KR100952305B1 - Electrolytic recycle method of contaminated carbonate solution and its device - Google Patents

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Abstract

본 발명은 오염 탄산용액의 재생방법 및 그 장치에 관한 것으로, 그 목적은 금속이온 또는 용해성 유기물을 함유한 탄산용액으로부터 순수한 탄산염 용액과 금속이온 또는 용해성 유기물을 각기 분리 회수하는 오염 탄산용액의 재생방법 및 그 장치를 제공하는 것이다. The present invention relates to a method for regenerating a contaminated carbonate solution and an apparatus thereof, and an object thereof is a method for regenerating a contaminated carbonate solution for separately recovering a pure carbonate solution and a metal ion or soluble organic substance from a carbonate solution containing a metal ion or a soluble organic substance. And a device thereof.

본 발명은 양이온 교환막을 가지는 전해조의 양극방으로 금속이온 또는 용해성 유기물로 오염된 탄산염 용액을 주입하는 탄산염용액 주입단계; 상기 탄산염 용액이 주입된 전해조에서 물분해반응을 진행하여 양극방을 산성화하고, 음극방을 알카리화하는 물 분해단계; 상기 물 분해반응에 의해 양극방에서 발생된 이산화탄소를 전해조 외부에 설치된 가스 흡수탑 하부로 이동시키는 이산화탄소 배출단계; 상기 이산화탄소의 배출에 따른 탄산염 구성 양이온의 음극방이동 및 물분해반응에 의해 강한 알카리 용액으로 형성된 음극용액을 가스 흡수탑 상부에서 하부방향으로 흐르도록 상부로 주입하는 음극용액 주입단계; 상기 가스 흡수탑 내에서의 음극용액과 이산화탄소의 반응에 의해 생성된 탄산염이온은 이산화탄소 흡수탑 하부를 통해 배출되는 하는 탄산염 회수-배출 단계를 포함하도록 되어 있다. The present invention includes a carbonate solution injection step of injecting a carbonate solution contaminated with metal ions or soluble organic matter into the anode chamber of the electrolytic cell having a cation exchange membrane; A water decomposition step of acidifying the anode room and alkalizing the cathode room by performing a water decomposition reaction in the electrolyzer into which the carbonate solution is injected; A carbon dioxide discharge step of moving carbon dioxide generated in the anode chamber by the water decomposition reaction to a lower portion of the gas absorption tower installed outside the electrolytic cell; A catholyte solution injection step of injecting a catholyte solution formed of a strong alkali solution by a catholyte movement and water decomposition reaction of the carbonate constituent cation according to the discharge of carbon dioxide from the upper side of the gas absorption tower to the lower side; Carbonate ions generated by the reaction of the negative electrode solution and carbon dioxide in the gas absorption tower is to include a carbonate recovery-discharge step that is discharged through the lower portion of the carbon dioxide absorption tower.

탄산용액, 양이온 교환막, 이온 이동, 탄산 회수, 전해 물 분해 반응 Carbonic acid solution, cation exchange membrane, ion migration, carbonic acid recovery, electrolytic water decomposition reaction

Description

오염 탄산용액의 전해 재생방법 및 그 장치{Electrolytic recycle method of contaminated carbonate solution and its device}Electrolytic recycling method of contaminated carbonate solution and its device

본 발명은 오염 탄산용액의 재생방법 및 그 장치에 관한 것으로, 양이온 교환막을 가지는 분리형 전해 반응기를 이용하여 양극 방으로 주입되는 금속이온 또는 용해성 유기물에 오염된 탄산염 용액에서 탄산염 성분만 음극방으로 이동을 시키고 금속이온 또는 용해성 유기물의 오염원을 양극 방에 잔류케 함으로서 금속이온 또는 용해성 유기물을 함유한 탄산용액으로부터 순수한 탄산염 용액과 금속이온 또는 용해성 유기물을 각기 분리 회수하는 오염 탄산용액의 재생방법 및 그 장치에 관한 것이다. The present invention relates to a method for regenerating a contaminated carbonate solution and a device thereof, wherein only a carbonate component is moved from a carbonate solution contaminated with a metal ion or a soluble organic substance injected into an anode chamber using a separate electrolytic reactor having a cation exchange membrane. And a method for regenerating contaminated carbonic acid solution for separating and recovering a pure carbonate solution and a metal ion or soluble organic substance separately from a carbonic acid solution containing a metal ion or a soluble organic substance by leaving a source of contamination of a metal ion or a soluble organic substance in the anode chamber. It is about.

국내 특허 1997-7000678은 전해법에 의한 알카리수와 산성수를 제조하기 위한 것이고, 국내 특허 1983-0001416은 양이온 교환막을 사용하는 전해 전지에서 염화 알카리 금속을 양극방에 주입하고 음극액에서 생성되는 수산화 알카리 용액에 외부에서 이산화탄소를 도입하여 용액을 탄산알카리 금속용액으로 변환시키는 기술이 기재되어 있다. The domestic patent 1997-7000678 is for producing alkaline water and acidic water by electrolytic method, and the domestic patent 1983-0001416 is an alkali hydroxide in which the alkali chloride metal is injected into the anode room in the electrolytic cell using the cation exchange membrane and is produced in the catholyte solution. A technique for converting a solution into an alkali metal carbonate solution by introducing carbon dioxide from the outside into the solution is described.

또한, 일본특허 특개2004-275841은 양이온 교환막을 사용하여 양극방에 탄산칼륨을 주입하고 양이온 교환막을 통과하는 칼륨에 의한 음극방에서 세제용을 사용하기 위한 강 알카리수를 제조하기 위한 발명이고, 특개2003-71449 호 역시, 양이온 교환막을 사용하여 알카리수를 만들 때 전해조 내 발생하는 침전물을 방지를 하며 알카리수를 만드는 발명에 대한 것이며, 일본특허 특개평8-141573은 반도체 제조에 사용되는 고순도 물을 제조하기 위하여 탄산염이 용해된 용액을 양이온 교환막을 가지는 양극방에서 주입하여 물 분해 반응에 의한 용액의 산성화를 통해 탄산이온을 이산화탄소로 변환한 후 이 탈 탄산된 산성용액을 다시 알카리된 음극 용액과 섞어 중성화 된 용액을 얻음으로서 고순도의 반도체 제조 공정수를 얻기 위한 발명에 대한 것이다.In addition, Japanese Patent Application Laid-Open No. 2004-275841 is an invention for preparing strong alkaline water for use in detergents in a cathode chamber by injecting potassium carbonate into an anode chamber using a cation exchange membrane and passing through a cation exchange membrane. -71449 also relates to an invention for making alkaline water by preventing deposits generated in an electrolytic cell when making alkaline water using a cation exchange membrane, and Japanese Patent Laid-Open No. 8-141573 is for producing high purity water used for semiconductor manufacturing. A solution in which a carbonate is dissolved is injected into an anode chamber having a cation exchange membrane to convert carbonate to carbon dioxide through acidification of the solution by water decomposition reaction, and then neutralized by mixing the de-carbonated acid solution with an alkaline cathode solution. The invention relates to an invention for obtaining a high-purity semiconductor manufacturing process number.

또한, 미국 특허 5,853,562는 전해적 방법에 의한 분리막 전해조에 형성된 탄산칼슘 스케일을 제거하기 위한 것이고, 미국 특허 4,049,519은 일련의 양이온, 음이온 교환막 또는 이들의 조합을 가지는 전기 투석 방식의 전해 방법을 이용하여 탄산염 용액을 전해 물 분해 반응을 통한 산성화로 탈 탄산시키고 남은 나트륨 이온을 또 다른 또 다른 양이온 교환막을 통해 음극방으로 이동시켜 수산화나트륨 용액을 생성시키는 발명에 대한 것이다.In addition, US Patent 5,853,562 is for removing the calcium carbonate scale formed in the membrane electrolytic cell by the electrolytic method, US Patent 4,049,519 carbonate using an electrodialysis electrolytic method having a series of cations, anion exchange membrane or a combination thereof The present invention relates to an invention in which a solution is decarbonated by acidification through an electrolytic decomposition reaction and the remaining sodium ions are transferred to another cathode through an additional cation exchange membrane to produce a sodium hydroxide solution.

상기에서와 같이, 양이온 교환막을 갖는 전해조를 사용하여 산성수 또는 알카리수를 생성하는 방법에 관한 특허는 많이 있으나 양이온 교환막을 이용하는 전해적 방법에 의해 금속이온 금속이온 및 유기물등의 불순물을 함유한 탄산용액에서 탄산염과 이들 물질을 분리하기 위한 발명은 국내.외에 현재까지 나타나 있지 않다. As described above, although there are many patents regarding a method of producing acidic or alkaline water using an electrolytic cell having a cation exchange membrane, a carbonic acid solution containing impurities such as metal ions, metal ions and organic substances by an electrolytic method using a cation exchange membrane. The invention for separating these materials from carbonates in Korea and abroad has not been shown to date.

본 발명은 오염된 탄산염 용액에서 탄산염 성분만 음극방으로 이동을 시키고 금속이온 또는 용해성 유기물의 오염원을 양극 방에 잔류케 함으로서 금속이온 또는 용해성 유기물을 함유한 탄산용액으로부터 순수한 탄산염 용액과 금속이온 또는 용해성 유기물을 각기 분리 회수하는 오염 탄산용액의 재생방법 및 그 장치의 제공을 그 목적으로 한다. The present invention provides a pure carbonate solution and a metal ion or solubility from a carbonate solution containing metal ions or soluble organics by moving only the carbonate component from the contaminated carbonate solution to the cathode room and leaving the source of contamination of the metal ions or soluble organics in the anode room. It is an object of the present invention to provide a method for regenerating contaminated carbonate solution and an apparatus for separating and recovering organic matters.

본 발명의 또다른 목적은 순수한 탄산염 용액과 금속이온 또는 용해성 유기물을 각기 분리 회수하여 탄산염 또는 경제적 가치가 있는 물질의 재활용 및 폐기물 발생량을 최소화할 수 있는 오염 탄산용액의 재생방법 및 그 장치의 제공하는 것이다. Another object of the present invention is to provide a method and apparatus for regenerating contaminated carbonate solution which can minimize the amount of waste and recycling of carbonate or economically valuable material by separately recovering pure carbonate solution and metal ions or soluble organics. will be.

본 발명은 탄산염 연료전지, 플라스틱 가공, 도료 등의 분야에서 사용되는 탄산염의 처리 및 재활용을 위해 그리고 탄산염 용액 계를 사용하여 원자력발전소에서 사용된 핵연료를 탄산염계 용액에서 용해 처리 하는 경우 불순물 금속 핵종을 가지는 탄산염 용액의 재순환을 위해 양이온 교환막을 가지는 전해반응기를 이용하 여 2가 이상의 금속이온, 음이온 및 용존 유기물 등으로 오염된 탄산염 용액으로부터 탄산염과 이들 물질들을 2차 폐기물 발생이 최소화되는 방법으로 상호 분리하여 탄산염 또는 탄산염에 혼합된 물질을 각기 제거 또는 재활용하는 오염 탄산용액의 재생방법 및 그 장치의 제공을 그 목적으로 한다. The present invention is intended for the treatment and recycling of carbonates used in the fields of carbonate fuel cells, plastics processing, paints, and the like, in the case of dissolving nuclear fuel used in a nuclear power plant in a carbonate-based solution by using a carbonate solution system. The carbonate is separated from the carbonate solution contaminated with bivalent or more metal ions, anions and dissolved organics by using an electrolytic reactor having a cation exchange membrane for recycling the carbonate solution in a manner that minimizes secondary waste generation. It is an object of the present invention to provide a method for regenerating contaminated carbonate solution and a device for removing or recycling carbonate or a substance mixed with carbonate, respectively.

본 발명은 물 분해 반응에 의해 산성화 되는 양극방에서 방출되는 이산화탄소를 음극방과 연결된 흡수탑으로 주입을 하여 알칼리 탄산용액을 만드는 오염 탄산용액의 재생방법 및 그 장치의 제공을 그 목적으로 한다. An object of the present invention is to provide a method for regenerating a polluted carbonic acid solution and an apparatus for producing an alkaline carbonic acid solution by injecting carbon dioxide emitted from an anode chamber acidified by a water decomposition reaction into an absorption tower connected to a cathode chamber.

본 발명은 양이온 교환막을 가지는 전해조의 양극방으로 금속이온 또는 용해성 유기물로 오염된 탄산염 용액을 주입하는 탄산염용액 주입단계; 상기 탄산염 용액이 주입된 전해조에서 물 분해반응을 진행하여 양극방을 산성화하고, 음극방을 알카리화하는 물 분해단계; 상기 물 분해반응에 의해 양극방에서 발생된 이산화탄소를 전해조 외부에 설치된 가스 흡수탑 하부로 이동시키는 이산화탄소 배출단계; 상기 이산화탄소의 배출에 따른 탄산염 구성 양이온의 음극방이동 및 물 분해반응에 의해 강한 알카리 용액으로 형성된 음극용액을 흡수탑 상부에서 하부방향으로 흐르도록 상부로 주입하는 음극용액 주입단계; 상기 가스 흡수탑 내에서의 음극용액과 이산화탄소의 접촉 반응에 의해 생성된 탄산염이온을 가스 흡수탑 하부를 통해 배출되게하는 탄산염 회수-배출 단계를 포함하도록 되어 있다. The present invention includes a carbonate solution injection step of injecting a carbonate solution contaminated with metal ions or soluble organic matter into the anode chamber of the electrolytic cell having a cation exchange membrane; A water decomposition step of acidifying the anode room and alkalizing the cathode room by performing a water decomposition reaction in the electrolyzer into which the carbonate solution is injected; A carbon dioxide discharge step of moving carbon dioxide generated in the anode chamber by the water decomposition reaction to a lower portion of the gas absorption tower installed outside the electrolytic cell; A catholyte solution injection step of injecting a catholyte solution formed of a strong alkali solution by a catholyte movement and water decomposition reaction of the carbonate constituent cation according to the discharge of carbon dioxide from the upper side of the absorption tower to the lower side; And a carbonate recovery-discharge step of discharging carbonate ions generated by the catalytic reaction of the cathode solution and carbon dioxide in the gas absorption tower through the lower portion of the gas absorption tower.

상기 전해조의 음극방에는 양극방으로 주입되는 탄산염 용액을 구성하는 양 이온 성분을 구비한 약 알카리 용액이 주입된다. In the cathode chamber of the electrolyzer, a weak alkaline solution having a positive ion component constituting a carbonate solution injected into the anode chamber is injected.

상기 이산화탄소 배출단계에서 양극방에서 발생된 이산화탄소는 기-액 분리기를 통해 분리된 후 가스 흡수탑의 하부로 주입된다. Carbon dioxide generated in the anode chamber in the carbon dioxide discharge step is separated through a gas-liquid separator and injected into the lower portion of the gas absorption tower.

상기 흡수탑 내의 이산화탄소는 음극용액의 수산화 이온에 의해 탄산염 이온으로 변환된다. The carbon dioxide in the absorption tower is converted into carbonate ions by the hydroxide ions of the cathode solution.

이와 같이 본 발명은 탄산염 용액을 사용하는 분야에서 여러 가지 금속이온 또는 유기물로 오염된 탄산염 용액에서 탄산염과 오염물질을 상호 분리함으로서 탄산염 또는 경제적 가치가 있는 물질의 재활용 및 폐기물 발생량을 최소화하는데 활용될 수 있다. As such, the present invention can be utilized to minimize recycling of carbonates or economically valuable materials and waste generation by separating carbonates and pollutants from carbonate solutions contaminated with various metal ions or organic substances in the field of using carbonate solutions. have.

또한, 본 발명은 어떠한 화학 약품을 사용하지 않고 전기화학적인 방법을 사용하여 탄산염 용액을 회수시킴으로, 공정 내에서는 액체 폐기물이 거의 발생되지 않아 높은 친환경성을 가질 수 있다. In addition, the present invention recovers the carbonate solution using an electrochemical method without using any chemicals, so that almost no liquid waste is generated in the process, thereby having high environmental friendliness.

또한, 본 발명은 사용후핵연료로부터 우라늄(U) 제거를 위하여 사용된 탄산염 용액의 처리에 적용되어, 탄산염 용액을 재생 및 순환할 수 있으며, 이를 통해 사용후핵연료 처분 시, 고준위 폐기물 처분장의 처리 능력을 향상시킬 수 있는 등의 효과가 있다. In addition, the present invention is applied to the treatment of the carbonate solution used for the removal of uranium (U) from the spent fuel, it is possible to regenerate and circulate the carbonate solution, through which the disposal capacity of the high-level waste disposal site in the disposal of spent fuel There is an effect such as to improve.

본 발명은 양이온 교환막을 가지는 전해조를 이용해 금속이온 또는 용존 유기물의 불순물을 갖는 탄산염 용액을 주입하여 양극에서 음극방으로 탄산염을 이동시키고 금속이온 또는 유기물은 양극방에 잔존시키므로서 탄산염과 불순물을 분리하도록 되어 있다. The present invention is to inject a carbonate solution containing impurities of metal ions or dissolved organic matter using an electrolytic cell having a cation exchange membrane to move the carbonate from the anode to the cathode room and to separate the carbonate and impurities while remaining metal ions or organic matter in the anode room. It is.

즉, 본 발명은 양이온 교환막을 가지는 전해조의 양극방으로 금속이온 또는 용해성 유기물로 오염된 탄산염 용액을 주입하는 탄산염용액 주입단계; 상기 탄산염 용액이 주입된 전해조에서 물 분해반응을 진행하여 양극방을 산성화하고, 음극방을 알카리화하는 물 분해단계; 상기 물 분해반응에 의해 양극방에서 발생된 이산화탄소를 전해조 외부에 설치된 가스 흡수탑 하부로 이동시키는 이산화탄소 배출단계; 상기 이산화탄소의 배출에 따른 탄산염 구성 양이온의 음극방이동 및 물 분해반응에 의해 강한 알카리용액으로 형성된 음극용액을 흡수탑 상부에서 하부방향으로 흐르도록 상부로 주입하는 알칼리용액 주입단계; 상기 흡수탑내로 주입된 알칼리용액과 이산화탄소의 반응에 의해 생성된 탄산염이온이 이산화탄소 흡수탑 하부를 통해 배출되는 하는 탄산염 회수-배출 단계를 포함하도록 되어 있다. That is, the present invention includes a carbonate solution injection step of injecting a carbonate solution contaminated with metal ions or soluble organic matter into the anode chamber of the electrolytic cell having a cation exchange membrane; A water decomposition step of acidifying the anode room and alkalizing the cathode room by performing a water decomposition reaction in the electrolyzer into which the carbonate solution is injected; A carbon dioxide discharge step of moving carbon dioxide generated in the anode chamber by the water decomposition reaction to a lower portion of the gas absorption tower installed outside the electrolytic cell; An alkali solution injection step of injecting a cathode solution formed of a strong alkaline solution into the upper portion of the absorption tower from the upper side of the absorption tower by a cathodic discharge and water decomposition reaction of the carbonate-containing cation according to the discharge of the carbon dioxide; And a carbonate recovery-discharge step in which carbonate ions generated by the reaction of the alkali solution and carbon dioxide injected into the absorption tower are discharged through the lower portion of the carbon dioxide absorption tower.

상기 탄산염용액 주입단계에서 전해조의 음극방에는 양극방으로 주입되는 탄산염 용액을 구성하는 양이온 성분을 구비한 약 알카리 용액이 주입된다. 즉, 일예로서, 탄산염 용액으로 탄산나트륨(Na2CO3)을 갖는 용액이 양극방으로 주입될 경우, 음극방으로는 수산화나트륨(NaOH) 용액이 주입된다. In the carbonate solution injection step, a weak alkaline solution having a cationic component constituting the carbonate solution injected into the cathode chamber of the electrolytic cell is injected. That is, as an example, when a solution having sodium carbonate (Na 2 CO 3 ) as the carbonate solution is injected into the anode chamber, a sodium hydroxide (NaOH) solution is injected into the cathode chamber.

또한, 상기 탄산염용액 주입단계는 양극방으로 주입되는 탄산염 용액에 불순물로 존재하는 금속이온의 양이 작은 경우, 양극방에서 탈 탄산화 과정에 의해 탄산염이 없어지면 양극 용액의 전기 전도성이 떨어져 전해 셀 전압이 급격히 상승하여 전해 반응이 중단될 수 있으므로 이를 방지하기 위하여 양극방에 주입되는 2가 이상의 금속이온 또는 용해성 유기물을 불순물을 가지는 탄산염 용액(이하 '대상 탄산염 용액'이라 칭함)에 반응에 참여하지 않은 지지 전해질(Supporting electrolyte)을 소량 혼합하는 단계를 더 포함한다. In addition, in the carbonate solution injection step, when the amount of metal ions present as impurities in the carbonate solution injected into the anode chamber is small, when the carbonate is eliminated by the decarbonation process in the anode chamber, the electrical conductivity of the anode solution is reduced and the electrolytic cell voltage is decreased. To prevent this, the electrolytic reaction may be abruptly stopped, so that bivalent or higher metal ions or soluble organic substances injected into the anode chamber are not supported in the carbonate solution containing impurities (hereinafter referred to as 'target carbonate solution'). It further comprises the step of mixing a small amount of supporting electrolyte (Supporting electrolyte).

상기 물 분해단계는 양극방에 대상 탄산염 용액과 상기에 언급한 지지 전해 혼합 용액이, 음극방에 약 알카리 용액이 각각 주입된 전해조에서 물이 분해되어, 양극방에서는 pH를 4 이하로 낮춘다. 즉, 물의 분해반응에 의해 발생되는 수소이온에 의해 양극방의 용액이 pH 4 이하로 낮아지게 되며, 이로 인해 음이온인 탄산염 이온(CO3 2-)은 이산화탄소로 변환되어 양극용액과 함께 양극방을 빠져 나오게 된다. In the water decomposition step, the target carbonate solution and the above-mentioned supporting electrolytic mixed solution in the anode chamber are decomposed in an electrolytic cell in which a weak alkali solution is respectively injected in the cathode chamber, thereby lowering the pH to 4 or less in the anode chamber. That is, the solution of the anode room is lowered to pH 4 or less by hydrogen ions generated by the decomposition reaction of water. As a result, carbonate ions (CO 3 2- ), which are anions, are converted into carbon dioxide and exit the anode room together with the anode solution. Come out.

이때, 양극방의 용액에서 음이온인 탄산염 이온이 빠져 나감으로서 용액에 남은 탄산염을 구성하는 양이온은 양극 용액이 전기적 중성을 유지하기 위하여 음극방으로 이동되며, 이와 같은 이동에 의해 음극방에서는 물의 분해 반응에 의해 생성된 수산화 이온과 양극방에서 넘어온 탄산염의 양이온에 의해 강한 알카리 용액이 생성된다. At this time, the ions constituting the carbonate remaining in the solution as the anion carbonate ions are released from the solution of the anode room is moved to the cathode room in order to maintain the electrical neutrality of the cathode solution. A strong alkaline solution is produced by the hydroxide ions produced by the cations and the cations of carbonates from the anode room.

이때, 전해조의 양이온 교환막은 +1가의 알카리 금속이온(Li+, Na+, K+, Cs+ 등)은 통과시키나, +2가 금속은 아주 적게 통과되며 +3가 이상의 금속 이온, 음이온 및 용해된 유기물질 등은 통과되지 못한다. In this case, the cation exchange membrane of the electrolyzer passes +1 alkali metal ions (Li + , Na + , K + , Cs +, etc.), but very little +2 metal passes and +3 or more metal ions, anions and dissolution. Organic substances, etc. cannot be passed.

상기 이산화탄소 배출단계는 양극방으로 부터 배출된 이산화탄소를 분리하여 가스 흡수탑으로 이동시키는 것으로, 이산화탄소로 변환되어 양극용액과 함께 양극방을 빠져 나오게 되면, 기-액 분리기에서 이산화탄소 가스와 불순물을 가지는 산성화 된 양극 용액이 분리된다. 이때, 상기 기-액 분리기를 통해 분리된 이산화탄소는 흡수탑의 하부로 주입되어 상부방향으로 이동되고, 불순물을 가지는 산성화된 양극 용액은 외부로 배출된다. The carbon dioxide discharge step is to separate the carbon dioxide discharged from the anode chamber and to move to the gas absorption tower, when converted into carbon dioxide and exiting the anode chamber together with the anode solution, acidification having carbon dioxide gas and impurities in the gas-liquid separator Anolyte solution is separated. At this time, the carbon dioxide separated through the gas-liquid separator is injected into the lower portion of the absorption tower and moved upwards, and the acidified anode solution having impurities is discharged to the outside.

상기 알카리용액 주입단계는 물의 분해 반응에 의해 생성된 수산화 이온과 양극방에서 넘어온 탄산염의 양이온에 의해 강한 알카리 용액이 생성되며 생성된 음극방의 용액을 가스 흡수탑 상부로 주입하여 상부에서 하부방향으로 흐르도록 한다.In the alkaline solution injection step, a strong alkali solution is generated by the hydroxide ions generated by the decomposition reaction of water and the cation of the carbonate from the anode chamber, and the resulting solution of the cathode chamber is injected into the upper part of the gas absorption tower and flows from the upper side to the lower side. To do that.

이와 같이, 흡수탑 하부로 기-액 분리기에서 분리된 이산화탄소 가스가 주입되고, 흡수탑 상부로 음극방에서 생성된 강 알카리 용액이 주입되어 흐르므로, 흡수탑 내에서 이산화탄소는 모두 탄산염 이온 (HCO3 -, CO3 2-)으로 변환된다. 즉, 흡수탑 하부로 주입되는 이산화탄소는 흡수탑 내에서 흡수탑 상부로 주입되는 알카리 용액과 접촉하여, 강 알카리 용액의 수산화 이온에 의해 다시 탄산염 이온으로 변 환된다. As such, the carbon dioxide gas separated from the gas-liquid separator is injected into the lower part of the absorption tower, and the strong alkaline solution generated in the cathode chamber is injected into the upper part of the absorption tower, so that the carbon dioxide is all carbonate ions (HCO 3) in the absorption tower. - , CO 3 2- ). That is, the carbon dioxide injected into the lower part of the absorption tower is contacted with the alkali solution injected into the upper part of the absorption tower in the absorption tower, and is converted back into carbonate ions by the hydroxide ions of the strong alkaline solution.

상기 분리배출단계는 이산화탄소와 강 알카리 용액과의 반응에 의해 생성된 탄산염 이온(HCO3 -, CO3 2-)은 흡수탑 하부로부터 빠져나오게 되고, 양극방과 음극방에서 발생된 산소와 수소가스는 흡수탑 상부로부터 배출되어, 초기 전해조의 양극방으로 주입되었던 불순물을 함유한 탄산염 용액으로부터 순수한 탄산염 용액과 불순물이 분리된다. Said separation discharging step is the carbonate ion generated by the reaction of carbon dioxide with strong alkali solution, - and it exits from the absorber bottoms (HCO 3, CO 3 2-) , oxygen and hydrogen gas produced at the anode cathode-school room, The pure carbonate solution and impurities are separated from the carbonate solution containing impurities discharged from the top of the absorption tower and injected into the anode chamber of the initial electrolytic cell.

이하 본 발명을 첨부된 도면에 의해 상세히 설명하면 다음과 같다. Hereinafter, the present invention will be described in detail with reference to the accompanying drawings.

도 1 은 본 발명에 따른 구성을 보인 개략도를 도시한 것으로, 본 발명은 양이온 교환막을 구비하고, 양극방(3)으로 대상 탄산염용액이 주입되며, 음극방(2)으로 약 알카리액이 주입되는 전해조(7)와, 상기 전해조(7)의 양극방(3)과 연결되는 기-액분리기(4)와, 상기 기-액분리기(4)와 하부가 연결되고, 전해조의 음극방(2)이 상부에 연결되는 가스 흡수탑(5)을 포함하도록 되어 있다. 1 is a schematic view showing a configuration according to the present invention, the present invention is provided with a cation exchange membrane, the target carbonate solution is injected into the anode chamber (3), the weak alkaline solution is injected into the cathode chamber (2) An electrolytic cell 7, a gas-liquid separator 4 connected to the anode chamber 3 of the electrolytic cell 7, and a lower portion of the gas-liquid separator 4 connected to the cathode chamber 2 of the electrolytic cell are connected. The gas absorption tower 5 connected to the upper portion is included.

상기 전해조의 양극방(3)에는 대상 탄산염 용액과 지지 전해 용액을 혼합하기 위한 용액혼합기(6)가 더 연결되어 있다. The anode chamber 3 of the electrolytic cell is further connected with a solution mixer 6 for mixing the target carbonate solution and the supporting electrolytic solution.

즉, 본 발명은 양이온 교환막(1)을 갖는 전해조의 양극방(3)에 대상 탄산염 용액과 지지 전해 용액을 섞기 위한 용액혼합기(6)를 나오는 탄산용액이 주입되도록 연결하며, 음극방(2)에는 양극방에 주입되는 대상 탄산염 용액을 구성하는 양이온과 같은 성분을 갖는 약 알카리 용액을 주입한다. That is, the present invention is connected to the anode chamber (3) of the electrolytic cell having a cation exchange membrane (1) so that the carbonic acid solution exiting the solution mixer (6) for mixing the target carbonate solution and the supporting electrolyte solution is injected, the cathode chamber (2) Into the anode, a weak alkaline solution having the same component as the cation constituting the target carbonate solution is injected.

또한, 상기 양극방(3)으로부터 배출되는 이산화탄소, 산소 가스와 불순물을 함유한 산성 용액을 분리하기 위한 기액 분리기(4)가 설치되어 있으며, 상기 기-액 분리기(4)에 의해 분리된 가스를 하부에서 상부방향으로 흐르도록 가스 흡수탑(5)의 하부로부터 주입하고, 음극방(2)로부터 배출되는 수소가스와 강 알카리 용액을 상부에서 하부방향으로 흐르도록 가스 흡수탑(5)의 상부로부터 흐르게 구성하여, 이산화탄소가 알카리 용액의 수산화 이온(OH-)에 의해 탄산염 이온 (CO3 2-)으로 변환된 후, 가스 흡수탑(5) 하부로부터 빠져나오게 하고, 양극방과 음극방에서 발생된 산소와 수소 가스는 흡수탑 상부로부터 배출되도록 되어 있다. In addition, a gas-liquid separator 4 for separating the acidic solution containing carbon dioxide, oxygen gas and impurities discharged from the anode chamber 3 is provided, and the gas separated by the gas-liquid separator 4 is separated. It is injected from the lower part of the gas absorption tower 5 so as to flow from the lower part to the upper direction, and from the upper part of the gas absorption tower 5 so that the hydrogen gas and the strong alkali solution discharged from the cathode chamber 2 flow from the upper part to the lower direction. The carbon dioxide is converted into carbonate ions (CO 3 2- ) by the hydroxide ions (OH ) of the alkaline solution, and then discharged from the lower portion of the gas absorption tower (5), and oxygen generated in the anode and cathode rooms. And hydrogen gas are to be discharged from the top of the absorption tower.

이하 본 발명을 더욱 구체적으로 설명하면 다음과 같다. Hereinafter, the present invention will be described in more detail.

본 발명에서는 탄산염 이온을 pH에 따라 카보네이트(carbonate, CO3 2-), 바이카보네이트(bicarbonate, HCO2 -), 이산화탄소(CO2)로 순차적으로 변환시키는 특성을 구비하고 있다. In the present invention, the carbonate ion carbonate (carbonate, CO 3 2-), bicarbonates (bicarbonate, HCO 2 -) depending on the pH and has a characteristic that transformation in sequence with, carbon dioxide (CO 2).

또한, 양이온 교환막을 가지는 전해 반응기의 양극방에서 물의 분해에 의한 용액이 산성화, 음극방에서 물의 분해 반응에 의한 용액의 알카리화되는 특성을 구비하고 있다. Moreover, the solution by the decomposition of water in the anode room of the electrolytic reactor which has a cation exchange membrane is acidified, and the solution of the solution by the decomposition reaction of water in the cathode room is provided.

본 발명은 상기와 같은 특성들을 이용하여 대상 탄산염 용액으로부터 순수한 탄산염과 금속이온 또는 유기믈을 상호 분리하여 이들을 각기 재생 사용할 수 있게 하는 것이다. The present invention is to use the above characteristics to separate the pure carbonate and metal ions or organic groups from the target carbonate solution so that they can be regenerated and used respectively.

상기 탄산염 이온은 아래의 식1) 내지 식4)과 같이 표현되는 반응에 의하여 도 2 에 도시된 바와 같이, pH 따라 존재하는 형태가 변하게 된다. 즉, pH 12이상에서는 CO3 2-형태로 존재하고, pH 8에서는 HCO2 - 형태로 존재하며, pH 4이하에서는 H2CO3 형태로 존재하나, H2CO3는 불안정하여 CO2로 변화되어 CO2의 용해도 이상의 이산화탄소 양은 대기로 빠져나가게 된다. As shown in FIG. 2, the carbonate ions are changed according to pH by a reaction represented by Equation 1) to Equation 4) below. That is, in the pH 12 over CO 3 2- in the form and, pH 8 in HCO 2 - and in the form, in the pH 4 or less H 2 CO 3 present in one form, H 2 CO 3 is unstable and changed to CO 2 The amount of carbon dioxide above the solubility of CO 2 is released to the atmosphere.

Figure 112008029689130-pat00001
Figure 112008029689130-pat00001

한편 전도성이 있는 용액은 용액의 산도에 따라 식5) 내지 식8)과 같이 양극과 음극에서 각각 산소와 수소 발생 반응이 변화된다. 산성조건의 양극에서는 물이 직접 분해되어 수소이온(H+)을 생성하고 알카리 조건의 양극에서는 수산화 이온(OH-)를 소모에 의한 알카리도를 떨어트려 용액을 산성화 시킨다. 산성 조건의 음극에서는 수소이온이 직접 환원되며 산성도를 떨어트리고 알카리 조건의 음극에서는 물이 직접 분해에 의한 수산화 이온(OH-)을 발생시켜 용액을 알카리화 시킨다. On the other hand, in the conductive solution, the reaction of generating oxygen and hydrogen changes in the positive electrode and the negative electrode, respectively, according to the acidity of the solution. At the anode under acidic conditions, water is directly decomposed to produce hydrogen ions (H + ), while at the anode under alkaline conditions, the solution is acidified by dropping alkalinity due to the consumption of hydroxide ions (OH ). The cathode of the acidic conditions of hydrogen ion and hydroxyl ion direct reduction (OH -) by the decomposition of water directly in the cathode of the alkaline conditions teurigo drop the acidity thereby Chemistry alkaline solution to generate a.

Figure 112008029689130-pat00002
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본 발명에서는 이러한 탄산 용액 특성과 전해 반응특성을 이용하여 금속이온이나 용해성 유기물의 불순물을 가지는 탄산염 용액을 양이온 교환막을 가지는 전해조의 양극방에 주입하게 하고 양극에서 식7)과 식5)의 반응에 의해 탄산용액의 OH-를 산소로 산화시키며 용액은 산성화시킨다. In the present invention, the carbonate solution having impurities of metal ions or soluble organic matter is injected into the anode chamber of the electrolytic cell having the cation exchange membrane by using the carbonic acid solution characteristic and the electrolytic reaction characteristic. By oxidizing OH in the carbonic acid solution to oxygen and acidifying the solution.

용액이 산성화되어 탄산용액의 CO3 2-은 HCO2 - 거쳐 pH 8 이하에서부터 이산화탄소로 변환되어 용액 밖으로 빠져나간다. 이때 용액은 항상 전기적 중성을 가져야 하므로, 탄산염 용액중의 음이온인 CO3 2-이 없어지면 용액 중에 홀로 남게 되는 양이온 예를 들면 Na2CO3 탄산 용액인 경우 CO3 2-이 없어지면 용액 중에 Na+는 홀로 남을 수 없게 되므로, 전기적 이동 (Electrical migration)에 의해 양이온 교환막을 통과하여 음극방으로 넘어가게 된다. The solution is acidified and the CO 3 2- in the carbonic acid solution is converted to carbon dioxide from pH 8 or below via HCO 2 - and exited out of the solution. The solution is always electrically so have a neutral, positive ions, for example anions of CO 3 2- in the carbonate solution disappears is left alone in the solution Na 2 CO 3 when the acid solution disappears is CO 3 2- Na + in the solution are Since they cannot be left alone, they migrate through the cation exchange membrane to the cathode room by electrical migration.

일반적으로 양이온 교환막은 +1가의 알카리 금속이온(Li+, Na+, K+, Cs+ 등)은 통과시키나, +2가 금속은 아주 적게 통과시키고 +3가 이상의 금속 이온, 음이온 및 용해된 유기물질 등은 통과시키질 못한다. +1가의 양이온이 음극방으로 넘어 오 게 되면 음극방 역시 전기적 중성을 맞추기 위하여 상기 식6), 식8)과 같이 물이 전기 분해되어 수소가 방출되며 수산화 이온(OH-)이 생성시켜 음극방 용액을 알카리화시킨다. 이산화탄소 가스는 알카리 용액과 접촉을 하면, 상기의 식1) 내지 식3)의 반응에 의해 다시 탄산염 용액으로 변환될 수 있으므로 상술한 전해조 외부에 설치된 충분한 기-액 접촉 면적을 가지는 흡수탑의 상부로 음극방에서 생성된 알카리 용액을 흘리며 양극방에서 배출된 이산화탄소 가스를 흡수탑 하부로 주입을 하면 양극방에서 탄산염 용액으로부터 생성된 이산화탄소가 모두 회수된다. In general, cation exchange membranes pass + 1-valent alkali metal ions (Li + , Na + , K + , Cs +, etc.), but pass very little + 2-valent metals and more than + 3-valent metal ions, anions and dissolved organics. Material and the like cannot be passed through. When the + 1-valent cations to the five advance to the negative electrode chamber a cathode chamber is also water as the formula 6), equation (8)) to conform electrolyzing electroneutrality, and hydrogen is released hydroxide ions (OH - to) room to create a negative electrode Alkaline the solution. When the carbon dioxide gas is in contact with the alkali solution, it can be converted back to the carbonate solution by the reactions of the above formulas 1) to 3), so that the carbon dioxide gas has a sufficient gas-liquid contact area installed outside the electrolytic cell. When the alkali solution generated in the cathode chamber is flowed and the carbon dioxide gas discharged from the anode chamber is injected into the lower part of the absorption tower, all carbon dioxide generated from the carbonate solution is recovered in the anode chamber.

따라서 상술한 일련의 조작에 의해 당초 양극방으로 주입된 금속 이온 또는 유기물 등을 함유한 대상 탄산염 용액에서 탄산염만을 음극방으로 이동시키고 나머지 금속 이온 또는 유기물은 그대로 양극방에 남게 함으로서 양극방에 주입되는 오염된 탄산염 용액의 오염원과 탄산염이 분리된다. Therefore, in the target carbonate solution containing the metal ions or organics initially injected into the anode room by the above-described series of operations, only the carbonate is moved to the cathode room, and the remaining metal ions or organics are left in the anode room, thereby being injected into the anode room. The pollutant and carbonate of the contaminated carbonate solution are separated.

이때 양극방에서 탄산염용액이 전부 음극방으로 이동되면 양극 용액의 전기 전도성이 떨어져 전해조의 셀 전압이 상승에 의해 조업이 중단될 수 있으므로 양극방에 주입되는 탄산용액의 전기 전도성을 일정하게 유지하기 위해 대상 탄산염 용액을 양극방에 주입하기 전에 지지 전해 용액과 혼합하여 사용한다. At this time, if all of the carbonate solution is moved from the anode room to the cathode room, the electrical conductivity of the anode solution is lowered, so that the operation can be stopped due to the increase of the cell voltage of the electrolytic cell, so that the electrical conductivity of the carbonate solution injected into the anode room is kept constant. The target carbonate solution is mixed with the supporting electrolytic solution before being injected into the anode room.

이하 본 발명을 실시예에 의해 상세히 설명하면 다음과 같다. Hereinafter, the present invention will be described in detail by way of examples.

실시예 1Example 1

양이온 교환막(Dupont Nafion 424)을 장착한 전해조와, 직경 2.5㎝, 부피 100㎖의 유리관에 약 1.2㎜의 실리카를 충진하여 공극율이 40%인 가스 흡수탑을 도 1 에 도시된 바와 같이 구성하되, 기-액 분리기에서 나오는 양극 용액과 흡수탑으로 나오는 음극용액을 각각 양극방과 음극방으로 순환하도록 한 회분식 전해 계를 구성한 후 양극 용액으로 지지 전해액이 없이 100㎖, Na2CO3 0.5M 탄산염만을 갖는 용액을 음극 용액으로 100㎖, 0.1M NaOH를 사용하고 전해조에 1.36A의 전류를 인가하였을 때 시간에 따른 양극방과 흡수탑을 나오는 용액의 pH와 그때의 셀 전압 및, 양극방과 흡수탑을 나오는 용액의 탄산농도 변화를 관찰하였으며, 그 결과는 도 3 및 도 4 와 같다. An electrolytic cell equipped with a cation exchange membrane (Dupont Nafion 424) and a gas absorption tower having a porosity of 40% by filling a glass tube having a diameter of 2.5 cm and a volume of 100 ml with about 1.2 mm are configured as shown in FIG. A batch electrolysis system was configured to circulate the anode solution from the gas-liquid separator and the cathode solution from the absorption tower into the anode and cathode chambers, respectively, and then the anode solution had only 100 ml of Na 2 CO 3 0.5 M carbonate without supporting electrolyte. When the solution was used as a cathode solution 100ml, 0.1M NaOH and a current of 1.36A was applied to the electrolyzer, the pH of the solution leaving the anode chamber and the absorption tower over time, the cell voltage at that time, and the solution leaving the anode chamber and the absorption tower. The change in the carbonic acid concentration of was observed, and the results are shown in FIGS. 3 and 4.

도 3 은 0.5 M, Na2CO3만을 양극 용액으로 사용 시 양극방과 이산화탄소 흡수탑 하부에서 시간에 따른 pH와 셀 전압의 변화를 보인 실시예도를, 도 4 는 도 3에서 양극방과 이산화탄소 흡수탑 하부에서의 시간에 따른 탄산농도 변화를 보인 실시예도를 도시한 것으로, 전해반응이 일어남에 따라 양극방은 산성화 되면서 pH가 떨어지면서 탈 탄산 과정이 일어나 탄산농도가 떨어지고, 양극방을 빠져 나오는 이산화탄소가 음극방에서 나오는 알카리 용액에 의한 흡수탑에서 다시 탄산염용액으로 되어 흡수탑 탄산농도가 점차 증가하지만 양극액의 pH가 8에 도달하여 탈 탄산화 과정이 급격히 진행됨에 따라 용액 전기 전도도가 떨어져 셀 전압이 전원공급 장치의 한계 전압에 도착되면서 전해 반응이 중단되는 것을 볼 수 있으며 탄산염의 이동이 매우 적음을 볼 수 있다.Figure 3 is an embodiment showing the change in pH and cell voltage with time in the anode chamber and the lower portion of the carbon dioxide absorption tower when using only 0.5 M, Na 2 CO 3 as the anode solution, Figure 4 is the lower portion of the anode chamber and carbon dioxide absorption tower in Figure 3 Figure 2 shows an example of the change in carbonic acid concentration over time, and as the electrolytic reaction occurs, the anode room is acidified, the pH drops, the decarbonate process occurs, the carbonic acid concentration falls, and the carbon dioxide exiting the anode room is negative. Absorption tower carbonate solution is absorbed from the absorption tower by alkali solution from the room, but the absorption tower carbonate concentration gradually increases, but as the pH of the anolyte solution reaches 8, the de-carbonization process rapidly progresses, so that the solution electrical conductivity drops and the cell voltage is supplied. It can be seen that the electrolytic reaction is interrupted upon reaching the device's limit voltage, and the movement of carbonate is very small. Can.

실시예 2Example 2

양이온 교환막(Dupont Nafion 424)을 장착한 전해조와, 직경 2.5㎝, 부피 100㎖의 유리관에 약 1.2㎜의 실리카를 충진하여 공극율이 40%인 흡수탑을 도 1 에 도시된 바와 같이 구성하되, 기-액 분리기에서 나오는 양극 용액과 흡수탑으로 나오는 음극용액을 각각 양극방과 음극방으로 순환하도록 한 회분식 전해 계를 구성한 후 양극 용액으로 0.5M Na2CO3에 Mo+4 400ppm, Zr+4 400 ppm 그리고 0.1M Na2SO4 지지전해질 가지는 양극용액을 사용하여, 양극방과 이산화탄소 흡수탑 하부에서 시간에 따른 pH와 셀 전압의 변화 및, 양극 방과 흡수탑을 나오는 용액의 탄산농도의 변화를 관찰하였으며, 그 결과는 도 5 및 도 6 과 같다. An electrolytic cell equipped with a cation exchange membrane (Dupont Nafion 424) and an absorption tower having a porosity of 40% by filling silica with a diameter of 2.5 cm and a volume of about 100 mm in a glass tube having a volume of 2.5 cm were configured as shown in FIG. -Batch electrolytic system configured to circulate the anode solution from the liquid separator and the cathode solution from the absorption tower into the anode and cathode chambers respectively, and then 400 ppm of Mo +4 and 400 ppm of Zr +4 in 0.5M Na 2 CO 3 In addition, using a positive electrode solution having 0.1 M Na 2 SO 4 supporting electrolyte, pH and cell voltage change over time in the anode chamber and the lower part of the carbon dioxide absorption tower, and the carbonic acid concentration of the solution leaving the anode chamber and the absorption tower were observed. The results are shown in FIG. 5 and FIG. 6.

도 5 는 도 3 과 같은 실시에서, 0.5M Na2CO3에 Mo(IV) 400ppm, Zr(IV) 400ppm의 이온과 0.1M Na2SO4 지지전해질을 가지는 양극용액을 사용 시 양극방과 이산화탄소 흡수탑 하부에서의 시간에 따른 pH와 셀 전압의 변화를 보인 실시예도를, 도 6 은 도 5 에서 양극방과 이산화탄소 흡수탑 하부를 나오는 용액의 시간에 따른 탄산농도 변화를 보인 실시예도를 도시한 것으로, 도 5 는 도 4 와는 다르게 전해반응이 일어남에 따라 양극방의 pH는 2개의 변곡점을 보이며 pH 1 이하로 떨어지고 도 6 에서 보면 양극방의 탄산농도는 pH가 8에서 pH 2이하로 급격히 떨어질 때 탈 탈산과정이 일어나 거의 0에 도달함을 볼 수 있고, 양극방에서 방출되는 이 산화탄소를 흡수하는 흡수탑의 하단을 빠져나오는 용액의 농도는 0.45M이고, 흡수탑에 잔존하는 탄산염 이온의 양을 함께 고려하면 흡수탑에서 회수된 탄산농도는 거의 0.5M을 보여 초기 양극방에 주입된 탄산염이 모두 음극방으로 이동됨을 알 수 있다. 이때 양극방에 함께 주입된 Mo, Zr 및 지지전해질로 사용된 SO4 2-는 음극방으로 전혀 이동되지 않고 양극방에 잔류함을 확인할 수 있었다. FIG. 5 shows the anode room and carbon dioxide absorption when the anode solution having 400 ppm of Mo (IV) and 400 ppm of Zr (IV) and a 0.1 M Na 2 SO 4 support electrolyte in 0.5 M Na 2 CO 3 is used. Figure 6 shows an example showing the change in pH and cell voltage with time at the bottom of the column, Figure 6 shows an example showing the change in carbonic acid concentration with time of the solution exiting the anode chamber and the carbon dioxide absorption tower in Figure 5, 5 is different from FIG. 4 as the electrolytic reaction occurs, the pH of the anode room shows two inflection points and falls below pH 1, and as shown in FIG. 6, the carbonic acid concentration of the anode room drops rapidly from pH 8 to pH 2 or less. It can be seen that this is almost zero, and the concentration of the solution exiting the bottom of the absorption tower absorbing this carbon oxide emitted from the anode chamber is 0.45 M, taking into account the amount of carbonate ions remaining in the absorption tower. If the concentration of carbonate recovered from the absorption tower is about 0.5 M, it can be seen that all the carbonate injected in the initial anode room is moved to the cathode room. At this time, Mo, Zr and SO 4 2- used as the supporting electrolyte in the anode room did not move to the cathode room at all, and it was confirmed that the cathode room remained.

상기의 실시예 1 및 실시예 2 의 실시 결과로부터 도 1 과 같이 구성된 전해 계를 사용함으로서 금속이온 및 용해성 유기물 등의 불순물을 함유한 탄산염 용액으로부터 탄산염과 불순물을 회수할 수 있음을 알 수 있다. The results of the above Examples 1 and 2 show that carbonates and impurities can be recovered from carbonate solutions containing impurities such as metal ions and soluble organic substances by using the electrolytic system configured as shown in FIG. 1.

본 발명은 상술한 특정의 바람직한 실시 예에 한정되지 아니하며, 청구범위에서 청구하는 본 발명의 요지를 벗어남이 없이 당해 발명이 속하는 기술분야에서 통상의 지식을 가진 자라면 누구든지 다양한 변형실시가 가능한 것은 물론이고, 그와 같은 변경은 청구범위 기재의 범위 내에 있게 된다. The present invention is not limited to the above-described specific preferred embodiments, and various modifications can be made by any person having ordinary skill in the art without departing from the gist of the present invention claimed in the claims. Of course, such changes will fall within the scope of the claims.

도 1 은 본 발명에 따른 구성을 보인 개략도1 is a schematic view showing a configuration according to the present invention

도 2 는 pH 변환에 따른 탄산염 이온의 변화특성을 보인 예시도2 is an exemplary view showing a change characteristic of carbonate ions according to pH conversion

도 3 은 실시예 1 에 따른 양극 방과 흡수탑 하부에서의 시간에 따른 pH 와 셀 전압의 변화를 보인 실시예도3 is a diagram showing changes in pH and cell voltage over time in the anode chamber and the absorption tower bottom according to Example 1;

도 4 는 실시예 1 에 따른 양극방과 이산화탄소 흡수탑 하부에서의 시간에 따른 탄산농도 변화를 보인 실시예도Figure 4 is an embodiment showing a change in carbonic acid concentration with time in the anode chamber and the carbon dioxide absorption tower according to Example 1

도 5 는 실시예 2 에 따른 양극방과 이산화탄소 흡수탑 하부에서의 시간에 따른 pH 와 셀 전압의 변화를 보인 실시예도FIG. 5 is a view showing changes in pH and cell voltage with time in an anode chamber and a lower portion of a carbon dioxide absorption tower according to Example 2; FIG.

도 6 은 실시예 2 에 따른 양극방과 이산화탄소 흡수탑 하부를 나오는 용액의 시간에 따른 탄산농도 변화를 보인 실시예도를 Figure 6 is an embodiment showing a carbonic acid concentration change with time of the solution exiting the anode chamber and the carbon dioxide absorption tower according to Example 2

* 도면의 주요부분에 대한 부호의 설명* Explanation of symbols for main parts of the drawings

(1) : 양이온 교환막 (2) : 전해조 음극방(1): cation exchange membrane (2): electrolytic cell cathode chamber

(3) : 전해조 양극방 (4) : 기-액 분리기(3): electrolytic cell anode chamber (4): gas-liquid separator

(5) : 가스 흡수탑 (6) : 용액혼합기(5): gas absorption tower (6): solution mixer

(7) : 전해조(7): electrolytic cell

Claims (8)

양이온 교환막을 가지는 전해조의 양극방으로 금속이온 또는 용해성 유기물로 오염된 탄산염 용액을 주입하는 탄산염용액 주입단계;A carbonate solution injection step of injecting a carbonate solution contaminated with metal ions or soluble organic matter into an anode chamber of an electrolytic cell having a cation exchange membrane; 탄산염 용액이 주입된 전해조에서 물 분해반응을 진행하여 양극방을 산성화하고, 음극방을 알카리화하는 물 분해단계;A water decomposition step of acidifying the anode room and alkalizing the cathode room by performing a water decomposition reaction in an electrolytic cell into which a carbonate solution is injected; 물 분해반응에 의해 양극방에서 발생된 이산화탄소를 전해조 외부에 설치된 가스 흡수탑 하부로 이동시키는 이산화탄소 배출단계;A carbon dioxide discharge step of moving carbon dioxide generated in the anode chamber by the water decomposition reaction to a lower portion of the gas absorption tower installed outside the electrolytic cell; 이산화탄소의 배출에 따른 탄산염 구성 양이온의 음극방이동 및 물 분해반응에 의해 강한 알카리 용액으로 형성된 음극용액을 가스 흡수탑 상부에서 하부방향으로 흐르도록 상부로 주입하는 알칼리용액 주입단계;An alkali solution injection step of injecting a cathode solution formed of a strong alkaline solution into a cathode from a top of a gas absorption tower by a cathode dissipation and water decomposition reaction of a carbonate-containing cation according to the discharge of carbon dioxide; 흡수탑 내로 주입된 알칼리용액과 이산화탄소의 반응에 의해 생성된 탄산염이온이 이산화탄소 흡수탑 하부를 통해 배출되는 탄산염 회수-배출 단계를 포함하는 것을 특징으로 하는 오염 탄산용액의 재생방법.And a carbonate recovery-discharge step in which carbonate ions generated by the reaction of the alkali solution and carbon dioxide injected into the absorption tower are discharged through the lower portion of the carbon dioxide absorption tower. 청구항 1 에 있어서;The method according to claim 1; 전해조의 음극방에는 양극방으로 주입되는 탄산염 용액을 구성하는 양이온 성분을 구비한 약알카리 용액이 주입되는 것을 특징으로 하는 오염 탄산용액의 재생방법.And a weak alkaline solution having a cation component constituting a carbonate solution injected into the anode chamber is injected into the cathode chamber of the electrolytic cell. 청구항 1 에 있어서;The method according to claim 1; 탄산염용액 주입단계는 양극방에 주입되는 2가 이상의 금속이온 또는 용해성 유기물을 불순물을 가지는 탄산염 용액에 반응에 참여하지 않은 지지 전해질 (Supporting electrolyte)을 소량 혼합하는 단계를 더 포함하는 것을 특징으로 하는 오염 탄산용액의 재생방법.The carbonate solution injecting step may further include a step of mixing a small amount of a supporting electrolyte which does not participate in the reaction with a carbonate solution having impurities of a divalent or higher metal ion or soluble organic substance injected into the anode room. Regeneration method of carbonic acid solution. 청구항 1 에 있어서;The method according to claim 1; 물 분해단계는 전해조의 물을 분해하여, 양극방에서의 pH 를 pH 4 이하로 낮추는 것을 특징으로 하는 오염 탄산용액의 재생방법.The water decomposition step decomposes the water in the electrolytic cell, thereby reducing the pH in the anode room to pH 4 or less regeneration method. 청구항 1 에 있어서;The method according to claim 1; 가스 흡수탑내에서 흡수탑 하부로 주입되는 이산화탄소는 가스 흡수탑 내에서 흡수탑 상부로 주입되는 알카리 용액과 접촉하여, 강 알카리 용액의 수산화 이온에 의해 탄산염 이온(HCO3 -, CO3 2-)으로 변환되는 것을 특징으로 하는 오염 탄산용액의 재생방법.The carbon dioxide that is injected from the gas absorption as tapnae absorber bottoms are contacted with an alkaline solution injected into the absorber overhead gas in the absorption tower, a carbonate ion by the hydroxide ions of the strong alkali solution, - a (HCO 3, CO 3 2-) Method for regeneration of contaminated carbonate solution, characterized in that converted. 양이온 교환막을 구비하고, 양극방으로 대상 탄산염용액이 주입되며, 음극방으로 약 알카리액이 주입되는 전해조와,An electrolyzer having a cation exchange membrane, injecting a target carbonate solution into the anode chamber, and injecting an alkaline solution into the cathode chamber; 상기 전해조의 양극방과 연결되는 기-액분리기와,A gas-liquid separator connected to the anode chamber of the electrolytic cell, 상기 기액분리기와 하부가 연결되고, 전해조의 음극방이 상부에 연결되는 가스 흡수탑을 포함하는 것을 특징으로 하는 오염 탄산용액의 재생장치.The gas-liquid separator and the lower portion is connected, and the regeneration apparatus of the contaminated carbonate solution, characterized in that it comprises a gas absorption tower connected to the upper portion of the cathode chamber of the electrolytic cell. 청구항 6 에 있어서;The method according to claim 6; 상기 전해조의 양극방에는 대상 탄산염 용액과 지지 전해 용액을 혼합하기 위한 용액혼합기가 더 연결되어 있는 것을 특징으로 하는 오염 탄산용액의 재생장치.And a solution mixer for mixing the target carbonate solution and the supporting electrolyte solution is further connected to the anode chamber of the electrolytic cell. 청구항 6 에 있어서;The method according to claim 6; 상기 가스 흡수탑은 실리카가 충진된 가스 흡수탑인 것을 특징으로 하는 오염 탄산용액의 재생장치.The gas absorption tower is a regeneration device of contaminated carbonate solution, characterized in that the gas absorption tower filled with silica.
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