KR20150045540A - Soil application improvement material of nano particles having environment-friendly and water-soluble and method for manufacturing the same - Google Patents
Soil application improvement material of nano particles having environment-friendly and water-soluble and method for manufacturing the same Download PDFInfo
- Publication number
- KR20150045540A KR20150045540A KR20130124338A KR20130124338A KR20150045540A KR 20150045540 A KR20150045540 A KR 20150045540A KR 20130124338 A KR20130124338 A KR 20130124338A KR 20130124338 A KR20130124338 A KR 20130124338A KR 20150045540 A KR20150045540 A KR 20150045540A
- Authority
- KR
- South Korea
- Prior art keywords
- soil
- minerals
- silicon
- fullerene
- carbon
- Prior art date
Links
Images
Classifications
-
- C—CHEMISTRY; METALLURGY
- C09—DYES; PAINTS; POLISHES; NATURAL RESINS; ADHESIVES; COMPOSITIONS NOT OTHERWISE PROVIDED FOR; APPLICATIONS OF MATERIALS NOT OTHERWISE PROVIDED FOR
- C09K—MATERIALS FOR MISCELLANEOUS APPLICATIONS, NOT PROVIDED FOR ELSEWHERE
- C09K17/00—Soil-conditioning materials or soil-stabilising materials
- C09K17/40—Soil-conditioning materials or soil-stabilising materials containing mixtures of inorganic and organic compounds
- C09K17/48—Organic compounds mixed with inorganic active ingredients, e.g. polymerisation catalysts
-
- C—CHEMISTRY; METALLURGY
- C09—DYES; PAINTS; POLISHES; NATURAL RESINS; ADHESIVES; COMPOSITIONS NOT OTHERWISE PROVIDED FOR; APPLICATIONS OF MATERIALS NOT OTHERWISE PROVIDED FOR
- C09K—MATERIALS FOR MISCELLANEOUS APPLICATIONS, NOT PROVIDED FOR ELSEWHERE
- C09K17/00—Soil-conditioning materials or soil-stabilising materials
-
- C—CHEMISTRY; METALLURGY
- C09—DYES; PAINTS; POLISHES; NATURAL RESINS; ADHESIVES; COMPOSITIONS NOT OTHERWISE PROVIDED FOR; APPLICATIONS OF MATERIALS NOT OTHERWISE PROVIDED FOR
- C09K—MATERIALS FOR MISCELLANEOUS APPLICATIONS, NOT PROVIDED FOR ELSEWHERE
- C09K17/00—Soil-conditioning materials or soil-stabilising materials
- C09K17/40—Soil-conditioning materials or soil-stabilising materials containing mixtures of inorganic and organic compounds
-
- C—CHEMISTRY; METALLURGY
- C09—DYES; PAINTS; POLISHES; NATURAL RESINS; ADHESIVES; COMPOSITIONS NOT OTHERWISE PROVIDED FOR; APPLICATIONS OF MATERIALS NOT OTHERWISE PROVIDED FOR
- C09K—MATERIALS FOR MISCELLANEOUS APPLICATIONS, NOT PROVIDED FOR ELSEWHERE
- C09K2101/00—Agricultural use
Abstract
Description
본 발명은 비료 등으로 사용할 수 있는 토양제 및 그 제조방법에 관한 것으로, 보다 상세하게는 특정의 천연 광물로부터 추출된 탄소 성분 및/또는 규소질을 포함하여, 식물(작물)의 성장을 촉진하고 토질을 개선시키는 친환경적 수용성 나노입자의 토양제 및 그 제조방법에 관한 것이다.
Field of the Invention [0002] The present invention relates to a soil agent that can be used as a fertilizer or the like and a method for producing the soil agent. More particularly, the present invention relates to a soil agent containing a carbon component and / or a silicon compound extracted from a specific natural mineral, The present invention relates to an eco-friendly water-soluble nanoparticle soil agent and a method for producing the same.
규소(Si)는 지각을 구성하는 원소들 중에서 두 번째로 많은 원소로 알려져 있다. 이러한 규소는 토양 내에서 주로 이산화규소(SiO2)나 규산(Si(OH)4]) 등의 규소질 형태로 존재한다. 또한, 대부분의 식물은 규소를 잘 흡수한다. 식물의 종류에 따라 다를 수 있지만, 예를 들어 벼 등의 식물은 10중량% 이상의 규소질(규산)을 함유하고 있다. Silicon (Si) is the second most abundant element among the constituents of the crust. Such silicon exists mainly in the form of silicon dioxide such as silicon dioxide (SiO 2 ) or silicate (Si (OH) 4 ]) in the soil. In addition, most plants absorb silicon well. Depending on the kind of plant, for example, plants such as rice plants contain 10% by weight or more of silicon (silicic acid).
규산이 식물체에 흡수되면 잎과 줄기가 빳빳해져 잘 쓰러지지 않고, 식물체의 아랫잎까지 햇빛을 많이 받게 되어 탄소 동화작용이 왕성해지는 것으로 보고되고 있다. 또한, 규산은 식물체 내에 흡수되어, 세포벽에 규산층(큐티큘라층)을 형성하고 세포를 강화시킴으로써, 도열병에 대한 저항력과 이화명충, 벼멸구 등의 병충해에 대한 저항력을 높여주며, 또한 내병성 증대로 뿌리가 썩거나, 세균성 병해, 바이러스성 병해는 물론 냉해에 대한 저항성까지 높여준다. 아울러, 규산은 생장촉진은 물론 토양 개량과 비료효과를 조절해 질소과잉과 인산흡수 장해 등을 막아주고, 식물체의 신선도를 유지시켜 저장성을 높여주며, 과일 등의 경도와 당도를 크게 높여주는 효과가 있다. When silicic acid is absorbed into the plant, the leaves and stems become stiff and do not collapse well, and the bottom leaves of the plant are exposed to a lot of sunlight, so that the carbon assimilation becomes active. In addition, silicic acid is absorbed in the plant to form a siliceous layer (a cuticle layer) on the cell wall and strengthens the cells, thereby enhancing the resistance to blast disease and resistance to insects such as Euphorbiaceae and Bryophytes, It increases the resistance to rot, bacterial disease, viral disease as well as cold weather. In addition, silicate is effective in controlling soil improvement and fertilizer effect, preventing nitrogen and phosphorus absorption obstacles, maintaining freshness of plants, improving storage stability, and enhancing the hardness and sugar content of fruits. have.
이에 따라, 규산질 비료는 식물의 성장 촉진제로는 물론 토양(토질) 개선제로서 많이 사용되고 있다. 예를 들어, 대한민국 등록특허 제10-0415594호 및 대한민국 등록특허 제10-1246342호 등에는 규산질 비료와 관련한 기술이 제시되어 있다. Accordingly, silicate fertilizer is widely used as a soil growth promoter as well as a soil improvement agent. For example, Korean Patent No. 10-0415594 and Korean Patent No. 10-1246342 disclose techniques relating to silicate fertilizer.
그러나 종래의 규산질 비료는 주로 제철 슬래그를 원료로 하여 만든 가용성 규산질 비료로서, 이는 거의 불용성에 가까워 식물이 흡수할 수 있는 성분은 미량이고, 나머지 대부분의 양은 토양에 그대로 집적되고 있다. 즉, 종래의 규산질 비료는 불용성 성분의 함량이 많아 식물에 흡수되는 양이 극히 적어 효율성이 떨어진다. However, the conventional silicate fertilizer is a soluble silicate fertilizer mainly made of steel slag, which is almost insoluble, so that the amount of components that the plant can absorb is very small, and most of the remaining amount is accumulated in the soil. That is, the conventional silicate fertilizer has a high content of insoluble components, so that the amount absorbed by the plant is extremely small and the efficiency is low.
또한, 비료나 토양 개선제와 관련하여, 화산재나 천연 소재를 가공하여 제조하는 기술이 시도되었다. 이는 화학비료보다 친환경적이라 할 수 있다. 예를 들어 대한민국 공개특허 제10-1996-000833호에는 화산재를 이용한 산성토양 개선 비료의 제조방법이 제시되어 있고, 대한민국 공개특허 제10-2006-0122228호에는 맥반석, 조개껍질, 토르말린, 제올라이트 및 일라이트 등의 천연 소재를 고온으로 소성함으로서, 다공성 분말체로 제조하여 오염물질을 흡착 제거할 수 있는 토양 개선제의 제조방법이 제시되어 있다. In addition, with regard to fertilizers and soil remediation agents, attempts have been made to manufacture by processing volcanic ash or natural materials. This is more environmentally friendly than chemical fertilizer. For example, Korean Patent Laid-Open No. 10-1996-000833 discloses a method for producing an acid soil improvement fertilizer using volcanic ash, Korean Patent Laid-Open No. 10-2006-0122228 discloses a method for producing acid soil improvement fertilizer using volcanic ash, clamshell, tourmaline, zeolite, A method for producing a soil improvement agent capable of adsorbing and removing contaminants by preparing a porous powder by burning a natural material such as light at a high temperature is proposed.
그러나 위와 같은 화산재나 천연 소재로부터 제조된 토양제(비료나 토양 개선제)는 식물 성장에 유익한 성분을 함유하지 못하거나, 일시적으로 보유하고 빠른 시간에 방출하여 식물의 성장을 효과적으로 촉진하기 어렵다.
However, it is difficult for the soil material (fertilizer or soil remedy) produced from the above-described volcanic ash or natural material to contain the beneficial ingredient for the plant growth or to temporarily hold it and release it at a short time, effectively promoting the growth of the plant.
이에, 본 발명은 친환경적이면서 식물의 성장과 토양의 개선을 효과적으로 도모할 수 있는 토양제 및 그 제조방법을 제공하는 데에 그 목적이 있다. Accordingly, it is an object of the present invention to provide a soil preparation and a manufacturing method thereof that are eco-friendly and can effectively improve plant growth and soil.
보다 구체적으로, 본 발명은 특정의 천연 광물로부터 추출된 탄소 성분 및/또는 규소질을 포함하여, 식물(작물)의 성장을 효과적으로 촉진하고, 토양을 효과적으로 정화 및 개선시킬 수 있는 친환경적 수용성 나노입자의 토양제, 및 상기 토양제를 경제적이고 대량으로 제조할 수 있는 제조방법을 제공하는 데에 목적이 있다.
More specifically, the present invention relates to a process for the production of environmentally-friendly water-soluble nanoparticles capable of effectively promoting the growth of plants (crops) and purifying and improving the soil effectively, including carbon and / or silicon extracted from specific natural minerals And a method for producing the soil preparation and the soil preparation economically and in large quantities.
상기 목적을 달성하기 위하여 본 발명은, 본 발명의 제1형태에 따라서, ?기트(shungite) 광물로부터 추출된 탄소 성분과 규소질을 포함하는 토양제를 제공한다. According to a first aspect of the present invention, there is provided a soil preparation comprising a silicon component and a carbon component extracted from a shungite mineral.
또한, 본 발명은, 본 발명의 제2형태에 따라서, ?기트(shungite) 광물로부터 추출된 규소질을 포함하는 토양제를 제공한다. The present invention also provides a soil preparation comprising a silicon material extracted from shungite minerals, according to a second aspect of the present invention.
이때, 상기 탄소 성분은, 예를 들어 탄소 수 C20 ~ C150의 플러렌을 포함할 수 있다. 아울러, 상기 규소질은 규산칼륨을 포함하는 것이 바람직하다. At this time, the carbon component may include, for example, fullerene having a carbon number of C 20 to C 150 . In addition, it is preferable that the silicon nitride includes potassium silicate.
이에 더하여, 본 발명은, In addition to this,
?기트(shungite) 광물을 분쇄하는 제1단계; 및 A first step of crushing shungite minerals; And
상기 분쇄된 ?기트(shungite) 광물과 알칼리 용액을 혼합, 가열하여 탄소 성분과 규소질을 추출하는 제2단계를 포함하는 토양제의 제조방법을 제공한다. And a second step of mixing and heating the pulverized shungite mineral with an alkali solution to extract the carbon component and the silicon compound.
또한, 본 발명에 따른 토양제의 제조방법은 상기 추출된 탄소 성분과 규소질을 분리하는 단계를 더 포함할 수 있다. In addition, the method for preparing a soil preparation according to the present invention may further include a step of separating the extracted carbon component from silicon.
이때, 상기 제2단계는, 가열 교반기에서 100 ~ 130℃의 온도로 5시간 내지 25시간 동안 가열 교반시켜 추출하거나, 고온 가압기에서 200 ~ 250℃의 온도로 2시간 내지 4시간 동안 가열하여 추출할 수 있다. 아울러, 상기 알칼리 용액은 KOH를 포함하는 것이 바람직하다.
At this time, the second step is carried out by heating and stirring the mixture at a temperature of 100 to 130 ° C. for 5 to 25 hours in a heating stirrer, or by heating at 200 to 250 ° C. for 2 to 4 hours in a high- . In addition, the alkali solution preferably contains KOH.
본 발명에 따르면, 식물(작물)의 성장을 효과적으로 촉진하고, 토양을 효과적으로 정화 및 개선시킬 수 있으며, 친환경적인 수용성 나노입자의 토양제를 저렴한 비용으로 제공할 수 있는 효과를 갖는다. INDUSTRIAL APPLICABILITY According to the present invention, it is possible to effectively promote the growth of plants (crops), effectively purify and improve the soil, and provide an eco-friendly water-soluble nano-particle soil agent at low cost.
도 1은 본 발명에서 사용되는 ?기트 광물의 탄소 구조를 보인 이미지다.
도 2는 본 발명의 실시예에 따라 제조된 플러렌의 질량 스펙트라 분석 결과를 보인 그래프이다.
도 3은 종래의 인공적인 합성 방법으로 제조된 플러렌의 질량 스펙트라 분석 결과를 보인 그래프이다. Fig. 1 is an image showing the carbon structure of? -Gate minerals used in the present invention.
2 is a graph showing mass spectral analysis results of fullerene prepared according to an embodiment of the present invention.
3 is a graph showing mass spectral analysis results of fullerene prepared by a conventional artificial synthesis method.
이하, 본 발명을 상세히 설명한다. Hereinafter, the present invention will be described in detail.
본 발명은 토양제 및 그 제조방법을 제공한다. 본 발명에 따른 토양제는 토양에 적용되는 것이면 여기에 포함한다. 본 발명에 따른 토양제는 식물의 성장에 필요한 성분(영양)을 제공하는 비료; 토양(토질)을 정화 및 개선시키는 토양 개선제; 및/또는 식물(작물)의 성장을 촉진하는 식물 성장 촉진제로 적용될 수 있다. 즉, 본 발명에 따른 토양제는 비료, 토양 개선제 및 식물 성장 촉진제로부터 선택된 하나 이상으로 사용될 수 있다. The present invention provides a soil preparation and a method for producing the same. The soil preparation according to the present invention is included in any soil application. The soil preparation according to the present invention is a fertilizer which provides the components (nutrition) necessary for the growth of plants; Soil remediation agents to purify and improve soil (soil); And / or a plant growth promoter that promotes the growth of plants (crops). That is, the soil agent according to the present invention can be used as at least one selected from fertilizers, soil remedies, and plant growth promoters.
또한, 본 발명에서, '토양'은 천연 토양은 물론, 인공 토양을 포함한다. 즉, 본 발명에서, 토양은 통상의 흙은 물론, 식물의 지탱이나 영양분 공급에 사용되는 배양토, 부엽토, 및 마사토 등의 인공 토양을 포함한다. Also, in the present invention, 'soil' includes not only natural soil but also artificial soil. That is, in the present invention, the soil includes artificial soil such as cultivated soil, humus, and marathon which are used for the support of plants and nutrients as well as ordinary soil.
본 발명에 따른 토양제는, 본 발명의 제1형태에 따라서 탄소 성분과 규소질을 포함한다. 또한, 본 발명에 따른 토양제는, 본 발명의 제1형태에 따라서 규소질을 포함한다. 이때, 상기 탄소 성분과 규소질은 본 발명에서 특정하는 천연 광물, 즉 ?기트(Shungite) 광물로부터 추출, 수득된다. 본 발명에 따른 토양제는 상기 탄소 성분과 규소질을 고형분 형태로 포함하거나, 액상, 페이스트 또는 슬러리 형태로 포함할 수 있다. The soil preparation according to the present invention comprises a carbon component and a silicon compound according to the first aspect of the present invention. Further, the soil preparation according to the present invention comprises a silicon compound according to the first aspect of the present invention. At this time, the carbon component and the silicon are extracted from natural minerals specified in the present invention, namely, Shungite minerals. The soil preparation according to the present invention may contain the carbon component and the silicon compound in the form of a solid component or may be in the form of a liquid, a paste or a slurry.
본 발명에서, '규소질'은 규소(Si)를 함유하는 것이면 여기에 포함한다. 구체적으로, 상기 규소질은 화학 구조적으로 분자 내에 적어도 하나 이상의 규소(Si)를 함유하는 규소 화합물을 의미한다. 상기 규소질은, 예를 들어 이산화규소(SiO2), 규산(Si(OH)4]), 규소를 함유하는 무기질(광물) 등을 포함한다. 상기 규소질은, 구체적인 예를 들어 규산염을 포함한다. 상기 규산염은 화학식 Mx-SiOy로 표시할 수 있다. 이때, 상기 화학식에서, M은 예를 들어 K, Na, Ca, Mg 및 Ni 등으로부터 선택된 하나 또는 2 이상이다. 그리고 상기 화학식에서, x와 y는 화학 양론에 따른다. 상기 규산염은, 일례를 들어 규산칼륨(K2SiO3)을 포함한다. In the present invention, the term "silicon" includes silicon (Si). Specifically, the silicon compound refers to a silicon compound chemically structurally containing at least one silicon (Si) in the molecule. The silicon material includes, for example, silicon dioxide (SiO 2 ), silicic acid (Si (OH) 4 ]), silicon containing minerals (mineral) and the like. The silicon material includes, for example, a silicate. The silicate may be represented by the formula M x -SiO y . Here, in the above formula, M is one or two or more selected from, for example, K, Na, Ca, Mg and Ni. And in the above formula, x and y are according to stoichiometry. The silicate includes, for example, potassium silicate (K 2 SiO 3 ).
이하, 본 발명에 따른 토양제의 제조방법을 설명하면서, 본 발명에 따른 토양제의 구체적인 실시 형태를 함께 설명한다. Hereinafter, a method for producing a soil preparation according to the present invention will be described, and specific embodiments of the soil preparation according to the present invention will be described together.
본 발명에 따른 토양제의 제조방법은, 천연 광물인 ?기트(Shungite) 광물의 분쇄 공정과, 화학적 처리를 통한 추출 공정을 포함한다. 구체적으로, 본 발명에 따른 토양제의 제조방법은, ?기트(shungite) 광물을 분쇄하는 제1단계; 및 상기 분쇄된 ?기트(shungite) 광물로부터 탄소 성분과 규소질을 추출하는 제2단계를 포함한다. The method for producing a soil preparation according to the present invention includes a crushing process of a natural mineral, Shungite mineral, and an extraction process by chemical treatment. Specifically, the method for producing a soil preparation according to the present invention comprises: a first step of crushing a shungite mineral; And a second step of extracting the carbon component and silicon nitride from the ground shungite mineral.
이하, 각 단계별로 예시적인 실시 형태를 설명하면 다음과 같다. 이하, 본 발명의 실시 형태를 설명함에 있어, 관련된 공지 구성 또는 기능에 대한 구체적인 설명이 본 발명의 요지를 흐릴 수 있다고 판단되는 경우에는 그 상세한 설명은 생략한다. 또한, 이하에서는 본 발명의 예시적인 실시 형태를 설명할 것이나, 본 발명의 기술적 사상은 이에 한정되거나 제한되지 않고, 당업자에 의해 변형 또는 수정되어 다양하게 실시될 수 있다.
Hereinafter, an exemplary embodiment will be described for each step. DETAILED DESCRIPTION OF THE PREFERRED EMBODIMENTS Hereinafter, a detailed description of known functions and configurations incorporated herein will be omitted when it may make the subject matter of the present invention rather unclear. In addition, exemplary embodiments of the present invention will be described below, but the technical spirit of the present invention is not limited thereto and can be variously modified or modified by those skilled in the art.
(1) 분쇄(제1단계)(1) Grinding (first step)
먼저, 천연 광물을 분쇄한다. 상기 천연 광물은 본 발명에 따라서 ?기트(shungite) 광물이 사용된다. 상기 ?기트 광물은 규산염(silicate) 등의 규소질(규소 화합물)을 주성분으로 하되, 탄소 성분도 다량 함유하고 있다. 이때, 탄소 성분 중의 대부분은 플러렌(fullerene)이다. 즉, ?기트 광물은 규소질을 40중량% 이상 함유하고 있고, 25중량% 이상의 탄소 성분, 보다 구체적으로는 약 25 ~ 50중량%의 탄소 성분(플러렌 등)을 함유하고 있어 본 발명에 유용하게 적용된다. First, the natural minerals are crushed. The natural minerals are shungite minerals according to the present invention. The above-mentioned gut minerals mainly contain silicon (silicon compound) such as silicate, but also contain a large amount of carbon. At this time, most of the carbon components are fullerene. That is, the? -Gate includes at least 40% by weight of silicon, more than 25% by weight of carbon, more specifically about 25 to 50% by weight of carbon (fullerene) .
이때, 상기 ?기트 광물에 함유된 탄소 성분(플러렌)은 다공성 스펀지 구조의 매트릭스(matrix) 형태를 가지며, 다공성 셀(cell) 내부에 규소질 광물 입자(규산염 등)가 채워져 있고, 상기 규소질 광물 입자의 주성분은 이산화규소(SiO2) 등이다. 그리고 규소질 광물 입자의 대부분은 약 0.1 ~ 5㎛ 입자 크기의 분산도를 가지며, 이는 또한 탄소 매트릭스 내에서 연속 프레임(continuous frame)을 형성하고 있다. 이러한 ?기트 광물은 러시아(Russia)에서 구입할 수 있다. 예를 들어, 러시아의 카렐리야(Kareliya)라는 지역에서 구입할 수 있다. At this time, the carbon component (fullerene) contained in the gut mineral has a matrix form of a porous sponge structure, the porous cell is filled with silicon-containing mineral particles (such as silicate) The main component of the particles is silicon dioxide (SiO 2 ) or the like. Most of the silica-rich mineral particles have a particle size distribution of about 0.1 to 5 μm, which also forms a continuous frame within the carbon matrix. These ghid minerals are available in Russia. For example, it can be purchased in an area called Kareliya, Russia.
플러렌은 흑연이나 다이아몬드와 같은 탄소 동소체이다. 그러나 플러렌은 흑연이나 다이아몬드와는 다른 구조적 형태를 가짐으로 인하여, 이는 통상 제3의 탄소 동소체로 불린다. Fullerene is a carbon isomer, such as graphite or diamond. However, because fullerene has a different structural form than graphite or diamond, it is usually referred to as the third carbon isomer.
플러렌은, 탄소(C) 원자가 5각형이나 6각형으로 배열 연결된 탄소 고리를 갖는다. 그리고 이러한 탄소 고리들이 대략 구체(구형) 등의 형상으로 결합되어 중공(中空)을 형성하고 있다. 일반적으로 플러렌은 C60 ~ C80 또는 이보다 큰 탄소 수를 갖는다. 또한, 플러렌은 그 구조적 형태에 있어서, 축구공의 형상을 갖거나, 축구공과 유사한 구체 등의 형상으로서, 중공상의 구조적 특성을 갖는다. Fullerene has a carbon ring in which carbon (C) atoms are arranged in a pentagonal or hexagonal shape. These carbon rings are combined in a substantially spherical shape to form a hollow. Generally, fullerene has a C 60 to C 80 or greater carbon number. Further, the fullerene has a shape of a soccer ball in its structural form, or a shape of a sphere similar to a soccer ball, and has a hollow structural characteristic.
플러렌은 위와 같은 탄소 고리 배열 및 중공상의 특이한 구조 등으로 인해, 뛰어난 물리적 및 화학적 성질을 갖는다. 구체적으로, 플러렌은 강력한 항산화성, 흡착성, 촉매성(흡착된 물질의 분해성), 살균력, 전자기파 흡수성, 전기전도성, 및 경우에 따라서는 다이아몬드보다 높은 강도 등의 여러 가지 유용한 물리적 및 화학적 성질을 가지고 있어 그 응용 가치가 높다. Fullerene has excellent physical and chemical properties due to the above-mentioned carbon ring arrangement and specific structure of the hollow. Specifically, fullerene has many useful physical and chemical properties such as strong antioxidative, adsorptive, catalytic (decomposition of adsorbed material), germicidal power, electromagnetic wave absorptivity, electrical conductivity, and in some cases higher than diamond Its application value is high.
일반적으로, 플러렌은 카본 블랙이나 흑연을 원료로 하여, 아크 방전법이나 연속 연소법을 통해 인공적으로 합성, 제조하고 있다. 그러나 이러한 인공적인 합성 방법은 원료의 가격이나 복잡한 생산 공정 등의 이유로 플러렌 자체의 가격이 매우 비싸고, 생산성이 낮은 문제점이 있다. 이에 따라, 인공적으로 합성된 플러렌은 너무 고가인 이유로 농업 분야, 즉 비료나 토양 개선제 등의 토양제로서 적용이 어렵다. Generally, fullerene is synthesized and produced artificially by using arc discharge method or continuous combustion method using carbon black or graphite as a raw material. However, such an artificial synthesis method has a problem that the price of the fullerene itself is very high and the productivity is low because of the cost of the raw material or complicated production process. Therefore, it is difficult to apply artificially synthesized fullerene as a soil agent for agriculture, that is, a fertilizer or a soil improvement agent because it is too expensive.
그러나 본 발명에 따라서 천연 광물, 즉 ?기트 광물로부터 추출, 수득된 경우, 저가의 공정으로 대량 생산할 수 있다. 본 발명은 이러한 ?기트 광물로부터 플러렌을 효과적으로 추출, 수득하여 토양제로 적용한다. 또한, ?기트 광물에 주성분으로 함유되어 있는 규소질을 추출, 수득하여, 상기 규소질을 친환경적인 규산질 비료로 적용한다. However, according to the present invention, when it is extracted from natural minerals, i.e., gut minerals, it can be mass-produced at low cost. The present invention effectively extracts and obtains fullerene from such gut minerals and applies it as a soil agent. Further, the silicon material contained as a main component in the gut mineral is extracted and obtained, and the silicon silicate is applied as an environmentally friendly silicate fertilizer.
?기트 광물은 상기한 바와 같이 규소질을 주성분으로 하되, 탄소 성분으로서 다량의 플러렌을 함유하고 있다. 또한, ?기트 광물은, 미량이기는 하지만 식물의 성장이나 토양의 개선에 유익한 다종의 미네랄 성분을 함유하고 있다. ?기트 광물은, 구체적으로 Ca, K, Na, Mg 및 Fe 등의 식물의 성장이나 토양의 개선에 유익한 다종의 미네랄 성분을 함유하고 있다. 그리고 본 발명에 따라서, 상기 플러렌 등의 탄소 성분, 규소질, 및 미네랄 등의 성분은 ?기트 광물로부터 나노 크기로 추출되며, 이들은 수용성이다. 이에 따라, 식물이나 토양에 빠르게 침투(흡수)되어 효과가 극대화된다. The gad minerals contain silicon as the main component and contain a large amount of fullerene as the carbon component, as described above. In addition,? Gide minerals contain a variety of minerals that are beneficial to plant growth and soil improvement, albeit in trace amounts. The gut minerals contain various minerals that are beneficial for the growth of plants such as Ca, K, Na, Mg and Fe and for soil improvement. According to the present invention, the components such as carbon components such as fullerene, silicon, and minerals are extracted from the gut minerals to nanoscale, and they are water-soluble. As a result, it quickly penetrates (absorbs) plants and soil, maximizing the effect.
본 발명에서, 플러렌은 ?기트 광물로부터 추출된 것으로서, 탄소(C) 원자가 5각형이나 6각형으로 배열 연결된 탄소 고리를 가지되, 이러한 탄소 고리들이 결합되어 중공(中空)을 형성하고 있으면 좋으며, 탄소 수는 제한되지 않는다. 즉, 본 발명에서, 플러렌은 C60 ~ C80의 탄소 수를 가지는 일반적인 플러렌은 물론, 이보다 작거나 큰 탄소 수를 가지는 유사 플러렌(fullerene-like)을 포함한다. 여기서, 유사 플러렌은 일반적으로 특정하고 있는 플러렌(예를 들어, 탄소 수 C60 ~ C80의 플러렌)보다 탄소 수가 작거나 큰 것을 의미하는 것으로서, 상기한 바와 같이 탄소 고리들이 결합되어 중공을 형성하고 있는 것이면 여기에 포함한다. In the present invention, fullerene is extracted from a gut mineral, and has a carbon ring in which carbon atoms are arranged in a pentagonal or hexagonal shape. These carbon rings may be combined to form a hollow, The number is not limited. That is, in the present invention, fullerene includes fullerene-like having a carbon number smaller or larger than that of a common fullerene having a carbon number of C 60 to C 80 . Herein, the like fullerene means a carbon number smaller or larger than the generally specified fullerene (e.g., fullerene having a carbon number of C 60 to C 80 ). As described above, carbon rings are combined to form a hollow If so, include it here.
본 발명에서, 플러렌은 예를 들어 C20 ~ C150의 탄소 수를 가질 수 있으나, 이에 한정되는 것은 아니다. 또한, 본 발명에서, 플러렌은 그 구조적 형태에 있어서, 중공 구조를 가지되, 예를 들어 축구공이나 럭비공, 또는 이와 유사한 형상의 구체, 또는 다면체 등의 다양한 형상을 가질 수 있다. In the present invention, the fullerene may have, for example, a carbon number of C 20 to C 150 , but is not limited thereto. Further, in the present invention, in the structural form thereof, the fullerene has a hollow structure, and may have various shapes such as a soccer ball, a rugby ball, or a sphere of a similar shape, or a polyhedron.
본 제1단계에 따라서, ?기트 광물을 적정 크기로 분쇄한다. ?기트 광물은 분쇄에 의해, 표면적이 넓어져 추출 공정에서 탄소 성분과 규소질의 추출율이 개선될 수 있다. ?기트 광물은 예를 들어 500㎛ 이하의 크기로 분쇄될 수 있다. ?기트 광물은, 구체적인 예를 들어 0.5 ~ 300㎛의 평균 입자 크기를 갖도록 분쇄될 수 있다. 이때, ?기트 광물의 입자 크기가 너무 작으면 취급이 어려울 수 있고, 너무 크면 탄소 성분과 규소질의 추출율이 낮아질 수 있다. 이러한 점을 고려할 때, ?기트 광물은 5 ~ 150㎛의 평균 입자 크기를 갖도록 분쇄되는 것이 좋다. 즉, ?기트 광물이 5 ~ 150㎛의 평균 입자 크기를 가지는 경우, 취급성에서도 유리하고, 탄소 성분과 규소질의 추출율이 효과적으로 개선될 수 있다. According to the first step, the grit minerals are crushed to an appropriate size. The grit minerals can be ground by widening the surface area, which can improve the extraction rate of carbon and silicon in the extraction process. The gut minerals can be ground to a size of, for example, 500 탆 or less. The gut minerals can be ground to a specific example having an average particle size of 0.5 to 300 mu m. At this time, if the particle size of the gut mineral is too small, it may be difficult to handle, and if it is too large, the extraction rate of the carbon component and silicon may be lowered. Taking this into account, it is recommended that the ground minerals be ground to have an average particle size of 5 to 150 μm. That is, when the? -Thread mineral has an average particle size of 5 to 150 占 퐉, the handling property is advantageous, and the extraction ratio of the carbon component and silicon can be effectively improved.
분쇄 방법은 제한되지 않는다. 분쇄 방법은 분체 기술 분야에서 일반적으로 사용되는 다양한 방법으로부터 선택될 수 있다. 분쇄는, 예를 들어 볼 밀(Ball mill), 아크리션 밀(Attrition mill), 제트 밀(Jet mill), 회전 밀(Rotary mill) 및 진동 밀(Vibration mill) 등과 같은 방법으로 진행할 수 있으나, 이에 한정되는 것은 아니다. The pulverization method is not limited. The pulverization method can be selected from a variety of methods commonly used in the field of powder technology. The pulverization can be carried out by a method such as a ball mill, an attrition mill, a jet mill, a rotary mill and a vibration mill, But is not limited thereto.
또한, 본 발명의 예시적인 형태에 따라서, 상기 분쇄된 ?기트 광물은 선별될 수 있다. 즉, 본 제1단계는 ?기트 광물을 분쇄하는 분쇄 공정을 적어도 포함하되, 상기 분쇄된 ?기트 광물을 적정 크기 범위를 가지는 것으로 선별하는 선별 공정을 더 포함할 수 있다. 이때, 분쇄된 ?기트 광물은, 예를 들어 체(sieve) 가름 등의 선별 공정을 통해 적정 입도 분포를 가지는 것으로 선별될 수 있다. 천연 광물은 분쇄 후에, 예를 들어 상기한 바와 같이 0.5 ~ 300㎛, 바람직하게는 5 ~ 150㎛, 보다 바람직하게는 10 ~ 60㎛, 의 평균 입자 크기를 가지는 것으로 선별되어 사용될 수 있다.
Further, according to an exemplary embodiment of the present invention, the pulverized? -Gut minerals can be selected. That is, the first step may further include a grinding process for grinding the gut minerals, and may further include a sorting process for sorting the grinded gut minerals having an appropriate size range. At this time, the pulverized? -Gut minerals can be selected to have an appropriate particle size distribution through a sorting process such as sieving, for example. Natural minerals can be selected and used after grinding to have an average particle size of, for example, 0.5 to 300 탆, preferably 5 to 150 탆, more preferably 10 to 60 탆, as described above.
(2) 추출(제2단계)(2) Extraction (second step)
상기 분쇄된 ?기트 광물로부터 탄소 성분과 규소질을 추출한다. 상기 추출은 알칼리 용액을 이용한 알칼리 용액 추출 공정을 이용한다. 구체적으로, 추출은 ?기트 광물과 알칼리 용액을 혼합, 가열하는 공정을 포함한다. 이때, 알칼리 용액 추출 공정은 가열 교반기를 이용하여 가열 교반시키면서 진행하거나, 오토클레이브(autoclave) 등의 고온 가압기를 이용하여 진행할 수 있다. 이러한 가열 추출에 의해, ?기트 광물에 함유된 탄소 성분과 규소질이 추출된다. 즉, ?기트 광물은 알칼리 용액을 이용한 가열 추출에 의해, 적어도 탄소 성분과 규소질로 분리된다. 보다 구체적으로, 상기 ?기트 광물은 알칼리 용액에 의해 탄소 성분(플러렌)과, 규산질(규산 알칼리) 등으로 분리된다. 즉, ?기트 광물의 주성분인 규소질은 알칼리 용액에 용해되어, 용액 내에는 탄소 성분(플러렌), 규산질(규산 알칼리), 그리고 기타 미량의 미네랄이 분산되어 있다. The carbon component and silicon are extracted from the ground grit minerals. The extraction uses an alkaline solution extraction process using an alkali solution. Specifically, the extraction includes a step of mixing and heating the? -Gut mineral and the alkali solution. At this time, the alkali solution extraction step may be carried out while heating and stirring using a heating stirrer, or by using a high-temperature extruder such as an autoclave. By this heat extraction, the carbon component and the silicon contained in the gut mineral are extracted. That is, the gut minerals are separated into at least a carbon component and a silicon substance by heating extraction using an alkali solution. More specifically, the gut mineral is separated into a carbon component (fullerene) and silicate (alkali silicate) by an alkali solution. In other words, the silicon component, which is the main component of the gut minerals, is dissolved in the alkali solution, and the carbon component (fullerene), silicate (alkali silicate) and other trace minerals are dispersed in the solution.
상기 추출 공정에서 가열 온도는 ?기트 광물로부터 탄소 성분과 규소질을 추출될 수 있는 온도이면 제한되지 않는다. 추출 시, 가열 온도는 예를 들어 100 ~ 300℃가 될 수 있다. 그리고 가열 시간은 특별히 제한되지 않으나, 이는 예를 들어 액체 성분(알칼리 용액에 포함된 물 등)은 거의 휘발 제거되고, 거의 대부분이 고체 성분으로 이루어질 될 때까지의 시간이 될 수 있다. 보다 구체적인 예를 들어, 가열 교반기를 이용하는 경우, 100 ~ 130℃의 온도에서 5시간 내지 25시간 동안 가열 교반시켜 진행할 수 있다. 또한, 오토클레이브(autoclave) 등의 고온 가압기를 이용하는 경우, 200 ~ 250℃의 온도에서 2시간 내지 4시간 동안 가열하여 진행할 수 있다. 이러한 온도 및 시간 범위로 진행하는 경우, 탄소 성분과 규소질의 추출율 및 에너지 효율 등에서 유리하다. The heating temperature in the extraction step is not limited as long as it is a temperature at which the carbon component and the silicon compound can be extracted from the gut minerals. Upon extraction, the heating temperature may be, for example, 100 to 300 占 폚. The heating time is not particularly limited, but may be, for example, a time until the liquid component (water or the like contained in the alkali solution) is almost volatilized and almost all of it becomes a solid component. More specifically, in the case of using a heating stirrer, the reaction can be carried out by heating and stirring at a temperature of 100 to 130 ° C for 5 to 25 hours. When a high-temperature extruder such as an autoclave is used, it may be heated at a temperature of 200 to 250 ° C for 2 to 4 hours to proceed. When proceeding to such a temperature and time range, it is advantageous in the extraction ratio of the carbon component and the silicon and the energy efficiency.
또한, 상기 추출 공정에서, ?기트 광물과 알칼리 용액의 배합비는, 예를 들어 1 : 0.2 ~ 30의 중량비가 될 수 있다. 즉, ?기트 광물 : 알칼리 용액 = 1 : 0.2 ~ 30의 중량비가 될 수 있다. 이때, 알칼리 용액의 사용량이 너무 작으면 탄소 성분과 규소질의 추출율이 낮아질 수 있고, 너무 많은 경우에는 과잉 사용에 따른 상승효과가 그다지 않을 수 있다. 이러한 점을 고려할 때, ?기트 광물과 알칼리 용액은 1 : 1 ~ 20의 중량비, 더욱 구체적으로는 1 : 8 ~ 20의 중량비로 배합하여 가열 추출할 수 있다. 다른 구체적인 예를 들어, 가열 교반기를 이용하여 상기와 같은 온도 및 시간 범위로 진행하는 경우에는 1 : 1 ~ 5의 중량비로 배합하여 가열 추출할 수 있으며, 오토클레이브(autoclave) 등의 고온 가압기를 이용하여 상기와 같은 온도 및 시간 범위로 진행하는 경우에는 1 : 1 ~ 10의 중량비로 배합하여 가열 추출할 수 있다. In the extraction step, the mixing ratio of the gut mineral and the alkali solution may be, for example, a weight ratio of 1: 0.2 to 30. That is, the weight ratio of? Gide mineral: alkali solution = 1: 0.2 to 30 can be obtained. At this time, if the amount of the alkali solution to be used is too small, the extraction rate of the carbon component and the silicon material may be lowered, and if too much, the synergistic effect of excessive use may be insufficient. Considering this point, the gad minerals and the alkali solution can be combined by heating at a weight ratio of 1: 1 to 20, more specifically 1: 8 to 20, and the mixture can be heated and extracted. In another specific example, when the mixture is heated to a temperature and a time range as described above using a heating stirrer, the mixture may be heated and extracted at a weight ratio of 1: 1 to 5, and may be heated and extracted using a high-temperature extruder such as an autoclave When the reaction proceeds in the temperature and time ranges as described above, the reaction mixture may be heated and extracted in a weight ratio of 1: 1 to 10.
상기 알칼리 용액은 알칼리 물질을 포함하는 용액이면 제한되지 않으며, 이는 예를 들어 알칼리 물질을 용액 전체 중량 중에 5 ~ 60중량%로 포함하는 5 ~ 60중량% 농도의 알칼리 수용액으로부터 선택될 수 있다. 보다 구체적으로, 알칼리 용액은 10 ~ 30중량%의 농도를 가질 수 있다. 이때, 상기 알칼리 용액의 농도와 알칼리 물질의 종류 등은 ?기트 광물을 구성하는 무기물이나 불순물의 종류, 및 이들의 양에 따라 정해될 수 있다. The alkali solution is not limited as long as it is a solution containing an alkali substance, and it can be selected from an aqueous alkali solution having a concentration of 5 to 60% by weight, for example, containing 5 to 60% by weight of an alkali substance in the total weight of the solution. More specifically, the alkali solution may have a concentration of 10 to 30% by weight. At this time, the concentration of the alkali solution and the kind of the alkaline substance can be determined according to the type of the inorganic substance or impurity constituting the gut mineral, and the amount thereof.
상기 알칼리 용액을 구성하는 알칼리 물질은, 예를 들어 Ma(OH)b의 분자식을 가지되, 상기 M은 금속 원소로부터 선택될 수 있다. 상기 M은, 예를 들어 K, Li, Na 및 Ca 등으로부터 선택된 하나 이상이 될 수 있으며, 상기 a와 b는 화학 양론에 따른다. 알칼리 물질은, 구체적인 예를 들어 KOH, LiOH, NaOH 및 Ca(OH)2 등으로부터 선택된 하나 이상이 될 수 있으며, 좋게는 KOH 또는 LiOH를 사용하거나, KOH와 LiOH의 혼합을 사용할 수 있다. 상기 KOH와 LiOH는 ?기트 광물의 탄소 성분 및 규소질에 대한 높은 분리 추출율을 가져 본 발명에 유용하다. 즉, KOH와 LiOH는 ?기트 광물의 주성분인 규소질(규산질 등)을 효과적으로 용해시켜 탄소 성분 및 규소질의 추출율을 높일 수 있다. The alkali substance constituting the alkali solution has a molecular formula of, for example, M a (OH) b , wherein M can be selected from metal elements. The M may be at least one selected from K, Li, Na and Ca, for example, and a and b are according to stoichiometry. The alkali substance may be at least one selected from among KOH, LiOH, NaOH and Ca (OH) 2 , preferably KOH or LiOH, or a mixture of KOH and LiOH. The KOH and LiOH have a high separation and extraction ratio with respect to the carbon component and the silicon of the gut mineral, and are useful in the present invention. That is, KOH and LiOH can effectively dissolve silicon (silicate, etc.), which is the main component of the gut minerals, to increase the extraction ratio of carbon component and silicon.
또한, 상기 알칼리 물질로서, KOH와 LiOH의 혼합을 사용하는 경우, 이들은 1 : 1 ~ 10의 중량비로 혼합 사용할 수 있다. 즉, KOH : LiOH = 1 : 1 ~ 10의 중량비로 혼합 사용할 수 있다. 이 경우, 탄소 성분과 규소질의 추출율에 매우 효과적이다. When a mixture of KOH and LiOH is used as the alkali substance, they may be mixed in a weight ratio of 1: 1 to 10. That is, they can be mixed and used in a weight ratio of KOH: LiOH = 1: 1 to 10. In this case, the extraction efficiency of the carbon component and silicon is very effective.
본 발명의 바람직한 구현예에 따라서, 상기 알칼리 용액은 KOH를 적어도 포함하는 것이 좋다. 즉, 알칼리 용액은 KOH 용액을 사용하거나, KOH에 다른 알칼리 물질( LiOH)이 혼합된 용액을 사용할 수 있다. 이 경우, 탄소 성분 및 규소질의 추출율을 높일 수 있으면서, 식물 성장에 유익한 규산칼륨(K2SiO3) 등을 자연적으로 수득할 수 있다. 즉, ?기트 광물에 함유된 규소질과 알칼리 용액에 포함된 KOH의 반응에 의해, 규산칼륨(K2SiO3) 등을 수득할 수 있다.
According to a preferred embodiment of the present invention, the alkaline solution preferably contains at least KOH. That is, a KOH solution may be used as the alkali solution, or a solution in which KOH is mixed with another alkali material (LiOH). In this case, potassium silicate (K 2 SiO 3 ) or the like which is beneficial for plant growth can be naturally obtained while the extraction ratio of the carbon component and the silicon quality can be increased. That is, potassium silicate (K 2 SiO 3 ) or the like can be obtained by reaction of KOH contained in the alkali solution and the silicon compound contained in the?
상기와 같은 분쇄(제1단계)와 추출(제2단계)을 진행하게 되면, ?기트 광물로부터 탄소 성분(플러렌)과 규소질을 함유한 농축물(추출물)이 수득된다. 그리고 상기 농축물에는 미량의 천연 미네랄이 포함되어 있다. 이러한 농축물은 본 발명에 따라서 토양제로 사용된다. 이때, 상기 농축물은 토양에 적용 시, 추출 후 그대로 사용하거나, 또는 건조를 통해 분말화하여 사용될 수 있다. 또한, 상기 농축물은 토양에 적용 시, 물에 희석하여 액상 분무하는 방법으로 토양에 적용될 수 있다. 상기 수득된 농축물, 즉 상기 탄소 성분(플러렌), 규소질 및 미네랄은 수용성이면서 나노 크기를 갖는다. 이에 따라, 식물이나 토양에 침투가 빨라 식물의 성장 촉진 및 토양 개선에 매우 효과적이다. When the grinding (first step) and extraction (second step) as described above are carried out, a concentrate (extract) containing a carbon component (fullerene) and a silicon compound is obtained from the gut mineral. And the concentrate contains a trace amount of natural minerals. Such concentrates are used as soil formulations in accordance with the present invention. At this time, when the concentrate is applied to the soil, it can be used after being extracted or powdered by drying. In addition, when the concentrate is applied to a soil, it can be applied to soil by a method in which it is diluted with water and sprayed in liquid phase. The resulting concentrate, that is, the carbon component (fullerene), silicon and minerals, is water-soluble and has a nano-size. As a result, the penetration of plants and soil is rapid, which is very effective in promoting plant growth and improving soil.
또한, 상기 수득된 규소질은, 예를 들어 알칼리 용액으로서 KOH를 포함하는 것을 사용하는 경우, 다량의 규산칼륨(K2SiO3) 등을 포함하고 있다. 이에 따라, 수득된 규소질은 규산질 비료로 유용하게 사용된다. 규산칼륨(K2SiO3) 등의 규산질 비료는 주지된 바와 같이 식물의 성장 및 토양의 개선에 매우 효과적이다. In addition, when the above-mentioned silicon material containing KOH is used as an alkali solution, for example, a large amount of potassium silicate (K 2 SiO 3 ) or the like is contained. Accordingly, the obtained silicon is usefully used as a silicate fertilizer. Silicate fertilizers such as potassium silicate (K 2 SiO 3 ) are very effective for plant growth and soil improvement as well known.
아울러, 상기 수득된 탄소 성분은 거의 대부분이 플러렌이다. 플러렌은, 앞서 언급한 바와 같이 탄소 고리 배열 및 다공성 등의 특이한 구조로 인해 강력한 항산화성, 흡착성, 촉매성(흡착된 물질 분해성), 살균력 등 여러 유용한 물리, 화학적 성질을 가지고 있다. 이때, 플러렌은 토양에 적용되어 강력한 항산화 작용으로 토양 내 산화를 방지하고 유해물질을 흡착하여 분해하는 정화능력과, 유해 박테리아 살균능력으로 식물이 튼튼하게 자랄 수 있는 기반을 제공한다. 따라서 플러렌은 토양에 적용되어, 식물의 성장을 촉진하고 토양을 효과적으로 개선한다.
In addition, almost all of the carbon component obtained is fullerene. As mentioned above, fullerene has many useful physical and chemical properties such as strong antioxidative, adsorptive, catalytic (adsorbed material decomposability), and sterilizing ability due to a specific structure such as carbon ring arrangement and porosity. At this time, fullerene is applied to the soil to provide a strong antioxidant action, which can prevent oxidation in the soil, and has a cleansing ability for adsorbing and decomposing harmful substances and a plant capable of sterilizing harmful bacteria. Fullerene is thus applied to the soil, which promotes plant growth and improves the soil effectively.
한편, 본 발명의 다른 예시적인 형태에 따라서, 상기 추출된 탄소 성분과 규소질을 분리하는 분리 단계(제3단계)를 더 포함할 수 있다. 즉, 상기 농축물(추출물)로부터 탄소 성분만을 분리하여 수득하거나, 규소질만을 분리하여 수득하는 분리 공정을 더 포함할 수 있다. According to another exemplary embodiment of the present invention, the method may further include a separation step (step 3) of separating the extracted carbon component from the silicon compound. That is, the method may further include a step of separating only the carbon component from the concentrate (extract), or isolating the silicon only.
상기 분리 공정은, 전술한 바와 같은 추출 공정을 통해 추출된 탄소 성분과 규소질을 농축물(추출물)로부터 분리할 수 있는 것이면 다양한 방법이 고려될 수 있다. 분리 공정은, 예를 들어 필터(filter)를 통한 여과 분리나, 원심 분리기 등을 이용한 고속 회전 분리 등의 방법으로 진행될 수 있다. 이러한 분리 공정을 통해, 추출물로부터, 탄소 성분과 규소질을 예를 들어 각각 수득할 수 있다. The separation step may take various forms as long as it can separate the carbon component and the silicon extracted through the extraction process as described above from the concentrate (extract). The separation process may be performed by, for example, filtration through a filter or high-speed separation using a centrifugal separator. Through this separation process, a carbon component and a silicon compound can be obtained, for example, from the extract, respectively.
또한, 상기 분리 공정을 통해 수득된 탄소 성분과 규소질은 각각 별도로 토양제로 사용될 수 있다. 아울러, 상기 분리 공정을 통해 농축물(추출물)로부터 탄소 성분만을 분리 제거하는 경우, 남아 있는 추출물을 토양제로 사용한다. 이때, 상기 남아 있는 추출물에는 예를 들어 규산칼륨(K2SiO3) 등의 다량의 규소질과 미량의 미네랄을 포함하고 있으므로, 이는 토양제로 유용하다. 그리고 상기 분리 제조된 탄소 성분은, 경우에 따라 토양제 이외의 별도의 용도로 사용할 수 있다.
In addition, the carbon component and the silicon compound obtained through the separation step may be separately used as a soil agent. In addition, when only the carbon component is separated and removed from the concentrate (extract) through the separation step, the remaining extract is used as a soil agent. At this time, the remaining extract contains a large amount of silicon and a small amount of minerals such as potassium silicate (K 2 SiO 3 ), which is useful as a soil preparation. The separately produced carbon component may be used for other purposes than the soil component, as the case may be.
이상에서 설명한 본 발명에 따르면, ?기트 광물로부터 식물의 성장 촉진 및 토양 개선에 유용한 친환경적 토양제, 즉 탄소 성분(플러렌)과 규소질을 포함하는 토양제를 용이하게 추출하여 보급할 수 있다. 그리고 상기 탄소 성분(플러렌)과 규소질은 나노 크기의 수용성으로서, 식물이나 토양에 침투가 빨라 식물의 성장 촉진 및 토양 개선에 매우 효과적이다. According to the present invention described above, an eco-friendly soil agent useful for promoting the growth of plants and improving the soil can be easily extracted and supplied from the soil minerals, that is, the soil agent containing the carbon component (fullerene) and silicon. The carbon components (fullerene) and silicon are nano-sized and water-soluble, and penetrate into plants and soils rapidly, which is very effective in promoting plant growth and improving soil.
또한, 본 발명에 따르면, 높은 생산성 및 경제성 등을 가져 저렴한 가격으로 보급시킬 수 있다. 즉, 플러렌의 경우, 종래의 인공적인 합성 방법과 비교하여, 원료로서 저가의 ?기트 광물(천연 광물)이 사용되고, 이러한 ?기트 광물을 다량으로 사용할 수 있으며, 이와 함께 비용 및 공정 면에서 간단한 물리적 처리(분쇄) 및 화학적 처리(가열 추출)를 통해 수득함으로 인해, 높은 생산성과 함께 높은 경제성 등을 갖는다. 그리고 경제적이면서 친환경적이므로 친환경적 농업에 크게 이바지할 수 있다. Further, according to the present invention, high productivity and economical efficiency can be achieved, and it can be supplied at low cost. That is, in the case of fullerene, in comparison with a conventional artificial synthesis method, low-cost gut minerals (natural minerals) are used as raw materials, and a large amount of such gut minerals can be used, And have high productivity and high economical efficiency because they are obtained through treatment (pulverization) and chemical treatment (heat extraction). And because it is economical and eco-friendly, it can greatly contribute to environmentally friendly agriculture.
아울러, 본 발명에서, 상기 플러렌은 전술한 바와 같이 C60, ~ C80의 탄소 수를 가지는 일반적인 플러렌은 물론, 이보다 작거나 큰 탄소 수를 가지는 유사 플러렌을 포함한다. 즉, 본 발명에서 플러렌은 ?기트 광물로부터 추출, 분리되어, 예를 들어 C20 ~ C150의 탄소 수를 가지는 다종의 플러렌을 포함할 수 있다. 보다 구체적으로, 본 발명에서 플러렌은 다양한 탄소 수의 플러렌을 포함하는 플러렌 혼합물로서, 일례를 들어 탄소 수 C55, C60, C70, C74, C93 , C112 등을 가지는 플러렌이 혼합되어 있는 플러렌 혼합물이 될 수 있다.
In addition, in the present invention, the fullerene includes a common fullerene having a carbon number of C 60 to C 80 , as well as a pseudo-fullerene having a carbon number smaller or larger than the above, as described above. That is, in the present invention, the fullerene may be extracted and separated from the gut minerals and may include, for example, a variety of fullerenes having a carbon number of C 20 to C 150 . More specifically, in the present invention, the fullerene is a fullerene is mixed with such a fullerene mixture containing the fullerene in a variety of carbon, carbon atoms, for example C 55, C 60, C 70 , C 74, C 93, C 112 Lt; / RTI >
이하, 실시예들을 예시한다. 하기의 실시예들은 본 발명의 이해를 돕도록 하기 위해 제공되는 것일 뿐, 이에 의해 본 발명의 기술적 범위가 한정되는 것은 아니다. 또한, 하기의 실시예들에서 사용된 ?기트 광물은 러시아 카렐리야 지역의 광산 제품이다.
Hereinafter, embodiments will be exemplified. The following embodiments are provided to facilitate understanding of the present invention, and thus the technical scope of the present invention is not limited thereto. In addition, the ghid minerals used in the following examples are mine products in the Karelia region of Russia.
[실시예 1] [Example 1]
러시아산 ?기트 광물을 구입하여 성분을 분석하였다. 하기 [표 1]은 상기 ?기트 광물의 성분 분석 결과이다. 하기 [표 1]에 보인 각 성분의 함량은 건조 중량을 기준으로 한 평균 조성이다. 하기 [표 1]에 보인 바와 같이, 본 실시예에 사용된 ?기트 광물은 규산질(SiO2)을 주성분으로 하되, 탄소(C)를 약 28중량%로 함유한 것으로 분석되었다.
Russian acid minerals were purchased and analyzed for their composition. Table 1 below shows the compositional analysis results of the above-mentioned gut minerals. The content of each component shown in Table 1 below is an average composition based on the dry weight. As shown in the following Table 1, the? -Gate mineral used in this example was analyzed to contain silicate (SiO 2 ) as the main component and to contain about 28 wt% of carbon (C).
상기 ?기트 광물을 10 ~ 20㎛의 입도 분포를 갖도록 볼밀을 이용하여 분쇄하였다. 다음으로, 가열 교반기에서, 상기 분쇄된 ?기트 광물 200g과 KOH 용액(10wt% KOH 수용액) 250g을 300g의 증류수와 혼합하여 혼합액을 만든 다음, 100℃에서 5시간 동안 가열 교반하는 추출을 통해, 플러렌과 규산칼륨(K2SiO3)이 다량 함유된 농축물을 얻었다. The above-mentioned gut minerals were ground using a ball mill so as to have a particle size distribution of 10 to 20 mu m. Next, in the heating stirrer, 200 g of the pulverized? -Gut mineral and 250 g of KOH solution (10 wt% KOH aqueous solution) were mixed with 300 g of distilled water to prepare a mixed solution. Then, the mixture was heated and stirred at 100 ° C for 5 hours, And potassium silicate (K 2 SiO 3 ) in a large amount.
이후, 상기 농축물 중의 일부를 취한 다음, 필터링하여 잔존물(고형물)을 얻은 다음, 이를 세척수(증류수)로 수회 세척하여 세척수가 pH 7이 될 때까지 세척하였다. 그리고 여과하여 세척수를 제거한 후, 오븐에 넣어 건조시킨 다음, 고온 소성하여 8g의 플러렌 함유 탄소 분말을 얻었다. Thereafter, a portion of the concentrate was taken and then filtered to obtain a residue (solid), which was then washed several times with wash water (distilled water) and washed until the wash water reached a pH of 7. Then, after washing water was removed by filtration, it was dried in an oven and then calcined at high temperature to obtain 8 g of fullerene-containing carbon powder.
상기 얻어진 플러렌 함유 탄소 분말에 대하여 스펙트라 분석기를 이용하여 탄소 수 분포율을 측정하였다. 이를 첨부된 도 2에 나타내었다. 도 2는 말디-토프 질량 스펙트라(Maldi-tof mass spectra) 결과를 보여 준다. 또한, 첨부된 도 3은 종래 인공적인 합성 방법으로 제조된 플러렌(C60)에 대한 분석 결과를 보인 것이다. The resulting fullerene-containing carbon powder was measured for carbon number distribution using a spectra analyzer. This is shown in Fig. Figure 2 shows Maldi-tof mass spectra results. FIG. 3 is a graph showing the results of analysis of fullerene (C 60 ) produced by a conventional artificial synthesis method.
도 2에 보인 바와 같이, 본 실시예에 따라 ?기트 광물로부터 다양한 탄소 수를 가지는 플러렌이 추출, 수득됨을 알 수 있었다. 즉, ?기트 광물로부터 추출, 수득된 플러렌은 C55, C74, C93 , C112 등의 다양한 탄소 수 분포도를 가졌다.
As shown in FIG. 2, it was found that fullerene having various carbon numbers was extracted from? That is, the fullerene extracted from? Gut minerals had various carbon number distributions such as C 55 , C 74 , C 93 and C 112 .
[실시예 2] [Example 2]
상기 실시예 1과 동일하게 실시하되, 분쇄된 ?기트 광물 200g과 KOH 용액 250g을 250g의 증류수와 혼합하여 125℃로 7시간 동안 가열 교반하는 추출을 통해, 플러렌과 규산칼륨(K2SiO3)이 다량 함유된 농축물을 얻었다.
(K 2 SiO 3 ) was prepared by mixing 200 g of pulverized gut minerals and 250 g of KOH solution with 250 g of distilled water and heating and stirring at 125 ° C for 7 hours. Thereby obtaining a concentrate containing this large amount.
[실시예 3] [Example 3]
상기 실시예 1과 동일하게 실시하되, 분쇄된 ?기트 광물 200g과 KOH 용액 250g을 250g의 증류수와 혼합하여 128℃에서 10시간 동안 가열 교반하는 추출을 통해, 플러렌과 규산칼륨(K2SiO3)이 다량 함유된 농축물을 얻었다.
(K 2 SiO 3 ) was prepared by mixing 200 g of pulverized gut minerals and 250 g of KOH solution with 250 g of distilled water and heating and stirring at 128 ° C for 10 hours. Thereby obtaining a concentrate containing this large amount.
[실시예 4] [Example 4]
상기 실시예 1과 동일하게 실시하되, 분쇄된 ?기트 광물 200g과 KOH 용액 250g을 250g의 증류수와 혼합하여 135℃에서 20시간 동안 가열 교반하는 추출을 통해, 플러렌과 규산칼륨(K2SiO3)이 다량 함유된 농축물을 얻었다.
(K 2 SiO 3 ) was prepared by mixing 200 g of pulverized gut minerals and 250 g of KOH solution with 250 g of distilled water and heating and stirring at 135 ° C for 20 hours. Thereby obtaining a concentrate containing this large amount.
Claims (10)
Characterized in that it comprises a carbon component extracted from shungite minerals and silicon.
Characterized in that it contains silicon extracted from shungite minerals.
상기 탄소 성분은, 탄소 수 C20 ~ C150의 플러렌을 포함하는 것을 특징으로 하는 토양제.
The method according to claim 1,
Wherein the carbon component comprises fullerene having a carbon number of C 20 to C 150 .
상기 규소질은 규산칼륨을 포함하는 것을 특징으로 하는 특징으로 하는 토양제.
4. The method according to any one of claims 1 to 3,
Characterized in that the siliceous material comprises potassium silicate.
상기 토양제는 토양 개선제, 비료 및 식물 성장 촉진제로부터 선택된 하나 이상으로 사용되는 것을 특징으로 하는 토양제.
4. The method according to any one of claims 1 to 3,
Wherein the soil agent is used in at least one selected from the group consisting of a soil remediation agent, a fertilizer and a plant growth promoter.
상기 분쇄된 ?기트(shungite) 광물과 알칼리 용액을 혼합, 가열하여 탄소 성분과 규소질을 추출하는 제2단계를 포함하는 것을 특징으로 하는 토양제의 제조방법.
A first step of crushing shungite minerals; And
And a second step of mixing and heating the pulverized shungite mineral with an alkali solution to extract a carbon component and a silicon compound.
상기 추출된 탄소 성분과 규소질을 분리하는 단계를 더 포함하는 것을 특징으로 하는 토양제의 제조방법.
The method according to claim 6,
Further comprising the step of separating the extracted carbon component from silicon.
상기 제2단계는, 가열 교반기에서 100 ~ 130℃의 온도로 5시간 내지 25시간 동안 가열 교반시켜 추출하거나, 고온 가압기에서 200 ~ 250℃의 온도로 2시간 내지 4시간 동안 가열하여 추출하는 것을 특징으로 하는 토양제의 제조방법.
8. The method according to claim 6 or 7,
The second step is characterized by extracting by heating and stirring the mixture at a temperature of 100 to 130 ° C for 5 to 25 hours in a heating stirrer or by heating at 200 to 250 ° C for 2 to 4 hours in a high- Wherein the method comprises the steps of:
상기 제2단계는 ?기트(shungite) 광물과 알칼리 용액을 1 : 0.2 ~ 30의 중량비로 혼합하여 추출하는 것을 특징으로 하는 토양제의 제조방법.
8. The method according to claim 6 or 7,
Wherein the second step comprises mixing the shungite mineral and the alkali solution at a weight ratio of 1: 0.2 to 30 to extract the soil.
상기 알칼리 용액은 KOH를 포함하는 것을 특징으로 하는 토양제의 제조방법.
8. The method according to claim 6 or 7,
Wherein the alkali solution comprises KOH.
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| KR1020130124338A KR101533326B1 (en) | 2013-10-18 | 2013-10-18 | Soil application improvement material of nano particles having environment-friendly and water-soluble and method for manufacturing the same |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| KR1020130124338A KR101533326B1 (en) | 2013-10-18 | 2013-10-18 | Soil application improvement material of nano particles having environment-friendly and water-soluble and method for manufacturing the same |
Publications (2)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| KR20150045540A true KR20150045540A (en) | 2015-04-29 |
| KR101533326B1 KR101533326B1 (en) | 2015-07-06 |
Family
ID=53037427
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| KR1020130124338A KR101533326B1 (en) | 2013-10-18 | 2013-10-18 | Soil application improvement material of nano particles having environment-friendly and water-soluble and method for manufacturing the same |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| KR (1) | KR101533326B1 (en) |
Cited By (2)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| RU2747584C1 (en) * | 2020-03-23 | 2021-05-11 | ФГБНУ Ингушский научно-исследовательский институт сельского хозяйства | Methods for increasing the productivity of common fennel |
| KR20230030941A (en) * | 2021-08-26 | 2023-03-07 | 순천대학교 산학협력단 | Soil conditioner containing lignin biochar and manufacturing method thereof |
Families Citing this family (1)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| KR102196735B1 (en) * | 2019-03-05 | 2020-12-30 | 웰스프링(주) | Medium composition for plant regeneration and Method for regenerating plant using the same |
Family Cites Families (3)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| KR20090118175A (en) * | 2008-05-13 | 2009-11-18 | (주)제주사랑농수산 | The method of separating from either natural minerals or metal oxides, metals and producing the mineral water |
| KR101128294B1 (en) * | 2010-04-30 | 2012-03-23 | 주식회사 뷰링크 | Heat radiation composition using mineral and coating material |
| KR101012500B1 (en) * | 2010-12-17 | 2011-02-08 | 주식회사 대영비료 | Fertilizer component including natural mineral materials and method of manufacturing the same |
-
2013
- 2013-10-18 KR KR1020130124338A patent/KR101533326B1/en active IP Right Grant
Cited By (2)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| RU2747584C1 (en) * | 2020-03-23 | 2021-05-11 | ФГБНУ Ингушский научно-исследовательский институт сельского хозяйства | Methods for increasing the productivity of common fennel |
| KR20230030941A (en) * | 2021-08-26 | 2023-03-07 | 순천대학교 산학협력단 | Soil conditioner containing lignin biochar and manufacturing method thereof |
Also Published As
| Publication number | Publication date |
|---|---|
| KR101533326B1 (en) | 2015-07-06 |
Similar Documents
| Publication | Publication Date | Title |
|---|---|---|
| CN101818067B (en) | Biological carbon soil conditioner and preparation method thereof | |
| KR100643047B1 (en) | Method of Producting of The Biovital-water using material Radiating Far Infared and Mineral | |
| KR102032335B1 (en) | Soil conditioner with function of growth assistance using bottom ash and fly ash of thermal power plant, and production method thereof | |
| KR20100011356A (en) | A promoter for growing plants, and a growing method of a plat by using the same | |
| CN105600848B (en) | A kind of purification of water quality packet and its preparation method and application using the preparation of Khotan jade ore | |
| KR101533326B1 (en) | Soil application improvement material of nano particles having environment-friendly and water-soluble and method for manufacturing the same | |
| KR20200100318A (en) | Organic carbon fertilizer composition using bio-char, and preparation method of the same | |
| Dung et al. | Effect of nanosilica from rice husk on the growth enhancement of chili plant (Capsicum frutescens L.) | |
| CN106734129A (en) | A kind of sulfide modifier maize straw soil remediation conditioner and preparation method thereof | |
| TWI804924B (en) | Saline-alkali soil comprehensive optimization treatment technology | |
| KR20110072569A (en) | Liquid fertilizers using minerals and method for manufacturing the same | |
| KR100777064B1 (en) | Method of Producting of the facial cream preparing Biovital-water using material Radiating Far 0Infared and Mineral | |
| KR100885218B1 (en) | A processing method of unpolished rice | |
| CN107629801A (en) | One heavy metal species soil conditioner and preparation method thereof | |
| CN115785958B (en) | Biochar-loaded micro-powder soil conditioner, preparation method and application | |
| CN115259957B (en) | Preparation method and application of blue algae-based carbon quantum dot nano selenium fertilizer | |
| CN109749744A (en) | The preparation method of the dedicated mineral water of soil improvement | |
| CN103691407B (en) | Filter aid and preparation method thereof | |
| CN110156510A (en) | A kind of activation attapulgite fertilizer and preparation method thereof | |
| CN104437428A (en) | Novel multi-carbon antibacterial desulfurization particles with good mixing performance and preparation method of novel multi-carbon antibacterial desulfurization particles | |
| KR101192725B1 (en) | Methode for preparing mineral water using biotite and mineral water prepared therefrom | |
| CN107660643A (en) | Animal mycetism removing toxic substances additive | |
| CN106587208A (en) | Ore sphere capable of improving properties of water microstructure and water treatment device | |
| KR101327257B1 (en) | Environment friendly of soil conditioner including illite | |
| CN111500290A (en) | Saline-alkali soil lead and cadmium heavy metal ion remover and preparation method thereof |
Legal Events
| Date | Code | Title | Description |
|---|---|---|---|
| GRNT | Written decision to grant | ||
| FPAY | Annual fee payment |
Payment date: 20180504 Year of fee payment: 4 |
|
| FPAY | Annual fee payment |
Payment date: 20190627 Year of fee payment: 5 |