메틸포스포닐 디플루오라이드의 폐기 처리 방법

메틸포스포닐 디플루오라이드의 폐기 처리 방법{A DISPOSAL TREATMENT OF METHYLPHOSPHONYL DIFLUORIDE}

도 1은 본 발명에 사용될 수 있는 메틸포스포닐 디플루오라이드의 폐기 장치의 일례를 나타낸 도면이다.

도 2는 본 발명의 일례를 나타낸 작업 순서 도면이다.

본 발명은 인체에 유해하여 화학무기 금지기구에서 목록 1 물질로 지정된 메틸포스포닐 디플루오라이드(methylphosphonyldifluoride, DF)의 안전 폐기 방법에 관한 것이다. 좀더 구체적으로, 본 발명은 DF를 중성 수용액에서 가수분해하는 것을 특징으로 하는 DF의 폐기 처리 방법에 관한 것이다.

DF는 극히 유독한 부식성 물질로서 화학무기 금지 협약(Chemical Weapons Convention, CWC)에서 특정 화학물질의 목록 1 물질(Schedule 1)로 분류하고 있으며 이 물질들은 CW 협약에 따라 협약 발효 후 단계적으로 폐기하여야 한다. 목록 1 물질은 화학 무기에 사용되는 물질이거나 화학 작용제를 제조하는 전구체(precursor)로서 인체에 치명적이거나 무력화시키는 독성을 가지고 있다(화학무기 금지 협약 법령 자료집, 한국정밀화학공업 진흥회, 1997; 화학무기의 개발·생산·비축 사용 금지 및 폐기에 관한 협약, 외무부; 노경호, 박영광: 화학공업과 기술, 15(2), p125, 1997). 이에 따라, CW 협약 가입국들은 어떠한 형태로든 CWC에서 규정하는 화학물질에 관한 부속서에 따라 비축 또는 저장된 독성 화학 물질 또는 원료 물질을 지정 기간 내에 폐기하여야 한다. 여기서, "폐기"라 함은 화학물질을 근본적으로 비가역적인 방법에 의하여 화학 무기 생산에 부적합한 형태로 전환시키는 과정을 말한다.

일반적으로 DF의 증기는 자극성 냄새를 발하며 눈, 코, 목 및 폐에 고통스런 자극을 주며 과도 노출시 폐수종을 발생시킨다. 피부에 접촉하면 피부의 수분과 가수분해를 일으켜 HF가 생성됨에 따라 2∼3 도의 화상을 입을 수 있으며, 알콜과 반응하면 인체에 치명적인 신경 화학작용제를 제조할 수 있어 이원화 화학탄(Binary Chemical Munition)의 제조에 사용한다(MSDS, US Army ERDEC, 1995).

DF는 사린(isopropylmethyl phosphonofluoridate, GB) 등과 같이 취급 처리할 수 있다고 알려져 왔으나 이의 제독(de-toxification)과 안전 폐기에 대한 연구결과나 처리 방법이 잘 알려져 있지 않으므로, DF의 분해 특성은 주로 사린이나 유사 작용제의 연구 결과로부터 유추할 수 밖에 없다. 특히, 이와 같은 유기인계 신경 작용제는 아세틸콜린에스테라제 (acetylcholinesterase, AChE)의 억제(AChE의 활성 저해)를 통하여 중추 및 말초 신경계에 중요한 영향을 미치는데, 농약으로 사용되는 말라치온을 포함한 수십종의 살충제도 이러한 유기인계 화합물에 포함됨에 따라, 본 발명에서와 같은 DF의 가수분해 방법은 이러한 유사한 독성 물질의 제독 뿐만 아니라 폐기 방법에 안전하게 적용될 수 있다.

하지만, 유기인계 물질이나 DF는 공통적으로 산성이나 염기성 조건 하에서 신속히 반응하는 것으로 알려져 있으나, 이들의 분해반응 연구에는 감도가 크고 반응 또는 생성물을 신속히 분석할 수 있는 기법이 요구되고, 이러한 분석시에 P 및 F NMR을 체계적으로 이용하여야 하나 취급물질이 매우 유독하여 장비손상과 부식을 일으키므로 체계적인 연구가 곤란할 뿐만 아니라, DF는 CWC 지정 목록 물질로서 취급이 자유롭지 못하고 생산이 금지되어 있어 실험실적 연구도 활발하지 못하여, 이러한 물질들의 안전 폐기 방법은 잘 알려져 있지 않다. 그러나, 이러한 물질을 다량 보유하고 있는 국가들은 CW 협약에 따라 반드시 폐기하여야 하므로, 이러한 물질들의 안전 폐기 방법의 개발이 필수적으로 절실히 요망되어 왔다.

미 육군은 NaOH에 의한 중화 공정을 집중적으로 연구한 바 있으나 1982년 작용제의 기본 폐기 기술을 소각으로 결정한 이후 연구가 중단되었다. 이러한 염기성 중화 공정은 사린의 완전 파괴를 위하여 과량의 NaOH를 사용함으로써 다량의 부산물이 발생하며 가성소다 수용액과 사린을 혼합하는 반응기의 규모를 증대시킬 뿐만 아니라 중화 후 반응 생성물 중에는 디에스테르(diester)와 같은 불순물들이 포함되어 있어 완전 폐기 처리되었다고 볼 수 없었다. 얻어지는 디에스테르 물질 자체는 유독성은 크지 않으나 HF와 반응하여 원래물질로 전환될 수 있는 가능성까지 포함하고 있으므로, 과량의 가성소다를 투입하게 되어 다량의 폐기물을 양산하는 단점이 있었다.

사린이나 DF의 폐기 방법으로는, 이외에도 알콜 용액내에서 알칼리와의 중화 반응, 산-촉매 작용에 의한 가수분해 반응, 에탄올 아민과의 반응 등이 고려될 수 있으나, 공통적으로 다량의 유기물이나 염 등의 폐기물을 양산한다는 단점이 있고, 알카리나 산 촉매 등에 의한 염기성 또는 산성 반응에 의해 반응기 및 장치의 부식이 매우 증가되어 불리하며, 특히 산성 반응에서 부식 정도가 더욱 크다. 또한, 에탄올 아민 등의 반응에서는 최종 산화 과정에서 질소 산화물을 많이 발생시켜 폐기물의 양을 가중시키고, 장치 설비 크기가 증가되는 단점이 추가된다.

따라서, 본 발명은 CW 협약에 따라 이원화 화학탄 및 이의 제조에 사용되는 전구물질을 보유하고 있는 국가에서 다량 폐기할 것으로 예측되는 DF 및 DF 유사물질을 중성 수용액에서 가수분해함으로써, 염기성이나 산성 조건 하에서와 같은 다량의 폐기물 양산의 단점이 나타내지 않는 비교적 경제적이고 안전하게 메틸포스포닐 디플루오라이드를 폐기 처리할 수 있는 방법을 개발하는 데 그의 목적이 있다.

본 발명은 a) 메틸포스포닐 디플루오라이드(DF: methylphosphonyl-difluoride)를 가수분해하여 메틸포스포닐산(MPA:methylphosphonic acid)과 불산(HF: hydrogen fluoride)을 생성시킨 후에, b) 생성된 불산을 분리·회수하고, c) 반응기에 잔류하는 메틸포스폰산을 폐기 처리하는 것으로이루어지는 메틸포스포닐 디플루오라이드의 폐기 처리 방법을 제공한다.

본 발명에서, DF는 다음 반응식 1에 나타낸 바와 같이 중성 수용액으로 물을 첨가하면 즉시 가수분해되어 독성은 다소 약한 메틸포스포노플루오라이드산 (methylphosphono fluoridic acid: MF)과 HF을 생성시키고, 이 MF가 다시 서서히 가수분해하여 최종적으로 MPA와 HF로 분해된다.

상기 반응식에 나타낸 바와 같이, 본 발명에서는 1 단계로 DF를 가수분해하여 MF를 생성시킴으로써 독성을 완화시킨 후에, 2 단계로 추가 가수분해 반응을 통해 최종 생성물인 MPA와 HF를 생성시킨다.

이상과 같은 본 발명의 가수분해 반응시에는 메틸포스포닐 디플루오라이드와 물의 부피비가 바람직하기로는 1 : 1 이상, 좀더 바람직하게는 1 : 1.5 이상, 가장 바람직하게는 1 : 2.3 이상이 되고, 이 때, 바람직한 가수분해 반응 시간은 약 1 시간 이상 정도이다.

본 발명의 가수분해 반응에서는, DF 저장용 플라스틱 용기의 세척수(용기내의 저장 용액을 진공 흡입하여 제거하여 투입한 후 용기에 잔존하는 유독물질과 플라스틱 용기 내부를 배출 안전 수준까지 자동 세척한 저농도의 DF를 포함한 용기 세척수)를 최대한 이용하여, 외부로 방출시에 유발되는 공해를 방지할 수 있도록, 저장 후에 가수분해 용수로 직접 사용할 수 있으므로, 저장용기의 물세척에 따른 2차 오염을 방지하는 중요한 효과를 동시에 얻을 수 있다.

한편, 상기 가수분해 반응 단계후에 생성된 MPA 및 HF는 각각 분리 처리될 수 있는데, HF는 중화 처리되거나 증류에 의해 분리·회수될 수 있고, 반응기에 잔류하는 MPA 또한 중화 처리되거나 액상 소각 등에 의해 폐기 처리될 수 있다. 본 발명은 이와 같이 반응 생성물로부터 HF 용액을 분리함으로써 폐기물의 양을 감소시킬 뿐만 아니라, 회수 방법에 따라 폐기물로부터 귀중한 자원을 재이용할 수 있도록 한다는 장점이 있다.

본 발명의 가수분해 후 생성물 중 HF의 분리를 위하여 HF를 수산화칼슘 용액에 의한 중화 처리를 이용하여 제거할 수도 있는데, 생성되는 CaF ₂ 의 입자가 매우 작고 겔 상태로 존재하기 때문에 단시간내에 생성물을 완전히 여과, 제거하기에는 용이하지 않았으며 부수 장치가 소요되는 등의 단점이 있다. 이와는 달리, 증류에 의한 방법은 상압에서 이루어지기 때문에 공정이 단순하고 가수분해와 증류를 동시에 동일 반응기를 이용할 수 있어, 장치 이용상의 편리성이 도모되고 회수된 HF를 충분히 재이용할 수 있다는 장점이 있어 좀더 유리하다.

본 발명의 가수분해 반응의 최종 생성물은 부식성이 대단히 클 뿐만 아니라 금속과 반응하면 수소를 발생할 수 있으므로 화재 및 폭발의 위험이 있는데, 특히 HF는 유리나 콘크리트와 반응하여 품질을 저하시킬 수 있다. 또한, 상기 반응식 1에서 제 2 단계의 가수분해 반응이 가역반응이기에 물이 부족한 경우, 유해한 MF가 다시 생성되기도 한다. 따라서, 본 발명에서는 상기 공정중에, 특히 최종 가수분해 생성물인 MPA와 HF 혼합물에, 물을 주기적으로 추가 공급하고, HF를 상압 증류로 분리·회수하는 것이 바람직하다. 이러한 방법을 통해 본 발명은 DF를 CWC에서 요 구하는 바와 같이 비-가역적인 방법으로 안전하게 완전히 폐기할 수 있다. 이 때 회수된 HF는 그 자체로 또는 NaF 형태로 전환되어 재이용될 수 있다.

이같은 본 발명의 증류 단계는 원하는 회수율에 따라 반복적으로 연속 수행함으로써 불산의 회수율을 증진시킬 수 있다. 본원발명은 가수분해와 증류 반응을 동일 반응기에서 상압으로 연속 수행할 수 있는 경제적으로 유리한 효과가 있다.

한편, 본 발명의 증류 단계 이후에는 MPA는 흡습성의 고체로 잔류하게 된다. 이 물질은 CWC에서 목록 2 물질로 지정되어 있어 재사용 또는 재활용이 불가능하므로, 바람직하게는, 동일한 반응기에서 물로 최대한 용해시켜 별도의 저장조에 수집한 후 고온에서 액상 소각함으로써 원래 물질을 CWC에서 요구하는 바와 같이 비-가역적인 방법으로 안전하게 완전히 폐기할 수 있다. 또한, 본 발명에 생성된 MPA는 이외에도 중화 처리 후에 폐기 처리될 수도 있다.

본 발명은 위와 같이 단일 반응기를 이용하여 1 단계 가수분해, 2 단계 HF의 증류 및 3 단계로 물을 주입하여 MPA를 용해한 후 소각하는 방법을 채택함으로써 유독 물질인 DF를 가수분해하여 독성을 완화하는 한편, 가수분해를 통하여 F 이온을 제거함으로써 불소가 다량 함유되어 있는 DF(38 wt％)를 직접 소각할 경우 F 이온과 고온에 의한 소각로 내화재의 내구성 감소를 방지하고, HF의 대기배출 기준 (3ppm)을 만족하기 위한 공기 정화 장치의 부하를 감소시켜 소각 시스템의 안정적 운영을 도모하는 한편, 가수분해와 반응 생성물로부터 MPA와 HF를 분리, 회수하여 HF는 재활용하며, MPA 등 중간 발생 폐기물을 소각 시스템에 연결하여 안전하게 처리할 수 있도록 경제적인 DF의 안전 폐기 처리 시스템의 구현하는 장점이 있다.

일반적으로, DF 처리를 위한 작업장내의 안전 기준은 미육군(US Army ERDEC, MSDS, June 1995) 기준에 따라 0.008 mg/m ³ 를 적용하고 규정 농도를 초과하면 자동경보와 함께 중앙 제어 장치에 신호과 전송되도록 고감도의 MINICAM 측정 센서를 DF 투입구, 반응기 주위 및 DF 처리장에 설치할 수 있다.

한편, DF는 두가지 타입(타입 I 및 II)이 있으며, 타입 II에는 안전 저장을 위하여 원료 물질에 안정제가 2 몰％ 포함되어 있다(미 군사 규격 MIL-M-51500, Methyphosphonic Difluoride, Apr., 1985). 따라서, 가수분해 후 수용액 중에 존재하는 주요 물질은 상기 반응식 1의 HF 이외에 미량의 미반응된 MF와 DF에 혼합되어 있는 안정제가 존재할 것으로 예측된다. 그러나, 본 발명의 가수분해 생성물인 MPA와 HF의 혼합물 중 MPA는 휘발성이 전혀 없는 흡습성 고형물질이고 HF는 전술한 바와 같이 물과의 공비 증류(112 ℃에서 무게비 38.2 wt％ 정도)를 통해 분리 가능하므로, 안정제 등은 고형물질로서 증류 후 MPA와 함께 소각 등의 후처리를 통해 제거할 수 있다.

본 발명의 일례는 도 1에 나타낸 바와 같이 매우 간단한 장치를 사용하여 수행할 수 있다. 가수분해 반응 장치는 사용의 테프론 처리된 반응기와 유체 이송 시스템 및 주변 장치(온도, 압력, 유량계 등)와 저장조가 필요하다. 가수분해 반응은 상온에서도 비교적 신속히 이루어지며 가수분해 반응물인 MPA와 HF 혼합물 중 MPA는 휘발성이 전혀 없는 흡습성 고형 물질이고 HF는 물과 공비점을 형성하므로 HF의 분리가 가능하다는 점에 착안하여, DF를 가수분해한 후 상압에서 공비 증류를 통하 여 HF를 분리 회수할 수 있었다. 그러나, 반응물질이나 생성물질은 모두 부식성이 대단히 크고 가수분해 반응 종료와 동시에 반복 증류가 가능하여야 하므로 테프론 반응기 또는 테프론 적층 처리된 반응기를 사용하여야 하며, 반응후 증류시 온도를 상승시키기 위하여 반응기 외부에 열 매체 오일이 순환되는 반응기를 사용하고 응축기 및 각종 이송 파이프 라인은 상용의 테프론 라이닝 관을 사용하는 것이 바람직하다.

DF의 가수분해 전/후 분자 구조 및 반응 용액에 존재하는 MF와 MPA의 몰 백분율은 핵자기공명장치(NMR)로 측정하였으며 DF의 분해율은 신뢰도를 높이기 위하여 ¹⁹ F NMR을 기준으로 하였다. DF 및 HF의 농도 분석은 미 EPA 공인 이온 크로마토그래피(IC)로 분석하였다.

이하, 다음 실시예를 들어 본 발명을 더욱 상세히 설명하지만 본 발명의 범위가 이 실시예로 한정되는 것은 아니다.

＜실시예 1＞

중성 수용액에서 DF의 가수분해 및 상압 증류

실온에서 파이렉스 유리 용기에 DF 및 물을 부피비로 각각 50:50(1:1), 40:60(1:1.5), 30.1:69.9(1:2.33) 및 29.9:70.1(1:2.34)의 4 가지 조건으로 가수분해하고 NMR로 DF의 분해 반응을 측정하였다. DF의 가수분해는 발열 반응으로 반응기 내부 온도는 실온에서 ∼70 ℃까지 상승하였다. 반응후 일정 시간 간격(1/2/3/5 분 등)으로 시료를 채취하고 D ₂ O에 희석하여 가수분해의 진행 정도를 측정하였다. 실험결과를 다음 표 1에 나타내었다.

실험 결과, 물에 대한 DF의 부피비가 동일한 경우, 즉, H ₂ O/DF가 약 1.0 이상인 경우에는 반응시간이 증가함에 따라 DF의 분해율이 증가하였으며, 부피비가 약 1.5(무게비 약 1.1) 이상에서는 반응 시간에 관계없이 5분 이내에 DF가 93％ 이상 분해되었으며, 반응 시간을 증가시키면 완전 분해되었다. 이때, 경우에 따라, MF가 약 5 mol％ 존재하기도 하였다.

반응 종료 후의 온도는 70∼90 ℃로 상승되었고 투입된 물의 양이 많을수록 온도가 낮았다. 반응 후 상온에서 백색 침전이 생성되기도 하였으며, 분석 결과 MPA의 결정이었다. H ₂ O/DF의 부피비가 약 2.3 이상인 경우에는 백색 침전이 전혀 발생되지 않았다.

＜실시예 2＞

HF의 분리 및 회수

상기 실시예 1과 같이 가수분해가 완료된 후에, 열매체를 이용하여 상기 반응기 내부에 들어 있는 열선의 온도를 상승시켜, 내부 용액의 온도를 95∼120 ℃로 유지한 후 증류를 수행하였다. 이러한 증류에 의한 F 이온의 회수율은 처음 3∼4 시간 동안은 급격히 상승하였으나 그 후에 완만히 상승하여 10 시간 소요후에 99％의 회수율을 나타내었으며, 13 시간 동안의 증류에 의한 HF 회수율은 100％에 근접하였다.

반응 생성물 분석 결과, 가수분해 반응이 완료된 시료에서는 HF와 MPA만 검출되었으며 MF는 검출되지 않았으나, 증류 과정 중 물이 거의 제거된 상태에서는 MF가 상당량 검출되어 물이 부족하면 상기 반응식 1의 (2) 단계, 역반응이 진행된다는 것을 알 수 있었다. 하지만, MF가 상당량 포함된 시료의 경우, 반응기에 끓는 물을 추가해주면 MF가 즉시 MPA와 HF로 다시 분해되었다. 따라서, 이상과 같은 MF가 다량 포함된 시료나 증류시 MF가 생성되는 경우에도, 재증류를 위하여 가온 상태에서 물을 주기적으로 공급하여 연속 증류함으로써, 20 wt％ 이상의 농도를 갖는 HF를 높은 회수율로 얻을 수 있었다. HF의 증류 결과는 다음 표 2에 나타낸 바와 같다.

＜실시예 3＞

파일럿(Pilot) 장치에서 DF의 가수분해 및 HF의 분리·회수

테프론 코팅한 용량 100 L 반응기에 물 42 L를 투입한 후 DF 38 L(51.7 kg)를 일정 속도로 투입하였다. 혼합액을 약 1 시간 교반하여 가수분해를 완료한 후 반응기 내부 온도를 상승시켜 증류를 시작하였다. 약 3시간 동안에 걸친 1차 증류후에, HF의 약 70％가 회수되었으며 그 후 반응기에 일정량의 물을 주기적으로 투입하여 재증류하였으며 증류 과정에서 불소 제거율이 90％ 이상 될 때까지 반복하였다. 재투입 물의 양은 5 L씩 투입하였으며 물의 양을 증가시키면 증류 시간이 증가하였다. 가수분해 결과 반응기 내부 온도는 실온에서 60∼70 ℃까지 상승하였다. 반응 1 시간 후 반응기 내부의 열선에 열 매체를 이용하여 내부 온도를 95∼120 ℃로 유지한 후 증류하였다. 증류 소요 시간에 따른 불소 이온의 제거율은 10 시간 증류후 약 96∼98％이였다. HF의 증류 결과는 다음 표 2에 나타낸 바와 같다.

가수분해 반응물의 분석 결과 MF는 검출되지 않았으나 증류 과정 중 물이 증발된 상태에서는 MF가 검출되었다. 따라서, 물이 부족하면 MPA와 HF가 MF로 재생되는 반응식 1의 (2) 단계의 역반응이 진행됨을 알 수 있었으며 끓는 물을 넣으면 즉시 MPA와 HF로 분해됨에 따라 증류 과정 중 생성되는 MF는 재증류를 위하여 가온 상태에서 물을 추가하였다. 위 실시 결과 DF의 최적 가수분해 및 증류시간은 8∼10 시간으로 이후 불소가 96％ 이상 제거되었으며 일반 습식 세정 장치(벤츄리 및 충전탑 세정기)가 부착된 상용의 액상 소각로를 이용하여 MPA 소각 실험 결과 연도 배출 가스 중 HF 배출 기준을 만족하였다.

＜실시예 4＞

산업 규모에서 DF의 가수분해 및 HF의 분리·회수

테프론 처리된 상용 반응기를 이용하여 1일 DF 440 kg 처리 목표로 2 대의 반응기에 나누어 가수분해하고 반응 과정에서 생성된 HF를 90％ 이상 제거할 수 있는 연속 증류 방법을 채택하고 실시하였다. 각각의 반응기에 234 L의 물을 투입한 후 10 분에 걸쳐 DF 162 L(220 kg)을 주입하고 가수분해가 완전히 이루어지도록 1 시간 교반하였다. DF 220 kg의 가수분해가 완전히 진행되면 반응기내에는 MPA 211 kg, 물 154 kg과 HF 88 kg이 존재하며 이들 혼합물을 공비증류 방법에 의하여 HF와 투입된 물을 제거하였다. MPA는 단독 존재시 상온에서 응고되므로 물에 대한 최대 용해도(33 wt％)까지 희석수를 공급하여 용해시킨 후 별도의 저장 탱크에 저장한 후 액상 소각하였다. 소요 유틸리티는 열매체 보일러 및 HF 냉각탑을 부착하여 가수분해 후 HF와 물의 증류에 이용하였으며 반응전 열 매체 보일러를 가동하여 열 매체의 온도를 160 ℃로 유지하였다.

가수분해는 반응기에 연결된 밸브를 열어 장비내의 비응축성 가스를 제거하고 반응물 투입시 발생되는 가스는 세정탑을 통과시켜 대기로 방출되지 않도록 하였으며, 자동 유량 장치를 달아 유량을 산정하고 DF의 투입이 완료된 시점부터 30 분간 교반하여(60 rpm) 가수분해가 완전히 이루어지도록 하였다. 가수분해는 발열반응으로서 반응 종료 시점에는 60∼70 ℃까지 상승하였다. 이때부터 반응기에 열유체를 공급하여 30 분내에 105 ℃까지 가열하였다. 1차 증류에서는 생성된 HF의 약 70％와 가수분해에 소모량을 제외한 물 155 kg, 즉 217 kg의 28.5 wt％ HF 용액을 회수하였다. 내부 온도가 105 ℃에 도달하면 초류분이 유출되며 이때부터 2차 증류가 시작된다. 2차 증류는 25∼30 분 간격으로 물을 각각 10 L씩 공급하면서 16 회 반복하였다. 물 10 L의 증류시간은 약 25 분 소요되어 각각 1 회 물 투입 및 증류시간은 30 분이 소요되었다. 1차 증류시 HF의 회수율은 약 70％이었으나 2차 증류의 횟수를 증가시키면 96％ 이상 회수가 가능하였다. 본 실시예에서는 최종 소각 물질인 MPA를 기준으로 소각로의 부하와 HF 허용 기준 등에 따른 경제성을 감안하여 최적 증류 횟수를 조절하여 실시하였다. 작업 순서 및 방법은 도 2에 나타낸 바와 같다. HF의 증류 결과는 다음 표 2에 나타내었다.

이상에서 설명한 바와 같이 본 발명에 따르면, 유독 물질인 DF를 중성 수용액에서 가수분해하여 1차로 독성을 완화하여 취급을 용이하게 하는 한편, DF에 다량 포함된 F 이온을 제거하여 소각 등 후처리 장치의 부하를 줄이고 가수분해 반응 생성물로부터 HF를 분리, 회수하여 재활용할 수 있으며, 잔류하는 MPA는 물로 희석하여 별도 저장 후 액상소각 또는 중화 등 각종 후처리 방법으로 발생 폐기물을 안전하게 처리할 수 있는 방법으로서, 폐기물의 발생을 최소화함과 동시에 유해물질인 DF를 CWC에서 요구하는 비가역적 수준까지 안전하게 완전 폐기할 수 있다. 이와 같이 DF의 가수분해 반응후에 생성물로서 얻어지는 HF는 산업적으로 충분히 이용 가능한 물질로서, 자체 수용액 상태로서 또는 NaF로 전환하여 이용 가능할 수 있으 므로, 환경 및 경제성을 고려하였을 때, 본 발명이 갖는 산업상의 파급 효과는 매우 클 것이라 하겠다.

본 발명의 이 모든 반응은 단일 반응기를 이용하여 처리할 수 있음으로써, 전체 공정이 매우 단순화되고 사용이 용이할 뿐만 아니라, 기존의 매 단계마다 존재하였던 폐수의 배출이 전혀 없는 무방류 시스템으로 운영할 수 있는 장점이 있다. 이와 더불어, 본 발명에서는, DF를 저장하였던 고밀도 폴리에틸렌 용기 자체는 내용물을 자동 투입 배출 후 안전하게 폐기할 수 있도록, 폐기 처리 기준을 만족시킬 수 있을 때까지 물로 자동 분무 세척한 후, 이렇게 얻어진 저농도의 DF가 포함된 세척 폐수를 가수분해 반응을 위한 공급수로 직접 사용할 수 있어 독극물 폐수의 방출이 근본적으로 차단된 폐수 무방류 시스템 운영 또한 가능하다.

특히, 본 발명은 실험실적 연구(실시예 1 및 2)와 함께, 파이럿 단위(실시예 3) 및 산업 규모상에서의 실험(실시예 4) 모두를 통해 경제성 및 안전 폐기 효과상의 바람직한 결과를 성취해냄으로써, 그의 산업상 이용 가능성에 대한 효과상의 우수성을 명확히 알 수 있다.