KR101618561B1 - 고순도 염화코발트 용액의 제조를 위한 철과 몰리브덴의 제거방법 - Google Patents

고순도 염화코발트 용액의 제조를 위한 철과 몰리브덴의 제거방법 Download PDF

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Abstract

본 발명은 유가금속을 포함하는 폐촉매 침출액으로 침출한 후 이온교환수지를 이용하여 상기 침출액으로부터 몰리브덴, 철과 같은 유가금속을 효율적으로 제거할 수 있고, 코발트의 손실이 거의 발생하지 않는 경제적인 염화 코발트 용액으로부터 철과 몰리브덴을 제거하는 방법에 관한 것으로, 철과 몰리브덴을 포함하는 염화 코발트 용액의 pH를 조절하는 단계와, 상기 pH가 조절된 염화 코발트 용액에 양이온교환수지를 접촉시켜 상기 철과 몰리브덴을 상기 양이온교환수지에 흡착시켜 제거하는 단계를 포함하여 구성된다.
본 발명에 의하면, 염화 코발트 용액에 포함된 철과 몰리브덴을 경제적으로 제거할 수 있다.

Description

고순도 염화코발트 용액의 제조를 위한 철과 몰리브덴의 제거방법{Method for removing of Fe and Mo for producing high purity cobalt chloride solution}
본 발명은 염화 코발트 용액으로부터 철과 몰리브덴을 제거하는 것에 관한 것으로, 보다 구체적으로는 유가금속을 포함하는 폐촉매를 침출액으로 침출하고 코발트 분리공정을 수행한 후에 얻어지는 염화 코발트 용액에 포함된 몰리브덴 및 철과 같은 미량 금속을 효율적으로 제거하면서도 코발트의 손실이 거의 발생하지 않아 경제적으로 정제 공정을 수행할 수 있는 방법에 관한 것이다.
최근 초합금, 촉매, 색상/안료, 하드 금속 카바이드, 다이아몬드 공구 및 배터리 등에서 코발트의 사용이 증가하면서 이에 대한 코발트의 수요가 꾸준히 증가하고 있으나, 코발트는 유가금속으로 국내에 자원이 전무하여 국내소비량의 대부분을 수입에 의존하고 있다.
또한 코발트는 전극재료로 사용되고 있으며, 전지의 시장 확대로 인해 향후 가격이 상승할 것으로 예상된다. 따라서 국내에서 발생하는 2차 자원으로부터 코발트를 회수하는 것은 산업발전에 필요한 기초소재를 확보한다는 면에서 매우 중요하다. 또한 유가금속을 함유한 광석이 빈약한 국내실정을 감안하고 최근 석유에 이어 광석의 무기화가 예상되므로 국내 또는 인근 국가에서 발생하는 폐자원으로부터 유가금속의 회수기술개발은 국내산업의 지속적인 발전에 필수적이다.
한편, 석유화학정제공정에서 사용되는 폐촉매에는 코발트와 몰리브덴이 함유되어 있다. 또한 정제과정에서 바나듐과 니켈과 같은 희유금속이 폐촉매에 혼입된다. 그러므로 석유화학정제공정에서 발생하는 폐촉매로부터 다량으로 포함된 코발트를 고순도로 회수하는 것이 중요하다.
폐촉매에 포함된 유가금속을 회수하는 방법으로는, 크게 기상이동공정(Gas-phase transprot), 담체용해공정(Support dissolution), 용융공정(Melting) 및 침출공정(Leaching) 등이 있다. 이중, 기상이동공정은 귀금속을 증발시켜 회수하는 방법으로 많은 에너지가 소모되며, 담체용해공정은 담체를 산이나 염기에 선택적으로 용해시키는 방법으로 정제공정이 복잡하고 많은 양의 용매를 필요로 하며, 용융공정도 촉매를 용해시킨 후에 담체와 귀금속의 융점 및 밀도차이를 이용하여 귀금속을 회수하기 때문에 많은 양의 에너지가 필요하고 불순물도 동시에 용해시키므로 후속되는 정제가 어려운 문제점이 있다.
일반적으로 폐촉매와 같은 자원으로부터 유가금속을 회수하는데는 침출공정, 분리공정 및 정제 공정을 포함하는 습식제련 방법이 경제적으로 유리하다.
하기 특허문헌에서 또한 상기 습식제련 방법의 일종인 용매추출법을 이용하여 폐촉매 내의 몰리브덴, 바나듐과 같은 유가금속을 분리해내는 공정이 제시되어있다. 그런데, 용매추출법을 통해 유가금속을 분리하고 난 후의 침출액에서는 미량의 불순물을 포함하고 있기 때문에 코발트와 같은 유가금속을 고순도로 회수하기 위해서는 미량의 불순물을 제거하는 정제공정이 필요하다.
그런데, 폐촉매로부터의 침출액이, 염화 코발트 용액으로 얻어지고, 상기 용액에 철과 몰리브덴과 같은 불순물이 존재할 때, 이를 효율적으로 제거할 수 있는 방법에 대해서는 알려진 바가 없다.
한국 공개특허공보 10-2008-0026448
본 발명은 전술한 종래기술의 문제점을 해결하기 위해 창안된 것으로, 철과 몰리브덴을 포함하는 염화 코발트 용액으로부터 이온교환수지를 이용하여 단일 공정으로 상기 철과 몰리브덴을 높은 효율로 제거할 수 있는 방법을 제거하는 것을 해결 과제로 한다.
상기 기술적 과제를 해결하기 위해 본 발명은, 철과 몰리브덴을 포함하는 염화 코발트 용액의 pH를 조절하는 단계와, 상기 pH가 조절된 염화 코발트 용액에 양이온교환수지를 접촉시켜 상기 철과 몰리브덴을 상기 양이온교환수지에 흡착시켜 제거하는 단계를 포함하는, 방법을 제공한다.
상기 pH는 0.5~5로 조절될 수 있으며, 바람직하게, 상기 pH는 1~4로 조절될 수 있다.
상기 양이온교환수지는 디스폰산기를 포함하는 수지일 수 있다.
상기 양이온교환수지는 Diphonix(상품명) 수지일 수 있다.
상기 양이온교환수지를 사용하는 공정의 층부피(bed volume)는 500BV 이하일 수 있다.
상기 철과 몰리브덴을 흡착한 양이온교환수지를 산성용액을 사용하여 재생하는 단계를 추가로 포함할 수 있고, 상기 산성용액으로는 염산 용액을 사용할 수 있다.
상기 염화 코발트 용액은 폐촉매의 침출액 또는 상기 침출액으로부터 코발트를 용매추출법으로 분리한 용액일 수 있다.
본 발명의 일 실시형태에 의하면, 철과 몰리브덴을 포함하는 염화 코발트 용액으로부터 상기 철과 몰리브덴을 효율적으로 제거해낼 수 있다.
또한, 본 발명의 일 실시형태에 의하면, 폐촉매에 포함된 철과 몰리브덴을 양이온교환수지를 이용하여 단일 공정을 통해 상기 철과 몰리브덴을 제거할 수 있어, 공정의 경제성을 높일 수 있다.
또한, 본 발명의 일 실시형태에 의하면, 각 공정에 사용된 양이온교환수지의 재생이 용이하여, 공정의 경제성을 높일 수 있다.
도 1은 본 발명의 일 실시예에 따라, 양이온교환수지인 Diphonix를 이용하여 철과 몰리브덴을 흡착시킬 때, pH에 따른 철, 몰리브덴 및 코발트의 흡착률을 나타낸 그래프이다.
도 2는 본 발명의 일 실시예에 따라, 양이온교환수지인 Diphonix와 염화철(FeCl3)로 전처리된 Diphonix를 이용하여 철과 몰리브덴을 흡착시킬 때, pH에 따른 철, 몰리브덴 및 코발트의 흡착률을 나타낸 그래프이다.
도 3은 본 발명의 일 실시예에 따라, Diphonix를 사용하여 pH 1로 조절한 후 1단계 이상의 흡착을 수행하였을 때, 단계별로 철과 몰리브덴의 누적 흡착량을 나타낸 그래프이다.
도 4는 본 발명의 일 실시예에 따라, 연속 컬럼(continuous column) 시험 중 배출물(effluent) 내의 철 및 몰리브덴의 농도 분율의 변화를 나타낸 그래프이다.
도 5는 비교예에 따라, 음이온교환수지인 AG1-X8을 이용하여 철과 몰리브덴을 흡착시킬 때, pH에 따른 철, 몰리브덴 및 코발트의 흡착률을 나타낸 그래프이다.
본 발명의 실시예들을 설명하기 위해 사용되는 단수 형태들은 문구들이 이와 명백히 반대의 의미를 나타내지 않는 한 복수 형태들도 포함하는 의미이다. 그리고 포함한다의 의미는 특정 특성, 영역, 정수, 단계, 동작. 요소 및/또는 성분을 구체화하며 다른 특정 특성, 영역, 정수, 단계, 동작. 요소, 성분 및/또는 군의 존재나 부가를 제외하는 것은 아니다.
다르게 정의하지는 않았지만 여기에 사용되는 기술용어 및 과학 용어를 포함하는 모든 용어들은 본 발명이 속하는 기술분야에서 통상의 지식을 가진자가 일반적으로 이해하는 의미와 동일한 의미이다. 또한, 보통 사용되는 사전에 정의된 용어들은 관련 기술 문헌과 현재 개시된 내용에 부합하는 의미를 갖는 것으로 추가 해석되고 정의되지 않는 한 이상적이거나 매우 공식적인 의미로 해석되지 않는다.
이하 첨부된 도면들을 참조하여 본 발명의 바람직한 실시예에 따른 고순도 염화코발트 용액의 제조를 위한 철과 몰리브덴의 제거 방법에 대해 상세하게 설명하겠지만, 본 발명에 따른 하기의 실시예에 제한되는 것은 아니다. 따라서 해당 분야에서 통상의 지식을 가진자라면 본 발명의 기술적 사상을 벗어나지 않는 범위 내에서 본 발명을 다양하게 변경할 수 있음은 자명하다.
또한 본 명세서 및 청구범위에서, "포함하다"는 용어는 다른 특성 또는 구성이 부가될 수 있음을 의미하는 것으로 해석되어야 한다.
본 발명자들은 석유화학정제 공정에서 사용되는 폐촉매(Mo/Co-Al2O3)의 침출액을 1차 분리한 후 얻어진 염화 코발트 수용액에 미량으로 존재하는 철과 몰리브덴을 높은 효율로 제거할 수 있는 방법을 연구한 결과, 염화 코발트 용액의 pH를 조절하고, pH가 조절된 용액에 양이온교환수지를 접촉시킬 경우 용액 내에 존재하는 철과 몰리브덴을 용이하게 제거할 수 있고, 사용된 양이온교환수지도 산성용액을 통해 쉽게 재생할 수 있음을 확인하고, 본 발명에 이르게 되었다.
본 발명에 따른 고순도 염화코발트 용액의 제조를 위한 철과 몰리브덴의 제거 방법은, 철과 몰리브덴을 포함하는 염화 코발트 용액의 pH를 조절하는 단계와, 상기 pH가 조절된 염화 코발트 용액에 양이온교환수지를 접촉시켜 상기 철과 몰리브덴을 상기 양이온교환수지에 흡착시켜 제거하는 단계를 포함한다.
상기 철과 몰리브덴을 포함하는 염화 코발트 용액은 폐촉매의 침출액 또는 상기 침출액으로부터 코발트를 분리한 용액일 수 있다.
상기 철과 몰리브덴을 포함하는 염화 코발트 용액에서 몰리브덴과 철의 분포는 용액의 pH에 의존하는데, 상기 pH가 0.5 미만일 경우 철과 몰리브덴의 흡착이 거의 이루어지지 않고, pH 5 초과일 경우 염소, 코발트 및 철의 복합체가 형성되므로 pH는 0.5~5가 바람직하며, 더 바람직하게는 pH가 1~4로 조절될 수 있다.
상기 양이온교환수지를 사용하는 공정의 층부피(bed volume)는 500BV 초과일 경우 몰리브덴의 흡착률이 떨어지기 때문에 500BV 이하가 바람직하고, 보다 바람직하게는 400BV 이하로 유지한다.
상기 철 및 몰리브덴의 흡착단계에 사용되는 양이온교환수지는 수지의 골격이 음이온으로 이루어져 있어 상대이온인 양이온과 용액 중에 존재하는 다른 양이온을 교환할 수 있는 수지로, 바람직하게 디스폰산기를 포함하는 수지가 사용된다.
상기 철과 몰리브덴을 흡착한 양이온교환수지는 산성용액을 사용하여 흡착된 철과 몰리브덴을 탈거하여 양이온교환수지를 재생하는 단계를 추가로 포함할 수 있다. 이때, 산성용액으로는 염산 용액이 가장 바람직하다.
이하, 본 발명의 바람직한 실시예에 기초하여, 본 발명을 상세하게 설명하나, 본 발명의 하기 바람직한 실시예는 제한되는 것은 아니며, 이 기술분야에 통상의 지식을 가진 자라면 상정할 수 있는 다양한 변형예를 포함하는 것으로 이해되어야 한다.
[실시예]
본 발명의 일 실시예에서 사용한 철과 몰리브덴을 포함하는 염화 코발트 용액은 실제의 침출액이 아니라, CoCl2·6H2O(준세이 주식회사), Na2MoO4(주식회사 시그마) 및 FeCl3·6H2O(주식회사 칸토)를 증류수에 용해하여 침출액과 유사한 상태가 되도록 한 합성용액을 사용하였다. 이때 합성용액 중 코발트, 몰리브덴, 철의 농도는 각각 888ppm, 10ppm, 2ppm으로 하였고, 합성용액의 산도는 염산(HCl)용액(덕산 약품공업주식회사)을 사용하여 조절하였다.
또한, 양이온교환수지는 Diphonix 수지(Eichrom)를 전처리 없이 사용하였으며 Diphonix 수지의 물리적, 화학적 특성은 하기 표 1과 같다.
수지 이온 형태 dry mesh
크기		 bead 크기
(㎛)		 용량
(meequiv/)		 밀도
(g/㎖)
Diphonix 수소 100-200 74-150 1.1 1.05
시험은 100㎖의 스크류-캡 용기를 사용하여 진탕 배양기(HB-201SF, 한백과학(주))에서 실시하였으며, 진탕 배양기의 온도는 실온(25℃)으로 조절하였다. 그 후 상기 합성용액 10㎖와 Diphonix 수지(0.5g/L)를 넣고, 25시간 동안 용기 회전(bottle-rolled)을 실시하여, 합성용액 중의 철과 몰리브덴이 흡착되도록 하였다.
이어서, 철과 몰리브덴의 흡착된 수지를 여과하여 용액을 수집하였으며, 공급 및 여과액 내의 금속 농도는 유도결합플라즈마분광법(ICP-OES)으로 측정하였다. 또한 Diphonix 수지에 흡착된 금속의 농도는 매스 밸런스(mass-balance)로 측정하였다.
한편, 누적 흡착량 시험은 신규한 합성용액 80㎖에 수지를 수지 내의 금속의 양이 일정해질 때까지 수 회에 걸쳐 0.2g씩 첨가하였다. 이들 시험에서 몰리브덴과 철의 농도는 200ppm으로 유지하였으며, 수용액의 pH는 1.0으로 조정하였다. 각각의 시험은 24시간 동안 상온에서 진탕되었고, 수지의 금속 흡착 누적 양은 접촉의 각 단계 후에 용액 내의 금속의 농도 차이에 의해 계산되었다.
컬럼(Column) 시험에서는, 컬럼 유리(250㎜×10㎜)를 사용하였고, 여기에 0.25g의 수지를 부었다. 상기의 동작은 1.5㎖/분의 일정한 유속으로 수행되었으며, 상기 유속비는 펌프(모델QG20, FMI사)를 사용함으로써 조절되었다. 컬럼(Column) 시험에서 배출액은 수지의 부피처럼 원하는 부피로 분획되었다.
각 분획된 금속의 농도는 유도결합플라즈마분광법(ICP-OES)에 의해 측정되었으며, 배출액에서의 금속 농도의 변화는 하기 식 1의 농도분율을 사용하여 설명할 수 있다.
[식 1]
농도분율 = 배출액 내의 금속 농도/ 공급액 내의 금속의 농도
도 1은 본 발명의 일 실시예에 따라, 양이온교환수지인 Diphonix를 이용하여 철과 몰리브덴을 흡착시킬 때, pH에 따른 철, 몰리브덴 및 코발트의 흡착률을 나타낸 그래프이다. 구체적으로, 도 1은 Diphonix 수지 0.5g/L를 합성용액 10㎖에 접촉시켜 흡착시킬 때, pH 0~4의 범위 내에서 철, 몰리브덴, 코발트 금속의 흡착거동을 보여준다.
도 1에 나타난 바와 같이, 양이온교환수지인 Diphonix 수지를 이용할 경우, 시험된 거의 모든 pH 범위에서 코발트의 흡착은 미미한 반면, pH 1 이상에서 철의 대부분은 수지에 흡착된다. 또한 몰리브덴의 경우, pH가 0에서 4로 증가함에 따라 흡착률이 10%에서 70%로 꾸준한 증가를 나타낸다. 특히, 몰리브덴의 경우 주된 음이온 종인 Mo7O21(OH)3 3-가 pH가 증가함에 따라 생성률이 증가하기 때문에, Diphonix 수지에 대한 몰리브덴의 흡착거동은 시험된 pH 구간에서 pH가 증가함에 따라 거의 선형적으로 증가하는 경향을 나타내었다.
도 2는 본 발명의 일 실시예에 따라, 양이온교환수지인 Diphonix와 염화철(FeCl3)로 전처리된 Diphonix를 이용하여 철과 몰리브덴을 흡착시킬 때, pH에 따른 철, 몰리브덴 및 코발트의 흡착률을 나타낸 그래프이다.
도 2에 나타난 바와 같이, 염화철로 전처리된 Diphonix 수지가 전처리되지 않은 Diphonix 수지보다 모든 pH 범위에서 몰리브덴의 흡착거동이 우수한 것을 보여준다. 이는, 전처리된 Diphonix 수지가 이온교환에 의해 몰리브덴의 흡착이 강화되었다는 것을 의미하며, 이는 다음과 같은 식을 통해 나타낼 수 있다.
먼저, Diphonix 수지를 통한 철(Ⅲ)의 흡착은 아래 식과 같이 표현될 수 있다.
3RHresin + Fe3 + = FeR3resin + 3H+
상기 식에서 RH는 Diphonix 수지를 나타낸다.
Diphonix 수지에 흡착된 철의 일부는 다음과 같이 산성형이 될 수 있다.
3FeR3resin + H+ = FeR3H+ resin
상기 식에서 산성형 철은 다음 식을 통해 음이온 몰리브덴 종에 흡착될 수 있다.
3FeR3H+ resin + Mo7O21(OH)3 3- = 3(FeR3H)Mo7O21(OH)3 resin
따라서, 혼합용액에서 몰리브덴 음이온 복합체와 양이온 복합체는 염화철로 전처리된 Diphonix 수지와 전처리를 하지 않은 Diphonix 수지에 의해 동시에 흡착될 수 있으며, 이로 인해 pH 2~4 범위 내에서 pH의 증가와 함께 몰리브덴의 흡착률이 증가할 수 있다.
이상에서 살펴본 바와 같이, Diphonix 수지를 사용하고, pH를 0.5~5 정도로 유지할 경우, 철의 대부분은 Diphonix 수지에 흡착되고 몰리브덴도 상당량이 Diphones 수지에 흡착되나, 코발트는 거의 흡착되지 않는 거동을 나타낸다. 즉, 코발트는 상기 pH 범위 내에서 전기적으로 중성으로 존재한다고 볼 수 있다.
그러므로, 본 발명의 실시예와 같이, Diphonix 수지를 이용하여 이온교환법을 실시할 경우, 염화 코발트 용액으로부터 철과 몰리브덴을 동시에 제거하여, 일정한 수준으로 정제가 가능함을 알 수 있다.
또한, 연속 공정 조건에서의 Diphonix 수지의 적용 한계를 확인하기 위해, Diphonix 수지의 사용과 pH 1인 조건에서, 철과 몰리브덴의 누적 흡착 시험을 실시하였으며, 그 결과를 도 3에 나타내었다.
도 3에 나타난 바와 같이, 몰리브덴의 누적 흡착량은 반복되는 공정 수가 증가함에 따라 증가하다가 3단계 후에는 일정해지는 반면, 철의 경우 거의 변화가 없이 일정한 양을 나타내었다.
이러한 결과로부터 몰리브덴과 철의 누적 흡착량은 Diphonix 수지 1g 당 각각 90㎎, 40㎎인 것으로 나타났으며, 이때 몰리브덴과 철의 농도가 각각 10ppm, 2ppm이므로, Diphonix 수지 1g은 적어도 약 9L의 혼합용액으로부터 몰리브덴과 철을 제거할 수 있음이 계산되었다.
또한, 컬럼(Column) 시험에서, 코발트(888ppm), 몰리브덴(10ppm), 철(2ppm)을 함유한 혼합용액을 Diphonix 수지에 통과시켰으며, 그 결과를 도 4에 나타내었다. 컬럼 시험의 구체적인 조건은, 수지량 0.25g, 공급유량 1.5mL/min, 1BV=0.23mL 였다.
도 4에서 철의 농도 분율은 4500BV(Bed volume, BV)까지 거의 0 인데, 이는 철의 대부분이 수지에 흡착되었음을 의미한다. 4500BV 이후에는 층부피(Bed volume)의 증가와 함께 약 0.2까지 소폭으로 증가한 것을 알 수 있다.
또한 몰리브덴은 Diphonix가 500BV까지는 대부분 흡착되나, 500BV를 초과하면서 배출액 내의 몰리브덴의 함량이 점차로 증가하다가 3000BV 정도에서는 투입액에 함유된 대부분의 몰리브덴이 배출액 내에 존재하는 것으로 나타났다.
그러므로, 층부피(Bed Volume)은 500BV 이하로 유지하는 것이 바람직하고, 보다 바람직하게는 400BV 이하로 유지하는 것이다.
한편, 400BV로 상기 컬럼 시험을 수행한 후의 유출액의 조성은 코발트가 888ppm, 몰리브덴이 0.2ppm, 철이 0.04ppm로, 코발트의 순도는 약 99.97%의 고순도를 나타내었다.
즉, 본 발명의 실시예에 의하면, 1종의 양이온교환수지를 사용하여 몰리브덴과 철을 동시에 제거하여, 고순도의 코발트 용액으로 정제하는 것이 가능함을 알 수 있다.
또한, 본 발명에서는 철과 몰리브덴을 흡착한 양이온교환수지를 산성용액을 사용하여 재생하는 단계를 추가로 포함할 수 있으며, 상기 산성용액은 예를 들어, 황산, 염산, 질산 중 하나 이상을 포함한 용액일 수 있다.
하기 표 2는, Diphonix 수지 1g에 몰리브덴과 철이 각각 200ppm과 40ppm 포함된 80㎖의 혼합용액에 산성용액의 농도를 1.5M, 2M, 2.5M로 조절하고, 흡착된 수지의 양을 1g/L로 유지하여, 흡착된 철과 몰리브덴의 탈거를 행하여, 이온교환수지의 재생을 시도한 결과를 나타낸 것이다.
산성용액
농도
[M]		 용출 (%)
HNO3 H2SO4 HCl
Mo Fe Mo Fe Mo Fe
1.5 88.6 6.9 96.2 24.6 96.2 20.4
2.0 90.6 10.3 88.4 33.2 89.5 34.0
2.5 91.0 16.1 87.5 39 89.0 48.3
상기 표 2에 나타난 바와 같이, 몰리브덴의 경우 산의 종류에 관계없이 쉽게 용출이 일어나나, 철의 경우 산의 농도가 낮을 경우 거의 용출되지 않고 산의 농도가 증가함에 따라 용출되는 양도 증가함을 나타낸다. 상기 3종류의 산 중에서 철의 용출량이 높은 염산이 보다 바람직하다고 할 수 있으며, 염산의 농도는 2.5M 이상으로 유지하는 것이 바람직함을 알 수 있다.
하기 표 3은, 2.5M의 염산(HCl)용액을 이용하여 산용액에 대한 흡착수지의 양을 변화시켜 용출을 수행한 결과를 나타낸 것이다.
흡착 수지
(g/L)		 용출 (%)
Mo Fe
0.2 100 100
0.4 100 78.4
0.5 100 70.7
0.8 100 60.8
1.0 89 48.3
상기 표 3에서 나타난 바와 같이, 2.5M의 염산을 사용하여 철과 몰리브덴이 흡착된 수지를 0.3g/L 이하, 바람직하게는 0.2g/L 이하의 조건으로 탈거할 경우, 철과 몰리브덴을 완전히 탈거할 수 있어, 이온교환수지의 완전한 재생이 가능함을 의미한다.
[비교예]
본 발명과의 비교를 위하여, 하기 표 4의 물리적, 화학적 특성을 갖는 음이온교환수지를 사용하여, 염화 코발트 수용액에 포함된 철과 몰리브덴을 흡착하는 시험을 수행하였다.
수지 이온 형태 dry mesh
크기		 bead 크기
(㎛)		 용량
(meequiv/)		 밀도
(g/㎖)
AG1-x8 염화물 200-400 45-106 1.2 0.75
시험은 100㎖의 스크류-캡 용기를 사용하여 진탕 배양기(HB-201SF, 한백과학(주))에서 실시하였으며, 진탕 배양기의 온도는 실온(25℃)으로 조절하였다. 그 후 상기 합성용액 10㎖와 AG1-x8수지(바이오래드 연구소)(0.5g/L)를 넣고, 25시간 동안 용기 회전(bottle-rolled)을 실시하여, 합성용액 중의 철과 몰리브덴이 흡착되도록 하였다.
도 5는 음이온교환수지인 AG1-X8을 이용하여 철과 몰리브덴을 흡착시킬 때, pH에 따른 철, 몰리브덴 및 코발트의 흡착률을 나타낸 그래프이다. 도 5에 나타난 바와 같이, 몰리브덴의 흡착거동은 pH 0~1의 범위에서 10% 미만이고, 코발트와 철은 같은 조건 하에서 거의 0%을 나타내었다.
그 후 pH가 2로 증가하였을 때에는 몰리브덴의 흡착거동은 약 90%까지 급격한 증가를 나타낸다. 이러한 AG1-X8 수지에서의 몰리브덴의 흡착거동은 몰리브덴의 종(種)의 분포와 혼합용액의 pH가 거동 변화에 기인하는 것을 알 수 있다. 이는 몰리브덴의 음이온 종류, 예를 들어 Mo7O21(OH)3 3-, Mo7O23(OH)5-, Mo7O22(OH)12 4-, MoO4 2 -과 같은 몰리브덴의 음이온 종이 pH가 1.0 보다 높은 경우에 우세하기 때문이다.
하지만, 음이온교환수지인 AG1-X8 수지를 사용하였을 경우, 몰리브덴의 흡착거동은 약 90%에 이르나, 철의 흡착 비율이 거의 0% 이기 때문에, 이는 염화이온과 코발트 및 철의 음이온성 복합체가 해당 pH 범위에서는 형성되지 않음을 의미한다. 따라서, 음이온교환수지를 사용할 경우, 본 발명의 실시예와 달리, 몰리브덴 및 철을 동시에 제거할 수 없음을 알 수 있다.
이상에서, 본 발명의 실시예 및 특징에 대하여 설명하였지만, 상술한 실시예 및 특징들에 본 발명은 한정되지 아니하며, 본 발명의 특허청구범위에 의한 기술적 사상을 벗어나지 않는 범위 내에서 다양한 변형과 변경이 가능하다.

Claims (9)

  1. 철과 몰리브덴을 포함하는 염화 코발트 용액의 pH를 조절하는 단계와,
    상기 pH가 조절된 염화 코발트 용액에 양이온교환수지를 접촉시켜 상기 철과 몰리브덴을 상기 양이온교환수지에 흡착시켜 제거하는 단계를 포함하고,
    상기 양이온교환수지는 디스폰산기를 포함하는 수지인, 고순도 염화코발트 용액의 제조를 위한 철과 몰리브덴의 제거방법.
  2. 제1항에 있어서,
    상기 pH는 0.5~5로 조절되는, 고순도 염화코발트 용액의 제조를 위한 철과 몰리브덴의 제거방법.
  3. 제1항에 있어서,
    상기 pH는 1~4로 조절되는, 고순도 염화코발트 용액의 제조를 위한 철과 몰리브덴의 제거방법.
  4. 삭제
  5. 제1항에 있어서,
    상기 양이온교환수지는 Diphonix 수지인, 고순도 염화코발트 용액의 제조를 위한 철과 몰리브덴의 제거방법.
  6. 제1항에 있어서,
    상기 양이온교환수지를 사용하는 공정의 층부피(bed volume)는 500BV 이하인, 고순도 염화코발트 용액의 제조를 위한 철과 몰리브덴의 제거방법.
  7. 제1항에 있어서,
    상기 철과 몰리브덴을 흡착한 양이온교환수지를 산성용액을 사용하여 재생하는 단계를 추가로 포함하는, 고순도 염화코발트 용액의 제조를 위한 철과 몰리브덴의 제거방법.
  8. 제1항에 있어서,
    상기 염화 코발트 용액은 폐촉매의 침출액 또는 상기 침출액으로부터 코발트를 용매추출법으로 분리한 용액인, 고순도 염화코발트 용액의 제조를 위한 철과 몰리브덴의 제거방법.
  9. 제7항에 있어서,
    상기 산성용액은 염산 용액인, 고순도 염화코발트 용액의 제조를 위한 철과 몰리브덴의 제거방법.
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