KR950001536Y1 - 유기 이온교환수지의 급속동결처리 장치 - Google Patents

Abstract

내용 없음.

Description

유기 이온교환수지의 급속동결처리 장치

제 1도는 본 고안의 구조설명도이며 a는 측단면 b는 평면도.

제 2,3,4,5도는 동일한 원리이나 실시구조가 다른 장치의 측단면 및 평면도.

* 도면의 주요부분에 대한 부호의 설명

1 : 몸체 2 : 관

3 : 주입구 4 : 배출구

5 : 수분제거관 6 : 수분제거기

7 : 인입구 8 : 배출구

본 고안은 습윤상태의 유기 이온교환수지를 보다 쉽게 분쇄하기 위하여 액체 질소를 사용, 급속동결을 시키기 위한 장치에 관한 것이다.

유기 이온교환수지는 분자량이 큰 고분자 물질로, 분자간 가교결합에 의한 3차원 망목구조로 이루어져 있기 때문에 분쇄하여 1-100㎛크기의 분체로 제조하기가 매우 어렵다.

그런데 최근 연구보고에 의하면 습윤된 유기 이온교환수지를 급소공결할 경우 수지내부에 함유된 수분이 얼면서 부피가 팽창하며 이때 발생하는 압력에 의해 수지구조가 파괴되고, 일단 구조가 파괴된 수지는 다시 실온 상태가 되어도 원래의 구조로 회복되지 못하기 때문에 실온에서도 용이하게 분쇄가 가능한 것으로 판명되었다.

그러나 습윤된 유기 이온교환수지가 급속동결되어 내부구조가 파괴되는 효과를 얻기 위하여는 매우 빠른 시간에 동결이 이루어져야 하므로 액체질소나 고체탄산과 같은 매우 낮은 온도를 갖는 냉매와 접촉시켜야 한다. 여기서 다음과 같은 문제가 발생한다.

즉, 유기 이온교환수지는 제조시 다량의 수분을 수지내부 및 수지사이에 함유하게 되며 사용이 끝난 폐수지를 이송할 때도 대부분 물을 사용하여 운반하게 되므로 수지입자사이에 많은 수분이 존재하게 되어, 비록 과잉의 물을 제거한다고 하더라도 액체질소를 직접 접촉시킬 경우 입자간 수분도 함께 얼기 때문에 액체 질소의 급속동결효과가 표면에서 수 mm깊이 밖에는 나타나지 않으며 또한 교반을 하면서 액체질소를 주입하더라도 이온교환 수지와 얼음이 혼합된 덩어리가 발생하는 등 균일하게 급속동결을 시킬 수 없다.

고체탄산을 분말상태로하여 사용하면 액체질소에 비하여 수지간 수분의 영향을 덜 받기는 하지만 고체탄산 분말과 수지를 골고루 접촉시키기 위하여는 비교적 강한 교반이 필요하며 세심한 주의가 요구된다.

본 고안은 액체질소를 사용하여 반연속적으로 유기 이온교환수지를 급속동결시키기 위한 장치로 액체질소와 유기 이온교환수지를 직접 접촉시키는 것이 아니라 수지층 사이로 액체질소가 흐르는 관을 충분히 설치하여 이관을 통해 액체질소를 주입하므로써 유기 이온교환수지를 급속동결시키는 것으로 본 고안에 포함된 장치들은 일반 냉동기와는 달리 냉매가 흐르는 관이 보다 치밀하게 설치되어 있으며 수지간 과잉수분을 제거하기 위한 수분제거가 설치되어 있고 급속동결처리가 완료된 후에는 본 장치로 이송할 때 사용한 물이나 또는 별도의 물을 사용하여 분쇄등의 다음공정으로 쉽게 배출하도록 구성되어 있기 때문에 반연속적으로 작업이 가능한 것이다.

그리고 이미 알려진 일본 특허출원공고 소화 46-14508은 폴링에바포레이타(Falling Evaporator)가열관에 공급액을 필름상태로 균일하게 분배 공급하는 장치에 관한 고안이나 본 고안 일부장치에 부착된 분배실의 기능은 실제 분배의 기능보다는 조장 기능이 중요시 되며, 본 고안에서는 액체질소를 필름상태로 공급하는 등의 정밀한 분배 기능은 필요하지 않다.

또한 본 고안에서 액체질소 분배실의 분배기능은 장치 구성의 일부일뿐(충분조건) 본 고안의 지니는 목적을 대표하는 기능은 아니다.

이하 고안의 요지를 첨부도면에 연계시켜 상세히 설명하면 다음과 같다.

제1도는 본 고안에 포함되는 장치중 1실시예로서 몸체(1)내부에는 액체질소를 흘려 보낼 관(2)이 치밀하게 설치되어 그 주입구(3)와 배출구(4)가 형성되어 있으며 하부 수분제거관(5)위에 과량의 물을 제거할 수 있는 수분제거기(6)가 설치되어 있고 이온교환 수지의 인입구(7)와 배출구(8)가 설치되어 있다.

미설명부호 9는 지지대이다.

이 장치는 다음과 같이 유기 이온교환수지를 급속동결한다.

수지인입구(7)를 통하여 급속동결하고자 하는 이온교환수지를 장치에 주입한다.

만약 수분의 양이 너무 많으면 수분제거기(6)를 통하여 제거한다.

유기이온교환수지의 급속동결시 유기이온교환수지 입자자체가 갖고 있는 내부의 수분은 그대로 유지하면서 입자와 입자사이의 수분을 제거한 후 급속 동결을 시켜야 한다. 따라서 본원의 수분 제거기는 이를 용이하게 달성하게 위하여 유기이온교환수지입자가 통과하지 못하는 100메시 정도의 체와 이 체를 지지하여 주는 지지대 및 흐름을 제어하는 밸브로 구성되어 있다. 즉 수분제거기는 일종의 여과기(filter)로서 수지입자는 장치 외부로 빠져나가지 않고 물만을 통과시켜 수지 입자간 수분을 제거하는 기능을 갖는다. 이에 관련된 실험을 실시한 결과, 장치에 물을 이용하여 유기이온교환수지를 이송하여 채운 후, 별다른 외압없이 중력에 의하여 수분제거기를 통하여 수분을 제거하여도 유기이온교환수지 입자간 수분의 98%이상이 제거되는 것으로 나타나 주 목적인 다음 단계에서의 급속동결을 행하는데 지장을 초래하지 않았다. 장치에 물을 이용하여 유기 이온교환수지를 이송하여 채운후, 수분제거기로 수분을 제거할 때 입자와 입자사이의 수분이 제거되는 속도는 매우 빠르기 때문에 별도의 압력을 가하여 주지 않아도 매우 신속하게 제거가 가능하다. 물론 더 빠른 시간안에 수분을 제거하기 위하여 장치 상부에서 공기를 불어 넣을 수도 있다. 그러나 이 경우 사용 공기가 너무 건조하거나 필요이상 긴 시간 동안 공기를 불어 넣게 되면 수지 내부의 수분이 증발하여 도리어 주 목적인 급속 동결 효과를 반감시킬 수 있으므로 주의를 요한다.

이때 제거된 물은 별도의 용기에 저장하였다가 급속동결 처리가 끝난후 이온교환수지의 배출, 이송시 재사용 될 수 있다.

수분제거가 끝나면 액체질소 주입구(3)를 통하여 액체질소를 주입한다.

관(2) 내부가 액체질소로 완전히 채워지면 액체질소주입을 중지하고 저압의 압축공기를 액체질소 주입구로 불어 넣어 액체 질소 배출구(4)를 통해 액체질소를 회수하여 재사용하다.

이 조작이 끝나면 수분제거관(5)를 통해 제거된 물을 다시 수지인입구(7)로 흘려 넣으면서 배출구(8)를 통해 장치외부로 배출하고 배출이 끝나면 위 조작을 반복하므로써 반연속적으로 이온교환수지의 급속동결이 이루어진다.

제2도는 다른 실시예의 장치로 제1도의 장치와 원리는 같으나 액체질소가 흐르는 관이 하나로 이어진 것이 아니라 각각 독립되어 있으며 액체질소 분배실을 통하여 각각의 관으로 분배된다.

즉, 인입구(7)를 통하여 이온교환수지가 장치에 채워지면 수분제거기(6)로 과량의 물 및 수지간 수분을 제거한다.

이 조작은 제1도와 같다.

다음 장치하부에 있는 액체질소 주입구(3)로 액체질소를 서서히 주입한다.

서서히 주입된 액체질소는 분배실(11)에 채운 뒤 각각의 관으로 분배되어 급속동결처리에 사용된 후 액체질소 배출실(12)로 모아진 뒤 액체질소 배출구(4)로 배출되거나 중력에 의해 꺼꾸로 다시 액체질소 주입구(3)로 회수하여 재사용한다.

급속동결된 수지는 인입구(7)로 물을 주입하여 수지배출구(8)를 통해 장치상부로 배출된다.

제3도는 또 다른형으로 수분제거기(6)의 위치만 다른 뿐이다.

제4도는 지금까지의 형과는 달리 액체질소가 관 바깥쪽을 흐르고 관내부에 수지층이 형성되도록 구성되어 있다.

인입구(7)를 통하여 수지가 주입되어 각각의 관(2)으로 분배된다.

각 관(2) 하부에는 수분제거기(6)가 설치되어 있어 과잉의 수분을 제거한다.

수분제거 관(5)을 통하여 제거된 수분은 배출된다.

수분제거후 액체질소 주입구(3)로 액체질소를 장치에 채우고 완전히 채워지면 주입을 중단하고 배출구 관(4)을 통해 압축공기를 불어 넣거나 중력에 의해 액체질소 주입구(3)로 액체질소를 회수한다.

다음 수지배출구(8)로 주입하여 수지인입구(7)를 사용하든지,다른 배출구를 별도로 설치하여 장치 밖으로 이송한다.

제5도는 원통형 관 대신에 판형관에 액체질소를 흘려 보냄으로써 급속동결을 시키기 위한 장치이다.

원리는 앞에서 설명한 것들과 동일한다.

이와같이된 본 고안은 다시한번 요약하면 다음과 같다.

본 고안은 수분을 함유된 유기 이온교환수지(0.3-0.8mm)슬러리를 액체질소를 사용하여 유기이온교환수지입자만을 급속동결하기 위한 장치로 액체질소 공급에 의한 급속동결 기능뿐만 아니라, 슬러리 중 물의 제거기능, 급속동결 처리 후 해방하여 이송할 수 있는 기능이 갖추어져 있다.

이러한 각 기능이 조화되어 작동하므로써 유기 이온교환수지를 효과적으로 급속동결하여 다음 단계의 과정(분쇄 등)에서 소기의 목적을 얻도록 본 고안은 설계되어 있다.

장치 각 기능의 중요성은 우선, 원료인 유기 이온교환수지 슬러리 사이에 포함된 물은, 액체질소로 급속동결시 먼저 얼어 유기 이온교환수지가 급속동결되는 것을 방해하므로 급속동결에 앞서 제거하지 않으면 유기 이온교환수지의 급속동결 효과는 나타나지 않게 된다.

이를 위하여 본 고안은 수분제거기가 필수적으로 설치되어 있다.

또한 급속동결 처리 후, 급속동결된 수지는 수분이 제거된 상태이므로 다음 단계로의 이송이 곤란하므로 이를 다시 이송할 수 있도록 고려하여야 하는 점도 필수적이다.

따라서 본 고안은 물이 함유된 슬러리 상태의 유기 이온교환수지를 장치에 채우고, 수분을 제거한 후 액체질소를 사용하여 유기 이온교환수지를 급속동결처리를 한 다음, 다시 급속동결된 수지를 장치 밖으로 이송하는 4가지 기능을 수행하도록 구성된 장치이다.

그러므로 본 고안은 공해방지를 위한 환경폐기물 처리 산업분야에 널리 실용화 보급시킬 수 있는 것이다.

Claims (1)

1. 몸체(1)에 수징인입구(7)와 수지배출구(8)를 설치하고 내부에 관(2)을 밀집되게 설치하여 그 외부(또는 내부)에 유기 이온교환수지를 채우고 몸체(1)의 하단에 수분제거기(6)를 설치하여 수지간 과잉수분을 제거하며 액체질소 주입구(3)와 액체질소 배출구(4)를 설치하여 액체질소를 관(2) 내부(밀집된관(2) 내부에 수지를 채우는 경우는 관(2)외부)에 통과시키므로써 유기 이온교환수지를 급속동결하고 물 또는 관련용액을 사용하여 몸체(1)밖으로 급속동결된 수지를 배출하므로써 반연속적으로 유기 이온교환수지를 급속동결처리를 할 수 있는 것을 특징으로 하는 "유기 이온교환수지의 급속동결처리 장치".