KR102177236B1 - 폐수 처리 방법 - Google Patents
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Abstract
본 발명의 일 실시예에 따른 폐수 처리 방법은 니켈-시안 착화합물을 포함하는 폐수에 펄스 전해 공정을 수행하여 상기 니켈-시안 착화합물을 니켈과 시안 이온으로 분해하는 제1 단계; 상기 폐수 내에 석출된 상기 니켈을 여과하여 회수하는 제2 단계; 및 상기 니켈이 회수된 상기 폐수에 포함된 시안 이온을 산화 반응을 통해 이산화탄소와 질소로 분해하는 제3 단계:를 포함할 수 있다.
Description
본 발명은 폐수 처리 방법에 관한 것으로서, 펄스 전해 공정을 통해 폐수 속에 포함된 시안 이온을 무해화 할 수 있는 폐수 처리 방법에 관한 것이다.
아연 합금 도금은, 아연 도금에 비해 우수한 내식성(corrosion resistance)을 갖기 때문에 각종 산업 부품에 폭 넓게 사용되고 있다. 아연 합금 도금 방법 중, 알칼라인 아연 니켈 합금 도금은 높은 내식성이 요구되는 연료 부품이나 고온 환경하에 설치되는 엔진 부품 등에 사용되고 있다.
알칼라인 아연 니켈 합금 도금 공정은 첨가제로 아민계 착화제가 주입되는데, 이 때, 아민의 전해반응으로 시안(CN)이 합성된다. 시안(CN)은 곧 도금액의 주요 조성물인 니켈과 반응하여 테트라시아노니켈레이트 이온((Ni(CN)4)2-)으로 된다. 테트라시아노니켈레이트 이온((Ni(CN)4)2-)은 음이온으로 존재하며 용존된 형태로 도금액 내에 존재한다.
이러한 테트라시아노니켈레이트 이온((Ni(CN)4)2-)은 도금 효율을 저하시킬뿐 아니라 아연 니켈 합금 도금 원료인 니켈(Ni)을 소모하여 제작 원가 상승을 초래하고 있다. 또한, 폐수로 배출되는 경우 환경에 악영향을 미친다. 그러나, 종래 도금 폐수 처리장에서 사용하고 있는 시안 분해법인 염소 산화법으로는 제거되지 않는다. 따라서, 폐수 속에 포함된 테트라시아노니켈레이트 이온((Ni(CN)4)2-)을 처리하는 방법에 대한 연구가 요구되고 있는 실정이다.
본 발명은 시안 이온(CN-)을 함유하는 폐수를 처리할 수 있는 폐수 처리 방법을 제공하는데 발명의 목적이 있다.
또한 본 발명은 니켈을 회수 할 수 있는 폐수 처리 방법을 제공하는데 발명의 목적이 있다.
본 발명의 일 실시예에 따른 폐수 처리 방법은 니켈-시안 착화합물을 포함하는 폐수에 펄스 전해 공정을 수행하여 상기 니켈-시안 착화합물을 니켈과 시안 이온으로 분해하는 제1 단계; 상기 폐수 내에 석출된 상기 니켈을 여과하여 회수하는 제2 단계; 및 상기 니켈이 회수된 상기 폐수에 포함된 시안 이온을 산화 반응을 통해 이산화탄소와 질소로 분해하는 제3 단계:를 포함할 수 있다.
본 발명의 일 실시예에 따른 폐수 처리 방법에서 상기 제1 단계에서 상기 폐수에 인가되는 전류는 0.3A 내지 0.7A이고, 전압은 20V 내지 30V이고, 주기는 500μs 내지 1500μs이고, 반응 시간은 360분 이하일 수 있다.
본 발명의 일 실시예에 따른 폐수 처리 방법에서 상기 제1 단계에서 상기 니켈-시안 착화합물의 분해율은 50% 이상일 수 있다.
본 발명의 일 실시예에 따른 폐수 처리 방법에서 상기 폐수에서 석출되는 상기 니켈은 상기 제1 단계 수행 전 상기 폐수 내에 포함된 니켈의 50% 이상일 수 있다.
본 발명의 일 실시예에 따른 폐수 처리 방법에서 상기 제1 단계에서 상기 폐수에 인가되는 전류는 1A 내지 3A이고, 20V 내지 30V이고, 주기는 500μs 내지 1500μs이고, 반응 시간은 60분 이하일 수 있다.
본 발명의 일 실시예에 따른 폐수 처리 방법에서 상기 제1 단계에서 상기 니켈-시온 착화합물의 분해율은 80% 이상일 수 있다.
본 발명의 일 실시예에 따른 폐수 처리 방법에서 상기 폐수에서 석출되는 상기 니켈은 상기 제1 단계 수행 전 상기 폐수 내에 포함된 니켈의 85% 이상일 수 있다.
본 발명의 일 실시예에 따른 폐수 처리 방법에서 상기 제2 단계에서 회수된 니켈은 100nm 내지 300nm의 입자 크기를 가질 수 있다.
본 발명의 일 실시예에 따른 폐수 처리 방법에서 상기 제3 단계서의 산화 반응은 염소 산화 반응, 오존 산화 반응 및 펜톤 산화 반응 중 적어도 하나의 반응을 이용하여 수행될 수 있다.
본 발명의 일 실시예에 따른 폐수 처리 방법은 폐수에 포함되어 있는 시안 이온(CN-)을 제거할 수 있다.
본 발명의 일 실시예에 따른 폐수 처리 방법은 폐수에 포함되어 있는 니켈을 나노 크기의 분말로 회수할 수 있다.
도 1은 본 발명의 일 실시예에 따른 폐수 처리 방법의 순서도이다.
도 2는 본 발명의 일 실시예에 따른 폐수 처리 방법에서 회수된 니켈의 SEM(Scanning Electron Microscope)/EDS(Energy Dispersive Spectroscopy) 분석 결과 사진이다.
도 2는 본 발명의 일 실시예에 따른 폐수 처리 방법에서 회수된 니켈의 SEM(Scanning Electron Microscope)/EDS(Energy Dispersive Spectroscopy) 분석 결과 사진이다.
본 발명의 상세한 설명에 앞서, 이하에서 설명되는 본 명세서 및 청구범위에 사용된 용어나 단어는 통상적이거나 사전적인 의미로 한정해서 해석되어서는 아니 되며, 발명자는 그 자신의 발명을 가장 최선의 방법으로 설명하기 위해 용어의 개념으로 적절하게 정의할 수 있다는 원칙에 입각하여 본 발명의 기술적 사상에 부합하는 의미와 개념으로 해석되어야만 한다. 따라서 본 명세서에 기재된 실시예와 도면에 도시된 구성은 본 발명의 가장 바람직한 실시예에 불과할 뿐, 본 발명의 기술적 사상을 모두 대변하는 것은 아니므로, 본 출원시점에 있어서 이들을 대체할 수 있는 다양한 균등물과 변형 예들이 있을 수 있음을 이해하여야 한다.
도 1은 본 발명의 일 실시예에 따른 폐수 처리 방법의 순서도이고, 도 2는 본 발명의 일 실시예에 따른 폐수 처리 방법에서 회수된 니켈의 SEM(Scanning Electron Microscope)/EDS(Energy Dispersive Spectroscopy) 분석 결과 사진이다.
도 1 및 도 2를 참조하면, 본 발명의 일 실시예에 따른 폐수 처리 방법은 펄스 전해 공정을 수행하는 제1 단계(S100), 니켈을 회수하는 제2 단계(S200) 및 시안을 분해하는 제3 단계(S300)를 포함할 수 있다.
제1 단계(S100)에서는 니켈-시안 착화합물을 포함하는 폐수에 펄스 전해 공정을 수행하는 공정이 수행될 수 있다. 여기서 니켈-시안 착화합물은 예를 들어, 테트라시아노니켈레이트 이온((Ni(CN)4)2-)을 의미할 수 있다.
폐수에 펄스 전해 공정이 수행되는 경우, 폐수 속의 니켈-시안 착화합물은 니켈(Ni)과 시안 이온(CN-)으로 분리될 수 있다. 다시 말해, 제1 단계에서 테트라시아노니켈레이트 이온((Ni(CN)4)2-)을 포함하는 폐수에 전류/전압을 인가하는 경우, 테트라시아노니켈레이트 이온((Ni(CN)4)2-)은 니켈 이온과 시안 이온으로 분리될 수 있으며, 이때, 니켈 이온은 환원반응을 통해 니켈 분말로 석출될 수 있다.
더하여, 제1 단계(S100)의 펄스 전해 공정 수행 과정에서 부산물로서 이산화탄소(CO2) 및 질소(N2)가 발생할 수 있다.
한편, 제1 단계(S100)에서 수행되는 펄스 전해 공정은 아래의 조건 1 및 조건 2 상태에서 수행될 수 있다. 여기서, 전류는 폐수에 인가되는 전류의 크기, 전압은 폐수에 인가되는 전압의 크기를 의미할 수 있으며, 주기는 전류/전압 인가 시간 및 비인가 시간을 의미할 수 있다. 또한, 반응 시간은 펄스 전해 공정 총 수행시간을 의미할 수 있다.
[조건 1]
전류: 0.3A 내지 0.7A
전압: 20V 내지 30V
주기(on/off): 500μs 내지 1500μs
반응시간: 360분이하
[조건 2]
전류: 1A 내지 3A
전압: 20V 내지 30V
주기(on/off): 500μs 내지 1500μs
반응시간: 60분이하
조건 1의 경우, 폐수에는 0.3A 내지 0.7A의 전류 및 20V 내지 30V의 전압이 500μs 내지 1500μs 주기로 인가될 수 있다. 예를 들어, 폐수에는 0.5A 전류 및 25V의 전압이 1000μs 주기로 240분 동안 인가될 수 있으며, 이때, 니켈-시안 착화합물의 분해율은 50% 이상일 수 있다. 또한, 폐수에서 석출되는 니켈은 제1 단계(S100) 수행 전 폐수에 포함된 니켈의 50% 이상일 수 있으며, 예를 들어, 석출되는 니켈은 제1 단계(S100) 수행 전 폐수에 포함된 니켈의 57%일 수 있다.
한편, 조건 2의 경우, 폐수에는 1A 내지 3A의 전류 및 20V 내지 30V의 전압이 500μs 내지 1500μs 주기로 인가될 수 있다. 예를 들어, 폐수에는 2A 전류 및 25V의 전압이 1000μs 주기로 60분 동안 인가될 수 있으며, 이때, 니켈-시안 착화합물의 분해율은 80% 이상일 수 있다. 또한, 폐수에서 석출되는 니켈은 제1 단계(S100) 수행 전 폐수에 포함된 니켈의 85% 이상일 수 있으며, 예를 들어 석출되는 니켈은 제1 단계(S100) 수행 전 폐수에 포함된 니켈의 86% 일 수 있다.
제2 단계(S200)는 여과 및 건조 단계를 의미할 수 있다. 다시 말해, 폐수에 펄스 전류가 인가되지 않는 경우, 폐수 상에 존재하는 니켈과 시안 이온은 재결합하여 테트라시아노니켈레이트 이온((Ni(CN)4)2-)이 될 수 있으므로, 제1 단계(S100) 수행 후, 폐수를 여과 및 건조하여 니켈을 회수하는 여과 및 건조 단계가 수행될 수 있다.
제2 단계(S200)에서는 폐수 속에 포함된 니켈을 여과하여 건조하는 단계가 수행될 수 있으며, 여과 및 건조 단계가 종료된 니켈 분말은 100nm 내지 300nm의 입자 크기를 가질 수 있다.
니켈의 여과 및 건조 단계가 종료된 후에는 폐수에 포함된 시안 이온(CN-)을 분해하는 제3 단계(S300)가 수행될 수 있다. 제3 단계(S300)에서, 시안 이온(CN-)을 산화 반응을 통해 이산화 탄소와 질소로 분해될 수 있다. 예를 들어, 시안 이온(CN-)은 염소 산화 반응, 오전 산화 반응 및 펜톤 산화 반응 중 적어도 하나의 반응을 이용하여 수행될 수 있다. 이러한 산화 반응을 마친 시안 이온(CN-)은 최종적으로 이산화탄소(CO2) 및 질소(N2)로 분해될 수 있다.
전술한 바와 같이 본 발명의 일 실시예에 따른 폐수 처리 방법은 난 분해성인 니켈-시안 착화합물 이온을 펄스 전해 공정을 통해 분해한후 시안 이온에 대해 산화 반응을 시킴으로써 폐수에 포함된 시안 이온을 제거할 수 있는 효과가 있다.
뿐만 아니라, 여과 및 건조 공정을 통해 폐수 속에 포함되어 있는 니켈을 분말 형태로 회수할 수 있는 효과가 있다.
상기에서는 본 발명에 따른 실시예를 기준으로 본 발명의 구성과 특징을 설명하였으나 본 발명은 이에 한정되지 않으며, 본 발명의 사상과 범위 내에서 다양하게 변경 또는 변형할 수 있음은 본 발명의 속하는 기술분야의 통상의 기술자들에게 명백한 것이며, 따라서 이와 같은 변경 또는 변형은 첨부된 특허청구범위에 속함을 밝혀둔다.
S100: 제1 단계
S200: 제2 단계
S300: 제3 단계
S200: 제2 단계
S300: 제3 단계
Claims (9)
- 니켈-시안 착화합물을 포함하는 폐수에 펄스 전해 공정을 수행하여 상기 니켈-시안 착화합물을 니켈과 시안 이온으로 분해하는 제1 단계;
상기 폐수 내에 석출된 상기 니켈을 여과하여 분말 형태로 회수하는 제2 단계; 및
상기 펄스 전해 공정이 수행되고, 상기 니켈이 회수된 상기 폐수에 포함된 시안 이온을 펜톤 산화 반응을 통해 이산화탄소와 질소로 분해하는 제3 단계:를 포함하고,
상기 제1 단계에서 석출되어, 상기 제2 단계에서 회수된 니켈은 100nm 내지 300nm의 입자 크기를 갖는,
폐수 처리 방법. - 제1 항에 있어서,
상기 제1 단계에서 상기 폐수에 인가되는 전류는 0.3A 내지 0.7A이고, 전압은 20V 내지 30V이고, 주기는 500μs 내지 1500μs이고, 반응 시간은 360분 이하인,
폐수 처리 방법. - 제2 항에 있어서,
상기 제1 단계에서 상기 니켈-시안 착화합물의 분해율은 50% 이상인,
폐수 처리 방법. - 제2 항에 있어서,
상기 폐수에서 석출되는 상기 니켈은 상기 제1 단계 수행 전 상기 폐수 내에 포함된 니켈의 50% 이상인,
폐수 처리 방법. - 제1 항에 있어서,
상기 제1 단계에서 상기 폐수에 인가되는 전류는 1A 내지 3A이고, 20V 내지 30V이고, 주기는 500μs 내지 1500μs이고, 반응 시간은 60분 이하인,
폐수 처리 방법. - 제5 항에 있어서,
상기 제1 단계에서 상기 니켈-시안 착화합물의 분해율은 80% 이상인,
폐수 처리 방법. - 제5 항에 있어서,
상기 폐수에서 석출되는 상기 니켈은 상기 제1 단계 수행 전 상기 폐수 내에 포함된 니켈의 85% 이상인,
폐수 처리 방법. - 삭제
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Also Published As
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