KR101506595B1 - 에칭공정에서 발생된 폐산으로부터 불산의 회수방법 - Google Patents

에칭공정에서 발생된 폐산으로부터 불산의 회수방법 Download PDF

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Abstract

본 발명은 에칭공정에서 발생된 폐산으로부터 불산의 회수방법에 관한 것으로, 더욱 상세하게는 에칭공정에서 발생된 폐산을 반응조에 투입하는 폐산투입단계, 상기 폐산투입단계를 통해 폐산이 투입된 반응조를 가열하는 가열단계 및 상기 가열단계를 통해 증발된 불산을 회수하는 불산회수(1단계)로 이루어진다.
상기의 과정을 통해 이루어지는 불산의 회수방법은 에칭공정에서 발생된 폐산에서 불산을 우수한 회소율로 회수하여 재사용할 수 있기 때문에, 에칭공정의 운전비용을 절감시켜주며 폐수의 양을 줄여주기 때문에 친환경적인 효과를 나타낸다.

Description

에칭공정에서 발생된 폐산으로부터 불산의 회수방법 {METHOD FOR RECOVERING HYDROFLUORIC ACID FROM WASTE WATER PRODUCED ETCHING PROCESS}
본 발명은 에칭공정에서 발생된 폐산으로부터 불산의 회수방법에 관한 것으로, 더욱 상세하게는 에칭공정에서 발생된 폐산에서 불산을 회수하여 재사용할 수 있기 때문에, 에칭공정의 운전비용을 절감시켜주며 폐수의 양을 줄여주기 때문에 친환경적인 효과를 나타내는 에칭공정에서 발생된 폐산으로부터 불산의 회수방법에 관한 것이다.
본 발명은 에칭공정에서 발생된 폐산으로부터 불산의 회수방법에 관한 것으로, 더욱 상세하게는 에칭공정에서 발생된 폐산에서 불산을 회수하여 재사용할 수 있기 때문에, 에칭공정의 운전비용을 절감시켜주며 폐수의 양을 줄여주기 때문에 친환경적인 효과를 나타내는 에칭공정에서 발생된 폐산으로부터 불산의 회수방법에 관한 것이다.
LCD 및 휴대폰 액정에 사용되는 유기 기판의 에칭공정에는 불산에 질산 또는 황산이 혼합된 혼합산을 이용한다. 이렇게 사용된 혼합산은 유리의 주성분인 Si성분이 불산과 반응하여 규불화수소산(H2SiF6)의 형태로 존재한다.
전술한 공정을 통해 발생된 혼합산은 불산의 농도가 대략 5 내지 10%로 알칼리제를 이용하여 안정화하는 방법 외에는 특별한 처리방법이 없는 실정이다.
따라서, 폐산을 법적 규제치까지 처리할 수 있는 명확한 시설이 없고, 안정화된 후에도 잔류된 불산 성분 외에 다른 유해물질을 처리하기 위해 설비투자비가 과도하게 발생하여 대부분의 업체는 자체 처리보다는 전문 처리업체에 위탁하고 있는 실정이며, 이러한 처리업체에서도 안정화 시에 발생되는 폐기물을 토양에 매립하여 처리하기 때문에 폐기물에 의한 토양오염이 발생하는 문제점이 있었다.
본 발명의 목적은 에칭공정에서 발생된 폐산에서 불산을 우수한 회수율로 회수하여 재사용할 수 있도록 하기 때문에, 에칭공정의 운전비용을 절감시켜주는 에칭공정에서 발생된 폐산으로부터 불산의 회수방법을 제공하는 것이다.
본 발명의 다른 목적은 에칭공정에서 발생되는 폐산의 양을 줄여주기 때문에, 폐산의 처리비용과 토양의 오염을 줄여주는 에칭공정에서 발생된 폐산으로부터 불산의 회수방법을 제공하는 것이다.
본 발명의 목적은 에칭공정에서 발생된 폐산을 반응조에 투입하는 폐산투입단계, 상기 폐산투입단계를 통해 폐산이 투입된 반응조를 가열하는 가열단계 및 상기 가열단계를 통해 증발된 불산을 회수하는 불산회수(1단계)로 이루어지는 것을 특징으로 하는 에칭공정에서 발생된 폐산으로부터 불산의 회수방법을 제공함에 의해 달성된다.
본 발명의 바람직한 특징에 따르면, 상기 불산회수(1단계) 이후에는 상기 불산회수(1단계)를 통해 불산이 회수된 폐산에 수산성분을 투입하여 폐산 내에 잔존하는 불산을 회수하는 불산회수(2단계)가 더 진행되는 것으로 한다.
본 발명의 더 바람직한 특징에 따르면, 상기 반응조는 교반장치 및 증발된 불산을 회수하는 컨덴서가 구비되어 있는 것으로 한다.
본 발명의 더욱 바람직한 특징에 따르면, 상기 가열단계는 100 내지 110℃의 온도로 이루어지는 것으로 한다.
본 발명의 더욱 더 바람직한 특징에 따르면, 상기 불산회수(1단계)는 상기 가열단계를 통해 증발된 불산을 반응조에 구비된 컨덴서를 통해 회수탱크로 200 내지 300분 동안 회수한 후에, 25 내지 35℃의 온도로 냉각 및 응축하여 이루어지는 것으로 한다.
본 발명의 더욱 더 바람직한 특징에 따르면, 상기 불산회수(2단계)는 상기 불산회수(1단계)를 통해 불산이 회수된 폐산의 pH가 7이 되도록 수산성분을 투입하여 이루어지는 것으로 한다.
본 발명의 더욱 더 바람직한 특징에 따르면, 상기 수산성분은 수산화나트륨 으로 이루어지는 것으로 한다.
본 발명에 따른 에칭공정에서 발생된 폐산으로부터 불산의 회수방법은 에칭공정에서 발생된 폐산에서 불산을 우수한 회수율로 회수하여 재사용할 수 있도록 하기 때문에, 에칭공정의 운전비용을 절감시켜주는 탁월한 효과를 나타낸다.
또한, 에칭공정에서 발생되는 폐산의 양을 줄여주기 때문에, 폐산 처리비용 및 토양의 오염을 줄여주는 탁월한 효과를 나타낸다.
도 1은 본 발명의 일 실시예에 따른 에칭공정에서 발생된 폐산으로부터 불산의 회수방법을 나타낸 순서도이다.
도 2는 본 발명의 다른 실시예에 따른 에칭공정에서 발생된 폐산으로부터 불산의 회수방법을 나타낸 순서도이다.
이하에는, 본 발명의 바람직한 실시예와 각 성분의 물성을 상세하게 설명하되, 이는 본 발명이 속하는 기술분야에서 통상의 지식을 가진 자가 발명을 용이하게 실시할 수 있을 정도로 상세하게 설명하기 위한 것이지, 이로 인해 본 발명의 기술적인 사상 및 범주가 한정되는 것을 의미하지는 않는다.
본 발명에 따른 에칭공정에서 발생된 폐산으로부터 불산의 회수방법은 에칭공정에서 발생된 폐산을 반응조에 투입하는 폐산투입단계(S101), 상기 폐산투입단계(S101)를 통해 폐산이 투입된 반응조를 가열하는 가열단계(S103) 및 상기 가열단계(S103)를 통해 증발된 불산을 회수하는 불산회수(1단계)(S105)로 이루어진다.
상기 폐산투입단계(S101)는 에칭공정에서 발생된 폐산을 반응조에 투입하는 단계다.
상기 폐산은 LCD 및 휴대폰 액정에 사용되는 유기 기판의 에칭공정을 통해 발생된 것을 사용하되, 전처리하여 질산성분을 제거한 것을 사용하는데, 전처리되어 질산성분이 제거된 폐산에는 불산이 약 5 내지 10 중량% 함유되어 있다.
또한, 상기 반응조에는 가열장치가 구비되어 있으며, 교반장치 및 상기 가열단계를 통해 증발된 불산을 회수할 수 있도록 컨덴서가 구비되어 있는 것을 사용하는 것이 바람직하며, 반응조의 용량은 공업적으로 사용하기에 적합한 규격인 10톤 내외인 것을 사용하는 것이 바람직하다.
상기 가열단계(S103)는 상기 폐산투입단계(S101)를 통해 폐산이 투입된 반응조를 가열하는 단계로, 폐산이 투입된 반응조를 100 내지 110℃의 온도 200 내지 300분 동안 가열하여 이루어진다.
상기의 온도조건과 시간으로 반응조를 가열하는 이유는, 상기 반응조 내의 존재하는 불산은 유리의 주성분인 Si와 결합된 규불화수소산의 형태로 존재하기 때문에, 규불화수소산에서 불산 성분만을 휘발시키기 위해 반응조를 가열하여 규불화수소산의 결합을 끊어 불산성분을 증발시키기 위함이다.
상기 불산회수(1단계)(S105)는 상기 가열단계(S103)를 통해 증발된 불산을 회수하는 단계로, 상기 가열단계(S103)를 통해 증발된 불산을 반응조에 구비된 컨덴서를 통해 회수탱크로 200 내지 300분 동안 회수한 후에, 회수탱크의 온도를 25 내지 35℃로 조절하여 회수된 불산을 냉각 및 응축하여 이루어진다.
상기의 불산회수(1단계)(S105)를 거치면, 상기 폐산투입단계(S101)에서 투입된 폐산에 함유되어 있는 불산의 회수율이 약 70 내지 80%에 달하게 된다.
또한, 상기 불산회수(1단계)(S105) 이후에는 상기 불산회수(1단계)(S105)를 통해 불산이 회수된 폐산에 수산성분을 투입하여 폐산 내에 잔존하는 불산을 회수하는 불산회수(2단계)(S107)가 더 진행될 수도 있다.
이때, 상기 불산회수(2단계)(S107)는 상기 불산회수(1단계)(S105)를 통해 불산이 회수된 폐산의 pH가 7이 되도록 수산성분을 투입하여 이루어지는데, 수산성분으로 인해 발생하는 수산화이온(OH-)이 규불화수소산의 결합을 끊는 역학을 하여, 반응조 내 폐산에 잔류된 규불화수소산으로부터 불산을 회수할 수 있다.
이때, 상기 수산성분의 투입량은 상기 불산회수(1단계)(S105)를 통해 회수되는 불산의 양에 따라 결정되는데, 상기 불산회수(1단계)(S105)를 통해 회수되는 불산의 회수율이 약 70 내지 80%에 달하기 때문에, 최초로 투입되는 폐수 100 중량부 대비 1 내지 5 중량부가 투입되며, 상기 수산성분으로는 수산화나트륨이 사용되고, 반응기의 온도는 100 내지 110℃의 온도를 유지한 상태에서 약 2시간 동안 회수과정을 진행되는 것이 바람직하다.
이하에서는, 본 발명에 따른 에칭공정에서 발생된 폐산으로부터 불산의 회수방법을 통해 불산을 회수하는 방법을 실시예를 들어 설명하기로 한다.
<실시예 1>
에칭공정에서 발생되었으며, 불산의 농도가 8%인 폐산 7톤을 가열장치 및 컨덴서가 구비된 10톤 용량의 반응조에 투입하고, 반응조를 100℃의 온도로 가열하여 폐산에 함유된 불산을 증발시킨 후에, 상기 반응조에 구비된 컨덴서를 통해 증발된 불산을 회수탱크로 240분 동안 회수하고, 회수된 불산을 30℃의 온도로 냉각 및 응축하였다.
<실시예 2>
상기 실시예 1과 동일하게 진행하되, 반응조를 105℃의 온도로 가열하여 폐산에 함유된 불산을 회수하였다.
<실시예 3>
상기 실시예 1과 동일하게 진행하되, 반응조를 110℃의 온도로 가열하여 폐산에 함유된 불산을 회수하였다.
상기 실시예 1 내지 3을 통해 회수된 불산의 양과 회수율을 측정하여 아래 표 1에 나타내었다.
<표 1>
Figure 112013041760130-pat00001
위에 표 1에 나타낸 것처럼, 본 발명의 실시예 1 내지 3을 통해 이루어진 불산의 회수방법은 우수한 불산 회수율을 나타내는 것을 알 수 있다.
<실시예 4>
상기 실시예 1을 거친 반응조 내 폐수의 pH가 7이 될 때까지 수산화나트륨 277kg을 투입하여 폐산에 함유된 잔류 불산을 회수하였다.
<실시예 5>
상기 실시예 2를 거친 반응조 내 폐수의 pH가 7이 될 때까지 수산화나트륨을 231kg을 투입하여 폐산에 함유된 잔류 불산을 회수하였다.
<실시예 6>
상기 실시예 3을 거친 반응조 내 폐수의 pH가 7이 될 때까지 수산화나트륨 185kg을 투입하여 폐산에 함유된 잔류 불산을 회수하였다.
상기 실시예 4 내지 6을 통해 회수된 불산의 양과 회수율(표 1의 불산 회수율과 합산)을 측정하여 아래 표 2에 나타내었다.
<표 2>
Figure 112013041760130-pat00002
위에 표 2에 나타낸 것처럼, 본 발명의 실시예 4 내지 6을 통해 이루어지는 회수과정을 통해 폐산에 잔류되어 있는 불산을 대부분 회수할 수 있었다.
따라서, 본 발명에 따른 에칭공정에서 발생된 폐산으로부터 불산의 회수방법은 에칭공정에서 발생된 폐산에서 불산을 우수한 회수율로 회수하여 재사용할 수 있도록 하기 때문에, 에칭공정의 운전비용을 절감시켜주는 탁월한 효과를 나타내며, 에칭공정에서 발생되는 폐산의 양을 줄여주기 때문에, 폐산 처리비용 및 토양의 오염을 줄여주는 탁월한 효과를 나타낸다.
S101 ; 폐산투입단계
S103 ; 가열단계
S105 ; 불산회수(1단계)
S107 ; 불산회수(2단계)

Claims (7)

  1. 에칭공정에서 발생된 폐산을 반응조에 투입하는 폐산투입단계;
    상기 폐산투입단계를 통해 폐산이 투입된 반응조를 가열하는 가열단계;
    상기 가열단계를 통해 증발된 불산을 회수하는 불산회수(1단계); 및
    상기 불산회수(1단계)를 통해 불산이 회수된 폐산에 수산성분을 투입하여 폐산 내에 잔존하는 불산을 회수하는 불산회수(2단계);로 이루어지며,
    상기 불산회수(1단계)는 상기 가열단계를 통해 증발된 불산을 반응조에 구비된 컨덴서를 통해 회수탱크로 200 내지 300분 동안 회수한 후에, 25 내지 35℃의 온도로 냉각 및 응축하여 이루어지고,
    상기 불산회수(2단계)는 상기 불산회수(1단계)를 통해 불산이 회수된 폐산 의 pH가 7이 되도록 수산성분을 투입하여 이루어지는 것을 특징으로 하는 에칭공정에서 발생된 폐산으로부터 불산의 회수방법.
  2. 삭제
  3. 청구항 1에 있어서,
    상기 반응조는 교반장치 및 증발된 불산을 회수하는 컨덴서가 구비되어 있는 것을 특징으로 하는 에칭공정에서 발생된 폐산으로부터 불산의 회수방법.
  4. 청구항 1에 있어서,
    상기 가열단계는 100 내지 110℃의 온도에서 이루어지는 것을 특징으로 하는 에칭공정에서 발생된 폐산으로부터 불산의 회수방법.
  5. 삭제
  6. 삭제
  7. 청구항 1에 있어서,
    상기 수산성분은 수산화나트륨으로 이루어지는 것을 특징으로 하는 에칭공정에서 발생된 폐산으로부터 불산의 회수방법.
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