오존/과산화수소 공정의 정수처리 적용을 위한 과산화수소 최적 제어에 관한 연구 Optimum dose control of hydrogen peroxide for the application of Ozone/H_(2)O_(2) process in drinking water treatment system원문보기
오존을 이용한 정수처리공정에 과산화수소를 주입시 효과적으로 하이드록실 라디칼을 형성시켜 정수처리 효율을 증대시키는 오존/과산화수소 공정은 과산화수소 짝염기(Conjugate base)인 HO_(2)^(-)가 오존을 분해하는 Initiator로 작용하여 수산화기(OH^(-))보다 빠르게 오존을 분해하여 하이드록실 라디칼을 생성할 수가 있어 오존 단독공정에 비해 효과적으로 정수처리를 할 수가 있다.
그러나 오존/과산화수소 공정에서 문제가 되는 점으로는 주입 과산화수소가 하이드록실 라디칼을 생성하는 Initiator로 작용할 뿐만 아니라 하이드록실 라디칼을 소모할 수 있는 scavenger로도 작용한다는 점이다. 따라서, 오존/과산화수소 공정에서 필요이상의 과산화수소 주입은 오히려 하이드록실 라디칼에 의한 유기물 제거에 역효과를 유발함으로 최적의 과산화수소/오존 주입 비를 결정하여 최적의 운전 조건을 도출하여야 한다. 본 연구에서는 최적 과산화수소/오존 주입 비를 결정하기 위해 과산화수소의 주입비를 변화시키면서 실험을 수행하였으며 오존/과산화수소 공정에서 생성되는 하이드록실 라디칼의 생성능을 파악하기 위해 하이드록실 라디칼 probe Compound인 pCBA(4-Chlorobenzoic Acid)를 사용하여 pCBA가 감소되는 것을 통해 OH radical의 생성능을 확인하였다.
본 연구에서는 첫째로, 오존/AOP 공정 적용시 오존소모특성을 통한 최적 운전방식을 제안하기 위하여 H_(2)O_(2)가 오존소모특성 인자에 미치는 영향을 고찰하고, 둘째로, 오존/H_(2)O_(2) 공정에서 라디칼 반응을 해석하기 위하여 하이드록실 라디칼을 Probe Compound를 이용하여 ...
오존을 이용한 정수처리공정에 과산화수소를 주입시 효과적으로 하이드록실 라디칼을 형성시켜 정수처리 효율을 증대시키는 오존/과산화수소 공정은 과산화수소 짝염기(Conjugate base)인 HO_(2)^(-)가 오존을 분해하는 Initiator로 작용하여 수산화기(OH^(-))보다 빠르게 오존을 분해하여 하이드록실 라디칼을 생성할 수가 있어 오존 단독공정에 비해 효과적으로 정수처리를 할 수가 있다.
그러나 오존/과산화수소 공정에서 문제가 되는 점으로는 주입 과산화수소가 하이드록실 라디칼을 생성하는 Initiator로 작용할 뿐만 아니라 하이드록실 라디칼을 소모할 수 있는 scavenger로도 작용한다는 점이다. 따라서, 오존/과산화수소 공정에서 필요이상의 과산화수소 주입은 오히려 하이드록실 라디칼에 의한 유기물 제거에 역효과를 유발함으로 최적의 과산화수소/오존 주입 비를 결정하여 최적의 운전 조건을 도출하여야 한다. 본 연구에서는 최적 과산화수소/오존 주입 비를 결정하기 위해 과산화수소의 주입비를 변화시키면서 실험을 수행하였으며 오존/과산화수소 공정에서 생성되는 하이드록실 라디칼의 생성능을 파악하기 위해 하이드록실 라디칼 probe Compound인 pCBA(4-Chlorobenzoic Acid)를 사용하여 pCBA가 감소되는 것을 통해 OH radical의 생성능을 확인하였다.
본 연구에서는 첫째로, 오존/AOP 공정 적용시 오존소모특성을 통한 최적 운전방식을 제안하기 위하여 H_(2)O_(2)가 오존소모특성 인자에 미치는 영향을 고찰하고, 둘째로, 오존/H_(2)O_(2) 공정에서 라디칼 반응을 해석하기 위하여 하이드록실 라디칼을 Probe Compound를 이용하여 Monitoring 하며, 셋째로, 오존/AOP 공정 반응특성을 고찰하기 위해 H_(2)O_(2) 자동측정장치를 개발하여 오존/AOP 적용시 과산화수소의 반응특성 및 효율을 측정하였다.
본 연구 결과 과산화수소/오존의 주입비가 0, 0.2, 0.5(w/w) 별로 증가되면서 하이드록실 라디칼의 생성능은 증가됨을 확인할 수 있었으나 이론상 최적 주입비를 넘긴 0.8(w/w)에서는 pCBA의 제거가 적어 하이드록실 라디칼에 의한 산화가 적어짐을 확인할 수가 있었다. 이는 이론상 과산화수소의 주입량이 많을수록 하이드록실 라디칼의 생성이 많아야 하나 반응에 참여하지 않는 잔류 과산화수소가 하이드록실 라디칼을 Scavenging 하기 때문에 하이드록실 라디칼에 의한 산화력이 감소되는 것이다. 그러므로 오존/과산화수소 공정에 있어서는 과산화수소/오존 주입율을 0.5(w/w)로 유지하여 공정을 제어해야함을 확인할 수가 있었다.
오존을 이용한 정수처리공정에 과산화수소를 주입시 효과적으로 하이드록실 라디칼을 형성시켜 정수처리 효율을 증대시키는 오존/과산화수소 공정은 과산화수소 짝염기(Conjugate base)인 HO_(2)^(-)가 오존을 분해하는 Initiator로 작용하여 수산화기(OH^(-))보다 빠르게 오존을 분해하여 하이드록실 라디칼을 생성할 수가 있어 오존 단독공정에 비해 효과적으로 정수처리를 할 수가 있다.
그러나 오존/과산화수소 공정에서 문제가 되는 점으로는 주입 과산화수소가 하이드록실 라디칼을 생성하는 Initiator로 작용할 뿐만 아니라 하이드록실 라디칼을 소모할 수 있는 scavenger로도 작용한다는 점이다. 따라서, 오존/과산화수소 공정에서 필요이상의 과산화수소 주입은 오히려 하이드록실 라디칼에 의한 유기물 제거에 역효과를 유발함으로 최적의 과산화수소/오존 주입 비를 결정하여 최적의 운전 조건을 도출하여야 한다. 본 연구에서는 최적 과산화수소/오존 주입 비를 결정하기 위해 과산화수소의 주입비를 변화시키면서 실험을 수행하였으며 오존/과산화수소 공정에서 생성되는 하이드록실 라디칼의 생성능을 파악하기 위해 하이드록실 라디칼 probe Compound인 pCBA(4-Chlorobenzoic Acid)를 사용하여 pCBA가 감소되는 것을 통해 OH radical의 생성능을 확인하였다.
본 연구에서는 첫째로, 오존/AOP 공정 적용시 오존소모특성을 통한 최적 운전방식을 제안하기 위하여 H_(2)O_(2)가 오존소모특성 인자에 미치는 영향을 고찰하고, 둘째로, 오존/H_(2)O_(2) 공정에서 라디칼 반응을 해석하기 위하여 하이드록실 라디칼을 Probe Compound를 이용하여 Monitoring 하며, 셋째로, 오존/AOP 공정 반응특성을 고찰하기 위해 H_(2)O_(2) 자동측정장치를 개발하여 오존/AOP 적용시 과산화수소의 반응특성 및 효율을 측정하였다.
본 연구 결과 과산화수소/오존의 주입비가 0, 0.2, 0.5(w/w) 별로 증가되면서 하이드록실 라디칼의 생성능은 증가됨을 확인할 수 있었으나 이론상 최적 주입비를 넘긴 0.8(w/w)에서는 pCBA의 제거가 적어 하이드록실 라디칼에 의한 산화가 적어짐을 확인할 수가 있었다. 이는 이론상 과산화수소의 주입량이 많을수록 하이드록실 라디칼의 생성이 많아야 하나 반응에 참여하지 않는 잔류 과산화수소가 하이드록실 라디칼을 Scavenging 하기 때문에 하이드록실 라디칼에 의한 산화력이 감소되는 것이다. 그러므로 오존/과산화수소 공정에 있어서는 과산화수소/오존 주입율을 0.5(w/w)로 유지하여 공정을 제어해야함을 확인할 수가 있었다.
O_(3)/H_2O_(2) process, PEROXONE, has been considered to be one of the most practical advanced oxidation processes(AOP), and has long been employed for water treatment. In O_(3)/H_(2)O_(2) process, HO_(2)^(-)(conjugate base of H_(2)O_(2)), which acts as initiator, is used to accelerate greatly the o...
O_(3)/H_2O_(2) process, PEROXONE, has been considered to be one of the most practical advanced oxidation processes(AOP), and has long been employed for water treatment. In O_(3)/H_(2)O_(2) process, HO_(2)^(-)(conjugate base of H_(2)O_(2)), which acts as initiator, is used to accelerate greatly the ozone decomposition and produce more OH radicals compared with O_(3) only. The key parameter affecting oxidation efficiency of O_(3)/H_(2)O_(2) process is the ratio of H_(2)O_(2) to O_(3) , because H_(2)O_(2) acts as scavenger at high H_(2)O_(2) concentration. Based on the above fact, it is important to know the optimum ratio of H_(2)O_(2)/O_(3) in raw water and it is necessarily to calculate and control the optimum ratio for O_(3)/H_(2)O_(2) automation.
This study was conducted to investigate the effect of H_(2)O_(2) on the O_(3) decomposition and hydroxyl radicals formation yields using Rct concept under various H_(2)O_(2)/O_(3) ratio for optimum ratio of H_(2)O_(2)/O_(3). For calculation of hydroxyl radicals formation yields, pCBA(4-Chlorobenzoic Acid) was used as prove compound for radical chain reaction mechanism. A specific instrument designed with the FIA (Flow Injection Analysis) technique was also developed for measure accurately the ozone decomposition, H_(2)O_(2) reaction characteristics and reaction efficiency.
According to the result of this research, the formation yield of OH radical was linearly increased with increasing H_(2)O_(2)/O_(3) ratio in range of 0∼0.5(w/w). The removal rate of pCBA by OH radicals was also increased proportionally with increasing 0 to 0.5(w/w). But It was decreased with excessive dosing H_(2)O_(2) over stochiometric H_(2)O_(2)/O_(3) ratio about 0.5(w/w), because residual H_(2)O_(2) might disturb the pCBA oxidation by OH radicals acting as scavenger of hydroxyl radicals. It is confirmed that the optimum ratio of H_(2)O_(2)/O_(3) was 0.5(w/w). Therefore, the optimum H_(2)O_(2)/Ozone ratio, 0.5(w/w) must be maintained in Ozone/H_(2)O_(2) process.
O_(3)/H_2O_(2) process, PEROXONE, has been considered to be one of the most practical advanced oxidation processes(AOP), and has long been employed for water treatment. In O_(3)/H_(2)O_(2) process, HO_(2)^(-)(conjugate base of H_(2)O_(2)), which acts as initiator, is used to accelerate greatly the ozone decomposition and produce more OH radicals compared with O_(3) only. The key parameter affecting oxidation efficiency of O_(3)/H_(2)O_(2) process is the ratio of H_(2)O_(2) to O_(3) , because H_(2)O_(2) acts as scavenger at high H_(2)O_(2) concentration. Based on the above fact, it is important to know the optimum ratio of H_(2)O_(2)/O_(3) in raw water and it is necessarily to calculate and control the optimum ratio for O_(3)/H_(2)O_(2) automation.
This study was conducted to investigate the effect of H_(2)O_(2) on the O_(3) decomposition and hydroxyl radicals formation yields using Rct concept under various H_(2)O_(2)/O_(3) ratio for optimum ratio of H_(2)O_(2)/O_(3). For calculation of hydroxyl radicals formation yields, pCBA(4-Chlorobenzoic Acid) was used as prove compound for radical chain reaction mechanism. A specific instrument designed with the FIA (Flow Injection Analysis) technique was also developed for measure accurately the ozone decomposition, H_(2)O_(2) reaction characteristics and reaction efficiency.
According to the result of this research, the formation yield of OH radical was linearly increased with increasing H_(2)O_(2)/O_(3) ratio in range of 0∼0.5(w/w). The removal rate of pCBA by OH radicals was also increased proportionally with increasing 0 to 0.5(w/w). But It was decreased with excessive dosing H_(2)O_(2) over stochiometric H_(2)O_(2)/O_(3) ratio about 0.5(w/w), because residual H_(2)O_(2) might disturb the pCBA oxidation by OH radicals acting as scavenger of hydroxyl radicals. It is confirmed that the optimum ratio of H_(2)O_(2)/O_(3) was 0.5(w/w). Therefore, the optimum H_(2)O_(2)/Ozone ratio, 0.5(w/w) must be maintained in Ozone/H_(2)O_(2) process.
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