KR20090071552A - Process and equipment for the recovery of phosphoric acid from phosphoric acid-containing water - Google Patents
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Abstract
Description
본 발명은 인산 함유수로부터 역침투 장치에 의해 인산을 회수하는 방법 및 장치에 관한 것으로서, 특히 액정 기판이나 웨이퍼 그 외의 전자 기기를 식각한 후의 인산을 함유하는 세정 배수로부터 인산 등의 유가물과 처리수인 순수의 회수에 적합한 인산을 회수하는 방법 및 장치에 관한 것이다.BACKGROUND OF THE
액정 기판이나 웨이퍼 그 외의 전자 기기의 식각(etching)에는 인산을 포함하는 식각 용액이 이용되고 있다. 식각 공정에서 발생하는 고농도의 폐식각 용액은 회수하여 재생 이용되고 있으나, 식각 후의 전자 기기는 순수에 의해 세정되고, 저농도의 세정 배수가 대량으로 생성된다. 이러한 세정 배수는 삭각 용액의 성분인 인산, 질산, 아세트산, 그 외의 산성분 등 이외에도 식각에 의해 용출된 금속 이온 그 외의 불순물이 포함되어 있는데 대부분은 순수이다.An etching solution containing phosphoric acid is used for etching liquid crystal substrates, wafers and other electronic devices. Although a high concentration of the waste etching solution generated in the etching process is recovered and used, the electronic equipment after etching is washed with pure water, and a low concentration of washing waste water is generated in large quantities. In addition to phosphoric acid, nitric acid, acetic acid, other acid components, etc., which are components of the cutting solution, such washing drainage includes impurities such as metal ions and others eluted by etching, most of which are pure water.
이러한 식각 세정 배수는 종래에는 다른 배수와 혼합하여 처리되고 있다. 일반적인 인산이나 불산(HF)을 포함하는 배수의 처리 기술로서는 응집 침전 처리를 들 수 있다. 그러나 인산이나 불산의 응집 침전 처리를 행하는 경우, 다량의 약제 사용과 다량의 오니 발생에 의한 처리 비용의 상승, 환경으로의 부하 증대 등이 문 제가 된다. 또한, 응집 침전 처리에서 다량으로 첨가하는 약제에 의한 수용성 이온의 증가가, 물 회수하는 데 있어서, 역침투막 프로세스의 조작 압력 상승에 의한 동력 비용의 증대, 처리 수질의 악화, 스케일의 발생, 또한 이온 교환법에서는 재생제 사용량의 증가와 연결되어 있다.Such etch cleaning waste water is conventionally treated by mixing with other waste water. Agglomeration sedimentation treatment is mentioned as a wastewater treatment technique containing general phosphoric acid and hydrofluoric acid (HF). However, in the case of performing coagulation precipitation treatment of phosphoric acid or hydrofluoric acid, there are problems of using a large amount of chemicals, increasing treatment costs due to a large amount of sludge generation, and increasing load on the environment. In addition, the increase in the water-soluble ions by the agent added in a large amount in the flocculation precipitation treatment increases the operating cost due to the increase in operating pressure of the reverse osmosis membrane process, deterioration of the treated water quality, generation of scale, and the like. The ion exchange method is associated with an increase in the amount of regenerant used.
일본 특허 공개 제2006-75820호에는 이온 교환 수지로 인산, 질산 등의 이온을 제거하고, 순수 및 인산염의 회수를 수행하고 있다. 그러나, 이러한 방법에 의하면 인산염(인산 이수소 나트륨 등)으로서 회수하고 있으나, 인산염의 판로가 거의 없고, 인산의 나트륨염은 용해도가 작기 때문에 액상으로는 인산의 함유율이 낮고, 운반이 곤란하며, 칼륨염으로 하기 위해서는 가성가리가 고가이다. 또한, 인산 이수소 나트륨으로 하기 위하여 H형 카치온 수지에 통액(通液)하는 방법이 개시되어 있지만, 카치온 수지의 재생에서 염산 등의 산이 소비되고, 아니온 수지의 재생에서 사용된 수산화나트륨도 쓸데없이 배출되는 등의 결점이 있었다.In Japanese Patent Laid-Open No. 2006-75820, an ion exchange resin removes ions such as phosphoric acid and nitric acid, and recovers pure water and phosphate. However, according to this method, it is recovered as phosphate (sodium dihydrogen phosphate, etc.), but since there is little market for phosphate, and the sodium salt of phosphate has low solubility, the content of phosphoric acid is low in liquid phase and difficult to transport. In order to make it into salt, caustic rays are expensive. In addition, a method of passing through an H-type cationic resin to disclose sodium dihydrogen phosphate is disclosed, but acid such as hydrochloric acid is consumed in regeneration of the cationic resin, and sodium hydroxide used in regeneration of the anion resin is also used. There was a flaw such as being discharged without.
본 발명의 과제는 간단한 구성과 조작에 의해 고농도의 액상으로 운반 가능하고, 회수물로서 유용한 고순도의 인산을 인산 함유수로부터 낮은 비용으로, 또한 우수한 효율로 회수할 수 있는 인산을 회수하는 방법 및 장치를 제공하는 것이다.SUMMARY OF THE INVENTION An object of the present invention is a method and apparatus for recovering phosphoric acid, which can be transported in a high concentration liquid phase by a simple configuration and operation, and recovers high-purity phosphoric acid useful as a recovered product from phosphoric acid-containing water at low cost and with excellent efficiency. To provide.
본 발명은 다음과 같은 인산 이온 함유수로부터 인산을 회수하는 방법 및 장치에 관한 것이다.The present invention relates to a method and apparatus for recovering phosphoric acid from phosphate ion-containing water as follows.
(1) 인산 함유수로부터 인산을 회수하는 방법에 있어서, 인산 함유수를 pH 3 이하의 조건 하에서 역침투 장치에 공급하고 역침투 처리를 수행하여, 인산 이외의 산을 물과 함께 투과액실 측으로 투과시키고, 인산을 농축액실 측으로 농축하여 인산 농축액을 회수하는 인산의 회수 방법.(1) A method for recovering phosphoric acid from phosphoric acid-containing water, wherein the phosphoric acid-containing water is supplied to a reverse osmosis apparatus under a condition of
(2) 인산 함유수로부터 인산을 회수하는 방법에 있어서, 인산 함유수를 pH 3 이하, 또한 인산 농도 약 1∼15 중량% 정도의 조건 하에서 역침투 장치에 공급하여 막분리 처리를 수행하고, 인산 이외의 산을 물과 함께 투과액실 측으로 투과시키며 인산을 농축액실 측으로 농축하여 인산 농축액을 회수하는 인산의 회수 방법.(2) A method for recovering phosphoric acid from phosphoric acid-containing water, wherein the phosphoric acid-containing water is supplied to a reverse osmosis apparatus under a condition of
(3) 농축액실의 농축액을 취출하여 농축액실로 순환하는 과정을 포함하며, 순환하는 농축액에 피처리 인산 함유수를 추가하여 역침투 처리를 수행하는 상기 (1) 또는 (2)에 따른 인산의 회수 방법.(3) recovering the phosphoric acid according to (1) or (2) above, wherein the concentrated liquid is taken out and circulated to the concentrated liquid chamber, and the reverse osmosis treatment is performed by adding the treated phosphoric acid-containing water to the circulating concentrated liquid. Way.
(4) 농축액실의 농축액을 취출하여 농축액실로 순환하는 과정을 포함하며, 순환하는 농축액에 희석수를 추가하여 막분리 처리를 수행하는 상기 (1) 또는 (2)에 따른 인산의 회수 방법.(4) A method for recovering phosphoric acid according to the above (1) or (2), which comprises taking out the concentrate of the concentrate chamber and circulating it to the concentrate chamber, wherein dilution water is added to the circulated concentrate to perform membrane separation treatment.
(5) 인산 함유수를 역침투 장치에 공급하기 전에, 전처리로서 카치온 및/또는 아니온을 포함하는 불순물의 제거를 행하는 상기 (1) 또는 (2) 기재의 방법.(5) The method according to the above (1) or (2), wherein impurities such as cation and / or anion are removed as pretreatment before the phosphoric acid-containing water is supplied to the reverse osmosis apparatus.
(6) 역침투 장치의 투과수로부터 산을 포함하는 불순물을 제거하여 순수를 회수하는 상기 (1) 또는 (2)에 따른 인산의 회수 방법.(6) The method for recovering phosphoric acid according to (1) or (2), wherein pure water is recovered by removing impurities including acid from the permeate of the reverse osmosis device.
(7) 불순물의 제거를 이온 교환 장치에 의해 수행하는 상기 (6)에 따른 인산의 회수 방법.(7) A method for recovering phosphoric acid according to (6), wherein the removal of impurities is performed by an ion exchange device.
(8) 인산 농축액으로부터 아니온 교환에 의해 인산 이외의 산을 제거하여 정제하는 상기 (1) 또는 (2)에 따른 인산의 회수 방법.(8) A method for recovering phosphoric acid according to (1) or (2), wherein an acid other than phosphoric acid is removed and purified from the phosphoric acid concentrate by anion exchange.
(9) 인산 농축액을 증발 농축하여 물과 함께 휘발성 성분을 제거하여 농축하는 상기 (1) 또는 (2)에 따른 인산의 회수 방법.(9) A method for recovering phosphoric acid according to the above (1) or (2), wherein the phosphoric acid concentrate is evaporated and concentrated to remove volatile components with water.
(10) 인산 함유수로부터 인산을 회수하는 장치에 있어서, 인산 함유수를 pH 3 이하의 조건 하에서 막분리 처리하고, 인산 이외의 산을 물과 함께 투과액실 측으로 투과시키고 인산을 농축액실 측으로 농축하는 역침투 장치, 인산 함유수를 pH 3 이하의 조건 하에서 역침투막 장치의 농축액실 측으로 공급하는 원수 공급부, 역침투 장치의 투과액실 측으로부터 투과액을 취출하는 투과액 취출부, 그리고 역침투 장치의 농축액실 측으로부터 농축 인산액을 취출하는 농축 인산액 취출부를 구비하는 인산 회수 장치.(10) An apparatus for recovering phosphoric acid from phosphoric acid-containing water, wherein the phosphoric acid-containing water is subjected to membrane separation under a condition of
(11) 인산 함유수로부터 인산을 회수하는 장치에 있어서, 인산 함유수를 pH 3 이하, 또한 인산 농도 약 1∼15 중량% 정도의 조건 하에서 막분리 처리하고, 인산 이외의 산을 물과 함께 투과액실 측으로 투과시키고, 인산을 농축액실 측으로 농축하는 역침투 장치, 인산 함유수를 pH 3 이하, 또한 인산 농도 약 1∼15 중량%의 조건 하에서 역침투 장치의 농축액실 측으로 공급하는 인산 함유수 공급부, 역침투 장치의 투과액실 측으로부터 투과액을 취출하는 투과액 취출부, 역침투 장치의 농축액실 측으로부터 농축 인산액을 취출하는 농축 인산액 취출부, 그리고 농축 인산액 취출부로부터 취출한 농축 인산액을 농축액실 측으로 순환하는 순환 경로를 구비하는 인산 회수 장치.(11) An apparatus for recovering phosphoric acid from phosphoric acid-containing water, wherein the phosphoric acid-containing water is subjected to membrane separation under conditions of
(12) 순환 경로를 순환하는 농축액에 희석수를 추가하는 희석수 공급부를 포함하는 상기 (10) 또는 (11)에 따른 인산 회수 장치.(12) The phosphoric acid recovery apparatus according to (10) or (11), including a dilution water supply unit for adding dilution water to a concentrate circulating in a circulation path.
(13) 카치온 및/또는 아니온을 포함하는 불순물의 제거를 행하는 전처리 장치를 원수 공급부에 구비하는 상기 (10) 또는 (11)에 따른 인산 회수 장치.(13) The phosphoric acid recovery device according to (10) or (11), further comprising a raw water supply unit having a pretreatment device for removing impurities including cationic and / or anion.
(14) 역침투 장치의 투과수로부터 산을 포함하는 불순물을 제거하는 불순물 제거 장치를 구비하는 상기 (10) 또는 (11)에 따른 인산 회수 장치.(14) The phosphoric acid recovery apparatus according to (10) or (11) above, further comprising an impurity removal device for removing impurities including acid from the permeate of the reverse osmosis device.
(15) 불순물 제거 장치가 이온 교환 장치인 상기 (14)에 따른 인산 회수 장치.(15) The phosphoric acid recovery device according to (14), wherein the impurity removal device is an ion exchange device.
(16) 인산 농축액으로부터 아니온 교환에 의해 인산 이외의 산을 제거하는 정제 장치를 구비하는 상기 (10) 또는 (11)에 따른 인산 회수 장치.(16) The phosphoric acid recovery device according to (10) or (11) above, further comprising a purification device for removing an acid other than phosphoric acid from the phosphoric acid concentrate by anion exchange.
(17) 인산 농축액을 증발 농축하고, 물과 함께 휘발성 성분을 제거하여 농축하는 증발 농축 장치를 구비하는 상기 (10) 또는 (11)에 따른 인산 회수 장치.(17) The phosphoric acid recovery apparatus according to (10) or (11) above, further comprising an evaporation and concentrating device for evaporating and concentrating the phosphate concentrate to remove volatile components with water.
본 발명에 있어서, 처리의 대상이 되는 인산 함유수는 인산을 함유하는 물일 경우에는 제한 없이 대상으로 할 수 있으나, 인산 이온 약 50∼10,000㎎/L, 특히 약 50∼2,000㎎/L 함유하고, pH는 3이하, 특히 약 2.8 이하이고, 어느 경우에도 pH가 1이상, 특히 약 1.8 이상인 산성수가 처리 대상으로서 바람직하며, 인산 이온 외에도 질산 이온, 아세트산 이온 등의 산성분, 그 외의 아니온 및 금속 이온 등의 카치온, 그 외의 불순물이 포함되어 있어도 된다. 본 발명은 특히 질산 이온, 아세트산 이온 등의 다른 산성분을 포함하는 인산 함유수로부터 질산 이온, 아세트산 이온 등의 다른 산성분을 제거하고 순도가 높은 인산을 회수하는 데 적합하다.In the present invention, the phosphoric acid-containing water to be treated may be any object in the case of water containing phosphoric acid, but it may contain about 50 to 10,000 mg / L of phosphate ions, particularly about 50 to 2,000 mg / L, The pH is 3 or less, especially about 2.8 or less, and in any case, acidic water having a pH of 1 or more, particularly about 1.8 or more is preferable for treatment, and in addition to phosphate ions, acid components such as nitrate ions and acetate ions, other anions and metals Cation, such as an ion, and other impurities may be contained. The present invention is particularly suitable for removing other acid components such as nitrate ions and acetate ions from phosphoric acid-containing water containing other acid components such as nitrate ions and acetate ions and recovering high purity phosphoric acid.
특히 처리 대상으로서 바람직한 인산 함유수는 액정 기판이나 웨이퍼 그 외의 전자 기기의 인산 함유 식각액에 의한 식각 후에, 순수 세정을 수행할 때에 발생하는 저농도의 세정 배수를 들 수 있다. 이러한 식각 후의 세정 배수의 예로서는, 인산 이온 약 50∼2,000㎎/L, 질산 이온 약 10∼500㎎/L, 아세트산 이온 약 5~300㎎/L을 함유하며, pH가 약 1.8∼2.8 정도인 산성수를 들 수 있다.Particularly preferred phosphoric acid-containing water as a treatment target is a low concentration washing waste water generated when pure water washing is performed after etching with a phosphoric acid-containing etching liquid of a liquid crystal substrate, a wafer or other electronic device. Examples of the washing drainage after such etching include about 50 to 2,000 mg / L of phosphate ions, about 10 to 500 mg / L of nitrate ions, about 5 to 300 mg / L of acetate ions, and an acid having a pH of about 1.8 to 2.8. Number.
본 발명에 따르면, 인산 함유수로부터 인산을 회수하기 위하여, 인산 함유수를 pH 약 3 이하, 또한 인산 농도 약 1∼15 중량% 정도의 조건 하에서 역침투막 장치에 공급하여 막분리 처리를 수행하는 것이 바람직하다. 또한, 본 발명에 따르면, 인산 함유수를 역침투막 장치에 공급하기 전에, 전처리로서 카치온 및/또는 아니온을 포함하는 분술물의 제거를 수행하는 것이 바람직하다. 이 경우, 침전 분리, 여과 등에 의한 고형물의 제거 및 카치온 교환 수지에 의한 금속 이온 등의 카치온의 제거 및 아니온 교환 수지에 의한 과염소산이나 몰리브덴산, 유기산착체 등의 아니온의 제거 등을 수행할 수 있다. 이러한 전처리 공정에 이용하는 전처리 장치로서는 상술한 본 발명의 목적에 적용될 수 있는 일반적인 장치가 이용될 수 있다.According to the present invention, in order to recover the phosphoric acid from the phosphoric acid-containing water, the phosphoric acid-containing water is supplied to the reverse osmosis membrane device under a condition of pH of about 3 or less and phosphoric acid concentration of about 1 to 15% by weight to perform membrane separation treatment. It is preferable. Further, according to the present invention, it is preferable to perform removal of the aliquots containing cationic and / or anion as pretreatment before supplying the phosphoric acid-containing water to the reverse osmosis membrane device. In this case, removal of solids by precipitation separation, filtration, etc., removal of cations such as metal ions by cationic exchange resins, and removal of anions such as perchloric acid, molybdic acid, and organic acid complexes by an anion exchange resin can be performed. have. As a pretreatment apparatus used for such a pretreatment process, the general apparatus which can be applied to the objective of this invention mentioned above can be used.
식각 후의 세정 배수에 포함되는 인듐, 철, 알루미늄 등의 금속 이온은 막분리 공정에 있어서의 역침투(RO)막의 막힘의 원인이 되며, 과염소산이나 몰리브덴산 등은 고농도가 되면 막손상의 원인이 되기 때문에, 이들의 카치온이나 아니온을 제거함으로써, 막의 막힘이나 손상 등을 방지할 수 있으므로 바람직하다. 카치온 교환 수지로서는 강산성 또는 약산성 카치온 교환 수지를 이용할 수 있으나, H형의 강산성 카치온 교환 수지를 이용하고 이들의 카치온을 교환 제거하면, 처리액은 산성분이 증가하고 pH 3 이하로 조정하는 것이 용이해지기 때문에 바람직하다. 카치온 교환 수지는 킬레이트 수지여도 된다. 아니온 교환 수지는 강염기성 또는 약염기성 카치온 교환 수지를 이용할 수 있다. 아니온 교환 수지는 인산형 등의 산형으로 이용하고, 인산, 질산, 아세트산 등을 통과시키고 다른 불순물 아니온을 제거한다.Metal ions such as indium, iron, and aluminum contained in the washing drainage after etching cause clogging of the reverse osmosis (RO) membrane in the membrane separation process, and perchloric acid and molybdic acid, etc., cause membrane damage at high concentrations. Therefore, by removing these cations and anions, clogging or damage of the membrane can be prevented, which is preferable. Strongly acidic or weakly acidic cation exchange resins can be used as the cation exchange resin. However, when the H-type strongly acidic cation exchange resins are used and these cations are exchanged and removed, the treatment liquid increases the acid component and becomes easier to adjust to
본 발명에 따른 막분리 공정에 있어서의 역침투 장치는 역침투(RO) 장치라고도 불리며, 역침투(RO)막에 의해 투과액실과 농축액실로 구획되고, 인산 함유수를 약 pH 3 이하의 조건 하에서, 또한 바람직하게는 인산 농도 약 1∼15 중량% 정도의 조건 하에서 농축액실 측으로 공급하여 역침투막 처리를 수행하고, 인산 이외의 산을 물과 함게 투과액실 측으로 투과시킴과 동시에 인산을 농축액실 측으로 농축시키도록 구성된다. 역침투막 장치의 농축액실 측에는 인산 함유수를 공급하는 인산 함유수 공급부 및 농축 인산액을 취출하는 농축 인산액 취출부가 형성된다. 역침투막 장치의 투과액실 측에는 투과액을 취출하는 투과액 취출부가 형성된다. 농축 인산액 취출부와 인산 함유수 공급부 사이에는 농축 인산액 취출부로부터 취출한 농축 인산액을 농축액실 측으로 순환하는 순환 경로가 형성된다. 역침투막은 침투압에 의해 물을 투과시키거나, 혹은 반대로 침투압보다도 고압으로 가압하여 피처리액을 공급하여 역침투에 의해 물을 투과시키는 한편 염분, 유기물, 그 외의 용질을 투과시키지 않고 저지하는 반투막이다.The reverse osmosis apparatus in the membrane separation process according to the present invention is also called a reverse osmosis (RO) apparatus, and is partitioned into a permeate chamber and a concentrate chamber by a reverse osmosis (RO) membrane, and the phosphoric acid-containing water is used under a condition of about
역침투막의 재질로서는 상술한 특성을 갖는 한 특별히 제한되지 않으며, 예를 들면, 폴리아미드계 투과막, 폴리이미드계 투과막, 셀룰로오스계 투과막 등을 들 수 있고, 비대칭 역침투막이여도 가능하지만, 미다공성 지지체 상에 실질적으로 선택 분리성을 갖는 활성 스킨층을 형성한 복합 역침투막이 바람직하다. 역침투 장치는 이러한 역침투막을 구비하는 것이면 가능하지만, 역침투막과 지지 기구, 집수 기구 등이 일체화된 막 모듈을 구비하는 것이 바람직하다. 막 모듈로서는 특별히 제한은 없으며, 예를 들면 관형상막 모듈, 평면막 모듈, 스파이럴막 모듈, 중공사(絲)막 모듈 등을 들 수 있다. 이들을 구비하는 역침투 장치로서는 공지의 것을 사용할 수 있으며, 저압에서 조작되는 고투과성의 것이 바람직하다.The material of the reverse osmosis membrane is not particularly limited as long as it has the above-described characteristics, and examples thereof include a polyamide permeable membrane, a polyimide permeable membrane, a cellulose permeable membrane, and the like. Composite reverse osmosis membranes are preferred in which an active skin layer having substantially selective separability is formed on a microporous support. The reverse osmosis device can be provided with such a reverse osmosis membrane, but it is preferable to include a membrane module in which the reverse osmosis membrane, the support mechanism, the collecting mechanism, and the like are integrated. There is no restriction | limiting in particular as a membrane module, For example, a tubular membrane module, a planar membrane module, a spiral membrane module, a hollow fiber membrane module, etc. are mentioned. As a reverse osmosis apparatus provided with these, a well-known thing can be used and the high permeability thing operated at low pressure is preferable.
본 발명에 따른 막분리 공정에 있어서, 인산 함유수를 약 pH 3 이하의 조건 하에서, 또한 바람직하게는 인산 농도 약 1∼15 중량% 정도의 조건 하에서, 더욱 바람직하게는 약 2∼10 중량% 정도의 조건 하에서 역침투막 장치에 공급하여 막분리(역침투) 처리를 행한다. 인산 함유수가 약 pH 3 이하의 상태에서 얻어지는 경우에는, 그대로 pH를 조정하지 않고 역침투막 장치에 공급할 수 있으나, 필요에 따라 염산, 질산 등의 pH 조정제의 첨가에 의해 pH를 조정할 수도 있다. 전처리에 있어서 카치온 교환 수지에 의해 금속 이온 등의 카치온의 제거를 행함으로써 pH 3 이하로 조정되는 경우도 동일하다. 액정 기판이나 웨이퍼 등의 에칭 후의 세정 배수는, 통상 pH 3 이하의 상태에서 얻어지기 때문에, pH를 조정하는 일 없이 역침투막 장치에 공급할 수 있으며, pH를 조정하는 경우라도 pH 조정제의 첨가량은 적어진다.In the membrane separation process according to the present invention, the phosphoric acid-containing water is used under conditions of about
인산 함유수가 인산 농도 약 1∼15 중량% 정도로 얻어지는 경우에는, 그대로 막분리 처리를 행하여 역침투에 의한 분리를 수행할 수 있으나, 인산 농도가 약 1 중량% 미만의 경우에는, 순환 경로를 통하여 농축액을 순환하면서 막분리 처리를 수행함으로써, 인산 농도를 약 1 중량% 이상으로 농축할 수 있다. 또는 별도로 형성한 역침투(RO) 장치 등의 농축 장치에 의해 미리 농축 처리하여도 되고, 회수한 고농도 인산액을 첨가하여도 된다.When the phosphoric acid-containing water is obtained at a phosphoric acid concentration of about 1 to 15% by weight, membrane separation may be performed as it is to perform separation by reverse osmosis. However, when the phosphoric acid concentration is less than about 1% by weight, the concentrate is concentrated through a circulation path. By carrying out the membrane separation treatment while circulating, the phosphoric acid concentration can be concentrated to about 1% by weight or more. Alternatively, the concentration treatment may be performed in advance by a concentration apparatus such as a reverse osmosis (RO) apparatus separately formed, or the recovered high concentration phosphoric acid solution may be added.
순환 경로를 통하여 농축액을 순환하면서 막분리 처리를 수행함으로써, 인산 농도를 약 1 중량% 이상으로 농축하는 경우, 저농도의 인산 함유수를 순환하면서 농축하고, 인산 농도가 약 1 중량% 이상으로 농축된 시점에서 순환액을 교체하는 회분식의 처리를 수행하여도 되지만, 인산 농도가 약 1∼15 중량% 정도로 농축된 농축액을 순환하면서, 순환하는 농축액에 저농도의 피처리 인산 함유수를 첨가하여, 농축액을 일부씩 인산 농축액으로서 취출하면, 외관 상 일과식 처리를 행할 수 있으므로 바람직하다. 농축액실의 농축액을 취출하여 농축액실로 순환하는 과정에서, 순환하는 농축액에 희석수를 첨가하여 역침투 처리를 수행함으로써, 인산 이외의 산의 제거율을 높일 수 있다. 희석수로서는 투과수로부터 불순물을 제거한 회수수를 사용할 수 있다.When the concentration of phosphoric acid is concentrated to about 1% by weight or more by performing the membrane separation process while circulating the concentrate through a circulation path, the concentration of the phosphoric acid containing water at low concentration is circulated, and the concentration of phosphoric acid is about 1% by weight or more. Although a batch treatment may be performed to replace the circulating fluid at this point, the concentrated liquid is circulated by adding a low concentration of the treated phosphoric acid-containing water to the circulating concentrate while circulating the concentrated solution having a concentration of about 1 to 15% by weight. It is preferable to take out partly as a phosphoric acid concentrate because it can perform a daily food processing in appearance. In the process of taking out the concentrate of the concentrate chamber and circulating it into the concentrate chamber, dilution water is added to the circulated concentrate to perform reverse osmosis, whereby the removal rate of acids other than phosphoric acid can be increased. As dilution water, the recovery water which removed the impurity from permeate water can be used.
인산 함유수를 약 pH 3 이하의 조건하에서 역침투 장치에 공급하여 막분리 처리를 수행하면, 질산, 아세트산 등의 인산 이외의 산은, 물과 함께 역침투막을 투과하고 투과액실 측으로 이행하여, 투과액실 측으로부터 취출된다. 인산은 역침투막의 투과가 저지되고, 농축액실 측에 잔류하여 농축되므로, 농축액실 측으로부터 인산 농축액으로서 회수할 수 있다. 농축액실 측의 농축액은 일과식으로 통과시켜도 되고, 또한 순환시켜서 농축율을 높여도 된다. 인산 함유수를 약 pH 3 이하(또한, 인산 농도 약 1중량% 미만의) 조건 하에서 역침투 장치에 공급하고 막분리 처리를 수행하는 경우, 역침투 장치에 공급하는 인산 함유수의 압력은 약 0.3∼3MPa 정도, 바람직하게는 약 0.5∼1.5MPa 정도로 할 수 있다.When phosphoric acid-containing water is supplied to the reverse osmosis apparatus under a condition of about
농축액에는 소량의 인산 이외의 산이 잔류하지만, 인산 농도가 약 1∼15 중량% 정도인 조건 하에서 막분리 처리를 수행하면, 인산 이외의 산의 저지율이 낮아지고, 투과율이 높아지므로 고순도의 인산 농축액을 회수할 수 있다. 인산 함유수를 약 pH 3 이하, 또한 인산 농도가 약 1∼15 중량% 정도인 조건 하에서 역침투 장치에 공급하고 막분리 처리를 수행하는 경우, 역침투 장치에 공급하는 인산 함유수의 압력은 약 0.3∼5MPa 정도, 바람직하게는 약 0.5∼3MPa 정도로 할 수 있다.Although a small amount of acid other than phosphoric acid remains in the concentrate, if the membrane separation treatment is carried out under a condition in which the phosphoric acid concentration is about 1 to 15% by weight, the blocking rate of acids other than phosphoric acid is lowered and the permeability is increased. It can be recovered. When the phosphoric acid-containing water is supplied to the reverse osmosis apparatus under the condition of about
역침투막의 투과에서 이온성 물질과 비이온성 물질의 투과를 비교하면, 역침투막 저지율은 동일한 정도의 분자량이라도 비이온성 물질에 비하여 이온성 물질쪽이 압도적으로 저지되기 쉽다고 알려져 있다. 그러나, 본 발명자들은 연구를 거듭한 결과, 이러한 상식과는 달리 인산이 용리되기 어려운 pH 3 이하의 조건 하에서 역침투막 처리하면, 인산의 저지율은 질산이나 아세트산보다도 압도적으로 높아지고, 질산이나 아세트산 등의 인산 이외의 산과 인산을 분별하여 회수할 수 있는 것을 알았다. 낮은 pH 하에서 인산이 역침투막에 강하게 저지되는 이유는 인산이 중(重) 인산의 형태로 이루어져 분자량이 커지고, 저지율이 올라갔기 때문이라고 추측된다.Comparing the permeation rate of the ionic material and the nonionic material in the permeation of the reverse osmosis membrane, the reverse osmosis membrane blocking rate is known to be overwhelmingly inhibited by the ionic material as compared with the nonionic material even at the same molecular weight. However, the present inventors have repeatedly studied, unlike the common sense, if the reverse osmosis membrane treatment under the conditions of
pH 3 이하의 조건 하에서의 질산, 아세트산 등의 인산 이외의 산의 저지율은 낮고, 통상의 인산 함유 식각 용액을 막처리하는 경우의 저지율은 약 1% 이하이지만, 인산 농도가 높을수록 인산 이외의 산의 저지율은 낮아지고, 인산 농도 약 1 중량% 이상에서는 인산 이외의 산의 저지율이 마이너스가 된다. 여기에서 저지율이란 역침투막이 용질의 투과를 저지하는 비율이며, 다음의 식 1로 표시된다.The blocking rate of acids other than phosphoric acid such as nitric acid and acetic acid under the condition of
[식 1] [Equation 1]
저지율(%)=(1 - C3/(C1·C2)1/2)×100Blockage percentage (%) = (1-C 3 / (C 1 , C 2 ) 1/2 ) × 100
상기 식 1에서, C1은 공급액 입구의 용질 농도를 나타내고, C2는 농축액 출구의 용질 농도를 나타내며, C3는 투과액의 용질 농도를 의미한다.In
또한, 상기 식 1에 있어서, ((C1·C2)1/2)는 상승(相乘) 평균을 나타내고, (C3/(C1·C2)1/2)는 농축액의 용질의 (상승)평균 농도에 대한 투과액의 용질 농도의 비를 나타낸다. 이 때문에 저지율이 낮을수록, 용질이 투과액 측으로 투과되는 것을 나타내고 있다. 통상의 관념으로는 저지율이 마이너스가 되는 일은 없다고 인식되기 쉬우나, 식 1에서는 식의 구성으로부터 저지율이 마이너스가 되는 일이 있고, 이 경우, 농축액의 용질 농도보다도 투과액의 용질 농도가 높고, 용질이 고투과율로 투과하는 것을 나타내고 있다.In
인산 농도가 약 1 중량% 이상에서 인산 이외의 산의 저지율이 마이너스가 된다고 하는 것은, 인산 농도 약 1 중량% 이상, 특히 약 2 중량% 이상에서는 농축액 중에 잔류하는 인산 이외의 산농도는 낮아지고, 순도가 높은 인산 농축액이 얻어지는 것을 의미한다. 농축액의 인산 농도가 너무 높아지면 침투압의 관계에서 막처리를 수행할 수 없게 되기 때문에, 농축액의 인산 농도의 상한은 약 15 중량% 정도, 바람직하게는 약 10 중량% 정도가 된다. 이러한 인산 농도의 농축액을 순환하면서, 순환하는 농축액에 피처리 인산 함유수를 첨가하고, 농축액을 일부씩 인산 농축액으로서 취출하여 일과식의 처리를 수행하면, 상기 인산 농도를 유지하여 우수한 효율로 처리를 수행할 수 있다.When the phosphoric acid concentration is about 1% by weight or more, the blocking rate of acids other than phosphoric acid becomes negative, when the phosphoric acid concentration is about 1% by weight or more, particularly about 2% by weight or more, the acid concentration other than phosphoric acid remaining in the concentrate is lowered. This means that a high purity phosphoric acid concentrate is obtained. If the concentration of phosphoric acid in the concentrate is too high, the membrane treatment cannot be performed in relation to the penetration pressure, so that the upper limit of the concentration of phosphoric acid in the concentrate is about 15% by weight, preferably about 10% by weight. While circulating the concentrated solution of the phosphoric acid concentration, the treated phosphoric acid-containing water is added to the circulating concentrated solution, and the concentrated solution is taken out as a phosphate concentrated solution to carry out the daily food treatment. Can be done.
농축액을 순환하면서 막처리를 수행할 때, 농축액의 순환 회수를 많게 할수록 인산 이외의 산이 역침투막과 접하여 막을 투과할 기회가 많아지고, 농축액 중의 인산 이외의 산의 농도를 더 낮게 할 수 있다. 이 때, 인산 농도가 약 15 중량%를 초과하면 침투압(조작압)이 너무 높아져서, 막처리를 수행할 수 없게 되기 때문에, 농축액에 희석수를 첨가하고 희석하여 순환하고 역침투 처리를 수행함으로써, 인산 이외의 산의 농도를 낮게 할 수 있으며, 고순도의 인산 농축액을 회수할 수 있다. 희석수로서는 투과수로부터 불순물을 제거한 회수수를 순환하여 사용할 수 있다.When the membrane treatment is performed while circulating the concentrate, the more the number of cycles of the concentrate is circulated, the more the acid other than phosphoric acid comes into contact with the reverse osmosis membrane, and the lower the concentration of the acid other than phosphoric acid in the concentrate is. At this time, if the phosphoric acid concentration exceeds about 15% by weight, the permeation pressure (operation pressure) becomes so high that the membrane treatment cannot be performed, so that dilution water is added to the concentrate, diluted to circulate, and the reverse osmosis treatment is performed. The concentration of acids other than phosphoric acid can be lowered, and a high purity phosphoric acid concentrate can be recovered. As dilution water, the recovery water which removed the impurity from permeate water can be circulated and used.
투과액실 측으로부터 취출되는 역침투막 장치의 투과수는 투과한 인산, 질산, 아세트산 등의 산을 포함하고 있으므로, 역침투막 장치의 투과수로부터 이들의 산 그 외의 불순물을 불순물 제거 장치에 의해 제거함으로써, 순수를 회수할 수 있다. 이 경우, 불순물 제거 장치로서는 이온 교환 수지를 이용하는 이온 교환 장치를 채용할 수 있다. 투과수를 아니온 교환 수지층에 통수(通水)함으로써, 이들 산, 그 외의 아니온을 제거하고, 또한 카치온 교환 수지층 및 아니온 교환 수지층, 또는 이들의 혼상(混床)에 통수함으로써, 아세트산이나 질산 등의 인산 이외의 산, 그 외의 아니온 및 잔류하는 카치온을 제거하고, 순수를 회수할 수 있다. 여기에서 이용하는 아니온 교환 수지로서는 OH형 강염기성 또는 약염기성 아니온 교환 수지가 바람직하며, 또한 카치온 교환 수지로서는 H형 강산성 카치온 교환 수지가 바람직하다.Since the permeated water of the reverse osmosis membrane device taken out from the permeate liquid chamber side contains permeated acids such as phosphoric acid, nitric acid, and acetic acid, impurities such as these acids and others are removed from the permeated water of the reverse osmosis membrane device by an impurity removal device. Thus, pure water can be recovered. In this case, as an impurity removal apparatus, the ion exchange apparatus using ion exchange resin can be employ | adopted. By passing the permeate water through the anion exchange resin layer, these acids and other anions are removed, and the water is passed through the cation exchange resin layer and the anion exchange resin layer, or a mixed phase thereof. Acids other than phosphoric acid, such as acetic acid and nitric acid, other anions, and residual cation can be removed and pure water can be recovered. As the anion exchange resin used here, an OH type strong basic or weak base anion exchange resin is preferable, and as the cation exchange resin, an H type strongly acidic cation exchange resin is preferable.
일반적인 이온 교환 장치에서는, 이온 교환 수지의 재생에 있어서 카치온 교환 수지의 재생에는 산, 아니온 교환 수지의 재생에는 알칼리를 재생제로서 사용하는데, 이러한 재생 방법에서는 재생제가 필요하며, 재생 폐액이 발생하는 등의 불이익이 있기 때문에, 전기 재생식 이온 교환 장치를 채용하는 것이 바람직하다. 전기 재생식 이온 교환 장치는, 이온 교환 수지층을 카치온 교환 수지막 및 아니온 교환 수지막으로 구획하고 양 단부에 음극 및 양극을 배치한 장치이며, 전기 투석 장치와 마찬가지로 음극 및 양극에 통전하여 재생하면서 통액하여 이온 교환을 수행한다. 이 경우, 재생을 위한 특별한 조작 및 재생제가 불필요하며, 연속하여 산 그 외의 불순물을 취출하고 순수를 회수할 수 있다. 전기 재생식 이온 교환 장치에 이용하는 이온 교환 수지는 산 그 외의 아니온의 제거만을 목적으로 하는 경우에는, 아니온 교환 수지만을 충진할 수 있으나, 잔류하는 다른 카치온의 제거도 목적으로 하는 경우에는, 카치온 교환 수지 및 아니온 교환 수지의 혼상을 충진할 수 있다. 재생에 의해 배출되는 산 농축액은 인산, 질산, 아세트산 등의 농축액으로 되어 있으므로 생물 탈질 방법에 의해 처리할 수 있다.In the general ion exchange apparatus, acid is used for regeneration of the ion exchange resin and alkali is used for regeneration of the anion exchange resin, and in this regeneration method, a regeneration agent is required, and a regeneration waste liquid is generated. Since there are disadvantages, it is preferable to employ an electrically regenerative ion exchange device. An electrically regenerative ion exchange device is a device in which an ion exchange resin layer is partitioned into a cation exchange resin film and an anion exchange resin film, and cathodes and anodes are disposed at both ends. While passing through to perform ion exchange. In this case, no special operation and regenerant for regeneration are necessary, and impurities other than acid can be continuously taken out and pure water can be recovered. If the ion exchange resin used in the electrically regenerative ion exchange device is only intended to remove acid and other anions, the ion exchange resin can be filled with only an anion exchange resin. The mixed phase of a cationic exchange resin and an anion exchange resin can be filled. The acid concentrated liquid discharged by regeneration is made into a concentrated liquid such as phosphoric acid, nitric acid, acetic acid and the like, and can be treated by a biological denitrification method.
한편, 농축액실 측으로부터 취출되는 인산 농축액은 질산이나 아세트산 등의 인산 이외의 산의 대부분은 제거되고 있으나, 이들을 제거하여 회수 인산액의 순도, 농도를 높이기 위하여 후처리에 의한 정제를 수행할 수 있다. 후처리에 의한 정제로서는 인산 농축액으로부터 아니온 교환에 의해 인산 이외의 산을 제거하여 정제할 수 있다. 이 경우, 정제 장치로서 아니온 교환 장치를 형성하고, 농축액을 아니온 교환 수지층에 통수하여, 농축액으로부터 질산 등의 강산 이온을 제거하고, 질산 등의 강산 이온을 거의 포함하지 않는 고농도의 인산을 회수할 수 있다. 역침투 장치가 농축액을 순환하여 농축을 수행하는 경우, 정제 장치는 역침투 장치의 농축액 순환 라인에 형성할 수 있는데, 순환 라인으로부터 농축액을 빼내는 라인에 형성하는 것이 바람직하다. 아니온 교환 수지는 OH형 또는 PO4형의 강염기성 아니온 교환 수지가 바람직하다.On the other hand, the phosphoric acid concentrated liquid taken out from the concentrate chamber side is removed most of the acid other than phosphoric acid such as nitric acid or acetic acid, but can be purified by post-treatment to remove these to increase the purity, concentration of the recovered phosphoric acid solution . As purification by post-treatment, an acid other than phosphoric acid can be removed and purified by anion exchange from the phosphoric acid concentrate. In this case, an anion exchanger is formed as a purification device, the concentrate is passed through the anion exchange resin layer to remove strong acid ions such as nitric acid from the concentrate, and a high concentration of phosphoric acid containing almost no strong acid ions such as nitric acid is removed. It can be recovered. When the reverse osmosis apparatus performs concentration by circulating the concentrate, the purification apparatus may be formed in the concentrate circulation line of the reverse osmosis apparatus, which is preferably formed in the line which extracts the concentrate from the circulation line. The anion exchange resin is preferably a strong basic anion exchange resin of OH type or PO 4 type.
인산 농축액 중에 아세트산이 잔류하고 있는 경우, 아세트산은 아니온 교환 수지에 의해서도 완전히 제거할 수 없으므로, 아세트산 등의 휘발성 성분을 제거하여 회수 인산액의 순도, 농도를 높이기 위해서는, 인산 농축액을 증발 농축 장치로 증발 농축하여 물과 함께 휘발성 성분을 제거하고 농축함으로써, 아세트산 등의 휘발성 성분을 거의 포함하지 않는 고농도의 인산을 회수할 수 있다. 증발 농축 장치로서는 로터리 에버퍼레이터 등의 공지의 장치를 사용할 수 있다.If acetic acid remains in the phosphoric acid concentrate, acetic acid cannot be completely removed by an anion exchange resin. Therefore, in order to remove volatile components such as acetic acid and increase the purity and concentration of the recovered phosphoric acid solution, the phosphoric acid concentrate is transferred to an evaporation concentrator. By evaporating to remove volatile components with water and concentrating, high concentration of phosphoric acid containing almost no volatile components such as acetic acid can be recovered. As an evaporation concentration apparatus, well-known apparatuses, such as a rotary evaporator, can be used.
상기에 의해 회수되는 인산은 회수물로서 유용하고, 고농도의 액상으로 운반 가능하며, 고순도의 농축 인산으로서 회수할 수 있다. 이 경우, pH 3 이하의 조건 하에서 역침투 처리하는데, 원수로서의 인산 함유수는 통상 약 pH 3 이하의 산성 상태로 얻어지므로, 염산 등의 pH 조정제를 주입함으로써 용이하게 조정할 수 있다.The phosphoric acid recovered by the above is useful as a recovered product, can be transported in a high concentration liquid phase, and can be recovered as a high purity concentrated phosphoric acid. In this case, the reverse osmosis treatment is carried out under the condition of
또한, 회수를 위한 방법 및 장치는 간단한 구성과 조작에 의해, 약 pH 3 이하, 경우에 따라서는 인산 농도가 약 1∼15 중량% 정도인 조건 하에서 역침투 처리함으로써, 인산 농축액으로서 회수하는 것이 가능하다. 이에 따라, 재생제의 사용량, 폐기물의 생성량을 감소시키고, 처리 비용을 낮게 하며, 고순도의 농축 인산 및 순수를 회수할 수 있다.In addition, the method and apparatus for recovery can be recovered as a phosphate concentrate by reverse osmosis treatment under a condition of about
이상과 같이 본 발명에 의하면, 인산 함유수를 pH 3 이하의 조건 하에서 역침투 장치에 공급하여 역침투 처리를 수행하고, 인산 이외의 산을 물과 함께 투과액실 측으로 투과시키며, 인산을 농축액실 측으로 농축하여, 인산 농축액을 회수함으로써, 간단한 구성과 조작에 의해 고농도의 액상으로 운반 가능하고, 회수물로서 유용한 고순도의 인산을 인산 함유수로부터 낮은 비용 및 우수한 효율로 회수할 수 있다.As described above, according to the present invention, the phosphoric acid-containing water is supplied to the reverse osmosis apparatus under the condition of
또한, 본 발명에 의하면, 인산 함유수를 약 pH 3 이하, 인산 농도 약 1∼15 중량% 정도의 조건 하에서 역침투 장치에 공급하고 역침투 처리를 수행하여, 인산 이외의 산을 물과 함께 투과액실 측으로 투과시키고, 인산을 농축액실 측으로 농축하여 인산 농축액을 회수함으로써, 간단한 구성과 조작에 의해 고농도의 액상으로 운반 가능하고, 회수물로서 유용한 고순도의 인산을 인산 함유수로부터 더욱 낮은 비용과 우수한 효율로 회수할 수 있다.In addition, according to the present invention, phosphoric acid-containing water is supplied to the reverse osmosis apparatus under conditions of about
도 1은 본 발명의 실시예들에 따른 인산 회수 방법 및 장치의 구성도이다.1 is a block diagram of a method and apparatus for phosphoric acid recovery according to embodiments of the present invention.
도 2는 본 발명의 다른 실시예들에 따른 인산 회수 방법 및 장치의 구성도이 다.2 is a block diagram of a phosphoric acid recovery method and apparatus according to other embodiments of the present invention.
도 3은 본 발명의 실험예들에 따른 결과를 나타내는 그래프이다.3 is a graph showing the results according to the experimental examples of the present invention.
본 발명의 실시예들을 도 1을 참조하여 설명한다. 도 1은 본 발명의 실시예들에 따른 인산 회수 장치의 흐름 구성도이다. 도 1에 있어서, 참조 부호 1은 원수조(原水槽)이며, 원수(1a)를 저류한다. 참조 부호 2는 카치온 교환탑으로서, 카치온 교환 수지층(2a)을 갖는다. 참조 부호 3은 농축액조이며, 농축액(3a)을 저류한다. 참조 부호 4는 역침투 장치이고, 역침투막(4a)에 의해 투과액실(4b)과 농축액실(4c)로 구획되어 있다. 참조 부호 5는 아니온 교환탑이며, 아니온 교환 수지층(5a)을 구비한다. 참조 부호 7은 회수 수조이고, 회수수(7a)를 저류한다. 참조 부호 5b는 제2 아니온 교환탑이며, 아니온 교환 수지층(5c)을 구비한다. 참조 부호 8은 증발 농축 장치이고, 증류에 의해 휘발성 성분을 물과 함께 증발시켜서 분리하고, 인산액을 농축한다. 참조 부호 9는 회수 인산조이며, 회수 인산액(9a)을 저류한다.Embodiments of the present invention will be described with reference to FIG. 1. 1 is a flow diagram of a phosphoric acid recovery device according to embodiments of the present invention. In Fig. 1,
도 1에 있어서, 참조 부호 P는 가압 펌프이며, 원수조(1), 카치온 교환탑(2) 및 농축액조(3)와 함께 원수 공급부를 구성하고, 이 중 카치온 교환탑(2)이 전처리 장치를 구성한다. 아니온 교환탑(5) 및 회수 수조(7)는 투과액 취출부를 구성하고, 이 중 아니온 교환탑(5)은 불순물 제거 장치를 구성한다. 또한, 제2 아니온 교환탑(5b), 증발 농축 장치(8) 및 회수 인산조(9)는 농축 인산액 취출부를 구성하고, 이 중 제2 아니온 교환탑(5b) 및 증발 농축 장치(8)는 정제 장치를 구성한다.In Fig. 1, reference numeral P denotes a pressure pump, and constitutes a raw water supply unit together with a
상술한 인산 회수 장치에 있어서, 전처리 공정으로서 침전 분리, 여과 등에 의한 불순물의 제거를 행한 원수(1a)(인산 이온 함유수)를 라인(L1)으로부터 원수조(1)에 도입한다. 원수조(1)의 원수(1a)는 라인(L2)으로부터 카치온 교환탑(2)에 도입하여 통수하고, 카치온 교환 수지층(2a)에서 카치온 교환하고, 원수에 포함되는 알루미늄, 인듐, 그 외의 금속 이온 등의 카치온을 교환 흡착하여 제거한다. 카치온 교환 수지층(2a)에는 H형의 강산성 카치온 교환 수지를 이용하는 것이 바람직하다. 카치온 교환 수지층(2a)이 포화하였을 때에는, 라인(L3)으로부터 염산 등의 산을 포함하는 재생제를 통액하여 재생하고 용리(溶離)한 카치온을 라인(L4)으로부터 회수한다.In the above-described phosphoric acid recovery device,
카치온 교환탑(2)의 처리수인 탈카치온수를 라인(L5)으로부터 농축액조(3)에 도입하여 저류한다. 원수로서의 인산 함유수는 통상 pH 3 이하의 산성 상태에서 얻어지고, 또한 pH가 높은 경우라도 전처리로서의 카치온 교환에 의해 산이 생성하여 pH 3 이하의 상태가 되므로, pH 3 이하의 조건에서 역침투 처리하기 위해서는, 그대로 역침투 장치(4)에 공급하면 된다. pH가 높은 원수의 pH를 조정하는 경우에는, 인산 함유수는 pH 3에 가까운 상태로 얻어지므로, 라인(L5) 또는 농축액조(3)에 염산 등의 pH 조정제를 주입함으로써 용이하게 조정할 수 있다.The decaching water which is the treated water of the
농축액조(3)의 탈카치온수(농축액(3a))는 가압 펌프(P)로 가압하여 라인(L6)으로부터 역침투 장치(4)의 농축액실(4c)로 도입하고, 역침투막(4a)에 의해 역침투 처리를 수행하며, 질산, 아세트산 등의 인산 이외의 산을 물과 함게 투과액실(4b)측으로 투과시키고, 인산을 농축액실(4c) 측으로 농축한다. 인산 함유수를 중화하 여 중성 상태로 역침투 처리하면, 질산, 아세트산 등의 인산 이외의 산의 염과, 인산의 염이 모두 역침투막(4a)을 투과하지 않고 농축액실(4c) 측으로 농축된다. 이에 대하여 인산 함유수를 중화하지 않고, pH 3 이하의 조건 하에서 역침투 장치(4)에 도입하여 역침투 처리를 수행하면, 인산은 역침투막(4a)에 의해 투과가 저지되고 농축액실(4c) 측에 농축되지만, 질산, 아세트산 등의 인산 이외의 산은 물과 함께 투과액실(4b) 측으로 투과하여 분리된다. 역침투 장치(4)에 도입하는 인산 함유수는 탈카치온되어 있기 때문에, 역침투막(4a)의 막힘이 없으며, 역침투 처리의 효율은 높게 유지된다.The decaccion water (
역침투 장치(4)의 투과액실(4b)에 투과한 투과액은 라인(L7)으로부터 아니온 교환탑(5)으로 도입하고, 아니온 교환 수지층(5a)에 통수하여 아니온 교환한다. 이에 의해 투과액에 포함되는 질산, 아세트산 등의 인산 이온 이외의 아니온을 교환흡착에 의해 제거하여 정제를 수행하고, 처리수를 라인(L8)으로부터 회수 수조(7)로 취출하고, 회수수(7a)로서 저류한다. 아니온 교환탑(5)은 OH형의 강염기성 아니온 교환 수지를 충진한 아니온 교환 수지층(5a)을 이용하는데, H형 카치온 교환 수지와의 복층 또는 혼상식을 채용하며, 아니온 이외의 불순물을 제거하여도 된다. 아니온 교환 수지층(5a)이 인산 이온 이외의 아니온으로 포화하였을 때에는, 라인(L9)으로부터 수산화나트륨, 수산화칼륨 등의 약 2∼10 중량% 정도의 알칼리 수용액과 같은 알칼리를 포함하는 재생제를 통액하여 재생하고, 용리한 염을 라인(L10)으로부터 배출한다. 카치온 교환 수지를 이용하는 경우에는, 산을 포함하는 재생제를 통액하여 재생한다.The permeate that has permeated through the
역침투 장치(4)의 농축액실(4c)에서 농축된 농축액은 라인(L11)으로부터 제2 아니온 교환탑(5b)으로 도입하여 통수하고, 아니온 교환 수지층(5c)에서 아니온 교환하며, 농축액에 잔류하는 질산, 아세트산 등의 인산 이온 이외의 아니온을 교환 흡착하여 제거하고, 정제를 수행한다. 이 경우, 아니온 교환 수지층(5c)은 OH형 또는 PO4형의 강염기성 아니온 교환 수지를 이용한다. 질산 등의 인산 이온 이외의 아니온의 아니온 교환 수지에 대한 선택성은 낮은 pH 범위에서 인산 이온보다도 높기 때문에, 인산 이온과의 분리가 용이하다. 아니온 교환 수지층(5c)이 인산 이온 이외의 아니온으로 포화하였을 때에는, 라인(L12)으로부터 알칼리를 포함하는 재생제를 통액하여 재생하고, 용리한 염을 라인(L13)으로부터 배출한다.The concentrated liquid concentrated in the
제2 아니온 교환탑(5b)으로서 인산 이온 이외의 아니온을 제거한 인산 용액이 아세트산 등의 휘발성 성분을 포함하는 경우에는, 라인(L14)으로부터 증발 농축 장치(8)에 도입하여 증류하고, 물과 함께 휘발성 성분을 증발시켜서 분리하며, 라인(L15)으로부터 배출한다. 증발 농축 장치(8)에서 휘발성 성분을 제거하여 농축한 인산 농축액은 라인(L16)으로부터 회수 인산조(9)에 도입하고, 회수 인산액(9a)으로써 저류한다. 증발 농축 장치(8)로서는 로터리 에버퍼레이터 등의 공지의 증발 농축 장치를 이용할 수 있다. 역침투 장치(4)의 농축액실(4c)의 농축액은 라인(L17 또는 L18)으로부터 농축액조(3)로 순환하여 농축율을 높이고, 농축액(3a)으로서 저류할 수 있다.When the phosphate solution from which anions other than phosphate ions are removed as the second
상술한 방법으로 회수되는 인산액(9a)은 회수물로서 유용하고, 또한 고농도 의 액상으로 회수되기 때문에 실용상 운반 가능하며, 더욱이 고순도의 농축 인산으로서 회수할 수 있다. 이 경우, pH 3 이하의 조건 하에서 역침투 처리하지만, 원수로서의 인산 함유수는 통상 pH 3 이하의 산성의 상태로 얻어지고, 또한 pH가 높은 경우라도 전처리로서의 카치온 교환에 의해 pH 3 이하의 상태가 되기 때문에, pH 3 이하의 조건에서 처리하기 위해서는 그대로 공급되면 되고, 특별히 pH를 조정할 필요가 없다. 산, 알칼리 등의 약제는 카치온 교환탑(2)에 있어서의 카치온용의 재생제 및 아니온 교환탑(5) 및 제2 아니온 교환탑(5b)에 있어서의 아니온용의 재생제에 한하며, 인산 회수용으로서는 필요 없다. 또한, 회수를 위한 방법 및 장치는 간단한 구성과 조작에 의해, pH 3 이하의 조건 하에서 역침투 처리함으로써, 인산 농축액으로서 회수하는 것이 가능하다. 이에 의해 재생제의 사용량, 폐기물의 생성량을 적게 하고, 처리 비용을 낮게 하여 고순도의 농축 인산 및 순수를 회수할 수 있다.The
상술한 바와 같이, 인산 함유수를 pH 3 이하의 조건 하에서 역침투 장치(4)에 공급하고 역침투막(4a)에 의해 역침투 처리를 수행하고, 인산 이외의 산을 물과 함께 투과액실(4b) 측에 투과시켜 인산을 농축액실(4c) 측으로 농축하며, 순수 및 인산 농축액을 회수함으로써, 간단한 구성과 조작에 의해 고농도의 액상으로 운반 가능하고, 회수물로서 유용한 고순도의 인산 및 순수를 인산 함유수로부터 저비용 및 우수한 효율로 회수할 수 있다.As described above, the phosphoric acid-containing water is supplied to the
다음으로 본 발명의 다른 실시예들을 도 2를 참조하여 설명한다. 도 2는 본 발명의 다른 실시예들에 따른 인산 회수 방법 및 장치의 흐름 구성도이다. 도 2에 있어서, 참조 부호 1은 원수조이고, 원수(1a)를 저류한다. 참조 부호 2는 카치온 교환탑이며, 카치온 교환 수지층(2a)을 포함한다. 참조 부호 3은 농축액조이고, 농축액(3a)을 저류한다. 참조 부호 4는 역침투 장치이며, 역침투막(4a)에 의해 투과액실(4b)과 농축액실(4c)로 구획되어 있다. 참조 부호 5는 아니온 교환탑이고, 아니온 교환 수지층(5a)을 구비한다. 참조 부호 6은 전기 재생식 이온 교환 장치이며, 탈염실(6a)과 농축실(6b)이 아니온 교환막(6c)으로 구획되고, 탈염실(6a)의 외측에 카치온 교환막(6d)에 의해 음극실(6e)이 구획되며, 농축실(6b)의 외측에 카치온 교환막(6f)에 의해 양극실(6g)이 구획되고, 탈염실(6a)과 농축실(6b)에 혼상식 이온 교환층(6h, 6i)이 형성되며, 음극실(6e)에 음극(-), 양극실(6g)에 양극(+)이 형성되어 있다. 참조 부호 7은 회수 수조이고, 회수수(7a)를 저류한다. 참조 부호 8은 증발 농축 장치이며, 증류에 의해 휘발성 성분을 물과 함께 증발시켜서 분리하고, 인산액을 농축한다. 참조 부호 9는 회수 인산조이고, 회수 인산액(9a)을 저류한다. 참조 부호 10은 생물 탈질 장치이다.Next, other embodiments of the present invention will be described with reference to FIG. 2. Figure 2 is a flow diagram of a phosphoric acid recovery method and apparatus according to other embodiments of the present invention. In Fig. 2,
도 2에 있어서, 참조 부호 P는 가압 펌프이고, 원수조(1), 카치온 교환탑(2), 아니온 교환탑(5) 및 농축액조(4)와 함께 원수공급부를 구성하며, 이 중 카치온 교환탑(2) 및 아니온 교환탑(5)이 전처리 장치를 구성한다. 전치 재생식 이온 교환 장치(6) 및 회수수조(7)는 투과액 취출부를 구성하고, 이 중 전기 재생식 이온 교환 장치(6)는 불순물 제거 장치를 구성한다. 또한, 증발 농축 장치(8) 및 회수 인산조(9)는 농축 인산액 취출부를 구성하며, 이 중 증발 농축 장치(8)는 정제장치를 구성한다.In Fig. 2, reference numeral P denotes a pressure pump, and together with the
상술한 인산 회수 장치에 있어서, 전처리 공정으로서 침전 분리, 여과 등에 의한 불순물의 제거를 수행한 원수(1a)(인산 이온 함유수)를 라인(L21)으로부터 원수조(1)에 도입한다. 원수조(1)의 원수(1a)는 라인(L22)으로부터 카치온 교환탑(2)에 도입하여 통수하고, 카치온 교환 수지층(2a)에서 카치온 교환하며, 원수에 포함되는 알루미늄이나 인듐, 그 외의 금속 이온 등의 카치온을 교환 흡착하여 제거한다. 카치온 교환 수지층(2a)에는 H형의 강산성 카치온 교환 수지를 이용하는 것이 바람직하다. 카치온 교환 수지층(2a)이 포화하였을 때에는, 라인(L23)으로부터 염산 등의 산을 포함하는 재생제를 통액하여 재생하고, 용리한 카치온을 라인(L24)으로부터 회수한다.In the above-described phosphoric acid recovery apparatus,
카치온 교환탑(2)의 처리수인 탈카치온수를 라인(L25)으로부터 아니온 교환탑(5)에 도입하여 통수하고, 아니온 교환 수지층(5a)에서 아니온 교환하고, 원수에 포함되는 과염소산이나 몰리브덴산, 유기산착체 등의 아니온을 교환 흡착하여 제거한다. 아니온 교환 수지층(5a)에는 인산형의 강염기성 아니온 교환 수지를 이용하는 것이 바람직하다. 아니온 교환 수지층(5a)이 포화하였을 때에는, 라인(L26)으로부터 수산화나트륨 등의 알칼리를 포함하는 재생제를 통액하여 재생하고, 용리한 아니온을 라인(L27)으로부터 회수한다. 그 후, 라인(L26)으로부터 인산 등의 산을 통액하고, 아니온 교환 수지를 인산형으로 한다.The decaching water, which is the treated water of the
아니온 교환탑(5)의 처리수를 라인(L28)으로부터 농축액조(3)에 도입한다. 원수로서의 인산 함유수는 통상 pH 3 이하의 산성의 상태로 얻어지고 pH 3 이하의 조건에서 역침투 처리하기 위해서는, 그대로 역침투 장치(4)에 공급되면 된다. pH 가 높은 원수의 pH를 조정하는 경우에는, 인산 함유수는 pH 3에 가까운 상태로 얻어지므로, 라인(L28) 또는 농축액조(3)에 염산 등의 pH 조정제를 주입함으로써 용이하게 조정할 수 있다.The treated water of the
농축액조(3)의 인산 함유수는 가압 펌프(P)에서 가압하여 라인(L31)으로부터 역침투 장치(4)의 농축액실(4c)에 도입하고, 역침투막(4a)에 의해 막분리(역침투 처리)를 행하고, 질산, 아세트산 등의 인산 이외의 산을 물과 함께 투과액실(4b) 측에 투과시켜 인산을 농축액실(4c) 측으로 농축한다. 인산 함유수를 중화하여 중성의 상태에서 역침투 처리하면, 질산, 아세트산 등의 인산 이외의 산의 염과 인산염의 모두 역침투막(4a)을 투과시키지 않고 농축액실(4c) 측에 농축된다. 이에 대하여 인산 함유수를 중화하는 일 없이, pH 3 이하의 조건 하에서 역침투 장치(4)에 도입하여 역침투 처리를 수행하면, 인산은 역침투막(4a)에 의해 투과가 저지되고 농축액실(4c) 측으로 농축되지만, 질산, 아세트산 등의 인산 이외의 산은 물과 함께 투과액실(4b) 측으로 투과하여 분리된다. 역침투 장치(4)에 도입하는 인산 함유수는 탈카치온되어 있기 때문에, 역침투막(4a)의 막힘이 없으며, 역침투 처리의 효율은 높게 유지된다.Phosphoric acid-containing water in the
라인(L28)으로부터 얻어지는 원수로서의 인산 함유수가 인산 농도 약 1∼15 중량% 정도로 얻어지는 경우에는, 그대로 막분리 처리를 수행하고 역침투에 의한 분리를 행할 수 있으나, 인산 농도가 약 1 중량% 미만인 경우에는, 농축액실(4c)로부터 라인(L32)을 통하여 취출한 농축액을 순환 경로인 라인(L33)으로부터 농축액조(3)에 순환하면서 막분리 처리를 수행함으로써, 인산 농도를 약 1 중량% 이상으 로 농축할 수 있다. 이 경우, 저농도의 인산 함유수를 순환하면서 농축하고, 인산 농도가 약 1 중량% 이상으로 농축된 시점에서 순환액을 교환하는 회분식 처리를 행하여도 되지만, 인산 농도가 약 1∼15 중량% 정도로 농축된 농축액을 순환하면서, 순환하는 농축액에 저농도의 피처리 인산 함유수를 더하고, 농축액을 일부씩 라인(L34)으로부터 인산 농축액으로서 취출하면 겉보기 상 일과식의 처리를 수행할 수 있으므로 바람직하다.When the phosphoric acid-containing water as raw water obtained from the line L28 is obtained at about 1 to 15% by weight of phosphoric acid, membrane separation may be performed as it is and separation by reverse osmosis may be performed. However, when the phosphoric acid is less than about 1% by weight. The concentration of the phosphoric acid extracted from the
역침투 장치(4)의 투과액실(4b)에 투과한 투과액은 라인(L35)으로부터 전기재생식 이온 교환 장치(6)의 탈염실(6a)로 도입하고, 양극(+)과 음극(-) 사이에 전압을 인가하고 전기 재생하면서 이온 교환에 의해 탈염한다. 이에 의해 투과액에 포함되는 인산, 질산, 아세트산 등의 아니온 및 잔류하는 카치온을 교환 흡착에 의해 제거하여 정제를 수행하고, 처리수는 라인(L36)으로부터 회수수조(7)로 취출하고, 회수수(7a)로서 저류한다. 탈염실(6a)에서는, 혼상식 이온 교환층(6h)에 흡착된 산 등의 아니온이 아니온 교환막(6c)을 통하여 농축실(6b)로 투과하고, 혼상식 이온 교환층(6i)에 흡착되므로, 라인(L37)으로부터 투과액의 일부를 농축실(6b)로 흘리면서 재생에 의해 흡착된 아니온을 용리시키고, 라인(L38)으로부터 생물 탈질 장치(10)로 보내서 생물 탈질 처리한다. 혼상식 이온 교환층(6h)에 흡착된 카치온은 음극실(6e)로 투과하므로, 양극실(6g)로부터 라인(L39)을 통하여 음극실(6e)로 전극액을 흘리고 라인(L40)으로부터 배출한다.The permeate that has permeated through the
역침투 장치(4)의 농축액실(4c)에서 농축되고, 라인(L34)으로부터 취출되는 농축액의 일부는 증발 농축 장치(8)에 도입하여 증류하고, 물과 함께 아세트산 등 의 휘발성 성분을 증발시켜서 분리하고, 라인(L41)으로부터 배출한다. 증발 농축 장치(8)에서 휘발성 성분을 제거하여 농축한 인산 농축액은, 라인(L42)으로부터 회수 인산조(9)에 도입하고, 회수 인산액(9a)으로서 저류한다. 증발 농축 장치(8)로서는 로터리 에버퍼레이터 등의 공지의 증발 농축 장치를 이용할 수 있다.A part of the concentrated liquid which is concentrated in the concentrated
역침투 장치(4)에 있어서의 막분리(역침투 처리)를 인산 함유수가 약 pH 3 이하, 또한 인산 농도가 약 1∼15 중량% 정도인 조건 하에서 수행함으로써, 인산 이외의 산을 고투과율로 투과시키고, 인산의 순도를 높일 수 있으나, 농축액 중의 인산 이외의 산의 농도를 더 낮게 하기 위해서는, 농축액을 순환하여 막분리의 기회를 많게 함으로써, 이들의 산이 투과하는 기회를 많게 하여 투과율을 높일 수 있다. 이 경우, 물의 투과도 일으키므로 순환액은 농축되게 된다. 이 때문에 순환하는 농축액에 희석수를 더하여 역침투 처리를 수행함으로써, 인산 이외의 산의 제거율을 높일 수 있다. 희석수로서는 투과수로부터 불순물을 제거한 회수수를 사용할 수 있다.Membrane separation (reverse osmosis treatment) in the
이로 인하여 도 2에서는, 희석수로서 회수 수조(7)로부터 회수수(7a)를 펌프(P2)에 의해 라인(L43)을 통하여 농축액조(3)로 공급하고, 순환하는 농축액(3a)을 희석하여 역침투 처리를 수행함으로써, 다시 인산 이외의 산의 농도를 낮게 할 수 있고, 고순도의 인산 농축액을 회수할 수 있다. 농축액조(3)로 공급하는 회수수(7a)의 양은 순환하는 농축액이 인산 농도 약 1∼15 중량% 정도의 조건을 유지하는 양이다. 이에 의해 순환하는 농축액이 고농축되는 것에 의한 인산 이외의 산의 투과효율이 저하하는 것을 방지하며, 농축액의 인산 순도를 높일 수 있다.For this reason, in FIG. 2, the
상술한 방법으로 회수되는 회수 인산액(9a)은 회수물로서 유용하고, 또한 고농도의 액상으로 회수되기 때문에 실용상 운반 가능하고, 게다가 고순도의 농축 인산으로서 회수할 수 있다. 이 경우, pH 3 이하의 조건 하에서 역침투 처리하는데, 원수로서의 인산 함유수는 통상 pH 3 이하의 산성의 상태로 얻어지므로 그대로 공급되면 되고, 특별히 pH를 조정할 필요가 없다. 산, 알칼리 등의 약제는 카치온 교환탑(2)에 있어서의 카치온용의 재생제 및 아니온 교환탑(3)에 있어서의 아니온용의 재생제에 한정되며, 인산 회수용 및 투과수의 정제용으로서는 필요하지 않다. 또한, 회수를 위한 방법 및 장치는 간단한 구성과 조작에 의해, pH 3 이하, 또한 인산 농도 약 1∼15 중량% 정도의 조건 하에서 역침투 처리함으로써, 인산 농축액으로서 회수하는 것이 가능하다. 이에 의해 약제의 사용량, 폐기물의 생성량을 적게 하고, 처리 비용을 낮게 하며, 고순도의 농축 인산 및 순수를 회수할 수 있다.The recovered
도 2에 도시한 인산 회수 방법 및 장치에 있어서는, 인산 함유수를 pH 3 이하, 또한 인산 농도가 약 1∼15 중량% 정도인 조건 하에서 역침투 장치(4)에 공급하여 역침투막(4a)에 의해 역침투 처리를 수행하고, 인산 이외의 산을 물과 함께 투과액실(4b) 측으로 투과시켜 인산을 농축액실(4c) 측으로 농축하며, 순수 및 인산 농축액을 회수함으로써, 간단한 구성과 조작에 의해 고농도의 액상으로 운반 가능하고, 회수물로서 유용한 고순도의 인산 및 순수를 인산 함유수로부터 낮은 비용으로 효율 좋게 회수할 수 있다.In the phosphoric acid recovery method and apparatus shown in Fig. 2, phosphoric acid-containing water is supplied to the
본 발명의 실시예들은 도 1 및 도 2에 한정되는 것이 아니며, 예를 들면, 도 2에 있어서 회수 인산액의 순도를 더 높이기 위하여, 제2 아니온 교환탑을 라 인(L34)의 증발 농축 장치(8)의 전단에 형성할 수도 있다. 또한, 본 발명의 실시예들에 있어서, 역침투 장치(4)로부터의 투과액을 정제하는 전기 재생식 이온 교환 장치(6)로 탈염실(6a)과 농축실(6b)이 아니온 교환막(6c)으로 구획된 간이의 전기 재생식 이온 교환 장치가 이용되고 있으나, 음극실과 양극실과의 사이에 음이온 교환막과 양이온 교환막이 교대로 배열되어 탈염실과 농축실을 형성하고, 이러한 탈염실에 이온 교환체를 충진한 통상의 전기 탈이온 장치를 이용할 수도 있다.Embodiments of the present invention are not limited to FIGS. 1 and 2, for example, in order to further increase the purity of the recovered phosphoric acid solution in FIG. 2, the second anion exchange column is evaporated to concentration of the line L34. It may be formed at the front end of the device (8). In addition, in the embodiments of the present invention, an anion exchange membrane (not the desalination chamber 6a and the
이하, 본 발명의 실험예들 및 비교예들에 대하여 설명한다. 각 실험예에 있어서, %는 저지율 이외 및 특별한 표지 이외에는 중량%를 나타낸다.Hereinafter, experimental examples and comparative examples of the present invention will be described. In each experimental example,% represents weight% other than a blocking rate and a special label.
실험예 1 및 비교예 1Experimental Example 1 and Comparative Example 1
<역침투 처리><Reverse osmosis treatment>
인산 550㎎/L, 질산 50㎎/L, 아세트산 50㎎/L을 포함하는 전도율 122mS/m, pH2.4의 원수를 일동전공(주)에서 제작한 역침투막 ES-20에 0.7MPa로 통액하여 역침투 처리하여 6배 농축의 농축액(블라인)을 얻었다(실험예 1). 한편, 원수에 수산화나트륨 수용액을 주입하여 pH 6으로 조정하고 동일하게 시험하였다(비교예 1). 인산, 질산, 아세트산의 저지율의 결과를 표 1에 나타내는데, 실험예 1에서는 인산은 제거되고, 질산, 아세트산은 투과하여 분리되는 데 비해, 비교예 1에서는 모두가 제거되고, 분리되지 않는 것을 알 수 있다.Raw water having a conductivity of 122 mS / m and pH 2.4 containing 550 mg / L phosphoric acid, 50 mg / L nitric acid and 50 mg / L of acetic acid was passed through the reverse osmosis membrane ES-20 produced by Ildong Electric Co., Ltd. at 0.7 MPa. The reverse osmosis treatment was carried out to obtain a concentrated solution (blind) of 6-fold concentration (Experimental Example 1). On the other hand, an aqueous sodium hydroxide solution was injected into the raw water to adjust the pH to 6 and tested in the same manner (Comparative Example 1). The results of the inhibition rates of phosphoric acid, nitric acid, and acetic acid are shown in Table 1. In Experimental Example 1, phosphoric acid was removed and nitric acid and acetic acid were permeated and separated, whereas in Comparative Example 1, all were removed and not separated. have.
[표 1] 제거율 Table 1: removal rate
실험예 2Experimental Example 2
<인산 및 순수의 회수>Recovery of Phosphoric Acid and Pure Water
인산 550㎎/L, 질산 50㎎/L, 아세트산 50㎎/L, 인듐 0.3㎎/L, 나트륨 1㎎/L을 포함하는 전도율 122mS/m, pH 2.4의 액정 기판의 식각 후의 세정 배수를 도 1의 장치에서 처리하여 인산 및 순수를 회수하였다. 카치온 교환탑(2)은 H형 강산성 카치온 교환 수지(미츠비시화학(주) 제조, DiaionSK1B)를 10L 충진하고, 염산으로 재생하였다. 아니온 교환탑(5)은 OH형 강염기성 아니온 교환 수지(미츠비스화학(주) 제조, Diaion SA11A)를 각각 10L 충진하고, 수산화나트륨으로 재생하였다. 제2 아니온 교환탑(5b)은 PO4형 강염기성 아니온 교환 수지(미츠비시화학(주) 제조, Diaion SA11A)를 10L 충진하고, 수산화나트륨으로 OH형으로 재생한 후, 인산 농축액으로 PO4형으로 하였다. 역침투 장치(4)로서 일동전공(주)에서 제조한 역침투막 ES-20의 스파이럴막 모듈을 갖는 장치에 0.7MPa로 통액하여 역침투 처리하고, 6배 농축하였다. 증발 농축 장치(8)로서는 로터리 에버퍼레이터를 이용하고, 인산 농도 75%로 농축하였다. 각 공정에 있어서의 각 성분의 농도를 표 2에 나타낸다.Figure 1 shows the cleaning drainage after etching a liquid crystal substrate having a conductivity of 122 mS / m, pH 2.4, including 550 mg / L phosphoric acid, 50 mg / L nitric acid, 50 mg / L acetic acid, 0.3 mg / L indium, and 1 mg / L sodium. The phosphoric acid and pure water were recovered by treatment in an apparatus. The
[표 2] TABLE 2
참고예 1 및 참고예 2Reference Example 1 and Reference Example 2
<역침투 처리><Reverse osmosis treatment>
인산 550㎎/L, 질산 50㎎/L, 아세트산 50㎎/L를 포함하는 전도율 122mS/m, pH2.4의 원수를, 일동전공(주)에서 제조한 역침투막 ES-20에 0.7MPa로 통액하여 역침투 처리하고, 5배 농축의 농축액(블라인)을 얻었다(참고예 1). 한편, 원수에 수산화나트륨 수용액을 주입하여 pH 6으로 조정하고, 동일하게 시험하였다(참고예 2). 인산, 질산, 아세트산의 저지율의 결과를 표 3에 나타내는데, 참고예 1에서는 인산은 저지되고, 질산, 아세트산은 투과하고 있는 데 비해, 참고예 2에서는 모두가 저지되고, 투과하지 않는 것을 알 수 있다.Raw water having a conductivity of 122 mS / m and pH 2.4 containing 550 mg / L phosphoric acid, 50 mg / L nitric acid and 50 mg / L acetic acid was 0.7 MPa in reverse osmosis membrane ES-20 manufactured by Ildong Electric Co., Ltd. The solution was passed through a reverse osmosis treatment to obtain a 5-fold concentrate (blind) (reference example 1). On the other hand, the aqueous solution of sodium hydroxide was injected into raw water to adjust the pH to 6, and tested in the same manner (Reference Example 2). The results of the inhibition rates of phosphoric acid, nitric acid and acetic acid are shown in Table 3. In Reference Example 1, phosphoric acid was blocked, while nitric acid and acetic acid were permeated, while in Reference Example 2, it was found that all were blocked and not permeated. .
[표 3] 저지율 [ Table 3 ] Blocking rate
실험예 3Experimental Example 3
참고예 1에 있어서, 농축액의 순환을 회수를 높여서 올라갔을 때의 농축액 중의 인산 농도의 변화와 질산의 저지율과의 관계를 도 3에 나타낸다.In Reference Example 1, the relationship between the change in the concentration of phosphoric acid in the concentrate and the inhibition rate of nitric acid when the circulation of the concentrate was increased to increase the recovery is shown in FIG. 3.
도 3으로부터, 농축액 중의 인산 농도가 1 중량% 이하이고 질산의 저지율이 마이너스가 되어 직선적으로 저하되고, 특히 인산 농도가 2 중량% 이하, 인산 농도가 4 중량% 이하로 질산의 투과가 촉진되는 것을 알 수 있다. 아세트산에 대해서도 동일한 결과가 얻어졌다.3 shows that the concentration of phosphoric acid in the concentrate is 1% by weight or less, the rate of nitric acid is negative, and the linear decrease, and in particular, the permeation of nitric acid is promoted to 2% by weight or less and 4% by weight or less of phosphoric acid. Able to know. The same result was obtained also for acetic acid.
실험예 4 및 실험예 5Experimental Example 4 and Experimental Example 5
도 2의 장치에 있어서, 참고예 1과 동일한 역침투막을 이용하여 참고예 1과 동일한 인산 함유수를 H형 강산성 카치온 교환 수지(미츠비시화학(주) 제조, DiaionSK1B)를 충진한 카치온 교환탑과 인산형 악염성 아니온 교환 수지(미츠비시화학(주) 제조, DiaionWA30)를 충진한 아니온 교환탑에서 처리 후, 역침투 장치에 공급하여 농축액의 희석을 행하지 않고 순환하면서, 막분리를 수행하여 100배 농축한(실험예 4) 및 투과액을 전기 재생식 이온 교환 장치로 탈염한 회수수를 희석수로서 농축액조에 공급하고(공급 원수량의 20 용량%), 농축액을 희석하여 순환하면서 막분리를 수행하여 100배 농축하였을(실험예 5) 때의 농축액 중의 용질 농도를 표 4에 나타낸다. 참고예 1에서 얻어진 농축액을 증류에 의해 전체로 100배 농축하였다고 가정하고, 계산에 의해 구해진 용질 농도를 참고예 1로서 병기한다.In the apparatus of Fig. 2, a cationic exchange tower and phosphoric acid filled with H-type strongly acidic cationic exchange resin (Mitsubishi Chemical Co., Ltd., DiaionSK1B) were filled with the same phosphoric acid-containing water as that of Reference Example 1 using the same reverse osmosis membrane as that of Reference Example 1. After treatment in an anion exchange tower packed with a type of anxious anion exchange resin (manufactured by Mitsubishi Chemical Corporation, DiaionWA30), the membrane was subjected to membrane separation while circulating without diluting the concentrate by supplying it to a reverse osmosis device, and performing 100 times the membrane separation. The concentrated water (Experimental Example 4) and the recovered water desalted by the electro regenerative ion exchanger were supplied to the concentrate tank as dilution water (20 vol% of the amount of feed water supplied), and the membrane was separated while diluting the concentrate with circulation. The concentration of the solute in the concentrate when concentrated 100 times (Experimental Example 5) is shown in Table 4. It is assumed that the concentrate obtained in Reference Example 1 was concentrated 100 times in total by distillation, and the solute concentration determined by the calculation is described together as Reference Example 1.
[표 4] 용질 농도 TABLE 4 solute concentration
표 4로부터, 농축액 중의 인산 농도가 1 중량% 이상이 되는 조건에서 역침투 처리를 수행함으로써, 농축액 중의 인산 이외의 산농도가 저하되고, 농축액을 희석하여 순환하면서 역침투 처리를 수행함으로써, 농축액 중의 인산 이외의 산농도가 더욱 저하되어, 고순도의 인산 농축액을 회수할 수 있는 것을 알 수 있다.From Table 4, by performing the reverse osmosis treatment under the condition that the concentration of phosphoric acid in the concentrate is 1% by weight or more, the acid concentration other than phosphoric acid in the concentrate is lowered, and the reverse osmosis treatment is carried out while diluting and circulating the concentrate to concentrate the concentrate in the concentrate. It can be seen that acid concentrations other than phosphoric acid are further lowered to recover a high purity phosphoric acid concentrate.
본 발명은 인산 함유수로부터 인산 및 순수를 회수하는 방법 및 장치, 특히 액정 기판이나 웨이퍼 그 외의 전자 기기를 에칭한 후의 세정 배수로부터 인산 등의 유가물과 처리수인 순수의 회수에 적당한 인산을 회수하는 방법 및 장치에 이용가능하다.The present invention provides a method and apparatus for recovering phosphoric acid and pure water from phosphoric acid-containing water, in particular, recovering phosphoric acid such as phosphoric acid and phosphoric acid suitable for recovery of valuable water such as phosphoric acid and treated water from the washing drainage after etching a liquid crystal substrate, a wafer or other electronic device. It is available to methods and apparatus.
상기에서는 본 발명의 실시예들을 참조하여 설명하였지만, 해당 기술 분야에서 통상의 지식을 가진 자라면 하기의 특허 청구 범위에 기재된 본 발명의 사상 및 영역으로부터 벗어나지 않는 범위 내에서 본 발명을 다양하게 수정 및 변경시킬 수 있음을 이해할 수 있을 것이다.Although the above has been described with reference to embodiments of the present invention, those skilled in the art may variously modify the present invention without departing from the spirit and scope of the present invention as set forth in the claims below. It will be appreciated that it can be changed.
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