KR102530876B1 - 폐유기용제의 친환경 정제방법 - Google Patents
폐유기용제의 친환경 정제방법 Download PDFInfo
- Publication number
- KR102530876B1 KR102530876B1 KR1020230005933A KR20230005933A KR102530876B1 KR 102530876 B1 KR102530876 B1 KR 102530876B1 KR 1020230005933 A KR1020230005933 A KR 1020230005933A KR 20230005933 A KR20230005933 A KR 20230005933A KR 102530876 B1 KR102530876 B1 KR 102530876B1
- Authority
- KR
- South Korea
- Prior art keywords
- nmp
- filter
- distillation
- purified
- eco
- Prior art date
Links
- 238000000034 method Methods 0.000 title claims abstract description 22
- 239000010888 waste organic solvent Substances 0.000 title claims abstract description 13
- 238000007670 refining Methods 0.000 title abstract 2
- 238000004821 distillation Methods 0.000 claims abstract description 39
- 229910052751 metal Inorganic materials 0.000 claims abstract description 28
- 239000002184 metal Substances 0.000 claims abstract description 28
- 238000000746 purification Methods 0.000 claims abstract description 27
- SECXISVLQFMRJM-UHFFFAOYSA-N N-Methylpyrrolidone Chemical compound CN1CCCC1=O SECXISVLQFMRJM-UHFFFAOYSA-N 0.000 claims description 148
- 238000001914 filtration Methods 0.000 claims description 21
- 239000012535 impurity Substances 0.000 claims description 16
- 229910003460 diamond Inorganic materials 0.000 claims description 10
- 239000010432 diamond Substances 0.000 claims description 10
- PAWQVTBBRAZDMG-UHFFFAOYSA-N 2-(3-bromo-2-fluorophenyl)acetic acid Chemical compound OC(=O)CC1=CC=CC(Br)=C1F PAWQVTBBRAZDMG-UHFFFAOYSA-N 0.000 claims description 9
- 239000011248 coating agent Substances 0.000 claims description 9
- 239000011230 binding agent Substances 0.000 claims description 7
- 239000011858 nanopowder Substances 0.000 claims description 7
- 230000000694 effects Effects 0.000 claims description 5
- 239000000843 powder Substances 0.000 claims 1
- 239000006227 byproduct Substances 0.000 abstract description 13
- 230000003647 oxidation Effects 0.000 abstract description 6
- 238000007254 oxidation reaction Methods 0.000 abstract description 6
- 239000003054 catalyst Substances 0.000 abstract description 5
- 239000000654 additive Substances 0.000 abstract description 4
- 230000000052 comparative effect Effects 0.000 description 21
- 238000004519 manufacturing process Methods 0.000 description 11
- BASFCYQUMIYNBI-UHFFFAOYSA-N platinum Chemical compound [Pt] BASFCYQUMIYNBI-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 9
- 239000002904 solvent Substances 0.000 description 9
- 239000003960 organic solvent Substances 0.000 description 8
- 239000004065 semiconductor Substances 0.000 description 6
- QVGXLLKOCUKJST-UHFFFAOYSA-N atomic oxygen Chemical compound [O] QVGXLLKOCUKJST-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 5
- 238000000576 coating method Methods 0.000 description 5
- 229910052760 oxygen Inorganic materials 0.000 description 5
- 239000001301 oxygen Substances 0.000 description 5
- 239000000126 substance Substances 0.000 description 5
- 238000005292 vacuum distillation Methods 0.000 description 5
- 239000000203 mixture Substances 0.000 description 4
- VHGGRTWHRJRQKU-UHFFFAOYSA-N 1-methyl-2h-pyrrol-5-one Chemical compound CN1CC=CC1=O VHGGRTWHRJRQKU-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 3
- 238000009835 boiling Methods 0.000 description 3
- 238000006243 chemical reaction Methods 0.000 description 3
- 230000007423 decrease Effects 0.000 description 3
- 230000005611 electricity Effects 0.000 description 3
- 239000000696 magnetic material Substances 0.000 description 3
- 239000000463 material Substances 0.000 description 3
- 229910021645 metal ion Inorganic materials 0.000 description 3
- 239000003973 paint Substances 0.000 description 3
- -1 used in furniture Substances 0.000 description 3
- 239000002699 waste material Substances 0.000 description 3
- ZCYVEMRRCGMTRW-UHFFFAOYSA-N 7553-56-2 Chemical compound [I] ZCYVEMRRCGMTRW-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 2
- ZMXDDKWLCZADIW-UHFFFAOYSA-N N,N-Dimethylformamide Chemical compound CN(C)C=O ZMXDDKWLCZADIW-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 2
- 239000002033 PVDF binder Substances 0.000 description 2
- 238000005299 abrasion Methods 0.000 description 2
- 239000011149 active material Substances 0.000 description 2
- 238000004458 analytical method Methods 0.000 description 2
- 238000009833 condensation Methods 0.000 description 2
- 230000005494 condensation Effects 0.000 description 2
- 230000014509 gene expression Effects 0.000 description 2
- 229910052740 iodine Inorganic materials 0.000 description 2
- 239000011630 iodine Substances 0.000 description 2
- 239000011344 liquid material Substances 0.000 description 2
- 230000005291 magnetic effect Effects 0.000 description 2
- 231100000252 nontoxic Toxicity 0.000 description 2
- 230000003000 nontoxic effect Effects 0.000 description 2
- 229910052697 platinum Inorganic materials 0.000 description 2
- 239000002798 polar solvent Substances 0.000 description 2
- 229920002981 polyvinylidene fluoride Polymers 0.000 description 2
- 239000000047 product Substances 0.000 description 2
- 239000011347 resin Substances 0.000 description 2
- 229920005989 resin Polymers 0.000 description 2
- XLYOFNOQVPJJNP-UHFFFAOYSA-N water Substances O XLYOFNOQVPJJNP-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 2
- CWYNVVGOOAEACU-UHFFFAOYSA-N Fe2+ Chemical compound [Fe+2] CWYNVVGOOAEACU-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- WHXSMMKQMYFTQS-UHFFFAOYSA-N Lithium Chemical compound [Li] WHXSMMKQMYFTQS-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- HBBGRARXTFLTSG-UHFFFAOYSA-N Lithium ion Chemical compound [Li+] HBBGRARXTFLTSG-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- 230000015572 biosynthetic process Effects 0.000 description 1
- 230000003197 catalytic effect Effects 0.000 description 1
- 239000003153 chemical reaction reagent Substances 0.000 description 1
- 239000012459 cleaning agent Substances 0.000 description 1
- 238000005260 corrosion Methods 0.000 description 1
- 230000007797 corrosion Effects 0.000 description 1
- 230000003247 decreasing effect Effects 0.000 description 1
- 238000001035 drying Methods 0.000 description 1
- 238000005868 electrolysis reaction Methods 0.000 description 1
- 239000012776 electronic material Substances 0.000 description 1
- 238000005516 engineering process Methods 0.000 description 1
- 239000003344 environmental pollutant Substances 0.000 description 1
- 239000003302 ferromagnetic material Substances 0.000 description 1
- 238000000769 gas chromatography-flame ionisation detection Methods 0.000 description 1
- 239000007788 liquid Substances 0.000 description 1
- 229910052744 lithium Inorganic materials 0.000 description 1
- 229910001416 lithium ion Inorganic materials 0.000 description 1
- 238000002156 mixing Methods 0.000 description 1
- 229920000642 polymer Polymers 0.000 description 1
- 238000006116 polymerization reaction Methods 0.000 description 1
- 238000000926 separation method Methods 0.000 description 1
- 238000003786 synthesis reaction Methods 0.000 description 1
- 238000002834 transmittance Methods 0.000 description 1
- 238000005406 washing Methods 0.000 description 1
Images
Classifications
-
- C—CHEMISTRY; METALLURGY
- C07—ORGANIC CHEMISTRY
- C07D—HETEROCYCLIC COMPOUNDS
- C07D207/00—Heterocyclic compounds containing five-membered rings not condensed with other rings, with one nitrogen atom as the only ring hetero atom
- C07D207/02—Heterocyclic compounds containing five-membered rings not condensed with other rings, with one nitrogen atom as the only ring hetero atom with only hydrogen or carbon atoms directly attached to the ring nitrogen atom
- C07D207/18—Heterocyclic compounds containing five-membered rings not condensed with other rings, with one nitrogen atom as the only ring hetero atom with only hydrogen or carbon atoms directly attached to the ring nitrogen atom having one double bond between ring members or between a ring member and a non-ring member
- C07D207/22—Heterocyclic compounds containing five-membered rings not condensed with other rings, with one nitrogen atom as the only ring hetero atom with only hydrogen or carbon atoms directly attached to the ring nitrogen atom having one double bond between ring members or between a ring member and a non-ring member with hetero atoms or with carbon atoms having three bonds to hetero atoms with at the most one bond to halogen, e.g. ester or nitrile radicals, directly attached to ring carbon atoms
- C07D207/24—Oxygen or sulfur atoms
- C07D207/26—2-Pyrrolidones
- C07D207/263—2-Pyrrolidones with only hydrogen atoms or radicals containing only hydrogen and carbon atoms directly attached to other ring carbon atoms
- C07D207/267—2-Pyrrolidones with only hydrogen atoms or radicals containing only hydrogen and carbon atoms directly attached to other ring carbon atoms with only hydrogen atoms or radicals containing only hydrogen and carbon atoms directly attached to the ring nitrogen atom
-
- B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
- B01—PHYSICAL OR CHEMICAL PROCESSES OR APPARATUS IN GENERAL
- B01D—SEPARATION
- B01D3/00—Distillation or related exchange processes in which liquids are contacted with gaseous media, e.g. stripping
- B01D3/42—Regulation; Control
-
- B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
- B01—PHYSICAL OR CHEMICAL PROCESSES OR APPARATUS IN GENERAL
- B01D—SEPARATION
- B01D39/00—Filtering material for liquid or gaseous fluids
- B01D39/14—Other self-supporting filtering material ; Other filtering material
- B01D39/20—Other self-supporting filtering material ; Other filtering material of inorganic material, e.g. asbestos paper, metallic filtering material of non-woven wires
- B01D39/2027—Metallic material
- B01D39/2041—Metallic material the material being filamentary or fibrous
- B01D39/2044—Metallic material the material being filamentary or fibrous sintered or bonded by inorganic agents
-
- C—CHEMISTRY; METALLURGY
- C07—ORGANIC CHEMISTRY
- C07B—GENERAL METHODS OF ORGANIC CHEMISTRY; APPARATUS THEREFOR
- C07B63/00—Purification; Separation; Stabilisation; Use of additives
-
- B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
- B01—PHYSICAL OR CHEMICAL PROCESSES OR APPARATUS IN GENERAL
- B01D—SEPARATION
- B01D2247/00—Details relating to the separation of dispersed particles from gases, air or vapours by liquid as separating agent
- B01D2247/02—Enhancing the particle separation by electrostatic or magnetic effects
Landscapes
- Chemical & Material Sciences (AREA)
- Organic Chemistry (AREA)
- Chemical Kinetics & Catalysis (AREA)
- Inorganic Chemistry (AREA)
- Life Sciences & Earth Sciences (AREA)
- Geology (AREA)
- Vaporization, Distillation, Condensation, Sublimation, And Cold Traps (AREA)
Abstract
본 발명은 폐유기용제의 친환경 정제방법에 관한 것으로서, 특히 전자석 필터와 산화 촉매를 코팅한 금속필터를 사용하여 증류과정에서 생성될 수 있는 부산물을 제거함으로써 부산물 제거를 위한 첨가물을 줄이고 필터를 반 영구적으로 사용이 가능하기에 친환경적인 폐유기용제의 친환경 정제방법에 관한 것이다.
Description
본 발명은 폐유기용제의 친환경 정제방법에 관한 것으로서, 특히 전자석 필터와 산화 촉매를 코팅한 금속필터를 사용하여 증류과정에서 생성될 수 있는 부산물을 제거함으로써 부산물 제거를 위한 첨가물을 줄이고 필터를 반 영구적으로 사용이 가능하기에 친환경적인 폐유기용제의 친환경 정제방법에 관한 것이다.
N-메틸-2-피롤리돈(N-Methyl-2-pyrrolidone; NMP)은 점도가 낮으며 무색, 무독성으로 내열성이 우수한 유기 용매이다. 또 화학적으로 안정하며 극성이 높은 용매이기 때문에 불활성 매질이 필요한 여러가지 화학 반응에 매우 유용하게 된다. NMP은 현재 환경 규제가 심해지면서 고분자 중합 및 가공용 용제, 페인트 제조 용제, 금속표면 세정제, 의약품 합성 및 정제 용매, 반도체 및 전자소재의 가공 용제, 리튬전지 제조 용제 등의 분야에서 친환경 무독성 제품으로 수요가 증가하고 있는 제품이다.
특히, NMP는 2차 전지의 제조과정에서 양극과 음극의 제조과정 중 활물질 형성을 위한 용매로 사용되며, 바인더 내에 포함되어 사용될 수 있다. NMP는 활물질 혼합조에의 세척 용매로 사용될 수 있고, 전극의 형성 후, 건조공정에서 증기 상태로 회수될 수 있다. 이때, 폐 NMP는 약 30%의 수분을 포함할 수 있다.
최근 국내 반도체 제조 분야에서 공급이 늘어남에 따라 사용되는 NMP의 양도 늘어나고 있으나, 반도체 제조에 사용되는 고순도의 NMP는 공급량이 제한적이고 한번 사용한 NMP를 재사용 가능한 수준의 고순도 NMP로 정제할 수 있는 곳은 많지 않다.
사용이 끝난 폐 NMP를 회수하여 공정에 재사용할 경우, 경제적 효과뿐 아니라 환경 오염원 배출을 감소시키는 효과가 크다. 따라서, 사용이 끝난 폐 NMP를 정제하여 고순도의 NMP를 정제하는 방법에 관한 연구가 활발히 수행되고 있다.
이와 관련하여, 한국등록특허공보 제10-1134663호는 증류를 통해 NMP를 정제하며 증류 과정에서 생성되는 부산물인 N-메틸-3-피롤린-2-온(NM3P)을 산소 공급원을 첨가하여 제거하는 유기용제의 정제방법을 개시하고 있다.
다만, 산소공급원을 추가로 첨가하여야 하며 정제된 유기용제에 산소 공급원이 혼합되어 있으므로 산소 공급원의 구성에 따라서 유기용제의 용도가 한정될 수 있다는 단점이 있기에 추가적인 연구가 필요한 상황이다.
상기와 같은 문제를 해결하기 위해, 본 발명은 전자석 필터와 산화 촉매를 코팅한 금속필터를 사용하여 증류과정에서 생성될 수 있는 부산물을 제거함으로써 부산물 제거를 위한 첨가물을 줄이고 필터를 반 영구적으로 사용이 가능하기에 친환경적인 폐유기용제의 친환경 정제방법을 제공한다.
상기 목적은 불순물이 함유된 N-메틸-2-피롤리돈(NMP)을 증류하여 정제하는 1차 정제 단계; 1차 정제된 NMP를 전자석 필터로 여과하는 1차 여과 단계; 1차 여과된 NMP를 재증류하여 정제하는 2차 정제 단계; 2차 정제된 NMP를 금속필터로 여과하는 2차 여과 단계; 2차 여과된 NMP를 감압 증류하여 정제하는 3차 정제 단계; 를 포함하는 것인, 폐유기용제의 친환경 정제방법에 의해 달성될 수 있다.
구체적으로, 상기 금속필터는 다이아몬드 나노분말 75~85중량%, 백금 분말 5~10중량% 및 바인더 5~20중량%로 구성되는 혼합 코팅제로 코팅된 것일 수 있다.
구체적으로, 상기 2차 정제 단계는 2차 정제 후 질산암모늄을 첨가하는 단계를 추가로 포함하는 것일 수 있다.
구체적으로, 상기 1차 정제 단계의 증류 온도는 150~170℃이며, 2차 정제 단계의 증류 온도는 120~140℃이며, 3차 정제 단계의 증류 온도는 80~100℃일 수 있다.
구체적으로, 상기 3차 정제 단계의 감압 증류는 100~400밀리바(mbar)에서 진행하는 것일 수 있다.
본 발명에 따른 폐유기용제의 친환경 정제방법은 전자석 필터와 산화 촉매를 코팅한 금속필터를 사용하여 증류과정에서 생성될 수 있는 부산물을 제거함으로써 부산물 제거를 위한 첨가물을 줄이는 동시에 필터를 반 영구적으로 사용이 가능하기에 친환경적으로 유기용제를 정제할 수 있고, 이렇게 정제된 유기용제는 가구, 페인트 신나, 수지코팅 또는 비철금속 분야 등에 주로 사용되는 공업용 유기용제로 사용될 수 있다.
도 1은 일실시예에 따른 폐유기용제의 친환경 정제방법을 설명하기 위한 흐름도이다.
이하에서, 첨부된 도면을 참조하여 실시예들을 상세하게 설명한다. 그러나, 실시예들에는 다양한 변경이 가해질 수 있어서 특허출원의 권리 범위가 이러한 실시예들에 의해 제한되거나 한정되는 것은 아니다. 실시예들에 대한 모든 변경, 균등물 내지 대체물이 권리 범위에 포함되는 것으로 이해되어야 한다.
실시예들에 대한 특정한 구조적 또는 기능적 설명들은 단지 예시를 위한 목적으로 개시된 것으로서, 다양한 형태로 변경되어 실시될 수 있다. 따라서, 실시예들은 특정한 개시형태로 한정되는 것이 아니며, 본 명세서의 범위는 기술적 사상에 포함되는 변경, 균등물, 또는 대체물을 포함한다.
제1 또는 제2 등의 용어를 다양한 구성요소들을 설명하는데 사용될 수 있지만, 이런 용어들은 하나의 구성요소를 다른 구성요소로부터 구별하는 목적으로만 해석되어야 한다. 예를 들어, 제1 구성요소는 제2 구성요소로 명명될 수 있고, 유사하게 제2 구성요소는 제1 구성요소로도 명명될 수 있다.
어떤 구성요소가 다른 구성요소에 "연결되어" 있다고 언급된 때에는, 그 다른 구성요소에 직접적으로 연결되어 있거나 또는 접속되어 있을 수도 있지만, 중간에 다른 구성요소가 존재할 수도 있다고 이해되어야 할 것이다.
실시예에서 사용한 용어는 단지 설명을 목적으로 사용된 것으로, 한정하려는 의도로 해석되어서는 안된다. 단수의 표현은 문맥상 명백하게 다르게 뜻하지 않는 한, 복수의 표현을 포함한다. 본 명세서에서, "포함하다" 또는 "가지다" 등의 용어는 명세서 상에 기재된 특징, 숫자, 단계, 동작, 구성요소, 부품 또는 이들을 조합한 것이 존재함을 지정하려는 것이지, 하나 또는 그 이상의 다른 특징들이나 숫자, 단계, 동작, 구성요소, 부품 또는 이들을 조합한 것들의 존재 또는 부가 가능성을 미리 배제하지 않는 것으로 이해되어야 한다.
다르게 정의되지 않는 한, 기술적이거나 과학적인 용어를 포함해서 여기서 사용되는 모든 용어들은 실시예가 속하는 기술 분야에서 통상의 지식을 가진 자에 의해 일반적으로 이해되는 것과 동일한 의미를 가지고 있다. 일반적으로 사용되는 사전에 정의되어 있는 것과 같은 용어들은 관련 기술의 문맥 상 가지는 의미와 일치하는 의미를 가지는 것으로 해석되어야 하며, 본 출원에서 명백하게 정의하지 않는 한, 이상적이거나 과도하게 형식적인 의미로 해석되지 않는다.
본 발명의 이점 및 특징, 그리고 그것들을 달성하는 방법은 첨부되는 도면과 함께 상세하게 후술되어 있는 실시예들을 참조하면 명확해질 것이다. 그러나 본 발명은 이하에서 개시되는 실시예들에 한정되는 것이 아니라 서로 다른 다양한 형태로 구현될 것이며, 단지 본 실시예들은 본 발명의 개시가 완전하도록 하며, 본 발명이 속하는 기술분야에서 통상의 지식을 가진 자에게 발명의 범주를 완전하게 알려주기 위해 제공되는 것이며, 본 발명은 청구항의 범주에 의해 정의될 뿐이다.
본 발명의 실시예들에서, 별도로 다르게 정의되지 않는 한, 기술적이거나 과학적인 용어를 포함해서 여기서 사용되는 모든 용어들은 본 발명이 속하는 기술 분야에서 통상의 지식을 가진 자에 의해 일반적으로 이해되는 것과 동일한 의미를 가지고 있다. 일반적으로 사용되는 사전에 정의되어 있는 것과 같은 용어들은 관련 기술의 문맥 상 가지는 의미와 일치하는 의미를 가지는 것으로 해석되어야 하며, 본 발명의 실시예에서 명백하게 정의하지 않는 한, 이상적이거나 과도하게 형식적인 의미로 해석되지 않는다.
본 발명의 실시예를 설명하기 위한 도면에 개시된 형상, 크기, 비율, 각도, 개수 등은 예시적인 것이므로 본 발명이 도시된 사항에 한정되는 것은 아니다. 또한, 본 발명을 설명함에 있어서, 관련된 공지 기술에 대한 구체적인 설명이 본 발명의 요지를 불필요하게 흐릴 수 있다고 판단되는 경우 그 상세한 설명은 생략한다. 본 명세서 상에서 언급된 '포함한다', '갖는다', '이루어진다' 등이 사용되는 경우 '~만'이 사용되지 않는 이상 다른 부분이 추가될 수 있다. 구성 요소를 단수로 표현한 경우에 특별히 명시적인 기재 사항이 없는 한 복수를 포함하는 경우를 포함한다.
구성 요소를 해석함에 있어서, 별도의 명시적 기재가 없더라도 오차 범위를 포함하는 것으로 해석한다.
도면에서 나타난 각 구성의 크기 및 두께는 설명의 편의를 위해 도시된 것이며, 본 발명이 도시된 구성의 크기 및 두께에 반드시 한정되는 것은 아니다.
본 발명의 여러 실시예들의 각각 특징들이 부분적으로 또는 전체적으로 서로 결합 또는 조합 가능하며, 당업자가 충분히 이해할 수 있듯이 기술적으로 다양한 연동 및 구동이 가능하며, 각 실시예들이 서로에 대하여 독립적으로 실시 가능할 수도 있고 연관 관계로 함께 실시 가능할 수도 있다.
본원의 일 측면은 불순물이 함유된 N-메틸-2-피롤리돈(NMP)을 증류하여 정제하는 1차 정제 단계; 1차 정제된 NMP를 전자석 필터로 여과하는 1차 여과 단계; 1차 여과된 NMP를 재증류하여 정제하는 2차 정제 단계; 2차 정제된 NMP를 금속필터로 여과하는 2차 여과 단계; 및 2차 여과된 NMP를 감압 증류하여 정제하는 3차 정제 단계; 를 포함하는 것인, 폐유기용제의 친환경 정제방법을 제공한다.
이하 도 1을 통해 본 발명의 일 실시예에 따른 폐유기용제의 친환경 정제방법을 설명할 수 있다.
먼저, 불순물이 함유된 NMP를 1차 증류하여 정제한다.
상기 NMP는 N-메틸-2-피롤리돈(N-methyl-2-pyrrolidone)으로 내열성이 우수하고 화학적으로 안정하며 용해도가 높은 강한 극성을 가지는 용매이다. NMP는 다양한 화학반응의 매체로 유용하며 반도체 및 디스플레이 제조과정의 세정제, 석유화학 산업의 추출제, 고가의 농약용제, 리튬 이온배터리의 적극 제조공정 등에 쓰인다.
본 발명에서의 불순물이 함유된 NMP는 반도체 제조과정에서 1회 이상 사용된 사용된 유기용제로서의 NMP를 의미하는 것일 수 있다. 불순물이 함유된 NMP는 구체적으로 금속이온, N,N-디메틸메탄아마이드 (N,N-dimethylmethanamide: DMF), 폴리 비닐리덴플루오라이드 (polyvinylidene fluoride: PVDF) 등을 포함한 다양한 불순물과 수분 등을 함유하는 것일 수 있다.
상기 증류는 액체 혼합물을 끓는점 차이를 이용하여 분리하는 방법을 의미한다. 증류를 통해 순수한 액체 물질을 분리하여 얻을 수도 있고, 액체 물질의 순도를 조절할 수 있다. 본 발명에서의 증류는 불순물이 함유된 NMP에서 불순물을 제거한 순도 높은 NMP를 분리하기 위해 사용하는 것일 수 있다. 상기 증류는 상압 또는 감압 상태에서 증류하는 것일 수 있다.
일 실시예에 있어서, 1차 증류의 증류 온도는 150~170℃일 수 있다.
다음으로, 1차 정제된 NMP를 전자석 필터로 여과한다.
전자석 필터는 물질을 전기로 만든 강력한 자기장 내로 통과시켜 투과율이 우수한 강자성체물질 필터로 필터링하여 자성체 및 일부 극성을 띄는 물질을 제거하는 필터를 의미한다. 전기로 만든 자기장을 켜고 끄는 것이 가능하여 필터에 걸린 불순물을 손쉽게 제거가 가능하기에 반영구적으로 사용할 수 있다.
본 발명에서의 전자석 필터 여과 과정은 1차 정제된 NMP에 포함된 미량의 자성체와 일부 극성 물질을 분리하기 위해 사용되는 것일 수 있다.
다음으로, 1차 여과된 NMP를 2차 증류한다.
상기 증류는 상압 또는 감압 상태에서 증류하는 것일 수 있다.
일 실시예에 있어서, 2차 증류의 증류 온도는 120~140℃일 수 있다.
일 실시예에 있어서, 상기 2차 증류는 2차 증류 후 질산암모늄을 첨가하는 단계를 추가로 포함하는 것일 수 있다. 질산암모늄은 NMP와 혼합되어 산소 공급원의 역할을 하며 증류과정에서 생성되는 부산물인 NM3P(N-methyl-3-pyrrolin-2-one)를 제거할 수 있고 이후 2차 여과 단계에서 백금 및 다이아몬드 코팅된 금속필터의 여과과정에서 부산물을 제거하는데 도움을 주는 것일 수 있다.
다음으로, 2차 정제된 NMP를 금속필터로 여과한다.
상기 금속필터는 금속으로 이루어진 다양한 규격의 메쉬망을 여러겹으로 중첩하여 필터효과를 내는 필터를 의미하며, 부식 및 마모와 같은 상황을 제외하면 반영구적으로 사용가능한 장점이 있다.
일 실시예에 있어서, 상기 금속필터는 다이아몬드 나노분말 75~85중량%, 백금 분말 5~10중량% 및 바인더 5~20중량%로 구성되는 혼합 코팅제로 코팅된 것일 수 있다.
만약 다이아몬드 나노분말이 75중량% 미만일 경우 이를 이용하여 코팅된 금속필터의 내마모성이 감소할 수 있으며 여과 과정에서 금속이온이 생성될 수 있다.
만약 백금 분말이 5중량% 미만일 경우 이를 이용하여 코팅된 금속필터의 산화 촉매 효과가 감소할 수 있으며, 10 중량% 초과일 경우 비용이 증가하여 경제성이 떨어질 수 있다.
상기 바인더는 다이아몬드 나노분말 및 백금 분말 혼합물을 금속에 코팅시킬 수 있는 코팅 분야에서 사용되는 다양한 바인더를 사용할 수 있다.
본 발명에서의 금속필터는 산화 촉매제인 백금과 다이아몬드를 혼합 코팅시켜 여과 과정에서 금속 이온이 생성되지 않고 다이아몬드 코팅에 의해 마모가 매우 적으며 백금의 산화 촉매제 효과로 인해 증류과정에서 생성된 부산물인 NM3P(N-methyl-3-pyrrolin-2-one)을 제거하는 것일 수 있다.
마지막으로, 2차 여과된 NMP를 3차 감압 증류하여 정제한다.
상기 감압 증류는 압력을 감소시켜 낮은 압력에서는 물질의 끓는점이 내려가는 현상을 이용하여 시행하는 분리법이다. 상압에서 끓는점까지 가열하면 분해할 우려가 있는 물질을 증류할 때 사용한다. 본 발명에서의 감압 증류는 NMP의 증류과정에서 NMP가 고온에 노출되어 생성되는 부산물인 NM3P의 생성을 줄이기 위한 것일 수 있다.
일 실시예에 있어서, 3차 증류의 증류 온도는 80~100℃일 수 있다.
일 실시예에 있어서, 상기 3차 증류의 감압 증류는 100~400밀리바(mbar)에서 진행하는 것일 수 있다.
본 발명의 일 실시예에 따른 정제방법을 통해 정제된 NMP는 가구, 페인트 신나, 수지코팅 또는 비철금속 분야 등에 주로 사용되는 공업용 NMP로 정제되는 것일 수 있다.
이하, 구체적인 실시예와 비교예를 통하여 본 발명의 구성 및 그에 따른 효과를 보다 상세히 설명하고자 한다. 그러나, 본 실시예는 본 발명을 보다 구체적으로 설명하기 위한 것이며, 본 발명의 범위가 이들 실시예에 한정되는 것은 아니다.
[실시예 1]
먼저, 불순물이 함유된 N-메틸-2-피롤리돈(NMP)을 증류하여 1차 정제하였다.
불순물이 함유된 NMP는 삼성 및 하이닉스의 반도체 제조 공정에서 사용된 폐유기용제를 사용하였다.
상기 불순물이 함유된 NMP를 1차 증류탑에 투입하고 160~170℃의 온도에서 상압 증류 후 응축하여 불순물 및 수분을 1차 정제하였다.
다음으로, 1차 정제된 NMP를 습식 전자석 필터에 1차 여과시켜 미량의 자성체 및 일부 극성물질을 분리하였다.
상기 1차 여과된 NMP를 2차 증류탑에 투입하고 120~130℃의 온도에서 상압 증류 후 응축하여 남은 불순물 및 수분을 2차 정제하였다. 2차 정제한 NMP 100중량%에 대하여 질산암모늄 0.2중량%를 첨가하였다.
다음으로, 2차 정제된 NMP를 금속필터에 2차 여과시켜 NM3P와 같은 부산물을 제거하였다. 상기 금속필터는 다이아몬드 나노분말 80중량%, 백금 분말 10중량% 및 바인더 10중량%로 구성되는 혼합 코팅제를 이용하여 코팅 처리된 금속필터를 사용하였다.
상기 2차 여과된 NMP를 3차 증류탑에 투입하고 80~90℃의 온도, 200밀리바(mbar)의 압력에서 감압 증류 후 응축하여 불순물 및 수분을 3차 정제하여 최종 정제된 NMP를 수득하였다. 상기의 정제방법으로 정제한 NMP를 실시예 1로 명명하였다.
[비교예 1]
실시예 1과 동일한 방법으로 정제하였으나, 금속필터 및 질산암모늄을 사용하지 않고 정제한 NMP를 비교예 1로 명명하였다.
[비교예 2]
실시예 1과 동일한 방법으로 정제하였으나, 금속필터를 사용하지 않고 정제한 NMP를 비교예 2로 명명하였다.
[비교예 3]
실시예 1과 동일한 방법으로 정제하였으나, 전자석 필터를 사용하지 않고 정제한 NMP를 비교예 3으로 명명하였다.
[비교예 4]
실시예 1과 동일한 방법으로 정제하였으나, 감압 증류법을 사용하지 않고 정제한 NMP를 비교예 4로 명명하였다.
[비교예 5]
실시예 1과 동일한 방법으로 정제하였으나, 전자석 필터 및 금속필터 여과 과정과 질산암모늄 첨가 과정을 제외하고 정제한 NMP를 비교예 5로 명명하였다.
[실험예 1: NMP 순도 및 NM3P 함량 비교]
실시예 1 및 비교예 1 내지4의 NMP 순도와 NM3P의 함량을 알아보기 위해 각 시료를 분석하였다.
NMP의 순도 분석은 시료에 함유되어 있는 수분량을 측정하는 Karl Fischer 법을 이용하였다. Karl Fischer 법의 원리는 요오드화물 이온을 함유한 수분측정용 시약을 전해하여 요오드를 발생시킨 다음 요오드가 정량적으로 물과 반응하는 것을 이용하여 전해에 필요한 전기량으로부터 수분을 측정하는 방식이다.
NM3P 함량은 GC-FID 분석을 통해 각 시료에 포함된 NM3P의 함량을 확인하였다.
실시예 1 및 비교예 1 내지4의 NMP 순도 및 NM3P 함량을 비교한 결과를 하기 표 1에 나타내었다.
| 실시예 1 | 비교예 1 | 비교예 2 | 비교예 3 | 비교예 4 | 비교예 5 | |
| NMP 순도(%) | 99.1 | 97.5 | 98.5 | 98.5 | 98.7 | 94.5 |
| NM3P 함량 (중량%) |
- | 0.22 | 0.12 | 0.08 | 0.06 | 0.25 |
표 1에 나타낸 바와 같이, 비교예 1내지 5와 비교하여 실시예 1에서는 NM3P가 검출되지 않았다. 추가로, 여과 과정을 전부 제외하고 질산암모늄도 첨가하지 않은 비교예 5와 비교하여 비교예 1내지 4는 NMP 순도가 증가하고 NM3P 함량이 감소하는 것을 확인하여 본 발명에 따른 금속필터와 전자석 필터의 여과 처리 및 질산암모늄의 첨가가 NMP 순도와 NM3P 함량에 영향을 주는 것으로 판단된다.
Claims (3)
- 불순물이 함유된 N-메틸-2-피롤리돈(NMP)을 증류하여 정제하는 1차 정제 단계;
1차 정제된 NMP를 전자석 필터로 여과하는 1차 여과 단계;
1차 여과된 NMP를 재증류하여 정제하는 2차 정제 단계;
2차 정제된 NMP에 질산암모늄을 첨가한 후 금속으로 이루어진 다양한 규격의 메쉬망을 여러겹으로 중첩하여 필터효과를 내는 금속필터로 여과하되, 상기 금속필터는 다이아몬드 나노분말 75~85중량%, 백금 분말 5~10중량% 및 바인더 5~20중량%로 구성되는 혼합 코팅제로 코팅된 것인, 2차 여과 단계; 및
2차 여과된 NMP를 감압 증류하여 정제하는 3차 정제 단계; 를 포함하는 것인, 폐유기용제의 친환경 정제방법.
- 삭제
- 삭제
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| KR1020230005933A KR102530876B1 (ko) | 2023-01-16 | 2023-01-16 | 폐유기용제의 친환경 정제방법 |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| KR1020230005933A KR102530876B1 (ko) | 2023-01-16 | 2023-01-16 | 폐유기용제의 친환경 정제방법 |
Publications (1)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| KR102530876B1 true KR102530876B1 (ko) | 2023-05-10 |
Family
ID=86386011
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| KR1020230005933A KR102530876B1 (ko) | 2023-01-16 | 2023-01-16 | 폐유기용제의 친환경 정제방법 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| KR (1) | KR102530876B1 (ko) |
Cited By (1)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| KR102662139B1 (ko) * | 2023-11-13 | 2024-05-02 | 덕산실업(주) | Nmp의 정제 방법 및 정제 장치 |
Citations (2)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| KR101134663B1 (ko) | 2011-08-24 | 2012-04-09 | 재원산업 주식회사 | 유기용제의 정제방법 및 유기용제 |
| KR20180069284A (ko) * | 2016-12-15 | 2018-06-25 | 재원산업 주식회사 | 폐 n-메틸-2-피롤리돈 혼합액의 정제 방법 |
-
2023
- 2023-01-16 KR KR1020230005933A patent/KR102530876B1/ko active IP Right Grant
Patent Citations (2)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| KR101134663B1 (ko) | 2011-08-24 | 2012-04-09 | 재원산업 주식회사 | 유기용제의 정제방법 및 유기용제 |
| KR20180069284A (ko) * | 2016-12-15 | 2018-06-25 | 재원산업 주식회사 | 폐 n-메틸-2-피롤리돈 혼합액의 정제 방법 |
Cited By (1)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| KR102662139B1 (ko) * | 2023-11-13 | 2024-05-02 | 덕산실업(주) | Nmp의 정제 방법 및 정제 장치 |
Similar Documents
| Publication | Publication Date | Title |
|---|---|---|
| KR102530876B1 (ko) | 폐유기용제의 친환경 정제방법 | |
| KR101899296B1 (ko) | 폐 n-메틸-2-피롤리돈 혼합액의 정제 방법 | |
| JP5791262B2 (ja) | 高純度ｎ−メチル−２−ピロリドンの製造方法 | |
| CN110637002B (zh) | 六氟-1,3-丁二烯的制造方法 | |
| KR101134663B1 (ko) | 유기용제의 정제방법 및 유기용제 | |
| CN110357227B (zh) | 一种复合盐类废水中选择性电吸附卤素离子的方法 | |
| EP3932905B1 (en) | Method for purifying waste n-methyl-2-pyrrolidone mixture solution | |
| CN101066941A (zh) | 烷基芳香族磺酸铁的制备方法 | |
| CN110157538B (zh) | 基于绿色溶剂废油处理 | |
| KR101663481B1 (ko) | 회수 n-메틸-2-피롤리돈 혼합액의 정제 방법 및 이를 이용한 폴리비닐리덴- 다이플루오라이드 용액 제조방법 | |
| CN111804704B (zh) | 一种四氯铝酸钠固渣的处理方法 | |
| KR102652080B1 (ko) | Hcfo-1233zd를 건조시키는 방법 | |
| TWI751563B (zh) | 三氰基己烷純化方法 | |
| KR20150085065A (ko) | N-알킬피롤리돈을 정제하는 방법 | |
| MXPA04010021A (es) | Procedimiento para fabricacion de elastomeros purificados a partir de solucion. | |
| TW201726612A (zh) | 二甲亞碸之純化方法 | |
| CN103771422A (zh) | 炼油废催化剂联合制备白炭黑和聚合三氯化铝 | |
| KR101776268B1 (ko) | N-메틸피롤리돈의 정제 방법 | |
| CN105622415B (zh) | 一种提升乙酸乙酯品质的方法 | |
| US20150093316A1 (en) | Purification of pf5 | |
| CN101597241B (zh) | 一种提纯超净高纯度乙腈的方法 | |
| KR102662007B1 (ko) | N-메틸-2-피롤리돈 혼합액의 정제방법 | |
| CN112661643A (zh) | 乙酸异戊脂类废液提纯处理方法 | |
| CN116924339B (zh) | 一种从全氟烷基碘下游产品生产尾液中回收碘的方法 | |
| CN108101292A (zh) | 处理尿液获得饮用水的方法 |
Legal Events
| Date | Code | Title | Description |
|---|---|---|---|
| E701 | Decision to grant or registration of patent right | ||
| GRNT | Written decision to grant |