WO2023136569A1 - 해수 및 기수를 이용한 전기분해식 염소생성시스템에서 발생하는 침전물과 황산을 이용하여 마그네슘을 회수하는 방법 - Google Patents

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Definitions

  • the method is to elute magnesium hydroxide, which is a precipitate generated in an electrolytic chlorination system, using 0.5 to 1M sulfuric acid, and to the eluate, one solvent of sulfuric acid to ethanol and acetone is added. It is preferable to include precipitating magnesium sulfate by mixing in a ratio of 1: 1.5 to 1: 2 (v: v),
  • the present invention provides a magnesium compound recovered by the method of the present invention.
  • FIG. 1 schematically shows a method for recovering magnesium using sediment and sulfuric acid generated in the electrolytic chlorine generation system using seawater and brackish water according to the present invention.
  • the method of recovering magnesium from the precipitate generated in the electrolytic chlorine generation system using seawater and brackish water according to the present invention was performed in the same order as shown in FIG.
  • the following process was continuously performed:
  • X-ray fluorescence (XRF) spectroscopy analysis result (sediment composition element analysis)
  • Table 1 below shows XRF analysis results of precipitates generated in the electrolytic chlorine generation system using seawater and brackish water according to the present invention.
  • the main components of the precipitate were magnesium (Mg, 69.5 wt%), additionally calcium (Ca, 5.1 wt%), silicon (Si, 0.6 wt%), sodium (Na, 0.3 wt%), It contains chlorine (Cl, 4.2 wt%) and sulfur (S, 0.5 wt%), indicating that these elements can co-precipitate when chlorine is produced using seawater or brackish water.
  • the surface of the precipitate showed an irregular mineral form, and EDX results showed that the main elements were composed of oxygen (45.99%) and magnesium (44.38%). This is consistent with the results of XRF and indicates that magnesium hydroxide is the dominant component of the precipitate.
  • XPS X-ray photoelectron spectroscopy
  • Table 2 summarizes the results of precipitation experiments conducted by varying the concentration of sulfuric acid in the eluent and the type of organic solvent.
  • the optimal conditions for precipitating magnesium sulfate from the precipitate generated in the electrolytic chlorine generation system using seawater and brackish water are as follows. It is preferable to elute the precipitate using 0.5 ⁇ 1.0M sulfuric acid, and mix one of the two organic solvents (ethanol and acetone) in the eluate at a ratio of 1:1.5 ⁇ 1:2 (v:v) to precipitate magnesium sulfate. And, most preferably, it is a case where magnesium sulfate is precipitated by eluting with 0.5M sulfuric acid and mixing with acetone at a ratio of 1:2 (v:v).

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Abstract

본 발명은 해수 또는 기수를 이용한 전기분해식 염소생성시스템에서 발생하는 침천물로부터 마그네슘을 회수하는 방법에 있어서, 해수 및 기수를 이용한 전기분해식 염소생성시스템에서 발생하는 침전물인 수산화마그네슘에 황산을 이용하여 마그네슘을 용출하는 단계;상기 마그네슘 용출 용액에 유기용매를 첨가하여 황산마그네슘을 석출하는 단계; 및 상기 황산마그네슘을 석출 후, 유기용매와 황산을 감압증발법을 이용해서 분리하고, 상기 유기용매를 재사용하는 단계를 포함하는 해수 또는 기수를 이용한 전기분해식 염소생성시스템에서 발생하는 침천물로부터 마그네슘을 회수하는 방법에 관한 것이다.

Description

해수 및 기수를 이용한 전기분해식 염소생성시스템에서 발생하는 침전물과 황산을 이용하여 마그네슘을 회수하는 방법
본 발명은 해수 및/또는 기수를 이용한 전기분해식 염소생성시스템에서 발생하는 침전물과 황산을 이용하여 마그네슘을 회수하는 방법에 관한 것이다.
마그네슘은 강철만큼 강하고, 알루미늄보다 40 % 가벼우며, 무게 대비 고강도 특성, 내구성, 내충격성 및 구조적 특성으로 인해 다양한 용도로 사용되고 있다. 국내 주요산업인 전자, 자동차, 철강 산업에서 마그네슘은 매우 중요한 원자재로 사용되며, 향후 고경량, 고품위 제품생산을 위한 마그네슘의 수요는 크게 증가할 것으로 예상된다. 또한 그 화합물은 제약 산업과 농업, 건축을 포함한 다양한 산업에서의 활용도가 매우 크다. 현재 국내에서 소비되는 마그네슘은 대부분 수입에 의존하고 있다.
전 세계 마그네슘의 육상매장량은 약 36억 톤으로 추정되며, 주로 마그네사이트(magnesite), 백운석(dolomite), 사문석(serpentine), 수활석(brucite) 등의 광물로 존재한다. 해수에서 마그네슘 농도는 약 1300 mg/L이며, 전체 해수량을 고려하면 해수에 존재하는 마그네슘의 총량은 184 x 1015톤으로 육상자원의 약 500,000 배에 달한다.
마그네슘을 회수하는 방법은 크게 광물로부터 회수하는 방법과 해수(염수와 간수 포함)로부터 회수하는 방법으로 나눌 수 있다. 광물에서 마그네슘을 회수할 때는 산을 이용하여 마그네슘을 추출한 후 알칼리 물질을 주입하여 침전반응을 통해서 마그네슘을 고체화시킨다. 해수로부터 마그네슘을 회수하는 방법은 알칼리 물질을 이용한 침전, 이온교환수지 이용, 용매추출법 등이 있다.
지금까지 알칼리 침전제를 이용하여 해수로부터 마그네슘을 회수하는 연구가 많이 진행되었다. 주로 사용한 침전제는 lime, dolomite, NaOH, KOH, NH4OH 등이고, 대부분의 경우 마그네슘을 침전시키기 전에 칼슘을 제거하였다. 기존의 알칼리 침전제를 이용한 마그네슘 회수에서 가장 큰 어려움은, 생성되는 수산화마그네슘을 침전시키고 여과하는 것이었다. 이것은 수산화마그네슘이 미립자일 뿐만 아니라 낮은 결정화 특성을 나타내기 때문이다.
해수로부터 마그네슘을 추출하여 마그네시아(산화마그네슘)를 생산하는 기술은 세계적으로 이미 상용화되어있으나 경제성 확보가 쉽지 않아 고효율 및 경제적 추출기술의 개발이 여전히 요구되고 있다. 특히 NaOH, NH4OH 등의 알칼리 침전제 비용 등과 관련된 경제성이 기술 실용화의 큰 걸림돌이라고 할 수 있다. 이 문제를 해결하는 여러 가지 방법 중, 기존의 침전제를 대체할 저렴한 침전제 발굴이 대안이 될 수 있다. 예를 들면, 제지슬러지 소각재(paper sludge ash, PSA), 시멘트 킬른 더스트(cement kiln dust, CKD), 슬래그, 석탄회 등 알칼리 산업 부산물이 침전제로 사용될 수 있다. 그러나 지금까지 산업부산물을 침전제로 사용한 연구는 거의 진행되지 않았다. Kang et al (2012)이 해수에 석탄과 NaOH를 첨가하여 마그네슘을 수산화마그네슘 형태로 회수하는 연구를 수행한 적이 있을 뿐이다.
산업에 가장 많이 사용되는 마그네슘 화합물은 염화마그네슘(MgCl2), 수산화마그네슘[Mg(OH)2], 황산마그네슘(MgSO4) 등이다. 황산마그네슘은 광물이나 인공적인 합성을 통해서 얻어지며, 주로 탄산마그네슘(MgCO3)이나 산화마그네슘(MgO)에 황산을 주입하여 제조한다. 황산마그네슘은 물에 매우 잘 용해된다. 예를 들면, 20℃, 40℃에서 물 100 mL에 각각 71 g, 91 g의 황산마그네슘이 용해된다. 그러나 알코올에는 거의 녹지 않고, 아세톤에는 불용성이다. 한편, 황산마그네슘은 온도에 따라 다양한 형태의 수화물로 존재하지만(MgSO4·xH2O, x=1~7) 7수화염이 가장 일반적인 형태이다. 주로 종이의 충전제, 내화제, 비료, 의약품 등에 사용된다.
기존의 알칼리 침전제를 이용한 마그네슘 회수에서 가장 큰 어려움은, 생성되는 수산화마그네슘을 침전시키고 여과하는 것이었다. 이것은 수산화마그네슘이 미립자일 뿐만 아니라 낮은 결정화 특성을 나타내기 때문이다. 해수로부터 마그네슘을 추출하여 마그네시아(산화마그네슘)를 생산하는 기술은 세계적으로 이미 상용화되어있으나 경제성 확보가 쉽지 않아 고효율 및 경제적 추출기술의 개발이 여전히 요구되고 있다. 특히 NaOH, NH4OH 등의 알칼리 침전제 비용 등과 관련된 경제성이 기술 실용화의 큰 걸림돌이라고 할 수 있다. 또한 기존의 해수로부터 마그네슘을 분리하는 연구는 해수에 NaOH를 첨가하여 마그네슘을 수산화마그네슘 형태로 회수하는 연구가 주를 이루고 있으며, 산을 첨가하여 마그네슘을 마그네슘염 형태로 분리하는 연구도 수행되었지만 회수율이 낮고 대량의 산(acid)을 이용하므로 경제성 문제가 있다.
[선행 특허 문헌]
대한민국 특허공개번호 제10-1828471호
본 발명은 상기의 필요성에 의하여 안출된 것으로서 본 발명의 목적은 해수 및 기수를 이용한 전기분해식 염소생성시스템에서 발생하는 침전물로부터 산업에 사용되는 마그네슘 화합물을 회수하는 방법을 제공하는 것이다.
본 발명의 다른 목적은 해수 및 기수를 이용한 전기분해식 염소생성시스템에서 발생하는 침전물로부터 산업에 사용되는 마그네슘 화합물을 제공하는 것이다.
상기의 목적을 달성하기 위하여 본 발명은 해수 또는 기수를 이용한 전기분해식 염소생성시스템에서 발생하는 침천물로부터 마그네슘을 회수하는 방법에 있어서,
해수 및 기수를 이용한 전기분해식 염소생성시스템에서 발생하는 침전물인 수산화마그네슘에 황산을 이용하여 마그네슘을 용출하는 단계;
상기 마그네슘 용출 용액에 유기용매를 첨가하여 황산마그네슘(MgSO4·xH2O(s))를 석출하는 단계; 및
상기 황산마그네슘을 석출 후, 유기용매와 황산을 감압증발법을 이용해서 분리하고, 상기 유기용매를 재사용하는 단계
를 포함하는 해수 또는 기수를 이용한 전기분해식 염소생성시스템에서 발생하는 침천물로부터 마그네슘을 회수하는 방법을 제공한다.
본 발명의 일 구현예에 있어서, 상기 황산은 산업현장 이용된 폐황산 또는 황산인 것이 바람직하나 이에 한정되지 아니한다.
본 발명의 또 다른 구현예에 있어서, 상기 해수는 해수 농축액인 것이 바람직하나 이에 한정되지 아니한다.
본 발명의 일 구현예에 있어서, 상기 방법은 황산(H2SO4)을 해수 및 기수를 이용한 전기분해식 염소생성시스템에서 발생하는 침천물에 처리하여 고농도의 마그네슘을 추출한 후 유기용매를 이용하여 황산마그네슘을 분리하는 것이 바람직하고,
본 발명의 일 실시예에 있어서, 상기 유기용매는 에탄올 또는 아세톤인 것이 바람직하고 아세톤인 것이 더욱 바람직하나 이에 한정되지 아니한다.
본 발명의 일 구현예에 있어서, 상기 방법은 전기분해식 염소생성시스템에서 발생하는 침전물인 수산화마그네슘에 0.5 내지 1M 황산을 이용하여 용출하고, 상기 용출액에 상기 황산 대 에탄올 및 아세톤 중 하나의 용매를 1:1.5~1:2(v:v) 비율로 혼합하여 황산마그네슘을 석출하는 것을 포함하는 것이 바람직하고,
상기 방법은 전기분해식 염소생성시스템에서 발생하는 침전물인 수산화마그네슘에 0.5M 황산을 이용하여 용출하고, 상기 용출액에 황산 대 아세톤을 1:2(v:v) 비율로 혼합하여 황산마그네슘을 석출하는 것을 포함하는 것이 더욱 바람직하나 이에 한정되지 아니한다.
또한 본 발명은 상기 본 발명의 방법에 의하여 회수된 마그네슘 화합물을 제공한다.
본 발명의 일 구현예에 있어서, 상기 마그네슘은 황산마그네슘인 것이 바람직하나 이에 한정되지 아니한다.
이하 본 발명을 설명한다.
본 발명은 해수 및 기수를 이용한 전기분해식 염소생성시스템에서 발생하는 침천물과 황산(H2SO4)을 이용하여 고농도의 마그네슘을 추출한 후 유기용매를 이용하여 황산마그네슘을 침전 분리하는 2단계 과정으로 기존 해수나 해수 농축수로부터 마그네슘을 분리하기 위한 수산화마그네슘(Mg(OH)2)을 생성하는 공정이 필요하지 않으며, 해수 및 기수를 이용한 전기분해식 염소생성시스템에서 발생하는 침천물로에는 고농도의 마그네슘이 존재하여 황산을 이용하는 방법을 이용하면 고효율의 회수율과 경제성을 확보할 수 있다.
또한 일반적으로 황산의 농도가 증가할 수록 MgSO4 석출 효율이 증가하였는데, 본 발명에서는 가장 낮은 농도인 0.5M 황산에서 석출량이 가장 많았으며(침전물 1g당 1.5g(에탄올), 1.7g(아세톤) 석출), EDX와 XPS결과 다른 무기성 불순물이 없는 형태로 석출되어 고순도의 MgSO4를 얻을 수 있는 차별성이 있으며, 사용한 유기용매는 회수율(99.5% 이상)으로 재이용이 가능하다.
본 발명에 의하면, 해수 및 기수를 이용한 전기분해식 염소생성시스템에서 발생하는 침천물과 황산(H2SO4)을 이용하여 고농도의 마그네슘을 추출한 후 유기용매를 이용하여 황산마그네슘을 침전 분리하는 2단계 과정으로 기존 해수나 해수 농축수로부터 마그네슘을 분리하기 위한 수산화마그네슘(Mg(OH)2)을 생성하는 공정이 필요하지 않으며, 해수 및 기수를 이용한 전기분해식 염소생성시스템에서 발생하는 침천물로에는 고농도의 마그네슘이 존재하여 황산을 이용하는 방법을 이용하면 고효율의 회수율과 경제성을 확보할 수 있다. 또한, 본 발명은 해수 및 기수를 이용한 전기분해식 염소생성시스템에서 발생하는 침천물과 황산을 사용하여 산업폐기물 발생량을 저감하고 산업에 많이 사용되는 유용자원인 마그네슘 화합물을 제공하는 장점이 있다.
도 1은 본 발명의 해수 및 기수를 이용한 전기분해식 염소생성시스템에서 발생하는 침천물과 황산을 이용하여 마그네슘을 회수하는 방법을 모식화하여 나타낸 것으로,
a) 해수 및 기수를 이용한 전기분해식 염소생성시스템에서 발생하는 침전물을 얻는 단계,
b) 상기 침전물을 폐황산이나 황산 용액을 이용해서 Mg2+와 SO4 2- 용존상태로 분리하는 단계,
c) 유기용매(아세톤, 에탄올, 메탄올, 아세토나이트릴, 이소프로필알코올 등)를 사용해서 MgSO4·xH2O(s) 석출하는 단계,
d) MgSO4·xH2O(s) 석출 후, 유기용매와 황산을 분리하는 단계와 상기 분리된 유기용매를 재사용하는 단계로 이루어짐.
도 2는 염소생성시스템 침전물인 수산화마그네슘(Mg(OH)2)의 FE-SEM/EDX 분석결과를 나타낸 그림.
도 3은 전기분해식 염소생성시스템에서 발생하는 침전물의 XPS 분석결과를 나타낸 그림,
도 4 내지 5는 회수된 용매, (도 4) 에탄올과 (도 5) 아세톤의 GC-MS 분석결과이다.
이하 비한정적인 실시예를 통하여 본 발명을 더욱 상세하게 설명한다. 단 하기 실시예는 본 발명을 예시하기 위한 의도로 기재된 것으로서 본 발명의 범위는 하기 실시예에 의하여 제한되는 것으로 해석되지 아니한다.
본 발명에 대한 개략:MgSO4·xH2O(s) 석출 방법
본 발명의 해수 및 기수를 이용한 전기분해식 염소생성시스템에서 발생하는 침전물로부터 마그네슘을 회수하는 방법은 도 1과 같은 순서로 진행하였다. 본 발명에서는 해수 및 기수를 이용한 전기분해식 염소생성시스템에서 발생하는 침전물로부터 마그네슘을 회수하기 위해서 하기 공정을 연속적으로 진행하였다:
1) 해수 및 기수를 이용한 전기분해식 염소생성시스템에서 발생하는 침전물인 수산화마그네슘(Mg(OH)2))에 폐황산이나 황산을 이용하여 마그네슘을 용출하는 단계;
2) 상기 마그네슘 용출 용액에 유기용매(99.9% 에탄올, 99.9% 아세톤, 99.9% 아세토나이트릴, 99.9% 메탄올, 99.9% 이소프로필알코올)를 첨가하여 황산마그네슘(MgSO4·xH2O(s)) 석출하는 단계;
마그네슘 용출 용액과 상기 5종류의 유기용매를 1:1, 1:1.5, 1:2 비율로 혼합하여 황산마그네슘 석출량과 석출 효율을 비교하여 최적 유기용매를 선택하였고, 혼합용액에서 석출을 위해 3℃에서 12시간 냉장보관하고, 석출된 황산마그네슘과 혼합용액을 GF/F(Glass fiber filter)로 여과하여 황산마그네슘과 혼합용액을 분리한 후, 황산마그네슘은 70℃에서 24시간 건조, 건조된 황산마그네슘의 질량 측정하였다.
3) 황산마그네슘(MgSO4·xH2O(s))을 석출 후, 유기용매와 황산을 감압증발법을 이용해서 분리하는 방법과 유기용매 재사용하였다.
이를 상술하면
실시예 1: 마그네슘 용출
해수 및 기수를 이용한 전기분해식 염소생성시스템에서 발생하는 침전물을 105 ℃에서 24시간 동안 건조하여 분말 형태로 만들어 마그네슘 용출실험에 사용하였다. 각 분말 시료의 질량은 1.00 g이었다. 5개 고체 시료에 농도가 다른 황산(0.5, 1.0, 1.5, 2.0, 2.5 M)을 각각 50 mL씩 주입한 후, 150 rpm에서 20 분간 교반하였다. 황산을 사용한 이유는 마그네슘의 회수에 방해되는 칼슘을 황산칼슘(CaSO4)으로 석출하여 마그네슘과 함께 용출되는 것을 방지하기 위해서이다. 황산을 사용한 마그네슘 용출액을 GF/F 필터를 이용하여 여과하였다.
실시예 2: 황산마그네슘 석출
상기 실시예 1에서 여과한 황산을 사용한 마그네슘 용출액과 5가지 유기용매(99.9% 에탄올, 99.9% 아세톤, 99.9% 아세토나이트릴, 99.9% 메탄올, 99.9% 이소프로필알코올) 중 한 가지 용매를 1:1(v:v), 1:1.5(v:v), 1:2 (v:v) 비율로 혼합하였다. 예를 들면, 0.5M 황산을 사용한 마그네슘 용출액 50 mL에 에탄올 또는 아세톤 50 mL, 100 mL, 150 mL를 주입하였다. 5가지 황산 농도와 유기용매 종류와 혼합비율이 각각 다른 75개 용액을 12 시간 동안 3℃에서 냉장보관하였다. GF/F 필터를 이용하여 생성된 고체를 여과한 다음 70℃에서 건조하였다. 건조고체의 질량을 측정하고 FE-SEM/EDX와 XPS 분석하였다.
실시예 3: 사용한 유기용매 회수
상기 실시예 2에서 고체가 석출된 후 남은 용액(에탄올과 아세톤)을 둥근 플라스크에 넣고 감압분별 증류관과 냉각기를 연결하였다. 용액을 40-47℃에서 물 중탕하였을 때 일부 액체가 증기화하여 분리되었다. 증기화하여 분리된 용액을 GC-MS로 분석하였다.
상기 실시예의 결과는 하기와 같다.
X-ray fluorescence(XRF) spectroscopy 분석결과(침전물 구성 원소 분석)
하기 표 1은 본 발명의 해수 및 기수를 이용한 전기분해식 염소생성시스템에서 발생하는 침전물의 XRF 분석결과이다.
표 1을 참고하면, 침전물의 주요 구성 성분은 마그네슘(Mg, 69.5wt%)이었고, 추가적으로 칼슘(Ca, 5.1 wt%), 규소(Si, 0.6 wt%), 나트륨(Na, 0.3 wt%), 염소(Cl, 4.2 wt%), 그리고 황(S, 0.5 wt%)을 포함하고 있으며, 해수나 기수를 사용해서 염소생성을 할 때 이러한 원소들이 공침할 수 있음을 나타낸다.
또한 침전물에 포함된 Mg는 수산화칼슘(Ca(OH)2, 용해도 상수 = 5.5 × 10-6) 보다 상대적으로 낮은 용해도 상수로 인해 수산화마그네슘 (Mg(OH)2, 용해도 상수 = 5.61 × 10-12) 형태로 존재한다 (Zheng, L.; Xuehua, C.; Mingshu, T. Hydration and setting time of MgO-type expansive cement. Cem. Concr. Res. 1992, 22, 1-5).
원소 Na Mg Si Ca S Cl
wt% 0.3 69.5 0.6 5.1 0.5 4.2
표 1은 XRF를 이용한 해수 및 기수를 이용한 전기분해식 염소생성시스템에서 발생하는 침전물의 구성 원소 분석결과
침전물 FE-SEM/EDX 분석결과
도 2는 본 발명의 해수 및 기수를 이용한 전기분해식 염소생성시스템에서 발생하는 침전물의 field emission-scanning electron microscope(FE-SEM) 이미지와 energy dispersive X-ray(EDX) 스펙트럼 분석결과이다.
도 2를 참고하면, 침전물의 표면은 불규칙한 광물 형태를 보였고, EDX 결과 주요 원소는 산소(45.99%)와 마그네슘(44.38%)으로 구성되어 있는 것으로 나타났다. 이는 XRF의 결과와 일치하며 수산화마그네슘이 침전물의 지배적 성분임을 나타낸다.
침전물 XPS 분석결과
도 3은 본 발명의 해수 및 기수를 이용한 전기분해식 염소생성시스템에서 발생하는 침전물의 엑스선 광전자 분광법(X-ray Photoelectron. Spectroscopy; XPS) 분석결과이다.
도 3을 참고하면, 침전물의 주요 원소는 마그네슘과 산소로 구성되어 있는 것으로 나타났다. 이는 상기 표 1과 도 2의 결과와 일치하며 수산화마그네슘(Mg(OH)2)이 침전물의 지배적 성분임을 나타낸다.
황산마그네슘 석출
용출액의 황산 농도와 유기용매의 종류를 달리하여 진행한 석출 실험 결과는 표2에 정리하였다.
히기 표 2를 참고하면, 침출물 1g을 황산에 용해시켜 얻은 용출액의 황산 농도(0.5-2.5M)변화와 5종류의 유기용매와의 혼합 비율 변화(1:1; 1:1.5; 1:2)조건에 따른 황산마그네슘(MgSO4) 석출량을 살펴보면 0.5 M 황산 조건에서 에탄올과 아세톤의 1:1.5 혼합 비율(석출 효율: 에탄올 = 68%; 아세톤 = 97%)과 1:2 혼합 비율(석출 효율: 에탄올 = 150%; 아세톤 = 170%), 1.0 M 황산 조건에서 에탄올과 아세톤의 1:2 혼합 비율(석출 효율: 에탄올 = 108%; 아세톤 = 127%)인 것을 특징으로 한다.
해수 및 기수를 이용한 전기분해식 염소생성시스템에서 발생하는 침전물로부터 황산마그네슘을 석출하기 위한 최적 조건은 다음과 같다. 침전물을 0.5~1.0M 황산을 이용하여 용출하고, 용출액에 두가지 유기용매(에탄올과 아세톤) 중 한 가지를 1:1.5~1:2(v:v) 비율로 혼합하여 황산마그네슘을 석출하는 것이 바람직하고, 가장 바람직하게는 0.5M 황산을 이용하여 용출하고, 아세톤을 1:2(v:v)로 혼합하여 황산마그네슘을 석출하는 경우이다.
석출물질 질량(g) 추출물 1g당 석출 효율(%)
황산(vol.) : 유기용매(Vol) 황산(vol.) : 유기용매(Vol)
유기용매 황산 농도 (M) 1 : 1 1 : 1.5 1 : 2 1 : 1 1 : 1.5 1 : 2
Ethanol 0.5 0.08 0.68 1.50 8 68 150
1.0 0.08 0.08 1.08 8 8 108
1.5 0.09 0.08 0.08 9 8 8
2.0 0.09 0.09 0.09 9 9 9
2.5 0.09 0.09 0.08 9 9 8
Acetone 0.5 0.09 0.97 1.70 9 97 170
1.0 0.09 0.1 1.27 9 10 127
1.5 0.09 0.04 0.27 9 4 27
2.0 0.10 0.08 0.40 10 8 40
2.5 0.09 0.10 0.08 9 10 8
Acetonitrile 0.5 0.07 0.07 0.07 7 7 7
1.0 0.08 0.08 0.08 8 8 8
1.5 0.09 0.09 0.08 9 9 8
2.0 0.08 0.09 0.08 8 9 8
2.5 0.09 0.09 0.08 9 9 8
Methanol 0.5 0.07 0.11 0.06 7 11 6
1.0 0.09 0.08 0.06 9 8 6
1.5 0.09 0.08 0.08 9 8 8
2.0 0.09 0.08 0.08 9 8 8
2.5 0.08 0.09 0.09 8 9 9
Isopropyl alcohol 0.5 0.08 0.10 0.16 8 10 16
1.0 0.08 0.11 0.10 8 11 10
1.5 0.09 0.10 0.16 9 10 16
2.0 0.11 0.10 0.12 11 10 12
2.5 0.10 0.21 0.09 10 21 9
표 2는 황산 농도와 유기용매 혼합 비율에 따른 석출량과 석출 효율 비교
황산마그네슘 석출 후 XPS 분석결과
황산마그네슘 석출 후 XPS 분석한 결과, 석출물 정성분석 결과 황산마그네슘(MgSO4)이 주요구성 성분으로 SEM-EDX결과와 일치하는 것을 알 수 있다.
회수된 용매의 GC-MS 분석결과
도 4 내지 5는 회수된 용매, (a) 에탄올과 (b) 아세톤의 GC-MS 분석결과이다. 상기와 같이 황산마그네슘 석출 후에 여과한 용액을 감압 증류하여 분리하였다. 감압 압력 100 hpa이하, 물 중탕 온도 40-47℃에서 회수하였으며, 회수된 용매를 GC-MS를 이용하여 분석한 결과, 에탄올과 아세톤 모두 99.9%로 사용 전 용매의 순도와 일치하였다. 또한 회수된 용매의 부피는 석출에 사용된 용매 부피의 99.5%이상을 유지하였다. 황산마그네슘 석출하는데 사용한 에탄올과 아세톤을 회수하여 재사용한다면 경제성 향상에 큰 도움이 될 것으로 사료된다.

Claims (11)

  1. 해수 또는 기수를 이용한 전기분해식 염소생성시스템에서 발생하는 침천물로부터 마그네슘을 회수하는 방법에 있어서,
    해수 및 기수를 이용한 전기분해식 염소생성시스템에서 발생하는 침전물인 수산화마그네슘에 황산을 이용하여 마그네슘을 용출하는 단계;
    상기 마그네슘 용출 용액에 유기용매를 첨가하여 황산마그네슘을 석출하는 단계; 및
    상기 황산마그네슘을 석출 후, 유기용매와 황산을 감압증발법을 이용해서 분리하고, 상기 유기용매를 재사용하는 단계
    를 포함하는 해수 또는 기수를 이용한 전기분해식 염소생성시스템에서 발생하는 침천물로부터 마그네슘을 회수하는 방법.
  2. 제1항에 있어서, 상기 황산은 폐황산인 것을 특징으로 하는 해수 또는 기수를 이용한 전기분해식 염소생성시스템에서 발생하는 침천물로부터 마그네슘을 회수하는 방법.
  3. 제2항에 있어서, 상기 폐황산은 산업현장에서 발생한 것인 해수 또는 기수를 이용한 전기분해식 염소생성시스템에서 발생하는 침천물로부터 마그네슘을 회수하는 방법.
  4. 제1항에 있어서, 상기 방법은 황산(H2SO4)을 해수 및 기수를 이용한 전기분해식 염소생성시스템에서 발생하는 침천물에 처리하여 고농도의 마그네슘을 추출한 후 유기용매를 이용하여 황산마그네슘을 분리하는 단계를 포함하는 해수 또는 기수를 이용한 전기분해식 염소생성시스템에서 발생하는 침천물로부터 마그네슘을 회수하는 방법.
  5. 제1항에 있어서, 상기 해수는 해수 농축액인 것을 특징으로 하는 해수 또는 기수를 이용한 전기분해식 염소생성시스템에서 발생하는 침천물로부터 마그네슘을 회수하는 방법.
  6. 제1항에 있어서, 상기 유기용매는 에탄올 또는 아세톤인 것을 특징으로 하는 해수 또는 기수를 이용한 전기분해식 염소생성시스템에서 발생하는 침천물로부터 마그네슘을 회수하는 방법.
  7. 제1항에 있어서, 상기 유기용매는 아세톤인 것을 특징으로 하는 해수 또는 기수를 이용한 전기분해식 염소생성시스템에서 발생하는 침천물로부터 마그네슘을 회수하는 방법.
  8. 제1항에 있어서, 상기 방법은 전기분해식 염소생성시스템에서 발생하는 침전물인 수산화마그네슘에 0.5 내지 1M 황산을 이용하여 용출하고, 상기 용출액에 상기 황산 대 에탄올 및 아세톤 중 하나의 용매를 1:1.5~1:2(v:v) 비율로 혼합하여 황산마그네슘을 석출하는 것을 포함하는 해수 또는 기수를 이용한 전기분해식 염소생성시스템에서 발생하는 침천물로부터 마그네슘을 회수하는 방법.
  9. 제8항에 있어서, 상기 방법은 전기분해식 염소생성시스템에서 발생하는 침전물인 수산화마그네슘에 0.5M 황산을 이용하여 용출하고, 상기 용출액에 황산 대 아세톤을 1:2(v:v) 비율로 혼합하여 황산마그네슘을 석출하는 것을 포함하는 것을 특징으로 하는 해수 또는 기수를 이용한 전기분해식 염소생성시스템에서 발생하는 침천물로부터 마그네슘을 회수하는 방법.
  10. 제1항 내지 제9항 중 어느 한 항의 방법에 의하여 회수된 마그네슘 화합물.
  11. 제10항에 있어서, 상기 마그네슘은 황산마그네슘인 마그네슘 화합물.
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