Characteristics of Mineralogy and Nanocrystals of Ingredient Materials of for Water Treatment

Characterization of mineralogy and nanocrystals of ingredient materials of $Lumilite^{(R)}$ used for water treatment was made using optical microscopy, XRD, SEM, FTIR, and XRF analyses. Constituent minerals identified by XRD and microscope are clinoptilolite, illite, quartz, and albite, characterized by dense and fine texture. The cross section of nanocrystals with the size $70{$\sim}100\;nm$ is generally round or subround. Numerous spheroids with few nanometers in diameter are extensively formed on the surface of nanocrystals. Bulk chemistry is $SiO_2$ $74.22{\sim}75.65\;wt.%$, $Al_2O_3$ $13.25{\sim}13.72\;wt.%$, CaO $4.23{\sim}5.15\;wt.%$, with other major elements being minimal. When heated to $700^{\circ}C$, the crystal structure was mostly destroyed, though it persisted to $500^{\circ}C$. It is likely that high capacity and applications of $Lumilite^{(R)}$ for water treatment are originated from its structural properties such as development of nanocrystals and various tiny pores.

수질개선제 원료광물의 광물학적 및 나노결정학적의 특징

천연 광물소재를 양이온 치환하여 환경개선재로 응용되고 있는 $Lumilite^{(R)}$의 원료 중 원광의 광물학적 특징을 분석하고 구성광물의 나노결정의 발달특징을 관찰하였다. 이를 위하여 편광현미경에 의한 조직관찰, XRD, SEM, FTIR, XRF 분석을 실시하였다. 구성 광물상은 클리높틸로라이트, 일라이트, 석영, 알바이트 사장석이며, 본 시료는 미립질의 치밀한 조직을 가지는 것이 특징이다. 나노결정의 크기는 $70{\sim}100\;nm$ 범위가 흔하면, 비교적 등립질 내지 반등립질로 구성된다. 나노결정들의 단면은 아원형 내지 완만한 각형이며, 나노결정의 표면에는 수 nm 크기의 원형돌기가 거의 균질하게 분포한다. 전시료의 화학조성은 $SiO_2$ $74.22{\sim}75.65\;wt.%$, $Al_2O_3$ $13.25{\sim}13.72\;wt.$, CaO $4.23{\sim}5.15\;wt.%$이며, 그 외 주성분과 수분은 미량으로 함유된다. 원료물질은 결정학적으로 $500^{\circ}C$까지는 안정한 상을 유지하나, $700^{\circ}C$에서는 구조가 거의 파괴된다. $Lumilite^{(R)}$가 흡착능력이 뛰어나고 높은 양이온치환능력을 가지는 것은 나노결정들이 잘 발달하고, 이들 사이에는 다양한 미세공극이 잘 발달하기 때문인 것으로 보인다.