KR101176596B1 - 편광필름 공정 폐액으로부터 요오드화칼륨을 정제하는 방법 - Google Patents

편광필름 공정 폐액으로부터 요오드화칼륨을 정제하는 방법 Download PDF

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Abstract

본 발명은 편광필름 공정 폐액으로부터 요오드화칼륨을 정제하는 방법으로서, 편광필름 제조 공정 중 발생되는 폐액을 정제 및 회수하여 공정에 재이용이 가능하도록 처리하는 방법에 관한 것이다. 본 발명에 따르면, 편광필름 공정 폐액으로부터, 각종 불순물이 상기의 단계를 거쳐 효율적으로 제거됨으로써, 정제된 요오드화칼륨 수용액을 수득하여, 이를 그대로 편광필름 공정에 재이용할 수 있어, 환경오염의 방지, 및 한정된 요오드 자원의 재이용에 따른 편광필름 제조공정 비용 저감 등의 경제적 효과를 얻을 수 있다.

Description

편광필름 공정 폐액으로부터 요오드화칼륨을 정제하는 방법{METHOD FOR PURIFICATION OF POTASSIUM IODIDE IN WASTE SOLUTION FROM POLARIZING FILM MANUFACTURING PROCESS}
본 발명은 편광필름 제조 공정 중 발생되는 폐액을 정제 및 회수하여, 편광필름 제조 공정에서 재활용이 가능하도록 처리하는 방법에 관한 것이다.
IT산업의 발달은 인간의 생활 전반에 걸쳐 큰 변화를 가져왔으며 특히, 디스플레이를 적용한 휴대폰, 디지털카메라, TV, 태블릿PC, 각종 모니터 등과 같은 제품들은 현대인에게 없어서는 안 될 필수품이 되었고 그 수요 또한 지속적으로 급증하고 있다. 디스플레이 소재 중 주요 부품인 편광필름은 여러 방향으로 진동하면서 입사되는 자연광을 한쪽 방향으로 진동하는 빛이 되도록 하는 기능을 지니고 있다. LCD는 액정의 복굴절을 이용하기 때문에 액정분자에 입사되는 빛의 진동 방향을 조절하는 것이 매우 중요한 부분인데, 이런 역할을 편광필름이 해 주는 것이다.
이런 편광필름의 기능은 폴리비닐알코올(Poly Vinyl Alcohol: PVA) 필름을 연신시켜 요오드(I2)와 이색성 염료용액에 담구어 요오드 분자와 염료분자를 연신 방향으로 나란하게 배열함으로써 얻어지며, 처리를 거친 필름은 요오드 분자와 염료 분자가 가지는 이색성으로 인하여 편광필름의 연신방향으로 진동하는 빛은 흡수시키고, 수직한 방향으로 진동하는 빛은 투과시키는 기능을 갖게 된다. 편광필름 제조 기술 중 가장 중요한 기술은 편광자 제조기술로서, 사용되는 PVA의 중합도, 검화도 및 교대배열성(syndiotacticity) 등의 수지 특성과 요오드 분자 및 이색성 염료를 PVA 필름에 균일하게 염색시키는 제조기술이라 할 수 있으며, 염색된 PVA필름은 요오드 분자가 PVA고분자 사이에 흡착된 상태가 되고 요오드의 승화를 막기 위해 붕산을 사용하여 PVA고분자와 고분자 사이를 가교시키게 된다.
이와 같은 공정으로 인하여 편광필름 제조공정으로부터 배출되는 폐액은 주성분인 요오드화칼륨, 붕산 이외에도 PVA를 비롯한 기타 각종 유기물과 무기물질로 구성된 불순물을 함유하고 있다. 이와 같은 폐액을 처리함에 있어, 특히, 난분해성인 PVA를 제거하고 붕산을 회수하여야 하는 폐수처리공정은 많은 비용을 지불해야 하고 처리가 어려울 뿐만 아니라 환경오염을 야기시킬 수 있으며, 또한 세계적으로도 한정적인 자원에 속하는 고가의 요오드를 폐기처분하게 됨으로써 자원의 낭비를 초래한다는 문제점을 가지고 있다. 따라서, 이와 같은 문제점을 해결하고자, 편광필름 제조공정으로부터 배출되는 폐액을 재활용할 수 있는 방법에 관한 연구가 진행되어 오고 있다.
종래 대한민국 등록특허공보 제10-1055395호에는, 편광필름 제조 공정 폐액의 pH를 9이상으로 조절한 후, 폐액을 농축 및 냉각하는 단계를 반복하면서, 붕소화합물을 포함한 결정과 요오드화칼륨을 분리하여 회수하는 방법을 제시하고 있으나, 상기 요오드화칼륨을 회수하는 방법은, 실질적으로 플랜트 규모에서 실시할 때 붕산이 과잉으로 남게 되는 문제점이 있었다.
이에, 본 발명자들은 편광필름 공정에서 발생한 폐액으로부터 요오드화칼륨을 정제하는 방법을 예의연구한 결과, 폐액 내의 붕산 등의 불순물을 효과적으로 제거함으로써, 편광필름 공정에 다시 재사용할 수 있는, 정제된 요오드화칼륨 함유 용액을 수득하여 본 발명을 완성하게 되었다.
한국등록특허 제10-1055395호(편광필름 제조 공정 폐액으로부터 고순도의 요오드화칼륨과 붕소화합물을 회수하는 방법, 2011. 8. 8. 공고)
본 발명의 목적은, 편광필름 공정 폐액으로부터 붕산과 유기물을 포함하는 불순물을 효율적으로 제거하고, 요오드화칼륨을 정제하는 방법을 제공하는 데 있다.
또한, 본 발명의 목적은, 편광필름 공정 폐액으로부터, 불순물을 효율적으로 제거함으로써, 정제된 요오드화칼륨 수용액을 수득하여, 편광필름 공정에 그대로 재이용할 수 있는 방법을 제공하는 데 있다.
본 발명에 따른 편광필름 공정 폐액으로부터 요오드화칼륨을 정제하는 방법은,
역삼투압 시스템을 이용하여 폐액을 요오드화칼륨의 농도가 3~6%로 될 때까지 농축하는 단계(제1공정);
제1공정에서 얻어진 폐액을 요오드화칼륨의 농도가 12～20%로 될 때까지 1차로 감압 농축하고 나서, 냉각한 후 생성된 침전물을 제거하는 단계(제2공정);
제2공정에서 침전물을 제거한 여액을 요오드화칼륨의 농도가 25~35%로 될 때까지 감압 농축하고 나서, 냉각한 후 생성된 침전물을 제거하는 단계(제3공정);
제3공정에서 침전물을 제거한 여액에 수산화칼슘을 투입하여 반응시킨 후, 생성된 침전물을 제거하는 단계(제4공정);
제4공정에서 침전물을 제거한 여액 내의 칼슘 이온을, 탄산이온과 반응시킨 후, 생성된 탄산칼슘을 제거하는 단계(제5공정);
제5공정에서 탄산칼슘을 제거한 여액에 약산성 양이온교환 수지를 이용하여 칼슘 이온을 제거하는 단계(제6공정); 및
제6공정에서 칼슘 이온이 제거된 용액에 활성탄을 처리한 후 여과하는 단계(제7공정);를 포함한다.
또한, 본 발명의 다른 양태에 따르면, 상기 편광필름 공정 폐액으로부터 요오드화칼륨을 정제하는 방법에 있어서, 상기 제2공정에서의 1차 감압 농축은 압력 -700mmHg~-500mmHg 및 온도 45~85℃에서, 5~15시간 동안 연속하는 것이다.
본 발명의 또 다른 양태에 따르면, 상기 제3공정에서의 2차 감압 농축은 압력 -700mmHg~-500mmHg 및 온도 45~85℃에서, 5~15시간 동안 연속하는 것이다.
본 발명의 또 다른 양태에 따르면, 상기 제4공정에서, 수산화칼슘을 투입하여 반응시키는 조건으로서, 온도 75~90℃에서 3~5시간 동안 교반하고, 이후 4~12시간 동안 냉각방치하는 것이 바람직하다.
또한, 본 발명의 다른 양태에 따르면, 상기 편광필름 공정 폐액으로부터 요오드화칼륨을 정제하는 방법은, 상기 제5공정에 있어서, 상기 탄산이온이 탄산칼륨을 투입함으로써 발생된 것이다.
본 발명의 또 다른 양태에 다르면, 상기 편광필름 공정 폐액으로부터 요오드화칼륨을 정제하는 방법은, 상기 제5공정에 있어서, 상기 탄산이온이 이산화탄소를 투입함으로써 생성된 것이다.
상기 제5공정에 있어서, 여액 내의 칼슘 이온을, 이산화탄소를 투입하여 생성된 탄산이온과 반응시키는 경우에는, pH가 8~10.5일 때 탄산칼슘을 여과하여 제거하는 것이 바람직하다.
아울러, 상기 제5공정에 있어서, 여액 내의 칼슘 이온을, 이산화탄소를 투입하여 생성된 탄산이온과 반응시키는 경우에는, 상기 제5공정으로부터 탄산칼슘을 여과하여 제거한 후 얻어진 여액에 수산화칼륨을 첨가하여 pH를 10.5~11.5로 조절한 후, 이산화탄소를 투입하여 생성된 탄산이온과 반응시킨 후, pH가 8~10.5일 때 탄산칼슘을 여과하여 제거하는 과정을 반복한다.
또한, 본 발명의 다른 양태에 따르면, 상기 편광필름 공정 폐액으로부터 요오드화칼륨을 정제하는 방법은, 제3공정 후, 제3공정에서 침전물을 제거한 여액에 물을 첨가하여 요오드화칼륨의 농도를 15~30%로 희석한 후, 제4공정에 사용할 수 있다.
이하, 본 발명의 구성을 좀 더 자세히 살펴본다.
본 발명의 방법에 있어서, 정제될 요오드화칼륨이 포함되는 편광필름 제조공정에서 발생하는 폐액은, 요오드화칼륨, 요오드이온, 붕산, 붕사, 전분(starch), PVA, 물(H2O), 기타 미량의 유기물 또는 무기물 등을 포함할 수 있다.
본 발명의 방법에 따르면, 첫 번째 단계로서, 역삼투압 시스템을 이용하여 폐액을 요오드화칼륨의 농도가 3~6%로 될 때까지 농축하는 단계를 수행한다. 상기 역삼투압 시스템이란, 폐액 저장조로부터 공급펌프를 이용하여 폐액을 폐액 보조저장조로 이송한 후, 폐액 보조저장조로부터 고압펌프를 이용하여 폐액을 역삼투막을 통과시킬 수 있는 시스템을 말한다. 상기 고압펌프에 의해 주어지는 압력은 제한되는 것은 아니나, 30~60kg/cm2의 압력을 걸어주는 것이 바람직하다.
본 발명에 있어서 사용되는 편광필름 제조공정상의 폐액은, 함유된 요오드화칼륨의 농도가, 특별히 제한되는 것은 아니나, 통상 0.5% 이상이고, 2.5% 미만인 바, 이와 같은 역삼투압 시스템을 이용함으로써, 요오드화칼륨의 농도를 3~6%로 향상시킬 수 있는 효과가 있다. 뿐만 아니라, 편광필름 제조공정에서 발생한 폐액에는 붕산이 대략 2.5% 미만 포함되어 있는데, 이와 같은 역삼투압 시스템을 이용함으로써, 0.3~0.5% 정도의 붕산이 제거되는 효과가 있다.
다음 단계로서, 역삼투압 시스템을 이용하여 농축된 폐액을, 요오드화칼륨의 농도가 12~20%로 될 때까지 1차로 감압 농축하고 나서, 냉각한 후 생성된 침전물을 제거하는 단계를 수행한다. 여기서 1차 감압 농축은, 진공 조건하, 바람직하게는, 압력 -700mmHg~- 500mmHg하에서, 45~85℃의 온도 범위에서 5~15시간 동안 연속하여 진행하는 것이 바람직하다.
이와 같은 1차 감압 농축 단계를 통해, 붕산과 PVA, 기타 유기물 등이 결합한 형태의 침전물이 생성되는 바, 요오드화칼륨의 농도가 12~20%가 될 때까지 농축한 후, 이를 10~40℃로 냉각하여 상기 침전물을 석출시킨 후, 원심분리기나 탈수기를 통해 침전물을 제거하게 된다.
이어서, 1차 감압 농축에 의해 생성된 침전물을 제거한 여액을 2차로 감압 농축하되, 요오드화칼륨의 농도가 25~35%로 될 때까지 감압 농축하고 나서, 냉각한 후 생성된 침전물을 제거하는 단계를 수행한다. 상기 2차 감압 농축은, 진공 조건하, 바람직하게는, 압력 -700mmHg~-500mmHg하에서, 45~85℃의 온도 범위에서 5~15시간 동안 연속하여 진행하는 것이 바람직하다.
상기 2차 감압 농축 단계를 통해, 상기 여액 내 요오드화칼륨의 농도가 25~35%로 농축될 뿐만 아니라, 이때 붕산과 PVA, 기타 유기물 등이 결합한 형태로 침전물이 생성되는 바, 이를 10~40℃로 냉각하여 석출시킨 후, 원심분리기나 탈수기를 통해 침전물을 제거하게 된다.
다음 단계로서, 2차 감압 농축 후 생성된 침전물을 제거한 여액에, 수산화칼슘을 투입하여 반응시킨 후, 생성된 붕산칼슘을 제거하는 단계를 거친다.
한편, 2차 감압 농축에 의해 생성된 침전물을 제거한 후, 상기 침전물을 제거한 여액에 수산화칼슘을 투입하기 전에, 물을 첨가하여 요오드화칼륨의 농도를 15~30%로 희석하여 사용할 수 있다. 이처럼 요오드화칼륨의 농도를 희석하는 공정에 의해, 최종 정제처리 효율이 더 높아질 수 있는 효과가 있다.
상기 수산화칼슘의 투입량은, 붕산에 대해 당량 이상으로 첨가하며 바람직 하게는 당량비로서, 붕산:수산화칼슘=1:2.5～1:3.5인 것이 더 바람직하다. 수산화칼슘의 농도가 2.5배 미만일 경우 잔존하는 붕산의 농도가 높아 붕산 제거처리가 완벽이 되지 않았고, 수산화칼슘의 농도가 3.5배 초과일 경우 과량의 수산화 칼슘 투입으로 인해 처리후 칼슘이온의 농도가 처리 적정농도가 아닌 과잉으로 발생해 잔존할 수 있어 다시 이를 처리하기 위한 다음 공정의 효율성에 문제가 있다.
또한, 수산화칼슘을 투입한 후, 온도 75~90℃에서 3~5시간 동안 교반하여 붕산과 반응시키고, 교반 후 4~12시간 동안 방치한 후 침전물인 붕산칼슘을 제거한다. 상기 붕산칼슘의 제거는 마이크로필터를 이용하여 여과하는 방식이 이용될 수 있다.
이와 같은 붕산칼슘을 제거한 여액에는 통상 1,000~1,500ppm 정도의 칼슘 이온(Ca2 +)이 존재하는 바, 이 칼슘 이온을 제거하기 위하여, 탄산이온과 반응시켜 탄산칼슘을 생성한다.
붕산을 처리하기 위해 수산화칼슘을 사용하는 경우에는 여액에 잔존하는 칼슘이온을 처리할 필요가 있는데, 이 칼슘 이온을 처리하기 위해 사용하는 화합물들이 오히려 불순물로 잔존하게 됨으로써, 활성탄이나 기타 여과방법으로 100% 제거되지 않음으로 인하여 문제되는 경우가 있다. 그러나, 본 발명에서와 같이, 탄산이온을 이용하여 칼슘 이온을 제거하는 방법을 사용하게 되면, 과잉의 탄산이온이 발생한다 하더라도, 결국 공기 중으로 방출됨으로써 이로 인한 불순물이 잔존하지 않는 효과가 있다.
본 발명에서 탄산이온을 첨가하는 방법으로는, 탄산칼륨(K2CO3), 및 탄산칼륨 이외의 탄산염 형태의 화합물 중 하나 이상의 화합물로서, 탄산이온을 발생하여 칼슘이온과 반응하여 착염을 형성할 수 있는 화합물을 첨가하거나, 또는 이산화탄소를 투입하여 탄산이온을 생성하는 방법을 사용할 수 있다. 보다 바람직하게는, 탄산칼륨을 투입하여 탄산이온을 발생시키거나, 이산화탄소를 투입하여 탄산이온을 생성하는 방법이 사용된다.
전자의 탄산칼륨을 투입하여 칼슘이온을 제거하는 방법은, 전 단계에서 분리된 여액에, 탄산칼륨을 투입하여 탄산이온을 발생시키는데, 이때 첨가하는 탄산칼륨의 양은, 당량비로, 칼슘이온:탄산칼륨=1:1~1:1.2의 비율이 되도록 하는 것이 바람직하다. 탄산칼륨을 첨가한 후, 천천히 1~2시간 동안 교반한 후, 1~2시간 동안 방치하고 나서 마이크로 필터로 여과하여 탄산칼슘을 제거한 후 여액을 분리하게 된다.
이 단계의 반응은 하기 [반응식 1]과 같다.
[반응식 1]
K2CO3+Ca2 +->CaCO3↓
상기 탄산칼륨을 첨가하여 칼슘이온을 제거하는 방법은, 탄산칼륨의 칼륨 이온이 요오드 이온과 결합하여 요오드화 칼륨을 생성하므로, 칼슘이온의 제거로 인한 불순물 증가를 초래하지 않는 이점이 있다.
후자의 이산화탄소를 첨가하여 칼슘이온을 제거하는 방법은, 전 단계에서 분리된 여액에, 이산화탄소를 투입하여 pH를 8~10.5가 되도록 한 후, 탄산칼슘을 마이크로 필터로 제거한 후 여액을 분리하게 된다. 이때, 특히, pH조건, 즉, 액성을 알카리성 조건, 바람직하게는 pH 8~10.5로 유지하는 것이 중요한데, 이는 pH 8 미만일 경우 칼슘과 탄산의 결합에 있어 난용성염인 탄산칼슘(CaCO3)의 형태보다 중탄산 칼슘[Ca(HCO3)2]의 형태로 존재하는 비율이 많아져 칼슘 이온이 재용해되어 나올 수 있으며, pH가 10.5를 초과할 경우 응집효과의 감소 및 필요 이상의 약품 비용의 증가 등을 초래할 수 있기 때문이다.
이어서, 수산화칼륨 용액을 이용하여, pH를 10.5~11.5까지 상승시킨 후, 이산화탄소를 투입하여 탄산칼슘을 마이크로 필터로 제거한 후 여액을 분리하는 과정을 10ppm이하로 검출될 때까지 또는, 칼슘 이온이 검출되지 않을 때까지 반복한다.
이 단계의 반응은 하기 반응식 2와 같다.
[반응식 2]
CO3 2 -+Ca2 +->CaCO3↓
위와 같이 칼슘이온을 제거하더라도, 미량의 칼슘이온이 잔존할 수 있으므로, 전단계에서 탄산칼슘을 제거한 후 얻어진 여액에 약산성 양이온교환 수지를 처리하여 미량의 칼슘이온을 제거하는 단계를 수행한다. 이때, 상기 약산성 양이온교환수지로는, 카르복실기(-COOH)를 기능기로 가지는 수지인 것이 바람직하며, 양이온수지를 처리한 후 4~5시간 동안 교반하여, 상기 여액 내에 남아 있던 미량의 칼슘이온을 제거한 여액을 수득한다.
그리고 나서, 상기 약산성 양이온교환수지로 여과한 여과액에, 활성탄을 처리하여, 여액에 남아 있을지 모르는 유기물, 붕산 및 무기물 등의 불순물 등을 흡착시켜 제거한다. 활성탄 처리방법은, 상기 여과액을 입상 활성탄 충진조를 이용하여 여과시키는 방법을 사용하는 것이 바람직하다. 본 발명에서는 분말 활성탄이 아닌, 입상(granule) 활성탄 충진조를 이용함으로써, 분말 활성탄을 투입하는 경우에 비하여 시간 및 비용을 훨씬 저감할 수 있는 효과가 있다.
입상 활성탄 충진조를 통하여 유기물 및 기타 불순물을 흡착 처리한 후, 마이크로필터를 이용하여 여과시킴으로써 최종적으로 남아 있는 부유물을 제거하고, 정제된 요오드화칼륨 포함 용액을 수득하게 된다. 이처럼 정제된 요오드화칼륨 포함 수용액은 그대로 편광필름 제조 공정에 사용될 수 있다.
또한, 본 발명에 따른 방법으로 폐용액으로부터 정제된 요오드화칼륨 포함 수용액은, 필요한 경우 그 농도를 적절히 조정하여, 편광필름 제조공정에 사용할 수도 있다.
본 발명에 따르면, 편광필름 공정 폐액으로부터, 붕산과, PVA 등의 유기물을 포함하는 불순물을 효율적으로 제거하여, 요오드화칼륨을 정제할 수 있는 효과가 있다.
또한, 본 발명에 따르면, 편광필름 공정 폐액으로부터, 불순물을 효율적으로 제거함으로써, 정제된 요오드화칼륨 수용액을 수득하여, 이를 그대로 편광필름 공정에 재이용할 수 있다. 이처럼, 폐기처분될 폐액을 재활용함으로써 환경오염의 방지, 및 한정된 요오드 자원의 재이용에 따른 편광필름 제조공정 비용 저감 등의 경제적 효과를 얻을 수 있다.
도 1은 본 발명의 편광필름 공정 폐액으로부터 요오드화칼륨을 정제하는 방법을 나타내는 순서도이다.
도 2는 본 발명의 평관필름 공정 폐액으로부터 요오드화칼륨을 정제하는 방법을 수행하는 시스템의 일례를 나타낸 도식도이다.
이하 본 발명의 바람직한 실시예를 상세히 설명하기로 한다. 그러나, 본 발명은 여기서 설명되는 실시예에 한정되지 않고 다른 형태로 구체화될 수도 있다. 오히려, 여기서 소개되는 내용이 철저하고 완전해질 수 있도록 그리고 당업자에게 본 발명의 사상이 충분히 전달될 수 있도록 하기 위해 제공되는 것이다.
< 실시예 1>
(1) 요오드화칼륨 농축 단계
LCD 편광필름 제조 공정에서 발생한 폐액 30kg을 폐액저장조로부터 공급펌프를 이용하여 폐액 보조저장조로 이송하여 준비하였다. 상기 폐액의 요오드화칼륨 및 붕산 농도를 측정한 결과, 요오드화칼륨의 농도는 2.3%이고, 붕산의 농도는 2.4%였다. 상기 폐액 보조저장조로부터 고압펌프를 이용하여 폐액을 역삼투막을 통과시키되, 고압펌프에 의해 주어지는 압력은 40kg/cm3으로 하였다. 이와 같은 역삼투압 시스템을 통하여, 요오드화칼륨의 농도를 4.1%로 농축하였다.
이어서, 1차 감압 농축 단계로서, 폐액을 압력 -700mmHg의 조건 하에서 48℃의 온도에서 증발을 시작하여 85℃ 온도 이상까지 11시간 이상 연속하여 감압 농축함으로써, 요오드화칼륨의 농도가 14.1%가 되도록 한 후, 25℃의 냉각조 안에서 냉각시킨 후, 원심분리를 통해 붕산 및 기타 불순물을 제거하고 여액을 수득하였다. 그리고 나서, 수득된 여액을, 압력 -700mmHg의 조건 하에서 48℃의 온도에서 증발을 시작하여 85℃ 온도 이상까지 11시간 이상 연속하여 2차 감압 농축함으로써, 요오드화칼륨의 농도가 30.5%가 되도록 한 후, 25℃의 냉각조 안에서 냉각시킨 후, 원심분리를 통해 붕산 및 기타 불순물을 제거하고 여액을 수득하였다.
< 실시예 2>
(2) 요오드화칼륨 정제 공정
상기의 2차 감압 농축에 따라, 요오드화칼륨의 농도를 30.5%로 농축한 여액을 정제수로 희석하여, 요오드화칼륨의 농도가 19.9%이고, 붕산의 농도가 3.4%인 여액 1,100g을 비이커에 넣은 후, 수산화칼슘을 붕산 대비 당량 3배에 해당하는 양을 넣고 85℃에서 4시간 동안 교반하여 반응시킨 후 12시간 냉각방치한 후 여과하여, 붕산칼슘을 제거하였다.
그리고 나서, 붕산칼슘이 제거된 여과액에 탄산칼륨을 첨가하여 탄산이온을 생성하되, 이때 첨가하는 탄산칼륨의 양을 상기 여과액에 잔존하는 칼슘이온의 당량과 동일한 당량으로 40분 동안 천천히 교반한 후, 40분 동안 방치하고나서, 마이크로 필터로 여과하여 탄산칼슘 이온을 제거하고 여액을 분리하였다.
상기 탄산칼슘 이온이 제거된 여액에서 잔존하는 미량의 칼슘 이온을 제거하기 위해 약산성 이온교환수지를 넣고 4~5시간 교반하여 pH를 5~5.8로 조절한 후 여과하고 나서, 활성탄 충진조를 이용하여 기타 유기물 등을 흡착시킨 후, 마이크로필터를 이용하여 여과하였다.
< 실시예 3>
실시예 2의 "(1) 요오드화칼륨 농축 단계"에서와 동일하게, 요오드화칼륨 농축 단계를 수행하여 최종 수득된 여액 1,100g을 취하여, 실시예 2의 "(2) 요오드화칼륨 정제 단계"를 마찬가지로 수행하되, 실시예 2와 달리 붕산이 제거된 여과액에, 탄산이온을 첨가하는 방법으로서, 이산화탄소를 첨가하여 생성하는 방법을 이용하는 것만을 달리하였다.
즉, 상기 여액 1,100g에 이산화탄소를 주입하여 pH를 9.2가 되도록 한 후, 생성된 탄산칼슘을 마이크로필터로 여과하여 제거한 후, 여액을 분리한다. 이때 pH조건 즉, 액성을 일정한 알카리성으로 유지하는 것이 중요하다. 그리고 나서, 수산화칼륨 용액을 이용하여 pH를 11.3으로 조정한 후, 이산화탄소를 다시 주입하여 생성된 탄산칼슘을 제거하는 방식으로 이 단계를 3회 반복하였고 이때 칼슘 이온은 9.5ppm 이었다.
<시험평가>
상기 실시예 1, 실시예 2, 및 실시예 3에 있어서, 각 단계를 수행하면서 폐액의 정제 정도를 각 함유 불순물의 함량으로 표시한 결과는 다음 표 1 및 표 2,표 3과 같다
실시예 1에서의 폐액의 정제 정도 평가 결과
붕산(%) 유기물 (PVA) ppm pH 요오드화칼륨 농도
원액 2.4 4 4.6 2.3%
역삼투압 2.1 2 4.6 4.1%
1차 감압 농축 단계 후 5.2 <1 3.8 14.1
2차 감압 농축 단계 후 3.8 <1 3.7 30.5
실시예 2에서의 폐액의 정제 정도 평가 결과
Ca2 +(ppm) 붕산(%) pH 요오드화칼륨 농도
원액 20 3.44 4.66 19.98%
수산화칼슘 처리 후 1,065.83 불검출 12.3 *
탄산칼륨 처리 후 9.91 불검출 12.3 *
약산성 양이온 교환 수지 처리 후 불검출 불검출 5.49 *
활성탄 처리 후 불검출 불검출 7.51 19.59%
* 해당 단계에서, 요오드화칼륨 농도는 측정되지 않음
실시예 3에서의 폐액의 정제 정도 평가 결과
Ca2 +(ppm) 붕산(%) pH 요오드화칼륨 농도
원액 20 2.75 4.35 20.05%
수산화칼슘 처리 후 1,030.92 불검출 12.40 *
CO2 주입 후 9.5 불검출 8.2 *
약산성 양이온 교환 수지 처리 후 6.83 불검출 5.78 *
활성탄 처리 후 <1 불검출 7.31 19.85%
* 해당 단계에서, 요오드화칼륨 농도는 측정되지 않음
상기 표 2 및 표 3에서 확인되는 바와 같이, 본 발명의 방법을 구현한 실시예 2 및 실시예 3을 통하여 최종적으로 얻어진 용액에서는, 붕산과 기타 불순물이 검출되지 않았으며, 칼슘 이온이 1ppm 미만으로 검출되거나 칼슘이온이 검출되지 않아, 고순도로 정제된 요오드화칼륨 수용액을 얻을 수 있음을 확인하였다.

Claims (9)

  1. 편광필름 공정 폐액으로부터 요오드화칼륨을 정제하는 방법으로서,
    역삼투압 시스템을 이용하여 폐액을 요오드화칼륨의 농도가 3~6%로 될 때까지 농축하는 단계(제1공정);
    제1공정에서 얻어진 폐액을 요오드화칼륨의 농도가 12~20%로 될 때까지 1차로 감압 농축하고 나서, 냉각한 후 생성된 침전물을 제거하는 단계(제2공정);
    제2공정에서 침전물을 제거한 여액을 요오드화칼륨의 농도가 25~35%로 될 때까지 감압 농축하고 나서, 냉각한 후 생성된 침전물을 제거하는 단계(제3공정);
    제3공정에서 침전물을 제거한 여액에 수산화칼슘을 투입하여 반응시킨 후, 생성된 침전물을 제거하는 단계(제4공정);
    제4공정에서 침전물을 제거한 여액 내의 칼슘 이온을, 탄산이온과 반응시킨 후, 생성된 탄산칼슘을 제거하는 단계(제5공정);
    제5공정에서 탄산칼슘을 제거한 여액에 약산성 양이온교환 수지를 이용하여 잔존칼슘 이온을 제거하는 단계(제6공정); 및
    제6공정에서 칼슘 이온이 제거된 여액에 활성탄을 처리한 후 여과하는 단계(제7공정);
    를 포함하는 것을 특징으로 하는 편광필름 공정 폐액으로부터 요오드화칼륨을 정제하는 방법.
  2. 제 1 항에 있어서,
    상기 제 2 공정에서의 1차 감압 농축은, 압력 -700mmHg~-500mmHg 및 온도 45~85℃에서, 5~15시간 동안 연속하는 것을 특징으로 하는 편광필름 공정 폐액으로부터 요오드화칼륨을 정제하는 방법.
  3. 제 1 항에 있어서,
    상기 제 3 공정에서의 2차 감압 농축은, 압력 -700mmHg~-500mmHg 및 온도 45~85℃에서, 5~15시간 동안 연속하는 것을 특징으로 하는 편광필름 공정 폐액으로부터 요오드화칼륨을 정제하는 방법.
  4. 제 1 항에 있어서,
    상기 제 4 공정에서, 수산화칼슘을 투입하여 반응시키는 조건은, 온도 75~90℃에서 3~5시간 동안 교반하고, 이후 4~12시간 동안 방치하는 것을 특징으로 하는 편광필름 공정 폐액으로부터 요오드화칼륨을 정제하는 방법.
  5. 제 1 항에 있어서,
    상기 제 5 공정에서, 상기 여액 내의 칼슘 이온과 반응시키는 탄산이온은, 탄산칼륨을 투입함으로써 발생된 것을 특징으로 하는 편광필름 공정 폐액으로부터 요오드화칼륨을 정제하는 방법.
  6. 제 1 항에 있어서,
    상기 제 5 공정에서, 상기 여액 내의 칼슘 이온과 반응시키는 탄산이온은, 이산화탄소를 투입함으로서 생성된 것을 특징으로 하는 편광필름 공정 폐액으로부터 요오드화칼륨을 정제하는 방법.
  7. 제 6 항에 있어서,
    상기 제 5 공정에서, 상기 이산화탄소를 투입하여, 상기 여액의 pH가 8~10.5이 될 때, 탄산칼슘을 여과하여 제거하는 것을 특징으로 하는 편광필름 공정 폐액으로부터 요오드화칼륨을 정제하는 방법.
  8. 제 7 항에 있어서,
    상기 탄산칼슘을 제거한 후 얻은 여액에 수산화칼륨을 첨가하여 pH를 10.5~11.5로 조절한 후, 상기 여액 내의 칼슘 이온을, 이산화탄소를 투입하여 생성된 탄산이온과 반응시킨 후, pH가 8~10.5일 때 탄산칼슘을 여과하여 제거하는 것을 특징으로 하는 편광필름 공정 폐액으로부터 요오드화칼륨을 정제하는 방법.
  9. 제 1 항에 있어서,
    상기 제3공정 후, 제3공정에서 침전물을 제거한 여액에 물을 첨가하여 요오드화칼륨의 농도를 15~30%로 희석한 후, 제4공정에 사용하는 것을 특징으로 하는 편광필름 공정 폐액으로부터 요오드화칼륨을 정제하는 방법.
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