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문제 정의
- 12,13 현재 PACS는 PAC보다 단가가 높아 아직 널리 보급되지 않았으나 앞으로 PACS의 사용량이 증가할 것으로 사료된다. 따라서 본 연구에서는 기존 PACS] 생산설비를 그대로 유지하면서 PACS에 버금가도록 기능이 보강되어 개선된 PAC(Improved polyaluminumchloride, IPAC厝 저렴한 가격으로 간단히 합성할 수 있는 무기고분자 합성기술을 연구하고 IPAC의 생산 공정을 확립하여 원가 상승요인 없이 효율이 뛰어나고 경제적이면서 양질의 응집제를 생산하는 방법을 제시하고자 하였다.
- 황산 암모늄법은 보존기 간이 길지 만 암모니 아가 발생하는 단점이 있다. 본 연구에서는 진한 염산을 반응시약으로 사용하기 때문에 활성화법에는 포함되어 있지 않으나 규산염을 활성화 없이 반응에 첨가시키는 경우와 염산과 황산으로 활성화시키는 방법에 대해서 각각 비교 연구하였다.
제안 방법
- 물 속에서 알긴산염은 H*이온과 결합하면 침전을 일으키지만, 칼슘 이온과 결합되면 젤 형태로 된다.18 본 연구에서는 응집제 제조 후 희석단계에서 알긴산 염을 첨가하는 것이 아니라 응집제를 제조하면서 원액에 함께 반응시켜 제조하였다. Table 5에서 볼 수 있는 바와 같이 규산염 /알긴산염 /황산을 0.
- 따라서 본 연구에서 합성한 IPAC에서도 수산화알루미늄의 침전에 의한 Swee陪집이 응집 메카니즘 상 중요한 작용을 한다는 것을 짐작할 수 있었다.19,20 시판용 PAC 2종(10%오卜 17%), PACS 및 IPAC에 대한 탁도 제거 효과를 비교하기 위해 각 응집제의 농도를 1-50 mg/ L까지 변화시키면서 탁도를 측정하였다(Table 6). 응집제 농도를 1 ppm 투입 시 36-40%의 탁도 제거율을 나타내었으며 , 5 ppm에서 4 종류의 응집제 모두 약 97%정도의 최대 탁도 제거율을 나타내었다.
- 2% 되도록 넣어 2시간 동안 실온에서 활성화시킨후 수산화알루미늄과 진한 염산이 가해진 고압 반응용기에 첨가하여 반응을 진행시켰다. 3ba网서 5시간동안 반응시킨 후 두 조건에서 제조된 IPAC의 물성을 조사 하였다. Table 4에서 볼 수 있는 바와 같이 첨가된 규산염의 양은 10배 차이가 있지만 비 활성화시킨 규산염으로부터 합성된 IPAC에서 산화알루미늄의 함량이 더 높았고 염기도도 더 높았다.
- IPAC 합성. PAC의 제조 기술을 그대로 유지하면서 보조 응집제인 규산염 (silicate)과 알긴산염 (alginate)을 활성화시켜 반응 전 PAC의 반응물과 동시에 반응용기에 첨가해 준 다음 반응시켰다. 규산염은 0.
- PAC의 제조 기술을 그대로 유지하면서 보조 응집제인 규산염 (silicate)과 알긴산염 (alginate)을 활성화시켜 반응 전 PAC의 반응물과 동시에 반응용기에 첨가해 준 다음 반응시켰다. 규산염은 0.4~10g, 알긴산염은 0.1〜1.0 g을 황산 5~10 mL 범위에서 1〜2시간 활성화시켜 반응용기에 첨가하여 반응시켜, IPAC를 합성하였다.
- 응집제가 원수에 주입된 후 초기 미소 플록(floc)의 형성은 1~7초 이내에 이루어지는 것으로 알려져 있는데 그 후 수분간의 지속적 인 완속 교반에 의 해 좋은 응집효과를 얻을 수 있다. 그러나 급속 교반을 지속적으로 하는 것은 오히려 형성된 floc을 파괴시켜 잔류 탁도를 증가시키는 원인이 될 수도 있으므로 본 실험에서는 황산 활성화 IPAG] 최적 교반 조건을 결정하기 위하여 급속교반 시 간을 1분으로 조절한 다음 교반속도를 100 rpm에서 250 rpm까지 변화시키면서 탁도의 변화를 관찰하였다. 카올린으로 표준용액을 제조하여 검정곡선을 작성한 다음 회귀 직선식에 근거하여 잔류 탁도를 측정한결과 150 rpm에서 가장 낮은 탁도를 보여 주었다.
- 가장 눈에 띠는 변화는 장기간보관하여도 원액의 침전이 전혀 형성 되지 않는다는 것이다. 따라서 본 연구에서는 규산염과 알긴산염과 황산의 비율이 0.3%/0.03%/2.5%로 활성화 하여 합성된 IPAC을 본 연구의 최적 무기 고분자응집제로 결정하였고, 기기적인 방법과 Jar test법을 이용하여 이때 합성된 IPAC의 구조적인 특성과 응집특성을 PAC 및 PACS와 상호 비교하였다.
- 반응용기의 용량은 2L이고 재질은 스테 인레스 스틸 제품으로서 반응용기 내부와 압력계와 교반축 및 냉각 코일이 부착된 고압반응기 내부를 FEP 코팅을 하여 사용하였다. 또한 고압반응기의 내부 온도를 150 ℃로 유지하기 위해 oil bath, 가열기 및 온도조절장치를 제작하여 부착시켜 사용하였고, 반응도중 기름증기를 배출하기 위해 위쪽으로 깔데기를 씌워 배기장치를 제작 하여 부착하였다. 고압 반응기와 주변장치를 Fig.
- Jar test법. 본 연구에서 사용된 PAC, PACS 및 IPAC의 응집특성을 알아보기 위해 Jar test를 이용하여 다음과 같은 실험조건에서 응집 실험을 수행하였다. 우선 급속교반 속도는 150 rpm에서 1분, 완속교반 속도는 30rpm에서 5분간 교반시킨 다음 30분간 정치시켜 상등액의 탁도를 420nm에서 탁도법 (turbidometry)£로 측정하였다.
- 고압 반응기의 효율 조사. 본 연구에서 사용한 고압 반응기로 제조된 IPAC(improved polyaluminumchloride) 의 합성 조건을 생산 현장에 그대로 적용할 수 있는지를 평가하기 위해 여러 가지 조건하에서 반응시켜 IPAC 을 제조한 다음, KS 규격 시험을 거쳐 A사에서 시판 중인 PACS(polyaluminumchloridesilicate)와 본 연구에서 합성된 IPAC의 특성을 비교하였다. 반응시약인 수산화알루미늄은 기존의 PAC(polyaluminumchloride) 제품의 생산업체 인 한미화학에서 사용 중인 시약과 동일한 순도와 같은 비율로 축소된 반응 양을 사용하였고, 염산은 특급을 사용하여 같은 비율로 축소된 양으로 합성하였다.
- 따라서 두 가지 물질의 조성비를 적절히 조절해 주는 것이 중요하다. 본 연구에서는 황산 10 mL에 규산염을 0.1% 및 0.2% 되도록 넣어 2시간 동안 실온에서 활성화시킨후 수산화알루미늄과 진한 염산이 가해진 고압 반응용기에 첨가하여 반응을 진행시켰다. 3ba网서 5시간동안 반응시킨 후 두 조건에서 제조된 IPAC의 물성을 조사 하였다.
- 반응물의 양. 수산화알루미늄과 염산의 반응 양에 따라 합성된 PAC] 특성에 차이가 있는지를 평가하기 위해 우선 화학양론적 인 반응 양으로 계산하여 합성하였다. 수산화알루미늄과 진한 염산이 반응하여 합성되는 PAG] 화학반응식은 다음과 같다.
- 여기서 佬 1~6이고 時 10이하의 값을 나타낸다. 수산화알루미늄과 진한 염산을 화학양론적으로 반응시켜 합성된 PA回 특성을 산화알루미늄 함량(%ALO3), 염기도(basicity, %), pH 등을 측정하여 KS규격과 비교하였다. 산화알루미늄 함량은 10.
- 반응시간에 따른 IPAC 특성 변호卜. 앞의 내용에서 다룬 바와 같이 과량의 수산화알루미늄을 첨가해 주기 위해 수산화알루미늄:염산의 몰비를 1:2.7로 반응시켰고, IPAC을 제조하기 위해 비 활성화된 규산염도 함께 반응조에 첨가하였다. 이때 첨가된 규산염의 양은 0.
- 의 함량은 Standard Method1。에서의 molybdosilicate법과 동시에 실시하여 비교하였다. 산화알루미늄 함량(%Al2O3)은 10 g의 응집제를 0.
- 02 M 염화아연 표준용액으로 적정하였다. 염기도(basicity, %：는 시료 약 2 g을 달아 물 25 mL 코니 컬 비이커에 옮겨 담아 0.5N 염산 25mL를 가하고 시계 접시로 덮어 물중탕 위에서 10분간 가열하고 실온까지 냉각하여 50% KF용액 25 mL를 단번에 가하고 페놀프탈레인 지시약 약 測울을 가해 0.5% KF용액으로 적정하여 미홍색으로 될 때를 종말점으로 하였다. 응집제의 pH는 1%(w/v：版액의 pH를 측정하게 되어 있으므로 응집제 1 g을 100 mL 부피 플라스크에 넣고 3차 증류수로 희석한 다음 1% 용액의 pH를 측정하였다.
- 33%로 모두 17%이상의 알루미늄 농도를 나타내었다. 원수의 COD가 1.59 mg/L, 탁도가 100 mg/L인 시료수에 4종류의 응집제의 투입량이 5 ppm이 되도록 투입하고 COD 및 탁도 제거효과를 비교하였다. COD 제거율은 IACS와 IIAC가 0.
- 응집제의 pH는 1%(w/v：版액의 pH를 측정하게 되어 있으므로 응집제 1 g을 100 mL 부피 플라스크에 넣고 3차 증류수로 희석한 다음 1% 용액의 pH를 측정하였다. 응집제 원액의 비중은 중량법을 이용하여 측정하였는데, 원액 1 mL를 정확히 취하여 화학저울로 질량을 평량하여 밀도를 계산하고, 증류수도 동일한 방법으로 밀도를 구하고 원액의 밀도를 증류수의 밀도로 나누어 원액의 비중을 결정하였다.
- 5% KF용액으로 적정하여 미홍색으로 될 때를 종말점으로 하였다. 응집제의 pH는 1%(w/v：版액의 pH를 측정하게 되어 있으므로 응집제 1 g을 100 mL 부피 플라스크에 넣고 3차 증류수로 희석한 다음 1% 용액의 pH를 측정하였다. 응집제 원액의 비중은 중량법을 이용하여 측정하였는데, 원액 1 mL를 정확히 취하여 화학저울로 질량을 평량하여 밀도를 계산하고, 증류수도 동일한 방법으로 밀도를 구하고 원액의 밀도를 증류수의 밀도로 나누어 원액의 비중을 결정하였다.
- 015 m이이었다. 이러한 조건의 반응을 반응시간에 따라 생성물의 조성 변화를 알아보기 위해 반응시간을 2시간, 3시간 및 5시간으로 변화시 켰다. 그 결과 Table 2에 나타난 바와 같이 반응시 Zb을' 2시간에서 5시간까지 변화시킨 결과 산화알루미늄의 함량은 3시간 이상부터 거의 일정한 값을 나타내었고, 염기도도 34.
- 우선 급속교반 속도는 150 rpm에서 1분, 완속교반 속도는 30rpm에서 5분간 교반시킨 다음 30분간 정치시켜 상등액의 탁도를 420nm에서 탁도법 (turbidometry)£로 측정하였다. 탁도 유발물질로는 kaoline을 사용하여 100 mg/L의 탁도를 유지하였고 알칼리도는 탄산나트륨을 첨가하여 40 mg/L가 되도록 하였고 응집제 주입은 0-50 mg/L가 되도록 조절하였다.
대상 데이터
- 본 연구에서 사용한 고압 반응기로 제조된 IPAC(improved polyaluminumchloride) 의 합성 조건을 생산 현장에 그대로 적용할 수 있는지를 평가하기 위해 여러 가지 조건하에서 반응시켜 IPAC 을 제조한 다음, KS 규격 시험을 거쳐 A사에서 시판 중인 PACS(polyaluminumchloridesilicate)와 본 연구에서 합성된 IPAC의 특성을 비교하였다. 반응시약인 수산화알루미늄은 기존의 PAC(polyaluminumchloride) 제품의 생산업체 인 한미화학에서 사용 중인 시약과 동일한 순도와 같은 비율로 축소된 반응 양을 사용하였고, 염산은 특급을 사용하여 같은 비율로 축소된 양으로 합성하였다. 이때 반응시간 및 반응압력도 한미화학에서의 합성 조건과 같게 유지하였다.
- 반응시약. 반응에 사용되는 수산화알루미늄은 수분함량이 약 10%인 제품으로 (주)한미화학에서 PAC 생산에 쓰이는 제품을 그대로 사용하였고, 염산 및 황산은 특급 시약(Matsunoen Chemicals), 규산나트륨은 1급시 약(Junsei Chemical Co.), 알긴산나트륨은 1급(Hanawa Chemical曜 사용하였다. 탁도 시 험용 시 약으로 사용한 카올린은 GR급(Shinyo pure Chemicals Co.
- 실험기기 및 장치. 본 연구에서 사용한 고압 반응기는 Parr사 제품으로 Bench Top Reactor(Model 4522)로서 온도조절기 (Model 4842) 및 냉각코일이 장착된 것이다. 반응용기의 용량은 2L이고 재질은 스테 인레스 스틸 제품으로서 반응용기 내부와 압력계와 교반축 및 냉각 코일이 부착된 고압반응기 내부를 FEP 코팅을 하여 사용하였다.
- ), 탄산나트륨은 1급(Shimakyu’s pure Chemicals着 사용하였다. 성분 규격 시험용 시약으로서 산화알루미늄(aluminum oxide) 함량을 측정하는데 쓰이는 질산은 특급시약(Matsunoen Chemicals), 초산나트륨은 GR급(Hanawa Chemical：傷 사용하였고, 아연 표준용액은 금속아연(Junsei, 99.99%着 염산에 녹여 사용하였다. 염기도 측정용 플루오르화 칼륨은 Fluka (>99.
- ), 알긴산나트륨은 1급(Hanawa Chemical曜 사용하였다. 탁도 시 험용 시 약으로 사용한 카올린은 GR급(Shinyo pure Chemicals Co.), 탄산나트륨은 1급(Shimakyu’s pure Chemicals着 사용하였다. 성분 규격 시험용 시약으로서 산화알루미늄(aluminum oxide) 함량을 측정하는데 쓰이는 질산은 특급시약(Matsunoen Chemicals), 초산나트륨은 GR급(Hanawa Chemical：傷 사용하였고, 아연 표준용액은 금속아연(Junsei, 99.
이론/모형
- 본 연구에서 사용된 PAC, PACS 및 IPAC의 응집특성을 알아보기 위해 Jar test를 이용하여 다음과 같은 실험조건에서 응집 실험을 수행하였다. 우선 급속교반 속도는 150 rpm에서 1분, 완속교반 속도는 30rpm에서 5분간 교반시킨 다음 30분간 정치시켜 상등액의 탁도를 420nm에서 탁도법 (turbidometry)£로 측정하였다. 탁도 유발물질로는 kaoline을 사용하여 100 mg/L의 탁도를 유지하였고 알칼리도는 탄산나트륨을 첨가하여 40 mg/L가 되도록 하였고 응집제 주입은 0-50 mg/L가 되도록 조절하였다.
성능/효과
- 11 그러나 최근 PAC보다 응집효율이 더 뛰어난 폴리염화규산알루미늄(polyaluminiumchloridesilicate, PACS; AlNaxSiy (OH)aClb, 여기서 a+b=3+x+4y)이 개발됨에 따라 국내외에서 PACS에 대한 연구들이 활발히 진행되고 있다.12,13 현재 PACS는 PAC보다 단가가 높아 아직 널리 보급되지 않았으나 앞으로 PACS의 사용량이 증가할 것으로 사료된다. 따라서 본 연구에서는 기존 PACS] 생산설비를 그대로 유지하면서 PACS에 버금가도록 기능이 보강되어 개선된 PAC(Improved polyaluminumchloride, IPAC厝 저렴한 가격으로 간단히 합성할 수 있는 무기고분자 합성기술을 연구하고 IPAC의 생산 공정을 확립하여 원가 상승요인 없이 효율이 뛰어나고 경제적이면서 양질의 응집제를 생산하는 방법을 제시하고자 하였다.
- 59 mg/L, 탁도가 100 mg/L인 시료수에 4종류의 응집제의 투입량이 5 ppm이 되도록 투입하고 COD 및 탁도 제거효과를 비교하였다. COD 제거율은 IACS와 IIAC가 0.59 mg/L와 0.60 mg/L로 각각 62.9%와 62.3%로 거의 유사한 COD 제거율을 나타내었으며, 10% PAC와 17% PAC보다 다소 우수하였다. 탁도 제거율은 IPAC가 2.
- 18 본 연구에서는 응집제 제조 후 희석단계에서 알긴산 염을 첨가하는 것이 아니라 응집제를 제조하면서 원액에 함께 반응시켜 제조하였다. Table 5에서 볼 수 있는 바와 같이 규산염 /알긴산염 /황산을 0.1%/0.05%/5%의 비율로 활성화시켜 합성된 IPAC보다 0.3%/0.03%/2.5%의 비율로 활성화시켜 합성된 IPAC이 산화 알루미늄 함량도 17.04%에서 18.40%로 증가하였고, 염기도도 27.4%에서 41.03%로 증대되었다. 가장 눈에 띠는 변화는 장기간보관하여도 원액의 침전이 전혀 형성 되지 않는다는 것이다.
- 0澎卜지 변화시킨 결과 산화알루미늄, 염기도, pH 및 색깔에서 약간씩의차이를 나타내었다. 규산염 첨가량이 1.0%에서 반응시간을 又I간과 必]간으로 조절하였을 때 산화알루미늄은 17.90%에서 19.25%로 증가하였고 염기도는 43.9%에서 42.3但 약간 줄거나 거의 같은 값을 나타내었고, 1%용액의 pH는 약간 산성 쪽으로 감소하였다. 한편 2.
- 반응시간은 5시간 이상으로 하여 생성물을 숙성 시켜 산화알루미늄의 함량을 증가시켰다. 규산염은 염산 활성 화법보다 황산활성화법 이 더 양호한 것으로 나타났으며, 황산 2~6% 범위를 유지하는 것이 바람직하였다. 규산염의 함량이 IPAC의 원액보관 중 산화알루미늄의 침전방지에 크게 기여하였으며, 원액 중 규산염을 0.
- 0%：留 넣고 실온에서 2시간동안 활성화시킨 후 수산화알루미늄과 염산에 함께 반응시킨 결과를 나타낸 것이다. 규산염의 함량을 1.0%에서 2.0澎卜지 변화시킨 결과 산화알루미늄, 염기도, pH 및 색깔에서 약간씩의차이를 나타내었다. 규산염 첨가량이 1.
- 이때 반응시간 및 반응압력도 한미화학에서의 합성 조건과 같게 유지하였다. 그 결과 Table 1에서 볼 수 있는 바와 같이 산화알루미늄의 함량은 19.83%, 염기도 41.63%로 한미화학에서 생산되는 PAC의 규격과 거의 일치하였다. 따라서 본 연구에서 사용한 고압 반응기의 성능이 한미화학과 거의 같은 성능을 가진 반응용기 라는 것을 알 수 있었다.
- 이러한 조건의 반응을 반응시간에 따라 생성물의 조성 변화를 알아보기 위해 반응시간을 2시간, 3시간 및 5시간으로 변화시 켰다. 그 결과 Table 2에 나타난 바와 같이 반응시 Zb을' 2시간에서 5시간까지 변화시킨 결과 산화알루미늄의 함량은 3시간 이상부터 거의 일정한 값을 나타내었고, 염기도도 34.5%에서 41.84%로, 1% 희석 용액의 pH도 3.8에서 4.05로 3시간 이상부터 거의 일정한 규격을 나타내었다. 따라서 이후부터의 실험은 반응시간을 5시간으로 고정하여 진행하였다.
- 63%로 한미화학에서 생산되는 PAC의 규격과 거의 일치하였다. 따라서 본 연구에서 사용한 고압 반응기의 성능이 한미화학과 거의 같은 성능을 가진 반응용기 라는 것을 알 수 있었다. 아울러 본 연구에서 실험실적으로 확립한 반응조건을 역으로 그대로 현장에 적용하여 IPAC 생산이 가능하다는 것을 예상할 수 있 었다.
- 5 이러한 조건하에서 알루미늄 이온은 수산화알루미늄으로 변하게 되며 이 범위를 벗어나게 되면 수산화알루미늄이 다시 이온 상태로 된다. 따라서 본 연구에서 합성한 IPAC에서도 수산화알루미늄의 침전에 의한 Swee陪집이 응집 메카니즘 상 중요한 작용을 한다는 것을 짐작할 수 있었다.19,20 시판용 PAC 2종(10%오卜 17%), PACS 및 IPAC에 대한 탁도 제거 효과를 비교하기 위해 각 응집제의 농도를 1-50 mg/ L까지 변화시키면서 탁도를 측정하였다(Table 6).
- 왜냐하면 한 번에 반응시키는 양이 약 2,300 烟川 달하기 때문에 상층부와 하단부에서의 수분 함량이 상당히 커서 화학양론적 반응으로는 HCl과 충분한 반응이 이루어지지 않아 산화알루미늄 함량이 높은 PAC을 생산할 수 없다. 따라서 수산화알루미늄의 반응 양을 과량으로 해줌으로써 미 반응된 수산화알루미늄을 걸러내는 공정을 거치는 것이 제품 생산 공정상 더 용이한 것으로 평가되었다.
- 염산 및 황산 활성화법으로 각각 활성화시킨 규산염으로 제조된 IPAC의 응집효율을 비교하기 위해 실험방법에서와 같이 실험조건을 유지시키고 응집제 농도가 각각 6 ppm이 되도록 첨가한 후 생성된 플록을 측정한 결과 황산 활성화 IPAC의 응집 속도와 플록 크기가 육안으로 관찰하였을 때 훨씬 더 크게 나타났다. 따라서 황산 활성화 IPAC이 염산 활성화 IPAC보다 더 우수하다는 것을 알 수 있었다. 응집제가 원수에 주입된 후 초기 미소 플록(floc)의 형성은 1~7초 이내에 이루어지는 것으로 알려져 있는데 그 후 수분간의 지속적 인 완속 교반에 의 해 좋은 응집효과를 얻을 수 있다.
- 4이상, 어는점 영하 18 ℃ (10% 기준), 색상은 진한 황녹색을 나타내었다. 몇 가지 중요한 응집 특성을 Jar test법으로 시험한 결과 pH 5.5에서 8.0 범위 내에서 유효한 응집특성을 나타내었고, IPAC] COD 제거율은 PACS] 제거율과 거의 같았으며, 탁도 제거율은 PAC이나 PACS보다 더 우수한 것으로 나타났다.
- 9%로서 KS규격이내 이었으나, pH는 규격보다 산성을 나타내었다. 미 반응된 진한 염산의 증기가 생성물 윗쪽으로 방출되는 것을 관찰하고서 염산이 과량으로 남아있다는 것을 예상할 수 있었다. 이때 합성반응에 사용한 수산화알루미늄 147 g은 1.
- 본 연구개발에 사용하기 위한 고압반응기의 성능을 조사한 결과 현장에서 사용하는 고압반응기와 거의 유사한 성능을 나타내었다. 현장에서 사용하는 수산화알루미늄은 상당량의 수분을 포함하고 있기 때문에 화학 당량적인 양보다 더 과량으로 반응시켜야 반응이 완결되어 미 반응된 염산으로 인한 pH 감소를 막을 수 있 었다.
- 또한 응집제 첨가 시 pH] 저하를 막기 위한 충분한 알칼리도가 존재해야 한다. 본 연구에서는 알칼리도를 40 mg/L 정도를 유지하였고, pH를 5.0에서 8.(夙지 변화시킨 결과 pH 5.5에서부터 8.(切卜지 플록이 용이하게 형성되었다. 이것은 황산알루미늄의 최적응집 pH 조건과 거의 일치하는 범위이었다.
- Table 7에는 네 종류의 응집제에 따른 산화 알루미늄 함량, COD와 탁도 제거율 등을 비교하여 나타내었다. 산화알루미늄의 함량이 RAC-1은 10.65%, IAC-2는 17.78%, IACS는 17.40% 및 IIAC은 17.33%로 모두 17%이상의 알루미늄 농도를 나타내었다. 원수의 COD가 1.
- 이때 규산염과 알긴산 염 및 황산이온의 비율이 대단히 중요한 인자로 작용하였다. 수산화알루미늄, 염산, 규산염, 알긴산 염 및 황산으로 합성된 새로운 IPAC은 산화알루미늄 17%이상, 염기도 40%이상, pH 3.80이상(1%기준), 비중 1.4이상, 어는점 영하 18 ℃ (10% 기준), 색상은 진한 황녹색을 나타내었다. 몇 가지 중요한 응집 특성을 Jar test법으로 시험한 결과 pH 5.
- 따라서 본 연구에서 사용한 고압 반응기의 성능이 한미화학과 거의 같은 성능을 가진 반응용기 라는 것을 알 수 있었다. 아울러 본 연구에서 실험실적으로 확립한 반응조건을 역으로 그대로 현장에 적용하여 IPAC 생산이 가능하다는 것을 예상할 수 있 었다.
- 60 mg/L로 가장 제거율이 우수한 것으로 나타났다. 염기도는 10% BAC이 가장 높은 것으로 측정되었는데, 이것은 아마도 17% PAC으로부터 10% PAC* 제품 출하 시 산화알루미늄 농도를 10%로 조절하면서 염기도를 높이기 위해 탄산나트륨을 첨가해 준 결과 51%로 염기도가 증가되었다고 판단된다. 이상의 결과를 종합하여 본 연구에서 합성된 IPAC의단량체 화학식을 다음과 같이 제안하였다.
- 탁도 제거율 평가. 염산 및 황산 활성화법으로 각각 활성화시킨 규산염으로 제조된 IPAC의 응집효율을 비교하기 위해 실험방법에서와 같이 실험조건을 유지시키고 응집제 농도가 각각 6 ppm이 되도록 첨가한 후 생성된 플록을 측정한 결과 황산 활성화 IPAC의 응집 속도와 플록 크기가 육안으로 관찰하였을 때 훨씬 더 크게 나타났다. 따라서 황산 활성화 IPAC이 염산 활성화 IPAC보다 더 우수하다는 것을 알 수 있었다.
- 0(咱로 거의 일정하였다. 우선 반응시간을 고려할 때 又]간보다는 5시간에서 산화알루미늄의 함량이 더 높게 나타난 것으로 보아 5시간이 더 좋은 시간인 것으로 사료되었다. 산화알루미늄의 함량이 높을수록 제품 출하 시 산화알루미늄의 양을 기준으로 10%로 희석하여 출하하기 때문에 생산자 측에서는 그만큼 더 이익이 될 것이다.
- 19,20 시판용 PAC 2종(10%오卜 17%), PACS 및 IPAC에 대한 탁도 제거 효과를 비교하기 위해 각 응집제의 농도를 1-50 mg/ L까지 변화시키면서 탁도를 측정하였다(Table 6). 응집제 농도를 1 ppm 투입 시 36-40%의 탁도 제거율을 나타내었으며 , 5 ppm에서 4 종류의 응집제 모두 약 97%정도의 최대 탁도 제거율을 나타내었다. 이후 응집제의 투여 량을 50 ppm까지 증가시킴 에 따라 탁도가 다시 증가하는 경향을 나타내었다.
- 3%로 거의 유사한 COD 제거율을 나타내었으며, 10% PAC와 17% PAC보다 다소 우수하였다. 탁도 제거율은 IPAC가 2.60 mg/L로 가장 제거율이 우수한 것으로 나타났다. 염기도는 10% BAC이 가장 높은 것으로 측정되었는데, 이것은 아마도 17% PAC으로부터 10% PAC* 제품 출하 시 산화알루미늄 농도를 10%로 조절하면서 염기도를 높이기 위해 탄산나트륨을 첨가해 준 결과 51%로 염기도가 증가되었다고 판단된다.
- 3但 약간 줄거나 거의 같은 값을 나타내었고, 1%용액의 pH는 약간 산성 쪽으로 감소하였다. 한편 2.0%의 규산염 양에서 반응시간을 又]간과 5시간을 비교하였을 때 산화알루미늄은 17.65%에서 19.81%로 약 2% 증가하였고, 염기도는 44.8%에서 40.3%로 약 4%감소하였고, pH는 4.0例서 4.0(咱로 거의 일정하였다. 우선 반응시간을 고려할 때 又]간보다는 5시간에서 산화알루미늄의 함량이 더 높게 나타난 것으로 보아 5시간이 더 좋은 시간인 것으로 사료되었다.
- 규산염 첨가량 간에는 1%에서 2%까지 차이는 거의 없는 것으로 사료된다. 황산 활성화시킨 규산염을 0.1에서 0.2%卜지 변화시켰을 때 비 활성 화시킨 경우보다 다소 낮은 산화알루미늄의 함량을 나타내었고, 염기도가 예상보다 상당히 낮은 30%정도를 유지하였다. pH도 3.
- 따라서 염기도가 큰 PAC 이라 해서 응집효과가 좋은 것은 아니다. 효과적인 응집 처리 방법으로서 알루미늄 이온은 단량체 (monomer)로서 첨가하는 것보다 중합체 (polymer：民서 또는 단량체 전하보다는 큰 중합체 전하로서 첨가하는 것이 응집효과가 좋으며, 최대 응집효과를 얻기 위해서는 염기도가 45〜60% 부근이 가장 효과 적이다.17 알루미늄은 물 속에서 가수분해하여 pH에 따라서 단량체(monomer)[Al3+, Al(OH)2+, Al(OH)2+, Al(OH)3, Al(OH)4-], 이합체(dimer)[Al2(OH)24+], 삼합체(trimer)[Al3- (OH)45+] 및 중합체 [Al13O4(OH)247+]로 존재 하며 , AS에 비해 PAC, PACS(polyaluminumchloridesilicate)에서 중합체형 알루미늄의 비율이 높다.
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