Ferrate(Ⅵ) 전기산화법은 습식산화법과 건식산화법에 비해 제조 방법이 간편하며, 현장에서 직접 생산하여 적용이 가능한 가장 큰 장점을 가지고 있다. 습식산화법이나 건식산화법에 의한 제조는 분말 Ferrate(Ⅵ)의 생산이 가능하지만 보관이나 유통상에 어려움이 있다. 그러나 전기산화법에 의해 합성된 액상 Ferrate(Ⅵ)의 경우 현장에서 직접 제조하여 적용이 가능하므로 저장, 유통 단계의 문제점을 보완 할 수 있다. Ferrate(Ⅵ)의 현장 적용에 있어 우려되는 문제점으로 액상 Ferrate(Ⅵ)를 과량으로 주입하면 처리수의 pH가 상승한다는 사실과 제조비용이 높다는 것이다. 따라서 이 문제점을 해결하기 위해서는 액상 Ferrate(Ⅵ)의 농도와 합성효율을 높여야 하며 이를 위한 그 영향인자에 대한 연구가 필요하다. 현재 전기산화법에 대한 연구가 미흡한 상태이기 때문에 본 연구에서는 현장 적용이 가능한 고농도의 액상 Ferrate(Ⅵ) 합성 반응조를 개발하기 위해 다양한 전기화학적 합성인자에 관해 연구하였다. 전기산화법에 의한 Ferrate(Ⅵ) 제조에 있어 Fe2+, Fe3+를 제공하는 양극(+)에는 99.9% Fe전극을 사용하였으며, 음극에는 ...
Ferrate(Ⅵ) 전기산화법은 습식산화법과 건식산화법에 비해 제조 방법이 간편하며, 현장에서 직접 생산하여 적용이 가능한 가장 큰 장점을 가지고 있다. 습식산화법이나 건식산화법에 의한 제조는 분말 Ferrate(Ⅵ)의 생산이 가능하지만 보관이나 유통상에 어려움이 있다. 그러나 전기산화법에 의해 합성된 액상 Ferrate(Ⅵ)의 경우 현장에서 직접 제조하여 적용이 가능하므로 저장, 유통 단계의 문제점을 보완 할 수 있다. Ferrate(Ⅵ)의 현장 적용에 있어 우려되는 문제점으로 액상 Ferrate(Ⅵ)를 과량으로 주입하면 처리수의 pH가 상승한다는 사실과 제조비용이 높다는 것이다. 따라서 이 문제점을 해결하기 위해서는 액상 Ferrate(Ⅵ)의 농도와 합성효율을 높여야 하며 이를 위한 그 영향인자에 대한 연구가 필요하다. 현재 전기산화법에 대한 연구가 미흡한 상태이기 때문에 본 연구에서는 현장 적용이 가능한 고농도의 액상 Ferrate(Ⅵ) 합성 반응조를 개발하기 위해 다양한 전기화학적 합성인자에 관해 연구하였다. 전기산화법에 의한 Ferrate(Ⅵ) 제조에 있어 Fe2+, Fe3+를 제공하는 양극(+)에는 99.9% Fe전극을 사용하였으며, 음극에는 Ti 소재에 이리듐 코팅을 적용한 DSA(불용성 전극)전극을 사용하였다. 양이온 교환막은 Nafion사의 NR-212 모델을 사용하였으며 전기산화법에서 전류를 흐르게 하여 합성반응이 가능하게 해주며 합성에 의해 제조된 액상 Ferrate(Ⅵ)가 음전극(-)으로 확산되는 것을 막기 위해 양이온 교환막을 설치하였다. 반응조 내부에 전해수(NaOH)를 채워 전류를 인가하게 되면 양극에서 Fe(II)이 용출되며 전해수의 전기분해에 의해 발생되는 수산화기(OH-)와 결합하여 철산염인 Ferrate(Ⅵ)(FeO42-)가 생성된다. Ferrate(Ⅵ)의 합성영향인자에는 반응시간, 온도, 전극의 형태 및 성상, 전류밀도, 전해수 종류, 반응조 형태 등이 있는데, 합성농도, 전류효율과 에너지소비량을 기준으로 조건별 적정값을 결정하였다. 전기산화조 하단부에 유동통로를 설치하여 연속식 제조에 있어 음전극의 전해수가 고립되어 성능이 저하되는 원인을 사전에 방지하고 지속적인 제조가 가능하게 하였다. 고농도 액상 Ferrate(Ⅵ)를 제조하기 위해 첫째, 양극과 음극사이에 양이온 교환막을 설치하였고, 둘째로 전극간의 간격을 최소화하고 양전극의 양쪽 표면에서 철이 용출되도록 산화조를 3-Chambers로 제작하였다. 본 전기 산화조의 합성인자별 적정치는 NaOH 10M, 전류 10A, 전압 5.4V, 반응시간 20min으로 막 결합형으로 운전시 3-4배 높은 농도의 액상 Ferrate(Ⅵ)의 제조가 가능하였다. 위 결과를 적용하면 Ferrate(Ⅵ) 1g을 제조하는데 평균 0.044kWh의 전력이 소비됨을 확인 할 수 있었다. 고농도 액상 Ferrate(Ⅵ) 제조기술인 양이온 교환막 설치와 3-Chambers (양극/음극/양극) 설계를 통해 회분식으로 운전 시 평균 11,000 mg？FeO42-/L, 연속식으로 운전 시에는 평균 6,400mg？FeO42-/L의 액상 Ferrate(Ⅵ) 제조가 가능하였다.
Ferrate(Ⅵ) 전기산화법은 습식산화법과 건식산화법에 비해 제조 방법이 간편하며, 현장에서 직접 생산하여 적용이 가능한 가장 큰 장점을 가지고 있다. 습식산화법이나 건식산화법에 의한 제조는 분말 Ferrate(Ⅵ)의 생산이 가능하지만 보관이나 유통상에 어려움이 있다. 그러나 전기산화법에 의해 합성된 액상 Ferrate(Ⅵ)의 경우 현장에서 직접 제조하여 적용이 가능하므로 저장, 유통 단계의 문제점을 보완 할 수 있다. Ferrate(Ⅵ)의 현장 적용에 있어 우려되는 문제점으로 액상 Ferrate(Ⅵ)를 과량으로 주입하면 처리수의 pH가 상승한다는 사실과 제조비용이 높다는 것이다. 따라서 이 문제점을 해결하기 위해서는 액상 Ferrate(Ⅵ)의 농도와 합성효율을 높여야 하며 이를 위한 그 영향인자에 대한 연구가 필요하다. 현재 전기산화법에 대한 연구가 미흡한 상태이기 때문에 본 연구에서는 현장 적용이 가능한 고농도의 액상 Ferrate(Ⅵ) 합성 반응조를 개발하기 위해 다양한 전기화학적 합성인자에 관해 연구하였다. 전기산화법에 의한 Ferrate(Ⅵ) 제조에 있어 Fe2+, Fe3+를 제공하는 양극(+)에는 99.9% Fe전극을 사용하였으며, 음극에는 Ti 소재에 이리듐 코팅을 적용한 DSA(불용성 전극)전극을 사용하였다. 양이온 교환막은 Nafion사의 NR-212 모델을 사용하였으며 전기산화법에서 전류를 흐르게 하여 합성반응이 가능하게 해주며 합성에 의해 제조된 액상 Ferrate(Ⅵ)가 음전극(-)으로 확산되는 것을 막기 위해 양이온 교환막을 설치하였다. 반응조 내부에 전해수(NaOH)를 채워 전류를 인가하게 되면 양극에서 Fe(II)이 용출되며 전해수의 전기분해에 의해 발생되는 수산화기(OH-)와 결합하여 철산염인 Ferrate(Ⅵ)(FeO42-)가 생성된다. Ferrate(Ⅵ)의 합성영향인자에는 반응시간, 온도, 전극의 형태 및 성상, 전류밀도, 전해수 종류, 반응조 형태 등이 있는데, 합성농도, 전류효율과 에너지소비량을 기준으로 조건별 적정값을 결정하였다. 전기산화조 하단부에 유동통로를 설치하여 연속식 제조에 있어 음전극의 전해수가 고립되어 성능이 저하되는 원인을 사전에 방지하고 지속적인 제조가 가능하게 하였다. 고농도 액상 Ferrate(Ⅵ)를 제조하기 위해 첫째, 양극과 음극사이에 양이온 교환막을 설치하였고, 둘째로 전극간의 간격을 최소화하고 양전극의 양쪽 표면에서 철이 용출되도록 산화조를 3-Chambers로 제작하였다. 본 전기 산화조의 합성인자별 적정치는 NaOH 10M, 전류 10A, 전압 5.4V, 반응시간 20min으로 막 결합형으로 운전시 3-4배 높은 농도의 액상 Ferrate(Ⅵ)의 제조가 가능하였다. 위 결과를 적용하면 Ferrate(Ⅵ) 1g을 제조하는데 평균 0.044kWh의 전력이 소비됨을 확인 할 수 있었다. 고농도 액상 Ferrate(Ⅵ) 제조기술인 양이온 교환막 설치와 3-Chambers (양극/음극/양극) 설계를 통해 회분식으로 운전 시 평균 11,000 mg？FeO42-/L, 연속식으로 운전 시에는 평균 6,400mg？FeO42-/L의 액상 Ferrate(Ⅵ) 제조가 가능하였다.
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