제지산업은 다량의 산업부산물을 배출하고 있으며, 제지애쉬 발생량도 증가하고 있다. 본 연구에서는 제지애쉬를 시멘트 혼합재로 사용하기 위해서 수화수를 사용하여 전처리 하였다. 전처리 제지애쉬와 석고를 혼합하여 혼합재를 제조하였으며, 이후 시멘트를 대체하여 사용하였다. 제지애쉬 혼합시멘트는 제지애쉬 함량에 따라 물성이 변화하였으나, 10% 이하 사용시에는 기존 OPC와 동등 물성이 발현되었다. 이때 압축강도는 수화물 중 $Ca(OH)_2$의 생성량과도 일정 상관성을 나타내었으며, 3일 강도는 $Ca(OH)_2$ 함량이 증가할수록, 28일 강도는 감소할수록 압축강도가 증가하였다.
제과회사 폐수처리의 화학적 응집공정을 최적화하기 위하여 이 연구를 수행하였다. 미처리 폐수의 $COD_{Mn}$과 총 고형분은 각각 $200{\sim}820ppm$과 $860{\sim}1360ppm$이었다. 폐수의 총 고형물의 성분은 당 40%, 단백질 10%, hexane-soluble 20%, 회분 30%였다. 650 nm에서의 turbidity와 suspended solid(SS)간에는 상관관계가 있었으므로, turbidity는 폐수의 on-line 측정도구로 사용할 수 있었다. 여러 응집제 중에서 $COD_{Mn}$과 SS 제거에 가장 효과적인 것은 $Al_2(SO_4)_3:Ca(OH)_2$의 조합 사용이었다. 최적의 $Al_2(SO_4)_3:Ca(OH)_2$ 농도는 480 ppm : 200 ppm이었다. 최적의 폐수처리 시간은$(Al_2(SO_4)_3$ 첨가 : $Ca(OH)_2$ 첨가 : 응집 숙성) 2 : 2 : 10분이었다. 이러 번의 $Al_2(SO_4)_3:Ca(OH)_2$ 처리공정은 gelatin과 계면활성제의 응집저해 현상을 극복할 수 있었으며, 미생물 슬러지의 첨가는 이 응집저해 물질들 제거에 도움이 되었다.
본 연구에서는 명반석 $[K_{2}SO_{4}{\cdot}Al_{2}(SO_{4})_{3}{\cdot}4Al(OH)_{3}]$을 고로수쇄슬래그의 활성화제로서 활용하기 위하여 하소 명반석과 고로수쇄슬래그의 수화반응 특성을 연구하였다. $650{\circ}C$에서 하소시킨 명반석은 $KAl(SO_{4})_{2}$와 $Al_{2}O_{3}$로 구성되어 있으며 하소 명반석-소석회-석고 계에서 하소 명반석은 소석회 및 석고와 $2KAl(SO_{4})_{2}+2Al_{2}O_{3}+13Ca(OH)_{2}+5CaSO_{4}{\cdot}2H_{2}O+73H_{2}O{\rightarrow}3(3CaO{\cdot}Al_{2}O_{3}{\cdot}3CaSO_{4}{\cdot}32H_{2}O)+2KOH$와 같이 반응하여 ettringite($3CaO{\cdot}Al_{2}O_{3}{\cdot}3CaSO_{4}{\cdot}32H_{2}O)$를 형성한다. 하소 명반석-고로수쇄슬래그 계에서는 하소 명반석에서 용해된 황산이온($SO_{4}^{2-}$)이 소석회와 반응하여 석고를 형성시키고, 석고는 다시 고로수쇄슬래그와 반응하여 ettringite를 형성시키면서 슬래그의 수화반응을 촉진시키기 때문에 하소 명반석을 고로수쇄슬래그의 활성화제로 사용할 수 있다.
3CaO.3Al2O3.CaSO4(C4A3)clinker was prepared by solid state reaction and then its hydration property was investigated. C4A3 clinker was fired at various temperatures in the range of 700~135$0^{\circ}C$. The hydration of it was studied by XRD, DSC, Solid-state 27Al MAS NMR and SEM. According to the results, the Ca4A3 clinker was produced by reacting calcium aluminates with CaSO4 and Al2O3 and C4A3 was formed as a main phase after calcining at 120$0^{\circ}C$. The hydration products were mainly calcium monosulfoaluminate hydrate and Al(OH)3, and they were produced after 2hrs of hydration. However the hydration rate was about 74% at 3days.
본 연구에서는 알칼리 이온의 침출을 완화하기 위해 전기화학적 처리로 100일 동안 수중 환경에 침지된 시멘트 페이스트의 표면을 현미경으로 관찰하였다. 계면 영역에서의 미수화물 입자와 공극률을 정량적으로 평가하기 위하여 주사 전자 현미경을 통해 후방 산란 전자(BSE) 이미지를 얻었다. 그 결과, 전기화학적 처리에 의해 표면부의 공극률이 크게 감소한 반면, 전하 상태에서 제한된 수화반응에 의해 미수화 입자는 다소 증가한 것으로 나타났다. 전기화학적 처리에서, C-S-H 겔에 존재하는 Ca2+ 이온은 공극수 내의 OH- 이온과 Ca(OH)2 형태로 침전되어 C-S-H 겔을 낮추면서 동시에 Ca(OH)2를 증대시킬 수 있다. 실질적으로 알칼리 침출에 대한 위험성은 전기화학적인 처리 하에서 제한된 이온화 매트릭스에 의해 감소될 수 있다.
아나타제형 $TiO_2$, 분말과 $Ca(OH)_2$ 분말을 출발물질로 하여 광화제로 KOH 및 NaOH를 각각 첨가한 후, 오토클레이브 내에서 수열반응시켜 perovskite구조를 갖는 $CaTiO_3$, 분말을 제조하였다. $CaTiO_3$, 분말 합성 시 광화제의 종류 및 농도에 따른 결정상 변화와 입자 형상 및 크기를 고찰한 결과, 광화제로 1 N KOH 용액을 사용한 경우, 약 0.7$\mu$m 크기의 구형입자가 합성되었고, 10 N KOH 용액을 사용한 경우, 3 $\mu$m 정도의 육면체형 입자로 합성되었다. 광화제인 KOH 농도가 증가함에 따라 구형입자로부터 육면체형 입자로 형상이 변화되었으며, 입자의 크기도 증가하였다. 1 N NaOH 용액을 광화제로 사용한 경우에는 0.5~1 $\mu$m 정도의 구형입자가 합성되었고, 10 N NaOH 용액을 사용한 경우에는 1~4 $\mu$m 정도의 육면체 형상을 갖는 입자와 10$\mu$m 이상인 휘스커형 입자가 혼합된 형상으로 합성되었다. KOH 광화제와 마찬가지로 NaOH 광화제의 농도가 증가함에 따라 육면체 및 휘스커 형상을 갖는 입자로 변화하였으며, 입자의 크기도 아울러 증가하였다. 성분 분석 결과 휘스커 형상의 입자의 경우에는 육면체형 입자에서 관찰된 sodium성분이 검출되지 않았다.
국내에서 채광되는 백운석(dolomite, $CaMg(CO_3)_2$)을 회분식 형태의 마이크로웨이브 소성로($950^{\circ}C/60min$)에 의해 소성하여 경소백운석($CaO{\cdot}MgO$)을 제조하였다. 국내에서 산출된 두 개의 백운석 시료를 대상으로 경소백운석($CaO{\cdot}MgO$) 제조 후 수화 특성을 규명한 결과 반응성이 다름을 규명하였다. 경소백운석($CaO{\cdot}MgO$)의 수화 특성의 반응성을 이용하여 강산성 양이온 교환수지와 반응 시켜서 MgO를 분리하는 조건을 실시하였다. 분리 실험 조건은 경소백운석($CaO{\cdot}MgO$)과 $R-SO_3H$ (1:12 mass %)로 칼슘이온 흡착($Ca-(R-SO_3)_2$)하여 MgO를 분리하였다. 분리 후 MgO의 함량은 94 mass % 이상으로 분리되었다. 분리된 MgO를 $950^{\circ}C$, 60 min 동안 열처리 후 MgO의 순도는 96 mass %로 나타났다. 그리고칼슘 이온이 흡착된강산성 양이온교환수지($Ca-(R-SO_3)_2$)와 NaOH, $CO_2$ gas 반응에 의해서 98 mass %의 $CaCO_3$를 합성하였다.
본 연구는 TG/DTA, MIP 장비를 활용한 콘크리트의 미세정량분석시, Ca(OH)$_2$량 및 미세공극구조 분석 결과값의 편차가 큰 것에 주목하여, 시료의 채취 위치가 분석결과에 영향을 미친다고 판단하여 시료의 채취 위치에 따른 미세정량분석 결과를 평가하였다. 그 결과 시료의 채취 위치에 따라 외부(P-1)에서 내부(P-3)일수록 Ca(OH)$_2$이 증가하며 공극량은 감소하는 것을 확인하였다.
The characteristics of floc formation of the iron(Fe) ions contained in the acid mine drainage was studied for developing the process treating the acid mine drainage. The iron(Fe) ions were formed into flocs by the acid-base reaction with the added $Ca(OH)_2$. The molal ratio of iron(Fe) vs $Ca(OH)_2$ was one of major control variables in treatment; pH change, iron(Fe) ions concentration in treated drainage, DO (dissolved oxygen content). In addition, the air gave much effect on the color of the $iron(Fe)-Ca(OH)_2$ flocs and the attachment to magnet. The attaching to the magnet of the flocs formed in the air was much less than the case without air.
Calcium silicate, larnite, merwinite, akermanite 로 구성된 무해화된 폐석면으로부터 화학적 처리를 통한 유가금속 회수를 위한 성분별 회수 조건, 유가금속 회수 공정 최적화 등에 대한 연구를 수행하였다. DACW (detoxified asbestos-containing waste)의 주성분인 Si, Ca, Mg을 SiO2, CaSO4, Mg(OH)2 화합물 형태로 분리, 회수하였다. 분리된 각 성분은 XRD 및 ICP 분석을 통하여 확인하였다. 성분별 회수 조건은 산을 처리하여 SiO2를 우선 분리하고 연속해서 H2SO4 처리하여 Ca는 황산염인 CaSO4 형태로 회수하였다. 남은 Mg는 강염기 조건에서 Mg(OH)2로 침전시켜 회수하였다. 본 연구는 지정 폐기물인 폐석면을 무해화하여 구성 성분을 회수 하여 매립에 의한 석면 폐기물의 기존 처리 과정을 자원 순환형 녹색 기술로의 전환이 가능함을 제시하였다.
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[게시일 2004년 10월 1일]
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