KR102179393B1 - Adsorbent of ammonium ion and method for preparing the same - Google Patents

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Abstract

탄화수소쇄와 황산 에스터기를 함유한 화합물이 도입된 다공성 골격체를 포함하되, 상기 다공성 골격체의 표면에 상기 탄화수소쇄가 그래프트된 암모늄 흡착제가 제공된다. An ammonium adsorbent is provided comprising a porous skeleton into which a compound containing a hydrocarbon chain and a sulfuric acid ester group is introduced, and the hydrocarbon chain is grafted on the surface of the porous skeleton.

Description

암모늄 흡착제 및 이의 제조방법 {Adsorbent of ammonium ion and method for preparing the same}Ammonium adsorbent and its preparation method {Adsorbent of ammonium ion and method for preparing the same}

본 명세서에 개시된 기술은 암모늄 흡착제 및 이의 제조방법에 관한 것으로, 보다 상세하게는 하폐수를 포함하는 수처리 분야에서 질소 화합물, 특히 암모늄 이온을 효과적으로 포집할 수 있는 흡착제 및 그 제조방법에 관한 것이다. 본 발명은 암모늄 이온의 흡착을 수행하고자 하는 수처리 기술분야에 적용될 수 있다.The technology disclosed in the present specification relates to an ammonium adsorbent and a method for producing the same, and more particularly, to an adsorbent capable of effectively capturing a nitrogen compound, in particular, ammonium ions, in a water treatment field including wastewater and a method for producing the same. The present invention can be applied to the field of water treatment technology to perform adsorption of ammonium ions.

하폐수 내 대표적인 수질 오염물질로서 질소 화합물을 들 수 있다. 하폐수 내 질소화합물은 인간과 동물의 배설물, 음식물 쓰레기, 산업폐수 및 농지에서 유실되는 비료로부터 기원하게 된다. 하수 내 질소화합물은 가수분해 반응에 의해서 암모늄 이온으로 존재하게 되고, 수계 내 암모늄 이온은 수질오염과 부영양화를 촉진한다. As a representative water pollutant in sewage, nitrogen compounds are mentioned. Nitrogen compounds in wastewater originate from human and animal waste, food waste, industrial wastewater and fertilizers lost in farmland. Nitrogen compounds in sewage exist as ammonium ions by hydrolysis reaction, and ammonium ions in the water system promote water pollution and eutrophication.

하폐수 내 질소 화합물을 제거하기 위해서 다양한 기술들이 개발되었다. 생물학적 처리공정, 암모니아 탈기법, 침전법 등이 존재한다. 이중 생물학적 처리공정은 국내 대부분의 하수처리장에 적용된 기술이다. 그러나 대규모의 반응 수조가 필요하며, 미생물에게 산소를 공급하기 위한 폭기 장치가 필요하기 때문에, 비용과 에너지 소모가 크다.Various technologies have been developed to remove nitrogen compounds in sewage. There are biological treatment processes, ammonia degassing methods, and precipitation methods. Among them, biological treatment process is a technology applied to most domestic sewage treatment plants. However, since a large-scale reaction tank is required and an aeration device for supplying oxygen to microorganisms is required, cost and energy consumption are high.

이를 위해 암모늄 이온에 대한 흡착능을 개선하면서 처리비용과 에너지는 저감할 수 있는 액체-고체 전달(liquid-solid mass transfer)에 기반을 둔 흡착제 개발이 요구된다. 관련 대표적인 흡착제로는 제올라이트와 이온교환 수지를 들 수 있다(Bashir et al., 2010; Karadag et al., 2006; Wang et al., 2007; Zheng et al., 2008). 그러나 이러한 제올라이트와 이온교환 수지 기반 흡착제는 수처리 분야에서 기성 흡착제인 활성탄에 비해 비표면적 작아 흡착능이 저하되는 등 응용하는데 한계가 있다. To this end, it is required to develop an adsorbent based on liquid-solid mass transfer that can reduce treatment cost and energy while improving the adsorption capacity for ammonium ions. Representative related adsorbents include zeolites and ion exchange resins (Bashir et al., 2010; Karadag et al., 2006; Wang et al., 2007; Zheng et al., 2008). However, such zeolite and ion-exchange resin-based adsorbents have limitations in their application in the water treatment field, such as a smaller specific surface area than activated carbon, which is a conventional adsorbent, and their adsorption capacity decreases.

국내공개번호 제2008-0130281호Domestic Publication No. 2008-0130281

Monser L, Adhoum N, "Modified activated carbon for the removal of copper, zinc, chromium and cyanide from wastewater", Separation and Purification Technology, Vol.26, No.2-3, 137-146, 2002Monser L, Adhoum N, "Modified activated carbon for the removal of copper, zinc, chromium and cyanide from wastewater", Separation and Purification Technology, Vol. 26, No. 2-3, 137-146, 2002

본 발명은 유기물 흡착에 주로 활용되어 왔던 활성탄의 표면 개질을 통하여 암모늄 이온 흡착능을 개선하며, 이를 통해서 적은 비용과 에너지로 대표적인 수질 오염물질인 암모늄 이온을 효과적으로 제거하는 흡착제 및 이의 제조방법을 제공하는데 그 목적이 있다.The present invention provides an adsorbent that effectively removes ammonium ions, which is a representative water pollutant, with low cost and energy through surface modification of activated carbon, which has been mainly used for adsorption of organic matter, and a method for manufacturing the same. There is a purpose.

본 발명의 일 측면에 의하면, 탄화수소쇄와 황산 에스터기를 함유한 화합물이 도입된 다공성 골격체를 포함하되, 상기 다공성 골격체의 표면에 상기 탄화수소쇄가 그래프트된 암모늄 흡착제가 제공된다. According to an aspect of the present invention, there is provided an ammonium adsorbent comprising a porous skeleton into which a compound containing a hydrocarbon chain and a sulfuric acid ester group is introduced, and the hydrocarbon chain is grafted on the surface of the porous skeleton.

본 발명의 다른 측면에 의하면, 하기 화학식 1 또는 화학식 2로부터 선택되는 화합물이 도입된 다공성 골격체를 포함하되, 상기 다공성 골격체는 입상(granular) 형태의 활성탄 또는 바이오 차(Biochar)로 구성되며, 상기 다공성 골격체의 표면 활성화 자리에 상기 화학식 1 또는 화학식 2의 탄화수소쇄가 그래프트된 암모늄 흡착제가 제공된다: According to another aspect of the present invention, it includes a porous skeleton into which a compound selected from the following Chemical Formula 1 or 2 is introduced, wherein the porous skeleton is composed of granular activated carbon or biochar, An ammonium adsorbent grafted with a hydrocarbon chain of Formula 1 or Formula 2 to the surface activation site of the porous skeleton is provided:

[화학식 1][Formula 1]

Figure 112018086874152-pat00001
Figure 112018086874152-pat00001

[화학식 2] [Formula 2]

Figure 112018086874152-pat00002
Figure 112018086874152-pat00002

본 발명의 또 다른 측면에 의하면, 소디움 도데실 설페이트(sodium dodecyl sulfate) 및 소디움 도데실벤젠 설포네이트(sodium dodecyl benzene sulfonate)로 이루어지는 그룹으로부터 선택된 1종 이상으로 그래프트된 활성탄으로 구성된 다공성 골격체를 포함하는 암모늄 흡착제가 제공된다. According to another aspect of the present invention, it includes a porous skeleton composed of activated carbon grafted with at least one selected from the group consisting of sodium dodecyl sulfate and sodium dodecyl benzene sulfonate. An ammonium adsorbent is provided.

본 발명의 또 다른 측면에 의하면, 다공성 골격체를 가열하여 활성화시키는 단계; 상기 활성화된 골격체에 하기 화학식 1 또는 화학식 2로 표시되는 계면활성제 수용액을 처리하는 단계; 및 상기 처리된 골격체를 건조하여 개질 흡착제를 얻는 단계를 포함하는 암모늄 흡착제의 제조방법이 제공된다: According to another aspect of the present invention, the step of activating by heating the porous skeleton; Treating the activated skeleton with an aqueous surfactant solution represented by the following Formula 1 or Formula 2; And there is provided a method for producing an ammonium adsorbent comprising the step of drying the treated skeleton to obtain a modified adsorbent:

[화학식 1][Formula 1]

Figure 112018086874152-pat00003
Figure 112018086874152-pat00003

[화학식 2][Formula 2]

Figure 112018086874152-pat00004
Figure 112018086874152-pat00004

본 발명의 또 다른 측면에 의하면, 탄화수소쇄와 황산 에스터기를 함유한 화합물 수용액에 활성탄 또는 바이오 차를 침지시킨 상태에서 건조하여 상기 탄화수소쇄와 황산 에스터기를 함유한 화합물로 개질된 활성탄을 제공하는 단계; 및 상기 개질된 활성탄을 암모늄 이온 포함 하폐수에 노출시켜 상기 암모늄 이온을 흡착하는 단계를 포함하는 암모늄 흡착 방법이 제공된다. According to another aspect of the present invention, the steps of providing activated carbon modified with a compound containing a hydrocarbon chain and a sulfuric acid ester group by drying in a state in which activated carbon or bio-tea is immersed in a compound aqueous solution containing a hydrocarbon chain and a sulfuric acid ester group; And there is provided an ammonium adsorption method comprising the step of adsorbing the ammonium ions by exposing the modified activated carbon to wastewater containing ammonium ions.

본 발명에 따르면, 다공성 골격체의 표면 개질을 통해서 암모늄 이온 흡착능을 증대시킨 흡착제를 제공한다. 구체적으로 수처리 분야에서 흡착제로 활용 시, 효과적으로 수용액상 암모늄 이온의 제거가 가능하고, 수질오염을 방지할 수 있다. 또한 기존 생물학적 처리공정과 달리, 공기 폭기에 소요되는 에너지가 없어, 적은 비용과 에너지로 암모늄 이온의 제거가 가능하다.According to the present invention, there is provided an adsorbent having increased ammonium ion adsorption ability through surface modification of a porous skeleton. Specifically, when used as an adsorbent in the water treatment field, it is possible to effectively remove ammonium ions in aqueous solution and prevent water pollution. In addition, unlike existing biological treatment processes, there is no energy required for air aeration, so ammonium ions can be removed at low cost and energy.

도 1은 활성탄을 흡착력 향상 인자로 그래프트하는 과정 및 하폐수 중에서 암모늄 포집 기전을 나타내는 개략도이다.
도 2는 본 발명의 일 구현예에 따른 암모늄 흡착제에 대한 암모늄 이온의 등온흡착곡선을 나타낸 그래프이다.
도 3은 물에서 암모늄 이온의 제거효율을 나타낸 그래프이다.
도 4는 물에서 암모늄 이온과 경쟁하는 다른 양이온 대비 암모늄 이온의 선택도를 나타낸 그래프이다. 1 is a schematic diagram showing a process of grafting activated carbon as an adsorption power enhancing factor and a mechanism of collecting ammonium in sewage.
2 is a graph showing an isothermal adsorption curve of ammonium ions to an ammonium adsorbent according to an embodiment of the present invention.
3 is a graph showing the removal efficiency of ammonium ions from water.
4 is a graph showing the selectivity of ammonium ions compared to other cations competing with ammonium ions in water.

이하, 본 발명을 보다 상세하게 설명하고자 한다. Hereinafter, the present invention will be described in more detail.

본 발명의 일 구현예에 따른 암모늄 흡착제는 다공성 골격체를 기본 구조로 포함한다. 골격체는 다공성을 지니므로 흡착에 유리하다. 바람직하게는 상기 다공성 골격체는 활성탄, 바이오 차(Biochar) 등이다. 상기 활성탄은 입상 또는 분말 타입일 수 있으며, 흡착능만 고려하면 분말 타입을 사용할 수 있으나, 흡착 공정 완료 후 분리 및 회수를 고려했을 때 입상 타입을 사용하는 것이 보다 바람직하다. 상기 활성탄 또는 바이오 차는 표면이 소수성을 띠는 비극성이므로 소수성 인력에 의해 개질될 수 있다. The ammonium adsorbent according to an embodiment of the present invention includes a porous skeleton as a basic structure. Since the skeleton has porosity, it is advantageous for adsorption. Preferably, the porous skeleton is activated carbon, biochar, or the like. The activated carbon may be granular or powder type, and a powder type may be used if only the adsorption capacity is considered, but it is more preferable to use a granular type when considering separation and recovery after completion of the adsorption process. The activated carbon or bio-car has a non-polar surface having hydrophobicity, and thus can be modified by hydrophobic attraction.

상기 활성탄 또는 바이오 차는 입경이 0.15 mm 내지 5 mm인 것을 사용할 수 있으며, 그 중에서 0.6 mm 내지 2.0 mm(10 mesh 내지 30 mesh)인 것이 흡착 이후 분리 및 회수를 고려했을 때 바람직하다. 여기서 상기 바이오 차는 볏짚을 열분해한 볏짚 차일 수 있다.The activated carbon or biocar may have a particle diameter of 0.15 mm to 5 mm, of which 0.6 mm to 2.0 mm (10 mesh to 30 mesh) is preferable in consideration of separation and recovery after adsorption. Here, the bio tea may be rice straw tea obtained by pyrolyzing rice straw.

상기 다공성 골격체에 친수성 기능화 작용기를 캡핑 처리함으로써 흡착제 표면에 암모늄 이온 친화적인 이온교환 환경이 조성되어, 암모늄 흡착제가 낮은 농도의 암모늄 이온까지 효과적으로 포집할 수 있다. 즉, 하폐수 대상물 중 주요 오염물질인 암모늄 이온의 포집을 위해서는 골격체에 상기 친수성 기능화 작용기의 도입에 의해 친수성 작용기와 암모늄 이온간의 상호 이온교환 작용에 의한 흡착반응의 자발성을 획기적으로 향상시킬 수 있다. 이러한 친수성 기능화 작용기는 반응성을 고려하여 강산이면서 음전하를 갖는 황산 에스터기를 사용할 수 있다. An ammonium ion-friendly ion exchange environment is created on the surface of the adsorbent by capping the hydrophilic functionalization functional group on the porous skeleton, so that the ammonium adsorbent can effectively capture low concentration ammonium ions. That is, in order to capture ammonium ions, which are major contaminants among wastewater objects, the spontaneity of the adsorption reaction due to the mutual ion exchange between the hydrophilic functional group and the ammonium ion can be dramatically improved by introducing the hydrophilic functionalization functional group into the skeleton. Such a hydrophilic functionalization functional group may be a sulfuric acid ester group having a negative charge while being a strong acid in consideration of reactivity.

이러한 친수성 기능화 작용기의 캡핑은 탄화수소쇄와 황산 에스터기를 함유한 화합물을 도입함으로써 달성될 수 있다. 이 경우, 상기 다공성 골격체의 표면에 소수성을 띠는 상기 탄화수소쇄가 그래프트될 수 있다. 본 발명에서 탄화수소쇄와 황산 에스터기를 함유한 화합물이란 탄화수소쇄가 술폰산 에스터, 혹은 소디움 옥타노에이트와 같은 통상적인 에스터 구조와 달리 황 원자와 산소 원자를 통하여 연결되어 있다는 의미이다. 상기 황산 에스터기는 하폐수 내 제거 대상인 암모늄 이온과 이온교환 반응을 수행하는 자리를 제공하는 것으로, 알칼리염의 형태로 캡핑된 것이 보다 바람직하다. 구체적인 화합물로는 소디움 도데실 설페이트(sodium dodecyl sulfate), 소디움 도데실벤젠 설포네이트(sodium dodecyl benzene sulfonate) 등을 들 수 있으며, 이에 한정하는 것은 아니다. Capping of such a hydrophilic functionalized functional group can be achieved by introducing a compound containing a hydrocarbon chain and a sulfuric acid ester group. In this case, the hydrophobic hydrocarbon chain may be grafted onto the surface of the porous skeleton. In the present invention, the compound containing a hydrocarbon chain and a sulfuric acid ester group means that the hydrocarbon chain is connected through a sulfur atom and an oxygen atom, unlike a conventional ester structure such as sulfonic acid ester or sodium octanoate. The sulfuric acid ester group provides a site for performing an ion exchange reaction with ammonium ions to be removed in wastewater, and is more preferably capped in the form of an alkali salt. Specific compounds may include sodium dodecyl sulfate and sodium dodecyl benzene sulfonate, but are not limited thereto.

상기 탄화수소쇄는 소수성을 띠는 선형 쇄(linear chain)를 포함함으로써 비극성이면서 소수성인 활성탄의 표면에 잘 소수성 결합될 수 있다. 상기 탄화수소쇄는 일례로 C1-C30 알킬기일 수 있다. 상기 황산 에스터기는 음전하를 갖는 친수성 작용기로서 알칼리염의 형태로 캡핑됨에 따라 제거대상인 암모늄 이온과 이온교환을 통해 잘 결합될 수 있다. 또한 활성탄의 자유 공동은 공동으로 들어오는 암모늄 이온을 추가로 포집할 수 있다. The hydrocarbon chain can be hydrophobicly bonded to the surface of non-polar and hydrophobic activated carbon by including a hydrophobic linear chain. The hydrocarbon chain may be, for example, a C 1 -C 30 alkyl group. The sulfuric acid ester group is a hydrophilic functional group having a negative charge and is capped in the form of an alkali salt, so that it can be well bonded to the ammonium ion to be removed through ion exchange. In addition, the free cavity of the activated carbon can additionally capture ammonium ions entering the cavity.

상기 탄화수소쇄와 황산 에스터기를 함유한 화합물은 소수성 탄화수소쇄 말단(골격체에 그래프트되는 말단에 해당)과 황산 에스터기의 알칼리염 말단(캡핑되어 암모늄 이온을 흡착하는 자리에 해당)을 가질 수 있다. 예를 들어 상기 탄화수소쇄와 황산 에스터기를 함유한 화합물은 하기 일반식 1로 표현될 수 있다:The compound containing the hydrocarbon chain and the sulfuric acid ester group may have a hydrophobic hydrocarbon chain end (corresponding to an end grafted to the skeleton) and an alkali salt end of the sulfuric acid ester group (corresponding to a site capped to adsorb ammonium ions). For example, the compound containing the hydrocarbon chain and the sulfuric acid ester group can be represented by the following general formula 1:

[일반식 1][General Formula 1]

Figure 112018086874152-pat00005
Figure 112018086874152-pat00005

(상기 식에서, R은 치환 또는 비치환된 C1-C30 알킬기이고, -X-는 -O- 또는

Figure 112018086874152-pat00006
이고, -Y는 나트륨이다.) (Wherein, R is a substituted or unsubstituted C 1 -C 30 alkyl group, -X- is -O- or
Figure 112018086874152-pat00006
And -Y is sodium.)

본 명세서에 기재된 “치환 또는 비치환된”이라는 표현에서 “치환”은 탄화수소 내의 수소 원자 하나 이상이 각각, 서로 독립적으로, 동일하거나 상이한 치환기로 대체되는 것을 의미한다. 유용한 치환기는 다음을 포함하지만 이에 한정하는 것은 아니다. In the expression "substituted or unsubstituted" described herein, "substituted" means that one or more hydrogen atoms in the hydrocarbon are each, independently of each other, replaced with the same or different substituents. Useful substituents include, but are not limited to:

이러한 치환기는 -F; -Cl; -Br; -CN; -NO2; -OH; -F, -Cl, -Br, -CN. -NO2 또는 -OH로 치환되거나 비치환된 C1-C30 알킬기; -F, -Cl, -Br, -CN, -NO2 또는 -OH로 치환되거나 비치환된 C1-C30 알콕시기; C1-C30 알킬기, C1-C30 알콕시기, -F, -Cl, -Br, -CN, -NO2 또는 -OH로 치환되거나 비치환된 C6-C30 헤테로아릴기; C1-C30 알킬기, C1-C30 알콕시기, -F, -Cl, -Br, -CN, -NO2 또는 -OH로 치환되거나 비치환된 C5-C30 사이클로알킬기; C1-C30 알킬기, C1-C30 알콕시기; 및 -F, -Cl, -Br, -CN, -NO2 또는 -OH로 치환되거나 비치환된 C5-C30 헤테로사이클로알킬기일 수 있다. These substituents are -F; -Cl; -Br; -CN; -NO 2 ; -OH; -F, -Cl, -Br, -CN. -NO 2 or -OH substituted or unsubstituted C 1 -C 30 alkyl group; A C 1 -C 30 alkoxy group unsubstituted or substituted with -F, -Cl, -Br, -CN, -NO 2 or -OH; A C 1 -C 30 alkyl group, a C 1 -C 30 alkoxy group, a C 6 -C 30 heteroaryl group unsubstituted or substituted with -F, -Cl, -Br, -CN, -NO 2 or -OH; A C 1 -C 30 alkyl group, a C 1 -C 30 alkoxy group, a C 5 -C 30 cycloalkyl group unsubstituted or substituted with -F, -Cl, -Br, -CN, -NO 2 or -OH; C 1 -C 30 alkyl group, C 1 -C 30 alkoxy group; And a C 5 -C 30 heterocycloalkyl group unsubstituted or substituted with -F, -Cl, -Br, -CN, -NO 2 or -OH.

여기서 용어 "알킬"은 직쇄, 분지쇄 또는 고리형의 탄화수소 라디칼 또는 이들의 조합을 포함하며, 경우에 따라 사슬 안에 이중 결합, 삼중 결합 또는 이들의 조합을 하나 이상 포함할 수 있다. 즉 "알킬"은 알켄이나 알킨을 포함한다.Here, the term "alkyl" includes a straight-chain, branched-chain or cyclic hydrocarbon radical or a combination thereof, and may include one or more double bonds, triple bonds, or combinations thereof in the chain, if necessary. That is, "alkyl" includes alkenes or alkynes.

용어 "아릴"은 다른 의미로 명시되지 않는 한, 함께 융합 또는 공유 결합된 단일 고리 또는 다중 고리(1개 내지 3개의 고리)일 수 있는 다중불포화, 방향족, 탄화수소 치환기를 의미한다. "헤테로아릴"이란 용어는 (다중 고리의 경우 각각의 별도의 고리에서) N, O, P 및 S로부터 선택되는 1 내지 4개의 이종원자를 포함하는 아릴 기(또는 고리)를 의미하고, 질소 및 황 원자는 임의로 산화되고, 질소 원자(들)은 임의로 4차화된다. 헤테로아릴 기는 탄소 또는 이종원자를 통해 분자의 나머지에 결합될 수 있다.The term “aryl” refers to a polyunsaturated, aromatic, hydrocarbon substituent, which may be a single ring or multiple rings (1 to 3 rings) fused or covalently bonded together, unless otherwise indicated. The term "heteroaryl" refers to an aryl group (or ring) containing 1 to 4 heteroatoms selected from N, O, P and S (in each separate ring in the case of multiple rings), nitrogen and sulfur The atom is optionally oxidized and the nitrogen atom(s) are optionally quaternized. Heteroaryl groups can be attached to the rest of the molecule via carbon or heteroatoms.

용어 "아르알킬"은 아릴 및 아릴로 치환된 알킬 그룹을 나타내며, 여기서, 알킬 및 아릴 부분은 독립적으로 임의로 치환된다.The term “aralkyl” refers to an alkyl group substituted with aryl and aryl, wherein the alkyl and aryl moieties are independently optionally substituted.

용어 "헤테로아르알킬"은 각각 아릴 및 헤테로아릴로 치환된 알킬 그룹을 나타내며, 여기서, 알킬 및 헤테로아릴 부분은 독립적으로 임의로 치환된다.The term “heteroaralkyl” denotes an alkyl group substituted with an aryl and heteroaryl, respectively, wherein the alkyl and heteroaryl moieties are independently optionally substituted.

본 발명의 일 구현예에 따른 암모늄 흡착제는 예를 들어 음전하를 갖는 친수성 작용기를 포함하는 계면활성제가 도입된 다공성 골격체를 포함하지만 이에 한정하는 것은 아니다. 일례로, 상기 음전하를 갖는 친수성 작용기를 포함하는 계면활성제는 하기 화학식 1 또는 화학식 2로 표현되는 것일 수 있다: The ammonium adsorbent according to an embodiment of the present invention includes, for example, a porous skeleton into which a surfactant including a hydrophilic functional group having a negative charge is introduced, but is not limited thereto. For example, the surfactant including a hydrophilic functional group having a negative charge may be represented by the following Formula 1 or Formula 2:

[화학식 1][Formula 1]

Figure 112018086874152-pat00007
Figure 112018086874152-pat00007

[화학식 2][Formula 2]

Figure 112018086874152-pat00008
Figure 112018086874152-pat00008

구체적인 예로서, 상기 화학식 1 또는 화학식 2로부터 선택되는 화합물이 도입된 다공성 골격체를 포함하되, 상기 다공성 골격체는 입상 타입의 활성탄 또는 바이오 차로 구성되며, 상기 다공성 골격체의 표면 활성화 자리에 상기 화학식 1 또는 화학식 2의 탄화수소쇄가 그래프트된 암모늄 흡착제를 제공할 수 있다. As a specific example, it includes a porous skeleton into which a compound selected from Formula 1 or Formula 2 is introduced, wherein the porous skeleton is composed of granular type activated carbon or biocar, and the above formula is located at the surface activation site of the porous skeleton. It is possible to provide an ammonium adsorbent to which a hydrocarbon chain of 1 or Formula 2 is grafted.

상기 다공성 골격체는 흡착 대상 암모늄 이온의 양전하와 친수성 황산 에스터기의 음전하가 강한 상호작용을 유발하기 때문에 친화도와 흡착능이 탁월하게 향상될 수 있다. In the porous skeleton, since the positive charge of the ammonium ion to be adsorbed and the negative charge of the hydrophilic sulfuric acid ester group cause a strong interaction, the affinity and adsorption ability can be excellently improved.

상기 암모늄 흡착제는 넓은 농도 범위와 온도범위에서 뛰어난 흡착 성능을 보일 수 있다. 예를 들어, 농도 조건 10 mg NH4-N/L 내지 1000 mg NH4-N/L, 온도 범위 10℃ 내지 30℃ 에서 비개질 활성탄 대비, 1.5배 이상의 흡착성능을 보일 수 있다. The ammonium adsorbent may exhibit excellent adsorption performance in a wide concentration range and temperature range. For example, at concentration conditions of 10 mg NH 4 -N/L to 1000 mg NH 4 -N/L, in a temperature range of 10° C. to 30° C., adsorption performance of 1.5 times or more may be exhibited compared to unmodified activated carbon.

상기 농도 조건은 폐수에 비해 매우 낮은 농도범위와 매우 높은 농도 범위를 포괄하는 암모늄 농도이다. 참고로, 일반적인 하수 암모늄 농도 범위는 30 ~ 60 mg NH4-N/L 이다.The concentration condition is an ammonium concentration covering a very low concentration range and a very high concentration range compared to wastewater. For reference, the typical sewage ammonium concentration range is 30 to 60 mg NH 4 -N/L.

25 ℃, pH 6, 55 mg NH4-N/L 농도의 암모늄 조건은 생물학적 공정 혹은 폭기 조건과 유사하다. 이러한 조건에서 암모늄 제거 효율이 70% 내지 90% 이면 우수한 편이라 할 수 있다. 흡착 성능이 클수록 우수하므로 특별히 상한이 있는 것은 아니지만, 예를 들어 상기 조건에서, 흡착제 투입 농도가 50 g/L 인 경우 암모늄 흡착 성능이 0.055 ~ 0.071 mmol/g 이면 바람직하다. 개질 활성탄은 상기 조건의 암모늄 이온을 효과적으로 흡착할 수 있다. Ammonium conditions at 25 °C, pH 6, 55 mg NH 4 -N/L are similar to biological processes or aeration conditions. Under these conditions, if the ammonium removal efficiency is 70% to 90%, it can be said to be excellent. Since the higher the adsorption performance is better, there is no particular upper limit, but for example, in the above conditions, when the adsorbent input concentration is 50 g/L, the ammonium adsorption performance is preferably 0.055 to 0.071 mmol/g. Modified activated carbon can effectively adsorb ammonium ions under the above conditions.

다공성 금속 골격체의 표면 활성화 자리의 밀도를 높이거나, 그래프트된 탄화수소쇄의 양이 증가함에 따라 흡착제 성능이 더욱 향상될 수 있다.As the density of the surface activation site of the porous metal skeleton increases or the amount of grafted hydrocarbon chains increases, the adsorbent performance may be further improved.

상기 암모늄 흡착제는 25 ℃, 55 mg NH4-N/L 농도의 암모늄 조건에서 하폐수 중 암모늄 이온과 경쟁하는 주요 양이온은 Na+, K+, Ca2+이다. 경쟁 양이온들의 암모늄 흡착 제거효율에 대한 방해효과가 5% 미만이면 바람직하다.The ammonium adsorbent is Na + , K + , and Ca 2+ that competes with ammonium ions in wastewater under the ammonium condition of 25° C. and 55 mg NH 4 -N/L. It is preferable that the obstructive effect of competing cations on the ammonium adsorption removal efficiency is less than 5%.

구체적인 예로서, 소디움 도데실 설페이트(sodium dodecyl sulfate) 및 소디움 도데실벤젠 설포네이트(sodium dodecyl benzene sulfonate)로 이루어지는 그룹으로부터 선택된 1종 이상이 그래프트된 활성탄으로 구성된 다공성 골격체를 포함하는 암모늄 흡착제를 제공할 수 있다. As a specific example, to provide an ammonium adsorbent comprising a porous skeleton composed of activated carbon grafted with at least one selected from the group consisting of sodium dodecyl sulfate and sodium dodecyl benzene sulfonate. can do.

본 발명의 일 구현예에 따르면, 암모늄 흡착제의 제조방법이 제공된다. According to one embodiment of the present invention, a method for preparing an ammonium adsorbent is provided.

먼저 다공성 골격체를 증류수 세정, 초음파 세척한다. 이때 기공 속에 있는 분자들이 제거되고 표면에는 활성화 자리가 구비될 수 있다.First, the porous skeleton is washed with distilled water and ultrasonically washed. At this time, molecules in the pores are removed, and an activation site may be provided on the surface.

다음 상기 활성화된 골격체를 소디움 도데실 설페이트(sodium dodecyl sulfate), 소디움 도데실벤젠 설포네이트(sodium dodecyl benzene sulfonate)와 같은 탄화수소쇄와 황산 에스터기를 갖는 화합물과 용매의 혼합 용액 중에서 반응시키면 탄화수소쇄가 그래프트된 소수성 개질 골격체가 생성될 수 있다. 구체적으로는 상기 활성화된 골격체에 상기 화학식 1 또는 화학식 2로 표시되는 계면활성제 수용액을 처리한다. Next, when the activated skeleton is reacted in a mixed solution of a solvent and a compound having a hydrocarbon chain and a sulfuric acid ester group such as sodium dodecyl sulfate and sodium dodecyl benzene sulfonate, the hydrocarbon chain is Grafted hydrophobic modified frameworks can be created. Specifically, the activated skeleton is treated with an aqueous surfactant solution represented by Chemical Formula 1 or Chemical Formula 2.

본 발명의 암모늄 흡착제는 전술한 상기 계면활성제를 상기 골격체 중량 기준으로 5 중량% 내지 15 중량% 범위 내로 포함하는 것이 바람직하다. 여기서 상기 범위는 경제적인 요인을 고려하여 제시하는 함량이며, 그 이상을 사용하여도 성능의 저하나 부작용이 발생한다는 의미는 아니다. 또한 본 명세서에서 제시한 실시예의 함량으로 해당 화합물의 사용량이 제한되는 것도 아니다. It is preferable that the ammonium adsorbent of the present invention contains the above-described surfactant in the range of 5% to 15% by weight based on the weight of the skeleton. Here, the above range is an amount suggested in consideration of economic factors, and does not mean that performance deterioration or side effects occur even if more than that is used. In addition, the amount of the compound is not limited to the amount of the examples presented in the present specification.

이후 상기 처리된 골격체를 증류수로 세정한 다음 건조하여 개질 흡착제를 얻는다. 건조 조건은 이에 한정하는 것은 아니나, 60 ℃ 전후에서 완전 건조시킬 수 있다. Thereafter, the treated skeleton is washed with distilled water and then dried to obtain a modified adsorbent. Drying conditions are not limited thereto, but may be completely dried around 60°C.

도 1은 활성탄을 흡착력 향상 인자로 그래프트하는 과정 및 하폐수 중에서 암모늄 포집 기전을 나타낸 개략도이다. 도 1의 (a)는 표면이 비극성이면서 소수성을 띠는 활성탄이고, (b)는 상기 흡착력 향상 인자로 활성탄을 개질하는 기전을 나타내고, (c)는 하폐수로부터 암모늄을 포집하는 기전을 나타낸다. 도 1을 참조하면, 이온교환에 따라 NH4 +와 Na+ 사이에 가역적 반응이 일어남을 알 수 있다. 구체적으로 암모늄 이온과의 이온교환 작용기가 캡핑된 흡착제의 경우, 강산 SO4 -내 산소 음이온이 암모늄 이온 NH4 +의 양이온과 결합하는 방식으로 암모늄 이온을 포집한다. 1 is a schematic diagram showing a process of grafting activated carbon with an adsorption capacity enhancing factor and a mechanism of collecting ammonium in wastewater. Figure 1 (a) is a non-polar and hydrophobic activated carbon surface, (b) shows a mechanism of modifying the activated carbon as the adsorption power enhancing factor, (c) shows the mechanism of collecting ammonium from wastewater. Referring to FIG. 1, it can be seen that a reversible reaction occurs between NH 4 + and Na + according to ion exchange. Specifically, in the case of an adsorbent capped with an ion-exchange functional group with an ammonium ion, the oxygen anion in the strong acid SO 4 − collects ammonium ions in a manner that binds with the cation of the ammonium ion NH 4 + .

상술한 구현예들에 따른 암모늄 포집제는 다공성 골격체에 암모늄 이온과의 이온교환 작용기를 캡핑시킴으로써, 암모늄 이온이 골격체의 표면 활성화된 자리에 효과적으로 결합하고 동시에 골격체의 공동 내부로 들어오는 암모늄을 포집할 수 있다. 상기 골격체 말단에 캡핑된 친수성 작용기의 음전하가 처리대상 암모늄 이온의 양전하와 강한 상호작용을 유발하기 때문에 선택도와 흡착능이 탁월하게 향상된다. The ammonium trapping agent according to the above-described embodiments captures an ion exchange functional group with ammonium ions in the porous skeleton, so that the ammonium ions are effectively bound to the surface-activated sites of the skeleton and at the same time capture the ammonium entering the cavity of the skeleton. Can be collected. Since the negative charge of the hydrophilic functional group capped at the end of the skeleton causes a strong interaction with the positive charge of the ammonium ion to be treated, the selectivity and adsorption capacity are remarkably improved.

이하 본 발명을 구체적인 실시예를 들어 더욱 상세하게 설명하고자 하나 본 발명의 기술적 사상이 하기 실시예에 의해 제한되는 것은 아니다. Hereinafter, the present invention is to be described in more detail with reference to specific examples, but the technical idea of the present invention is not limited by the following examples.

[실시예] [Example]

실시예 1 내지 2, 비교예 1 내지 2Examples 1 to 2, Comparative Examples 1 to 2

1.흡착제 제조 1. Adsorbent manufacturing

입경이 0.6 mm 내지 2.0 mm(10 mesh 내지 30 mesh)인 입상 활성탄(Activated carbon: AC)를 증류수로 세척한 다음 초음파 세척기에서 2시간 세척하고 60 ℃에서 건조시켰다. 이렇게 준비된 미개질 활성탄은 비교예 1에 해당한다. Granular activated carbon (AC) having a particle diameter of 0.6 mm to 2.0 mm (10 mesh to 30 mesh) was washed with distilled water, washed for 2 hours in an ultrasonic cleaner, and dried at 60°C. The thus prepared unmodified activated carbon corresponds to Comparative Example 1.

증류수 1L에 흡착능 향상 인자로서 소디움 도데실 설페이트(SDS)와 소디움 도데실벤젠 설포네이트(SDBS), 소디움 옥타노에이트(SO) 각 5.5g을 투입하여 3종의 흡착능 향상인자 수용액을 준비하였다. 상기 3종 흡착능 향상인자 수용액 각각에 비교예 1의 미개질 활성탄 50g을 투입하고 수평 교반기에서 22 ℃에서 24시간 동안 180 rpm으로 반응시켰다. 반응이 끝난 후 증류수로 10회 세정한 다음 60 ℃로 완전 건조하고 SDS 개질 암모늄 흡착제(실시예 1에 해당)과 SDBS 개질 암모늄 흡착제(실시예 2에 해당) 그리고 SO 개질 암모늄 흡착제(비교예 2에 해당)를 각각 수득하였다.To 1 L of distilled water, 5.5 g of sodium dodecyl sulfate (SDS), sodium dodecylbenzene sulfonate (SDBS), and sodium octanoate (SO) were each added as adsorption ability enhancing factors to prepare three types of adsorption performance enhancing factor aqueous solutions. 50 g of the unmodified activated carbon of Comparative Example 1 was added to each of the three adsorption performance enhancing factor aqueous solutions, and reacted at 22° C. for 24 hours at 180 rpm in a horizontal stirrer. After the reaction was completed, the reaction was washed 10 times with distilled water, and then completely dried at 60° C., SDS modified ammonium adsorbent (corresponding to Example 1), SDBS modified ammonium adsorbent (corresponding to Example 2) and SO modified ammonium adsorbent (Comparative Example 2 Corresponding) were obtained respectively.

2. 개질 평가 2. Modification evaluation

수득한 각 암모늄 흡착제의 표면에 흡착된 흡착능 향상 인자의 질량을 계산하기 위해 반응에 사용한 3종 흡착능 향상인자 수용액의 반응 전후 총 유기 탄소량을 TOC-VCP 기기를 사용하여 분석하였다. In order to calculate the mass of the adsorption capability enhancing factor adsorbed on the surface of each obtained ammonium adsorbent, the total amount of organic carbon before and after the reaction of the three adsorption capability enhancing factors used in the reaction was analyzed using a TOC-VCP instrument.

구체적으로는 단위 질량 활성탄 당 흡착된 흡착능 향상인자의 분자수를 3회 측정한 평균치로 표 1에 나타내었다. 하기 표에서 약어 SDS는 소디움 도데실 설페이트를, SDBS는 소디움 도데실 벤젠 설포네이트를, AC는 활성탄을 지칭한다. Specifically, it is shown in Table 1 as an average value obtained by measuring the number of molecules of the adsorption ability enhancing factor adsorbed per unit mass activated carbon three times. In the table below, the abbreviation SDS refers to sodium dodecyl sulfate, SDBS refers to sodium dodecyl benzene sulfonate, and AC refers to activated carbon.

구분division 실시예 1
(SDS mmol/AC g)Example 1
(SDS mmol/AC g) 실시예 2
(SDBS mmol/AC g)Example 2
(SDBS mmol/AC g) 비교예 2
(SO mmol/AC g)Comparative Example 2
(SO mmol/AC g) 흡착제의 질량 차이
(3회 평균)Difference in mass of adsorbent
(Average of 3 times) 0.312 ±0.0110.312 ±0.011 0.146±0.0020.146±0.002 0.416±0.0030.416±0.003

상기 표 1에서 보듯이, 본 발명의 방법에 따르면 실시예 1, 2, 비교예 2 대비 흡착능 향상인자가 충분히 포함된 흡착제를 제조한 것을 확인할 수 있었다. 더불어 실시예 1,2를 대비하면, 실시예 1의 흡착능 향상인자(SDS)가 실시예 2의 흡착능 향상인자(SDBS)보다 개선된 개질능을 보이는 것으로 확인되었다. As shown in Table 1, according to the method of the present invention, it was confirmed that an adsorbent sufficiently contained in the adsorption ability improvement factor compared to Examples 1 and 2 and Comparative Example 2 was prepared. In addition, in contrast to Examples 1 and 2, it was confirmed that the adsorption capacity improvement factor (SDS) of Example 1 exhibits improved modification ability than the adsorption capacity improvement factor (SDBS) of Example 2.

3.암모늄 흡착능력 평가 3. Ammonium adsorption capacity evaluation

실시예 1, 2, 비교예 1을 통해 수득된 흡착제의 암모늄 흡착능력을 평가하기 위해 하폐수의 암모늄 등온흡착 실험을 수행하였다. In order to evaluate the ammonium adsorption capacity of the adsorbents obtained through Examples 1 and 2 and Comparative Example 1, an ammonium isothermal adsorption experiment of wastewater was performed.

도 2는 본 발명의 일 구현예에 따라 수득된 흡착제에 대한 암모늄의 등온흡착곡선을 나타낸 그래프이다. 실시예 1, 2를 통해 수득된 활성탄 각 0.4g을 다양한 초기농도(30mg, 55mg, 100mg, 500mg, 700mg, 1000mg NH4+-N/L)의 암모늄 이온을 포함하는 수용액 20ml에 혼합하여, 180rpm에서 24시간 교반하여 평형상태에 도달하게 하였다. 활성탄 분리 이후, 수용액의 암모늄 이온 농도를 자외선분광광도계를 통해 측정한 것으로, 도 2내 점선은 등온흡착을 표현하는 대표적인 모델인 Freundlich 모델의 추세선이다. 실험을 3회 수행하여 결과값의 표준편차를 오차막대로 그래프에 도시했다. 2 is a graph showing an isothermal adsorption curve of ammonium for an adsorbent obtained according to an embodiment of the present invention. Each 0.4 g of activated carbon obtained through Examples 1 and 2 was mixed with 20 ml of an aqueous solution containing ammonium ions of various initial concentrations (30 mg, 55 mg, 100 mg, 500 mg, 700 mg, 1000 mg NH4+-N/L), and 24 at 180 rpm. Stir for hours to reach equilibrium. After separation of activated carbon, the concentration of ammonium ions in the aqueous solution was measured through an ultraviolet spectrophotometer, and the dotted line in FIG. 2 is a trend line of the Freundlich model, a representative model representing isothermal adsorption. The experiment was performed three times, and the standard deviation of the result values was plotted on a graph as an error bar.

도 2에서 보듯이, SDS 또는 SDBS로 처리한 활성탄인 실시예 1 및 2의 경우 미개질 활성탄인 비교예 1 혹은 SO 개질 활성탄인 비교예 2 대비 개선된 흡착결과를 보였으며, 최대 흡착능 또한 월등히 개선된 결과를 제공하였다. 더불어, SDS로 처리한 실시예 1의 활성탄이 SDBS로 처리한 실시예 2의 활성탄 대비 현저한 흡착 효과를 제공하는 것을 확인할 수 있었다. As shown in Figure 2, in the case of Examples 1 and 2, which are activated carbons treated with SDS or SDBS, improved adsorption results compared to Comparative Example 1, which is unmodified activated carbon, or Comparative Example 2, which is SO-modified activated carbon, and the maximum adsorption capacity is also significantly improved. Provided results. In addition, it was confirmed that the activated carbon of Example 1 treated with SDS provided a remarkable adsorption effect compared to the activated carbon of Example 2 treated with SDBS.

4.암모늄 이온에 대한 제거효율 평가 4. Evaluation of removal efficiency for ammonium ions

실시예 1, 2, 비교예 1, 2를 통해 수득된 흡착제의 암모늄 이온 제거효율을 평가하기 위해 제거효율 실험을 수행하였다. In order to evaluate the ammonium ion removal efficiency of the adsorbents obtained through Examples 1 and 2 and Comparative Examples 1 and 2, a removal efficiency experiment was performed.

도 3은 물에서 암모늄 이온의 제거효율을 나타낸 그래프이다. 초기 암모늄 농도 55 mg NH4-N/L, 및 실시예 1, 2, 비교예 1, 2를 통해 수득된 흡착제의 다양한 사용량(20 g/L, 40 g/L, 60 g/L, 80 g/L, 100 g/L)에서 암모늄 이온 흡착 실험을 수행하였다. 계면활성제 개질 활성탄이 비개질 활성탄에 비해 월등한 암모늄 이온 제거 효율을 보임을 확인할 수 있다. 3 is a graph showing the removal efficiency of ammonium ions from water. Initial ammonium concentration 55 mg NH 4 -N/L, and various amounts of adsorbents obtained through Examples 1 and 2 and Comparative Examples 1 and 2 (20 g/L, 40 g/L, 60 g/L, 80 g /L, 100 g/L), an ammonium ion adsorption experiment was performed. It can be seen that surfactant-modified activated carbon exhibits superior ammonium ion removal efficiency compared to unmodified activated carbon.

5.경쟁 양이온 방해효과 평가 5. Evaluation of competitive cation interference effect

실시예 1을 통해 수득된 흡착제의 경쟁 양이온에 의한 암모늄 이온 제거효과를 살펴보기 위해 추가 실험을 수행하였다. Additional experiments were performed to examine the ammonium ion removal effect by competing cations of the adsorbent obtained in Example 1.

도 4는 물에서 암모늄 이온과 경쟁하는 다른 양이온 대비 암모늄 이온의 선택도를 나타낸 그래프이다. 경쟁 양이온(Na+, K+, Ca2+)이 0 내지 400 mg/L의 다양한 함량으로 처리 대상에 존재하는 경우, 실시예 1을 통해 수득된 흡착제(100 g/L)의 암모늄이온 흡착 실험을 수행하였다. 이때 초기 암모늄 이온 농도는 55 mg NH4-N mg/L이었다. 4 is a graph showing the selectivity of ammonium ions compared to other cations competing with ammonium ions in water. When competing cations (Na + , K + , Ca 2+ ) are present in the treatment target in various contents of 0 to 400 mg/L, an ammonium ion adsorption experiment of the adsorbent (100 g/L) obtained through Example 1 Was performed. At this time, the initial ammonium ion concentration was 55 mg NH 4 -N mg/L.

매우 높은 경쟁 양이온 농도인 400 mg/L에서도 실시예 1을 통해 수득된 흡착제의 암모늄 이온 제거효율은 50% 이상인 것을 확인할 수 있었다. 참고로, 지표수와 지하수의 90%의 경우 소디움 농도가 250 mg/L 미만, 포타슘 농도가 7 mg/L 미만, 칼슘 이온 농도가 100 mg/L 미만인 것으로 알려져 있으며(Davis and DeWiest, 1966), 이러한 점을 고려했을 때, 본 흡착제의 경쟁 양이온에 의한 저해 효과는 미미하다고 할 수 있다.Even at a very high competing cation concentration of 400 mg/L, it was confirmed that the ammonium ion removal efficiency of the adsorbent obtained through Example 1 was 50% or more. For reference, in the case of 90% of surface water and groundwater, it is known that sodium concentration is less than 250 mg/L, potassium concentration is less than 7 mg/L, and calcium ion concentration is less than 100 mg/L (Davis and DeWiest, 1966). Considering this point, it can be said that the inhibitory effect of the adsorbent by competing cations is insignificant.

이상 살펴본 바에 따르면, 본 발명의 암모늄 흡착제는 다양한 수처리 분야에 활용이 가능하다. 즉, 일반적인 가정 하수 및 폐질소를 다량 포함하는 반도체폐수, 분뇨폐수 등의 수질 정화에 암모늄 이온 흡착제로 활용될 수 있다. As described above, the ammonium adsorbent of the present invention can be used in various water treatment fields. That is, it can be used as an ammonium ion adsorbent for water purification of general household sewage and semiconductor wastewater containing a large amount of waste nitrogen, and manure wastewater.

Claims (9)

탄화수소쇄와 황산 에스터기를 함유한 화합물이 도입된 다공성 골격체를 포함하되, 상기 화합물이 상기 다공성 골격체의 표면에 상기 탄화수소쇄의 말단측으로부터 그래프트된 암모늄 흡착제.An ammonium adsorbent comprising a porous skeleton into which a compound containing a hydrocarbon chain and a sulfuric acid ester group is introduced, wherein the compound is grafted onto the surface of the porous skeleton from the end side of the hydrocarbon chain. 제1 항에 있어서,
상기 다공성 골격체는 입상 타입의 활성탄 또는 바이오 차(Biochar)를 포함하는 것인 암모늄 흡착제. The method of claim 1,
The porous skeleton is an ammonium adsorbent containing granular type activated carbon or biochar. 제1 항에 있어서,
상기 황산 에스터기는 황산 에스터의 알칼리염이 상기 다공성 골격체에 캡핑되어 제공되는 것인 암모늄 흡착제. The method of claim 1,
The sulfuric acid ester group is an ammonium adsorbent provided by capping the alkali salt of the sulfuric acid ester on the porous skeleton. 제1 항에 있어서,
상기 탄화수소쇄는 소수성을 띠는 선형 쇄(linear chain)인 암모늄 흡착제. The method of claim 1,
The hydrocarbon chain is an ammonium adsorbent having a hydrophobic linear chain. 제1 항에 있어서,
상기 탄화수소쇄와 황산 에스터기를 함유한 화합물은 하기 일반식 1로 표현되는 것인 암모늄 흡착제:
[일반식 1]
Figure 112018086874152-pat00009

(상기 식에서, R은 치환 또는 비치환된 C1-C30 알킬기이고, -X-는 -O- 또는
Figure 112018086874152-pat00010
이고, -Y는 나트륨이다.) The method of claim 1,
The compound containing the hydrocarbon chain and the sulfuric acid ester group is represented by the following general formula 1 ammonium adsorbent:
[General Formula 1]
Figure 112018086874152-pat00009

(Wherein, R is a substituted or unsubstituted C 1 -C 30 alkyl group, -X- is -O- or
Figure 112018086874152-pat00010
And -Y is sodium.) 하기 화학식 1 또는 화학식 2로부터 선택되는 화합물이 도입된 다공성 골격체를 포함하되,
상기 다공성 골격체는 입상 타입의 활성탄 또는 바이오 차(Biochar)로 구성되며,
상기 다공성 골격체의 표면 활성화 자리에 상기 화학식 1 또는 화학식 2로부터 선택되는 화합물이 탄화수소쇄의 말단측으로부터 그래프트된 암모늄 흡착제:
[화학식 1]
Figure 112020036252330-pat00011

[화학식 2]
Figure 112020036252330-pat00012
It includes a porous skeleton into which a compound selected from Formula 1 or Formula 2 is introduced,
The porous skeleton is composed of granular type activated carbon or biochar,
Ammonium adsorbent in which a compound selected from Formula 1 or Formula 2 is grafted from the terminal side of the hydrocarbon chain to the surface activation site of the porous skeleton:
[Formula 1]
Figure 112020036252330-pat00011

[Formula 2]
Figure 112020036252330-pat00012
 소디움 도데실 설페이트(sodium dodecyl sulfate) 및 소디움 도데실벤젠 설포네이트(sodium dodecyl benzene sulfonate)로 이루어지는 그룹으로부터 선택된 1종 이상이 탄화수소쇄의 말단측으로부터 그래프트된 활성탄으로 구성된 다공성 골격체를 포함하는 암모늄 흡착제. Ammonium adsorbent comprising a porous skeleton composed of activated carbon grafted from the end side of a hydrocarbon chain at least one selected from the group consisting of sodium dodecyl sulfate and sodium dodecyl benzene sulfonate . 다공성 골격체를 가열하여 활성화시키는 단계;
상기 활성화된 다공성 골격체에 하기 화학식 1 또는 2로 표시되는 계면활성제 수용액을 처리하는 단계; 및
상기 계면활성제 수용액이 처리된 다공성 골격체를 건조하여, 상기 계면활성제가 상기 다공성 골격체의 표면에, 상기 계면활성제의 탄화수소쇄측의 말단측으로부터 그래프트된, 암모늄 흡착제를 얻는 단계;를 포함하는 암모늄 흡착제의 제조방법:
[화학식 1]
Figure 112020036252330-pat00013

[화학식 2]
Figure 112020036252330-pat00014
Heating the porous skeleton to activate it;
Treating the activated porous skeleton with an aqueous surfactant solution represented by the following Chemical Formula 1 or 2; And
An ammonium adsorbent comprising a step of drying the porous skeleton body treated with the aqueous surfactant solution to obtain an ammonium adsorbent in which the surfactant is grafted onto the surface of the porous skeleton body from the terminal side of the hydrocarbon chain side of the surfactant. Manufacturing method:
[Formula 1]
Figure 112020036252330-pat00013

[Formula 2]
Figure 112020036252330-pat00014
 탄화수소쇄와 황산 에스터기를 함유한 화합물 용액에 활성탄 또는 바이오 차를 침지시킨 상태에서 건조하여, 상기 활성탄 또는 바이오 차의 표면에 상기 탄화수소쇄와 황산 에스터기를 함유한 화합물이 상기 탄화수소쇄의 말단측으로부터 그래프트된, 개질된 활성탄 또는 바이오 차를 제조하는 단계; 및
상기 개질된 활성탄 또는 바이오 차를 암모늄 이온 포함 하폐수에 노출시켜 상기 암모늄 이온을 흡착하는 단계;를 포함하는 암모늄 흡착 방법.A compound containing the hydrocarbon chain and the sulfuric acid ester group is grafted on the surface of the activated carbon or biocar by immersing the activated carbon or biocar in a solution of a compound containing a hydrocarbon chain and a sulfuric acid ester group from the end side of the hydrocarbon chain. Preparing a modified activated carbon or bio tea; And
Ammonium adsorption method comprising; adsorbing the ammonium ions by exposing the modified activated carbon or biocar to wastewater containing ammonium ions.
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