KR101580019B1 - Oda 회수 장치 - Google Patents

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Abstract

본 발명은 반응기 챔버와, 여과기와, 분리기와, 재투입 라인을 포함하는 ODA 회수 장치에 관한 것이다.
반응기 챔버에서는 폴리이미드와 알칼리를 수용하여 가수분해 반응이 이루어진다. 반응기 챔버는 가수분해 반응이 서로 독립적으로 이루어지는 제1 반응기 챔버와 제2 반응기 챔버를 포함할 수 있다. 여과기는 가수분해 반응의 생성물을 여과하여 여과액을 분리시킨다. 분리기는 여과액에서 알칼리 수용액을 분리시킨다. 재투입 라인은 알칼리 수용액을 반응기 챔버에 투입시킨다. 재투입 라인은 분리기에서 분리된 알칼리 수용액을 제2 반응기 챔버에 투입시킬 수 있다.
본 발명에 의하면, 재활용이 어려운 폴리이미드 폐자재로부터 폴리이미드(polyimide)의 원료 물질인 ODA(diaminodiphenyl ether)를 회수할 수 있고, 환경친화성과 경제성이 우수한 효과가 있으며, 회수된 ODA의 색상이 우수한 효과가 있다.

Description

ODA 회수 장치{Recovery equipment of ODA}
본 발명은 ODA(diaminodiphenyl ether) 회수 장치에 관한 것으로서, 특히 재활용이 어려운 폴리이미드(polyimide) 가공 폐자재로부터 폴리이미드(polyimide)의 원료 물질인 ODA를 회수할 수 있는 장치에 관한 것이다.
일반적으로 폴리이미드 성형물 및 가공 폐자재는 내약품성이 뛰어나 용매에 녹지 않으며 열가소성이 아닌 경우가 많아 보통의 열가소성 플라스틱의 재생방법과 같이 용해하여 재활용하는 것이 불가능하다.
특히 불용(insoluble), 불융(infusible)의 특성은 폴리이미드가 많은 공업제품에 사용되는 이유이기도 하나, 사용이 끝난 제품이나 불량 제품의 재생 처리나 재자원화가 곤란하여, 그대로 매립 폐기되거나 소각 폐기되고 있다.
이와 같은 매립 폐기 처분은 매립 용지의 확보가 필요하고, 소각 폐기 처분을 위해서는 소각로가 필요하며, 환경에 미치는 영향이 크다. 특히 자원 고갈과 지구 환경 오염에 관한 문제가 대두되면서, 폐자재를 재자원화하는 회수 기술에 대한 요구가 커지고 있다.
미국등록특허 제5721280호는 폴리이미드 재자원화 기술의 일예를 나타낸다. 기재된 바와 같이 종래 폴리이미드 재자원화 기술은 가수분해를 위해 투입되는 알칼리의 사용량을 줄이면서도 반응 속도와 회수율을 유지하기 위해 약 70 내지 75 psi에서 고압 반응을 시킨다. 이는 고압 반응기를 필요로 하며, 고압 조건에 의한 공정상의 위험성 때문에 실제 적용하기가 어려운 문제점이 있다.
또한, 폴리이미드 가수분해 반응을 거쳐 회수된 ODA(diaminodiphenyl ether)는 순수한 ODA의 색상보다 백색도가 낮은 문제점이 있다.
이에 따라 폴리이미드 가수분해 반응에 필요한 알칼리 사용량을 줄이면서도 상압에서 적용이 편리하고 회수율이 우수하며, 회수된 ODA의 색상이 백색에 가까운 새로운 ODA 회수 기술이 요구된다.
본 발명은 상기한 바와 같은 문제점을 해결하기 위해 이루어진 것으로서, 본 발명의 목적은 불용, 불융의 특성을 가지고 있는 폴리이미드 가공 폐자재로부터 폴리이미드의 원료 물질인 ODA를 회수하는 ODA 회수 장치를 제공하는 데 있다.
본 발명의 목적은 백색도가 우수한 ODA를 회수할 수 있는 장치를 제공하는 데 있다.
상기 목적을 달성하기 위한 본 발명에 의한 ODA 회수 장치는 폴리이미드와 알칼리를 수용하여 가수분해 반응이 이루어지는 반응기 챔버와, 반응기 챔버와 내부가 연결 형성되어 가수분해 반응의 생성물을 여과하여 여과액을 분리시키는 여과기와, 여과기의 투출구로부터 연결 형성되며 여과액에서 알칼리 수용액을 분리시키는 분리기와, 분리기의 투출구로부터 연결 형성되며 알칼리 수용액을 반응기 챔버에 투입시키는 재투입 라인을 포함한다.
본 발명에 따른 ODA 회수 장치에 있어서, 반응기 챔버는 가수분해 반응이 서로 독립적으로 이루어지는 제1 반응기 챔버와 제2 반응기 챔버를 포함할 수 있다.
제1 반응기 챔버는 여과기, 분리기 및 재투입 라인을 통하여 제2 반응기 챔버와 연결 형성된다.
재투입 라인은 분리기에서 분리된 알칼리 수용액을 제2 반응기 챔버에 투입시킬 수 있다.
본 발명에 따른 ODA 회수장치는 반응기 챔버의 내부에 결합 형성되며 가수분해 반응이 이루어지도록 반응기 챔버를 가열하는 열원과, 반응기 챔버의 내부와 연결 형성되며 열원에 의해서 기화된 생성물의 증기를 포집하는 포집기를 더 포함하며, 포집기에 의해 포집된 증기를 액화하여 반응기 챔버에 투입한다.
본 발명에 따른 ODA 회수장치는 반응기 챔버의 내부와 연결 형성되며 반응기 챔버에 환원제를 공급하는 환원제 공급라인을 더 포함할 수 있다.
분리기에 의한 침전물은 ODA를 포함할 수 있다.
본 발명에 의한 ODA 회수 장치에 의하면, 재활용이 어려운 폴리이미드 폐자재로부터 폴리이미드(polyimide)의 원료 물질인 ODA(diaminodiphenyl ether)를 회수할 수 있는 효과가 있다.
본 발명에 의한 ODA 회수 장치에 의하면, 폐기물의 재자원화가 가능하므로 환경친화성과 경제성이 우수한 효과가 있다.
본 발명에 의한 ODA 회수 장치에 의하면, 회수된 ODA의 백색도가 우수한효과가 있다.
도 1은 본 발명의 실시예에 의한 ODA 회수 장치를 나타내는 구성도이다.
도 2는 본 발명의 실시예에 의한 ODA 회수 장치에 의해 회수된 ODA의 NMR 스펙트럼이다.
도 3은 본 발명의 실시예에 의한 ODA 회수 장치에 의해 회수된 ODA의 색상을 관찰한 사진이다.
이하, 첨부된 도면을 참조하여 본 발명의 바람직한 실시예를 상세히 설명한다. 이 때, 첨부된 도면에서 동일한 구성 요소는 가능한 동일한 부호로 나타내고 있음에 유의한다. 또한, 본 발명의 요지를 흐리게 할 수 있는 공지 기능 및 구성에 대한 상세한 설명은 생략할 것이다. 마찬가지 이유로 첨부 도면에 있어서 일부 구성요소는 과장되거나 생략되거나 개략적으로 도시되었다.
도 1은 본 발명의 실시예에 의한 ODA 회수 장치를 나타내는 구성도이다.
도시된 바와 같이, 본 발명의 실시예에 의한 ODA 회수 장치(1000)는 반응기 챔버(1100)와, 여과기(1210,1220)와, 분리기(1300)와, 재투입 라인(1400)을 포함한다.
반응기 챔버(1100)는 폴리이미드와 알칼리를 수용하여 가수분해 반응이 이루어짐으로써 폴리이미드(polyimide) 폐자재를 가수 분해시킨다. 분해 대상이 되는 폴리이미드는 화학구조가 명확한 폴리이미드의 폐기물인 것이 바람직하며, 반응기 챔버에 연결되는 폴리이미드 공급라인(2000)에 의하여 공급된다. 예를 들면, 수지 성형 물건의 제조 공정에서 규격이 어긋난 불량품이나, 필름 제조 공정에 있어서 폐수 등이 화학구조가 명확하여 가수분해에 소요되는 알칼리의 양을 산출하기 쉬우므로 바람직하다.
일반적으로 가수 분해 반응 중에는 반응의 진행에 따라 알칼리의 양이 점차 소모되기 마련인데, 이에 따라 시간이 흐를수록 알칼리의 농도가 점차 낮아지며 반응이 느려지게 되는 결과가 나타난다. 이를 해결하기 위해서는 투입되는 알칼리의 양을 늘리는 것이 고려될 수 있는데, 이는 후속 처리 공정의 부담을 가중시키며 전기 용해가 어려워져 회수 비용을 증가시키는 원인이 된다. 본 발명의 실시예에 의한 ODA 회수 장치(1000)는 반응기 챔버(1100)가 제1 반응기 챔버(1110)와 제2 반응기 챔버(1120)로 나뉘어짐으로써 제1 반응기 챔버(1110)와 제2 반응기 챔버(1120)에서 가수분해 반응이 서로 독립적으로 이루어질 수 있다. 이에 따라 후술하는 재투입 라인(1400)에 의하여 알칼리가 반응기 챔버(1100)에 재투입될 수 있으므로, 전체 알칼리 소모량을 늘어나지 않으면서도 가수 분해 반응의 효율을 높일 수 있다.
보다 구체적으로, 반응기 챔버(1100)의 제1 반응기 챔버(1110)에는 폴리이미드 공급라인(2000)을 통하여 공급되는 폴리이미드(polyimide) 1000 중량부에 대하여 알칼리 공급라인(1810)을 통하여 공급되는 알칼리 480 내지 960 중량부 및 물 공급라인(1910)을 통하여 공급되는 물 3000 내지 4000 중량부가 90 내지 99도에서 질소 분위기에서 반응되어 폴리이미드가 가수분해된다. 90도 미만의 온도에서 가수분해를 진행할 경우에는 분해에 걸리는 시간이 너무 길어지게 되므로 생산성의 관점에서 바람직하지 못하며, 99 도를 초과하는 온도에서 가수분해를 진행할 경우에는 고내압의 용기가 필요하므로 바람직하지 못하다.
제1 반응기 챔버(1110)에는 알칼리 공급라인(1810)에 의하여 알칼리가 공급되어 폴리이미드가 가수분해된다. 투입되는 알칼리는 수산화 나트륨(sodium hydroxide) 또는 수산화 칼륨(potassium hydroxid)에서 선택된 적어도 하나인 것이 바람직하며, 이에 한정되지 않는다. 폴리이미드 1000 중량부에 대하여 480 중량부 미만의 양으로 알칼리가 투입되는 경우에는 가수분해 시간이 오래 걸리게 되므로 생산성의 관점에서 바람직하지 못하다. 폴리이미드 1000 중량부에 대하여 960 중량부를 초과하는 양으로 알칼리가 투입되는 경우에는 분해 후에 중화를 위한 산의 투입량이 많아질 뿐만 아니라, 최종 산물 중의 불순물이 많아지게 되므로 바람직하지 못하다. 또한 과잉의 알칼리를 투입하는 것은 비경제적이며, 반응계의 온도 상승 저해 또는 반응기의 부식 등의 문제를 일으킬 수 있다.
물 공급라인(1910)에 의해 제1 반응기 챔버(1110)에 투입되는 물은 특별한 제한은 없지만, 바람직하게는 증류수 또는 이온교환수 등 정제수를 사용하는 것이 불순물이 적으므로 바람직하다. 예를 들어 칼슘이나 마그네슘 등의 이온이 다량으로 존재하는 센물보다는 이들의 이온 함유량이 적은 연수를 사용하는 것이 바람직하다.
제2 반응기 챔버(1120)에서는 후술하는 재투입 라인(1400)에 의해 공급되는 알칼리 수용액을 사용하여 폴리이미드(polyimide) 폐자재를 가수분해시킨다. 보다 구체적으로, 제2 반응기 챔버(1120)에서는 폴리이미드(polyimide) 1000 중량부에 대하여 알칼리 80 내지 100 중량부, 재투입 라인(1400)에 의해 공급되는 알칼리 수용액을 포함하는 물 3000 내지 4000 중량부를 90 내지 99도에서 질소 분위기에서 반응시켜 폴리이미드를 가수분해시키는 것이 바람직하다. 제2 반응기 챔버(1120)에서의 이와 같은 온도 범위에 관하여는 제1 반응기 챔버(1110)에서의 온도 범위에서 상술한 바와 동일하다.
제2 반응기 챔버(1120)로 알칼리를 공급하는 알칼리 공급라인(1820)은 제1 반응기 챔버(1110)에 투입되는 알칼리의 양보다 매우 적은 양의 알칼리를 투입할 수 있다. 본 발명의 실시예에 의한 ODA 회수 장치(1000)는 제1 반응기 챔버(1110)의 가수분해 생성물을 후술하는 여과기(1210)와 분리기(1300)를 통과시킨 후 후술하는 재투입 라인(1400)에 의하여 제2 반응기 챔버(1120)로 알칼리 수용액을 공급하게 되므로 제2 반응기 챔버(1120)는 제1 반응기 챔버(1110)보다 알칼리가 소량 투입되어도 가수분해가 원활히 일어날 수 있다. 보다 구체적으로, 본 발명의 실시예에 의한 ODA 회수 장치(1000)에서 제2 반응기 챔버(1120)에는 폴리이미드 1000 중량부에 대하여 80 내지 100 중량부의 알칼리가 투입되는 것이 바람직하다. 폴리이미드 1000 중량부에 대하여 80 중량부 미만의 양으로 알칼리가 투입되는 경우에는 가수분해 시간이 오래 걸리게 되므로 생산성의 관점에서 바람직하지 못하다. 폴리이미드 1000 중량부에 대하여 100 중량부를 초과하는 양으로 알칼리가 투입되는 경우에는 분해 후에 중화를 위한 산의 투입량이 많아질 뿐만 아니라, 최종 산물 중의 불순물이 많아지게 되므로 바람직하지 못하다. 또한 과잉의 알칼리를 투입하는 것은 비경제적이며, 반응계의 온도 상승 저해 또는 반응기 챔버(1100)의 부식 등의 문제를 일으킬 수 있다.
물 공급 라인(1920)에 의해 제2 반응기 챔버(1120)로 공급되는 물은 재투입 라인(1400)에 의해 공급되는 알칼리 수용액과 만나 알칼리 수용액과 물의 혼합액이 폴리이미드 1000 중량부에 대하여 3000 내지 4000 중량부가 되도록 알칼리 수용액을 포함하는 물을 투입한다. 혼합되는 물은 특별한 제한은 없지만, 바람직하게는 증류수 또는 이온교환수 등 정제수를 사용하는 것이 바람직하다. 제2 반응기 챔버(1120)에 공급되는 물은 제1 반응기 챔버(1110)에 공급되는 물과는 달리 재투입 라인(1400)에 의해 알칼리 수용액이 포함된 물이 공급되므로 제1 반응기 챔버(1110)보다 알칼리가 소량 투입되어도 가수분해가 원활하게 일어날 수 있다. 이에 따라 본 발명의 실시예에 의한 ODA 회수 장치(1000)는 알칼리의 사용량을 줄일 수 있어 경제적이다. 또한, 가수 분해 과정에서 알칼리가 과농인 상태에서 가수분해 반응이 일어날 수 있으므로 전체 반응시간을 단축시킬 수 있다.
제1 반응기 챔버(1110)와 제2 반응기 챔버(1120)에는 질소가 공급되며, 질소 분위기에서 가수 분해 반응을 시키기 때문에 산화를 방지시켜 최종 수득물의 순도는 99% 이상일 수 있으며, 회수율이 90% 이상에 달하게 되며, 황색도가 낮아지는 효과가 있다. 질소는 지속적으로 투입시키며, 투입되는 질소의 양은 반응기 체적의 20 내지 50배/시간으로 하는 것이 바람직하다.
여과기(1210,1220)는 반응기 챔버(1100)와 내부가 연결 형성되어, 반응기 챔버(1100)에서 생성된 가수분해 반응의 생성물을 여과하여 침전물과 여과액을 분리시킨다. 이에 따라 용해되지 않은 불용물이 침전물로 제거된 여과액이 얻어진다. 불용물을 포함하는 침전물은 미분해 폴리이미드를 포함하며 계속적으로 반응기 챔버(1100)에 재투입될 수 있다. 제1 반응기 챔버(1110)에 연결 형성되는 여과기(1210)와, 제2 반응기 챔버(1120)에 연결 형성되는 여과기(1220)는 반응기 챔버(1100)와 연속적으로 결합되어 있으므로 여과기(1210,1220)에도 질소가 지속적으로 투입되며, 투입되는 질소의 양은 반응기챔버(1100) 체적의 20 내지 50배/시간으로 하는 것이 최종 수득물의 순도와 회수율을 높일 수 있으므로 바람직하다.
분리기(1300)는 여과기(1210,1220)의 투출구(미도시)로부터 연결 형성되며, 여과기(1210,1220)에서 분리된 여과액을 침전시켜 알칼리 수용액과 침전물을 분리시킨다. 분리기(1300)는 원심분리기인 것이 분리에 걸리는 시간을 단축하여 효율적일 수 있으나, 이에 한정되지 않는다. 분리된 알칼리 수용액은 후술하는 재투입 라인(1400)에 의하여 제2 반응기 챔버(1120)에 투입되어 가수분해 반응에 사용될 수 있으며, 분리기(1300)에 의한 침전물은 ODA를 포함하므로 세척과 건조를 거쳐 ODA로 회수될 수 있다. 분리기(1300)에는 교반기(미도시)가 분리기(1300)의 내부 또는 외부에 연결되어 형성될 수 있으며, 교반기는 분리기(1300)에 의한 침전물을 아세톤에 용해시키고 활성탄과 함께 교반시킨다. 이에 따라 교반기에서는 침전물에서 ODA 이외의 불순물이 활성탄에 흡착되어 ODA의 황색도를 더욱 낮춰주는 효과가 있다. 활성탄은 교반기에 10 내지 40g 투입되어 약 3시간 동안 교반되는 것이 불순물이 충분히 흡착될 수 있으므로 바람직하다. 불순물이 흡착된 활성탄은 여과에 의하여 제거될 수 있으며, 아세톤을 증발시킴으로써 백색도가 우수한 ODA를 회수할 수 있다.
재투입 라인(1400)은 분리기(1300)의 투출구(미도시)로부터 연결 형성되며, 분리기(1300)에서 분리된 알칼리 수용액을 반응기 챔버(1100)에 투입시킨다. 이에따라 제1 반응기 챔버(1110)는 여과기(1210), 분리기(1300) 및 재투입 라인(1400)을 통하여 제2 반응기 챔버(1120)와 연결될 수 있다. 여과기(1210)와 분리기(1300)와 재투입 라인(1400)는 순차적으로 연결되어 공정이 원활히 이루어지도록 할 수 있다. 보다 구체적으로, 재투입 라인(1400)은 분리기(1300)에 의하여 여과액으로부터 분리된 알칼리 수용액을 제2 반응기 챔버(1120)에 투입시킬 수 있다. 투입된 알칼리 수용액은 상술한 제2 반응기 챔버(1120) 내에서 가수분해 반응에 사용될 수 있으며, 이에 따라 제2 반응기 챔버(1120)에서는 제1 반응기 챔버(1110)보다 알칼리가 소량 투입되어도 가수분해가 원활하게 일어날 수 있다. 이에 따라 본 발명의 실시예에 의한 ODA 회수 장치(1000)는 알칼리의 사용량을 줄일 수 있어 경제적이다. 또한, 가수 분해 과정에서 알칼리가 과농인 상태에서 가수분해 반응이 일어날 수 있으므로 전체 반응시간을 단축시킬 수 있다.
본 발명의 실시예에 의한 ODA 회수장치(1000)는 열원(1510,1520)과, 포집기(1610,1620)와, 환원제 공급라인(1710)을 더 포함할 수 있다.
열원(1510,1520)은 반응기 챔버(1100)의 내부에 결합 형성되며, 가수분해 반응이 95 내지 100 도에서 이루어지도록 반응기 챔버를 가열한다. 제1 반응기 챔버(1110)에 연결 형성되는 열원(1510)과, 제2 반응기 챔버(1120)에 연결 형성되는 열원(1520)에 의하여 반응기 챔버(1100) 내의 알칼리는 더욱 고농도로 농축될 수 있으며, 이에 따라 반응기 챔버(1100)의 가수분해 시간과 효율이 향상될 수 있다. 다만, 가수분해 반응의 생성물이 열원(1510,1520)에 의해서 증기 상태로 기화될 수 있으므로, 후술하는 포집기(1610,1620)에 의하여 액화될 수 있도록 한다.
포집기(1620)는 반응기 챔버(1100)의 내부와 연결 형성되며, 열원(1510,1520)에 의해서 반응기 챔버(1100)에서 기화된 생성물의 증기를 포집한다. 포집기(1620)에 의해 포집된 생성물의 증기는 포집기(1620)에 연결된 냉각기(미도시)에 의하여 액화되어 반응기 챔버(1100)에 투입될 수 있다. 이에 따라 증기로 손실되는 ODA의 양을 최소화할 수 있으므로 ODA 회수율을 높일 수 있는 효과가 있다.
환원제 공급라인(1710, 1720)은 반응기 챔버(1100)의 내부와 연결 형성되며, 반응기 챔버(1100)에 환원제를 공급할 수 있다. 제1 반응기 챔버(1110)에 연결 형성되는 환원제 공급라인(1710)과, 제2 반응기 챔버(1120)에 연결 형성되는 환원제 공급라인(1720)을 통해서 공급되는 환원제는 ODA를 탈색시키기 위하여 반응기 챔버(1100)에 투입되며, NaBH4, Na2SO4, NaHSO3 및 Na2S에서 선택된 적어도 하나를 사용할 수 있다. 가장 바람직하게는, 환원제 공급라인(1710, 1720)를 통하여 NaBH4를 반응기 챔버(1100)에 공급하는 것이 공정 중에 유독한 냄새를 방지할 수 있으므로 바람직하다.
이하, 본 발명을 실시예에 의하여 더욱 상세히 설명하나, 본 발명의 범위가 실시예에 의해 제한되는 것은 아니다.
[실시예 1]
피로메리트산이무수물(pyromellitic acid dianhydride)과 4,4'-디아미노디페닐에테르(4,4'-diaminodiphenyl ether)를 합성한 폴리이미드(polyimide) 폐자재 1000 g을 폴리이미드 공급라인(2000)을 통하여 제1 반응기 챔버(1110)에 투입하고, 알칼리 공급라인(1810)을 통하여 수산화 나트륨(sodium hydroxide) 960 g, 물 공급라인(1910)을 통하여 물 3000 g, 환원제 공급라인(1710)을 통하여 NaBH4 10 중량부를 가한다. 시간당 질소 통과량을 제1 반응기 챔버(1110) 체적의 20배로 하며, 온도는 95도까지 높인 상태에서 5시간 동안 가수 분해를 한다. 생성물을 여과기(1210)에 여과액을 통과시켜 불용물을 제1 반응기 챔버(1110)에 재투입하고 여과액을 남긴다. 여과액을 분리기(1300)에 의하여 원심분리하여 알칼리 수용액과 침전물을 분리한다. 침전물을 세척 및 건조하여 4,4'-디아미노디페닐에테르(4,4'-diaminodiphenyl ether) 380 g을 얻는다. 회수율은 92%이다. 분리기(1300)에서 분리된 알칼리 수용액을 재투입 라인(1400)을 통하여 제2 반응기 챔버(1120)에 공급하되, 물 공급라인(1920)으로부터 공급되는 물과 혼합하여 3000 g이 되도록 하여 제2 반응기 챔버에 투입한다. 폴리이미드 공급라인(2000)에 의하여 폴리이미드 폐자재 1000 g, 알칼리 공급라인(1820)에 의하여 수산화 나트륨 80 g, 환원제 공급라인(1720)에 의하여 NaBH4 10 중량부를 제2 반응기 챔버(1120)에 투입한다. 시간당 질소 통과량을 제2 반응기 챔버 체적의 20배로 하며, 온도는 95도까지 높인 상태에서 5시간 동안 가수 분해를 한다. 생성물을 여과기(1210)에 통과시켜 불용물을 제2 반응기 챔버(1120)에 재투입하고 여과액을 남긴다. 여과액을 분리기(1300)에 의하여 원심분리하여 알칼리 수용액을 분리한다. 분리기에서 침전된 침전물을 세척 및 건조하여 4,4'-디아미노디페닐에테르(4,4'-diaminodiphenyl ether) 385 g을 얻는다. 회수율은 93%이다.
[실시예 2]
실시예 1에서 얻은 4,4'-디아미노디페닐에테르(4,4'-diaminodiphenyl ether)를 아세톤에 용해시키고 활성탄을 투입하여 3시간 동안 교반시킨다. 여과하여 활성탄을 제거하고 가열하여 아세톤을 제거한다.
[비교예]
피로메리트산이무수물(pyromellitic acid dianhydride)과 4,4'-디아미노디페닐에테르(4,4'-diaminodiphenyl ether)를 합성한 폴리이미드(polyimide) 폐자재 1000 g을 반응기 챔버에 투입하고, 수산화 나트륨(sodium hydroxide) 960 g, 물 3000 g, NaBH4 10 중량부를 가한다. 시간당 질소 통과량을 반응기 챔버 체적의 20배로 하며, 온도는 95도까지 높인 상태에서 5시간 동안 가수 분해를 한다. 여과하여 불용물을 반응기 챔버에 재투입하고 여과액을 남긴다. 여과액을 분리기에 의하여 원심분리하여 알칼리 수용액을 분리한다. 분리기에서 침전된 침전물은 세척 및 건조하여 4,4'-디아미노디페닐에테르(4,4'-diaminodiphenyl ether) 380 g을 얻는다. 회수율은 92%이다.
도 2는 본 발명의 실시예에 의한 ODA 회수 장치에서 분리기에 의해 침전된 침전물의 NMR 스펙트럼이다.
실험은 실시예 1에서 최종적으로 얻어진 침전물을 확인하기 위하여 NMR 기기를 사용하여 스펙트럼을 측정한 결과이다. 도시된 바와 같이, 실시예 1에서 최종적으로 얻어진 침전물의 1H NMR 스펙트럼은 6.4 내지 7.0 ppm 근처에서 파라 이중치환 벤젠 고리 위의 수소가 사중선으로 나타나며, 3.2 내지 4.0 ppm 근처의 넓은 범위에 걸쳐서 아민 그룹의 수소 피크가 나타난다. 이에 따라, 실시예 1에서 세척 및 건조된 침전물은 아민기를 가지는 파라 이중치환 벤젠 고리인 4,4'-디아미노디페닐에테르(4,4'-diaminodiphenyl ether)인 것을 확인할 수 있다.
도 3은 본 발명의 실시예에 의한 ODA 회수 장치에 의하여 회수된 ODA의 색상을 관찰한 사진이다.
보다 구체적으로, 도 4(a)는 실시예 1, 도 4(b)는 비교예, 도 4(c)는 실시예 2에 의해 회수된 ODA의 색상을 육안으로 관찰한 것이다. 도시된 바와 같이, 가수분해 반응 시 환원제 공급라인(1710, 1720)에 의하여 NaBH4가 첨가된 실시예 1과, 실시예 1을 활성탄과 교반한 실시예 2는 가수분해 반응 전후로 NaBH4와 활성탄을 사용하지 않은 비교예와 비교하였을 때에 ODA 회수물의 백색도가 우수한 것을 확인할 수 있다.
한편, 본 명세서와 도면에 개시된 본 발명의 실시예들은 본 발명의 기술 내용을 쉽게 설명하고 본 발명의 이해를 돕기 위해 특정 예를 제시한 것일 뿐이며, 본 발명의 범위를 한정하고자 하는 것은 아니다. 여기에 개시된 실시예들 이외에도 본 발명의 기술적 사상에 바탕을 둔 다른 변형예들이 실시 가능하다는 것은 본 발명이 속하는 기술 분야에서 통상의 지식을 가진 자에게 자명한 것이다.
1000 : ODA 회수 장치 1100 : 반응기 챔버
1110 : 제1 반응기 챔버 1120 : 제2 반응기 챔버
1210, 1220 : 여과기 1300 : 분리기
1400 : 재투입 라인 1510, 1520 : 열원
1610, 1620 : 포집기 1710, 1720 : 환원제 공급라인
1810, 1820 : 알칼리 공급라인 1910, 1920 : 물 공급라인
2000 : 폴리이미드 공급라인

Claims (5)

  1. 폴리이미드와 알칼리를 수용하여 가수분해 반응이 이루어지는 반응기 챔버와,
    상기 반응기 챔버와 내부가 연결 형성되어 상기 가수분해 반응의 생성물을 여과하여 여과액을 분리시키는 여과기와,
    상기 여과기의 투출구로부터 연결 형성되며, 상기 여과액에서 알칼리 수용액을 분리시키는 분리기와,
    상기 분리기의 투출구로부터 연결 형성되며, 상기 알칼리 수용액을 상기 반응기 챔버에 투입시키는 재투입 라인을 포함하며,
    상기 반응기 챔버는 상기 가수분해 반응이 서로 독립적으로 이루어지는 제1 반응기 챔버와 제2 반응기 챔버를 포함하며,
    상기 제1 반응기 챔버는 상기 여과기, 분리기 및 재투입 라인을 통하여 상기 제2 반응기 챔버와 연결 형성되고,
    상기 재투입 라인은 상기 분리기에서 분리된 알칼리 수용액을 상기 제2 반응기 챔버에 투입시키며,
    상기 제 1 반응기 챔버에서는 폴리이미드 1000 중량부에 대하여 480 내지 960 중량부로 알칼리가 투입되며,
    상기 제2 반응기 챔버에서는 폴리이미드 1000 중량부에 대하여 알칼리 80 내지 100 중량부와, 상기 재투입 라인에 의해 공급되는 상기 알칼리 수용액 3000 내지 4000 중량부가 투입되며,
    상기 분리기에 의한 침전물을 아세톤에 용해시키고 활성탄과 함께 교반시키는 교반기가 상기 분리기 내부 또는 외부에 연결된 것을 특징으로 하는 ODA 회수 장치.
  2. 삭제
  3. 제1항에 있어서,
    상기 반응기 챔버의 내부에 결합 형성되며, 상기 가수분해 반응이 이루어지도록 상기 반응기 챔버를 가열하는 열원과,
    상기 반응기 챔버의 내부와 연결 형성되며, 상기 열원에 의해서 기화된 상기 생성물의 증기를 포집하는 포집기를 더 포함하고,
    상기 포집기에 의해 포집된 상기 증기를 액화하여 상기 반응기 챔버에 투입하는 것을 특징으로 하는 ODA 회수 장치.
  4. 제1항에 있어서,
    상기 반응기 챔버의 내부와 연결 형성되며, 상기 반응기 챔버에 환원제를 공급하는 환원제 공급라인을 더 포함하는 것을 특징으로 하는 ODA 회수 장치.
  5. 제1항에 있어서,
    상기 분리기에 의한 침전물은 ODA를 포함하는 것을 특징으로 하는 ODA 회수 장치.
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