KR101308972B1 - Adsorbent having selective adsorption and preparing method of the same and recovery method of indium from wasted portabel device using the adsorbent - Google Patents
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Abstract
본 발명은 톱밥 분자의 수산화페놀기(-C6H5OH)가 인산기(PO4 3-)로 치환되어 이루어지며, 톱밥을 인산 요소 수용액에 침적하고 여과하여 고형분인 인산 함침 톱밥을 형성하는 단계, 상기 인산 함침 톱밥을 열처리하여 인산기 치환 톱밥을 형성하는 단계 및 상기 인산기 치환 톱밥을 수세 및 건조하는 단계에 의하여 구성되는 인듐 선택성 흡착제 및 그 제조 방법에 관한 것이다.
본 발명에 의하면 공장 폐수 등과 같이 여러 불순물을 함유한 인듐 함유 물질로부터 인듐을 제외한 각종 불순물들을 단시간에 제거하고, 인듐을 선택적으로 회수하도록 하여, 고순도의 인듐을 용이하게 수득할 수 있다.In the present invention, a phenol group (-C 6 H 5 OH) of the sawdust molecule is substituted by a phosphate group (PO 4 3- ), the step of immersing sawdust in an aqueous solution of phosphate phosphate and filtering to form a phosphate-impregnated sawdust as a solid And a step of forming the phosphate-substituted sawdust by heat-treating the phosphate-impregnated sawdust and washing and drying the phosphate-substituted sawdust, and a method for producing the indium selective adsorbent.
According to the present invention, various impurities other than indium can be removed in a short time from an indium-containing material containing various impurities such as factory wastewater, and indium can be selectively recovered, thereby easily obtaining high indium.
Description
본 발명은 유가 금속인 인듐만을 선택적으로 흡착하는 흡착제, 그 제조 방법 및 상기 흡착제를 사용하여 폐휴대용기기로부터 인듐을 회수하는 방법에 관한 것으로, 더욱 상세하게는 톱밥 분자의 수산화페놀기(-C6H5OH)가 인산기(PO4 3-)로 치환되어 이루어지며, 폐휴대용기기의 액정, 공장 폐수 등과 같이 여러 불순물을 함유한 인듐 함유 물질로부터 인듐을 제외한 각종 불순물들을 단시간에 제거하고 인듐을 선택적으로 회수하도록 하여 고순도의 인듐을 용이하게 수득할 수 있는 인듐 선택성 흡착제, 그 제조 방법 및 상기 인듐 선택성 흡착제를 사용하여 폐휴대용기기로부터 인듐을 회수하는 방법에 관한 것이다.
The present invention relates to an adsorbent for selectively adsorbing only indium which is a valuable metal, a method for preparing the same, and a method for recovering indium from a waste portable device using the adsorbent, and more particularly, a phenolic hydroxide group (-C 6) of a sawdust molecule. H 5 OH) is substituted by phosphoric acid group (PO 4 3- ), and removes various impurities except indium in a short time from indium-containing materials including various impurities such as liquid crystal and factory wastewater The present invention relates to an indium selective adsorbent capable of easily obtaining high purity indium by recovering the same, a method for preparing the same, and a method for recovering indium from waste portable equipment using the indium selective adsorbent.
인듐의 대부분은 인듐 주석 산화물(ITO : indium tin oxide) 또는 인듐 아연 산화물(IZO : indium zinc oxide)로서, 투명 도전막에 이용되며, 인듐 시장 전체의 약 70%를 차지하고, 재생된 것까지 포함하면 80% 가까이 달한다.Most of indium is indium tin oxide (ITO) or indium zinc oxide (IZO), which is used for transparent conductive films, accounts for about 70% of the entire indium market, and includes regenerated materials. Nearly 80%
한편, 투명 도전막이 사용되는 평면 표시 장치(FPD) 산업에서 컴퓨터의 액정 표시 장치 뿐만 아니라, 박형 대형 텔레비전의 수요가 크게 증가되고 있다. 또한, 유럽연합(EU)가 납 규제를 강화함에 따라, 향후 인듐을 포함하는 저융점 합금으로 이루어지는 무연 땜납에 대한 요구가 증가하고 수요가 커질 것으로 예상된다.On the other hand, in the flat panel display (FPD) industry in which a transparent conductive film is used, there is a great increase in the demand for thin-type large-sized televisions as well as computer liquid-crystal display devices. In addition, as the European Union (EU) strengthens lead regulations, the demand for lead-free solder consisting of low melting point alloys including indium is expected to increase and demand will increase.
이와 같은 시장 동향에 따라서, 인듐 가격이 상승하는 경향을 보이고 있으며, 동시에 원료의 확보를 위하여 쟁탈전이 벌어지는 상황마저 예상된다.In accordance with such market trends, indium prices are on the rise, and at the same time, there is expected to be a battle to secure raw materials.
이러한 배경으로 인하여, 인듐을 재생하는 분위기가 확산되고 있으며, 인듐의 재생은 단순한 환경 기술이 아닌, 중요한 경제성을 가지는 소재 회수 기술이라고 할 것이다.Due to this background, an atmosphere of regenerating indium is spreading, and regeneration of indium is not merely an environmental technology, but a material recovery technology having important economic feasibility.
게다가 인듐의 경우에는, 추출할 수 있는 주된 광석이 없고, 공업적으로는 아연 제련의 부산물 또는 납 제련의 부산물, 특히 매연 중에 농축되어 있는 인듐을 회수하는 것에 의하여 생산되어 왔다. 즉, 인듐을 회수할 수 있는 원료에는 아연, 철, 구리, 알루미늄, 갈륨, 비소 또는 카드뮴 등의 금속 불순물이 많이 포함되어 있고, 이들 금속 성분 이외에도 미량 포함되는 불순물의 종류가 많다.In the case of indium, moreover, there is no major ore that can be extracted and industrially produced by recovering by-products of zinc smelting or by-products of lead smelting, particularly indium concentrated in soot. That is, the raw material which can collect indium contains many metal impurities, such as zinc, iron, copper, aluminum, gallium, arsenic, or cadmium, and there are many kinds of impurities contained in trace amount besides these metal components.
따라서 상기 금속 불순물을 제거하고, 고순도의 인듐을 회수하기 위해서는 복잡한 공정이 필요하다. 일반적으로 상기 인듐의 회수 공정은 pH를 조정하여 인듐을 수산화물로 침전시키는 방법, 황화제를 첨가하여 불순물을 유화물로 침전시키는 방법, 금속 알루미늄, 아연, 카드뮴이나 아연-카드뮴 합금 등을 첨가하여 인듐을 치환 석출시키는 방법, 용매 추출에 의하여 인듐을 회수하는 방법, 이온 교환법에 의하여 인듐을 회수하는 방법 등의 화학적 정제 방법과 전해정련 방법의 조합에 의하여 행해지고 있다.Therefore, a complex process is required to remove the metal impurities and recover high purity indium. In general, the recovery process of the indium is to adjust the pH to precipitate the indium into the hydroxide, to add the sulfiding agent to precipitate the impurities into the emulsion, to add the metal aluminum, zinc, cadmium or zinc-cadmium alloy, etc. It is performed by the combination of chemical refining methods and electrolytic refining methods, such as a method of performing precipitation precipitation, a method of recovering indium by solvent extraction, and a method of recovering indium by ion exchange.
pH를 조정하여 불순물을 수산화물로 침전시키는 방법이 일본공개특허 제2007-056367호 또는 일본공개특허 제2007-131953호에서 공개되어 있다. 주로 각각의 금속 이온이 수산화물을 생성하는 pH 영역의 차이를 이용하여 pH를 조정하여 불순물을 수산화물로 침전시키는 것이다. 예를 들면, 아연 및 알루미늄과 인듐의 분리는 pH 12 이상으로 조절하여 아연, 알루미늄을 용해하고, 인듐을 수산화물로서 침전시키고 회수하는 방법이 개시되어 있다. 그러나 이 방법에서 생성된 인듐의 수산화물은 여과성이 극히 나쁘기 때문에 여과 설비가 대형화되고, 작업 시간도 지연되며, 특히 철, 구리, 비소 또는 카드뮴 등의 불순물과 인듐 사이의 분리가 곤란하다는 문제점이 있다.A method of adjusting the pH to precipitate impurities into hydroxide is disclosed in Japanese Unexamined Patent Publication No. 2007-056367 or Japanese Unexamined Patent Publication No. 2007-131953. It is mainly to adjust the pH using the difference in the pH range where each metal ion produces a hydroxide to precipitate impurities into the hydroxide. For example, the separation of zinc, aluminum and indium is controlled to
황화제를 첨가하여 불순물을 유화물로 침전시키는 방법이 한국공개특허 제2007-0101368호 또는 일본공개특허 제2007-131953호에서 공개되어 있다. 주로 금속 유화물의 용해도 차이를 이용한 것으로 황화제를 첨가하여 불순물을 유화물로 침전시킨다. 그러나 전술한 바와 같이 인듐을 회수할 수 있는 원료는 많은 금속 불순물을 포함하기 때문에 순도가 낮은 유화물들이 대량으로 발생한다. 따라서, 이러한 유화물은 일반적으로 여과성이 나쁘고, 얻어진 인듐의 유화물을 침출하는 경우에, 황산 분위기 만으로는 인듐을 완전히 침출시킬 수 없다는 문제점이 있다.A method of precipitating impurities into an emulsion by adding a sulfiding agent is disclosed in Korean Patent Laid-Open Publication No. 2007-0101368 or Japanese Patent Laid-Open Publication No. 2007-131953. The difference in the solubility of the metal emulsion is mainly used, and the sulfiding agent is added to precipitate impurities into the emulsion. However, as described above, since the raw material capable of recovering indium contains many metal impurities, low-purity emulsions are generated in large quantities. Therefore, such emulsions generally have poor filterability, and in the case of leaching the obtained indium emulsion, there is a problem in that indium sulfate alone cannot be completely leached.
금속 알루미늄, 아연, 카드뮴이나 아연-카드뮴 합금 등을 첨가하여 인듐을 치환 석출시키는 방법이 한국공개특허 제2008-0031661호, 일본공개특허 제2008-207976호 및 일본공개특허 제2007-009274호에서 공개되어 있다. 상기와 같이 금속 알루미늄, 아연, 카드뮴이나 아연-카드뮴 합금 등을 첨가하여 인듐을 치환 석출시키는 방법은, 인듐 보다 귀금속 불순물을 더 포함하는 경우에는 상기 귀금속 불순물과 인듐의 분리가 불가능하다는 문제점이 있다.A method of substituting and depositing indium by adding metal aluminum, zinc, cadmium or zinc-cadmium alloy is disclosed in Korean Patent Laid-Open No. 2008-0031661, Japanese Patent Laid-Open No. 2008-207976 and Japanese Patent Laid-Open No. 2007-009274 It is. As described above, the method of substituting and depositing indium by adding metal aluminum, zinc, cadmium or zinc-cadmium alloy, etc., has a problem in that separation of the noble metal impurity and indium is impossible when the noble metal impurity is further included.
상기 용매 추출에 의하여 인듐을 회수하는 방법, 이온 교환법에 의하여 인듐을 회수하는 방법은 불순물의 종류에 따라 전처리 부담이 커져서 작업 코스트가 높다는 문제점이 있다.The method of recovering indium by the solvent extraction and the method of recovering indium by the ion exchange method have a problem in that the pretreatment burden increases according to the type of impurities, resulting in high operating cost.
또한, 화학적 정제 방법을 거치더라도 금속 불순물의 분리가 불충분하기 때문에 상기 화학적 정제 방법과 조합되는 전해 제련 방법도 수용액 중에 목적 금속을 침출시켜 두고 전기 분해하여 음극에 고순도의 금속을 얻을 수 있는 간편한 전해 채취법을 채용하지 못하고, 목적 금속을 양극으로 하고 고순도 금속을 음극으로 하는 번잡한 전해 정제법을 채용하지 않을 수 없다.In addition, since the separation of metal impurities is insufficient even through the chemical purification method, the electrolytic smelting method combined with the above chemical purification method also has a simple electrolytic sampling method in which the target metal is leached in an aqueous solution and electrolyzed to obtain a high purity metal on the negative electrode. It is not possible to employ a complicated electrolytic refining method using a target metal as an anode and a high purity metal as a cathode.
상기와 같은 어떠한 방법도 각각 결점을 가지고 있으며, 상기의 방법들을 조합시킨다 하더라도 고순도 인듐을 회수하기 위해서는 설비가 복잡한 동시에 공정이 번잡하다. 따라서 고순도 인듐을 생산하는 경제적이면서 간편한 수단 또는 방법, 바람직하게는 인듐을 제외한 각종 불순물들을 단시간에 제거하고, 유가 금속들 중에서 인듐을 선택적으로 회수할 수 있는 인듐 선택성 흡착제가 절실하게 요구되고 있다.
Any of the above methods have their drawbacks, and even if the above methods are combined, the process is complicated and complicated to recover high purity indium. Therefore, there is an urgent need for an economical and convenient means or method for producing high purity indium, preferably an indium selective adsorbent capable of removing various impurities other than indium in a short time and selectively recovering indium from valuable metals.
본 발명이 해결하려는 과제는 폐휴대용기기의 액정이나 공장 폐수 등과 같이 여러 불순물을 함유한 인듐 함유 물질로부터 인듐을 제외한 각종 불순물들을 단시간에 제거하고, 인듐을 선택적으로 회수하도록 하여, 고순도의 인듐을 용이하게 수득할 수 있는 인듐 선택성 흡착제, 그 제조 방법 및 상기 흡착제를 사용하여 폐휴대용기기로부터 인듐을 회수하는 방법을 제공함에 있다.
The problem to be solved by the present invention is to remove various impurities except indium in a short time from the indium-containing material containing various impurities, such as liquid crystal or factory wastewater of the waste portable device, and to selectively recover the indium, to facilitate high purity indium It is to provide an indium selective adsorbent, a method for preparing the same and a method for recovering indium from waste portable equipment using the adsorbent.
본 발명은 톱밥 분자의 수산화페놀기(-C6H5OH)가 인산기(PO4 3-)로 치환되어 이루어지는 것을 특징으로 하는 인듐 선택성 흡착제를 제공한다.The present invention provides an indium selective adsorbent, characterized in that the phenol group (-C 6 H 5 OH) of the sawdust molecule is substituted with a phosphoric acid group (PO 4 3- ).
상기 인듐 선택성 흡착제에 흡착된 인듐을 탈리하는데 사용되는 인듐 탈리제는 염산, 에틸렌디아민테트라아세트산(EDTA : ethylenediaminetetraacetic acid) 및 니트릴아세트산(NTA : nitrilotriacetic acid)으로 이루어지는 군으로부터 선택되는 적어도 하나 이상의 인듐 탈리제가 포함된다.Indium desorption agent used to desorb the indium adsorbed on the indium selective adsorbent is at least one indium desorbent selected from the group consisting of hydrochloric acid, ethylenediaminetetraacetic acid (EDTA) and nitrilotriacetic acid (NTA) Included.
또한, 본 발명은 톱밥을 인산 요소 수용액에 침적하고 여과하여 고형분인 인산 함침 톱밥을 형성하는 단계, 상기 인산 함침 톱밥을 열처리하여 톱밥 분자의 수산화페놀기(-C6H5OH)가 인산기(PO4 3-)로 치환된 인산기 치환 톱밥을 형성하는 단계 및 상기 인산기 치환 톱밥을 수세 및 건조하는 단계를 포함하는 인듐 선택성 흡착제의 제조 방법을 제공한다.In addition, the present invention is the step of immersing sawdust in aqueous solution of urea phosphate and filtering to form a phosphate impregnated sawdust which is a solid content, the phenol group (-C 6 H 5 OH) of the sawdust molecule by heat treatment of the phosphate impregnated sawdust is a phosphate group (PO forming a phosphoric acid group substituted by a substituted sawdust 4 3-) and provides a method for producing an indium-selective adsorbent, comprising the phosphate group substituted washed with water and dried sawdust.
상기 인산 함침 톱밥을 형성하는 단계에서 사용되는 인산 요소 수용액은 인산 50 중량부에 대하여, 물 40∼60 중량부가 포함되어 이루어질 수 있다.The aqueous solution of phosphate urea used in the step of forming the phosphate-impregnated sawdust may be made to include 40 to 60 parts by weight of water with respect to 50 parts by weight of phosphoric acid.
상기 인산기 치환 톱밥을 형성하는 단계에서 인산 함침 톱밥의 열처리는 80∼120 ℃에서 실시할 수 있다..Heat treatment of the phosphate-impregnated sawdust in the step of forming the phosphate-substituted sawdust can be carried out at 80 ~ 120 ℃.
상기 인산기 치환 톱밥을 형성하는 단계에서 인산 함침 톱밥의 열처리는 90∼150 분간 실시할 수 있다.In the step of forming the phosphate-substituted sawdust, the heat treatment of the phosphate-impregnated sawdust can be carried out for 90 to 150 minutes.
또한, 본 발명은 폐휴대용기기에서 액정을 회수하는 단계, 상기 액정을 알칼리 용액으로 용해하여 인듐 함유 잔사를 회수하는 단계, 상기 인듐 함유 잔사를 산에 용해하여 인듐 용해액을 형성하는 단계, 상기 인듐 용해액의 인듐 이온을 금속 치환 반응에 의해 인듐으로 환원하고 남은 폐액을 회수하는 단계, 상기 폐액의 인듐을 톱밥 분자의 수산화페놀기(-C6H5OH)가 인산기(PO4 3-)로 치환되어 이루어지는 인듐 선택성 흡착제로 흡착시키는 단계 및 상기 인듐 선택성 흡착제에 흡착된 인듐을 인듐 탈리제로 탈리하여 회수하는 단계를 포함하는 폐휴대용기기로부터 인듐을 회수하는 방법을 제공할 수 있다. In addition, the present invention is a step of recovering the liquid crystal in a waste portable device, dissolving the liquid crystal in an alkaline solution to recover the indium-containing residue, dissolving the indium-containing residue in an acid to form an indium solution, the indium Recovering the remaining waste liquid after reducing the indium ions of the solution to indium by a metal substitution reaction, the phenol group (-C 6 H 5 OH) of the sawdust molecule is converted into a phosphoric acid group (PO 4 3- ) It is possible to provide a method for recovering indium from a waste portable device, the method including adsorbing with an indium selective adsorbent which is substituted and recovering the indium adsorbed on the indium selective adsorbent by an indium desorbent.
상기 인듐 이온을 흡착시키는 단계는 폐액을 pH3.5로 조절하여 실시하는 것이 바람직하다.
Adsorption of the indium ions is preferably performed by adjusting the waste liquid to pH 3.5.
본 발명에 의하면, 폐휴대용기기의 액정, 공장 폐수 등과 같이 여러 불순물을 함유한 인듐 함유 물질로부터 인듐을 제외한 각종 불순물들을 단시간에 제거하고, 인듐을 선택적으로 회수하도록 하여, 고순도의 인듐을 용이하게 수득할 수 있도록 지원하는 인듐 선택성 흡착제를 제공한다.According to the present invention, various impurities other than indium are removed from the indium-containing material containing various impurities such as liquid crystal and factory waste water of waste portable equipment in a short time, and indium is selectively recovered to obtain high purity indium easily. Provide an indium selective adsorbent to help.
또한, 본 발명은 폐기물인 톱밥을 중금속 흡착제로 이용함으로써 자원의 재활용을 가능하게 하는 효과를 지니고 있다.
In addition, the present invention has the effect of enabling the recycling of resources by using a sawdust as a waste as a heavy metal adsorbent.
도 1은 본 발명의 실시예 1에 의한 인듐 선택성 흡착제의 SEM 사진이다.
도 2는 본 발명의 실시예 1에 의한 인듐 선택성 흡착제의 EDX 스펙트럼 차트이다.
도 3은 본 발명의 실시예 2에 의한 인듐 선택성 흡착제의 SEM 사진이다.
도 4는 본 발명의 실시예 2에 의한 인듐 선택성 흡착제의 EDX 스펙트럼 차트이다.
도 5는 비교예인 참나무 톱밥의 SEM 사진이다.
도 6은 비교예인 참나무 톱밥의 EDX 스펙트럼 차트이다.
도 7은 실시예 1의 인듐 선택성 흡착제의 pH에 따른 유가 금속의 흡착률 그래프이다.
도 8은 실시예 2의 인듐 선택성 흡착제의 pH에 따른 유가 금속의 흡착률 그래프이다.
도 9는 실시예 1의 인듐 선택성 흡착제의 투입량 변화에 따른 인듐 이온의 선택적 제거율 및 흡착능 변화 차트이다.
도 10은 실시예 1의 인듐 선택성 흡착제의 시간 변화에 따른 인듐 이온의 제거율 및 pH 변화 차트이다.
도 11은 인듐 선택성 흡착제의 인듐 탈리에 사용되는 탈리제의 인듐 탈리 효율 그래프이다.
도 12는 실시예 4에서 인듐 함유 잔사의 금속 추출률의 측정 결과이다.1 is a SEM photograph of the indium selective adsorbent according to Example 1 of the present invention.
2 is an EDX spectral chart of the indium selective adsorbent according to Example 1 of the present invention.
3 is a SEM photograph of the indium selective adsorbent according to Example 2 of the present invention.
4 is an EDX spectral chart of the indium selective adsorbent according to Example 2 of the present invention.
5 is an SEM photograph of oak sawdust as a comparative example.
6 is an EDX spectrum chart of oak sawdust as a comparative example.
7 is a graph of adsorption rate of valuable metals according to pH of the indium selective adsorbent of Example 1. FIG.
8 is a graph of adsorption rate of valuable metals according to pH of the indium selective adsorbent of Example 2. FIG.
9 is a chart showing the selective removal rate and adsorption capacity change of indium ions according to the dosage of the indium selective adsorbent of Example 1;
FIG. 10 is a chart illustrating removal rate and pH change of indium ions over time of the indium selective adsorbent of Example 1. FIG.
11 is a graph of indium desorption efficiency of a desorption agent used for indium desorption of an indium selective adsorbent.
12 shows measurement results of metal extraction rates of indium-containing residues in Example 4. FIG.
이하, 첨부된 도면을 참조하여 본 발명에 따른 바람직한 실시예를 상세하게 설명한다. 그러나, 이하의 실시예는 이 기술분야에서 통상적인 지식을 가진 자에게 본 발명이 충분히 이해되도록 제공되는 것으로서 여러 가지 다른 형태로 변형될 수 있으며, 본 발명의 범위가 다음에 기술되는 실시예에 한정되는 것은 아니다. 실시예를 참조하여 본 발명의 인듐 선택성 흡착제에 대하여 상세하게 설명한다.Hereinafter, preferred embodiments of the present invention will be described in detail with reference to the accompanying drawings. However, it should be understood that the following embodiments are provided so that those skilled in the art will be able to fully understand the present invention, and that various modifications may be made without departing from the scope of the present invention. It is not. The indium selective adsorbent of the present invention will be described in detail with reference to Examples.
습식법을 이용한 유가 금속의 회수기술은 다량의 폐액을 발생하게 되며, 이때 폐수 내에는 어느 정도의 유가 금속이 함유되어 있다. 이를 그냥 방출한다면 유가 금속의 유실에 따른 경제적 손실이 발생하게 되며, 이것의 최소화를 위한 기술개발이 필요하다. 현재 상용 이온교환수지를 이용하여 폐수로부터 유가 금속을 회수하는 연구가 있지만 미미한 실정이다. 그래서 내구성이 뛰어나고 특정 유가 금속에 대하여 선택성(Selectivity)이 뛰어난 경제성 있는 흡착제의 개발이 필요하다. The recovery of valuable metals by the wet method generates a large amount of waste liquid, and the waste water contains a certain amount of valuable metals. If it is just released, economic losses are caused by the loss of valuable metals, and technology development is required to minimize them. Currently, there is a research to recover valuable metals from wastewater using commercial ion exchange resins, but the situation is insignificant. Therefore, there is a need to develop an economical adsorbent having excellent durability and excellent selectivity with respect to specific valuable metals.
최근에 폐양모(waste wool), 땅콩껍질(nut wastes), 톱밥(tree barks), 폐면(waste cotton) 등과 같은 농업 폐기물을 이용하여 중금속을 제거하고자 하는 연구가 진행되고 있으며, 중금속 흡착제로서 상당한 가능성을 보여주고 있다. 이러한 농업 폐기물 등을 중금속 흡착제로 사용하였을 때 가격이 아주 저렴하여 경제적인 공정이라는 아주 큰 장점을 가지게 된다. Recently, research has been conducted to remove heavy metals using agricultural waste such as waste wool, peanut wastes, tree barks, waste cotton, etc. Is showing. When such agricultural waste is used as a heavy metal adsorbent, it is very inexpensive and has a great advantage of economic process.
본 발명의 연구자들은 여러 가지 폐기물 흡착제 중에서 인듐에 대해 선택성이 가장 높은 톱밥을 이용하여, 아연와 인듐의 혼합용액으로부터 인듐을 선택적으로 흡착하여 회수하는 연구를 수행하였다. The researchers of the present invention conducted a study of selectively adsorbing and recovering indium from a mixed solution of zinc and indium using sawdust having the highest selectivity to indium among various waste adsorbents.
또한, 인듐의 선택성을 증가시키기 위해서 톱밥이 구비하고 있는 수산화페놀기(-C6H5OH)를 인산기(PO4 3-)로 치환하여 화학적으로 변형시켰으며, 이는 기존의 상업용 이온교환수지를 대체하기 위해서 반드시 필요하다. In addition, in order to increase the selectivity of indium, the sawdust equipped with phenolic hydroxide group (-C 6 H 5 OH) was chemically modified by replacing with a phosphoric acid group (PO 4 3- ), which is a conventional commercial ion exchange resin It is necessary to replace.
목재 폐기물인 톱밥의 주요 흡착기능기는 카르복실기(-COOH)와 수산화페놀기(-C6H5OH)이며, 이 중에서 수산화페놀기(-C6H5OH)의 경우 금속에 대해서 흡착능이 낮은 것으로 알려져 있다. 따라서, 본 발명의 연구자들은 금속에 대해서 흡착능이 낮은 수산화페놀기(-C6H5OH)를 화학적으로 치환하여 인듐에 대한 선택성이 큰 작용기로 변형시키고자 한다. The main adsorption functions of sawdust, wood waste, are carboxyl group (-COOH) and phenolic hydroxide group (-C 6 H 5 OH). Among these, phenolic hydroxide group (-C 6 H 5 OH) has low adsorption capacity for metals. Known. Therefore, the researchers of the present invention are to chemically substitute a phenolic hydroxide group (-C 6 H 5 OH) having a low adsorption capacity for the metal to transform into a functional group having a high selectivity to indium.
다양한 화합물 중에서도 포스포네이트(phosphonate), 포스폰산(phosphonic acid)을 지닌 화합물이 인듐에 대해서 높은 선택성을 지니는 것으로 알려져 있다. Among various compounds, compounds having phosphonate and phosphonic acid are known to have high selectivity to indium.
따라서, 본 발명에서는 톱밥 분자의 주요 흡착기능기인 수산화페놀기(-C6H5OH)가 인듐에 대해서 높은 선택성을 지닌 인산기(PO4 3 -)로 치환되어 화학구조가 변형됨으로써, 인듐을 선택적으로 흡착하여 회수할 수 있는 인듐 선택성 흡착제가 제공되는 것이다.Accordingly, the present invention phosphoric acid group (PO 4 3 -) having a high selectivity with respect to the main suction function of the molecule due sawdust hydroxide phenol group (-C 6 H 5 OH) in the indium being substituted by a modified chemical structure, the optional indium It is to provide an indium selective adsorbent that can be recovered by adsorption.
또한, 인듐 선택성 흡착제에 흡착된 인듐은 염산(HCl), 질산(HNO3), 에틸렌디아민테트라아세트산(EDTA : ethylene diaminetetraacetic acid), 니트릴아세트산(NTA : nitrilo triacetic acid), 수산화나트륨(NaCl) 등을 단독으로 사용하거나 2종 이상 혼합하여 사용되는 인듐 탈리제에 의하여 탈리된다.Indium adsorbed on the indium selective adsorbent may include hydrochloric acid (HCl), nitric acid (HNO 3 ), ethylene diaminetetraacetic acid (EDTA), nitrilo triacetic acid (NTA), sodium hydroxide (NaCl), and the like. It is detached by an indium desorbent used alone or in mixture of two or more thereof.
이하에서, 본 발명의 인듐 선택성 흡착제의 제조 방법에 대하여 상세하게 설명한다.Hereinafter, the manufacturing method of the indium selective adsorbent of this invention is demonstrated in detail.
본 발명의 인듐 선택성 흡착제의 제조 방법은 톱밥을 인산 요소 수용액에 침적하고 여과하여 고형분인 인산 함침 톱밥을 형성하는 단계가 포함된다.The method for producing an indium selective adsorbent of the present invention includes the steps of immersing sawdust in an aqueous solution of urea phosphate and filtering to form a solid phosphate impregnated sawdust.
톱밥 분자의 주요 흡착기능기인 수산화페놀기(-C6H5OH)가 인산기(PO4 3-)로 치환되어 화학구조가 변형된 인듐 선택성 흡착제를 제조하기 위해서는, 톱밥에 인산(H3PO4)이 균일하게 침투된 상태인 인산 함침 톱밥을 형성해야 한다.Phosphoric acid (H 3 PO 4) was added to sawdust to prepare an indium selective adsorbent whose chemical structure was modified by replacing phenolic hydroxide group (-C 6 H 5 OH), which is the main adsorption functional group of sawdust molecules, with phosphoric acid group (PO 4 3- ). ) Should form phosphate-impregnated sawdust with uniform penetration.
이에 따라, 인산, 상기 인산의 농도를 조절하기 위한 물을 주요 성분으로 하고, 그 이외에 톱밥 분자의 수산화페놀기(-C6H5OH)가 인산기(PO4 3-)로 치환되는 것을 촉진하는 요소(Urea)를 적정량 혼합하여 인산 요소 수용액을 형성한다. Accordingly, phosphoric acid, water for controlling the concentration of the phosphoric acid as a main component, and in addition to promoting the substitution of the phenolic hydroxide group (-C 6 H 5 OH) of the sawdust molecule with a phosphoric acid group (PO 4 3- ) A proper amount of urea (Urea) is mixed to form an aqueous solution of urea phosphate.
구체적으로, 인산 함침 톱밥을 형성하기 위하여 사용되는 인산 요소 수용액은 인산 50 중량부에 대하여, 물 40∼60 중량부가 포함되고, 여기에 적정량의 요소가 혼합되어 구성되는 것이다. 인산 요소 수용액을 구성하도록 인산 50 중량부에 혼합되는 물의 함량이 40 중량부 미만이면 상기 인산 요소 수용액을 사용하여 제조되는 인듐 선택성 흡착제의 인듐에 대한 이온 선택성이 저하될 수 있으며, 인산 요소 수용액을 구성하도록 인산 50 중량부에 혼합되는 물의 함량이 60 중량부를 초과하면 상기 인산 요소 수용액을 사용하여 제조되는 인듐 선택성 흡착제의 인듐 흡착능이 저하될 수 있다.Specifically, the aqueous solution of urea phosphate used to form the phosphoric acid-impregnated sawdust is 40 to 60 parts by weight of water with respect to 50 parts by weight of phosphoric acid, and an appropriate amount of urea is mixed therein. If the amount of water mixed in 50 parts by weight of phosphoric acid to form an aqueous solution of urea phosphate is less than 40 parts by weight, the ion selectivity of the indium selective adsorbent prepared using the aqueous urea phosphate solution may be lowered, thereby forming an aqueous solution of urea phosphate. When the amount of water mixed with 50 parts by weight of phosphoric acid exceeds 60 parts by weight, the indium adsorption capacity of the indium selective adsorbent prepared using the aqueous urea phosphate solution may be lowered.
상기와 같은 조성의 인산 요소 수용액과 톱밥을 혼합한 상태에서, 상기 톱밥에 인산이 충분히 균일하게 침투하도록 일정한 시간 동안 유지한 후에, 상기 인산 요소 수용액과 톱밥의 혼합물을 여과하여 액상 성분을 분리 제거하고 고형분인 인산 함침 톱밥을 회수하여 수득한다.In a state in which the aqueous solution of urea phosphate and the sawdust of the composition as described above is maintained for a predetermined time so that phosphoric acid is sufficiently uniformly penetrated into the sawdust, the mixture of the aqueous solution of urea phosphate and sawdust is filtered and separated Obtained by recovering solid phosphate-impregnated sawdust.
또한, 본 발명의 인듐 선택성 흡착제의 제조 방법은 상기 인산 함침 톱밥을 열처리하여 톱밥 분자의 수산화페놀기(-C6H5OH)가 인산기(PO4 3-)로 치환된 인산기 치환 톱밥을 형성하는 단계가 포함된다.In addition, in the method for producing an indium selective adsorbent of the present invention, the phosphate-impregnated sawdust is heat-treated to form a phosphate-substituted sawdust in which the phenolic hydroxide group (-C 6 H 5 OH) of the sawdust molecule is substituted with a phosphate group (PO 4 3- ). Steps are included.
상기와 같이 톱밥에 인산(H3PO4)이 침적되어 이루어진 인산 함침 톱밥을 열처리하여, 톱밥 분자의 수산화페놀기(-C6H5OH)를 인듐에 대해서 높은 선택성을 지닌 인산기(PO4 3-)로 치환함으로써, 인듐을 선택적으로 흡착할 수 있는 인산기 치환 톱밥을 형성한다.Phosphoric acid-impregnated sawdust formed by depositing phosphoric acid (H 3 PO 4 ) on sawdust as described above, and a phosphate group (PO 4 3) having high selectivity to indium for the phenolic hydroxide group (-C 6 H 5 OH) of the sawdust molecule -) to form a phosphate group substituted sawdust which can selectively adsorb an indium by substitution with.
구체적으로, 톱밥 분자에 인산(H3PO4)이 균일하게 침투된 상태인 인산 함침 톱밥을 80∼120 ℃에서 90∼150 분간 열처리하여 톱밥 분자의 수산화페놀기(-C6H5OH)가 인산기(PO4 3 -)로 치환된 인산기 치환 톱밥을 형성하는 것이다.Specifically, phosphate-impregnated sawdust in which phosphoric acid (H 3 PO 4 ) is uniformly infiltrated into sawdust molecules is heat-treated at 80 to 120 ° C. for 90 to 150 minutes to form a phenol group (-C 6 H 5 OH) of the sawdust molecule. a phosphate group (PO 4 3 -) a phosphoric acid group substituted with to form a substituted sawdust.
인산기 치환 톱밥을 형성하도록 인산 함침 톱밥을 열처리하는 온도가 80 ℃ 미만이면 상기 인산 함침 톱밥 분자의 수산화페놀기(-C6H5OH)가 인산기(PO4 3-)로 제대로 치환되지 않을 수 있으며, 인산 함침 톱밥을 열처리하는 온도가 120 ℃를 초과하면 인산기 치환 톱밥이 열화되어 실용성이 저하된다. 또한, 인산기 치환 톱밥을 형성하도록 인산 함침 톱밥을 열처리하는 시간이 90 분 미만이면 상기 인산 함침 톱밥 분자에 대한 인산기(PO4 3 -)의 치환율이 저하될 수 있으며, 인산 함침 톱밥을 열처리하는 시간이 150 분을 초과하면 상기 인산 함침 톱밥 분자에 대한 인산기(PO4 3-)의 치환이 더 이상 진행되지 않을 수 있다.When the temperature of heat-treating the phosphate-impregnated sawdust to form a phosphate-substituted sawdust is less than 80 ℃, the phenolic hydroxide group (-C 6 H 5 OH) of the phosphate-impregnated sawdust molecule may not be properly substituted with a phosphate group (PO 4 3- ) When the temperature for heat-treating the phosphate-impregnated sawdust exceeds 120 ° C., the phosphate-substituted sawdust deteriorates and the practicality is lowered. In addition, if the phosphate groups have time to heat treating the phosphate impregnated sawdust to form a substituted sawdust less than 90 minutes a phosphate group (PO 4 3 -) for the phosphoric acid impregnated sawdust molecule and the degree of substitution of the can be reduced, the time of heat-treating the acid-impregnated sawdust If it exceeds 150 minutes, the substitution of the phosphate group (PO 4 3- ) for the phosphate-impregnated sawdust molecule may not proceed any further.
또한, 본 발명의 인듐 선택성 흡착제의 제조 방법은 상기 인산기 치환 톱밥을 수세 및 건조하는 단계가 포함된다.In addition, the method for producing an indium selective adsorbent of the present invention includes washing and drying the phosphate-substituted sawdust.
상기와 같이 인산 함침 톱밥이 열처리되어 톱밥 분자의 수산화페놀기(-C6H5OH)가 인산기(PO4 3 -)로 치환된 상태인 인산기 치환 톱밥을 수세 및 여과하여 인산 등의 미반응 물질을 제거한 후에, 상온에서 건조하여 인듐 선택성 흡착제를 제조한다.
Unreacted material, such as a state of a phosphate group by washing with water and filtering the substituted phosphoric acid is substituted by sawdust-phosphate sawdust impregnated is heat-treated hydroxide sawdust molecular phenol group (-C 6 H 5 OH) is a phosphate group (PO 4 3) as described above After the removal, it is dried at room temperature to prepare an indium selective adsorbent.
이하에서, 본 발명에 따른 인듐 선택성 흡착제의 실시예들을 더욱 구체적으로 제시하며, 다음에 제시하는 실시예들에 본 발명이 한정되는 것은 아니다. Hereinafter, examples of the indium selective adsorbent according to the present invention will be described in more detail, and the present invention is not limited to the following examples.
<실시예 1>≪ Example 1 >
1. 참나무 톱밥 50 g을 인산(Sigma Aldrich사 제품, 시약, 농도 85 중량%) 500 ㎖, 요소(Sigma Aldrich사 제품, 시약) 22.4 g, 증류수 500 ㎖로 이루어진 인산 요소 수용액에 혼합하여 10분간 교반하여 톱밥과 인산 요소 수용액의 혼합물을 형성하였다. 상기 톱밥과 인산 요소 수용액의 혼합물을 24시간 동안 유지한 후에 필터로 여과하여 고형분인 인산 함침 톱밥을 수득하였다.1. Mix 50 g of oak sawdust with 500 ml of phosphoric acid (Sigma Aldrich, reagent, concentration 85% by weight), 22.4 g of urea (Sigma Aldrich, reagent), and 500 ml of distilled water and stir for 10 minutes. Thereby forming a mixture of sawdust and aqueous solution of urea phosphate. The mixture of the sawdust and the aqueous solution of urea phosphate was maintained for 24 hours and then filtered through a filter to obtain a solid phosphorus-impregnated sawdust.
2. 상기 인산 함침 톱밥을 100 ℃에서 120 분간 열처리하여 톱밥 분자의 수산화페놀기(-C6H5OH)가 인산기(PO4 3-)로 치환된 인산기 치환 톱밥을 형성하였다.2. The phosphate-impregnated sawdust was heat-treated at 100 ° C. for 120 minutes to form a phosphate-substituted sawdust in which the phenolic hydroxyl group (—C 6 H 5 OH) of the sawdust molecule was substituted with a phosphate group (PO 4 3- ).
3. 상기 인산기 치환 톱밥을 증류수로 4회 수세한 후에, 상온에서 물기를 완전히 건조하여 인듐 선택성 흡착제를 제조하였다.3. The phosphate-substituted sawdust was washed four times with distilled water, and then dried thoroughly at room temperature to prepare an indium selective adsorbent.
4. 상기 제조된 인듐 선택성 흡착제를 주사전자현미경(SEM)으로 촬영하여 표면상태를 관찰하고, 상기 주사전자현미경 사진을 도 1에 나타내었다. 또한, 상기 인듐 선택성 흡착제에 대한 EDX 스펙트럼 분석을 실시하고, 상기 EDX 스펙트럼 분석 결과를 도 2에 나타내었다. 또한, 상기 EDX 스펙트럼 분석의 분석 결과에 의거하여 인듐 선택성 흡착제의 작용기의 함량을 산출하였으며, 상기 산출된 인듐 선택성 흡착제의 작용기의 함량을 다음 표 1에 나타내었다. 4. The prepared indium selective adsorbent was photographed with a scanning electron microscope (SEM) to observe the surface state, and the scanning electron micrograph is shown in FIG. 1. In addition, EDX spectrum analysis was performed on the indium selective adsorbent, and the results of the EDX spectrum analysis are shown in FIG. 2. In addition, the content of the functional group of the indium selective adsorbent was calculated based on the analysis result of the EDX spectrum analysis, and the calculated content of the functional group of the indium selective adsorbent is shown in Table 1 below.
<실시예 2><Example 2>
참나무 톱밥 50 g을 인산(Sigma Aldrich사 제품, 시약, 농도 85 중량%) 750 ㎖, 요소(Sigma Aldrich사 제품, 시약) 22.4 g, 증류수 250 ㎖로 이루어진 인산 요소 수용액에 혼합하여 10분간 교반하여 톱밥과 인산 요소 수용액의 혼합물을 형성하였다. 상기 톱밥과 인산 요소 수용액의 혼합물을 24시간 동안 유지한 후에 필터로 여과하여 고형분인 인산 함침 톱밥을 수득하는 것 이외에는 상기 실시예 1과 동일하다.50 g of oak sawdust is mixed with an aqueous solution of urea phosphate consisting of 750 ml of phosphoric acid (Sigma Aldrich, reagent, concentration 85 wt%), 22.4 g of urea (Sigma Aldrich, reagent, reagent), and 250 ml of distilled water. A mixture of an aqueous solution of urea phosphate was formed. The mixture of the sawdust and urea phosphate aqueous solution was maintained for 24 hours and then filtered through a filter to obtain a phosphate-impregnated sawdust as a solid.
제조된 인듐 선택성 흡착제를 주사전자현미경(SEM)으로 촬영하여 표면상태를 관찰하고, 상기 주사전자현미경 사진을 도 3에 나타내었다. 또한, 상기 인듐 선택성 흡착제에 대한 EDX 스펙트럼 분석을 실시하고, 상기 EDX 스펙트럼 분석 결과를 도 4에 나타내었다. 또한, 상기 EDX 스펙트럼 분석의 분석 결과에 의거하여 인듐 선택성 흡착제의 작용기의 함량을 산출하였으며, 상기 산출된 인듐 선택성 흡착제의 작용기의 함량을 다음 표 2에 나타내었다. The prepared indium selective adsorbent was photographed with a scanning electron microscope (SEM) to observe the surface state, and the scanning electron microscope photograph is shown in FIG. 3. In addition, EDX spectrum analysis was performed on the indium selective adsorbent, and the EDX spectrum analysis results are shown in FIG. 4. In addition, the content of the functional group of the indium selective adsorbent was calculated based on the analysis result of the EDX spectrum analysis, and the content of the functional group of the indium selective adsorbent was shown in Table 2 below.
<비교예><Comparative Example>
아무런 처리도 실시하지 않은 참나무 톱밥을 비교예로서 주사전자현미경(SEM)으로 촬영하여 표면상태를 관찰하고, 상기 주사전자현미경 사진을 도 5에 나타내었다. 또한, 상기 참나무 톱밥에 대한 EDX 스펙트럼 분석을 실시하고, 상기 EDX 스펙트럼 분석 결과를 도 6에 나타내었다. 또한, 상기 EDX 스펙트럼 분석의 분석 결과에 의거하여 참나무 톱밥의 작용기의 함량을 산출하였으며, 산출된 참나무 톱밥의 작용기의 함량을 다음 표 3에 나타내었다. The oak sawdust which was not subjected to any treatment was photographed with a scanning electron microscope (SEM) as a comparative example to observe the surface state, and the scanning electron microscope picture is shown in FIG. 5. In addition, EDX spectrum analysis was performed on the oak sawdust, and the EDX spectrum analysis results are shown in FIG. 6. In addition, the functional group content of oak sawdust was calculated based on the analysis result of the EDX spectrum analysis, and the content of the functional group of oak sawdust was shown in Table 3 below.
실시예 1, 2와 비교예의 SEM 사진인 도 1, 도 3 및 도 5를 관찰한 결과, 톱밥 분자의 수산화페놀기(-C6H5OH)가 인산기(PO4 3-)로 치환되기 전과 후의 톱밥의 표면 상태는 크게 다르지 않았다. 즉, 화학적 반응인 인산기(PO4 3 -)로의 치환이 톱밥의 표면 상태에 크게 변화를 주지 않는 것으로 볼 때, 톱밥의 물리적 변화는 없는 것으로 판단된다. 1, 3 and 5, which are SEM photographs of Examples 1 and 2 and Comparative Examples, were observed before the phenolic hydroxyl group (-C 6 H 5 OH) of the sawdust molecule was substituted with the phosphoric acid group (PO 4 3- ). The surface condition of subsequent sawdust did not differ significantly. That is, when the substitution with the phosphate group (PO 4 3 − ), which is a chemical reaction, does not significantly change the surface state of the sawdust, it is judged that there is no physical change of the sawdust.
그러나 실시예 1, 2와 비교예의 스펙트럼 차트인 도 2, 도 4 및 도 6을 이용하여 인(P)의 함유량을 조사한 결과, 실시예 1, 실시예 2의 인듐 선택성 흡착제에서 인의 함량이 증가된 것으로 나타나서, 톱밥 분자의 수산화페놀기(-C6H5OH)가 인산기(PO4 3-)로 치환된 것을 알 수 있었다. 실시예 1의 인듐 선택성 흡착제에서는 인의 함량이 약 3.05 중량%인 반면, 실시예 2의 인듐 선택성 흡착제에서는 인의 함량이 약 9.50 중량%로서 실시예 1의 인듐 선택성 흡착제에 비하여 인산기(PO4 3-)로의 치환 정도가 높은 것으로 판단된다.
However, as a result of investigating the content of phosphorus (P) using the spectral charts of Examples 1 and 2 and Comparative Examples 2, 4 and 6, the phosphorus content of the indium selective adsorbents of Examples 1 and 2 was increased. It was found that the phenolic hydroxyl group (-C 6 H 5 OH) of the sawdust molecule was substituted with the phosphoric acid group (PO 4 3- ). The indium selective adsorbent of Example 1 had a phosphorus content of about 3.05% by weight, whereas the indium selective adsorbent of Example 2 had a phosphorus content of about 9.50% by weight, compared to the indium selective adsorbent of Example 1 (PO 4 3- ). It is judged that the degree of substitution with is high.
<시험예 1>≪ Test Example 1 >
실시예 1 및 실시예 2의 인듐 선택성 흡착제에 대한 유가금속의 선택적 흡착시험을 실시하였다. Selective adsorption tests of the valuable metals on the indium selective adsorbents of Examples 1 and 2 were carried out.
유가금속의 선택적 흡착시험은 100 ㎖의 유가금속 용액을 사용하여 회분식 형태로 실시하였다. 인듐 선택성 흡착제와 유가금속 용액을 교반식 인큐베이터(Shaking Incubator)에서 24시간 동안 혼합 교반하였으며, 상기 혼합물은 25 ℃로 고정되었다. 다양한 농도의 질산(HNO3)과 수산화암모늄(NH4OH)를 이용하여 혼합물의 pH를 조절하였으며, 흡착평형에 도달한 혼합물의 유가금속 용액은 필터에 의하여 인듐 선택성 흡착제와 분리시켰다. 분리된 유가금속 여액은 증류수로 희석한 후에 자동흡착 스펙트로스코프기(AAS : Atomic Absorption Spectroscopy, 모델명 Perkin Elmer Analyst 300, USA)를 이용하여 농도를 측정하였다. 모든 실험은 3회 반복하여 실시되며, 그 평균값을 결과치로 제시하였다. 유가금속 이온의 제거율(R.E. : Removal Efficiency)과 흡착능(Q)을 아래의 식에 의거하여 계산하였다.Selective adsorption of valuable metals was carried out in batch form using 100 ml of valuable metal solution. The indium selective adsorbent and the valuable metal solution were mixed and stirred for 24 hours in a shaking incubator, and the mixture was fixed at 25 ° C. The pH of the mixture was adjusted using various concentrations of nitric acid (HNO 3 ) and ammonium hydroxide (NH 4 OH), and the valuable metal solution of the mixture reaching the adsorption equilibrium was separated from the indium selective adsorbent by a filter. The separated valuable metal filtrate was diluted with distilled water and then measured by using an automatic adsorption spectroscopy (AAS: Atomic Absorption Spectroscopy, model name Perkin Elmer Analyst 300, USA). All experiments were repeated three times, and the average value was given as a result. Removal efficiency (RE) and adsorption capacity (Q) of the valuable metal ions were calculated based on the following equation.
유가금속 이온의 제거율 R.E = [(Ci-Cf)/Ci] ×100 (%)Removal rate of valuable metal ions RE = [(C i -C f ) / C i ] × 100 (%)
유가금속 이온의 흡착능 Q = [(Ci×Vi) - (Cf×Vf)] ÷(1000×M)Adsorption capacity of valuable metal ions Q = [(C i × V i )-(C f × V f )] ÷ (1000 × M)
[ Q ; 금속 이온의 흡착능 (㎎/g), [Q; Adsorption capacity of metal ions (mg / g),
Ci ; 금속 이온의 초기농도 (㎎/ℓ), C i ; Initial concentration of metal ions (mg / l),
Vi ; 금속 용액의 초기부피 (㎖),V i ; Initial volume of metal solution (ml),
Cf ; 금속 이온의 최종농도 (mg/ℓ),C f ; Final concentration of metal ions (mg / l),
Vf ; 금속 용액의 최종부피 (㎖).V f ; Final volume of metal solution (ml).
M ; 인듐 선택성 흡착제 흡착제의 초기 투입양 (g) ]M; Indium Selective Adsorbent Initial Loading Amount of Adsorbent (g)]
상기 계산된 유가금속 이온의 제거율을 도 7, 도 8에서 도시하였다. The calculated removal rates of the valuable metal ions are shown in FIGS. 7 and 8.
도 7을 참조하면, 실시예 1의 인듐 선택성 흡착제의 경우, pH가 증가할수록 인듐의 제거율은 증가하는 반면에 아연의 제거율은 오히려 감소하는 경향을 나타내었다. 특히, pH가 3.5일 때, 인듐의 제거율은 약 90 %이고, 아연은 거의 제거하지 못하였다. pH가 증가될수록 인듐의 제거율이 큰 것은 인듐 이온(In3 +)과 수소 이온(H+ )사이의 경쟁흡착 때문인 것으로 판단된다. 즉, 낮은 pH에서는 높은 pH에 비해서 상대적으로 수소 이온(H+)의 양이 많아서 인듐 이온(In3 +)과의 동일한 흡착 사이트(site)에 대한 경쟁흡착이 심하기 때문에 제거율이 감소하게 되는 것이다. Referring to FIG. 7, in the case of the indium selective adsorbent of Example 1, as the pH was increased, the removal rate of indium was increased while the removal rate of zinc was rather decreased. In particular, when the pH was 3.5, the removal rate of indium was about 90%, and zinc was hardly removed. Increasing pH increases the removal rate of indium due to the competitive adsorption between indium ions (In 3 + ) and hydrogen ions (H + ). That is, at low pH, the removal rate decreases because the amount of hydrogen ions (H + ) is relatively higher than that of the high pH, so that competitive adsorption to the same adsorption site with indium ions (In 3 + ) is severe.
실시예 1의 인듐 선택성 흡착제가 인듐에 대해서 높은 선택 제거율을 보이는 것은 인산기의 영향인 것으로 판단되며 이것은 HSAB 이론으로도 설명이 가능하다. 이 이론은 Hard acid는 Hard base와 강력한 결합을 하고 Soft acid는 Soft base와 결합력이 우수하다는 것이며, 매질(Intermediate)의 경우는 산(acid)의 산화상태에 따라서 Hard base 또는 Soft base와 결합할 수 있다는 것이다. The high selectivity removal rate of the indium selective adsorbent of Example 1 is considered to be an effect of the phosphate group, which can be explained by the HSAB theory. The theory is that hard acid has strong binding to hard base, and soft acid has good binding to soft base. In the case of intermediate, it can be combined with hard base or soft base depending on the oxidation state of acid. Is there.
본 발명의 인듐 선택성 흡착제의 경우, 톱밥 고유의 카르복실기(-COOH)에 치환된 인산기(PO4 3 -)는 Hard base의 부류에 속하며, 인듐 이온(In3 +)은 Hard acid 그리고 아연 이온(Zn2+)는 매질(Intermediate)에 속한다. 그래서 Hard acid에 속하는 인듐 이온(In3 +)은 Hard base인 카르복실기(-COOH)와 인산기(PO43-)와 잘 결합하는 반면, 아연 이온(Zn2 +)과는 잘 결합하지 못하는 성질을 지니는 것이다. For indium-selective adsorbent of the present invention, a phosphoric acid group (PO 4 3 -) substituted on Sawdust unique carboxyl group (-COOH) belongs to the family of the Hard base, indium ions (In + 3) is Hard acid and zinc ions (Zn 2+ ) belongs to the Intermediate. Thus, indium ions (In 3 + ) belonging to hard acid bind well with carboxyl group (-COOH) and phosphoric acid group (PO4 3- ), It does not bind well with zinc ions (Zn 2 + ).
또한, 도 8을 참조하면, 실시예 2의 인듐 선택성 흡착제는 인듐의 제거율이 거의 97 %였으나, 아연도 약 3%를 제거하여 본 발명의 목적에 잘 부합되지 않았다. 8, the indium selective adsorbent of Example 2 had an indium removal rate of almost 97%, but did not meet the purpose of the present invention by removing about 3% of zinc.
따라서, 지금까지의 실험결과를 종합하여 볼 때, 실시예 1의 인듐 선택성 흡착제로 인듐과 아연의 혼합액을 pH 3.5에서 흡착시키는 경우에 아연은 거의 흡착하지 않고 인듐만 90 % 이상을 제거할 수 있는 최적의 조건임을 알 수 있었다.
Therefore, in view of the above experimental results, when adsorbing the mixture of indium and zinc at pH 3.5 with the indium selective adsorbent of Example 1, it is possible to remove 90% or more of indium alone without almost adsorbing zinc. The optimum condition was found.
<시험예 2>≪ Test Example 2 &
실시예 1의 인듐 선택성 흡착제의 투입양을 달리하면서 인듐 이온의 선택적 제거율 및 흡착능에 대한 특성을 측정하고, 그 결과를 도 9에서 도시하였다. The characteristics of selective removal rate and adsorption capacity of indium ions were measured while varying the amount of the indium selective adsorbent of Example 1, and the results are shown in FIG. 9.
도 9를 참조하면, 전체적으로 인듐 선택성 흡착제의 투입양이 증가되면서 인듐 이온의 흡착능은 감소되었지만 인듐 이온의 제거율은 증가된 것으로 나타났다. Referring to FIG. 9, it was found that the adsorption capacity of indium ions was decreased while the amount of indium selective adsorbent was increased, but the removal rate of indium ions was increased.
일반적으로 흡착제의 양이 증가하면 흡착능은 감소하는 경향을 나타낸다. 왜냐하면 흡착제의 양이 증가할수록, 중금속에 대하여 불포화(Unsaturated)된 흡착 사이트(site)가 증가하기 때문이다. In general, as the amount of adsorbent increases, the adsorption capacity tends to decrease. This is because as the amount of adsorbent increases, the adsorption sites unsaturated with heavy metals increase.
유가금속 용액 중에 1.0 g의 인듐 선택성 흡착제가 투입되는 경우, 상기 유가금속 용액에서 약 87 %의 인듐 이온을 선택적으로 제거할 수 있었으며, 이 때의 인듐 선택성 흡착제 1.0 g당 인듐 이온의 흡착능은 약 1.1 ㎎/g 이다. 상기와 같이 인듐 이온이 흡착된 상태인 인듐 선택성 흡착제에서 아연 이온은 거의 흡착되지 않았다. When 1.0 g of indium selective adsorbent was added to the valuable metal solution, about 87% of indium ions could be selectively removed from the valuable metal solution, and the adsorption capacity of indium ion per 1.0 g of indium selective adsorbent was about 1.1. Mg / g. As described above, zinc ions were hardly adsorbed in the indium selective adsorbent in which the indium ions were adsorbed.
이 결과로부터 본 발명의 인듐 선택성 흡착제의 인듐 이온에 대한 선택성이 매우 우수하다는 것을 알 수 있었으며, 특히, 인듐 선택성 흡착제의 주원료로 사용된 톱밥이 폐기물임을 고려한다면 인듐 선택성 흡착제가 매우 경제성 있는 흡착제임을 나타내는 결과이며, 차후 현재 상업적으로 이용되고 있는 이온교환수지를 충분히 대체할 수 있을 것으로 판단된다.
From this result, it can be seen that the selectivity of the indium selective adsorbent of the present invention to the indium ion is very excellent, in particular, considering that the sawdust used as the main raw material of the indium selective adsorbent is waste, indicating that the indium selective adsorbent is a very economical adsorbent. As a result, it will be possible to replace the ion exchange resin which is currently used commercially.
<시험예 3><Test Example 3>
인듐 이온의 초기농도가 7.25 ㎎/ℓ인 유가금속 용액에서 실시예 1의 인듐 선택성 흡착제로 인듐 이온을 흡착시키면서, 시간 변화에 따른 유가금속 용액 중의 인듐 이온의 농도변화를 조사하면서 동시에 상기 유가금속 용액의 pH 변화에 대해서도 측정하였으며, 그 결과를 도 10에서 도시하였다.While indium ions are adsorbed with the indium selective adsorbent of Example 1 in a valuable metal solution having an initial concentration of 7.25 mg / l, the concentration of indium ions in the valuable metal solution with time changes, while the valuable metal solution The change in pH was also measured, and the results are shown in FIG. 10.
도 10을 참조하면, 시간 변화에 따라서 인듐 이온의 농도와 pH가 동시에 감소된 것으로 나타났다. Referring to FIG. 10, it was found that the concentration and pH of indium ions were simultaneously decreased with time.
인듐 이온 농도의 변화 측면에서 보면, 약 120분 이후로는 큰 변화가 일어나지 않았으며, 이 결과는 인산화된 톱밥에 의한 In 이온의 흡착 공정은 약 120분 이내에 거의 대부분이 진행된다는 것을 의미한다.In terms of the change of indium ion concentration, no significant change occurred after about 120 minutes, which means that the adsorption process of In ions by phosphorylated sawdust proceeds almost within about 120 minutes.
또한, 시간 변화에 따른 pH의 변화는, 인듐 선택성 흡착제의 주 흡착기능기로 판단되는 카르복실기(-COOH)의 수소이온(H+) 및 톱밥의 인산화 치환 과정에서 발생된 인산기(PO43-)의 수소 이온(H+)이 해리되며, 금속 이온과 수소 이온(H+)이 이온교환되어 유가금속 용액 상에 용해되면서 pH를 감소시키게 되는 것이다.
In addition, the change of pH according to the change of time is the hydrogen ions of the carboxyl group (-COOH) (H + ) and the phosphoric acid group (PO 4 3- ) generated during the phosphorylation substitution of sawdust, which is considered to be the main adsorption function of the indium selective adsorbent. The ions (H + ) are dissociated, and the metal ions and the hydrogen ions (H + ) are ion exchanged to dissolve in the valuable metal solution to decrease the pH.
<시험예 4><Test Example 4>
유가금속 용액과 실시예 1의 인듐 선택성 흡착제의 혼합물이 흡착 평형에 도달한 후에, 원심분리기로 상등액인 유가금속 용액을 제거하고 인듐 선택성 흡착제를 수득하였다. 상기 수득된 인듐 선택성 흡착제에 흡착된 인듐에 대한 인듐 탈리제의 탈리 실험을 실시하였으며, 그 결과를 도 11에서 도시하였다.After the mixture of the valuable metal solution and the indium selective adsorbent of Example 1 reached the adsorption equilibrium, the supernatant valuable metal solution was removed by centrifugation to obtain an indium selective adsorbent. A desorption experiment of an indium desorbent with respect to indium adsorbed to the obtained indium selective adsorbent was carried out, and the results are shown in FIG. 11.
구체적으로, 인듐 탈리제로서는 염산(HCl), 질산(HNO3), 에틸렌디아민테트라아세트산(EDTA : ethylene diaminetetraacetic acid), 니트릴아세트산(NTA : nitrilo triacetic acid), 수산화나트륨(NaCl)을 사용하였다. 최적의 인듐 탈리제를 선정하기 위하여, 모든 인듐 탈리제의 농도는 0.1 M로 동일하게 하였으며 S/L 비는 1.0으로 고정하였다. 이러한 인듐 탈리제의 농도, 시간에 따른 인듐의 탈리율을 측정하였다. Specifically, hydrochloric acid (HCl), nitric acid (HNO 3 ), ethylenediaminetetraacetic acid (EDTA: ethylene diaminetetraacetic acid), nitriloacetic acid (NTA: nitrilo triacetic acid), and sodium hydroxide (NaCl) were used. In order to select the optimal indium desorbent, the concentration of all the indium desorbents was the same at 0.1 M and the S / L ratio was fixed at 1.0. The concentration of the indium desorbent and the desorption rate of indium over time were measured.
인듐 탈리율은 다음 식에 의하여 산출된다. Indium removal rate is computed by following Formula.
인듐 탈리율(Desorption Efficiency) = Indium Desorption Efficiency =
인듐 탈리제에 포함된 금속의 중량(㎎)/흡착제에 흡착된 금속의 중량(㎎)Weight of metal contained in indium desorbent (mg) / Weight of metal adsorbed on adsorbent (mg)
인듐 탈리제로서 에틸렌디아민테트라아세트산, 니트릴아세트산을 사용하는 경우의 인듐 탈리율 90 %로서 가장 높았으며, 염산의 경우에는 약 85 %의 인듐 탈리율을 나타내었다. 단순히 인듐 탈리율 면에서 볼 때는 인듐 탈리제로서 에틸렌디아민테트라아세트산, 니트릴아세트산이 우수하였으나, 경제성을 고려하는 경우에는 인듐 탈리율 85%인 염산을 최적의 인듐 탈리제로 선정하였다. The highest indium desorption rate was 90% when ethylenediaminetetraacetic acid and nitrile acetic acid were used as the indium desorption agent, and about 85% indium desorption rate was shown for hydrochloric acid. In terms of indium desorption rate, ethylenediaminetetraacetic acid and nitrile acetic acid were excellent as indium desorbents, but considering economical efficiency, hydrochloric acid having an indium desorption rate of 85% was selected as an optimal indium desorbent.
즉, 인듐 선택성 흡착제에 흡착된 인듐을 탈리하기 위한 인듐 탈리제로서는 염산(HCl), 에틸렌디아민테트라아세트산(EDTA : ethylene diaminetetraacetic acid), 니트릴아세트산(NTA : nitrilo triacetic acid)을 단독으로 사용하거나 2종 이상 혼합하여 사용하는 것이 바람직하다.
That is, as an indium desorbent for desorbing indium adsorbed on an indium selective adsorbent, hydrochloric acid (HCl), ethylene diaminetetraacetic acid (EDTA: ethylene diaminetetraacetic acid), or nitrile acetic acid (NTA: nitrilo triacetic acid) may be used alone or in combination. It is preferable to mix and use the above.
이하에서, 본 발명의 인듐 선택성 흡착제를 사용하여 폐휴대용기기로부터 인듐을 회수하는 방법에 대하여 상세하게 설명한다. 이하에서, 휴대용기기라 함은 휴대전화(모바일폰), MP3 플레이어, 테블릿 PC(personal computer), 넷북(netbook), 랩탑 컴퓨터(lap-top computer), 디지털카메라, 캠코더 등과 같이 개인이 휴대할 수 있는 모든 전자기기를 포함하는 의미로 사용한다. Hereinafter, a method for recovering indium from waste portable equipment using the indium selective adsorbent of the present invention will be described in detail. Hereinafter, a portable device is a mobile phone (mobile phone), an MP3 player, a tablet PC (personal computer), a netbook (netbook), a laptop computer (lap-top computer), a digital camera, a camcorder, etc. It is meant to include all possible electronics.
본 발명의 인듐 선택성 흡착제를 사용하여 폐휴대용기기로부터 인듐을 회수하는 방법은 폐휴대용기기에서 액정을 회수하는 단계가 포함된다.The method for recovering indium from a waste portable device using the indium selective adsorbent of the present invention includes recovering liquid crystal from the waste portable device.
휴대전화 등과 같은 각종 휴대용기기는 일반적으로 플라스틱 케이스, 메탈 플레이트 등의 외장재 및 악세사리 약 60 중량%, 인쇄회로기판(PCB) 및 각종 부품 약 31 중량%, 액정(유리) 부위 약 9 중량% 정도로 구성되어 있는데, 플라스틱 케이스, 메탈 플레이트 등의 외장재 및 악세사리에는 유가 금속인 인듐이 함유되어 있지 않은 반면, 다음의 표 4에서 나타내는 바와 같이 액정에는 인듐이 함유되어 있다. Various portable devices such as mobile phones generally comprise about 60% by weight of external materials and accessories such as plastic cases and metal plates, about 31% by weight of printed circuit boards (PCBs) and various components, and about 9% by weight of liquid crystal (glass) parts. Although indium, which is a valuable metal, is not contained in the exterior materials and accessories such as plastic cases and metal plates, the liquid crystal contains indium as shown in Table 4 below.
휴대용기기의 액정 뿐만 아니라, 이러한 액정을 식각하는 과정에서 발생하는 폐수에서도 인듐이 함유되어 있다. Indium is contained not only in the liquid crystal of a portable device but also in the wastewater generated by etching the liquid crystal.
이에 따라, 플라스틱이나 합성섬유 같은 폴리머 성분이 무산소 상태에서 가열되면 유기화합물로 분해되어 기화되는 원리를 응용하여, 폐휴대용기기로부터 플라스틱 케이스, 장식용 끈 등과 같은 폴리머 성분을 분리 제거하고, 전자석의 자기력에 의해 금속 외장재를 분리 제거한 후에 잔류되는 인쇄회로기판(PCB), 액정, 분진, 각종 부품 중에서 액정을 회수하는 것이다. Accordingly, by applying the principle that the polymer component such as plastic or synthetic fiber is decomposed into organic compounds and vaporized when heated in an oxygen-free state, the polymer component such as plastic case, decorative string, etc. is separated and removed from the waste portable device, and applied to the magnetic force of the electromagnet. The liquid crystal is recovered from the printed circuit board (PCB), liquid crystal, dust, and various components remaining after the metal exterior member is separated and removed.
또한, 본 발명의 인듐 선택성 흡착제를 사용하여 폐휴대용기기로부터 인듐을 회수하는 방법은 상기 액정을 알칼리 용액으로 용해하여 인듐 함유 잔사를 회수하는 단계가 포함된다.In addition, the method for recovering indium from a waste portable device using the indium selective adsorbent of the present invention includes dissolving the liquid crystal in an alkaline solution to recover an indium-containing residue.
액정을 산에 용해시키기 전에, 상기 액정 에서 몰리브덴, 알루미늄, 주석, 아연, 크롬, 철, 구리, 마그네슘 외에 기타 불순물 및 이들의 조합으로 이루어진 군에서 선택되는 금속 및 이들 금속을 포함하는 금속수화물 형태의 것을 용출시켜 제거함으로써 인듐 함량을 높이는 것이 바람직하다.Before dissolving the liquid crystal in an acid, in the liquid crystal, a metal selected from the group consisting of molybdenum, aluminum, tin, zinc, chromium, iron, copper, magnesium and other impurities and combinations thereof and metal hydrate forms containing these metals It is preferable to raise the indium content by eluting and removing it.
이를 위하여, 본 발명에서는 인듐은 알칼리 용액에 대하여 불용성이라는 성질을 이용하여, 액정을 알칼리 용액으로 용해함으로써, 상기 액정으로부터 알루미늄, 규소, 주석 등과 같이 알칼리 용액에 용해되는 금속류를 용해시켜 제거한 후에, 여과나 원심분리 등의 방법에 의해 고형분인 인듐 함유 잔사를 회수한다.To this end, in the present invention, indium is dissolved in an alkali solution by using an insoluble property with respect to an alkali solution, thereby dissolving and removing metals dissolved in the alkaline solution, such as aluminum, silicon, tin, etc., from the liquid crystal. The indium-containing residue as a solid is recovered by a method such as centrifugation or the like.
또한, 본 발명의 인듐 선택성 흡착제를 사용하여 폐휴대용기기로부터 인듐을 회수하는 방법은 상기 인듐 함유 잔사를 산에 용해하여 인듐 용해액을 형성하는 단계가 포함된다.In addition, the method for recovering indium from a waste portable device using the indium selective adsorbent of the present invention includes dissolving the indium-containing residue in an acid to form an indium solution.
상기와 같은 인듐 함유 잔사를 염산, 황산, 질산 등과 산에 용해하여 인듐 이온이 포함된 상태인 인듐 용해액을 형성하는 것이다. The indium-containing residue as described above is dissolved in an acid such as hydrochloric acid, sulfuric acid, nitric acid, and the like to form an indium solution containing indium ions.
또한, 본 발명의 인듐 선택성 흡착제를 사용하여 폐휴대용기기로부터 인듐을 회수하는 방법은 상기 인듐 용해액의 인듐 이온을 금속 치환 반응에 의해 인듐으로 환원하고 남은 폐액을 회수하는 단계가 포함된다.In addition, a method of recovering indium from a waste portable device using the indium selective adsorbent of the present invention includes recovering the remaining waste liquid after reducing the indium ions of the indium dissolving solution to indium by a metal substitution reaction.
상기와 같이 인듐 이온이 포함된 상태인 인듐 용해액에 인듐보다 이온화 경향이 큰 금속을 첨가하여 금속 치환 반응을 일으킴으로써, 인듐 용해액의 인듐 이온이 치환된 인듐을 회수하는 동시에, 남은 폐액을 회수한다.By adding a metal having a greater ionization tendency than indium to an indium solution containing indium ions as described above, a metal substitution reaction is performed, thereby recovering the indium in which the indium ions of the indium solution are substituted and recovering the remaining waste solution. do.
상기 폐액에는 여전히 상당량의 인듐이 함유되어 있음으로, 본 발명에서는 톱밥 분자의 수산화페놀기(-C6H5OH)가 인산기(PO4 3-)로 치환되어 이루어지는 인듐 선택성 흡착제를 사용하여 폐액으로부터 인듐을 회수하는 것이다.Since the waste liquid still contains a significant amount of indium, in the present invention, the phenol group (-C 6 H 5 OH) of the sawdust molecule is removed from the waste liquid using an indium selective adsorbent in which the phosphate group (PO 4 3- ) is substituted. It is to recover indium.
또한, 본 발명의 인듐 선택성 흡착제를 사용하여 폐휴대용기기로부터 인듐을 회수하는 방법은 상기 폐액의 인듐을 톱밥 분자의 수산화페놀기(-C6H5OH)가 인산기(PO4 3 -)로 치환되어 이루어지는 인듐 선택성 흡착제로 흡착시키는 단계가 포함된다.Further, using indium-selective adsorbent of the present invention method for recovering indium from waste portable device is a phosphate group (PO 4 3 -) of the waste indium hydroxide phenol group (-C 6 H 5 OH) in the molecule is substituted by sawdust Adsorption with a selective indium selective adsorbent.
폐액에 함유된 인듐을 톱밥 분자의 수산화페놀기(-C6H5OH)가 인산기(PO4 3-)로 치환되어 이루어지는 인듐 선택성 흡착제로 흡착한다.The indium contained in the waste liquid is adsorbed with an indium selective adsorbent formed by replacing a phenolic hydroxide group (-C 6 H 5 OH) of a sawdust molecule with a phosphoric acid group (PO 4 3- ).
상기와 같이 폐액에 함유된 인듐을 인듐 선택성 흡착제로 흡착시킬 때, 상기 폐액을 pH 3.5 정도로 조절하여 실시하는 것이, 상기 인듐 선택성 흡착제가 아연은 거의 흡착하지 않고 인듐만 90 % 이상을 흡착하여 제거할 수 있다는 측면에서 바람직하다.As described above, when the indium contained in the waste liquid is adsorbed with an indium selective adsorbent, the waste liquid is adjusted to pH 3.5 so that the indium selective adsorbent can adsorb and remove only 90% or more of indium without adsorbing zinc. It is preferable in that it can.
또한, 본 발명의 인듐 선택성 흡착제를 사용하여 폐휴대용기기로부터 인듐을 회수하는 방법은 상기 인듐 선택성 흡착제에 흡착된 인듐을 인듐 탈리제로 탈리하여 회수하는 단계가 포함된다.In addition, the method for recovering indium from the waste portable device using the indium selective adsorbent of the present invention includes the step of recovering indium adsorbed on the indium selective adsorbent by indium desorbent.
인듐 선택성 흡착제에 흡착된 인듐을 염산(HCl), 질산(HNO3), 에틸렌디아민테트라아세트산(EDTA : ethylene diaminetetraacetic acid), 니트릴아세트산(NTA : nitrilo triacetic acid), 수산화나트륨(NaCl) 등을 단독으로 사용하거나 2종 이상 혼합하여 사용되는 인듐 탈리제에 의하여 탈리하여 회수한다.
Indium adsorbed on the indium selective adsorbent is hydrochloric acid (HCl), nitric acid (HNO 3 ), ethylenediaminetetraacetic acid (EDTA: ethylene diaminetetraacetic acid), nitrile acetic acid (NTA: nitrilo triacetic acid), sodium hydroxide (NaCl), etc. It recovers by desorption by the indium desorption agent used or used in mixture of 2 or more types.
이하에서, 본 발명에 따른 인듐 선택성 흡착제를 사용하여 폐휴대용기기로부터 인듐을 회수하는 방법의 실시예들을 더욱 구체적으로 제시하며, 다음에 제시하는 실시예들에 본 발명이 한정되는 것은 아니다. Hereinafter, examples of a method for recovering indium from a waste portable device using an indium selective adsorbent according to the present invention will be described in more detail, and the present invention is not limited to the following examples.
<실시예 4><Example 4>
1. 액정을 식각하는 과정에서 발생하는 폐수를 중화 처리하여 금속 용액으로 사용하고, 금속 함량을 측정하였으며, 그 측정 결과를 표 5에 나타냈다.1. The wastewater generated during the liquid crystal etching process was neutralized and used as a metal solution, and the metal content was measured. The measurement results are shown in Table 5 below.
2. 상기 금속용액 100 g에 수산화나트륨 100 g을 혼합 교반하여 형성된 인듐 함유 잔사를 회수하고 금속의 제거율을 측정하였으며, 그 결과를 다음 표 6에 나타내었다.2. The indium-containing residue formed by mixing and stirring 100 g of sodium hydroxide to 100 g of the metal solution was recovered and the removal rate of the metal was measured, and the results are shown in Table 6 below.
3. 상기 인듐 함유 잔사를 염산 0.1 M 및 염산 0.5 M에 각각 용해하고 금속의 추출률을 측정하였으며, 그 측정 결과를 도 12에 나타내었다.3. The indium-containing residue was dissolved in 0.1 M hydrochloric acid and 0.5 M hydrochloric acid, respectively, and the extraction rate of the metal was measured. The measurement results are shown in FIG. 12.
4. 상기 인듐 용해액에 판상의 아연을 첨가하고, 60 ℃의 온도로 18시간 동안 유지하여, 상기 인듐 용해액의 인듐 이온을 금속 치환 반응에 의해 인듐으로 환원하고 남은 폐액을 회수하였다.4. The plate-like zinc was added to the indium solution, and maintained at a temperature of 60 ° C. for 18 hours to reduce the indium ions of the indium solution to indium by a metal substitution reaction, thereby recovering the remaining waste solution.
5. 인듐 선택성 흡착제와 폐액을 교반식 인큐베이터(Shaking Incubator)에서 25 ℃, pH 3.5로 24시간 동안 혼합 교반하였으며, 흡착평형에 도달한 혼합물의 폐액을 필터에 의하여 인듐 선택성 흡착제와 분리시켰다. 5. The indium selective adsorbent and waste liquid were mixed and stirred for 24 hours at 25 ° C. and pH 3.5 in a shaking incubator, and the waste liquid of the mixture reaching the adsorption equilibrium was separated from the indium selective adsorbent by a filter.
6. 상기 인듐 선택성 흡착제에 흡착된 인듐을 인듐 탈리제인 염산으로 회수하였다. 상기 회수된 인듐 및 분리된 폐액을 측정한 결과, 약 86 %의 인듐 이온을 선택적으로 제거할 수 있었으며, 이 때의 인듐 선택성 흡착제 1.0 g당 인듐 이온의 흡착능은 약 1.1 ㎎/g인 것으로 나타났다.6. Indium adsorbed on the indium selective adsorbent was recovered with hydrochloric acid, an indium desorbent. As a result of measuring the recovered indium and the separated waste liquid, about 86% of the indium ions could be selectively removed, and the adsorption capacity of the indium ions per 1.0 g of the indium selective adsorbent was about 1.1 mg / g.
이상, 본 발명의 바람직한 실시예를 들어 상세하게 설명하였으나, 본 발명은 상기 실시예에 한정되는 것은 아니며, 본 발명의 기술적 사상의 범위내에서 당 분야에서 통상의 지식을 가진 자에 의하여 여러 가지 변형이 가능하다.As mentioned above, although preferred embodiment of this invention was described in detail, this invention is not limited to the said embodiment, A various deformation | transformation by a person of ordinary skill in the art within the scope of the technical idea of this invention is carried out. This is possible.
Claims (8)
Indium selective adsorbent, characterized in that the phenol group (-C 6 H 5 OH) of the sawdust molecule is substituted with a phosphoric acid group (PO 4 3- ).
The method of claim 1, wherein the indium desorbent used to desorb the indium adsorbed on the indium selective adsorbent is hydrochloric acid (HCl), ethylene diaminetetraacetic acid (EDTA: ethylene diaminetetraacetic acid) and nitrile acetic acid (NTA: nitrilo triacetic acid) Indium selective adsorbent that is at least one or more indium leaving agent selected from the group consisting of.
상기 인산 함침 톱밥을 열처리하여 톱밥 분자의 수산화페놀기(-C6H5OH)가 인산기(PO4 3 -)로 치환된 인산기 치환 톱밥을 형성하는 단계; 및
상기 인산기 치환 톱밥을 수세 및 건조하는 단계를 포함하는 인듐 선택성 흡착제의 제조 방법.
Immersing the sawdust in an aqueous solution of urea phosphate and filtering to form a solid phosphate impregnated sawdust;
The method comprising the phosphate group to form a substituted sawdust substituted with - the phenolic hydroxide group of the phosphate impregnated heat treated sawdust shavings molecule (-C 6 H 5 OH) is a phosphate group (PO 4 3); And
Method for producing an indium selective adsorbent comprising the step of washing and drying the phosphate-substituted sawdust.
The method of claim 3, wherein the aqueous solution of urea phosphate used in forming the phosphate-impregnated sawdust comprises 40 to 60 parts by weight of water with respect to 50 parts by weight of phosphoric acid.
The method of claim 3, wherein the heat treatment of the phosphate-impregnated sawdust in the step of forming the phosphate-substituted sawdust is configured to be carried out at 80 to 120 ℃.
The method of claim 3, wherein the heat treatment of the phosphoric acid-impregnated sawdust in the step of forming the phosphate-substituted sawdust is configured to be carried out for 90 to 150 minutes.
상기 액정을 알칼리 용액으로 용해하여 인듐 함유 잔사를 회수하는 단계;
상기 인듐 함유 잔사를 산에 용해하여 인듐 용해액을 형성하는 단계;
상기 인듐 용해액의 인듐 이온을 금속 치환 반응에 의해 인듐으로 환원하고 남은 폐액을 회수하는 단계;
상기 폐액의 인듐을 청구항 1의 인듐 선택성 흡착제로 흡착시키는 단계; 및
상기 인듐 선택성 흡착제에 흡착된 인듐을 청구항 2의 인듐 탈리제로 탈리하여 회수하는 단계를 포함하는 폐휴대용기기로부터 인듐을 회수하는 방법.
Recovering the liquid crystal from the waste portable device;
Dissolving the liquid crystal in an alkaline solution to recover an indium-containing residue;
Dissolving the indium-containing residue in an acid to form an indium solution;
Recovering the remaining waste liquid after reducing the indium ions of the indium dissolving solution to indium by a metal substitution reaction;
Adsorbing the indium in the waste liquid with the indium selective adsorbent of claim 1; And
And recovering the indium adsorbed on the indium selective adsorbent by recovering the indium adsorbed by the indium desorbent of claim 2.
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