KR102059189B1 - Teatment method of industrial wastes and system therefor - Google Patents
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Abstract
본 발명은 산업부산물의 처리 방법 및 그 시스템에 관한 것으로, 보다 구체적으로, 산업부산물에 포함되는 알칼리 토금속 이온을 리간드와 반응시켜 추출하고, 이를 CO2 가스와 반응시켜 탄산염으로 회수하는 공정에서, 슬러리 형태의 산업부산물을 공급함으로써, 상기 공정 중에 급격한 수소이온농도(pH)의 변화를 최소화하여 불필요한 강산 사용 이나 CO2 가스의 추가 공급을 방지할 수 있어 공정 운영에 더욱 용이한 산업부산물의 처리 방법 및 그 시스템에 관한 것이다.The present invention relates to a method and a system for treating industrial by-products, and more particularly, to a slurry in which alkaline earth metal ions included in industrial by-products are reacted with a ligand, extracted, and reacted with CO 2 gas to recover carbonate. By supplying the form of industrial by-products, it is possible to minimize the sudden change in the pH (hydrogen ion concentration) during the process to prevent unnecessary use of strong acids or additional supply of CO 2 gas to process industrial by-products easier to operate the process and It's about that system.
Description
본 발명은 산업부산물의 처리 방법 및 그 시스템에 관한 것으로, 보다 구체적으로, 산업부산물에 포함되는 알칼리 토금속 이온을 리간드와 반응시켜 추출하고, 이를 CO2 가스와 반응시켜 탄산염으로 회수하는 공정에서, 슬러리 형태의 산업부산물을 공급함으로써, 상기 공정 중에 급격한 수소이온농도(pH)의 변화를 최소화하여 불필요한 강산 사용 이나 CO2 가스의 추가 공급을 방지할 수 있어 공정 운영에 더욱 용이한 산업부산물의 처리 방법 및 그 시스템에 관한 것이다.The present invention relates to a method and a system for treating industrial by-products, and more particularly, to a slurry in which alkaline earth metal ions included in industrial by-products are reacted with a ligand, extracted, and reacted with CO 2 gas to recover carbonate. By supplying the form of industrial by-products, it is possible to minimize the sudden change in the pH (hydrogen ion concentration) during the process to prevent unnecessary use of strong acids or additional supply of CO 2 gas to process industrial by-products easier to operate the process and It's about that system.
각종 산업시설에서 발생되는 산업부산물은 기술적으로 응용하는데 어려움이 있어 왔으며, 이에 따라, 산업부산물은 도로, 운동장 등에 단순 매립용 자재 또는 단순 연료 등으로만 활용되고 나머지는 전량 매립되고 있는 실정이다. 대량으로 발생되는 산업부산물의 처리로 인하여 매립장의 부족이 심각해지고 있으며, 매립장 주변에 환경 피해를 주는 등의 문제가 발생하고 있다. 따라서, 재활용이 거의 되지 않고 매립되기만 하던 산업부산물을 재활용함으로서 재처리장의 증설을 막을 수 있고 경제적으로 원가를 절감함과 동시에 이를 통해 환경오염을 예방할 수 있는 재활용 방법이 모색되고 있는 실정이다.Industrial by-products generated in various industrial facilities have been difficult to apply technically, accordingly, industrial by-products are used as a simple landfill material or a simple fuel for roads, playgrounds, etc., and the rest are all landfilled. Due to the large amount of industrial by-products generated, the shortage of landfills is becoming serious, causing problems such as environmental damage around landfills. Therefore, the recycling of industrial by-products, which were only landfilled with little or no recycling, can prevent the expansion of reprocessing plants, reduce the cost economically, and at the same time, seek a recycling method that can prevent environmental pollution.
플라이 애쉬, 슬래그와 같은 산업부산물은 일반적으로 다양한 성분을 포함하고 있지만, 상기 언급한 바와 같이 산업부산물의 성분을 이용하기 보다는 단순 자재 또는 단순 연료 등으로만 재활용하고 있어, 부가가치가 높은 용도로의 활용이 요구되어 왔다. 이에 따라, 기존에 광물로부터 알칼리 이온을 용출하여 탄산화시키는 광물탄산화 기술이 에너지 소모가 많고 비용이 과다하게 소요되는 문제를 보완하고자, 광물 자원이 아닌 알칼리 이온을 함유하는 폐자원을 이용하여 탄산화시키는 기술에 대한 관심이 고조되고 있다.Industrial by-products such as fly ash and slag generally contain various components, but as mentioned above, they are recycled only by simple materials or simple fuels, rather than using industrial by-products. This has been required. Accordingly, in order to compensate for the problem that the mineral carbonation technology eluting alkali ions from minerals and carbonizing them is energy consuming and excessively expensive, the technology of carbonation using waste resources containing alkali ions rather than mineral resources There is a growing interest in.
이산화탄소를 무기탄산염으로 전환하는 기술인 광물탄산화 기술이 개발되어 왔다. 그러나, 광물탄산화 기술은 주로 광물로부터 알칼리 이온을 용출하여 탄산화시키는 공정으로 이루어져 왔으나, 광물을 탄산화시키는 기술은 에너지 소모가 많고 비용이 과다하게 소요되는 문제가 있어, 광물 자원이 아닌 알칼리 이온을 함유하는 폐자원으로부터 탄산화시키는 기술에 대한 관심이 고조되고 있다.Mineral carbonation technology, which converts carbon dioxide into inorganic carbonate, has been developed. However, the mineral carbonation technology has been mainly composed of a process of eluting alkali ions from minerals and carbonization, but the technology of carbonating minerals is energy-consuming and excessively expensive, and contains alkali ions rather than mineral resources. There is a growing interest in the technique of carbonation from waste resources.
이에 따라, 한국공개특허 제10-2015-0080687호에는 강산을 이용하여 알칼리 이온을 추출하고, CO2를 이용하여 탄산화를 진행하는 알칼리 이온 함유 무기물로부터 무기탄산염을 제조하는 방법에 대해 개시하고 있다. 그러나, 알칼리 이온을 추출하는 과정에서 무기물 또는 산업부산물을 투입하게 되면 pH가 급하게 상승하게 되는데, 이는 투입되는 상기 무기물 또는 산업부산물의 상태가 고체이어서 강산과의 일정한 농도비를 유지하며 투입하기가 매우 까다로우며, 투입량 조절에 실패할 경우 산성 pH 조건을 유지시키기 위해 강산을 추가적으로 공급해야 하는 불편함이 있었다. 또한, 투입한 산성용액은 향후 폐기물로서 처리해야 되기 때문에 이를 처리하는 별도의 공정이 추가로 필요하게 되어 비용이 발생하게 되는 문제점이 있었다.Accordingly, Korean Laid-Open Patent Publication No. 10-2015-0080687 discloses a method for producing an inorganic carbonate from an alkali ion-containing inorganic substance which extracts alkali ions using a strong acid and carbonizes using CO 2 . However, when the inorganic or industrial by-products are added in the process of extracting alkali ions, the pH is rapidly increased, which is very difficult to maintain and maintain a constant concentration ratio with the strong acid because the state of the inorganic or industrial by-products is solid. In case of failure to adjust the dosage, it was inconvenient to additionally supply strong acid to maintain acidic pH conditions. In addition, since the acid solution to be added is required to be treated as waste in the future, there is a problem in that an additional process for treating this is required and costs are generated.
결과적으로, 산업부산물을 활용하기 위한 공정에서 pH 변화가 최소가 되도록 산업부산물의 투입량을 용이하게 조절함으로써 추가적인 강산 사용이 필요하지 않으면서 공정에서 발생하는 성분들을 재활용하여 생산 효율을 높일 수 있는 방안이 시급히 요구되고 있는 실정이다.As a result, by easily adjusting the input amount of industrial by-products to minimize the pH change in the process for utilizing industrial by-products, it is possible to increase the production efficiency by recycling the components generated in the process without requiring the use of additional strong acid. It is urgently required.
본 발명은 산업부산물의 처리 방법 및 그 시스템에 관한 것으로, 슬러리 형태로 산업부산물을 투입하여 보다 용이하게 그 투입량을 조절함으로써 pH 변화를 최소화 하면서 상기 산업부산물 내 알칼리 토금속 이온을 리간드와 반응시켜 착화합물로 제조하는 것을 목적으로 한다.The present invention relates to a method and a system for treating industrial by-products, and by adding industrial by-products in the form of slurry to more easily control the amount of the by-products, the alkaline earth metal ions in the industrial by-products are reacted with ligands to minimize the pH change. It aims to manufacture.
또한, 본 발명은 공정 이후 남은 용매를 재활용하여 알칼리 토금속 이온 및 리간드를 분리하여 재사용함으로 인해 탄산염 추출 효율을 높일 수 있는 산업부산물의 처리 방법 및 그 시스템을 제공하는 것을 또 다른 목적으로 한다.In addition, another object of the present invention is to provide a method and system for treating industrial by-products capable of increasing carbonate extraction efficiency by recycling alkaline solvents remaining after the process to separate and reuse alkaline earth metal ions and ligands.
본 발명의 실시예들은 당해 기술 분야에서 통상의 지식을 가진 자에게 본 발명을 더욱 완전하게 설명하기 위하여 제공되는 것이며, 하기 실시예는 여러 가지 다른 형태로 변형될 수 있으며, 본 발명의 범위가 하기 실시예에 한정되는 것은 아니다. 오히려, 이들 실시예는 본 개시를 더욱 충실하고 완전하게 하고, 당업자에게 본 발명의 사상을 완전하게 전달하기 위하여 제공되는 것이다.The embodiments of the present invention are provided to more fully explain the present invention to those skilled in the art, and the following examples can be modified in many different forms, and the scope of the present invention is as follows. It is not limited to an Example. Rather, these embodiments are provided so that this disclosure will be thorough and complete, and will fully convey the inventive concept to those skilled in the art.
본 발명은 알칼리 토금속 이온을 포함하는 산업부산물의 처리 방법에 있어서, 1) CO2의 공급을 통한 약산성의 환경하에서 리간드 및 슬러리 형태의 산업부산물을 공급하여 상기 산업부산물 내 알칼리 토금속 이온과 반응시켜 착화합물을 제조하는 단계; 2) 상기 1) 단계에서 생성된 착화합물을 분리하는 단계; 및 3) 염기성 환경하에서 상기 분리한 착화합물을 CO2 가스와 반응시켜 탄산염을 제조하는 단계; 를 포함하는 것을 특징으로 한다.The present invention relates to a treatment of industrial by-product comprising an alkaline earth metal ion, 1), to supply the ligand and industrial by-products in slurry form under the weakly acidic environment by the supply of CO 2 is reacted with an alkali earth metal ion the industrial by-product complex compound Preparing a; 2) separating the complex produced in the step 1); And 3) preparing the carbonate by reacting the separated complex with CO 2 gas under a basic environment. Characterized in that it comprises a.
상기 산업부산물의 처리 방법에 있어서, 플라이 애쉬 및 슬러그 등을 포함하는 산업부산물을 슬러리 형태로 공급할 수 있으며, 리간드를 첨가하여 상기 산업부산물 내 알칼리 토금속 이온과 반응시켜 착화합물을 제조할 수 있다.In the method for treating industrial by-products, industrial by-products including fly ash, slug and the like may be supplied in a slurry form, and complexes may be prepared by reacting with alkaline earth metal ions in the industrial by-products by adding a ligand.
상기 리간드는 배위결합하고 있는 화합물의 중심 금속 이온의 주위에 결합하고 있는 분자나 이온을 의미하는 것으로, 금속 이온과 배위결합하기 위해 비공유 전자쌍을 반드시 가지는 것을 특징으로 한다. 리간드는 선택적으로 금속 이온과 반응하는 것을 특징으로 하는 점에서 다양한 구성성분으로 이루어진 산업부산물 내 칼슘 이온 또는 마그네슘 이온을 선택적으로 용출시킬 수 있다. 즉, 리간드가 특정 금속 이온과 배위결합하는 특성을 이용함으로 인해 선택적으로 금속 이온을 추출하여 이와 반응할 수 있다.The ligand refers to a molecule or ion that is bound around the central metal ion of the compound to be coordinated, and is characterized in that it has a non-covalent electron pair to coordinate with the metal ion. Ligands can selectively elute calcium ions or magnesium ions in industrial by-products consisting of various components in that the ligands selectively react with metal ions. That is, the ligand can selectively react with the metal ions due to the coordination property of the specific metal ions.
상기 슬러리 형태의 산업부산물과 리간드를 반응시켜 착화합물을 제조하는 단계는 CO2의 공급을 통한 약산성의 환경하에서 진행되며, 상기 약산성의 환경은 pH 5 내지 6의 범위일 수 있다. 종래에는 질산 혹은 염산을 사용하여 강산 조건에서 알칼리 토금속 이온을 추출하였으나, 본 발명은 강산을 사용하지 않고 CO2 가스를 사용함으로써, 강산 용액을 폐기물로서 별로 처리해야하는 문제점을 해결할 수 있으며, 별도의 공정이 단축되고 비용 절감의 효과를 얻을 수 있다. 나아가 본 단계에서 사용된 CO2는 추후 탄산염 제조 단계에서 재활용될 수 있다.The preparation of the complex compound by reacting the industrial by-product and the ligand in the form of a slurry proceeds under a weakly acidic environment through the supply of CO 2 , and the weakly acidic environment may be in the range of pH 5-6. Conventionally, alkaline earth metal ions are extracted under strong acid conditions using nitric acid or hydrochloric acid. However, the present invention can solve the problem of treating a strong acid solution as waste by using CO 2 gas without using a strong acid. This shortens the cost and reduces the cost. Furthermore, the CO 2 used in this step can be recycled later in the carbonate preparation step.
또한, 종래에는 고체 상태의 산업부산물을 공급하다보니 착화합물 제조 시 pH 농도가 급격히 상승하게 되어 강산이나 CO2 가스를 추가로 투입해야 하는 문제점이 있었던 반면, 본 발명은 슬러리 형태의 산업부산물을 공급하기 때문에 착화합물 제조 시 pH가 일정 범위에서 유지되도록 슬러리 형태의 산업부산물을 보다 용이하게 조절하며 공급할 수 있다는 점이 특징이다. 이를 위하여 착화합물이 제조되는 반응기에 설치된 pH 미터기와 연동하여 슬러리 형태의 산업부산물 공급량을 제어할 수 있다.In addition, conventionally, since supplying industrial by-products in a solid state caused a sharp increase in pH when preparing complex compounds, a strong acid or CO 2 gas had to be additionally added, whereas the present invention provides industrial by-products in the form of slurry. Therefore, it is characterized in that the industrial by-products in the form of slurry can be more easily controlled and supplied so that the pH is maintained in a certain range during the preparation of the complex compound. To this end, it is possible to control the supply amount of industrial by-products in the form of a slurry in conjunction with a pH meter installed in the reactor in which the complex is prepared.
착화합물을 제조한 이후, 마이크로 사이즈의 기공을 포함하는 분리 필터를 이용하여 착화합물과 착화합물인 아닌 성분의 크기 차이를 통해 착화합물만을 분리할 수 있다. 상기 분리 필터를 통해 분리된 착화합물은 다음 공정으로 넘어가지만, 분리되지 않은 잔류 성분은 다시 상기 1) 단계가 진행되는 반응기로 공급할 수 있는데, 이는 착화합물을 분리하고 남은 용매에는 착화합물로 형성되지 않은 리간드 및 알칼리 토금속 이온도 포함되어 있으므로, 다시 1) 단계 공정에 재공급함으로써 생산 효율을 향상시킬 수 있다.After preparing the complex, only the complex may be separated through a size difference between the complex and the non-complex component by using a separation filter including micro-sized pores. The complex separated through the separation filter is passed to the next step, but the remaining undissolved components can be fed back to the reactor in which step 1) proceeds, which separates the complex and the ligands not formed as a complex in the remaining solvent. Alkaline earth metal ions are also included, so that the production efficiency can be improved by re-supplying to step 1).
분리된 착화합물은 염기성 환경하에 이루어지는 탄산화 공정을 통해 탄산염으로 제조한다. 염기성 환경을 위해, 염화나트륨 또는 슬러리 형태의 산업부산물을 공급하여 pH를 약 pH 9 내지 10의 약염기성 환경으로 유지시킬 수 있다.The isolated complex compound is prepared as a carbonate through a carbonation process under a basic environment. For a basic environment, industrial byproducts in the form of sodium chloride or slurry can be supplied to maintain the pH in a weakly basic environment of about pH 9-10.
착화합물과 CO2를 반응시키면, 리간드와 배위결합하고 있는 알칼리 토금속 이온이 CO2와 반응하여, 탄산염을 형성하고, 리간드가 분리된다. 즉, 알칼리 토금속 이온이 리간드보다 CO2와 우선적으로 반응하는 특성을 이용하여, 탄산염을 제조할 수 있다. 따라서, 탄산염 공정을 통해, 리간드를 이용하여 선택적으로 추출한 알칼리 토금속 이온을 탄산염으로 제조할 수 있다. 본 발명에서 탄산염은 CaCO3 또는 MgCO3일 수 있다.When the reaction complex and CO 2, and the alkaline earth metal ion bonded ligand coordinated to the reaction with CO 2, to form a carbonate and, the ligand is separated. That is, using the characteristic that an alkaline earth metal ion is preferentially react with CO 2 than the ligand can be prepared, for carbonates. Therefore, through the carbonate process, alkaline earth metal ions selectively extracted using ligands can be prepared as carbonates. In the present invention, the carbonate may be CaCO 3 or MgCO 3 .
탄산염을 제조한 이후, 분리 필터를 이용하여 탄산염을 분리한다. 상기 분리 필터는 마이크로 사이즈의 기공을 포함하는 필터일 수 있으며, 기공의 직경은 30 내지 40㎛일 수 있다. 분리된 탄산염은 재사용하고, 탄산염이 분리되고 남은 잔존 용매는 기존과 달리 전기 화학법에 의해 리간드 및 알칼리 토금속 이온으로 분리하여 재사용할 수 있다. 종래 산업부산물의 처리 방법의 경우, 탄산염을 제조하고 남은 부산물은 폐기하였지만, 본 발명에서는 부산물에 존재하는 리간드 및 알칼리 토금속 이온을 재사용하기 위해 전기 화학법을 이용할 수 있다. 전기 화학법에 의해, 음전하를 띄는 리간드 및 양전하를 띄는 이온 성분으로 분리할 수 있으며, 분리된 리간드 및 양전하를 띄는 이온 성분은 착화합물을 제조하는 단계 및 탄산염 제조 단계로 재공급되어 다시 사용될 수 있다. After preparing the carbonate, the carbonate is separated using a separation filter. The separation filter may be a filter including micro-sized pores, and the pore diameter may be 30 to 40 μm. The separated carbonate can be reused, and the remaining solvent after the carbonate has been separated can be reused by being separated into ligand and alkaline earth metal ions by electrochemical method. In the conventional method of treating industrial by-products, the by-products left after the carbonate was prepared were discarded. In the present invention, electrochemical methods may be used to reuse ligands and alkaline earth metal ions present in the by-products. By electrochemistry, it is possible to separate into negatively charged ligands and positively charged ionic components, and the isolated ligands and positively charged ionic components can be fed back into the preparation of the complex and the carbonate preparation, and used again.
결과적으로, 착화합물을 제조 시 강산 대신 CO2를 이용함으로서 약산성 환경을 유지시키고, 착화합물을 분리한 이후, 남은 성분을 다시 착화합물 제조 공정 단계로 재사용할 수 있다. 또한, 전기 화학법에 의해 분리된 리간드 및 양이온 성분을 재사용함으로 인해 기존 공정들과 비교하여 높은 효율로 탄산염을 제조할 수 있다. 즉, 이러한 공정을 통해 생산 효율은 증대시키고, 폐기물의 배출도 감소시킬 수 있으며, 공정 단계가 단축되고 비용을 절감시킬 수 있다.As a result, by using CO 2 instead of a strong acid in the preparation of the complex compound to maintain a slightly acidic environment, after separating the complex compound, the remaining components can be reused again in the complex compound manufacturing process step. In addition, the reuse of ligand and cationic components separated by electrochemistry allows the production of carbonates with higher efficiency compared to conventional processes. In other words, this process can increase production efficiency, reduce waste emissions, shorten process steps and reduce costs.
본 발명의 일 구현예에서, 상기 1) 단계의 알칼리 토금속 이온은 Ca2+ 또는 Mg2+일 수 있다. 산업부산물에 포함될 수 있는 성분은 Ca2+, Mg2+, Fe2+, Al3+ 또는 Si2+이며, 본 발명에서 회수하여 탄산염으로 재활용 가능한 성분은 Ca2+ 또는 Mg2+의 알칼리 토금속 이온이 바람직하며, CO2와 반응하면 CaCO3 또는 MgCO3를 생성한다.In one embodiment of the present invention, the alkaline earth metal ion of step 1) may be Ca 2+ or Mg 2+ . The components that may be included in the industrial by-products are Ca 2+ , Mg 2+ , Fe 2+ , Al 3+ or Si 2+ , and the components that can be recovered and recycled as carbonates are alkaline earth metals of Ca 2+ or Mg 2+ . Ions are preferred and react with CO 2 to produce CaCO 3 or MgCO 3 .
본 발명의 일 구현예에서, 상기 1) 단계의 리간드는 아세트산(CH3COOH), 니트릴로트리아세트산(C6H9NO6), 니코틴산(C6H5NO2), 이미노디아세트산(HN(CH2CO2H)2), 옥살산(C2H2O4), 글루타메이트(C5H9NO4) 및 시트레이트(C6H8O7)로 이루어진 군으로부터 선택된 어느 하나 이상이며, 가장 바람직하게는 글루타메이트 및 시트레이트로 이루어진 군으로부터 선택된 어느 하나 이상이지만, 이에 국한되는 것은 아니다. 리간드는 Ca2+ 또는 Mg2+과 선택적으로 배위 결합할 수 있는 물질이면 모두 사용가능하므로, 상기 기재한 리간드 종류 이외에 Ca2+ 또는 Mg2+ 등과 배위 결합할 수 있는 리간드는 모두 사용 가능하다.In one embodiment, the ligand of step 1) is acetic acid (CH 3 COOH), nitrilotriacetic acid (C 6 H 9 NO 6 ), nicotinic acid (C 6 H 5 NO 2 ), imino diacetic acid (HN ( CH 2 CO 2 H) 2 ), oxalic acid (C 2 H 2 O 4 ) , glutamate (C 5 H 9 NO 4 ) And At least one selected from the group consisting of citrate (C 6 H 8 O 7 ), most preferably at least one selected from the group consisting of glutamate and citrate, but is not limited thereto. Ligand is Ca 2+ or it can be used both if the substance which can be selectively coordinated to the Mg 2+, a ligand capable of coordination bonds as Ca 2+ or Mg 2+ In addition to the above-described type is ligand can be used.
본 발명의 일 구현예에서, 상기 2) 단계는 마이크로 사이즈의 기공을 포함하는 필터를 이용하여 착화합물을 분리하며, 상기 기공의 직경은 30 내지 50㎛인 것이 바람직하다. 일반적으로 Ca2+ 또는 Mg2+와 리간드가 반응하여 형성되는 착화합물은 50㎛을 초과하므로, 필터 기공의 직경이 30 내지 50㎛이면 착화합물은 필터를 통과하지 못하며, 그 외의 성분은 필터를 통과하게 되기 때문이다. 필터를 통과한 성분은 다시 착화합물 제조 단계로 공급될 수 있고, 필터를 통과하지 못한 착화합물은 회수하여 탄산염 제조 단계로 공급될 수 있다.In one embodiment of the present invention, the step 2) separates the complex using a filter containing pores of micro size, the pore diameter is preferably 30 to 50㎛. In general, since the complex formed by reacting Ca 2+ or Mg 2+ with a ligand exceeds 50 µm, if the diameter of the filter pores is 30 to 50 µm, the complex does not pass through the filter, and other components pass through the filter. Because it becomes. Components passing through the filter may be supplied back to the complex production step, and the complex that did not pass through the filter may be recovered and supplied to the carbonate production step.
본 발명의 일 구현예에서, 마이크로 사이즈의 기공을 포함하는 필터를 이용하여 탄산염을 분리할 때, 상기 기공의 직경은 30 내지 40㎛인 것이 바람직하다. 이는 본 발명의 탄산화 공정으로 제조된 탄산염은 일반적으로 40㎛를 초과하므로, 3) 단계의 탄산염 제조 단계를 진행한 이후 분리 공정을 진행하면, 탄산염은 필터를 통과하지 못하게 된다. 따라서, 필터를 통과하지 못한 탄산염은 회수하고, 필터를 통과한 잔존 용매는 이후 공정을 진행할 수 있다.In one embodiment of the present invention, when the carbonate is separated using a filter including micro-sized pores, the diameter of the pores is preferably 30 to 40㎛. This is because the carbonate prepared by the carbonation process of the present invention generally exceeds 40 μm, and if the separation process is performed after the carbonate preparation step of 3), the carbonate cannot pass through the filter. Therefore, the carbonate that has not passed through the filter is recovered, and the remaining solvent that has passed through the filter may proceed to a subsequent process.
본 발명의 일 구현예에서, 상기 리간드 및 알칼리 토금속 이온 분리는 축전식 탈염장치를 이용한 전기 화학법에 의해 리간드 및 알칼리 토금속 이온으로 분리할 수 있며, 상기 축전식 탈염장치는 한 쌍의 전극; 한 쌍의 탄소섬유전극; 및 한 쌍의 이온 교환막을 포함하되, 상기 한 쌍의 전극은 양 끝 단에 배치하고, In one embodiment of the present invention, the ligand and alkaline earth metal ion separation may be separated into ligand and alkaline earth metal ions by an electrochemical method using a capacitive desalination device, the capacitive desalination device comprises a pair of electrodes; A pair of carbon fiber electrodes; And a pair of ion exchange membranes, wherein the pair of electrodes are disposed at both ends,
한 쌍의 탄소섬유전극은 상기 한 쌍의 전극 내측면에 배치하며, 한 쌍의 이온 교환막은 상기 한 쌍의 탄소섬유전극의 내측에 배치할 수 있다.The pair of carbon fiber electrodes may be disposed on the inner surface of the pair of electrodes, and the pair of ion exchange membranes may be disposed inside the pair of carbon fiber electrodes.
전기 화학법에 의한 리간드 및 알칼리 토금속 이온의 분리는 리간드는 음전하를 띄고, 알칼리 토금속 이온은 양전하를 띄는 성질을 이용한다. 상기 리간드 및 알칼리 토금속 이온 분리 단계에서 분리되고 남은 용매를 축전식 탈염장치에 통과시키면, 축전식 탈염장치의 양극 쪽으로 음전하를 띄는 리간드가 이동하고, 음극쪽으로는 양전하를 띄는 알칼리 토금속 이온이 이동하고, 이동 시 이온을 선택적으로 통과시킬 수 있는 이온 교환막을 통과한다. 이온 교환막은 각 전극에서의 흡착 효율을 최대화시킬 뿐만 아니라, 이온의 탈착 시 탈착된 이온의 회수를 용이하게 한다.Separation of ligand and alkaline earth metal ions by electrochemistry utilizes the property that the ligand is negatively charged and the alkaline earth metal ions are positively charged. When the remaining solvent separated in the ligand and alkaline earth metal ion separation step is passed through the capacitive desalination apparatus, the negatively charged ligand moves toward the positive electrode of the capacitive desalination apparatus, and the positively charged alkaline earth metal ions move toward the negative electrode. It passes through an ion exchange membrane that can selectively pass ions during migration. The ion exchange membrane not only maximizes the adsorption efficiency at each electrode, but also facilitates recovery of desorbed ions upon desorption of ions.
또한, 본 발명은 알칼리 토금속 이온을 포함하는 산업부산물의 처리 시스템에 있어서, 슬러리 형태의 산업부산물 내 알칼리 토금속 이온과 리간드를 반응시켜 착화합물을 제조하는 알칼리 토금속 이온 추출부; 상기 알칼리 토금속 이온 추출부에 상기 슬러리 형태의 산업부산물을 공급하는 산업부산물 공급부; 상기 알칼리 토금속 이온 추출부에서 생성된 착화합물을 분리하는 착화합물 분리부; 상기 착화합물 분리부에서 분리된 착화합물을 CO2 가스와 반응시켜 탄산염을 제조하는 탄산화 공정부; 및 상기 탄산화 공정부에서 생성된 탄산염을 분리하는 탄산염 분리부;를 포함한다.In addition, the present invention is a treatment system for industrial by-products containing alkaline earth metal ions, Alkali earth metal ion extraction unit for producing a complex by reacting the alkaline earth metal ions and ligand in the industrial by-products in the form of slurry; An industrial by-product supply unit supplying the industrial by-product in the form of the slurry to the alkaline earth metal ion extracting unit; A complex compound separation unit for separating the complex compound generated in the alkaline earth metal ion extraction unit; A carbonation process unit for producing a carbonate by reacting the complex compound separated in the complex compound separation unit with CO 2 gas; And a carbonate separator separating the carbonate produced in the carbonation process.
본 발명의 일 구현예에서, 상기 산업부산물의 처리 시스템은 상기 탄산염 분리부에서 분리되고 남은 용매를 전기 화학법에 의한 리간드 및 알칼리 토금속 이온으로 분리하는 축전식 탈염 장치부; 상기 축전식 탈염 장치부에서 분리된 리간드를 상기 알칼리 토금속 이온 추출부로 재공급하는 리간드 재공급부; 및 상기 축전식 탈염 장치부에서 분리된 알칼리 토금속 이온을 상기 탄산화 공정부로 재공급하는 알칼리 토금속 이온 재공급부;를 더 포함할 수 있다.In one embodiment of the present invention, the treatment system of the industrial by-products is a capacitive desalination device unit for separating the remaining solvent separated from the carbonate separation unit into a ligand and alkaline earth metal ions by an electrochemical method; A ligand resupply unit for resupplying the ligand separated in the capacitive desalination unit to the alkaline earth metal ion extracting unit; And an alkaline earth metal ion resupply unit for resupplying alkaline earth metal ions separated from the capacitive desalination unit to the carbonation process unit.
본 발명의 일 구현예에서, 상기 산업부산물 공급부는 상기 알칼리 토금속 이온 추출부에 설치된 pH 미터기의 측정값이 pH 5 내지 6를 유지하도록 상기 슬러리 형태의 산업부산물 공급량을 제어할 수 있다. In one embodiment of the present invention, the industrial by-products supply unit may control the amount of industrial by-products in the slurry form so that the measured value of the pH meter installed in the alkaline earth metal ion extraction unit maintains pH 5 to 6.
본 발명의 일 구현예에서, 상기 착화합물 분리부는 필터를 포함하며, 상기 필터는 직경이 30 내지 50㎛인 기공을 포함할 수 있다,In one embodiment of the present invention, the complex separation unit comprises a filter, the filter may include pores having a diameter of 30 to 50㎛,
본 발명의 일 구현예에서, 상기 탄산화 공정부는 pH 미터기를 포함하며, 상기 pH 미터기의 측정값이 pH 9 내지 10을 유지하도록 CO2 가스의 공급량을 제어할 수 있다.In one embodiment of the present invention, the carbonation process unit includes a pH meter, it is possible to control the supply amount of CO 2 gas to maintain the pH 9 to 10 measured value of the pH meter.
본 발명의 일 구현예에서, 상기 탄산염 분리부는 필터를 포함하며, 상기 필터는 직경이 30 내지 40㎛인 기공을 포함할 수 있다.In one embodiment of the present invention, the carbonate separation unit comprises a filter, the filter may include pores having a diameter of 30 to 40㎛.
본 발명의 일 구현예에서, 상기 축전식 탈염장치는 한 쌍의 전극, 한 쌍의 탄소섬유전극 및 한 쌍의 이온 교환막을 포함하되, 상기 한 쌍의 전극은 양 끝 단에 배치하고, 한 쌍의 탄소섬유전극은 상기 한 쌍의 전극 내측면에 배치하며, 한 쌍의 이온 교환막은 상기 한 쌍의 탄소섬유전극의 내측에 배치할 수 있다.In one embodiment of the present invention, the capacitive desalination apparatus includes a pair of electrodes, a pair of carbon fiber electrodes, and a pair of ion exchange membranes, wherein the pair of electrodes are disposed at both ends, and a pair The carbon fiber electrode may be disposed on the inner surface of the pair of electrodes, and the pair of ion exchange membranes may be disposed inside the pair of carbon fiber electrodes.
본 발명은 산업부산물의 처리 방법 및 그 시스템에 관한 것으로, 산업부산물에 포함되는 알칼리 토금속 이온을 리간드와 반응시켜 추출하고, 이를 CO2 가스와 반응시켜 탄산염으로 회수하는 공정에서, 슬러리 형태의 산업부산물을 공급함으로써, 상기 공정 중에 급격한 수소이온농도(pH)의 변화를 최소화하여 불필요한 강산 사용 이나 CO2 가스의 추가 공급을 방지할 수 있어 공정 운영이 더욱 용이한 효과가 있다.The present invention relates to a method for treating industrial by-products and a system thereof, wherein the industrial by-products in the form of slurry in a process of extracting by reacting the alkaline earth metal ions included in the industrial by-products with a ligand and reacting with CO 2 gas to recover the carbonate. By supplying, by minimizing the sudden change in the hydrogen ion concentration (pH) during the process it is possible to prevent unnecessary use of strong acids or additional supply of CO2 gas has the effect of easier operation of the process.
또한 본 발명은 공정 이후 남은 용매를 재활용하여 알칼리 토금속 이온 및 리간드를 분리하여 재사용함으로 인해 탄산염 추출 효율을 높일 수 있는 효과가 있다.In addition, the present invention has the effect of increasing the carbonate extraction efficiency by recycling the remaining solvent after the process to separate and reuse the alkaline earth metal ions and ligands.
도 1은 본 발명에 따른 산업부산물의 처리 방법에 대한 순서도이다.
도 2는 본 발명에 따른 산업부산물의 처리 시스템에 대한 구성도이다.
도 3은 리간드 공급 여부에 따른 탄산염 추출 효율을 나타나는 그래프이다.1 is a flowchart illustrating a method for treating industrial by-products according to the present invention.
2 is a block diagram of a treatment system for industrial by-products according to the present invention.
3 is a graph showing the carbonate extraction efficiency according to the ligand supply.
이하, 본 발명의 산업부산물의 처리 방법 및 그 시스템에 대한 바람 직한 실시예를 첨부된 도면을 참조하여 설명하도록 한다. Hereinafter, preferred embodiments of a method and a system for treating industrial by-products of the present invention will be described with reference to the accompanying drawings.
또한, 후술되는 용어들은 본 발명에서의 기능을 고려하여 정의된 용 어들로서 이는 사용자, 운용자의 의도 또는 관례에 따라 달라질 수 있으며, 아래의 실시예는 본 발명의 권리범위를 한정하는 것이 아니라 본 발명의 청구범위에 제시 된 구성요소의 예시적인 사항에 불과하다.In addition, terms are to be described later which may vary depending on the intention or convention of the user or operator in consideration of functions in the present invention, the following embodiments do not limit the scope of the present invention but the present invention It is merely illustrative of the components set forth in the claims.
도 1은 본 발명의 산업 부산물의 처리 방법에 대한 순서도이며, 도 2는 본 발명의 산업 부산물의 처리 시스템에 대한 구성도이다. 1 is a flowchart of a method for treating industrial by-products of the present invention, and FIG. 2 is a block diagram for a system for treating industrial by-products of the present invention.
본 발명의 산업 부산물의 처리 방법 및 그 시스템은 산업 부산물에서 탄산염을 제조하여 추출하기 위한 것으로, 예를 들어, 발전소의 산업 부산물, 제철소의 산업 부산물 등에 적용 가능하며, 예시에 국한되지 않고 광범위하게 적용될 수 있다.The method and system for treating industrial by-products of the present invention are for producing and extracting carbonates from industrial by-products, and are applicable to, for example, industrial by-products of power plants, industrial by-products of steel mills, and the like. Can be.
우선, 도 1을 참고하여, 본 발명의 일 실시예에 따른 산업 부산물의 처리 방법에 대해 설명하도록 한다.First, referring to FIG. 1, a method of treating industrial by-products according to an embodiment of the present invention will be described.
도 1과 같이, 본 발명은 1) CO2의 공급을 통한 약산성의 환경하에서 리간드 및 슬러리 형태의 산업부산물을 공급하여 상기 산업부산물 내 알칼리 토금속 이온과 반응시켜 착화합물을 제조하는 단계(S100); 2) 상기 1) 단계에서 생성된 착화합물을 분리하는 단계(S200); 및 3) 염기성 환경하에서 상기 분리한 착화합물을 CO2 가스와 반응시켜 탄산염을 제조하는 단계(S300);를 포함한다.As shown in FIG. 1, the present invention provides a method for preparing a complex compound by supplying industrial by-products in the form of ligands and slurries in a weakly acidic environment through supply of CO 2 (S100); 2) separating the complex produced in the step 1) (S200); And 3) preparing the carbonate by reacting the separated complex compound with CO 2 gas under a basic environment (S300).
착화합물 제조 단계(S100)는 pH의 변화를 최소화하기 위해 슬러리 형태의 산업부산물을 공급하는데, 이를 통해 상기 슬러리 형태로 산업부산물을 공급하게 되면 고체 형태로 공급하는 것에 비해 공급량 조절이 용이하여 pH의 급변화를 방지할 수 있다. 이때, 상기 착화합물 제조 시 실시간으로 측정되는 pH 농도와 연동하여 상기 슬러리 형태의 산업부산물의 공급량을 조절하는 것이 바람직하다. Complex production step (S100) is to supply industrial by-products in the form of a slurry in order to minimize the change in pH, through which the supply of industrial by-products in the form of a slurry is easier to control the supply amount compared to the supply of a solid form of pH Changes can be prevented. In this case, it is preferable to adjust the supply amount of the industrial by-product in the form of the slurry in conjunction with the pH concentration measured in real time when the complex compound is prepared.
착화합물 제조 단계(S100)에서, CO2를 공급하여 pH를 pH 5 내지 6의 약산성 환경으로 만들 수 있는데, 이는 종래 질산 혹은 염산을 사용하여 강산 조건에서 알칼리 토금속 이온을 추출하던 방법과는 달리, 강산을 사용하지 않고 CO2 가스를 이용하여 강산용액을 폐기물로 별도 처리해야하는 문제점을 해결할 수 있으며, 공정이 단축되고 비용 절감의 효과를 얻을 수 있다. 또한, 여기서 반응하지 않고 남은 CO2는 추후 탄산염 제조 단계(S300)에서 재사용될 수 있다.In the step of preparing the complex compound (S100), the pH can be made into a weakly acidic environment having a pH of 5 to 6 by supplying CO 2 , which is different from the conventional method of extracting alkaline earth metal ions under strong acid conditions using nitric acid or hydrochloric acid. It is possible to solve the problem of separately treating the strong acid solution as a waste using CO 2 gas without using the process, and the process can be shortened and the cost can be reduced. In addition, CO 2 remaining without reacting here may be reused later in the carbonate manufacturing step (S300).
또한, 착화합물 제조 단계(S100) 시, 약산성 환경 하에서 리간드를 사용하는 경우와, 종래와 같이 단순히 강산 용액을 사용하는 경우를 비교해 보면, 전자의 경우가 탄산염의 추출 효율 측면에서 보다 우수한 효과를 갖는다. 리간드는 산업부산물 내 칼슘 이온 또는 마그네슘 이온을 선택적으로 용출시킬 수 있다. 즉, 리간드가 특정 금속 이온과 배위결합하는 특성을 이용함으로 인해 선택적으로 금속 이온을 추출하여 이와 반응할 수 있다. 산업부산물에서 탄산염 추출 시, 리간드를 사용하여, 착화합물을 제조(S100)하고, 이를 분리하는 단계(S200)는 탄산염의 추출 효율을 상승시킨다고 할 것이다. 도 3은 pH 5 내지 6의 약산성 환경을 유지하도록 슬러리 형태의 산업부산물이 적절하게 공급되는 상황에서 리간드를 공급하여 탄산염 추출한 것과, 종래와 같이 강산 용액을 사용하여 탄산염을 추출한 것의 효율을 나타내는 그래프이다. 도 3에 따르면 리간드를 공급한 경우가 단순히 산성 용액을 사용한 경우에 비해 탄산염 추출 효율이 급격히 상승하는 것을 확인할 수 있다.In addition, when comparing the case of using a ligand in a weakly acidic environment and the case of simply using a strong acid solution as in the prior art during the complex compound preparation step (S100), the former has a better effect in terms of extraction efficiency of carbonate. The ligand may selectively elute calcium ions or magnesium ions in the industrial by-products. That is, the ligand can selectively react with the metal ions due to the coordination property of the specific metal ions. When extracting carbonate from industrial by-products, using a ligand to prepare a complex compound (S100), and separating it (S200) will increase the extraction efficiency of the carbonate. FIG. 3 is a graph showing the efficiency of extracting carbonate by supplying a ligand in a situation in which the industrial by-products in the form of slurry are properly supplied to maintain a weakly acidic environment having a pH of 5 to 6, and extracting carbonate using a strong acid solution as in the prior art. . According to Figure 3 it can be seen that the carbonate extraction efficiency rises sharply compared to the case of using the acidic solution when the ligand is supplied.
착화합물 분리 단계(S200)는 마이크로 사이즈의 기공을 포함하는 필터를 이용하여 생성된 착화합물을 분리할 수 있는데, 통상 착화합물의 크기는 50㎛을 초과하므로 기공의 직경은 30 내지 50㎛인 것이 바람직하다. 필터를 통과한 성분은 다시 착화합물 제조 단계(S100)로 공급할 수 있고, 필터를 통과하지 못한 착화합물은 회수하여 탄산염 제조단계(S300)로 공급할 수 있다.In the complex separation step (S200), the complex may be separated by using a filter including pores of micro size. In general, the size of the complex is greater than 50 μm, so the pore diameter is preferably 30 to 50 μm. Components passing through the filter may be supplied to the complex compound production step (S100) again, and the complex that did not pass through the filter may be recovered and supplied to the carbonate production step (S300).
탄산염 제조 단계(S300)에서, 필요에 따라 슬러리 형태의 산업부산물을 공급하여 pH를 약 pH 9 내지 10의 염기성 환경으로 유지시킬 수 있다. 이럴 경우, 염화나트륨 용액 등과 같이 별도 공급한 염기성 용액을 추후 처리해야하는 문제점을 해결할 수 있어 공정이 단축되고 비용이 절감되는 효과를 얻을 수 있다.In the carbonate manufacturing step (S300), if necessary, the industrial by-products in the form of a slurry can be supplied to maintain the pH in a basic environment of about pH 9 to 10. In this case, it is possible to solve the problem of further processing the basic solution separately supplied, such as sodium chloride solution, so that the process can be shortened and the cost can be reduced.
본 발명은 탄산염 제조 단계(S300)에서 제조된 탄산염을 필터를 통해 분리하는 단계(S400) 및 남은 용매를 전기 화학법에 의해 리간드 및 알칼리 토금속 이온으로 분리하는 단계(S410)를 더 포함할 수 있다. 제조한 탄산염을 분리한 후 남은 용매에는 반응하지 않은 착화합물 및 알칼리 토금속 이온과 결합하였다가 깨진 리간드도 존재한다. 따라서, 남은 용매에서 전기 화학법을 이용하여 음전하를 띄는 리간드와 양전하를 띄는 알칼리 토금속 이온으로 분리할 수 있으며 분리한 리간드는 착화합물 제조 단계(S100)로, 분리한 알칼리 토금속 이온은 탄산염 제조 단계(S300)로 재공급할 수 있다. 이를 통해 생산 효율은 증대시키고, 폐기물의 배출도 감소시킬 수 있으며, 공정 단계가 단축되고 비용을 절감시킬 수 있다. The present invention may further comprise the step of separating the carbonate prepared in the carbonate manufacturing step (S300) through a filter (S400) and the remaining solvent to the ligand and alkaline earth metal ions by electrochemical method (S410). . After the prepared carbonate is separated, the remaining solvent also contains a ligand that is broken after binding with an unreacted complex compound and alkaline earth metal ion. Therefore, the remaining solvent can be separated into a negatively charged ligand and a positively charged alkaline earth metal ion using the electrochemical method, and the isolated ligand is a complex compound preparation step (S100), and the separated alkaline earth metal ion is a carbonate production step (S300). Can be resupplyed). This can increase production efficiency, reduce waste emissions, reduce process steps and reduce costs.
다음으로, 도 2을 참고로 하여, 본 발명의 일 실시예에 따른 산업 부산물의 처리 시스템에 대해 설명하도록 한다Next, with reference to Figure 2, it will be described with respect to the industrial by-product treatment system according to an embodiment of the present invention.
도 2는 본 발명의 일 실시예에 따른 산업 부산물의 처리 시스템에 대한 것으로, 알칼리 토금속 이온 추출부(100), 산업부산물 공급부(200), 착화합물 분리부(300), 탄산화 공정부(400), 탄산염 분리부(500)를 포함한다. 바람직하게는 상기 산업 부산물의 처리 시스템은 축전식 탈염 장치부(600), 리간드 재공급부(700) 및 알칼리 토금속 이온 재공급부(800)를 더 포함할 수 있다.2 is for the industrial by-product treatment system according to an embodiment of the present invention, alkaline earth metal
보다 구체적으로, 알칼리 토금속 이온 추출부(100)는 산업부산물을 용매에 녹여 알칼리 토금속 이온을 추출하고, 추출한 알칼리 토금속 이온과 리간드를 반응시켜 착화합물을 제조한다. More specifically, the alkaline earth metal
산업부산물 공급부(200)는 알칼리 토금속 이온 추출부(100)에 슬러리 형태의 산업부산물을 공급하며, 상기 알칼리 토금속 이온 추출부(100)에 설치된 pH 미터기(미도시)의 측정값이 pH 5 내지 6를 유지하도록 상기 슬러리 형태의 산업부산물을 적절하게 제어하며 공급한다.The industrial by-
착화합물 분리부(300)는 알칼리 토금속 이온 추출부(100)에서 생성된 착화합물(320)을 분리하며, 착화합물(320)과 미반응 성분(310)은 필터(330)에서 분리되며, 상기 필터(330)은 직경이 30 내지 50㎛인 기공을 다수 포함하므로, 50㎛를 초과하는 착화합물(320)은 필터(330)을 통과하지 못하게 되고, 50㎛ 이내인 미반응 성분(310)만 필터(330)를 통과하게 된다.The
탄산화 공정부(400)는 착화합물 분리부(300)에서 분리된 착화합물(320)을 CO2가스와 반응시켜 탄산염(410)을 제조한다. 착화합물(320)은 알칼리 토금속 이온을 중심으로 리간드가 배위결합한 것으로, 알칼리 토금속 이온은 리간드보다 이산화탄소와 반응성이 높아, 이산화탄소를 만나면 이산화탄소와 반응하여 탄산염(410)을 형성하고, 리간드(420)는 배위결합이 깨져 용액 내에 존재하게 된다.The
탄산염 분리부(500)는 탄산화 공정부(400)에서 생성된 탄산염(410)을 분리한다. 탄산염(410)을 분리하기 위해, 착화합물 분리부(300)와 같이 필터(510)를 이용할 수 있다. 상기 필터(510)는 직경이 30 내지 40㎛인 기공을 다수 포함할 수 있는데, 통상 탄산염의 크기가 40㎛을 초과하므로 탄산화 공정을 거친 용액을 상기 필터(510)를 통과시키면 탄산염(410)은 필터(510)을 통과하지 못하고 남게 된다.The
축전식 탈염 장치부(600)는 탄산염 분리부(500)에서 분리되고 남은 용액을 전기 화학법에 의한 리간드 및 알칼리 토금속 이온으로 분리한다. 리간드는 음전하를 나타내어, 축전식 탈염 장치부(600)의 양극으로 이동하고, 알칼리 토금속 이온은 양전하를 나타내어, 축전식 탈염 장치부(600)의 음극으로 이동하게 된다. 즉, 리간드와 알칼리 토금속 이온의 전하가 서로 다른 점을 이용하여 분리한다. The
축전식 탈염 장치부(600)에서 분리된 리간드는 리간드 재공급부(700)에 의해 알칼리 토금속 이온 추출부로 재공급할 수 있으며, 축전식 탈염 장치부(600)에서 분리된 알칼리 토금속 이온은 알칼리 토금속 이온 재공급부(800)를 통해 탄산화 공정부(400)로 재공급할 수 있다.Ligands separated from the
축전식 탈염 장치부(600)는 한 쌍의 전극, 한 쌍의 탄소섬유전극 및 한 쌍의 이온 교환막을 포함하되, 상기 한 쌍의 전극은 양 끝 단에 배치하고, 한 쌍의 탄소섬유전극은 상기 한 쌍의 전극 내측면에 배치하며, 한 쌍의 이온 교환막은 상기 한 쌍의 탄소섬유전극의 내측에 배치할 수 있다.The
100: 알칼리 토금속 이온 추출부
200 : 산업부산물 공급부 300: 착화합물 분리부
310: 착화합물 미반응 성분 320: 착화합물
330: 착화합물 분리 필터 400: 탄산화 공정부
410: 탄산염 420: 리간드
500: 탄산염 분리부 510: 탄산염 분리 필터
600: 축전식 탈염 장치부 700 : 리간드 재공급부(700)
800 : 알칼리 토금속 이온 재공급부100: alkaline earth metal ion extraction unit
200: industrial by-product supply unit 300: complex compound separation unit
310: complex unreacted component 320: complex
330: complex separation filter 400: carbonation process
410: carbonate 420: ligand
500: carbonate separation unit 510: carbonate separation filter
600: storage desalination unit 700:
800: alkaline earth metal ion resupply unit
Claims (23)
1) CO2의 공급을 통한 약산성의 환경하에서 리간드 및 슬러리 형태의 산업부산물을 공급하여 상기 산업부산물 내 알칼리 토금속 이온과 반응시켜 착화합물을 제조하는 단계;
2) 상기 1) 단계에서 생성된 착화합물을 분리하는 단계; 및
3) 염기성 환경하에서 상기 분리한 착화합물을 CO2 가스와 반응시켜 탄산염을 제조하는 단계;
를 포함하는 것을 특징으로 하는 산업부산물의 처리 방법.In the process for the treatment of industrial by-products containing alkaline earth metal ions,
1) preparing a complex by supplying industrial by-products in the form of ligands and slurries in a weakly acidic environment by supplying CO 2 to react with alkaline earth metal ions in the industrial by-products;
2) separating the complex produced in the step 1); And
3) preparing a carbonate by reacting the separated complex with CO 2 gas under a basic environment;
Industrial by-product treatment method comprising a.
상기 1) 단계의 약산성의 환경은 pH 5 내지 6의 범위인 것을 특징으로 하는 산업부산물의 처리 방법.The method of claim 1,
The weakly acidic environment of step 1) is a method of treating industrial by-products, characterized in that the range of pH 5 to 6.
상기 1) 단계는 상기 약산성의 환경이 pH 5 내지 6의 범위를 유지하도록 상기 슬러리 형태의 산업부산물의 공급량을 제어하는 것을 특징으로 산업부산물의 처리 방법.The method of claim 1,
Step 1) is characterized in that for controlling the amount of industrial by-products in the form of the slurry to maintain the pH range of 5 to 6 in the environment of the weak acid.
상기 산업부산물의 공급량은 상기 1) 단계의 착화합물을 제조하는 반응기에 설치된 pH 미터기와 연동하여 제어하는 것을 특징으로 하는 산업부산물의 처리 방법.The method of claim 3,
The supply amount of the industrial by-products is controlled in conjunction with a pH meter installed in the reactor for producing a complex of step 1).
상기 1) 단계의 알칼리 토금속 이온은 Ca2+ 또는 Mg2+인 것을 특징으로 하는 산업부산물의 처리 방법.The method of claim 1,
The alkaline earth metal ion of step 1) is Ca 2+ or Mg 2+ treatment method of the industrial by-products, characterized in that.
상기 1) 단계의 리간드는 아세트산(CH3COOH), 니트릴로트리아세트산(C6H9NO6), 니코틴산(C6H5NO2), 이미노디아세트산(HN(CH2CO2H)2), 옥살산(C2H2O4), 글루타메이트(C5H9NO4) 및 시트레이트(C6H8O7)로 이루어진 군으로부터 선택된 어느 하나 이상인 것을 특징으로 하는 산업부산물의 처리 방법.The method of claim 1,
The ligand of step 1) is acetic acid (CH 3 COOH), nitrilotriacetic acid (C 6 H 9 NO 6 ), nicotinic acid (C 6 H 5 NO 2 ), imino diacetic acid (HN (CH 2 CO 2 H) 2 ) , Oxalic acid (C 2 H 2 O 4 ) , glutamate (C 5 H 9 NO 4 ) And Citrate (C 6 H 8 O 7 ) The treatment method of the industrial by-products, characterized in that any one or more selected from the group consisting of.
상기 2) 단계는 마이크로 사이즈의 기공을 포함하는 필터를 이용하여 착화합물을 분리하며,
상기 기공의 직경은 30 내지 50㎛인 것을 특징으로 하는 산업부산물의 처리 방법.The method of claim 1,
In step 2), the complex is separated using a filter including pores of micro size,
The pore diameter is 30 to 50㎛ treatment method of industrial by-products, characterized in that.
상기 3) 단계의 염기성 환경은 pH 9 내지 10의 범위인 산업부산물의 처리 방법.The method of claim 1,
The basic environment of step 3) is a method of treating industrial by-products in the range of pH 9 to 10.
상기 3) 단계는 상기 슬러리 형태의 산업부산물의 공급을 통한 염기성 하에서 탄산염을 제조하는 것을 특징으로 하는 산업부산물의 처리 방법.The method of claim 1,
Step 3) is a method of treating industrial by-products, characterized in that to produce a carbonate under basic through the supply of industrial by-products in the form of a slurry.
상기 3) 단계에서의 탄산염은 CaCO3 또는 MgCO3인 산업부산물의 처리 방법.The method of claim 1,
The carbonate in step 3) is CaCO 3 or MgCO 3 The treatment method of the industrial by-products.
상기 산업부산물의 처리 방법은
상기 3) 단계에서 생성된 탄산염을 분리하고 남은 용매를 전기 화학법에 의한 리간드 및 알칼리 토금속 이온으로 분리하는 단계;
를 더 포함하는 것을 특징으로 하는 산업부산물의 처리 방법.The method of claim 1,
The industrial by-product treatment method
Separating the carbonate produced in step 3) and separating the remaining solvent into ligand and alkaline earth metal ions by electrochemical method;
Method of processing industrial by-products further comprising a.
상기 탄산염의 분리는 마이크로 사이즈의 기공을 포함하는 필터를 이용하여 분리하며,
상기 기공의 직경은 30 내지 40㎛인 것을 특징으로 하는 산업부산물의 처리 방법.The method of claim 11,
Separation of the carbonate is separated using a filter containing micro-sized pores,
The pore diameter is 30 to 40㎛ method of treatment of industrial by-products, characterized in that.
상기 리간드 및 알칼리 토금속 이온 분리는 축전식 탈염장치를 이용하여 리간드 및 알칼리 토금속 이온으로 분리하는 것을 특징으로 하는 산업부산물의 처리 방법.The method of claim 11,
The ligand and alkaline earth metal ion separation is separated by the ligand and alkaline earth metal ions using a capacitive desalination device.
상기 축전식 탈염장치는 한 쌍의 전극, 한 쌍의 탄소섬유전극 및 한 쌍의 이온 교환막을 포함하되,
상기 한 쌍의 전극은 양 끝 단에 배치하고,
한 쌍의 탄소섬유전극은 상기 한 쌍의 전극 내측면에 배치하며,
한 쌍의 이온 교환막은 상기 한 쌍의 탄소섬유전극의 내측에 배치하는 것을 특징으로 하는 산업부산물의 처리 방법.The method of claim 13,
The capacitive desalination apparatus includes a pair of electrodes, a pair of carbon fiber electrodes, and a pair of ion exchange membranes,
The pair of electrodes are disposed at both ends,
A pair of carbon fiber electrodes are disposed on the inner surface of the pair of electrodes,
And a pair of ion exchange membranes are disposed inside the pair of carbon fiber electrodes.
상기 전기화학법에 의해 분리된 리간드는 상기 1) 단계의 착화합물을 제조하는 반응기에 공급하는 것을 특징으로 하는 산업부산물의 처리 방법.The method of claim 11,
The ligand separated by the electrochemical method is supplied to the reactor for producing the complex of step 1) characterized in that the treatment method of the industrial by-products.
상기 전기화학법에 의해 분리된 알칼리 토금속 이온은 상기 3) 단계의 탄산염을 제조하는 단계로 공급하는 것을 특징으로 하는 산업부산물의 처리 방법.The method of claim 11,
The alkaline earth metal ions separated by the electrochemical method are supplied to the step of preparing the carbonate of step 3).
CO2의 공급을 통한 약산성의 환경하에서 슬러리 형태의 산업부산물 내 알칼리 토금속 이온과 리간드를 반응시켜 착화합물을 제조하는 알칼리 토금속 이온 추출부;
상기 알칼리 토금속 이온 추출부에 상기 슬러리 형태의 산업부산물을 공급하는 산업부산물 공급부;
상기 알칼리 토금속 이온 추출부에서 생성된 착화합물을 분리하는 착화합물 분리부;
상기 착화합물 분리부에서 분리된 착화합물을 CO2 가스와 반응시켜 탄산염을 제조하는 탄산화 공정부; 및
상기 탄산화 공정부에서 생성된 탄산염을 분리하는 탄산염 분리부;
를 포함하는 하는 것을 특징으로 하는 산업부산물의 처리 시스템.In the treatment system of industrial by-product containing alkaline earth metal ion,
An alkaline earth metal ion extraction unit for producing a complex compound by reacting an alkaline earth metal ion with a ligand in an industrial byproduct in a slurry form in a weakly acidic environment by supplying CO 2 ;
An industrial by-product supply unit supplying the industrial by-product in the form of the slurry to the alkaline earth metal ion extracting unit;
A complex compound separation unit for separating the complex compound generated in the alkaline earth metal ion extraction unit;
A carbonation process unit for producing a carbonate by reacting the complex compound separated in the complex compound separation unit with CO 2 gas; And
A carbonate separator separating the carbonate produced in the carbonation process;
Industrial by-products processing system comprising a.
상기 산업부산물의 처리 시스템은
상기 탄산염 분리부에서 분리되고 남은 용매를 전기 화학법에 의한 리간드 및 알칼리 토금속 이온으로 분리하는 축전식 탈염 장치부;
상기 축전식 탈염 장치부에서 분리된 리간드를 상기 알칼리 토금속 이온 추출부로 재공급하는 리간드 재공급부; 및
상기 축전식 탈염 장치부에서 분리된 알칼리 토금속 이온을 상기 탄산화 공정부로 재공급하는 알칼리 토금속 이온 재공급부;
를 더 포함하는 하는 것을 특징으로 하는 산업부산물의 처리 시스템.The method of claim 17,
The industrial by-product treatment system
A capacitive desalination device unit for separating the remaining solvent separated from the carbonate separation unit into a ligand and alkaline earth metal ions by an electrochemical method;
A ligand resupply unit for resupplying the ligand separated in the capacitive desalination unit to the alkaline earth metal ion extracting unit; And
An alkaline earth metal ion resupply unit for resupplying alkaline earth metal ions separated from the capacitive desalination unit to the carbonation process unit;
Industrial by-products processing system further comprising a.
상기 산업부산물 공급부는 상기 알칼리 토금속 이온 추출부에 설치된 pH 미터기의 측정값이 pH 5 내지 6를 유지하도록 상기 슬러리 형태의 산업부산물 공급량을 제어하는 것을 특징으로 하는 산업부산물의 처리 시스템.The method of claim 17,
The industrial by-products supply unit controls the industrial by-products supply in the form of a slurry so that the measured value of the pH meter installed in the alkaline earth metal ion extraction unit maintains a pH of 5 to 6.
상기 착화합물 분리부는 필터를 포함하며,
상기 필터는 직경이 30 내지 50㎛인 기공을 포함하는 것을 특징으로 하는 산업부산물의 처리 시스템.The method of claim 17,
The complex separating portion comprises a filter,
The filter is an industrial by-product treatment system, characterized in that it comprises pores having a diameter of 30 to 50㎛.
상기 탄산화 공정부는 pH 미터기를 포함하며,
상기 pH 미터기의 측정값이 pH 9 내지 10을 유지하도록 CO2 가스의 공급량을 제어하는 것을 특징으로 하는 산업부산물의 처리 시스템.The method of claim 17,
The carbonation process unit includes a pH meter,
And control the supply amount of CO 2 gas so that the measured value of the pH meter is maintained at pH 9 to 10.
상기 탄산염 분리부는 필터를 포함하며,
상기 필터는 직경이 30 내지 40㎛인 기공을 포함하는 산업부산물의 처리 시스템.The method of claim 17,
The carbonate separation unit includes a filter,
The filter is an industrial by-product treatment system comprising pores having a diameter of 30 to 40㎛.
상기 축전식 탈염장치는 한 쌍의 전극, 한 쌍의 탄소섬유전극 및 한 쌍의 이온 교환막을 포함하되,
상기 한 쌍의 전극은 양 끝 단에 배치하고,
한 쌍의 탄소섬유전극은 상기 한 쌍의 전극 내측면에 배치하며,
한 쌍의 이온 교환막은 상기 한 쌍의 탄소섬유전극의 내측에 배치하는 것을 특징으로 하는 산업부산물의 처리 시스템.
The method of claim 18,
The capacitive desalination apparatus includes a pair of electrodes, a pair of carbon fiber electrodes, and a pair of ion exchange membranes,
The pair of electrodes are disposed at both ends,
A pair of carbon fiber electrodes are disposed on the inner surface of the pair of electrodes,
And a pair of ion exchange membranes are disposed inside the pair of carbon fiber electrodes.
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