생분해성 킬레이트제 NIOPOL-킬레이트 시리즈

자경케미칼(주)의 NIOPOL-킬레이트 시리즈는 표백 공정 뿐만 아니라 제지 공정 전반에 오염물(스케일) 방지 및 제거 목적으로도 자주 사용되고 있다.
최근 국내 사용고지 고급화로 인해서 표백 공정 규모 축소가 이어져서 제지약품 회사로서 아쉬움은 있지만 킬레이트제의 제지 표백공정내 적용법은 알아두면 좋다.
더욱이 섬유 표백 공정에도 동일하게 적용이 가능하며 최근 업계에서 애용되는 무염소표백(Toral chlorine free 이상 TCF) 공정에서 킬레이트제 사용을 증가하고 있다.

TCF 공정은 주로 과산화수소 및 과산으로 이뤄지고 있다. 구리, 망간, 철 등 전이 금속은 과산화기 화합물 분해의 촉매 역할을 하는데 이 금속성분의 펄프내 함유량에 따라 표백 공정 효율성이 좌우된다.
즉, 금속성이 높을 수록 펄프 표백 비용이 증가한다는 것이다. 하지만 마그네슘의 경우 착화가 최소화되야 하는데 이유는 마그네슘 함유성이 표백공정에 도움이 되기 때문이다. 주로 제지공장에서는 지종을 가리지 않고 EDTA나 DTPA계열 제품이 투입되는데 보통 표백 前 공정(보통 펄프 1톤당 6kg 수준)이나 표백 공정내 안정화 용으로 사용되고 있다. 킬레이트제 사용을 통해서 금속성분들은 고착화되어 제거가 되며 공정수를 통해서 배출되게 된다. 국내 제지회사 대부분이 Closed Circuit화 되어 공정수를 배출하지 않고 재사용하기 때문에 비-생분해성 킬레이트제 사용에 제한이 없다. 하지만 공정수 백수내 금속이온 침적화 증가로 인해 최종 배출시 환경적 영향을 고려해야한다.

[생분해성 킬레이트 사용 時]
EDDS와 IDS는 생분해성 킬레이트제로서 펄프 표백공정에 사용이 되고 있다. EDDS를 투입하였을때(2kg/펄프 1톤) 최적 pH (6.5-7.0)에서 여과 액의 Mn농도는 3.0ppm으로 비-분해성 킬레이트제 EDTA 및 DTPA 사용값 보다 10% 감소한 것을 확인한 결과가 있다. 철의 경우도 비슷하게 나오는데(2.0ppm) 문제는 철과 Mn의 경우 기존 킬레이트제 대비 제거율이 50% 감소한다는 것이다. 표백 후 백색도는 차이가 없었지만 철성분 제거 기준으로는 분명 기존 킬레이트제와 생분해성 킬레이트제간 성능상 격차는 존재한다. 하지만 위에서 언급한 표백 공정 효율성 기준으로 보면 다른 측면이 보인다. 과산화기 화합물 분해 촉매성은 생분해성 IDS & EDDS가 월등하다. 최초 60분내 분해가 완료되는데 비해 기존 킬레이트제 EDTA&DTPA는 최초 90분이 지나도 계속 과산화기 화합물이 발견된다.

물론 단면적 분석으로는 실제 제지 공정에 적용하는데는 무리가 있다. 이에 2010년대 부터 기존 킬레이트제와 생분해성 킬레이트제를 혼합하여 투입하는 방식이 시도 되고 있다.
장점으로는(pH 4-7.5) 표백 전 공정 투입시 백색도 개선에 도움이 된다는 것이다.
- DTPA(기존 킬레이트)만 사용시 백색도 : 66.0
- EDDS(생분해성)만 사용시 백색도 : 63.9
- 3:7 비율로 투입시 : 66.9

지금 당장 환경을 위해서 생분해성 킬레이트제를 강제할 수 없다. 하지만 혼합(생분해성 높은 비율)사용을 통해서 기존 킬레이트제 사용량을 줄이고 환경 파괴를 방지하는 방법도 좋다고 본다.


- 이 상 -