고순도 동 제조를 위해 황산동 전해액중에 존재하는 은(Ag)을 제거하기 위한 기초연구를 실시하였다. 이온교환수지법, 활성탄 흡착법, 구리분말 및 세선을 이용한 치환법, CuS침전법 등을 이용하여 Ag제거에 대한 실험을 실시하였으며, 은(Ag)제거 반응에 영향을 미칠 수 있는 반응온도, 반응시간, 첨가량 등에 대해 고찰하였다. 이들 방법중 CuS 침전법과 Lewatit TP214를 이용한 이온교환수지 방법이 효과적이었는데 특히 Lewatit TP214를 사용한 경우 초기 동전해액중, Ag 농도가 10ppm서 0.1ppm 이하 수준까지 제거가 가능하였다.
고순도 동 제조를 위해 황산동 전해액중에 존재하는 은(Ag)을 제거하기 위한 기초연구를 실시하였다. 이온교환수지법, 활성탄 흡착법, 구리분말 및 세선을 이용한 치환법, CuS침전법 등을 이용하여 Ag제거에 대한 실험을 실시하였으며, 은(Ag)제거 반응에 영향을 미칠 수 있는 반응온도, 반응시간, 첨가량 등에 대해 고찰하였다. 이들 방법중 CuS 침전법과 Lewatit TP214를 이용한 이온교환수지 방법이 효과적이었는데 특히 Lewatit TP214를 사용한 경우 초기 동전해액중, Ag 농도가 10ppm서 0.1ppm 이하 수준까지 제거가 가능하였다.
A study on the removal of silver(Ag) in copper electrolyte was carried out to produce high purity copper by using various method such as ion exchange resin, activated carbon adsorption, copper cementation with powder and wire, CuS precipitation. Parameters, such as reaction time, reaction temperatur...
A study on the removal of silver(Ag) in copper electrolyte was carried out to produce high purity copper by using various method such as ion exchange resin, activated carbon adsorption, copper cementation with powder and wire, CuS precipitation. Parameters, such as reaction time, reaction temperature, addition amount etc. were investigated to determine the effective condition of silver removal. CuS precipitation and ion exchange using Lewatit TP214 was found to be effective. Especially, silver content in copper electrolyte was reduced from 10 ppm to less than 0.1 ppm by ion exchange with Lewatit TP214.
A study on the removal of silver(Ag) in copper electrolyte was carried out to produce high purity copper by using various method such as ion exchange resin, activated carbon adsorption, copper cementation with powder and wire, CuS precipitation. Parameters, such as reaction time, reaction temperature, addition amount etc. were investigated to determine the effective condition of silver removal. CuS precipitation and ion exchange using Lewatit TP214 was found to be effective. Especially, silver content in copper electrolyte was reduced from 10 ppm to less than 0.1 ppm by ion exchange with Lewatit TP214.
* AI 자동 식별 결과로 적합하지 않은 문장이 있을 수 있으니, 이용에 유의하시기 바랍니다.
문제 정의
따라서 본 연구에서는 고순도동 제조를 위한 첫단계로 황산동 전해액의 정제 기술에 대한 기초 연구의 일환으로 황산동 전해액중 불순물로 가장 문제시 되고 있는 Ag 제거에 대한 연구를 실시하였다. 이를 위하여먼저 이온교환수지법 (Ion exchange), 활성탄 흡착법 (Active carbon adsorption), 구리치 환법 (Copper cementation), CuS 침전법 (CuS Precipitation) 등을 이용하여 Ag 제거에 대한 기초 실험결과를 비교 검토하여, 효과적인 Ag 제거 기술에 대한 원천 기술을 확보하고자 하였다.
본 연구에서는 황산동전해액에서 Ag 제거를 위해 구리를 이용한 Ag치환제거 실험을 실시하였다. 구리를 Ag 치환제로 사용할 경우 용액중에 다른 불순물 금속이 황산동용액에 혼입될 가능성이 없다는 장점이 있으며 이 경우 치환반응은 다음과 같다.
용액중에서 A* g의 경우 존재할 경우 불용성의 Ag2S를 형성하며 이 화합물의 용해도(Ksp=8xl(r5i, 25℃)가 매우 낮기 때문에 Ag2S로 Ag를 제거하는 방안에 대해서 고찰하였다. 이때 황화합물로는 CuS를 사용하였는데 CuS의 경우 수용액중에서 용해도가 낮으나 (Ksp=8xl0-37, 25℃) 산성용액에서는 CuS + 2H+— Cu2++H2SS- 해리가 가능하다.
제안 방법
본 연구에서는 구리 source로 구리분말과 구리세선을 이용하여 Ag제거에 대한 실험을 실시하였다. Fig. 7은 구리분말(99.99%, -200 mesh)에 의한 Ag제거에 대한 실험결과인데 황산동 전해액에 구리분말을 Cu/Ag 몰비로 30, 5.0, 7.0, 9.0으로 변화시키면서 Ag제거 실험을 실시하였다. 이때 반응온도는 상온 (25)에서 수행하였는데 그림에서 알 수 있듯이 몰비가증가할수록 Ag 제거에 효과적임을 알 수 있었고 몰비가 9.
그리고 치환반응 실험을 위해 구리분말(Cu powder: 99.99%, -200 mesh) 및 구리세 선 (Cu wire : 99.99%, 0.5 mm)을사용하였고 침전법 실험을 위해 CuS(99%+, -100 mesh, Sigma-Aldrich)를 황산동전해액에 첨가하여 반응을 시작하였다. 실험은 기초 batch 실험으로 하였는데 미리 조제한 황산동전해액에 이온교환수지, 활성탄, 구리분말및 세선 그리고 CuS를 첨가하여 450rpm으로 일정온도에서 반응을 시작하였다.
수 있다. 본 연구에서는 구리 source로 구리분말과 구리세선을 이용하여 Ag제거에 대한 실험을 실시하였다. Fig.
5 mm)을사용하였고 침전법 실험을 위해 CuS(99%+, -100 mesh, Sigma-Aldrich)를 황산동전해액에 첨가하여 반응을 시작하였다. 실험은 기초 batch 실험으로 하였는데 미리 조제한 황산동전해액에 이온교환수지, 활성탄, 구리분말및 세선 그리고 CuS를 첨가하여 450rpm으로 일정온도에서 반응을 시작하였다. 이후 일정시간마다 시료를 채취 하여 0.
Ag 제거에 대한 연구를 실시하였다. 이를 위하여먼저 이온교환수지법 (Ion exchange), 활성탄 흡착법 (Active carbon adsorption), 구리치 환법 (Copper cementation), CuS 침전법 (CuS Precipitation) 등을 이용하여 Ag 제거에 대한 기초 실험결과를 비교 검토하여, 효과적인 Ag 제거 기술에 대한 원천 기술을 확보하고자 하였다.
실험은 기초 batch 실험으로 하였는데 미리 조제한 황산동전해액에 이온교환수지, 활성탄, 구리분말및 세선 그리고 CuS를 첨가하여 450rpm으로 일정온도에서 반응을 시작하였다. 이후 일정시간마다 시료를 채취 하여 0.2 y.m microporous syring filtrator를 사용하여 여과한 후 용액중의 Ag 농도를 원자흡광분석기 (Atomic absorption spectrometer)를 사용하여 분석하여용액중의 Ag 제거율을 구하였다.
대상 데이터
실험에 사용한 이온교환수지 (Ion exchange resin)는 Lewatit TP214(Bayer chemical사 제품)를, 활성탄(Activated carbon)은 분말타입(관동화학제품)을 사용하였다. 그리고 치환반응 실험을 위해 구리분말(Cu powder: 99.
황산동 전해액중 불순물로 존재하는 Ag 제거를 위해모의 용액을 제조하여 사용하였는데, 180 g/1의 황산 (&SO4)과 50 구리 (Cu) 그리고 10 ppm 은(Ag)이포함된 황산동 전해액을 제조하여 사용하였다.
성능/효과
9는 CuS분말(99+%, -100 mesh)을 이용하여 상온(25℃)에서 Ag 제거에 대한 실험결과이다. 그림에서 알 수 있듯이 CuS분말을 L0g/l와 2.0 g/1 를 첨가하여 실험 한 결과 CuS 첨가가 Ag제거에 효과적임을 알 수 있었고 반응초기(20분)에 Ag제거 반응이 완료되는 현상을 보였다. 또한, CuS의 첨가량 변화는 Ag제거에 큰 차이가 없었고, 20분 경과 후 용액중의 Ag 농도가 0.
0 g/1 을첨가하고 온도 변화에 따라 Ag 제거 실험을 실시한 결과이다. 그림에서 알 수 있듯이 TP214의 첨가량이 증가할수록 황산동 전해액중 Ag제거가 증가하는 경향을보이고 있고, 반응시간이 경과함에 따라 Ag 제거율은꾸준히 증가하였으며 2시간 정도 반응 후에는 제거율은거의 일정하게 됨을 알 수 있었다. 한편, Table 1은 반응온도에 따른 Ag 제거율에 대한 실험결과를 나타내었다.
0 ppm 이하로 90% 이상 제거가 가능하다는 것을 확인하였다. 또한 구리분말을 사용하여 치환반응에 의해 Ag제거시에도 Cu/Ag 몰비 9.0에서 90% 이상이 제거 가능하였고 구리 세선보다 구리 분말이 효과적이라는 것을 확인하였다. 한편, CuS를 사용한 Ag 제거시 CuS양을 1.
0 g/1 를 첨가하여 실험 한 결과 CuS 첨가가 Ag제거에 효과적임을 알 수 있었고 반응초기(20분)에 Ag제거 반응이 완료되는 현상을 보였다. 또한, CuS의 첨가량 변화는 Ag제거에 큰 차이가 없었고, 20분 경과 후 용액중의 Ag 농도가 0.3 ppm 정도로 감소되어 약 97%의 제거율을 나타내었다. Fig.
이상의 결과로부터 황산동 전해액중 함유되어있는 Ag 제거에는 Lewatit TP214를 사용한 이온교환수지법과 CuS 를 사용한 침전법이 Ag 제거율면에서는 효과가 있다는 것을 알 수 있었다. 그러나 실제 공정 적용시에는 경제성과아울러 첨가제 나 수지에 의한 용액의 오염 가능성 등을 복합적으로 고려하여 신중히 선택하여야 할 것으로 생각된다.
수 있었다. 이온교환수지인 TP214의 양이 4.0 g/1 및 5.0 g/1 인 경우, 반응초기(20분 경과 후)에 1.0 ppm 이하로 급격히 Ag가 제거되었고 1시간 이후에는 0.1 ppm 이하로 농도가 감소하여 제거율이 약 99%로 효과가 좋았다. 활성탄 흡착법에 의한 제거 실험에서 활성탄의 양을 5.
한편, Table 1은 반응온도에 따른 Ag 제거율에 대한 실험결과를 나타내었다. 표에서 알 수 있듯이 반응온도가 증가함에 따라 Ag 제거율은 증가하는 경향을 보이고 있고, TP214 첨가량이 4.0 g/1, 5.0 g/1 인 경우에 반응온도 60℃에서 반응초기 (20분)에 황산동 전해액중의 Ag 농도가 1.0 ppm 이하로 급격히 제거되었으며 1시간 이후에는 초기 Ag 농도 10 ppm에서 0.1 ppm 이하로 농도가 감소하여 Ag 제거율이 99% 이상되었다.
0에서 90% 이상이 제거 가능하였고 구리 세선보다 구리 분말이 효과적이라는 것을 확인하였다. 한편, CuS를 사용한 Ag 제거시 CuS양을 1.0g/1 이상 첨가하여 반응시 20 분만에 97% 이상의 Ag가 제거 가능하여 가장 반응속도가 빠르다는 것을 알 수 있었다.
그림으로부터 전반적으로 활성탄 첨가량이 증가할수록 Ag제거에 효과적임을 알 수 있었고 20분 경에 반응이 거의 완료되어 그 이후에는 Ag 제거율에 큰 변화가 없었다. 한편, 반응시작후 20분 경과 시에 활성탄이 1.0 g/l인 경우 Ag 제거율이 45%, 3.0g/l 첨가한 경우 80% 그리고 5.0g/l를 첨가하여실험한 경우 Ag의 농도가 초기 10ppm에서 1.0ppm 이하로 떨어져 제거율이 90% 이상으로 가장 효과가 좋았다. Fig.
10 은 Ag제거율을 높이기 위해 CuS에 추가로 활성탄을 동시에 첨가하여 실험한 결과이다. 활성탄 5.0g/l에 각각 CuS 1.0g/1 및 2.0g/l를 첨가하여 Ag제거 실험을실시하였는데 그림에서 알 수 있듯이 활성탄을 동시에첨가한 경우와 활성탄을 첨가하지 않고 CuS만을 첨가한 결과(Fig. 9)와 비교할 경우 CuS에 추가로 활성탄을첨가하여도 큰 효과는 보이지 않음을 알 수 있었다.
1 ppm 이하로 농도가 감소하여 제거율이 약 99%로 효과가 좋았다. 활성탄 흡착법에 의한 제거 실험에서 활성탄의 양을 5.0g/1 를 사용하였을 경우 초기 Ag농도 10.0 ppm에서 1.0 ppm 이하로 90% 이상 제거가 가능하다는 것을 확인하였다. 또한 구리분말을 사용하여 치환반응에 의해 Ag제거시에도 Cu/Ag 몰비 9.
황산동 전해액에서 Ag를 제거하기 위해 이온교환수지, 활성탄흡착, 구리분말, 구리세선, CuS을 이용하여치환실험을 시행한 결과 전반적으로 Ag가 잘 제거됨을알 수 있었다. 이온교환수지인 TP214의 양이 4.
참고문헌 (10)
최국선, 김민석, 임재원, 김수경, 2008 : 동의 초고순도화 기술 개발 현황 및 응용, 재료마당, 21(2), pp. 12-20
※ AI-Helper는 부적절한 답변을 할 수 있습니다.