KR101740012B1 - 폐 과염소산 암모늄으로부터 과염소산 나트륨 및 암모니아를 회수하는 방법 - Google Patents

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Abstract

본 발명은 폐 과염소산 암모늄으로부터 과염소산 나트륨 및 암모니아를 회수하는 방법에 관한 것이다. 구체적으로, 폐 과염소산 암모늄수용액을 제공하는 단계, 폐 과염소산 암모늄 수용액에 수산화나트륨 수용액을 적정하면서 반응시키는 단계, 반응물로부터 암모니아를 회수하면서, 상기 반응물의 pH를 9.8 내지 10.2로 유지시키는 단계, 암모니아를 모두 회수하고 난 다음, 반응물에 아세톤을 첨가하는 단계 및 아세톤이 첨가된 반응물로부터 과염소산 나트륨을 회수하는 단계를 포함한다.

Description

폐 과염소산 암모늄으로부터 과염소산 나트륨 및 암모니아를 회수하는 방법 {METHOD OF RECOVERING SODIUM PERCHLORATE AND AMMONIA FROM THE WASTE AMMONIUM PERCHLORATE}
본 발명은 폐 과염소산 암모늄으로부터 과염소산 나트륨 및 암모니아를 회수하는 방법에 관한 것이다.
로켓 또는 미사일의 추진기관에 사용되는 추진제는 산화제로 과염소산 암모늄 (Ammonium Perchlorate, NH4ClO4)을 다량 사용하는 고체 복합형 추진제로서, 추진제 및 이를 사용하는 추진기관은 일정시간이 경과 후 수명주기가 도래하면 추진제 성능이 저하되므로 이를 반드시 폐기해야한다. 과거에 추진기관 제조공정 중 발생하는 불량 추진기관이나 저장수명이 만료되어 폐기해야할 경우에는 군 탄약처리장에서 야외소각 (Open Burning)을 했었다. 그러나, 소각을 통해 추진제를 폐기하는 방법은 환경오염 및 안전문제를 야기하여 더 이상 허용되지 않고 있는 실정이다. 따라서, 불용 또는 폐 추진기관이나 탄약을 대량으로 처리해야 할 경우, 친환경적인 안전 처리방법 및 공정이 요구되고 있다.
한편, 특허문헌 1에서는 로켓 폐 고체 추진제를 점화장치가 내장된 채로 직접 점화 및 연소시켜 초음속으로 배출시키면서 발생하는 유해가스를 고속 무해화 처리하는 방법을 개시하고 있다. 즉, 고체 추진기관의 추진제를 직접 점화시켜 배출되는 고속 폭연을 무해화 처리하는 기술에 관한 것이다. 그러나, 대기 환경오염 배출가스를 무해화 할 수는 있으나, 안전성 및 원료 재활용의 개선사항에 관해서는 도달하지 못했다.
더구나, 과염소산염 (Perchlorate)의 인체 유해성이 알려지면서부터, 과염소산염으로 오염된 지하수 처리, 토양복원 및 폐수처리 방법과 과염소산염의 음용수 허용기준에 대한 관심이 높아지고 있다. 미국 환경보호청 (US EPA)은 식수원이 되는 지하수 및 지표수에서 과염소산염이 발견된 이후 이를 오염물질 목록에 포함시켰으며, 과염소산염 일일섭취허용량 (reference dose, RFD) 기준을 0.0007㎎/㎏/day로 설정하였다. 이를 음용수 기준으로 환산하면 24.5ppb에 해당된다.
현재 과염소산염에 대한 미 연방법의 규제는 없으나, 캘리포니아주를 포함한 8개 주는 자체적으로 식수원의 과염소산염 농도를 1 내지 18㎍/L로 정하였으며, 메릴랜드, 메사츄세츠 및 뉴멕시코 주는 1㎍/L로 정하고 있다. 미군도 미국 환경 보호청이 설정한 기준을 따르고 있다.
과염소산염 유도체 중 가장 많이 사용되는 과염소산 암모늄 (NH4ClO4)은 생산량의 80% 이상을 로켓, 탄약, 미사일 및 우주 왕복선 등 군사 및 우주 산업용 연료의 산화제로 사용하고 있어서 이를 군 및 우주산업관련 업종에서는 다양한 형태로 처리하는 기술개발을 지원하고 있다. 과염소산 암모늄 (NH4ClO4)은 고체로켓 추진제, 폭죽, 조명제, 탄약류에 사용되며, 생산량의 대부분은 고체 추진제의 산화제로 사용되며 다수의 상용 발사체에도 사용되고 있다. 조종사 탑승의장에 부착되는 소형로켓, 미사일 또는 구성품을 분리시키기 위한 폭발볼트, 민/군용 항공기에 사용하는 산소 발생기에도 과염소산 암모늄 (NH4ClO4)을 사용하고 있다.
과염소산 암모늄 (NH4ClO4)은 물에 대한 용해도 (200g/L, 상온)가 높아 지하수를 통해 오염이 신속히 전역으로 확산 될 수 있다. 실제로, 2006년에 우리나라의 낙동강 수계와 주요 취수장에서 과염소산염이 검출되어 페놀사건 이래 큰 혼란이 야기되는 등 마시는 물에 대한 안전성 논란이 제기됐었다. 과염소산염은 갑상선 장애를 유발한다고 알려져, 지난 2008년에는 수질 오염물질로, 2010년에는 먹는 물 감시항목으로 지정되어 관리되고 있다. 과염소산염은 기존의 정수처리 방법으로는 쉽게 제거되지 않아 생물학적 처리 및 이온교환 수지를 이용하고 있으며, 최근에는 재생 가능한 약 염기성 이온교환수지가 개발됨에 따라 경제적인 과염소산염 처리가 가능하다.
한국 공개특허 제2005-0009348호
본 발명의 하나의 관점은 장기보관 또는 노후된 로켓이나 미사일의 추진제에 들어있는 폐 과염소산 암모늄을 안전하게 제거함과 동시에 재활용 가능한 형태인 과염소산 나트륨 및 암모니아로 회수하는 방법을 제공하는 데 있다.
본 발명의 일 구현 예에 따른 폐 과염소산 암모늄으로부터 과염소산 나트륨 및 암모니아를 회수하는 방법은:
폐 과염소산 암모늄 (NH4ClO4) 수용액을 제공하는 단계;
상기 폐 과염소산 암모늄 수용액에 수산화나트륨 (NaOH) 수용액을 적정하면서 반응시키는 단계;
상기 반응물로부터 암모니아 (NH3)를 회수하면서, 상기 반응물의 pH를 9.8 내지 10.2로 유지시키는 단계;
상기 암모니아를 모두 회수하고 난 다음, 상기 반응물을 농축시키는 단계;
상기 농축된 반응물에 아세톤을 첨가하는 단계; 및
상기 아세톤이 첨가된 반응물로부터 과염소산 나트륨 (NaClO4)을 회수하는 단계;를 포함한다.
도 1은 아염소산 나트륨 (NaClO2), 염소산 나트륨 (NaClO3) 및 과염소산 나트륨 (NaClO4)의 표준 시료를 기준으로 머무른 시간 (retention time)을 분석한 결과를 나타낸 그래프이고, 도 2 및 3은 각각 본 발명의 실시 예 1 및 2를 통해 회수한 과염소산 나트륨 (NaClO4)을 IC-Mass로 분석한 결과를 나타낸 그래프다.
본 발명을 좀 더 구체적으로 설명하기 전에, 본 명세서 및 청구범위에 사용된 용어나 단어는 통상적이거나 사전적인 의미로 한정되어서는 아니되며, 발명을 가장 최선의 방법으로 설명하기 위해 용어의 개념을 적절하게 정의할 수 있다는 원칙에 입각하여 본 발명의 기술적 사상에 부합하는 의미와 개념으로 해석되어야만 한다. 따라서, 본 명세서에 기재된 실시 예의 구성은 본 발명의 바람직한 하나의 예에 불과할 뿐이고, 본 발명의 기술적 사상을 모두 대변하는 것은 아니므로, 본 출원시점에 있어서 이들을 대체할 수 있는 다양한 균등물과 변형 예들이 있을 수 있음을 이해하여야 한다.
이하, 본 발명이 속하는 기술분야에서 통상의 지식을 가진 자가 본 발명을 용이하게 실시할 수 있도록, 본 발명의 바람직한 실시 예를 상세히 설명한다. 아울러, 본 발명을 설명함에 있어서, 본 발명의 요지를 불필요하게 흐릴 수 있는 관련된 공지기술에 대한 상세한 설명은 생략한다.
본 발명은 장기보관 또는 노후된 로켓 또는 미사일의 추진기관에 내장된 추진제를 교체해야되는 과정에서 폐기대상 물질이 된 추진제를 안전하게 제거하고 회수하는 방법을 제공한다. 좀 더 구체적으로, 상기 추진제를 안전하게 제거한 뒤에, 추진제의 주성분 물질인 과염소산 암모늄 (NH4ClO4)을 알칼리와 반응시켜 안전한 물질로 분리하여 회수하는 방법을 제공한다.
일반적으로 로켓 또는 미사일에 적용되는 추진제는, 추진제 연소에 필요한 산소를 공급하는 고체 성분의 산화제, 추진제 연소시 높은 에너지를 방출하는 금속 연료, 그리고 추진제 조성물을 결합하는 결합제인 고분자 메트릭스를 포함한다.
과염소산 암모늄 (NH4ClO4)은 폭약의 주원료로 사용되고 있으며, 로켓 또는 미사일의 추진기관의 추진제 내의 산화제로 작용을 한다.
고분자 메트릭스는 연소성 물질의 주요 공급원이며, 추진제 형상유지에 필요한 각 성분의 결합작용을 한다.
일반적으로 추진제의 조성은 70 내지 85%의 산화제, 1 내지 20%의 금속 연료, 10 내지 15%의 결합제, 그리고 약 3% 미만의 기타 첨가제로 구성된다.
로켓 또는 미사일은 추진기관 제작과정 중 발생하는 불량 추진기관이나, 장기 보관에 따른 수명주기가 도래되어 폐기대상으로 분류된 추진기관을 처리하기 위해서 안전한 방법으로 처리를 해야한다.
종래에는 추진기관 내에 장착된 폐 추진제를 소각 또는 열처리 절단방법을 통해 처리를 했었으나, 안전 및 환경상의 문제가 지적되었고, 이를 해결하기 위한 방법이 필요하다.
따라서, 추진기관으로부터 폐 추진제를 제거하기 위한 방법으로 예를 들어, 워터젯 (Water-Jet)절단을 적용할 수 있고, 이를 통해 안전 및 환경상의 문제를 예방할 수 있다. 워터젯 절단은, 초고압 발생장치에서 토출된 압력을 물과 연마재를 적용하여 물체를 절단하는 기술로써, 절단면의 조도 및 품질이 우수하여 후 가공 시간이 현격히 단축될 수 있고, 물을 이용한 절단방법으로 폭발성, 산화성, 휘발성이 있는 제품을 절단하는데 적합하다.
본 발명의 일 구현 예에 따른 폐 과염소산 암모늄으로부터 과염소산 나트륨 및 암모니아를 회수하는 방법은 예를 들어, 상술한 워터젯 절단을 통해 제거된 폐 추진제에서 폭발위험성이 있는 폐 과염소산 암모늄 (NH4ClO4)을 안전하게 제거함과 동시에 과염소산 나트륨 (NaClO4) 및 암모니아 (NH3)로 분리해 이를 회수하여 재활용하는 것이다.
본 발명의 일 구현 예에 따른 폐 과염소산 암모늄으로부터 과염소산 나트륨 및 암모니아를 회수하는 방법은, 폐 과염소산 암모늄 (NH4ClO4) 수용액을 제공하는 단계, 상기 폐 과염소산 암모늄 (NH4ClO4) 수용액에 수산화나트륨 (NaOH) 수용액을 적정하면서 반응시키는 단계, 상기 반응물로부터 암모니아 (NH3)를 회수하면서, 상기 반응물의 pH를 9.8 내지 10.2로 유지시키는 단계, 상기 암모니아 (NH3)를 모두 회수하고 난 다음, 반응물에 아세톤을 첨가하는 단계 및 상기 아세톤이 첨가된 반응물로부터 과염소산 나트륨 (NaClO4)을 회수하는 단계를 포함한다.
상기 폐 과염소산 암모늄 (NH4ClO4) 수용액을 제공하는 단계는 예를 들어, 우선 치구를 이용하여 로켓 또는 미사일의 추진기관의 전/후면에 결합된 헤드 및 노즐 구조물을 기계적으로 해체한 연소관을 워터젯 절단장치에 장착하여 고압의 물로 추진기관에 장착된 추진제를 분리한다. 그 다음, 분리된 추진제를 물과 함께 분쇄한 후 용해기에서 교반하여 폐 과염소산 암모늄 (NH4ClO4)을 물에 충분히 용해시키고, 진공 및 여과과정을 통해 폐 과염소산 암모늄 (NH4ClO4) 수용액을 생성하고, 나머지 잔사 물질을 분리한다. 이러한 분리방법 외에 기술분야에 공지된 수단을 사용하여 본 발명에 일 구현 예에 따른 폐 과염소산 암모늄뿐만 아니라, 기타 다른 용도로 사용된 폐 과염소산 암모늄을 적용할 수 있다.
상술한 진공 및 여과과정을 통해서 생성된 폐 과염소산 암모늄 (NH4ClO4) 수용액에는 금속, 고분자 메트릭스, 가소제, 산화방지제, 촉매, 접착제 및 경화제로부터 하나 이상의 불순물을 여전히 함유하고 있을 수 있다.
좀 더 구체적으로, 금속으로는 알루미늄 (Al), 또는 마그네슘 (Mg), 고분자 메트릭스로는 이소포론 디이소시아네이트 (Isophorone Diisocyanate, IPDI), 또는 하이드록시 터미네이티드 폴리부타디엔 (Hydroxy- Terminated Polybutadiene, HTPB), 가소제로는 아디프산디옥틸 (Dioctyl Adipate, DOA), 산화방지제로는 Antioxidant 2246 (2,2'bis(6-t-butyl-p-cresol)-methane), 촉매로는 산화철 (Fe2O3), 접착제로는 트리페닐 비스무트 (Triphenyl Bismuth, TPB), 경화제로는 HX-752 (Isophthaloylbis(2-Methylaziridine) 등을 포함할 수 있다.
상기 폐 과염소산 암모늄 (NH4ClO4)은 폭발 위험성이 있는 물질이기 때문에 이를 안전한 물질로 분리시키는 것이 가장 중요하다. 따라서, 상기 폐 과염소산 암모늄 (NH4ClO4)을 물에 녹인 수용액 상태에서 알칼리 수용액을 적정하면서 반응시킨다. 이때, 알칼리는 수산화나트륨을 사용하며, 하기 반응식 1로 나타낸 바와 같이, 폐 과염소산 암모늄 (NH4ClO4)과 수산화나트륨의 반응을 통해 과염소산 나트륨 (NaClO4) 및 암모니아 (NH3)로 분리할 수 있다.
[반응식 1]
NH4ClO4 ( aq ) + NaOHaq ) → NaClO4aq ) + NH3 (g) + H2O
또한, 상기 반응식 1을 통해 분리된 암모니아 (NH3)는 또 다른 하나의 실시 예로, 하기 반응식 2와 같이 염산과 반응하여 염화암모늄 (NH4Cl)을 생성할 수 있다.
[반응식 2]
NH3 (g) + HCl( aq ) → NH4Cl( aq )
폐 과염소산 암모늄 (NH4ClO4) 수용액에 수산화나트륨 수용액을 적정하면서 반응시키면 반응물의 pH가 점점 상승하게 되고, 이때 반응물의 색상이 무색에서 갈색으로 변할 수가 있다. 이는 상기 폐 과염소산 암모늄 (NH4ClO4) 수용액에 앞서 상술한 불순물이 함유되어 있기 때문에 나타날 수 있는 현상이다. 따라서, 상기 반응물에 색이 무색에서 갈색으로 변하면, 반응물에 예를 들어, 활성탄과 같은 흡착제를 첨가하여 불순물을 흡착시켜 제거시킬 수 있다.
또한, 상기 불순물이 흡착된 흡착제에는 소량의 과염소산 암모늄 (NH4ClO4)이 포함되어 있을 수 있기 때문에, 물을 가하여 과염소산 암모늄 (NH4ClO4)을 추가로 더 회수할 수 있다.
상기 반응물로부터 암모니아 (NH3)를 회수하면서, 상기 반응물의 pH는 9.8 내지 10.2로 유지시킨다. 좀 더 다양하게, 상기 반응물의 pH는 9.8 내지 10, 또는 10 내지 10.2, 또는 9.9 내지 10.2, 또는 9.8 내지 10.1로 유지시킬 수도 있다. 상기 반응물의 pH가 9.8 미만이면 과염소산 암모늄 (NH4ClO4)이 과염소산 나트륨 (NaClO4)으로 전환이 완전히 이루어 지지 않게 되어 회수율이 현저히 떨어지게 되고, pH가 10.2를 초과하면 반응이 격하게 진행되어 염소산 나트륨 (NaClO3)이 형성되어 과염소산 나트륨 (NaClO4)의 순도가 떨어지게 된다. 그렇기 때문에, 상기 반응물의 pH를 약 10으로 유지하면, 과염소산 나트륨 (NaClO4)과 암모니아 (NH3)를 회수했을 때 최적의 순도를 얻을 수 있다.
상기 반응물에서 암모니아 (NH3)를 회수하는 단계는 반응물의 온도를 25 내지 50℃가 되도록 유지하면서 질소(N2)를 주입하여 유리된 암모니아(NH3)를 회수하는 단계이다. 반응물의 온도가 25℃ 미만이면, 반응물 내에서 암모니아 (NH3)를 회수하는데 오랜 시간이 소요되기 때문에 효율성이 떨어지게 되고, 온도가 50℃를 초과하면 부 반응이 진행되어 염소산 나트륨 (NaClO3)이 형성되어 과염소산 나트륨 (NaClO4)의 순도가 떨어지게 된다.
상기 반응물에서 과량의 수분을 제거하는 단계로 반응물의 온도를 30 내지 50℃의 범위로 유지하면서 감압을 통해 수행될 수 있다. 또한, 온도 범위를 30 내지 45℃, 35 내지 50℃, 또는 40 내지 45℃의 범위로도 유지할 수 있다. 상기 온도가 30℃ 미만이면 수분을 제거하는데 너무 많은 시간이 소요될 수 있고. 50℃를 초과하면 염소산 나트륨 (NaClO3)이 형성되어 과염소산 나트륨 (NaClO4)의 순도가 떨어진다.
상기 반응물에서 과량의 수분을 제거하여 농축한 다음, 상기 반응물 내에서 과염소산 나트륨 (NaClO4)을 석출하는 단계로, 반응물의 온도는 50℃ 이하로 유지하면서 반응물의 3배 내지 10배에 달하는 양의 아세톤을 첨가한다. 아세톤의 양을 반응물 양의 3배 미만으로 첨가하게 되면 과염소산 나트륨 (NaClO4)으로 석출되는 양이 적어 회수율이 떨어지게 되고, 10배를 초과시켜 첨가하게 되면 아세톤을 낭비하게 되는 것이다.
상기 과정을 통해 석출된 과염소산 나트륨 (NaClO4)은 폭발 위험성이 있는 폐 과염소산 암모늄 (NH4ClO4)을 폭발 위험성이 없는 물질인 과염소산 나트륨 (NaClO4) 및 암모니아로 분리시킬 수가 있고, 또한 분리된 물질을 회수하여 재활용할 수 있다.
이하 실시 예 및 비교 예를 통하여 본 발명을 좀 더 구체적으로 살펴보지만, 하기 예에 본 발명의 범주가 한정되는 것은 아니다.
실시 예 1
1차 정제된 20%의 폐 과염소산 암모늄 (NH4ClO4) 수용액 1000㎖에 pH-meter를 이용하여 pH가 급격하게 변하지 않도록 1mol/L의 수산화나트륨 (NaOH) 수용액을 천천히 적정하여 pH가 약 10이 유지되도록 조절하였다. 반응물의 온도를 약 40℃로 유지하면서 질소(N2)를 투입하여 유리된 암모니아 (NH3)를 0.1mol/L 염산 (HCl)이 들어있는 비커에 투입하여 회수하였다. 암모니아 (NH3)가 더 이상 발생하지 않는 것을 확인한 후, 반응물의 부피를 측정해보니 약 2600㎖가 되었다. 반응물에 포함된 과량의 수분을 제거하기 위해, 약 40℃로 온도를 유지하면서 감압하여 수분을 제거하였다. 상기 반응물이 약 200㎖가 되도록 농축한 후, 상온 (25℃)으로 냉각시켰다. 냉각시킨 반응물에 약 800㎖의 아세톤 (Acetone)을 가하여 과염소산 나트륨 (NaClO4)을 결정으로 석출시켰다. 석출된 과염소산 나트륨 (NaClO4)을 여과하여 반응물을 분리하고, 여과된 과염소산 나트륨 (NaClO4)을 순수 약 120㎖로 녹여 용액 상태로 만든 다음, 다시 아세톤 약 800㎖를 첨가하여 재결정시켜 197.4g의 순수한 과염소산 나트륨 (NaClO4)을 얻었다.
실시 예 2
불순물을 함유한 20%의 폐 과염소산 암모늄 (NH4ClO4) 수용액 1000㎖에 pH-meter를 이용하여 pH가 급격하게 변하지 않도록 1mol/L의 수산화나트륨 (NaOH) 수용액을 천천히 적정하여 pH가 약 10이 유지되도록 조절하였다. 이때, 반응물이 무색에서 갈색으로 변하여, 적정을 잠시 중단하고 흡착제(삼전순약공업(주), charcoal activated powder C0447) 약 50g을 첨가하여 불순물을 흡착제에 흡착시켜 반응물에서 제거하였다. 여과된 흡착제에 약 50㎖의 물을 가하여 흡착제에 남아있는 과염소산 암모늄 (NH4ClO4)을 회수하고 세척액과 모액을 합해 총 1030㎖를 얻었다. 반응물의 온도를 약 40℃로 유지하면서 질소(N2)를 투입하여 유리된 암모니아 (NH3)를 0.1mol/L 염산 (HCl)이 들어있는 비커에 투입하여 회수하였다. 암모니아 (NH3)가 더 이상 발생하지 않는 것을 확인한 후, 반응물의 부피를 측정해보니 약 2600㎖가 되었다. 반응물에 포함된 과량의 수분을 제거하기 위해, 약 40℃로 온도를 유지하면서 감압하여 수분을 제거하였다. 상기 반응물이 약 200㎖가 되도록 농축한 후, 상온 (25℃)으로 냉각시켰다. 냉각시킨 반응물에 약 800㎖의 아세톤 (Acetone)을 가하여 과염소산 나트륨 (NaClO4)을 결정으로 석출시켰다. 석출된 과염소산 나트륨 (NaClO4)을 여과하여 반응물을 분리하고, 여과된 과염소산 나트륨 (NaClO4)을 순수 약 120㎖로 녹여 용액 상태로 만든 다음, 다시 아세톤 약 800㎖를 첨가하여 재결정시켜 180.6g의 순수한 과염소산 나트륨 (NaClO4)을 얻었다.
실시 예 1 및 2를 통해 생성된 과염소산 나트륨 (NaClO4)의 순도를 확인하기 위해, IC-Mass 분석법으로 확인하였다.
도 1은 아염소산 나트륨 (NaClO2), 염소산 나트륨 (NaClO3) 및 과염소산 나트륨 (NaClO4)의 표준 시료를 기준으로 머무른 시간 (retention time)을 분석한 결과를 나타낸 그래프이고, 도 2 및 3은 각각 본 발명의 실시 예 1 및 2를 통해 회수한 과염소산 나트륨 (NaClO4)을 IC로 분석한 결과를 나타낸 그래프다.
도 1 내지 3을 참조하면, 도 1에 나타낸 그래프를 통해 알 수 있듯이, 표준 시료 측정을 위해 아염소산 나트륨 (NaClO2), 염소산 나트륨 (NaClO3) 및 과염소산 나트륨 (NaClO4)을 가지고 IC로 분석을 하였으며, 과염소산 나트륨 (NaClO4)의 머무른 시간이 25.72에서 나타나는 것을 알 수 있다.
따라서, 본 발명의 실시 예 1 및 2를 통해 폐 과염소산 암모늄 (NH4ClO4)으로부터 과염소산 나트륨 (NaClO4)을 회수한 것을 각각 도 2 및 3에 나타낸 그래프를 통해 나타낼 수 있으며, 과염소산 나트륨 (NaClO4)의 머무른 시간도 역시 각각 26.43 및 26.51에서 나타나는 것을 알 수 있다.
또한, 실시 예 1 및 2를 통해 생성된 염화암모늄 (NH4Cl)의 순도를 확인하기 위해, 하기와 같이 인도페놀법을 이용하여 확인하였다.
암모니아성 질소 표준용액 (5ppm NH3-N)을 0㎖, 2㎖, 4㎖, 6㎖, 10㎖를 단계적으로 취하여 50㎖ 용량플라스크에 넣고 순수를 넣어 용액의 액 량을 약 30㎖가 되게 한 후 나트륨 페놀라이트 용액 10㎖와 니트로프루싯 용액 1㎖를 첨가한 후 조용히 섞은 다음 차아염소산 나트륨용액 (암모니아성 질소 시험용) 5㎖를 넣고 조용히 섞는다. 순수를 넣어 표선까지 채운 다음 상온에서 30분간 방치 후 이 용액의 일부를 10㎜ 흡수 셀에 옮겨 흡광 광도계를 이용하여 630㎚ 파장에서 흡광도를 측정하여 검량선을 작성하였다.
그리고, 따로 시료 10㎖를 취하여 50㎖ 용량플라스크에 넣고 순수를 넣어 용액의 액 량을 약 30㎖가 되게 한 후 나트륨 페놀라이트 용액 10㎖와 니트로프루싯 용액 1㎖를 첨가한 후 조용히 섞은 다음 차아염소산 나트륨용액 (암모니아성 질소 시험용) 5㎖를 넣고 조용히 섞는다. 순수를 넣어 표선까지 채운 다음 상온에서 30분간 방치 후 이 용액의 일부를 10㎜ 흡수 셀에 옮겨 흡광 광도계를 이용하여 630㎚파장에서 흡광도를 측정하여 염화암모늄 (NH4Cl)을 정량하였다.
상술한 실시 예 1 및 2를 통해 회수된 과염소산 나트륨 (NaClO4) 및 염화암모늄 (NH4Cl)의 수율과 순도는 각각 하기 표 1 및 2를 통해 나타낼 수 있다.
과염소산 나트륨 (NaClO4) 및 염화암모늄 (NH4Cl)의 수율
구 분 과염소산 나트륨 (NaClO4) 염화암모늄 (NH4Cl)
실시 예 1 98.7% 96.2%
실시 예 2 90.3% 88.1%
과염소산 나트륨 (NaClO4) 및 염화암모늄 (NH4Cl)의 순도
구 분 과염소산 나트륨 (NaClO4) 염화암모늄 (NH4Cl)
실시 예 1 99.5% 98.6%
실시 예 2 99.3% 100.2%
표 1 및 2를 통해 알 수 있는 바와 같이, 본 발명의 일 구현 예에 따른 방법을 통해 폐 과염소산 암모늄을 우수한 수율 및 순도를 갖는 과염소산 나트륨 및 염화암모늄으로 회수할 수가 있었다.
따라서, 본 발명의 일 구현 예에 따른 폐 과염소산 암모늄으로부터 과염소산 나트륨 및 암모니아를 회수하는 방법은 로켓 또는 미사일의 추진제의 주성분인 폐 과염소산 암모늄 자체의 폭발 위험성이 있기 때문에 이를 안전하게 제거하면서, 폭발 위험성이 없는 물질로 분리시키고 이를 회수하여 재활용할 수 있는 효과가 있다.
이상 본 발명을 구체적인 실시 예를 통하여 상세히 설명하였으나, 이는 본 발명을 구체적으로 설명하기 위한 것으로, 본 발명은 이에 한정되지 않으며, 본 발명의 기술적 사상 내에서 당 분야의 통상 지식을 가진 자에 의해 그 변형이나 개량할 수 있음이 명백하다.
본 발명의 단순한 변형이나 변경은 모두 본 발명의 영역에 속하는 것으로 본 발명의 구체적인 보호 범위는 첨부된 특허청구범위에 의하여 명확해질 것이다.

Claims (6)

  1. 폐 과염소산 암모늄 (NH4ClO4) 수용액을 제공하는 단계;
    상기 폐 과염소산 암모늄 수용액에 수산화나트륨 (NaOH) 수용액을 9.8 내지 10.2의 pH 범위에서 적정하면서 반응시켜, 반응물을 얻는 단계;
    상기 반응물로부터 암모니아 (NH3)를 회수하면서, 상기 반응물의 pH를 9.8 내지 10.2로 유지시키는 단계;
    상기 암모니아를 모두 회수하고 난 다음, 수분을 제거하여 상기 반응물을 농축시키는 단계;
    상기 농축된 반응물에, 상기 농축된 반응물에 기초하여 3배 내지 10배 부피의 아세톤을 첨가하여 과염소산 나트륨을 석출하는 단계; 및
    상기 아세톤이 첨가된 반응물로부터 과염소산 나트륨 (NaClO4)을 회수하는 단계;를 포함하는 폐 과염소산 암모늄으로부터 과염소산 나트륨 및 암모니아를 회수하는 방법.
  2. 청구항 1에 있어서,
    상기 폐 과염소산 암모늄 수용액은 금속, 고분자 메트릭스, 가소제, 산화방지제, 촉매, 접착제 및 경화제로부터 하나 이상의 불순물을 포함하는 폐 과염소산 암모늄으로부터 과염소산 나트륨 및 암모니아를 회수하는 방법.
  3. 청구항 1에 있어서,
    상기 반응물을 얻는 단계에서, 상기 반응물이 변색 되는 경우, 흡착제를 첨가하여 탈색시키는 단계를 더 포함하는 폐 과염소산 암모늄으로부터 과염소산 나트륨 및 암모니아를 회수하는 방법.
  4. 청구항 1에 있어서,
    상기 반응물의 pH는 10인 폐 과염소산 암모늄으로부터 과염소산 나트륨 및 암모니아를 회수하는 방법.
  5. 청구항 1에 있어서,
    상기 반응물에서 암모니아를 회수하는 단계는 25 내지 50℃의 온도를 유지하면서 질소 (N2)를 주입하여 수행되는 폐 과염소산 암모늄으로부터 과염소산 나트륨 및 암모니아를 회수하는 방법.
  6. 청구항 1에 있어서,
    상기 과염소산 나트륨을 회수하는 단계는 30 내지 50℃의 범위의 온도를 유지하면서 감압을 통해 수행되는 폐 과염소산 암모늄으로부터 과염소산 나트륨 및 암모니아를 회수하는 방법.
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