염산: 성질, 생산 및 용도

무리아산(muriatic acid)이라는 별칭으로도 알려진 염산(Hydrochloric acid)은 화학식 HCl로 표기되는 강한 무기산 용액입니다. 무색의 액체이며 자극적인 냄새가 나고 피부, 눈, 금속에 대해 매우 강한 부식성을 가집니다.

발견의 역사

15세기 독일의 연금술사 발렌틴(VALENTIN)은 녹반(FeSO₄·7 H₂O)을 일반 소금과 함께 가열하였습니다. 그 결과, 그는 ‘소금의 영(spirit of salt)’이라고 불리는 물질을 얻었습니다.

17세기에 글라우버(GLAUBER)는 소금과 황산을 결합하여 염산을 합성했습니다. 1790년 데이비(DAVY)는 수소와 염소의 합성을 통해 염화수소가 수소와 염소로 구성되어 있음을 밝혀냈습니다.

같은 해, 르블랑(LEBLANC)은 자신의 이름을 딴 소다 생산 공정을 발견했습니다. 이 공정은 소금을 황산과 반응시키는 과정을 포함하며, 그 과정에서 염화수소가 방출되었습니다. 초기에는 원치 않는 부산물로 여겨져 상당한 양이 대기 중으로 방출되었습니다.

그러나 1863년 알칼리법(Alkali Act)이 제정되면서 영국의 소다 생산자들은 방출되는 염화수소를 물에 녹여야만 했고, 이는 생산된 산의 광범위한 산업적 이용으로 이어졌습니다. 염산으로 활용되지 못한 과잉 염화수소는 염소로 산화되었습니다.

염화수소의 산업적 합성은 20세기 초 클로르-알칼리 전해 공정의 발전과 함께 본격화되었습니다. 이 방법은 염화물과 황산 또는 황산수소나트륨 사이의 반응에 기반한 기존 방법보다 더 순수한 제품을 생산할 수 있게 해주었습니다.

오늘날 이러한 공정들은 에틸렌으로부터 염화비닐을 생산하는 것과 같은 염소화 공정에서 부산물로 발생하는 막대한 양의 염화수소로 인해 점차 그 비중이 줄어들고 있습니다. 또한, 환경 보호에 대한 관심이 높아짐에 따라 염소 함유 폐기물의 소각 과정에서 발생하는 가스로부터 염산을 회수하는 방식도 주목받고 있습니다.

1. 염산의 물리적 성질

염화수소(HCl)는 표준 상태에서 투명한 기체로 존재하며, 강한 냄새가 나고 호흡기 점막에 매우 강한 부식성을 미칩니다.

염화수소의 주요 물리적 성질은 다음 표와 같습니다.

성질	값
몰 질량	36.461 g/mol
녹는점	-114.22 °C
끓는점	-85.05 °C
증기 밀도	1.639 g/L
액체 밀도	1.18 g/mL
임계 온도	51 °C
임계 압력	81.6 bar

2. 염산의 화학적 성질

염화수소는 약 1500 °C까지 열적으로 안정하며, 그 이상의 온도에서는 상당한 해리가 일어납니다. 완전히 건조된 상태의 염화수소는 반응성이 제한적이며, 연강(mild steel)에 대한 부식성도 거의 나타나지 않습니다.

또한, 무수 염화수소를 포함하는 반응에는 일반적으로 촉매가 필요합니다. 반대로 염화수소가 물과 같은 극성 용매에 용해되면 강력한 산으로 변하여 반응성이 매우 높은 시약이 됩니다.

염화수소의 물에 대한 용해도는 매우 높으며, 용해 시 상당한 양의 열을 방출합니다. 이로 인해 형성된 염산은 매우 공격적이고 강력한 부식성을 띠게 됩니다.

염산은 상업적으로 이용 가능한 대부분의 금속과 합금을 다양한 정도로 부식시킬 수 있습니다. 따라서 금속 장비는 적절한 비금속 라이닝이나 비금속 건설 재료를 사용하여 보호해야 합니다.

정밀하게 정의된 조건 하에서는 탄탈륨이나 하스텔로이 B(Hastelloy B)와 같이 내식성이 매우 높은 니켈 합금을 사용할 수 있습니다. 그러나 비귀금속들은 용해되어 수소 가스를 발생시킵니다.

3. 염산(HCl)의 생산

자연계에서 유리된 상태의 염화수소는 매우 낮은 농도로만 존재합니다. 성층권에서는 약 10^–11 부피 퍼센트 수준으로 검출되었습니다.

반면, 무기 염화물은 널리 분포되어 있으며, 염소는 지각에서 11번째로 풍부한 화학 원소입니다. 특히 암염과 같은 알칼리 금속 및 알칼리 토금속 염화물은 염화수소나 염산 생산의 주요 원료로 사용됩니다.

이러한 생산 방법에는 염소나 염소화 유기 화합물과 같은 중간 물질을 거치는 공정들이 포함됩니다.

자연적으로 염화수소는 화산 폭발이나 지하 가스 방출 시 발생합니다. 이때 발생하는 염화수소의 양은 이산화황의 양에 필적할 수 있습니다.

염산은 포유류의 위액에 자연적으로 존재하며, 인간의 위장 내 농도는 약 0.1 mol/L입니다.

3.1. 염산(HCl)의 제조 방법

염화수소(HCl)는 다음과 같은 여러 반응을 통해 제조됩니다.

원소로부터의 합성: 수소 가스와 염소 가스가 결합하여 염화수소 가스를 형성합니다.

H₂ + Cl₂ → 2 HCl
금속 염화물과 황산의 반응: 소금과 같은 금속 염화물을 황산 또는 황산수소염과 반응시켜 염화수소를 얻습니다.

금속 염화물 + H₂SO₄ → HCl + 금속 황산염
염소화 공정의 부산물: 디클로로메탄, 트리클로로에틸렌, 퍼클로로에틸렌 또는 염화비닐과 같은 다양한 염소화 유기 화합물 생산 과정에서 일련의 반응을 통해 부산물로 형성됩니다.

C₂H₄ + Cl₂ → C₂H₄Cl₂

C₂H₄Cl₂ → C₂H₃Cl + HCl
함수 중금속 염화물의 열분해: 금속 처리 공정에서 발생하는 폐산액(spent pickle liquor)에 포함된 함수 중금속 염화물의 열분해를 통해 얻을 수 있습니다.
염소화 유기 폐기물의 소각: 염소화 유기 폐기물을 소각할 때 결과물로 염화수소가 생성됩니다.

C₄H₆Cl₂ + 5 O₂ → 4 CO₂ + 2 H₂O + 2 HCl

오늘날 염화수소의 주요 공급원은 염소화 공정에서 얻어지는 부산물입니다. 필요한 정제 수준은 용도에 따라 다르며, 현재 폐기물로부터 염화수소를 회수하는 비율이 증가하고 있습니다.

또한, 프리델-크래프트(Friedel-Crafts) 촉매의 가수분해와 같은 원치 않는 반응에서도 염화수소가 형성될 수 있습니다.

AlCl₃ + 3 H₂O → Al(OH)₃ + 3 HCl

3.2. 염산(HCl)의 산업적 생산

3.2.1. 수소와 염소로부터의 생산

염화수소를 생산하는 가장 간단한 방법은 원소 성분으로부터 직접 합성하는 것이며, 이를 통해 고순도 제품을 얻을 수 있습니다. 이 반응은 매우 강력한 발열 반응으로, 표준 반응 엔탈피(ΔH)는 -184 kJ입니다.

수소와 염소의 혼합물은 광범위한 조성 범위에서 매우 폭발적일 수 있음을 유의해야 합니다. 빛이 폭발의 유발 인자가 될 수 있으므로, 산업 공정에서는 반응성 혼합물이 형성되지 않도록 주의해야 합니다.

산업적 생산에서는 염소와 수소를 각각 동심원 튜브를 통해 연소실로 공급하는 버너가 사용됩니다. 점화되면 염소는 수소 존재 하에 연소되어 2000 °C 이상의 온도에서 조용하고 뜨거운 불꽃을 생성합니다.

실리카는 버너용 건설 재료로 효과적임이 입증되었습니다. 때로는 수냉식 주철이나 강철, 또는 흑연이 사용되기도 합니다.

일반적으로 버너는 원통형 연소실 바닥에 위치하며 불꽃은 수직 위쪽을 향합니다. 연소실 자체는 강철로 제작되고 내화 벽돌로 라이닝됩니다. 적절한 크기와 모양의 냉각 섹션이 연소실에 연결됩니다.

반응물이 매우 습하거나 오염된 경우 실리카나 흑연과 같은 내식성 재료를 사용해야 합니다. 기존 제조 공장들은 주로 탄소강을 사용하여 건설되며, 생산된 염화수소는 수성 염산이 응축되지 않는 온도까지만 수냉됩니다.

주요 오염 물질은 수소의 수분과 염소의 산소입니다. 이산화염소(Cl₂O)나 이산화탄소와 같은 산소 화합물도 물을 형성하여 문제를 일으킬 수 있습니다.

원료의 혼합 비율은 생산된 염화수소의 용도에 따라 조정됩니다. 수소나 염소를 약간 과량으로 사용할 수 있습니다. 정확히 등몰량(equimolar)으로 혼합하는 것은 권장되지 않는데, 이는 반응이 완전히 정량적으로 일어나지 않아 폭발성 혼합물을 방지하기가 더 어렵기 때문입니다.

제어 편차는 수소 과량과 염소 과량 사이를 간헐적으로 오가게 하여 일시적인 폭발성 혼합물 발생을 초래할 수 있습니다. 일반적으로 염화수소 내의 수소는 염소보다 문제를 덜 일으키므로 보통 1-2% 정도의 수소를 과량으로 사용합니다. 원료의 순도에 따라 염소가 전혀 없는 염화수소를 얻을 수 있으며, 이때 과잉 수소만이 유일한 불순물이 됩니다.

이 고순도 염화수소는 매우 순수한 염산을 생산하는 데 사용되거나 액화될 수 있으며, 강철 파이프라인을 통해 건조 가스 상태로 사용자에게 직접 공급될 수도 있습니다.

합성로와 냉각기에 강철을 사용하는 것은 매력적인 옵션입니다. 이를 통해 염소와 수소의 압력, 파이프라인의 온도 및 압력에 따라 결정되는 높은 압력 하에서 운전이 가능해집니다.

수성 염산의 응축을 방지할 수 있을 만큼 충분히 낮은 압력이나 충분히 높은 온도를 유지하는 것이 중요합니다. 예를 들어 휠스(H€uls)에서 운영되는 강철 로는 각각 하루에 30-40톤의 염화수소를 생산할 수 있습니다.

생성된 염화수소 가스는 최대 0.7 MPa의 압력과 50 ppm(부피 기준) 미만의 수분 함량을 가지므로 공장에서 이송할 때 강철 파이프를 사용해야 합니다.

화학적으로 관련된 공정으로는 염소와 탄소(코크스 형태) 및 수증기의 반응이 있습니다.
C + 2 H₂O + 2 Cl₂ → 4 HCl + CO₂

또 다른 관련 공정은 염소와 이산화황 및 물의 반응입니다.
SO₂ + 2 H₂O + Cl₂ → 2 HCl + H₂SO₄

3.2.2. 금속 염화물과 황산의 반응

황산염 공정은 에너지 소비가 큰 것이 특징입니다. 따라서 에틸렌으로부터 염화비닐을 생산할 때처럼 막대한 양의 염화수소를 부산물로 생성하는 염소화 공정에 비해 그 중요성이 점차 감소하고 있습니다.

또한, 황산염법으로 만든 염산이 더 고순도라는 주장은 더 이상 유효하지 않습니다. 이제는 부산물로 얻은 산도 고품질 표준을 충족할 수 있을 만큼 충분히 정제할 수 있기 때문입니다. 여기서는 가장 중요한 황산염-염산 공정만 다루겠습니다.

소금과 농축 황산 사이의 반응은 비교적 낮은 온도(150-300 °C)에서 일어나며, 염화수소와 황산수소나트륨이 형성됩니다. 후자는 최소 550-600 °C의 온도에서 과잉의 소금과 반응하여 중성 황산나트륨을 생성합니다. 황산수소나트륨을 시작 물질로 사용하는 것도 기술적으로는 가능하지만, 높은 온도(600-800 °C)와 에너지 소비로 인한 비경제성 때문에 중단되었습니다.

현재는 황산이 유일한 시작 물질입니다. 만하임(Mannheim) 공정에서는 황산나트륨이 생산되는 반면, 베를린(Berlin) 염산 공정에서는 황산수소나트륨이 활용됩니다.

만하임 공정에서는 벽돌로 라이닝되고 외부에서 가열되는 머플로(muffle furnace)를 사용합니다. 이 로에는 반죽 상태의 물질이 덩어리지는 것을 방지하고 생성된 황산나트륨을 제거하기 위한 긁어내기 기능이 있는 교반 메커니즘이 포함되어 있습니다.

염화수소는 머플 측면을 통해 배출되며 팬에 의해 다음 단계로 이송됩니다. 이때 로 내부는 약간 감압된 상태를 유지합니다.

로에서 배출되는 배기가스 혼합물에는 공기, 황산 안개, 미세 소금 입자와 함께 최대 85%의 염화수소가 포함되어 있습니다. 일반적으로 이 가스는 코크스 및 활성탄 필터링, 습식 세정 또는 화학 반응을 포함한 여러 정제 단계를 거칩니다.

베를린 염산 공정은 만하임 공정보다 훨씬 높은 순도의 염화수소 가스를 생산합니다. 소금과 황산의 반응은 주철 레토르트 내에서 약 300 °C의 용융 황산수소나트륨 상태에서 일어납니다.

대신 염화칼륨을 사용할 수도 있는데, 이 경우 염화수소와 황산수소칼륨이 생성됩니다. 이 공정은 생성된 칼륨염(KHSO₄ 및 K₂S₂O₇)이 주요 제품이고 염화수소는 부산물로 간주되므로 여전히 어느 정도 상업적 의미를 가집니다.

레토르트에서 나오는 가스는 장비의 누출 방지 성능이 우수하고 작동 온도가 낮아 황산 안개 수준이 낮기 때문에 더 농축되어 있습니다.

3.2.3. 염소화 부산물로서의 회수

염화수소와 염산의 주요 공급원은 염소화 공정의 부산물입니다. 특히 1,2-디클로로에탄을 열분해하여 염화비닐을 생산하는 공정이 염화수소 생산의 가장 큰 비중을 차지합니다.

발생 및 소비되는 염화수소의 양은 상당하며, 많은 시설에서 시간당 약 10,000 m³(연간 약 140,000톤) 이상을 생산합니다.

따라서 염화수소는 이를 원료로 사용하는 화학 공장에 직접 공급되는 경우가 많습니다. 염화수소의 저장 용량은 일반적으로 작기 때문에 생산율과 소비율의 균형을 유지하는 것이 매우 중요합니다.

생산 문제나 시장 변동이 발생할 경우를 대비해, 예비 생산 용량이 확보되어 있어야만 공장이 계속 가동될 수 있습니다. 생산과 소비 사이의 단기적인 불균형을 해결하기 위해 액체 염화수소 완충 저장소가 사용됩니다.

**그림 1**: 수용액 흡수법을 이용한 염소화 반응의 부산물인 염화수소 회수 공정 흐름도
a) 염화수소 흡수탑; b) 염소화 탄화수소 탈착탑; c) 염화수소 탈착탑

유기 염소화 공정을 통해 생산된 염화수소는 다음과 같은 다양한 처리 방법을 거칠 수 있습니다.

염소화 탄화수소의 단순 응축: 기체로 공급되는 염화수소 내에 잔류 염소화 탄화수소나 다른 부산물이 있어도 문제가 되지 않는 경우에 사용됩니다. 정제 수준은 응축 압력과 온도에 따라 달라집니다.
증류를 통한 염화수소의 분리 및 정제: 더 순수한 제품이 필요한 경우 액화 가스의 분별 증류를 사용합니다. 예를 들어 1,2-디클로로에탄의 열분해 생성물은 액화된 후 증류를 통해 염화비닐과 염화수소로 분리됩니다.
염화수소의 수성 흡수: 이 방법은 염산을 중간 제품으로 생산하지만 건설 재료와 관련된 어려움이 있습니다. 그러나 불소 중합체의 도입으로 이러한 문제들이 상당 부분 완화되었습니다.

염화수소는 물이나 20 wt % 염산 용액을 사용하여 흡수할 수 있습니다. 최종 제품으로 30-35 wt % 염산을 생산하는 것이 목적일 때는 물이 적합합니다. 산에 대한 수요가 충분하지 않으면 20% 공융 혼합물(azeotrope)을 흡수에 사용하여 산의 농도를 30-35 wt %로 농축합니다.

농축된 염산은 필요시 정제된 후 증류되어 기체 염화수소와 공융 염산을 생성합니다. 염화수소는 건조되어 소비자에게 전달되고, 공융 혼합물은 흡수 단계로 재순환됩니다.

가스 스트림에서 염화수소를 제거하기 위해 흡수탑에 소량의 물을 공급합니다. 이를 통해 가스 스트림에서 염화수소를 완전히 제거할 수 있습니다.

수성 흡수의 경제성을 평가할 때는 가스 스트림 내 염화수소 농도, 순수 염화수소를 추출하는 데 필요한 에너지, 그리고 공정 증기 내 수증기 농도 등이 중요한 변수가 됩니다. 저농도 염화수소를 포함하는 가스에서 염화수소를 흡수하기 위해 염화마그네슘 용액을 사용하는 방식도 제안되었습니다.

장치 재료의 선택은 농축 염산과 염소화 탄화수소의 부식성 때문에 제한적입니다. 산을 냉각하기 위해 흑연 열교환기가 사용되며, 펌프에는 특수 세라믹 재료가 경제적인 선택지로 쓰여왔습니다. 증류탑은 내산성 벽돌이나 흑연 블록으로 라이닝됩니다.

페놀 수지로 만든 장비는 내화학성이 우수하지만 깨지기 쉬워 유리섬유 강화 폴리에스테르 수지와 같은 외부 쉘로 보강이 필요합니다. 1,2-디클로로에탄 제거탑(stripping column)에도 유사한 고려 사항이 적용됩니다.

탈착탑(desorption column)은 높은 작동 온도 때문에 흑연으로 제작됩니다. 불소 중합체(특히 PTFE)로 라이닝된 강철 기둥도 우수한 결과를 보여주고 있습니다.

불소 중합체(PTFE) 라이닝을 입힌 강철 탑은 흑연 탑에 비해 높은 압력에서 운전할 수 있다는 장점이 있습니다. 하지만 PTFE 라이닝이 손상될 경우 강철 외벽이 급격히 부식될 위험이 있습니다. 이러한 탑은 교체가 용이한 작은 개별 요소들로 구성될 수 있어 유지보수 시간을 최소화할 수 있습니다.

열교환기는 모든 경우에 흑연으로 제작됩니다. 탄탈륨 라이닝이나 증발기도 가능하지만, 수소 흡수로 인한 취성(embrittlement) 현상을 방지하기 위한 주의가 필요합니다. 또한, 불화수소(HF)가 존재해서는 안 됩니다.

완전히 건조된 염화수소는 강철 파이프나 압축기를 부식시키지 않습니다. 과거에는 염화수소 가스를 건조하기 위해 농축 황산을 사용했습니다. 또 다른 방법은 HCl-H₂O 시스템의 특성을 이용하는 것입니다.

낮은 온도에서 고농도 염산 위의 수증기 부분압은 매우 낮습니다. 이를 이용해 염화수소를 영하의 충분히 낮은 온도로 냉각함으로써 건조할 수 있습니다.

약간 상승된 압력(P ≈ 0.3 MPa)에서는 -10 °C 정도면 만족스러운 결과를 얻기에 충분합니다. 다만, 심각한 부식을 방지하기 위해 염산 안개(mist)를 완전히 제거해야 합니다.

3.2.4. 폐기물 소각으로부터의 회수

모든 염소화 공정은 원하는 제품과 함께 원치 않는 염소화 탄화수소를 필연적으로 생성합니다. 이러한 쓸모없고 종종 유해한 물질들은 환경적인 이유로 반드시 폐기되어야 합니다.

한 가지 가능한 방법은 소각입니다. 이는 염소화 탄화수소를 염화수소, 물, 이산화탄소로 전환합니다. 염화수소를 회수하는 것은 경제적, 환경적 측면 모두에서 필수적입니다.

구체적인 기술은 다를 수 있지만 기본 원리는 동일합니다. 연소는 1000 °C 이상의 온도에서 내화 재료로 라이닝된 로(furnace)에서 이루어집니다.

염소를 최대 70 wt %까지 함유한 폐염소화 탄화수소는 일반적으로 연소성이 좋습니다. 그러나 염소 함량이 더 높아지면 발열량이 감소하여 연소 과정을 유지하기 위해 연료 오일이나 가스를 추가해야 합니다.

최적의 반응 조건은 다음과 같습니다.

산소 과량 상태: 염소화 탄화수소의 완전한 분해를 위해 과량의 산소가 존재해야 합니다. 이때 생성된 염화수소 가스는 디콘(Deacon) 반응식에 따라 산소와 반응할 수 있습니다.

2 HCl + 0.5 O₂ ↔ Cl₂ + H₂O

온도를 높이면 평형이 왼쪽으로 이동하여 염화수소 형성에 유리해집니다. 염소 형성을 방지하기 위해 건설 재료가 허용하는 한 높은 온도를 유지합니다.
온도 조절: 질소 산화물(NOx)의 형성을 방지하기 위해 반응 온도는 1200 °C를 초과하지 않아야 합니다. 이러한 산화물은 염산 제품을 오염시키고 폐가스 정제를 어렵게 만듭니다. 공기 대신 순수 산소를 사용하는 것이 해결책이 될 수 있습니다.

이러한 이유로 폐염소화 탄화수소의 소각은 보통 1000 °C에서 1200 °C 사이에서 이루어집니다. 연소 가스를 냉각하고 증기를 생성하는 과정은 재료의 부식 문제로 인해 어려움이 따를 수 있습니다.

처리되는 폐기물은 예상되는 연소 생성물과 농도, 거동을 정확히 예측하기 위해 미량 오염 물질을 포함한 조성을 잘 파악하고 있어야 합니다. 염소의 재형성을 방지하기 위해 급속 냉각이 선호됩니다.

염화수소는 흡수 공정을 통해 연소 가스로부터 회수됩니다. 회수 과정은 염소화 공정에서와 유사하지만 몇 가지 차이점이 있습니다.

수증기가 항상 존재하므로 건식 공정은 불가능합니다.
가장 농축된 염산을 형성할 수 있는 방식으로 가스를 응축해야 합니다. 희석된 염산은 상업적 가치가 낮기 때문입니다.
산 응축 지점에서 발생할 수 있는 특수한 부식 문제를 해결해야 합니다.
연소 가스를 직접 사용하는 경우, 운전 온도는 항상 염산의 응축 온도보다 높게 유지되어야 합니다.

염소화 탄화수소 소각을 통해 상업적 규모의 33 wt % 염산을 생산하는 가장 오래된 공장 중 하나는 프랑스 생토방(St. Auban)에 위치한 아토켐(Atochem) 공장입니다. 1975년에 설립된 이 공장은 연간 약 16,000톤의 염소화 탄화수소 물질을 처리합니다.

3.3. 염산의 정제

활성탄은 흡착을 통해 염화수소 가스 내의 SO₂, As, Cl₂ 등 다양한 불순물을 효과적으로 제거할 수 있습니다. 황산염법의 비중이 줄어듦에 따라, 염화수소 가스나 염산에서 염소화 탄화수소를 제거하는 것이 실무적으로 더 중요해졌습니다.

기체 염화수소는 고비점 용매(예: 헥사클로로부타디엔 또는 테트라클로로에탄)를 사용한 저온 세정(scrubbing)을 통해 정제될 수 있습니다. 이러한 처리를 거치면 활성탄 사용이 불필요한 경우가 많습니다.

염소는 사염화탄소를 사용하여 제거할 수 있는데, 이는 염소가 염화수소 가스보다 사염화탄소에 훨씬 더 잘 녹기 때문입니다.

염산에 포함된 염소화 탄화수소와 같은 휘발성 불순물은 스트리핑(stripping) 공정을 통해 제거할 수 있습니다. 불활성 가스 스트림을 이용한 스트리핑은 에너지 소비가 적지만, 환경적인 이유로 가스를 가열하는 방식이 선호되기도 합니다. 철(Fe)과 같은 무기 불순물은 이온 교환을 통해 제거됩니다.

4. 염산의 용도

염산과 염화수소는 다양한 산업 공정에서 필수적인 화학 물질입니다.

유기 염소화 공정의 부산물인 염화수소는 대부분 생산자가 즉시 재사용합니다. 이는 옥시염소화(oxychlorination) 또는 하이드로염소화(hydrochlorination) 기술을 통해 이루어지며, 때로는 KEL 공정이나 전기분해를 통해 염소를 회수하기도 합니다.

수용성 염산은 강력한 무기산으로서 광범위하게 응용됩니다. 염화물 제조, 광물 용해, 금속의 산세(pickling) 및 식각(etching), 수처리를 위한 이온 교환 수지의 재생, 알칼리성 제품이나 폐기물의 중화, 클로르-알칼리 전해 공정의 염수 산성화 등 수많은 산업 현장에서 사용됩니다.

5. 독성 및 산업 보건

염화수소는 눈, 호흡기 및 피부에 심한 자극을 유발합니다. 증기에 노출되면 각결막염이 발생할 수 있으며, 흡입 시 점막 손상을 입을 수 있습니다. 염화수소의 냄새는 대개 1-5 ppm 농도에서 감지되며, 5-10 ppm에서는 불쾌감을 줍니다.

고농도의 염화수소에 장기간 직업적으로 노출되면 만성 기관지염, 위장 장애, 치아 부식의 위험이 높아집니다. 10 ppm을 초과하는 농도는 순응된 상태에서도 강한 자극을 유발합니다.

염산을 취급하는 인원은 적절한 보호 안경, 보호복, 고무 장갑 및 장화를 착용해야 합니다. 증기 흡입을 피해야 하며, 무기 가스용 정화통이 장착된 호흡 보호구 사용이 권장됩니다.

피부나 눈에 접촉했을 경우 즉시 물로 충분히 씻어내야 합니다. 오염된 의복도 마찬가지로 처리하며, 알칼리성 세정액을 사용할 수 있습니다.

독일의 경우 염화수소의 최대 허용 농도(MAK)는 부피 기준 5 ppm (7 mg/m³)이며, 이는 미국의 허용 기준(TLV)과 동일합니다. 러시아(구소련)의 기준은 3 ppm (5 mg/m³)입니다.

산업 폐가스의 경우 독일 규정에 따르면 염화수소 농도는 일반적으로 30 mg/m³를 초과해서는 안 되며, 폐기물 소각 시설의 경우 한도는 50 mg/m³입니다.

염화수소 제거에는 물 세정만으로도 충분한 경우가 많으나, 알칼리 용액을 이용한 최종 세정을 포함한 다단계 공정이 필요할 수 있습니다. 상업적 가치가 없는 희석된 산은 폐기 전 중화 처리됩니다.

참고 문헌

Hydrochloric Acid; Ullmann’s Encyclopedia of Industrial Chemistry. – https://onlinelibrary.wiley.com/doi/10.1002/14356007.a13_283

염산: 성질, 생산 및 용도

발견의 역사

목차

1. 염산의 물리적 성질

2. 염산의 화학적 성질