KR102111605B1 - 폐수 속 용매를 처리하는 방법 - Google Patents

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Abstract

본 발명은 폴리카보네이트 제조공정에서 발생된 폐수 속 용매를 처리하는 방법에 관한 것이다. 보다 구체적으로, 본 발명은 막 증발법을 통해 폴리카보네이트 제조공정에서 발생된 폐수로부터 용매의 농도에 상관 없이 고순도의 용매를 쉽게 회수하여 재사용할 수 있으며, 에너지 절감에 기여할 수 있는 폴리카보네이트 제조공정에서 발생된 폐수 속 용매를 처리하는 방법에 관한 것이다.

Description

폐수 속 용매를 처리하는 방법 {METHOD FOR TREATING SOLVENT INCLUDED IN WASTE WATER}
본 발명은 막 증발법을 이용하여 고순도의 용매를 회수하여 재사용할 수 있으며 에너지 절감에 기여할 수 있는 폴리카보네이트 제조공정에서 발생된 폐수 속 용매를 처리하는 방법에 관한 것이다.
폴리카보네이트는 엔지니어링 플라스틱 중 하나로서 플라스틱 산업에서 폭 넓게 사용되고 있는 재료이다. 상기 폴리카보네이트는 투명성, 내충격성, 기계적 강도, 내열성 등이 우수하여 투명시트, 자동차 범퍼 및 광디스크 등의 광범위한 분야에서 적용되고 있다.
이러한 폴리카보네이트는 통상적으로 2가 히드록시 화합물과 포스겐을 반응시키는 방법 또는 2가 히드록시 화합물과 탄산 디에스테르를 반응시키는 교환법을 통해 제조되고 있다.
상기 두 가지 방법으로 제조된 폴리카보네이트 중합 생성물 내에는 목적하는 폴리카보네이트 외 폴리카보네이트 제조에 흔히 사용되는 유기용매인 메틸렌 클로라이드(CH2Cl2), 트리에틸아민과 같은 촉매 성분 및 염화나트륨, 탄산나트륨과 같은 염성분 등의 불순물들이 존재한다.
상기 폴리카보네이트의 생산 공정은 크게 중합 공정과 후처리 공정으로 나누어지며, 상기 후처리 공정에서는 폴리카보네이트 이외의 미반응 잔류 모노머 및 불순물을 제거하는 정제과정 및 건조, 성형 공정을 포함한다.
이때, 메틸렌 클로라이드는 폴리카보네이트 제조 공정에서 다량 사용되고 있는 유기 용매이다.
중합 반응을 마친 폴리카보네이트 용액에는 TEA와 같은 사용된 촉매, 염 및 다른 불순물이 다량 존재한다. 따라서, 폴리카보네이트 용액에 포함된 TEA와 같은 촉매, 염 및 다른 불순물들을 제거하기 위한 세척(washing) 공정이 필요하다. 이러한 세척 공정에 다량의 물이 사용되며, 그 결과 TEA와 같은 촉매, 염 및 다른 불순물이 포함된 많은 양의 폐수가 발생하게 되고 여기에 메틸렌 클로라이드도 포함된다. 또한, 폴리카보네이트의 건조 공정에서는 질소가 사용되는데, 건조 후 사용된 질소 가스 내에 포함된 용매 (예를 들어, 메틸렌 클로라이드 또는 메틸렌 클로라이드/물)를 제거하여 질소 가스를 재생하기 위한 단계(흡착탑, 스크러버, 수분 제거탑 등 사용)에서도 메틸렌 클로라이드가 포함된 다량의 폐수가 발생하게 된다.
상기 메틸렌 클로라이드는 유독한 휘발성 물질이므로, 폐수에 메틸렌 클로라이드가 존재한 상태로 방출되어 인체에 노출될 경우, 성장 저하 또는 암을 유발할 수 이어 매우 위험하다고 알려져 있다. 또한 메틸렌 클로라이드가 폐수 속에 포함되어 방출되면 공정에 재사용될 수 있는 메틸렌 클로라이드가 손실되므로 경제성 문제를 야기할 수 있다.
따라서, 상기 폐수 속에서 메틸렌 클로라이드와 같은 용매를 회수하는 방법이 필요한 바, 다양한 방법들이 연구되고 있다. 예를 들어, 대한민국 특허공개 제2014-0145885호에서는 디클로로메탄 용매를 증류탑으로 정제하는 공정을 포함하는 폴리카보네이트 제조 방법을 개시하고 있다. 또한, 미국특허 제9,039,900호에서는 저 전단속도로 생성 혼합물을 분리한 후 촉매와 이온을 추출하는 방법을 개시한다.
그러나, 상기 방법들은 폐수 속 용매 회수율이 나쁘고 에너지가 과다하게 소모되는 문제가 있다.
이렇게, 종래에 폐수 속 메틸렌 클로라이드를 분리하여 회수하기 위한 공정들이 존재하지만, 현재까지 알려진 방법들은 에너지 소모가 크고 메틸렌 클로라이드 농도에 따라 회수율이 떨어진다는 문제가 있다.
본 발명의 목적은 막 증발법에 의해 폴리카보네이트 제조 공정에서 발생된 폐수로부터 용매의 농도에 상관없이 고수율로 용매를 쉽게 회수할 수 있으며, 특히 에너지 소모가 크지 않으므로 경제적이고 다량의 폐수를 발생시키지 않는, 폴리카보네이트 제조공정에서 발생된 폐수 속 용매를 처리하는 방법을 제공하는 것이다.
본 발명은 a) 폴리카보네이트의 제조공정에서 발생된 물, 및 증기상태와 액체상태의 용매를 포함하는 폐수를 준비하는 단계;
b) 상기 폐수를 소수성의 다공성 지지막을 구비한 분리막 컬럼에 공급하여, 상기 폐수 중 증기상태의 용매만 상기 소수성의 다공성 지지막의 기공을 통해 한쪽으로 분리하여 응축기로 이송하는 막증발법에 의한 용매 분리 단계;
c) 상기 분리된 용매를 응축기를 통해 응축하는 단계; 및
d) 상기 응축된 용매를 용매 저장조로 이송하는 단계;
를 포함하는 폐수 속 용매를 처리하는 방법을 제공한다.
상기 a)단계의 폐수에는 염; 촉매물질; 또는 염과 촉매물질;이 더 포함될 수 있다.
이때, 상기 a)단계의 폐수에 염이 더 포함되면, 막증발법에 의한 용매 분리 단계는, 물, 염 및 증기 상태와 액체 상태의 용매를 포함하는 폐수를 소수성의 다공성 지지막을 구비한 분리막 컬럼에 공급하여, 상기 폐수 중 증기 상태의 용매를 소수성의 다공성 지지막의 기공을 통해 한쪽으로 분리하여 응축기로 이송하는 방법을 포함할 수 있다.
상기 a)단계의 폐수에 촉매물질이 더 포함되면, 막증발법에 의한 용매 분리 단계는, 물, 촉매 물질 및 증기 상태와 액체 상태의 용매를 포함하는 폐수를 소수성의 다공성 지지막을 구비한 분리막 컬럼에 공급하여, 상기 폐수 중 증기상태의 용매만 소수성의 다공성 지지막의 기공을 통해 한쪽으로 분리하여 응축기로 이송하는 방법을 포함할 수 있다.
상기 a)단계의 폐수에 촉매물질이 더 포함되면, 막증발법에 의한 용매 분리 단계는, 물, 촉매 물질 및 증기 상태와 액체 상태의 용매를 포함하는 폐수를 소수성의 다공성 지지막을 구비한 분리막 컬럼에 공급하여, 상기 폐수 중 촉매 물질과 증기상태의 용매를 소수성의 다공성 지지막의 기공을 통해 한쪽으로 분리하여 응축기로 이송하는 방법을 포함할 수 있다.
상기 a)단계의 폐수에 촉매물질이 더 포함되면, 막증발법에 의한 용매 분리 단계는, 물, 촉매 물질 및 증기 상태와 액체 상태의 용매를 포함하는 폐수를 소수성의 다공성 지지막을 구비한 분리막 컬럼에 공급하여, 상기 폐수 중 포함된 전체 촉매량의 20중량% 내지 90중량%의 촉매 물질만 증기상태의 용매와 함께 소수성의 다공성 지지막의 기공을 통해 한쪽으로 분리하고 응축기로 이송하는 방법을 포함할 수 있다.
상기 a)단계의 폐수에 염과 촉매물질이 더 포함되면, 막증발법에 의한 용매 분리 단계는, 물, 염, 촉매물질 및 증기 상태와 액체 상태의 용매를 포함하는 폐수를 소수성의 다공성 지지막을 구비한 분리막 컬럼에 공급하여, 상기 폐수 중 촉매 물질과 증기상태의 용매를 소수성의 다공성 지지막의 기공을 통해 한쪽으로 분리하여 응축기로 이송하는 방법을 포함할 수 있다.
상기 a)단계의 폐수에 염과 촉매물질이 더 포함되면, 막증발법에 의한 용매 분리 단계는, 물, 염, 촉매 물질 및 증기 상태와 액체 상태의 용매를 포함하는 폐수를 소수성의 다공성 지지막을 구비한 분리막 컬럼에 공급하여, 상기 폐수 중 증기상태의 용매만 소수성의 다공성 지지막의 기공을 통해 한쪽으로 분리하여 응축기로 이송하는 방법을 포함할 수 있다.
상기 소수성의 다공성 지지막은 0.05㎛ 내지 1㎛의 기공을 가지는 것이 바람직하다.
상기 소수성의 다공성 지지막은 폴리프로필렌(polypropolyne), 폴리에틸렌(polyethylene), 폴리테트라플루오로에틸렌(PTFE), 또는 폴리프로필렌과 테플론을 결합한 소수성 고분자 물질(hydrophobic polymer material)로 이루어지는 것이 바람직하다.
상기 용매는 메틸렌 클로라이드, 1,2-디클로로에탄(ClCH=CHCl), 클로로벤젠(C6H5Cl), 또는 톨루엔(C7H8)일 수 있다.
상기 a) 단계에서, 폐수는 폴리카보네이트의 정제 단계 또는 폴리카보네이트의 건조 완료 후 폴리카보네이트의 건조에 사용된 질소가스를 재생하는 단계를 통해 발생된 것이 사용될 수 있다.
그리고, 상기 b) 폐수는 소수성의 다공성 지지막에 투입하기 전에 가열하는 단계를 더 포함할 수 있다.
상기 b) 단계에서, 소수성의 다공성 지지막을 통해 분리되지 않은 나머지 폐수는, 소수성의 다공성 지지막의 다른 한쪽에 잔류된 후 분리막 컬럼의 측면에 연결 설치된 이송라인을 통해 배출될 수 있다.
또한, 상기 c)단계에서 분리된 용매는 회수하여 폴리카보네이트의 제조 공정에 재사용될 수 있다.
상기 폐수는 폴리카보네이트 제조 공정에 사용된 촉매, 염 및 첨가제를 더 포함할 수 있다.
그리고, 본 발명의 방법은, 다음의 처리 장치를 이용하는 것이 바람직하다:
폴리카보네이트의 제조공정에서 발생된 물과 증기상태 및 액체상태의 용매를 포함한 폐수를 가열하기 위한 히터;
히터를 통해 가열된 상기 폐수 중 증기 상태의 용매만을 분리하기 위한 소수성의 다공성 지지막을 포함하는 분리막 컬럼;
분리막에서 분리된 용매를 응축하기 위한, 칠러(chiller)가 연결 설치된 컨덴서;
컨덴서에서 분리된 용매를 회수하기 위한 용매 저장조; 및
용매를 회수 또는 순환시키기 위한 진공 펌프.
본 발명은 막 증발법을 이용하여 폴리카보네이트의 제조 공정의 정제 또는 건조 공정에서 발생된 폐수 중에서, 질소 가스 내의 용매를 액화시켜 액체 상태의 폐수 속 용매를 효과적으로 분리 및 회수할 수 있다. 또한, 본 발명은 회수된 용매를 폴리카보네이트의 제조 공정에 재사용할 수 있으므로, 비용 절감이 가능하고, 다른 분리 방법 들에 비해 적은 에너지로도 별도의 압력 없이 고수율로 용매를 회수할 수 있어서 공정 효율성도 우수하다.
도 1은 본 발명의 바람직한 제1 구현예에 따른 폴리카보네이트 제조공정에서 발생된 폐수 속 용매를 처리하는 방법을 간략히 도시한 것이다.
도 2는 본 발명의 바람직한 제2 구현예에 따른 폴리카보네이트 제조공정에서 발생된 폐수 속 용매를 처리하는 방법을 간략히 도시한 것이다.
도 3은 본 발명의 바람직한 제3 구현예에 따른 폴리카보네이트 제조공정에서 발생된 폐수 속 용매를 처리하는 방법을 간략히 도시한 것이다.
도 4는 본 발명의 바람직한 제4 구현예에 따른 폴리카보네이트 제조공정에서 발생된 폐수 속 용매를 처리하는 방법을 간략히 도시한 것이다.
도 5는 본 발명의 바람직한 제5 구현예에 따른 폴리카보네이트 제조공정에서 발생된 폐수 속 용매를 처리하는 방법을 간략히 도시한 것이다.
도 6은 본 발명의 바람직한 제6 구현예에 따른 폴리카보네이트 제조공정에서 발생된 폐수 속 용매를 처리하는 방법을 간략히 도시한 것이다.
이하에서 본 발명을 더욱 구체적으로 설명한다. 본 명세서 및 청구범위에 사용된 용어나 단어는 통상적이거나 사전적인 의미로 한정해서 해석되어서는 아니 되며, 발명자는 그 자신의 발명을 가장 최선의 방법으로 설명하기 위해 용어의 개념을 적절하게 정의할 수 있다는 원칙에 입각하여 본 발명의 기술적 사상에 부합하는 의미와 개념으로 해석되어야만 한다.
또한 본 발명의 명세서에서 사용되는 "포함하는"의 의미는 특정 특성, 영역, 정수, 단계, 동작, 요소 및/또는 성분을 구체화하며, 다른 특성, 영역, 정수, 단계, 동작, 요소 및/또는 성분의 존재나 부가를 제외시키는 것은 아니다.
이하에서는 본 발명의 바람직한 일 구현예에 따른 폴리카보네이트 제조공정에서 발생된 폐수 속 용매를 처리하는 방법에 관하여 설명하기로 한다.
본 발명의 일 구현예에 따라, a) 폴리카보네이트의 제조공정에서 발생된 물, 및 증기상태와 액체상태의 용매를 포함하는 폐수를 준비하는 단계; b) 상기 폐수를 소수성의 다공성 지지막을 구비한 분리막 컬럼에 공급하여, 상기 폐수 중 증기상태의 용매만 상기 소수성의 다공성 지지막의 기공을 통해 한쪽으로 분리하여 응축기로 이송하는 막증발법에 의한 용매 분리 단계; c) 상기 분리된 용매를 응축기를 통해 응축하는 단계; 및 d) 상기 응축된 용매를 용매 저장조로 이송하는 단계;를 포함하는 폐수 속 용매를 처리하는 방법이 제공된다.
상술한 바대로, 폴리카보네이트를 제조하는 공정에서는 세척 및 건조 공정을 통해, 용매가 포함된 다량의 폐수가 발생되었다. 따라서, 폐수 속의 용매를 효과적으로 분리 및 회수하는 방법이 필요하다.
종래 폐수 속 용매를 분리하는 방법 (즉, 폐수 속 메틸렌 클로라이드를 분리하여 회수하기 위한 공정)은 존재하지만, 상기 방법은 에너지 소모가 크며 다량의 폐수가 발생하는 문제가 있다.
그러므로, 본 발명은 폴리카보네이트의 제조공정에서 발생된 폐수 속 용매를 쉽게 분리 및 회수하기 위해, 막 증발법을 통한 분리막을 이용하는 것을 특징으로 한다.
본 발명은 폴리카보네이트 제조 공정에서 사용된 용매를 폐수 속 용매 농도와 무관하게 기존보다 쉽게 분리함으로써, 고순도의 메틸렌 클로라이드를 회수할 수 있으며, 이를 중합 공정에 재사용할 수 있다.
이때, 상기 폐수는 폴리카보네이트를 제조시 사용하는 증기상태 및 액체상태의 용매 및 폴리카보네이트의 정제 공정 중 사용되는 물을 포함할 수 있으며, 예를 들어, 메틸렌 클로라이드 또는 메틸렌 클로라이드/물을 포함할 수 있다. 또한, 상기 폐수에는 염과 촉매 물질이 더 포함될 수 있다.
더욱 구체적으로 설명하면, 본 발명의 방법에 있어서, 첫 번째 a)단계는 폴리카보네이트의 제조공정에서 발생된 물 및 용매를 포함한 폐수를 준비한다.
상기 폐수는 일반적으로 잘 알려진 폴리카보네이트의 제조공정을 통해 발생된 것일 수 있다. 구체적으로, 폐수는 폴리카보네이트의 정제 단계 또는 폴리카보네이트의 건조 완료 후 폴리카보네이트의 건조에 사용된 질소가스를 재생하는 단계를 통해 발생된 것이 사용될 수 있다.
즉, 폴리카보네이트의 중합공정이 완료되면, 생성물과 더불어, 부산물, 불순물, 촉매, 미반응 단량체, 염, 용매 등을 포함한 반응 혼합물이 얻어질 수 있다. 이후, 상기 반응 혼합물의 정제단계가 완료되면, 부산물, 촉매 등의 물질이 제거되어 폴리카보네이트와 중합에 사용된 용매가 주성분으로 포함된 폐수가 발생되어 일련의 과정을 거쳐 폐수를 처리한다. 그리고, 질소와 같은 불활성 기체를 사용하여 폴리카보네이트를 건조하게 되는데, 이러한 건조 과정 후 사용된 질소 기체를 재생하는 단계에서, 질소 내에 함유되어 있는 용매가 포함된 폐수가 발생된다. 따라서, 폐수는 증기상태 및 액체 상태의 용매를 포함할 수 있다. 그리고 폴리카보네이트의 정제 공정에서는 부산물 외에 촉매 및 불순물을 제거하기 위해 다량의 물도 사용되는 바, 상기 폐수에는 물이 포함된다. 또한, 상기 폐수는 폴리카보네이트 제조 공정에 사용된 촉매, 염 및 첨가제를 더 포함할 수 있다.
이중에서, 본 발명의 방법에 따른 폐수 처리 대상은, 폴리카보네이트의 정제 공정 또는 건조 공정 중 발생하는 액체 상태의 폐수이다. 더 구체적으로, 본 발명은 질소 가스 내의 용매를 액화시켜 액체 상태의 폐수 속 용매(바람직하게, 메틸렌 클로라이드)를 분리 및 회수하기 위한 것이다. 이러한 본 발명의 방법에 있어서, 후술하는 분리막 컬럼의 막으로 유입되기 전의 폐수 조성은 선택적으로 사용 가능하다. 따라서, 상기 a)단계의 폐수에는 염, 촉매물질 또는 염과 촉매물질이 더 포함될 수 있다. 이러한 경우 예를 들어, 본 발명에서 처리하기 위한 폐수는 i) 물 및 용매를 포함하거나, ii) 물, 용매 및 염을 포함하거나, iii) 물, 용매 및 촉매물질을 포함하거나, iv) 물, 용매, 촉매물질 및 염을 포함할 수 있다. 상기 i) 내지 iv) 폐수 중 용매는 증기상태와 액체상태의 용매를 포함한 상태일 수 있다.
이후, 본 발명은 b) 상기 상기 폐수를 소수성의 다공성 지지막을 구비한 분리막 컬럼에 공급하여, 상기 폐수 중 증기상태의 용매만 상기 소수성의 다공성 지지막의 기공을 통해 한쪽으로 분리하여 응축기로 이송하는 막증발법에 의한 용매 분리 단계를 수행한다.
그리고, 상기 b) 단계에서 폐수는 소수성의 다공성 지지막에 투입하기 전에 가열하는 단계를 더 포함할 수 있다.
반응을 거친 용액은 온도가 용매의 끓는점 (예를 들어, 메틸렌 클로라이드의 끓는점 39.75℃)보다 높은 경우도 있는데, 이 경우는 막증발 단계 전에 용액을 가열할 필요가 없다. 다만, 분리속도를 더 높이기 위해, 끓는 점보다 높은 온도로 반응 용액에 대해 선택적으로 가열을 진행할 수 있다. 또한, 반응을 거친 용액(폐수)의 온도가 용매의 끓는점보다 낮은 경우에 대해서도 가열하는 단계를 더 수행 가능하다.
이러한 경우, 상기 b) 단계에서 폐수는 분리하고자 하는 용매의 끓는점(39.75℃) 이상 내지 물의 끓는점(100℃) 이하의 온도에서 가열하는 단계를 더 포함할 수 있다.
더 바람직한 일 예에 따르면, 상기 b)단계에서 막증말 단계 전에 폐수를 히터에 공급하여 40 내지 90℃의 온도에서 가열하는 공정을 수행한다. 그리고, 가열된 폐수를 소수성의 다공성 지지막을 구비한 분리막 컬럼에 공급한다.
상기 분리막 컬럼에 가열된 상기 폐수가 공급되면, 다공성 지지막을 사이에 두고, 한쪽의 가열된 폐수 중 증기 상태의 용매만 분리막 컬럼의 하부로 분리된다.
따라서, 바람직한 제1 실시예에 따라, 폐수에 물 및 용매를 포함하는 경우, 상기 분리막 컬럼에서 분리된 증기 상태의 용매는 컬럼의 하부에 연결 설치된 이송라인을 통해 컨덴서로 이동한 후, 응축공정을 통해 응축되고, 액체 상태로 응축이 완료되면 용매 저장조로 이송된다. 이때, 진공 펌프를 통해 분리된 용매가 컨덴서로 이송될 수 있다. (도 1)
또한, 본 발명에서 사용되는 폐수가 물과 용매 외에 염, 촉매 물질, 또는 염과 촉매물질이 더 포함되는 경우에는, 분리막에서 분리되는 성분이 달라질 수 있다.
바람직한 제2 실시예에 따라, 상기 a)단계의 폐수에 염이 더 포함되면, 막증발법에 의한 용매 분리 단계는, 물, 염 및 증기 상태와 액체 상태의 용매를 포함하는 폐수를 소수성의 다공성 지지막을 구비한 분리막 컬럼에 공급하여, 상기 폐수 중 증기 상태의 용매를 소수성의 다공성 지지막의 기공을 통해 한쪽으로 분리하여 응축기로 이송하는 방법을 포함할 수 있다. 그리고, 다른 한쪽으로는 물 및 염이 분리될 수 있다. 이러한 경우 도 2와 같은 구성으로 진행 가능하다.
바람직한 제3 실시예에 따라, 상기 a)단계의 폐수에 촉매물질이 더 포함되면, 막증발법에 의한 용매 분리 단계는, 물, 촉매 물질 및 증기 상태와 액체 상태의 용매를 포함하는 폐수를 소수성의 다공성 지지막을 구비한 분리막 컬럼에 공급하여, 상기 폐수 중 증기상태의 용매만 소수성의 다공성 지지막의 기공을 통해 한쪽으로 분리하여 응축기로 이송하는 방법을 포함할 수 있다(도 3).
바람직한 제4 실시예에 따라, 상기 a)단계의 폐수에 촉매물질이 더 포함되면, 막증발법에 의한 용매 분리 단계는, 물, 촉매 물질 및 증기 상태와 액체 상태의 용매를 포함하는 폐수를 소수성의 다공성 지지막을 구비한 분리막 컬럼에 공급하여, 상기 폐수 중 촉매 물질과 증기상태의 용매를 소수성의 다공성 지지막의 기공을 통해 한쪽으로 분리하여 응축기로 이송하는 방법을 포함할 수 있다. 이러한 경우 분리막의 다른 한쪽으로는 물이 분리되어 배출될 수 있다. (도 4).
그리고, 바람직한 다른 실시예에 따라, 상기 a)단계의 폐수에 촉매물질이 더 포함되면, 막증발법에 의한 용매 분리 단계는, 분리막 컬럼에서 촉매물질 중 일부가 증기상태의 용매와 함께 분리 가능하다. 또한, 폐수 중에 물의 양이 많아질수록 용매와 이동하는 촉매의 양을 더 줄어들게 할 수 있다. 예를 들어, 이러한 경우 폐수 중 포함된 전체 촉매 물질의 중량을 기준으로 적어도 약 20중량% 이상의 촉매가 용매와 함께 분리될 수 있다. 바람직하게는, 폐수 중 포함된 전체 촉매 물질의 중량을 기준으로 약 20 중량% 내지 90중량% 혹은 약 20중량% 내지 80 중량% 혹은 약 20중량% 내지 60중량%의 촉매물질이 분리막을 통해 용매와 함께 이동할 수 있다. 따라서, 상기 막증발법에 의한 용매 분리 단계는, 물, 촉매 물질 및 증기 상태와 액체 상태의 용매를 포함하는 폐수를 소수성의 다공성 지지막을 구비한 분리막 컬럼에 공급하여, 상기 폐수 중 포함된 전체 촉매량의 약 20 내지 90 중량%의 촉매 물질만 증기상태의 용매와 함께 소수성의 다공성 지지막의 기공을 통해 한쪽으로 분리하고 응축기로 이송하는 방법을 포함할 수 있다. 이러한 경우 도 4의 구성에 따라 진행 가능하며, 분리막의 다른 한쪽으로는 물이 분리되어 배출될 수 있다.
바람직한 제5 실시예에 따라, 상기 a)단계의 폐수에 염과 촉매물질이 더 포함되면, 막증발법에 의한 용매 분리 단계는, 물, 염, 촉매 물질 및 증기 상태와 액체 상태의 용매를 포함하는 폐수를 소수성의 다공성 지지막을 구비한 분리막 컬럼에 공급하여, 상기 폐수 중 증기상태의 용매만 소수성의 다공성 지지막의 기공을 통해 한쪽으로 분리하여 응축기로 이송하는 방법을 포함할 수 있다. 이러한 경우 분리막의 다른 한쪽으로는 물, 촉매물질 및 염이 분리되어 배출될 수 있다. (도 5)
바람직한 제6 실시예에 따라, 상기 a)단계의 폐수에 염과 촉매물질이 더 포함되면, 막증발법에 의한 용매 분리 단계는, 물, 염, 촉매물질 및 증기 상태와 액체 상태의 용매를 포함하는 폐수를 소수성의 다공성 지지막을 구비한 분리막 컬럼에 공급하여, 상기 폐수 중 촉매 물질과 증기상태의 용매를 소수성의 다공성 지지막의 기공을 통해 한쪽으로 분리하여 응축기로 이송하는 방법을 포함할 수 있다. 이러한 경우 분리막의 다른 한쪽으로는 물 및 염이 분리되어 배출될 수 있다. (도 6)
한편, 본 발명에서 사용할 수 있는 분리막은 분리막 표면이 소수성인 분리막은 모두 사용 가능하다. 또한 분리막은 중공사막 또는 평막이 모두 사용 가능하나, 바람직하게는 중공사막을 사용할 수 있다. 이러한 분리막의 소재는 고분자 분리막, 무기계 분리막 또는 유무기 복합 분리막이 사용될 수 있다.
이러한 본 발명의 바람직한 일 구현예에 따라, 상기 분리막은 소수성 다공성 지지막을 구비한 분리막일 수 있으며, 상기 소수성인 분리막에 구비되는 상기 다공성 지지막은 폴리프로필렌(polypropolyne), 폴리에틸렌(polyethylene), 폴리테트라플루오로에틸렌(PTFE), 또는 폴리프로필렌과 테플론을 결합한 소수성 고분자 물질(hydrophobic polymer material)로 이루어진 것이 사용될 수 있다.
또한, 본 발명의 일 구현예에 따라, 상기 분리막의 소수성의 다공성 지지막은 그 기공크기가 1 마이크론 이하가 좋으나, 바람직하게는 0.05 내지 1㎛ 혹은 0.1~1㎛ 혹은 0.05~0.5㎛ 혹은 0.1 내지 0.5㎛의 기공의 크기를 가지는 것이 좋다.
이러한 본 발명의 방법에서, 분리막은 0.2um 또는 0.5um의 기공의 크기를 가지는 폴리프로필렌, 또는 0.3um의 기공 크기를 가지는 PTFE 소재로 이루어진 소수성 다공성 지지막을 구비하는 것이 바람직할 수 있다.
또한, b) 단계에서, 소수성의 다공성 지지막을 통해 분리되지 않은 나머지 폐수는, 소수성의 다공성 지지막의 다른 한쪽에 잔류된 후 분리막 컬럼의 측면에 연결 설치된 이송라인을 통해 배출된다. 이러한 폐수는 폐수로서 다시 정제 과정이 수행될 수 있다.
이어서, c) 상기 분리된 증기 상태의 용매를 응축기를 통해 응축하는 단계를 수행한다.
상기 응축기(condenser)는 이 분야에 잘 알려진 것이 사용 가능하고, 용매의 응축 속도를 조절할 수 있는 칠러(chiller)가 설치될 수 있다.
그런 다음, d) 상기 응축된 용매를 용매 저장조로 이송하는 단계를 수행한다.
상기 용매 저장조로 이송된 용매는 진공 펌프를 통해 회수하여 폴리카보네이트의 제조 공정에 재사용될 수 있다.
이러한 본 발명에 따른 폐수 속 용매를 처리하는 방법을 도면을 참고하여 설명한다.
도 1 내지 6은 본 발명의 바람직한 일 구현예에 따른 제1 실시예 내지 졔 6실시예의 폴리카보네이트 제조공정에서 발생된 폐수 속 용매를 처리하는 방법을 간략히 도시한 것이다.
도 1 내지 6에 도시된 바와 같이, 본 발명에 따르면, 기본적으로 다음의 처리 장치를 이용하여 폴리카보네이트 제조 공정에서 사용된 용매를 처리할 수 있다:
폴리카보네이트의 제조공정에서 발생된 물과 증기상태 및 액체상태의 용매를 포함한 폐수를 가열하기 위한 히터;
히터를 통해 가열된 상기 폐수 중 증기 상태의 용매만을 분리하기 위한 소수성의 다공성 지지막을 포함하는 분리막 컬럼;
분리막에서 분리된 용매를 응축하기 위한, 칠러(chiller)가 연결 설치된 컨덴서;
컨덴서에서 분리된 용매를 회수하기 위한 용매 저장조; 및
용매를 회수 또는 순환시키기 위한 진공 펌프.
도면에는 도시하지 않았지만, 상기 히터에는 폐수를 가열하기 위한 온도 조절 수단이 구비될 수 있다.
또한, 본 발명에서 처리하기 위한 폐수는, 상술한 바대로 중합 반응에 사용된 용매와 중합 반응을 마친 폴리카보네이트 용액의 세척에서 사용되는 물, 및 상기 세척 공정에 의해 포함되는 촉매, 염 및 다른 불순물들을 포함할 수 있다. 그리고, 본 발명의 폐수 속 용매를 처리하는 방법에서, 분리막 컬럼의 막으로 유입되기 전의 폐수는 촉매 물질이 제거되어 물, 염, 및 증기상태와 액체상태의 용매를 포함하는 상태이거나, 또는 물, 촉매, 염 및 증기상태와 액체상태의 용매를 포함하는 상태일 수 있다.
따라서, 폐수 속 용매를 처리시, 히터에는 TEA와 같은 촉매가 없는 물 및 용매를 포함하는 폐수가 유입될 수 있다(도 1 참조). 여기서, 촉매가 없는 상태의 폐수는, 이 분야에서 잘 알려진 방법에 따라 폐수로부터 촉매 물질을 미리 제거하여 사용할 수 있고, 그 방법이 특별히 제한되지 않는다.
또 다른 예에 따라, 상기 히터에는, a) 물 및 용매를 포함하는 폐수에, 염; 촉매물질; 또는 염과 촉매물질;이 더 포함된 폐수가 유입될 수 있다(도 2 내지 도 6 참조).
또한, 상기 분리막 컬럼은 폐수 속 용매, 또는 용매와 촉매 물질을 함께 분리하기 위한 소수성 분리막이 구비될 수 있다. 그리고, 폐수에 촉매 물질이 없는 경우이면, 분리막 컬럼은 상술한 바대로 증기상태의 용매만 분리한 후 응축기로 이송할 수 있다. 또한, 폐수에 촉매 물질이 포함되는 경우라면, 분리막 컬럼은 소수성의 다공성 지지막의 기공을 통해 증기상태의 용매와 함께 촉매 물질도 분리하여 응축기로 이송할 수 있다.
부가하여, 상기 분리막 컬럼의 하부에는 폐수 속 용매 또는 용매와 촉매 물질의 혼합물을 분리한 후, 이들을 컨덴서로 이송하기 위한 라인이 구비될 수 있다. 또한, 상기 분리막 컬럼의 측면에는 폐수 속 용매 또는 용매와 촉매 물질의 혼합물이 분리된 후 남은 폐수 성분(예를 들어, 물 또는 물과 염을 포함한 폐수)을 배출하기 위한 라인이 구비될 수 있다. 선택적으로, 상기 분리막 컬럼의 측면으로 물과 촉매물질을 포함한 폐수가 배출되는 경우에는, 폐수 중의 촉매 물질을 분리하기 위한 장치가 분리막 컬럼에 추가로 연결 설치될 수 있다 (도 3 참조). 참고로, 도 3에서 CW는 chilling water를 의미한다.
또한, 상기 분리막 컬럼과 컨덴서 사이에는 진공 펌프가 연결 설치될 수 있다. 상기 진공펌프는 분리막 컬럼에서 배출된 용매를 컨덴서 및 용매 저장조로 공급하기 위한 수단이다. 여기서, 상기 용매 저장조는 용매 드럼(solvent drum) 또는 용매 혼합물 저장 탱크를 포함할 수 있다.
예를 들어, 도 1 및 2에 도시된 바대로, 폐수 중 증기 상태의 용매만 소수성 다공성 지지막의 한쪽으로 분리되는 경우, 컨덴서와 용매 드럼이 연결 설치될 수 있다. 이때, 도 3 내지 6에서처럼 폐수 성분에 TEA가 포함되면, 선택적으로 촉매 물질은 용매 혼합물 저장 탱크에 추가로 연결 설치되는 촉매 물질 분리 장치를 통해 제거 가능하다.
또한, 도 4 및 6에 도시된 바대로, 폐수 중 촉매 물질 및 용매가 분리막 컬럼에서 분리되는 경우에는, 컨덴서와 용매 혼합물 저장 탱크가 연결 설치될 수 있다. 그리고, TEA는 염이 아닌 반응에 쓰이는 촉매 물질인 바, MC와 TEA가 함께 있는 용액 상태로 폐수가 투입된 후, 분리막을 통과하여 MC 저장탱크에 함께 유입되어도 상관 없다. 따라서, MC와 TEA는 따로 분리하지 않아도 되며, 추후 선택적으로 촉매 물질(즉, TEA)은 용매 혼합물 저장 탱크에 추가로 연결 설치되는 촉매 물질 분리 장치를 통해 분리 가능하다.
한편, 본 발명의 일 실시예에 있어서, 상기 폴리카보네이트는 하기 화학식 1로 표시되는 카보네이트 반복 단위를 갖는 호모폴리머 또는 코폴리머일 수 있다.
[화학식 1]
Figure 112016127626847-pat00001
상기 화학식 1에서, R1은 하기 화학식 2로 표시되는 방향족 디히드록시 화합물 또는 하기 화학식 3으로 표시되는 비스페놀과 같은 디히드록시 화합물로부터 유도된 것일 수 있다.
[화학식 2]
Figure 112016127626847-pat00002
(상기 화학식 2에서, Rh는 서로 독립적으로, 할로겐 원자, 할로겐 원자로 치환되거나 비치환된 C1-10의 알킬 및 할로겐 원자로 치환되거나 비치환된 C6-10의 아릴이고, n은 0 내지 4의 정수이다)
[화학식 3]
Figure 112016127626847-pat00003
(상기 화학식 3에서, Ra 및 Rb는 서로 독립적으로 할로겐, C1-12의 알콕시 및 C1-12의 알킬이고, p 및 q는 서로 독립적으로 0 내지 4의 정수이며, p 또는 q가 4 미만인 경우에는 고리의 각각의 탄소의 원자가는 수소로 채워질 수 있으며,
Xa는 2개의 히드록시 치환된 방향족기를 연결하는 연결기로, -O-, -S-, -S(O)-, -S(O)2-, -C(O)- 또는 C1-18의 유기기이고, 상기 C1-18의 유기기는 치환 또는 비치환된 C2-18의 사이클로알킬리덴, -C(Rc)(Rd)-의 C1-25의 알킬리덴(여기서, Rc 및 Rd는 서로 독립적으로 수소, C1-12의 알킬, C1-12의 사이클로알킬, C7-12의 아릴알킬, C1-12의 헤테로알킬 또는 C7-12의 헤테로아릴알킬이다) 또는 -C(=Re)(여기서, Re는 C1-12의 2가 탄화수소이다)일 수 있다)
상기 디히드록시 화합물의 구체적인 예로는, 4,4'-디히드록시바이페닐, 1,6-디히드록시나프탈렌, 2,6-디히드록시나프탈렌, 비스(4-히드록시페닐)메탄, 비스(4-히드록시페닐)디페닐메탄, 비스(4-히드록시페닐)-1-나프틸메탄, 1,2-비스(4-히드록시페닐)에탄, 1,1-비스(4-히드록시페닐)-1-페닐에탄, 2-(4-히드록시페닐)-2-(3-히드록시페닐)프로판, 비스(4-히드록시페닐)페닐메탄, 2,2-비스(4-히드록시-3-브로모페닐)프로판, 1,1-비스(히드록시페닐)사이클로펜탄, 1,1-비스(4-히드록시페닐)사이클로헥산, 1,1-비스(4-히드록시페닐)이소부텐, 1,1-비스(4-히드록시페닐)사이클로도데칸, 트랜스-2,3-비스(4-히드록시페닐)-2-부텐, 2,2-비스(4-히드록시페닐)아다만탄, α,α'-비스(4-히드록시페닐)톨루엔, 비스(4-히드록시페닐)아세토니트릴, 2,2-비스(3-메틸-4-히드록시페닐)프로판, 2,2-비스(3-에틸-4-히드록시페닐)프로판, 2,2-비스(3-n-프로필-4-히드록시페닐)프로판, 2,2-비스(3-이소프로필-4-히드록시페닐)프로판, 2,2-비스(3-sec-부틸-4-히드록시페닐)프로판, 2,2-비스(3-t-부틸-4-히드록시페닐)프로판, 2,2-비스(3-사이클로헥실-4-히드록시페닐)프로판, 2,2-비스(3-알릴-4-히드록시페닐)프로판, 2,2-비스(3-메톡시-4-히드록시페닐)프로판, 2,2-비스(4-히드록시페닐)헥사플루오로프로판, 1,1-디클로로-2,2-비스(4-히드록시페닐)에틸렌, 1,1-디브로모-2,2-비스(4-히드록시페닐)에틸렌, 1,1-디클로로-2,2-비스(5-페녹시-4-히드록시페닐)에틸렌, 4,4'-디히드록시벤조페논, 3,3-비스(4-히드록시페닐)-2-부타논, 1,6-비스(4-히드록시페닐)-1,6-헥사디온, 에틸렌 글리콜 비스(4-히드록시페닐)에테르, 비스(4-히드록시페닐)에테르, 비스(4-히드록시페닐)술피드, 비스(4-히드록시페닐)술폭사이드, 비스(4-히드록시페닐)술폰, 9,9-비스(4-히드록시페닐)플루오린, 2,7-디히드록시피렌, 6,6'-디히드록시-3,3,3',3'-테트라메틸스피로(비스)인단(스피로바이인단 비스페놀), 3,3-비스(4-히드록시페닐)프탈이미드, 2,6-디하이드록시디벤조-p-디옥신, 2,6-디히드록시티안트렌, 2,7-디히드록시페녹사틴, 2,7-디히드록시-9,10-디메틸페나진, 3,6-디히드록시디벤조푸란, 3,6-디히드록시디벤조티오펜 및 2,7-디히드록시카바졸 등의 비스페놀 화합물; 5-메틸 레조르시놀, 5-에틸 레조르시놀, 5-프로필 레조르시놀, 5-부틸 레조르시놀, 5-t-부틸레조르시놀, 5-페닐 레조르시놀, 5-쿠밀 레조르시놀, 2,4,5,6-테트라플루오로 레조르시놀, 2,4,5,6-테트라브로모 레조르시놀 등의 치환된 레조르시놀 화합물; 카테콜; 하이드로퀴논; 및 2-메틸 하이드로퀴논, 2-에틸 하이드로퀴논, 2-프로필 하이드로퀴논, 2-부틸 하이드로퀴논, 2-t-부틸 하이드로퀴논, 2-페닐 하이드로퀴논, 2-쿠밀 하이드로퀴논, 2,3,5,6-테트라메틸 하이드로퀴논, 2,3,5,6-테트라-t-부틸 하이드로퀴논, 2,3,5,6-테트라플루오로 하이드로퀴논, 2,3,5,6-테트라브로모 하이드로퀴논 등의 치환된 하이드로퀴논 등을 들 수 있다.
상기 유기용매는 메틸렌 클로라이드(CH2Cl2), 1,2-디클로로에탄(ClCH=CHCl), 클로로벤젠(C6H5Cl), 또는 톨루엔(C7H8) 등일 수 있으며, 구체적으로는 메틸렌 클로라이드일 수 있다.
상기 촉매성분은 트리에틸아민, 트리부틸아민, N,N-디에틸-사이클로헥실아민, N,N-디메틸아닐린 등일 수 있고, 구체적으로는 트리에틸아민일 수 있다.
상기 염성분은 염화나트륨, 탄산나트륨 등일 수 있다.
그리고, 상기 폴리카보네이트를 제조하는 공정에서 생성될 수 있는 부산물들은 이 분야에 잘 알려진 방법에 따라 정제하여 제거할 수 있다. 예를 들어, 상기 부산물 중 염성분은 물에 대한 용해도가 높기 때문에 물을 사용한 추출방법을 통해 제거 가능하다.
또한 폴리카보네이트의 정제 공정은 촉매 제거 공정을 포함할 수 있으며, 촉매 제거는 부산물 제거 공정과 동시에 또는 그 이전에 진행 가능하다.
이하, 본 발명의 바람직한 실시 예를 상세히 설명하기로 한다. 다만, 이들 실시예는 오로지 본 발명을 예시하기 위한 것으로서, 본 발명의 범위가 이들 실시 예에 의해 제한되는 것으로 해석되지는 않는다 할 것이다.
실시예 1.
H 2 O 및 MC가 포함된 폐수에 대한 분리막 실험
통상적인 PC 제조공정의 건조 공정에서 발생된 H2O(DW) 97.5 중량% 및 MC 2.5 중량%를 포함한 폐수를 사용하여 도 1에 도시된 방법에 따라 실험하였다.
즉, 도 1에 도시된 장치에 폐수를 공급하면, 폐수는 다공성 지지막 (0.2um의 기공을 가지는 폴리프로필렌 재질의 분리막)을 구비한 분리막 컬럼을 통과하여, 상기 다공성 지지막을 사이에 두고, 가열된 폐수 중 증기 상태의 용매가 한쪽으로 분리되고 나머지 한쪽으로는 물이 분리되었다.
그리고, 상기 분리된 증기 상태의 용매를 응축기를 통해 응축하고, 상기 응축된 용매를 용매 저장조(solvent drum)로 이송한 후 용매를 회수하였다. 용매 저장조로 이송된 용매는 진공 펌프를 통해 폴리카보네이트의 제조 공정에 재순환하여 사용하였다.
이후, 시간 경과에 따른 폐수 내 용매 함량 결과를 표 1에 나타내었다.
시간 (min) MC 함량 (중량%)
0 2.50
10 1.00
20 0.25
30 0.00
상기 표 1을 보면, 시간이 지남에 따라, 폐수 내 용매 함량이 줄어들고 30분이 경과된 후에는 폐수 내 용매가 포함되지 않음을 알 수 있다. 또한, MC 탱크 내 물질의 함량을 분석한 결과, MC 99.4 중량% 및 물(DW) 0.6 중량%로 측정되어, input 대비 MC 회수율이 거의 100% 이르는 것을 확인하였다.
실시예 2.
H 2 O, MC 및 염이 포함된 폐수에 대한 분리막 실험
통상적인 PC 제조공정의 건조 공정에서 발생된 다음 표 2의 성상을 가지는 H2O(DW), MC 및 염(NaCl, Na2CO3, NaHCO3)을 포함한 폐수를 사용하여 도 2에 도시된 방법에 따라 실험하였다.
성분 함량 (중량%)
DW 89.5
MC 2.5
NaCl 6.0
NaHCO3 1.0
Na2CO3 1.0
합계 100.0
분리막의 구성은 실시예 1과 같으며, 도 2의 장치를 통해 분리된 시간 경과에 따른 폐수 내 용매 함량 결과는 표 3과 같다.
시간 (min) MC 함량 (중량%)
0 2.50
10 0.53
20 0.25
30 0.16
60 0.00
상기 표 3을 보면, 시간이 지남에 따라, 폐수 내 용매 함량이 줄어들고 60분이 경과된 후에는 폐수 내 용매가 포함되지 않음을 알 수 있다. 또한, MC 탱크 내 물질의 함량을 분석한 결과, MC 99.6 중량% 및 물(DW) 0.4 중량%로 측정되어, input 대비 MC 회수율이 거의 100% 이르는 것을 확인하였다.
실시예 3.
H 2 O, MC, TEA가 포함된 폐수에 대한 분리막 실험 (TEA가 MC와 함께 이동하지 않는 경우)
통상적인 PC 제조공정의 건조 공정에서 발생된 H2O(DW) 97.1 중량%, MC 2.5 중량% 및 TEA 0.4 중량%를 포함한 폐수를 사용하여 도 3에 도시된 방법에 따라 실험하였다. 이때, 분리막 컬럼은 다공성 지지막의 소재가 0.3um의 기공을 가지는 PTFE 재질의 분리막이 구비된 것을 사용하였다.
분리막의 구성은 실시예 1과 같으며, 도 3의 장치를 통해 분리된 시간 경과에 따른 폐수 내 용매 함량 결과는 표 4와 같다.
시간 (min) MC 함량 (중량%)
0 2.5
10 0.72
20 0.33
30 0.21
60 0
또한, MC 탱크 내 물질의 함량을 분석한 결과, MC 99.6 중량% 및 물(DW) 0.4 중량%로 측정되어, input 대비 MC 회수율이 거의 100% 이르는 것을 확인하였다.
실시예 4.
H 2 O, MC, TEA가 포함된 폐수에 대한 분리막 실험 (TEA가 MC와 함께 이동하는 경우)
통상적인 PC 제조공정의 건조 공정에서 발생된 실시예 3과 동일한 구성을 가지는 폐수에서 분리막을 통해 TEA와 MC가 함께 이동하는 경우에 대해 실험하였다. 즉, H2O(DW) 97.1 중량%, MC 2.5 중량% 및 TEA 0.4 중량%를 포함한 폐수를 사용하여 도 4에 도시된 방법에 따라 실험하였다.
분리막의 구성은 실시예 1과 같으며, 도 4의 장치를 통해 분리된 시간 경과에 따른 폐수 내 용매 함량 결과는 표 5와 같다.
시간 (min) MC 함량 (중량%)
0 2.5
10 0.49
20 0.30
30 0.15
60 0
또한, MC 탱크 내 물질의 함량을 분석한 결과, 상기 경우도 MC 99.2 중량%, TEA 0.4 중량% 및 물(DW) 0.4 중량%로 측정되어, input 대비 MC 회수율이 거의 100% 이르는 것을 확인하였다.
실시예 5.
H 2 O, MC, 염, 및 TEA가 포함된 폐수에 대한 분리막 실험 (TEA가 MC와 함께 이동하지 않는 경우)
통상적인 PC 제조공정의 건조 공정에서 발생된 다음 표 6의 성상을 가지는 H2O(DW), MC, 염(NaCl, Na2CO3, NaHCO3) 및 TEA를 포함한 폐수를 사용하여 도 5에 도시된 방법에 따라 실험하였다.
성분 함량 (중량%)
DW 89.1
MC 2.5
NaCl 6.0
NaHCO3 1.0
Na2CO3 1.0
TEA 0.4
합계 100.0
분리막의 구성은 실시예 1과 같으며, 도 5의 장치를 통해 분리된 시간 경과에 따른 폐수 내 용매 함량 결과는 표 7과 같다.
시간 (min) MC 함량 (중량%)
0 2.50
10 0.53
20 0.25
30 0.16
60 0.00
상기 표 7을 보면, 시간이 지남에 따라, 폐수 내 용매 함량이 줄어들고 60분이 경과된 후에는 폐수 내 용매가 포함되지 않음을 알 수 있다. 또한, MC 탱크 내 물질의 함량을 분석한 결과, MC 99.6 중량% 및 물(DW) 0.4 중량%로 측정되어, input 대비 MC 회수율이 거의 100% 이르는 것을 확인하였다.
실시예 6.
H 2 O, MC, 염, 및 TEA가 포함된 폐수에 대한 분리막 실험 (TEA가 MC와 함께 이동하는 경우)
통상적인 PC 제조공정의 건조 공정에서 발생된 실시예 3과 동일한 구성을 가지는 폐수에서 분리막을 통해 TEA와 MC가 함께 이동하는 경우에 대해 실험하였다. 즉 폐수의 성상은 상기 표 7과 같다.
분리막의 구성은 실시예 1과 같으며, 도 6의 장치를 통해 분리된 시간 경과에 따른 폐수 내 용매 함량 결과는 표 8과 같다.
시간 (min) MC 함량 (중량%)
0 2.5
10 0.46
20 0.27
30 0.09
60 0.00
또한, MC 탱크 내 물질의 함량을 분석한 결과, 상기 경우도 MC 99.2 중량%, TEA 0.4 중량% 및 물(DW) 0.4 중량%로 측정되어, input 대비 MC 회수율이 거의 100% 이르는 것을 확인하였다.

Claims (16)

  1. a) 폴리카보네이트의 제조공정에서 발생된 물, 및 증기상태와 액체상태의 용매를 포함하는 폐수를 준비하는 단계;
    b) 상기 폐수를 소수성의 다공성 지지막을 구비한 분리막 컬럼에 공급하여, 상기 폐수 중 증기상태의 용매만 상기 소수성의 다공성 지지막의 기공을 통해 한쪽으로 분리하여 응축기로 이송하는 막증발법에 의한 용매 분리 단계;
    c) 상기 분리된 용매를 응축기를 통해 응축하는 단계; 및
    d) 상기 응축된 용매를 용매 저장조로 이송하는 단계;를 포함하고,
    상기 소수성의 다공성 지지막은 0.1㎛ 내지 0.5㎛의 기공을 가지며, 폴리프로필렌(polypropolyne), 폴리에틸렌(polyethylene), 폴리테트라플루오로에틸렌(PTFE), 또는 폴리프로필렌과 테플론을 결합한 소수성 고분자 물질(hydrophobic polymer material)로 이루어지는,
    폐수 속 용매를 처리하는 방법.
  2. 제1항에 있어서,
    상기 a)단계의 폐수에는 염; 촉매물질; 또는 염과 촉매물질;이 더 포함되는 폐수 속 용매를 처리하는 방법.
  3. 제1항 또는 제2항에 있어서,
    상기 a)단계의 폐수에 염이 더 포함되면, 막증발법에 의한 용매 분리 단계는,
    물, 염 및 증기 상태와 액체 상태의 용매를 포함하는 폐수를 소수성의 다공성 지지막을 구비한 분리막 컬럼에 공급하여, 상기 폐수 중 증기 상태의 용매만 소수성의 다공성 지지막의 기공을 통해 한쪽으로 분리하여 응축기로 이송하는 방법을 포함하는,
    폐수 속 용매를 처리하는 방법.
  4. 제1항 또는 제2항에 있어서,
    상기 a)단계의 폐수에 촉매물질이 더 포함되면, 막증발법에 의한 용매 분리 단계는,
    물, 촉매 물질 및 증기 상태와 액체 상태의 용매를 포함하는 폐수를 소수성의 다공성 지지막을 구비한 분리막 컬럼에 공급하여, 상기 폐수 중 증기상태의 용매만 소수성의 다공성 지지막의 기공을 통해 한쪽으로 분리하여 응축기로 이송하는 방법을 포함하는,
    폐수 속 용매를 처리하는 방법.
  5. 제1항 또는 제2항에 있어서,
    상기 a)단계의 폐수에 촉매물질이 더 포함되면, 막증발법에 의한 용매 분리 단계는,
    물, 촉매 물질 및 증기 상태와 액체 상태의 용매를 포함하는 폐수를 소수성의 다공성 지지막을 구비한 분리막 컬럼에 공급하여, 상기 폐수 중 촉매 물질과 증기상태의 용매를 소수성의 다공성 지지막의 기공을 통해 한쪽으로 분리하여 응축기로 이송하는 방법을 포함하는,
    폐수 속 용매를 처리하는 방법.
  6. 제1항 또는 제2항에 있어서,
    상기 a)단계의 폐수에 촉매물질이 더 포함되면, 막증발법에 의한 용매 분리 단계는,
    물, 촉매 물질 및 증기 상태와 액체 상태의 용매를 포함하는 폐수를 소수성의 다공성 지지막을 구비한 분리막 컬럼에 공급하여, 상기 폐수 중 포함된 전체 촉매량의 20중량% 내지 90중량%의 촉매 물질만 증기상태의 용매와 함께 소수성의 다공성 지지막의 기공을 통해 한쪽으로 분리하고 응축기로 이송하는 방법을 포함하는,
    폐수 속 용매를 처리하는 방법.
  7. 제1항 또는 제2항에 있어서,
    상기 a)단계의 폐수에 염과 촉매물질이 더 포함되면, 막증발법에 의한 용매 분리 단계는,
    물, 염, 촉매물질 및 증기 상태와 액체 상태의 용매를 포함하는 폐수를 소수성의 다공성 지지막을 구비한 분리막 컬럼에 공급하여, 상기 폐수 중 촉매 물질과 증기상태의 용매를 소수성의 다공성 지지막의 기공을 통해 한쪽으로 분리하여 응축기로 이송하는 방법을 포함하는,
    폐수 속 용매를 처리하는 방법.
  8. 제1항 또는 제2항에 있어서,
    상기 a)단계의 폐수에 염과 촉매물질이 더 포함되면, 막증발법에 의한 용매 분리 단계는,
    물, 염, 촉매 물질 및 증기 상태와 액체 상태의 용매를 포함하는 폐수를 소수성의 다공성 지지막을 구비한 분리막 컬럼에 공급하여, 상기 폐수 중 증기상태의 용매만 소수성의 다공성 지지막의 기공을 통해 한쪽으로 분리하여 응축기로 이송하는 방법을 포함하는,
    폐수 속 용매를 처리하는 방법.
  9. 삭제
  10. 삭제
  11. 제1항에 있어서, 상기 a) 단계에서, 폐수는 폴리카보네이트의 정제 단계 또는 폴리카보네이트의 건조 완료 후 폴리카보네이트의 건조에 사용된 질소가스를 재생하는 단계를 통해 발생된 것이 사용되는,
    폐수 속 용매를 처리하는 방법.
  12. 제1항에 있어서,
    상기 용매는 메틸렌 클로라이드, 1,2-디클로로에탄(ClCH=CHCl), 클로로벤젠(C6H5Cl), 또는 톨루엔(C7H8)인 폐수 속 용매를 처리하는 방법.
  13. 제1항에 있어서, 상기 b) 단계에서 폐수는 소수성의 다공성 지지막에 투입하기 전에 가열하는 단계를 더 포함하는 폐수 속 용매를 처리하는 방법.
  14. 제1항에 있어서, b) 단계에서, 소수성의 다공성 지지막을 통해 분리되지 않은 나머지 폐수는, 소수성의 다공성 지지막의 다른 한쪽에 잔류된 후 분리막 컬럼의 측면에 연결 설치된 이송라인을 통해 배출되는, 폐수 속 용매를 처리하는 방법.
  15. 제1항에 있어서, c)단계에서 분리된 용매는 회수하여 폴리카보네이트의 제조 공정에 재사용되는 폐수 속 용매를 처리하는 방법.
  16. 제1항에 있어서, 다음의 처리 장치를 이용하는 폐수 속 용매를 처리하는 방법:
    폴리카보네이트의 제조공정에서 발생된 물과 증기상태 및 액체상태의 용매를 포함한 폐수를 가열하기 위한 히터;
    히터를 통해 가열된 상기 폐수 중 증기 상태의 용매만을 분리하기 위한 소수성의 다공성 지지막을 포함하는 분리막 컬럼;
    분리막에서 분리된 용매를 응축하기 위한, 칠러(chiller)가 연결 설치된 컨덴서;
    컨덴서에서 분리된 용매를 회수하기 위한 용매 저장조; 및
    용매를 회수 또는 순환시키기 위한 진공 펌프.
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