KR101917446B1 - Method for seperating oil from used oil in water emulsion by electrolysis - Google Patents
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Abstract
본 발명은 전기 분해를 이용한 폐 수중유(oil in water) 에멀젼 내 불용성 오일의 분리 방법에 관한 것으로, 보다 상세하게는 금속 불순물을 포함하는 폐 수중유(oil in water) 에멀젼을 제공하는 단계; 및 상기 폐 수중유 에멀젼 내 오일 유적으로부터 금속 불순물을 분리하기 위해 전기분해하는 단계를 포함하는, 폐 수중유(oil in water) 에멀젼 내 불용성 오일의 분리 방법, 이를 적용한 폐 수중유(oil in water) 에멀젼의 재사용 방법 및 폐 수중유(oil in water) 에멀젼 내 불용성 오일의 분리 장치에 관한 것이다. The present invention relates to a method for separating an insoluble oil in an oil in water emulsion using electrolysis, and more particularly, to a method for separating an oil in water emulsion containing metal impurities. And separating the metal impurities from the oil residues in the waste water heavy oil emulsion. The method for separating insoluble oil in an oil in water emulsion, The present invention relates to a method for reusing an emulsion and an apparatus for separating an insoluble oil in an oil in water emulsion.
Description
본 발명은 전기 분해를 이용한 에멀젼 오일의 유수분리 방법에 관한 것으로, 보다상세하게는 주로 금속 제조 및 가공 시 압력에 의한 마찰이 발생하는 공정에서 마찰력의 감소를 위해 사용되는 에멀젼 오일 중 오일의 불순물 분리에 관한 것이다.More particularly, the present invention relates to a method for separating impurities of an oil in an emulsion oil used for reducing frictional force in a process where friction due to pressure is generated during metal production and processing, .
수용성 오일은 불용성 오일에 유화제를 첨가하여 수용액 내에서 에멀젼 형태로 분산되어 있도록 만든 것으로 이와 같이 수용성으로 제조하여 윤활 작용 및 마찰 저감 작용을 하게 하는 것으로, 이와 같은 오일을 수용성으로 만드는 이유는 불용성 오일 자체는 화재에 민감하고 변성이 될 경우 변성된 오일과 성능을 유지하고 있는 오일의 분리가 어렵기 때문이다. The water-soluble oil is prepared by adding an emulsifier to an insoluble oil and dispersing it in the form of an emulsion in an aqueous solution. The water-soluble oil is made to be water-soluble so as to perform a lubricating action and a friction reducing action. Is sensitive to fire and is denatured because it is difficult to separate denatured oil and oil that maintains performance.
오일은 다양한 공정에 사용되면서 공정 중에서 발생하는 불순물이 점차 포함되고 압력과 열을 받으면서 변성되고 유화되어 분산되어 있던 일부 오일이 다시 불용성으로 변하여 물과 분리되며, 또한 불순물이 이러한 유적 내에 포함되거나 반응하여 유기 금속 성분으로 변형되면서 그 기능을 상실하므로 이를 반드시 제거해주어야 한다. As oil is used in various processes, the impurities generated in the process are gradually contained, and some oil which has been denatured and emulsified under pressure and heat is re-insoluble and separated from water, and impurities are contained or reacted Since it is transformed into an organometallic component and its function is lost, it must be removed.
종래의 경우 이러한 물질의 분리를 위해서 통상적으로 가장 널리 이용되는 유수 분리 기술을 적용하여 왔다. 유수 분리 기술은 물과 기름의 비중 차이를 이용하여 부상하는 오일을 제거하는 방식이며, 여기에 메탈 슬러지는 비중이 물보다 크므로 침전 제거하거나 자성을 띤 금속은 자성분리를 통해 제거하는 공정으로 불순물을 제거할 수 있었다. 그러나 불순물화 된 불용성 오일 유적 내에 다량의 메탈 불순물이 포함되면 그 밀도가 물과 유사한 상태가 되어 부상이나 침강되지 않고 수용성 오일 자체 성분과 동일하게 용액 내에서 함께 움직이기 때문에 분리에 많은 시간이 필요하거나 분리가 되지 않는 문제점이 있었다. Conventionally, the most widely used water separation technique has been applied for separation of such materials. Oil-water separation technology is a method of removing floating oil by using the difference of specific gravity between water and oil. Metal sludge has a specific gravity larger than water, so it removes precipitate or magnetic metal by magnetic separation. Impurity Can be removed. However, when a large amount of metal impurities are contained in the impurity-insoluble oil residue, the density thereof becomes similar to that of water, so that it does not float or precipitate and moves together in the same solution as the water-soluble oil itself. There is a problem that separation can not be performed.
이러한 문제를 극복하기 위하여 미국특허 US 4,497,707에서는 친수성/친유성 물질을 포함시켜 유수 분리가 이들 물질에 흡수되도록 하여 분리하는 방식을 개시하고 있으나, 이와 같이 방법에 의해 분리된 오일의 재이용은 가능하나 그 방법이 복잡하고 밀도 차이가 없는 유적의 신속한 분리 메커니즘을 제공하지 못한다. 또한, 한국 공개실용신안 20-2015-0002997에는 메쉬에 의하여 불순물을 단순 분리하여 재이용하는 방법을 개시하고 있으며, 분리 속도를 향상시키는 기술을 개시하고 있지 않다. In order to overcome this problem, U.S. Patent No. 4,497,707 discloses a method in which hydrophilic / lipophilic substances are incorporated into oil-water separation so as to be absorbed by these materials. However, oil separated by such a method can be reused, The method does not provide a rapid separation mechanism of the complexes and densities without density differences. Korean Utility Model Publication No. 20-2015-0002997 discloses a method for simply separating and reusing impurities by a mesh, and does not disclose a technique for improving the separation speed.
따라서, 에멀젼 오일 중 오일의 불순물을 신속하게 분리할 수 있는 기술이 제공되는 경우 관련 분야에서 널리 적용이 가능할 것으로 기대된다. Therefore, when a technology capable of rapidly separating impurities of an oil in an emulsion oil is provided, it is expected that the method will be widely applicable in the related field.
본 발명의 한 측면은 전기분해에 의한 폐 수중유(oil in water) 에멀젼 내 불용성 오일의 분리 방법을 제공하는 것이다. One aspect of the present invention is to provide a method for separating insoluble oil in an oil in water emulsion by electrolysis.
본 발명의 다른 측면은 본 발명의 폐 수중유(oil in water) 에멀젼 내 불용성 오일의 분리 방법을 이용한 폐 수중유(oil in water) 에멀젼의 재사용 방법을 제공하는 것이다. Another aspect of the present invention is to provide a method for reusing an oil in water emulsion using a method for separating an insoluble oil in an oil in water emulsion of the present invention.
본 발명의 또 다른 측면은 전기분해조를 구비하는 폐 수중유(oil in water) 에멀젼 내 불용성 오일의 분리 장치를 제공하는 것이다. Another aspect of the present invention is to provide an apparatus for separating insoluble oil in an oil in water emulsion having an electrolytic bath.
본 발명의 일 견지에 의하면, 금속 불순물을 포함하는 폐 수중유(oil in water) 에멀젼을 제공하는 단계; 및 상기 폐 수중유 에멀젼 내 오일 유적으로부터 금속 불순물을 분리하기 위해 전기분해 하는 단계를 포함하는, 폐 수중유(oil in water) 에멀젼 내 불용성 오일의 분리 방법에 제공된다.In accordance with one aspect of the present invention, there is provided a method of making an oil in water emulsion comprising: providing an oil in water emulsion comprising metal impurities; And electrolysis to separate metallic impurities from the oil residues in the waste water heavy oil emulsion. The present invention also provides a method for separating insoluble oil in an oil in water emulsion.
상기 금속 불순물은 철 분말, 아연 분말, 크롬 분말 또는 이들의 혼합 분말인 것이 바람직하다.The metal impurities are preferably iron powder, zinc powder, chromium powder, or mixed powder thereof.
상기 전기 분해하는 단계는 10 내지 30V의 전압에 의해 수행되는 것이 바람직하다.It is preferable that the electrolyzing step is performed by a voltage of 10 to 30V.
상기 전기 분해하는 단계는 0.5 내지 2.5 mA/cm2의 전류에 의해 수행되는 것이 바람직하다.The electrolysis step is preferably carried out by a current of 0.5 to 2.5 mA / cm < 2 >.
상기 전기분해하는 단계 수행 후 자성 분리에 의해 철 분말을 회수하는 단계를 추가로 수행하는 것이 바람직하다.It is preferable to further perform a step of recovering iron powder by magnetic separation after performing the electrolysis step.
상기 전기분해하는 단계 수행 후에 침전, 유수분리, 분리막, 원심분리 및 하이드로사이클론으로 이루어진 그룹으로부터 선택된 적어도 하나의 방법에 의해 분리된 금속 불순물을 회수하는 단계를 추가로 수행하는 것이 바람직하다.After the electrolysis step, it is preferable to further perform the step of recovering metal impurities separated by at least one method selected from the group consisting of precipitation, oil water separation, separation membrane, centrifugation and hydrocyclone.
상기 전기분해하는 단계 수행 전에 침전, 유수분리, 분리막, 원심분리 및 하이드로사이클론으로 이루어진 그룹으로부터 선택된 적어도 하나의 방법을 추가로 수행하는 것이 바람직하다.It is preferable to perform at least one method selected from the group consisting of precipitation, oil separation, membrane separation, centrifugation and hydrocyclone before the electrolysis step.
본 발명의 다른 견지에 의하면, 상기 본 발명의 폐 수중유(oil in water) 에멀젼 내 불용성 오일의 분리 방법에 의해 금속 불순물 및 상부에 분리된 오일이 회수된 수중유(oil in water) 에멀젼을 재사용 하는 단계를 포함하는, 폐 수중유(oil in water) 에멀젼의 재사용 방법이 제공된다.According to another aspect of the present invention, there is provided a method for separating insoluble oil in an oil in water emulsion according to the present invention by reusing an oil in water emulsion in which metal impurities and separated oil are recovered from the upper part, A method of reusing an oil in water emulsion is provided.
본 발명의 또 다른 견지에 의하면, 금속 불순물을 포함하는 폐 수중유(oil in water) 에멀젼 내 오일 유적으로부터 금속 불순물을 분리하기 위한 전기분해조를 구비하며, 상기 전기분해조는 정류기 및 전극을 포함하는, 폐 수중유(oil in water) 에멀젼 내 불용성 오일의 분리 장치가 제공된다.According to another aspect of the present invention, there is provided an electrolytic bath for separating metal impurities from oil residues in an oil in water emulsion containing metal impurities, the electrolytic bath comprising a rectifier and an electrode , An apparatus for separating insoluble oil in an oil in water emulsion is provided.
상기 장치는 폐 수중유(oil in water) 에멀젼을 수집하는 수집조, 전기분해조 후 자성 분리에 의해 철 분말을 회수하기 위한 자성 분리 장치 및 유수분리 장치를 추가로 포함하는, 폐 수중유(oil in water) 에멀젼 내 불용성 오일의 분리 장치가 제공된다.The apparatus comprises a collecting tank for collecting oil in water emulsion, a magnetic separating device for recovering iron powder by magnetic separation after electrolysis, and a water separator, in water emulsion is provided.
본 발명에 의하면, 종래 재생된 폐 수중유(oil in water) 에멀젼의 품질이 매우 열위하여 일정 양을 버리고 새로 투입하여 전체 품질을 일정 수준 이상으로 유지함에 따라 소모되는 정상적인 폐 수중유(oil in water) 에멀젼을 획기적으로 저감할 수 있으며, 이에 따라 공정의 경제성 및 설비의 효율 향상에 크게 기여할 수 있다. According to the present invention, in order to greatly improve the quality of the oil-in-water emulsion, which has been conventionally regenerated, a certain amount of oil is poured into the oil, ) Emulsion can be drastically reduced, which contributes greatly to the economical efficiency of the process and the efficiency of the equipment.
도 1은 본 발명에 의한 수용성 오일 분리 및 재이용의 예시적인 공정 흐름도를 도시한 것이다.
도 2는 수용성 오일 분리 및 재이용 방법의 예시적인 모식도를 도시한 것이다.
도 3은 실시예의 전기분해에 의해 분리된 부상 오일과 분리되지 않은 오염 오일 유적의 현미경 사진을 나타낸 것이다.
도 4는 실시예의 전기분해 전후의 수용성 오일의 사진을 나타낸 것이다.
도 5는 실시예에서의 전기분해 시 전압과 전류의 상관 관계를 나타낸 그래프이다. BRIEF DESCRIPTION OF THE DRAWINGS Figure 1 shows an exemplary process flow diagram of water-soluble oil separation and reuse according to the present invention.
Figure 2 shows an exemplary schematic diagram of a method for water-soluble oil separation and reuse.
FIG. 3 is a micrograph of a flooded oil separated by electrolysis of the embodiment and a contaminated oil residue not separated. FIG.
Fig. 4 shows photographs of water-soluble oil before and after electrolysis in the examples.
5 is a graph showing a correlation between voltage and current during electrolysis in the embodiment.
이하, 첨부된 도면을 참조하여 본 발명의 바람직한 실시 형태를 설명한다. 그러나, 본 발명의 실시 형태는 여러 가지 다른 형태로 변형될 수 있으며, 본 발명의 범위가 이하 설명하는 실시 형태로 한정되는 것은 아니다. Hereinafter, preferred embodiments of the present invention will be described with reference to the accompanying drawings. However, the embodiments of the present invention can be modified into various other forms, and the scope of the present invention is not limited to the embodiments described below.
본 발명에 의하면, 폐 수중유(oil in water) 에멀젼이 금속 불순물을 포함함에 따라 그 밀도가 물과 유사한 상태가 되어 부상이나 침강되지 않아 분리에 많은 시간이 필요하거나 분리가 되지 않는 문제점을 해결할 수 있는 폐 수중유(oil in water) 에멀젼 내 불용성 오일의 분리 방법이 제공된다.According to the present invention, as the oil in water emulsion contains metal impurities, the density of the oil in water emulsion becomes similar to that of water and does not float or precipitate, A method for separating an insoluble oil in an oil in water emulsion is provided.
보다 상세하게, 본 발명의 폐 수중유(oil in water) 에멀젼 내 불용성 오일의 분리 방법은 금속 불순물을 포함하는 폐 수중유(oil in water) 에멀젼을 제공하는 단계; 및 상기 폐 수중유 에멀젼 내 오일 유적으로부터 금속 불순물을 분리하기 위해 전기분해 하는 단계를 포함하는 것이다. In more detail, a method for separating an insoluble oil in an oil in water emulsion of the present invention comprises the steps of: providing an oil in water emulsion containing metal impurities; And electrolyzing to separate metal impurities from oil residues in the waste water heavy oil emulsion.
본 발명에 적용될 수 있는 수중유(oil in water) 에멀젼은 오일이 유화제(계면활성제에 의해) 물과 혼합된 상태의 수중유(oil in water) 에멀젼을 의미하는 것으로, 예를 들어 철강 제조 공정 중 냉간 압연 및 전기강판 공정의 압연유, 절삭 공정의 절삭유, 가공 공정의 마찰 저감유 등을 포함하는 것이다. The oil in water emulsion which can be applied to the present invention means an oil in water emulsion in which the oil is mixed with water (by a surfactant) and, for example, Rolling oil in cold rolling and electric steel sheet processing, cutting oil in cutting process, friction reduction in machining process, and the like.
이와 같은 있는 수중유(oil in water) 에멀젼은 사용 기간에 따라 금속 분말, 이온, 산화물 등에 의하여 오염이 일어나고, 압력과 열에 의해 열화/변성이 일어나므로, 불순물인 금속 성분과 열화/변성에 의한 불용성 오일류를 신속하게 분리하여 제거하여 수중유(oil in water) 에멀젼을 공정 내에 재이용할 수 있을 것이 요구된다. Such an oil in water emulsion is contaminated by metal powder, ions, and oxides depending on the period of use, and is deteriorated / denatured by pressure and heat. Therefore, the metal component, which is an impurity, and the insoluble It is required that oil streams be rapidly separated and removed so that the oil in water emulsion can be reused in the process.
이때, 상기 금속 불순물은 철 분말, 아연 분말, 크롬 분말 또는 이들의 혼합 분말인 것으로, 특히 제한되는 것은 아니며, 밀도가 1 초과인 어떠한 금속 분말일 수 있고, 바람직하게는 겉보기 밀도가 3 이상인 것이다. The metal impurities may be iron powder, zinc powder, chromium powder, or mixed powder thereof. The metal powder may be any metal powder having a density of more than 1, and preferably has an apparent density of 3 or more.
본 발명의 상기 전기 분해하는 단계는 10 내지 30V의 전압에 의해 수행되는 것이 바람직하며, 보다 바람직하게는 20 내지 25V의 전압에서 수행되는 것이다. 인가 전압이 10V 미만인 경우에는 인가 전압이 약해 전류가 용액 내에 형성되기가 어려우므로 유적 내에 포함된 불순물을 유적 밖으로 끌어당기는 인력이 약해지는 문제가 있고, 30V를 초과하는 경우에는 물 자체가 전기분해되어 기포가 발생하고 불필요한 전기에너지가 소비되는 문제가 있다. The electrolysis step of the present invention is preferably carried out at a voltage of 10 to 30 V, more preferably at a voltage of 20 to 25 V. When the applied voltage is less than 10 V, the applied voltage is weak and it is difficult for the current to form in the solution. Therefore, there is a problem that attraction force pulling out the impurities contained in the remains is weakened. When the applied voltage exceeds 30 V, There is a problem that bubbles are generated and unnecessary electric energy is consumed.
한편, 상기 전기 분해하는 단계는 0.5 내지 2.5 mA/cm2의 전류에 의해 수행되는 것이 바람직하며, 보다 바람직하게는 1.5 내지 1.9 mA/cm2의 전류에서 수행되는 것이다. 인가 전류가 0.5 mA/cm2 미만인 경우에는 전극의 단위 표면적 당 전하량이 너무 적어 전류가 용액 내에 형성되기가 어려우므로 유적 내에 포함된 불순물을 유적 밖으로 끌어당기는 인력이 약해지는 문제가 있고, 2.5 mA/cm2를 초과하는 경우에는 물 자체가 전기분해 되어 기포가 발생하고 불필요한 전기에너지가 소비되는 문제가 있다.On the other hand, the electrolysis step is preferably carried out at a current of 0.5 to 2.5 mA / cm 2 , more preferably at a current of 1.5 to 1.9 mA / cm 2 . When the applied current is less than 0.5 mA / cm 2, the amount of charge per unit surface area of the electrode is too small to form an electric current in the solution. Therefore, there is a problem that attraction attracting impurities contained in the residue is weakened. cm < 2 >, there is a problem that water itself is electrolyzed to generate bubbles and unnecessary electric energy is consumed.
본 발명에서는 전기분해의 원리를 적용하여 오염된 폐 수중유(oil in water) 에멀젼에 직류 전기를 전극을 통해 인가해줌으로써, 전기영동의 원리에 의하여 폐 수중유(oil in water) 에멀젼의 오일 유적내의 금속 분말 불순물이 전기에너지에 의하여 입자의 극성에 따라 양극 혹은 음극으로 끌어당겨 지면서 오일 유적 내에서 빠져 나오게 되며, 이와 같이 빠져나온 금속 분말은 밀도 차이에 의해 즉시 가라앉게 되고 금속 분말이 제거된 불용성 오일 유적은 가벼워져서 즉시 부상하게 되는 원리이다. In the present invention, the principle of electrolysis is applied to apply a direct current to an oil-in-water emulsion of contaminated waste water through an electrode, whereby the oil residue of an oil in water emulsion The metal powder in the metal powder is pulled out to the anode or the cathode according to the polarity of the particles due to the electric energy and comes out from the oil droplet. The metal powder thus removed is immediately submerged by the density difference, Oil remains are lighter and will rise immediately.
그러므로 이러한 본 발명의 공정을 수행하는 경우에는 종래의 자성 분리 및 유수 분리의 효율이 현저하게 상승하게 되어 공정의 운영 시간을 단축하고 불순물 제거율을 획기적으로 높일 수 있다.Therefore, when the process of the present invention is carried out, the efficiency of the conventional magnetic separation and water separation is remarkably increased, so that the operating time of the process can be shortened and the impurity removal rate can be drastically improved.
예를 들어, 금속 분말 중 철 분말의 보다 명확한 제거를 위해 상기 전기분해 하는 단계 수행 후 자성 분리에 의해 철 분말을 회수하는 단계를 추가로 수행할 수 있다.For example, in order to more clearly remove the iron powder in the metal powder, the iron powder may be further recovered by magnetic separation after the electrolysis step.
나아가, 상기 전기분해 하는 단계 수행 후에 침전, 유수분리, 분리막, 원심분리 및 하이드로사이클론으로 이루어진 그룹으로부터 선택된 적어도 하나의 방법에 의해 분리된 금속 불순물을 회수하는 단계를 추가로 수행할 수 있으며, 다만 이에 제한되는 것은 아니며, 종래의 어떠한 분리 공정을 추가로 수행할 수 있다. Further, after performing the electrolysis step, a step of recovering metal impurities separated by at least one method selected from the group consisting of precipitation, oil water separation, separation membrane, centrifugation, and hydrocyclone may be further performed, But any conventional separation process may be additionally performed.
한편, 상기 전기분해 하는 단계 수행 전에 침전, 유수분리, 분리막, 원심분리 및 하이드로사이클론으로 이루어진 그룹으로부터 선택된 적어도 하나의 방법을 추가로 수행할 수도 있다. At least one method selected from the group consisting of precipitation, oil separation, membrane separation, centrifugation, and hydrocyclone may be further performed before the electrolysis step.
본 발명의 다른 견지에 의하면, 상술한 본 발명의 폐 수중유(oil in water) 에멀젼 내 불용성 오일의 분리 방법에 의해 금속 불순물 및 상부에 분리된 오일이 회수된 수중유(oil in water) 에멀젼을 재사용 하는 단계를 포함하는, 폐 수중유(oil in water) 에멀젼의 재사용 방법이 제공된다. According to another aspect of the present invention, there is provided a method for separating insoluble oil in an oil in water emulsion of the present invention as described above, wherein an oil in water emulsion, in which metal impurities and separated oil are recovered, A method of reusing an oil in water emulsion is provided, comprising the step of reusing.
종래 약 24시간 이상 정체시켜서 부상 분리되는 불용성 오일은 본 발명에 의하는 경우 약 1분 이내에 이와 같은 분리가 완료되므로 속도로는 약 1000배 이상의 효과가 있는 것이며, 최종 처리된 수중유 에멀젼의 품질 역시 종래 대비 획기적으로 개선되어 폐기 처분되는 오일의 약 90% 이상은 재이용이 가능한 수준으로 처리가 가능하게 된다. Since the insoluble oil which has been conventionally stuck for about 24 hours or more and floated and separated is completed according to the present invention within about 1 minute, the speed of 1000 times or more is effective. The quality of the final processed oil-in-water emulsion It is remarkably improved as compared with the conventional one, so that about 90% or more of the oil to be disposed of can be treated to a level that can be reused.
본 발명에 의한 예시적인 폐 수중유(oil in water) 에멀젼의 재사용 공정은 도 1에 도시된 바와 같다. 사용 공정에서 배출된 폐 수중유 에멀젼이 수집조에 모이면 전기분해 공정을 수행한 후, 후속적으로 통상적인 자성 분리 및 유수 분리 기술을 적용할 수 있다. 이 경우 그 분리 속도가 현저히 증가하며 효율이 높아져 대부분의 정제 오일을 재이용할 수 있데 된다. 상기 전기분해 공정에서는 오염된 폐 수중유 에멀젼의 오일 유적 내에 메탈 슬러지(금속 분말)에 의해 물과 유사한 밀도를 가지는 오일 유적이 생성되어 종래의 분리기술을 적용할 경우 물과 이들 불용성 오일 유적이 서로 분리되지 않는 문제를 해결할 수 있다. The reuse process of an exemplary oil in water emulsion according to the present invention is as shown in Fig. If the waste water heavy oil emulsion discharged from the use process is collected in the collection tank, the electrolysis process may be performed and then the conventional magnetic separation and oil separation technique may be applied. In this case, the separation rate is significantly increased and the efficiency is increased, so that most refined oil can be reused. In the electrolysis step, oil sludge having a density similar to that of water is generated by the metal sludge (metal powder) in the oil sludge of the contaminated waste water heavy oil emulsion, so that when the conventional separation technique is applied, It is possible to solve the problem that is not separated.
본 발명의 또 다른 견지에 의하면, 상술한 본 발명의 폐 수중유(oil in water) 에멀젼 내 불용성 오일의 분리 방법 및 폐 수중유(oil in water) 에멀젼의 재사용 방법에 적용될 수 있는 폐 수중유(oil in water) 에멀젼 내 불용성 오일의 분리 장치가 제공된다.According to another aspect of the present invention, there is provided a method for separating an insoluble oil in an oil in water emulsion of the present invention and a method for reusing an oil in water emulsion, An apparatus for separating insoluble oil in an oil in water emulsion is provided.
보다 상세하게, 본 발명의 폐 수중유(oil in water) 에멀젼 내 불용성 오일의 분리 장치는 금속 불순물을 포함하는 폐 수중유(oil in water) 에멀젼 내 오일 유적으로부터 금속 불순물을 분리하기 위한 전기분해조를 구비하며, 상기 전기분해조는 정류기 및 전극을 포함할 수 있다. More specifically, an apparatus for separating an insoluble oil in an oil in water emulsion of the present invention comprises an electrolytic bath for separating metallic impurities from oil residues in a waste water oil emulsion containing metal impurities And the electrolytic bath may include a rectifier and an electrode.
한편, 상기 장치는 폐 수중유(oil in water) 에멀젼을 수집하는 수집조, 전기분해조 후 자성 분리에 의해 철 분말을 회수하기 위한 자성 분리 장치 및 유수분리 장치를 추가로 포함할 수 있다. On the other hand, the apparatus may further include a collecting tank for collecting oil in water emulsion, a magnetic separating device for recovering iron powder by magnetic separation after electrolysis, and an oil water separating device.
본 발명에 의한 예시적인 폐 수중유(oil in water) 에멀젼 내 불용성 오일의 분리 장치를 도 2에 도시하였다. 도 2에서와 같이 압연공정(2)에 공급된 수중유 에멀젼 (1)은 사용 후 금속 불순물과 열화된 불용성 오일을 포함하여 집수조(3)로 모이게 되고 이 오염된 수중유 에멀젼은 전기분해조(4)로 유입되며 여기에서 정류기 (5)에 의해 직류 전원이 전극(11)에 공급되어 금속 슬러지와 불용성 오일 유적의 신속한 분해가 일어나게 되고, 이후 자성분리기(6)에 의해 금속 분말(7)은 분리되고 유수분리기 (8)에 의해 불용성 오일 (9)이 제거되면 정상적인 제품의 정제 수중유 에멀젼 (10)은 전량 재이용이 가능해 진다.An apparatus for separating insoluble oil in an exemplary oil in water emulsion according to the present invention is shown in Fig. As shown in Fig. 2, the oil-in-water emulsion 1 supplied to the rolling
이하, 구체적인 실시예를 통해 본 발명을 보다 구체적으로 설명한다. 하기 실시예는 본 발명의 이해를 돕기 위한 예시에 불과하며, 본 발명의 범위가 이에 한정되는 것은 아니다.Hereinafter, the present invention will be described more specifically by way of specific examples. The following examples are provided to aid understanding of the present invention, and the scope of the present invention is not limited thereto.
1. 전기 분해를 이용한 1. Using electrolysis 에멀젼emulsion 오일의 유수분리 Oil separation of oil
실시예Example
전기 강판 공장 제조 공정에 이용되고 있는 수용성 오일을 채취하였다. 먼저 오염된 수용성 오일을 수조에 담고 전기 분해를 위한 전극을 침적한 다음 전기를 인가하여 일어나는 현상을 관찰 하였다. The water-soluble oil used in the manufacturing process of the electric steel sheet factory was collected. First, contaminated water - soluble oil was placed in a water tank, and an electrode for electrolysis was immersed and then electricity was applied.
본 발명의 수조에 전기 강판 공장 제조 공정에 이용되고 있는 수용성 오일을 2L 담고, 0.5A, 20V의 전기를 인가 후 약 1분 뒤 전극을 제거하였다. 또한, 실험에 사용한 전극은 단면적이 260cm2였으며, 이를 전류 밀도로 환산하면 500mA/260cm2으로 1.9mA/cm2의 조건이었다. 도 4는 실험 전과 전극 제거 후의 수용성 오일을 비이커에 옮겨놓은 상태의 사진이다. 2 L of the water-soluble oil used in the manufacturing process of the electric steel sheet factory was placed in the water tank of the present invention, and the electrode was removed about one minute after the electricity of 0.5 A and 20 V was applied. The electrode used in the experiment is a cross-sectional area was 260cm 2, translates them to the current density was the condition of the 500mA / 260cm 2 1.9mA / cm 2 . Fig. 4 is a photograph of a state in which the water-soluble oil before the experiment and after the electrode removal are transferred to a beaker.
도 4의 사진에서 확인할 수 있는 바와 같이 전기를 인가함에 의해서 1분 이내에 매우 빠르게 오일이 부상되고 불순물이 분리되는 현상을 확인할 수 있었다. 이때, 하부의 정상적인 오일과 부상된 상부의 불용성 오일의 현미경 사진을 도 3에 나타내었다. 도 3에 있어서 4개의 사진 각각은 동일한 샘플의 다른 영역을 관찰한 것이며, 정상 에멀젼의 경우 일부 분리되지 않은 유적 내에 메탈 슬러지가 포함되어 있음을 확인할 수 있었다.As can be seen from the photograph of FIG. 4, it was confirmed that the oil was floated very quickly and the impurities were separated within one minute by applying electricity. At this time, a microphotograph of the lower normal oil and the floating upper insoluble oil is shown in FIG. In FIG. 3, each of the four photographs was obtained by observing another region of the same sample. In the case of the normal emulsion, it was confirmed that the metal sludge was contained in some unseparated sites.
상기 도 3의 사진을 보면 전기분해가 어떠한 원리에 의하여 이러한 신속한 불순물 분리를 가능하게 하는지를 이해할 수 있는데, 도 3(a)의 좌측 첫 번째와 우측 끝에 있는 사진의 둥근 유적 내에 메탈 슬러지가 차 있는 사진에서 불순물인 불용성 오일 유적에는 이와 같이 메탈 슬러지가 들어차 있어 그 밀도가 높아져 부상 및 침강 분리가 잘 되지 않았던 것을 알 수 있다.3, it is possible to understand how the electrolysis enables such rapid impurity separation by the principle of electrolysis. The metal sludge in the rounded ruins of the photographs at the left and right ends of FIG. 3 (a) The metal sludge was contained in the insoluble oil residue, which is an impurity, and the density of the metal sludge was increased, so that the floating and sedimentation separation were not performed well.
이러한 불순물이 본 발명의 공정에 따라 전기를 인가하여 줌에 따라 도 3(b)의 사진과 같이 메탈 슬러지와 오일 유적이 완전히 분리된 상태로 급격하게 부상하게 되는 것을 알 수 있다. 통상 이러한 상태를 자연적으로 얻기 위해서는 24시간 이상 정치해두어야 하며, 경우에 따라서는 더 오래 정치해야 하는데, 이 경우 부패에 의하여 용액 전체를 재이용 못하게 된다. 또한, 도 3(a)의 사진에는 매우 작은 유적이 보이는데, 이것이 정상적인 수용성 오일의 유적이다. 정제된 부분의 유적은 정상적인 형태를 대부분 띠고 있어 재이용이 가능함을 알 수 있다. As shown in FIG. 3 (b), the metal sludge and the oil droplets are completely separated from each other as the impurities are applied according to the process of the present invention. Normally, to get this state naturally, it must be left to stand for more than 24 hours and, in some cases, to stay longer, in which case the entire solution will not be re-used by corruption. Also, the photograph of Fig. 3 (a) shows very small ruins, which are remnants of normal water-soluble oils. It can be seen that the remains of the refined part are mostly in the normal form and can be reused.
비교예Comparative Example
전기 강판 공장 제조 공정에 이용되고 있는 수용성 오일을 채취하였다. 먼저 오염된 수용성 오일을 집수조에 수집한 후 자성분리 및 유수분리를 거친 시료를 사용하였으며, 이때 전기분해는 수행하지 않았다. The water-soluble oil used in the manufacturing process of the electric steel sheet factory was collected. First, the polluted water - soluble oil was collected in the collecting tank, and the sample subjected to the magnetic separation and the water separation was used. At this time, the electrolysis was not carried out.
실험예Experimental Example 1: 오일 1: Oil 에멀젼emulsion 성분의 검토 Review of Ingredients
오염된 수용성 오일의 초기 성분과 비교예에 따라 종래 방법에 의하여 처리된 시료 및 실시예에 따라 본 발명에서의 전기분해 공정을 도입하여 처리된 경우의 오일 성분을 상호비교평가 하여 아래 표 1에 나타내었다. The initial components of the contaminated water-soluble oil and the oil components when the electrolytic process of the present invention was treated according to the samples and the examples treated by the conventional method according to the comparative examples were compared and evaluated, .
이때, 실험 결과 중 총 금속(Total Metal) 수치는 ICP를 이용한 중금속 분석을 통해 결과를 얻었으며, 오일 에멀젼의 함량은 굴절율을 이용한 오일 농도계를 이용하여 측정하여 결과를 획득하였다. In this experiment, total metal values were obtained by heavy metal analysis using ICP, and oil emulsion content was measured by using an oil concentration meter using refractive index.
상기 표 1의 결과를 참고하면 종래 방법인 비교예에 의해서는 메탈의 제거율과 오일 에멀젼의 재생율이 매우 낮음을 알 수 있다. 통상적으로 메탈의 농도는 낮을수록 바람직하며, 오일 에멀젼의 농도는 적정선 이상을 유지해야 하는데, 본 실험에 사용된 시료는 약 10%의 농도를 유지해야 하는 경우이다. 반면, 실시예에 따라 획득된 정제 오일은 메탈 함량이 매우 낮고 오일 에멀젼의 함량이 다시 회복되어 재이용이 가능한 수준이라는 것을 알 수 있다.Referring to the results of Table 1, it can be seen that the removal rate of metal and the recovery rate of oil emulsion are very low according to the comparative example of the conventional method. Usually, the lower the concentration of metal, the better, and the concentration of oil emulsion should be maintained above the titration line, and the sample used in this experiment should be maintained at a concentration of about 10%. On the other hand, it can be seen that the refined oil obtained according to the embodiment has a very low metal content and the oil emulsion content is recovered again and is reusable.
실험예Experimental Example 2: 인가전압과 전류의 상관관계 확인 2: Correlation between applied voltage and current
인가 전압과 전류의 상관 관계를 확인한 결과를 도 5의 그래프로 나타내었다. 도 5에서 확인할 수 있는 바와 같이 인가 전압이 25V에 도달하게 될 경우 기울기가 감소하는 것을 볼 수 있는데, 이때부터는 물이 분해되어 기포가 발생하게 되므로 전압 25V 이하가 적용되어야 본 발명의 원리가 원활하게 적용되는 것을 확인할 수 있다.The results of checking the correlation between the applied voltage and the current are shown in the graph of FIG. As can be seen from FIG. 5, when the applied voltage reaches 25 V, the slope decreases. Since the water is decomposed and bubbles are generated at this time, a voltage of 25 V or less must be applied so that the principle of the present invention can be smoothly applied It can be confirmed that it is applied.
한편, 도 5에서 전압의 증가에 따라 전류의 증가가 직선적인 구간에서의 최대 전압으로써 가장 효율적인 최적의 조건은 약 20V에서 0.5A 수준이 되며, 본 실험에 사용된 전극의 단면적이 10cm x 13cm x 2 Face = 260cm2 이고, 5A를 단위면적당 전류로 환산하면 약 0.5A/260cm2 = 1.9mA/cm2 정도가 바람직한 것으로 평가될 수 있다. 이러한 수치는 향후 스케일업 등 대형 설비를 제작할 때 설계 기준으로 활용될 수 있다. In FIG. 5, as the voltage increases, the most efficient optimum condition for the increase of the current is the maximum voltage in the linear section, which is about 0.5 A at about 20 V. The cross-sectional area of the electrode used in this experiment is 10 cm x 13 cm x 2 and Face = 260cm 2, if it can be estimated to be about 0.5A / 260cm 2 = a 1.9mA / cm 2 in terms of the degree of preferred 5A as current per unit area. These numerical values can be used as a design standard when manufacturing large scale facilities such as scale up.
이상에서 본 발명의 실시예에 대하여 상세하게 설명하였지만 본 발명의 권리범위는 이에 한정되는 것은 아니고, 청구범위에 기재된 본 발명의 기술적 사상을 벗어나지 않는 범위 내에서 다양한 수정 및 변형이 가능하다는 것은 당 기술분야의 통상의 지식을 가진 자에게는 자명할 것이다.While the present invention has been particularly shown and described with reference to exemplary embodiments thereof, it is to be understood that the invention is not limited to the disclosed exemplary embodiments, but, on the contrary, It will be obvious to those of ordinary skill in the art.
1: 수중유(oil in water) 에멀젼 저장 탱크
2: 수중유(oil in water) 에멀젼 사용 공정(압연 공정)
3: 폐 수중유(oil in water) 에멀젼 집수조
4: 전기분해조
5: 정류기
6: 자성 분리기
7: 메탈 슬러지(금속 분말)
8: 유수 분리기
9: 분리된 불용성 오일
10: 수중유(oil in water) 에멀젼 폐기 라인
11: 전극
12: 수중유(oil in water) 에멀젼 재이용 라인1: oil in water emulsion storage tank
2: Process for using oil in water emulsion (rolling process)
3: Oil in water emulsion tank
4: Electrolysis tank
5: Rectifier
6: Magnetic separator
7: Metal sludge (metal powder)
8: Oil separator
9: Separated Insoluble Oil
10: oil in water emulsion disposal line
11: Electrode
12: oil in water emulsion recycling line
Claims (10)
상기 폐 수중유(oil in water) 에멀젼 내 오일 유적으로부터 금속 불순물을 밀도 차이에 의해 분리하기 위해 0.5 내지 2.5 mA/cm2의 전류 및 10 내지 25 V의 전압에 의해 전기분해하는 단계; 및
자성 분리에 의해 철 분말을 회수하는 단계
를 포함하는, 폐 수중유(oil in water) 에멀젼 내 불용성 오일의 분리 방법.
Providing an oil in water emulsion comprising metal impurities including iron powder;
Electrolyzing by a current of 0.5 to 2.5 mA / cm < 2 > and a voltage of 10 to 25 V to separate metallic impurities from oil residues in the oil in water emulsion by density difference; And
Recovering the iron powder by magnetic separation
Of the oil in water emulsion.
The method of claim 1, wherein the metal impurity further comprises a zinc powder, a chromium powder, or a mixed powder thereof.
The method of claim 1, further comprising, after performing the electrolysis step, further recovering metal impurities separated by at least one method selected from the group consisting of precipitation, oil water separation, membrane separation, centrifugation and hydrocyclone. A method for separating insoluble oil in an oil in water emulsion.
The method of claim 1, further comprising, prior to performing the electrolysis step, further performing at least one method selected from the group consisting of precipitation, oil separation, membrane separation, centrifugation, and hydrocyclone in an oil in water emulsion A method for separating insoluble oil.
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