폐분체도료 내 중금속(납, 크롬) 제거를 위한 용매 분리 및 재활용 기술 연구 (Study on Solvent Separation and Recycling Technology for the Removal of Heavy Metals (Pb, Cr) in Waste Powder Coatings)

서지정보

· 발행기관 : 한국산학기술학회
· 수록지 정보 : 한국산학기술학회논문지 / 26권 / 6호 / 98 ~ 105페이지
· 저자명 : 박동규, 윤신헌, 박정몽

초록

본 연구는 폐분체도료 내 중금속(납, 크롬) 제거 및 수지 재활용 가능성을 평가하기 위해 DCM과 TFA 용매를 활용한 용매 분리 공정을 수행하였다. SEM-EDS 및 ICP 분석을 통해 용매별 중금속 제거 효과와 수지 추출 효율을 비교한 결과, 분리된 수지 내 납과 크롬 함량이 각각 92.4%, 91.2% 감소하여 90% 이상의 중금속 제거가 가능함을 확인하였다. 이는 기존의 소각 및 기계적 재활용 방식과 비교했을 때 화학적 처리를 통한 보다 효과적인 중금속 제거 방법을 제시한다는 점에서 중요한 의미가 있다. 또한, 용매별 수지 추출 효율은 DCM 67%, TFA 84.2%로 나타났으며, 이는 TFA의 강한 산성 특성이 수지 가수분해를 촉진하고 안료에서 다공성 구조를 형성하는 데 영향을 미쳤기 때문이다. SEM-EDS 분석 결과, TFA 처리는 안료 내 중금속이 특정 부위에 집중적으로 잔류하는 현상을 유발하는 것으로 나타났다. 이는 용매 선택이 폐분체도료 재활용 공정의 효율성과 중금속의 최종 분포 및 처리 방식에 중요한 영향을 미칠 수 있음을 시사한다. TFA는 강한 산성을 띠므로 환경 및 작업 안전성을 고려해야 하며, 산업적 적용을 위해 용매 회수 및 재사용 시스템 구축이 필수적이다. 이를 해결하기 위해 추가적인 공정 최적화 및 친환경적인 용매 회수 기술 개발이 필요하다. 본 연구는 폐분체도료의 친환경적 재활용과 중금속 저감 처리를 위한 새로운 화학적 접근법을 제시하며, 소각 시 발생하는 다이옥신 배출 저감 효과도 기대할 수 있다. 향후에는 공정 경제성과 지속가능성을 높이기 위한 추가적인 기술 개발이 필요하다.

영어초록

This study investigated a method for removing heavy metals, specifically lead (Pb) and chromium (Cr), from waste powder coatings while simultaneously facilitating the recycling of resin using dichloromethane (DCM) and trifluoroacetic acid (TFA). ICP-OES and SEM-EDS analyses confirmed that removal efficiencies exceeded 90% (Pb 92.4% and Cr 91.2%). Resin extraction rates were 67% for DCM and 84.2% for TFA, highlighting the superior dissolution ability of TFA. However, due to its strong acidity, TFA requires careful handling, safety measures, and solvent recovery strategies to minimize its environmental impact. SEM-EDS imaging revealed that TFA-induced resin hydrolysis resulted in a porous pigment structure, which concentrated residual heavy metals, and thus, demonstrated the critical effect of solvent selection on recycling efficiency. This study proposes an eco-friendly approach to waste treatment that mitigates dioxin emissions while enhancing resource recovery. Future research should focus on optimizing large-scale applications and developing sustainable solvent recovery processes to improve economic and environmental viability.

참고자료

· 없음