$FeCl_3$ 용액은 금속의 에칭용액으로 사용되며, 사용 후 발생하는 $FeCl_3$ 에칭폐액은 환경적, 경제적으로 문제를 지니기 때문에 에칭액을 재사용할 필요가 있다. 본 연구에서는 $FeCl_2$ 용액에 HCl을 첨가 한 후, 산화제로 $H_2O_2$를 첨가하여 용액 내 $Fe^{2+}$를 산화시켰으며, 산화과정에서 산화-환원전위(ORP)와 산화율 간의 관계를 조사하였다. ORP는 HCl과 $H_2O_2$의 농도가 증가함에 따라 증가하였으며, 산화가 진행되면서 점차 감소하여 Nernst 식과 일치하는 결과를 보였다. 또한 충분한 양의 HCl과 $H_2O_2$를 첨가하였을 경우, 약 99% 이상 산화가 이루어짐을 알 수 있었다.
$FeCl_3$ 용액은 금속의 에칭용액으로 사용되며, 사용 후 발생하는 $FeCl_3$ 에칭폐액은 환경적, 경제적으로 문제를 지니기 때문에 에칭액을 재사용할 필요가 있다. 본 연구에서는 $FeCl_2$ 용액에 HCl을 첨가 한 후, 산화제로 $H_2O_2$를 첨가하여 용액 내 $Fe^{2+}$를 산화시켰으며, 산화과정에서 산화-환원전위(ORP)와 산화율 간의 관계를 조사하였다. ORP는 HCl과 $H_2O_2$의 농도가 증가함에 따라 증가하였으며, 산화가 진행되면서 점차 감소하여 Nernst 식과 일치하는 결과를 보였다. 또한 충분한 양의 HCl과 $H_2O_2$를 첨가하였을 경우, 약 99% 이상 산화가 이루어짐을 알 수 있었다.
The $FeCl_3$ solution has been used as an etchant for etching of metal. It is necessary to reuse the etching solution because waste $FeCl_3$ etchant generated after use has provided environmental and economic problems. In this study, HCl was mixed with the $FeCl_2$ s...
The $FeCl_3$ solution has been used as an etchant for etching of metal. It is necessary to reuse the etching solution because waste $FeCl_3$ etchant generated after use has provided environmental and economic problems. In this study, HCl was mixed with the $FeCl_2$ solution and then $H_2O_2$ was added into the mixed solution to oxidize the $Fe^{2+}$. During the oxidation process, oxidation-reduction potential (ORP) was measured and the relationship between ORP and oxidation ratio was investigated. As a result, this study found that the ORP was increased with increasing the concentration of HCl and $H_2O_2$, while the ORP is decreased with oxidation progress. Such a behavior was in good agreement with Nernst's equation. Also, the oxidation efficiency reached about 99% when a sufficient amount of HCl and $H_2O_2$ were added.
The $FeCl_3$ solution has been used as an etchant for etching of metal. It is necessary to reuse the etching solution because waste $FeCl_3$ etchant generated after use has provided environmental and economic problems. In this study, HCl was mixed with the $FeCl_2$ solution and then $H_2O_2$ was added into the mixed solution to oxidize the $Fe^{2+}$. During the oxidation process, oxidation-reduction potential (ORP) was measured and the relationship between ORP and oxidation ratio was investigated. As a result, this study found that the ORP was increased with increasing the concentration of HCl and $H_2O_2$, while the ORP is decreased with oxidation progress. Such a behavior was in good agreement with Nernst's equation. Also, the oxidation efficiency reached about 99% when a sufficient amount of HCl and $H_2O_2$ were added.
본 연구에서는 금속의 식각 공정을 위하여 사용되는 염화철 에칭 용액에 대하여 에칭이 진행됨에 따라 에칭력의 저하로 인하여 폐기되고 있는 에칭 용액을 재생하는 공정의 하나인 산화공정에 대하여 가장 효과적인 공정을 적용하기 위하여 상기 제시된 방법들 중 우선 산화제로서 사용된 과산화수소 및 염산에 의한 산화공정에 대하여 살펴보았다.
제안 방법
본 연구에서는 금속에칭에 이용되는 FeCl3 용액이 사용 후 환원되어 재사용이 못하는 상태일 경우, 염산과 과산화수소를 이용하여 에칭구액을 재사용할 수 있도록 그 메카니즘에 대하여 실험을 실시하였다. 염산과 과산화수소를 활용한 산화반응에 대한 Nernst식에 의하면, 염산에 의한 pH 변화 및 산화반응을 위한 과산화수소의 농도에 의해 산화환원 전위가 증가하며, 산화가 바로 진행되면서 산화환원 전위가 감소하는 것으로 나왔으며, 실험을 통하여 그 결과를 확인할 수 있었다.
대상 데이터
본 연구에서는 사용된 시료는 염화철 에칭 용액을 통하여 니켈계 합금에 대한 에칭공정을 통하여 배출된 용액을 대상으로 하였으며, 이에 대한 기본적인 성분은 Table 1에 나타내었다. 또한 염화철 에칭 용액의 재생을 위한 산화 실험은 FeCl3·6H2O (DAEJUNG, 98%) 및 FeCl2·4H2O (DAEJUNG, 99%)을 이용하였으며, 산화를 위하여 HCl (DAEJUNG, 35%) 및 H2O2(DAEJUNG, 30%)를 이용하여 실험을 실시하였다.
성능/효과
용액이 사용 후 환원되어 재사용이 못하는 상태일 경우, 염산과 과산화수소를 이용하여 에칭구액을 재사용할 수 있도록 그 메카니즘에 대하여 실험을 실시하였다. 염산과 과산화수소를 활용한 산화반응에 대한 Nernst식에 의하면, 염산에 의한 pH 변화 및 산화반응을 위한 과산화수소의 농도에 의해 산화환원 전위가 증가하며, 산화가 바로 진행되면서 산화환원 전위가 감소하는 것으로 나왔으며, 실험을 통하여 그 결과를 확인할 수 있었다. 또한 완전 산화를 위하여서는 염산 및 과산화수소의 양은 필요한 양의 1.
염산과 과산화수소를 활용한 산화반응에 대한 Nernst식에 의하면, 염산에 의한 pH 변화 및 산화반응을 위한 과산화수소의 농도에 의해 산화환원 전위가 증가하며, 산화가 바로 진행되면서 산화환원 전위가 감소하는 것으로 나왔으며, 실험을 통하여 그 결과를 확인할 수 있었다. 또한 완전 산화를 위하여서는 염산 및 과산화수소의 양은 필요한 양의 1.4배 및 1.2배로 첨가하였을 경우, 약 99% 산화가 이루어짐을 알 수 있었다.
질의응답
핵심어
질문
논문에서 추출한 답변
ORP는 [Fe3+]/[Fe2+]의 농도 비가 증가함에 따라 어떻게 되는가?
과산화수소에 의한 Fe2+의 산화가 진행되는 경우, 상기 반응식 (15)에 따르면 ORP의 변화는 [Fe3+]/[Fe2+]의 농도 비 뿐만 아니라 염산에 의한 pH 및 [H2O2]의 농도도 산화반응에 관여함을 알 수 있다. ORP는 [Fe3+]/[Fe2+]의 농도 비가 증가함에 따라 감소하게 된다. 이러한 결과는 [Fe3+] 및 [Fe2+]의 반응에 의한 Nernst식(11)에서 언급한 [Fe3+]의 농도가 증가함에 따라 ORP가 증가하는 이론과 반대로 해석되어지며4), 이는 염산과 과산화수소가 반응에 관여한 산화반응에 의한 것이라 판단된다.
shadow mask의 재료인 Invar합금의 구성은 어떠한가?
그러나, shadow mask의 재료인 Invar합금은 64mol%의 Fe와 36 mol%의 Ni로 이루어져 있으므로 염화제이철 용액에 의한 Invar합금의 식각 반응2)은 식(2)과 같이 나타낼 수 있다.
ORP는 [Fe3+]/[Fe2+]의 농도 비가 증가함에 따라 감소하게 되는 이유는 무엇인가?
ORP는 [Fe3+]/[Fe2+]의 농도 비가 증가함에 따라 감소하게 된다. 이러한 결과는 [Fe3+] 및 [Fe2+]의 반응에 의한 Nernst식(11)에서 언급한 [Fe3+]의 농도가 증가함에 따라 ORP가 증가하는 이론과 반대로 해석되어지며4), 이는 염산과 과산화수소가 반응에 관여한 산화반응에 의한 것이라 판단된다. 그리고 식 (15)에 의하면, 염산 첨가에 의해 pH가 감소함에 따라 ORP는 증가하게 되며, 또한 Fe2+의 산화반응을 위하여 과산화수소 첨가를 하게 되면 [H2O2]의 농도증가로 인하여 ORP가 증가하게 됨을 알 수 있다.
참고문헌 (7)
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K. K. Yoo et al., 2008 : Separation of Ni and Fe from $H_2SO_4$ leaching solution of scrapped Fe-Ni alloy, J. of Korean Inst. of Resources Recycling, 17(1), pp80-87.
H. Lim, K. et al., 2005 : Theoretical Understanding of Fenton Chemistry, Korean Ind. Eng. Chem., 16(1), pp9-14.
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