최근 의약품 폐수는 다양한 유기물질이 포함되어있고 난분해성 물질이기 때문에 환경오염물질로 여겨지기 시작했다. 본 연구는 환경오염의 원인이 되는 잔류 의약품을 저온 플라즈마를 이용하여 처리해보고자 하였다. 실험에 사용한 대상 의약물질은 diclofenac과 carbamazepine을 사용하였다. DBD plasma 반응기에 두 가지 전원 장치 Neon transformer와 Middle-frequency power supply를 사용하여 전압을 인가하여 물 속 잔류 의약물질을 처리하였다. 사용된 plasma의 특성을 알아보기 위하여 전압, 전류 및 전력을 측정하였고, 처리시간은 0 min에서 120min으로 설정하였다. 주입 가스는 공기를 사용하였으며 공기의 주입량을 설정하기 위하여 유량에 따른 오존의 농도를 측정하였다. 오존은 유기 물질의 분해에 중요한 역할을 하는 것으로 알려져 있다. 오존의 주입량을 설정하기 위해주입 공기의 유량이 증가할수록 오존에 소거작용을 하는 nitrate의 농도 또한 증가하기 때문에 오존의 농도는 공기의 유량이 커질수록 감소하는 경향을 보였다. 본 연구에서는 오존의 농도가 최댓값을 나타내는 20 L/min을 선정하여 plasma 처리 실험을 진행하였다. Plasma 처리에 따른 용액의 특성을 파악하기 위해 pH, ...
최근 의약품 폐수는 다양한 유기물질이 포함되어있고 난분해성 물질이기 때문에 환경오염물질로 여겨지기 시작했다. 본 연구는 환경오염의 원인이 되는 잔류 의약품을 저온 플라즈마를 이용하여 처리해보고자 하였다. 실험에 사용한 대상 의약물질은 diclofenac과 carbamazepine을 사용하였다. DBD plasma 반응기에 두 가지 전원 장치 Neon transformer와 Middle-frequency power supply를 사용하여 전압을 인가하여 물 속 잔류 의약물질을 처리하였다. 사용된 plasma의 특성을 알아보기 위하여 전압, 전류 및 전력을 측정하였고, 처리시간은 0 min에서 120min으로 설정하였다. 주입 가스는 공기를 사용하였으며 공기의 주입량을 설정하기 위하여 유량에 따른 오존의 농도를 측정하였다. 오존은 유기 물질의 분해에 중요한 역할을 하는 것으로 알려져 있다. 오존의 주입량을 설정하기 위해주입 공기의 유량이 증가할수록 오존에 소거작용을 하는 nitrate의 농도 또한 증가하기 때문에 오존의 농도는 공기의 유량이 커질수록 감소하는 경향을 보였다. 본 연구에서는 오존의 농도가 최댓값을 나타내는 20 L/min을 선정하여 plasma 처리 실험을 진행하였다. Plasma 처리에 따른 용액의 특성을 파악하기 위해 pH, ORP, 전기전도도 및 온도를 측정하였고 처리시간이 증가할수록 용액의 화학 반응 및 의약물질의 분해가 일어나 pH의 감소, ORP의 증가 및 전기전도도의 증가가 나타는 것을 확인하였다. Plasma 처리시간에 따른 대상 의약물질의 분해 효율을 알아보기 위해서 흡광도 분석, COD, TOC 및 LC-MS/MS분석을 수행하였다. 처리시간이 증가함에 따라 대상 의약물질의 흡광도는 감소하였으며, COD 및 TOC의 제거 효율은 증가하는 경향성을 나타내었다. TOC의 결과를 통해 DCF와 CBZ의 초기 농도는 각각 9.953 및 18.29 mg/L에서 120 min 처리 후 각각 약 60 % 및 40 %가 제거된 것을 확인하였고, LC-MS/MS의 정량 분석을 통해서는 각 의약물질의 구조적인 분해가 99 % 이상 진행 된 것을 확인하였다. TOC 및 LC-MS/MS의 분석을 통해 본 연구에서 사용한 저온 plasma가 적어도 99 %이상의 DCF와 CBZ의 화학구조를 파괴할 수 있다는 것을 알 수 있었고, CO2와 H2O로의 완벽한 산화는 DCF와 CBZ 각각 약 60 % 및 40 %가 진행되는 것을 알 수 있었다. 결과적으로, 본 연구에서 사용된 DBD plasma는 생성된 활성종과 물 사이의 계면 반응을 더욱 증가시켜 수중에 녹아있는 유기 오염 물질을 분해시키는데 효과적인 것을 알 수 있었다.
최근 의약품 폐수는 다양한 유기물질이 포함되어있고 난분해성 물질이기 때문에 환경오염물질로 여겨지기 시작했다. 본 연구는 환경오염의 원인이 되는 잔류 의약품을 저온 플라즈마를 이용하여 처리해보고자 하였다. 실험에 사용한 대상 의약물질은 diclofenac과 carbamazepine을 사용하였다. DBD plasma 반응기에 두 가지 전원 장치 Neon transformer와 Middle-frequency power supply를 사용하여 전압을 인가하여 물 속 잔류 의약물질을 처리하였다. 사용된 plasma의 특성을 알아보기 위하여 전압, 전류 및 전력을 측정하였고, 처리시간은 0 min에서 120min으로 설정하였다. 주입 가스는 공기를 사용하였으며 공기의 주입량을 설정하기 위하여 유량에 따른 오존의 농도를 측정하였다. 오존은 유기 물질의 분해에 중요한 역할을 하는 것으로 알려져 있다. 오존의 주입량을 설정하기 위해주입 공기의 유량이 증가할수록 오존에 소거작용을 하는 nitrate의 농도 또한 증가하기 때문에 오존의 농도는 공기의 유량이 커질수록 감소하는 경향을 보였다. 본 연구에서는 오존의 농도가 최댓값을 나타내는 20 L/min을 선정하여 plasma 처리 실험을 진행하였다. Plasma 처리에 따른 용액의 특성을 파악하기 위해 pH, ORP, 전기전도도 및 온도를 측정하였고 처리시간이 증가할수록 용액의 화학 반응 및 의약물질의 분해가 일어나 pH의 감소, ORP의 증가 및 전기전도도의 증가가 나타는 것을 확인하였다. Plasma 처리시간에 따른 대상 의약물질의 분해 효율을 알아보기 위해서 흡광도 분석, COD, TOC 및 LC-MS/MS분석을 수행하였다. 처리시간이 증가함에 따라 대상 의약물질의 흡광도는 감소하였으며, COD 및 TOC의 제거 효율은 증가하는 경향성을 나타내었다. TOC의 결과를 통해 DCF와 CBZ의 초기 농도는 각각 9.953 및 18.29 mg/L에서 120 min 처리 후 각각 약 60 % 및 40 %가 제거된 것을 확인하였고, LC-MS/MS의 정량 분석을 통해서는 각 의약물질의 구조적인 분해가 99 % 이상 진행 된 것을 확인하였다. TOC 및 LC-MS/MS의 분석을 통해 본 연구에서 사용한 저온 plasma가 적어도 99 %이상의 DCF와 CBZ의 화학구조를 파괴할 수 있다는 것을 알 수 있었고, CO2와 H2O로의 완벽한 산화는 DCF와 CBZ 각각 약 60 % 및 40 %가 진행되는 것을 알 수 있었다. 결과적으로, 본 연구에서 사용된 DBD plasma는 생성된 활성종과 물 사이의 계면 반응을 더욱 증가시켜 수중에 녹아있는 유기 오염 물질을 분해시키는데 효과적인 것을 알 수 있었다.
Recently, pharmaceutical wastewater has started to be regarded as environmental pollutants because it contains various organic materials and it is almost non-biodegradable. In this regard, this study is focused to investigate the decomposition efficiency of pharmaceutical residues using non-thermal ...
Recently, pharmaceutical wastewater has started to be regarded as environmental pollutants because it contains various organic materials and it is almost non-biodegradable. In this regard, this study is focused to investigate the decomposition efficiency of pharmaceutical residues using non-thermal plasma. Diclofenac and carbamazepine were used in this study as target pharmaceuticals. The voltage was applied to the dielectric barrier discharge (DBD) plasma reactor using two power supplies; neon transformer and middle-frequency power supply. Characteristics such as voltage, current and power of plasma were measured by an oscilloscope. The treatment time was controlled between 0 to 120 min. Air was used as an injection gas and the concentration of ozone was measured at different gas flow rates. We know that ozone plays an important role in degradation of organic compounds. As the gas flow rate is increased, ozone concentration decreases due to generation of nitrate which is acted as scavenger of ozone. Therefore, the ozone concentration tends to decrease as the air flow rate increases. In this study, the DBD plasma treatment was carried out at 20 L/min air-flow rate, where the maximum ozone was produced at a given power. The pH, ORP, electrical conductivity, and temperature were measured to characterize the pharmaceutical - polluted water treated by DBD plasma. As the plasma treatment time increased, the chemical reaction in the solution and decomposition of the pharmaceuticals occurred. Absorption analysis, chemical oxygen demand (COD), total organic carbon (TOC) and liquid chromatography tandem-mass spectrometry (LC-MS/MS) were analyzed to investigate the degradation efficiency of target pharmaceuticals treated by plasma. With increasing the treatment time of plasma, the absorbance at wavelength of target drugs gradually decreases and removal efficiency of COD and TOC increased. From the results of TOC measurements, the initial concentration of DCF and CBZ were reduced up to about 60% and 40% after 120 min treatment. In addition, quantitative analysis of LC-MS/MS showed that the structural degradation of the target drugs was more than 99%. It is believed from the analysis of TOC and LC-MS/MS that the non-thermal underwater plasma in this study can destruct the chemical structure of DCF and CBZ more than at least 99%. Meanwhile , the perfect oxidation to CO2 and H2O of DCF and CBZ was about 60% and 40%, respectively, at given experimental parameters. Eventually, the DBD plasma with multi-holes on dielectric in water, which makes further increased interface reaction between plasma-related species and water, will be attractive to degrade organic pollutant materials in water.
Recently, pharmaceutical wastewater has started to be regarded as environmental pollutants because it contains various organic materials and it is almost non-biodegradable. In this regard, this study is focused to investigate the decomposition efficiency of pharmaceutical residues using non-thermal plasma. Diclofenac and carbamazepine were used in this study as target pharmaceuticals. The voltage was applied to the dielectric barrier discharge (DBD) plasma reactor using two power supplies; neon transformer and middle-frequency power supply. Characteristics such as voltage, current and power of plasma were measured by an oscilloscope. The treatment time was controlled between 0 to 120 min. Air was used as an injection gas and the concentration of ozone was measured at different gas flow rates. We know that ozone plays an important role in degradation of organic compounds. As the gas flow rate is increased, ozone concentration decreases due to generation of nitrate which is acted as scavenger of ozone. Therefore, the ozone concentration tends to decrease as the air flow rate increases. In this study, the DBD plasma treatment was carried out at 20 L/min air-flow rate, where the maximum ozone was produced at a given power. The pH, ORP, electrical conductivity, and temperature were measured to characterize the pharmaceutical - polluted water treated by DBD plasma. As the plasma treatment time increased, the chemical reaction in the solution and decomposition of the pharmaceuticals occurred. Absorption analysis, chemical oxygen demand (COD), total organic carbon (TOC) and liquid chromatography tandem-mass spectrometry (LC-MS/MS) were analyzed to investigate the degradation efficiency of target pharmaceuticals treated by plasma. With increasing the treatment time of plasma, the absorbance at wavelength of target drugs gradually decreases and removal efficiency of COD and TOC increased. From the results of TOC measurements, the initial concentration of DCF and CBZ were reduced up to about 60% and 40% after 120 min treatment. In addition, quantitative analysis of LC-MS/MS showed that the structural degradation of the target drugs was more than 99%. It is believed from the analysis of TOC and LC-MS/MS that the non-thermal underwater plasma in this study can destruct the chemical structure of DCF and CBZ more than at least 99%. Meanwhile , the perfect oxidation to CO2 and H2O of DCF and CBZ was about 60% and 40%, respectively, at given experimental parameters. Eventually, the DBD plasma with multi-holes on dielectric in water, which makes further increased interface reaction between plasma-related species and water, will be attractive to degrade organic pollutant materials in water.
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