KR101752276B1 - Preparing method of poly aluminum chloride inorganic coagulant with low basicity for waste water treatment and purification method of waste water using the inorganic coagulant prepared by the same - Google Patents
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Abstract
본 발명은 저염기도 폴리염화알루미늄계 응집제를 안정적으로 제조하는 방법에 관한 것으로서, 더욱 상세하게는 수산화알루미늄과 산의 반응에 의해 얻어진 극저염기도(0~3%)의 알루미늄염화물을 제조하고 다시 염기도 상승제로서 수산화마그네슘과 반응시켜 저염기도(5~25%) 수준의 폴리염화알루미늄계 응집제를 제조하는 것을 특징으로 하는 저염기도 폴리염화알루미늄계 응집제의 제조 방법을 제공한다.
본 발명에 따른 제조 방법에 의해 얻어지는 저염기도 폴리염화알루미늄계 무기 응집제는 요구되는 저염기도의 PAC계 무기 응집제를 제조함에 있어서 1차로 극저염기도 수준(염기도 0~3%)의 PAC계 화합물을 제조하고 여기에 염기도 조절제로서 기존의 염기도 저하제가 아닌 염기도 상승제(Mg(OH)2)를 투입함에 의해 소량으로도 염기도 상승이 가능하여 공정의 컨트롤이 용이하고, 얻어지는 저염기도의 PAC계 응집제가 잔류하는 2가 금속 이온(free ion)으로 인해 인 및 불소 음이온과의 결합력이 높아져서 저염기도 PAC계 무기 응집제의 응집 효율을 보조할 수 있으므로 응집 효율을 더욱 증대시킬 수 있는 효과가 있다. More particularly, the present invention relates to a process for stably producing a low-salt polychlorinated aluminum-based coagulant, and more particularly to a process for producing an aluminum chloride of extremely low salt concentration (0 to 3%) obtained by reaction of aluminum hydroxide with an acid, (5 to 25%) of a polychlorinated aluminum-based coagulant by reacting with magnesium hydroxide as a synergist to produce a low-salt polychlorinated aluminum-based coagulant.
The low-salt, polychlorinated aluminum-based inorganic coagulant obtained by the production process according to the present invention can be produced by preparing a PAC-based compound having a primary ultra low salt level (basicity of 0 to 3%) in the production of the required low- (Mg (OH) 2 ) which is not an existing basic reducing agent as a basicity adjusting agent is added thereto, it is possible to increase the basicity even in a small amount so that the process can be easily controlled, and the obtained low- The cohesion efficiency of the PAC-based inorganic coagulant can be enhanced by increasing the binding force between the phosphorus and the fluorine anion due to the free metal ions. Therefore, the coagulation efficiency can be further increased.
Description
본 발명은 정수 및 폐수 처리용 저염기도 폴리염화알루미늄계 무기 응집제의 제조 방법 및 상기 방법에 의해 제조되는 무기 응집제를 이용한 폐수 정화 방법에 관한 것으로서, 정수처리 및 오폐수에서의 인 및 불소에 대한 응집 성능이 우수하고 장기 보관 안정성이 우수하며, 상대적으로 소량 사용하더라도 응집 효과가 우수하므로 슬러지 발생량을 줄일 수 있으며 슬러지 처리 비용을 절감할 수 있는 장점과 동시에 고농도화에 따른 대량 생산이 가능하여 생산 비용을 절감할 수 있는 특징을 갖는 저염도 폴리염화알루미늄계 무기 응집제의 제조 기술에 관한 것이다. The present invention relates to a process for producing a low-salt, polychlorinated aluminum-based inorganic coagulant for the treatment of water and wastewater, and a method for purifying wastewater using an inorganic coagulant produced by the method, It is excellent in long-term storage stability and has a good coagulation effect even in a relatively small amount. Therefore, it is possible to reduce the amount of sludge to be generated and to reduce the cost of sludge treatment, and to reduce the production cost by mass- The present invention relates to a process for producing a low-salt polychlorinated aluminum-based inorganic coagulant.
수처리용 알루미늄계 응집제(coagulant)로는 황산알루미늄(Alum), 폴리염화알루미늄(Poly Aluminum Chloride: PAC), 폴리염화규산알루미늄(Poly Aluminum Chloride Silicate: PACS), 폴리황산알루미늄실리케이트(Poly Aluminum Sulfate Silicate: PASS) 등이 주로 사용되어 왔다. 상기 황산알루미늄은 단분자 응집제로서 가격이 저렴하다는 장점은 있으나, 고분자 응집제에 비해 응집 효과가 낮고 처리후 처리수의 알칼리도와 pH 저하가 크다는 단점이 있다. 이러한 단점을 개선하기 위해 개발된 것이 고분자 형태인 PAC, PACS, PASS 등의 무기 고분자 응집제인데 이들은 양이온의 전하량이 +7가로서 +3가에 불과한 황산알루미늄 단분자에 비해 응집력이 상당히 크다는 장점이 있다. 이들은 대개 염기도가 40% 이상으로 큰 것이 특징이다. The aluminum-based coagulant for water treatment includes aluminum sulfate (Alum), polyaluminum chloride (PAC), polyaluminum chloride silicate (PACS), polyaluminum sulfate silicate ) Have been mainly used. Aluminum sulfate is advantageous in that it is inexpensive as a mono-molecular coagulant, but has a disadvantage in that the coagulation effect is lower than that of the polymer flocculant and the alkalinity and pH of the treated water are significantly lowered after the treatment. In order to overcome these disadvantages, polymeric flocculants such as PAC, PACS, and PASS have an advantage that the coagulation power is significantly higher than that of the aluminum sulfate monolith having a positive charge of +7 to +3 . They are characterized by a basicity of at least 40%.
그 중 가장 일반적으로 사용되는 폴리염화알루미늄(PAC)은 수산화알루미늄과 염산을 반응시켜 제조되는 다염기성 염화알루미늄으로서 일반식 [Al2(OH)nCl6 -n]m (0<n<6, m≤10)으로 표시되며, 수용액에서는 아코착이온([Al(H2O)6])을 가지는 배위화합물이기 때문에 수산기를 가교로 해서 다핵착체가 되고 핵은 증가해서 거대화한 무기 고분자 화합물을 형성한다. The most commonly used polychlorinated aluminum (PAC) is polybasic aluminum chloride which is prepared by reacting aluminum hydroxide with hydrochloric acid and has the general formula [Al 2 (OH) n Cl 6 -n ] m (0 <n < (Al (H 2 O) 6 ]) in the aqueous solution, the hydroxyl group is crosslinked to become a polynuclear complex and the nucleus is increased to form a macerated inorganic polymer compound do.
폴리염화알루미늄(PAC)은 종래부터 수처리용 응집제로 주로 사용되어 왔다. 특히, 정수 처리시의 거대한 분자를 응집하기 위한 응집제로 주로 사용되었으며, 이에 따라 염기도를 45% 이상으로 확보하기 위한 여러 기술이 제안된 바 있다. Poly (aluminum chloride) (PAC) has been used conventionally as a coagulant for water treatment. Especially, it has been mainly used as a flocculant for flocculating huge molecules in water treatment, and thus various techniques for securing a basicity of 45% or more have been proposed.
염기도란 응집제 단위 분자에 존재하는 Al 금속의 수에 대한 OH의 수의 비율로 표시된다. The basicity is expressed as a ratio of the number of OH to the number of Al metal present in the flocculant unit molecule.
염기도(%) = (단위 분자당 OH의 수/3× 단위 분자당 Al금속의 수)× 100Basicity (%) = (number of OH per unit molecule / 3 x number of Al metal per unit) x 100
일반적으로 염기도가 증가할수록 응집 성분의 분자량이 커지기 때문에 침전 성능이 향상되고 정수 처리 후 소석회 사용량을 줄일 수 있는 장점이 있는 반면, 자체적으로 침전을 일으켜 안정성이 떨어지기 때문에 염기도를 증가시키는 것은 한계가 있었다. Generally, as the basicity increases, the molecular weight of the coagulated component increases, so that the precipitation performance is improved and the amount of the calcium hydroxide after the water treatment is reduced. However, since the precipitate is formed and the stability is lowered, there is a limit to increase the basicity .
따라서 최근에는 정수처리 및 오폐수 등을 처리함에 있어 인과 유기물 등에 대한 응집 성능이 높게 유지되는 동시에 장기간 저장 안정성도 우수하여 자체 침전물이 석출되지 않도록 하기 위한 저염기도 폴리염화알루미늄계 무기 응집제에 대한 관심이 증대되고 있으며, 이에 관한 다수의 기술이 개발되어 특허로서 제안되고 있다. In recent years, there has been a growing interest in low-salt, polychlorinated aluminum-based inorganic coagulants to prevent precipitation of self-precipitates due to long-term storage stability while maintaining high flocculation performance against phosphorus and organic materials in water treatment and wastewater treatment. And a number of techniques have been developed and proposed as patents.
예를 들어, 대한민국 등록특허 제10-1159236호는 수산화알루미늄과 염산을 반응시켜 염기도가 약 35~45%인 1차 반응물을 생성하고 이와 같이 얻어진 1차 반응물(알루미늄염화물)에 염기도 조절제로서 염산을 추가로 반응시켜 염기도가 10~20%로 낮게 조절된 저염기도 폴리염화알루미늄계 무기 응집제를 제조하는 방법을 제안하였다. 이 기술은 염기도가 10~20%로 낮은 저염기도 폴리염화알루미늄계 무기 응집제가 응집성능이 우수하면서 장기간 저장 안정성도 높으며, 정수처리 및 하폐수에 존재하는 유기물 및 인의 제거 효과가 우수하여 녹조 현상 등의 부영양화를 방지하는데 우수하다는 점을 장점으로 설명한다. 그러나 이 기술에 따른 방법으로 제조되는 무기 응집제는 다량을 사용해야 방류 기준에 적합한 기준까지의 제거효율을 갖는 응집 효과가 발생하므로 다량의 슬러지(sludge)가 발생하는 문제가 있고 이에 따라 슬러지의 처리 비용이 지나치게 큰 문제점이 있다. For example, in Korean Patent No. 10-1159236, aluminum hydroxide and hydrochloric acid are reacted to produce a first reactant having a basicity of about 35 to 45%, and hydrochloric acid is added to the first reactant (aluminum chloride) And then reacted to prepare a low - salt polychlorinated aluminum - based inorganic coagulant having a low basicity of 10 to 20%. This technology has high coagulation performance and high storage stability for a long period of time, and low efflorescence of polychlorinated aluminum chloride based inorganic coagulant with low basicity of 10 ~ 20%. It has excellent water treatment and removal of organic substances and phosphorus present in wastewater. It is advantageous to prevent eutrophication. However, since the inorganic flocculant produced by the method according to the present invention requires a large amount of the flocculant to have a removal efficiency up to a standard suitable for the discharge standard, there is a problem that a large amount of sludge is generated, There are too big problems.
또한, 대한민국 등록특허 제10-1157887호는 수산화알루미늄과 염산을 반응시켜 염기도가 0.1~35%인 1차 반응물을 생성하고 이와 같이 얻어진 1차 반응물(알루미늄염화물)에 알루미늄황산염을 반응시켜 알루미늄 염화물 속에 황산 이온의 결합이 이루어지도록 함에 의해 폴리염화알루미늄을 안정화시키는 기술을 제안하였다. 이 기술은 정수처리, 하수 및 폐수의 응집 반응시 중요한 인자로서 작용하는 알루미늄과 염기도 및 황산이온의 적정한 비율을 유지하여 인 제거 능력이 향상되는 동시에, 종래의 폴리염화알루미늄(PAC)계 응집제에 비하여 소량을 투입하더라도 인의 제거 성능을 월등히 높일 수 있다는 점을 장점으로 설명한다. 그러나 이 기술에서는 1차 반응에서 염산을 수산화알루미늄에 반응시킴에 의해 중염기도(약 35%)를 갖는 불안정한 PAC 응집제에 알루이늄 이온과 황산 이온을 투입하여 안정화시키는 기술에 관한 것일 뿐 저염기도 PAC계 응집제를 제조하는 기술과는 관련성이 없다. Korean Patent No. 10-1157887 discloses a process for the production of a primary reaction product having a basicity of 0.1 to 35% by reacting aluminum hydroxide with hydrochloric acid, reacting the primary reaction product (aluminum chloride) thus obtained with aluminum sulphate, So that the poly (aluminum chloride) can be stabilized by allowing the bonding of sulfate ions to occur. This technology maintains the proper ratio of aluminum, basicity and sulfate ion, which acts as an important factor in water treatment, sewage and wastewater agglomeration, and improves the phosphorus removing ability. In addition, compared with conventional polychlorinated aluminum (PAC) The advantage of removing phosphorus can be remarkably improved even when a small amount is added. In this technique, however, only a technique for stabilizing an unstable PAC coagulant having a medium basicity (about 35%) by reacting hydrochloric acid with aluminum hydroxide in the first reaction is added to the stabilization of alunium ion and sulfate ion. It is not related to the technology for producing flocculants.
또한, 대한민국 등록특허 제10-1146747호에서는 1차로 수산화알루미늄과 염산을 반응시켜 알루미늄염화물을 제조한 후 여기에 금속염화물(MCl2)를 첨가하여 반응시킴에 의해 저염기도 PAC계 무기 응집제를 제조하는 기술을 제안하였다. 이 기술에서는 금속염화물을 염기도 조절제로 첨가하여 저염기도 PAC계 무기 응집제를 제조할 경우 Al 당량 대비 인과의 반응을 극대화할 수 있어 정수처리 및 오폐수 중의 인에 대한 응집 효율을 극대화할 수 있으며, 소량 사용하여도 2가 양이온으로 인해 인의 응집 효과를 증대시킬 수 있는 장점이 있다. 그러나 알루미늄염화물을 16% 이하의 염기도를 갖도록 하기 위해 금속염화물을 반응시킴에 있어 가혹한 조건이 필요하여 반응의 조절이 쉽지 않고 염기도를 16% 이하로 낮추기가 용이하지 않다는 문제가 있었다. Korean Patent No. 10-1146747 discloses a process for producing a low-salt PAC type inorganic coagulant by reacting aluminum hydroxide with hydrochloric acid to prepare an aluminum chloride, adding a metal chloride (MCl 2 ) thereto, and reacting Technology. In this technology, when metal chloride is added as a basicity modifier, PAC inorganic coagulant is produced to maximize the reaction of phosphorus with Al equivalent, thereby maximizing the coagulation efficiency of phosphorus in water treatment and waste water, 2 has the advantage that the coagulation effect of phosphorus can be increased due to the cation. However, there is a problem that it is not easy to control the reaction and it is not easy to lower the basicity to 16% or less because harsh conditions are required for reacting the metal chloride to have the basicity of aluminum chloride of 16% or less.
이와 같이, 기존의 기술들은 대부분 응집 효율을 높이기 위하여 고염기도의 PAC계 무기 응집제를 제조하기 위한 기술이거나, 이러한 기술의 열악한 저장 안정성의 문제를 해결하기 위해 저염기도의 PAC계 무기 응집제에 관한 기술인 경우에도 일단 염산을 사용하여 중염기도(약 35~45%)의 염기도를 갖는 PAC를 제조한 후에, 여기에 다시 염기도 조절제(또는 염기도 저하제)를 사용하여 약 15% 정도의 저염기도를 갖는 PAC계 무기 응집제를 제조하는 기술이었다. 이와 같은 기존의 저염기도 PAC계 무기 응집제의 제조 방법은 염기도를 올렸다가 다시 내리는 공정을 진행해야 하므로 공정 제어가 쉽지 않고 응집 효율도 만족할 만하게 크게 발휘되기 어려운 문제가 있어 개선이 필요한 상황이었다. In order to solve the problem of the poor storage stability of the PAC-based inorganic coagulant, the existing technologies are mostly used for producing a PAC-based inorganic coagulant to enhance the flocculation efficiency. PAC-based weapons with a low basicity (about 35% to 45%) were prepared using hydrochloric acid, and a basicity modifier (or basicity lowering agent) It was a technique of producing a coagulant. Such conventional methods for preparing low-salt-strength PAC-based inorganic flocculants require a step of raising and lowering the basicity, so that it is difficult to control the process and the flocculation efficiency is not sufficiently exhibited.
[기타 관련 선행기술 문헌][Related Prior Art Documents]
1. 대한민국 공개특허 특1998-0009116호1. Korean Patent Publication No. 1998-0009116
2. 대한민국 등록특허 제10-1374191호2. Korean Patent No. 10-1374191
3. 대한민국 등록특허 제10-1032478호3. Korean Patent No. 10-1032478
4. 대한민국 등록특허 제10-1252710호4. Korean Patent No. 10-1252710
본 발명은 상기와 같은 종래 기술의 상황을 고려하여 새로이 개발된 것으로서, 정수처리 및 오폐수 중에 존재하는 인의 제거를 위하여 저염기도의 폴리염화알루미늄(PAC)계 무기 응집제를 제조함에 있어, 종래와 같이 1차로 염기도를 중염기도 정도로 올린 후 다시 저염기도로 내리는 방법을 사용하는 것이 아니라 극저염기도 수준으로 1단계 공정을 실시한 후 여기에 염기도 상승제를 투입하여 저염기도 수준으로 올리는 공정에 의해 요구되는 저염기도의 PAC계 무기 응집제를 제조하는 기술을 제공하고자 한다. The present invention has been developed in consideration of the circumstances of the prior art as described above, and it is an object of the present invention to provide a polychlorinated aluminum (PAC) -based inorganic coagulant for low-salt spraying for purification of water and removal of phosphorus present in wastewater, It is not a method of raising the basicity of a car by a degree of basicity and then lowering it to low-salt air. Instead, it performs a first-stage process at an extremely low-salt level and then introducing a basic- Based PAC-based inorganic coagulant.
상기 과제를 달성하기 위하여 본 발명은,According to an aspect of the present invention,
(1) 수산화알루미늄(Al(OH)3)과 염산을 100 : 300~400의 중량비로 혼합하여 혼합액을 제조하고, 상기 얻어진 혼합액을 90 ~ 150 ℃에서 1 ~ 5시간 동안 반응시켜, 산화알루미늄(Al2O3) 12~14중량%, 염기도 0 ~ 3%의 하기 화학식 1을 갖는 알루미늄염화물을 제조하는 제1단계; 및 (1) Aluminum hydroxide (Al (OH) 3 ) and hydrochloric acid are mixed at a weight ratio of 100: 300 to 400 to prepare a mixed solution, and the obtained mixed solution is reacted at 90 to 150 ° C for 1 to 5 hours to form aluminum oxide Al 2 O 3 ) of 12 to 14% by weight and a basicity of 0 to 3%; And
[화학식 1][Chemical Formula 1]
Al2(OH)0~0.18Cl5.82~6 Al 2 (OH) 0 ~ 0.18 Cl 5.82 ~ 6
(2) 상기 얻어진 알루미늄염화물에 수산화마그네슘을 100 : 5 ~ 25 의 중량비로 혼합하여 반응시킴에 의해 하기 화학식 2를 갖는 산화알루미늄(Al2O3) 10~13중량%, 염기도 5~25%를 갖는 폴리염화알루미늄계 화합물을 제조하는 제2단계;(2) Magnesium hydroxide is mixed with the obtained aluminum chloride at a weight ratio of 100: 5 to 25, and the mixture is reacted to produce 10 to 13% by weight of aluminum oxide (Al 2 O 3 ) having the following formula 2 and 5 to 25% A second step of producing an aluminum polychloride-based compound;
[화학식 2](2)
[Al2Mgx(OH)yClz]m (식에서 6+2x=y+z, 0＜x＜1.0, 0.3≤y≤1.5, 1≤m≤10) [Al 2 Mg x (OH) y Cl z] m ( equation 6 + 2x = y + z, 0 <x <1.0, 0.3≤y≤1.5, 1≤m≤10)
를 포함하여 구성되는 것을 특징으로 하는 저염기도 폴리염화알루미늄계 응집제의 제조 방법을 제공한다. The present invention also provides a method for producing a low salt polychlorinated aluminum flocculant.
본 발명의 일 실시예에서 있어서, 상기 (1)단계의 염산은 염산 단독이거나, 황산, 질산, 인산으로 이루어진 군에서 선택된 1종 이상이 25 중량% 이하에서 염산과 혼합된 염산 혼합물이 사용될 수 있다. In one embodiment of the present invention, the hydrochloric acid in step (1) may be hydrochloric acid alone, or a mixture of hydrochloric acid mixed with hydrochloric acid at 25 wt% or less of at least one selected from the group consisting of sulfuric acid, nitric acid and phosphoric acid may be used .
또한, 본 발명의 일 실시예에 있어서, 상기 (2)단계에서의 반응은 90 ~ 150 ℃에서 1 ~ 5시간 수행될 수 있다. In one embodiment of the present invention, the reaction in step (2) may be performed at 90 to 150 ° C for 1 to 5 hours.
또한, 상기 과제를 달성하기 위하여 본 발명은,According to another aspect of the present invention,
상기 본 발명에 따른 저염기도 폴리염화알루미늄계 응집제를 사용하여 정수, 폐수 또는 하수 시설의 인 화합물을 제거하는 것을 특징으로 하는 정수 및 폐수 정화 방법을 제공한다. The present invention provides a method for purifying water and wastewater, which comprises removing water, wastewater or phosphorus compounds from a sewage facility using the low-salt-reducing polychlorinated aluminum-based flocculant according to the present invention.
본 발명의 일 실시예에 있어서, 상기 저염기도 폴리염화알루미늄계 응집제는 정수 및 폐수 1톤에 대하여 0.01~2.0 kg의 중량으로 사용될 수 있다. In one embodiment of the present invention, the low-salt polychlorinated aluminum flocculant may be used at a weight of 0.01 to 2.0 kg per ton of water and wastewater.
또한, 상기 과제를 달성하기 위하여 본 발명은,According to another aspect of the present invention,
상기 본 발명에 따른 저염기도 폴리염화알루미늄계 응집제를 사용하여 폐수 또는 하수 시설의 불소 화합물을 제거하는 것을 특징으로 하는 폐수 정화 방법을 제공한다. There is provided a method for purifying wastewater, comprising the step of removing the fluorine compound of the wastewater or the sewage using the low-salt polychlorinated aluminum chloride flocculant according to the present invention.
본 발명의 일 실시예에 있어서, 상기 저염기도 폴리염화알루미늄계 응집제는 폐수 1톤에 대하여 0.01~2.0 kg의 중량으로 사용될 수 있다. In one embodiment of the present invention, the low-salt, polychlorinated aluminum-based coagulant may be used at a weight of 0.01 to 2.0 kg per ton of wastewater.
본 발명에 따른 정수처리, 하수 및 폐수 처리용 저염기도 폴리염화알루미늄계 무기 응집제의 제조 방법 및 상기 방법에 의해 제조되는 무기 응집제를 이용한 폐수 정화 방법의 특징 및 장점을 설명하면 다음과 같다.The characteristics and advantages of the method for producing low-salt, polychlorinated aluminum-based inorganic coagulant for water treatment, sewage and wastewater treatment according to the present invention and the method for purifying wastewater using the inorganic coagulant produced by the method are as follows.
우선, 기존 정수처리, 하수 및 폐수 정화 시설에서 사용되던 고염기도의 PAC계 응집제를 사용하여 인을 제거할 경우 수산기(OH)의 의한 가교 현상으로 다핵 체제가 되고 핵이 증대되어 거대화된 무기 고분자 화합물을 형성함으로써 Al 당량 대비 인과의 반응이 적어지므로 인 제거 효율이 떨어지는 문제가 있었고, 고염기도의 PAC계 응집제는 자체적으로 침전을 일으켜 안정성이 떨어지는 문제가 있었는데, 본 발명에 따른 저염기도의 PAC계 응집제는 폐수 중의 인을 제거할 경우 낮은 염기의 저분자 물질이므로 Al 당량 대비 인과의 반응을 극대화할 수 있어 폐수 중의 인 제거 효율이 매우 우수한 장점을 가지며, 저염기도를 가지므로 상온, 상압 조건에서 장기 보관하더라도 석출물이 석출되지 않는 등 자체 저장 안정성도 우수한 장점이 있다. First, when phosphorus is removed by using PAC-based coagulant used in existing water treatment, sewage and wastewater purification facilities, the crosslinking phenomenon by hydroxyl group (OH) causes a multi-nucleation system and nuclei are increased to form a giant inorganic polymeric compound The PAC-based flocculant has a problem of poor stability due to its own precipitation. However, the PAC-based flocculant of the present invention has a problem in that the phosphorus removal efficiency is inferior. Is a low-molecular low-molecular substance when phosphorus in wastewater is removed. Therefore, it can maximize the reaction of phosphorus to Al equivalent and thus has a very excellent phosphorus removal efficiency in wastewater. And there is an advantage of excellent self-storage stability such as precipitation of precipitates.
또한, 요구되는 저염기도의 PAC계 무기 응집제를 제조함에 있어서 1차로 극저염기도 수준(염기도 0~3%)의 PAC계 화합물을 제조하고 여기에 염기도 조절제로서 기존의 염기도 저하제가 아닌 염기도 상승제(Mg(OH)2)를 투입함에 의해 소량으로도 염기도 상승이 가능하여 공정의 컨트롤이 용이하고, 얻어지는 저염기도의 PAC계 응집제가 잔류하는 2가 금속 이온(free ion)으로 인해 인 및 불소 음이온과의 결합력이 높아져서 저염기도 PAC계 무기 응집제의 응집 효율을 보조할 수 있으므로 응집 효율을 더욱 증대시킬 수 있는 효과가 있다. In order to produce a desired PAC-based inorganic coagulant of low-salt air-purifying activity, a PAC-based compound having a first-order ultra low salt level (basicity of 0 to 3%) was prepared and a basicity- Mg (OH) 2 ), it is possible to increase the basicity even in a small amount, so that the process can be easily controlled, and the obtained low-salt-salt PAC-based flocculant is free from phosphorus and fluorine anions due to residual bivalent metal ions The coagulation efficiency of the PAC-based inorganic coagulant can be improved, and the coagulation efficiency can be further increased.
또한, 염기도 상승제로 사용하는 Mg(OH)2의 경우 기존의 염기도 조절제에 비해 경제성이 띄어나고, 생산원가를 낮출 수 있으며, 수처리효율을 극대화 할 수 있는 방안으로 효과적인 방법이 될 수 있다. In addition, Mg (OH) 2, which is used as a basicity enhancer, is more economical than conventional salt control agents, can lower production cost, and can be an effective method for maximizing water treatment efficiency.
이하, 본 발명에 관하여 더욱 구체적으로 설명한다. Hereinafter, the present invention will be described in more detail.
일반적으로 고염기도의 무기 응집제를 사용할 경우 응집제의 고분자화를 유도하므로 응집 성능이 좋아진다는 것은 앞에 설명한 것과 같다. 그러나 고염기도의 응집제는 고분자 상태의 알루미늄염으로 제조하지 못할 경우 제품 중에 Al(OH)2 + 이온을 많이 보유하게 되어 쉽게 Al(OH)3 형태로 침전을 형성하므로 불안정해진다. 이러한 침전 현상은 고염기도 폴리염화알루미늄계 무기 응집제가 갖는 근본적인 문제점이다. 현재까지 개발되거나 시판된 대부분의 제품은 약 3~4개월 후부터는 침전 현상이 발생하므로 제품의 사용 수명이 짧은 문제점이 있었다. In general, the use of an inorganic flocculant of highly salted air leads to the polymerization of the flocculant, so that the flocculation performance is improved as described above. However, the coagulant of high salt air permeability can not be made with aluminum salt of polymer state, it has a large amount of Al (OH) 2 + ion in the product and easily forms a precipitate in the form of Al (OH) 3 . This precipitation phenomenon is a fundamental problem of the highly salt-resistant polychlorinated aluminum-based inorganic coagulant. Most of the products developed or marketed so far have a short life span of the product since precipitation occurs after about 3 to 4 months.
본 발명은 종래와 같은 고염기도 응집제를 사용하는 기술이 아니라 오히려 염기도 16% 이하의 저염기도 응집제를 사용하는 기술이다. 저염기도 응집제는 고염기도 응집제에 비하여 응집 효율은 떨어진다는 문제점이 있으나, 핵 성장이 크지 않으므로 Al 당량 대비 인과의 반응성이 좋아 당량에 따른 인 제거 효율은 더 크다고 할 수 있으며, 특히 자체적으로 응집하여 침전하지 않으므로 장기 안정성이 우수하다는 장점이 있다. The present invention is not a technique using a conventional high salt air flocculating agent but rather a technique using a low salt air flocculating agent having a basicity of 16% or less. The low-salt air-coagulant has the problem that the coagulation efficiency is lower than that of the high-salt air-coagulant, but since the nuclear growth is not large, the phosphorus removal efficiency is higher than the equivalent of Al, It has an advantage of being excellent in long-term stability.
기존의 염기도 약 15% 정도의 저염기도 PAC계 응집제를 제조하는 기술들은 대부분 수산화알루미늄과 염산을 반응시켜 염기도가 35~45%에 달하는 1차 알루미늄염화물을 생성하고 이와 같이 얻어지는 생성물의 염기도를 낮추기 위하여 염기도 저하제로서 염산이나 금속염소화물을 가하여 반응시키는 방법을 사용하였다. Most of the techniques for producing low-salt PAC-type flocculants with a basicity of about 15% are based on the reaction of aluminum hydroxide with hydrochloric acid to produce primary aluminum chloride having a basicity of 35 to 45% and to lower the basicity of the obtained product A method in which hydrochloric acid or a metal salt hydride is added as a basicity reducing agent is used.
그러나 이러한 종래의 기술은 중염기도 수준의 PAC 화합물을 제조한 후 이를 다시 저염기도 수준으로 염기도를 내려야 하므로 공정의 컨트롤이 쉽지 않은 단점이 있었다.However, this conventional technique has a disadvantage in that it is not easy to control the process since the basicity of the PAC compound having a low basicity level is lowered to a low salt level after the PAC compound is prepared.
본 발명은 이와 같은 기존 기술들의 문제점 내지 한계를 극복하기 위해 개발된 것이다. The present invention has been developed to overcome the problems and limitations of the prior art.
본 발명에 따른 저염기도 폴리염화알루미늄(PAC)계 응집제는 하기의 방법에 의해 제조된다. 즉,A low-salt, polychlorinated aluminum (PAC) -based coagulant according to the present invention is prepared by the following method. In other words,
(1) 수산화알루미늄(Al(OH)3)과 염산을 100 : 300~400의 중량비로 혼합하여 혼합액을 제조하고, 상기 얻어진 혼합액을 90 ~ 150 ℃에서 1 ~ 5시간 동안 반응시켜, 산화알루미늄(Al2O3) 12~14중량%, 염기도 0 ~ 3%의 하기 화학식 1을 갖는 알루미늄염화물을 제조하는 제1단계; 및(1) Aluminum hydroxide (Al (OH) 3 ) and hydrochloric acid are mixed at a weight ratio of 100: 300 to 400 to prepare a mixed solution, and the obtained mixed solution is reacted at 90 to 150 ° C for 1 to 5 hours to form aluminum oxide Al 2 O 3 ) of 12 to 14% by weight and a basicity of 0 to 3%; And
[화학식 1][Chemical Formula 1]
Al2(OH)0~0.18Cl5.82~6 Al 2 (OH) 0 ~ 0.18 Cl 5.82 ~ 6
(2) 상기 얻어진 알루미늄염화물에 수산화마그네슘을 100 : 5 ~ 25 의 중량비로 혼합하여 반응시킴에 의해 하기 화학식 2를 갖는 산화알루미늄(Al2O3) 12~14중량%, 염기도 5~25%를 갖는 폴리염화알루미늄칼슘을 제조하는 제2단계; (2) Magnesium hydroxide is mixed with the obtained aluminum chloride at a weight ratio of 100: 5 to 25 and reacted to produce 12 to 14% by weight of aluminum oxide (Al 2 O 3 ) having the following formula 2 and 5 to 25% A second step of producing calcium aluminum polychloride having
[화학식 2](2)
[Al2Mgx(OH)yClz]m (식에서 6+2x=y+z, 0＜x＜1.0, 0.3≤y≤1.5, 1≤m≤10) [Al 2 Mg x (OH) y Cl z] m ( equation 6 + 2x = y + z, 0 <x <1.0, 0.3≤y≤1.5, 1≤m≤10)
를 포함하여 구성된다. .
이하에서는 상기의 제조 방법에 관하여 각 단계별로 구체적으로 설명한다. Hereinafter, the above manufacturing method will be described in detail for each step.
먼저, 수산화알루미늄(Al(OH)3)과 염산을 혼합, 교반하여 혼합액을 제조한다. 구체적으로 본 단계에서는 수산화알루미늄 100 중량부 대비 염산(30~35%) 300~400 중량비를 교반하여 혼합한다. First, aluminum hydroxide (Al (OH) 3 ) and hydrochloric acid are mixed and stirred to prepare a mixed solution. Specifically, in this step, 300 to 400 parts by weight of hydrochloric acid (30 to 35%) is mixed with 100 parts by weight of aluminum hydroxide by stirring.
본 단계에서 상기 염산은 염산 단독이거나, 황산, 질산, 인산으로 이루어진 군에서 선택된 1종 이상이 25중량% 이하에서 염산과 혼합된 염산 혼합물이 사용될 수도 있다. In this step, the hydrochloric acid may be hydrochloric acid alone, or a mixture of hydrochloric acid mixed with hydrochloric acid at 25 wt% or less of at least one selected from the group consisting of sulfuric acid, nitric acid and phosphoric acid may be used.
이어서, 얻어진 혼합액을 일정 온도 조건하에서 반응시켜 알루미늄염화물을 제조하는 단계이다. Then, the obtained mixed solution is reacted under a predetermined temperature condition to produce aluminum chloride.
본 발명에서 반응 조건은 약 90 ~ 150℃에서 약 1 ~ 5시간 동안 반응시키는 것이 바람직하다. 이와 같은 반응에 의하여 Al2O3의 함량이 약 12~14중량%로 조절되며 염기도 0~3%를 갖는 하기 화학식 1의 알루미늄염화물을 제조할 수 있다. In the present invention, the reaction is preferably carried out at about 90 to 150 ° C. for about 1 to 5 hours. The aluminum chloride of formula (1) having a basicity of 0 to 3% can be prepared by controlling the content of Al 2 O 3 to about 12 to 14% by the reaction.
[화학식 1][Chemical Formula 1]
Al2(OH)0~0.18Cl5.82~6 Al 2 (OH) 0 ~ 0.18 Cl 5.82 ~ 6
이어서, 상기 얻어진 알루미늄염화물에 수산화마그네슘을 혼합, 교반하여 반응시킴에 의해 하기 화학식 2을 갖는 염기도 25% 이하, 더욱 구체적으로는 염기도 5~25%를 갖는 폴리염화알루미늄(PAC)을 제조한다. Next, magnesium hydroxide is mixed with the obtained aluminum chloride and stirred to react to produce poly (aluminum chloride) (PAC) having a basicity of 25% or less, more specifically, a basicity of 5-25%, having the following general formula (2).
[화학식 2](2)
[Al2Mgx(OH)yClz]m (식에서 6+2x=y+z, 0＜x＜1.0, 0.3≤y≤1.5, 1≤m≤10) [Al 2 Mg x (OH) y Cl z] m ( equation 6 + 2x = y + z, 0 <x <1.0, 0.3≤y≤1.5, 1≤m≤10)
이때, 상기 화학식 2의 폴리염화알루미늄의 Al2O3의 함량은 약 10~13중량%로 유지된다.At this time, the content of Al 2 O 3 of the polychlorinated aluminum of Formula 2 is maintained at about 10 to 13 wt%.
이와 같이 얻어지는 염기도 5~25%이하를 갖는 저염기도 PAC계 응집제는 자체 침전 현상이 줄어 안정성이 향상되고 잔류되는 마그네슘 2가 양이온(free ion)으로 인해 음이온 상태로 존재하는 인 및 불소에 대한 제거 효율이 종래 방법에 의해 제조되는 저염기도 PAC계 응집제에 비하여 향상될 수 있는 장점이 있다. The low-salt PAC type flocculant having a basicity of 5 to 25% or less obtained in this way has improved stability due to the reduction of the self-precipitation phenomenon and the removal efficiency of phosphorus and fluorine, which are present in an anion state due to residual magnesium ions, Can be improved compared with the low-salt-airway PAC-based flocculant produced by the conventional method.
본 발명에서 상기 제2단계 반응, 즉 상기 제1단계에서 얻어진 알루미늄염화물과 수산화마그네슘의 반응은 비교적 온화한 조건에 진행될 수 있으며, 구체적으로 각각 약 90~150 ℃에서 약 1~5 시간 동안 수행될 수 있다. In the present invention, the reaction of the second step reaction, that is, the reaction of the aluminum chloride obtained in the first step with magnesium hydroxide may be carried out under relatively mild conditions, specifically about 90 to 150 ° C for about 1 to 5 hours have.
상기 반응은 비교적 가혹하지 않은 조건에서 반응이 진행되므로 반응의 조절이 쉽고, 이에 따라 저염기도 PAC의 제조가 용이하다는 장점이 있다. Since the reaction proceeds under relatively unfavorable conditions, it is easy to control the reaction and thus it is easy to manufacture low-salt PAC.
상기 제1단계 및 제2단계에서의 반응은 5,000~50,000 rpm의 교반속도로 유지되는 균질화반응기를 이용하여 수행되는 것이 바람직하다. 이와 같은 균질화반응기를 통하여 반응시킬 경우 액체 입자들이 기계적으로 미세하게 분산되어 산성 물질과 염기성 물질 간의 침전이 형성되지 않은 상태로 균일하게 반응이 일어나게 할 수 있다. The reaction in the first and second steps is preferably carried out using a homogenization reactor maintained at a stirring rate of 5,000 to 50,000 rpm. When the reaction is carried out through such a homogenization reactor, the liquid particles are finely dispersed mechanically so that the reaction can be uniformly performed without forming a precipitate between the acidic substance and the basic substance.
본 발명에 따른 상기 저염기도의 PAC계 무기 응집제를 사용하여 정수처리, 폐수 또는 하수 시설의 인 및 불소 화합물을 제거할 경우 PAC계 무기 응집제 자체와의 반응 및 잔류 2가 양이온(free ion)과의 반응에 의해 응집 효율이 향상되고 플럭의 감소로 막 여과 부하량이 감소되기 때문에 막 세척에 따른 수고와 비용을 줄일 수 있는 효과가 있다. When the PAC-based inorganic flocculant of the present invention is used for purification of water and removal of phosphorus and fluorine compounds from wastewater or sewage facilities, the reaction with the PAC-based inorganic coagulant itself and the reaction with the residual divalent cation Since the coagulation efficiency is improved by the reaction and the filtration load is reduced by the decrease of the flocs, it is possible to reduce labor and cost due to membrane washing.
본 발명에 따른 상기 저염기도의 PAC계 무기 응집제의 최적 사용량은 정수, 폐수 또는 하수의 인 및 불소 함유량에 따라 달라지나, 보통 폐수 1톤에 대하여 0.01~2.0 kg의 중량으로 사용될 수 있다. The optimum use amount of the PAC-based inorganic coagulant of the low-salt flue according to the present invention varies depending on the phosphorus and fluorine content of purified water, wastewater or sewage but can be used in a weight of 0.01 to 2.0 kg per 1 ton of wastewater.
이하에서는 본 발명을 실시예예 의거하여 더욱 상세하게 설명한다. 그러나, 본 발명의 범위가 하기 실시예에 의해 제한되는 것은 아니다. Hereinafter, the present invention will be described in more detail with reference to examples. However, the scope of the present invention is not limited by the following examples.
[[ 실시예Example 1] 응집제 제조 1] Manufacture of coagulant
수산화알루미늄(Al(OH)3) 26 kg과 염산(HCl 35%) 95 kg을 혼합하고 교반하여 혼합액을 제조하였다. 상기 혼합액을 약 95 ℃에서 약 3 시간 동안 반응시켜서 Al2O3 11중량%, 염기도 약 1.5%인 폴리염화알루미늄 121 kg을 얻었다. 26 kg of aluminum hydroxide (Al (OH) 3 ) and 95 kg of hydrochloric acid (35% of HCl) were mixed and stirred to prepare a mixed solution. The mixed solution was reacted at about 95 캜 for about 3 hours to obtain 121 kg of aluminum polychloride having 11% by weight of Al 2 O 3 and about 1.5% of basicity.
상기 얻어진 염기도 약 1.5%의 폴리염화알루미늄 용액 121kg을 온도 약 100 ℃로 유지한 채 교반하며 수산화마그네슘(Mg(OH)2) 29kg을 5분간 천천히 투입하면서 반응시켰다. 반응 후에 물로 희석하여 용액 상태의 용액 상태의 응집제 150kg을 얻었다. 121 kg of the obtained polychlorinated aluminum solution having a basicity of about 1.5% was stirred while stirring at a temperature of about 100 캜 and 29 kg of magnesium hydroxide (Mg (OH) 2 ) was slowly added thereto for 5 minutes. After the reaction, the solution was diluted with water to obtain 150 kg of a flocculent in the form of a solution.
상기 얻어진 응집제 150kg를 2시간 동안 서서히 교반 숙성시켜 최종 응집제를 제조하였다. 최종 생성물을 분석한 결과 산화알루미늄(Al2O3) 농도가 10.5 중량% 이고, 15%의 염기도를 가지는 폴리염화알루미늄계 무기 응집제인 것을 확인하였다. 150 kg of the obtained flocculant was slowly agitated for 2 hours to prepare a final flocculant. The final product was analyzed and it was confirmed that the aluminum chloride (Al 2 O 3 ) concentration was 10.5% by weight and the polychlorinated aluminum-based inorganic coagulant had a basicity of 15%.
[[ 실시예Example 2] 응집제 제조 2] Manufacture of coagulant
수산화알루미늄(Al(OH)3) 27 kg과 염산(HCl 35%) 99 kg을 혼합하고 교반하여 혼합액을 제조하였다. 상기 혼합액을 약 95 ℃에서 약 4 시간 동안 반응시켜서 Al2O3 11중량%, 염기도 약 0.5%인 폴리염화알루미늄 126 kg을 얻었다. 27 kg of aluminum hydroxide (Al (OH) 3 ) and 99 kg of hydrochloric acid (35% of HCl) were mixed and stirred to prepare a mixed solution. The mixed solution was reacted at about 95 캜 for about 4 hours to obtain 126 kg of aluminum polychloride having 11% by weight of Al 2 O 3 and about 0.5% of basicity.
상기 얻어진 염기도 약 0.5%의 폴리염화알루미늄 용액 126kg을 온도 100 ℃로 유지한 채 교반하며 수산화마그네슘(Mg(OH)2) 24kg을 5분간 천천히 투입하면서 반응시켰다. 반응 후에 물로 희석하여 용액 상태의 응집제 150kg을 얻었다. 126 kg of the obtained poly (aluminum chloride) solution having a basicity of about 0.5% was stirred while being maintained at a temperature of 100 캜 and reacted with 24 kg of magnesium hydroxide (Mg (OH) 2 ) slowly for 5 minutes. After the reaction, the solution was diluted with water to obtain 150 kg of a flocculant in a solution state.
상기 얻어진 응집제 150kg를 2시간 동안 서서히 교반 숙성시켜 최종 응집제를 제조하였다. 최종 생성물을 분석한 결과 산화알루미늄(Al2O3) 농도가 11 중량% 이고, 15%의 염기도를 가지는 폴리염화알루미늄계 무기 응집제인 것을 확인하였다. 150 kg of the obtained flocculant was slowly agitated for 2 hours to prepare a final flocculant. Analysis of the final product revealed that it was an aluminum polychlorinated inorganic coagulant having an aluminum oxide (Al 2 O 3 ) concentration of 11% by weight and a basicity of 15%.
[[ 실시예Example 3] 응집제 제조 3] Manufacture of coagulant
수산화알루미늄(Al(OH)3) 27 kg과 염산(HCl 35%) 101 kg을 혼합하고 교반하여 혼합액을 제조하였다. 상기 혼합액을 약 120 ℃에서 약 2 시간 동안 반응시켜서 Al2O3 11중량%, 염기도 약 3%인 폴리염화알루미늄 128 kg을 얻었다. 27 kg of aluminum hydroxide (Al (OH) 3 ) and 101 kg of hydrochloric acid (35% of HCl) were mixed and stirred to prepare a mixed solution. The mixed solution was reacted at about 120 캜 for about 2 hours to obtain 128 kg of aluminum chloride having 11% by weight of Al 2 O 3 and about 3% of basicity.
상기 얻어진 염기도 약 3%의 폴리염화알루미늄 용액 128 kg을 온도 약 125 ℃로 유지한 채 교반하며 수산화마그네슘(Mg(OH)2) 22kg을 5분간 천천히 투입하면서 반응시켰다. 반응 후에 물로 희석하여 용액 상태의 응집제 150kg을 얻었다. 128 kg of the obtained poly (aluminum chloride) solution having a basicity of about 3% was stirred while being maintained at a temperature of about 125 캜 and 22 kg of magnesium hydroxide (Mg (OH) 2 ) was slowly added thereto for 5 minutes. After the reaction, the solution was diluted with water to obtain 150 kg of a flocculant in a solution state.
상기 얻어진 응집제 150kg를 2시간 동안 서서히 교반 숙성시켜 최종 응집제를 제조하였다. 최종 생성물을 분석한 결과 산화알루미늄(Al2O3) 농도가 11.5 중량% 이고, 15%의 염기도를 가지는 폴리염화알루미늄계 무기 응집제인 것을 확인하였다. 150 kg of the obtained flocculant was slowly agitated for 2 hours to prepare a final flocculant. The final product was analyzed and it was confirmed that the aluminum chloride (Al 2 O 3 ) concentration was 11.5 wt% and the polychlorinated aluminum-based inorganic coagulant had a basicity of 15%.
[[ 비교예Comparative Example 1] 응집제 제조 (대한민국 등록특허 제10-1159236호의 방법) 1] Production of flocculant (method of Korean Patent No. 10-1159236)
수산화알루미늄(Al(OH)3) 30 kg과 염산(HCl 35%) 60 kg을 혼합하고 교반하여 혼합액을 제조하였다. 상기 혼합액을 160℃에서 3시간 동안 반응시켜서 Al2O3 20중량%, 염기도 40%인 폴리염화알루미늄 90kg을 얻었다. 30 kg of aluminum hydroxide (Al (OH) 3 ) and 60 kg of hydrochloric acid (35% of HCl) were mixed and stirred to prepare a mixed solution. The mixed solution was reacted at 160 캜 for 3 hours to obtain 90 kg of aluminum chloride having 20% by weight of Al 2 O 3 and 40% of basicity.
상기 얻어진 염기도 40%의 폴리염화알루미늄 용액 90kg을 온도 80℃로 유지한 채 교반하며 염산(HCl 35%) 40kg을 5분간 천천히 투입하면서 반응시켰다. 반응 후에 물로 희석하여 용액 상태의 응집제 150kg을 얻었다. 최종 생성물을 분석한 결과 산화알루미늄(Al2O3) 농도가 12 중량% 이고, 15%의 염기도를 가지는 폴리염화알루미늄계 무기 응집제인 것을 확인하였다. 90 kg of the obtained polychlorinated aluminum solution having a basicity of 40% was stirred while maintaining the temperature at 80 캜 and 40 kg of hydrochloric acid (35% of HCl) was slowly added thereto for 5 minutes. After the reaction, the solution was diluted with water to obtain 150 kg of a flocculant in a solution state. The final product was analyzed and it was confirmed that it was an aluminum polychlorinated inorganic coagulant having a concentration of aluminum oxide (Al 2 O 3 ) of 12% by weight and a basicity of 15%.
[[ 비교예Comparative Example 2] 응집제 제조 (대한민국 등록특허 제10-1146747호의 방법) 2] Production of flocculant (method of Korean Patent No. 10-1146747)
수산화알루미늄(Al(OH)3) 30 kg과 염산(HCl 35%) 87 kg을 혼합하고 교반하여 혼합액을 제조하였다. 상기 혼합액을 160℃에서 3시간 동안 반응시키고 염화마그네슘 2.5kg과 물 30kg으로 희석하여 Al2O3 12중량%, 염기도 15%이며, 마그네슘 이온 농도가 0.6%인 저염기성 폴리염화알루미늄 150kg을 얻었다. 30 kg of aluminum hydroxide (Al (OH) 3 ) and 87 kg of hydrochloric acid (35% of HCl) were mixed and stirred to prepare a mixed solution. The mixed solution was reacted at 160 캜 for 3 hours and diluted with 2.5 kg of magnesium chloride and 30 kg of water to obtain 150 kg of low basicity aluminum chloride having 12% by weight of Al 2 O 3 , a basicity of 15% and a magnesium ion concentration of 0.6%.
[성능 평가][Performance evaluation]
1. 응집제의 안정성 평가1. Evaluation of Stability of Coagulants
저온 항온기에서(20℃) 상기 실시예 및 비교예의 무기 응집제의 안정성 평가를 최대 6개월간 1개월 단위로 육안으로 관찰하여 침전물 발생 여부를 체크하였고, 그 결과를 하기 표 1에 나타내었다. Stability evaluation of the inorganic flocculants of the above Examples and Comparative Examples at 20 ° C in a low-temperature thermostat was visually observed for one month at most for 6 months, and the presence or absence of precipitates was checked. The results are shown in Table 1 below.
상기 표 1의 응집제 안정성 평가 결과로부터 본 발명에 의해 제조된 저염기도 폴리염화알루미늄계 무기 응집제(실시예 1~3)는 기존의 방법에 의해 제조된 저염기도 폴리염화알루미늄계 무기 응집제(비교예 1~2) 대비하여 동등 수준으로 안정성이 매우 우수한 것을 확인하였다. From the evaluation results of the flocculant stability of the above Table 1, the low-salt-reducing polychlorinated aluminum-based inorganic flocculant (Examples 1 to 3) produced by the present invention is a low-salt-salt polychlorinated aluminum- ~ 2), it was confirmed that the stability was very good.
2. 인 응집 성능 평가2. Evaluation of cohesion performance
상기 실시예 1~3 및 비교예 1~2에서 제조된 저염기도 폴리염화알루미늄 무기 응집제로써 응집 비교 실험 JAR-TEST 200RPM 15분, 100RPM 15분 교반 및 30분 침전시킨 후, 아스코르빈산 환원법(PO4 3- - P)(수질오염공정시험법)을 이용하여 인을 분석하였다. 그 결과를 표 2에 나타내었다. (원수의 인 측정 결과는 2.154 ppm(PO4 3- - P)이었다)Coagulation Comparative Experiments JAR-TEST 200RPM for 15 minutes, 100RPM for 15 minutes, 15 minutes of stirring, 30 minutes of precipitation, and then subjected to ascorbic acid reduction (PO 4 3 - P) (Water pollution process test method). The results are shown in Table 2. (The result of phosphorus measurement in the raw water was 2.154 ppm (PO 4 3 - P))
상기 표 2로부터, 본 발명에 의한 실시예 1~3의 경우가 비교예 1~2의 경우에 비하여 상대적으로 인의 응집 효율이 우수하다는 것을 확인하였다. From the above Table 2, it was confirmed that Examples 1 to 3 according to the present invention had relatively higher aggregation efficiency of phosphorus than Comparative Examples 1 and 2.
3. 불소 응집 성능 평가3. Fluoride cohesion performance evaluation
상기 실시예 1~3 및 비교예 1~2에서 제조된 저염기도 폴리염화알루미늄 무기 응집제로써 불소농도 53 ppm, pH 6.8, 수온 5.1℃인 원수를 이용하여 불소처리 효율을 측정하였다. 응집제 투입량은 모두 503 ppm으로 동일하게 하였고, 실험시 pH 조절은 25% 가성소다를 사용하였으며, 잔류 불소량과 불소 제거 효율을 측정하여 그 결과를 표 3에 나타내었다. 잔류 불소 측정 방법은 수질 오염 공정시험법인 란탄-알리자린 콤프렉손법을 사용하였다. Fluorine treatment efficiency was measured using raw water having a fluorine concentration of 53 ppm, a pH of 6.8, and a water temperature of 5.1 ° C as the low salt anti-polychlorinated aluminum chloride coagulant prepared in Examples 1 to 3 and Comparative Examples 1 and 2. The amount of flocculant added was 503 ppm, and the pH was controlled by 25% caustic soda. The residual fluorine removal rate and fluorine removal efficiency were measured and the results are shown in Table 3. The residual fluorine measurement method was a lanthanum-alizarin complex process, a water pollution process test method.
상기 표 3으로부터, 본 발명에 의한 실시예 1~3의 경우가 비교예 1~2의 경우에 비하여 상대적으로 잔류 불소에 대한 응집 효율이 우수하다는 것을 확인하였다. From the above Table 3, it is confirmed that Examples 1 to 3 according to the present invention are superior in flocculation efficiency to residual fluorine relative to Comparative Examples 1 to 2.
4. 막 부하 검사4. Membrane load test
일반적인 하수 처리장에서 상기 실시예 및 비교예의 무기 응집제를 사용하여 여과지에 끈적이는 점성 물질이 발생되는 정도를 육안으로 측정하여 여과막의 역세에 의한 세척 용이 여부를 관찰하였다. Using an inorganic flocculant of the above-mentioned Examples and Comparative Examples in a general sewage treatment plant, the degree of sticky viscous material generated on the filter paper was visually observed and it was observed whether the filtration membrane was easily washed by backwashing.
응집제 투입량을 40ppm으로 유지할 경우 실시예 1~3 및 비교예 2 모두 끈적이는 점성이 크게 높지 않고 발생하더라도 여과지를 쉽게 세척할 수 있어 작업 효율이 나쁘지 않음을 확인하였다. When the amount of the flocculant was maintained at 40 ppm, it was confirmed that the working efficiency was not bad in both of Examples 1 to 3 and Comparative Example 2, since the filter paper could be easily cleaned even if the sticky viscosity was not so high.
그러나, 비교예 1의 경우 동등 수준의 인 응집 효율을 얻기 위해서는 응집제의 사용량을 대폭 증량해야 하므로 이 경우에는 끈적이는 점성이 크게 증가하여 세척하기 어렵고 여과막의 수명도 짧아지는 것을 확인하였다. 이와 같은 문제가 발생하는 것은 비교예 1의 경우 다량의 응집제를 사용해야 응집효율을 얻을 수 있기 때문에 응집제 과다 사용으로 인한 플럭 발생이 증가하기 때문인 것으로 파악된다. However, in the case of Comparative Example 1, in order to obtain the same level of phosphorus flocculation efficiency, the use amount of the flocculant should be increased so much that the viscous stickiness is greatly increased in this case, which makes it difficult to clean and shortens the lifetime of the filtration membrane. The reason why such a problem arises is that, in the case of Comparative Example 1, the coagulation efficiency can be obtained by using a large amount of the coagulant, which is why the occurrence of the flocculation due to the excessive use of the coagulant is increased.
따라서 상기 응집 효율 및 응집제 안정성 평가로부터 본 발명에 따라 제조된 저염기도 폴리염화알루미늄계 무기 응집제는 응집 효율과 응집제의 안정성 모두 매우 우수하여 정수처리 및 하, 폐수 처리용으로 사용하기 적합하다는 것을 알 수 있었다. Therefore, it has been found from the evaluation of the flocculation efficiency and the flocculant stability that the low-salt, polychlorinated aluminum-based inorganic flocculant prepared according to the present invention is excellent in flocculation efficiency and stability of the flocculant, there was.
Claims (7)
[화학식 1]
Al2(OH)0~0.18Cl5.82~6
(2) 상기 얻어진 알루미늄염화물에 수산화마그네슘을 100 : 5 ~ 25 의 중량비로 혼합하여 반응시킴에 의해 하기 화학식 2를 갖는 산화알루미늄(Al2O3) 10~13중량%, 염기도 5~25%를 갖는 폴리염화알루미늄계 화합물을 제조하는 제2단계;
[화학식 2]
[Al2Mgx(OH)yClz]m (식에서 6+2x=y+z, 0＜x＜1.0, 0.3≤y≤1.5, 1≤m≤10)
를 포함하여 구성되는 것을 특징으로 하는 저염기도 폴리염화알루미늄계 응집제의 제조 방법.
(1) Aluminum hydroxide (Al (OH) 3 ) and hydrochloric acid are mixed at a weight ratio of 100: 300 to 400 to prepare a mixed solution, and the obtained mixed solution is reacted at 90 to 150 ° C for 1 to 5 hours to form aluminum oxide Al 2 O 3 ) of 12 to 14% by weight and a basicity of 0 to 3%; And
[Chemical Formula 1]
Al 2 (OH) 0 ~ 0.18 Cl 5.82 ~ 6
(2) Magnesium hydroxide is mixed with the obtained aluminum chloride at a weight ratio of 100: 5 to 25, and the mixture is reacted to produce 10 to 13% by weight of aluminum oxide (Al 2 O 3 ) having the following formula 2 and 5 to 25% A second step of producing an aluminum polychloride-based compound;
(2)
[Al 2 Mg x (OH) y Cl z] m ( equation 6 + 2x = y + z, 0 <x <1.0, 0.3≤y≤1.5, 1≤m≤10)
Wherein the aluminum chloride-based coagulant is a low-salt-added polychlorinated aluminum-based coagulant.
[4] The method according to claim 1, wherein the hydrochloric acid in step (1) is hydrochloric acid alone or a mixture of hydrochloric acid and hydrochloric acid is used in an amount of 25% by weight or less of at least one selected from the group consisting of sulfuric acid, nitric acid, A method for producing an aluminum polychlorinated flocculant.
The method according to claim 1, wherein the reaction in step (2) is performed at 90 to 150 ° C for 1 to 5 hours.
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- 2017-03-31 KR KR1020170041839A patent/KR101752276B1/en active IP Right Grant
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