KR20070068204A - Method for recovering high purity phosphoric acid from mixed waste acid occupied in preparing process of liquid crystal display - Google Patents

Method for recovering high purity phosphoric acid from mixed waste acid occupied in preparing process of liquid crystal display Download PDF

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KR20070068204A
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Abstract

A method for recovering high purity phosphoric acid from mixed waste acid generated in a preparing process of an LCD(Liquid Crystal Display) is provided to minimize the contamination of a membrane through the generation of a turbulent flow. The mixed waste acid(1) generated from the LCD is firstly vaporized in vacuum(10) so that the nitric acid and acetic acid in the mixed waste acid are removed. The remaining solution after the first vacuum vaporization treatment is processed is processed by a diffusion dialysis manner so that the metal component is firstly removed. The obtained dialysis solution is treated by an ion exchange resin manner so that the remaining metal component is secondly removed and thereafter the second vacuum vaporization process is performed. The first vacuum vaporization process is performed at the degree of vacuum of -650 to -760mmHg.

Description

액정 표시 장치 제조공정에서 발생하는 혼합 폐산으로부터 고순도의 인산을 회수하는 방법{METHOD FOR RECOVERING HIGH PURITY PHOSPHORIC ACID FROM MIXED WASTE ACID OCCUPIED IN PREPARING PROCESS OF LIQUID CRYSTAL DISPLAY}METHODS FOR RECOVERING HIGH PURITY PHOSPHORIC ACID FROM MIXED WASTE ACID OCCUPIED IN PREPARING PROCESS OF LIQUID CRYSTAL DISPLAY}

도 1은 본 발명의 일 실시예에 따른 혼합 폐산으로부터 고순도 인산을 회수하는 방법을 개략적으로 나타낸 공정도이고,1 is a process diagram schematically showing a method for recovering high purity phosphoric acid from mixed waste acid according to an embodiment of the present invention,

도 2는 실시예에서 혼산폐액에 대한 1차 진공 증발 처리시 얻어진 증발액중의 질산, 초산 및 인산의 함량을 나타낸 이온크로마토그래피 분석 결과이고,Figure 2 is an ion chromatography analysis showing the content of nitric acid, acetic acid and phosphoric acid in the evaporated liquid obtained in the first vacuum evaporation treatment for mixed acid waste in the embodiment,

도 3은 실시예에서 혼산폐액에 대한 1차 진공 증발 처리시 얻어진 잔류액중의 질산, 초산 및 인산의 함량을 나타낸 이온크로마토그래피 분석 결과이다.Figure 3 is an ion chromatography analysis showing the content of nitric acid, acetic acid and phosphoric acid in the residual liquid obtained during the first vacuum evaporation treatment for mixed acid waste in the embodiment.

[기술분야][Technical Field]

본 발명은 액정 표시 장치 제조공정에서 발생하는 혼합 폐산으로부터 고순도의 인산을 회수하는 방법에 관한 것으로, 보다 상세하게는 불순물의 함량을 수 ppm 수준으로 감소시킨 고순도의 인산을 고농도로 회수하여 액정 표시 장치 제조시의 에칭 용액, 고순도 인산, 각종 산세 용액 등으로 재활용할 수 있는 고순도의 인산 을 회수하는 방법에 관한 것이다.BACKGROUND OF THE INVENTION 1. Field of the Invention The present invention relates to a method for recovering high purity phosphoric acid from mixed waste acid generated in a liquid crystal display device manufacturing process. More particularly, the present invention relates to a liquid crystal display device by recovering high purity phosphoric acid having a high content of impurities reduced to several ppm. The present invention relates to a method for recovering high purity phosphoric acid that can be recycled into an etching solution, high purity phosphoric acid, various pickling solutions, and the like during manufacture.

[종래기술][Private Technology]

최근 액정 표시 장치(Liquid crystal display: LCD)의 생산량이 급격하게 증가함에 따라, 상기 LCD의 제조시 발생하는 혼합 폐산의 발생량도 급격히 증가하고 있다. 그러나 이러한 혼합폐산에 대한 재활용 기술은 아직 확립되어 있지 않다. Recently, as the production amount of liquid crystal display (LCD) is rapidly increased, the amount of mixed waste acid generated during manufacturing of the LCD is also rapidly increasing. However, recycling techniques for these mixed waste acids are not yet established.

상기 혼합 폐산은 통상 LCD 및 반도체 제조 공정상의 다른 에칭 폐액과 함께 혼합되어 소각 처리되고 있으며, 이에 따라 혼합 폐산 처리에 과다한 에너지 비용이 소요된다. 또한 상기 혼합 폐산의 처리 방법으로 중화 침전법도 사용되고 있는데, 이 같은 중화 침전법의 경우 혼합 폐산이 고농도의 산이므로 중화시 알카리 중화제가 과다하게 소요되고, 또한 처리후 발생하는 슬러지량이 많다는 문제가 있다. 또한 이때 발생된 슬러지에는 중금속이 함유되어 있으므로 일반 매립이 불가하고 별도로 소각하여야 한다는 문제가 있다. 상기와 같은 혼합 폐산의 처리 방법들은 처리비용이 높고 고가의 유기 금속 및 산을 폐기하므로 자원을 재활용할 수 없는 문제점이 있다.The mixed waste acid is usually mixed with other etching waste liquids in LCD and semiconductor manufacturing processes, and is incinerated, thus, an excessive energy cost is required for the mixed waste acid treatment. In addition, the neutralization precipitation method is also used as a treatment method of the mixed waste acid. In the neutralization precipitation method, since the mixed waste acid is a high concentration of acid, an alkaline neutralizing agent is excessively consumed during neutralization, and a large amount of sludge is generated after the treatment. In addition, since the sludge generated at this time contains heavy metals, there is a problem that general landfilling is not possible and must be separately incinerated. The treatment method of mixed waste acid as described above has a problem in that resources cannot be recycled because the treatment cost is high and expensive organic metals and acids are discarded.

이에 대해 혼합 폐산의 재활용을 위한 기술로, 한국 특허 제461849호에는 진공 농축 및 추출 공정을 통한 에칭 공정 폐액으로부터의 고농도 인산 정제 방법이 기재되어 있다, 또한, 한국 특허 출원 제2004-0008608호에는 감압증류, 양이온 교환수지 및 전기화학적 활성화 공정을 통한 인산 함유 폐식각액의 재생방법이 기재되어 있다. 그러나, 상기 방법으로는 감압 증류에 의해 1차 제거된 질산과 초산이 혼합된 상태이므로 질산과 초산을 각각 분리하여 재활용할 수 없으며, 또한 감압 증류 후 잔류하는 잔류액중의 금속 성분의 농도가 고농도이거나, 질산과 초산이 잔류하는 경우 또는 인산의 농도가 고농도일 경우에는 이온 교환 수지법을 사용하기가 곤란하다. 왜냐하면 산 농도가 높을 경우 가교도가 높은 강산성 수지라고 하더라도 금속 성분의 수지흡착이 매우 어렵다. 또한 금속농도가 높을 경우에는 수지 사용량이 많아 처리비용이 증가하는 단점이 있다. 그리고 폐액중의 금속성분은 많은 경우에 착체를 형성하고 있고 착체가 음이온으로 용액중에 존재할 때도 많다. 따라서 상기 양이온 교환수지만으로는 금속성분을 완전히 분리, 제거할 수 없다.On the other hand, as a technique for recycling mixed waste acid, Korean Patent No. 461849 describes a method for purifying a high concentration of phosphoric acid from an etching process waste liquid through a vacuum concentration and extraction process, and also in Korean Patent Application No. 2004-0008608 A method for regenerating phosphate containing waste etchant through distillation, cation exchange resins and electrochemical activation processes is described. However, in the above method, nitric acid and acetic acid first removed by distillation under reduced pressure are mixed, and nitric acid and acetic acid cannot be separated and recycled, respectively, and the concentration of metal components in the residual liquid remaining after distillation under reduced pressure is high. Or when nitric acid and acetic acid remain or when the concentration of phosphoric acid is high, it is difficult to use the ion exchange resin method. Because the acid concentration is high, even the strong acid resin having a high degree of crosslinking is very difficult to adsorb the resin of the metal component. In addition, when the metal concentration is high, the amount of resin used increases the processing cost. In many cases, the metal component in the waste liquid forms a complex, and the complex is often present in the solution as an anion. Therefore, the cation exchange resin alone cannot completely separate and remove metal components.

본 발명은 상기 문제를 해결하기 위한 것으로, 본 발명은 액정 표시 장치의 제조 공정에서 발생하는 혼합 폐산으로부터 불순물의 함량을 수 ppm 수준으로 감소시킨 고순도의 인산을 회수할 수 있는 인산 회수 방법을 제공하는 것을 목적으로 한다.The present invention is to solve the above problems, the present invention is to provide a phosphoric acid recovery method that can recover high-purity phosphoric acid by reducing the content of impurities to several ppm level from the mixed waste acid generated in the manufacturing process of the liquid crystal display device For the purpose of

상기 목적을 달성하기 위하여, 본 발명은 액정 표시 장치에서 발생한 혼합 폐산을 1차 진공 증발 처리하여 혼합 폐산중의 질산 및 초산을 제거하고, 상기 1차 진공 증발 후 남은 잔류액을 확산 투석 처리하여 금속 성분을 1차 제거하고, 상기 확산 투석후 얻어진 투석액을 이온 교환 수지 처리하여 잔류하는 금속 성분을 2차 제거하고, 상기 이온교환 수지 처리 후 남은 여액을 2차 진공 증발 처리하는 단계를 포함하는 액정 표시 장치 제조공정에서 발생하는 혼합 폐산으로부터의 고순도 인산의 회수 방법을 제공한다. In order to achieve the above object, the present invention provides a first vacuum evaporation process of the mixed waste acid generated in the liquid crystal display to remove nitric acid and acetic acid in the mixed waste acid, and the residual liquid remaining after the first vacuum evaporation is subjected to diffusion dialysis treatment First removing the components, treating the dialysate obtained after the diffusion dialysis, ion-exchange resin treatment to remove residual metal components, and performing secondary vacuum evaporation on the remaining filtrate after the ion-exchange resin treatment. Provided is a method for recovering high purity phosphoric acid from mixed waste acid generated in an apparatus manufacturing process.

이하 본 발명을 보다 상세하게 설명한다.Hereinafter, the present invention will be described in more detail.

LCD의 제조공정에서 발생한 혼합 폐산의 재활용 용도는 폐산을 어느 정도까지 정제하는가의 수준에 따라 달라지며, 그에 따라 얻어지는 부가가치 또한 달라진다. 예를 들면 비료용 조인산의 경우는 인산내 초산, 질산 및 금속성분의 함유량이 약 3% 미만이면 사용될 수 있지만, LCD 제조 공정에서 사용하는 인산 용액의 경우는 인산 용액내 포함되는 불순물 성분의 총 함유량이 1ppm 이하가 되어야 한다. The use of recycled mixed acid generated in the manufacturing process of LCD depends on the level of purification of the waste acid, and the added value thus obtained also varies. For example, ferric acid can be used if the content of acetic acid, nitric acid, and metals in phosphoric acid is less than about 3%, but in the case of phosphoric acid solutions used in LCD manufacturing processes, the total amount of impurity components in the phosphoric acid solution can be used. The content should be 1 ppm or less.

따라서, 혼합 폐산의 재활용에 부가가치를 높이기 위하여는 질산, 초산, 알루미늄, 몰리브덴 등의 불순물을 1ppm 이하로 정제할 수 있는 재활용 기술이 필요하다. 이에 따라 혼합 폐산의 재활용을 위한 기술로 진공 증발법, 용매추출법, 확산 또는 전기 투석법, 이온 교환 수지법 등 다양한 방법들이 사용되고 있다.Therefore, in order to increase the added value in recycling the mixed waste acid, a recycling technology capable of purifying impurities such as nitric acid, acetic acid, aluminum, molybdenum, etc. to 1 ppm or less is required. Accordingly, various techniques such as vacuum evaporation, solvent extraction, diffusion or electrodialysis, and ion exchange resins have been used as techniques for recycling mixed waste acid.

그러나, 진공 증발법의 경우 비점차를 이용하여 폐산중에 포함된 질산, 초산 등의 유기 성분들은 분리, 제거할 수 있으나, 금속 성분, 즉 알루미늄, 몰리브덴을 제거할 수 없다. 또한 용매 추출법의 경우, 일부 금속성분을 추출할 수 있는 유기물들이 개발되고는 있지만 완벽하게 제거할 수는 없다. 확산 투석 및 전기투석의 경우에도 금속 성분 및 산 용액의 종류에 따라 제거율이 다르겠지만, 통상적으로 수 ppm 수준까지 제거할 수는 없다. 또한 이온 교환 수지법의 경우 금속 이온 농도가 너무 높으면 교환주기 및 세정주기가 너무 짧아 경제적이지 못하다. 그리고 산의 농도가 너무 높거나 pH가 너무 낮아도 적용하기 어렵고 흡착율이 급격히 저하하는 경향이 있어 사용할 수 없다.In the case of vacuum evaporation, however, organic components such as nitric acid and acetic acid contained in the waste acid can be separated and removed by using a boiling point difference, but metal components, such as aluminum and molybdenum, cannot be removed. In addition, in the case of solvent extraction, organic materials capable of extracting some metal components have been developed but cannot be completely removed. In the case of diffusion dialysis and electrodialysis, removal rates vary depending on the metal component and the type of acid solution, but are usually not removed to several ppm levels. In addition, in the case of the ion exchange resin method, if the metal ion concentration is too high, the exchange cycle and the cleaning cycle are too short, which is not economical. In addition, even if the acid concentration is too high or the pH is too low, it is difficult to apply, and the adsorption rate tends to drop rapidly, and thus cannot be used.

이에 대해 본 발명은 혼합 폐산을 1차 진공 증발, 확산 투석, 이온 교환 수 지 및 2차 진공 증발의 순서로 처리함으로써, 혼합 폐산으로부터 불순물의 함량을 수 ppm 수준으로 감소시킨 고순도의 인산을 고농도로 회수할 수 있다. 이에 따라 얻어진 인산은 액정 표시 장치제조시의 에칭용액, 고순도 인산, 각종 산세용액 등으로 재활용될 수 있다.In the present invention, by treating the mixed waste acid in the order of first vacuum evaporation, diffusion dialysis, ion exchange resin and second vacuum evaporation, the high purity phosphoric acid which reduced the content of impurities from the mixed waste acid to several ppm level at high concentration It can be recovered. The phosphoric acid thus obtained may be recycled into an etching solution, high purity phosphoric acid, various pickling solutions, and the like in the manufacture of a liquid crystal display device.

도 1은 본 발명의 일 실시예에 따른 혼합 폐산으로부터의 고순도 인산 회수 방법을 개략적으로 나타낸 공정도이다. 이하 도 1의 공정도를 참조하여 본 발명의 고순도 인산 회수 방법을 설명하면, 본 발명의 일 실시예에 따른 혼합 폐산으로부터의 고순도 인산의 회수 방법은 액정 표시 장치에서 발생한 혼합 폐산(1)을 1차 진공 증발 처리(10)하여 혼합 폐산중의 질산 및 초산을 증발액(12)으로 하여 제거하는 단계, 상기 진공 증발 후 남은 잔류액(14)을 확산 투석 처리(20)하여 금속 성분을 폐액(22)로 하여 1차 제거하는 단계, 상기 확산 투석후 얻어진 투석액(24)을 이온 교환 수지 처리(30)하여 잔류하는 금속 성분을 2차 제거하는 단계, 및 상기 이온 교환 수지 처리 후 얻어진 고순도 인산(32)에 대하여 2차 진공 증발 처리하는 공정(40)을 실시하여 고순도 및 고농도의 인산(42)을 얻는 단계를 포함한다.1 is a process diagram schematically showing a method for recovering high purity phosphoric acid from mixed waste acid according to an embodiment of the present invention. Hereinafter, the high purity phosphoric acid recovery method of the present invention will be described with reference to the process diagram of FIG. 1. In the method of recovering high purity phosphoric acid from the mixed waste acid according to an embodiment of the present invention, the mixed waste acid 1 generated in the liquid crystal display device may be first-order. Vacuum evaporation (10) to remove nitric acid and acetic acid in the mixed waste acid as the evaporation solution (12), and the residual liquid (14) remaining after the vacuum evaporation is subjected to diffusion dialysis (20) to remove the metal components (22). ) To remove the remaining metal component by the ion exchange resin treatment (30) of the dialysis solution (24) obtained after the diffusion dialysis, and the high purity phosphoric acid (32) obtained after the ion exchange resin treatment. ) To obtain a high purity and high concentration of phosphoric acid (42) by performing a process (40) of the secondary vacuum evaporation process.

본 발명에 사용되는 LCD 혼합 폐산은 LCD 제조공정중 다층 회로기판의 금속회로를 형성하는 과정에서 발생하는 폐에칭 용액이다. 이 폐산중에는 인산, 질산, 초산, 알루미늄, 몰리브덴 등이 함유되어 있다.The LCD mixed waste acid used in the present invention is a waste etching solution generated in the process of forming the metal circuit of the multilayer circuit board during the LCD manufacturing process. This waste acid contains phosphoric acid, nitric acid, acetic acid, aluminum, molybdenum and the like.

이러한 각각의 성분을 분리하여 고순도의 인산을 회수하기 위한 첫 번째 단계로서 1차 진공 증발 처리를 실시한다. 이때 상기 1차 진공 증발 처리에 앞서 혼합 폐산중에 포함된 불용성 고형 불순물을 제거하기 위해 마이크로필터 등을 이용 한 여과 공정을 선택적으로 더 실시할 수 있다.Each of these components is separated and subjected to a first vacuum evaporation treatment as the first step to recover high purity phosphoric acid. At this time, prior to the first vacuum evaporation process, to remove insoluble solid impurities contained in the mixed waste acid, a filtration process using a microfilter or the like may be selectively performed.

상기 1차 진공 증발 처리 단계는 혼합 폐산내 존재하는 산들의 비점 차이를 이용한 것으로, 상기 방법에 의하여 혼합 폐산중에 포함된 질산과 초산은 증발, 제거되고, 인산과 금속 성분만 잔류하게 된다.The first vacuum evaporation step uses a difference in boiling points of acids present in the mixed waste acid, and nitric acid and acetic acid contained in the mixed waste acid are evaporated and removed by the method, and only phosphoric acid and metal components remain.

상기 1차 진공 증발 처리 단계는 통상의 진공 증발 처리 장치를 사용하여 실시될 수 있다. 혼합 폐산으로부터의 초산 및 질산의 제거 효율을 높이기 위해서는 상기 1차 진공 증발 처리는 -650 내지 -760 mmHg 진공도에서 실시하는 것이 바람직하고, 보다 바람직하게는 -680 내지 -730 mmHg 진공도에서 실시할 수 있다. 진공도가 -650 mmHg 미만이면 증발온도를 140℃ 이상으로 증대시켜야 하기 때문에 에너지 비용 및 제조 설비의 투자비용이 과다하게 증가하여 바람직하지 않다. 또한, 진공도가 -760 mmHg을 초과하면 상용화 설비에서 대용량의 진공펌프가 -760mmHg 이상으로 연속적으로 가동시키기가 어렵기 때문에 바람직하지 않다.The first vacuum evaporation treatment step may be carried out using a conventional vacuum evaporation treatment apparatus. In order to increase the removal efficiency of acetic acid and nitric acid from the mixed waste acid, the first vacuum evaporation treatment is preferably performed at -650 to -760 mmHg vacuum degree, and more preferably at -680 to -730 mmHg vacuum degree. . If the vacuum degree is less than -650 mmHg, since the evaporation temperature must be increased to 140 ° C. or more, the energy cost and the investment cost of the manufacturing equipment are excessively increased, which is not preferable. In addition, when the degree of vacuum exceeds -760 mmHg, it is not preferable because a large-capacity vacuum pump cannot be continuously operated above -760 mmHg in a commercialization facility.

또한 상기 1차 진공 증발 처리는 100 내지 160℃의 온도 범위내에서 실시하는 것이 바람직하고, 보다 바람직하게는 110 내지 130℃의 온도 범위내에서 실시하는 것이 좋다. 100℃ 미만에서는 증발 자체가 일어나지 않기 때문에 바람직하지 않고, 160℃을 초과하면 에너지 비용이 과다하게 들고 또한 폐스팀을 사용할 경우에는 폐스팀이 보통 140℃를 초과하지 않아서 폐스팀을 이용하기 어렵기 때문에 바람직하지 않다.In addition, it is preferable to perform the said primary vacuum evaporation process in the temperature range of 100-160 degreeC, More preferably, it is good to carry out in the temperature range of 110-130 degreeC. It is not preferable because the evaporation itself does not occur below 100 ° C, and if it exceeds 160 ° C, the energy cost is excessive, and when the waste steam is used, it is difficult to use the waste steam because the waste steam usually does not exceed 140 ° C. Not desirable

가장 바람직하게는 진공도가 -650mmHg인 경우에는 온도 140℃ 이상으로, 진공도가 -700mmHg인 경우에는 온도 120℃ 이상으로, 그리고 진공도 -730mmHg의 경우 는 온도 110℃ 이상으로 설정하여 실시하는 것이 좋다.Most preferably, the vacuum degree is -650 mmHg, the temperature is 140 ° C or more, the vacuum degree is -700mmHg, the temperature is 120 ° C or more, and in the case of the vacuum degree -730mmHg, the temperature is preferably set to 110 ° C or more.

상기 진공 증발 처리 공정에 의해 혼합 폐산중에 포함된 질산 및 초산을 완전히 제거할 수 있다.By the vacuum evaporation process, nitric acid and acetic acid contained in the mixed waste acid can be completely removed.

상기 진공 증발 처리시 질산과 초산은 서로 혼합되어 증발 제거된다. 이에 따라 상기 질산 및 초산을 포함하는 증발액에 대하여 진공 증발 처리를 더 실시함으로써 질산 및 초산을 각각 분리할 수도 있다. In the vacuum evaporation process, nitric acid and acetic acid are mixed with each other and evaporated. Accordingly, nitric acid and acetic acid may be separated by further performing a vacuum evaporation treatment on the evaporating liquid containing nitric acid and acetic acid.

이어서 앞서 혼합 폐액에 대한 진공 증발 처리 후 남은 잔류액에 대하여 확산 투석 처리를 실시하여 잔류액중에 포함된 금속 성분을 1차 제거한다. Subsequently, a diffusion dialysis treatment is performed on the residual liquid remaining after the vacuum evaporation treatment of the mixed waste liquid to first remove the metal component contained in the residual liquid.

상기 확산 투석법(diffusion dialysis method)에 의해 다량의 금속을 효율적으로 제거할 수 있다. 본 발명에서는 산 용액만 통과시키고 금속염은 통과시키지 않는 음이온 교환막의 선택적 투과성을 이용하여 잔류액중에 포함된 금속 성분을 제거함으로써 고순도의 인산 수용액을 얻을 수 있다. A large amount of metal can be efficiently removed by the diffusion dialysis method. In the present invention, a high-purity phosphoric acid aqueous solution can be obtained by removing the metal components contained in the residual liquid by using the selective permeability of the anion exchange membrane that passes only the acid solution but does not pass the metal salt.

상기 확산 투석 처리시 통상의 확산 투석 장치를 사용할 수 있으며, 본 발명에서는 진공 증발 처리후 얻어진 잔류액과 물이 차례로 흐르게 하기 위하여 대량의 이온 교환막들이 가스켓(gasket)을 사이에 두고 번갈아 들어있는 확산 투석 장치를 사용하였다. 이에 따라 확산 투석 장치 내에서 잔류액과 물을 공급하는 가스켓은 플라스틱 망들이 그물처럼 엮어져 있어 용액이 일정하게 섞이게 하며 난류를 유발시켜 막오염을 최소화할 수 있어 바람직하다. In the diffusion dialysis treatment, a conventional diffusion dialysis apparatus may be used. In the present invention, in order to allow the residual liquid obtained after the vacuum evaporation treatment and water to flow in turn, diffusion dialysis diaphragm having a plurality of ion exchange membranes interposed therebetween with a gasket interposed therebetween. The device was used. Accordingly, the gasket for supplying the residual liquid and the water in the diffusion dialysis apparatus is preferable because the plastic nets are woven like a net so that the solution is uniformly mixed and turbulent flow can be minimized to minimize membrane fouling.

상기 확산 투석 장치에서 잔류액은 확산 투석 장치의 아래쪽에서 위쪽으로 공급되고, 물은 위쪽에서 아래쪽으로 공급된다. 확산 투석 장치내로 공급된 잔류 액은 투석막의 선택적 투과성에 의해 금속이온과 인산이 분리 된다. 이때 분리된 인산은 역류된 물과 접촉하여 희석되며, 희석된 인산을 포함하는 투석액은 확산 투석 장치의 아랫부분으로 배출된다. 반면 투석막을 통과하지 못한 금속 성분과 일부의 인산은 위쪽으로 나오게 된다.In the diffusion dialysis apparatus, the residual liquid is supplied upwards from the bottom of the diffusion dialysis apparatus, and water is supplied downwards from the top. The residual liquid fed into the diffusion dialysis apparatus is separated from metal ions and phosphoric acid by the selective permeability of the dialysis membrane. The separated phosphoric acid is then diluted in contact with the countercurrent water, and the dialysate containing the diluted phosphoric acid is discharged to the bottom of the diffusion dialysis apparatus. On the other hand, the metal component and some of the phosphoric acid that failed to pass through the dialysis membrane come out upwards.

이와 같은 확산 투석 처리에 의해, 증발 처리후 얻어진 잔류액중에 포함된 알루미늄과 몰리브덴의 금속 성분을 98% 이상 제거할 수 있다.By the diffusion dialysis treatment, 98% or more of the metal components of aluminum and molybdenum contained in the residual liquid obtained after the evaporation treatment can be removed.

다음으로 상기 확산 투석 처리 후 얻어진 투석액을 이온 교환 수지 처리하여 투석액중에 잔류하는 금속 성분을 2차 제거하여 고순도의 인산을 얻을 수 있다.Next, the dialysis solution obtained after the diffusion dialysis treatment is subjected to ion exchange resin treatment to remove secondary metal components in the dialysis solution to obtain high purity phosphoric acid.

상기 이온 교환 수지 처리는 양이온 교환 수지 및 음이온 교환 수지를 모두 함께 사용할 수 있다. 알루미늄의 경우에는 투석액중에 양이온으로 존재하지만, 몰리브덴의 경우는 음이온 착체의 형태로 존재하기 때문에, 양이온 교환 수지 처리만으로는 투석액 중에 포함된 몰리브덴을 제거할 수 없다. 따라서 양이온 교환 수지와 음이온 교환 수지의 두 종류의 수지탑을 통과하도록 하는 것이 바람직하다.The ion exchange resin treatment can be used both cation exchange resin and anion exchange resin together. In the case of aluminum, it exists as a cation in the dialysate, but in the case of molybdenum, it exists in the form of an anion complex, so the molybdenum contained in the dialysate cannot be removed only by cation exchange resin treatment. Therefore, it is preferable to pass through two types of resin towers, a cation exchange resin and an anion exchange resin.

또한 상기 양이온 교환 수지 처리시 양이온 교환 수지로는 스티렌(Styrene)계 강산성 양이온 교환 수지를 사용할 수 있으며, 바람직하게는 확산 투석 처리후 얻어진 투석액중에 포함된 인산의 농도가 높기 때문에, 가교도가 높은 강산성 양이온 교환 수지를 사용하는 것이 좋다. 이에 따라 상기 스티렌계 강산성 양이온 교환 수지는 10% 이상의 가교도를 갖는 것이 보다 바람직하고, 보다 더 바람직하게는 10 내지 16%의 가교도를 가질 수 있다. 스티렌계 강산성 양이온 교환 수지의 가교도가 10% 이상으로 높으면 수지내 수분 함량이 감소하고 이온교환 용량이 증가하며 내산화성이 증대하는 장점이 있지만 반면에 흡착후 재생이 어렵고 유기물에 쉽게 오염되는 단점도 있다. 그러나 본 발명에서는 고농도 산용액을 처리하기 때문에 가교도가 10% 미만으로 낮으면 수지가 산화되어 내구성이 감소하고 이온교환 용량이 낮아 처리하기가 곤란하여 바람직하지 않다. 본 발명에서 강산성수지라 함은 산에 대해 강한 내성을 가지고 강산성 용액중에서도 이온교환능력을 보다 많이 보유하고 있는 수지를 의미한다.In addition, a styrene-based strong acid cation exchange resin may be used as the cation exchange resin when the cation exchange resin is treated. Preferably, since the concentration of phosphoric acid contained in the dialysate obtained after the diffusion dialysis treatment is high, a highly acidic cation having a high crosslinking degree It is better to use an exchange resin. Accordingly, the styrene-based strongly acidic cation exchange resin may more preferably have a crosslinking degree of 10% or more, and even more preferably 10-16%. If the crosslinking degree of styrene type strong acid cation exchange resin is higher than 10%, the water content in resin, ion exchange capacity is increased, and oxidation resistance is increased. On the other hand, it is difficult to regenerate after adsorption and easily contaminated by organic matter. . However, in the present invention, since a high concentration of acid solution is treated, when the crosslinking degree is lower than 10%, the resin is oxidized to reduce durability, and the ion exchange capacity is low, which is difficult to treat, which is not preferable. In the present invention, the strong acid resin means a resin that has a strong resistance to acid and retains more ion exchange capacity in a strong acid solution.

상기 양이온 교환 수지로는 상업적으로 입수가능한 상기 양이온 교환 수지를 사용할 수 있다.As the cation exchange resin, commercially available cation exchange resins can be used.

또한 상기 음이온 교환 수지로는 화학적 안정성, 내유기오염성이 뛰어난 스티렌계 강산성 음이온 교환 수지를 사용하는 것이 바람직하다. 상기 음이온 교환 수지 역시 가교도가 10% 이상인 스티렌계 강산성 음이온 교환 수지 인 것이 바람직하다.Moreover, it is preferable to use the styrene type strong acidic anion exchange resin which is excellent in chemical stability and organic pollution resistance as said anion exchange resin. The anion exchange resin is also preferably a styrene-based strongly acidic anion exchange resin having a crosslinking degree of 10% or more.

상기 이온 교환 수지 처리시 투석액의 흐름 속도 S.V.(space velocity)는 1시간당 폐액 통액량을 수지 체적으로 나눈 값을 의미하며, 수지의 종류에 따라 달라진다. 본 발명에서는 S.V.가 2 내지 6인 것을 사용하는 것이 바람직하다. 상기 범위내에서는 알루미늄 및 몰리브덴을 1ppm 이하로 처리할 수 있지만, 상기 범위를 벗어나 2미만이면 처리 속도가 지나치게 느려져 일정량 폐액 처리에 필요한 설비의 투자비가 과다하게 소요될 우려가 있으며, 또한 6을 초과하면 알루미늄과 몰리브덴을1 ppm 이하로 처리할 수 없기 때문에 바람직하지 않다.The flow velocity S.V. (space velocity) of the dialysate during the ion exchange resin treatment means a value obtained by dividing the waste liquid through-hour by the resin volume and depends on the type of resin. In this invention, it is preferable to use the thing whose S.V. is 2-6. Within the above range, aluminum and molybdenum may be treated at 1 ppm or less, but if it is less than 2 outside the above range, the processing speed may be too slow, resulting in excessive investment of equipment required for a certain amount of waste liquid treatment. And molybdenum are not preferred because they cannot be treated below 1 ppm.

상기와 같은 방법으로 확산 투석 처리 후 얻어진 투석액을 먼저 양이온 교환 수지로 처리하여 투석액 중의 알루미늄을 제거하고, 다시 음이온 교환 수지로 처리하여 몰리브덴을 제거함으로써, 금속 성분의 농도를 1ppm 이하로 감소시킨 고순도의 인산 수용액을 얻을 수 있다. 이때 상기 음이온 교환 수지와 양이온 교환 수지의 처리 순서는 특별히 한정되지 않는다.The dialysis solution obtained after the diffusion dialysis treatment in the above manner was first treated with a cation exchange resin to remove aluminum in the dialysate, and then treated with an anion exchange resin to remove molybdenum, thereby reducing the concentration of the metal component to 1 ppm or less. Aqueous phosphoric acid solution can be obtained. At this time, the order of treatment of the anion exchange resin and the cation exchange resin is not particularly limited.

이후 상기 이온 교환 수지 처리에 의해 얻어진 인산 수용액은 고순도이나, 인산의 농도가 낮으므로 2차 진공 증발 처리를 실시함으로써 고농도의 인산을 얻을 수 있다.Since the aqueous phosphoric acid solution obtained by the ion exchange resin treatment is high purity, but the concentration of phosphoric acid is low, a high concentration of phosphoric acid can be obtained by performing a second vacuum evaporation treatment.

상기 고농도 인산을 얻기 위한 2차 진공 증발 처리 단계는 앞서 혼합 폐산에 대한 1차 진공 증발 처리시와 동일한 방법으로 실시할 수 있다. 상기 2차 진공 증발 처리에 의해 고순도 인산을 85% 이상의 고농도로 얻을 수 있다.The second vacuum evaporation treatment step for obtaining the high concentration phosphoric acid may be performed in the same manner as in the first vacuum evaporation treatment for the mixed waste acid. By the second vacuum evaporation treatment, high purity phosphoric acid can be obtained at a high concentration of 85% or more.

상기와 같은 고순도 회수 방법에 의해 혼합 폐산으로부터 불순물의 함량을 수 ppm 수준으로 감소시킨 고순도의 인산을 고농도로 회수할 수 있다. 이에 따라 얻어진 인산은 액정 표시 장치제조시의 에칭용액, 고순도 인산, 각종 산세용액 등으로 재활용될 수 있다.By the high-purity recovery method as described above, it is possible to recover high-purity phosphoric acid in which the impurity content is reduced to several ppm levels from the mixed waste acid at a high concentration. The phosphoric acid thus obtained may be recycled into an etching solution, high purity phosphoric acid, various pickling solutions, and the like in the manufacture of a liquid crystal display device.

이하 본 발명의 바람직한 실시예 및 비교예를 기재한다. 그러나 하기한 실시예는 본 발명의 바람직한 일 실시예일뿐 본 발명이 하기 실시예에 한정되는 것은 아니다.Hereinafter, preferred examples and comparative examples of the present invention are described. However, the following examples are only preferred embodiments of the present invention and the present invention is not limited to the following examples.

실시예Example 1. 혼합  1. Mix 폐산으로부터의From waste acid 고순도 인산의 회수. Recovery of high purity phosphoric acid.

1) LCD 혼합 1) LCD mix 폐산의Waste acid 준비 Ready

LCD 제조공정에서 배출되는 혼합 폐산으로부터의 고순도 인산 회수를 위하여 하기 표 1의 조성을 갖는 혼합 폐산을 사용하였다.The mixed waste acid having the composition shown in Table 1 was used to recover high purity phosphoric acid from the mixed waste acid discharged from the LCD manufacturing process.

분석항목      Analysis item 농도(%)density(%) 금속이온 (mg/kg)Metal ion (mg / kg) 초산Acetic acid 질산nitric acid 인산Phosphoric Acid AlAl MoMo LCD 혼합 폐산LCD mixed waste acid 6.86.8 6.76.7 62.262.2 211.5211.5 206206

2) LCD 혼합 2) LCD mix 폐산의Waste acid 1차 진공 증발 처리 Primary vacuum evaporation treatment

혼합 폐산중에 존재하는 초산과 질산을 분리하기 위하여 하기와 같은 방법으로 진공 증발 장치를 사용하여 1차 진공 증발 처리를 실시하였다. In order to separate acetic acid and nitric acid present in the mixed waste acid, the first vacuum evaporation process was performed using a vacuum evaporation apparatus in the following manner.

상기 진공 증발 장치는 파이렉스 반응기, 진공펌프, 냉각관, 산 회수조 및 히팅맨틀(Heating mantle)로 구성되어 있다. 상기 파이렉스 반응기는 둥근바닥 플라스크를 개량한 것으로서 용량이 2L이다. 냉각관으로는 보통의 환류냉각관을 사용하였으며, 수돗물과 연결하여 냉각기의 역할을 수행하도록 하였다. 산 회수조는 300ml의 삼각플라스크를 사용하였다. 반응조 내부의 온도를 올리는데 사용한 히팅맨틀은 최대 400℃±2℃의 온도 제어가 가능한 디지털 가열 자석 교반기(MSH-10, WiseStir)를 사용하였다.The vacuum evaporation apparatus is composed of a Pyrex reactor, a vacuum pump, a cooling tube, an acid recovery tank, and a heating mantle. The Pyrex reactor is an improved round bottom flask and has a capacity of 2L. A normal reflux cooling tube was used as the cooling tube, and it was connected with tap water to perform the role of a cooler. The acid recovery tank used a 300 ml Erlenmeyer flask. The heating mantle used to raise the temperature inside the reactor used a digital heating magnetic stirrer (MSH-10, WiseStir) capable of temperature control up to 400 ° C ± 2 ° C.

먼저 진공 증발 단계에 앞서 상기 표 1의 조성을 갖는 혼합 폐산을 마이크로필터로 여과하여 혼합 폐산중의 불용성 고형 불순물을 제거하였다. 고형 불순물이 제거된 혼합 폐산을 파이렉스 반응기에 넣고 디지털 가열 자석 교반기(MSH-10, WiseStir)를 이용하여 120℃의 온도까지 승온 유지하고, 진공 펌프를 이용하여 반응기 내부 압력을 -730mmHg로 일정하게 유지시켰다. 이때 반응기 내부에서는 대기압보다 낮은 조건으로 감압하여 저비점의 질산 및 초산의 혼합액들이 우선 증발되도록 하였다. 증발된 질산 및 초산의 혼합액들은 냉각수가 순환되는 응축기를 통해 액화되어 분리, 제거되도록 하였다.First, prior to the vacuum evaporation step, the mixed waste acid having the composition shown in Table 1 was filtered through a microfilter to remove insoluble solid impurities in the mixed waste acid. The mixed waste acid from which solid impurities have been removed is placed in a Pyrex reactor and maintained at a temperature of 120 ° C. using a digital heating magnetic stirrer (MSH-10, WiseStir), and a constant pressure inside the reactor is maintained at -730 mmHg using a vacuum pump. I was. At this time, the inside of the reactor was decompressed to a condition lower than atmospheric pressure so that a mixture of low boiling point nitric acid and acetic acid was evaporated first. The mixtures of evaporated nitric acid and acetic acid were liquefied, separated and removed through a condenser in which cooling water was circulated.

증발과정을 완료한 후 초산 및 질산이 분리 제거된 증류액(고농도 인산)내 인산은 95% 이상의 농도로 포함된다. 이에 대해 순수를 투입하여 인산의 농도를 비료용 조인산의 상품규격인 85%로 조절하였다. After completion of the evaporation process, phosphoric acid in the distillate (high concentration phosphoric acid) from which acetic acid and nitric acid are separated and removed is contained at a concentration of 95% or more. Pure water was added to adjust the concentration of phosphoric acid to 85%, the product standard for fertilizer crude phosphoric acid.

혼합 폐산중의 질산 및 초산의 완전 분리를 확인하기 위하여 이온 크로마토그래피(Ion Chromatography: ICS-2500, DIONEX) 분석기를 이용하여 증발액 및 진공 증발 후 회수된 잔류액에서의 산 농도를 측정하였다. 또한 잔류액 중의 Al, Mo 등의 금속 성분은 플라즈마분광분석법 (ICP-AES)를 이용하여 분석하였다. 측정 결과를 하기 표 2에 나타내었다.In order to confirm the complete separation of nitric acid and acetic acid in the mixed waste acid, the acid concentration in the evaporated liquid and the residual liquid recovered after vacuum evaporation was measured using an ion chromatography (Ion Chromatography: ICS-2500, DIONEX) analyzer. In addition, metal components such as Al and Mo in the residual liquid were analyzed by using plasma spectrometry (ICP-AES). The measurement results are shown in Table 2 below.

분석항목      Analysis item 산의 농도(%)Acid concentration (%) 금속이온 (mg/kg)Metal ion (mg / kg) 초산Acetic acid 질산nitric acid 인산Phosphoric Acid AlAl MoMo 증발액Evaporate 17.317.3 18.518.5 -- -- -- 잔류액Residue -- -- 85.485.4 289.73289.73 282.19282.19

상기 표 2에 나타난 바와 같이, 진공증발에 의해 증발된 증발액중의 질산 및 초산의 농도는 표 1에서의 원 혼합 폐산중의 질산 및 초산 농도의 약 3배 정도이었으며, 인산 및 금속 성분의 혼입은 전혀 없는 것으로 나타났다. As shown in Table 2, the concentration of nitric acid and acetic acid in the evaporated liquid evaporated by vacuum evaporation was about three times the concentrations of nitric acid and acetic acid in the raw mixed waste acid in Table 1, and the mixing of phosphoric acid and metal components Was found to be absent at all.

또한, 상기 진공 증발 단계에서의 진공도 및 온도를 다양하게 변화시켜 실시하여 혼합 폐산중의 질산 및 초산 분리의 최적의 조건을 찾는 실험을 실시하였다.In addition, the experiment was conducted to find the optimal conditions for the separation of nitric acid and acetic acid in the mixed waste acid by varying the degree of vacuum and temperature in the vacuum evaporation step.

시험조건은 진공도를 -730, -700, -650mmHg로 각각 고정하고 온도는 140℃까지 높혀 나가면서 온도 구간별로 진공증발을 실시하였다. 진공증발후 남은 잔류액을 샘플링하여 분석하고, 그 결과로부터 질산과 초산이 인산으로부터 분리되는 조건과 거동을 조사하였다. 결과를 하기 표 3에 나타내었다.In the test conditions, the vacuum degree was fixed at -730, -700, and -650mmHg, respectively, and the temperature was raised to 140 ° C, and vacuum evaporation was carried out for each temperature section. The residual liquid remaining after vacuum evaporation was sampled and analyzed, and the conditions and behavior of nitric acid and acetic acid separated from phosphoric acid were investigated. The results are shown in Table 3 below.

시험조건Exam conditions 잔류액중의 산의 농도(%)Acid concentration in residual solution (%) 진공도(mmHg)Vacuum degree (mmHg) 온도(℃)Temperature (℃) 초산Acetic acid 질산nitric acid 인산Phosphoric Acid -650-650 120120 1.301.30 1.251.25 86.686.6 140140 00 00 87.387.3 160160 00 00 87.487.4 -700-700 100100 1.161.16 1.181.18 79.679.6 110110 0.690.69 00 81.081.0 125125 00 00 80.780.7 -730-730 100100 0.860.86 00 79.079.0 110110 00 00 82.482.4 150150 00 00 84.184.1

상기 표 3에 나타난 바와 같이, 진공도가 낮을수록 높은 온도에서 진공 증발을 실시하는 것이 바람직함을 알 수 있다. 진공 증발 단계에서 진공도가 -650mmHg인 경우에는 온도 140℃ 이상에서 완전 분리되었고, 진공도가 -700mmHg인 경우에는 온도 120℃ 이상의 영역에서 완전히 분리되었다. 그리고 진공도 -730mmHg의 경우는 온도 110℃ 이상에서도 완전 분리가 가능하였다. As shown in Table 3, it can be seen that the lower the degree of vacuum, it is preferable to perform the vacuum evaporation at a higher temperature. In the vacuum evaporation step, when the degree of vacuum was -650 mmHg, it was completely separated at a temperature of 140 ° C or higher, and when the degree of vacuum was -700mmHg, it was completely separated at a temperature of 120 ° C or higher. In the case of a vacuum degree of -730 mmHg, complete separation was possible even at a temperature of 110 ° C. or higher.

상기 진공도 -650mmHg 및 온도 140℃에서 혼합 폐산을 진공 증발 처리한 경우 증발액 및 잔류액중에서의 질산, 초산 및 인산의 함량을 음이온 분석하여, 상기 진공증발 공정에 의해 혼합 폐산중의 질산과 초산이 인산과 완전히 분리되었는지를 확인하였다. 결과를 도 2 및 3에 나타내었다. When the mixed waste acid was vacuum evaporated at the vacuum degree of -650 mmHg and the temperature of 140 ° C., the content of nitric acid, acetic acid and phosphoric acid in the evaporated liquid and the residual liquid was analyzed by anion, and the nitric acid and acetic acid in the mixed waste acid were removed by the vacuum evaporation process. It was confirmed that it was completely separated from phosphoric acid. The results are shown in FIGS. 2 and 3.

도 2는 진공증발된 증발액중의 질산, 초산 및 인산의 함량을 나타낸 IC 분석 결과이고, 도 3은 잔류액중에서의 질산, 초산 및 인산의 함량을 나타낸 IC 분석 결과이다. 2 is an IC analysis result showing the contents of nitric acid, acetic acid and phosphoric acid in the evaporated vacuum evaporation, Figure 3 is an IC analysis result showing the contents of nitric acid, acetic acid and phosphoric acid in the residual liquid.

도 2 및 3에서 X축은 체류 시간(retention time)을 나타내는 것으로 음이온의 해리도에 따른 분리시간을 의미한다. 이것으로 음이온의 종류를 알 수 있다. 또한 Y축은 전도도를 나타내며 음이온의 함량에 대비한 강도를 나타낸다. 이 두축의 분석곡선을 적분하며 음이온의 농도를 결정할 수 있다.In FIG. 2 and FIG. 3, the X axis represents a retention time and means a separation time according to the dissociation degree of the anion. This shows the kind of anion. In addition, the Y-axis shows conductivity and strength against anion content. By integrating the analysis curves of these two axes, the concentration of anions can be determined.

도 2 및 도 3에 나타난 바와 같이, 증발액중에서는 인산에 대한 피크가 발견되지 않았으며, 잔류액중에서는 질산 및 초산에 대한 피크가 발견되지 않았다. 이로부터 상기 진공 증발 공정에 의해 혼합 폐산중에 존재하는 질산 및 초산이 완전히 분리 제거되었음을 확인할 수 있었다.2 and 3, no peaks for phosphoric acid were found in the evaporated solution, and no peaks for nitric acid and acetic acid were found in the remaining solution. From this, it was confirmed that nitric acid and acetic acid present in the mixed waste acid were completely separated and removed by the vacuum evaporation process.

3) 1차 진공증발 후 얻어진 3) obtained after the first vacuum evaporation 잔류액에In residue 대한 확산 투석 처리 For diffuse dialysis treatment

상기 2)의 1차 진공 증발 처리후 얻어진 잔류액중에 존재하는 금속 성분을 분리, 제거하기 위하여 하기와 같은 방법으로 확산 투석 처리를 실시하였다.The diffusion dialysis treatment was carried out in the following manner to separate and remove the metal components present in the residual liquid obtained after the first vacuum evaporation treatment of 2).

상기 1차 진공 증발 단계에서 얻어진 잔류액과 물의 유속을 0.97L/Hr·m2로 조절하면서 음이온 교환막인 투석막(DSV, ASAHI GLASS Co.)을 경계로 하여 서로 반대방향으로 확산 투석 장치(T-Ob Selemion dialyzer, ASAHI GLASS Co.)에 공급하였다. 회수율이 정상 상태로 도달될 때까지 계속해서 실시하는 연속 공정으로 행하였다. 상기 확산 투석 장치에서 사용된 펌프는 Masterflex 펌프(Cole Parmer회사)로서 최대 회전속도가 600rpm인 연동 펌프(peristaltic pump)이다. 또한 유량은 튜브 사이즈에 따라 0.006~380mL/min로 조절이 가능하다. 유량 조절은 Masterflex 펌프의 회전속도를 조절함과 동시에 튜브의 사이즈를 조절함으로서 원하는 유량을 얻을 수 있었다. 또한 사용한 투석막의 면적은 0.327m2/unit로, 유량 계산은 투석기를 통과한 후 양쪽 메스실린더에 회수된 투석액과 회수된 산의 양을 시간으로 나누어 계산하였다.While adjusting the flow rates of the residual liquid and water obtained in the first vacuum evaporation step to 0.97L / Hr · m 2 , the diffusion dialysis apparatus (T-) was formed in the opposite direction with the dialysis membrane (DSV, ASAHI GLASS Co.) as an anion exchange membrane. Ob Selemion dialyzer, ASAHI GLASS Co.). It carried out by the continuous process which continues to carry out until a recovery is reached to steady state. The pump used in the diffusion dialysis apparatus is a Masterflex pump (Cole Parmer) and a peristaltic pump having a maximum rotation speed of 600 rpm. In addition, the flow rate can be adjusted to 0.006 ~ 380mL / min depending on the tube size. Flow control was able to achieve the desired flow rate by controlling the rotational speed of the Masterflex pump and controlling the tube size. In addition, the area of the used dialysis membrane was 0.327 m 2 / unit, and the flow rate was calculated by dividing the amount of the dialysate and the acid recovered in both measuring cylinders after passing through the dialyzer.

상기 확산 투석 장치에 회수된 투석액에 대하여 이온 크로마토그래피 (ICS-2500, DIONEX) 분석기를 이용하여 투석액중의 산 농도를 측정, 분석한 후, 회수율을 구하였다. 또한 투석액 중 Al, Mo 등의 금속 성분은 플라즈마 분광분석법 (ICP-AES)를 이용하여 분석하였다. 측정 결과를 하기 표 4에 나타내었다.The dialysis solution recovered in the diffusion dialysis apparatus was measured using an ion chromatography (ICS-2500, DIONEX) analyzer to measure and analyze the acid concentration in the dialysis solution, and then a recovery rate was obtained. In addition, metal components such as Al and Mo in the dialysate were analyzed using plasma spectroscopy (ICP-AES). The measurement results are shown in Table 4 below.

분석항목       Analysis item 농도(%)density(%) 금속이온 (mg/kg)Metal ion (mg / kg) 초산Acetic acid 질산nitric acid 인산Phosphoric Acid AlAl MoMo 투석액Dialysate -- -- 65.465.4 3.113.11 4.464.46

상기 표 4에 나타난 바와 같이, 상기 진공 증발 처리를 거친 잔류액에 대한 확산 투석 처리 결과, 알루미늄 농도 289.73mg/kg이 3.11mg/kg으로, 몰리브덴 282.19mg/kg이 4.46mg/kg으로 낮아졌다. 이와 같은 확산 투석 처리에 의해 잔류액중의 금속 성분이 98%정도 제거된 투석액을 얻을 수 있었다. As shown in Table 4, as a result of the diffusion dialysis treatment for the residue after the vacuum evaporation treatment, aluminum concentration 289.73mg / kg was lowered to 3.11mg / kg, molybdenum 282.19mg / kg to 4.46mg / kg. By such diffusion dialysis treatment, a dialysis liquid obtained by removing about 98% of the metal components in the residual liquid was obtained.

4) 확산 4) Spread 투석후After dialysis 얻어진 투석액에 대한 이온 교환 수지 처리 Ion exchange resin treatment on the obtained dialysate

상기 3)의 확산 투석 처리 단계후 얻어진 투석액중에 잔류하는 금속 성분을 제거하기 위하여 하기와 같은 방법으로 이온 교환 수지 처리를 실시하였다.In order to remove the metal component remaining in the dialysate obtained after the diffusion dialysis step of 3), ion exchange resin treatment was carried out as follows.

확산 투석 처리 후 얻어진 투석액을 스티렌(Styrene)계 강산성 양이온 교환 수지(SK1B, Mitsubishi사제)로 처리한 다음, 강산성 음이온 교환 수지(A103, PuroliteE사제)가 담겨 있는 탑 내로 통과시켜 이온 교환 수지 처리하였다. 이 때 투석액의 흐름속도는 S.V가 2.5가 되도록 하였다.The dialysate obtained after the diffusion dialysis treatment was treated with a styrene strong acid cation exchange resin (SK1B, manufactured by Mitsubishi), and then passed through a tower containing a strong acid anion exchange resin (A103, manufactured by PuroliteE) to treat an ion exchange resin. At this time, the flow rate of the dialysate was such that the S.V was 2.5.

이온 교환 수지 처리 후 얻어진 여액에 대하여 이온 크로마토그래피 (ICS-2500, DIONEX) 분석기를 이용하여 여액중의 산 농도를 측정, 분석한 후, 회수율을 구하였다. 또한 여액 중 Al, Mo 등의 금속 성분은 플라즈마 분광분석법 (ICP-AES)를 이용하여 분석하였다. 측정 결과를 하기 표 5에 나타내었다. About the filtrate obtained after the ion exchange resin treatment, the acid concentration in the filtrate was measured and analyzed using an ion chromatography (ICS-2500, DIONEX) analyzer, and then the recovery rate was determined. In addition, metal components such as Al and Mo in the filtrate were analyzed using plasma spectroscopy (ICP-AES). The measurement results are shown in Table 5 below.

분석항목      Analysis item 농도(%)density(%) 금속이온 (mg/kg)Metal ion (mg / kg) 초산Acetic acid 질산nitric acid 인산Phosphoric Acid AlAl MoMo 이온 교환 수지 처리후 얻어진 여액Filtrate obtained after treatment with ion exchange resin -- -- 68.868.8 0.110.11 0.220.22

상기 표 5에 나타난 바와 같이, 확산 투석 처리에 의해 1차적으로 금속 성분이 제거된 투석액에 대하여 이온 교환 수지 처리를 실시한 결과, 알루미늄, 몰리브덴 모두 0.23ppm 이하로 제거되었다. 이로부터 이온 교환 수지 처리에 의해 금속 성분이 1ppm 이하로 완벽하게 제거되었음을 확인할 수 있었다.As shown in Table 5 above, as a result of performing ion exchange resin treatment on the dialysis solution from which the metal component was first removed by diffusion dialysis treatment, both aluminum and molybdenum were removed to 0.23 ppm or less. From this, it was confirmed that the metal component was completely removed to 1 ppm or less by the ion exchange resin treatment.

5) 이온 교환 수지 처리 후 남은 여액에 대한 2차 진공 증발 처리5) Secondary vacuum evaporation of remaining filtrate after ion exchange resin treatment

상기 이온 교환 수지 처리 결과 금속 성분은 완전히 제거되었으나 여액중의 인산의 농도는 85.4%에서 약 65.4%로 낮아졌다. 이에 따라 고농도의 인산을 얻기 위하여 하기와 같은 방법으로 2차 진공 증발 처리를 실시하였다. As a result of the ion exchange resin treatment, the metal component was completely removed, but the concentration of phosphoric acid in the filtrate was lowered from 85.4% to about 65.4%. Accordingly, in order to obtain a high concentration of phosphoric acid, a secondary vacuum evaporation process was performed as follows.

이온 교환 수지 단계를 통과한 후의 농도 68.8% 정제 인산을 포함하는 여액을 2L용량의 파이렉스 반응기에 넣고 최대 400℃±2℃의 온도제어가 가능한 디지털 가열 자석 교반기(MSH-10, WiseStir)를 이용하여 120℃의 온도까지 승온 유지하고, 진공 펌프를 이용하여 반응기 내부 압력을 730mmHg로 일정하게 유지시켰다. 이 때 반응기 내부에서는 대기압보다 낮은 조건으로 갑압하여 인산 농도 85%로 진공농축이 진행된다. After passing through the ion exchange resin step, the filtrate containing 68.8% purified phosphoric acid was placed in a 2L Pyrex reactor using a digital heating magnetic stirrer (MSH-10, WiseStir) capable of temperature control up to 400 ° C ± 2 ° C. The temperature was maintained at a temperature of 120 ° C., and the pressure inside the reactor was kept constant at 730 mmHg using a vacuum pump. At this time, inside the reactor, the pressure is reduced to a condition lower than atmospheric pressure, and the vacuum concentration proceeds to a phosphoric acid concentration of 85%.

회수된 산의 분석 방법은 이온 크로마토그래피(ICS-2500, DIONEX) 분석기를 이용하여 산 농도를 측정하였고 산 용액 중 Al, Mo 등의 성분은 플라즈마분광분석법(ICP-AES)를 이용하여 분석하였다. 결과를 하기 표 6에 나타내었다.The acid concentration was measured using an ion chromatography (ICS-2500, DIONEX) analyzer, and Al, Mo, etc. in the acid solution were analyzed by plasma spectrometry (ICP-AES). The results are shown in Table 6 below.

분석항목Analysis item 농도(%)density(%) 금속이온 (mg/kg)Metal ion (mg / kg) 초산Acetic acid 질산nitric acid 인산Phosphoric Acid AlAl MoMo 2차 진공증발후 얻어진 인산 수용액Phosphoric acid aqueous solution obtained after the second vacuum evaporation -- -- 85.185.1 0.150.15 0.230.23

상기 표 6에 나타난 바와 같이, 2차 진공 증발 공정을 통해 인산의 농도를 85.1%로 농축하였다.As shown in Table 6, the concentration of phosphoric acid was concentrated to 85.1% through a second vacuum evaporation process.

본 발명에 따른 고순도 인산의 회수 방법에 의해 액정 표시 장치 제조공정에서 발생하는 혼합 폐산으로부터 불순물의 함량을 수 ppm 수준으로 감소시킨 고순도의 인산을 고농도로 회수할 수 있다. 이에 따라 회수된 인산은 화면 표시 장치제 조시의 에칭용액, 고순도 인산, 각종 산세 용액 등으로 재활용될 수 있다.By using the high purity phosphoric acid recovery method according to the present invention, it is possible to recover high purity phosphoric acid in which the impurity content is reduced to several ppm level from the mixed waste acid generated in the liquid crystal display manufacturing process. Thus, the recovered phosphoric acid can be recycled into an etching solution, high purity phosphoric acid, various pickling solutions, and the like in the preparation of the display device.

Claims (9)

액정 표시 장치에서 발생한 혼합 폐산을 1차 진공 증발 처리하여 혼합 폐산중의 질산 및 초산을 제거하는 단계;Firstly vacuum evaporating the mixed waste acid generated in the liquid crystal display to remove nitric acid and acetic acid in the mixed waste acid; 상기 1차 진공 증발 처리 후 남은 잔류액을 확산 투석 처리하여 금속 성분을 1차 제거하는 단계; Firstly removing the metal component by diffusion dialysis treatment of the residual liquid remaining after the first vacuum evaporation treatment; 상기 확산 투석후 얻어진 투석액을 이온 교환 수지 처리하여 잔류하는 금속 성분을 2차 제거하는 단계; 및Treating the dialysate obtained after the diffusion dialysis with ion exchange resin to remove residual metal components in a second manner; And 상기 이온 교환 수지 처리 단계 후 2차 진공 증발 처리하는 단계를 포함하는 And performing a second vacuum evaporation process after the ion exchange resin treatment step. 액정 표시 장치 제조공정에서 발생하는 혼합 폐산으로부터 고순도 인산을 회수하는 방법.A method for recovering high purity phosphoric acid from mixed waste acid generated in a liquid crystal display manufacturing process. 제1항에 있어서,The method of claim 1, 상기 1차 진공 증발 처리는 -650 내지 -760 mmHg 의 진공도에서 실시되는 것인 혼합 폐산으로부터 고순도 인산을 회수하는 방법.Wherein said first vacuum evaporation treatment is carried out at a vacuum degree of -650 to -760 mmHg. 제1항에 있어서,The method of claim 1, 상기 1차 진공 증발 처리는 100 내지 160℃에서 실시되는 것인 혼합 폐산으로부터 고순도 인산을 회수하는 방법. The first vacuum evaporation process is a method for recovering high purity phosphoric acid from the mixed waste acid is carried out at 100 to 160 ℃. 제1항에 있어서,The method of claim 1, 상기 이온 교환 수지 처리는 양이온 교환 수지 처리 및 음이온 교환 수지를 처리하여 실시되는 것인 혼합 폐산으로부터 고순도 인산을 회수하는 방법.Wherein said ion exchange resin treatment is performed by treating a cation exchange resin treatment and an anion exchange resin to recover high purity phosphoric acid from mixed waste acid. 제4항에 있어서,The method of claim 4, wherein 상기 양이온 교환 수지는 스티렌계 강산성 양이온 교환 수지이고, 음이온 교환 수지는 스티렌계 강산성 음이온 교환 수지인 것인 혼합 폐산으로부터 고순도 인산을 회수하는 방법.Wherein said cation exchange resin is a styrenic strongly acidic cation exchange resin, and the anion exchange resin is a styrenic strongly acidic anion exchange resin. 제5항에 있어서,The method of claim 5, 상기 스티렌계 강산성 양이온 교환 수지는 10% 이상의 가교도를 갖는 것인 혼합 폐산으로부터 고순도 인산을 회수하는 방법.Wherein said styrenic strongly acidic cation exchange resin has a crosslinking degree of at least 10%. 제5항에 있어서,The method of claim 5, 상기 스티렌계 강산성 음이온 교환 수지는 10% 이상의 가교도를 갖는 것인 혼합 폐산으로부터 고순도 인산을 회수하는 방법.Wherein said styrenic strongly acidic anion exchange resin has a crosslinking degree of at least 10%. 제1항에 있어서,The method of claim 1, 상기 2차 진공 증발 처리는 -650 내지 -760 mmHg 의 진공도에서 실시되는 것인 혼합 폐산으로부터 고순도 인산을 회수하는 방법.Wherein said second vacuum evaporation process is carried out at a vacuum degree of -650 to -760 mmHg. 제1항에 있어서,The method of claim 1, 상기 2차 진공 증발 처리는 100 내지 160℃에서 실시되는 것인 혼합 폐산으로부터 고순도 인산을 회수하는 방법.Wherein said second vacuum evaporation process is performed at 100 to 160 ° C. to recover high purity phosphoric acid.
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