KR100992716B1 - 접촉 비표면적을 증대시킨 유가금속 회수용 전해조 - Google Patents

접촉 비표면적을 증대시킨 유가금속 회수용 전해조 Download PDF

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Abstract

본 발명은 후단에 유입구와 전단에 유출구가 형성되고, 하향 경사진 하부를 형성하는 내부공간을 가지는 하우징; 각각 하우징의 내부로 내부공간을 폭 방향으로 분할하면서 설치되는 다수의 양극; 및 양극과 양극 사이에 설치되어 이웃하는 양극과 양극의 공간을 2개의 전해공간으로 구분하는 다수의 음극부;을 포함하고, 유입구로 유입된 폐수는 다수개의 상기 전해공간을 순차적으로 통과하면서 음극부에 유가금속이 전착되어 회수되고, 유출구를 통해 외부로 배출되는 접촉 비표면적을 증대시킨 유가금속 회수용 전해조를 제공하는 것을 목적으로 한다.
상기와 같은 본 발명의 접촉 비표면적을 증대시킨 유가금속 회수용 전해조에 의하면, 첫째, 제 2 음극, 제 1 음극과 제 3 음극으로 구성되고 그 사이공간에 충진된 음극 와이어사를 가지는 음극부에 의해 전해조 내로 유입된 폐수의 접촉 비표면적이 증대되어 미량의 유가금속을 함유하고 있는 폐수에서도 용이하게 상기 유가금속을 전착시켜 회수할 수 있는 효과가 있다.
Figure R1020090097231
전해조, 유가금속, 폐수

Description

접촉 비표면적을 증대시킨 유가금속 회수용 전해조{Electrolyzer for withdrawing valuable metal which having more contact specific surface area}
본 발명은 전해되는 폐수가 접촉하는 전극의 비표면적을 최대로 증대시켜 전해효율을 높이고 전해공간을 늘려 저농도의 폐수에서도 효율적으로 유가금속을 전착(電着)하여 회수할 수 있도록 구성된 접촉 비표면적을 증대시킨 유가금속 회수용 전해조에 관한 것이다.
일반적으로 각종 전자제품에 사용되는 회로기판(Printed Circuit Board) 등을 포함하는 전자부품 스크랩(scrap)이나, 화학공장에서 많이 나오는 폐 촉매 등으로부터 유가금속을 재활용하거나, 또는 도금공장이나 섬유공장 외 기타공장의 폐수와 사진현상시 발생하는 폐수 등에는 다량의 중금속이 함유되어 있으므로 이러한 폐수들의 재활용 및 상기 폐수들로부터 회수 가치가 있는 유가금속의 효율적인 회수는 폐자원의 가치 창출 및 환경오염 방지 차원에서 매우 중요하게 다뤄지고 있는 현안중의 하나이다.
이와 같이 유가금속들 예를 들면, 백금(Pt), 팔라듐(Pd), 로듐(Rh), 금(Au), 은(Ag), 구리(Cu) 등을 함유하고 있는 폐수를 처리하여 상기 유가금속을 회수하기 위한 방법으로 폐자원을 파쇄한 후 주로 산이나 알칼리 등을 용매로 하여 침출해내고, 화학적 침전 또는 전기분해를 이용하여 유가금속을 회수하는 방법이 이용되고 있다.
상기 전기분해방식은 폐수 내에 함유된 유가금속이나 중금속의 회수뿐만 아니라 일반적인 무기화합물 또는 유기화합물의 처리 및 생산에서 부분적으로 사용되고 있으나, 기존의 전기분해장치에 의해서는 처리시간이 오래 걸리거나 효율이 낮았으며 장치 자체가 많은 공간을 차지하게 되는 등의 단점이 있었다.
한편, 현재 도금업체 등에서 주로 사용되는 폐수처리방법으로는, 화학약품 처리에 의해 슬러지화하여 매립하는 등의 처리방식이 대부분이어서 폐수 내의 유가금속 성분 및 용수를 거의 재활용하지 못하고 그대로 방류시켜 심각한 환경오염을 초래할 뿐만 아니라, 화학약품 처리시에 많은 비용 부담을 안게 되는 문제점이 있었다.
도 1은 종래 기술에 따른 도금폐수 또는 유가금속을 함유한 폐수에서 유가금속을 전착시켜 회수하기 위한 전해조(100)의 일 실시예를 보여주는 것으로, 내부공동(113)이 형성된 원통형의 하우징(110) 내에 원통형 내부전극판(130)과 원통형 외부전극판(120)이 배치된다. 그리고, 상기 하우징(110)에는 폐수가 유입되는 유입구(112)와 유출구(111)가 형성되어 있다.
이와 같은 구조에 따라 외부 전원장치(미도시.)에서 전원이 공급되고, 상기 내·외부 전극(130, 120)에 전기가 흐르게 된다. 이때, 상기 내부전극(130)과 외부전극(120)의 극성은 임의에 따라 배치할 수 있으며 한 측은 (-)극을 다른 한 측은 (+)극을 띠게 된다.
이에 따라, 음극(-)에서 전원으로부터 전자를 공급받고, 전해조 내의 폐수(용액)에서는 양이온이 전극표면으로 확산하여 양이온이 전자를 받아 환원되는 전기 화학적인 환원반응에 의해 음극에 유가금속을 부착시켜 회수하는 구조를 가진다.
그러나, 이와 같은 1 음극, 1 양극 구조를 가지는 종래의 전해조(100)는, 상기 음극의 비표면적이 넓지 않아 전해조 내의 폐수가 상기 음극과 접촉하는 면적 및 시간이 적게되고 이는 효율적인 유가금속 회수를 방해하는 요인이 되고 있다.
또한, 저농도의 폐수, 즉 10ppm이하의 유가금속이 함유된 폐수에서는 접촉되는 비표면적(比表面積)이 매우 작기 때문에 상기 유가금속의 전착 회수가 어려워 그 효율이 매우 낮은 문제점이 발생한다.
다시 말해, 환원과정이 단일 음극 전극 표면에서만 일어나기 때문에 반응속도가 한정되고 대량생산을 위해서는 여러 개의 전해조(100)가 필요로 하는 문제점이 있으며, 전해효율이 시간의 경과에 따라 대폭 저하되는 문제점이 있다.
한편, 일반적으로 전극으로는 티타늄(Ti) 재질의 전극판을 사용하고 있는데, 상기 티타늄은 전착된 유가금속을 회수하기 위한 왕수 등에 녹지 않는 장점을 가지고 있으나, 전기전도도가 낮아 표면에 전기전도율이 높은 금속 또는 이들의 조합된 금속들을 도금처리하여 사용되고 있다.
이에 따라 폐수가 접촉되는 비표면적을 넓히는 구조를 가지면서 유가금속 회수를 위한 전해효율을 증대시킬 수 있는 구조를 가지는 전해조의 개발이 요구되고 있다.
본 발명은 상기와 같은 문제를 해결하기 위해 안출된 것으로서, 더욱 상세하게는, 후단에 유입구와 전단에 유출구가 형성되고, 하향 경사진 하부를 형성하는 내부공간을 가지는 하우징; 각각 하우징의 내부로 내부공간을 폭 방향으로 분할하면서 설치되는 다수의 양극; 및 양극과 양극 사이에 설치되어 이웃하는 양극과 양극의 공간을 2개의 전해공간으로 구분하는 다수의 음극부;을 포함하고, 유입구로 유입된 폐수는 다수개의 상기 전해공간을 순차적으로 통과하면서 음극부에 유가금속이 전착되어 회수되고, 유출구를 통해 외부로 배출되는 접촉 비표면적을 증대시킨 유가금속 회수용 전해조를 제공하는 것을 목적으로 한다.
상기와 같은 목적을 달성하기 위한 본 발명의 접촉 비표면적을 증대시킨 유가금속 회수용 전해조는, 후단에 유입구와 전단에 유출구가 형성되고, 하향 경사진 하부를 형성하는 내부공간을 가지는 하우징; 각각 상기 하우징의 내부로 상기 내부공간을 폭 방향으로 분할하면서 설치되는 다수의 양극; 및 상기 양극과 양극 사이에 설치되어 이웃하는 양극과 양극의 공간을 2개의 전해공간으로 구분하는 다수의 음극부;을 포함하고, 상기 유입구로 유입된 폐수는 다수개의 상기 전해공간을 순차적으로 통과하면서 상기 음극부에 유가금속이 전착되어 회수되고, 상기 유출구를 통해 외부로 배출되는 것을 특징으로 한다.
각각의 상기 음극부는, 상기 하우징의 내부공간을 폭 방향으로 분할하는 판 구조로 형성되고, 양 측면이 상기 하우징의 내측 면에 슬라이드 삽입되어 설치되고; 상부에서 폐수가 월류되는 월류로 간격을 형성하는 것을; 특징으로 한다.
또한, 각각의 상기 음극부은, 상기 양극과 양극 사이에 설치되어, 이웃하는 양극과 양극의 공간을 2개의 전해공간으로 양분하고, 상기 하우징의 내부공간을 폭 방향으로 분할하는 판 구조로 형성되고, 상부에서 폐수가 월류되는 월류로 간격을 형성하는 제 1 음극; 상기 제 1 음극의 일 측면과 간격을 가지며 판 형상으로 그물망 구조를 가지는 제 2 음극; 상기 제 1 음극의 타 측면과 간격을 가지며 판 형상으로 그물망 구조를 가지는 제 3 음극; 및 상기 폐수가 접촉하는 비표면적을 증대하는 뭉치 구조로 형성되고, 상기 제 2 음극과 제 1 음극이 형성하는 공간과 상기 제 3 음극과 제 1 음극이 형성하는 공간 내에 충진되어 위치하는 음극 와이어사;를 포함하고, 상기 유입구로 유입된 폐수는 다수개의 상기 전해공간을 순차적으로 통과하면서 상기 음극 와이어사를 포함한 상기 음극부에 유가금속이 전착되어 회수되는 것을 특징으로 한다.
상기 음극 와이어사는 코일 스프링 형상으로 다수 개가 밀착되게 배치되는 것을 특징으로 한다.
상기 음극 와이어사는 이웃하는 음극 와이어사와 뭉쳐져 수세미 구조를 가지는 것을 특징으로 한다.
상기 양극 각각은, 인접하는 상기 음극부 사이에 위치하거나, 상기 하우징의 전단 또는 후단의 내측 벽과 상기 음극부 사이에 위치하고; 상기 하우징의 내부공간을 폭 방향으로 분할하는 판 구조로 형성되고, 양 측면이 상기 하우징의 내측 면 에 슬라이드 삽입되어 설치되고; 하단부에서 폐수가 관통하는 폐수 유출로 간격을 형성하는 것을; 특징으로 한다.
상기 하우징은, 상하부가 개구된 형상으로, 후단 상부에 외부와 연통되는 상기 유입구가 형성되고, 전단 상부에 상기 유출구가 형성된 외부체와; 상기 외부체의 하부에 결합되어 하우징의 저면을 형성하는 하부캡과; 상기 외부체의 상부에 결합되어 하우징의 상면을 형성하고, 하나 이상의 상기 가스 배출공이 형성된 상부캡으로; 구성된 것을 특징으로 한다.
상기 외부체는 측벽 상부에 상기 전해공간의 상부와 연통되는 제 1 드레인 밸브를 다수 개 더 구비하는 것을 특징으로 한다.
상기 하부캡은 상기 전해공간의 하부와 연통되는 제 2 드레인 밸브를 다수 개 더 구비하는 것을 특징으로 한다.
상기 하우징은 내부 압력에 따라 상기 가스 배출공을 막아 가스의 이동은 자유로우면서 폐수의 누출은 방지하도록 구성된 유체 방지볼을 내부공간에 더 포함하고, 상기 상부캡은 상기 유체 방지볼을 지지하여 하우징 내부공간에서의 자유이동을 제어하는 그물망 구조의 방지볼 펜스망을 더 포함하여 구성된 것을 특징으로 한다.
상기 음극부의 음극과 양극은 도금되지 않은 티타늄(Ti) 재질인 것을 특징으로 한다.
상기와 같은 본 발명의 접촉 비표면적을 증대시킨 유가금속 회수용 전해조에 의하면, 첫째, 제 2 음극, 제 1 음극과 제 3 음극으로 구성되고 그 사이공간에 충진된 음극 와이어사를 가지는 음극부에 의해 전해조 내로 유입된 폐수의 접촉 비표면적이 증대되어 미량의 유가금속을 함유하고 있는 폐수에서도 용이하게 상기 유가금속을 전착시켜 회수할 수 있는 효과가 있다.
둘째, 양극과 양극 사이에 음극부이 위치되고 다수개의 전해공간으로 구분되어 폐수가 순차적으로 상기 전해공간을 통과하면서 유가금속이 전착되기 때문에 높은 전해효율을 얻을 수 있는 효과가 있다.
셋째, 하우징의 일측에 형성된 가스배출공에 의해 전해과정 중 발생된 가스가 일차적으로 배출되어 전해조의 안정성을 높이고, 상기 가스배출공을 내부 압력에 의해 필요에 따라 막아 제어하는 유체 방지볼에 의해 폐수의 외부 누출을 방지하는 효과가 있다.
이하, 본 발명이 속하는 기술 분야에서 통상의 지식을 가진 자가 본 발명을 용이하게 실시할 수 있을 정도로 본 발명의 바람직한 실시예를 첨부된 도면을 참조하여 설명하면 다음과 같다.
도 2는 본 발명에 따른 접촉 비표면적을 증대시킨 유가금속 회수용 전해조의 일 실시예를 나타내는 측면 단면도이고, 도 3은 본 발명에 따른 접촉 비표면적을 증대시킨 유가금속 회수용 전해조의 일 실시예를 나타내는 측면 단면도이고, 도 4는 본 발명에 따른 접촉 비표면적을 증대시킨 유가금속 회수용 전해조 측면 단면도 이고, 도 5는 본 발명에 따른 접촉 비표면적을 증대시킨 유가금속 회수용 전해조 평면도이다. 도 2 내지 도 5를 참조하여 이하 설명한다.
본 발명은, 음극과 양극의 전극을 가지고 전기분해를 이용해 폐수 내의 유가금속을 전착시켜 회수하는 전해조에 있어서, 후단에 유입구와 전단에 유출구가 형성되고, 하향 경사진 하부를 형성하는 내부공간을 가지는 하우징; 각각 상기 하우징의 내부로 상기 내부공간을 폭 방향으로 분할하면서 설치되는 다수의 양극; 및 상기 양극과 양극 사이에 설치되어 이웃하는 양극과 양극의 공간을 2개의 전해공간으로 구분하는 다수의 음극부;을 포함한다.
다음, 상기 유입구로 유입된 폐수는 다수개의 상기 전해공간을 순차적으로 통과하면서 상기 음극부에 유가금속이 전착되어 회수되고, 상기 유출구를 통해 외부로 배출된다.
본 발명의 하우징은, 상면에 가스 배출공이 더 형성될 수 있다. 이를 통해, 상기 가스 배출공을 통해 가스가 배출되면서 상기 유출구를 통해 외부로 배출된다.
도시한 바와 같이, 본 발명에 따른 접촉 비표면적을 증대시킨 유가금속 회수용 전해조(1)는, 도금폐수 또는 유가금속을 함유한 폐수에서 재활용 가능한 상기 유가금속을 효율적으로 전착(電着)시켜 회수할 수 있도록 상기 전해조(1) 내로 유입된 폐수가 접촉하는 전극의 비표면적(比表面積)을 최대로 증대시켜 전해효율을 높이고, 전해되는 공간을 늘려 미량의 유가금속을 함유하고 있는 폐수에서도 효율적으로 상기 유가금속을 전착시켜 회수할 수 있도록 구성됨을 특징으로 한다.
이를 위해, 본 발명에 따른 유가금속 회수용 전해조(1)는, 음극과 양극의 전 극을 가지고 전기분해를 이용해 폐수 내의 유가금속을 전착시키기 위해, 다수개의 양극(20)을 미리 정해진 간격을 가지며 하우징(10) 내에서 배치하고, 인접하는 2 개의 상기 양극(20) 사이에 위치되어 양극과 함께 전해공간을 형성하고 전원의 공급에 따라 유가금속이 전착되는 음극부(30)을 설치한다.
이때, 상기 하우징(10)은 후단에 폐수가 유입되는 유입구(11)와 전단에 유출구(12)와 상면의 가스 배출공(13)이 형성된 것으로 상기 폐수가 전해되는 공간을 제공하는 내부공간을 가진다. 이때 바람직하게 상기 유입구(11)는 하우징(10)의 후단 상면을 관통되게 형성되고, 상기 유출구(12)는 하우징(10)의 전단 상부에 그리고 상기 가스 배출공(13)은 하우징(10)의 상부 상면에 형성될 수 있다.
상기 음극부(30)는 상기 양극과 양극 사이의 공간을 2개의 전해공간(A)으로 구분시킨다.
상기 양극(20)은 상기 하우징(10)의 내부공간상에 설치되면서, 상기 내부공간을 폭 방향으로 분할하게 된다.
이와 같이 구성된 본 발명에 따른 유가금속 회수용 전해조(1)는 상기 하우징(10)의 유입구로 유입된 폐수를 다수개의 상기 전해공간(A)에서 순차적으로 통과시키면서, 음극부(30)에서 폐수 내의 유가금속이 전착되어 회수되도록 한다.
상기 전착되는 과정, 즉 전해공간 내의 전해과정상 발생되는 가스는 상기 하우징(10)의 가스 배출공(13)을 통해 외부로 배출된다.
그리고 상기 유가금속이 회수된 폐수는 상기 하우징(10)의 유출구(12)를 통해 외부로 배출된다.
이때, 상기 가스 배출공(13)은 상기 하우징(10) 내부에서 이루어지는 전해과정에 따라 폐수가 상기 전해공간(A)을 통과하면서 상기 하우징(10)의 내부공간을 빠져나가지 못하고 충진되는 가스를 먼저 배출하기 위한 것이다.
이는 상기 내부공간에 충진된 가스에 의한 전해조(1)의 파손 및 사고위험을 방지하기 위해 반드시 필요하기 때문이다.
상기 양극(20)과 음극부(30)는 일반적으로 주지된 기술과 같이 상기 하우징(10)의 외부로 돌출된 전극팁에 의해 외부전원(미도시.)과 연결되어 전원을 공급받고 각각 양극과 음극의 전하를 띠게 된다. 바람직하게, 상기 전극팁이 돌출된 하우징(10)은 폐수가 외부로 누출되지 않는 구조를 가진다.
도시된 실시예에서 상기 하우징(10)은 내부공간을 가지고, 후단 상부에서 전단 하부로 경사지는 박스 형상으로 형성될 수 있다.
이 경우, 상기 양극(20)과 음극부(30)는 상기 하우징(10)의 내부공간을 폭 방향으로 분할하는 판 형상으로 형성될 수 있다.
도 2 및 도 3에 도시된 바와 같이, 본 발명의 일 실시예에서 각각의 상기 음극부(30)는, 상기 하우징(10)의 내부공간을 폭 방향으로 분할하는 판 구조로 형성되고, 양 측면이 상기 하우징(10)의 내측 면에 슬라이드 삽입되어 설치되고; 상부에서 폐수가 월류되는 월류로 간격(d)을 형성하는 것을; 특징으로 한다.
도시된 바와 같이, 음극부가 판 구조로 되는 경우, 고농도의 폐수에서 니켈(Ni), 구리(Cu), 또는 철(Fe) 등의 유가금속을 회수할 수 있는 장점이 있다.
이와 같이 구성된 본 발명에 따른 유가금속 회수용 전해조(1)는 상기 하우 징(10)의 유입구로 유입된 폐수를 다수개의 상기 전해공간(A)에서 순차적으로 통과시키면서 음극부(30)에서 폐수 내의 유가금속이 전착되어 회수되도록 한다.
음극부(30)는 하우징(10)의 저면, 즉 하부캡(10c)의 내측면 상에 형성된 안착홈(72)에 하단부가 안착되어 고정되고, 음극부(30)의 상부로 내부공간 내로 유입된 폐수가 월류되어 이웃하는 전해공간으로 이송되도록 구성될 수 있다.
음극부(30)의 상부는 상부캡(10b)의 저면과 월류로 간격(d)을 형성하여 음극부(30)의 상부로 폐수가 용이하게 월류되도록 가이드하는 것이 바람직하다. 이를 위해, 음극부(30)의 양측면은 하우징의 양 내측면과 밀착삽입되어 음극부(30)의 양측면을 통해 다음 전해공간으로 폐수가 이송되는 것을 방지하는 것이 바람직하다.
즉, 음극부(30)는 양측면이 하우징(10)의 양 내측면에 슬라이드 삽입되어, 하단부가 안착홈(72)에 안착 고정되면서 하우징(10)에 설치될 수 있다.
본 발명의 일 실시예에 따른 접촉 비표면적을 증대시킨 유가금속 회수용 전해조(1)는, 상기 음극부(30)가 양극(20)의 사이에 위치하여 전해공간을 다수 개로 구분시킴으로써 폐수의 전해과정이 다수 회 반복됨으로써 유가금속 회수율을 증대시키게 된다.
폐수는 음극부(30)의 상부에서 월류되면서 다음 전해공간(A)으로 이송되고, 양극(20)의 하부를 관통하면서 다음 전해공간(A)으로 순차적으로 하우징(10) 내부를 통과하게 된다.
또한, 도 4 및 도 5에 도시된 바와 같이, 본 발명의 접촉 비표면적을 증대시킨 유가금속 회수용 전해조(1)의 다른 실시예에서, 전해과정에 따라 실제로 폐수 내의 유가금속이 전착되어 회수되는 상기 음극부(30) 각각은, 상기 양극(20)과 양극(20) 사이에 설치되어, 이웃하는 양극(20)과 양극(20)의 공간을 2개의 전해공간으로 양분하고, 상기 하우징의 내부공간을 폭 방향으로 분할하는 판 구조로 형성되고, 상부에서 폐수가 월류되는 월류로 간격(d)을 형성하는 제 1 음극(31); 상기 제 1 음극의 일 측면과 간격을 가지며 판 형상으로 그물망 구조를 가지는 제 2 음극(32); 상기 제 1 음극의 타 측면과 간격을 가지며 판 형상으로 그물망 구조를 가지는 제 3 음극(33); 및 상기 폐수가 접촉하는 비표면적을 증대하는 뭉치 구조로 형성되고, 상기 제 2 음극과 제 1 음극이 형성하는 공간(a)과 상기 제 3 음극과 제 1 음극이 형성하는 공간(a) 내에 충진되어 위치하는 음극 와이어사(34);를 포함한다.
다음, 상기 유입구로 유입된 폐수는 다수개의 상기 전해공간을 순차적으로 통과하면서 상기 음극 와이어사를 포함한 상기 음극부에 유가금속이 전착되어 회수된다.
전해공간의 일측에 음극 와이어사(34)가 뭉치로 충진된다. 음극 와이어사(34)를 통해 폐수와의 접촉 비표면적을 넓히기 위해, 그물망 구조를 가지는 2개의 음극(32, 33)과 상기 2개의 음극 사이에 판 구조의 음극(31)을 위치시키고, 상기 판 구조의 음극(31)과 그물망 구조의 음극(32, 33)이 형성하는 사이 공간(a)에 음극 와이어사(絲)(34)가 뭉치로 위치되는 것이 바람직하다.
이와 같이 구성된 본 발명에 따른 유가금속 회수용 전해조(1)는 상기 하우징(10)의 유입구로 유입된 폐수를 다수개의 상기 전해공간(A)에서 순차적으로 통과 시키면서 뭉치의 음극 와이어사(34)를 포함한 음극부(30)에서 폐수 내의 유가금속이 전착되어 회수되도록 한다.
이때, 상기 음극부(30)는 필요에 따라 상기 사이 공간(a) 내에 충진된 음극 와이어사(34)가 전해조(1) 내의 탈부착에 따라 이탈되지 않도록 상기 음극부(30)의 저면은 그물망 구조 또는 판 구조에 의해 차단되도록 구성되는 것이 바람직하다.
음극부(30)는 하우징(10)의 저면, 즉 하부캡(10c)의 내측면 상에 형성된 안착홈(72)에 하단부가 안착되어 고정되고, 제 1 음극(31)의 상부로 내부공간 내로 유입된 폐수가 월류되어 이웃하는 전해공간으로 이송되도록 구성될 수 있다.
제 1 음극(31)의 상부는 상부캡(10b)의 저면과 월류로 간격(d)을 형성하여 제 1 음극(31)의 상부로 폐수가 용이하게 월류되도록 가이드하는 것이 바람직하다. 이를 위해, 음극부(30)의 양측면은 하우징의 양 내측면과 밀착삽입되어 음극부(30)의 양측면을 통해 다음 전해공간으로 폐수가 이송되는 것을 방지하는 것이 바람직하다.
즉, 음극부(30)는 양측면이 하우징(10)의 양 내측면에 슬라이드 삽입되어, 하단부가 안착홈(72)에 안착 고정되면서 하우징(10)에 설치될 수 있다.
본 발명에 따른 접촉 비표면적을 증대시킨 유가금속 회수용 전해조(1)는, 그물망 또는 판 구조의 음극 사이 공간(a)에 와이어사(34)를 뭉치로 충전시켜 접촉 비표면적을 증대시키고, 상기 음극부(30)가 양극(20)의 사이에 위치하여 전해공간을 다수 개로 구분시킴으로써 폐수의 전해과정이 다수 회 반복됨으로써 유가금속 회수율을 증대시키게 된다.
이를 위한, 상기 음극 와이어사는 코일 스프링 형상으로 다수 개가 밀착되게 배치되는 것을 특징으로 한다.
예를 들어, 상기 음극 와이어사(34)는 도 6에 도시된 바와 같이, 상기 음극부(30)의 제 2 음극(32)과 제 3 음극(33)에 의해 각각의 전해공간(A)의 일측 공간(a)에 충진된 상태로 위치된다.
또한, 상기 음극 와이어사는 이웃하는 음극 와이어사와 뭉쳐져 수세미 구조를 가지는 것을 특징으로 한다.
도시된 바와 같이, 충진된 상기 음극 와이어사(34)의 구조에 따라 음극부(30)의 비표면적은 극대화되고 폐수 내의 유가금속이 전착되는 양을 늘려 전체 전해효율, 즉 유가금속 회수율을 증대시킬 수 있는 장점이 있다.
다시 말해, 상기 음극 와이어사(34)는 상기 공간(a) 내에서의 탈부착이 용이하면서도, 비표면적을 넓히기 위해 코일 스프링 또는 수세미 구조로 이웃하는 음극 와이어사(34)와 함께 뭉쳐지도록 충진될 수 있다.
폐수는 제 1 음극(31)의 상부에서 월류되면서 다음 전해공간(A)으로 이송되고, 양극(20)의 하부를 관통하면서 다음 전해공간(A)으로 순차적으로 하우징(10) 내부를 통과하게 된다.
본 발명의 실시예에 있어서, 안착홈(72)은 도시된 바와 같이, 하우징(10)의 내부공간 저면에 형성되는 고정부(70)의 상면에 형성될 수 있다.
상기 안착홈(72)에 안착된 상기 음극부(30)의 하단은 안착홈(72)과 탈부착이 용이하게 구비되어, 음극부(30)의 교체를 용이하게 하는 것이 바람직하다.
본 발명의 실시예에 있어서, 본 발명의 상기 양극(20) 각각은, 인접하는 상기 음극부(30) 사이에 위치하거나, 상기 하우징(10)의 전단 또는 후단의 내측 벽과 상기 음극부(30) 사이에 위치하고; 상기 하우징(10)의 내부공간을 폭 방향으로 분할하는 판 구조로 형성되고, 양 측면이 상기 하우징(10)의 내측 면에 슬라이드 삽입되어 설치되고; 하단부에서 폐수가 관통하는 폐수 유출로 간격(c)을 형성하는 것을; 특징으로 한다.
각각의 양극(20)의 상단은 상부캡(10b)의 저면과 밀착되어, 상부로 모이는 배출가스가 인접하는 하우징 공간으로 스며드는 것을 방지하는 것이 바람직하다. 즉, 인접하는 2개의 양극(20) 사이에 위치하는 음극부(30)의 상부에 취합되는 배출가스가 다른 음극부(30)의 상부로 스며드는 것을 방지하기 위함이다.
도시된 바와 같이, 이웃하는 2 개의 양극(20)이 형성하는 공간 내에 상기 음극부(30)가 위치되어, 상기 음극부(30)는 양극(20)과 전해공간(A)을 형성하게 된다.
인접하는 2 개의 상기 전해공간은 'S'자의 유로로 연결되어, 상기 유입구(11)로 유입된 폐수는 다수의 상기 전해공간(A)을 순차적으로 통과하여 유가금속이 음극부(30)에 전착되어 회수되고 상기 유출구(12)를 통과해 외부로 배출된다.
본 발명의 실시예에서 상기 하우징은, 상하부가 개구된 형상으로, 후단 상부에 외부와 연통되는 상기 유입구(11)가 형성되고, 전단 상부에 상기 유출구(12)가 형성된 외부체(10a)와; 상기 외부체(10a)의 하부에 결합되어 하우징(10)의 저면을 형성하는 하부캡(10c)과; 상기 외부체(10a)의 상부에 결합되어 하우징의 상면을 형 성하고, 하나 이상의 상기 가스 배출공(13)이 형성된 상부캡(10b)으로; 구성된 것을 특징으로 한다.
하부캡(10c)은 상기 외부체(10a)의 하부에 나사 등의 결합부재에 의해 결합되어 하우징의 저면을 형성한다.
상부캡(10b)은 상기 외부체(10a)의 상부에 나사 등의 결합부재에 의해 결합되어 하우징의 상면을 형성하고, 미리 정해진 위치에 상기 가스 배출공(13)을 관통되게 형성한다.
상기 유입구(11)는 상기 폐수가 외부에서 이송되는 외부 유입관로(40)와 연결되고, 상기 외부 유입관로(40)의 일측에는 상기 폐수를 상기 하우징(10) 내로 강제 유입시키기 위한 외부펌프(P)가 더 포함되어 형성될 수 있다.
외부체(10a)의 후단벽 및 이와 인접하는 양극(20)으로 형성되는 유입로(10a-1)가 유입구(11)와 연통되게 형성된다. 유입로(10a-1)로 유입된 폐수는 양극(20)의 하단을 관통하여 인접하는 전해공간으로 이송될 수 있다.
상기 외부 유입관로(40)는 일측에 전기 전도율을 높이기 위한 전류밀도첨가제를 강제주입시키기 위한 첨가제 유입관로(50)가 더 포함되어 구성될 수 있다.
이때, 상기 첨가제 유입관로(50) 상에는 필요에 따라 제어밸브(미도시.)가 더 포함되어 상기 전류밀도첨가제의 주입은 수동 또는 자동조작에 따라 상기 제어밸브를 제어하여 그 유입과 유입량이 제어되도록 구성된다.
또한, 외부체(10a)의 전단벽 및 이와 인접하는 양극(20)으로 형성되는 유출로(10a-2)가 유출구(12)와 연통되게 형성된다. 유출로(10a-2)와 인접하는 전해공간 에서 양극(20)의 하부로 관통하는 폐수가 유출로(10a-2)로 이송되어 유출구(12)를 통해 외부로 반출될 수 있다.
상기 외부체(10a)는 측벽 상부에 상기 전해공간의 상부와 연통되는 제 1 드레인 밸브(60)를 다수 개 더 구비하는 것을 특징으로 한다.
도시된 바와 같이, 각각의 제 1 드레인 밸브(60)는 전해공간(A)의 상부와 연통되어 있으면서, 제 1 드레인 밸브(60)의 개방시 음극부 상부로 폐수가 월류되는 것을 막아, 다음 전해공간의 폐수를 모두 제거할 수 있는 장점 있다. 또한, 다음 전해공간로의 폐수의 월류를 막아 양극 또는 음극부의 교체를 용이하게 할 수도 있다.
또한, 제 1 드레인 밸브(60)는 외부체(10a)의 측벽 길이 방향으로 하나의 열을 형성하면서 배치될 수 있고, 이 경우 하나의 열로 배열된 제 1 드레인 밸브(60)는 드레인관(62)을 통해 연통되게 연결될 수 있다.
제 1 드레인 밸브(60)를 통해 인접해 있지 않은 전해공간 사이에 폐수의 이동을 제어할 수 있는 장점이 있다. 예를 들어, 유입구 측에 위치하는 전해공간에서 유출구 측에 위치하는 전해공간으로 폐수를 이동시킬 수 있다.
나아가, 외부체(10a)는 제 1 드레인 밸브(60)가 형성하는 하나의 열과 평행되게 외부체(10a)의 측벽의 길이 방향으로 제 1 드레인 밸브(60)를 통한 다른 하나의 열을 형성할 수 있다. 이때, 다른 하나의 열로 배치된 제 1 드레인 밸브(60)는 드레인관(64)을 통해 연통되게 연결될 수 있다.
드레인관(64)으로 연통되게 연결되는 제 1 드레인 밸브(60)는, 상술한 바와 같이, 드레인관(62)으로 연결되는 제 1 드레인 밸브(60)와 같은 기능을 수행하게 된다.
보다 효율적인 외부체(10a)의 측벽 상부를 통한 폐수의 외부 배출을 위해 드레인관(62) 및 드레인관(64)은 상호 연통되게 연결되는 것이 바람직하다.
상기 하부캡(10c)은 상기 전해공간의 하부와 연통되는 제 2 드레인 밸브(66)를 다수 개 더 구비하는 것을 특징으로 한다.
도시된 바와 같이, 제 2 드레인 밸브(66)는 하부캡(10c)에서 전해공간의 하부를 외부와 연통되게 형성된다.
이 경우, 하부캡(10c)의 상면에 형성되는 고정부(70)의 후단에 인접하여 전해공간(A)의 하부와 연통되게 형성되는 것이 바람직하다. 하우징(10)이 전체적으로 경사지게 형성되어 있어, 고정부(70)의 후단에 폐수가 고여있을 수 있으므로 제 2 드레인 밸브(66)가 고정부(70)의 후단에 위치하여야 하우징(10) 내에서 폐수를 완전히 제거할 수 있게 된다.
나아가 상기 하우징(10)은 내부 압력에 따라 상기 가스 배출공(13)을 막아 가스의 이동은 자유로우면서 폐수의 누출은 방지하도록 구성된 유체 방지볼(14)을 내부공간에 더 포함하고, 상기 상부캡(10b)은 상기 유체 방지볼(14)을 지지하여 하우징(10) 내부공간에서의 자유이동을 제어하는 그물망 구조의 방지볼 펜스망(15)을 더 포함하여 구성된 것을 특징으로 한다.
유체 방지볼(14)은 내부공간의 전해과정 동안 내부 압력에 따라 상기 가스 배출공(13)을 막아 가스의 이동, 배출은 자유로우면서 내부공간 내의 폐수의 누출 은 방지할 수 있다.
가스 배출공(14)은 상부캡(10b)을 관통하여 형성되고, 방지볼 펜스망(15)은 상부캡(10b)의 내측면 상에는 상기 유체 방지볼(14)을 거치 지지하여 상기 하우징(10)의 내부공간상에서의 유체 방지볼(14)의 자유이동을 제어하게 된다.
즉, 방지볼 펜스망(15)에 의해 상기 유체 방지볼(15)은 상기 가스 배출공(13) 근처에 위치하다가 내부 압력에 따라 상기 가스 배출공(13)을 막아 폐수의 누출을 방지한다.
본 발명에서 상기 음극부의 음극과 양극은 도금되지 않은 티타늄(Ti) 재질인 것을 특징으로 한다.
본 발명의 유가금속 회수용 전해조(1)에 적용되는 양극(20)와 음극부(30)의 전극은 바람직하게 도금되지 않은 티타늄(Ti) 재질을 사용하는데, 상기 티타늄(Ti)은 이어지는 공정에서 유가금속을 왕수 등을 이용해 얻을 때 불순물이 발생하지 않고 높은 순도의 유가금속을 얻을 수 있다.
이하, 본 발명 다른 실시예에 따른 접촉 비표면적을 증대시킨 유가금속 회수용 전해조(1)의 유가금속 회수 공정, 즉 전해과정을 설명한다.
먼저, 상기 외부 유입관로(40)를 따라 외부 펌프(P)에서 제공되는 펌프력에 의해 유가금속이 함유된 폐수는 하우징(10)의 내부공간으로 유입된다.
즉, 상기 폐수는 외부체(10a)의 유입구(11)를 통과해 유입로(10a-1)로 유입된다.
다음, 유입된 폐수는 양극의 하부의 하부 폐수 유출로 간격(c)을 통과하면서 전해공간(A)에 유입된다.
다음, 전해공간에 유입된 폐수는 제 1 음극(31)의 상부의 S'자 형상의 유로를 통하여 월류하면서 다음 전해공간으로 이송된다.
다음, 양극의 하부의 하부 폐수 유출로 간격(c)을 통과하면서 그 다음 전해공간(A)에 유입된다.
이와 같은 과정이 반복되면서 최종적으로 유출구(12)를 통해 폐수는 외부로 배출된다.
상기 음극부(30)의 제 2 음극(32)과 제 1 음극(31)이 형성하는 공간(a)과 제 3 음극(33)과 제 1 음극(31)이 형성하는 공간(a)에는 음극 와이어사(34)가 뭉치로 충진되어 위치되어 있다.
이때, 상기 제 2 음극(32)과 제 3 음극(33)은 그물망 구조의 음극으로 폐수는 상기 그물망 구조를 통과해 음극 와이어사(34)의 표면과 접촉하게 된다.
한편, 상기 음극부(30)과 양극군(20)은 하우징의 외부로 돌출된 전극팁에 전원이 가해짐으로써 전하 이동이 이루어지는데, 이에 따른 전기분해에 의해 폐수 내의 유가금속은 상기 음극부(30), 더욱 상세하게는 비표면적이 가장 넓은 음극 와이어사(34) 뭉치에 전착되어 회수된다.
한편, 상기 폐수가 유입구(11)를 통해 하우징(10) 내로 유입될 때 유출구(12)를 통한 폐수의 배출이 원활하지 않을 때 폐수가 하우징 내에 가득 차는 경우, 유체 방지볼(14)에 의해 가스 배출공(13)으로 누출되지 않고 안정적으로 전해 공간을 통과하게 된다.
그리고 전해과정 중 발생되는 가스는 상기 가스 배출공(13)을 통해 외부로 배출됨으로써 전해조(1)의 안정성을 증대시킬 수 있다.
한편, 필요에 따라 상기 첨가제 유입관로(50)의 제어밸브(미도시.)를 조절해 정량의 전류밀도첨가제를 하우징(10)의 내부공간으로 유입시켜 전기전도율을 조절함으로써 유가금속 회수율을 증대시킬 수 있다.
이를 통해, 유가금속의 농도가 50ppm 인 폐수를 처리하면 유출구를 통해 유가금속의 농도가 0.5~2ppm 인 폐수를 배출할 수 있는 효과가 있다.
본 발명은 이상에서 살펴본 바와 같이 바람직한 실시예를 들어 설명하였으나, 상기한 실시예에 한정되지 아니하며, 첨부된 특허청구범위에 의하여 해석되어야 할 것이다. 또한, 당해 발명이 속한 기술분야에서 통상의 지식을 가진 자에 의해 본 발명의 기술사상과 첨부된 특허청구범위의 균등범위 내에서 다양한 수정 및 변형가능함은 물론이다.
도 1은 종래 기술에 따른 유가금속 회수용 전해조를 보여주는 개략적인 도면이다.
도 2는 본 발명에 따른 접촉 비표면적을 증대시킨 유가금속 회수용 전해조의 일 실시예를 나타내는 측면 단면도이다.
도 3은 본 발명에 따른 접촉 비표면적을 증대시킨 유가금속 회수용 전해조의 일 실시예를 나타내는 측면 단면도이다.
도 4는 본 발명에 따른 접촉 비표면적을 증대시킨 유가금속 회수용 전해조의 다른 실시예를 나타내는 측면 단면도이다.
도 5는 본 발명에 따른 접촉 비표면적을 증대시킨 유가금속 회수용 전해조의 다른 실시예를 나타내는 평면도이다.
도 6는 본 발명에 따른 접촉 비표면적을 증대시킨 유가금속 회수용 전해조에 적용되는 음극 와이어사의 일 실시예를 보여주는 도면이다.
<도면의 주요부분에 대한 부호의 간단한 설명>
1: 전해조 10: 하우징
10a: 외부체 10b: 상부캡
10c: 하부캡 11: 유입구
12: 유출구 13: 가스 배출공
14: 유체 방지볼 15: 방지볼 펜스망
20: 양극 30: 음극부
31: 제 1 음극 32: 제 2 음극
33: 제 3 음극 34: 음극 와이어사
40: 외부 유입관로 50: 첨가제 유입관로
60: 제 1 드레인 밸브 62, 64: 드레인관
66: 제 2 드레인 밸브 70: 고정부
72: 안착홈 A: 전해공간
c: 폐수 유출로 간격 d: 월류로 간격
P: 외부펌프

Claims (11)

  1. 음극과 양극의 전극을 가지고 전기분해를 이용해 폐수 내의 유가금속을 전착시켜 회수하는 전해조에 있어서,
    후단에 유입구와 전단에 유출구가 형성되고, 하향 경사진 하부를 형성하는 내부공간을 가지는 하우징;
    각각 상기 하우징의 내부로 상기 내부공간을 폭 방향으로 분할하면서 설치되는 다수의 양극; 및
    상기 양극과 양극 사이에 설치되어 이웃하는 양극과 양극의 공간을 2개의 전해공간으로 구분하는 다수의 음극부;를 포함하고,
    상기 유입구로 유입된 폐수는 다수개의 상기 전해공간을 순차적으로 통과하면서 상기 음극부에 유가금속이 전착되어 회수되고, 상기 유출구를 통해 외부로 배출되며,
    각각의 상기 음극부는,
    상기 양극과 양극 사이에 설치되어, 이웃하는 양극과 양극의 공간을 2개의 전해공간으로 양분하고, 상기 하우징의 내부공간을 폭 방향으로 분할하는 판 구조로 형성되고, 상부에서 폐수가 월류되는 월류로 간격을 형성하는 제 1 음극;
    상기 제 1 음극의 일 측면과 간격을 가지며 판 형상으로 그물망 구조를 가지는 제 2 음극;
    상기 제 1 음극의 타 측면과 간격을 가지며 판 형상으로 그물망 구조를 가지는 제 3 음극; 및
    상기 폐수가 접촉하는 비표면적을 증대하는 뭉치 구조로 형성되고, 상기 제 2 음극과 제 1 음극이 형성하는 공간과 상기 제 3 음극과 제 1 음극이 형성하는 공간 내에 충진되어 위치하는 음극 와이어사;를 포함하고,
    상기 유입구로 유입된 폐수는 다수개의 상기 전해공간을 순차적으로 통과하면서 상기 음극 와이어사를 포함한 상기 음극부에 유가금속이 전착되어 회수되는 것을 특징으로 하는 접촉 비표면적을 증대시킨 유가금속 회수용 전해조.
  2. 제 1항에 있어서,
    각각의 상기 음극부는,
    상기 하우징의 내부공간을 폭 방향으로 분할하는 판 구조로 형성되고, 양 측면이 상기 하우징의 내측 면에 슬라이드 삽입되어 설치되고;
    상부에서 폐수가 월류되는 월류로 간격을 형성하는 것을; 특징으로 하는 접촉 비표면적을 증대시킨 유가금속 회수용 전해조.
  3. 삭제
  4. 제 1항에 있어서,
    상기 음극 와이어사는 코일 스프링 형상으로 다수 개가 밀착되게 배치되는 것을 특징으로 하는 접촉 비표면적을 증대시킨 유가금속 회수용 전해조.
  5. 제 1항에 있어서,
    상기 음극 와이어사는 이웃하는 음극 와이어사와 뭉쳐져 수세미 구조를 가지는 것을 특징으로 하는 접촉 비표면적을 증대시킨 유가금속 회수용 전해조.
  6. 제 1항에 있어서,
    상기 양극 각각은,
    인접하는 상기 음극부 사이에 위치하거나, 상기 하우징의 전단 또는 후단의 내측 벽과 상기 음극부 사이에 위치하고;
    상기 하우징의 내부공간을 폭 방향으로 분할하는 판 구조로 형성되고, 양 측면이 상기 하우징의 내측 면에 슬라이드 삽입되어 설치되고;
    하단부에서 폐수가 관통하는 폐수 유출로 간격을 형성하는 것을; 특징으로 하는 접촉 비표면적을 증대시킨 유가금속 회수용 전해조.
  7. 제 1항에 있어서,
    상기 하우징은,
    상하부가 개구된 형상으로, 후단 상부에 외부와 연통되는 상기 유입구가 형성되고, 전단 상부에 상기 유출구가 형성된 외부체와;
    상기 외부체의 하부에 결합되어 하우징의 저면을 형성하는 하부캡과;
    상기 외부체의 상부에 결합되어 하우징의 상면을 형성하고, 하나 이상의 가 스 배출공이 형성된 상부캡으로; 구성된 것을 특징으로 하는 접촉 비표면적을 증대시킨 유가금속 회수용 전해조.
  8. 제 7항에 있어서,
    상기 외부체는 측벽 상부에 상기 전해공간의 상부와 연통되는 제 1 드레인 밸브를 다수 개 더 구비하는 것을 특징으로 하는 접촉 비표면적을 증대시킨 유가금속 회수용 전해조.
  9. 제 7항에 있어서,
    상기 하부캡은
    상기 전해공간의 하부와 연통되는 제 2 드레인 밸브를 다수 개 더 구비하는 것을 특징으로 하는 접촉 비표면적을 증대시킨 유가금속 회수용 전해조.
  10. 제 7항에 있어서,
    상기 하우징은 내부 압력에 따라 상기 가스 배출공을 막아 가스의 이동은 자유로우면서 폐수의 누출은 방지하도록 구성된 유체 방지볼을 내부공간에 더 포함하고,
    상기 상부캡은 상기 유체 방지볼을 지지하여 하우징 내부공간에서의 자유이동을 제어하는 그물망 구조의 방지볼 펜스망을 더 포함하여 구성된 것을 특징으로 하는 접촉 비표면적을 증대시킨 유가금속 회수용 전해조.
  11. 제 1항에 있어서,
    상기 음극부의 음극과 양극은 도금되지 않은 티타늄(Ti) 재질인 것을 특징으로 하는 접촉 비표면적을 증대시킨 유가금속 회수용 전해조.
KR1020090097231A 2009-10-13 2009-10-13 접촉 비표면적을 증대시킨 유가금속 회수용 전해조 KR100992716B1 (ko)

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