KR20150094514A - 황산-과산화수소 용액으로부터 과산화수소를 제거하는 방법 및 그 처리제 - Google Patents

황산-과산화수소 용액으로부터 과산화수소를 제거하는 방법 및 그 처리제 Download PDF

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Abstract

본 발명은 황산-과산화수소 용액으로부터 과산화수소를 제거하는 방법 및 그 처리제를 제공하는 것으로서, 주로 처리하고자 하는 황산-과산화수소 용액에 적당량의 질산 또는 처리제를 선택적으로 첨가함으로써 용액 중의 과산화수소를 저감 또는 제거하여 생성물 용액을 얻되 상기 처리 방법에 따른 초기 반응온도는 45℃ 내지 60℃ 사이에 있고, 여기서 상기 처리제는 중량 백분율 농도가 0.05%~5.09%(w/w)인 질산과 91.0%~97.9%(w/w)인 황산으로 구성되며 상기 황산-과산화수소 용액과 상기 처리제의 체적비는 20:1 내지 5:1로써, 처리 후의 생성물 용액이 재활용되도록 한다.

Description

황산-과산화수소 용액으로부터 과산화수소를 제거하는 방법 및 그 처리제{REMOVING METHOD OF HYDROGEN PEROXIDE FROM SULFURIC ACID-HYDROGEN PEROXIDE SOLUTION AND TREATMENT AGENT THEREOF}
본 발명은 용액으로부터 과산화수소를 제거하는 방법의 기술분야에 관한 것으로, 특히 황산-과산화수소 용액으로부터 과산화수소를 제거하는 방법 및 그 처리제에 관한 것이다.
반도체 제조 공정에서 과산화수소(H2O2)는 흔히 사용하는 일종의 산화제로서 늘 황산(H2SO4)과 함께 사용되어 포토 레지스트(photo resist)의 제거액 또는 식각액으로 할 수 있으므로 반도체 제조 공정의 폐액 중의 30% 내지 40% 이상의 폐액은 황산 폐용액이고, 대부분이 황산-과산화수소 용액이다.
황산-과산화수소 용액은 강한 산화성을 가지므로 저장 및 회수 재활용에 유리하도록 반드시 그 중의 과산화수소를 제거하여 산화성을 낮추어야 한다. 일반적인 과산화수소 처리방법은 하기와 같은 내용을 포함한다.
(1) 가열 분해: 하기 식 1에 나타난 바와 같이, 140℃ 이상의 고온으로 가열하면 과산화수소는 급격히 분해되어 산소 기체를 방출한다. 이 방법의 가장 문제로 되는 결점은 고온 발열반응의 위험성이다. 식1의 반응열은 -98 KJ/mol이다.
(식 1)
Figure pat00001
(2) 자외선 분해: 과산화수소 분자는 파장이 3200Å 내지 3800Å인 자외선을 흡수하면 분해반응이 진행된다. 이 방법의 결점은 용액 중의 기타 구성 성분이 자외선을 흡수할 가능이 있으므로, 자외선에 대한 과산화수소의 흡수효과가 저하된다. 따라서, 자외선 광원의 강도를 강하게 하여야 하며, 그 외에 기타 광화학 부산물이 발생될 가능성이 있다.
(식 2)
Figure pat00002
(3) 촉매물질을 첨가하여 과산화수소와 반응시키는 것으로서, 망간(Mn), 니켈(Ni), 동(Cu) 및 철(Fe) 등을 포함하는 각종 금속 이온은 모두 과산화수소의 분해를 촉진시킬 수 있다. 하지만, 상기 반응에 첨가되는 금속 이온은 금속 이온의 오염을 초래하므로, 후속적인 처리 또는 재활용하여야 함으로 불리하다.
(4) 기타 유기물 또는 무기물을 환원제로 첨가하여 과산화수소와 작용시키는 것으로서, 이 방법은 반응온도를 적당한 온도로 제어하여야만 안전성과 반응 효율성을 겸비할 수 있고, 이와 동시에 반응에 따른 부산물이 후속의 폐용액 처리 과정을 추가시키는지 여부도 반드시 고려해야 한다.
상기와 같은 문제를 극복할 수 있다면, 반도체 제조 공정에서 발생된 마이크로 식각 폐액을 효과적으로 회수, 재활용할 수 있고, 환경에 대한 충격을 감소시킬 수 있을 뿐 아니라 산업 경쟁력을 대폭 향상시킬 수 있다.
이러한 상황하에서, 본원 발명자는 황산-과산화수소 용액에 중량 백분율 농도로 0.05%~5.09%(w/w)인 질산을 첨가하여 생성물 용액을 얻되, 상기 황산-과산화수소 용액에 질산이 첨가될 때 용액의 초기 반응온도는 45℃ 내지 60℃ 사이로 하며, 만일 상기 황산-과산화수소 용액 중의 황산 농도가 55%(w/w)보다 낮으면 황산-과산화수소 용액 중의 황산 농도가 55%에 도달하도록 별도로 황산을 첨가하는 황산-과산화수소 용액으로부터 과산화수소를 제거하는 방법을 제공한다.
본 발명은, 또한 황산-과산화수소 용액 중에 처리제를 첨가하여 생성물 용액을 얻는 단계를 포함하되, 상기 황산-과산화수소 용액의 초기 반응온도는 45℃ 내지 60℃ 사이로 하고, 여기서 상기 처리제는 중량 백분율 농도가 0.05%~5.09%(w/w)인 질산과 91.0%~97.9%(w/w)인 황산으로 구성되며 상기 황산-과산화수소 용액과 상기 처리제의 체적비는 20:1 내지 5:1인 황산-과산화수소 용액으로부터 과산화수소를 제거하는 방법을 제공한다.
본 발명의 바람직한 일실시예에 의하면, 처리하고자 하는 상기 황산-과산화수소 용액 중에서 과산화수소 농도는 0.5%~10%(w/w) 사이에 있고 상기 황산 농도는 45%(w/w)에 달한다.
본 발명의 바람직한 일실시예에 의하면, 상기 황산-과산화수소 용액은 반도체 제조 공정의 폐액 또는 일반 공장의 황산-과산화수소 용액이다.
본 발명의 바람직한 일실시예에 의하면, 상기 생성물 용액 중의 과산화수소 농도는 90ppm 이하로 낮아진다.
본 발명의 황산-과산화수소 용액으로부터 과산화수소를 제거하는 방법은 반도체 제조공정에서 발생되는 황산(H2SO4)-과산화수소 (H2O2)의 폐용액 또는 일반 공장에서 처리하고자 하는 황산-과산화수소 용액에 대하여 우선 용액 중의 황산의 농도를 측정하고, 상기 용액의 초기 온도를 45℃ 내지 60℃로 올리고, 설정된 방법에 따라 질산을 직접 첨가하거나 또는 사전에 조제한 황산 및 질산을 함유한 처리제를 첨가함으로써 본 발명의 황산-과산화수소 용액으로부터 과산화수소를 제거하는 효과를 모두 달성할 수 있다.
도 1은 본 발명의 방법을 삼각 플라스크로 시험을 진행한 모식도이다.
도 2는 본 발명의 방법에서 사용량이 상이한 70% 질산을 첨가하여 상이한 반응온도에 따른 반응속도에 대한 영향을 나타내는 그래프이다.
A：60% 황산-6% 과산화수소 50mL에 70% 질산 1mL를 첨가하고, 초기 반응온도는 35℃인 경우의 그래프이다.
B：60% 황산-6% 과산화수소 50mL에 70% 질산 2.5mL를 첨가하고, 초기 반응온도는 35℃인 경우의 그래프이다.
C：60% 황산-6% 과산화수소 50mL에 70% 질산 5mL를 첨가하고, 초기 반응온도는 35℃인 경우의 그래프이다.
D：60% 황산-6% 과산화수소 50mL에 70% 질산 1mL를 첨가하고, 초기 반응온도는 45℃인 경우의 그래프이다.
E：60% 황산-6% 과산화수소 50mL에 70% 질산 2.5mL를 첨가하고, 초기 반응온도는 45℃인 경우의 그래프이다.
F：60% 황산-6% 과산화수소 50mL에 70% 질산 5mL를 첨가하고, 초기 반응온도는 45℃인 경우의 그래프이다.
도 3은 본 발명의 방법에서 사용량이 상이한 70% 질산에 상이한 농도의 황산을 첨가한 황산-과산화수소 용액에 따른 반응속도에 대한 영향을 나타내는 그래프이다.
A：60% 황산-6% 과산화수소 50mL에 70% 질산 1mL를 첨가하고, 초기 반응온도는 35℃인 경우이다.
B：60% 황산-6% 과산화수소 50mL에 70% 질산 2.5mL를 첨가하고, 초기 반응온도는 35℃인 경우이다.
C：60% 황산-6% 과산화수소 50mL에 70% 질산 5mL를 첨가하고, 초기 반응온도는 35℃인 경우이다.
D：70% 황산-6% 과산화수소 50mL에 70% 질산 1mL를 첨가하고, 초기 반응온도는 35℃인 경우이다.
E：70% 황산-6% 과산화수소 50mL에 70% 질산 2.5mL를 첨가하고, 초기 반응온도는 35℃인 경우이다.
F：70% 황산-6% 과산화수소 50mL에 70% 질산 5mL를 첨가하고, 초기 반응온도는 35℃인 경우이다.
도 4는 본 발명의 방법에서 사용량이 상이한 황산을 첨가함에 따른 반응속도에 대한 영향을 나타내는 그래프이다.
A：56.9% 황산-5.1% 과산화수소 50mL에 98% 황산 15mL 및 70% 질산 0.2mL의 처리제를 첨가하고, 초기 반응온도는 55℃이 경우이다.
B：56.9% 황산-5.1% 과산화수소 50mL에 98% 황산 10mL 및 70% 질산 0.2mL의 처리제를 첨가하고, 초기 반응온도는 55℃인 경우이다.
C：56.9% 황산-5.1% 과산화수소 50mL에 98% 황산 5mL 및 70% 질산 0.2mL의 처리제를 첨가하고, 초기 반응온도는 55℃인 경우이다.
D：56.9% 황산-5.1% 과산화수소 50mL에 70% 질산 0.2mL의 처리제를 첨가하고, 초기 반응온도는 55℃인 경우이다.
본 발명의 황산-과산화수소 용액으로부터 과산화수소를 제거하는 방법은 주로 2가지가 있다. 우선, 그 중의 한가지 방법에 대하여 설명하도록 한다. 황산-과산화수소 용액에 중량 백분율 농도가 0.05%~5.09%(w/w)인 질산을 첨가하여 생성물 용액을 얻되, 상기 황산-과산화수소 용액은 질산이 첨가될 때, 용액의 초기 반응온도는 45℃ 내지 60℃ 사이로 하고, 여기서 상기 황산-과산화수소 용액 중의 황산 농도가 55%(w/w)보다 낮으면 황산-과산화수소 용액 중의 황산 농도가 55%에 도달하도록 별도로 황산을 첨가한다.
또한, 본 발명의 황산-과산화수소 용액으로부터 과산화수소를 제거하는 다른 하나의 방법은 황산-과산화수소 용액 중에 처리제를 첨가하여 생성물 용액을 얻는데, 상기 황산-과산화수소 용액은 황산과 과산화수소로 구성되며, 초기 반응온도는 45℃ 내지 60℃ 사이로 하며, 여기서 상기 처리제는 중량 백분율 농도가 0.05%~5.09%(w/w)인 질산과 91.0%~97.9% (w/w)인 황산으로 구성되며, 상기 황산-과산화수소 용액과 상기 처리제의 체적비는 20:1 내지 5:1이다.
실제로 작동할 때에는 반응 시작 전에 분해 처리 대기 중의 정량 체적의 황산-과산화수소 용액을 취하여 반응 용기에 넣고, 상기 황산-과산화수소 용액 중의 황산의 농도를 측정하며, 상기 용액을 약 45℃ 내지 60℃의 온도의 범위 내로 가열한다. 황산의 농도가 55%(w/w) 이상에 도달할 때에는 직접 질산을 첨가하고, 그렇지 않을 경우 추가로 적당량의 황산을 첨가하여 상기 용액 중의 황산의 농도가 설정값에 도달하도록 한다. 또는 황산 농도의 측정 결과에 따라 적당량의 상기 처리제를 첨가한다. 반응 과정에서 상기 용액 중의 과산화수소는 분해 반응이 시작되어 반응 산물인 물(H2O)과 산소 기체(O2)를 생성한다. 주요한 화학 반응식은 식3과 같은 바, 질산을 이용하여 상기 용액 중의 H2O2와 분해 반응을 진행하고, 질산은 본 반응 중에서 촉매 반응의 촉매로 작용한다.
(식 3)
Figure pat00003
본 발명의 황산-과산화수소 용액 중의 과산화수소는 질산을 첨가하여 분해 반응을 발생함으로써 산소 기체를 방출한다. 따라서, 반응속도에 있어서 산소 기체의 생성 속도를 과산화수소 분해속도의 간접적인 비교 표준으로 할 수 있고, 반응 용기 중에서 산소 기체의 생성이 중지될 때, 이는 과산화수소의 분해 반응이 완성되었음을 의미한다. 관련 실험은 하기와 같다.
실시예 1: 사용량이 상이한 질산을 상이한 반응온도에 첨가하는 황산 중의 과산화수소를 제거하는 시험
도 1에 도시된 바와 같이, 우선 정량 체적의 60% 황산-6% 과산화수소의 황산-과산화수소 용액(1) 50mL를 삼각 플라스크(2)에 넣고, 삼각 플라스크에 70% 질산 수용액을 각각 1mL, 2.5mL 및 5mL 첨가하며, 각각 35℃ 및 45℃의 항온으로 수욕조(3)에서 수평 진탕으로 반응을 진행하고, 온도계(4)로 반응온도를 측량하되, 반응에 의해 생성된 기체는 가스 배출구(5)에서 수집하고, 용적형 기체 유량계(6)에 의해 매 1분마다 생성된 산소 기체의 누계 체적을 기록한다.
사용량이 상이한 70% 질산 첨가 및 상이한 반응온도가 반응속도에 대한 영향은 도 2의 A 내지 도 2의 E에 도시된 바와 같다.
A：60% 황산-6% 과산화수소 50mL에 70% 질산 1mL를 첨가하며, 초기 반응온도는 35℃이다.
B：60% 황산-6% 과산화수소 50mL에 70% 질산 2.5mL를 첨가하며, 초기 반응온도는 35℃이다.
C：60% 황산-6% 과산화수소 50mL에 70% 질산 5mL를 첨가하며, 초기 반응온도는 35℃이다.
D：60% 황산-6% 과산화수소 50mL에 70% 질산 1mL를 첨가하며, 초기 반응온도는 45℃이다.
E：60% 황산-6% 과산화수소 50mL에 70% 질산 2.5mL를 첨가하며, 초기 반응온도는 45℃이다.
F：60% 황산-6% 과산화수소 50mL에 70% 질산 5mL를 첨가하며, 초기 반응온도는 45℃이다.
실험 결과의 분석:
1. 첨가되는 질산의 체적이 증가함에 따라 과산화수소를 제거하는 반응속도가 가속화될 수 있다. 도 2의 F에 도시된 바와 같이, 70% 질산 5mL를 첨가하고, 초기 반응온도를 45℃로 설정할 경우, 반응이 5분~6분 내에 완성될 수 있다.
2. 상이한 초기 반응온도는 반응속도에 대하여 직접적인 영향을 미친다. 도 2의 C 및 도 2의 F를 비교하면, 초기 반응온도가 35℃일 때에는 반응이 완료되기까지 20분이 걸리지만, 온도를 45℃로 올리면 과산화수소 분해 반응이 5분 내지 6분 내로 완성되도록 가속화된다. 대량적인 발열반응은 최종 온도를 약 90℃ 내지 100℃ 사이로 만든다. 따라서, 본 발명은 초기 온도를 45℃ 이상으로 설정한다.
실시예 2: 사용량이 상이한 70% 질산을 상이한 농도의 황산을 함유하는 황산-과산화수소 용액에 첨가하여 과산화수소를 제거하는 시험
상이한 황산 농도가 과산화수소 분해 반응에 대한 영향을 시험하기 위하여, 본 시험에서는 혼합된 황산 농도가 각각 60% 및 70%인 것을 비교한다. 우선 정량 체적의 60% 황산-6% 과산화수소 및 70% 황산-6% 과산화수소의 황산-과산화수소 용액 50mL를 각각 취하여 삼각 플라스크에 넣고, 수평 진탕시킨다. 삼각 플라스크에 70% 질산 수용액을 각각 1mL, 2.5mL 및 5mL를 첨가하며 35℃의 반응온도로 반응을 진행한다. 반응에 의해 생성된 기체를 수집하여 용적형 기체 유량계로 매 1분마다 생성된 산소 기체의 누계 체적을 기록한다.
체적이 상이한 70% 질산을 상이한 농도의 황산을 함유하는 황산-과산화수소 용액에 첨가하게 되면 반응속도에 미치는 영향은 도 3의 A 내지 도 3의 F에 도시된 바와 같다.
A: 60% 황산-6% 과산화수소 50mL에 70% 질산 1mL를 첨가하고, 초기 반응온도는 35℃이다.
B：60% 황산-6% 과산화수소 50mL에 70% 질산 2.5mL를 첨가하고, 초기 반응온도는 35℃이다.
C：60% 황산-6% 과산화수소 50mL에 70% 질산 5mL를 첨가하고, 초기 반응온도는 35℃이다.
D：70% 황산-6% 과산화수소 50mL에 70% 질산 1mL를 첨가하고, 초기 반응온도는 35℃이다.
E：70% 황산-6% 과산화수소 50mL에 70% 질산 2.5mL를 첨가하고, 초기 반응온도는 35℃이다.
F：70% 황산-6% 과산화수소 50mL에 70% 질산 5mL를 첨가하고, 초기 반응온도는 35℃이다.
결과에 의하면, 황산 농도를 올리는 경우, 과산화수소 분해의 반응을 대폭 향상시킬 수 있다. 도 3의 D, 도 3의 E 및 도 3의 F에 도시된 바와 같이, 70% 황산-6% 과산화수소에 질산을 첨가하면 과산화수소 분해 반응이 약 1분 내에 완성된다. 다시 말해, 황산-과산화수소 용액 중의 황산의 농도가 너무 낮게 되면 본 발명은 98% 황산을 상기 용액 중에 선택적으로 첨가함으로써 반응 효율성을 향상시킬 수 있다.
실시예 3: 처리제 중의 황산 사용량 증가 및 반응온도의 향상에 따른 황산 중의 과산화수소 제거 시험
질산을 첨가하면 과산화수소에 분해 반응이 발생하고, 반응의 말기에 온도가 70℃ 이상으로 상승하면, 고농도 질산은 대량의 황색의 이산화질소(NO2)를 분해하기 시작한다. 따라서, 첨가되는 질산의 농도를 반드시 최소한으로 제어해야 하고, 질산의 사용량을 줄이면서 반응온도를 향상시켜 과산화수소 분해 반응의 속도를 유지한다.
본 시험은 실제로 반도체 공장에서 발생하는 황산-과산화수소 용액을 사용하여 시험을 진행한다. 시험 중, 사전에 측정된 상기 용액의 황산 농도는 56.9%이고, 과망간산칼륨(KMnO4)을 적정하여 측정된 과산화수소의 농도는 5.1%이다. 반응의 초기 온도는 55℃이다. 상술한 56.9% 황산-5.1% 과산화수소 용액 50mL를 각각 취하여 상기 처리제를 첨가한다. 도 4의 A 내지 도 4의 C에 도시된 바와 같이, 상기 처리제는 98% 황산 15mL, 10mL, 5mL에 정량의 70% 질산 0.2mL를 혼합하여 구성한다. 이 밖에, 도 4의 D는 98% 황산 0mL와 70% 질산 0.2mL를 사용한다.
도 4의 A 내지 도 4의 D에 도시된 바와 같이,
A：56.9% 황산-5.1% 과산화수소 50mL에 98% 황산 15mL 및 70% 질산 0.2mL를 포함하는 처리제를 첨가한다.
B：56.9% 황산-5.1% 과산화수소 50mL에 98% 황산 10mL 및 70% 질산 0.2mL를 포함하는 처리제를 첨가한다.
C：56.9% 황산-5.1% 과산화수소 50mL에 98% 황산 5mL 및 70% 질산 0.2mL를 포함하는 처리제를 첨가한다.
D：56.9% 황산-5.1% 과산화수소 50mL에 70% 질산 0.2mL를 첨가한다.
상기 결과에 의하면, 첨가되는 황산의 농도가 높을수록, 반응온도의 상승 속도가 빨라지고, 과산화수소 분해 반응의 완료 시점에 용액의 온도가 가장 높으며, 반응 완료 시점 이후 과산화수소는 완전히 분해된다. 도 4의 A로부터 알 수 있는 바와 같이, 98% 황산 15mL 및 70% 질산 0.2mL의 처리제를 첨가할 경우, 과산화수소 분해 반응시간은 약 3.5분으로 반응이 완료되는 바, 이는 황산의 농도를 올리면 과산화수소의 분해속도를 가속화할 수 있음을 증명한다. 이 밖에, 도 4의 C로부터 알 수 있는 바와 같이, 98% 황산 5mL 및 70% 질산 0.2mL의 처리제를 첨가할 경우, 과산화수소 분해 반응시간은 약 5 내지 7분으로 반응이 완료된다. 이와 동시에, 과산화수소 분해로 인한 방열은 상기 용액의 온도를 55℃로부터 91℃까지 상승시킨다. 실험 후, 과망간산칼륨(KMnO4) 표준 용액을 적정하여 측정한 과산화수소의 농도는 86ppm이다. 다시 말해, 처리 후 상기 생성물 용액 중의 과산화수소 농도는 90ppm 이하로 낮아질 수 있다. 하지만, 황산을 첨가하지 않은 용액(도 4의 D에 도시된 바와 같이)의 반응시간은 20분이 걸린다.
본 발명의 황산-과산화수소 용액으로부터 과산화수소를 제거하는 방법에서, 상기 처리제 중의 주요 성분을 전자급 황산 및 질산으로 사용할 경우 반응 과정에서 금속 오염을 1 내지 10ppb의 범위로 제어할 수 있고, 처리 후의 생성물 용액이 여전히 차전자급의 황산 제품에 속하도록 하여 재활용을 실현한다. 이로부터 알 수 있는 바와 같이, 본 발명의 방법은 금속 오염물을 증가시키지 않는다.
본 발명에 따른 처리하고자 하는 황산-과산화수소 용액에서, 황산의 농도가 55%(w/w)보다 낮을 경우 질산과 작용하는 반응속도가 비교적 느리므로, 황산을 직접 첨가하여 상술한 황산-과산화수소 용액 중의 황산의 중량 백분율 농도가 55%에 도달하도록 한다. 이로써, 질산이 과산화수소를 분해시키는 속도를 가속화시킬 수 있다.
본 발명에 사용되는 처리제는 주로 총 중량 백분율 농도가 91.0%~97.9%(w/w)인 황산 및 0.05%~5.09%(w/w)인 질산으로 구성된다. 여기서, 상기 질산의 농도를 한정한 것은, 질산 농도가 너무 높으면 반응에서 대량의 황색의 NO2 기체를 분해시켜 작업 환경에 영향을 미칠 뿐만 아니라 후속의 제품의 재활용에도 제한을 받기 때문이다.
본 발명의 황산-과산화수소 용액과 첨가되는 처리제의 체적비는 20:1 내지 5:1이고, 첨가되는 황산 및 질산 용액의 혼합비율은 처리 대기 중의 황산-과산화수소 용액 중의 황산의 중량 백분율 농도에 의해 결정된다. 이는 반응 시의 황산의 중량 백분율 농도를 55%로 향상시키기 위한 것이고, 농도가 98%인 황산의 사용량이 많을수록 용액 중의 황산 농도를 증가시킬 수 있고, 동일한 초기 반응온도 조건 하에서 비교적 높은 황산 농도는 과산화수소의 분해 반응을 진일보로 가속화시킬 수 있다. 이와 동시에, 비교적 높은 질산 농도 역시 과산화수소의 분해 반응의 속도를 제고시킬 수 있다.
본 발명에서 50% 황산-5% 과산화수소의 황산-과산화수소 용액 100mL를 기준으로 할 경우, 98% 황산 및 70% 질산을 함유하는 처리제를 5mL이상(이때, 용액 중의 황산의 총 중량 백분율 농도는 53.2%) 첨가해야 하는데, 98% 황산 및 70% 질산을 함유하는 처리제 10mL를 첨가하여 얻은 반응속도가 적당하다(이때, 용액 중의 황산의 총 중량 백분율 농도는 55.8%). 첨가된 처리제의 체적이 클수록, 함유된 질산 용액의 농도도 더욱 높아, 과산화수소 분해의 반응속도가 증가된다. 과산화수소 분해 반응은 발열반응이므로, 과산화수소 분해 반응의 속도가 빠를수록 시스템의 온도 상승 속도가 더욱 가속화된다.
상기 내용을 종합하면, 본 발명의 황산-과산화수소 용액으로부터 과산화수소를 제거하는 방법에 있어서, 황산 및 질산 용액을 첨가하는 것은 황산-과산화수소 용액 중의 과산화수소의 분해를 촉진하기 위한 것으로, 황산-과산화수소 용액 중의 황산의 중량 백분율 농도를 55% 이상으로 조정한 후 소량의 질산을 첨가하기만 하면 과산화수소의 분해 작용을 유발할 수 있다는 것을 발명자의 실시예로부터 입증할 수 있다. 그러나, 질산의 사용량이 많아지면 반응 과정에서 황색의 NO2 기체가 대량으로 발생되므로 반드시 질산의 함량을 적당량으로 한정하여야만 처리 후의 황산-과산화수소 용액이 재활용될 수 있거나 또는 기타 용도로 자원의 효과적인 이용 및 원가 절감의 목적을 달성할 수 있게 된다.
상기 모든 내용은 단지 본 발명의 실시예일 뿐, 이에 의해 본 발명의 범위가 한정되는 것이 아니다. 본 발명이 보호하고자 하는 범위 내에서 진행되는 균등한 변화 및 수식은 모두 본 발명의 보호범위에 포함되어야 할 것이다.
1: 황산-과산화수소 용액
2: 삼각 플라스크
3: 수욕조
4: 온도계
5: 가스 배출구
6: 용적형 기체 유량계

Claims (6)

  1. 황산-과산화수소 용액에 중량 백분율 농도가 0.05%~5.09%(w/w)인 질산을 첨가하여 생성물 용액을 얻는 단계를 포함하되,
    상기 황산-과산화수소 용액에 질산이 첨가될 때 용액의 초기 반응온도는 45℃ 내지 60℃ 사이에 있고,
    여기서, 상기 황산-과산화수소 용액 중의 황산 농도가 55%(w/w)보다 낮으면 황산-과산화수소 용액 중의 황산 농도가 55%에 도달하도록 별도로 황산을 첨가하는 것을 특징으로 하는 황산-과산화수소 용액으로부터 과산화수소를 제거하는 방법.
  2. 황산-과산화수소 용액 중에 처리제를 첨가하여 생성물 용액을 얻는 단계를 포함하되,
    상기 황산-과산화수소 용액은 황산과 과산화수소로 구성되고 초기 반응온도는 45℃ 내지 60℃ 사이에 있으며,
    여기서, 상기 처리제는 중량 백분율 농도가 0.05%~5.09%(w/w)인 질산과 91.0%~97.9%(w/w)인 황산으로 구성되고
    상기 황산-과산화수소 용액과 상기 처리제의 체적비는 20:1 내지 5:1인 것을 특징으로 하는 황산-과산화수소 용액으로부터 과산화수소를 제거하는 방법.
  3. 제1항 또는 제2항에 있어서,
    상기 황산-과산화수소 용액 중의 과산화수소 농도는 0.5%~10%(w/w) 사이에 있고,
    상기 황산 농도는 45%(w/w)에 도달하는 것을 특징으로 하는 황산-과산화수소 용액으로부터 과산화수소를 제거하는 방법.
  4. 제1항 또는 제2항에 있어서,
    상기 생성물 용액 중의 과산화수소 농도는 90ppm 이하로 낮추는 것을 특징으로 하는 황산-과산화수소 용액으로부터 과산화수소를 제거하는 방법.
  5. 총중량 백분율 농도가 91.0%~97.9%(w/w)인 황산 및 0.05% 내지 5.09%(w/w)인 질산이 포함되어 있는 것을 특징으로 하는 황산-과산화수소 용액으로부터 과산화수소를 제거하는 처리제.
  6. 제5항에 있어서,
    상기 황산-과산화수소 용액 중의 과산화수소 농도는 0.5%~10%(w/w) 사이에 있고, 상기 황산 농도는 45%(w/w)에 도달하는 것을 특징으로 하는 황산-과산화수소 용액으로부터 과산화수소를 제거하는 처리제.
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