KR20130067189A - 과황산암모늄의 연속운전 제조방법 - Google Patents
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Abstract
본 발명은 과황산암모늄의 연속운전 제조방법에 관한 것이다. 본 발명의 방법에 따르면, 전기 분해 반응을 통해 과황산암모늄을 제조함에 있어서, 과황산암모늄을 높은 수득률로 제조할 수 있고, 과황산암모늄의 대량생산시 전력 소비량을 줄이고 제조비용을 절감할 수 있는 효과가 있다.
Description
본 발명은 과황산암모늄의 연속운전 제조방법에 관한 것으로서, 보다 구체적으로는 전기 분해 반응을 통해 과황산암모늄을 제조함에 있어서 과황산암모늄의 수득률을 최대화할 수 있는 과황산암모늄의 제조방법에 관한 것이다.
과황산암모늄((NH4)2S2O8; ammonium persulfate; ammonium peroxydisulfate; diammonium peroxidisulfate; APS)은 산화표백제, 화학분석용 시약, 금속 표면의 에칭 처리제 등 다양한 용도로 사용되는 화합물이다.
종래 과황산암모늄을 제조하는 방법으로서, 일본특허 제3832533호에서는 양극 원료로서 황산암모늄 수용액과, 티오시안산염과 시안화물 등의 분극제가 사용되고, 음극 원료로서 황산암모늄을 함유하는 황산 수용액을 사용하여 전기분해를 실시한 후, 진공 하에서 과황산암모늄의 결정을 석출하는 방법을 제시하고 있다. 그러나, 상기 종래기술의 방법에 의하면, 티오시안산염 등의 분극제가 인체에 독성이 있는 화합물이어서 사용하지 않는 것이 바람직하고, 과황산암모늄을 진공으로 감압 하에 결정을 석출하는 방법은 온도가 상온 이상으로 유지되기 때문에 미처 결정화되지 못하거나 과황산암모늄이 분해되어, 실제로 과황산암모늄의 결정 석출률이 저하되는 문제가 발생한다.
이에, 본 발명자들은 과황산암모늄을 전기 분해 반응을 통해 제조함에 있어서, 그 수득률을 향상시키고 제조 비용을 절감할 수 있는 방법에 관하여 예의 연구한 결과, 본 발명의 과황산암모늄의 연속운전 제조방법을 완성하게 되었다.
본 발명의 목적은 과황산암모늄을 전기 분해 반응을 통해 제조함에 있어서, 과황산암모늄의 수득률을 최대화할 수 있는 방법을 제공하는 데 있다.
또한, 본 발명의 목적은 과황산암모늄을 전기 분해 반응을 통해 제조하는 방법으로서, 전력 소비량을 줄이고 제조비용을 절감할 수 있어, 대량생산에 적합한 제조방법을 제공하는 데 있다.
본 발명에 따른 전기 분해를 통한 황산암모늄의 연속운전 제조방법은,
전기분해조의 중앙에 격막을 설치하여 양극 셀과 음극 셀로 분리하고, 상기 양극 셀에는 양극액으로서 10~20%의 황산암모늄 수용액을 채우고 양극 전극을 삽입하며, 상기 음극 셀에는 음극액으로서 15~30%의 황산 수용액을 채우고 음극 전극을 삽입하여, 전기 분해를 준비하는 단계(제1공정);
상기 전기분해조에 전류를 통전시키고, 양극 셀에서 반응이 완료된 양극 반응액을 배출함과 동시에, 양극 셀에 제1공정에서와 동일한 농도의 황산암모늄 수용액을 연속 투입하여, 전기 분해 반응을 지속시키는 단계(제2공정);
상기 배출된 양극 반응액을 결정관으로 이송하여 양극 반응액에서의 황산 농도를 3~8%로 조절한 후, 냉각 결정법으로 과황산암모늄 결정을 석출시키는 단계(제3공정);를 포함한다.
또한, 본 발명의 다른 양태에 따르면, 상기 과황산암모늄의 연속운전 제조방법은, 상기 제1공정에서의 황산암모늄 수용액에 대한 황산 수용액의 농도비가 당량기준으로 음극액/양극액 = 1.0~4.0이다.
본 발명의 다른 양태에 따르면, 상기 과황산암모늄의 연속운전 제조방법에 있어서, 상기 양극 전극은 격자망 형태의 스테인레스 전극판에 백금이 코팅된 전극이다.
또한, 본 발명의 다른 양태에 따르면, 상기 과황산암모늄의 연속운전 제조방법에 있어서, 상기 제2공정에서, 전기분해조에 통전시키는 전류는 dm2당 8~13A이다.
본 발명의 다른 양태에 따르면, 상기 과황산암모늄의 연속운전 제조방법에 있어서, 상기 제2공정에서, 음극셀로부터 반응이 완료된 음극 반응액을 배출한 후, 다시 음극 셀로 순환 투입하며, 음극 셀에 황산 원액을 첨가하여 황산 수용액의 농도를 제1공정에서의 농도와 동일하게 유지되도록 하면서, 전기 분해 반응을 지속시킨다.
본 발명의 다른 양태에 따르면, 상기 과황산암모늄의 연속운전 제조방법에 있어서, 상기 제2공정에서, 양극 반응액의 배출 및 양극액의 연속 투입 속도, 또는 음극 반응액의 배출 및 순환 투입 속도는, 50~120ml/min인 것이 바람직하다.
본 발명의 다른 양태에 따르면, 상기 과황산암모늄의 연속운전 제조방법에 있어서, 상기 결정관에서 석출된 과황산암모늄 결정을 원심분리 및 건조하여 과황산암모늄을 수득하는 단계(제4공정)를 추가로 포함한다.
또한, 본 발명의 다른 양태에 따르면, 상기 과황산암모늄의 연속운전 제조방법에 있어서, 상기 제4공정에서 결정관에 남아 있는 여액을 별도의 저장부로 이송하고 NH3 가스와 황산 원액을 첨가하여, 제1공정에서와 동일한 농도의 황산암모늄 수용액을 생성한 후, 상기 제2공정에서 연속 투입하는 황산암모늄 수용액으로 사용한다.
이하, 본 발명의 구성을 좀 더 자세히 살펴본다.
본 발명의 방법에 따르면, 우선, 전기분해조의 중앙에 격막을 설치하여 분리 형성된 두 개의 셀 중 하나의 셀에 10~20%의 황산암모늄 수용액을 채운 후 양극 전극을 삽입하여 양극 셀로 하고, 다른 하나의 셀에 음극액으로서 15~30%의 황산 수용액을 채운 후 음극 전극을 삽입하여 음극 셀로 하여, 전기 분해를 준비하는 단계를 수행한다.
상기 양극액의 황산암모늄 수용액에 대한 음극액의 황산 수용액의 농도는 당량비로 음극액/양극액= 1.0~4.0인 것이 바람직하다. 상기 양극액/음극액의 당량비가 1.0 미만일 경우에는 수득률이 저하하며 소비 전력 대비 생산효율(yield)이 낮아지는 문제가 있고, 4.0을 초과하는 경우에는 심한발열로 인하여 냉각전력이 상승하며, 제조된 과황산암모늄이 분해되며, 백금의 소모량이 늘어나는 문제가 있다.
본 발명에 있어서, 전기분해조는 황산에 견디는 통상적인 재질을 사용하는 것이 바람직하며, 구체적으로 폴리에틸렌(PE), 폴리비닐클로라이드(PVC) 등의 재질이 사용될 수 있으나, 이에 한정되는 것은 아니다.
상기 음극 전극으로는 납 전극판, 또는 납에 인듐을 합금한 전극판을 사용하지만, 이에 한정되는 것은 아니다.
또한, 상기 양극 전극으로는, 스테인레스 전극판의 표면에 백금이 코팅된 것을 사용하며, 보다 바람직하게는 격자망 형태의 스테인레스 전극판의 표면에 백금이 코팅된 것을 사용한다.
이처럼, 양극 전극으로서 격자망 형태의 스테인레스 전극판의 표면에 백금이 코팅된 전극을 사용하는 경우, 종래 사용되는 패널 형태의 스테인레스 전극판의 표면에 백금이 코팅된 전극에 비하여, 표면적을 최대화하여 전기분해 반응 속도를 최적화함으로써 과황산암모늄의 수득량을 향상시킴과 동시에, 전력 소비량을 절감시키는 효과가 있다. 뿐만 아니라, 전기 분해 반응시 냉각에 대한 전열면적과 통기성이 양호하여 전기분해조 내의 온도 상승 정도가 낮으므로, 전기분해조 내의 온도를 약 25~30℃ 정도로 유지하기 위하여 냉각장치를 가동함에 있어서 냉각장치의 용량이 기존보다 낮아지는 이점이 있어, 과황산암모늄의 대량생산시 제조 원가를 크게 낮출 수 있는 효과가 있다.
본 발명에 있어서, 양극 셀과 음극 셀을 분리하는 격막으로는 음극에서 발생한 황산 이온(SO4 2 -)을 양극으로 투과시킬 수 있는 테프론계열의 음이온 투과막을 사용하는 것이 반영구적으로 바람직하다.
다음으로, 전기 분해 준비가 완료되면, 전기분해조에 dm2당 8~13A의 전류를 흐르게 하여 양극액의 흐름은 셀(cell)당 50~120ml/min로 전기 분해 반응을 연속시킨다. 이 때, 본 발명에 따른 과황산암모늄은 하기의 반응식을 통하여 생성된다.
[반응식 1]
상기와 같이 전류를 흘려주면, 음극에서 발생한 황산 이온이 테프론 격막을 통과하여 양극으로 이동하면서, 양극액에는 과황산암모늄이 생성되는 바, 이처럼 생성된 과황산암모늄을 포함하는 양극 반응액은 양극 셀로부터 배출됨과 동시에, 양극 셀에는 양극액 배출 속도와 동일하게 제1공정에서의 농도와 동일한 농도의 황산암모늄 수용액이 보충 투입된다. 상기 양극 반응액의 배출 및 황산암모늄 수용액의 투입 속도는 50ml/min 미만시 배출액 중의 과황산암모늄의 농도가 상승하여 반응설비 내 석출에 의한 폐쇄현상이 발생하며 120ml 초과시에는 결정관의 용량이 증대되어야 하며 냉각용량이 증대되어 경제적이지 못하다.
한편, 음극 셀에서는, 전류가 통전되면서, 음극에서 반응이 완료된 반응액이 배출된 후 다시 음극셀로 투입되어 음극액이 순환(circulation)되도록 한다. 상기 음극 반응액의 순환 속도 역시 양극액과 마찬가지로 50~120ml/min인 것이 바람직하다. 이 때, 음극 셀에서의 황산 수용액의 농도는 제1공정에서의 농도와 동일하게 조절하며, 상기 황산 수용액의 농도 조절은 98%의 원료 황산을 정량펌프를 이용하여 조절할 수 있다.
상기와 같이 전기분해조에서의 반응이 시작되어 전해조에서 양극 반응액이 배출되기 시작하면 중력(gravity)에 의해 직접 결정관으로 이송하여 모이게 되거나, 또는 별도의 양극 반응액 저장부로 모인 후 결정관으로 이송하게 되고, 결정관에 모여진 양극액 온도를 0~-10℃로 냉각, 유지하여 과황산암모늄을 석출시키는 결정화 단계를 진행한다.
상기 결정관으로 이송된 양극 반응액은 생성된 과황산암모늄이 포함되어 있는 과황산암모늄 수용액이다. 상기 특허문헌 1의 종래기술에서와 같이 진공 결정법을 사용하지 않고 냉각결정법으로 과황산암모늄의 결정을 석출하는 경우에는 안정적인 결정 형성을 촉진하므로, 결정 수득률이 저하되는 문제를 해결하여 상기 양극 반응액으로부터 과황산암모늄을 최대한의 수득률로 석출시키기 위해서는, 결정관에서 양극 반응액에 황산을 첨가하여 황산의 농도를 조절하는 것이 중요하며, 상기 황산의 농도는 3~8%로 조절되는 것이 가장 바람직하다. 이처럼, 황산의 농도를 3~8%로 제어함으로써, 과황산암모늄의 결정 수득률을 최대화할 수 있는 효과를 얻을 수 있다.
상기 양극 반응액에서의 황산 농도 조절은 98% 황산을 이용하여 수행하는 것이 효율적이다.
다음으로, 결정화 단계에서 석출된 과황산암모늄 결정을 원심분리기로 이송하여 원심분리 및 건조한 후, 패킹하여 제품화한다.
한편, 상기 결정관에 남아 있는 여액을 별도의 여액저장부로 이송하며, 상기 여액이 이송된 여액저장부에 98%의 황산 원액 및 NH3 가스를 첨가함으로써 여액저장부의 여액이 10~20%의 황산암모늄 수용액이 되도록 조절할 수 있다. 이렇게 제조된 여액저장부의 황산암모늄 수용액을 제2공정에서 전기분해조의 양극셀에 양극액을 추가 투입해야 하는 황산암모늄 수용액으로 사용할 수 있다. 상기와 같이 과황산암모늄 제조 공정 중에 발생한 여액을 리사이클링하여, 과황산암모늄 제조시 양극액의 원료로 사용되는 황산암모늄 수용액을 제조하여 사용함으로써, 경제성 및 공정 효율성의 상승 효과를 기대할 수 있다.
본 발명에 따른 과황산암모늄의 연속운전 제조방법은, 전기분해 반응을 통해 과황산암모늄을 제조함에 있어서, 과황산암모늄을 높은 수득률로 제조할 수 있는 효과가 있다.
또한, 본 발명에 따른 방법은, 과황산암모늄을 높은 수득률로 제조함과 동시에, 과황산암모늄의 대량생산시 전력 소비량을 줄이고 제조비용을 절감할 수 있는 효과가 있다.
또한, 본 발명에 따른 방법은, 과황산암모늄의 제조 공정 중에 발생한 여액을 리사이클링하여, 과황산암모늄 제조시 양극액의 원료로 사용되는 황산암모늄 수용액을 제조하여 사용함으로써, 경제성 및 공정 효율성의 상승 효과를 기대할 수 있다.
도 1은 본 발명의 과황산암모늄의 연속운전 제조방법을 나타내는 순서도이다.
이하 본 발명의 바람직한 실시예를 상세히 설명하기로 한다. 그러나, 본 발명은 여기서 설명되는 실시예에 한정되지 않고 다른 형태로 구체화될 수도 있다. 오히려, 여기서 소개되는 내용이 철저하고 완전해질 수 있도록 그리고 당업자에게 본 발명의 사상이 충분히 전달될 수 있도록 하기 위해 제공되는 것이다.
<
실시예
1>
16wt%의 황산암모늄 수용액(비중 1.09 at 20℃)과, 25wt%의 황산 수용액(비중 1.21 at 20℃)을 준비하고, 전기분해조에 음이온 투과막을 격막으로 설치하고, 격막을 중심으로 양 셀에 각각 황산암모늄 수용액와 황산 수용액을 채운다. 상기 황산암모늄 수용액을 채운 양극 셀에 격자망 형태의 스테인레스(SUS) 전극판에 백금이 코팅된 양극 전극을 설치하고, 상기 황산 수용액을 채운 음극 셀에 납 전극판을 음극 전극으로 설치하였다.
이어서, dm2당 전류 10A를 통전하여 전기 분해 반응을 지속시키면서, 100ml/min의 속도로, 양극 반응액인 과황산암모늄 수용액을 배출시킴과 동시에, 16wt%의 황산암모늄 수용액을 연속적으로 투입하였다. 또한, 100ml/min의 속도로, 음극 반응액이 음극셀로부터 배출된 후 다시 음극셀로 투입됨으로써, 음극액이 순환되도록 하였고, 음극셀에서의 황산 수용액의 농도를 25wt%가 유지되도록 98%의 황산 원료를 투입하였다. 양극셀과 음극셀 각각의 용액 온도는 25℃를 유지하도록 하기 위해 양극액, 음극액 각각의 냉각장치의 온도는 12℃로 세팅한다.
상기와 같은 조건으로 3시간 동안 반응을 지속한 후 배출된 양극 반응액 중 3.8L(4560g)를 취하여 결정관으로 이송한다. 여기에 98%의 황산을 투입하여, 황산의 농도를 3%로 조절한 후 온도를 -5℃로 냉각하여 과황산암모늄을 석출하였다. 그리고 나서, 상기 결정관에 석출된 과황산암모늄 결정을 원심분리기로 이송한 후, 원심분리 및 건조하여 과황산암모늄을 수득하였다. 그 결과 총 투입된 황산암모늄의 양은 662.7g 이며, 최종적으로 693.7g의 과황산암모늄을 얻을 수 있었다.
<
실시예
2>
실시예 1과 동일한 조건으로 반응 진행 후 과황산암모늄을 석출하되 결정화 단계에서 황산을 투입하여 황산의 농도를 4%로 조절하는 것만 달리하여 실시하였다. 그 결과 총 투입된 황산암모늄의 양은 실시예 1과 같으며, 최종적으로 과황산암모늄 685.5g을 얻을 수 있었다.
<
실시예
3>
실시예 1과 동일한 조건으로 반응 진행 후 과황산암모늄을 석출하되, 결정화 단계에서 황산을 투입하여 황산의 농도를 7%로 조절하는 것만 달리하여 실시하였다. 그 결과 총 투입된 황산암모늄의 양은 실시예 1과 같으며, 최종적으로 과황산암모늄 703.3g을 얻을 수 있었다.
<
실시예
4>
실시예 1과 동일한 조건으로 반응 진행 후 과황산암모늄을 석출하되, 결정화 단계에서 황산을 투입하여 황산의 농도를 8%로 조절하는 것만 달리하여 실시하였다. 그 결과 총 투입된 황산암모늄의 양은 실시예 1과 같으며, 최종적으로 과황산암모늄 692.2g을 얻을 수 있었다.
<
비교예
1>
실시예 1과 동일한 조건으로 반응 진행 후 과황산암모늄을 석출하되, 결정화 단계에서 황산을 투입하여 황산의 농도를 2%로 조절하는 것만 달리하여 실시하였다. 그 결과 총 투입된 황산암모늄의 양은 실시예 1과 같으며, 최종적으로 과황산암모늄 503.3g을 얻을 수 있었다.
<
비교예
2>
실시예 1과 동일한 조건으로 반응 진행 후 과황산암모늄을 석출하되, 결정화 단계에서 황산을 투입하여 황산의 농도를 9%로 조절하는 것만 달리하여 실시하였다. 그 결과 총 투입된 황산암모늄의 양은 실시예 1과 같으며, 최종적으로 과황산암모늄 553.5g을 얻을 수 있었다.
<
비교예
3>
실시예 1과 동일한 조건으로 반응 진행 후 과황산암모늄을 석출하되, 결정화 단계에서 황산을 투입하여 황산의 농도를 10%로 조절하는 것만 달리하여 실시하였다. 그 결과 총 투입된 과황산암모늄의 양은 실시예 1과 같으며, 최종적으로 과황산암모늄 535.0g을 얻을 수 있었다.
<
비교예
4>
실시예 1과 동일한 조건으로 반응 진행 후 과황산암모늄을 석출하되, 결정화 단계에서 황산을 투입하여 황산의 농도를 14%로 조절하는 것만 달리하여 실시하였다. 그 결과 총 투입된 황산암모늄의 양은 실시예 1과 같으며, 최종적으로 과황산암모늄 493.2g을 얻을 수 있었다.
<
비교예
5>
실시예 3과 동일한 조건으로 반응 진행 후 과황산암모늄을 석출하되, 전기분해조에 설치된 양극 전극으로서, 패널형 스테인레스 전극판에 백금이 코팅된 것을 사용하였더니 양극액의 온도가 상승하게 되어 25℃를 유지하기 위해 양극액의 냉각장치의 온도를 12℃에서 6℃로 낮추어 세팅 한 후 반응을 진행하였다. 결정화 단계에서 황산을 투입하여 황산의 농도를 7%로 조절하여 결정화를 실시하였다. 그 결과 총 투입된 황산암모늄의 양은 실시예 1과 같으며, 최종적으로 과황산암모늄 690.2g을 얻을 수 있었다.
<
비교예
6>
실시예 3과 동일한 조건으로 반응 진행 후 과황산암모늄을 석출하되, 전기분해조에 설치된 양극 전극으로서, 패널형 스테인레스 전극판에 백금이 코팅된 것을 사용하였다. 이로 인해 양극액의 온도가 상승하여 평균 34℃로 반응이 진행되었다. 결정화 단계에서 황산을 투입하여 황산의 농도를 10%로 조절하여 결정화를 실시하였다. 그 결과 총 투입된 황산암모늄의 양은 실시예 1과 같으며, 최종적으로 과황산암모늄 518.0g을 얻을 수 있었다.
<
비교예
7>
실시예 3과 동일한 조건으로 반응 진행 후 과황산암모늄을 석출하되, 과황산암모늄의 결정 석출시 진공 20mmHg, 30℃의 온도에서 결정을 석출하는 것만을 달리하여 실시하였다. 그 결과 총 투입된 황산암모늄의 양은 실시예 1과 같으며, 최종적으로 과황산암모늄 509.6g 을 얻을 수 있었다.
<시험평가>
1. 결정화 단계에서의 조건에 따른 효과 확인
상기 실시예 1~4와 비교예 1~4, 및 7에 의해 석출된 과황산암모늄의 수득량 및 수득률은 다음과 같다.
| 양극 반응액에서의 과황산암모늄 농도 |
결정화 단계에서의 황산 농도 |
과황산암모늄 수득량 |
수득률 |
|
| 실시예 1 | 15.90% | 3.00% | 693.7g | 95.68% |
| 실시예 2 | 15.41% | 4.06% | 685.5g | 97.55% |
| 실시예 3 | 15.47% | 7.10% | 703.3g | 99.70% |
| 실시예 4 | 15.7% | 8.03% | 692.2g | 96.69% |
| 비교예 1 | 15.48% | 2.08% | 503.3g | 71.30% |
| 비교예 2 | 15.75% | 9.07% | 553.5g | 77.07% |
| 비교예 3 | 15.55% | 10.03% | 535.0g | 75.45% |
| 비교예 4 | 15.63% | 14.05% | 493.2g | 69.20% |
| 비교예 7 | 15.85% | 7.05% | 509.6g | 70.5% |
상기 표 1에서 확인되는 바와 같이, 본 발명의 방법에 따라 결정화 단계에서의 황산 농도를 3~8%로 조절한 실시예 1 내지 4의 경우, 과황산암모늄의 결정 수득률이, 상기 범위를 벗어난 비교예 1 내지 4의 경우에 비하여 훨씬 높았다.
또한, 상기 표 1에서 확인되는 바와 같이, 본 발명의 방법에 따라 결정화 단계에서 냉각 결정법을 사용하는 실시예 3의 경우가, 진공 결정법을 사용하는 비교예 3의 경우에 비하여 그 수득률이 훨씬 높았다.
2. 양극 전극의 차이에 따른 효과 확인
하기 표 2에는, 상기 실시예 3과 비교예 5 및 6에 따른, 과황산암모늄의 수득량과 수득률, 전력소비량, 및 전기분해조의 온도를 25℃로 유지하기 위한 냉각장치의 셋팅기준 온도를 확인한 결과이다.
|
|
양극 전극 형태 |
양극 반응에서의 과황산암모늄 농도 |
결정화 단계에서의 황산 농도 |
과황산 암모늄 수득량 |
과황산 암모늄 수득률 |
총전력 소비량 (냉각장치 전력소비량 포함) |
전기분해조 온도 |
| 냉각장치 온도세팅 기준온도 |
|||||||
| 실시예 3 | 격자망 스테인레스 전극판- 백금코팅 |
15.47% |
7.10% |
703.3g |
99.70% |
5.2 kwh |
25℃ |
| 12℃ |
|||||||
| 비교예 5 | 패널형 스테인레스 전극판- 백금코팅 |
15.51% |
7.07% |
690.2g |
95.77% |
9.4 kwh |
25℃ |
| 6℃ |
|||||||
| 비교예 6 | 패널형 스테인레스 전극판- 백금코팅 |
15.6% |
10.01% |
518.0g |
71.90% |
9.7 kwh |
34℃ |
| 12℃ |
상기 표 2에서 확인되는 바와 같이, 양극 전극으로서, 격자망 형태의 스테인레스 전극판에 백금을 코팅한 실시예 3의 경우가, 패널형 스테인레스 전극판에 백금을 코팅한 비교예 5의 경우 보다 과황산암모늄의 수득량 및 수득률이 높았으며, 전력소비량도 적었다. 또한, 양극 전극으로서 패널형 스테인레스 전극판에 백금을 코팅하고, 결정화 단계에서의 황산의 농도를 10%로 높인 비교예 6의 경우, 비교예 5보다도 과황산암모늄의 수득량 및 수득률이 훨씬 적었으며, 전력소비량도 높았다.
따라서, 본 발명의 방법은, 과황산암모늄의 수득률을 높이면서도, 전력소비량을 줄이고 제조비용을 절감함으로써, 과황산암모늄의 대량생산에 유리하게 사용될 수 있다.
Claims (8)
- 전기 분해를 통한 과황산암모늄의 연속운전 제조방법으로서,
전기분해조의 중앙에 격막을 설치하여 양극 셀과 음극 셀로 분리하고, 상기 양극 셀에는 양극액으로서 10~20%의 황산암모늄 수용액을 채우고 양극 전극을 삽입하며, 상기 음극 셀에는 음극액으로서 15~30%의 황산 수용액을 채우고 음극 전극을 삽입하여, 전기 분해를 준비하는 단계(제1공정);
상기 전기분해조에 전류를 통전시키고, 양극 셀에서 반응이 완료된 양극 반응액을 배출함과 동시에, 양극 셀에 제1공정에서와 동일한 농도의 황산암모늄 수용액을 연속 투입하여, 전기 분해 반응을 지속시키는 단계(제2공정);
상기 배출된 양극 반응액을 결정관으로 이송하여 양극 반응액에서의 황산 농도를 3~8%로 조절한 후, 냉각 결정법으로 과황산암모늄 결정을 석출시키는 단계(제3공정);
를 포함하는 것을 특징으로 하는 과황산암모늄의 연속운전 제조방법. - 제 1 항에 있어서,
상기 제1공정에서, 황산암모늄 수용액에 대한 황산 수용액의 농도비는 당량기준으로 음극액/양극액 = 1.0~4.0 인 것을 특징으로 하는 과황산암모늄의 연속운전 제조방법. - 제 1 항에 있어서,
상기 양극 전극은 격자망 형태의 스테인레스 전극판에 백금이 코팅된 전극인 것을 특징으로 하는 과황산암모늄의 연속운전 제조방법. - 제 1 항에 있어서,
상기 제2공정에서, 전기분해조에 통전시키는 전류는 dm2당 8~13A인 것을 특징으로 하는 과황산암모늄의 연속운전 제조방법. - 제 1 항에 있어서,
상기 제2공정에서, 음극셀에서 반응이 완료된 음극 반응액을 배출한 후, 다시 음극셀로 순환 투입하며, 음극 셀에 황산 원액을 첨가하여 황산 수용액의 농도를 제1공정에서의 농도와 동일하게 유지되도록 하면서, 전기 분해 반응을 지속시키는 것을 특징으로 하는 과황산암모늄의 연속운전 제조방법. - 제 1 항 또는 제 5 항에 있어서,
상기 제2공정에서, 양극 반응액의 배출 및 양극액의 연속 투입 속도, 또는 음극 반응액의 배출 및 순환 투입 속도는, 50~120ml/min인 것을 특징으로 하는 과황산암모늄 연속운전 제조방법. - 제 1 항에 있어서,
상기 결정관에서 석출된 과황산암모늄 결정을 원심분리 및 건조하여 과황산암모늄을 수득하는 단계(제4공정)를 추가로 포함하는 것을 특징으로 하는 과황산암모늄의 연속운전 제조방법. - 제 7 항에 있어서,
상기 제4공정에서 결정관에 남아 있는 여액을 여액 저장부로 이송하고 NH3 가스와 황산 원액을 첨가하여, 제1공정에서와 동일한 농도의 황산암모늄 수용액을 생성한 후, 상기 제2공정에서 연속 투입하는 황산암모늄 수용액으로 사용하는 것을 특징으로 하는 과황산암모늄의 연속운전 제조방법.
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