KR19980014832A - 팔라듐의 회수방법 - Google Patents

Abstract

팔라듐이 담지되어 있는 담체를 포함하는 촉매를 금속염화물의 수용액에 넣고 교반하여 상기 수용액 중에서 염소 이온과 팔라듐과의 착물을 형성하는 단계; 상기 수용액을 여과시켜 상기 담체를 제거하는 단계; 담체가 제거된 상기 수용액에 환원제를 가하여 환원반응을 실시함으로써 상기 염소 이온과 팔라듐과의 착물로부터 팔라듐을 석출하는 단계; 및 상기 석출된 팔라듐을 상기 수용액으로부터 분리 및 건조시키는 단계를 포함하는 것을 특징으로 하는 팔라듐의 회수방법이 개시된다. 본 발명에 따른 팔라듐의 회수방법에 의하면 인체에 유독한 시약을 사용하지 않으며 고온 고압의 반응을 필요로 하지 않으므로 공정을 저렴하고 안전하게 수행할 수 있을 뿐 아니라 담체를 파괴하지 않으면서 팔라듐을 회수할 수 있다는 잇점이 있다.

Description

팔라듐의 회수방법

본 발명은 폐기되는 촉매로부터 팔라듐을 선택적으로 용해하여 회수하는 방법에 관한 것으로서, 보다 상세하게는 공정단가를 저렴하게 하고 공정을 안전하게 수행할 수 있는 팔라듐의 회수방법에 관한 것이다.

최근들어 전세계적으로 환경에 대한 관심이 높아지면서 환경오염 문제가 국가적인 차원에서 관리되고 있다. 환경오염은 크게 대기 오염, 수질 오염, 토양 오염 등으로 대별될 수 있다. 이중, 특히 대기 오염에 의한 현상으로는 염화불화수소 (CFC)의 사용으로 인한 오존층의 파괴, 화석 연료 사용시 발생하는 이산화탄소에 의한 지구 온실화 등을 들 수 있다.

이러한 대기 오염 문제는 특히 정유산업이나 석유 화학공업 분야에서 심각하게 야기되고 있으며, 최근에는 급속하게 사용이 늘어나고 있는 자동차로 인한 대기 오염문제가 심각하게 대두되고 있는 실정이다.

대기오염물질 중 가장 큰 비중을 차지하고 있으면서 심각한 문제를 일으키고 있는 주요한 유해성분은 탄화수소, 일산화탄소, 질소산화물 등이다.

따라서, 이들 삼원 오염원을 제거하는 방법에 대한 연구가 지속적으로 진행되었으며, 그 결과 일산화탄소 및 탄화수소의 산화와 질소산화물의 환원을 동시에 수행하여 오염원을 정화시킬 수 있는 삼원촉매가 개발되었다. 삼원촉매는 허니콤 상에 γ-Al₂O₃슬러리를 도포하고 그위에 백금 (Pt), 팔라듐 (Pd) 또는 로듐 (Rh) 등의 귀금속을 담지시키거나 γ-Al₂O₃를 상기 예시된 귀금속과 혼합한 슬러리를 워시코팅 (washcoating)법에 의해 허니콤 상에 담지함으로써 제조된다. 이 삼원촉매는 영구적으로 사용될 수 있는 것이 아니기 때문에 수명이 다되면 교체를 하여야 하는데, 이때 삼원촉매에 담지되어 있는 귀금속을 그대로 폐기할 경우 막대한 비용과 자원의 손실이 초래된다.

따라서, 이들 귀금속을 회수하여 재이용하기 위하여 지속적으로 노력하여 왔다. 이중, 백금 또는 로듐 등을 회수하는 방법에 대한 연구는 많이 이루어진 반면, 팔라듐의 경우에는 회수방법에 대한 연구가 미비한 실정이다. 그러나, 최근 팔라듐이 촉매재료로서 사용되기 시작하면서 이를 회수하는 방법이 필요하게 되었다.

통상적으로 사용되고 있는 귀금속 회수방법으로는 백금, 이리듐 또는 로듐 등이 담체에 담지되어 있는 촉매를 800℃ 이상의 고온에서 염소화제에 노출시킨 다음, 그 생성물을 물에 흡수시킨 후 분리하는 방법; 상기 생성물에 20 내지 60% 농도의 황산 또는 염산 용액을 가하고 5기압하에 100 내지 140℃의 온도에서 반응시켜서 슬러지 형태의 금속을 분리하는 방법; 또는 100 내지 600℃의 온도하에 불소 (F₂) 또는 불화수소 (HF)를 공급하여 불소화시킨 다음 귀금속을 회수하는 방법 등이 있다.

그러나 전술한 방법을 사용할 경우, 사용되는 시약들의 대부분이 인체에 유독하므로 안전성의 문제가 있고, 공정을 고온 및 고압의 조건하에서 실시하여야 하므로 장치가 복잡해져서 비용이 많이 든다는 단점이 있다. 또한, 회수공정 중에 담체가 파괴되어 재이용할 수 없게 되므로 바람직하지 않다.

본 발명이 이루고자 하는 기술적 과제는 촉매로부터 안전하고 저렴하게 팔라듐을 회수하는 방법을 제공하는 것이다.

본 발명의 기술적 과제를 이루기 위하여 본 발명에서는 a) 팔라듐이 담지되어 있는 담체를 포함하는 촉매를 금속염화물의 수용액에 넣고 교반하여 상기 수용액 중에서 염소 이온과 팔라듐과의 착물을 형성하는 단계; b) 상기 수용액을 여과시켜 상기 담체를 제거하는 단계; c) 담체가 제거된 상기 수용액에 환원제를 가하여 환원반응을 실시함으로써 상기 염소 이온과 팔라듐과의 착물로부터 팔라듐을 석출하는 단계; 및 d) 상기 석출된 팔라듐을 상기 수용액으로부터 분리 및 건조시키는 단계를 포함하는 것을 특징으로 하는 팔라듐의 회수방법이 제공된다.

상기 본 발명에 따른 팔라듐의 회수방법에 있어서, 상기 담체로는 촉매분야에서 통상 사용되는 것이면 특별히 한정되지 않는데, 바람직하게는 알루미나, 실리카, 제올라이트, 지르코니아 등으로부터 선택될 수 있으며, 상기 금속염화물은 바람직하게는 염화나트륨, 염화칼슘 또는 염화바륨으로부터 선택될 수 있다. 또한, 상기 단계 a)에서 교반은 상온 및 상압하에서 12 내지 13시간 동안 실시하는 것이 바람직하며, 상기 단계 c)에서는 염소이온 농도가 0.5 내지 2N, 상기 환원제가 수소화붕소나트륨 (NaBH₄)인 것이 바람직하다.

이하, 실시예를 들어 본 발명을 보다 상세히 설명할 것이나 본 발명이 이에 한정되는 것은 아니다.

실시예 1

알루미나 10g을 증류수 50g에 용해시킨 용액에 질산팔라듐 (Pd(NO₃)₂) 0.125g을 넣어 상기 알루미나에 질산팔라듐을 함침시킨 다음, 400℃에서 열처리하여 촉매인 5중량%Pd/Al₂O₃를 제조하였다. 다음으로, 증류수 1ℓ에 염화나트륨 58.5g을 용해시켜서 수용액 중의 염소이온 농도가 1N인 금속염화물의 수용액을 제조한 다음, 이 수용액에 상기 촉매 1g을 가하고 12시간 동안 교반하였다. 교반후, 촉매가 용해된 금속염화물의 수용액을 여과하여 담체인 알루미나를 제거하고 주황색을 띄는 여과액을 수득하였다. 이어서, 상기 여과액에 0.0045몰의 수소화붕소나트륨 (0.17g)을 가하여 환원반응을 실시함으로써 팔라듐 0.0041g을 수득하였다. 회수율: 86%.

실시예 2

염화나트륨 대신에 염화칼슘을 사용하는 것을 제외하고는 실시예 1에서와 동일한 방법으로 팔라듐 0.0043g을 수득하였다. 회수율: 90%.

실시예 3

담체로서 알루미나 대신에 실리카를 사용하는 것을 제외하고는 실시예 1에서와 동일한 방법으로 팔라듐 0.0043g을 수득하였다. 회수율: 90%

비교예

염화나트륨 대신에 질산나트륨을 사용한 것을 제외하고는 실시예 1에서와 동일한 방법으로 반응을 실시하였으나, 팔라듐을 회수할 수 없었다. 회수율: 0%

본 발명에 따른 팔라듐의 회수방법에 의하면 인체에 유독한 시약을 사용하지 않으며 고온 고압의 반응을 필요로 하지 않으므로 공정을 저렴하고 안전하게 수행할 수 있을 뿐 아니라 담체를 파괴시키지 않으면서 팔라듐을 회수할 수 있다는 잇점이 있다.

Claims (5)

1. a) 팔라듐이 담지되어 있는 담체를 포함하는 촉매를 금속염화물의 수용액에 넣고 교반하여 상기 수용액 중에서 염소 이온과 팔라듐과의 착물을 형성하는 단계;

   b) 상기 수용액을 여과시켜 상기 담체를 제거하는 단계;

   c) 담체가 제거된 상기 수용액에 환원제를 가하여 환원반응을 실시함으로써 상기 염소 이온과 팔라듐과의 착물로부터 팔라듐을 석출하는 단계; 및

   d) 상기 석출된 팔라듐을 상기 수용액으로부터 분리 및 건조시키는 단계를 포함하는 것을 특징으로 하는 팔라듐의 회수방법.
2. 제1항에 있어서, 상기 금속염화물이 염화나트륨, 염화칼슘 또는 염화바륨으로부터 선택된 것임을 특징으로 하는 팔라듐의 회수방법.
3. 제1항에 있어서, 상기 수용액중의 염소이온 농도가 0.5 내지 2N인 것을 특징으로 하는 팔라듐의 회수방법.
4. 제1항에 있어서, 상기 환원제가 수소화붕소나트륨 (NaBH₄)인 것을 특징으로 하는 팔라듐의 회수방법.
5. 제1항에 있어서, 상기 단계 a)에서 교반을 상온 및 상압의 조건하에 12 내지 13시간 동안 실시하는 것을 특징으로 하는 팔라듐의 회수방법.