KR20070068206A - Method for recovering acid from mixed waste acid occupied in preparing process of liquid crystal display - Google Patents

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

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KR20070068206A
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Abstract

An acid recovery method capable of easily separating and purifying nitric acid, acetic acid and phosphoric acid from a mixed waste acid generated in a liquid crystal display fabricating process is provided. A method for recovering an acid from a mixed waste acid(1) generated in a liquid crystal display fabricating process comprises the steps of: performing solvent extraction(10) of a mixed waste acid generated from liquid crystal display devices to separate an organic phase(12) containing nitric acid and acetic acid and a water phase(14) containing phosphoric acid and metal components from the mixed waste acid; removing the organic phase from the mixed waste acid, and subjecting the organic phase to first vacuum evaporation(20) to separate acetic acid(22) and nitric acid(24) from the organic phase; subjecting the water phase to diffusion dialysis(30) to separate phosphoric acid(34) from the water phase; and subjecting the separated phosphoric acid to second vacuum evaporation(40) to concentrate phosphoric acid into a high concentration phosphoric acid(42).

Description

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

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

도 2는 본 발명의 일 실시예에 따른 산 회수 방법에서의 용매 추출 단계를 개략적으로 나타낸 공정도이며,2 is a process diagram schematically showing a solvent extraction step in an acid recovery method according to an embodiment of the present invention,

도 3은 실시예에서 탈거액에 대한 1차 진공 증발 처리시 온도에 따른 질산 및 초산의 증발 양상을 나타낸 그래프이다.3 is a graph showing the evaporation pattern of nitric acid and acetic acid with temperature during the first vacuum evaporation treatment for stripping solution in the embodiment.

[기술분야][Technical Field]

본 발명은 액정 표시 장치(Liquid Crystal Display: LCD) 제조공정에서 발생하는 혼합 폐산으로부터 산을 회수하는 방법에 관한 것으로, 보다 상세하게는 액정 표시 장치의 제조공정에서 발생하는 혼합 폐산으로부터 질산, 초산 및 인산을 용이하게 분리, 정제하는 산 회수 방법 방법에 관한 것이다.The present invention relates to a method for recovering acid from mixed waste acid generated in a liquid crystal display (LCD) manufacturing process, and more particularly, to nitric acid, acetic acid and The present invention relates to an acid recovery method for easily separating and purifying phosphoric acid.

[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 감압증류에 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 잔 류하는 경우 또는 인산의 농도가 고농도일 경우에는 이온교환수지법을 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, since nitric acid and acetic acid which are first removed by distillation under reduced pressure are mixed, nitric acid and acetic acid cannot be separated and recycled separately, and the concentration of metal components in the residual liquid remaining after distillation under reduced pressure is high. It is difficult to use the ion exchange resin method when the nitric acid and acetic acid remain or the concentration of phosphoric acid is high. 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 제조공정에서 발생하는 혼합 폐산으로부터 질산, 초산 및 인산을 용이하게 분리 정제할 수 있는 산 회수 방법을 제공하는 것을 목적으로 한다.SUMMARY OF THE INVENTION The present invention has been made to solve the above problems, and an object of the present invention is to provide an acid recovery method capable of easily separating and purifying nitric acid, acetic acid and phosphoric acid from mixed waste acid generated in the manufacturing process of a liquid crystal display device.

상기 목적을 달성하기 위하여, 본 발명은 액정 표시 장치에서 발생한 혼합 폐산을 용매 추출하여 질산 및 초산을 포함하는 유기상과, 인산 및 금속 성분을 포함하는 수상으로 분리하고, 상기 유기상을 탈거 처리 후 1차 진공 증발 처리하여 초산 및 질산을 각각 분리하고, 또한 상기 수상을 확산 투석 처리하여 인산을 분리하고, 상기 분리된 인산을 2차 진공 증발 처리하여 인산을 고농도로 농축하는 단계를 포함하는 액정 표시 장치 제조공정에서 발생하는 혼합 폐산으로부터 산을 회수하는 방법을 제공한다. In order to achieve the above object, the present invention is solvent extraction of the mixed waste acid generated in the liquid crystal display device to separate the organic phase containing nitric acid and acetic acid and the aqueous phase containing phosphoric acid and metal components, and the organic phase after the stripping treatment Manufacturing a liquid crystal display device comprising the step of vacuum evaporation to separate acetic acid and nitric acid, and the aqueous phase to diffuse dialysis to separate phosphoric acid, and the separated phosphoric acid to secondary vacuum evaporation to concentrate the phosphoric acid at a high concentration. It provides a method for recovering acid from mixed waste acid generated in the 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 정도까 지 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 recycling of mixed waste acids from the manufacturing process of LCDs depends on the degree of purification of the waste acids, and the added value that results. 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 전기 투석의 경우에도 금속 성분 및 산 용액의 종류에 따라 제거율이 다르겠지만, 통상적으로 수 ppm 수준까지 제거할 수는 없다. 또한 이온교환수지법의 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, the removal rate varies depending on the type of metal component and acid solution, but it is usually not possible to remove 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 용매 추출후 진공 증발 또는 확산 투석처리함으로써, 혼합 폐산으로부터 질산, 초산 및 인산을 용이하게 분리 정제할 수 있다. 또한 상기 분리 정제된 인산은 고순도로 비료용 조인산, 각종 산세용액 등으 로 재활용될 수 있다.In contrast, the present invention can easily separate and purify nitric acid, acetic acid and phosphoric acid from the mixed waste acid by vacuum evaporation or diffusion dialysis treatment of the mixed waste acid after solvent extraction. In addition, the separated and purified phosphoric acid can be recycled to a high purity fertilizer crude acid, various pickling solutions and the like.

도 1은 본 발명의 일 실시예에 따른 혼합 폐산으로부터 산을 회수하는 방법을 개략적으로 나타낸 공정도이다. 이하 도 1의 공정도를 참조하여 본 발명의 산 회수 방법을 설명하면, 본 발명의 일 실시예에 따른 혼합 폐산으로부터 산을 회수하는 방법은 액정 표시 장치에서 발생한 혼합 폐산(1)을 용매 추출(10)하여 질산 및 초산을 포함하는 유기상(12)과, 인산 및 금속 성분을 포함하는 수상(14)으로 분리하는 단계, 상기 유기상(12)을 탈거 처리 후 1차 진공 증발(20) 처리하여 초산(22) 및 질산(24)을 각각 분리하는 단계, 및 상기 수상(14)을 확산 투석 처리(30)하여 금속성분을 폐액(32)으로 하여 제거하고 고순도 인산(34)을 분리하고, 상기 고순도 인산(34)에 대하여 2차 진공 증발 처리(40)하여 인산을 고농도로 농축함으로써 고농도의 인산(42)을 수득하는 단계을 더 포함할 수 있다.1 is a process diagram schematically showing a method for recovering acid from mixed waste acid according to an embodiment of the present invention. Referring to the acid recovery method of the present invention with reference to the process diagram of Figure 1, the method for recovering acid from the mixed waste acid according to an embodiment of the present invention is solvent extraction (10) of the mixed waste acid (1) generated in the liquid crystal display device ) And separating the organic phase 12 including nitric acid and acetic acid into an aqueous phase 14 including phosphoric acid and a metal component, and then removing the organic phase 12 by first vacuum evaporation 20 to treat acetic acid ( 22) and nitric acid 24 are separated, and the aqueous phase 14 is diffused dialysis 30 to remove metal components as the waste liquid 32 and to separate the high purity phosphoric acid 34 and the high purity phosphoric acid. The second vacuum evaporation treatment 40 may be further performed to obtain the high concentration of phosphoric acid 42 by concentrating the phosphoric acid to a high concentration.

본 발명에 사용되는 LCD 혼합 폐산은 LCD 제조공정중 다층 회로기판의 금속회로를 형성하는 과정에서 발생하는 폐에칭 용액이다. 이 폐 에칭 용액중에는 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. The waste etching solution contains phosphoric acid, nitric acid, acetic acid, aluminum, molybdenum and the like.

이러한 각각의 성분을 분리하여 회수하기 위한 첫 번째 단계로서, 혼합 폐산을 용매 추출한다. 이때 상기 용매 추출 처리에 앞서 혼합 폐산중에 포함된 불용성 고형 불순물을 제거하기 위해 마이크로필터 등을 여과 공정을 선택적으로 더 실시할 수도 있다.As the first step to recover each of these components separately, the mixed waste acid is solvent extracted. At this time, in order to remove the insoluble solid impurities contained in the mixed waste acid prior to the solvent extraction treatment, a microfilter or the like may be further selectively performed.

액정 표시 장치의 제조 공정에서 발생한 혼합 폐산 또는 상기 여과 공정에 의해 얻어진 여과물에 대하여 용매 추출 처리를 실시한다.The solvent extraction process is performed with respect to the mixed waste acid which arose in the manufacturing process of a liquid crystal display device, or the filtrate obtained by the said filtration process.

도 2는 본 발명의 일 실시예에 따른 인산 회수 방법에서 용매 추출 단계를 개략적으로 나타낸 공정도이다. 상기 도 2에 나타난 바와 같이 추출제를 사용하여 혼합 폐산(1)중에 포함된 질산과 초산을 유기상(12)으로 분리하고, 동시에 혼합 폐산 중에 포함된 금속 성분과 인산은 수상(14)쪽으로 추출, 분리할 수 있다. 이후 추가적으로 분리된 유기상(12)로부터 1차 진공 증발 처리를 통한 질산 및 초산의 분리에 앞서 탈거제를 사용하여 상기 유기상을 탈거(15)시켜 탈거액(16)을 얻는 공정을 더 포함할 수 있다.2 is a process diagram schematically showing a solvent extraction step in the phosphoric acid recovery method according to an embodiment of the present invention. As shown in FIG. 2, the nitric acid and acetic acid contained in the mixed waste acid 1 are separated into the organic phase 12 using an extractant, and the metal component and phosphoric acid contained in the mixed waste acid are extracted toward the aqueous phase 14. Can be separated. Thereafter, the method may further include removing the organic phase 15 using a stripping agent to obtain stripping solution 16 prior to separation of nitric acid and acetic acid from the separated organic phase 12 through a first vacuum evaporation process. .

이때 추출제로는 알킬 포스페이트, 할로알킬포스페이트, 아릴 포스페이트 및 이들의 혼합물로 이루어진 군에서 선택되는 것을 사용할 수 있으며, 보다 바람직하게는 상기 추출제로는 트리옥틸포스페이트, 트리클로로에틸포스페이트, n-부틸디(m-크레질)포스페이트, n-부틸디(3,5-디메틸페닐)포스페이트, 2-에틸부틸디(m-크레질)포스페이트 및 이들의 혼합물로 이루어진 군에서 선택되는 것을 사용할 수 있다. At this time, the extractant may be selected from the group consisting of alkyl phosphate, haloalkyl phosphate, aryl phosphate and mixtures thereof, more preferably the extractant is trioctyl phosphate, trichloroethyl phosphate, n-butyldi ( m-crezyl) phosphate, n-butyldi (3,5-dimethylphenyl) phosphate, 2-ethylbutyldi (m-crezyl) phosphate and mixtures thereof may be used.

또한 상기 추출제는 유기용매에 용해되어 유기상을 형성하는데, 이때 상기 추출제는 유기상 총 중량에 대하여 20 내지 70중량%, 보다 바람직하게는 40 내지 60중량%로 포함될 수 있다. 추출제의 함량이 20중량% 미만이면 추출물의 분리속도가 매우 느려서 바람직하지 않고, 70중량%를 초과하면 다단계로 구성된 추출, 세정, 탈거공정에서 연속적으로 추출제의 농도를 일정하게 유지시켜줘야 하는데 농도조절이 어렵기 때문에 바람직하지 않다.In addition, the extractant is dissolved in an organic solvent to form an organic phase, wherein the extractant may be included in 20 to 70% by weight, more preferably 40 to 60% by weight relative to the total weight of the organic phase. If the content of the extractant is less than 20% by weight, the separation rate of the extract is very slow. If the content of the extractant exceeds 70% by weight, the concentration of the extractant must be continuously maintained in the multi-step extraction, washing, and stripping process. It is not preferable because it is difficult to control.

또한 상기 유기 용매로는 등유(kerosene) 등의 석유계 탄화수소 화합물을 사 용할 수 있다.In addition, as the organic solvent, petroleum hydrocarbon compounds such as kerosene may be used.

혼합 폐산에 대한 용매 추출시 수상으로는 물을 사용하였다.Water was used as the aqueous phase when the solvent was extracted for the mixed waste acid.

상기 수상(A)과 유기상(O)은 1/1 내지 1/5 의 상비(A/O)로 혼합되어 사용되는 것이 바람직하며, 보다 바람직하게는 1/2 내지 1/4의 상비로 혼합되어 사용되는 것이 바람직하다. 상비가 1/1 미만이면 초산 및 질산의 분리, 추출율이 저조하여 바람직하지 않고, 1/4를 초과하면 더 이상 질산, 초산의 추출율은 거의 일정하여 더 이상 상비를 높이는 것은 바람직하지 않다.The water phase (A) and the organic phase (O) is preferably used in a mixed ratio (A / O) of 1/1 to 1/5, more preferably in a mixed ratio of 1/2 to 1/4 It is preferred to be used. If the ratio is less than 1/1, the separation and extraction rate of acetic acid and nitric acid is low, which is not preferable. If the ratio is more than 1/4, the extraction ratio of nitric acid and acetic acid is almost constant.

상기 용매 추출에 의해 혼합 폐산은 질산과 초안을 포함하는 유기상; 및 인산과 금속 성분을 포함하는 수상으로 분리된다. The mixed waste acid by the solvent extraction is an organic phase comprising nitric acid and draft; And an aqueous phase containing phosphoric acid and a metal component.

이어서 상기 용매 추출 공정에서의 유기상만을 따로 분리한 후 탈거 처리 하고, 1차 진공 증발 처리하여 유기상내 포함된 질산 및 초산을 각각 분리한다. Subsequently, only the organic phase in the solvent extraction process is separated and then stripped and subjected to primary vacuum evaporation to separate nitric acid and acetic acid contained in the organic phase, respectively.

상기 용매 추출 공정에서 질산과 초산은 추출제에 의해 유기상에 포함되어 분리되는데, 탈거제를 사용하여 유기상중에 포함된 질산과 초산을 추출제로부터 분리시킨다. In the solvent extraction process, nitric acid and acetic acid are separated and included in the organic phase by an extracting agent, and nitric acid and acetic acid included in the organic phase are separated from the extracting agent using a stripping agent.

상기 탈거 처리시 사용되는 탈거제로는 증류수, 염산 수용액 및 황산수용액으로 이루어진 군에서 선택되는 1종 이상의 것을 사용할 수 있다. 상기 탈거제는 자체로 수상이 된다.The stripping agent used in the stripping treatment may be one or more selected from the group consisting of distilled water, hydrochloric acid aqueous solution and sulfuric acid aqueous solution. The stripping agent itself becomes an aqueous phase.

상기 탈거제를 포함하는 수상(A)은 용매 추출 공정에서 분리된 유기상(O)에 대하여 상비(A/O)가 1/2 내지 1/7이 되도록 첨가하는 것이 바람직하고, 보다 바람직하게는 1/4 내지 1/6이 되도록 첨가하는 것이 좋다. 수상과 유기상의 상비가 1/2미만이면 폐수발생량이 과다하고 바람직하지 않고, 1/7을 초과하면 탈거율이 저조하여 바람직하지 않다.The aqueous phase (A) containing the stripping agent is preferably added so that the phase ratio (A / O) is 1/2 to 1/7 with respect to the organic phase (O) separated in the solvent extraction step, and more preferably 1 It is good to add so that it is / 4 to 1/6. If the ratio of the aqueous phase and the organic phase is less than 1/2, the amount of wastewater generated is excessive and undesirable, and if it exceeds 1/7, the stripping rate is low, which is not preferable.

상기 탈거 처리에 의해 유기상으로부터 수상으로 질산 및 초산의 혼합물이 분리된다. 분리된 질산 및 초산의 혼합물을 포함하는 탈거액을 1차 진공 증발 처리하여 각각의 물질로 분리한다. The stripping treatment separates the mixture of nitric acid and acetic acid from the organic phase into the aqueous phase. A stripping solution comprising a mixture of separated nitric acid and acetic acid is subjected to primary vacuum evaporation to separate into individual materials.

이때 상기 1차 진공 증발 처리는 -650mmHg 이하의 진공도에서 실시하는 것이 바람직하고, 보다 바람직하게는 -600 내지 -650 mmHg 진공도에서 실시할 수 있다. 진공도가 -650 mmHg 이하일 때는 질산이 거의 증발하지 않고, 초산만 증발하나, 진공도가 -650 mmHg을 초과하면 초산도 함께 증발하게 되어 질산과 초산의 분리가 어렵기 때문에 바람직하지 않다.At this time, the first vacuum evaporation treatment is preferably performed at a vacuum degree of -650 mmHg or less, more preferably -600 to -650 mmHg vacuum degree. When the degree of vacuum is less than -650 mmHg, nitric acid hardly evaporates, but only acetic acid evaporates. However, when the degree of vacuum exceeds -650 mmHg, acetic acid also evaporates, which is not preferable because the separation of nitric acid and acetic acid is difficult.

또한 상기 1차 진공 증발 처리는 70℃ 이하의 온도 범위내에서 실시하는 것이 바람직하고, 보다 바람직하게는 60 내지 70℃의 온도 범위내에서 실시하는 것이 좋다. 처리 온도가 70℃을 초과하면 초산과 함께 질산이 증발되기 때문에 바람직하지 않다.Moreover, it is preferable to perform the said primary vacuum evaporation process in the temperature range of 70 degrees C or less, More preferably, it is good to carry out in the temperature range of 60-70 degreeC. If the treatment temperature exceeds 70 ° C, nitric acid is evaporated with acetic acid, which is not preferable.

상기와 같은 1차 진공 증발 처리에 의해 질소 및 초산을 각각 분리할 수 있다.Nitrogen and acetic acid can be separated from each other by the first vacuum evaporation treatment as described above.

이와 별도로 상기 용매 추출 처리에 의해 추출된 추출액, 즉 수상에 대하여 확산 투석 처리를 실시하여 인산을 분리한다. Separately, phosphoric acid is separated by diffusion dialysis treatment on the extract, that is, the aqueous phase, extracted by the solvent extraction treatment.

상기 확산 투석법(diffusion dialysis method)에 의해 다량의 금속을 효율적으로 제거할 수 있다. 본 발명에서는 인산 용액만 통과시키고 금속염은 통과시 키지 않는 음이온 교환막의 선택적 투과성을 이용하여 추출액인 수상중에 포함된 금속 성분을 제거하여 인산을 고순도로 분리할 수 있다. 상기 확산 투석막으로는 상업적으로 입수가능한 산 회수용 음이온 교환막을 사용할 수 있다. A large amount of metal can be efficiently removed by the diffusion dialysis method. In the present invention, the phosphoric acid can be separated with high purity by removing the metal component contained in the aqueous phase as an extract using the selective permeability of the anion exchange membrane which passes only the phosphoric acid solution and does not pass the metal salt. As the diffusion dialysis membrane, a commercially available anion exchange membrane for acid recovery may be used.

상기 확산 투석 처리시 통상의 확산 투석 장치를 사용할 수 있으며, 본 발명에서는 수상과 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 수상과 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, and in the present invention, a diffusion dialysis apparatus in which a large number of ion exchange membranes are alternately interposed with a gasket in order to flow water and water sequentially is used. Accordingly, the gasket for supplying the water and the water in the diffusion dialysis apparatus is preferable because the plastic nets are woven like a net so that the solution can be uniformly mixed and the turbulence can be minimized to minimize membrane contamination.

상기 확산 투석 장치에서 수상은 확산 투석 장치의 아래쪽에서 위쪽으로 공급되고, 물은 위쪽에서 아래쪽으로 공급된다. 확산 투석 장치내로 공급된 수상은 투석막의 선택적 투과성에 의해 금속 이온과 인산으로 분리된다. 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 water phase is supplied upward from the bottom of the diffusion dialysis apparatus, and water is supplied from the upper side downwards. The water phase fed into the diffusion dialysis apparatus is separated into 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, 용매 추출 처리후 얻어진 수상중에 포함된 알루미늄과 몰리브덴의 금속 성분을 98% 이상 제거할 수 있다. By such diffusion dialysis treatment, 98% or more of metal components of aluminum and molybdenum contained in the water phase obtained after the solvent extraction treatment can be removed.

상기 확산 투석 처리 후 얻어진 인산 수용액을 이온 교환 수지 처리하여 인산 수용액중에 잔류하는 금속 성분을 더욱 제거할 수도 있다The aqueous solution of phosphoric acid obtained after the diffusion dialysis treatment may be subjected to ion exchange resin treatment to further remove metal components remaining in the aqueous solution of phosphoric acid.

상기 이온 교환 수지 처리는 양이온 교환 수지 및 음이온 교환 수지를 모두 함께 사용할 수 있다. 알루미늄의 경우에는 혼합 폐산중에 양이온으로 존재하지만, 몰리브덴의 경우는 음이온 착체의 형태로 존재하기 때문에, 양이온 교환 수지 처리만으로는 혼합 폐산 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 mixed waste acid, but in the case of molybdenum, it exists in the form of an anion complex, and molybdenum contained in the mixed waste acid 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, 상기 음이온 교환 수지로는 화학적 안정성, 내유기오염성이 뛰어난 스티렌계 강산성 음이온 교환 수지를 사용하는 것이 바람직하다. 또한 본 발명에서의 강산성 수지라 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. As the anion exchange resin, a styrene strong acid anion exchange resin having excellent chemical stability and organic contamination resistance may be used. desirable. In addition, the strong acid resin in this invention means resin which has strong resistance to an acid and has more ion exchange ability in a strong acid solution.

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

상기 확산 투석 또는 확산 투석 후 이온 교환 수지 처리에 의해 얻어진 인산 수용액은 고순도이나, 인산의 농도가 낮으므로 2차 진공 증발 처리를 더 실시하여 고농도의 인산을 얻을 수 있다. Phosphoric acid aqueous solution obtained by the ion exchange resin treatment after the diffusion dialysis or diffusion dialysis is high purity, but since the concentration of phosphoric acid is low, further secondary vacuum evaporation treatment can be performed to obtain a high concentration of phosphoric acid.

이때 상기 2차 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 증대시켜 줘야 하기 때문에 에너지 비용 및 제조 설비의 투자비용이 과다하게 증가하여 바람직하지 않고, 760 mmHg을 초과하면 상용화 설비에서 대용량의 진공펌프가 -760mmHg 이상으로 연속적으로 가동시키기가 어렵기 때문에 바람직하지 않다. At this time, the secondary vacuum evaporation treatment is preferably carried out at -650 to -760 mmHg vacuum degree, more preferably -680 to -730 mmHg vacuum degree. If the degree of vacuum is less than -650 mmHg, the evaporation temperature must be increased to 140 ° C or higher. Therefore, the energy cost and the investment cost of the manufacturing equipment are excessively increased. It is not preferable because it is difficult to continuously operate above 760 mmHg.

또한 상기 2차 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 secondary 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 경우는 온도 110℃ 이상으로 설정하여 실시하는 것이 좋다.Most preferably, the vacuum degree is -650 mmHg at a temperature of 140 ° C or higher, the vacuum degree is -700mmHg at a temperature of 120 ° C or higher, and in the case of a vacuum degree of -730mmHg, the temperature is set at 110 ° C or higher.

상기와 같은 본 발명의 산 회수 방법에 의해, 액정 표시 장치 제조공정에서 발생하는 혼합 폐산으로부터 질산, 초산 및 인산을 용이하게 분리, 정제할 수 있다. 또한 상기 정제된 인산은 고순도로 비료용 조인산, 각종 산세 용액 등으로 재활용될 수 있다.By the acid recovery method of the present invention as described above, nitric acid, acetic acid and phosphoric acid can be easily separated and purified from the mixed waste acid generated in the liquid crystal display device manufacturing process. In addition, the purified phosphoric acid can be recycled to high purity fertilizer crude acid, various pickling solutions and the like.

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 산 회수 방법. Acid recovery method.

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.

분석항목Analysis 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 용매 추출 처리 Solvent extraction treatment

혼합 폐산중에 존재하는 초산과 질산을 분리하기 위하여 하기와 같은 방법으로 하여 용매 추출 처리를 실시하였다. In order to separate acetic acid and nitric acid which exist in mixed waste acid, the solvent extraction process was performed as follows.

상기 표 1에서의 조성을 갖는 혼합 폐산에, 수상(A)과 유기상(O)의 상비(A/O)가 1/4가 되도록 혼합하여 첨가하였다. 이와 같은 용매 추출 처리에 의해 혼합 폐산중의 질산과 초산은 유기상중으로 확산하여 이동하고, 인산 및 금속 성분은 수상중으로 추출, 잔류하게 된다. 두 상이 완전히 분리되도록 정치시켜 평형상태가 되면 분액깔때기를 사용하여 수상과 유기상을 분리하였다. 상비별 수상의 산농도와 유기상의 산 농도를 측정하여 추출양을 구하였다. The mixed waste acid having the composition shown in Table 1 above was mixed and added so that the phase ratio (A / O) of the aqueous phase (A) and the organic phase (O) became 1/4. By the solvent extraction treatment, nitric acid and acetic acid in the mixed waste acid diffuse and move into the organic phase, and phosphoric acid and metal components are extracted and remain in the aqueous phase. When the two phases were left to be completely separated and equilibrated, a separatory funnel was used to separate the aqueous phase and the organic phase. The amount of extraction was determined by measuring the acid concentration of the aqueous phase and the acid concentration of the organic phase.

탈거공정에서는 수상(A)과 상기 유기상(O)의 상비(A/O)가 1/2이 되도록, 상기 유기상에 대하여 탈거제를 포함하는 수상을 첨가하고, 2단에 의해 초산 및 질산을 회수하였다. 이때 탈거제로는 증류수를 사용하였다. 상기 탈거 공정에 의해 초산 및 질산이 수상(탈거액)으로 분리되었다. 상기 이론적인 추출 및 탈거 소요 단수는, 추출 등온 곡선과 탈거 등온 곡선에 공정선(operatopm line; A/O 상비)를 조합하여 나타내는 멕케이브-티일레 도표(McCabe-Thiele diagram)을 작도한 후 최적의 추출 및 탈거에 필요한 이론 소요 단수를 구하였다.In the stripping process, an aqueous phase containing a stripping agent is added to the organic phase so that the phase ratio (A / O) of the aqueous phase (A) and the organic phase (O) is 1/2, and acetic acid and nitric acid are recovered in two stages. It was. At this time, distilled water was used as the stripping agent. By the stripping process, acetic acid and nitric acid were separated into an aqueous phase (a stripping solution). The theoretical extraction and stripping stages are optimal after constructing the McCabe-Thiele diagram, which is a combination of the extraction isothermal curve and the stripping isothermal curve with the operating line (A / O ratio). The theoretical number of stages required for extraction and removal of was determined.

상기 용매 추출에 의한 혼합 폐산으로부터의 질산 및 초산의 완전 분리를 확인하기 위하여 이온 크로마토그래피(Ion Chromatography: ICS-2500, DIONEX) 분석기를 이용하여 상기 용매 추출액(수상) 및 탈거액에서의 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 complete separation of nitric acid and acetic acid from the mixed waste acid by the solvent extraction, the acid concentration in the solvent extract (aqueous phase) and stripping solution was measured using an ion chromatography (Ion Chromatography: ICS-2500, DIONEX) analyzer. Measured. 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.

분석항목Analysis item 산농도(%)Acid concentration (%) 금속이온 (mg/kg)Metal ion (mg / kg) 초산Acetic acid 질산nitric acid 인산Phosphoric Acid AlAl MoMo 탈거액Stripping solution 2.72.7 3.93.9 -- -- -- 추출액(수상)Extract (water phase) -- -- 61.761.7 212.0212.0 206.5206.5

상기 표 2에 나타난 바와 같이, 용매 추출에 의해 혼합 폐산으로부터 초산과 질산이 유기상으로 거의 99.9% 이상 분리되었다. 이때 추출된 인산과 금속 성분은 초기 혼합 폐산에서의 농도와 거의 비슷한 수준을 유지하였으나, 상기 질산과 초산의 경우 탈거제로 증류수를 사용하였기 때문에 초기 농도와 다르게 나타났다. As shown in Table 2 above, acetic acid and nitric acid were separated from the mixed waste acid by almost 99.9% or more into the organic phase by solvent extraction. At this time, the extracted phosphoric acid and metal components were maintained at about the same level as the concentration in the initial mixed waste acid, but was different from the initial concentration because distilled water was used as a stripping agent for nitric acid and acetic acid.

2) 2) 탈거액으로부터의From stripping liquid 질산 및 초산의 분리 Separation of nitric acid and acetic acid

상기 용매 추출 후 탈거 처리에 의해 얻어진 탈거액중에 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 stripping solution obtained by the stripping treatment after the solvent extraction, a first vacuum evaporation treatment 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 상기 탈거액을 파이렉스 반응기에 넣고 진공 펌프를 이용하여 반응기 내부 압력을 -730mmHg로 일정하게 유지한 후 디지털 가열 자석 교반기(MSH-10, WiseStir)를 이용하여 60 에서 120℃로 승온시키며 진공 증발시켰다. 증발액 중에 포함된 초산 및 질산의 농도를 각각 측정하였다. 결과를 도 3에 나타내었다.First, the stripping solution was placed in a Pyrex reactor and the pressure inside the reactor was kept constant at -730 mmHg using a vacuum pump, and then vacuum evaporated by raising the temperature from 60 to 120 ° C. using a digital heating magnetic stirrer (MSH-10, WiseStir). . The concentrations of acetic acid and nitric acid contained in the evaporate were measured, respectively. The results are shown in FIG.

도 3은 1차 진공 증발의 과정에서 온도에 따른 질산 및 초산의 증발 양상을 나타낸 그래프이다. 3 is a graph showing the evaporation pattern of nitric acid and acetic acid with temperature in the process of the first vacuum evaporation.

도 3에 나타난 바와 같이, 초류점(initial boiling point) 부근에서 질산과 초산의 증발농도가 크게 다른 것을 알 수 있다. 즉, 진공도 -730mmHg에서 증발 온도를 67℃ 이하로 조절하거나 또는 진공도를 낮추고 온도를 적절하게 조절하면 질산과 초산을 분리할 수 있음을 알 수 있다.As shown in FIG. 3, it can be seen that the evaporation concentrations of nitric acid and acetic acid are significantly different near the initial boiling point. That is, it can be seen that nitric acid and acetic acid can be separated by adjusting the evaporation temperature to 67 ° C. or lower at a vacuum degree of -730 mmHg or by lowering the vacuum degree and adjusting the temperature appropriately.

상기 탈거액중에 포함된 질산 및 초산를 분리하기 위한 1차 진공 증발 처리 조건을 알기 위하여 하기 표 3에 나타난 바와 같이 초류점(-730mmHg, 67℃) 부근의 증발 조건에서 1시간씩 유지시켜 초산과 질산의 분리를 관찰하였다. 결과를 표 3에 나타내었다.In order to know the first vacuum evaporation treatment conditions for separating the nitric acid and acetic acid contained in the stripping solution, as shown in Table 3 below by maintaining for 1 hour in the evaporation conditions near the initial flow point (-730mmHg, 67 ℃) acetic acid and nitric acid The separation of was observed. The results are shown in Table 3.

용액조건Solution condition 산(%)mountain(%) 금속이온 (mg/kg)Metal ion (mg / kg) 초산Acetic acid 질산nitric acid 인산Phosphoric Acid AlAl MoMo 1One 진공도 -700mmHg, 온도 70℃Vacuum degree -700mmHg, temperature 70 ℃ 2.42.4 2.82.8 -- -- -- 22 진공도 -700mmHg, 온도 65℃Vacuum degree -700mmHg, temperature 65 ℃ 2.32.3 1.71.7 -- 33 진공도 -700mmHg, 온도 60℃Vacuum degree -700mmHg, temperature 60 ℃ 1.81.8 0.50.5 -- 44 진공도 -650mmHg, 온도 70℃Vacuum degree -650mmHg, temperature 70 ℃ 1.51.5 0.10.1 -- -- -- 55 진공도 -650mmHg, 온도 65℃Vacuum degree -650mmHg, temperature 65 ℃ 1.51.5 -- -- 66 진공도 -650mmHg, 온도 60℃Vacuum degree -650mmHg, temperature 60 ℃ 1.21.2 -- -- 77 진공도 -600mmHg, 온도 70℃Vacuum degree -600mmHg, temperature 70 ℃ 1.21.2 -- -- -- -- 88 진공도 -600mmHg, 온도 65℃Vacuum degree -600mmHg, temperature 65 ℃ 1.11.1 -- -- 99 진공도 -600mmHg, 온도 60℃Vacuum degree -600mmHg, temperature 60 ℃ 0.90.9 -- --

상기 표 3에 나타난 바와 같이, 진공도 -650mmHg 이하, 온도 70℃ 이하의 진공 증발 조건하에서는 질산이 거의 증발하지 않고 초산만 증발하였다. 이로부터 상기 진공도 및 온도 범위에서 진공 증발 처리 공정을 실시할 경우 탈거액에 포함된 질산과 초산의 분리가 가능함을 알 수 있다. 또한 진공도와 온도가 낮아질수록 증발한 초산의 농도가 낮아지는 것은 초산보다 물의 증발이 약간 강하기 때문이다. As shown in Table 3 above, nitric acid was hardly evaporated but only acetic acid was evaporated under vacuum evaporation conditions at a vacuum degree of −650 mmHg or lower and a temperature of 70 ° C. or lower. From this it can be seen that the nitric acid and acetic acid contained in the stripping liquid can be separated when the vacuum evaporation process in the vacuum degree and temperature range. In addition, the lower the vacuum and temperature, the lower the concentration of evaporated acetic acid is because the evaporation of water is slightly stronger than acetic acid.

3) 추출액으로부터의 인산 분리3) Phosphoric Acid Separation from Extract

상기 2)의 용매 추출 단계 후 얻어진 추출액(수상)중에 존재하는 금속 성분을 제거하고 인산을 분리 하기 위하여 하기와 같은 방법으로 확산 투석 처리를 실시하였다.In order to remove the metal components present in the extraction liquid (aqueous phase) obtained after the solvent extraction step of 2) and to separate phosphoric acid, diffusion dialysis treatment was performed as follows.

상기 용매 추출 처리 후 얻어진 추출액 및 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 폐산 용액과 회수된 산의 양을 시간으로 나누어 계산하였다.Diffusion dialysis apparatus (T-Ob Selemion dialyzer) in the opposite direction with the dialysis membrane (DSV, ASAHI GLASS Co.), which is an anion exchange membrane, while controlling the flow rates of the extract liquid and water obtained after the solvent extraction treatment to 0.97L / Hr · m 2 , 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 company) which is a peristaltic pump having a maximum rotational 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 calculation was calculated by dividing the amount of the waste acid solution and the acid recovered in both measuring cylinders by the time after passing through the dialyzer.

상기 확산 투석 장치에 회수된 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 4에 나타내었다.The acid concentration in the filtrate was measured and analyzed using an ion chromatography (ICS-2500, DIONEX) analyzer for the filtrate recovered in the diffusion dialysis apparatus, 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 4 below.

분석항목 Analysis item 농도(%)density(%) 금속이온 (mg/kg)Metal ion (mg / kg) 초산Acetic acid 질산nitric acid 인산Phosphoric Acid AlAl MoMo 확산 투석후 여액Filtrate after diffusion dialysis -- -- 51.551.5 3.273.27 2.652.65

상기 표 4에 나타난 바와 같이, 상기 용매 추출 처리 후 얻어진 추출액(수상)에 대한 확산 투석 처리 결과, 알루미늄 212.0mg/kg이 3.27mg/kg으로, 몰리브덴 206.5mg/kg이 2.65mg/kg으로 낮아졌다. 이와 같은 확산 투석 처리에 의해 추출액으로부터 금속 성분을 98% 정도 제거하여 고순도의 인산 수용액을 얻을 수 있었다. As shown in Table 4 above, as a result of diffusion dialysis treatment for the extract (water phase) obtained after the solvent extraction treatment, aluminum 212.0 mg / kg was lowered to 3.27 mg / kg, molybdenum 206.5 mg / kg to 2.65 mg / kg. By this diffusion dialysis treatment, about 98% of the metal components were removed from the extract solution to obtain a high-purity aqueous solution of phosphoric acid.

4) 확산 투석 처리 후 얻어진 인산 수용액에 대한 2차 진공 증발 처리4) Secondary vacuum evaporation of phosphoric acid aqueous solution obtained after diffusion dialysis treatment

상기 확산 투석 처리 결과 금속 성분은 완전히 제거되었으나, 여액중의 인산의 농도는 61.7%에서 51.5%로 낮아졌다. 이에 따라 고농도의 인산을 얻기 위하여 하기와 같은 방법으로 2차 진공 증발 처리를 실시하였다. Although the metal component was completely removed as a result of the diffusion dialysis treatment, the concentration of phosphoric acid in the filtrate was lowered from 61.7% to 51.5%. 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 51.5% 정제 인산을 포함하는 인산 수용액을 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 진공농축을 진행하였다. Phosphoric acid solution containing 51.5% purified phosphoric acid concentration after passing the ion exchange resin step into 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 in the reactor was kept at a temperature of 120 ° C., and the pressure inside the reactor was kept constant at −730 mm Hg using a vacuum pump. At this time, the inside of the reactor was pressurized under a condition lower than atmospheric pressure, and vacuum concentration was performed at 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 플라즈마 분광 분석법 (ICP-AES)를 이용하여 분석하였다. 결과를 하기 표 5에 나타내었다.The acid concentration was measured using an ion chromatography (ICS-2500, DIONEX) analyzer, and Al, Mo, and the like in the acid solution were analyzed using plasma spectroscopy (ICP-AES). The results are shown in Table 5 below.

분석항목Analysis item 농도(%)density(%) 금속이온 (mg/kg)Metal ion (mg / kg) 초산Acetic acid 질산nitric acid 인산Phosphoric Acid AlAl MoMo 2차 진공증발후 얻은 인산 수용액Phosphoric acid aqueous solution obtained after the second vacuum evaporation -- -- 85.385.3 4.544.54 3.673.67

상기 표 5에 나타난 바와 같이, 상기 2차 진공 증발 처리를 통해 고순도의 인산을 85.3%의 고농도로 농축할 수 있었다.As shown in Table 5, the second vacuum evaporation process was able to concentrate the high purity phosphoric acid to a high concentration of 85.3%.

본 발명에 따른 산 회수 방법 방법에 의해, 액정 표시 장치 제조공정에서 발생하는 혼합 폐산으로부터 질산, 초산 및 인산을 용이하게 분리, 정제할 수 있다. 또한 상기 정제된 인산은 고순도로 비료용 조인산, 각종 산세용액 등으로 재활용될 수 있다.By the acid recovery method method according to the present invention, nitric acid, acetic acid and phosphoric acid can be easily separated and purified from the mixed waste acid generated in the liquid crystal display device manufacturing process. In addition, the purified phosphoric acid can be recycled to a high purity fertilizer crude acid, various pickling solutions and the like.

Claims (10)

액정 표시 장치에서 발생한 혼합 폐산을 용매 추출하여 질산 및 초산을 포함하는 유기상과, 인산 및 금속 성분을 포함하는 수상으로 분리하는 단계;Solvent extraction of the mixed waste acid generated in the liquid crystal display device to separate the organic phase including nitric acid and acetic acid into an aqueous phase including phosphoric acid and a metal component; 상기 유기상을 탈거 처리 후 1차 진공 증발 처리하여 초산 및 질산을 각각 분리하는 단계; Stripping the organic phase and first vacuum evaporating to separate acetic acid and nitric acid, respectively; 상기 수상을 확산 투석 처리하여 인산을 분리하는 단계; 및 Diffusing dialysis of the aqueous phase to separate phosphoric acid; And 상기 분리된 인산을 2차 진공 증발 처리하여 인산을 고농도로 농축하는 단계를 포함하는Concentrating the phosphoric acid to a high concentration by the second vacuum evaporation of the separated phosphoric acid 액정 표시 장치 제조공정에서 발생하는 혼합 폐산으로부터 산을 회수하는 방법.A method for recovering acid from mixed waste acid generated in the liquid crystal display manufacturing process. 제1항에 있어서,The method of claim 1, 상기 용매 추출 단계는 혼합 폐산에 수상(A); 및 추출제를 포함하는 유기상(O)이 1/1 내지 1/5의 상비(A/O)로 혼합된 혼합물을 첨가하여 실시되는 것인 혼합 폐산으로부터 산을 회수하는 방법.The solvent extraction step is water (A) in the mixed waste acid; And recovering the acid from the mixed waste acid, wherein the organic phase (O) comprising the extractant is added by mixing the mixture in a ratio of 1/1 to 1/5 (A / O). 제2항에 있어서,The method of claim 2, 상기 추출제는 알킬 포스페이트, 할로알킬포스페이트, 아릴 포스페이트 및 이들의 혼합물로 이루어진 군에서 선택되는 1종 이상의 것인 혼합 폐산으로부터 산 을 회수하는 방법.Wherein said extractant is at least one selected from the group consisting of alkyl phosphates, haloalkyl phosphates, aryl phosphates and mixtures thereof. 제2항에 있어서,The method of claim 2, 상기 추출제는 유기상 총 중량에 대하여 20 내지 70중량%의 농도로 사용되는 것인 혼합 폐산으로부터 산을 회수하는 방법.Wherein said extractant is used at a concentration of 20 to 70% by weight relative to the total weight of the organic phase. 제1항에 있어서,The method of claim 1, 상기 유기상에 대한 탈거 공정은 탈거제를 포함하는 수상(A)과 용매 추출 공정에서 얻어진 유기상(O)의 상비가 1/2 내지 1/7이 되도록 수상을 첨가하여 실시되는 것인 혼합 폐산으로부터 산을 회수하는 방법.The stripping step for the organic phase is carried out by adding an aqueous phase such that the phase ratio of the aqueous phase (A) including the stripping agent and the organic phase (O) obtained in the solvent extraction step is 1/2 to 1/7. How to recover. 제5항에 있어서,The method of claim 5, 상기 탈거제는 증류수, 염산 수용액 및 황산 수용액으로 이루어진 군에서 선택되는 1종 이상의 것인 혼합 폐산으로부터 산을 회수하는 방법.The stripping agent is a method for recovering acid from the mixed waste acid is at least one selected from the group consisting of distilled water, aqueous hydrochloric acid and aqueous sulfuric acid solution. 제1항에 있어서,The method of claim 1, 상기 1차 진공 증발 처리는 -650mmHg 이하의 진공도에서 실시되는 것인 혼합 폐산으로부터 산을 회수하는 방법.And wherein said first vacuum evaporation treatment is conducted at a vacuum degree of -650 mmHg or less. 제1항에 있어서,The method of claim 1, 상기 1차 진공 증발 처리는 70℃ 이하의 온도에서 실시되는 것인 혼합 폐산으로부터 산을 회수하는 방법.Wherein said first vacuum evaporation process is carried out at a temperature of 70 ° C. or less. 제1항에 있어서,The method of claim 1, 상기 2차 진공 증발 처리는 -650 내지 -760 mmHg 의 진공도에서 실시되는 것인 혼합 폐산으로부터 산을 회수하는 방법.Wherein said secondary 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 산을 회수하는 방법.Wherein said second vacuum evaporation process is carried out at 100 to 160 ° C.
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