KR101112742B1

KR101112742B1 - 오염토양 정화용 조성물 및 이를 이용한 친환경 점토블록 제조방법

Info

Publication number: KR101112742B1
Application number: KR20110007276A
Authority: KR
Inventors: 이한재
Original assignee: 이한재
Priority date: 2011-01-25
Filing date: 2011-01-25
Publication date: 2012-03-13
Anticipated expiration: 2031-01-25

Abstract

본 발명은 종래의 생물학적인 처리방법으로 처리하기가 어려운 고농도의 유류오염토양을 정화하고, 물리ㅇ화학적인 처리방법으로 발생되는 휘발성 대기오염물질과 처리폐수를 비롯한 2차적인 부산오염물을 발생시키지 않으면서, 단 시간 내에 유기 화합물 및 중금속을 효율적으로 분해ㅇ결합ㅇ고정시켜 비소성 점토블록을 제조하는 친환경 점토블록을 제조하는 방법을 개시(introduce)한다. 상기 친환경 점토블록의 제조방법은 오염토양에 산화제, 촉매, 중금속용출방지제, 기능성점토, OPC(보통포틀랜드시멘트), 고로슬래그미분말, 플라이애쉬, 천연무수석고 및 토양 결합재를 첨가하여 오염토양 정화용 조성물을 제조하는 조성물제조단계 및 상기 조성물을 건식 유압성형기를 이용해 원하는 형상으로 성형하여 제품을 제조하는 압축성형단계를 포함한다.

Description

오염토양 정화용 조성물 및 이를 이용한 친환경 점토블록 제조방법{THE COMPOSITION FOR PURIFICATION OF CONTAMINATED SOIL AND THE MANUFACTURING METHOD FOR GREENER CLAY BLOCK WHICH USES THE COMPOSITION}

본 발명은 오염토양 정화용 조성물 및 이를 이용한 친환경 점토블록 제조기술에 관한 것으로서, 특히 유류 및 난분해성 유기 오염물질로 오염된 토양을 원래의 위치에서 정화 처리하고, 정화처리 된 토양을 건축 및 토목재료인 비소성 점토블록의 주원료로 재이용하는 오염토양 정화용 조성물 및 이를 이용한 친환경 점토블록 제조기술에 관한 것이다.

최근 급속한 산업발전과 인간의 사회활동으로 인간의 건강ㆍ재산이나 환경에 피해를 주는 토양오염이 증가하고 있다. 토양오염은 토양오염의 원인이 되는 물질로 토양이 오염되는 것을 말하며, 토양오염물질은 '토양환경보전법 시행규칙 [별표1]'에 명시되어 있다. 토양환경은 인위적으로 증식이 불가능한 매우 한정된 용량을 가지고 있으며 공기보다 무거운 모든 환경오염물질의 최종 귀착지로서 한번 오염되면 원 상태로 복원하기가 매우 어려울 뿐만 아니라 복원을 위해 많은 시간과 비용을 감수해야 하는 등 값비싼 대가를 치러야만 한다.

토양정화라 함은 생물학적, 물리ㆍ화학적 및 열적 처리 등의 방법으로 토양중의 오염물질을 감소ㆍ제거하거나 토양 중의 오염물질에 의한 위해를 완화하는 것을 말한다. 토양정화의 방법으로는 크게 원위치(in situ) 방식과 비원위치(ex situ) 방식으로 구분된다. 오염토양 정화기술로는 오염토를 교반시켜 호기성 조건에서 오염물질의 생물학적 분해를 유도하는 토양경작법(Land farming)과 열을 가해 오염물을 토양으로부터 분리하는 열탈착법(Thermal desorption), 기계적 마찰과 세정수를 이용한 토양세척법(Soil washing), 다공성 매질에서 공극수 또는 공극수 및 토양표면에 흡착되어 있는 이온성 물질을 전기적인 힘에 의해 이동시켜 제거하는 동전기법(Electrokinetic Separation), 식물을 이용하여 오염토양 및 지하수를 포함한 수질을 정화시키는 식물정화법(Phytoremediation), 그리고 오염물질을 고용체 안에 고정시켜 유동성을 감소시켜 용출을 방지하거나 무해화하여 독성을 제거하는 고형화/안정화법(Solidification/Stabilization) 등이 일반적으로 널리 알려져 있다.

우리나라의 오염토양 정화의 주 시행대상은 최초 비위생 매립지였으나 1995년 토양환경보전법이 제정된 이후 전국의 공장과 대규모 산업단지, 폐기물 매립지, 폐광산 등을 대상으로 토양오염실태를 조사한 결과 TPH, BTEX, TCE 등 유기화합물과 As, Zn, Pb, Cu, Cd, Ni과 같은 중금속 그리고 침출수를 유발하는 유기물 등에 의한 토양오염이 심각한 것으로 보고되어 오염토양의 조사범위를 확대함에 따라 토양오염물질을 생산ㆍ운반ㆍ저장ㆍ취급ㆍ가공 또는 처리함으로써 토양을 오염시킬 우려가 있는 시설ㆍ장치ㆍ건물ㆍ구축물 및 장소 등으로 확대 시행되고 있다.

이에 따른 국내의 정화사업으로는 2002년 한?미간 체결된 연합토지관리계획(LPP, Land Partnership Plan) 협정에 따라 2005년부터 2007년까지 약 3년에 걸쳐 반환된 18개의 미군기지에 대한 정화사업과 1970년 유류이송 목적으로 주한미군이 건설한 한국종단송유관TKP(Trans Korea Pipeline)의 폐쇄로 인한 TKP 폐쇄송유관로 환경오염정화사업, 그리고 폐광산 및 산업단지의 정화사업 등 국가가 주도하는 대형 정화사업과 민간차원에서 이뤄지는 소규모 주유소부지에 대한 정화사업 등이 있다. 또한 2009년 환경부의 'GAIA Project(Geo-Advanced Innovative Action Project)'를 통해 토양ㆍ지하수 오염방지기술개발사업을 통해 현장기술 개발을 통한 선진적인 토양ㆍ지하수 통합관리기반을 구축하고 토양ㆍ지하수 환경시장의 90% 이상을 국내기술로 대체하기 위한 기술개발 지원 사업 등이 있다.

토양을 비롯한 지하수의 환경오염은 직접 인지가 어렵고 매우 천천히 진행되는 반면에, 피해 범위가 광범위하게 나타나는 경우가 많고 고비용의 정화비용과 정화 소요기간이 매우 오래 걸리는 특징을 갖는다. 또한 오염특징의 다양성 및 복합성으로 다양한 정화공법이 적용될 수 있으며 정형화된 정화 방식을 획일적으로 적용할 수 없다는 어려움이 존재하는 분야이다. 그렇기 때문에 지식과 경험이 풍부한 전문 인력이 필요한 분야이다. 우리나라의 환경오염은 이미 토양, 하천, 지하수, 해저까지 광범위하게 확산되어 있는 것으로 알려져 있어 이에 대한 정화사업 시행이 매우 시급한 상태이나 국내의 사정은 아직은 선진국에서 개발된 정화기술을 벤치마킹하여 시행착오를 겪으면서 조금씩 기술력 축적을 쌓아 나아가는 정도이다. 하지만 점차 사회적 관심이 고조되고 있고 최근 미군 반환부지 정화와 같은 대규모의 정화사업이 시행되고 있어 정화사업이 점점 더 활성화될 것으로 예상되고 있다.

본 발명이 해결하고자 하는 기술적 과제는, 종래의 생물학적인 처리방법으로 처리하기가 어려운 고농도의 유류오염토양을 정화하고, 물리ㅇ화학적인 처리방법으로 발생되는 휘발성 대기오염물질과 처리폐수를 비롯한 2차적인 부산오염물을 발생시키지 않으면서, 단시간 내에 유기 화합물 및 중금속을 효율적으로 분해ㆍ결합ㆍ고정시켜 비소성 점토블록을 제조하는 친환경 점토블록을 제조하는 방법을 제공하는데 있다.

본 발명이 해결하고자 하는 다른 기술적 과제는 상기 친환경 점토블록을 제조하는데 사용되는 오염토양 정화용 조성물 제공하는데 있다.

상기 기술적 과제를 이루기 위한 본 발명에 따른 친환경 점토블록의 제조방법은 오염토양에 산화제, 촉매, 중금속용출방지제, 기능성점토, OPC(보통포틀랜드시멘트), 고로슬래그미분말, 플라이애쉬, 천연무수석고 및 토양 결합재를 첨가하여 오염토양 정화용 조성물을 제조하는 조성물제조단계 및 상기 조성물을 건식 유압성형기를 이용해 원하는 형상으로 성형하여 제품을 제조하는 압축성형단계를 포함한다.

상기 다른 기술적 과제를 이루기 위한 본 발명에 따른 오염토양 정화용 조성물은, 오염물질이 함유된 오염토양에, 산화제, 촉매, 중금속용출방지제, 기능성점토, OPC(보통포틀랜드시멘트), 고로슬래그분말, 플라이애쉬, 천연무수석고 및 토양결합재 중 적어도 하나가 첨가된다.

본 발명에 따른 오염토양 정화용 조성물 및 이를 이용한 친환경 점토블록 제조기술은 하기의 효과를 갖는다.

첫째, 생물학적 처리방법으로 처리하기 곤란한 고농도의 유류오염토양을 신속히 정화시킬 수 있다.

둘째, 토양세척법이나 열탈착법에서 발생하는 처리폐수나 대기오염 방지시설 부산물이 발생하지 않아 2차 오염이 없다.

셋째, 오염물질(유기 화합물과 중금속)의 처리시간이 1~3일 정도에 불과하므로 다른 처리법에 비해 제거속도가 아주 빠르다.

넷째, 오염물질 처리 시 악취 원인물질을 신속히 분해하여 악취발생이 없다.

다섯째, 원위치에서 오염토양 자체를 제거하여 재활용하므로 주변 토양환경을 교란하거나 재 오염시키지 않는다.

여섯째, 정화과정과 완료의 검증이 아주 간단하며 차후 정화지역의 지속적인 관리가 필요 없다.

일곱째, 소성이 아닌 비소성 방식으로 점토블록을 제조해 에너지와 제조경비를 획기적으로 줄일 수 있다.

여덟째, 점토류를 채취하기 위한 자연환경 파괴를 방지할 수 있어 매우 친환경적이다.

도 1은 본 발명에 따른 친환경 점토블록의 생성방법을 나타낸다.
도2는 본 발명에 따른 친환경 점토블록 제조기술에 따라 제조된 점토용 혼합물과 점토블록의 실제 사진이다.

본 발명과 본 발명의 동작상의 이점 및 본 발명의 실시에 의하여 달성되는 목적을 충분히 이해하기 위해서는 본 발명의 예시적인 실시 예를 설명하는 첨부 도면 및 첨부 도면에 기재된 내용을 참조하여야만 한다.

이하 첨부한 도면을 참조하여 본 발명의 바람직한 실시 예를 설명함으로써, 본 발명을 상세히 설명한다. 각 도면에 제시된 동일한 참조부호는 동일한 부재를 나타낸다.

본 출원에서 사용한 용어는 단지 특정한 실시 예를 설명하기 위해 사용된 것으로, 본 발명을 한정하려는 의도가 아니다. 단수의 표현은 문맥상 명백하게 다르게 뜻하지 않는 한, 복수의 표현을 포함한다. 본 출원에서, "포함하다" 또는 "가지다" 등의 용어는 명세서상에 기재된 특징, 숫자, 단계, 동작, 구성요소, 부품 또는 이들을 조합한 것이 존재함을 지정하려는 것이지, 하나 또는 그 이상의 다른 특징들이나 숫자, 단계, 동작, 구성요소, 부품 또는 이들을 조합한 것들의 존재 또는 부가 가능성을 미리 배제하지 않는 것으로 이해되어야 한다.

다르게 정의되지 않는 한, 기술적이거나 과학적인 용어를 포함해서 여기서 사용되는 모든 용어들은 본 발명이 속하는 기술 분야에서 통상의 지식을 가진 자에 의해 일반적으로 이해되는 것과 동일한 의미를 가지고 있다. 일반적으로 사용되는 사전에 정의되어 있는 것과 같은 용어들은 관련 기술의 문맥상 가지는 의미와 일치하는 의미를 가지는 것으로 해석되어야 하며, 본 출원에서 명백하게 정의하지 않는 한, 이상적이거나 과도하게 형식적인 의미로 해석되지 않는다.

이하, 첨부된 도면을 참조로 본 발명의 실시 예를 설명하면 다음과 같다.

본 명세서 전체에 걸쳐 언급하는 유기성 오염물질은 그 자체로 국한되지 않고 농약, 방부제, 석유 및 이의 유분이 포함되는 방향족 화합물, 염소화 유기화합물로 토양 미생물에 의한 분해가 어려운 난분해성 유기물을 포함한다.

본 발명에 따른 오염토양 정화용 조성물 및 이를 이용한 친환경 점토블록 제조기술을 위한 조성물로는 오염토양 외에 촉매함유 산화제, 중금속 용출방지제, 기능성 점토, OPC, 고로슬래그미분말, 플라이애쉬, 천연무수석고, 그리고 토양 결합재가 사용된다.

조성물

이하 각 조성에 대해 더욱 상세히 설명한다.

이때 하기 설명되어지는 각 조성의 함량 범위는 각 조성을 사용하는 경우 얻어지는 각각의 효과와, 다른 조성과 혼합하여 얻어지는 시너지 효과를 최대화하기 위한 최적의 범위로서, 이 범위를 벗어나는 경우 전술한 바의 효과를 얻지 못한다.

본 발명에 따른 점토블록 조성물은 오염토양을 정화처리한 정화토를 주성분으로 하여 제조된다.

상기 오염토양은 인간의 사회활동으로 인해 인간의 건강ㅇ재산이나 환경에 피해를 주는 토양오염물질인 카드뮴, 구리, 비소, 수은, 납, 아연 니켈 및 그 화합물, 6가크롬화합물, 불소화합물, 유기인화합물, 폴리클로리네이티드비페닐, 시안화합물, 페놀류, 벤젠, 톨루엔, 에틸벤젠, 크실렌, 석유계총탄화수소, 트리클로로에틸렌, 테트라클로로에틸렌, 벤조(a)피렌, 기타 위 물질과 유사한 토양오염물질로서 토양오염의 방지를 위하여 특별히 관리할 필요가 있다고 인정되어 환경부장관이 고시하는 물질로 오염된 토양이다.

여기서 정화토는 상기 오염토양을 생물학적 또는 물리ㅇ화학적, 또는 열적 처리 등의 방법으로 토양 중의 오염물질을 감소ㆍ제거하거나 토양 중의 오염물질에 의한 위해를 완화시킨 토양을 의미한다.

과산화수소(H₂O_2, 분자량 34.016)는 무색ㅇ투명하고 수소와 산소의 화합물로 강한 산화력을 가진 물질로서 수용액에서 수소이온이 일부 해리되어 약한 산성을 띠는 성질을 가지고 있다. 강력한 산화제이며 동시에 약한 환원제의 기능을 동시에 가진다. 보통 약산성 상태로 공급되는데 이는 pH 6이상에서는 분해가 많이 일어나며 pH가 상승함에 따라 분해속도가 급격히 증가하기 때문이다. 또한 과산화수소는 중성이나 산성에서 낮은 산화 상태의 금속 이온이 존재할 때 자유 라디칼을 생성시키는 특성을 갖는다. 과산화수소를 이용한 산화공정은 고급산화법(AOP. Advanced Oxidation Process)의 일종으로 과산화수소가 활성화되면 OH, HO₂ 라디칼이 생성되고 이들의 산화환원 전위가 매우 높아 난분해성 유기물을 산화시킬 수 있다. 일반적으로 과산화수소는 수용액 중에서 다음과 같은 반응을 수행한다.

H₂O₂ → H₂O + ½O₂ 또는 2H₂O₂ → 2H₂O + O₂

난분해성 유기물을 산화시킬 수 있는 강력한 산화력을 발생시키기 위해선 펜톤시약(Fenton's reagent)인 과산화수소와 촉매인 철이온(Fe²⁺)을 이용하여 OH 라디칼(?OH, Hydroxyl radical)을 생성하는 펜톤반응(Fenton Reaction)을 이용하는데, 펜톤산화반응의 원리는 다음 식과 같다.

Fe²⁺ + H₂O₂ → ?OH + OH^- + Fe³⁺

Fe³⁺ + H₂O₂ → HO₂?+ H⁺ + Fe²⁺

즉, 유기물이 산화 분해될 때 철이온은 Fe²⁺와 Fe³⁺사이를 순환하는데, 촉매기능을 가진 Fe²⁺는 과산화수소에 촉매작용을 하여 과산화수소로부터 OH 라디칼을 발생시키고 Fe³⁺로 산화된다. 이때 발생된 OH 라디칼은 유기물을 분해하여 R?(유기물 라디칼)을 만들며, 이 R?에 의해 Fe³⁺는 다시 Fe²⁺로 환원되고 R?는 산화 분해된다. 이 방법은 유류오염토양을 단 시간 내에 복원하는 장점을 가지고 있어 최근 주목받고 있으며 여러 유류오염토양에 적용되고 있다. 상기 2가철이온 촉매로는 철, 산화제1철, 산화제2철, 염화제1철, 염화제2철, 수산화제1철, 수산화제2철, 황산제1철, 황산제2철과 같은 철 화합물을 이용할 수 있으며, 과산화수소는 농도 35% 과산화수소를 이용한다. 상기 금속촉매와 과산화수소를 각각 1:1 중량비로 하여 오염토양 100중량부 당 0.01~0.5중량부로 혼합하여 사용할 수 있다.

소렘(SOREM)은 Potassium monopersulfate (KHSO₅) 35~50중량%, Potassium hydrogensulfate(KHSO₄) 15~30중량%, Potassium sulfate(K₂SO₄) 20~40중량%, 그리고 0.1~1중량%의 산(酸, Acid)촉매가 혼합되어 있는 것을 말한다. 소렘에 포함된 성분들은 열 이외에 빛, 금속 등에 의해 강한 산화력을 가진 SO₄ ^- 라디칼을 생성할 수 있으므로, 소렘의 산화력에 의해 유류 또는 소수성 용매로 오염된 토양의 오염물질인 유류와 소수성 물질을 분해할 수 있다. 소렘은 단독으로 사용될 수도 있고, 과산화칼슘(CaO₂), 칼륨디산화물(KO₂), 과산화칼륨(K₂O₂), 마그네슘퍼옥사이드(MgO₂), 과황산암모늄((NH₄)₂S₂O₈), 오존(O₃), 과산화수소(H₂O₂), 과탄산나트륨(2Na₂CO₃ㅇ3H₂O₂), 질산(HNO₃), 황산(H₂SO₄), 과염소산 (HClO₄), 차아염소산(HClO), 과망간산(HMnO₄), 크롬산(H₂CrO₄), 차아염소산나트륨(NaOCl), 차아염소산칼슘(Ca(OCl)₂), 과황산나트륨(Na₂S₂O₈) 또는 과황산칼륨(K₂S₂O₈)과 같은 퍼설페이트(persulfate)류, 전술한 화합물들의 염, 산화망간(Ⅶ) (Mn₂O₇), 이산화납(PbO₂), 이산화망간(MnO₂), 산화제2구리(CuO), 염화제2철(FeCl₃), 불소(F), 염소(Cl), 브롬(Br) 및 요오드(I)로 이루어진 군으로부터 선택된 하나 이상을 산화첨가제로 사용할 수 있다. 소렘 조성물이 산화첨가제를 더 포함하는 경우, 상기 산화첨가제는 소렘 100중량부 기준으로 하여 0.0001 내지 90중량부, 바람직하게는 0.1 내지 50중량부로 혼합될 수 있다.

소렘은 토양 중에 천연적으로 포함되는 금속 또는 금속염 등과 반응하여 SO4^-라디칼을 발생시키는 산화력에 의하여 오염토양을 복원한다. 필요에 따라 토양 중금속 또는 금속염의 함량이 과도하게 낮은 지역의 오염토양을 복원하고자 할 경우에는 금속촉매를 부가할 수 있다. 즉, 상기한 금속 촉매로서는 소렘과 반응하여 SO4^- 라디칼을 생성할 수 있는 금속 화합물이면 모두 사용 가능하며, 특히 경제적인 측면에서 금속 또는 철화합물을 들 수 있는데, 금속 촉매의 형태는 특별히 한정하는 것은 아니나 입상 또는 분말상 금속촉매를 사용하는 것이 좋다.

금속촉매로서 바람직하게는, 철, 산화 제1철, 산화 제2철, 마그네타이트 등과 같은 철 산화물, 수산화제1철, 수산화제2철와 같은 철수산화물, 황산철(Ⅰ), 황산철(Ⅱ)와 같은 철황화물, 염화철(Ⅰ), 염화철(Ⅱ)와 같은 철염화물 등의 다양한 철 화합물, 구리, 망간, 코발트, 니켈과 같은 전이금속, 구리, 망간, 코발트 또는 니켈과 같은 전이금속의 염, 산화물 또는 수산화물로 이루어진 군으로부터 선택된 하나 이상을 사용할 수 있다. 소렘 조성물이 금속촉매를 더 포함하는 경우, 금속촉매는 소렘 100 중량부 기준으로 하여 0.0001 내지 50 중량부, 바람직하게는 0.1 내지 30 중량부로 혼합될 수 있다.

상기와 같이 소렘 100중량부에 0.0001~90중량부의 산화첨가제와 0.0001~50중량부의 금속촉매가 포함된 소렘을 오염토양 100중량부 당 0.01~1중량부로 첨가한 후 혼합하여 사용할 수 있다.

과황산나트륨(Na₂S₂O₈)은 백색분말로 물에 용해되며 수용액은 중성 또는 약산성을 나타난다. 용액 중에서는 쉽게 산화 전위가 2.01V에 이르는 설페이트 라디칼(sulfate radical,?SO₄ ^-)을 발생시키며 강한 산화력으로 오염물질을 분해시킬 수 있다. 과황산나트륨의 설페이트 라디칼(SO₄ ^-라디칼)은 오존 및 과산화수소의 하이드록시 라디칼(OH^- 라디칼)보다 훨씬 안정된 상태로 존재함이 밝혀졌으며 금속촉매나 빛 또는 열과 접촉하면 촉매작용에 의해 2.6V의 높은 산화전위를 가진 설페이트 라디칼을 생성하는 것으로 알려져 있다.

과황산나트륨은 토양 간 이동제한이 과산화수소에 비해 훨씬 적어 토양에 존재하는 유류오염물질을 효과적으로 분해 제거할 수 있으며 적은 양으로 유기오염물질을 분해할 수 있어 매우 경제적이다. 소렘과 과황산나트륨에서 형성되는 설페이트 라디칼은 과산화수소의 펜톤산화반응 시 발생되는 다량의 열 및 수증기와 악취, 그리고 과량 주입으로 인한 토양 경화현상이 없어 매우 안정되고 현장 적용성이 아주 뛰어난 것으로 평가되고 있다. 과황산나트륨의 라디칼 반응은 아래와 같으며 산화제로 금속촉매(특히 2가철이온)를 사용할 경우에는 더욱 강력한 설페이트 라디칼을 생성한다.

S₂O₈ ^2- + 2e^- → 2SO₄ ^2- 산화전위 2.01V

2가철이온(금속촉매)을 사용할 경우,

S₂O₈ ^2- + Fe²⁺ → Fe³⁺+ ?SO₄ ^2- + SO₄ ^2- 산화전위 2.60V

상기 2가철이온 촉매로는 철, 산화제1철, 산화제2철, 염화제1철, 염화제2철, 수산화제1철, 수산화제2철, 황산제1철, 황산제2철과 같은 철 화합물을 이용할 수 있으며, 과황산나트륨 100중량부에 금속촉매(Fe²⁺) 0.01~1중량부가 포함된 금속촉매 함유 과황산나트륨을 오염토양 100중량부 당 0.01~1중량부로 첨가하여 사용할 수 있다. 본 발명에서는 상기 각각의 촉매함유 산화제인 과산화수소, 소렘, 과황산나트륨 중 선택된 어느 하나를 오염토양 100중량부 당 0.01~1중량부로 첨가하여 사용한다.

중금속 용출방지제는 Na₃T 및 증류수가 혼합된 것으로서, Na₃T 수용액 내에서 중금속은 아래와 같은 반응을 거쳐 Metal-Na₃T 화합물로 침전된다. 이런 화합물의 성분을 원소분석과 같은 방법으로 분석한 결과 Na₃T분자가 3당량의 중금속과 결합하는 것으로 나타났다.

[반응 메카니즘]

1가 금속 : 3Me⁺ + Na3T³ ^- → Me₃Na3T(Extremely low solubility)

2가 금속 : 3Me² ⁺ + 2Na3T³ ^- → Me₃ ₍Na3T)₂(Extremely low solubility)

여기서 Me⁺, Me²⁺ = 중금속

Na3T³ ^- = C₃N₃S3³ ^-

Trimercapto-S-Triazi의 말단의 Thiol기가 중금속과의 반응을 통해 키레이트 형성, 고분자 유기금속착화합물화하여 중금속을 안정화 시킨다. 기타 Thiol기를 가지고 있는 Dimethyldithiocarbamate (LC50 값이20), Sodium trithiocarbonate (LC50값이 7.5) 등이 강한 생태 독성을 가지고 있는 환경 비친화적인 제품인 반면 Na3T-15는 수생태 독성값은 4,000ppm 이상으로 거의 무독성에 가까운 특징을 가지고 있다. 또한 거대분자 효과를 내는 3차원 망상구조로 존재하여 재용출 등의 환경 2차 오염문제를 전혀 발생치 않으며, 3당량의 중금속과 반응하므로 중금속 제거효율이 뛰어나고 반응 후 Hydrogen Sulfide(H₂S)가 분리되지 않으며 Metallic Sulfides가 아닌 Metal-organic Compounds로 존재한다.

본 발명에서는 중금속 오염토양 100중량부 당 0.01~0.1중량부를 더 첨가하여 사용한다.

상기 기능성점토는 산화철이 함유된 알루미노실리케이트질 산업부산물에 칼슘실리케이트질 성분을 혼합하여 암석이 풍화, 분해된 후 규소, 알루미늄, 수분이 결합된 점토와 유사한 인위적인 점토광물(粘土鑛物, Clay mineral)을 제조한 것으로서, 색감과 질감이 자연 상태의 흙을 연상케 하여 암회색 슬러지의 거부감을 줄여줌과 동시에 제품의 가치를 높여주는 기능을 한다.

본 발명에서는 오염토양을 정화시킨 정화토 65~85중량%와 기능성 점토 15~35중량%를 혼합하여 점토용 혼합물을 제조한다.

OPC(Ordinary Portland Cement)는 1종 보통 포틀랜드시멘트를 의미한다. 1종 보통 포틀랜드 시멘트는 회색 및 백색 포틀랜드시멘트 중 어느 하나 혹은 혼합하여 사용할 수 있고 중금속 고정 및 강도증진을 위하여 첨가된다. 본 발명에서는 점토용 혼합물 100 중량부 당 OPC 5~15중량부를 더 첨가하여 사용한다.

고로슬래그미분말은 철(iron)을 생산하는 고로(용광로)에 장입된 철광석, 코크스와 석회석 등에 포함된 비철성분이 용융된 것을 고압의 물로 급랭시켜 모래와 같은 형상의 수재슬래그를 밀(mill)에서 일정 분말도로 분쇄한 것을 말하며, 경화체의 장기강도를 증진시키고 조직을 치밀하게 유지해줘 내구성을 향상시킨다. 분말도 7,000cm²/g 이상인 것을 사용한다.

본 발명에서는 점토용 혼합물 100 중량부 당 고로슬래그미분말 5~15중량부를 더 첨가하여 사용한다.

플라이애쉬(Fly Ash)는 석탄화력발전소에서 보통 0.7㎜ 이하의 작은 입자로 분쇄된 미분탄(微粉炭)을 연소 후 전기 집진기에서 포집된 함수율 1% 미만의 부산물로 발생된 비산회(飛散灰)를 말하고 발생위치에 따라 플라이애쉬(Fly Ash)와 바텀애쉬(Bottom Ash)로 구분되며, 통틀어 석탄회 혹은 석탄재라고 한다. 플라이애쉬는 전체 석탄회 발생량 중 75%~80%를 차지하고 있으며, 레미콘 및 콘크리트혼화재료, 시멘트 및 점토벽돌 원료 등으로 많은 양이 재활용되고 있으나 비수기에는 거의 대부분 매립에 의존하고 있다. 전체 석탄회 발생량의 15~20%를 차지하는 바텀애쉬는 일부만이 경량골재 대체재로 사용되어질 뿐 대부분 자체 매립장(회처리장)에 매립되고 있어 재활용 율이 매우 미흡하다. 국내에서는 연간 600만 톤의 석탄회가 발생되고 있으나, 2003년을 기점으로 재활용률이 점차 감소하는 추세에 있으며, 현재 발생량의 약 30%가 회처리장에 단순 매립 처리되고 있다.

본 발명에서는 점토용 혼합물 100 중량부 당 플라이애쉬 1~6중량부를 더 첨가하여 사용한다.

천연무수석고(CaSO₄)는 보통 괴상(塊狀)ㆍ섬유상ㆍ입상(粒狀) 등으로 구성되어 있으며, 무미(無味), 무취(無臭), 무색(無色), 무독성(無毒性)의 안정된 화합물로 지구상의 각지에 존재하는 물질이다. 천연의 석고광석은 2분자의 결정수를 함유한 이수석고(二水石膏, CaSO₄ㆍ2H₂O)와 결정수를 함유하지 않은 무수석고(無水石膏 CaSO₄)가 있다. 원래는 천연(天然)에 산출되는 석고 광물이지만, 근래 화학공업의 부산물로 생성되는 화학석고의 이용이 많아지고 있다. 시멘트에서 석고의 역할은 시멘트의 응결 조절(응결 지연)하고 경화를 촉진(초기강도의 향상)시키며, 황산염에 대한 저항성 향상과 건조 후 팽창 및 수축을 감소시키는 역할을 한다.

본 발명에서는 점토용 혼합물 100 중량부 당 분말도 425mesh(44㎛) 이상인 천연무수석고 0.1~1중량부를 더 첨가하여 사용한다.

토양 결합재는 순수한 물 100 중량부 당 고성능감수제로서 제1폴리카본산계 수용성 폴리머(Polycarboxylic Copolymer: CP-WB)와 제2폴리카본산계 수용성 폴리머(Polycarboxylic Copolymer: CP-WRM) 1:1혼합물 1~12중량부, 알루미늄 설페이트(aluminium sulphate, (Al₂(SO₄)₃) 및 황산제일철 1수염(FeSO₄ㆍH₂O) 혹은 7수염(FeSO₄ㆍ7H₂O) 중 선택된 어느 하나 5~15중량부, 그리고 메틸셀룰로오스 0.1~2중량부를 사용한다. 상기 CP-WB는 고성능 슬럼프 유지제용 폴리카본산계 수용성 폴리머로서 고감수율의 영역에서도 조성물의 유동성을 높이고 장시간의 유동성 유지로 작업성을 증대시키는 효과가 있으며, CP-WRM은 고성능 감수제용 폴리카본산계 수용성 폴리머로서 경화시간을 개선시키는 효과가 있다. 상기 알루미늄 설페이트와 황산제1철(1수염과 7수염)은 미립질의 토양 입자들을 응집시켜 안정화시키는 역할을 한다.

메틸셀룰로오스는 Hydroxyalkyl Methyl Cellulose로서 목재, 면화에서 얻어진 셀룰로오스(Cellulose)를 원료로 한다. 셀룰로오스는 분자 간 수소 결합으로 인해 30~65%의 결정성을 갖는 불용성의 천연 고분자이다. 물에 녹지 않는 셀룰로오스는 에테르화 반응(Etherification)을 통하여 셀룰로오스 에테르(Cellulose ether)라는 물에 녹는 수용성 고분자로 제조된다. 메틸셀룰로오스는 비이온성 수용성 고분자로서 건축, 시멘트 압출, 세라믹 압출, 고분자 중합, 페인트, 세제 및 의약, 생활용품 등 다양한 분야에서 증점제, 보습제, 윤활제, 안정제 등으로 사용된다.

본 발명에서는 점토용 혼합물 100 중량부 당 토양 결합재 5~15중량부를 더 첨가하여 사용한다.

제조기술

이하 첨부된 도면을 참조로 본 발명의 친환경 점토블록 제조방법을 설명한다.

도 1은 본 발명에 따른 친환경 점토블록의 생성방법을 나타낸다.

도2는 본 발명에 따른 친환경 점토블록 제조기술에 따라 제조된 점토용 혼합물과 점토블록의 실제 사진이다.

도 1을 참조하면, 친환경 점토블록의 생성방법(100)은, 혼합물제조단계(110), 압축성형단계(120) 및 양생단계(130)를 포함한다.

혼합물제조단계(110)는 제1혼합물제조단계(111), 제2혼합물제조단계(112), 제3혼합물제조단계(113) 및 조성물제조단계(114)를 포함한다.

제1혼합물제조단계(111)는 금속촉매가 포함된 과산화수소(H₂O₂), 소렘, 산화첨가제와 금속촉매가 포함된 소렘 및 금속촉매가 포함된 과황산나트륨(Na₂S₂O₈) 중 어느 하나를 0.01~1중량부로 오염토양 100중량부에 첨가하여 제1혼합물을 제조한다.

제2혼합물제조단계(112)는, 1차혼합물 100중량부에 중금속 용출방지제 0.01~0.1중량부를 더 첨가하여 제2혼합물을 제조한다. 이때 중금속 용출방지제는 반응성을 높이기 위해 역침투막, 한외여과막, 이온교환수지를 이용해 원수를 정화한 초순수(超純水)에 2~5배 희석하여 사용한다.

제3혼합물제조단계(113)는 제1혼합물 또는 제2혼합물 65~85중량%에 기능성 점토 15~35중량%를 더 혼합하여 점토용 혼합물인 제3혼합물을 제조한다. 여기서 점선으로 표시된 것은, 제2혼합물제조단계(112)가 유기성 오염물질과 중금속이 혼재되어 있을 경우 선택적으로 적용할 수 있으므로, 제2혼합물제조단계(112)가 수행되지 않는 경우 제1혼합물제조단계(111) 진행 후 제3혼합물제조단계(113)가 수행된다는 것을 의미한다.

조성물제조단계(114)는 제3혼합물 100중량부 당 OPC(보통포틀랜드시멘트) 5~15중량부, 고로슬래그미분말 5~15중량부, 플라이애쉬 1~6중량부, 천연무수석고 0.1~1중량부, 토양 결합재 5~15중량부를 더 혼합하여 오염토양 정화용 조성물을 제조한다. 여기서 OPC, 고로슬래그미분말, 플라이애쉬, 그리고 천연무수석고는 수분이 침투하지 않는 건식 원통형 밀폐용기에 보관하고, 토양 결합재는 액상 탱크에 보관하여 로터리 피더와 펌프를 이용해 정량 공급한다.

압축성형단계(120)는 오염토양 정화용 조성물을 건식 유압성형기를 이용해 원하는 형상으로 성형하여 제품을 제조한다.

양생단계(130)는 압축성형단계(120)를 거친 제품을 1~2일 동안 상온 양생실에서 양생시킨다.

용도

전술한 바의 단계를 거쳐 제조된 점토블록은 기존 소성 점토블록의 내구성 및 강도기준에도 손색이 없고 오염물질의 재용출도 없으므로 소성 점토블록을 대체하는 비소성 친환경 점토블록으로 바람직하게 사용할 수 있다.

아래[표1]은 자동차정비소에서 폐유류로 오염된 토양을 전술한 바와 같이 정화하여 제조된 비소성 점토블록의 폐기물공정시험기준:2008에 따른 중금속용출시험 결과이다. 모두 기준치 이내이며 무해함을 알 수 있다.

시험항목	단 위	시료구분	결과치	시험방법
Pb	mg/L		0.06	폐기물공정시험기준:2008
Cu	mg/L		검출안됨	폐기물공정시험기준:2008
As	mg/L		검출안됨	폐기물공정시험기준:2008
Hg	mg/L		검출안됨	폐기물공정시험기준:2008
CN^-	mg/L		검출안됨	폐기물공정시험기준:2008
Cr(Ⅵ)	mg/L		검출안됨	폐기물공정시험기준:2008
Cd	mg/L		0.002	폐기물공정시험기준:2008
유기인	mg/L		검출안됨	폐기물공정시험기준:2008
기름성분	%		1.028	폐기물공정시험기준:2008
테트라클로로에틸렌	mg/L		검출안됨	폐기물공정시험기준:2008
트리클로로에틸렌	mg/L		검출안됨	폐기물공정시험기준:2008

관련기준; Pb 3, Cu 3, As 1.5, Hg 0.005, Cd 0.3, Cr(Ⅵ) 1.5, 시안 1, 유기인 1, TCE 0.3, PCE 0.1mg/L, 기름성분 5%이상 함유.

이상에서 본 발명의 특정한 실시예에 대하여 설명 및 도시하였지만 본 발명은 당업자에 의하여 다양하게 변형되어 실시될 가능성이 있는 것이 자명한 일이다. 이와 같이 변형된 실시예들은 본 발명의 기술적 사상이나 전망으로부터 개별적으로 이해되어져서는 안되며, 이와 같이 변형된 실시예들은 첨부된 특허청구범위 안에 속한다 해야 할 것이다.

<실시예>

먼저 일반 밭 토양과 중금속이 일부 함유된 폐주물사에 폐디젤엔진오일을 혼합하여 유기오염물질과 중금속으로 오염된 오염토양을 인위적으로 제조하였다. 여기에 금속촉매를 함유한 소렘을 첨가하여 산화처리 한 다음 중금속 용출방지제로 킬레이트 처리하였으며, 이렇게 정화된 정화토 80 중량%와 기능성 점토 20 중량%를 혼합하여 점토용 혼합물을 제조하여 준비하였다. 또한 미리 준비한 순수한 물 100중량부에 제1폴리카본산계 수용성 폴리머(Polycarboxylic Copolymer: CP-WB)와 제2폴리카본산계 수용성 폴리머(Polycarboxylic Copolymer: CP-WRM) 1:1혼합물 6중량부, 알루미늄 설페이트(aluminium sulphate, (Al₂(SO₄)₃) 6중량부, 그리고 메틸셀룰로스(methyl cellulose) 1.5중량부를 각각 첨가한 후 혼합하여 토양 결합재를 제조하여 준비하였다.

이렇게 준비한 점토용 혼합물 100중량부에 OPC(보통포틀랜드시멘트) 10중량부, 고로슬래그미분말 10중량부, 플라이애쉬 4중량부, 천연무수석고 0.5중량부, 토양 결합재 5중량부의 비율로 혼합하여 점토블록 형틀에 투입하고 가압하여 점토블록을 제조한 다음, 2일 동안 양생시켜 목적하는 비소성 점토블록을 제조하였다.

이때 사용된 각 조성은 하기 [표2]에 나타난 바와 같다.

시료명(중량%)		실시예1	실시예2	실시예3	실시예4	실시예5
점토용혼합물	밭토양	34.5	37	39.5	42	44.5
	폐주물사	20	22.5	25	27.5	30
	폐디젤엔진오일	25	20	15	10	5
	금속촉매	0.01	0.01	0.01	0.01	0.01
	소렘	0.465	0.465	0.455	0.455	0.445
	중금속용출방지제	0.025	0.025	0.035	0.035	0.045
	기능성 점토	20	20	20	20	20
합계(점토용 혼합물)		100	100	100	100	100
고화보조제	OPC	10	10	10	10	10
	고로슬래그미분말	10	10	10	10	10
	플라이애쉬	4	4	4	4	4
	천연무수석고	0.5	0.5	0.5	0.5	0.5
	토양결합재	5	5	5	5	5

<실시예 1>

밭토양 34.5 중량%, 폐주물사 20 중량%, 폐디젤엔진오일 25 중량%를 혼합하여 인위적인 오염토양을 제조하고 금속촉매 0.01중량%와 소렘 0.465중량%로 산화처리한 다음 중금속용출방지제 0.025 중량%를 더 첨가하여 킬레이트처리한 정화토에 기능성 점토 20중량%를 더 첨가하여 도합 100 중량%로 점토용 혼합물을 제조하였다. 이어서 상기 점토용 혼합물 100중량부 당 OPC 10중량부, 고로슬래그미분말 10중량부, 플라이애쉬 4중량부, 천연무수석고 0.5중량부, 토양 결합재 5중량부의 비율로 더 혼합하여 점토블록 형틀에 투입하고 가압하여 점토블록을 제조한 다음, 2일 동안 양생시켜 목적하는 비소성 점토블록을 제조하였다.

<실시예 2>

밭토양 37 중량%, 폐주물사 22.5 중량%, 폐디젤엔진오일 20 중량%를 혼합하여 인위적인 오염토양을 제조하고 금속촉매 0.01중량%와 소렘 0.465중량%로 산화처리한 다음 중금속용출방지제 0.025 중량%를 더 첨가하여 킬레이트처리한 정화토에 기능성 점토 20중량%를 더 첨가하여 도합 100 중량%로 점토용 혼합물을 제조하였다. 이어서 상기 점토용 혼합물 100중량부 당 OPC 10중량부, 고로슬래그미분말 10중량부, 플라이애쉬 4중량부, 천연무수석고 0.5중량부, 토양결합재 5중량부의 비율로 더 혼합하여 점토블록 형틀에 투입하고 가압하여 점토블록을 제조한 다음, 2일 동안 양생시켜 목적하는 비소성 점토블록을 제조하였다.

<실시예 3>

밭토양 39.5 중량%, 폐주물사 25 중량%, 폐디젤엔진오일 15 중량%를 혼합하여 인위적인 오염토양을 제조하고 금속촉매 0.01중량%와 소렘 0.455중량%로 산화처리한 다음 중금속용출방제제 0.035 중량%를 더 첨가하여 킬레이트처리한 정화토에 기능성 점토 20중량%를 더 첨가하여 도합 100 중량%로 점토용 혼합물을 제조하였다. 이어서 상기 점토용 혼합물 100중량부 당 OPC 10중량부, 고로슬래그미분말 10중량부, 플라이애쉬 4중량부, 천연무수석고 0.5중량부, 토양결합재 5중량부의 비율로 더 혼합하여 점토블록 형틀에 투입하고 가압하여 점토블록을 제조한 다음, 2일 동안 양생시켜 목적하는 비소성 점토블록을 제조하였다.

<실시예 4>

밭토양 42 중량%, 폐주물사 27.5 중량%, 폐디젤엔진오일 10 중량%를 혼합하여 인위적인 오염토양을 제조하고 금속촉매 0.01중량%와 소렘 0.455중량%로 산화처리한 다음 중금속용출방지제 0.035 중량%를 더 첨가하여 킬레이트처리한 정화토에 기능성 점토 20중량%를 더 첨가하여 도합 100 중량%로 점토용 혼합물을 제조하였다. 이어서 상기 점토용 혼합물 100중량부 당 OPC 10중량부, 고로슬래그미분말 10중량부, 플라이애쉬 4중량부, 천연무수석고 0.5중량부, 토양결합재 5중량부의 비율로 더 혼합하여 점토블록 형틀에 투입하고 가압하여 점토블록을 제조한 다음, 2일 동안 양생시켜 목적하는 비소성 점토블록을 제조하였다.

<실시예 5>

밭토양 44.5 중량%, 폐주물사 30 중량%, 폐디젤엔진오일 5 중량%를 혼합하여 인위적인 오염토양을 제조하고 금속촉매 0.01중량%와 소렘 0.445중량%로 산화처리한 다음 중금속용출방지제 0.045 중량%를 더 첨가하여 킬레이트처리한 정화토에 기능성 점토 20중량%를 더 첨가하여 도합 100 중량%로 점토용 혼합물을 제조하였다. 이어서 상기 점토용 혼합물 100중량부 당 OPC 10중량부, 고로슬래그미분말 10중량부, 플라이애쉬 4중량부, 천연무수석고 0.5중량부, 토양결합재 5중량부의 비율로 더 혼합하여 점토블록 형틀에 투입하고 가압하여 점토블록을 제조한 다음, 2일 동안 양생시켜 목적하는 비소성 점토블을 제조하였다.

상기 실시예 1~5의 방법에 의해 제조된 점토블록 시료를 각각 취하여 압축강도 및 흡수율을 측정하여 하기 [표3]에 나타내었고, 비교예 1로 KS규격(KS F 4004:2008) A종벽돌, 비교예 2로 KS규격(KS F 4004:2008) B종벽돌, 비교예 3으로 KS규격(KS F 4004:2008) C종벽돌 1급, 비교예 4로 KS규격(KS F 4004:2008) C종벽돌 2급의 콘크리트 벽돌 품질규격을 나타내었다. 또한 A종벽돌과 B종벽돌은 경량골재를 사용한 경량벽돌이고, 보통골재만을 사용한 벽돌은 C종벽돌에 적합하여야 한다.

본 발명에 따른 점토 블록(벽돌)의 강도 및 흡수율

구분	압축강도 (N/mm²)	흡수율(%)	시험방법	비 고
실시예1	38.00	6	KS F 2405
실시예2	31.00	5	KS F 2405
실시예3	32.00	5	KS F 2405
실시예4	30.00	5	KS F 2405
실시예5	37.00	6	KS F 2405
비교예1 A종벽돌	8 이상	-	KS F 2405	KS F 4004
비교예2 B종벽돌	12 이상	-	KS F 2405	KS F 4004
비교예3 (C종벽돌 1급)	16 이상	7 이하	KS F 2405	KS F 4004
비교예4 (C종벽돌 2급)	8 이상	10 이하	KS F 2405	KS F 4004

상기 [표3]에서 알 수 있는 바와 같이 토양경화제를 사용한 실시예 1,2,3,4,5의 방법에 의해 제조된 점토 블록은 비교예 1,2,3,4의 KS F 4004에서 제시한 A,B,C종벽돌의 압축강도 및 흡수율 기준치보다 월등한 결과를 나타냄을 알 수 있다. 따라서 본 발명의 오염토양 정화용 조성물 및 이를 이용한 친환경 점토블록 제조기술에 의해 제조된 비소성 점토블록은 바닥재로 사용되는 일반 소성 점토벽돌을 대체할 수 있어 에너지 절감과 대기오염물질 발생을 획기적으로 줄일 수 있다. 또한 오염토양을 외부로 이동시키지 않고 현장에서 바로 처리할 수 있는 원위치(in situ) 방식을 채택할 수 있어 정화비용을 획기적으로 절약할 수 있고 오염토양을 재활용 점토블록으로 재생산해 자원의 효율적 이용이 가능하며 대기, 토양, 수계에 영향을 미치는 어떠한 오염물질도 발생치 않아 환경보호에 일조할 수 있는 장점이 있다.

Claims

오염토양에 산화제, 촉매, Na₃T 수용액과 같은 중금속용출방지제, 기능성점토, OPC(보통포틀랜드시멘트), 고로슬래그미분말, 플라이애쉬, 천연무수석고 및 토양 결합재를 첨가하여 오염토양 정화용 조성물을 제조하는 조성물제조단계; 및
상기 조성물을 건식 유압성형기를 이용해 원하는 형상으로 성형하여 제품을 제조하는 압축성형단계를 포함하며,
상기 기능성점토는 산화철이 함유된 알루미노실리케이트질 산업부산물에 칼슘실리케이트질 성분을 혼합하여 암석이 풍화, 분해된 후 규소, 알루미늄, 수분이 결합된 점토와 유사한 인위적인 점토광물인 친환경 점토블록의 제조방법.
제1항에 있어서, 상기 조성물제조단계는,
상기 오염토양에, 상기 산화제 및 상기 촉매를 첨가하여 제1혼합물을 제조하는 제1혼합물제조단계;
상기 제1혼합물을 상기 기능성 점토와 혼합하여 점토용 혼합물인 제3혼합물을 제조하는 제3혼합물제조단계; 및
상기 제3혼합물에 OPC(보통포틀랜드시멘트), 고로슬래그미분말, 플라이애쉬, 천연무수석고 및 토양 결합재를 첨가하여 상기 조성물을 제조하는 조성물제조단계를 포함하는 친환경 점토블록의 제조방법.
제2항에 있어서,
상기 제1혼합물에 상기 중금속용출방지제를 첨가하여 제2혼합물을 제조하는 제2혼합물제조단계를 더 포함하고,
상기 제3혼합물제조단계는 상기 제1혼합물 또는 상기 제2혼합물을 상기 기능성 점토와 혼합하여 상기 제3혼합물을 제조하는 친환경 점토블록의 제조방법.
제3항에 있어서,
상기 제1혼합물제조단계는, 금속촉매가 포함된 과산화수소(H₂O₂), 소렘, 산화첨가제와 금속촉매가 포함된 소렘 및 금속촉매가 포함된 과황산나트륨(Na₂S₂O₈) 중 어느 하나를 0.01~1중량부로 오염토양 100중량부에 첨가하여 제1혼합물을 제조하고,
상기 제2혼합물제조단계는, 1차혼합물 100중량부에 중금속 용출방지제 0.01~0.1중량부를 더 첨가하여 상기 제2혼합물을 제조하며,
상기 제3혼합물제조단계는, 상기 제1혼합물 또는 상기 제2혼합물 65~85중량%에 상기 기능성 점토 15~35중량%를 혼합하여 상기 제3혼합물을 제조하고,
상기 조성물제조단계는, 상기 제3혼합물 100중량부 당 상기 OPC(보통포틀랜드시멘트) 5~15중량부, 상기 고로슬래그미분말 5~15중량부, 상기 플라이애쉬 1~6중량부, 상기 천연무수석고 0.1~1중량부 및 상기 토양 결합재 5~15중량부를 혼합하여 상기 조성물을 제조하는 친환경 점토블록의 제조방법.
제4항에 있어서,
상기 중금속용출방지제는 역침투막, 한외여과막 및 이온교환수지를 이용해 원수를 정화한 초순수(超純水)에 2~5배 희석하여 사용하는 친환경 점토블록의 제조방법.
제4항에 있어서,
상기 OPC, 상기 고로슬래그미분말, 상기 플라이애쉬, 그리고 상기 천연무수석고는 수분이 침투하지 않는 건식 원통형 밀폐용기에 보관하고,
상기 토양 결합재는 액상 탱크에 보관하여 로터리 피더와 펌프를 이용해 정량 공급하는 친환경 점토블록의 제조방법.
제1항에 있어서,
상기 압축성형단계를 거친 제품을 1~2일 동안 상온 양생실에서 양생시키는 양생단계를 더 포함하는 친환경 점토블록의 제조방법.
제1항에 기재된 방법으로 제조되는 오염토양 정화용 조성물에 있어서,
오염물질이 함유된 오염토양에,
산화제, 촉매, Na₃T 수용액과 같은 중금속용출방지제, 기능성점토, OPC(보통포틀랜드시멘트), 고로슬래그분말, 플라이애쉬, 천연무수석고 및 토양결합재 중 적어도 하나가 첨가되며,
상기 기능성점토는 산화철이 함유된 알루미노실리케이트질 산업부산물에 칼슘실리케이트질 성분을 혼합하여 암석이 풍화, 분해된 후 규소, 알루미늄, 수분이 결합된 점토와 유사한 인위적인 점토광물인 오염토양 정화용 조성물.
제8항에 있어서, 상기 오염토양 정화용 조성물은,
오염물질이 함유된 오염토양 100중량부에 금속촉매가 포함된 과산화수소(H₂O₂), 소렘(SOREM), 산화첨가제와 금속촉매가 포함된 소렘 및 금속촉매가 포함된 과황산나트륨(Na₂S₂O₈) 중 어느 하나를 0.01~1중량부로 혼합함으로써 산화 처리하고,
산화 처리된 오염토양 100중량부에 중금속용출방지제 0.01~0.1중량부를 더 첨가하여 혼합함으로써 오염토양을 정화 처리하며,
정화처리한 정화토 65~85중량%와 기능성 점토 15~35중량%를 혼합하여 점토용 혼합물을 제조한 다음,
상기 점토용 혼합물 100중량부 당 OPC(보통포틀랜드시멘트) 5~15중량부, 고로슬래그미분말 5~15중량부, 플라이애쉬 1~6중량부, 천연무수석고 0.1~1중량부, 토양결합재 5~15중량부를 더 포함시킨 오염토양 정화용 조성물.
제9항에 있어서,
상기 오염토양은 토양오염물질인 카드뮴, 구리, 비소, 수은, 납, 아연 니켈 및 그 화합물, 6가크롬화합물, 불소화합물, 유기인화합물, 폴리클로리네이티드비페닐, 시안화합물, 페놀류, 벤젠, 톨루엔, 에틸벤젠, 크실렌, 석유계총탄화수소, 트리클로로에틸렌, 테트라클로로에틸렌, 벤조(a)피렌, 기타 위 물질과 유사한 토양오염물질로 오염된 토양이고,
상기 정화토는 금속촉매가 포함된 과산화수소(H₂O₂), 혹은 소렘(SOREM) 또는 산화첨가제와 금속촉매가 포함된 소렘, 혹은 금속촉매가 포함된 과황산나트륨(Na₂S₂O₈) 중 어느 하나를 0.01~1중량부로 혼합하여 오염토양을 산화 처리하고, 산화 처리한 오염토양 100중량부에 중금속용출방지제 0.01~0.1중량부를 더 첨가하여 혼합한 후 정화 처리한 토양이고,
상기 과산화수소는 2가철이온(Fe²⁺)을 촉매로 하여 하이드록시 라디칼(Hydroxyl radical)을 생성하는 펜톤반응(Fenton Reaction)을 일으키는 35% 농도를 가진 물질이고,
상기 소렘(SOREM)은 설페이트 라디칼(Sulfate radical)을 생성하는 Potassium monopersulfate(KHSO₅) 35~50중량%, Potassium hydrogensulfate(KHSO₄) 15~30중량%, Potassium sulfate(K₂SO₄) 20~40중량%, 그리고 0.1~1중량%의 산(酸, Acid)촉매가 혼합되어 있는 분말상의 물질이고, 단독으로 사용하거나 혹은 과산화칼슘(CaO₂), 칼륨디산화물(KO₂), 과산화칼륨(K₂O₂), 마그네슘퍼옥사이드(MgO₂), 과황산암모늄((NH₄)₂S₂O₈), 오존(O₃), 과산화수소(H₂O₂), 과탄산나트륨(2Na₂CO₃ㅇ3H₂O₂), 질산(HNO₃), 황산(H₂SO₄), 과염소산 (HClO₄), 차아염소산(HClO), 과망간산(HMnO₄), 크롬산(H₂CrO₄), 차아염소산나트륨(NaOCl), 차아염소산칼슘(Ca(OCl)₂), 과황산나트륨(Na₂S₂O₈) 또는 과황산칼륨(K₂S₂O₈)과 같은 퍼설페이트(persulfate)류, 전술한 화합물들의 염, 산화망간(Ⅶ) (Mn₂O₇), 이산화납(PbO₂), 이산화망간(MnO₂), 산화제2구리(CuO), 염화제2철(FeCl₃), 불소(F), 염소(Cl), 브롬(Br) 및 요오드(I)로 이루어진 군으로부터 선택된 하나 이상을 산화첨가제와 철, 산화 제1철, 산화 제2철, 마그네타이트 등과 같은 철 산화물, 수산화제1철, 수산화제2철와 같은 철수산화물, 황산철(Ⅰ), 황산철(Ⅱ)와 같은 철황화물, 염화철(Ⅰ), 염화철(Ⅱ)와 같은 철염화물 등의 다양한 철 화합물, 구리, 망간, 코발트, 니켈과 같은 전이금속, 구리, 망간, 코발트 또는 니켈과 같은 전이금속의 염, 산화물 또는 수산화물로 이루어진 군으로부터 선택된 하나 이상의 금속촉매와 함께 사용될 수 있는 물질이고,
상기 과황산나트륨(Na₂S₂O₈)은 금속촉매와 함께 설페이트 라디칼(Sulfate radical)을 생성하는 분말상의 물질로서, 금속촉매는 철, 산화제1철, 산화제2철, 염화제1철, 염화제2철, 수산화제1철, 수산화제2철, 황산제1철, 황산제2철과 같은 2가철이온(Fe²⁺)을 함유한 철 화합물이고,
상기 중금속용출방지제는 Na₃T가 수용액 내에서 중금속과 반응하여 Metal-Na₃T 화합물로 침전되어 강력한 킬레이트결합을 이루는 물질이며,
상기 기능성점토는 색감과 질감이 자연 상태의 흙을 연상케 하여 암회색 슬러지의 거부감을 줄여줌과 동시에 제품의 가치를 높여주는 기능을 가진 것이며,
상기 점토용 혼합물은 정화토 65~85중량%와 기능성 점토 15~35중량%를 포함하는 것으로서 일반 점토와 같은 구성 성분을 가진 물질이고,
상기 OPC(Ordinary Portland Cement)는 보통 포틀랜드시멘트이며, 회색 및 백색 포틀랜드시멘트 중 어느 하나 혹은 이들을 혼합하여 사용할 수 있고 중금속 고정 및 강도증진을 위하여 첨가하는 것이며,
상기 고로슬래그미분말은 철(iron)을 생산하는 고로(용광로)에 장입된 철광석, 코크스와 석회석 등에 포함된 비철성분이 용융된 것을 고압의 물로 급랭시켜 모래와 같은 형상의 수재슬래그를 밀(mill)에서 일정 분말도로 분쇄한 것을 말하며, 분말도 7,000cm²/g 이상인 것을 말하며,
상기 플라이애쉬(Fly Ash)는 석탄화력발전소에서 보통 0.7㎜ 이하의 작은 입자로 분쇄된 미분탄(微粉炭)을 연소 후 전기 집진기에서 포집된 함수율 1% 미만의 부산물로 발생된 비산회(飛散灰)를 말하고,
상기 천연무수석고는 화학성분은 CaSO₄이고, 보통 괴상(塊狀)ㅇ섬유상ㅇ입상(粒狀) 등으로 구성되어 있으며, 무미(無味), 무취(無臭), 무색(無色), 무독성(無毒性)의 안정된 화합물로 시멘트의 응결을 조절(응결 지연)하고 경화를 촉진(초기강도의 향상)시키며, 황산염에 대한 저항성 향상과 건조 후 팽창 및 수축을 감소시키는 역할을 하는 분말도 425mesh(44㎛) 이상이며,
상기 토양 결합재는 순수한 물(H₂O) 100 중량부 당 고성능감수제로서 제1폴리카본산계 수용성 폴리머(Polycarboxylic Copolymer: CP-WB)와 제2폴리카본산계 수용성 폴리머(Polycarboxylic Copolymer: CP-WRM) 1:1혼합물 1~12중량부, 알루미늄 설페이트(aluminium sulphate, (Al₂(SO₄)₃) 및 황산제일철 1수염(FeSO₄ㅇH₂O) 혹은 7수염(FeSO₄ㅇ7H₂O) 중 선택된 어느 하나 5~15중량부, 그리고 메틸셀룰로오스 0.1~2중량부가 포함되어 구성되고, 상기 점토용 혼합물 100중량부 대비 5~15중량부를 더 첨가하여 사용하는 것을 특징으로 하는 오염토양 정화용 조성물.