KR20040058505A

KR20040058505A - 도금 폐수로부터 용매 추출법을 이용한 중금속의 회수 방법

Info

Publication number: KR20040058505A
Application number: KR1020020084736A
Authority: KR
Inventors: 김성규; 오종기; 이화영
Original assignee: 한국과학기술연구원
Priority date: 2002-12-27
Filing date: 2002-12-27
Publication date: 2004-07-05
Also published as: KR100458402B1

Abstract

본 발명은 도금 폐수로부터 중금속을 회수하는 방법에 관한 것으로, 보다 상세하게는 용매 추출법을 이용하여 도금 폐수 내의 철, 아연, 구리 및 니켈 등의 중금속을 회수하는 방법에 있어서, 추출제로서 비누화하지 않은 상태의 2-에틸헥실 하이드로겐 2-에틸헥실포스페이트를 제3상 방지제와 함께 유기용매와 혼합한 유기용액을 사용하여 도금 폐수로부터 철과 아연을 추출하여 회수하는 제1 추출 단계 및 상기 추출제를 비누화한 상태로 제3상 방지제와 함께 유기용매와 혼합한 유기용액을 사용하여 제1 추출 단계에서 철과 아연이 추출된 도금 폐수로부터 구리와 니켈을 추출하여 회수하는 제2 추출 단계를 포함하는 것을 특징으로 하는 도금 폐수로부터 중금속의 회수 방법에 관한 것이다.

본 발명의 방법을 이용하여 도금 폐수로부터 용매 추출법에 의해 중금속을 회수하면, 철과 아연 및 구리와 니켈의 선택적 분리·회수가 가능하고, 폐자원을 자원화 할 수 있어 경제적인 회수 방법을 제공함은 물론 공정이 간편하고 중금속의 회수율과 농축 효과가 높은 장점이 있다

Description

도금 폐수로부터 용매 추출법을 이용한 중금속의 회수 방법{Recovery of Heavy Metals from Electroplating Waste Water by Solvent Extraction}

본 발명은 도금 폐수로부터 중금속을 회수하는 방법에 관한 것으로, 보다 상세하게는 추출제로 2-에틸헥실 하이드로겐 2-에틸헥실포스페이트를 사용하여 철, 아연, 구리 및 니켈 등의 중금속이 함유된 도금 폐수로부터 용매 추출법을 이용한 중금속의 회수 방법에 관한 것이다.

국내에는 전국적으로 약 3,000여개의 군소업체들이 도금업을 수행하고 있는 것으로 추정하고 있으며, 이들 한 업소에서 평균 40 톤/일의 폐수를 방류한다면 년간 36백만톤의 폐수가 발생되어 이를 환경처리하면 360,000 톤/년의 슬러지가 발생된다.

이러한 도금 폐수의 처리에 있어 가장 큰 문제점으로는 최종 도금잔류액과 수세수 등이 혼합되어 배출되고 또한 AA계(산·알칼리계), Cr계(크롬계) 및 CN계(시안계)의 폐수가 발생하는데, 이를 분리 배출하여 처리하는 것보다 혼합계 도금 폐수로 집수하여 처리하기 때문에 단일폐수에 비해 처리효율이나 중금속 제거율이 떨어지는 것은 물론 처리비가 고가로 제조공정비의 원가부담을 가중시키는 요인이되고 있다. 현재의 처리 방법은 각종 성분의 도금 폐수를 단순 환원 및 산화 그리고 중화공정으로 처리하여 중금속 슬러지를 배출하는 초보적인 단계로서, 이 경우 앞에서 언급한 바와 같이 고함량의 중금속 슬러지로 인한 오염문제와 함께 유효자원이 낭비되고 있는 실정이다.

도금 폐수 중에는 철, 아연, 구리 및 니켈 등 중금속이 함유되어 있어 이들을 선택적으로 회수하기 위한 처리 방법이 수반되어야 한다. 도금 폐수로부터 중금속을 회수하기 위한 연구는 많이 이루어지고 있으나 아직까지 경제적이고 실용적인 기술이 미진하기 때문에 대부분의 금속성분은 슬러지로 회수되어 환경처리하는 것이 일반적이다. 현재까지 연구되고 있는 중금속 처리 방법은 여러 문헌 [Hydrometallurgy 8(1982) 제309페이지; Plating and Surface Finishing 77-7(1990) 제22페이지; Metal Finishing 90-1A(1992) 제786페이지] 및 미국 특허 제6,214,233호, 제6,315,906호 및 제6,346,195호에 기재되어 있다.

상기 처리 방법 중 황산처리법은 대표적인 습식처리법 중의 하나로 도금 슬러지를 황산으로 용해시킨 다음 아연 분말을 가하면 이온화경향 차이에 의해서 아연 분말이 용해되면서 카드뮴 금속이 석출된다. 그리고 아연 용해액은 전해채취에 의해 음극표면에 아연금속을 석출시켜 아연/카드뮴을 분리·회수한다. 그러나 농축된 아연을 완전하게 회수할 수 없기 때문에 일정량의 아연이 용액 중에 잔류하게 되어 별도의 수처리가 필요하다.

또한, 염화휘발법은 아연, 카드뮴, 동 등을 염소화하여 펠렛으로 만든 다음 1,250℃ 정도의 고온에서 연소하여 아연, 카드뮴, 동의 염화물이 생성되어 휘발하게 된다. 폐가스와 함께 휘발된 아연, 카드뮴, 동의 염화물은 물을 사용하여 흡수함으로써 폐가스와 분리시킨다. 이러한 방법으로 얻은 금속 수용액을 철분말에 의한 세멘테이션과 pH 조절에 의한 침전법 등에 의해 동, 철 및 아연을 회수하고, 잔류 용액에 황화나트륨(Na₂S)을 가하여 카드뮴설파이드(CdS)로 회수하여 카드뮴 제조원료로 재사용한다. 그러나 염화물로 전환 후 회수 공정이 복잡하고, 크롬이나 니켈은 휘발하지 않고 펠렛 중에 그대로 남게 되기 때문에 이들 금속을 회수하고자 하는 경우에는 별도의 처리 공정을 필요로 한다.

한편, 용매추출법은 일명 액체이온교환법(Liquid Ion Exchange)이라고도 하며, 수용액 중에 존재하는 특정 금속이온을 추출하기 위해서 수용액과 불용성의 유기용액을 일정 상비로 접촉시킨 뒤 정치하면 수용액과 유기용액이 비중 차이에 의해 상분리되면서 목적 성분이 두 상 사이에서 분배되는 현상을 이용하여 목적 성분을 유기용액으로 이동시켜 추출하는 성분 분리 방법이다. 이 방법은 공정의 단순성과 효율적인 추출분리의 가능성 그리고 계속적인 추출제의 개발로 인하여 기존의 제련법을 대신하여 희유금속은 물론 상용 비철금속 및 원자력산업과 관련된 특수금속의 제련분야에 그 응용범위가 확대되고 있다.

도금 폐수로부터 직접 용매 추출법에 의해 중금속을 분리·회수할 경우에는 도금 슬러지로부터 중금속을 회수하는 방법에 비해 공정이 간편해짐은 물론, 회수 후 잔류 폐수의 중화시에 발생되는 슬러지의 양을 상당히 감소시킬 수 있는 장점이 있다. 도금 폐수 중의 중금속은 양이온이기 때문에 양이온 교환 추출제를 사용하여야 하는데, 이때 추출제로 디에틸헥실포스포릭산(D2EHPA)을 사용하면 추출시 수소 이온의 증가로 수상의 pH가 감소하여 추출율이 저하되는 단점이 있다. 그리고 나프텐산(Naphthenic Acid) 또는 베르샤트산 10(Versatic Acid-10)을 사용할 경우에는 금속의 추출율이 10% 정도로서 다른 양이온 추출제보다 추출 효과가 매우 저조하다.

따라서 본 발명은 이러한 종래 기술의 문제점을 감안하여 안출된 것으로, 종래의 도금 폐수로부터 중금속 회수 방법이 갖는 공정이 복잡하고 처리후에는 환경오염을 방지하기 위해 잔류물에 대한 별도의 수처리 공정이 요구되는 단점을 해소할 수 있는 도금 폐수로부터 용매 추출법을 이용한 중금속의 회수 방법을 제공하는데 그 목적이 있다.

본 발명의 다른 목적은 도금 폐수 중의 중금속의 회수율과 농축 효과가 높고 철과 아연 그리고 구리와 니켈 등의 선택적 분리·회수가 가능하며, 중금속 회수후 잔류 폐수의 중화시 발생되는 슬러지의 양을 대폭 줄일 수 있어 환경오염을 최소화할 수 있는, 도금 폐수로부터 용매 추출법을 이용한 중금속의 회수 방법을 제공하는 것이다.

상기 본 발명의 목적은 용매 추출법을 이용하여 도금 폐수 내의 철, 아연, 구리 및 니켈 등의 중금속을 회수함에 있어서, 추출제로서 2-에틸헥실 하이드로겐 2-에틸헥실포스페이트를 비누화하지 않고 사용하여 용매추출법에 의해 철과 아연을회수하는 제1 추출 단계; 비누화한 추출제를 사용하여 용매추출법에 의해 구리와 니켈을 회수하는 제2 추출 단계를 포함하는 것을 특징으로 하는 도금 폐수로부터 용매 추출법을 이용한 중금속의 회수 방법에 의해 달성된다.

보다 구체적으로, 본 발명은 용매 추출법을 이용하여 도금 폐수 내의 철, 아연, 구리 및 니켈 등의 중금속을 회수하는 방법에 있어서, 추출제로서 비누화하지 않은 상태의 2-에틸헥실 하이드로겐 2-에틸헥실포스페이트를 제3상 방지제와 함께 유기용매와 혼합한 유기용액을 사용하여 도금 폐수로부터 철과 아연을 추출하여 회수하는 제1 추출 단계 및 상기 추출제를 비누화한 상태로 제3상 방지제와 함께 유기용매와 혼합한 유기용액을 사용하여 제1 추출 단계에서 철과 아연이 추출된 도금 폐수로부터 구리와 니켈을 추출하여 회수하는 제2 추출 단계를 포함하는 것을 특징으로 하는 도금 폐수로부터 중금속의 회수 방법을 제공한다.

상기한 바와 같이, 용매추출법은 수용액 중에 존재하는 특정 금속이온을 추출하기 위해서 수용액과 불용성의 유기용액을 일정 상비로 접촉시킨 뒤 정치하면 수용액과 유기용액이 비중 차이에 의해 상분리되면서 목적 성분이 두 상 사이에서 분배되는 현상을 이용하여 목적 성분을 유기용액으로 이동시켜 추출하는 성분 분리 방법이다.

이와 같은 용매 추출법을 사용하여 도금 폐수 내의 금속을 추출하는 본 발명의 금속 추출 방법에 있어서, 상기 제1 추출 단계에서 철과 아연을 분리·추출하기 위한 추출제인 2-에틸헥실 하이드로겐 2-에틸헥실포스페이트는 유기용매와 혼합한, 농도 20 부피% 내지 30 부피%의 유기용액으로서 비누화하지 않은 상태로 사용된다.상기 제1 추출 단계에서 중금속을 함유한 도금 폐수 대 유기용액의 비율인 상비(A/O)는 1 내지 3이고, 상기 제1 추출 단계에서 제3상이 생성되는 것을 방지하기 위해 추출제 함유 유기용액의 총부피를 기준으로 2 부피% 내지 4 부피%의 제3상 방지제를 상기 유기용액에 첨가한다.

상기 유기 용매는 등유, 헥산, 벤젠, 톨루엔 및 클로로포름 등을 포함하고, 이로 제한되지 않는다. 등유가 경제적인 면에서 바람직하다.

상기 제3상 방지제는 데카놀, 옥타놀, 도데카놀 등을 포함하고, 이로 제한되지 않는다. 데카놀이 일반적으로 사용된다.

제1 추출 단계 후에 구리와 니켈을 추출하는 제2 추출 단계에서 추출제 함유 유기용액중 추출제의 농도와 상비는 제1 추출 단계와 동일하고, 추출제의 비누화도는 10% 내지 14%이다. 상기 제2 추출 단계에서 제3상 방지제는 추출제 함유 유기용액의 총부피를 기준으로 4 부피% 내지 8 부피%의 양으로 첨가된다.

상기 도금 폐수로부터 중금속의 회수에 사용되는 추출제인 2-에틸헥실 하이드로겐 2-에틸헥실포스페이트는 유기 인산계로서 추출반응시 수소가 생성되며, 이로 인해 추출반응이 진행됨에 따라 각 추출조의 pH가 변하여 일정한 추출 조건의 유지가 매우 어렵기 때문에 이의 해결 방법으로 비누화 반응(saponification)을 행하고 있다.

일반적으로 비누화 반응은 유기산을 알칼리로 중화시키는 것을 의미하고, 용매 추출에서 비누화 반응은 양이온 교환 추출제에 NH₄OH와 같은 알칼리를 첨가하여추출제의 H⁺가 암모니아수의 NH₄ ⁺와 치환되고 동시에 물이 생성되는 현상이며 아래의 식과 같이 표현된다.

H₂R₂+ NH₄OH →NH₄(HR₂) + H₂O

비누화에 첨가되는 암모니아수의 양을 조절함으로써 추출 후의 평형산도를 조절하게 되며, 평형산도는 추출율에 지대한 영향을 미치게 된다. 그러나 과량의 암모니아수가 첨가될 경우 pH가 높아져 추출과정에서 금속의 수산화물이 침전되고, 유기금속의 3상이 형성되기 때문에 3상이 생성되지 않는 pH 범위 내에서 비누화 반응을 수행하여야 한다.

본 발명에서는 도금 폐수로부터 중금속을 회수하기 위해 상기 용매 추출법을 이용하되, 추출제로서 비누화하지 않은 2-에틸헥실 하이드로겐 2-에틸헥실포스페이트를 사용하여 용매 추출법에 의해 철과 아연을 회수하는 제1 추출 단계를 수행한 후, 추출제를 암모니아수로 비누화하여 도금 폐수 내의 구리와 니켈을 회수하는 제2 추출 단계를 수행한다.

본 발명에 의하면 상기한 도금 폐수로부터 철과 아연을 추출하는 제1 추출 단계에서 추출제인 2-에틸헥실 하이드로겐 2-에틸헥실포스페이트는 유기용매와 혼합 용액으로서 20 부피% 내지 30 부피%의 농도, 바람직하게는 25 부피%의 농도로 사용된다. 추출제의 농도가 20 부피% 미만일 때는 철과 아연의 추출율이 90% 이하로 감소하고, 30 부피%를 초과할 경우에는 제1 추출 단계에서 니켈과 구리가 일부 추출되어 선택적인 분리·회수가 곤란해진다.

상기한 제1 추출 단계에서 추출제는 암모니아수에 의한 비누화를 실시하지 않은 상태로 사용된다. 철과 아연은 비누화를 하지 않아도 pH 2 이하에서 거의 대부분 추출되나, 비누화를 행하여 pH가 증가하면 구리와 니켈이 상당량 추출된다.

도금 폐수와 유기용액의 상비(A/O)는 1 내지 3, 바람직하게는 2가 좋다. 여기서 상비(A/O)가 1∼3의 범위를 벗어날 때, 즉 상비(A/O)가 1보다 작은 경우 철과 아연의 추출율은 100% 정도이나 유기용액 내의 철과 아연의 농도가 너무 낮아 철과 아연의 회수에 효과적이지 못하며, 3보다 큰 경우는 유기용액 중의 철과 아연의 농축 효과는 매우 크나 이들의 추출율이 상당히 감소하게 된다.

그리고 상기한 제1 추출 단계에서 제3상 방지제는 추출제 함유 유기용액의 총부피를 기준으로 2 부피% 내지 4 부피%의 양으로 상기 유기용액에 첨가한다. 제3상 방지제의 첨가량이 2 부피% 미만일 때는 추출시 도금 폐수에 3상이 생겨 추출이 곤란하고, 4 부피%를 초과하면 아연의 추출율이 감소하게 된다.

상기한 제1 추출 단계에서 도금 폐수 내의 철과 아연은 100% 추출되고, 구리와 니켈은 추출되지 않고 도금 폐수 중에 잔류하여 철과 아연의 선택적 회수가 가능해진다.

상기와 같이 제1 추출 단계 후에 철과 아연이 추출된 도금 폐수를 2-에틸헥실 하이드로겐 2-에틸헥실포스페이트를 사용하여 2차 추출한다. 상기한 제2 추출 단계에서 추출제의 농도는 제1 추출 단계와 마찬가지로 20 부피% 내지 30 부피%이다. 그리고 상기 제2 추출 단계에서 추출제는 암모니아수에 의한 비누화 반응이 실시된 상태로 사용되며, 비누화도는 10% 내지 14%이다. 비누화도가 10% 미만일 경우구리와 니켈의 추출율이 저조하고, 비누화도가 14%를 초과할 경우에는 비누화도가 증가하여도 구리와 니켈의 추출율이 증가하지 않는다.

그리고 상기한 제2 추출 단계에서 도금 폐수과 유기용액의 상비(A/O)는 제1 추출 단계와 마찬가지로 1 내지 3으로 하고, 상기 제2 추출 단계에서 제3상 방지제의 첨가량은 추출제 함유 유기용액의 총부피를 기준으로 4 부피% 내지 8 부피%, 바람직하게는 6 부피%가 좋다. 추출제의 비누화도가 10% 이상에서는 pH가 4.5 이상으로 증가하여 제3상 방지제의 첨가량이 4 부피%보다 적으면 제3상이 생성되어 추출이 곤란해지고, 제3상 방지제의 첨가량이 8 부피% 이상에서는 구리의 추출율이 오히려 약간씩 감소하고 있다.

이와 같이 추출제를 비누화하여 추출하는 제2 추출 단계에서 도금 폐수 중에 함유된 구리와 니켈은 99% 이상 추출되어 1차 및 2차 추출을 거친 후 철, 아연, 구리 및 니켈을 거의 전부 회수할 수 있다. 따라서, 철, 아연, 구리 및 니켈 등의 금속성분이 제거된 도금 폐액을 중화처리할 경우, 중화제의 첨가량뿐만 아니라 중화후 발생되는 슬러지의 양을 대폭 줄일 수 있는 장점이 있다.

이하에 상기한 본 발명의 바람직한 실시예를 참고하여 더욱 상세하게 설명하나, 본 발명이 다음 실시예로만 제한되는 것은 아니다.

<실시예 1>

도금 폐수는 국내도금공단의 종합처리장에 유입되는 폐수로서, 이에 대한 성분 분석 결과는 하기 표 1과 같다. 표 1에서 보면 철과 아연이 각각 95 ppm 및 149 ppm 함유되어 있고, 구리는 122 ppm, 니켈이 130 ppm 정도 함유되어 있으며,그 외 크롬이 25 ppm 정도 함유되어 있다.

도금 폐수의 성분함량 (ppm)

성 분	Fe	Ni	Cu	Zn	Cr⁶⁺	CN	Cl^-	SO₄ ^2-	NO₃ ^-	NH₄ ⁺	F^-
조 성	95.2	130	122	149	<0.01	10.8	960	2900	790	150	108

상기한 도금 폐수를 추출제로서 비누화하지 않은 20 부피%의 2-에틸헥실 하이드로겐 2-에틸헥실포스페이트와 등유 혼합용액을 사용하여 상비(A/O) 2에서 데카놀의 첨가량을 변화시키면서 용매 추출법에 의해 금속을 추출하였고, 그 결과를 하기 표 2에 나타내었다. 이때 용매추출은 상기 도금 폐수와 유기용액을 함유한 시험관을 왕복교반기에 장치하여 1시간 동안 혼합한 후 30분 정도 정치하면 도금 폐수와 유기용액의 상분리가 이루어지며, 상 분리후 일정량의 도금 폐수를 채취하여 철, 아연, 구리 및 니켈 등의 금속성분을 분석하였다.

데카놀 첨가량 변화에 따른 각 금속의 추출율 및 농도

데카놀첨가량	철	아연	구리	니켈
데카놀첨가량	추출율(%)	농도(ppm)	추출율(%)	농도(ppm)	추출율(%)	농도(ppm)	추출율(%)	농도(ppm)
0 부피%	-	-	-	-	-	-	-	-
2 부피%	90	171.4	92	274.2	0.6	1.5	0.4	1.0
4 부피%	89	169.5	91	271.2	0.53	1.3	0.4	1.0
6 부피%	90	171.4	85	253.3	0.61	1.5	0.38	0.99
8 부피%	90	171.4	80	238.4	0.58	1.4	0.38	0.99

표 2에 나타낸 바와 같이, 데카놀을 첨가하지 않은 경우에는 추출시 제3상이생겨 추출반응이 곤란하였다. 그리고 데카놀을 첨가한 경우에는 도금 폐수 중 철은 90% 정도 추출되고, 이후 데카놀의 첨가량에 관계없이 추출율이 거의 일정하게 나타나고 있으며, 추출제 함유 유기용액 중에는 171 ppm 정도의 철이 함유된다. 이에 반하여 아연은 데카놀 첨가량 4 부피%까지는 추출율이 91 내지 92% 정도로 일정하고 유기용액 중에 아연의 농도는 274 ppm 정도이나, 데카놀 첨가량이 6 부피%에서는 추출율이 85% 정도로 감소하고 데카놀 첨가량이 8 부피%로 증가하면 추출율이 80%까지 감소하여 유기용액 내 아연의 농도는 약 238 ppm에 그치고 있다.

한편, 구리와 니켈은 추출제를 비누화하지 않은 관계로 데카놀 첨가량의 증가에 관계없이 추출율이 각각 0.6% 및 0.4% 정도로 거의 추출되지 않고 있어 유기용액에는 구리와 니켈이 각각 1.5 ppm 및 1 ppm 정도만이 함유되어 있다.

<실시예 2>

실시예 1과 동일한 방법으로 추출하되, 추출제인 2-에틸헥실 하이드로겐 2-에틸헥실포스페이트의 농도는 25 부피%로 하고, 데카놀 첨가량을 5 부피%로 하여 비누화도를 변화시키면서 용매 추출법에 의해 금속을 추출하였으며, 그 결과를 표 3에 나타내었다.

비누화도 변화에 따른 각 금속의 추출율 및 농도

비누화도(%)	철	아연	구리	니켈
비누화도(%)	추출율(%)	농도(ppm)	추출율(%)	농도(ppm)	추출율(%)	농도(ppm)	추출율(%)	농도(ppm)
0	99	188.5	99	292	0.6	1.5	0.4	1
4	99	188.5	100	298	30	73.2	14	36.4
8	100	190.4	100	298	85	207.4	61	158.6
10	100	190.4	100	298	96	234.2	95	247
14	100	190.4	100	298	99	241.6	99	257.4
16	100	190.4	100	298	99	241.6	99	257.4

이와 같이 하여 표 3에서 보는 바와 같이 철과 아연은 비누화도 0%에서 추출율이 모두 99%로 거의 대부분 추출되고 있고, 이후 비누화도가 증가하여도 추출율에는 변화가 없으며 유기상 내에는 철과 아연이 각각 약 190 ppm 및 298 ppm 정도 함유된다.

한편 구리와 니켈은 비누화도 0%에서 추출율이 각각 0.6% 및 0.4% 정도로 거의 추출되지 않고 있으나, 이후 비누화도가 증가함에 따라 구리와 니켈의 추출율이 증가하여 비누화도 4%에서는 구리와 니켈의 추출율이 각각 30% 및 14%로 증가하고 비누화도 10%에서는 96% 및 95%로 급격히 증가하고 있다. 그리고 비누화도가 14%로 증가하면 구리와 니켈의 추출율이 99%로 나타나 거의 대부분 추출되어 유기상 내에는 구리와 니켈이 각각 약 242 ppm 및 257 ppm 정도로 함유되고 있으나, 비누화도가 14% 이상으로 증가하면 구리와 니켈의 추출율에는 변화가 없는 것으로 나타나고 있다.

따라서, 추출제를 비누화하지 않고 도금 폐수 내의 철과 아연을 1차 추출하고, 추출제를 10% 내지 14% 정도 비누화하여 잔류 폐수를 추출하면 철과 아연 및 구리와 니켈을 거의 대부분 선택적으로 분리·회수할 수 있음을 알 수 있다.

<실시예 3>

실시예 2와 동일한 방법으로 추출하되, 추출제를 비누화하지 않고 데카놀을 4 부피% 첨가하여 상비를 변화시키면서 도금 폐수를 1차 추출하고 난 다음, 추출제의 비누화도를 12%로 하고, 추출제 함유 유기용액의 총부피를 기준으로 6 부피%의 데카놀을 첨가하여 상비를 변화시키면서 잔류 폐수를 2차 추출하였으며, 그 결과를 하기 표 4에 나타내었다.

상비(A/O) 변화에 따른 각 금속의 추출율 및 농도

상 비(A/O)	1차 추출(비누화도 0%)	2차 추출(비누화도 12%)
	철	아연	구리	니켈
	추출율(%)	농도(ppm)	추출율(%)	농도(ppm)	추출율(%)	농도(ppm)	추출율(%)	농도(ppm)
0.5	100	47.6	100	74.5	100	61	100	65
1	100	95.2	100	149	100	122	100	130
2	99	188.5	99	292	99	241.6	99	257.4
3	95	271.3	96	429.1	96	351.4	96	374.4
4	80	304.6	82	488.7	78	380.6	79	410.8

표 4에서와 같이 제1 추출 단계에서, 상비(A/O)가 0.5일 경우 철과 아연의 추출율은 100%이나 유기상 내 농축 효과는 감소하여 유기상 내의 농도는 각각 47.6 ppm 및 74.5 ppm 정도로 매우 낮게 나타나고 있다. 이에 반해 상비 2에서도 추출율이 99% 정도로 나타나 거의 대부분 추출되고 있으며, 상비 증가에 따른 유기상내 농축 효과도 양호하여 유기상 내의 농도가 철은 188.5 ppm, 아연은 292 ppm으로 나타나고 있다. 또 상비가 3으로 증가하면 추출율은 다소 감소하여 철은 95% 그리고 아연은 96%로 나타나고 있으나, 유기상 내의 농도는 철과 아연이 각각 271.3 ppm및 429.1 ppm으로 매우 높게 농축되고 있다. 그러나 상비가 4 이상으로 증가하면 철과 아연의 추출율이 80% 및 82%로 상당히 감소하고 유기상 내의 농도도 304.6 ppm 및 488.7 ppm 정도로, 추출율 감소뿐만 아니라 상비 증가에 따른 농축 효과도 저조하게 나타나고 있다.

한편, 구리와 니켈도 마찬가지로 상비(A/O) 0.5에서 추출율은 100%에 달하나 유기상 내의 농도는 61 ppm 및 65 ppm에 그치고 있다. 그리고 상비가 3으로 증가하면 구리와 니켈은 96%가 추출되어 유기상 내의 농도가 351.4 ppm 및 374.4 ppm에 달하여 농축 효과가 상당히 높게 나타나고 있으나, 상비가 4 이상으로 증가하면 구리와 니켈의 추출율이 78% 및 79% 정도로 상당히 감소하고, 이에 따라 유기상 내의 농도도 구리는 380.6 ppm 그리고 니켈은 410.8 ppm 정도로 농축 효과가 크지 않은 것으로 나타나고 있다.

상기한 바와 같이 이루어진 본 발명의 방법을 이용하여 도금 폐수로부터 용매 추출법에 의해 중금속을 회수하는 경우, 종래의 도금 폐수로부터 중금속을 회수하는 방법에 비해 철과 아연 및 구리와 니켈의 선택적 분리·회수가 가능하고, 폐자원을 자원화할 수 있어 경제적인 회수 방법을 제공함은 물론 공정이 간편하고 중금속의 회수율과 농축 효과가 높은 장점이 있다. 특히 중금속 회수후 잔류 폐수를 중화·침전할 경우 발생되는 슬러지의 양을 대폭 줄일 수 있어 슬러지 처리비용의 저감과 아울러 환경오염을 최소화할 수 있는 환경친화적인 효과를 제공한다.

Claims

용매 추출법을 이용하여 도금 폐수 내의 철, 아연, 구리 및 니켈 등의 중금속을 회수하는 방법에 있어서, 추출제로서 비누화하지 않은 상태의 2-에틸헥실 하이드로겐 2-에틸헥실포스페이트를 제3상 방지제와 함께 유기용매와 혼합한 유기용액을 사용하여 도금 폐수로부터 철과 아연을 추출하여 회수하는 제1 추출 단계 및 상기 추출제를 비누화한 상태로 제3상 방지제와 함께 유기용매와 혼합한 유기용액을 사용하여 제1 추출 단계에서 철과 아연이 추출된 도금 폐수로부터 구리와 니켈을 추출하여 회수하는 제2 추출 단계를 포함하는 것을 특징으로 하는 도금 폐수로부터 중금속의 회수 방법.
제1항에 있어서, 제1 추출 단계 및 제2 추출 단계에서 추출제의 농도가 20 부피% 내지 30 부피%인 방법.
제1항에 있어서, 제2 추출 단계에서의 추출제의 비누화도가 10% 내지 14%인 것을 특징으로 하는 방법.
제1항에 있어서, 제1 추출 단계에서 제3상 방지제의 첨가량이 추출제 함유 유기용액의 총부피를 기준으로 2 부피% 내지 4 부피%이고, 제2 추출 단계에서는 제3상 방지제의 첨가량이 추출제 함유 유기용액의 총부피를 기준으로 4 부피% 내지8 부피%인 것을 특징으로 하는 방법.
제1항에 있어서, 제1 추출 단계 및 제2 추출 단계에서 도금 폐수와 유기용액의 상비(A/O)가 1 내지 3인 방법.
제1항에 있어서, 제1 추출 단계 및 제2 추출 단계에서 제3상 방지제가 데카놀인 것을 특징으로 하는 방법.