 및 구리 제거 연구"에서는 반응성분으로서 HDTMA (hexadecyltrimetyl amonium bromide) 를 사용하였으므로, 필연적으로 브로마이드 성분을 포함하고 있었고, 상기 브로마이드 성분을 제거하기 위하여, 상당한 시간 및 노력이 필수적으로 수반되었었다. 좀 더 구체적으로는, 상기 브롬 성분을 제거하기 위하여, 반드시 속실렛 장치를 설치하고, 그 장치에 의해 세척작업을 수행하였어야 하므로, 매우 번거롭고 장기간의 작업을 필요로 하였던 것이다. 이에 반하여, 본 발명은 브롬 성분을 포함하고 있지 않으므로, 별도의 속실렛 장치 및 세척을 수행할 필요도 없는 장점이 있는 것이다.

또한, 본 발명은 견운모의 표면 처리 및 층간 공간형성을 위하여 메르캅토프로필트리메톡시 실란 화합물을 사용하고 있으며, 이는 종래의 헥사데실트리메틸 암모니움 브로마이드성분과도 다른 것이다. 이는 종래의 헥사데실트리메틸 암모니움 브로마이드성분이 폐수 중의 비소(As)를 흡착 대상으로 삼은 것에 비하여, 본 발명은 메르캅토프로필트리메톡시 실란 화합물에 의한 반응을 수행함으로써, 폐수 중의 구리(Cu) 이온을 흡착대상으로 한 것이다.

본 발명은 밀폐된 용기를 준비하고, 그 밀폐 용기의 내부에 견운모 10 g 을 투입하고, 무수 톨루엔 200 내지 300 ㎖ 을 투입하여 교반한다. 교반작업에 의하여 상기 무수 톨루엔에 상기의 견운모를 균일하게 혼합되어지도록 유도한다. 상기 밀폐 용기의 내부에서 상기의 견운모와 무수 톨루엔이 1차적으로 균일한 용액 상태를 형성하게 되면, 다시 상기 밀폐 용기의 내부에 유기합성물로서 메르캅토프로필트리메톡시 실란 화합물을 15 내지 25 ㎖ 의 양을 추가하여 넣는다. 상기의 무수 톨루엔은 상기 메르캅토프로필트리메톡시 실란 화합물이 반응용액 중에서 산소 원자와 접촉하는 것을 원천적으로 방지해주게 된다.

본 발명은 상기 밀폐 용기의 내부에 견운모와 반응을 유도하는 유기합성물 및 무수 톨루엔을 투입한 이후, 실온에서 60 ℃내지 70 ℃의 고온으로 전환시키고, 그 상태에서 10 시간 내지 14시간 동안 교반시켜 이온 교환반응을 진행한다. 보다 바람직하기로는 반응시간을 12시간 정도 수행하는 것이 좋다. 반응이 완료되어지면, 그 반응물을 상온으로 냉각시켜서 다음 단계를 진행하도록 한다.

도 1은 견운모와 유기화합물 사이의 양이온 교환반응을 개략적으로 도시한 개념도이다. 이는 견운모의 층간에 존재하는 K⁺ 양이온이 빠져나오는 대신에, 그 자리에 그보다 구조적으로 큰 유기화합물이 교환되어 삽입되어지고, 그 증대된 층간 사이에 다른 이온 성분들을 흡착시킬 수 있는 공간을 형성함을 나타내고 있다.

본 발명은 이 단계에서 상기 밀폐용기 내에 존재하는 산소를 없애고 비활성 기체로 대체시켜 주기 위하여 질소(N₂) 가스를 서서히 주입시키면서 작업을 진행하는 것이 바람직하다.

2). 유기-견운모의 분리공정:

본 발명은 통상적인 견운모를 메르캅토 실란 화합물로 반응시켜서 이온 교환반응을 완료하게 되면, 이것을 여과하여 그 여액을 버리고 유기-견운모 제품을 얻는 공정으로 이행되어진다. 본 발명에 있어서, 상기의 여과과정은 종이 여과재를 사용하여 수행될 수 있다. 좀더 구체적으로는 상기의 유기-견운모의 용액을 여과재 위에 쏟아 붓고, 그 위에 세척제로 씻어서 순수한 유기-견운모 입자를 얻는다. 상기의 세척제는 무수 톨루엔을 사용하는 것이 바람직하다. 이는 선행 특허출원이 증류수를 세척제로 사용하는 것에 비하여, 본 발명은 무수 톨루엔을 사용하는 점에서 서로 다른 것이다. 본 발명은 세척제로서 증류수를 사용하지 않는데, 그 이유는 수분 중의 산소원자가 반응에 참여하는 것을 방지하기 위한 것이다. 상기의 세척작업은 무수 톨루엔을 소량씩 쏟아부음으로써 반복적으로 세척작업을 수행하는 것이 바람직하다. 또한, 이온교환된 견운모 입자는 그 입도가 매우 미세하고 고우므로, 여과 과정에서 진흙과 같이 엉겨붙어 쉽게 필터에 쌓이게 되는 경향을 나타낸다. 따라서, 상기 종이 여과재 위에 톨루엔을 서서히 붓고, 세척을 행한 다음, 다시 톨루엔을 서서히 붓고 세척을 행하여야 한다. 역시 수득된 유기-견운모 입자는 외관상 통상의 견운모와 크게 다르지 않은 모습을 나타내고 있다.

본 발명은 이와 같이 이온교환된 유기-견운모 입자를 불순물로부터 분리하여 수득하기 위하여 톨루엔 세척을 행하는 것인데, 이는 종래의 방법과 대비할 경우, 브로마이드 성분을 제거하기 위하여 별도의 속실렛 세척을 수행할 필요가 없다는 점에서, 매우 간단할 뿐만 아니라, 시간적 경제적으로도 매우 효율적인 것임을 알 수 있다.

3). 이온교환된 유기-견운모 입자의 수득공정:

본 발명은 상기의 여과 세척 공정을 마친 이후, 건조공정을 수행한다. 이를 위하여, 오븐 내에 상기의 유기-견운모 수득물을 집어넣고, 100 ℃ ~ 110 ℃의 온도 범위를 유지한 상태에서 2시간 내지 4시간 동안 입자의 표면에 남아 있는 톨루엔 성분을 휘발시켜 건조시킨다. 오븐의 온도가 100 ℃ 이하일 경우에는 건조시간이 6시간 이상으로 늘어나게 되므로, 다른 작업시간과 더불어 당일 내에 처리하기 힘들어지게 되므로 바람직스럽지 못하고, 오븐의 온도가 110 ℃ 이상일 경우에는 건조시간이 단축될 수 있지만, 투입된 에너지 양에 비하여 건조시간의 단축비율이 높지 않으므로, 바람직스럽지 못하다.

본 발명은 건조공정을 마치게 되면, 상기의 오븐에서 건조된 유기-견운모 수득물을 꺼내어, 유리병에 보관한 후, 각종 중금속 폐수를 정화시키는데 사용되어진다.

이하, 본 발명에 의한 유기-견운모의 제조방법을 더욱 구체적인 실시예를 통하여 설명한다.

또한, 상기의 유기-견운모를 폐수 중의 중금속 흡착실험에 사용하되, 종래의 제품들과 대비하여 사용하여, 그 성능을 비교하여 살펴봄으로써, 종래의 제조방법과의 차이점을 구체적으로 대비하여 설명하기로 한다.

[ 제조 실시예 1 ]

1 리터 용량의 둥근바닥 플라스크를 준비하고, 여기에 10g 의 견운모를 칭량하여 넣고, 다시 무수 톨루엔을 250 ㎖ 를 투입하여 교반하였다. 교반작업을 10분간 진행한 후, 상기의 둥근바닥 플라스크에 3-메르캅토프로필트리메톡시 실란 20 ㎖ 를 추가하여 투입하고, 좀더 강하게 교반하였다. 이후, 상기 둥근바닥 플라스크를 가열하여 65 ℃를 유지시키고, 그 상태에서 12 시간 동안 교반하여 이온 교환반응을 진행하였다.

반응시간이 12시간을 진행된 이후, 상기 둥근바닥 플라스크를 실온으로 냉각시키고, 상기 둥근바닥 플라스크를 기울여 종이 필터에 붓고, 그 위에 무수 톨루엔을 서서히 부으면서 세척작업을 수행하였다. 톨루엔을 한꺼번에 많이 붓게 될 경우, 유기-견운모가 종이필터 위로 점차 쌓여 필터링 시간이 오래 걸리게 되므로, 서서히 여러 차례에 걸쳐 반복적으로 진행하였다.

상기의 세척작업을 마친 이후, 종이 필터에서 견운모 제품을 유리 용기에 털어내고, 상기의 유리용기를 오븐에 집어넣고, 105 ℃의 온도에 맞추고, 4시간 동안 건조작업을 수행하였다.

상기의 오븐에서 상기의 유리용기를 꺼내고, 그 내부에 있는 표면 개질 견운모를 유리병에 보관하였다. 이는 상기의 표면 개질 견운모가 공기 중의 수분에 접촉하는 것을 방지하기 위한 것이며, 실험의 정확성을 기하기 위함이었다.

이와 같은 작업은 이틀에 걸쳐 진행되었다.

[ 제조 실시예 2 ]

상기의 메르캅토프로필트리메톡시 실란 화합물 25 ㎖ 를 칭량하여 사용한 것을 제외하고, 그 나머지는 상기의 제조실시예 1과 동일하게 진행하였다.

이와 같은 작업은 역시 이틀에 걸쳐 진행되었다.

[ 비교 제조실시예 3 ]

이는 종래의 제조방법에 관한 것으로서, 양이온 교환수지능 100 %인 헥사데실트리메틸 암모니움 브로마이드 6 g을 칭량하고, 이것을 견운모의 표면 개질을 위한 유기화합물로서 선택하였다. 둥근바닥 플라스크에 1리터의 증류수에 넣고, 여기에 상기의 cec 100%인 헥사데실트리메틸 암모니움 브로마이드 6 g을 투입하고 교반하였다. 이후, 상기의 둥근바닥 플라스크의 내부에 20 g의 견운모를 투입하였다. 그리고, 상기의 둥근바닥 플라스크를 60 ℃로 승온시킨 챔버에 집어넣고, 그곳에서 7일 동안 흔들어 그 내부의 혼합물을 교반하였다.

상기의 교반작업을 마친 이후, 상기 둥근바닥 플라스크를 챔버에서 꺼내고, 이것을 기울여 종이 필터에 붓고, 그 위에 증류수를 서서히 부으면서 세척작업을 수행하였다. 증류수를 서서히 붓고, 5차례에 걸쳐 반복적으로 세척작업을 진행하였다.

상기의 세척작업을 마친 이후, 종이 필터에서 유기-견운모 제품을 유리 용기에 털어넣고, 상기의 유리 용기를 진공건조기에 넣고 이틀 동안 유지시켜서, 1차적인 건조작업을 수행하였다.

상기의 1차 건조된 유기-견운모 제품에 대해 다시 속실렛 세척기를 통하여 2차 세척작업을 수행하였다. 상기의 속실렛 세척기는 상기 유기-견운모 제품 중에 남아있는 브롬 성분을 제거하기 위한 것이다. 이 작업을 1시간 정도 수행하였다.

상기의 속실렛 세척작업을 마친 이후, 다시 진공건조기에 넣고 2차 진공작업을 수행하였다. 상기의 2차 진공작업은 하루 정도 수행하였다. 상기의 2차 진공작업을 마친 유기-견운모 제품을 유리병에 보관하였다.

이와 같은 작업은 상기의 유기-견운모의 제조과정에서 1주일, 그리고 그 이후의 세척 및 건조과정에서 1주일에 걸쳐서 진행되었고, 전체적으로 2 주일에 걸쳐서 진행되었다.

[ 비교 제조실시예 4 ]

이는 종래의 제조방법을 본 발명에 의한 제조방법에 그대로 적용한 것이다.

이 방식으로서, 둥근바닥 플라스크에 1리터의 증류수를 넣고, 여기에 양이온 교환수지능 100 %인 헥사데실트리메틸 암모니움 브로마이드 6 g을 칭량하여 투입하고, 교반하였다. 이후, 상기의 둥근바닥 플라스크의 내부에 20 g의 견운모를 투입하였다. 그리고, 상기의 둥근바닥 플라스크를 본 발명과 동일한 조건인 실온에서 12시간 동안 흔들어 그 내부의 혼합물을 교반하였다.

그 이외의 과정은 상기 제조 실시예 1과 동일한 조건으로 수행하였다.

이와 같은 작업은 상기 비교 제조실시예 3과 동일하게 2 주일에 걸쳐 진행되었다.

[ 유기-견운모의 제조시간에 대한 비교 결과 ]

상기의 제조실시예 1 및 제조실시예 2에 의한 방식에서는 최종적인 반응물질을 얻기까지 단지 2일(日) 정도 소요된 것에 반하여, 상기의 비교 제조실시예 3 및 비교 제조실시예 4에 의한 방식에서는 최종적인 반응물질을 얻기까지 대략 2주간(週間) 정도의 기간이 소요되었음을 알 수 있다.

이는 본 발명의 방식이 종래의 방식에 비하여, 그 반응시간에 매우 짧음을 알 수 있고, 이는 본 발명의 제조공정이 매우 효율적임을 의미하는 것으로 해석되었다.

이러한 점을 고려할 때, 종래의 방식에 의해 얻은 유기-견운모를 사용하여 실험을 행하는 것은 실질적인 면에서 큰 의미를 가질 수 없는 것으로 판단되었다.

따라서, 본 발명의 명세서에서는 통상의 견운모와 유기-견운모를 상호 대비하는 것으로 하였다. 이때, 통상의 견운모라 함은 유기화합물에 의한 표면처리를 행하지 않은 것을 의미한다.

[ pH 별 흡착실험: 통상의 견운모와 유기-견운모의 대비]

12개의 100 ㎖ 샘플통을 각각 준비하고, 여기에 농도 50 ppm으로 제조한 Cu(II)를 각 샘플통마다 100 ㎖씩 각각 주입한 다음, 이들을 각각 pH 2, pH 3, pH 4, pH 5, pH 6, pH 7 및 pH 8 로 조정하였다.

상기의 샘플통 내부에 3 g/L 의 조건으로 통상의 견운모 및 상기 제조실시예 1에 의하여 수득한 유기-견운모를 투입하고, 진탕기(KukJe Shaking Incubators)를 사용하여 24 시간 동안 계속하여 교반시켰다.

24시간의 교반작업을 마치고, 각각의 Cu(II)의 흡착 결과를 측정하였다. 측정 기기 및 측정방법은 교반을 완료한 후, 공극이 0.45 ㎛이고 지름이 25 ㎜인 멤브레인 필터를 사용하여 여과하였고, 그 여액을 AA 장비(Atomic Absorption, Varian AA240FS)로 분석하여 실시하였다.

흡착실험의 결과는 아래와 같이 확인되었다.

pH	2	3	4	5	6	7	8
제조 실시예 1	11.22	14.50	17.85	20.66	41.48	99.24	99.94
통상의 견운모	3.11	6.56	11.16	19.66	35.14	91.74	99.74
상승률 (%)	260	121	60	6.0	18	8.2	0.2

(이때, 상승률 = {(제조실시예 1 - 종래 제조방식)/종래 제조방식}*100)

상기의 실험결과, 본 발명에 의한 유기-견운모의 경우에는 통상의 견운모의 경우에 대하여 낮은 pH 영역에서 훨씬 매우 높은 Cu(II) 흡착능력을 가지고 있는 것으로 확인되었다. pH 7 이상에서는 모두 90 % 이상의 흡착율을 보여주었는데, 이는 구리 이온의 침전에 의한 것으로 추정되어진다. 이 점에서, pH 7 이상에서는 견운모 또는 유기-견운모의 흡착에 의한 결과로 보기에는 무리가 있으므로, 의미 있는 결과로 받아들일 수 없는 것으로 판단하였다.

한편, 본 발명에 의한 유기-견운모는 낮은 pH 영역에서 상대적으로 높은 흡착율을 나타내는 것으로 확인되었다. 특히, pH 2의 경우에는 무려 8배 이상의 흡착성능을 갖는 것으로 측정되었다. 다만, 실질적인 흡착량에 있어서는 다른 pH 영역에 비하여 낮은 수준이지만, 산성도가 높은 폐수의 경우에는 종래에 비하여 그 흡착능력이 매우 상승되었음을 부인할 수 없었다. 따라서, 본 발명에 의한 유기-견운모는 산성도가 높은 폐수에 대하여 구리 이온의 제거에 탁월한 효과가 있을 것으로 예측되어진다.

[ 각 농도별 흡착실험: 통상의 견운모와 유기-견운모의 대비]

이와 같이, 본 발명에 의한 유기-견운모의 Cu(II)에 대한 흡착성능이 우수함을 확인하고, 이를 더욱 확장하여, 폐수의 오염된 농도에 따른 흡착성능을 수행하였다.

본 실험에서는 양자의 대비실험에서 가장 격차가 적게 나왔던 pH 5 영역을 기준으로 하여 진행하기로 하였다. 그 이유는 상기의 pH 5 영역에서 소정의 흡착성능에 관한 비교 데이터가 얻어지면, 다른 pH 영역, 특히 낮은 pH 영역에서는 그 보다 훨씬 높은 흡착 성능의 차이를 보여줄 것으로 예상되었기 때문이다.

8개의 100 ㎖ 샘플통을 각각 준비하고, 여기에 농도를 50 ppm, 100 ppm, 200 ppm 및 400 ppm 으로 2개씩 짝을 지어 제조한 Cu(II)를 각 샘플통마다 100 ㎖씩 각각 주입하였다.

상기의 각 샘플통에 3 g/L 의 조건으로 통상의 견운모 및 상기 제조실시예 1에 의하여 수득한 유기-견운모를 투입하고, 진탕기(KukJe Shaking Incubators)를 사용하여 6 시간 동안 계속하여 교반시켰다.

6 시간의 교반작업을 마치고, 각각의 진탕기 내부의 Cu(II)의 흡착 결과를 측정하였다. 측정 기기 및 측정방법은 위와 동일하게 실시하였다.

흡착실험의 결과는 아래와 같이 확인되었다.

농도 (ppm)	50	100	200	400
제조 실시예 1	57.11	51.95	51.71	52.48
통상의 견운모	45.37	17.43	15.78	13.47

상기의 실험결과, 본 발명에 의한 유기-견운모의 경우에는 통상의 견운모의 경우에 비하여, 모든 영역에서 훨씬 높을 흡착율을 가지고 있는 것으로 확인되었다. 이는 특히 낮은 농도에서 보다는 높은 농도에서 더 많은 격차를 나타내고 있는 것으로 측정되었고, 이는 본 발명의 유기-견운모를 이용할 경우, 고농도의 폐수처리에 적합한 것임을 의미하는 것으로 받아들여졌다.

또한, 상기의 실험결과는 통상의 견운모와 본 발명의 유기-견운모가 가장 유사한 pH 5 영역에서 진행한 것인 바, 다른 pH 영역에서는 위의 결과에 비하여 훨씬 더많은 차이의 흡착 성능을 보여줄 것으로 예상되어짐을 알 수 있었다.

참고로, 도 2는 위의 실험결과를 나타낸 그래프이다.

위의 실험결과들에서 확인되고 있는 바와 같이, 본 발명에 의한 폐수처리용 개질 견운모의 제조방법은 단 2일 만에 걸쳐 제조된 것이지만, 그 성능은 종래의 방식에 의해 2주일 동안에 걸쳐 제조된 다른 폐수처리용 개질 견운모에 비하여 그 흡착성능이 훨씬 뛰어남을 알 수 있다. 또한, 본 발명에 의한 폐수처리용 개질 견운모의 제조방법은 그 제조일자를 대폭적으로 단축할 수 있으므로, 산업적으로 매우 유용하게 활용될 수 있는 장점이 있는 것이다. 또한, 본 발명의 제조방법에 의한 폐수처리용 개질 견운모는 산성 성분이 강할수록, 그리고 그 폐수의 Cu(II)의 농도가 높을수록 더욱 그 흡착성능이 강함을 알 수 있다.

이상에서 본 발명에 의한 폐수처리용 개질 견운모의 제조방법을 구체적으로 설명하였으나, 이는 본 발명의 가장 바람직한 실시양태를 기재한 것일 뿐, 본 발명이 이에 한정되는 것은 아니며, 첨부된 특허청구범위에 의해서 그 범위가 결정되어지고 한정되어진다.

또한, 이 기술분야에서 통상의 지식을 가진 자라면 누구나 본 발명의 명세서의 기재내용에 의하여 다양한 변형 및 모방을 행할 수 있을 것이나, 이 역시 본 발명의 범위를 벗어난 것이 아님은 명백하다고 할 것이다.

(없음.)

Claims (4)

1. 메르캅토 실란화합물을 이용하여 견운모의 표면처리 및 층 사이에 미세 공간을 형성하고, 이를 분리하고, 건조시켜 유기-견운모 입자를 수득하는 방법에 있어서,
   밀폐된 용기의 내부에 견운모 10g 을 넣고, 반응 보조용제로서 톨루엔 200 내지 300 ㎖ 을 넣어 교반하여 1차적으로 균일한 용액 상태를 형성하고, 다시 상기 용기의 내부에 3-mercaptopropyltrimethoxysilane 을 15 내지 25 ㎖ 의 양을 추가하여 넣은 다음, 60 ℃ 내지 70 ℃의 고온에서 10 시간 내지 14시간 동안 교반하여 이온교환시키고, 상온으로 냉각시켜서 견운모 용액을 제조하는 공정과;
   상기 이온교환된 견운모 용액을 여과재 위에 쏟아 붓고, 그 위에 세척제로서의 톨루엔을 반복적으로 쏟아붓고 세척을 행하여 순수한 유기-견운모를 분리하는 공정과;
   그 이후, 100 ℃ ~ 110 ℃ 온도의 오븐 내에서 2시간 내지 4시간 동안 잔류 톨루엔을 제거하여 유기-견운모 입자를 수득하는 공정;
   을 포함하고 있는 것을 특징으로 한, 폐수의 구리 성분을 흡착제거하기 위한 유기-견운모의 제조방법.
   
2. 삭제
3. 삭제
4. 제 1 항에 있어서,
   상기 이온교환된 견운모 용액의 제조공정은 밀폐용기 속의 산소를 없애주기 위하여 질소(N₂) 가스를 서서히 주입시키면서 작업을 진행하는 것을 특징으로 한, 폐수의 구리 성분을 흡착제거하기 위한 유기-견운모의 제조방법.

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