JP7457086B2 - Waste polarizing plate collection system and method - Google Patents
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Description
本発明は、廃棄物回収システムに関するものであり、特に、廃偏光板の回収システムおよび方法に関するものである。 The present invention relates to a waste collection system, and particularly to a waste polarizing plate collection system and method.
偏光板(polarizer)は、液晶ディスプレイ(liquid crystal display, LCD)の主原料の1つであり、その構造は、偏光層、上下粘着層、上下保護/離型層、および反射膜を含むことができる。上述した偏光層は、基本的に、PVA(ポリビニルアルコール(polyvinyl alcohol))フィルムを染色して延伸することによって作られ、この層は、偏光板の主要部分であり、偏光板の偏光性能と透過率を決定すると同時に、偏光板の色調と光学耐久性の腫瘍部分にも影響を与える。他の上下保護/離型層および反射膜プラスチックは、洗浄後、回収して加工に利用することができる。上述した偏光層の染色材料は、通常、ヨウ素であるが、ヨウ素は、僅かな熱で昇華するため、廃偏光板の焼却処理時に紫煙が発生して、環境保護問題が生じることから、上記の方法で廃偏光板を処理することが既に禁じられている。したがって、いかにして廃偏光板を処理するかが、各界の研究の重点となっている。また、偏光板は、成分が複雑であるため、分類が難しく、且つふわふわした廃偏光板は、全体的に空間を占有するため、回収するが難しい。 Polarizer is one of the main raw materials of liquid crystal display (LCD), and its structure can include a polarizing layer, upper and lower adhesive layers, upper and lower protection/release layers, and a reflective film. can. The above-mentioned polarizing layer is basically made by dyeing and stretching PVA (polyvinyl alcohol) film, and this layer is the main part of the polarizing plate, and it affects the polarizing performance and transmission of the polarizing plate. At the same time, it also affects the color tone and optical durability of the polarizing plate. After cleaning, the other upper and lower protective/mold release layers and reflective film plastic can be recovered and used for processing. The dyeing material for the polarizing layer mentioned above is usually iodine, but since iodine sublimates with a small amount of heat, purple smoke is generated when waste polarizing plates are incinerated, causing environmental protection problems. It is already prohibited to process waste polarizers in this way. Therefore, how to dispose of waste polarizing plates has become a focus of research in various fields. In addition, polarizing plates have complicated components, making them difficult to classify, and fluffy waste polarizing plates occupy space, making it difficult to collect them.
本発明は、偏光板内のヨウ素を除去できるだけでなく、ヨウ素およびプラスチックを回収して再利用することもできる廃偏光板回収システムを提供する。 The present invention provides a waste polarizing plate recovery system that can not only remove iodine within the polarizing plate, but also recover and reuse iodine and plastic.
本発明は、また、抽出後のヨウ素イオン溶液に対して精製濃縮および溶剤回収を行って再利用することにより、回収コストを下げることのできる廃偏光板回収方法を提供する。 The present invention also provides a waste polarizing plate recovery method that can reduce recovery costs by purifying and concentrating the extracted iodine ion solution and recovering the solvent for reuse.
本発明の廃偏光板回収システムは、第1抽出ユニット、第1分離ユニット、第2抽出ユニット、第2分離ユニット、および精製濃縮システムを含む。第1抽出ユニットは、ヨウ素を含有する廃偏光板の破片を受け取って、抽出溶媒を使用してヨウ素を含有する廃偏光板の破片を抽出し、抽出混合物を取得するために使用される。第1分離ユニットは、前記第1抽出ユニットから前記抽出混合物を受け取って分離を行い、ヨウ素含有抽出物および廃偏光板のプラスチック破片を取得するために使用される。前記第2抽出ユニットは、第1分離ユニットから前記廃偏光板のプラスチック破片を受け取って再抽出を行い、再抽出混合物を取得するために使用される。前記第2分離ユニットは、前記第2抽出ユニットから再抽出混合物を受け取って分離を行い、再抽出液および廃偏光板のプラスチック破片を取得するために使用される。前記精製濃縮システムは、直列接続された複数の濾過ユニット、膜分離ユニット、および蒸留濃縮ユニットを含む。前記濾過ユニットは、前記ヨウ素含有抽出物を受け取って、ゼリー状物質を濾過して取り除き、ヨウ素含有濾液を取得するために使用される。前記膜分離ユニットは、少なくとも1つの逆浸透膜を含み、前記ヨウ素含有濾液を受け取って、逆浸透してヨウ素逆浸透液と浸透溶剤に分離するために使用される。前記蒸留濃縮ユニットは、前記ヨウ素逆浸透液を受け取って蒸留し、ヨウ素濃縮液および蒸留液を取得するために使用される。前記第2抽出ユニット中の再抽出溶媒は、前記浸透溶剤および前記蒸留液を含む。 The waste polarizing plate recovery system of the present invention includes a first extraction unit, a first separation unit, a second extraction unit, a second separation unit, and a purification and concentration system. The first extraction unit is used to receive the iodine-containing waste polarizer fragments and extract the iodine-containing waste polarizer fragments using an extraction solvent to obtain an extraction mixture. A first separation unit is used to receive the extraction mixture from the first extraction unit and perform separation to obtain an iodine-containing extract and plastic debris of the waste polarizer. The second extraction unit is used to receive the plastic debris of the waste polarizer from the first separation unit and perform re-extraction to obtain a re-extraction mixture. The second separation unit is used to receive the re-extraction mixture from the second extraction unit and perform separation to obtain the re-extraction liquid and the plastic debris of the waste polarizer. The purification concentration system includes a plurality of serially connected filtration units, membrane separation units, and distillation concentration units. The filtration unit is used to receive the iodine-containing extract and filter out the jelly-like material to obtain an iodine-containing filtrate. The membrane separation unit includes at least one reverse osmosis membrane and is used to receive the iodine-containing filtrate and perform reverse osmosis to separate it into an iodine reverse osmosis solution and a osmotic solvent. The distillation concentration unit is used to receive and distill the iodine reverse osmosis solution to obtain an iodine concentrate and a distilled solution. The re-extraction solvent in the second extraction unit includes the permeation solvent and the distillate.
本発明の廃偏光板回収方法は、ヨウ素を含有する廃偏光板のプラスチック破片と抽出溶媒を混合して撹拌し、抽出混合物を取得してから、前記抽出混合物を分離して、ヨウ素含有抽出物および廃偏光板のプラスチック破片に分離することを含む。そして、前記ヨウ素含有抽出物を濾過してゼリー状物質を取り除き、ヨウ素含有濾液を取得した後、少なくとも1つの逆浸透膜を含む膜分離ユニットを利用して前記ヨウ素含有濾液を処理することにより、ヨウ素逆浸透液および浸透溶剤に分離する。その後、前記膜分離ユニットから得られた前記ヨウ素逆浸透液を蒸留して、ヨウ素濃縮液および蒸留液を取得する。前記浸透溶剤および前記蒸留液を回収して再抽出溶媒または前記抽出溶媒を作成した後、前記廃偏光板のプラスチック破片を再抽出して前記再抽出混合物を再分離することにより、再抽出液および廃偏光板のプラスチック破片に分離する。得られた再抽出液は、回収して前記抽出溶媒を作成するために使用される。 The waste polarizing plate recovery method of the present invention involves mixing plastic fragments of waste polarizing plates containing iodine with an extraction solvent, stirring the mixture to obtain an extraction mixture, and then separating the extraction mixture to obtain an iodine-containing extract. and separating waste polarizers into plastic pieces. and filtering the iodine-containing extract to remove jelly-like substances to obtain an iodine-containing filtrate, and then treating the iodine-containing filtrate using a membrane separation unit including at least one reverse osmosis membrane. Separates into iodine reverse osmosis solution and osmosis solvent. Thereafter, the iodine reverse osmosis solution obtained from the membrane separation unit is distilled to obtain an iodine concentrate and a distilled solution. After recovering the permeation solvent and the distillate to create the re-extraction solvent or the extraction solvent, the re-extraction solution and Separate the waste polarizer into plastic pieces. The resulting re-extraction liquid is recovered and used to create the extraction solvent.
以上のように、本発明の廃偏光板の回収は、第1抽出ユニットおよび第1分離ユニットがヨウ素含有抽出物を抽出するだけでなく、精製濃縮システムをさらに設置して、抽出後のヨウ素含有抽出物に対して濾過、膜分離等の段階を行い、ヨウ素含有抽出物のヨウ素濃度を少しずつ増加させるため、それにより、回収効率を上げ、回収コストを下げることができる。また、第2抽出ユニットおよび第2分離ユニットは、第1分離ユニットが分離した廃偏光板のプラスチック破片を再抽出することにより、微量のヨウ素も全て回収することができるため、廃偏光板のプラスチック破片は、ヨウ素をほとんど含んでおらず、後続の回収に有利である。また、再抽出液は、微量のヨウ素しか含んでいないため、次の抽出溶媒の原料として直接回収することができ、且つ上述した膜分離および蒸留段階の浸透溶剤および蒸留液は、いずれも回収して再利用することができるため、材料のコストを節約して、二次汚染を防ぎ、省エネと二酸化炭素削減の目標を達成することができる。 As described above, in the recovery of waste polarizing plates of the present invention, the first extraction unit and the first separation unit not only extract the iodine-containing extract, but also install a purification and concentration system to collect the iodine-containing extract after extraction. The extract is subjected to steps such as filtration and membrane separation to gradually increase the iodine concentration of the iodine-containing extract, thereby increasing the recovery efficiency and lowering the recovery cost. In addition, the second extraction unit and the second separation unit can recover all trace amounts of iodine by re-extracting the plastic fragments from the waste polarizing plate that the first separation unit has separated. The fragments contain little iodine, which is advantageous for subsequent recovery. In addition, since the re-extracted liquid contains only a trace amount of iodine, it can be directly recovered as a raw material for the next extraction solvent, and both the permeation solvent and distilled liquid from the membrane separation and distillation stages mentioned above are recovered. can be reused, saving material costs, preventing cross-contamination, and achieving energy savings and carbon reduction goals.
本発明の上記の特徴をより分かり易くするため、図面と併せた幾つかの実施形態を以下に説明する。 In order to make the above features of the present invention more understandable, some embodiments will be described below in conjunction with the drawings.
添付図面は、本発明の原理がさらに理解されるために含まれており、本明細書に組み込まれ、且つその一部を構成するものである。図面は、本発明の実施形態を例示しており、説明とともに、本発明の原理を説明する役割を果たしている。 The accompanying drawings are included to provide a further understanding of the principles of the invention, and are incorporated into and constitute a part of this specification. The drawings illustrate embodiments of the invention and, together with the description, serve to explain the principles of the invention.
以下の実施形態中の添付の図面は、本発明の実施形態を更に完全に説明するためのものであるが、本発明は、多くの異なる形式を使用して実施することができ、記載された実施形態に限定されるものではない。また、文中に使用する「含む」、「含有する」、「有する」等の用語は、いずれも開放性の用語である。つまり、含むが、これに限定されないことを指す。 Although the accompanying drawings in the following embodiments are intended to more fully illustrate embodiments of the invention, the invention may be implemented using many different forms and may be implemented in a manner similar to that described. It is not limited to the embodiment. Furthermore, terms such as "including," "containing," and "having" used in the text are open terms. In other words, it includes, but is not limited to.
図1は、本発明の第1実施形態に係る廃偏光板回収システムのブロック図である。 FIG. 1 is a block diagram of a waste polarizing plate recovery system according to a first embodiment of the present invention.
図1を参照すると、本実施形態の廃偏光板回収システム100は、基本的に、第1抽出ユニット110、第1分離ユニット112、第2抽出ユニット114、第2分離ユニット116、および精製濃縮システム120を含む。第1抽出ユニット110は、ヨウ素を含有する廃偏光板の破片WPおよび抽出溶媒を受け取るために使用され、前記抽出溶媒は、アルカリ類および溶剤を含むことができ、且つ抽出溶媒は、まず、溶媒作成ユニット(図示せず)で作成してから第1抽出ユニット110に入れてもよく、あるいは、それぞれ比率に基づいて準備した抽出溶媒原料を、それぞれ第1抽出ユニット110の中に追加して作成してもよい。第1抽出ユニット110において、上述した抽出溶媒およびヨウ素を含有する廃偏光板の破片WPを使用して抽出を行い、抽出混合物を取得する。前記第1抽出ユニット110は、撹拌素子および加熱素子を含むことができる。前記抽出溶媒中のアルカリ類は、水酸化ナトリウム、水酸化カリウム、またはアルカロイドから選択することができ、抽出溶媒中の溶剤は、アルコール類を含むことができる。1つの実施形態において、前記溶剤は、例えば、エタノール溶液であるが、本発明はこれに限定されない。上述した抽出溶媒は、既存の抽出溶媒を採用してもよい。1つの実施形態において、抽出溶媒が水酸化カリウムを含む場合、化学反応によってヨウ化カリウム(KI)溶液が得られる。前記第1分離ユニット112は、第1抽出ユニット110と精製濃縮システム120の間に設置され、第1抽出ユニット110から抽出混合物を受け取って分離を行い、ヨウ素含有抽出物および廃偏光板のプラスチック破片を取得するために使用される。ヨウ素含有抽出物は、精製濃縮システム120に搬送され、廃偏光板のプラスチック破片は、第2抽出ユニット114に搬送される。前記第1分離ユニット112は、フィルタまたは遠心分離設備を含むことができるが、本発明はこれに限定されない。第1分離ユニット112は、その他の固体液体分離設備を採用してもよい。上述した第2抽出ユニット114は、前記第1分離ユニット112に設置された後、廃偏光板のプラスチック破片を再抽出して、再抽出混合物を取得するために使用される。また、1つの実施形態において、第2抽出ユニット114が使用する再抽出溶媒は、上述した抽出溶媒と類似する濃度のエタノール溶液であってもよい。別の実施形態において、前記再抽出溶媒は、アルカリ類および溶剤を含むことができ、前記アルカリ類は、水酸化ナトリウム、水酸化カリウム、またはアルカロイドであり、前記溶剤は、エタノールを含むことができる。 Referring to FIG. 1, the waste polarizing plate recovery system 100 of this embodiment basically includes a first extraction unit 110, a first separation unit 112, a second extraction unit 114, a second separation unit 116, and a purification and concentration system 120. The first extraction unit 110 is used to receive the waste polarizing plate fragments WP containing iodine and an extraction solvent, and the extraction solvent may include alkalis and a solvent, and the extraction solvent may be first prepared in a solvent preparation unit (not shown) and then put into the first extraction unit 110, or the extraction solvent raw materials prepared based on the respective ratios may be added into the first extraction unit 110 to prepare the extraction solvent. In the first extraction unit 110, the above-mentioned extraction solvent and the waste polarizing plate fragments WP containing iodine are used to perform extraction to obtain an extraction mixture. The first extraction unit 110 may include a stirring element and a heating element. The alkalis in the extraction solvent may be selected from sodium hydroxide, potassium hydroxide, or alkaloids, and the solvent in the extraction solvent may include alcohols. In one embodiment, the solvent is, for example, an ethanol solution, but the present invention is not limited thereto. The above-mentioned extraction solvent may adopt an existing extraction solvent. In one embodiment, when the extraction solvent contains potassium hydroxide, a potassium iodide (KI) solution is obtained by a chemical reaction. The first separation unit 112 is installed between the first extraction unit 110 and the purification and concentration system 120, and is used to receive the extraction mixture from the first extraction unit 110 and perform separation to obtain an iodine-containing extract and plastic fragments of the waste polarizing plate. The iodine-containing extract is conveyed to the purification and concentration system 120, and the plastic fragments of the waste polarizing plate are conveyed to the second extraction unit 114. The first separation unit 112 may include a filter or a centrifugal separator, but the present invention is not limited thereto. The first separation unit 112 may adopt other solid-liquid separation equipment. The above-mentioned second extraction unit 114 is used to re-extract the plastic fragments of the waste polarizing plate and obtain a re-extracted mixture after being installed in the first separation unit 112. In one embodiment, the re-extraction solvent used by the second extraction unit 114 may be an ethanol solution with a concentration similar to that of the extraction solvent described above. In another embodiment, the re-extraction solvent may include an alkali and a solvent, where the alkali is sodium hydroxide, potassium hydroxide, or an alkaloid, and the solvent may include ethanol.
精製濃縮システム120と第1分離ユニット112を直接連結させることにより、抽出したヨウ素含有抽出物を直接精製濃縮システム120に入れることができるが、本発明はこれに限定されない。別の実施形態において、第1分離ユニット112と精製濃縮システム120の間にヨウ素含有抽出物を一時的に貯蔵するための一時貯蔵タンク(図示せず)を設置してもよい。前記精製濃縮システム120は、直列接続された濾過ユニット122、膜分離ユニット124、および蒸留濃縮ユニット126を含む。図1には1つの濾過ユニット122、1つの膜分離ユニット124、および1つの蒸留濃縮ユニット126しか図示していないが、これらのユニットの数量は、必要に応じて増やすことができ、例えば、濾過ユニット122の前に、先に粗濾過を行ってもよく、且つ濾過ユニット122は、異なる濾膜、例えば、限外濾過(ultra-filtration, UF)膜、ナノ濾過(nano-filtration, NF)膜、または前記UF膜と前記NF膜を直列接続したものを使用することができる。限外濾過(UF)膜を例に挙げると、孔径が0.02μm以下の濾膜を採用することができる。前記濾過ユニット122は、上述したヨウ素含有抽出物を受け取って、ゼリー状物質を濾過して取り除き、ヨウ素含有濾液を取得するために使用される。濾過した濾液は、膜分離ユニット124に搬送され、ゼリー状物質は、PVAおよび接着剤(例えば、ハイドロゲルまたはUV接着剤等)を含むことができ、一緒に排出された後、PVAおよび固体廃棄物を再び回収することができる。 By directly connecting the purification and concentration system 120 and the first separation unit 112, the extracted iodine-containing extract can be directly input to the purification and concentration system 120, but the present invention is not limited thereto. In another embodiment, a temporary storage tank (not shown) may be installed between the first separation unit 112 and the purification and concentration system 120 to temporarily store the iodine-containing extract. The purification and concentration system 120 includes a filtration unit 122, a membrane separation unit 124, and a distillation concentration unit 126 connected in series. Although only one filtration unit 122, one membrane separation unit 124, and one distillation concentration unit 126 are illustrated in FIG. 1, the quantity of these units can be increased as needed, e.g. Before the unit 122, coarse filtration may be performed first, and the filtration unit 122 may be a filter using different filter membranes, such as an ultra-filtration (UF) membrane, a nano-filtration (NF) membrane, etc. , or the UF membrane and the NF membrane connected in series can be used. Taking an ultrafiltration (UF) membrane as an example, a filter membrane with a pore size of 0.02 μm or less can be used. The filtration unit 122 is used to receive the above-mentioned iodine-containing extract and filter out the jelly-like substance to obtain an iodine-containing filtrate. The filtered filtrate is conveyed to the membrane separation unit 124, and the jelly-like material, which may include PVA and an adhesive (such as a hydrogel or UV adhesive), is discharged together and then separated from the PVA and solid waste. Things can be recovered again.
引き続き図1を参照すると、前記膜分離ユニット124は、少なくとも1つの逆浸透膜を含み、ヨウ素含有濾液を受け取って、逆浸透してヨウ素逆浸透液と浸透溶剤に分離するために使用される。前記膜分離ユニット124中の逆浸透膜の数量は、必要に応じて増やすことができ、例えば、2種類の逆浸透膜を使用して、濾液を濃縮してもよい。1つの実施形態において、逆浸透膜の総溶解固形物(total dissolved solid, TDS)濾過率は、90%より大きくてもよい。つまり、膜分離ユニット124を介してヨウ素含有濾液に含まれる大部分の溶剤を浸透して分離させることができるとともに、パイプを介して第1抽出ユニット110または第2抽出ユニット114に伝送し、抽出溶媒または再抽出溶媒を作成することができる。また、蒸留濃縮ユニット126が膜分離ユニット124からヨウ素逆浸透液を受け取った後、蒸留を行ってヨウ素濃縮液および蒸留液を取得する。蒸留濃縮ユニット126は、例えば、常温蒸留濃縮ユニットまたは減圧蒸留濃縮ユニットである。蒸留濃縮ユニット126が蒸留を行う前に、膜分離ユニット124によってヨウ素含有濾液中の大部分の浸透溶剤が既に除去されているため、蒸留濃縮過程に必要なエネルギー消費が大幅に減少し、回収コストを大幅に減らすことができることから、回収量の大きな工業処理に適用することができる。 Continuing to refer to FIG. 1, the membrane separation unit 124 includes at least one reverse osmosis membrane and is used to receive and reverse osmose an iodine-containing filtrate to separate it into an iodine reverse osmosis solution and a osmotic solvent. The number of reverse osmosis membranes in the membrane separation unit 124 can be increased as needed. For example, two types of reverse osmosis membranes may be used to concentrate the filtrate. In one embodiment, the total dissolved solids (TDS) filtration rate of the reverse osmosis membrane may be greater than 90%. In other words, most of the solvent contained in the iodine-containing filtrate can be permeated and separated through the membrane separation unit 124, and can also be transmitted to the first extraction unit 110 or the second extraction unit 114 through the pipe for extraction. A solvent or re-extraction solvent can be created. Further, after the distillation concentration unit 126 receives the iodine reverse osmosis liquid from the membrane separation unit 124, it performs distillation to obtain an iodine concentrated liquid and a distilled liquid. The distillation concentration unit 126 is, for example, a room temperature distillation concentration unit or a vacuum distillation concentration unit. Before the distillation concentration unit 126 carries out the distillation, most of the penetrating solvent in the iodine-containing filtrate has already been removed by the membrane separation unit 124, which greatly reduces the energy consumption required for the distillation concentration process and reduces the recovery cost. Since it can significantly reduce the amount of waste, it can be applied to industrial processing where a large amount of recovery is required.
蒸留濃縮ユニット126が収集した蒸留液は、パイプを介して回収タンク(図示せず)に伝送され、抽出溶媒または再抽出溶媒を作成するために使用されるため、材料のコストを節約して、二次汚染を防ぎ、省エネと二酸化炭素削減の目標を達成することができる。上述したシステム設計に基づくと、溶剤の回収率は、90%以上を達成することができる。詳しく説明すると、膜分離ユニット124から排出された浸透溶剤および蒸留濃縮ユニット126から排出された蒸留液を第2抽出ユニット114の搬送経路内に回収し、回収タンク(図示せず)をさらに設置してもよく、且つ第2抽出ユニット114に必要な再抽出溶媒の濃度に基づいて先に濃度調整を行ってから、回収タンクから第2抽出ユニット114に送り込んでもよい。また、第2抽出ユニット114は、主に、第1分離ユニット112によって分離された廃偏光板のプラスチック破片を再抽出するために使用され、これらの廃偏光板のプラスチック破片には、抽出されなかった微量のヨウ素が含まれている可能性があるため、第2抽出ユニット114から受け取った再抽出混合物を第2分離ユニット116に入れて、廃偏光板のプラスチック破片および溶剤と微量のヨウ素を含有する再抽出液に分離することができる。溶剤と微量のヨウ素を含有する再抽出液は、回収して抽出溶媒を作成し、再度第1抽出ユニット110に入れるために使用することができる。上述した廃偏光板のプラスチック破片は、TAC(トリアセチルセルロース)、PMMA(ポリメチルメタクリレート樹脂)、COP(シクロオレフィンポリマー)、PET(ポリエチレンテレフタレート)等の一般的な偏光板に存在するプラスチックを含むことができ、ヨウ素含有量は、<0.1%w/wであるため、直接焼却または分離した後に再利用することができる。前記第2分離ユニット116は、フィルタまたは遠心分離設備を含むことができる。第1抽出ユニット110中の抽出溶媒のアルカリ類濃度とヨウ素当量は、互いに関連するため、アルカリ類濃度を予め設定した範囲内に維持できるようにするために、第2分離ユニット116から排出された再抽出液を第1抽出ユニット110の搬送経路内に入れて、一時貯蔵タンク118をさらに設置してもよく、それにより、水の補充またはpH値の調整をすぐに行うことができる。 The distillate collected by the distillation concentrator unit 126 is transmitted to a collection tank (not shown) through a pipe and used to make the extraction solvent or re-extraction solvent, thus saving the cost of materials and It can prevent secondary pollution and achieve the goals of energy saving and carbon dioxide reduction. Based on the system design described above, solvent recovery rates of 90% or more can be achieved. To explain in detail, the permeate solvent discharged from the membrane separation unit 124 and the distillate discharged from the distillation concentration unit 126 are collected into the conveyance path of the second extraction unit 114, and a collection tank (not shown) is further installed. Alternatively, the concentration may be adjusted first based on the concentration of the re-extraction solvent required for the second extraction unit 114, and then the re-extraction solvent may be sent from the recovery tank to the second extraction unit 114. In addition, the second extraction unit 114 is mainly used to re-extract the plastic fragments of the waste polarizing plate separated by the first separation unit 112 , and the plastic fragments of these waste polarizing plates include the unextracted plastic fragments. Since the re-extracted mixture received from the second extraction unit 114 may contain trace amounts of iodine, the re-extraction mixture received from the second extraction unit 114 is placed in a second separation unit 116 to remove the plastic debris of the waste polarizer and the solvent, as well as trace amounts of iodine. It can be separated into a re-extracted liquid. The re-extracted liquid containing the solvent and a trace amount of iodine can be recovered to create an extraction solvent and used to enter the first extraction unit 110 again. The above-mentioned plastic fragments of waste polarizing plates include plastics present in common polarizing plates such as TAC (triacetyl cellulose), PMMA (polymethyl methacrylate resin), COP (cycloolefin polymer), and PET (polyethylene terephthalate). Since the iodine content is <0.1% w/w, it can be directly incinerated or separated and then reused. The second separation unit 116 may include a filter or centrifugation equipment. Since the alkali concentration and iodine equivalent of the extraction solvent in the first extraction unit 110 are related to each other, in order to be able to maintain the alkali concentration within a preset range, the alkali concentration and the iodine equivalent of the extraction solvent in the first extraction unit 110 are discharged from the second separation unit 116. A temporary storage tank 118 may also be installed with the re-extraction liquid in the conveying path of the first extraction unit 110, so that water replenishment or pH value adjustment can be carried out immediately.
図2は、発明の第2実施形態に係る廃偏光板回収フローのステップ図であり、且つ第1実施形態の回収システムを採用することができるため、以下、同じユニットについては、図1の構成要素符号を使用して表示する。 FIG. 2 is a step diagram of the waste polarizing plate collection flow according to the second embodiment of the invention, and since the collection system of the first embodiment can be adopted, the same unit will be described below with the configuration of FIG. 1. Display using element code.
ステップ200において、ヨウ素を含有する廃偏光板の破片WPと抽出溶媒を混合して撹拌し、抽出混合物を取得する。抽出溶媒は、アルカリ類および溶剤を含むことができ、前記アルカリ類は、例えば、水酸化ナトリウム、水酸化カリウム、またはアルカロイドであり、前記溶剤は、アルコール類であってもよく、且つ環境に優しい観点から考慮すると、溶剤は、エタノール溶液を採用することができる。 In step 200, the fragments WP of the waste polarizing plate containing iodine and the extraction solvent are mixed and stirred to obtain an extraction mixture. The extraction solvent can include alkalis and solvents, the alkalis are, for example, sodium hydroxide, potassium hydroxide, or alkaloids, and the solvents can be alcohols, and are environmentally friendly. From this point of view, the solvent may be an ethanol solution.
ステップ202において、上述した抽出混合物を分離して、ヨウ素含有抽出物および廃偏光板のプラスチック破片に分離する。混合物を分離する方法は、例えば、濾過または遠心分離である。 In step 202, the above-mentioned extraction mixture is separated into an iodine-containing extract and plastic debris of the waste polarizer. Methods for separating the mixture are, for example, filtration or centrifugation.
ステップ204において、上述した廃偏光板のプラスチック破片を再抽出する。使用する再抽出溶媒は、抽出溶媒に近い濃度のアルコール類水溶液であってもよい。また、ステップ204で得られた再抽出混合物は、さらに再抽出液に分離する場合、波線方向に示すように、回収してステップ200の抽出溶媒を作成するために使用してもよい。例を挙げて説明すると、上述した再抽出混合物は、濾過または遠心分離の方法により、廃偏光板のプラスチック破片および溶剤と微量のヨウ素を含有する再抽出液を分離することができ、溶剤と微量のヨウ素を含有する再抽出液は、ステップ200の抽出溶媒の原料とすることができる。上述した廃偏光板のプラスチック破片は、TAC、PMMA、COP、PET等の一般的な偏光板に存在するプラスチックを含むことができる。 In step 204, the plastic debris of the waste polarizer described above is re-extracted. The re-extraction solvent used may be an aqueous alcohol solution having a concentration close to that of the extraction solvent. Further, when the re-extraction mixture obtained in step 204 is further separated into a re-extraction liquid, it may be collected and used to create the extraction solvent in step 200, as shown in the direction of the dotted line. To give an example, the above-mentioned re-extraction mixture can be separated into a re-extracted liquid containing the plastic debris of the waste polarizing plate and the solvent and a trace amount of iodine by the method of filtration or centrifugation. The re-extraction solution containing iodine can be used as a raw material for the extraction solvent in step 200. The plastic debris of the waste polarizer described above may include plastics present in common polarizers such as TAC, PMMA, COP, PET, etc.
ステップ206において、上述したヨウ素含有抽出物を濾過して、ゼリー状物質を取り除き、ヨウ素含有濾液を取得する。ヨウ素含有抽出物を濾過する方法は、例えば、限外濾過(UF)膜、ナノ濾過(NF)膜、または前記UF膜と前記NF膜を直列接続したものを使用する方法である。ヨウ素を含有する前記廃偏光板のプラスチック破片WPが分子量の多い接着剤または分子を含む場合は、UF膜を使用して濾過することができ、ヨウ素を含有する前記廃偏光板のプラスチック破片WPが分子量の少ない接着剤または分子を含む場合は、UF膜とNF膜を直列接続してもよく、あるいは、NF膜を使用して濾過してもよい。 In step 206, the above-mentioned iodine-containing extract is filtered to remove the jelly-like material and obtain an iodine-containing filtrate. A method for filtering the iodine-containing extract is, for example, a method using an ultrafiltration (UF) membrane, a nanofiltration (NF) membrane, or a series connection of the UF membrane and the NF membrane. If the plastic debris WP of the waste polarizing plate containing iodine contains an adhesive or molecules with a high molecular weight, it can be filtered using a UF membrane, and the plastic debris WP of the waste polarizing plate containing iodine can be filtered using a UF membrane. When containing adhesives or molecules with low molecular weight, a UF membrane and a NF membrane may be connected in series, or an NF membrane may be used for filtration.
ステップ208において、膜分離ユニット124を利用して上述したヨウ素含有濾液を処理し、ヨウ素逆浸透液と浸透溶剤に分離する。膜分離ユニット124は、1つまたは複数の逆浸透膜を含み、且つ前記逆浸透膜の濾過率は、例えば、90%より大きい。膜分離ユニット124を利用して濾液を処理する過程において分離された浸透溶剤は、破線方向に示すように、回収してステップ204において廃偏光板のプラスチック破片を再抽出した再抽出溶媒を作成してもよい。別の実施形態において、上述した浸透溶剤は、回収してステップ200で使用した抽出溶媒を作成してもよい。 In step 208, the membrane separation unit 124 is used to process the iodine-containing filtrate and separate it into an iodine reverse osmosis solution and a osmotic solvent. The membrane separation unit 124 includes one or more reverse osmosis membranes, and the filtration rate of the reverse osmosis membranes is, for example, greater than 90%. The penetrating solvent separated in the process of processing the filtrate using the membrane separation unit 124 is recovered and, in step 204, the plastic fragments of the waste polarizer are re-extracted to create a re-extraction solvent, as shown in the direction of the broken line. It's okay. In another embodiment, the permeation solvent described above may be recovered to create the extraction solvent used in step 200.
ステップ210において、膜分離ユニット124から得られたヨウ素逆浸透液を蒸留して、ヨウ素濃縮液および蒸留液を取得する。前記ステップに基づいて回収して得られた固形分が約3~10%w/wのヨウ素濃縮液は、偏光板設備に既にあるヨウ素液回収システムに取り込んでもよく、あるいは精製して工業レベルの高純度ヨウ化カリウム固体にし、偏光板の原料として再利用してもよい。本実施形態において、ステップ210で蒸留した蒸留液は、破線方向に示すように、さらに回収してステップ204において廃偏光板のプラスチック破片を再抽出した再抽出溶媒を作成してもよい。別の実施形態において、上述した蒸留液は、回収してステップ200で使用した抽出溶媒を作成してもよい。 In step 210, the iodine reverse osmosis solution obtained from the membrane separation unit 124 is distilled to obtain an iodine concentrate and a distilled solution. The iodine concentrate having a solids content of about 3-10% w/w recovered in accordance with the above steps may be incorporated into an iodine liquid recovery system already present in the polarizer equipment or purified to an industrial level. It may be made into a high-purity potassium iodide solid and reused as a raw material for polarizing plates. In this embodiment, the distilled liquid distilled in step 210 may be further collected as shown in the dashed line direction, and in step 204, a re-extraction solvent may be created by re-extracting the plastic fragments of the waste polarizing plate. In another embodiment, the distillate described above may be recovered to create the extraction solvent used in step 200.
以下、実験を列挙して本発明の効果を検証するが、本発明は以下の内容に限定されない。 Hereinafter, the effects of the present invention will be verified by enumerating experiments, but the present invention is not limited to the following contents.
<分析> <Analysis>
1、溶液中のヨウ化カリウム(KI)の濃度
試験機器:導電率計、型番HTC-202U
試験環境:室温
校正液:KI濃度0.01%w/w~8%w/w、pH=~9.5
1. Concentration of potassium iodide (KI) in solution Test equipment: Conductivity meter, model number HTC-202U
Test environment: room temperature Calibration solution: KI concentration 0.01% w/w to 8% w/w, pH = up to 9.5
図3は、校正液を使用して製造したKI濃度対導電率の曲線図である。したがって、導電率計を利用することによって、溶液中のKI濃度をオンライン検出することができ、オフライン(off line)で溶液を抽出してさらに検出を行う必要がないため、工業生産に使用することができる。 FIG. 3 is a plot of KI concentration versus conductivity prepared using a calibration solution. Therefore, by using the conductivity meter, the KI concentration in the solution can be detected online, and there is no need to extract the solution off line for further detection, making it suitable for use in industrial production. Can be done.
2、脱ヨウ素率定量測定法 2. Quantitative measurement method for deiodination rate
紫外光-可視光分光器を使用して、それぞれヨウ素を含有しないプラスチック溶液(脱ヨウ素率を99%に設定する)および脱ヨウ素をしていないプラスチック溶液(脱ヨウ素率を0%に設定する)に対してUV吸収測定を行い、225nmの吸収値でヨウ素の含有量を標定した。結果は、図4に示すように、脱ヨウ素率が0%に対応するUV吸収度は、2.5であり、脱ヨウ素率が99%に対応するUV吸収度は、0.6であった。 A plastic solution containing no iodine (setting the deiodination rate to 99%) and a plastic solution without deiodination (setting the deiodination rate to 0%), respectively, using an ultraviolet-visible light spectrometer. UV absorption measurement was performed on the sample, and the iodine content was determined based on the absorption value at 225 nm. As shown in FIG. 4, the UV absorbance corresponding to a deiodination rate of 0% was 2.5, and the UV absorbance corresponding to a deiodination rate of 99% was 0.6. .
したがって、図4の結果に基づき、以下の線形回帰公式が得られる。 Therefore, based on the results in Figure 4, the following linear regression formula is obtained:
(数1)
脱ヨウ素率=-0.5211x+1.3026
(Number 1)
Deiodination rate = -0.5211x + 1.3026
上記の式中、xは、UV吸収度を表す。 In the above formula, x represents UV absorbance.
<実例1> <Example 1>
図1の廃偏光板回収システムを1つ準備した。第1抽出ユニット110は、100Lのダブルジャケットの撹拌槽であり、2%w/wの水酸化カリウム(KOH)水溶液を53.52kg追加し、50℃まで加熱した。その後、6.66kgのヨウ素を含有する廃偏光板を2~5mmの破片に粉砕して第1抽出ユニット110に搬送し、pHが9~10に達して変化しなくなるまで、つまり、反応終点になるまで抽出を行った。続いて、抽出後の混合物を(第1分離ユニット112として用いる)遠心機を利用して、廃偏光板のプラスチック破片およびヨウ素含有抽出物に分離した。 One waste polarizing plate recovery system shown in Figure 1 was prepared. The first extraction unit 110 was a 100 L double jacket stirred tank, and 53.52 kg of a 2% w/w aqueous potassium hydroxide (KOH) solution was added thereto and heated to 50°C. Thereafter, the waste polarizing plate containing 6.66 kg of iodine is crushed into 2-5 mm pieces and transported to the first extraction unit 110 until the pH reaches 9-10 and stops changing, that is, at the end point of the reaction. Extraction was carried out until the Subsequently, the extracted mixture was separated into plastic fragments of the waste polarizing plate and an iodine-containing extract using a centrifuge (used as the first separation unit 112).
その後、ヨウ素含有抽出物を、まず、濾過ユニット112中の一次フィルタ(1μm、PALL、圧力1kg/cm2)に通してから、下記の表1に記載したUF膜を使用して濾過し、ゼリー状物質を除去して、ヨウ素含有濾液を取得した。続いて、ヨウ素含有濾液を膜分離ユニット124に入れ、表1に記載した2段の逆浸透(reverse osmosis, RO)膜(RO1およびRO2)を使用してKIを濃縮した。1段目のRO1は、KI濃度を0.5%w/w~0.7%w/wに上げ、2段目のRO2は、KI濃度を2.0%w/w~3.0%w/wに上げた。ここでのKIの濃度は、上述した分析方法を利用して得ることができる。その後、逆浸透したKI溶液を再び蒸留濃縮ユニット126(30Lの回転濃縮機、40℃~50℃、真空度10mmHg)に入れて、固形分が6%w/wのKI水溶液になるまで蒸留した。膜分離ユニット124および蒸留濃縮ユニット126が除去したエタノール溶液約50kgは、回収タンクに保存され、溶剤比率を調整することによって再抽出溶媒になるため、第2抽出ユニット114に回収して使用することができる。 Thereafter, the iodine-containing extract is first passed through a primary filter (1 μm, PALL, pressure 1 kg/cm 2 ) in the filtration unit 112 and then filtered using the UF membrane listed in Table 1 below to form a jelly. The iodine-containing filtrate was obtained by removing the like substance. Subsequently, the iodine-containing filtrate was introduced into the membrane separation unit 124, and the KI was concentrated using the two-stage reverse osmosis (RO) membrane (RO1 and RO2) listed in Table 1. The first stage RO1 increases the KI concentration from 0.5% w/w to 0.7% w/w, and the second stage RO2 increases the KI concentration from 2.0% w/w to 3.0%. I raised it to w/w. The concentration of KI here can be obtained using the analysis method described above. After that, the reverse osmosis KI solution was put into the distillation concentration unit 126 (30L rotary concentrator, 40°C to 50°C, vacuum degree 10mmHg) again, and distilled until the solid content was 6% w/w KI aqueous solution. . Approximately 50 kg of the ethanol solution removed by the membrane separation unit 124 and the distillation concentration unit 126 is stored in a recovery tank and becomes a re-extraction solvent by adjusting the solvent ratio, so it can be recovered and used in the second extraction unit 114. Can be done.
遠心機が分離した廃偏光板のプラスチック破片については、第2抽出ユニット114(100Lの撹拌槽)に入れて、50kgの再抽出溶媒を追加し、室温で1時間撹拌した。再抽出した後の再抽出液は、第2分離ユニット116で洗浄後のプラスチック(KI<0.1%w/w)および溶剤と微量のヨウ素を含有する液体に分離した。洗浄後のプラスチックの脱ヨウ素率は、上述した脱ヨウ素率定量測定法を利用して推算することができる。UV吸収度は、0.70であり、脱ヨウ素率は、約93.8%であった。 The plastic fragments of the waste polarizing plate separated by the centrifuge were placed in the second extraction unit 114 (100 L stirring tank), 50 kg of re-extraction solvent was added, and the mixture was stirred at room temperature for 1 hour. The re-extracted liquid was separated in the second separation unit 116 into a liquid containing washed plastic (KI<0.1% w/w), a solvent, and a trace amount of iodine. The deiodination rate of the plastic after washing can be estimated using the above-mentioned method for quantitatively measuring the deiodination rate. The UV absorbance was 0.70, and the deiodination rate was about 93.8%.
<実例2> <Example 2>
実例1と同じ回収システムを採用するが、回収する廃偏光板は、単純な偏光子(粘着層、保護層等がない)を代わりに使用し、UF膜も異なる。詳しくは、下記の表1を参照されたい。 The same collection system as in Example 1 is adopted, but the waste polarizing plate to be collected uses a simple polarizer (no adhesive layer, protective layer, etc.) instead, and the UF film is also different. For details, please refer to Table 1 below.
実例1と同じ回収方法により、洗浄後のプラスチックに対してUV照射を行った。得られたUV吸収は、0.73であり、推算により得られた脱ヨウ素率は、約92.1%であった。 Using the same recovery method as in Example 1, the washed plastic was irradiated with UV. The obtained UV absorption was 0.73, and the estimated deiodination rate was about 92.1%.
表1からわかるように、本発明の廃偏光板回収システムは、廃偏光板に含まれるヨウ素を効率的に除去することができる。 As can be seen from Table 1, the waste polarizing plate recovery system of the present invention can efficiently remove iodine contained in waste polarizing plates.
以上のように、本発明の廃偏光板回収システムは、濾過ユニットおよび膜分離ユニットを設置した精製濃縮システムを有し、先に抽出後のヨウ素含有抽出物に対して濾過および濃縮を行うことができるため、濃縮プロセスのエネルギー消費を減らし、それにより、回収コストを下げることができる。また、浸透溶剤、蒸留液、および再抽出液を組み合わせた回収システムは、材料のコストをさらに節約して、二次汚染を防ぎ、省エネと二酸化炭素削減の目標を達成することができる。 As described above, the waste polarizing plate recovery system of the present invention has a purification and concentration system equipped with a filtration unit and a membrane separation unit, and can first filter and concentrate the iodine-containing extract after extraction. This reduces the energy consumption of the concentration process, thereby lowering recovery costs. In addition, the combined recovery system of permeating solvent, distillate, and re-extracting liquid can further save material costs, prevent cross-contamination, and achieve energy saving and carbon reduction goals.
以上のごとく、この発明を実施形態により開示したが、もとより、この発明を限定するためのものではなく、当業者であれば容易に理解できるように、この発明の技術思想の範囲内において、適当な変更ならびに修正が当然なされうるものであるから、その特許権保護の範囲は、特許請求の範囲および、それと均等な領域を基準として定めなければならない。 As described above, this invention has been disclosed by way of embodiments, but this is not intended to limit this invention, and as can be easily understood by those skilled in the art, appropriate modifications can be made within the scope of the technical idea of this invention. Since significant changes and modifications may naturally be made, the scope of patent protection must be determined based on the scope of the claims and areas equivalent thereto.
本発明の廃偏光板回収システムは、液晶ディスプレイ(LCD)等の装置の中の偏光板(polarizer)の廃棄物処理産業に応用することができる。 The waste polarizer recovery system of the present invention can be applied to the waste treatment industry for polarizers in devices such as liquid crystal displays (LCDs).
100 廃偏光板回収システム
110 第1抽出ユニット
112 第1分離ユニット
114 第2抽出ユニット
116 第2分離ユニット
118 一時貯蔵タンク
120 精製濃縮ユニット
122 濾過ユニット
124 膜分離ユニット
126 蒸留濃縮ユニット
200、202、204、206、208、210 ステップ
WP ヨウ素を含有する廃偏光板の破片
100 Waste polarizing plate recovery system 110 First extraction unit 112 First separation unit 114 Second extraction unit 116 Second separation unit 118 Temporary storage tank 120 Purification concentration unit 122 Filtration unit 124 Membrane separation unit 126 Distillation concentration unit 200, 202, 204 , 206, 208, 210 Step WP Fragment of waste polarizing plate containing iodine
Claims (4)
前記第1抽出ユニットから前記抽出混合物を受け取って分離を行い、ヨウ素含有抽出物および廃偏光板のプラスチック破片を取得する第1分離ユニットと、
前記第1分離ユニットから前記廃偏光板のプラスチック破片を受け取って再抽出を行い、再抽出混合物を取得する第2抽出ユニットと、
前記第2抽出ユニットから前記再抽出混合物を受け取って分離を行い、再抽出液および前記廃偏光板のプラスチック破片を取得する第2分離ユニットと、
直列接続された複数の濾過ユニット、膜分離ユニット、および蒸留濃縮ユニットを含む精製濃縮システムと、
を含み、前記濾過ユニットが、前記ヨウ素含有抽出物を受け取って、ゼリー状物質を濾過して取り除き、ヨウ素含有濾液を取得するために使用され、
前記膜分離ユニットが、少なくとも1つの逆浸透膜を含み、前記ヨウ素含有濾液を受け取って、逆浸透してヨウ素逆浸透液と浸透溶剤に分離するために使用され、
前記蒸留濃縮ユニットが、前記ヨウ素逆浸透液を受け取って蒸留し、ヨウ素濃縮液および蒸留液を取得するために使用され、
前記第2抽出ユニット中の再抽出溶媒が、前記浸透溶剤および前記蒸留液を含み、
前記再抽出混合物から分離した前記再抽出液が、回収されて前記抽出溶媒を作成するために使用される廃偏光板回収システム。 a first extraction unit for obtaining an extraction mixture from fragments of waste polarizers containing iodine using an extraction solvent;
a first separation unit receiving the extraction mixture from the first extraction unit and performing separation to obtain an iodine-containing extract and plastic debris of the waste polarizer;
a second extraction unit that receives the plastic debris of the waste polarizer from the first separation unit and performs re-extraction to obtain a re-extraction mixture;
a second separation unit that receives the re-extraction mixture from the second extraction unit and performs separation to obtain a re-extraction liquid and plastic debris of the waste polarizer ;
a purification concentration system including a plurality of serially connected filtration units, membrane separation units, and distillation concentration units;
, the filtration unit is used to receive the iodine-containing extract and filter out the jelly-like material to obtain an iodine-containing filtrate;
the membrane separation unit includes at least one reverse osmosis membrane and is used to receive and reverse osmose the iodine-containing filtrate to separate it into an iodine reverse osmosis liquid and an osmotic solvent;
the distillation concentration unit is used to receive and distill the iodine reverse osmosis liquid to obtain an iodine concentrate and a distillate;
the re-extraction solvent in the second extraction unit includes the infiltration solvent and the distillate;
A waste polarizer recovery system in which the re -extraction liquid separated from the re-extraction mixture is recovered and used to create the extraction solvent.
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