KR102273060B1 - Method for removing Mn in solution after SP-HyBRID decontamination and SP-HyBRID decontamination comprising the same - Google Patents

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Abstract

본 발명은 SP-HyBRID 제염 공정 후 용액의 망간을 효율적으로 제거하는 방법 및 이를 포함하는 SP-HyBRID 제염 공정을 제공하는 것으로, 상세하게는 망간 이온을 함유하는 SP-HyBRID 제염 공정 후 용액을 포함하며, 다공성 금속형 양극 및 음극을 포함하는 전극이 구비된 전해조를 제공하는 단계; 및 상기 전극에 전압을 인가하여 상기 용액 내의 망간 이온을 망간 산화물로 양극에 전착시켜, 상기 용액 내의 망간 이온을 제거하는 단계를 포함하는, SP-HyBRID 제염 공정 후 용액의 망간을 제거하는 방법 및 이를 포함하는 SP-HyBRID 제염 공정을 제공한다. The present invention provides a method for efficiently removing manganese from a solution after the SP-HyBRID decontamination process and an SP-HyBRID decontamination process including the same, and more particularly, it includes a solution after the SP-HyBRID decontamination process containing manganese ions. , providing an electrolytic cell having an electrode comprising a porous metal-type anode and a cathode; and applying a voltage to the electrode to electrodeposit the manganese ions in the solution with manganese oxide on the positive electrode to remove the manganese ions from the solution, and a method for removing manganese from the solution after the SP-HyBRID decontamination process, and the method comprising the steps of: It provides a SP-HyBRID decontamination process comprising

Description

SP-HyBRID 제염 공정 후 용액의 망간을 제거하는 방법 및 이를 포함하는 SP-HyBRID 제염 공정{Method for removing Mn in solution after SP-HyBRID decontamination and SP-HyBRID decontamination comprising the same}Method for removing Mn in solution after SP-HyBRID decontamination and SP-HyBRID decontamination comprising the same

본 발명은 SP-HyBRID 제염 공정에서 발생한 용액 내의 망간을 처리하는 것으로, SP-HyBRID 제염 공정 후 용액의 망간을 제거하는 방법 및 이를 포함하는 SP-HyBRID 제염 공정에 관한 것이다. The present invention relates to a method for treating manganese in a solution generated in the SP-HyBRID decontamination process, and to a method for removing manganese from a solution after the SP-HyBRID decontamination process and the SP-HyBRID decontamination process including the same.

운영중인 원자력발전소의 유지보수 및 노후한 원자력발전소의 해체를 위해서는 일차계통 제염이 필수적으로 선행되어야 한다. 일반적으로 일차계통 제염은 대표적인 상용공정인 HP CORD UV 공정을 포함하는 화학적 제염공정이 많이 활용되고 있으며, 국내에서는 유기산을 이용하는 상용제염공정에서의 제염폐액 처리의 어려움 및 상당량의 폐이온교환수지 발생 등과 같은 문제점을 해결하기 위해, 무기산을 이용하는 SP-HyBRID(Hydrazine Based Reductive metal Ion Decontamination)공정기술을 개발하고 있다. In order to maintain and dismantle an aging nuclear power plant in operation, primary system decontamination is essential. In general, for primary system decontamination, chemical decontamination processes including the HP CORD UV process, which is a typical commercial process, are widely used. In Korea, it is difficult to treat the decontamination waste solution in the commercial decontamination process using organic acids and generates a significant amount of waste ion exchange resin. To solve the same problem, SP-HyBRID (Hydrazine Based Reductive metal Ion Decontamination) process technology using inorganic acid is being developed.

이 때, 국내의 원자력발전소의 가압경수로형이나 가압중수로형의 일차계통을 제염하는 경우 형성된 산화막의 특징에 의해, 상기 SP-HyBRID 제염 공정은 산화단계-산화제분해단계-환원단계-환원제분해단계-제염용액정화단계 등의 단계로 제염공정이 진행(도 1 참조)되어야 하고, 제염효과를 높이기 위해 1차 제염에서 끝내지 않고 2차 및 3차 공정을 반복하게 된다. 그러나, 상기 제염용액정화단계에서는 이온교환수지가 사용되어, 공정을 반복할수록 폐이온교환수지가 누적되어 폐기물 발생량을 증가시키는 요인이 된다. 특히, 폐이온교환수지는 현재 국내 방사성 폐기물 처분장에서 받아주지 않기 때문에 폐기물 처리 및 처분에 큰 문제가 발생하게 된다. At this time, due to the characteristics of the oxide film formed when decontamination of the primary system of a pressurized light water reactor type or a pressurized heavy water reactor type of a domestic nuclear power plant, the SP-HyBRID decontamination process is an oxidation step - an oxidizer decomposition step - a reduction step - a reducing agent decomposition step - The decontamination process should be carried out in steps such as the decontamination solution purification step (see FIG. 1), and in order to increase the decontamination effect, the secondary and tertiary processes are repeated without ending the primary decontamination. However, in the decontamination solution purification step, an ion exchange resin is used, and the more the process is repeated, the more the waste ion exchange resin is accumulated, which increases the amount of waste generated. In particular, since waste ion exchange resins are not currently accepted at domestic radioactive waste disposal sites, there is a big problem in waste treatment and disposal.

한편, 등록특허 제10-1883895호에 개시된 바와 같이, 제염폐액 정화에 이온교환수지를 사용하지 않고 BaSO4 침전 방법을 사용하여 제염 후 폐기물의 양이 현저히 감소하는 기술이 연구되고 있으나, 상기와 같은 기술에서는 제염폐액의 망간 이온이 계속 축적되고, 망간 산화물(MnO2)로 침전물이 형성되어 제염 공정이 진행될수록 제염효과가 감소하게 된다. 뿐만 아니라 제염용액 중에 존재하는 망간이온은 화학식 (1)과 같은 반응식에 의해 산화제염제로 사용하는 KMnO4를 소모하기 때문에 제염공정이 반복될수록 제염제를 더욱 많이 첨가해야 하는 문제가 발생하고, 결국 제염 후 폐기물이 증가하게 된다. On the other hand, as disclosed in Patent Registration No. 10-1883895, a technique for remarkably reducing the amount of waste after decontamination by using the BaSO 4 precipitation method without using an ion exchange resin to purify the decontamination waste liquid is being studied, but as described above In the technology, manganese ions in the decontamination waste solution are continuously accumulated, and a precipitate is formed as manganese oxide (MnO 2 ), so that the decontamination effect decreases as the decontamination process proceeds. In addition, manganese ions present in the decontamination solution consume KMnO 4 used as an oxidizing decontamination agent according to the reaction formula as shown in Formula (1), so the more the decontamination process is repeated, the more the decontamination agent must be added. After that, the waste will increase.

2KMnO4 + 3MnSO4 + 2H2O = MnO2 + K2SO4 + 2H2SO4 ... 화학식(1)2KMnO 4 + 3MnSO 4 + 2H 2 O = MnO 2 + K 2 SO 4 + 2H 2 SO 4 ... Formula (1)

나아가, 등록특허 제10-1950193호에서는 분말 활성탄을 이용하여 수중 망간이온을 제거하는 방법 및 분말 활성탄을 이용한 응집방법이 기술되어 있으나 이 경우 활성탄이 포함된 방사성 폐기물이 발생되며 현재 활성탄이나 탄소가 포함된 방사성 폐기물은 처리 및 처분이 불가능한 실정이므로 이 기술을 연속적 SP-HyBRID공정에 적용할 수가 없는 문제가 있으며, 등록특허 제10-1494302호에 기술된 막여과 공정에서는 역세수에 포함된 망간이온을 제거하기 위하여 망간 흡착조에 역세수를 통과시켜 망간이온을 흡착제에 흡착시켜 역세수로부터 망간이온을 제거하는 방법을 기술하고 있으나, 이때 사용하는 흡착재가 마그네타이트 계열 흡착제 혹은 기능성 흡착제인 이온교환수지가 사용되어, 이 역시 폐이온교환수지가 발생하는 문제가 있다. Furthermore, Patent Registration No. 10-1950193 describes a method of removing manganese ions in water using powdered activated carbon and a coagulation method using powdered activated carbon, but in this case, radioactive waste containing activated carbon is generated, and currently activated carbon or carbon is included. There is a problem that this technology cannot be applied to the continuous SP-HyBRID process because it is impossible to treat and dispose of the radioactive waste. In the membrane filtration process described in Patent Registration No. 10-1494302, manganese ions contained in backwash water are removed. In order to remove manganese ions, it is described how to remove manganese ions from backwash water by passing backwash water through a manganese adsorption tank to adsorb manganese ions to the adsorbent. , this also has a problem of generating waste ion exchange resin.

따라서, 망간 이온을 효율적으로 제거하고 폐이온교환수지와 같은 폐기물의 발생을 줄일 수 있는 기술이 필요하다.Therefore, there is a need for a technology capable of efficiently removing manganese ions and reducing the generation of waste such as waste ion exchange resin.

본 발명은 SP-HyBRID 제염 공정 후 용액의 망간을 효율적으로 제거하는 방법을 제공하는 것이다. The present invention provides a method for efficiently removing manganese from a solution after the SP-HyBRID decontamination process.

본 발명은 상기 방법을 포함하는 SP-HyBRID 제염 공정을 제공하는 것이다. The present invention provides a SP-HyBRID decontamination process comprising the above method.

본 발명은 망간 이온을 함유하는 SP-HyBRID 제염 공정 후 용액을 포함하며, 다공성 금속형 양극 및 음극을 포함하는 전극이 구비된 전해조를 제공하는 단계; 및 상기 전극에 전압을 인가하여 상기 용액 내의 망간 이온을 망간 산화물로 양극에 전착시켜, 상기 용액 내의 망간 이온을 제거하는 단계를 포함하는, SP-HyBRID 제염 공정 후 용액의 망간을 제거하는 방법을 제공한다. The present invention comprises the steps of providing an electrolytic cell comprising a solution after the SP-HyBRID decontamination process containing manganese ions, and having an electrode including a porous metal-type anode and a cathode; and applying a voltage to the electrode to electrodeposit the manganese ions in the solution with manganese oxide on the positive electrode to remove the manganese ions from the solution, providing a method of removing manganese from the solution after the SP-HyBRID decontamination process do.

본 발명은 본 발명의 SP-HyBRID 제염 공정 후 용액의 망간을 제거하는 방법을 포함하는 SP-HyBRID 제염공정을 제공한다. The present invention provides a SP-HyBRID decontamination process comprising a method of removing manganese from a solution after the SP-HyBRID decontamination process of the present invention.

본 발명은 SP-HyBRID 연속공정에서 필수적인 환원제염제 분해 단계 후 바로 적용할 수 있어, 전체 공정시간이 크게 증가되지 않으며, 연속적으로 제염공정을 수행할 수 있다. 나아가 제염 후 용액 내의 망간이온으로 인한 추가적인 산화제의 투입을 방지하고, 사용된 전극을 재생시킬 수 있기 때문에 폐이온교환수지가 발생하지 않아, 비용절감 및 폐기물 감소 효과도 얻을 수 있다. 또한, 전기화학적으로 전착과정을 실시간 분석할 수 있으므로, 최적조업조건에 따라 작업할 수 있는 장점이 있다. The present invention can be applied immediately after the decomposition of the reducing decontamination agent essential in the SP-HyBRID continuous process, so that the overall process time is not significantly increased and the decontamination process can be continuously performed. Furthermore, since the input of an additional oxidizing agent due to manganese ions in the solution after decontamination is prevented and the used electrode can be regenerated, waste ion exchange resin does not occur, thereby reducing costs and reducing waste. In addition, since it is possible to analyze the electrodeposition process electrochemically in real time, there is an advantage in that it can work according to the optimal operating conditions.

도 1은 산화단계-산화제분해단계-환원단계-환원제분해단계-제염용액정화단계를 포함하는 기존의 제염 공정의 개략도를 나타낸다.
도 2는 본 발명의 제염 공정의 개략도를 나타낸다.
도 3는 본 발명에서 사용되는 전해조의 예시도를 나타낸다.
도 4은 본 발명의 실시예에 따른 전해조에서, 인가되는 전압에 의해 형성되는 전류 및 양극의 전착층 형성 이미지를 나타낸다.
도 5는 본 발명의 실시예에 따른 전해조에서, 인가되는 전압에 의한 전착효율을 나타낸다.
도 6(A)는 전해조의 기준전극에서 용액 내 망간 이온의 농도에 따른 순환전압전류곡선을 나타내며, 도 6(B)는 망간 이온 농도에 따른 피크 전압 변화를 나타내고, 도 6(C)는 망간 이온 농도에 따른 피크 전류밀도 변화를 나타낸다.
도 7는 본 발명의 실시예에 따른 양극 재생 중 습식 재생에서, 인가되는 전압에 의해 형성되는 전류 및 양극의 전착층 박리 이미지를 나타낸다.
도 8은 본 발명의 실시예에 따른 양극 재생 중 건식 재생에서, 전착층이 형성된 양극을 건조시켰을 때의 전착층 박리 이미지를 나타낸다.
1 shows a schematic diagram of a conventional decontamination process including an oxidation step - an oxidizer decomposition step - a reduction step - a reducing agent decomposition step - a decontamination solution purification step.
2 shows a schematic diagram of the decontamination process of the present invention.
3 shows an exemplary view of the electrolytic cell used in the present invention.
4 shows an image of an electrodeposition layer formed of a current and an anode formed by an applied voltage in the electrolytic cell according to an embodiment of the present invention.
5 shows the electrodeposition efficiency by the applied voltage in the electrolytic cell according to the embodiment of the present invention.
6(A) shows a cyclic voltammetry curve according to the concentration of manganese ions in the solution in the reference electrode of the electrolyzer, FIG. 6(B) shows the peak voltage change according to the manganese ion concentration, and FIG. 6(C) shows the manganese ion concentration. The peak current density change according to the ion concentration is shown.
7 shows an electrodeposition layer peeling image of a current and an anode formed by an applied voltage in wet regeneration during cathode regeneration according to an embodiment of the present invention.
8 shows an electrodeposition layer peeling image when the electrodeposition layer formed positive electrode is dried in dry regeneration during positive electrode regeneration according to an embodiment of the present invention.

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. DETAILED DESCRIPTION OF THE PREFERRED EMBODIMENTS Hereinafter, preferred embodiments of the present invention will be described with reference to the accompanying drawings. However, the embodiment of the present invention may be modified in various other forms, and the scope of the present invention is not limited to the embodiments described below.

원자력발전소의 일차 계통은 원자로계통 또는 프라이머리(primary) 시스템을 지칭하며, 원자로를 둘러싼 각종 기기와 설비, 예를 들어, 원자로의 출력을 제어하는 제어봉, 냉각재가 순환되는 배관들, 가압기, 증기발생기, 격납용기 등이 포함된다. The primary system of a nuclear power plant refers to a nuclear reactor system or a primary system, and various devices and facilities surrounding the nuclear reactor, for example, a control rod for controlling the output of the reactor, pipes through which coolant is circulated, a pressurizer, a steam generator , containment containers, etc.

이 때, 상기 일차 계통의 다양한 위치에서 방사능으로 오염된 금속 또는 합금을 포함하는 금속 산화물이 형성되며, 상기 금속 산화물은 크롬 산화물, 철 산화물 또는 니켈 산화물일 수 있다. At this time, a metal oxide containing a radioactively contaminated metal or alloy is formed at various positions in the primary system, and the metal oxide may be chromium oxide, iron oxide or nickel oxide.

상기와 같이 방사능으로 오염된 금속 산화물을 제염할 경우, 크롬 산화물을 용해하기 위한 산화공정에서는 산화제로서 일반적으로 MnO4 - 이온이 많이 사용되고 있으며, 이 과정에서 제염용액 내 MnO2 입자가 생성되어 계통 내에서 제염용액과 함께 유동하게 된다. 나아가 산화공정이 종료된 후 환원공정을 수행하기 위해 과산화수소, 하이드라진, 산성용액 등이 활용되어 산화제인 MnO4 - 이온과 산화공정 생성물인 MnO2 입자들을 분해/용해시켜 제염 용액 내에서 망간이온(Mn2+) 형태로 전환시키며, 이 경우 제염용액 내 망간이온의 농도는 수백 ppm 수준으로 존재하게 된다.In the case of decontamination of radioactively contaminated metal oxide as described above, in the oxidation process for dissolving chromium oxide, MnO 4 ions are generally used as an oxidizing agent, and MnO 2 particles in the decontamination solution are generated in this process. flows with the decontamination solution. Furthermore, to perform the reduction process after the oxidation process is completed, hydrogen peroxide, hydrazine, an acidic solution, etc. are used to decompose/dissolve MnO 4 - ions, which are oxidizing agents, and MnO 2 particles, which are products of the oxidation process, to dissolve manganese ions (Mn) in the decontamination solution. 2+ ) form, and in this case, the concentration of manganese ions in the decontamination solution is present at a level of several hundred ppm.

이에, 본 발명은 상기 제염용액 내 망간을 제거하기 위한 기술을 제공하는 것이다. Accordingly, the present invention provides a technique for removing manganese in the decontamination solution.

상세하게 본 발명은 망간 이온을 함유하는 SP-HyBRID 제염 공정 후 용액을 포함하며, 다공성 금속형 양극 및 음극을 포함하는 전극이 구비된 전해조를 제공하는 단계; 및 상기 전극에 전압을 인가하여 상기 용액 내의 망간 이온을 망간 산화물로 양극에 전착시켜, 상기 용액 내의 망간 이온을 제거하는 단계를 포함하는, SP-HyBRID 제염 공정 후 용액의 망간을 제거하는 방법을 제공하는 것이다. In detail, the present invention includes the steps of providing an electrolytic cell comprising a solution after the SP-HyBRID decontamination process containing manganese ions, and having an electrode including a porous metal-type anode and a cathode; and applying a voltage to the electrode to electrodeposit the manganese ions in the solution with manganese oxide on the positive electrode to remove the manganese ions from the solution, providing a method of removing manganese from the solution after the SP-HyBRID decontamination process will do

기본적으로 SP-HyBRID 제염 공정 후 용액은 황산이 포함되어 있어 산성용액일 수 있으며, 예를 들어 pH가 2.0 내지 3.0인 것이다. 이와 같은 산성용액에서 망간이온의 전착은 양극에서 하기 화학식 (2)와 같은 반응을 통해 망간 산화물(MnO2)로 용이하게 전착될 수 있다. Basically, the solution after the SP-HyBRID decontamination process contains sulfuric acid, so it may be an acidic solution, for example, having a pH of 2.0 to 3.0. Electrodeposition of manganese ions in such an acidic solution can be easily electrodeposited into manganese oxide (MnO 2 ) through a reaction such as the following Chemical Formula (2) at the anode.

Mn2+ + 2H2O = MnO2 + 4H+ + 2e- ... 화학식(2)Mn 2+ + 2H 2 O = MnO 2 + 4H + + 2e - ... Formula (2)

E1 = 1.228 - 0.1182pH - 0.0203log[Mn2+]E 1 = 1.228 - 0.1182 pH - 0.0203 log[Mn 2+ ]

따라서, 본 발명의 SP-HyBRID 제염 공정 후 용액의 망간을 제거하는 방법은 양극에서 화학식 (2)의 반응이 수행될 수 있다. Therefore, in the method of removing manganese from the solution after the SP-HyBRID decontamination process of the present invention, the reaction of formula (2) may be performed at the positive electrode.

다만, 이때 전극의 전압을 E1이상을 가해주면 MnO2가 형성되나 너무 높은 전압을 가해주면 하기 화학식 (3)과 같은 반응이 일어나 과망간산 이온이 형성될 수 있다. However, when the voltage of the electrode is applied to E 1 or more, MnO 2 is formed, but if too high voltage is applied, a reaction such as the following Chemical Formula (3) may occur to form permanganate ions.

MnO2 + 2H2O = MnO4 - + 4H+ + 3e- ... 화학식(3)MnO 2 + 2H 2 O = MnO 4 - + 4H + + 3e - ... formula (3)

E2 = 1.692 - 0.788pH + 0.0197log[MnO4 -]E 2 = 1.692 - 0.788 pH + 0.0197 log[MnO 4 - ]

그러므로 이론적으로는 MnO2를 전착시키기 위하여 E1이상 E2이하의 전압을 가해주어야 한다. 그러나 전극반응에서는 항상 과전압(overvoltage)이 걸리고, 이들 값은 반응 특성, 이온들의 농도, 전극 재료의 특성 등에 따라 달라지므로 실험에 의해 확인해야 한다. Therefore, theoretically, a voltage of E 1 or more and E 2 or less should be applied to electrodeposit MnO 2 . However, an overvoltage is always applied in an electrode reaction, and these values depend on the reaction characteristics, the concentration of ions, the characteristics of the electrode material, etc.

따라서, 본 발명은 상기 전해조에 적용하는 경우 특히 전착효율이 우수한 전압을 확인하였으며, 그 결과 본 발명의 SP-HyBRID 제염 공정 후 용액의 망간을 제거하는 방법에서 전극에 인가되는 전압은 1.1 내지 1.65V, 바람직하게는 1.1 내지 1.4V일 수 있다. 상기 전압이 1.1V 미만인 경우에는 양극에 전류가 흐르지 않아 전착이 발생하지 않는 문제가 있으며, 1.65V를 초과하는 경우에는 하기 화학식 (4)와 같은 반응으로 인해 양극의 전류 효율을 감소시켜 전착효율을 감소시키는 문제가 발생할 수 있다. Therefore, the present invention confirmed a voltage with particularly excellent electrodeposition efficiency when applied to the electrolytic cell, and as a result, the voltage applied to the electrode in the method for removing manganese from the solution after the SP-HyBRID decontamination process of the present invention is 1.1 to 1.65 V , preferably 1.1 to 1.4V. When the voltage is less than 1.1V, there is a problem that electrodeposition does not occur because current does not flow in the anode, and when it exceeds 1.65V, the current efficiency of the anode is reduced due to a reaction as shown in the following formula (4) to increase the electrodeposition efficiency. reduction problems may arise.

2H2O = O2 + 4H+ + 4e- ... 화학식 (4)2H 2 O = O 2 + 4H + + 4e - ... formula (4)

E3 = 1.228 - 0.0591pHE 3 = 1.228 - 0.0591 pH

나아가, 상기 전해조의 음극에서는 하기 반응식 (5)와 같은 반응이 일어나 전해조의 전류 흐름을 원활하게 할 수 있다. Furthermore, a reaction such as the following Reaction Formula (5) occurs in the cathode of the electrolyzer to facilitate the flow of current in the electrolyzer.

2H+ + 2e- = H2 ... 화학식 (5)2H + + 2e - = H 2 ... formula (5)

한편, 본 발명의 다공성 금속형 양극 및 음극은 각각 다공성의 구조를 통해 SP-HyBRID 제염 공정 후 용액에 존재하는 부유물을 필터링하는 효과를 제공할 수 있다. 나아가 상기와 같은 다공성의 구조를 통해 상기 용액이 접촉할 수 있는 표면적을 넓혀 용액 내 망간 이온의 전착효율을 증가시킬 수 있다. On the other hand, the porous metal-type positive electrode and the negative electrode of the present invention can provide an effect of filtering suspended matter present in the solution after the SP-HyBRID decontamination process through a porous structure, respectively. Furthermore, the electrodeposition efficiency of manganese ions in the solution can be increased by increasing the surface area that the solution can contact through the porous structure as described above.

따라서, 상기 양극 및 음극은 금속성 필터 재료 또는 다공성 금속 재료가 사용될 수 있으며, 상기 금속은 백금, 스테인리스강, 인코넬강 또는 니켈 등을 사용할 수 있으나, 이에 제한되는 것은 아니다. Therefore, a metallic filter material or a porous metal material may be used for the anode and the cathode, and the metal may be platinum, stainless steel, Inconel steel, or nickel, but is not limited thereto.

이 때, 상기 다공성 금속형 양극 및 음극은 각각 공극율이 20 내지 95%일 수 있으며, 바람직하게는 50 내지 60%일 수 있다. 상기 공극율이 20% 미만인 경우에는 공정수의 흐름이 원활하지 않을 수가 있으며, 95%를 초과하는 경우에는 재료의 건전성에 문제가 생길 수 있다. In this case, the porous metal-type positive electrode and the negative electrode may each have a porosity of 20 to 95%, preferably 50 to 60%. If the porosity is less than 20%, the flow of process water may not be smooth, and if it exceeds 95%, there may be a problem in the soundness of the material.

나아가, 전착 효율을 높이기 위해 양극을 2개 이상 사용할 수 있으나, 이 경우 필터링 효과를 높이기 위해 망간이 제거된 용액이 배출되는 쪽에 위치한 전극일수록 공극이 더 미세한 다공성 금속형 양극을 사용할 수 있다. Furthermore, two or more anodes may be used to increase electrodeposition efficiency, but in this case, a porous metal-type anode having finer pores may be used as the electrode is located on the side from which the manganese-removed solution is discharged in order to enhance the filtering effect.

상기 다공성 금속형 양극 및 음극은 직경 0.1 내지 500㎛의 기공 사이즈를 가질 수 있으며, 바람직하게는 0.1 내지 10㎛의 기공 사이즈를 가질 수 있다. 이 때, 상기 기공 사이즈가 0.1㎛ 미만인 경우에는 전착 중에 바로 막힐 위험이 있고, 500㎛를 초과하는 경우에는 공정수 중의 입자성 물질의 여과에 문제가 생길 수 있다. The porous metal-type positive electrode and the negative electrode may have a pore size of 0.1 to 500 μm in diameter, and preferably a pore size of 0.1 to 10 μm. In this case, when the pore size is less than 0.1 μm, there is a risk of clogging immediately during electrodeposition, and when the pore size exceeds 500 μm, there may be a problem in filtration of particulate matter in the process water.

나아가, 상기 전해조는 용액 내 망간 이온 농도를 실시간으로 측정하기 위해 기준전극(reference electrode, RE)을 포함할 수 있으며, 상기 기준전극은 ORP(Oxidation-Reduction Potentail, Pt-Ag/AgCl)전극을 사용할 수 있다. 이 때, 전극에 인가되는 전압 또는 전류를 측정하는 방법은 순환전압전류법, 정전위법 정전류법 등을 사용할 수 있으나, 이에 제한되는 것은 아니며, 예를 들어 순환전압전류법을 사용하여 전극에 인가되는 전압 또는 전류를 측정할 수 있다. Furthermore, the electrolyzer may include a reference electrode (RE) to measure the manganese ion concentration in the solution in real time, and the reference electrode is an Oxidation-Reduction Potentail (ORP) electrode to be used. can In this case, as a method of measuring the voltage or current applied to the electrode, a cyclic voltammetry method, a potentiostatic method, a constant current method, etc. may be used, but the present invention is not limited thereto. It can measure voltage or current.

한편, 상기 SP-HyBRID 제염 공정 후 용액에 철 이온이 추가로 포함될 수 있으므로, 이때 양극에 전극 전압이 E1이상이 가해지면 하기 화학식 (6)와 같이 SP-HyBRID 제염 용액 내 존재하는 Fe2+ 이온이 Fe2O3로 전착될 수 있다.On the other hand, since iron ions may be additionally included in the solution after the SP-HyBRID decontamination process, when an electrode voltage of E 1 or more is applied to the anode, Fe 2+ present in the SP-HyBRID decontamination solution as shown in Formula (6) below. Ions may be electrodeposited as Fe 2 O 3 .

2Fe2+ + 3H2O = Fe2O3 + 6H+ + 2e- ... 화학식(6)2Fe 2+ + 3H 2 O = Fe 2 O 3 + 6H + + 2e - ... Formula (6)

E4 = 0.728 -0.1773pH -0.0591log[Fe2+]E 4 = 0.728 -0.1773 pH -0.0591 log[Fe 2+ ]

이 때, 상기 화학식 (2)의 E1 및 상기 화학식 (6)의 E4 값을 비교해보면, SP-HyBRID 제염 용액의 E1 및 E4에서 pH는 동일한 값이고 E1 및 E4의 계산식의 마지막 항은 각 이온의 농도 차에 의한 영향이 미미하므로, 항상 E4 < E1인 관계가 성립하게 된다. At this time, comparing the values of E 1 of Formula (2) and E 4 of Formula (6), the pH is the same in E 1 and E 4 of the SP-HyBRID decontamination solution, and the formulas of E 1 and E 4 are In the last term, the effect of the concentration difference of each ion is insignificant, so that the relationship E 4 < E 1 is always established.

따라서, 본 발명의 SP-HyBRID 제염 공정 후 용액의 망간을 제거하는 방법은 상기 SP-HyBRID 제염 공정 후 용액에 철 이온이 추가로 포함되어, 양극에 화학식 (6)의 반응이 추가로 수행될 수 있다. Therefore, in the method of removing manganese from the solution after the SP-HyBRID decontamination process of the present invention, iron ions are additionally included in the solution after the SP-HyBRID decontamination process, so that the reaction of formula (6) can be additionally performed at the positive electrode. have.

한편, 본 발명은 상기 전해조에서 망간 산화물이 전착된 양극을 재생하기 위해 습식 재생 및 건식 재생의 방식을 사용할 수 있다. Meanwhile, in the present invention, wet regeneration and dry regeneration may be used to regenerate the anode on which manganese oxide is electrodeposited in the electrolytic cell.

상기 습식 재생은 망간 산화물이 전착된 양극에 음극 전압을 인가하여 환원시킴으로써 수행될 수 있으며, 예를 들어 망간 산화물이 전착된 양극을 황산 용액에 담그어 -0.4 내지 -0.7V의 전압을 가해 상기 망간 산화물을 제거하여 양극을 재생시키는 단계를 통해 수행될 수 있으며, 바람직하게는 -0.45 내지 -0.7V의 전압을 가할 수 있다. The wet regeneration may be performed by applying a cathode voltage to the electrodeposited anode of manganese oxide to reduce the cathode voltage. For example, the manganese oxide is immersed in a sulfuric acid solution by applying a voltage of -0.4 to -0.7V. may be carried out through the step of regenerating the anode by removing the , preferably a voltage of -0.45 to -0.7V may be applied.

상기 전압이 -0.4V 미만인 경우에는 음극에 전류가 흐르지 않아 망간 산화물이 박리되지 않는 문제가 생길 수 있으며, -0.7V를 초과하는 경우에는 더 이상 박리된 망간 산화물이 존재하지 않기 때문에 -0.7V를 초과하는 전압을 인가할 필요가 없다. 또한, 상기 황산 용액의 농도는 망간 산화물이 전착된 양극에 전류가 원활하게 흐를 수 있는 정도면 상관 없으며, 예를 들어 40mM의 황산 용액을 사용할 수 있다. If the voltage is less than -0.4V, there may be a problem that the manganese oxide is not peeled off because no current flows to the cathode, and when it exceeds -0.7V, the manganese oxide is no longer peeled off, so -0.7V is applied. There is no need to apply excess voltage. In addition, the concentration of the sulfuric acid solution does not matter as long as the current can smoothly flow through the cathode on which the manganese oxide is electrodeposited, for example, 40 mM sulfuric acid solution may be used.

나아가, 건식 재생은 망간 산화물이 전착된 양극을 고온으로 건조하여 상기 망간 산화물을 박리시킴으로써 수행될 수 있으며, 상기 건조는 망간 산화물이 박리될 정도로 건조시키는 것이라면 제한 없이 수행할 수 있고, 예를 들어 망간 산화물이 전착된 양극을 50 내지 100℃에서 8 내지 12시간 동안 건조시키는 단계; 및 건조된 상기 망간 산화물을 제거하여 양극을 재생시키는 단계를 통해 수행될 수 있다. 또한 상기 건조는 오븐 등에서 수행될 수 있으나, 이에 제한되는 것은 아니다.Furthermore, dry regeneration may be performed by drying the anode on which the manganese oxide is electrodeposited at a high temperature to peel the manganese oxide, and the drying may be performed without limitation as long as the manganese oxide is dried to the extent that the manganese oxide is peeled off, for example, manganese drying the electrodeposited anode at 50 to 100° C. for 8 to 12 hours; and removing the dried manganese oxide to regenerate the positive electrode. In addition, the drying may be performed in an oven, etc., but is not limited thereto.

예를 들어 바람직하게 상기 건조시키는 단계는 50 내지 70℃에서 8 내지 10시간 동안 수행될 수 있으며, 건조 방식은 예를 들어 열풍 건조, 오븐 건조, 증발농축 중 어느 하나에 의해 수행될 수 있다. For example, preferably, the drying step may be performed at 50 to 70° C. for 8 to 10 hours, and the drying method may be performed, for example, by any one of hot air drying, oven drying, and evaporation.

한편, 본 발명은 본 발명의 SP-HyBRID 제염 공정 후 용액의 망간을 제거하는 방법을 포함하는 SP-HyBRID 제염공정을 제공한다. 상기 SP-HyBRID 제염 공정 후 용액의 망간을 제거하는 방법은 SP-HyBRID 제염 공정 중 환원제 분해 단계 후 수행될 수 있으며, 예를 들어 도 2와 같은 흐름으로 수행될 수 있다. Meanwhile, the present invention provides a SP-HyBRID decontamination process comprising a method of removing manganese from a solution after the SP-HyBRID decontamination process of the present invention. The method of removing manganese from the solution after the SP-HyBRID decontamination process may be performed after the reducing agent decomposition step during the SP-HyBRID decontamination process, for example, it may be performed in the same flow as in FIG. 2 .

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 in more detail through specific examples. The following examples are merely examples to help the understanding of the present invention, and the scope of the present invention is not limited thereto.

제조예 1Preparation Example 1

원자력발전소의 일차 계통 화학적 제염공정 중 산화공정 후 제염용액 내 존재하는 망간 성분들을 제거하기 위한 모의시험 평가를 위해, SP-HyBRID 제염 후 용액에 대한 모의 제염용액을 제조하였다. 상기 모의 제염용액은 탈이온수에 40mM의 H2SO4 와 6.33 mM의 망간 이온을 주입하여 제조하였다. In order to evaluate the simulation test for removing manganese components in the decontamination solution after the oxidation process during the primary chemical decontamination process of a nuclear power plant, a simulated decontamination solution for the solution after decontamination of SP-HyBRID was prepared. The simulated decontamination solution was prepared by injecting 40 mM H 2 SO 4 and 6.33 mM manganese ions into deionized water.

상기 모의 제염용액을 다공성의 양극 및 음극을 포함하는 전극이 구비된 전해조에 주입하였다. 상기 양극 및 음극은 모두 백금으로 제조되었으며, 나아가 잔류하는 망간 이온의 농도를 측정하기 위해 상기 전해조에 Pt-Ag/AgCl 전극인 ORP전극(기준 전극)을 설치하였다. 상기 전해조의 예시도를 도 3에 나타내었고, 이를 제조예 1로 하였다.The simulated decontamination solution was injected into an electrolytic cell equipped with an electrode including a porous anode and a cathode. Both the anode and the cathode were made of platinum, and an ORP electrode (reference electrode) as a Pt-Ag/AgCl electrode was installed in the electrolytic cell to measure the concentration of the remaining manganese ions. An exemplary view of the electrolytic cell is shown in FIG. 3 , which was referred to as Preparation Example 1.

실험예 1: 전착에 미치는 전극의 전압 측정Experimental Example 1: Measurement of electrode voltage on electrodeposition

상기 제조예 1의 전극에 0 내지 2.0V의 전압을 인가하여 측정된 전압-전류 곡선과 각 구간에서 형성된 전착층을 촬영한 이미지를 도 4에 나타내었다. FIG. 4 shows a voltage-current curve measured by applying a voltage of 0 to 2.0V to the electrode of Preparation Example 1 and an image obtained by photographing the electrodeposition layer formed in each section.

도 4에 보이는 바와 같이, 1.1V 이상의 전압이 인가되었을 때부터 산화 전류가 흐르기 시작함을 확인할 수 있었으며, 1.65V 이상에서는 산화전류가 급격히 증가함을 확인할 수 있었다. As shown in FIG. 4 , it could be confirmed that the oxidation current started to flow when a voltage of 1.1V or higher was applied, and it was confirmed that the oxidation current rapidly increased at 1.65V or higher.

나아가, 1.65V 이하에서 형성된 전착층은 비교적 균질한 막으로 형성되었으나, 1.85V 근처에서 형성된 전착층에서는 표면에 크고 작은 기포가 형성되어 있는 것을 확인할 수 있었다. 이는 전압을 인가할 때 물 분해가 수행되어, 산소 발생이 격렬하게 이루어지기 때문이며, 상기와 같은 산소 발생으로 인해 전착 반응의 전류 효율을 감소시키게 된다. 상기 산소 발생 반응은 상기 화학식 (4)와 같은 반응으로 일어난다. Furthermore, the electrodeposition layer formed at 1.65V or less was formed as a relatively homogeneous film, but in the electrodeposition layer formed near 1.85V, it was confirmed that large and small bubbles were formed on the surface. This is because water decomposition is performed when a voltage is applied, and oxygen generation is vigorously performed, and the current efficiency of the electrodeposition reaction is reduced due to the oxygen generation as described above. The oxygen evolution reaction occurs in the same manner as in Chemical Formula (4).

상기 화학식 (4)에 의하면 물 분해가 1.2V에서 시작되어야 하나 실제 실험에서는 1.65V 이상에서 물 분해가 발생되기 시작하였으므로, 과전압이 0.45V 정도임을 확인할 수 있었다. According to Formula (4), water decomposition should start at 1.2V, but in the actual experiment, water decomposition started to occur at 1.65V or higher, so it was confirmed that the overvoltage was about 0.45V.

따라서, 산소 발생 반응이 억제되는 범위인 1.1 내지 1.65V 사이의 전압을 인가하여 망간이온을 제거하는 것이 효과적임을 확인할 수 있었다. Therefore, it was confirmed that it is effective to remove the manganese ions by applying a voltage between 1.1 and 1.65V, which is a range in which the oxygen evolution reaction is suppressed.

실험예 2: 전극에 인가되는 전압에 따른 전착 효율 측정Experimental Example 2: Measurement of electrodeposition efficiency according to the voltage applied to the electrode

상기 제조예 1의 전극에 1.1 내지 2.0V의 전압을 인가할 경우 흐르는 총 전류량(순환전압전류법으로 측정)과 전착층의 무게측정을 통해, 1.1-1.2V, 1.4-1.5V, 1.6-1.7V, 1.8-1.9V 및 1.9-2.0V의 구간에서 구한 전착 효율을 도 5에 나타내었다. When a voltage of 1.1 to 2.0V is applied to the electrode of Preparation Example 1, the total amount of current flowing (measured by cyclic voltammetry) and the weight of the electrodeposition layer were measured, 1.1-1.2V, 1.4-1.5V, 1.6-1.7 V, the electrodeposition efficiency obtained in the sections of 1.8-1.9V and 1.9-2.0V is shown in FIG. 5 .

이 때, MnO2 전착이 상기 화학식(2) 의해 진행되므로 상기 전착 효율은 패러데이 법칙에 의해 흐른 총 전하량과 생성된 MnO2의 무게로부터 전착효율을 계산하였다. 전극의 무게 증가량이 생성된 MnO2의 양이므로, 하기의 일반식 (1)로 계산하였다. At this time, since MnO 2 electrodeposition proceeds according to Chemical Formula (2), the electrodeposition efficiency was calculated from the total amount of charge flowing and the weight of the generated MnO 2 according to Faraday's law. Since the weight increase of the electrode is the amount of generated MnO 2 , it was calculated by the following general formula (1).

전착효율 = (생성된 MnO2의 무게)/(패러데이 법칙에 의해 계산된 MnO2의 무게) x 100Electrodeposition efficiency = ( weight of MnO 2 produced)/(weight of MnO 2 calculated by Faraday's law) x 100

도 5에 보이는 바와 같이 1.6-1.7V, 1.8-1.9V 및 1.9-2.0V에서 전착 효율이 현저히 감소하였으므로, 상기 실험예 1에서 측정한 바와 같이 전착은 1.1 내지 1.65V에서 수행하는 것이 효율적임을 확인할 수 있었다. As shown in FIG. 5, since the electrodeposition efficiency was significantly reduced at 1.6-1.7V, 1.8-1.9V and 1.9-2.0V, it was confirmed that the electrodeposition was effective at 1.1 to 1.65V as measured in Experimental Example 1. could

실험예 3: 용액 중의 망간 이온 농도 실시간 분석Experimental Example 3: Real-time analysis of manganese ion concentration in solution

상기 실험예 1과 같은 전착 공정을 수행할 때, 용액 내 잔존하는 망간 이온의 농도가 얼마나 되는지 실시간으로 분석이 되어야 상기 전착 공정의 종료 시점을 결정할 수 있다. When the electrodeposition process as in Experimental Example 1 is performed, the concentration of manganese ions remaining in the solution must be analyzed in real time to determine the end time of the electrodeposition process.

다만, 전착 공정이 수행된 용액을 채취하여 직접 망간 이온의 농도를 분석하는 것은 매우 지루하고, 공정을 지연시킬 수 있기 때문에, 전착 공정 중에 용액 내 망간 이온의 농도를 실시간으로 분석하는 기술이 필요하다. However, since it is very tedious to collect the solution in which the electrodeposition process has been performed and directly analyze the concentration of manganese ions, and the process may be delayed, a technique for analyzing the concentration of manganese ions in the solution in real time during the electrodeposition process is required.

이에, 제조예 1의 ORP전극에서 순환전압전류법을 이용하여 용액 내 잔류하는 망간 이온의 농도에 따른 전압-전류 곡선을 도 6(A)에 나타내었다. Accordingly, the voltage-current curve according to the concentration of manganese ions remaining in the solution using the cyclic voltammetry in the ORP electrode of Preparation Example 1 is shown in FIG. 6(A).

도 6(A)에서 (a)는 망간이온의 농도가 0인 경우, (b)는 망간이온의 농도가 4mM인 경우, (c)는 망간이온의 농도가 12.6mM인 경우를 나타낸다. In FIG. 6(A), (a) shows a case where the concentration of manganese ions is 0, (b) shows a case where the concentration of manganese ions is 4 mM, and (c) shows a case where the concentration of manganese ions is 12.6 mM.

도 6(A)에서 보이는 바와 같이 용액 내 망간이온의 농도가 낮아질수록 전압에 따라 흐르는 전류의 밀도가 감소함을 확인할 수 있었으며, (a)와 같은 곡선이 형성될 경우, 용액 내 망간 이온의 농도가 0임을 알 수 있는 바, 이 때, 전착 공정을 종료할 수 있다. As shown in FIG. 6(A), it was confirmed that the density of the current flowing according to the voltage decreased as the concentration of manganese ions in the solution decreased. When a curve as shown in (a) is formed, the concentration of manganese ions in the solution It can be seen that is 0, at this time, the electrodeposition process can be terminated.

나아가, 용액 내 망간 이온의 농도에 따른 피크 전압 및 전류를 도 6(B) 및 도 6(C)에 나타내었으며, 도 도 6(B)에 보이는 바와 같이 양극 및 음극의 피크 전압의 차이가 최소가 될 때, 나아가 도 6(C)에 보이는 바와 같이 양극 및 음극의 피크 전류의 차이가 0일 때, 용액 내 망간 이온의 농도가 0이므로, 이 때 전착 공정을 종료할 수 있다. Furthermore, the peak voltage and current according to the concentration of manganese ions in the solution are shown in FIGS. 6(B) and 6(C), and as shown in FIG. 6(B), the difference between the peak voltages of the anode and the cathode is minimal. , and further, when the difference between the peak currents of the anode and the cathode is 0, as shown in FIG. 6(C), the concentration of manganese ions in the solution is 0, so the electrodeposition process can be terminated at this time.

제조예 2: 망간 산화물이 전착된 양극의 재생Preparation Example 2: Regeneration of a cathode electrodeposited with manganese oxide

(1) 습식 재생(1) Wet regeneration

상기 실험예 1에서 양극 전압을 2.0V까지 인가한 후 획득된 전착층을 40mM의 황산 수용액에 담가 0V 에서 -0.7V까지 음극 전압을 가하여 획득된 전압-전류 곡선과 각 구간에서 전착층의 형상을 촬영한 이미지를 도 7에 나타내었다. The voltage-current curve obtained by applying a cathode voltage from 0V to -0.7V by immersing the electrodeposition layer obtained after applying the anode voltage up to 2.0V in Experimental Example 1 in 40mM aqueous sulfuric acid solution and the shape of the electrodeposition layer in each section The photographed image is shown in FIG. 7 .

도 7에 보이는 바와 같이 -0.3V 이하에서부터 급격한 환원전류가 흐르는 것을 확인할 수 있으며, 그 이후로는 전압에 비례하여 일정하게 환원전류가 증가하는 것을 확인할 수 있었다. As shown in FIG. 7, it can be confirmed that a rapid reduction current flows from below -0.3V, and thereafter, it can be confirmed that the reduction current is constantly increased in proportion to the voltage.

다만, 실제 전착층의 박리는 -0.45V 이하에서 일어나는 것을 확인할 수 있었으며, -0.7V에 이르러서 전극으로부터 전착층이 완전히 박리된 것을 확인할 수 있었다. However, it was confirmed that the actual electrodeposition layer was peeled off at -0.45V or less, and it was confirmed that the electrodeposition layer was completely peeled off from the electrode when it reached -0.7V.

따라서, 전착층이 형성된 양극의 재생을 위해 상기 양극을 40mM의 황산용액에 담근 후에 -0.4 내지 -0.7V의 음극 전압을 가함으로써 전극을 재생시킬 수 있음을 확인할 수 있었다. Therefore, it was confirmed that the electrode can be regenerated by applying a negative voltage of -0.4 to -0.7 V after immersing the positive electrode in 40 mM sulfuric acid solution for regeneration of the positive electrode having the electrodeposition layer formed thereon.

(2) 건식 재생(2) dry regeneration

상기 실험예 2에서 획득된 다섯 구간의 전압 별 전착층을 50℃의 오븐에서 10시간 동안 건조시킨 후 각 전착층을 광학현미경 및 전자현미경으로 촬영한 이미지를 도 8에 나타내었다. After drying the electrodeposition layers for each voltage of the five sections obtained in Experimental Example 2 in an oven at 50° C. for 10 hours, images of each electrodeposition layer were photographed with an optical microscope and an electron microscope, as shown in FIG. 8 .

도 8에 보이는 바와 같이 전착층은 건조되면서 조각조각 갈라지게 되어 쉽게 박리될 수 있음을 확인할 수 있었다. As shown in FIG. 8 , it was confirmed that the electrodeposition layer was easily peeled off as it dried.

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.Although the embodiments of the present invention have been described in detail above, the scope of the present invention is not limited thereto, and various modifications and variations are possible within the scope without departing from the technical spirit of the present invention described in the claims. It will be apparent to those of ordinary skill in the art.

Claims (10)

망간 이온을 함유하는 SP-HyBRID 제염 공정 후 용액을 포함하며, 다공성 금속형 양극 및 음극을 포함하는 전극이 구비된 전해조를 제공하는 단계; 및
상기 전극에 Pt-Ag/AgCl 기준전극에 대한 전위가 1.1 내지 1.65V인 전압을 인가하여, 상기 용액 내의 망간 이온을 망간 산화물로 양극에 전착시키고, 음극에서는 하기 식(5)의 반응에 의해 전착이 발생하지 않도록 하여, 상기 용액 내의 망간 이온을 제거하는 단계;
를 포함하는, SP-HyBRID 제염 공정 후 용액의 망간을 제거하는 방법.
2H+ + 2e- = H2 ... 식 (5)
providing an electrolytic cell comprising a solution after the SP-HyBRID decontamination process containing manganese ions and having an electrode including a porous metal-type anode and a cathode; and
A voltage having a potential of 1.1 to 1.65 V with respect to the Pt-Ag/AgCl reference electrode is applied to the electrode to electrodeposit the manganese ions in the solution as manganese oxide on the positive electrode, and on the negative electrode by the reaction of the following formula (5) removing manganese ions in the solution to prevent this from occurring;
A method for removing manganese from a solution after the SP-HyBRID decontamination process, comprising a.
2H + + 2e - = H 2 ... Equation (5)
제1항에 있어서,
상기 SP-HyBRID 제염 공정 후 용액은 산성 용액인, SP-HyBRID 제염 공정 후 용액의 망간을 제거하는 방법.
According to claim 1,
The method of removing manganese from the solution after the SP-HyBRID decontamination process, wherein the solution after the SP-HyBRID decontamination process is an acidic solution.
제1항에 있어서,
양극에서 일어나는 반응은 하기 식 (2)와 같은, SP-HyBRID 제염 공정 후 용액의 망간을 제거하는 방법.
Mn2+ + 2H2O = MnO2 + 4H+ + 2e- ... 식(2)
According to claim 1,
The reaction occurring at the anode is as shown in Equation (2) below, a method of removing manganese from the solution after the SP-HyBRID decontamination process.
Mn 2+ + 2H 2 O = MnO 2 + 4H + + 2e - ... Equation (2)
삭제delete 제1항에 있어서,
상기 다공성 금속형 양극 및 음극은 각각 공극율이 50 내지 90%인, SP-HyBRID 제염 공정 후 용액의 망간을 제거하는 방법.
According to claim 1,
The method for removing manganese from the solution after the SP-HyBRID decontamination process, wherein the porous metal-type positive electrode and the negative electrode each have a porosity of 50 to 90%.
제1항에 있어서,
상기 다공성 금속형 양극 및 음극은 각각 직경 5 내지 500㎛의 기공 사이즈를 갖는, SP-HyBRID 제염 공정 후 용액의 망간을 제거하는 방법.
According to claim 1,
The method for removing manganese from the solution after the SP-HyBRID decontamination process, wherein the porous metal-type positive electrode and the negative electrode each have a pore size of 5 to 500 μm in diameter.
제1항에 있어서,
상기 SP-HyBRID 제염 공정 후 용액에 철 이온이 추가로 포함되어, 양극에서 하기 식 (6)의 반응이 수행되는, SP-HyBRID 제염 공정 후 용액의 망간을 제거하는 방법.
2Fe2+ + 3H2O = Fe2O3 + 6H+ + 2e- ... 식 (6)
According to claim 1,
A method of removing manganese from the solution after the SP-HyBRID decontamination process, in which iron ions are additionally included in the solution after the SP-HyBRID decontamination process, and the reaction of Equation (6) is performed at the positive electrode.
2Fe 2+ + 3H 2 O = Fe 2 O 3 + 6H + + 2e - ... Equation (6)
제1항에 있어서,
망간 산화물이 전착된 양극을 황산 용액에 담그어 -0.4 내지 -0.7V의 음극 전압을 가해 상기 망간 산화물을 제거하여 양극을 재생시키는 단계를 추가로 포함하는, SP-HyBRID 제염 공정 후 용액의 망간을 제거하는 방법.
According to claim 1,
Removing manganese from the solution after the SP-HyBRID decontamination process, further comprising the step of immersing the electrodeposited anode with manganese oxide in a sulfuric acid solution and applying a cathode voltage of -0.4 to -0.7V to remove the manganese oxide to regenerate the cathode How to.
제1항에 있어서,
망간 산화물이 전착된 양극을 50 내지 100℃에서 8 내지 12시간 동안 건조시키는 단계; 및
건조된 상기 망간 산화물을 제거하여 양극을 재생시키는 단계
를 추가로 포함하는, SP-HyBRID 제염 공정 후 용액의 망간을 제거하는 방법.
According to claim 1,
drying the cathode on which manganese oxide is electrodeposited at 50 to 100° C. for 8 to 12 hours; and
Regenerating the positive electrode by removing the dried manganese oxide
A method for removing manganese from the solution after the SP-HyBRID decontamination process, further comprising a.
제1항 내지 제3항 및 제5항 내지 제9항 중 어느 한 항의 SP-HyBRID 제염 공정 후 용액의 망간을 제거하는 방법을 포함하는 SP-HyBRID 제염공정.

The SP-HyBRID decontamination process comprising a method of removing manganese from the solution after the SP-HyBRID decontamination process according to any one of claims 1 to 3 and 5 to 9.

KR1020190123746A 2019-10-07 2019-10-07 Method for removing Mn in solution after SP-HyBRID decontamination and SP-HyBRID decontamination comprising the same KR102273060B1 (en)

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