KR101130823B1 - Method for recovering high purity phosphoric acid from mixed waste acid occupied in preparing process of liquid crystal display - Google Patents

Method for recovering high purity phosphoric acid from mixed waste acid occupied in preparing process of liquid crystal display Download PDF

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Abstract

본 발명은 액정 표시 장치 제조공정에서 발생하는 혼합 폐산으로부터 고순도 인산을 회수하는 방법에 관한 것으로, 상기 회수 방법은 액정 표시 장치에서 발생한 혼합 폐산을 용매 추출하여 인산 및 금속 성분을 포함하는 수상과, 질산 및 초산을 포함하는 유기상으로 분리하고, 상기 수상을 확산 투석 처리하여 수상중에 포함된 금속 성분을 1차 제거하고, 상기 확산 투석 처리 후 얻어진 투석액을 이온 교환 수지 처리하여 투석액 중에 잔류하는 금속 성분을 2차 제거하고, 상기 이온 교환 수지 처리 후 남은 여액을 진공 증발 처리하는 단계를 포함한다.The present invention relates to a method for recovering high-purity phosphoric acid from the mixed waste acid generated in the liquid crystal display device manufacturing process, wherein the recovery method comprises solvent extraction of the mixed waste acid generated in the liquid crystal display device and an aqueous phase containing phosphoric acid and a metal component, and nitric acid. And separating into an organic phase containing acetic acid, and the aqueous phase is subjected to diffusion dialysis to first remove the metal component contained in the aqueous phase, and the dialysis solution obtained after the diffusion dialysis treatment is subjected to ion exchange resin treatment to remove the metal component remaining in the dialysis solution. Removing the residue and vacuum evaporating the filtrate remaining after the ion exchange resin treatment.

본 발명에 따른 고순도 인산을 회수하는 방법에 의해 액정 표시 장치 제조공정에서 발생하는 혼합 폐산으로부터 불순물의 함량을 수 ppm 수준으로 감소시킨 고순도의 인산을 고농도로 회수할 수 있다. 이에 따라 회수된 인산은 액정 표시 장치제조시의 에칭용액, 고순도 인산, 각종 산세 용액 등으로 재활용될 수 있다.By the method of recovering high purity phosphoric acid according to the present invention, it is possible to recover high purity phosphoric acid in which the impurity content is reduced to several ppm level from the mixed waste acid generated in the liquid crystal display manufacturing process. Accordingly, the recovered phosphoric acid may be recycled into an etching solution, high purity phosphoric acid, various pickling solutions, and the like in manufacturing a liquid crystal display.

액정 표시 장치, 혼합 폐산, 산 회수, 용매 추출, 확산 투석, 이온 교환 수지 Liquid crystal display, mixed waste acid, acid recovery, solvent extraction, diffusion dialysis, ion exchange resin

Description

액정 표시 장치 제조공정에서 발생하는 혼합 폐산으로부터 고순도 인산을 회수하는 방법{METHOD FOR RECOVERING HIGH PURITY PHOSPHORIC ACID FROM MIXED WASTE ACID OCCUPIED IN PREPARING PROCESS OF LIQUID CRYSTAL DISPLAY}METHOD FOR RECOVERING HIGH PURITY PHOSPHORIC ACID FROM MIXED WASTE ACID OCCUPIED IN PREPARING PROCESS OF LIQUID CRYSTAL DISPLAY}

도 1은 본 발명의 일 실시예에 따른 혼합 폐산으로부터의 인산 회수 방법을 개략적으로 나타낸 공정도이고,1 is a process diagram schematically showing a method for recovering phosphoric acid from mixed waste acid according to an embodiment of the present invention,

도 2는 본 발명의 일 실시예에 따른 인산 회수 방법에서의 용매 추출 단계를 개략적으로 나타낸 공정도이다.2 is a process diagram schematically showing a solvent extraction step in the phosphoric acid recovery method according to an embodiment of the present invention.

[기술분야][Technical Field]

본 발명은 액정 표시 장치(Liquid Crystal Display: LCD) 제조공정에서 발생하는 혼합 폐산으로부터 고순도 인산을 회수하는 방법에 관한 것으로, 보다 상세하게는 불순물의 함량을 수 ppm 수준으로 감소시킨 고순도의 인산을 고농도로 회수하여 액정 표시 장치 제조시의 에칭 용액, 고순도 인산, 각종 산세 용액 등으로 재활용할 수 있는 고순도 인산을 회수하는 방법에 관한 것이다.The present invention relates to a method for recovering high-purity phosphoric acid from mixed waste acid generated in a liquid crystal display (LCD) manufacturing process, and more particularly, to high concentration of high-purity phosphoric acid in which impurities are reduced to several ppm. The present invention relates to a method for recovering high-purity phosphoric acid that can be recycled to an etching solution, high-purity phosphoric acid, various pickling solutions, and the like in the manufacture of a liquid crystal display device.

[종래기술][Private Technology]

최근 액정 표시 장치(Liquid crystal display: LCD)의 생산량이 급격하게 증가함에 따라, 상기 LCD의 제조시 발생하는 혼합 폐산의 발생량도 급격히 증가하고 있다. 그러나 이러한 혼합폐산에 대한 재활용 기술은 아직 확립되어 있지 않다. Recently, as the production amount of liquid crystal display (LCD) is rapidly increased, the amount of mixed waste acid generated during manufacturing of the LCD is also rapidly increasing. However, recycling techniques for these mixed waste acids are not yet established.

상기 혼합 폐산은 통상 LCD 및 반도체 제조 공정상의 다른 에칭 폐액과 함께 혼합되어 소각 처리되고 있으며, 이에 따라 혼합 폐산 처리에 과다한 에너지 비용이 소요된다. 또한 상기 혼합 폐산의 처리 방법으로 중화 침전법도 사용되고 있는데, 이 같은 중화 침전법의 경우 혼합 폐산이 고농도의 산이므로 중화시 알카리 중화제가 과다하게 소요되고, 또한 처리후 발생하는 슬러지량이 많다는 문제가 있다. 또한 이때 발생된 슬러지에는 중금속이 함유되어 있으므로 일반 매립이 불가하고 별도로 소각하여야 한다는 문제가 있다. 상기와 같은 혼합 폐산의 처리 방법들은 처리비용이 높고 고가의 유기 금속 및 산을 폐기하므로 자원을 재활용할 수 없는 문제점이 있다.The mixed waste acid is usually mixed with other etching waste liquids in LCD and semiconductor manufacturing processes, and is incinerated, thus, an excessive energy cost is required for the mixed waste acid treatment. In addition, the neutralization precipitation method is also used as a treatment method of the mixed waste acid. In the neutralization precipitation method, since the mixed waste acid is a high concentration of acid, an alkaline neutralizing agent is excessively consumed during neutralization, and a large amount of sludge is generated after the treatment. In addition, since the sludge generated at this time contains heavy metals, general landfilling is not possible, and there is a problem of incineration separately. The treatment method of mixed waste acid as described above has a problem in that resources cannot be recycled because the treatment cost is high and expensive organic metals and acids are discarded.

이에 대해 혼합 폐산의 재활용을 위한 기술로, 한국 특허 제461849호에는 진공 농축 및 추출 공정을 통한 에칭 공정 폐액으로부터의 고농도 인산 정제 방법이 기재되어 있다, 또한, 한국 특허 출원 제2004-0008608호에는 감압증류, 양이온 교환수지 및 전기화학적 활성화 공정을 통한 인산 함유 폐식각액의 재생방법이 기재되어 있다. 그러나, 상기 방법으로는 감압증류에 의해 1차 제거된 질산과 초산이 혼합된 상태이므로 질산과 초산을 각각 분리하여 재활용할 수 없으며, 또한 감압 증류 후 잔류하는 잔류액중의 금속 성분의 농도가 고농도이거나, 질산과 초산이 잔류하는 경우 또는 인산의 농도가 고농도일 경우에는 이온교환수지법을 사용하기가 곤란하다. 왜냐하면 산 농도가 높을 경우 가교도가 높은 강산성 수지라고 하더라도 금속 성분의 수지흡착이 매우 어렵다. 또한 금속농도가 높을 경우에는 수지 사용량이 많아 처리비용이 증가하는 단점이 있다. 그리고 폐액중의 금속성분은 많은 경우에 착체를 형성하고 있고 착체가 음이온으로 용액중에 존재할 때도 많다. 따라서 상기 양이온 교환수지만으로는 금속성분을 완전히 분리, 제거할 수 없다.On the other hand, as a technique for recycling mixed waste acid, Korean Patent No. 461849 describes a method for purifying a high concentration of phosphoric acid from an etching process waste liquid through a vacuum concentration and extraction process, and also in Korean Patent Application No. 2004-0008608 A method for regenerating phosphate containing waste etchant through distillation, cation exchange resins and electrochemical activation processes is described. However, in the above method, since nitric acid and acetic acid which are first removed by distillation under reduced pressure are mixed, nitric acid and acetic acid cannot be separated and recycled separately, and the concentration of metal components in the residual liquid remaining after distillation under reduced pressure is high. Or when nitric acid and acetic acid remain or when the concentration of phosphoric acid is high, it is difficult to use the ion exchange resin method. Because the acid concentration is high, even the strong acid resin having a high degree of crosslinking is very difficult to adsorb the resin of the metal component. In addition, when the metal concentration is high, the amount of resin used increases the processing cost. In many cases, the metal component in the waste liquid forms a complex, and the complex is often present in the solution as an anion. Therefore, the cation exchange resin alone cannot completely separate and remove metal components.

본 발명은 상기 문제를 해결하기 위한 것으로, 본 발명은 액정 표시 장치의 제조 공정에서 발생하는 혼합 폐산으로부터 불순물의 함량을 수 ppm 수준으로 감소시킨 고순도의 인산을 회수할 수 있는 인산 회수 방법을 제공하는 것을 목적으로 한다.The present invention is to solve the above problems, the present invention is to provide a phosphoric acid recovery method that can recover high-purity phosphoric acid by reducing the content of impurities to several ppm level from the mixed waste acid generated in the manufacturing process of the liquid crystal display device For the purpose of

상기 목적을 달성하기 위하여, 본 발명은 액정 표시 장치에서 발생한 혼합 폐산을 용매 추출하여 인산 및 금속 성분을 포함하는 수상과, 질산 및 초산을 포함하는 유기상으로 분리하고, 상기 수상을 확산 투석 처리하여 수상중에 포함된 금속 성분을 1차 제거하고, 상기 확산 투석 처리 후 얻어진 투석액을 이온 교환 수지 처리하여 투석액 중에 잔류하는 금속 성분을 2차 제거하고, 상기 이온 교환 수지 처리 후 남은 여액을 진공 증발 처리하는 단계를 포함하는 액정 표시 장치 제조공정에서 발생하는 혼합 폐산으로부터 고순도 인산을 회수하는 방법을 제공한다. In order to achieve the above object, the present invention is solvent extraction of the mixed waste acid generated in the liquid crystal display device to separate the aqueous phase comprising phosphoric acid and metal components, and the organic phase containing nitric acid and acetic acid, the aqueous phase by diffusion dialysis treatment Firstly removing the metal component contained in the membrane, and treating the dialysate obtained after the diffusion dialysis treatment with ion exchange resin to remove second metal component remaining in the dialysate and vacuum evaporating the remaining filtrate after the ion exchange resin treatment. It provides a method for recovering high-purity phosphoric acid from the mixed waste acid generated in the liquid crystal display device manufacturing process comprising a.

이하 본 발명을 보다 상세하게 설명한다.Hereinafter, the present invention will be described in more detail.

LCD의 제조공정에서 발생한 혼합 폐산의 재활용 용도는 폐산을 어느 정도까 지 정제하는가의 수준에 따라 달라지며, 그에 따라 얻어지는 부가가치 또한 달라진다. 예를 들면 비료용 조인산의 경우는 인산내 초산, 질산 및 금속성분의 함유량이 약 3% 미만이면 사용될 수 있지만, LCD 제조 공정에서 사용하는 인산 용액의 경우는 인산 용액내 포함되는 불순물 성분의 총 함유량이 1ppm 이하가 되어야 한다. The recycling of mixed waste acids from the manufacturing process of LCDs depends on the degree of purification of the waste acids, and the added value that results. For example, ferric acid can be used if the content of acetic acid, nitric acid, and metals in phosphoric acid is less than about 3%, but in the case of phosphoric acid solutions used in LCD manufacturing processes, the total amount of impurity components in the phosphoric acid solution can be used. The content should be 1 ppm or less.

따라서, 혼합 폐산의 재활용에 부가가치를 높이기 위하여는 질산, 초산, 알루미늄, 몰리브덴 등의 불순물을 1ppm 이하로 정제할 수 있는 재활용 기술이 필요하다. 이에 따라 혼합 폐산의 재활용을 위한 기술로 진공 증발법, 용매추출법, 확산 또는 전기 투석법, 이온 교환 수지법 등 다양한 방법들이 사용되고 있다.Therefore, in order to increase the added value in recycling the mixed waste acid, a recycling technology capable of purifying impurities such as nitric acid, acetic acid, aluminum, molybdenum, etc. to 1 ppm or less is required. Accordingly, various techniques such as vacuum evaporation, solvent extraction, diffusion or electrodialysis, and ion exchange resins have been used as techniques for recycling mixed waste acid.

그러나, 진공 증발법의 경우 비점차를 이용하여 폐산중에 포함된 질산, 초산 등의 유기 성분들은 분리, 제거할 수 있으나, 금속 성분, 즉 알루미늄, 몰리브덴을 제거할 수 없다. 또한 용매 추출법의 경우, 일부 금속성분을 추출할 수 있는 유기물들이 개발되고는 있지만 완벽하게 제거할 수는 없다. 확산 투석 및 전기투석의 경우에도 금속 성분 및 산 용액의 종류에 따라 제거율이 다르겠지만, 통상적으로 수 ppm 수준까지 제거할 수는 없다. 또한 이온교환수지법의 경우 금속 이온 농도가 너무 높으면 교환주기 및 세정주기가 너무 짧아 경제적이지 못하다. 그리고 산의 농도가 너무 높거나 pH가 너무 낮아도 적용하기 어렵고 흡착율이 급격히 저하하는 경향이 있어 사용할 수 없다.In the case of vacuum evaporation, however, organic components such as nitric acid and acetic acid contained in the waste acid can be separated and removed by using a boiling point difference, but metal components, such as aluminum and molybdenum, cannot be removed. In addition, in the case of solvent extraction, organic materials capable of extracting some metal components have been developed but cannot be completely removed. In the case of diffusion dialysis and electrodialysis, removal rates vary depending on the metal component and the type of acid solution, but are usually not removed to several ppm levels. In addition, in the case of the ion exchange resin method, if the metal ion concentration is too high, the exchange cycle and the cleaning cycle are too short, which is not economical. In addition, even if the acid concentration is too high or the pH is too low, it is difficult to apply, and the adsorption rate tends to drop rapidly, and thus cannot be used.

이에 대해 본 발명은 혼합 폐산을 용매 추출, 확산 투석 및 이온 교환 수지의 순서로 처리함으로써, 혼합 폐산으로부터 불순물의 함량을 수 ppm 수준으로 감소시킨 고순도의 인산을 고농도로 회수할 수 있다. 이에 따라 얻어진 인산은 액정 표시 장치제조시의 에칭용액, 고순도 인산, 각종 산세용액 등으로 재활용될 수 있다.In the present invention, by treating the mixed waste acid in the order of solvent extraction, diffusion dialysis and ion exchange resin, it is possible to recover high purity phosphoric acid having a high content of impurities reduced in the level of several ppm from the mixed waste acid. The phosphoric acid thus obtained may be recycled into an etching solution, high purity phosphoric acid, various pickling solutions, and the like in the manufacture of a liquid crystal display device.

도 1은 본 발명의 일 실시예에 따른 혼합 폐산으로부터의 고순도 인산 회수 방법을 개략적으로 나타낸 공정도이다. 이하 도 1의 공정도를 참조하여 본 발명의 혼합 폐산으로부터 고순도 인산을 회수하는 방법을 설명하면, 본 발명의 일 실시예에 따른 고순도 인산을 회수하는 방법은 액정 표시 장치에서 발생한 혼합 폐산(1)을 용매 추출(10)하여 인산 및 금속 성분을 포함하는 수상(12)과 질산 및 초산을 포함하는 유기상(14)으로 분리하는 단계, 상기 수상(12)을 확산 투석 처리(20)하여 수상(12)중에 포함된 금속 성분을 폐액(22)으로 하여 1차 제거하는 단계, 상기 확산 투석 처리 후 얻어진 투석액(24)을 이온 교환 수지 처리(30)하여 투석액 중에 존재하는 금속 성분을 2차 제거하는 단계, 및 상기 이온 교환 수지 처리 후 얻어진 고순도 인산(32)에 대하여 진공 증발 처리(40)를 하여 고순도 인산을 고농도로 농축하여 고순도 및 고 농도의 인산(42)을 얻는 단계를 포함한다.1 is a process diagram schematically showing a method for recovering high purity phosphoric acid from mixed waste acid according to an embodiment of the present invention. Hereinafter, a method of recovering high purity phosphoric acid from the mixed waste acid of the present invention will be described with reference to the process diagram of FIG. 1. The method of recovering high purity phosphoric acid according to an embodiment of the present invention is performed by using the mixed waste acid 1 generated in the liquid crystal display device. Solvent extraction (10) to separate the aqueous phase (12) comprising phosphoric acid and metal components and the organic phase (14) comprising nitric acid and acetic acid, and the aqueous phase (12) by diffusion dialysis treatment (20) to the aqueous phase (12). Firstly removing the metal component contained therein as the waste liquid 22, and secondly removing the metal component present in the dialysate by ion exchange resin treatment 30 on the dialysis solution 24 obtained after the diffusion dialysis treatment, And performing vacuum evaporation 40 on the high purity phosphoric acid 32 obtained after the ion exchange resin treatment to concentrate the high purity phosphoric acid at a high concentration to obtain a high purity and high concentration phosphoric acid 42.

본 발명에 사용되는 LCD 혼합 폐산은 LCD 제조공정중 다층 회로기판의 금속회로를 형성하는 과정에서 발생하는 폐에칭 용액이다. 이 폐 에칭 용액중에는 인산, 질산, 초산, 알루미늄, 몰리브덴 등이 함유되어 있다.The LCD mixed waste acid used in the present invention is a waste etching solution generated in the process of forming the metal circuit of the multilayer circuit board during the LCD manufacturing process. The waste etching solution contains phosphoric acid, nitric acid, acetic acid, aluminum, molybdenum and the like.

이러한 각각의 성분을 분리하여 고순도의 인산을 회수하기 위한 첫 번째 단계로서 혼합 폐산을 용매 추출한다. 이때 상기 용매 추출 처리에 앞서 혼합 폐산중에 포함된 불용성 고형 불순물을 제거하기 위해 마이크로필터 등을 이용한 여과 공정을 선택적으로 더 실시할 수도 있다.Each of these components is separated and solvent mixed extraction of the mixed waste acid is the first step to recover high purity phosphoric acid. At this time, in order to remove the insoluble solid impurities contained in the mixed waste acid prior to the solvent extraction process, it may optionally further perform a filtration process using a micro filter or the like.

혼합 폐산 또는 상기 여과 공정에 의해 얻어진 여과물에 대하여 용매 추출 처리를 실시한다.The solvent extraction process is performed with respect to the mixed waste acid or the filtrate obtained by the said filtration process.

도 2는 본 발명의 일 실시예에 따른 인산 회수 방법에서의 용매 추출 단계를 개략적으로 나타낸 공정도이다. 상기 도 2에 나타난 바와 같이 추출제를 사용하여 혼합 폐산(1)중에 포함된 질산과 초산을 유기상(14)으로 분리하고, 동시에 혼합 폐산 중에 포함된 금속 성분과 인산은 수상(12)쪽으로 추출, 분리할 수 있다. 이후 추가적으로 분리된 유기상(14)로부터 진공 증발 처리를 통해 질산 및 초산을 각각 분리할 수 있으며, 이와 같은 진공 증발 처리에 앞서 탈거제를 사용하여 상기 유기상(14)을 탈거(15)시켜 탈거액(16)을 얻는 공정을 실시할 수도 있다.2 is a process diagram schematically showing a solvent extraction step in the phosphoric acid recovery method according to an embodiment of the present invention. As shown in FIG. 2, the nitric acid and acetic acid contained in the mixed waste acid 1 are separated into the organic phase 14 using an extractant, and the metal component and phosphoric acid contained in the mixed waste acid are extracted toward the aqueous phase 12. Can be separated. Thereafter, the nitric acid and acetic acid may be separated from the separated organic phase 14 by vacuum evaporation, and the organic phase 14 may be stripped 15 using a stripping agent prior to the vacuum evaporation process to remove the stripping solution ( 16) may be carried out.

이때 추출제로는 알킬 포스페이트, 할로알킬포스페이트, 아릴 포스페이트 및 이들의 혼합물로 이루어진 군에서 선택되는 것을 사용할 수 있으며, 보다 바람직하게는 상기 추출제로는 트리옥틸포스페이트, 트리클로로에틸포스페이트, n-부틸디(m-크레질)포스페이트, n-부틸디(3,5-디메틸페닐)포스페이트, 2-에틸부틸디(m-크레질)포스페이트 및 이들의 혼합물로 이루어진 군에서 선택되는 것을 사용할 수 있다.At this time, the extractant may be selected from the group consisting of alkyl phosphate, haloalkyl phosphate, aryl phosphate and mixtures thereof, more preferably the extractant is trioctyl phosphate, trichloroethyl phosphate, n-butyldi ( m-crezyl) phosphate, n-butyldi (3,5-dimethylphenyl) phosphate, 2-ethylbutyldi (m-crezyl) phosphate and mixtures thereof may be used.

또한 상기 추출제는 유기용매에 용해되어 유기상을 형성하는데, 이때 상기 추출제는 유기상 총 중량에 대하여 20 내지 70중량%, 보다 바람직하게는 40 내지 60중량%로 포함될 수 있다. 추출제의 함량이 20중량% 미만이면 추출물의 분리속도가 매우 느려서 바람직하지 않고, 70중량%를 초과하면 다단계로 구성된 추출, 세정, 탈거공정에서 연속적으로 추출제의 농도를 일정하게 유지시켜줘야 하는데 농도 조절이 어렵기 때문에 바람직하지 않다.In addition, the extractant is dissolved in an organic solvent to form an organic phase, wherein the extractant may be included in 20 to 70% by weight, more preferably 40 to 60% by weight relative to the total weight of the organic phase. If the content of the extractant is less than 20% by weight, the separation rate of the extract is very slow. If the content of the extractant exceeds 70% by weight, the concentration of the extractant must be continuously maintained in the multi-step extraction, washing, and stripping process. It is not preferable because it is difficult to control.

또한 상기 유기 용매로는 등유(kerosene) 등의 석유계 탄화수소 화합물을 사용할 수 있다.As the organic solvent, petroleum hydrocarbon compounds such as kerosene may be used.

혼합 폐산에 대한 용매 추출시 수상으로는 물을 사용하였다.Water was used as the aqueous phase when the solvent was extracted for the mixed waste acid.

상기 수상(A)과 유기상(O)은 1/1 내지 1/5 의 상비(A/O)로 혼합되어 사용되는 것이 바람직하며, 보다 바람직하게는 1/2 내지 1/4의 상비로 혼합되어 사용되는 것이 바람직하다. 상비가 1/1 미만이면 초산 및 질산의 분리, 추출율이 저조하여 바람직하지 않고, 1/4를 초과하면 더 이상 질산, 초산의 추출율은 거의 일정하여 더 이상 상비를 높이는 것은 바람직하지 않다.The water phase (A) and the organic phase (O) is preferably used in a mixed ratio (A / O) of 1/1 to 1/5, more preferably in a mixed ratio of 1/2 to 1/4 It is preferred to be used. If the ratio is less than 1/1, the separation and extraction rate of acetic acid and nitric acid is low, which is not preferable. If the ratio is more than 1/4, the extraction ratio of nitric acid and acetic acid is almost constant.

상기 용매 추출에 의해 혼합 폐산은 질산과 초안을 포함하는 유기상; 및 인산과 금속 성분을 포함하는 수상으로 분리된다. 이후 분리된 유기상을 제거함으로써 혼합 폐산중에 포함된 질산과 초산을 분리할 수 있다. The mixed waste acid by the solvent extraction is an organic phase comprising nitric acid and draft; And an aqueous phase containing phosphoric acid and a metal component. Thereafter, the separated organic phase may be removed to separate nitric acid and acetic acid contained in the mixed waste acid.

이때 분리된 유기상에 대하여 탈거 처리 및 진공 증발 처리를 실시함으로써 유기상내에 포함된 질산과 초산을 각각 분리할 수도 있다.At this time, nitric acid and acetic acid contained in the organic phase may be separated by performing stripping treatment and vacuum evaporation treatment on the separated organic phase.

상기 탈거 처리는 증류수 등의 탈거제를 사용하여 유기상중에 포함된 질산과 초산의 혼합물을 추출제로부터 수상으로 분리시킴으로써 실시될 수 있다. 상기 탈거 처리시 사용되는 탈거제로는 증류수, 염산 및 황산수용액으로 이루어진 군에서 선택되는 1종 이상의 것을 사용할 수 있다. 상기 탈거제는 자체로 수상이 된다.The stripping treatment may be carried out by separating a mixture of nitric acid and acetic acid contained in the organic phase into an aqueous phase using a stripping agent such as distilled water. The stripping agent used in the stripping treatment may be one or more selected from the group consisting of distilled water, hydrochloric acid and sulfuric acid aqueous solution. The stripping agent itself becomes an aqueous phase.

상기 탈거제를 포함하는 수상(A)은 용매 추출 공정에서 분리된 유기상(O)에 대하여 상비(A/O)가 1/2내지 1/7이 되도록 첨가하는 것이 바람직하고, 보다 바람직 하게는 1/4 내지 1/6이 되도록 첨가하는 것이 좋다. 수상과 유기상의 상비가 1/2미만이면 폐수발생량이 과다하고 바람직하지 않고, 1/7을 초과하면 탈거율이 저조하여 바람직하지 않다.The aqueous phase (A) including the stripping agent is preferably added so that the phase ratio (A / O) is 1/2 to 1/7 with respect to the organic phase (O) separated in the solvent extraction step, more preferably 1 It is good to add so that it is / 4 to 1/6. If the ratio of the aqueous phase and the organic phase is less than 1/2, the amount of wastewater generated is excessive and undesirable.

이후 분리된 질산 및 초산의 혼합물을 포함하는 탈거액을 적절한 진공도 및 온도 범위하에서 진공 증발 처리하여 각각의 물질로 분리할 수 있다.The stripping solution comprising the mixture of separated nitric acid and acetic acid can then be separated into individual materials by vacuum evaporation under appropriate vacuum and temperature ranges.

이어서 상기 용매 추출 처리 후 분리된 수상에 대하여 확산 투석 처리를 실시하여 수상중에 포함된 금속 성분을 1차 제거한다. Subsequently, diffusion dialysis treatment is performed on the separated aqueous phase after the solvent extraction treatment to first remove metal components contained in the aqueous phase.

상기 확산 투석법(diffusion dialysis method)에 의해 다량의 금속을 효율적으로 제거할 수 있다. 본 발명에서는 인산 용액만 통과시키고 금속염은 통과시키지 않는 음이온 교환막의 선택적 투과성을 이용하여 추출액인 수상중에 포함된 금속 성분을 제거하여 인산을 고순도로 분리할 수 있다. 상기 확산 투석막으로는 상업적으로 입수가능한 산 회수용 음이온 교환막을 사용할 수 있다.A large amount of metal can be efficiently removed by the diffusion dialysis method. In the present invention, the phosphoric acid can be separated with high purity by removing the metal component contained in the aqueous phase as an extract using the selective permeability of the anion exchange membrane which passes only the phosphoric acid solution but does not pass the metal salt. As the diffusion dialysis membrane, a commercially available anion exchange membrane for acid recovery may be used.

상기 확산 투석 처리시 통상의 확산 투석 장치를 사용할 수 있으며, 본 발명에서는 수상과 물이 차례로 흐르게 하기 위하여 대량의 이온 교환막들이 가스켓(gasket)을 사이에 두고 번갈아 들어있는 확산 투석 장치를 사용하였다. 이에 따라 확산 투석 장치 내에서 수상과 물을 공급하는 가스켓은 플라스틱 망들이 그물처럼 엮어져 있어 용액이 일정하게 섞이게 하며 난류를 유발시켜 막오염을 최소화할 수 있어 바람직하다. In the diffusion dialysis treatment, a conventional diffusion dialysis apparatus may be used, and in the present invention, a diffusion dialysis apparatus in which a large number of ion exchange membranes are alternately interposed with a gasket in order to flow water and water sequentially is used. Accordingly, the gasket for supplying the water and the water in the diffusion dialysis apparatus is preferable because the plastic nets are woven like a net so that the solution can be uniformly mixed and the turbulence can be minimized to minimize membrane contamination.

상기 확산 투석 장치에서 수상은 확산 투석 장치의 아래쪽에서 위쪽으로 공급되고, 물은 위쪽에서 아래쪽으로 공급된다. 확산 투석 장치내로 공급된 수상은 투석막의 선택적 투과성에 의해 금속 이온과 인산으로 분리된다. 이때 분리된 인산은 역류된 물과 접촉하여 희석되며, 희석된 인산을 포함하는 투석액은 확산 투석 장치의 아랫부분으로 배출된다. 반면 투석막을 통과하지 못한 금속 성분과 일부의 인산은 위쪽으로 나오게 된다.In the diffusion dialysis apparatus, the water phase is supplied upward from the bottom of the diffusion dialysis apparatus, and water is supplied from the upper side downwards. The water phase fed into the diffusion dialysis apparatus is separated into metal ions and phosphoric acid by the selective permeability of the dialysis membrane. The separated phosphoric acid is then diluted in contact with the countercurrent water, and the dialysate containing the diluted phosphoric acid is discharged to the bottom of the diffusion dialysis apparatus. On the other hand, the metal component and some of the phosphoric acid that failed to pass through the dialysis membrane come out upwards.

이와 같은 확산 투석 처리에 의해, 용매 추출 처리후 얻어진 수상중에 포함된 알루미늄과 몰리브덴의 금속 성분을 98% 이상 제거할 수 있다.By such diffusion dialysis treatment, 98% or more of metal components of aluminum and molybdenum contained in the water phase obtained after the solvent extraction treatment can be removed.

다음으로 상기 확산 투석 처리 후 얻어진 투석액을 이온 교환 수지 처리하여 투석액중에 잔류하는 금속 성분을 2차 제거하여 고순도의 인산을 얻을 수 있다.Next, the dialysis solution obtained after the diffusion dialysis treatment is subjected to ion exchange resin treatment to remove secondary metal components in the dialysis solution to obtain high purity phosphoric acid.

상기 이온 교환 수지 처리는 양이온 교환 수지 및 음이온 교환 수지를 모두 함께 사용할 수 있다. 알루미늄의 경우에는 투석액중에 양이온으로 존재하지만, 몰리브덴의 경우는 음이온 착체의 형태로 존재하기 때문에, 양이온 교환 수지 처리만으로는 투석액 중에 포함된 몰리브덴을 제거할 수 없다. 따라서 양이온 교환 수지와 음이온 교환 수지의 두 종류의 수지탑을 통과하도록 하는 것이 바람직하다.The ion exchange resin treatment can be used both cation exchange resin and anion exchange resin together. In the case of aluminum, it exists as a cation in the dialysate, but in the case of molybdenum, it exists in the form of an anion complex, so the molybdenum contained in the dialysate cannot be removed only by cation exchange resin treatment. Therefore, it is preferable to pass through two types of resin towers, a cation exchange resin and an anion exchange resin.

또한 상기 양이온 교환 수지 처리시 양이온 교환 수지로는 스티렌(Styrene)계 강산성 양이온 교환 수지를 사용할 수 있으며, 바람직하게는 확산 투석 처리후 얻어진 투석액중에 포함된 인산의 농도가 높기 때문에, 가교도가 높은 강산성 양이온 교환 수지를 사용하는 것이 좋다. 이에 따라 상기 스티렌계 강산성 양이온 교환 수지는 10% 이상의 가교도를 갖는 것이 보다 바람직하고, 보다 더 바람직하게는 10 내지 16%의 가교도를 가질 수 있다. 스티렌계 강산성 양이온 교환 수지의 가교도가 10% 이상으로 높으면 수지내 수분 함량이 감소하고 이온교환 용량이 증가하며 내산화성이 증대하는 장점이 있지만 반면에 흡착후 재생이 어렵고 유기물에 쉽게 오염되는 단점도 있다. 그러나 본 발명에서는 고농도 산용액을 처리하기 때문에 가교도가 10% 미만으로 낮으면 수지가 산화되어 내구성이 감소하고 이온교환 용량이 낮아 처리하기가 곤란하여 바람직하지 않다. 또한 본 발명에서의 강산성 수지라 함은 산에 대해 강한 내성을 가지고 강산성 용액중에서도 이온교환능력을 보다 많이 보유하고 있는 수지를 의미한다.In addition, a styrene-based strong acid cation exchange resin may be used as the cation exchange resin when the cation exchange resin is treated. Preferably, since the concentration of phosphoric acid contained in the dialysate obtained after the diffusion dialysis treatment is high, a highly acidic cation having a high crosslinking degree It is better to use an exchange resin. Accordingly, the styrene-based strongly acidic cation exchange resin may more preferably have a crosslinking degree of 10% or more, and even more preferably 10-16%. If the crosslinking degree of styrene type strong acid cation exchange resin is higher than 10%, the water content in resin, ion exchange capacity is increased, and oxidation resistance is increased. On the other hand, it is difficult to regenerate after adsorption and easily contaminated by organic matter. . However, in the present invention, since a high concentration of acid solution is treated, when the crosslinking degree is lower than 10%, the resin is oxidized to reduce durability, and the ion exchange capacity is low, which is difficult to treat, which is not preferable. In addition, the strong acid resin in this invention means resin which has strong resistance to an acid and has more ion exchange ability in a strong acid solution.

또한 상기 음이온 교환 수지로는 화학적 안정성, 내유기오염성이 뛰어난 스티렌계 강산성 음이온 교환 수지를 사용하는 것이 바람직하다. 상기 음이온 교환 수지 역시 가교도가 10% 이상인 스티렌계 강산성 음이온 교환 수지인 것이 바람직하다.Moreover, it is preferable to use the styrene type strong acidic anion exchange resin which is excellent in chemical stability and organic pollution resistance as said anion exchange resin. The anion exchange resin is also preferably a styrene-based strongly acidic anion exchange resin having a crosslinking degree of 10% or more.

상기 이온 교환 수지 처리시 투석액의 흐름 속도 S.V.(space velocity)는 1시간당 폐액 통액량을 수지 체적으로 나눈 값을 의미하며, 수지의 종류에 따라 달라진다. 본 발명에서는 S.V.가 2 내지 6인 것을 사용하는 것이 바람직하다. 상기 범위내에서는 알루미늄 및 몰리브덴을 1ppm 이하로 처리할 수 있지만, 상기 범위를 벗어나 2미만이면 처리 속도가 지나치게 느려져 일정량 폐액 처리에 필요한 설비의 투자비가 과다하게 소요될 우려가 있으며, 또한 6을 초과하면 알루미늄과 몰리브덴을 1ppm 이하로 처리할 수 없기 때문에 바람직하지 않다.The flow velocity S.V. (space velocity) of the dialysate during the ion exchange resin treatment means a value obtained by dividing the waste liquid through-hour by the resin volume and depends on the type of resin. In this invention, it is preferable to use the thing whose S.V. is 2-6. Within the above range, aluminum and molybdenum may be treated at 1 ppm or less, but if it is less than 2 outside the above range, the processing speed may be too slow, resulting in excessive investment of equipment required for a certain amount of waste liquid treatment. And molybdenum are not preferable because they cannot be treated at 1 ppm or less.

상기와 같은 방법으로 확산 투석 처리 후 얻어진 투석액을 먼저 양이온 교환 수지로 처리하여 투석액 중의 알루미늄을 제거하고, 다시 음이온 교환 수지로 처리하여 몰리브덴을 제거함으로써, 금속 성분의 농도를 1ppm 이하로 감소시킨 고순도 의 인산 수용액을 얻을 수 있다. 이때 상기 음이온 교환 수지와 양이온 교환 수지의 처리 순서는 특별히 한정되지 않는다.The dialysis solution obtained after the diffusion dialysis treatment in the above manner was first treated with a cation exchange resin to remove aluminum in the dialysate, and then treated with an anion exchange resin to remove molybdenum, thereby reducing the concentration of the metal component to 1 ppm or less. Aqueous phosphoric acid solution can be obtained. At this time, the order of treatment of the anion exchange resin and the cation exchange resin is not particularly limited.

상기 이온 교환 수지 처리에 의해 얻어진 인산 수용액은 고순도이나, 인산의 농도가 낮으므로 추가의 진공 증발 처리를 실시하여 고농도의 인산을 얻을 수 있다.The aqueous solution of phosphoric acid obtained by the ion exchange resin treatment is high in purity, but the concentration of phosphoric acid is low, so that further concentration of phosphoric acid can be obtained by further vacuum evaporation treatment.

이때 상기 진공 증발 처리는 -650 내지 -760 mmHg 진공도에서 실시하는 것이 바람직하고, 보다 바람직하게는 -680 내지 -730 mmHg 진공도에서 실시할 수 있다. 진공도가 -650 mmHg 미만이면 증발온도를 140℃ 이상으로 증대시켜 줘야 하기 때문에 에너지 비용 및 제조 설비의 투자비용이 과다하게 증가하여 바람직하지 않고, 760 mmHg을 초과하면 상용화 설비에서 대용량의 진공펌프가 -760mmHg 이상으로 연속적으로 가동시키기가 어렵기 때문에 바람직하지 않다.At this time, the vacuum evaporation treatment is preferably carried out at -650 to -760 mmHg vacuum degree, more preferably can be carried out at -680 to -730 mmHg vacuum degree. If the degree of vacuum is less than -650 mmHg, the evaporation temperature must be increased to 140 ° C or higher. Therefore, the energy cost and the investment cost of the manufacturing equipment are excessively increased. It is not preferable because it is difficult to continuously operate above 760 mmHg.

또한 상기 1차 진공 증발 처리는 100 내지 160℃의 온도 범위내에서 실시하는 것이 바람직하고, 보다 바람직하게는 110 내지 130℃의 온도 범위내에서 실시하는 것이 좋다. 100℃ 미만에서는 증발 자체가 일어나지 않기 때문에 바람직하지 않고, 160℃을 초과하면 에너지 비용이 과다하게 들고 또한 폐스팀을 사용할 경우에는 폐스팀이 보통 140℃를 초과하지 않아서 폐스팀을 이용하기 어렵기 때문에 바람직하지 않다.In addition, it is preferable to perform the said primary vacuum evaporation process in the temperature range of 100-160 degreeC, More preferably, it is good to carry out in the temperature range of 110-130 degreeC. It is not preferable because the evaporation itself does not occur below 100 ° C, and if it exceeds 160 ° C, the energy cost is excessive, and when the waste steam is used, it is difficult to use the waste steam because the waste steam usually does not exceed 140 ° C. Not desirable

가장 바람직하게는 진공도가 -650mmHg인 경우에는 온도 140℃ 이상으로, 진공도가 -700mmHg인 경우에는 온도 120℃ 이상으로, 그리고 진공도 -730mmHg의 경우는 온도 110℃ 이상으로 설정하여 실시하는 것이 좋다.Most preferably, the vacuum degree is -650 mmHg at a temperature of 140 ° C or higher, the vacuum degree is -700mmHg at a temperature of 120 ° C or higher, and in the case of a vacuum degree of -730mmHg, the temperature is set at 110 ° C or higher.

상기와 같은 진공 증발 처리에 의해 고순도 인산을85% 이상의 고농도로 얻을 수 있다.By the vacuum evaporation treatment as described above, high purity phosphoric acid can be obtained at a high concentration of 85% or more.

상기와 같은 고순도 인산 회수 방법에 의해 혼합 폐산으로부터 불순물의 함량을 수 ppm 수준으로 감소시킨 고순도의 인산을 고농도로 회수할 수 있었다. 이에 따라 얻어진 인산은 액정 표시 장치제조시의 에칭용액, 고순도 인산, 각종 산세용액 등으로 재활용될 수 있다.By the high-purity phosphoric acid recovery method as described above, it was possible to recover the high-purity phosphoric acid in which the impurity content was reduced to several ppm level from the mixed waste acid at a high concentration. The phosphoric acid thus obtained may be recycled into an etching solution, high purity phosphoric acid, various pickling solutions, and the like in the manufacture of a liquid crystal display device.

이하 본 발명의 바람직한 실시예 및 비교예를 기재한다. 그러나 하기한 실시예는 본 발명의 바람직한 일 실시예일뿐 본 발명이 하기 실시예에 한정되는 것은 아니다.Hereinafter, preferred examples and comparative examples of the present invention are described. However, the following examples are only preferred embodiments of the present invention and the present invention is not limited to the following examples.

실시예Example 1. 혼합  1. Mix 폐산으로부터의From waste acid 고순도 인산의 회수. Recovery of high purity phosphoric acid.

1) LCD 혼합 1) LCD mix 폐산의Waste acid 준비 Ready

LCD 제조공정에서 배출되는 혼합 폐산으로부터의 고순도 인산 회수를 위하여 하기 표 1의 조성을 갖는 혼합 폐산을 사용하였다.The mixed waste acid having the composition shown in Table 1 was used to recover high purity phosphoric acid from the mixed waste acid discharged from the LCD manufacturing process.

분석항목Analysis item 농도(%)density(%) 금속이온 (mg/kg)Metal ion (mg / kg) 초산Acetic acid 질산nitric acid 인산Phosphoric Acid AlAl MoMo LCD 혼합 폐산LCD mixed waste acid 6.86.8 6.76.7 62.262.2 211.5211.5 206206

2) LCD 혼합 2) LCD mix 폐산의Waste acid 용매 추출 처리 Solvent extraction treatment

혼합 폐산중에 존재하는 초산과 질산을 분리하기 위하여 하기와 같은 방법으로 하여 용매 추출 처리를 실시하였다. In order to separate acetic acid and nitric acid which exist in mixed waste acid, the solvent extraction process was performed as follows.

상기 표 1에서의 조성을 갖는 혼합 폐산에, 수상(A)과 유기상(O)의 상비(A/O)가 1/4가 되도록 혼합하여 첨가하였다. 이와 같은 용매 추출 처리에 의해 혼합 폐산중의 질산과 초산은 유기상중으로 확산하여 이동하고, 인산 및 금속 성분은 수상중으로 추출, 잔류하게 된다. 두 상이 완전히 분리되도록 정치시켜 평형상태가 되면 분액깔때기를 사용하여 수상과 유기상을 분리하였다. 상비별 수상의 산농도와 유기상의 산 농도를 측정하여 추출양을 구하였다. The mixed waste acid having the composition shown in Table 1 above was mixed and added so that the phase ratio (A / O) of the aqueous phase (A) and the organic phase (O) became 1/4. By the solvent extraction treatment, nitric acid and acetic acid in the mixed waste acid diffuse and move into the organic phase, and phosphoric acid and metal components are extracted and remain in the aqueous phase. When the two phases were left to be completely separated and equilibrated, a separatory funnel was used to separate the aqueous phase and the organic phase. The amount of extraction was determined by measuring the acid concentration of the aqueous phase and the acid concentration of the organic phase.

탈거공정에서는 수상(A)과 상기 유기상(O)의 상비(A/O)가 1이 되도록, 상기 유기상에 대하여 탈거제를 포함하는 수상을 첨가하고, 2단에 의해 초산 및 질산을 회수하였다. 이때 탈거제로는 증류수를 사용하였다. 상기 탈거 공정에 의해 초산 및 질산이 수상(탈거액)으로 분리되었다. 상기 이론적인 추출 및 탈거 소요 단수는, 추출 등온 곡선과 탈거 등온 곡선에 공정선(operatopm line; A/O 상비)를 조합하여 나타내는 멕케이브-티일레 도표(McCabe-Thiele diagram)을 작도한 후 최적의 추출 및 탈거에 필요한 이론 소요 단수를 구하였다.In the stripping step, an aqueous phase containing a stripping agent was added to the organic phase so that the phase ratio (A / O) of the aqueous phase (A) and the organic phase (O) was 1, and acetic acid and nitric acid were recovered in two stages. At this time, distilled water was used as the stripping agent. By the stripping process, acetic acid and nitric acid were separated into an aqueous phase (a stripping solution). The theoretical extraction and stripping stages are optimal after constructing the McCabe-Thiele diagram, which is a combination of the extraction isothermal curve and the stripping isothermal curve with the operating line (A / O ratio). The theoretical number of stages required for extraction and removal of was determined.

상기 용매 추출에 의한 혼합 폐산으로부터의 질산 및 초산의 완전 분리를 확인하기 위하여 이온 크로마토그래피(Ion Chromatography: ICS-2500, DIONEX) 분석기를 이용하여 상기 용매 추출액(수상) 및 탈거액에서의 산 농도를 측정하였다. 또한 잔류액 중의 Al, Mo 등의 금속 성분은 플라즈마분광분석법 (ICP-AES)를 이용하여 분석하였다. 측정 결과를 하기 표 2에 나타내었다.In order to confirm complete separation of nitric acid and acetic acid from the mixed waste acid by the solvent extraction, the acid concentration in the solvent extract (aqueous phase) and stripping solution was measured using an ion chromatography (Ion Chromatography: ICS-2500, DIONEX) analyzer. Measured. In addition, metal components such as Al and Mo in the residual liquid were analyzed by using plasma spectrometry (ICP-AES). The measurement results are shown in Table 2 below.

분석항목Analysis item 산농도(%)Acid concentration (%) 금속이온 (mg/kg)Metal ion (mg / kg) 초산Acetic acid 질산nitric acid 인산Phosphoric Acid AlAl MoMo 탈거액Stripping liquid 2.72.7 3.93.9 -- -- -- 추출액(수상)Extract (water phase) -- -- 61.761.7 212.0212.0 206.5206.5

상기 표 2에 나타난 바와 같이, 혼합 폐산으로부터 초산과 질산이 유기상으로 거의 99.9% 이상 분리되었다. 이때 추출된 인산과 금속 성분은 초기 혼합 폐산에서의 농도와 거의 비슷한 수준을 유지하였으나, 상기 질산과 초산의 경우 탈거제로 증류수를 사용하였기 때문에 초기 농도와 다르게 나타났다. As shown in Table 2 above, acetic acid and nitric acid were separated from the mixed waste acid by almost 99.9% or more into the organic phase. At this time, the extracted phosphoric acid and metal components were maintained at about the same level as the concentration in the initial mixed waste acid, but was different from the initial concentration because distilled water was used as a stripping agent for nitric acid and acetic acid.

3) 용매 추출 후 얻어진 수상에 대한 확산 투석 처리3) Diffusion dialysis treatment of the aqueous phase obtained after solvent extraction

상기 2)의 용매 추출 단계 후 얻어진 수상중에 존재하는 금속 성분을 분리하기 위하여 하기와 같은 방법으로 확산 투석 처리를 실시하였다.In order to separate the metal components present in the water phase obtained after the solvent extraction step of 2) was subjected to diffusion dialysis treatment as follows.

상기 용매 추출 단계에서 얻어진 수상과 물의 유속을 0.97L/Hr?m2로 조절하면서 음이온 교환막인 투석막(DSV, ASAHI GLASS Co.)을 경계로 하여 서로 반대방향으로 확산 투석 장치(T-Ob Selemion dialyzer, ASAHI GLASS Co.)에 공급하였다. 회수율이 정상 상태로 도달될 때까지 계속해서 실시하는 연속 공정으로 행하였다. 상기 확산 투석 장치에서 사용된 펌프는 Masterflex 펌프(Cole Parmer회사)로서 최대 회전속도가 600rpm인 연동 펌프(peristaltic pump)이다. 또한 유량은 튜브 사이즈에 따라 0.006~380mL/min로 조절이 가능하다. 유량 조절은 Masterflex 펌프의 회전속도를 조절함과 동시에 튜브의 사이즈를 조절함으로서 원하는 유량을 얻을 수 있었다. 또한 사용한 투석막의 면적은 0.327m2/unit로, 유량 계산은 투석기를 통과한 후 양쪽 메스실린더에 회수된 투석액과 회수된 산의 양을 시간으로 나누어 계산하였다.While adjusting the flow rates of the aqueous phase and water obtained in the solvent extraction step to 0.97L / Hr? M 2 , the dialysis membrane (DSV, ASAHI GLASS Co.), which is an anion exchange membrane, was diffused in the opposite direction (T-Ob Selemion dialyzer). , ASAHI GLASS Co.). It carried out by the continuous process which continues to carry out until a recovery is reached to steady state. The pump used in the diffusion dialysis apparatus is a Masterflex pump (Cole Parmer) and a peristaltic pump having a maximum rotation speed of 600 rpm. In addition, the flow rate can be adjusted to 0.006 ~ 380mL / min depending on the tube size. Flow control was able to achieve the desired flow rate by controlling the rotational speed of the Masterflex pump and controlling the tube size. In addition, the area of the used dialysis membrane was 0.327 m 2 / unit, and the flow rate was calculated by dividing the amount of the dialysate and the acid recovered in both measuring cylinders after passing through the dialyzer.

상기 확산 투석 장치에 회수된 투석액에 대하여 이온 크로마토그래피 (ICS-2500, DIONEX) 분석기를 이용하여 투석액중의 산 농도를 측정, 분석한 후, 회수율을 구하였다. 또한 투석액 중 Al, Mo 등의 금속 성분은 플라즈마 분광분석법 (ICP-AES)를 이용하여 분석하였다. 측정 결과를 하기 표 3에 나타내었다.The dialysis solution recovered in the diffusion dialysis apparatus was measured using an ion chromatography (ICS-2500, DIONEX) analyzer to measure and analyze the acid concentration in the dialysis solution, and then a recovery rate was obtained. In addition, metal components such as Al and Mo in the dialysate were analyzed using plasma spectroscopy (ICP-AES). The measurement results are shown in Table 3 below.

분석항목Analysis item 농도(%)density(%) 금속이온 (mg/kg)Metal ion (mg / kg) 초산Acetic acid 질산nitric acid 인산Phosphoric Acid AlAl MoMo 투석액Dialysate -- -- 51.651.6 5.065.06 6.506.50

상기 표 3에 나타난 바와 같이, 상기 용매 추출 처리 후 얻어진 수상에 대한 확산 투석 처리 결과, 알루미늄 농도 212.0mg/kg이 5.06mg/kg으로, 몰리브덴 206.5mg/kg이 6.5mg/kg으로 낮아졌다. 이와 같은 확산 투석 처리에 의해 수상중의 금속 성분이 98%정도 제거된 투석액을 얻을 수 있었다. As shown in Table 3, as a result of diffusion dialysis treatment for the aqueous phase obtained after the solvent extraction treatment, aluminum concentration 212.0mg / kg was lowered to 5.06mg / kg, molybdenum 206.5mg / kg to 6.5mg / kg. By such a diffusion dialysis treatment, a dialysis liquid obtained by removing about 98% of the metal component in the aqueous phase was obtained.

4) 확산 4) Spread 투석후After dialysis 얻어진 투석액에 대한 이온 교환 수지 처리 Ion exchange resin treatment on the obtained dialysate

상기 3)의 확산 투석 처리 단계후 얻어진 투석액 중에 잔류하는 금속 성분을 제거하기 위하여 하기와 같은 방법으로 이온 교환 수지 처리를 실시하였다.In order to remove the metal component remaining in the dialysate obtained after the diffusion dialysis step of 3), an ion exchange resin treatment was carried out as follows.

확산 투석 처리 후 얻어진 여액을 스티렌(Styrene)계 강산성 양이온 교환 수지(SK1B, Mitsubishi사제)로 처리한 다음, 강산성 음이온 교환 수지(A103, PuroliteE사제) 가 담겨 있는 탑 내로 통과시켜 이온 교환 수지 처리하였다. 이 때 인산 수용액의 흐름속도는 S.V가 2.5가 되도록 하였다. The filtrate obtained after the diffusion dialysis treatment was treated with a styrene strong acid cation exchange resin (SK1B, manufactured by Mitsubishi), and then passed through a column containing a strong acid anion exchange resin (A103, manufactured by PuroliteE) to treat an ion exchange resin. At this time, the flow rate of the aqueous solution of phosphoric acid so that S.V is 2.5.

이온 교환 수지 처리 후 얻어진 여액에 대하여 이온 크로마토그래피 (ICS-2500, DIONEX) 분석기를 이용하여 여액중의 산 농도를 측정, 분석한 후, 회수율을 구하였다. 또한 여액 중 Al, Mo 등의 금속 성분은 플라즈마 분광분석법 (ICP-AES)를 이용하여 분석하였다. 측정 결과를 하기 표 4에 나타내었다. About the filtrate obtained after the ion exchange resin treatment, the acid concentration in the filtrate was measured and analyzed using an ion chromatography (ICS-2500, DIONEX) analyzer, and then the recovery rate was determined. In addition, metal components such as Al and Mo in the filtrate were analyzed using plasma spectroscopy (ICP-AES). The measurement results are shown in Table 4 below.

분석항목Analysis item 농도(%)density(%) 금속이온 (mg/kg)Metal ion (mg / kg) 초산Acetic acid 질산nitric acid 인산Phosphoric Acid AlAl MoMo 이온 교환 수지 처리후 얻어진 여액Filtrate obtained after treatment with ion exchange resin -- -- 52.252.2 0.050.05 0.110.11

상기 표 4에 나타난 바와 같이, 확산 투석 처리에 의해 1차적으로 금속 성분이 투석액에 대하여 이온 교환 수지 처리를 실시한 결과, 알루미늄, 몰리브덴 모두 0.2ppm 이하로 제거되었다. 이로부터 이온교환수지 처리에 의해 금속 성분이 1ppm 이하로 완벽하게 제거되었음을 확인할 수 있었다. As shown in Table 4 above, as a result of performing ion exchange resin treatment on the dialysate with the metal component primarily by diffusion dialysis treatment, both aluminum and molybdenum were removed to 0.2 ppm or less. From this, it was confirmed that the metal component was completely removed to 1 ppm or less by the ion exchange resin treatment.

5) 이온 교환 수지 처리 후 남은 여액에 대한 진공 증발 처리5) Vacuum evaporation of remaining filtrate after ion exchange resin treatment

상기 이온 교환 수지 처리 결과 금속 성분은 완전히 제거되었으나 여액중의 인산의 농도는 61.7%에서 52.2%로 낮아졌다. 이에 따라 고농도의 인산을 얻기 위하여 하기와 같은 방법으로 진공 증발 처리를 실시하였다. As a result of the ion exchange resin treatment, the metal component was completely removed, but the concentration of phosphoric acid in the filtrate was lowered from 61.7% to 52.2%. Accordingly, in order to obtain a high concentration of phosphoric acid, a vacuum evaporation process was performed in the following manner.

이온 교환 수지 단계를 통과한 후의 농도 52.2% 정제 인산을 포함하는 여액을 2L용량의 파이렉스 반응기에 넣고 최대 400℃±2℃의 온도제어가 가능한 디지털 가열 자석 교반기(MSH-10, WiseStir)를 이용하여 120℃의 온도까지 승온 유지하고, 진공 펌프를 이용하여 반응기 내부 압력을 -730mmHg로 일정하게 유지시켰다. 이 때 반응기 내부에서는 대기압보다 낮은 조건으로 갑압하여 인산 농도 85%로 진공농축이 진행된다. After passing through the ion exchange resin step, the filtrate containing 52.2% of purified phosphoric acid was placed in a 2L Pyrex reactor using a digital heating magnetic stirrer (MSH-10, WiseStir) capable of temperature control up to 400 ° C ± 2 ° C. The temperature was maintained at a temperature of 120 ° C., and the pressure inside the reactor was kept constant at −730 mm Hg using a vacuum pump. At this time, inside the reactor, the pressure is reduced to a condition lower than atmospheric pressure, and the vacuum concentration proceeds to a phosphoric acid concentration of 85%.

회수된 산의 분석 방법은 이온 크로마토그래피 (ICS-2500, DIONEX) 분석기를 이용하여 산 농도를 측정하였고 산 용액 중 Al, Mo 등의 성분은 플라즈마분광분석법 (ICP-AES)를 이용하여 분석하였다. 결과를 하기 표 5에 나타내었다.The acid concentration was measured using an ion chromatography (ICS-2500, DIONEX) analyzer, and the Al and Mo components in the acid solution were analyzed using plasma spectrometry (ICP-AES). The results are shown in Table 5 below.

분석항목
용액
Analysis item
solution
농도(%)density(%) 금속이온 (mg/kg)Metal ion (mg / kg)
초산Acetic acid 질산nitric acid 인산Phosphoric Acid AlAl MoMo 진공증발후 얻어진 인산 수용액Phosphoric acid aqueous solution obtained after vacuum evaporation -- -- 85.885.8 0.070.07 0.150.15

상기 표 5에 나타난 바와 같이, 상기 진공 증발 처리를 통해 고순도의 인산을 85.8%의 고농도로 농축할 수 있었다.As shown in Table 5, the high-purity phosphoric acid could be concentrated to a high concentration of 85.8% through the vacuum evaporation treatment.

본 발명에 따른 고순도 인산을 회수하는 방법에 의해 액정 표시 장치 제조공정에서 발생하는 혼합 폐산으로부터 불순물의 함량을 수 ppm 수준으로 감소시킨 고순도의 인산을 고농도로 회수할 수 있다. 이에 따라 회수된 인산은 화면 표시 장치제조시의 에칭용액, 고순도 인산, 각종 산세용액 등으로 재활용될 수 있다.By the method of recovering high purity phosphoric acid according to the present invention, it is possible to recover high purity phosphoric acid in which the impurity content is reduced to several ppm level from the mixed waste acid generated in the liquid crystal display manufacturing process. Accordingly, the recovered phosphoric acid may be recycled into an etching solution, high purity phosphoric acid, various pickling solutions, and the like in manufacturing a screen display device.

Claims (10)

액정 표시 장치에서 발생한 혼합 폐산을 용매 추출하여 인산 및 금속 성분을 포함하는 수상과, 질산 및 초산을 포함하는 유기상으로 분리하는 단계;Solvent extraction of the mixed waste acid generated in the liquid crystal display device to separate the aqueous phase including phosphoric acid and a metal component and the organic phase including nitric acid and acetic acid; 상기 수상을 확산 투석 처리하여 수상중에 포함된 금속 성분을 1차 제거하는 단계; Diffusing dialysis of the aqueous phase to first remove metal components contained in the aqueous phase; 상기 확산 투석 처리 후 얻어진 투석액을 이온 교환 수지 처리하여 투석액 중에 잔류하는 금속 성분을 2차 제거하는 단계; 및Treating the dialysate obtained after the diffusion dialysis treatment with ion exchange resin to remove second metal components remaining in the dialysate; And 상기 이온 교환 수지 처리 단계 후 진공 증발 처리 단계를 포함하는 After the ion exchange resin treatment step comprising a vacuum evaporation step 액정 표시 장치 제조공정에서 발생하는 혼합 폐산으로부터 고순도 인산을 회수하는 방법.A method for recovering high purity phosphoric acid from mixed waste acid generated in a liquid crystal display manufacturing process. 제1항에 있어서,The method of claim 1, 상기 용매 추출 처리 단계는 혼합 폐산에 수상(A); 및 추출제를 포함하는 유기상(O)이 1/1 내지 1/5의 상비(A/O)로 혼합된 혼합물을 첨가하여 실시되는 것인 혼합 폐산으로부터 고순도 인산을 회수하는 방법.The solvent extraction treatment step is a water phase (A) in the mixed waste acid; And recovering high-purity phosphoric acid from the mixed waste acid, wherein the organic phase (O) comprising the extractant is added by mixing the mixture in a phase ratio (A / O) of 1/1 to 1/5. 제2항에 있어서,3. The method of claim 2, 상기 추출제는 알킬 포스페이트, 할로알킬포스페이트, 아릴 포스페이트 및 이들의 혼합물로 이루어진 군에서 선택되는 1종 이상의 것인 혼합 폐산으로부터 고 순도 인산을 회수하는 방법.Wherein said extractant is at least one selected from the group consisting of alkyl phosphates, haloalkyl phosphates, aryl phosphates and mixtures thereof. 제2항에 있어서,3. The method of claim 2, 상기 추출제는 유기상 총 중량에 대하여 20 내지 70중량%의 농도로 사용되는 것인 혼합 폐산으로부터 고순도 인산을 회수하는 방법.Wherein said extractant is used in a concentration of 20 to 70% by weight relative to the total weight of the organic phase. 제1항에 있어서,The method of claim 1, 상기 이온 교환 수지 처리는 양이온 교환 수지 처리 및 음이온 교환 수지를 처리하여 실시되는 것인 혼합 폐산으로부터 고순도 인산을 회수하는 방법.Wherein said ion exchange resin treatment is performed by treating a cation exchange resin treatment and an anion exchange resin to recover high purity phosphoric acid from mixed waste acid. 제5항에 있어서,The method of claim 5, 상기 양이온 교환 수지는 스티렌(Styrene)계 강산성 양이온 교환 수지이고, 음이온 교환 수지는 스티렌계 강염기성 음이온 교환 수지인 것인 혼합 폐산으로부터 고순도 인산을 회수하는 방법.The cation exchange resin is a styrene-based strong acid cation exchange resin, the anion exchange resin is a styrene-based strong basic anion exchange resin is a method for recovering high purity phosphoric acid from mixed waste acid. 제6항에 있어서,The method of claim 6, 상기 스티렌계 강산성 양이온 교환 수지는 10% 이상 100% 미만의 가교도를 갖는 것인 혼합 폐산으로부터 고순도 인산을 회수하는 방법.Wherein said styrenic strongly acidic cation exchange resin has a crosslinking degree of at least 10% and less than 100%. 제6항에 있어서,The method of claim 6, 상기 스티렌계 강산성 음이온 교환 수지는 10% 이상 100% 미만의 가교도를 갖는 것인 혼합 폐산으로부터 고순도 인산을 회수하는 방법.Wherein said styrenic strongly acidic anion exchange resin has a crosslinking degree of at least 10% and less than 100%. 제1항에 있어서,The method of claim 1, 상기 진공 증발 처리는 -650 내지 -760 mmHg 의 진공도에서 실시되는 것인 혼합 폐산으로부터 고순도 인산을 회수하는 방법.Wherein said vacuum evaporation treatment is carried out at a vacuum degree of -650 to -760 mmHg. 제1항에 있어서,The method of claim 1, 상기 진공 증발 처리는 100 내지 160℃에서 실시되는 것인 혼합 폐산으로부터 고순도 인산을 회수하는 방법.The vacuum evaporation process is a method for recovering high purity phosphoric acid from mixed waste acid which is carried out at 100 to 160 ℃.
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