전해추출을 이용한 도금공정 폐액으로부터의 고순도 구리회수 = Recovery of high purity copper from plating process wastewaters by electrolysis

국문 초록 (Abstract)

전자산업의 지속적인 성장에 따라 금속재료 사용량과 이를 가공하는 과정에서 생성되는 폐액의 양이 증가하고 있다. 이 중 구리는 알루미늄에 이어 두 번째로 수요가 많으나 한정된 자원이므로 회수와 재활용의 필요성이 증대되고 있다. 특히, 전자기기에 사용되는 구리는 99.99%(4N) 이상의 고순도이고 이와 같은 고순도 구리는 전해추출을 이용하여 회수할 수 있다. 본 연구에서는 실제 도금공정에서 발생하는 폐액에서 전해추출 반응을 이용하여 고순도 구리를 회수하고 이를 최적화하는 운전 인자를 도출하였다. 전해추출은 1.5L 부피 아크릴 재질의 회분식 반응기를 사용하여 이루어졌다. 연구 대상 시료는 도금공정에서 발생한 황산동 폐액과 질산동 폐액을 사용하였다. 전해추출 음극판은 스테인리스 스틸 재질을, 양극판은 티타늄 재질에 이리듐과 루테늄을 표면코팅하여 제작하였다. 폐액의 금속 함량과 회수된 구리의 순도 분석은 inductively coupled plasma-mass spectrometry를 사용해 Cu, Al, Fe 등 30개 금속원소를 측정하여 확인하였다. 황산동 폐액에는 부유물질이 236mg/L 존재하였다. 여과 후 회수속도가 12% 증가하였고 구리가 전착된 전극판 표면이 보다 균질하여졌다. 구리회수율과 순도는 각각 99.98%, 99.99%로 확인되었다. 질산동 폐액은 산성도가 너무 강하여 전해추출이 거의 이루어지지 않았다. 따라서, 질산동 폐액을 2배로 희석한 후 전해추출을 수행한 결과 구리는 효과적으로 회수되었고 회수율과 회수된 구리의 순도는 각각 99.95%, 99.85%이었다. 전해추출법을 이용한 도금폐수의 고순도 구리 회수에 있어 불순물과 용액의 산성도가 주요한 영향인자인 것으로 확인되었다. 또한, 균질한 표현의 박막형태로 회수하기 위한 주요 영향 인자는 반응시간, 전류밀도, 온도, 첨가제의 종류로 나타났다. 본 연구 결과는 전해추출을 이용한 도금공정 폐액으로부터의 고순도 구리 회수 공정 개발에 기여할 것으로 기대된다.