굴패각 분말로부터 칼슘 이온 추출과 불순물 제거 (Extraction of Calcium Ions and Removal of Impurities from Oyster Shell Powders)

서지정보

· 발행기관 : 한국산학기술학회
· 수록지 정보 : 한국산학기술학회논문지 / 23권 / 9호 / 154 ~ 160페이지
· 저자명 : 윤유정, 고현주, 류영복

초록

본 연구는 굴패각을 활용해 PCC 합성에 적절한 칼슘 추출 조건 확보를 위한 목적으로 수행되었다. 이를 위해 서로 다른 추출제를 사용하여 굴패각 분말과 추출제의 비율(고액비), 굴패각 분말의 입도, 추출 시간, 추출제의 농도에 따른 영향을 살펴보았다. 굴패각 분말이 용해된 추출 여액은 pH 조절을 통해 불순물을 제거하고, 칼슘 이온의 순도를 높였다. 추출 과정 전, 후의 분말과 침전물에 대한 특성 분석은 XRD, XRF, TGA-DSC를 통해 실시하였고, 추출 여액 내 칼슘 이온 농도는 칼슘 전극과 ICP를 활용하여 측정하였다. XRD 분석 결과 실험에 사용한 굴패각 분말은 aragonite 결정구조를 보였으며, 400 ℃로 열처리한 분말에서 calcite가 확인되었고, 900 ℃부터는 전부 산화칼슘으로 전이된 것을 관찰하였다. 추출 조건 검토 결과, 사용 가능한 추출제는 아세트산, 염산이었으며, 추출제의 농도는 1 M, 분말의 입도 200 ㎛ 이하, 고액비 50 g/L, 추출 시간은 30분이 적절하였다. pH 조절 과정에서 염산을 추출제로 사용한 경우, 미량의 불순물(산화철)이 침전되는 것이 발견되었다. 아세트산을 사용한 경우, 불순물이 관찰되지 않았으며 염산 대비 90 % 수준의 칼슘 추출 효율을 보였다. 추출 효율, 불순물 유입 방지 등을 고려하였을 때, 아세트산을 사용하는 것이 바람직하다.

영어초록

This study was conducted to obtain the appropriate calcium extraction condition for the production of PCC using oyster shells. Different extractants were used to examine the effect from the ratio of oyster shell powder to extractant (the solid-to-liquid ratio), from the particle size of the oyster shell powders, from the extraction time, and from the concentration of the extractant. The extracted filtrate in which the oyster shell powders were dissolved removed impurities through pH adjustments, and increased the purity of the calcium ions. Characterization of the powders and precipitates before and after the extraction process was carried out through XRD, XRF, and TGA-DSC, and the calcium ion concentration in the extraction filtrate was measured using a calcium electrode and ICP. According to XRD analyses, the oyster shell powders used in the experiment showed aragonite crystals, heat-treated powders at 400 ℃ were partially transformed into calcite, and all the oyster shell powders were transformed into calcium oxide at 900 ℃. As a result of reviewing the extraction conditions, the appropriate extractants were acetic acid, hydrochloric acid, etc., the concentration of the extractant was 1M, the particle size of the powders was 200 μm or less, the solid-to-liquid ratio was 50 g/L, and the extraction time was 30 minutes. During the pH adjustment process, when hydrochloric acid was used as the extractant, a small amount of impurities (iron oxide) was found to precipitate. When acetic acid was used, impurities were not observed, and calcium extraction efficiency was 90% compared to hydrochloric acid. Considering the extraction efficiency and removal of impurities, we suggest using acetic acid as an extractant.

참고자료

· 없음