KR100922564B1 - 산세공정용 염화동 용액중 동이온 농도 분석방법 - Google Patents
산세공정용 염화동 용액중 동이온 농도 분석방법 Download PDFInfo
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Abstract
본 발명은 산세공정용 염화동 용액중 동 농도 분석방법에 관한 것으로,
(1) 산세공정용 염화동 용액중 동이온농도, 염산의 전산도 및 유리산도를 측정하는 단계;
(2) 상기 전산도에서 유리산도를 뺀 산농도를 염산분자량으로 나눠 동이온과 결합된 염산의 몰수를 결정하는 단계;
(3) 상기 (1)단계에서 측정된 동이온 농도, 상기 (2)단계에서 결정된 동이온과 결합된 염산의 몰수를 하기 식 1에 대입하여 동-염산의 착체결합비를 결정하는 단계; 및
[식 1]
(4) 상기 (3)의 착체결합비를 하기 식 2에 대입하여 동이온농도를 결정하는 단계;
[식 2]
를 포함하는 산세공정용 염화동 용액중 동이온 농도 분석방법이 제공된다.
본 발명의 방법에 따라 고가의 분석기기를 여러번 사용하지않고 산세공정에서 염화동 용액중 초기와 후기 사이에 변화하는 동이온 농도를 신속하고 간편하게 분석할 수 있다.
동, 엣칭, 농도분석, 산세용액, 염화동
Description
본 발명은 산세공정용 염화동 용액중 동이온 농도 분석방법에 관한 것으로, 보다 상세하게는 염화동 용액중 동 농도를 수시로 점검해야하는 동엣칭공정 등을 포함하는 산세공정에서 고가의 분석기기를 여러번 사용하지않고 동 농도를 신속하고 간편하게 분석할 수 있는 산세공정용 염화동 용액중 동이온 농도 분석방법에 관한 것이다.
여러가지 금속 엣칭용액이나 산세용액에 대한 종래의 분석방법은 용액중의 산농도는 NaOH 및 지시약을 이용한 습식적정법으로 분석하고 금속성분에 대하여는 원자흡광스펙트럼분석법이나 이온크로마토분석법을 사용하고 있으나, 이러한 방법에 사용되는 분석기기는 고가이며 정밀하게 관리해야하므로 현장에서 사용하기가 어렵다.
동 산세공정에서 사용하는 염산용액중의 동이온 농도는 산용액의 사용주기를 결정하거나 산세능력을 판단하는데 매우 유용한 관리인자로 채택되고 있다. 그리고 조업중의 산용액은 조업시간에 따라 각 성분의 농도가 변화하기 때문에 수시로 분석하여 생산속도를 변화시키거나 조업조건을 변화시켜 효율적으로 대처하는 것이 매우 중요하다.
한편, 전기부품 제조회사의 회로기판 생산공정에서 사용되고 있는 염산엣칭용액에 대한 성분분석을 공정초기 및 공정후의 폐산에 대해 분석하여 하기 표 1에 나타내었다.
| 구분 | 전산도 (g/l) | 유리산도 (g/l) | Cu (g/l) | Na (mg/l) | Ca (mg/l) | Mg (mg/l) | Zn (mg/l) | Fe (mg/l) |
| 공정초기 | 210-230 | 210-230 | 0 | 0 | 0 | 0 | 0 | 0 |
| 공정후(폐산) | 210-230 | 110-130 | 100-120 | 3-8 | 10-17 | 5-12 | 1-3 | 18-25 |
상기 표 1에 나타낸 바와 같이 공정초기의 전산도(total acidity)는 210-230g/l이며 동이온은 존재하지않으나, 공정이 진행됨에따라 동이온이 증가하기 시작하고 동 농도가 100g/l 정도에서 이러한 염화동용액은 폐산으로 처리된다. 이때 유리산도(free acidity)는 110g/l 정도로 감소되어 산세능력이 부족한 상태로 간주되며, 만일 이러한 산세능력이 부족한 염화동용액을 계속 사용하면 산세속도가 급격히 감소하여 생산량이 감소하고 품질 열화가 발생된다. 이와 같이 동 산세공정의 초기와 후기(폐산으로 배출되는 시점) 사이에서 동 농도를 적절하게 관리할 필요가 있음을 알 수 있다.
그리고 폐산용액의 재활용 처리과정에서 용액중의 동-염산 착체 상태와 동 농도를 알아야 효율적으로 처리할 수 있다. 예를들면, 염화동폐액을 황산으로 치환 하여 염산을 회수하고 황산동을 제조하는 공정에 있어서 투입하여야 할 황산량을 결정하기위해 동-염산 착체상태를 명확히 알아야 동-황산 상태로 치환시킬 수 있다.
또한 다른 예로, 염화동폐액을 진공증발시켜 염산을 회수하고 남은 동용액으로 전해법을 이용하여 전해동을 생산하는 공정에 있어서 용액중의 동이온이 어떠한 착체를 형성하고 있느냐에 따라 염산회수량이 결정될 수 있다. 그 이유는 전해조건상 동이온 및 유리산농도가 적정범위내에 있어야 하기 때문이다.
따라서 동 농도와 동착체의 상태 파악은 각종 동 산세공정관리에서 매우 중요한 관리인자로서 이를 작업현장에서 빠르고 손쉽게 분석하는 방법이 요구된다.
이에 본 발명의 목적은 산세공정용 염화동 용액내 함유된 동이온 농도를 작업현장에서 신속하고 용이하게 분석할 수 있는 방법을 제공하고자 한다.
본 발명의 일견지에 의하면,
(1) 산세공정용 염화동 용액중 동이온농도, 염산의 전산도 및 유리산도를 측정하는 단계;
(2) 상기 전산도에서 유리산도를 뺀 산농도를 염산분자량으로 나눠 동이온과 결합된 염산의 몰수를 결정하는 단계;
(3) 상기 (1)단계에서 측정된 동이온 농도, 상기 (2)단계에서 결정된 동이온과 결합된 염산의 몰수를 하기 식 1에 대입하여 동-염산의 착체결합비를 결정하는 단계; 및
[식 1]
(4) 상기 (3)의 착체결합비를 하기 식 2에 대입하여 동이온농도를 결정하는 단계;
[식 2]
를 포함하는 산세공정용 염화동 용액중 동이온 농도 분석방법이 제공된다.
이하, 본 발명에 대하여 상세히 설명한다.
본 발명자들은 각종 산세공정에 사용되는 염화동용액의 성분조성을 조절함에 있어서 동이온 농도를 수시로 적소적시에 용이하게 측정할 수 있는 분석방법이 현장적 측면에서 매우 유용할 것이라는 점을 인식하고, 염화동용액중의 전산도에서 유리산도를 뺀 값이 동이온에 결합되어 자유롭지 못한 염산의 양과 동일하다는 점과 이 값을 이용하여 동-염산 착체결합비와 동이온 농도를 구할 수 있다는 점에 착안하여 본 발명을 완성하였다.
본 발명에 있어서 제 1단계로, 산세공정용 염화동 용액중의 동이온농도, 염 산의 전산도 및 유리산도를 측정한다.
상기 동 산세공정용 염화동 용액중의 동이온농도는 원자흡광스펙트럼 분석법 혹은 이온크로마토분석법으로 측정할 수 있으며, 상기 전산도 및 유리산도는 습식적정법으로 측정할 수 있다.
여기서 전산도 측정은, 시료액 0.1ml을 정확히 분취하여 일정량의 증류수로 희석하고, 지시약 페놀프탈레인 용액을 2-3적 첨가한 다음, 적정용액으로 0.1N-NaOH 수용액을 사용하여 적정하고, 이 때 적정시 종말점은 무색에서 핑크색으로 변하는 시점으로 하고, 그 때까지 첨가된 0.1N-NaOH 수용액의 양으로 전산도를 하기 식 3에 의해 구할 수 있다.
[식 3]
그리고 유리산도 측정은, 시료액 0.1ml을 정확히 분취하여 일정량의 증류수로 희석하고, 지시약 브롬페놀블루 용액을 2-3적 첨가한 다음, 적정용액으로 0.1N-NaOH 수용액을 사용하여 적정하고, 이 때 적정시 종말점은 노랑색에서 청자색으로 변하는 시점으로 하고, 그 때까지 첨가된 0.1N-NaOH 수용액의 양으로 전산도를 하기 식 4에 의해 구할 수 있다.
[식 4]
그 다음 제 2단계로, 상기 제 1단계에서 측정된 전산도에서 유리산도를 뺀 산농도를 염산분자량으로 나눠 동이온과 결합된 염산의 몰수를 결정한다.
즉, 염화동용액중의 전산도에서 유리산도를 뺀 값은 동이온에 결합되어 자유롭지 못한 염산의 양과 동일하다는 것에 기초하여, 이 값을 염산분자량으로 나누어 동이온과 결합된 염산의 몰수를 구할 수 있다.
그 다음, 제 3단계로 상기 제 1단계에서 측정된 동 농도, 상기 제 2단계에서 결정된 동이온과 결합된 염산의 몰수를 하기 식 1에 대입하여 동-염산의 착체 결합비(동 1몰에 결합된 염산의 몰수)를 결정한다. 어떤 염화동용액에 대하여 동-염산 착체결합비를 결정해두면 그 후 이와 유사한 염화동용액에 대하여도 상기 동-염산 착체결합비를 적용할 수 있다.
[식 1]
그 다음 마지막 제 4단계로, 상기 (3)단계에서 결정된 동-염산 착체결합비를 하기 식 2에 대입하여 동이온농도를 결정한다. 염화동 용액은 산세공정전, 공정도중 혹은 공정후의 염화동 용액일 수 있다.
[식 2]
또한, 상기 제 4단계를 반복 수행함으로써 산세공정의 다른 염화동 용액들에 대하여 동이온 농도를 계속해서 분석할 수 있다.
본 발명의 염화동 용액중 동이온 농도 분석방법은 원자흡광스펙트럼 분석법 또는 이온크로마토 분석법을 사용하여 염화동 용액중의 전산도 및 유리산도를 결정하면 상기 식 1에 의하여 동-염산 착체결합비를 결정할 수 있다. 이 결정된 동-염산 착체결합비는 염화동 용액이 동 산세공정용 세정액으로 사용되는 동안 동-염산 착체결합비로 사용될 수 있다. 따라서 상기 식 2에 의하여 동-염산 착체결합비 이외에 염화동 용액의 전산도 및 유리산도를 중화적정법으로 손쉽게 측정하여 염화동 용액중의 동이온농도를 현장에서 용이하게 분석할 수 있다.
이하, 실시예를 통하여 본 발명을 보다 상세히 설명한다.
<실시예>
회로기판 생산공정중 산세공정도중에 있는 농도가 다른 4종류의 염화동 용액에 대하여 각각 원자흡광스펙트럼 분석법과 본 발명의 방법으로 동 농도를 분석하였다. 여기서 전산도와 유리산도의 측정은 상기 습식적정법으로 분석하였다. 본 발명의 방법에 의한 동 농도의 분석값과 원자흡광스펙트럼 분석법으로 측정한 동 농도 분석값을 하기 표 2에 나타내었다. 참고로 상기 전산도와 유리산도에 기초하여 본 발명의 방법의 중간단계에서 결정된 동-염산 착체결합비를 표 2에 함께 나타내었다.
| 전산도 (g/l) | 유리산도 (g/l) | 전산도-유리산도 | Cu:2HNO3 착체결합비 | 동 농도(g/l) | ||
| 본 발명의 방법 | 원자흡광스펙트럼 분석법 | 오차(%) | ||||
| 217 | 116 | 101 | 1:2 | 113 | 112 | +1 |
| 221 | 115 | 106 | 1:2 | 117 | 121 | -3 |
| 206 | 161 | 45 | 1:2 | 52 | 55 | -5 |
| 210 | 174 | 36 | 1:2 | 44 | 41 | +7 |
표 2에 나타낸 바와 같이, 본 발명의 방법으로 분석한 동이온 농도값과 기존의 원자흡광스펙트럼 분석법으로 분석한 동이온 농도값을 비교하면 동이온 농도 110g/l 부근의 고농도 영역에서는 약 ±3%의 오차, 동이온 농도 45g/l 부근의 저농도 영역에서는 ±7%의 오차범위내에 있어 비교적 잘 일치하고 있음을 알 수 있다.
본 실시예로 부터 알수 있는 바와 같이, 본 발명에 따라 산세공정용 염화동 용액내에 함유된 동이온 농도를 분석함에 있어, 먼저 원자흡광스펙트럼 분석법 혹은 이온크로마토분석법으로 염화동 용액중의 동이온 농도를 측정하고, 염산에 대한 전산도 및 유리산도를 습식적정법으로 측정하여 동-염산 착체결합비를 결정하면, 이후 산세공정에서 동종의 염화동 용액들에 대하여는 기존의 원자흡광스펙트럼 분석법 혹은 이온크로마토분석법에 의하지 않고 항상 작업현장에서 신속하고 용이하게 염화동 용액중의 동이온 농도를 분석할 수 있다.
본 발명의 방법에 따라 고가의 분석기기를 여러번 사용하지않고 산세공정에서 염화동 용액중 초기와 후기 사이에 변화하는 동이온 농도를 신속하고 간편하게 분석할 수 있다. 따라서, 염화동 용액중 동이온 농도를 수시로 점검해야하는 산세공정에서 동이온 농도 측정에 소요되는 시간 및 비용을 크게 절감할 수 있다.
Claims (1)
- (1) 산세공정용 염화동 용액중 동이온농도, 염산의 전산도 및 유리산도를 측정하는 단계;(2) 상기 전산도에서 유리산도를 뺀 산농도를 염산분자량으로 나눠 동이온과 결합된 염산의 몰수를 결정하는 단계;(3) 상기 (1)단계에서 측정된 동이온 농도, 상기 (2)단계에서 결정된 동이온과 결합된 염산의 몰수를 하기 식 1에 대입하여 동-염산의 착체결합비를 결정하는 단계; 및[식 1]
(4) 상기 (3)의 착체결합비를 하기 식 2에 대입하여 동이온농도를 결정하는 단계;[식 2]
를 포함하는 산세공정용 염화동 용액중 동이온 농도 분석방법.
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