KR20040086981A

KR20040086981A - 정수장오니를 활용한 경량촉매벽돌 제조방법

Info

Publication number: KR20040086981A
Application number: KR1020030021179A
Authority: KR
Inventors: 박죽랑
Original assignee: 박죽랑
Priority date: 2003-04-03
Filing date: 2003-04-03
Publication date: 2004-10-13

Abstract

본 발명은 정수장에서 발생되는 오니를 재활용하여 경량촉매벽돌을 제조하는 것을 그 목적으로 한다. 경량촉매벽돌은 점토질이 풍부한 정수장 오니를 활용하여 HMZ-5 제오라이트 및 활성탄소, 톱밥 또는 미세한 폐합성수지를 각종 촉매제와 함께 혼합한 후, 성형건조하여 700℃∼800℃이상의 고온으로 소성시키는 과정을 거쳐 제조된다. 이렇게 제조된 벽돌은 내부에 많은 수의 미세한 공동이 형성되며, 각종 소각기의 싸이크론 내부나 굴뚝내부층, 유화설비의 건류기 내부의 촉매탱크, 폐수처리 탈취제, 매립지 등의 축돌로 사용하여 Nox, Co, Sox등의 유해개스와 악취등을 제거하는 목적으로 활용할 수 있다.

본 발명은 현재 해양투기나 매립으로 처리되고 있는 정수장 오니와 폐플라스틱을 재활용하여 유해개스 및 악취제거용 촉매벽돌을 제조하는 환경친화적인 공법으로 국내ㆍ외에서 아직 시도된바 없는 새로운 기술이다.

Description

정수장오니를 활용한 경량촉매벽돌 제조방법{Manufacturing method of catalytic light weight block which used mud of ilteration plant}

본 발명은 촉매기술을 활용한 경량벽돌을 이용하여 각종 대기오염 물질 및 악취를 제거하고자하는 목적으로 고안된 환경친화적인 기술이다. 기존에 대기오염물질의 제거나 유화공정에서 탄수화물의 분해속도 촉진 및 반응율을 높이기 위한 목적, 기타 화학공정의 반응에 대한 제어를 위해 각종 촉매제가 사용되고 있으나 이것을 경량벽돌의 형태로 제조하는 것은 국내ㆍ외를 통털어 아직 시도된 바가 없는 새로운 기술이다.

경량촉매벽돌은 벽돌의 형태로 제조되므로 기존의 촉매가 활용될 수 있는 범위를 넓힐 수 있으며, 또한 여러 가지 특수한 목적으로 사용될 수 잇다.

또한 이 기술은 현재 해양투기나 매립 등으로 버려지고 있는 정수장오니 및 페플라스틱을 재활용할 수 있으므로 탁월한 경제성과 환경친화성을 가진 공법이라 할 수 있다.

본 발명의 경량촉매벽돌은 각종 소각기의 싸이크론 내부나 굴뚝내부층에 사용하여 유해개스를 제거하거나, 유화설비의 건류기 내부에 설치하여 반응을 촉진시키기 위한 목적으로 개발되었으며, 폐수처리 탈취제나 매립지의 축돌로 사용하여 악취등을 제거하기 위한 목적으로 사용될 수도 있다.

상기벽돌을 소각기의 사이크론 내부나 굴뚝내부층, 유화시설의 건류기 내부촉매탱크에 부착하였을 때 Nox, Sox, Co 등이 현저하게 감소하였고(분류촉매는 발명의 구성에 기술토록 한다.), 정제시설에 사용되는 SCL촉매 대용으로도 사용되어 유기용제 등에서 악취를 발생시키는 휘발성가스를 제거할 수 있었다. 상기의 경량촉매벽돌은 RECTOR, 전처리제, 버너시스템의, 필림코팅, 폐수처리 탈취제, 매립지의 탈취작용을 가진 축돌 등 벽돌의 형태에 따라 다방면으로 활용할 수 있다.

현재 개발되고 있는 촉매는 희토류촉매, 백금촉매, SCL 촉매를 많이 사용되고 있으나, 본 발명의 촉매벽돌은 다기공 발포를 형성시킨 촉매결합제로써 가스통과 시 체류시간을 극대화하여 반응율을 끌어올릴 수 있으며, 소각기에 사용할 시에는 미세분진을 제거할 수 있다.

이 기술은 현재 그 처리에 곤란을 겪고 있는 폐기물인 정수장의 점토질 오니와 폐플라스틱 등을 재활용할 수 있으므로 탁월한 경제성과 환경친화성을 가지고 있다.

또한 연와공정을 활용하므로, 장시간의 촉매벽돌 사용 시 DUST TA, Oil, MIST 등이 기공 사이를 막아 제 역할을 못하게 될 때에는 700℃∼900℃의 온도에서 재차 소성하게 되면 재생하여 사용할 수 있는 특징이 있으므로 제2차 공해 유발을 막을 수 있다는 장점이 있다.

본 발명의 경량촉매벽돌은 정수장에서 발생되는 점토질이 풍부한 수반 85％상당의 오니를 재활용하여, HMZ-5 제오라이트와 발포제 및 활성탄소, 톱밥 또는 미세한 폐합성수지를 혼합한 후 성형ㆍ건조하여 약 700℃∼900℃의 온도에서 소성시켜 제조한다. 각 원료의 배합비율은 오니(25％), 규조토(20％), 내화점토(20％), 활성탄(25％), 폐합성수지 파우더 또는 톱밥(10％)이며, 이 원료를 공지된 제조방법 [표1]의 공정에 의해 벽돌로 제조한다. 이렇게 제조된 벽돌은 내부에 수많은 미세공동이 형성되며, 상기의 벽돌은 각종 화학플랜트에서 촉매반응의 향상 Nox, Sox, Co 개스 등의 제거 유기용제 등에서 악취를 발생시키는 휘발성 개스의 제거 등 여러 가지 용도로 사용할 수 있다.

본 발명의 제조방법은 알카리 토류금속과 제오라이트를 혼합하여 이루어진 것으로써 활성물질과 소결제인 규산소다 등을 이용하여 촉매제를 만든 것으로 일반 연와공장에서 간단히 생산할 수 있다.

첫째 촉매 매디아를 생성시키는 방법에 있어서,

[표 1]

1) 카올링 또는 활성백토, 회점토(White Bole) 30∼60％

2) KOH 또는 NaOH 10∼30％ (고함량10∼20％)

3) ZnO또는 가연성 아연 10∼15％, CuO 또는 가연성 납 3∼8％

통상적으로 사용되는 결합제의 예를 들면 규산나트륨과 같은 실리콘 또는 알루미늄 결합제를 적정량으로 혼합하여 만들어 진다.

상기 재료를 혼합, 세정ㆍ건조한 후 500∼700℃에서 하소하여 1차 메디아를 얻을 수 있으며, 실리콘과 알루미늄의 비율은 12∼200, 바람직하게는 30∼40, 결정 크기는 0.8∼12㎛ 바람직하게는 0.8∼1.8㎛ 제한지수(Restraint index)는 2∼11이 가장 바람직한 사이즈이다.

둘째, 촉매 메디아를 생성시키는 방법에 있어서

HZSM-5제오라이트 Zn, Ni 또는 젤 용액에 소킹하고 물유리와 같은 SIO₂또는 Al 결합제 적정량과 혼합, 세이핑, 세정, 건조한 후 500∼700℃에서 하소하여 제조한 금속을 함유하는 변형 HZSM-5 제오라이트로부터 유도된 ZnNiHZSM-5 제오라이트로써 Zn 1∼5％ 바람직하게는 3％, Ni 0.5∼5％ 바람직하게는 1.5％를 함유하고 Si와 Al의 비율이 20∼200 바람직하게는 30∼40이고 입자의 크기는 0.8∼15㎛이며 제한지수는 1∼12이다.

발명의 촉매벽돌에 사용하는 촉매 매디아로는 주로 ZnㆍNiHZSM-5 제오라이트 REY, 미세화된 제오라이트 및 ZnO 또는 Zn, Ga, Pb, Cu, Ni, Pt 및 Fe를 함유하는 화합물 및 합성 케리지(Carrige) 적정량으로 이루어져 있다.

제오라이트 REY는 8∼18％ 희토류 원소를 포함하는 희토류로 치환된 제오라이트(예: R302)로써 결정 크기가 0.8∼8㎛으로 되어야하며, 미분화된 제오라이트는NaAlO₂와 실리카졸을 사용하여 제조되며 알루미늄의 비SiO(AlO₂) 11∼14이상 짜리를 사용하였으며 Na₂O/SiO₂의 비가 0.17∼0.19, 결정 크기가 0.5∼10㎛이다.

상기 합성 케리지는 실리콘-알루미늄졸 또는 실리콘젤 등과 같은 적정량의 결합제를 카올린에 가하여 제조한다.

촉매 매디아의 제조방법을 요약하면

1) 20％ 황산 용액 1374kg을 교반 시켜서 실온으로 냉각시킨다. 규산나트륨 4.9kg(SiO2 120g/kg 함유, 라듐 3.2∼3.3g/kg 함유) 및 카올린 1700kg을 반응생성물에 가한다. 균일하게 교반시킨 후 합성 케리지 시럽을 얻는다.

2) ZnNiHZSM-5 20％중량 제오라이트, REY 10∼50％, 미세화된 제오라이트 5∼10％, ZnO 또는 Zn, Ga, Pb, Cu, Ni, Pt, Fe를 함유하는 화합물 3.8％로 이루어진 혼합물에 적정량의 물을 가한다. 생성된 재료를 교반시켜서 균일하게 교반한 후 활성 성분의 시럽을 얻는다.

제 1공정에서 얻은 시럽과 제 2공정에서 얻은 시럽을 1/2씩 교반하여 촉매 매디아를 완성한 후 촉매제 탱크에서 공지된 청구범위 제 1항 공정에 의하여 촉매벽돌을 생산한다.

각종 화학반응에 사용되는 촉매를 경량벽돌의 형태로 제조할 수 있으므로 특수한 용도에 따라 촉매제의 사용범위를 넓힐 수 있고, 용도에 다라 벽돌의 형태를 다양하게 조절할 수 있으므로 촉매의 사용에 제약을 가져오던 여러가지 상황을 극복할 수 있다.

특히 연소실이나 건류탱크 등 고온이 필요한 반응에 요긴하게 사용될 수 있으며, 연소실의 유해개스나 휘발성 유기용제의 악취제거, 매립장이나 하수처리장의 악취제거용 건자재로 사용될 수 있는 환경 친화적인 기술이다.

특히 정수장애서 발생되는 무기성오니와 폐합성수지를 재활용할 수 있고, 일정기간의 사용 후 재소성하여 리싸이클링할 수 있으므로 2차 오염의 우려가 없는 환경친화적이며 경제적인 기술이다.

Claims

정수장에서 발생되는 무기성오니(25％), 규조토(20％), 내화점토(20％), 활성탄(25％), 폐합성수지 파우더 또는 톱밥(10％)를 배합하고 배합된 원료를 공지된 제조방법[표1]으로 제조하는 벽돌에서, 상기의 [발명의 구성]으로 제조된 촉매를 원료에 배합하여 성형, 건조, 소성하는 정수장 오니를 활용한 경량촉매벽돌 제조방법.
정수장에서 발생되는 무기성오니(25％), 규조토(20％), 내화점토(20％), 활성탄(25％), 폐합성수지 파우더 또는 톱밥(10％)를 배합하고 배합된 원료를 공지된 제조방법[표1]으로 제조하는 벽돌에서 상기의 [발명의 구성]으로 제조된 촉매를 성형 및 건조된 벽돌위에 코팅하는 방법으로 제조되는 벽돌에 있어 경량벽돌 상층부에 하시코팅을 재료로 코팅하는 방법과 상기 1 촉매 매디아와 제 2 촉매 매디아를 젤상태에서 경량벽돌 상층부에 0.5∼2mm까지 코팅한 후 소성하는 것을 특징으로 하는 정수장 오니를 활용한 경량촉매벽돌 제조방법