KR20070055392A - 프로세스 용액 정제용 방법 및 장치 - Google Patents

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Abstract

본 발명은 표면 처리에서 사용될 수 있는 프로세스 용액, 특히 기질 상에 금속 층을 갈바닉 또는 자동촉매적으로 석출하기 위한 전해질을 상기 프로세스 용액으로부터 불순물을 흡착할 수 있어서 상기 프로세스 용액으로부터 불순물을 적어도 부분적으로 제거할 수 있는 폴리머 수지를 이용하여 정제하는 방법에 관한 것이다. 상기 프로세스 용액은 2종 이상의 폴리머 수지와 연속적으로 접촉하게 되거나 상기 프로세스 용액의 부분적 흐름이 2종 이상의 폴리머 수지와 평행적으로 접촉하게 되는 것을 특징으로 하며. 여기에서 상기 폴리머 수지는 물리-화학적 특성에 관련하여 서로 다르다. 더욱이, 본 발명은 표면 처리에 있어서 프로세스 용액, 특히기질 상에 금속 층을 갈바닉 또는 자동촉매적으로 석출하기 위한 전해질을 정제하기 위한 장치에 관한 것으로서, 상기 장치는 폴리머 수지를 수용하기 위한 두 개 이상의 유닛을 포함한다. 상기 폴리머 수지를 수용하기 위한 두 개 이상의 유닛들은 플루이드로 연결되어 있어 상기 프로세스 용액이 폴리머 수지를 수용하기 위한 상기 유닛들을 통과하여 연속적으로 흐르거나 상기 프로세스 용액의 부분적 흐름이 상기 유닛들을 통하여 각각 평행적으로 흐른다. 여기에서 폴리머 수지를 수용하기 위한 상기 유닛들은 물리-화학적 특성에 관련하여 서로 다른 폴리머 수지를 수용한다.
프로세스 용액, 전해질, 흡착, 이온교환, 폴리머 수지

Description

프로세스 용액 정제용 방법 및 장치{Method and device for the purification of process solutions}
도 1은 본 발명에 따른 장치의 실시예를 나타낸 그림이다.
-도면의 주요부분에 대한 부호 설명-
1: 흡착 칼럼
2: 흡착 칼럼
3: 이온 교환 칼럼
4: 프로세스 배쓰로부터의 공급기
5: 프로세스 배쓰로의 반송기
6: 우회로
7: 파이프
8: 파이프
9: 파이프
10: 산성 재생 용액 공급기
10a: 산성 재생 용액 반송기
11: 산화제 함유 용액 공급기
11a: 산화제 함유 용액 반송기
12: 알칼리성 재생 용액 공급기
12a: 알칼리성 재생 용액 반송기
13: 물 공급기
14: 프로세스 용액 정제 장치
본 발명은 표면 처리에 사용될 수 있는 프로세스 용액, 특히 기질 상에 금속 또는 금속 합금층을 갈바닉 또는 자동촉매적으로 석출시키기 위한 전해질의 정제용 장치 및 방법에 관한 것으로서, 상기 프로세스 용액으로부터 유기 또는 무기 콘트러리(contrary)를 적어도 부분적으로서는 제거하여 상기 프로세스 용액의 수명을 증가시키기 위한 것이다.
상기 표면 처리에 있어서 프로세스 배쓰는 의도된 질량 전환, 수분 및 불순물의 드래그인, 전해질의 드래그아웃에 의하여, 또한 증발, 애노드 또는 캐소드의 이차반응, 공기로부터의 구성성분의 포획 및 투여량의 오류와 같은 다른 영향에 의하여 변형되기 쉽다. 때문에 프로세스 용액의 새로운 제조나 오래된 프로세스 용액의 폐기를 회피하기 위한 경우에 사용된 프로세스 용액은 계속적으로 또는 특정 간 격을 두고 재생되어야한다. 프로세스 용액, 특히 전해질로부터 개개의 콘트러리를 제거하기 위한 매우 다양한 방법이 알려져 있다. 여기에서는 특히 투석과 함께 여과, 산화, 추출 방법이 설명될 필요가 있다.
상기 방법들은 상이한 서브방법들로 각각 분류될 수 있다. 따라서, 금속플레이크, 더스트입자, 콜로이드, 미생물, 애노드슬러지 등과 같은 입자를 제거하기 위하여 프로세스 용액을 여과하는 것이 알려져 있다. 여기에서 상기 프로세스 용액은 상기 프로세스 용액으로부터 콘트러리를 제거하기 위하여 적합한 필터에 의하여, 필요하다면 셀라이트(celite) 또는 활성탄소와 같은 여과보조제를 사용하여 여과된다. 이 방법의 단점은 필터 케이크가여과진행 중에 필터 상에 형성되는 것으로, 필터 케이크는 필터의 앞에서 흐름저항을 증가시켜 결국 필터의 폐색을 가져올 수 있다. 광범위한 산업 기계류, 예를 들어 밴드필터를 사용함으로써 상기 필터장치의 흐름저항을 일정한 값으로 유지할 수 있다.
여과로 제거될 수 있는 콘트러리는 기공의 크기 및 상응하는 필터 보조제의 선택의 측면에서 필터의 디자인에 따라 달라진다. 상기 여과의 한 실시예는 적합한 멤브레인 필터를 사용하는 마이크로여과 또는 울트라여과에 관한 것이다. 여기에서 사용되는 멤브레인 필터는 높은 보유력을 가진 미세한 크기의 기공을 가지지만 높은 흐름저항성을 야기하는 문제가 있다. 상기 마이크로여과 또는 울트라여과는 주로 탈지 배쓰나 산 또는 알칼리 피클링 배쓰에 사용된다.
상기 프로세스 용액에 완전히 용해되어 있는 잔존 물질은 상기 테크닉에 의하여 프로세스 용액으로부터 제거될 수 없는 것이 이러한 여과방법의 흔한 특징이 다.
그러나 표면 처리에 사용되는 많은 프로세스 용액은 상기 처리 프로세스 중에 분해되어 결국 상기 프로세스의 화학적 과정을 방해하는 분해산물을 형성하는 유기 성분을 포함한다. 이러한 분해 산물은 종종 상기 프로세스 용액에 완전하게 용해되어 여과 방법에 의해서는 포획될 수 없다.
이러한 유기분해산물을 제거하는 방법은 예를 들어 UV-H2O2 산화에 의한 분해 산물의 산화이다.
여기에서 프로세스 배쓰의 적어도 일부, 예를 들어 브라이트 니켈 전해질은 UV-H2O2 로 처리된다. 상기 전해질의 유기 성분은 불연속적으로 배쓰 외부에서 산화된다. 모든 유기화합물, 분해산물과 또한 작용 브라이트너 및 습윤제가 산화된다. 브라이트 니켈 전해질의 경우에는 그러한 처리의 최종산물이 다시 상기 프로세스 배쓰로 혼합될 수 있는 와트(Watts) 타입 염기 조제물이다. 상기 UV-H2O2 산화동안 역시 산화되는 브라이트너 및 습윤제와 같은 작용 첨가제는 상응하게 다시 투여되어야한다. 이러한 문제점 외에도 상기 UV-H2O2 산화 방법에서는 상기 프로세스 용액으로부터 예를 들어 외부 이온과 같은 무기 콘트러리를 제거할 수 없다.
상기 프로세스 용액 정제의 또 다른 가능성은 적합한 액체 추출제를 이용한 액체-액체 추출이다. 여기에서 불순물은 담체 액체, 예를 들어 정제될 갈바닉 전해질로부터 액체 추출제에 의하여 정제된다. 여기에서 발생하는 하나의 플루이드로부터 다른 플루이드로의 물질 이동은 플루이드 내 물질들의 상이한 용해도와 지배적 농도 구배에 기인하는 것이다.
여기에서 상기 추출제 및 담체 액체는 양호한 분리와 동시에 가능한한 적은 용매의 전달을 보장하기 위하여 가능한한 서로 녹지 않아야한다. 실제적으로, 상기 두 상 중의 하나는 물이고 다른 하나는 유기용매 또는 유기 용매 내의 추출제의 용액이다.
상기 추출은 두 개의 서로 섞이지 않는 상 간의 분배이기 때문에, 평형의 성립 및 교환은 인터페이스를 통하여 이뤄진다. 큰 인터페이스는 평형의 성립을 가속화시킨다. 그러므로 큰 기술적 규모의 추출은 믹서-세틀러(mixer-settler) 원칙에 따라 실현된다. 여기에서 추출제 및 충전된 담체 액체(전해질)는 첫 번째 챔버에서 서로 혼합된다(믹서). 상기 혼합물은 소위 세틀러라고 하는 석출 챔버 안으로 댐의 문을 통하여 들어간다. 여기에서 상기 상들이 다시 분리될 수 있다. 분리된 상들은 그 후 각각 챔버로부터 제거된다. 만일 상기 추출 결과가 아직 원하는 수준을 만족시키지 않는다면 여러 개의 믹서-세틀러 단위가 연달아 설치될 수 있다.
이러한 액체-액체 추출의 성공적인 사용을 위한 조건은 제거될 불순물을 선택적으로 용해시키고 다시 용이하게 분리될 수 있는 용매의 발견과, 전해질 내에 남은 소량의 잔여량이 상기 프로세스 용액의 적용목적을 방해하지 않아야한다는 것이다.
상기 액체-액체 추출의 한 실시예는 속이 빈 섬유 모듈에 의한 멤브레인 지지 추출이다. 여기에서 상기 유기 추출제 및 담체 액체(전해질)는 다공성 멤브레인에 의하여 서로 분리된다. 미세기공의 소수성 멤브레인의 경우 상기 유기 상은 자 동적으로 상기 멤브레인을 습윤하며, 상기 기공을 통과하여 멤브레인의 타측으로 가려고 한다. 이러한 통과는 담체 액체측에 대한 낮은 과압에 의하여 피할 수 있다. 수상과 유기상 사이의 교차지점은 상기 기공 입구에 고정될 수 있다. 여기에서 상기 물질 교환의 구동력은 또한 농도 구배이다. 상기 액체는 멤브레인의 양쪽을 따라서 지나간다. 여기에서 두 개의 상의 유속은 넓은 범위에서 다양할 수 있다. 유리하게는 에멀젼을 형성하려는 성향을 가진 시스템 또한 속인 빈 섬유로 지지된 멤브레인 액체-액체 추출로 처리될 수 있다. 더욱이, 상기 속이 빈 섬유 모듈로 지지된 액체-액체 추출을 위한 상응 장치는 명확하게 상기 믹서-세틀러 원칙에 따른 추출에 비하여 더 적은 양의 이동상(mobile phase)을 필요로한다.
상기 액체-액체 추출 방법들의 흔한 특성은 그것들이 섞이지 않는 추출/담체 액체 시스템에 한정되며 예를 들어 외부 이온과 같은 무기 콘트러리는 대개 상기 액체-액체 추출에 의하여 프로세스 용액으로부터 제거될 수 없다는 것이다.
프로세스 용액의 정제용 알려진 다른 방법은 확산투석 또는 전기투석과 같은 투석방법이다. 추출에서와 같이, 이온-선택적 투석에서는 농도구배가 상들 사이의 물질 이동을 위하여 사용된다. 그러나 여기에서는 수력적으로 불침투성 이온 교환 멤브레인이 사용된다.
상기 장치의 중앙은 필터 프레스와 같이 서로 붙어있는 멤브레인들로 구성되어 있다. 상기 음이온-선택적 멤브레인들은 이론적으로 수소 이온을 제외한 모든 양이온을 보유하고, 수소이온은 작은 크기와 높은 이동성에 의하여 멤브레인을 통과하여 이동한다. 상기 음이온 및 하이드로늄 이온은 동시에 확산한다. 따라서 강 하게 해리되는 산 만이 이용에 양호한 조건을 제공한다.
정제될 프로세스 용액 및 예를 들어 물과 같은 사용될 투석용액은 대개 역류 원칙에 따라 멤브레인 스택(stack)을 통과하여 흐른다. 상기 2종의 액체는 교대 분배를 가능하게 하는 프레임 및 멤브레인에 의하여 서로로부터 분리된다.
음이온-선택적 멤브레인 외에 양이온-선택적 멤브레인 또는 음이온 및 양이온-선택적 멤브레인의 조합 또한 사용될 수 있다.
상기 투석의 한 실시예는 이온 성분이 용액으로부터 제거되거나 교환되고, 필요하다면 이온 교환 멤브레인 및 전기장의 구동력에 의하여 농축되는 전기화학적 프로세스인 전기투석이다.
여기에서 상기 생성된 전기장은 농도구배 방향으로 물질 이동을 역전시키거나 보강시킬 수 있다.
전기투석 유닛은 또한 프로세스 용액 내에 용해되어 있는 이온을 선택적으로 분리할 수 있다. 불리하게도 사용된 멤브레인들은 민감하고, 특히전기투석의 경우 상기 방법은 높은 에너지를 요구하는 문제점이 있다.
상기 설명된 방법 이외에, 독일 특허공개공보 제43 18 793호 A1뿐만 아니라 독일 특허공개공보 제43 28 876호 A1에는 유기 콘트러리를 제거하기 위하여 흡착 폴리머를 사용하는 것이 알려져 있다. 여기에서 상기 유기 콘트러리들은 적어도 부분적으로는 흡착성 폴리머의 표면 상에 흡착되어 상기 프로세스 용액으로부터 제거된다. 유리하게는 이러한 방법은 연속적으로 수행될 수 있고 상기 사용된 흡착성 폴리머는 적합한 용액, 예를 들어 과산화수소를 함유하는 산화용액에 의하여 재생 될 수 있다.
그러나 이러한 방법의 단점은 상기 흡착성 폴리머가 제거될 각각의 유기 콘트러리에 적합해야하며, 적합한 것만 매우 선택적으로 제거한다는 것이다. 더욱이 예를 들어 외부 이온과 같은 무기 콘트러리는 상기 기술에 의하여 제거될 수 없다.
따라서 본 발명의 목적은 종래 기술의 문제점을 해결하면서도 정제될 프로세스 용액으로부터 단순하고 비용적으로 효율적인 방법으로 다수의 콘트러리들을 제거할 수 있는 장치 및 방법을 제공하는 것이다.
본 발명의 방법과 관련하여, 상기 목적은 프로세스 용액으로부터 불순물을 수용함으로써 상기 프로세스 용액으로부터 적어도 부분적으로 불순물을 제거할 수 있는 폴리머 수지를 이용하여 표면 처리에 사용될 수 있는 프로세스 용액, 특히 기질 상에 금속층을 갈바닉 또는 자동 촉매적으로 석출하기 위한 전해질을 정제하는 방법에 의하여 달성된다. 상기 프로세스 용액은 연속적으로 2종 이상의 폴리머 수지와 접촉하게 되거나 상기 프로세스 용액의 부분적 흐름이 2종 이상의 폴리머 수지와 평행적으로 접촉하게 되는 것을 특징으로 하며, 상기 폴리머 수지는 그 물리적-화학적 특성에 있어서 서로 상이하다. 여기에서 상기 흡착성 폴리머의 사용은 배쓰에 한정되지 않는다. 그들은 또한 스탠드 헹굼 유닛 또는 헹굼 캐스캐이드에서 가장 농축된 헹굼 유닛과 연결될 수 있다. 그리고 정제된 헹굼용 물은 필요하다면 다시 농축된 후에 반송될 수 있다. 그러므로 프로세스 용액이라는 용어는 배쓰 또 는 헹굼 유닛을 포함한다.
여기에서 본 발명의 폴리머 수지는 적어도 부분적으로 유기 및/또는 무기 불순물을 프로세스 용액으로부터 제거할 수 있는 흡착성 수지 및/또는 이온 교환 수지이다. 그들은 작용기를 가지거나 가지지 않는 유기 흡착 수지 및/또는 실리케이트(silicate), 알루모실리케이트(alumosilicate), 보론 니트라이드(boron nitride) 및 제올라이트(zeolite)와 같은 무기 흡착 수지를 포함한다. 유기 흡착 폴리머는 크로스링크된 폴리아크릴레이트, 폴리스티렌, 폴리아크릴아미드 및 디비닐벤젠/스티렌 코폴리머리세이트(divinylbenzene/styrene copolymerisate)일 수 있다.
본 발명의 상기 폴리머수지의 물리-화학적 성질은 특히그것의 흡착능력, 이온교환능력, 입자크기 또는 기공크기를 포함한다.
본 발명에 따르면 상기 프로세스 용액은 폴리머수지의 서로 분리된 개개의 수용 유닛에서 폴리머 수지와 접촉되게 된다. 상기 폴리머 수지의 개개의 수용 유닛은 유리하게는 서로 플루이드로 연결되어 있어서 정제될 프로세스 용액은 연속적으로 상기 수용유닛을 통해 통과될 수 있거나, 상기 프로세스 용액의 부분적 흐름이 각각 평행적으로 수용 유닛을 통해 통과할 수 있다.
본 발명에 따르면, 상기 폴리머 수지는 적합한 재생 용액에 의하여 재생될 수 있다. 이것을 위하여, 상기 폴리머 수지는 수용 유닛 내에서 상기 폴리머 수지를 재생 용액과 접촉시킴으로써 재생된다. 유리하게는 상기 폴리머 수지는 다른 재생 용액에 의하여 서로 독립적으로 재생될 수 있다. 본 발명에 따른 방법의 한 실시예에서 상기 폴리머 수지는 동일한 재생 용액에 의하여 적어도 부분적으로 재생 된다.
본 발명에 따른 방법의 또다른 실시예에서 상기 프로세스 용액은 적어도 부분적으로 프로세스 배쓰로부터 흡착 장치로 이동되는데, 상기 흡착 장치는 2종 이상의 다른 폴리머 수지를 수용하기 위한 세 개 이상의 수용 유닛을 포함하여 상기 프로세스 용액이 연속적으로 상기 수용 유닛 내에서 폴리머 수지와 접촉하게 된다. 상기 처음의 두 개의 수용 유닛은 프로세스 용액으로부터 유기 불순물을 적어도 부분적으로 흡착할 수 있는 폴리머 수지를 수용하고, 마지멤브레인 수용 유닛은 프로세스 용액으로부터 무기 불순물을 적어도 부분적으로 제거할 수 있는 이온 교환 수지를 수용한다.
본 발명에 따른 방법의 실시예에서와 같이, 적어도 이온 교환 수지는유리하게는 프로세스 용액과 접촉되기 전에 프로세스 용액 내에 포함된 물질로 충전될 수 있다. 그 물질은 표면 처리 프로세스 중에 분해되거나 소모되어 프로세스 용액 내에서 소진되어야 하므로 프로세스 용액을 충전된 이온교환수지와 접촉시키는 동안에 상기 물질은 표면 처리 프로세스 중에 분해되거나 소모된 물질의 양이 상기 프로세스 용액 내에서 적어도 부분적으로 소진될 것이라는 예상 하에 프로세스 용액으로 옮겨진다.
본 발명에 따른 방법은 특히금속층으로 표면을 갈바닉 또는 자동촉매적으로 코팅하기위한 전해질 정제용 것이다.
본 발명에 따른 방법에서 사용될 수 있는 폴리머 수지는 유리하게는 디비닐벤젠/스티렌 코폴리머리세이트로 구성된 그룹으로부터의 수지이다.
본 발명에 따른 방법에서 사용된 폴리머 수지는 물, 알카라인 수용액, 알콜 수용액, 알카라인 알콜용액, 산성용액 또는 산성알콜용액으로 구성된 그룹에서 선택된 1종 이상의 재생 용액에 의하여 재생될 수 있다.
더욱이, 상기 재생용액은 폴리머수지의 재생을 위한 산화제 또는 환원제를 포함할 수 있다.
유리하게는 1종 이상의 재생 용액은 산화제로서 과산화수소(hydrogen peroxide)를 포함한다.
상기 재생 용액은 산화제 또는 환원제를 대략 0.1 내지 10중량%, 바람직하게는 1 내지 5중량%, 더욱 바람직하게는 1.5 내지 3중량% 의 농도로포함할 수 있다.
유기 콘트러리로 충전된 폴리머 수지를 산화제를 포함하는 재생용액으로 처리함으로써 상기 유기 콘트러리는 산화된다. 상기 산화된 유기 콘트러리들은 상기 사용된 폴리머 수지에 의해서 더 이상 흡착되지 않는다는 것이 밝혀졌다. 이것에 의해 산화제를 포함하는 상기 용액은 폴리머 수지의 재생을 위하여 유리하게는 여러 번 사용될 수 있고, 이것은 본 발명에 따른 방법의 또 다른 경제적이고 생태적 이점이다.
본 발명에 따른 방법에서 사용될 수 있는 이온 교환 수지는 재생 이후 및 상기 프로세스 용액과 접촉되기 전의 사카린(saccharine) 함유 용액과 접촉될 수 있다. 여기에서 상기 이온 교환 수지는 사카린으로 충전된다. 더욱이, 상기 흡착성 수지는 적합한 코팅 작용 물질로도 충전될 수 있다.
프로세스 용액들은 계속적으로 본 발명에 따른 방법에 의해서 정제될 수 있 다. 더욱이, 본 발명에 따른 방법은 여과, 투석, 전기투석, UV-H2O2, UV-H2O2 산화, 추출, 결정화, 석출과 같은 알려진 다른 프로세스 용액의 정제 방법과 조합될 수 있다.
본 발명의 장치와 관련하여, 상기 목적은 표면 처리에 있어서의 프로세스 용액, 특히 기질 상에 금속 층을 갈바닉 또는 자동촉매적으로 석출하기 위한 전해질의 정제용 장치로서, 폴리머 수지를 수용하기 위한 두 개 이상의 유닛을 포함하는 장치에 의해 달성되는데, 상기 폴리머 수지를 수용하기 위한 유닛들은 플루이드로 연결되어 있어서 상기 프로세스 용액이 연속적으로 폴리머 수지 수용 유닛들을 통하여 흐르거나 상기 프로세스 용액의 부분적 흐름이 평행적으로 상기 유닛들을 통하여 각각 흐른다. 여기에서 상기 유닛은 물리-화학적 특성이 다른 폴리머 수지들을 수용한다.
본 발명에 따른 장치의 한 실시예에서, 폴리머 수지를 수용하기 위한 유닛은 이온 교환 수지를 수용한다.
더욱이, 흡착성 수지 및/또는 이온 교환 수지를 수용하기 위한 유닛들은 하나 이상의 재생 용액 저장소와 플루이드로 연결될 수 있어서 상기 수지의 재생을 위하여 상기 재생용액이 연속적으로 상기 유닛들을 통하여 흐르거나 상기 재생 용액의 부분적 흐름이 각각 평행적으로 상기 유닛들을 통하여 흐른다.
흡착성 수지를 수용하기 위한 유닛은 폴리아크릴레이트, 폴리스티렌, 폴리아크릴아미드 및 디비닐벤진/스티렌 코폴리머리세이트로 구성된 그룹에서 선택된 1종 이상의 흡착성 수지를 수용한다.
본 발명에 따르면, 이온 교환 수지를 수용하기 위한 유닛은 강산, 강염기, 중산, 중염기, 약산 또는 약염기 이온교환 수지로 구성된 그룹에서 선택된 1종 이상의 이온 교환 수지를 수용한다.
도 1에서는 본 발명에 따른 장치의 실시예가 나타난다. 정제될 프로세스 용액은 프로세스 배쓰로부터 나와서 공급기(4)를 거쳐 프로세스 용액 처리 장치(14)로 공급된다. 상기 장치(14)는 흡착성 수지를 수용하기 위한 두 개의 유닛(1, 2) 및 이온 교환수지를 수용하기 위한 유닛(3)을 포함한다. 상기 공급기 (4)는 상기 유닛들(1, 2, 3)과 플루이드로 연결되어 상기 프로세스 배쓰로부터 나온 프로세스 용액이 상기 유닛들(1, 2, 3)을 통하여 적어도 부분적으로는 평행적으로 및/또는 연속적으로 흐를 수 있고, 반송기(5)를 거쳐 상기 프로세스 배쓰로 반송될 수 있다. 상기 유닛들(1, 2, 3)은 산성 재생용액을 위한 공급기(10) 및 산화제, 알칼리성 재생용액 및 헹굼용 물을 포함하는 용액을 위한 공급기들(11, 12, 13)을 포함한다. 더욱이, 상기 유닛들(1, 2, 3)은 상응하는 재생 용액을 위한 반송기들(10a, 11a, 12a)을 포함한다. 여기에 의해서 상기 유닛들(1, 2, 3) 내의 흡착성 및 이온 교환 수지는 재생을 위하여 상기 재생 용액 및/또는 산화제용액과 각각 독립적으로 접촉하게 되고, 상기 용액들은 상기 흡착성 수지 및/또는 상기 이온 교환 수지와 접촉 후에 분리되어 수집될 수 있다. 따라서, 상기 재생 용액은 상기 흡착성 수지 및/또는 이온 교환 수지의 재생을 위하여 여러 번 사용될 수 있다.
<실시예>
기질 표면 상에 니켈 층을 무전해 석출하기 위한 전해질은 상기 코팅 배쓰로부터 나와 본 발명에 따른 장치로 공급된다. 본 발명에 따른 장치는 디비닐벤젠/스티렌 코폴리머리세이트 흡착성 수지로 채워진 칼럼 및 산성 이온 교환 수지로 채워진 칼럼을 포함한다. 상기 프로세스 배쓰로부터 나온 니켈 전해질은 연속적으로 펌프에 의해서 상기 흡착성 수지 및 이온 교환 수지와 접촉하게 된다. 여기에서 상기 흡착성 수지는 니켈 전해질 내에 있는 유기 분해 산물을 흡착하고 상기 이온 교환 수지는 상기 전해질 내에 있는 알루미늄 이온과 같은 잔류 이온을 수용하고 수소이온으로 교체한다.
또한 상기 프로세스 용액의 부분적 흐름은 적합하게 플루이드로 연결된 것에 의하여 상기 흡착성 칼럼 및 이온교환 칼럼을 통하여 각각 평행적으로 흐를 수 있다. 이것은 또한 필요한 경우 상기 이온교환 수지로부터 분리시켜 흡착성 수지를 재생할 수 있도록 하기 위하여 상기 흡착성 칼럼을 우회하게 할 수도 있다.
재생을 위하여, 상기 흡착성 칼럼 및 이온 교환 칼럼은 상기 언급된 방법으로 각각 다른 재생 용액의 상응하는 저장소에 연결된다. 상기 흡착성 폴리머는 다음 재생 단계에 의하여 재생될 수 있다.
-물로 헹구는 단계(S1);
-2.5%의 H2O2/ 2.5%의 HCl 용액으로 약 2시간동안 재생하는 단계(S2); 및
-6%의 NaOH 용액으로 재생하는 단계(S3)
마지멤브레인 단계에서 상기 알칼리성으로 재생된 흡착성 수지는 니켈염의 석출을 방지하기 위하여 약한 황산 용액으로 산성화될 수 있다. 상기 2 및/또는 3 단계 이후에 헹구는 단계가 선택적으로 뒤따를 수 있다.
본 발명에 따른 방법 및 본 발명에 따른 장치가 사용될 수 있는 표면 처리 프로세스의 다른 실시예는 예를 들어 Taschenbuch fur Galvanotechnik, 13th edition ,1988에 개시된 기질 상에 브라이트 니켈 층 또는 세미 브라이트 니켈 층을 석출시키는 것, 또는 유럽특허 제05009183호 에 개시된 구리 배쓰를 펄스 리버스 플레이팅(pulse reverse plating)하는 것이다.
본 발명은 또한 무연은(lead-free silver) 합금 층의 전해적 석출을 위한 산성 주석(Tin)/은(Silver) 배쓰에도 적용될 수 있는데, 그것은 불용성 애노드와 함께 작동된다. 여기에서 제거되어야 할 분해 산물이 발생한다. 흡착성 폴리머와 조합되어 사용되는 양이온 교환수지는 이전 또는 이후에 주기적으로 주석(tin)으로 충전될 수 있다. 보통은 주석이 다시 투여되어야하는데, 상기 산성 주석 배쓰는 양이온 교환 수지로부터 주석을 용출시킨다. 상기 양이온 수지로부터의 용출 때문에 추가적으로 콘트러리 음이온이 주입되지 않는다. 즉, 상기 음이온 로드는 증가되지 않는다. 상기 흡착성 수지는 다른 실시예에서와 같이 H2O2 및 NaOH로 재생될 수 있다. .
본 발명에 따른 장치뿐만 아니라 본 발명에 따른 방법은 또한 유럽특허출원공개 제1 208 141호 A1 에 개시된 청동 석출을 위한 전해질에 사용될 수 있다.
본 발명에 따른 방법 및 본 발명에 따른 장치는 다중 칼럼 시스템으로 실행되기 때문에, 각각의 흡착성 폴리머 및 이온 교환 폴리머가 분리되어 재생될 수 있고 따라서 흡착 또는 이온 교환 특성과 관련하여 전해질에 광범위하게 적합할 수 있다. 더욱이, 본 발명에 따른 장치 및 본 발명에 따른 방법의 사용에 의하여 더욱 적은 부피의 재생용액 및 헹굼용액이 사용된다.
이상에서 설명한 바와 같이, 본 발명의 방법 및 장치를 통하여 프로세스 용액으로부터 다수의 유기 또는 무기 콘트러리(contrary)를 단순하고 비용적으로도 효율적인 방법으로 제거하여 상기 프로세스 용액의 수명을 증가시킬 수 있다.

Claims (16)

  1. 표면 처리에 사용될 수 있는 프로세스 용액 정제 방법으로서,
    특히 상기 프로세스 용액은 기질 상에 금속 층을 갈바닉 또는 자동촉매적으로 석출시키기 위한 전해질이고,
    상기 방법은 상기 프로세스 용액으로부터 불순물을 흡착하고 적어도 부분적으로 제거할 수 있는 폴리머 수지에 의한 것이며,
    상기 프로세스 용액은 2종 이상의 폴리머 수지와 연속적으로 접촉하게 되거나 상기 프로세스 용액의 부분적 흐름이 2종 이상의 폴리머 수지와 평행적으로 접촉하게 되고,
    상기 폴리머 수지들은 물리-화학적 특성에 관련하여 서로 다른 것을 특징으로 하는 프로세스 용액 정제 방법.
  2. 제1항에 있어서, 상기 폴리머 수지는 상기 프로세스 용액으로부터 유기 및/또는 무기 불순물을 적어도 부분적으로 제거하는 것을 특징으로 하는 프로세스 용액 정제 방법.
  3. 제1항 또는 제2항에 있어서, 상기 폴리머 수지는 각각 분리된 폴리머 수지 수용 유닛 내에서 상기 프로세스 용액과 접촉하게 되는 것을 특징으로 하는 프로세스 용액 정제 방법.
  4. 제1항 내지 제3항 중 어느 한 항에 있어서, 상기 폴리머 수지는 1종 이상의 적합한 재생 용액에 의하여 재생되는 것을 특징으로 하는 프로세스 용액 정제 방법.
  5. 제1항 내지 제4항 중 어느 한 항에 있어서, 1종 이상의 폴리머 수지는 적어도 부분적으로 상기 프로세스 배쓰로부터 유기 불순물을 제거하고, 1종이상의 폴리머 수지는 적어도 부분적으로 상기 프로세스 용액으로부터 무기 불순물을 제거하는 이온 교환 수지인 것을 특징으로 하는 프로세스 용액 정제 방법.
  6. 제5항에 있어서, 상기 1종 이상의 이온 교환 수지는 상기 프로세스 용액과 접촉되기 전에 상기 프로세스 용액 내에 포함된 물질로 충전되고, 상기 물질은 상기 프로세스 용액이 상기 이온교환 수지와 접촉될 때 적어도 부분적으로 상기 프로세스 용액 내로 이동되는 것을 특징으로 하는 프로세스 용액 정제 방법.
  7. 제1항 내지 제6항 중 어느 한 항에 있어서, 상기 프로세스 용액은 표면을 금속 층으로 갈바닉 또는 자동촉매적 코팅하기 위한 전해질인 것을 특징으로 하는 프로세스 용액 정제 방법.
  8. 제4항 내지 제7항 중 어느 한 항에 있어서, 상기 재생 용액은 산화제 또는 환원제를 포함하는 것을 특징으로 하는 프로세스 용액 정제 방법.
  9. 제1항 내지 제8항 중 어느 한 항에 있어서, 상기 프로세스 용액은 상기 방법에 의해서 계속적으로 정제되는 것을 특징으로 하는 프로세스 용액 정제 방법.
  10. 제1항 내지 제9항 중 어느 한 항에 있어서, 상기 방법은 프로세스 용액의 정제용 1종 이상의 다른 방법과 조합되는 것을 특징으로 하는 프로세스 용액 정제 방법.
  11. 표면 처리에 있어서 프로세스 용액을 정제하는 장치로서,
    특히 상기 프로세스 용액은 기질 상에 금속층을 갈바닉 또는 자동촉매적으로 석출하기 위한 전해질이고,
    상기 장치는 폴리머 수지를 수용하기 위한 2종이상의 유닛을 포함하며,
    상기 폴리머 수지 수용을 위한 2종 이상의 유닛은 플루이드로 연결되어 상기 프로세스 용액이 상기 폴리머 수지 수용 유닛들을 통하여 연속적으로 흐르거나 상기 프로세스 용액의 부분적 흐름이 상기 유닛을 통하여 각각 평행적으로 흐르고,
    상기 폴리머 수지 수용을 위한 유닛들은 물리-화학적 특성에 관련하여 각각 다른 폴리머 수지를 수용하는 것을 특징으로 하는 프로세스 용액 정제 장치.
  12. 제11항에 있어서, 폴리머 수지 수용을 위한 1종 이상의 유닛은 이온 교환 수 지를 수용하는 것을 특징으로 하는 프로세스 용액 정제 장치.
  13. 제11항 또는 제12항에 있어서, 상기 폴리머 수지 수용을 위한 유닛들은 1종 이상의 재생 용액 저장소와 플루이드로 연결되어 상기 수지의 재생을 위하여 상기 재생 요액이 폴리머 수지 수용을 위한 상기 유닛들을 통하여 연속적으로 흐르거나 상기 재생 용액의 부분적 흐름이 상기 유닛들을 통하여 각각 평행적으로 흐르는 것을 특징으로 하는 프로세스 용액 정제 장치.
  14. 제11항 내지 제13항 중 어느 한 항에 있어서, 상기 흡착성 수지 수용을 위한 유닛들은 폴리아크릴레이트, 폴리스티렌, 폴리아크릴아미드 및 디비닐벤젠/스티렌 코폴리머리세이트로 구성된 그룹에서 선택된 1종 이상의 폴리머 수지를 수용하는 것을 특징으로 하는 프로세스 용액 정제 장치.
  15. 제11항 내지 제14항 중 어느 한 항에 있어서, 상기 이온 교환 수지 수용을 위한 유닛은 강산, 강염기, 중산, 중염기, 약산 또는 약염기 이온 교환 수지로 구성된 그룹에서 선택된 1종 이상의 이온 교환 수지를 수용하는 것을 특징으로 하는 프로세스 용액 정제 장치.
  16. 제13항 내지 제15항 중 어느 한 항에 따른 장치의 사용방법에 있어서, 제1항 내지 제10항 중 어느 한 항에 따른 방법을 수행하기 위한 사용방법.
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