일반기술

전기분해 방법에 의한 철의 산세폐액으로부터 수소와 질산철(3)의 제조방법

본 기술은 특수강의 화학적인 Pickling 공정중에서 다량으로 발생되는 혼산폐액 을 전해액으로 직접 사용하고, 음극으로서 백금(Pt) 혹은 금(Au) 전극을 사용하고 양극으로서 철(Fe) 전극을 사용하여, 0.2-2.5 V의 전압으로 전기분해 방법에 의해서 고순도 수소(H2)와 질산철(Ⅲ){Fe(NO3)}을 제조하는 방법으로써 혼산폐액의 재활용 방법에 관한 것이다. 음극으로 금속철을 사용하면 Fe3+와 직접반응하여 전지를 단락시킨다. 또한 양극으로 백금을 사용하면 NO3-가 활성화되어 NOx 등의 가스가 발생된다. 전기분해 조건으로서 전극전위의 결정은 목적반응과 부반응의 가능성을 좌우하며, 전해액 중에 있는 각 이온들의 활량과 전극면상의 수소가스의 활량(분압)을 고려하여 결정해야 한다. 혼산폐액 전해조로부터 회수된 99.8% 정도의 수소가스는 PSA(Pressure Swing Adsorption) 방법 등에 의해서 99.99% 이상의 고순도 수소(H2)로 정제한다. 전기분해가 완료된 전해액은 전해조로부터 재결정조로 이송하여 15℃이하에서 재결정을 2-3회 되풀이 하므로써 순도가 99.0% 이상의 고순도 Fe(NO3)39H2O을 수용상으로 얻는다. 질산철(Ⅲ)의 재결정에 의한 정제 방법은 용액에 알콜 혹은 에테르등과 같은 유기용매를 사용하거나, 혼합용액의 이온강도와 산도(pH)를 변화시키기 위하여 이온성 물질들을 사용하여 정출한다.- 본 기술에 의한 전기분해 방법을 사용하여 철의 혼산 Pickling공정에서 대량으로 발생되는 혼산폐액으로부터 고순도의 H2와 고순도 질산철(Ⅲ) 분리방법은 혼산폐액을 알칼리로 중화처리하고 고형분을 침전분리시켜서 매립처분하는 현재의 혼산폐액 처리방법에 비하여 폐기물의 재활용에 의한 환경보호 효과 측면에서 탁월함- 고순도 수소가스와 질산철(Ⅲ)의 화학원료 공급차원에서 경제적인 효과가 큼- 다량의 질산에 의해서 Fe 금속이 녹아 있는 상태로 존재하는 혼산폐액으로부터 고순도의 질산철(Ⅲ)을 분리 제조하는 방법은 그 경제성 면에서 월등한 효과가 있음