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문제 정의
- 따라서 본 연구에서는 pH(7, 8, 9), 디메칠아민, 모노 클로라민 농도, 질소비율에 따른 NDMA 생성에 관한 연구와 기존에 발표된 연구와 비교하는 것이 목적이다. 이를 위하여 증류수에 초기 디메칠아민 농도는 0.
- Choi 와 Valentine*은 pH 의존성을 디메칠아민의 특성과 중간 생성물의 안정성과 관련이 있을 것으로 추정하였다. 본 연구에서는 NDMA 생성율이 pH 9에서 상대적으로 높게 나타나는 결과를 보여 초기 디메칠아민 농도와 연관성이 있는 것으루 추측된다. Mitch와 Sedlak8) 연구에서는 pH 8에서 NDMA 생성이 최고를 보이다가 6 이하 또는 8 이상일 경우 생성이 점차 감소하는 연구를 발표하였다.
제안 방법
- 디메칠아민 농도를 0.01 mM 또는 0.05 mM로 일정하게 유지하고 모노클로라민 농도 변화에 따른 NDMA 생성농도를 24시간 후에 측정 분석하였다. 이를 위하여 모노클로라민 농도를 0.
- 모노클로라민/디메칠아민 비율이 1보다 클 때의 조건에서디 메칠아민 농도를 0.01 mM(= 0.45 mg/L)로 고정시키고 초기 모노클로라민 농도는 0.05 ~5 mM로 변화시켜 실험을 수행하였다. Fig.
- 본 연구에서는 디메칠아민 농도를 0.01 또는 0.05 mM로고정시키고 pH, 모노클로라민 농도, 질소비율의 변화에 따른 NDMA 생성 농도를 측정하여 비교하였다. 모노클로라민/ 디메칠아민 비율이 1보다 큰 조건에서 모노클로라민 농도가중가시켰을 경우 NDMA 생성은 증가하였는데, 이는 염소 살균 시 잔류염소 농도가 높을수록 접촉시간 증가와 함께 고농도 NDMA 생성을 촉진할 수 있음을 보여 주는 결과이었다.
- 분석은 Restek Rtx-Vrx 칼럼(60 m, 032 mm ID, USA) 이설치된 GC/MS(Shimadzu, Japan)로 분석하였다. 자동 시료기에 의해 4 uL 시료를 채취하여 자동 주입하는데, 분석조건은 주입, 검출 온도가 각각 35℃, 200℃, 200℃로 한 후 10℃/ min되게 상승시켰다.
- 05 mM로 일정하게 유지하고 모노클로라민 농도 변화에 따른 NDMA 생성농도를 24시간 후에 측정 분석하였다. 이를 위하여 모노클로라민 농도를 0.05-5 mM로 변화시켰고, 1 리터 갈색병에 중류 수를 넣고 온도가 조절되는 어두운 장소에서 화학반응에 의한 NDMA 생성농도를 측정한다. 실험법으로는 Ambersorb 348F(Aldrich, USA)를 흡착물질로 사용하는 고체상 추출법을 적용하였다.
- 발표된 연구와 비교하는 것이 목적이다. 이를 위하여 증류수에 초기 디메칠아민 농도는 0.01 mM 또는 0.05 mM 로 변화시켜 NDMA 생성 농도를 측정하였고 모노 클로라민과 디메칠아민 비율에 따른 연관성도 조사하였다.
- GC/MS(Shimadzu, Japan)로 분석하였다. 자동 시료기에 의해 4 uL 시료를 채취하여 자동 주입하는데, 분석조건은 주입, 검출 온도가 각각 35℃, 200℃, 200℃로 한 후 10℃/ min되게 상승시켰다. 운반 기체는 헬륨이며 유량은 30.
- 이들 질소가 NDMA 생성에 관여한다. 전체 질소에서 모노클로라민 내에 존재하는 질소 비율 또는 디메칠아민에 존재하는 질소 비율에 따라 NDMA 생성 농도와의 연관성을 조사하였다. 일반적으로 모노클로라민과 디메 칠 아민에서 같은 수의 질소가 각각 기여하여 이 화합물 생성에 참여하는 것으로 알려져 있지만 이 연구를 통하여 어떤 질소가 더욱 생성에 관여하는지를 알 수 있는 흥미로운 분석이 될 것이다.
대상 데이터
- 7V-nitrosodimethylamine(l 00 ug/mL)은 Ultra Scientific NS- 100(USA), NDMA-d6(l mg/mL)은 Cambride Isopotes Labo- tratory(USA), 차아염소산 나트륨용액은 Fisher Scientific(USA), 디메칠아민은 Alpha Aesar(USA)에서 각각 구입하였다.
- 자동 시료기에 의해 4 uL 시료를 채취하여 자동 주입하는데, 분석조건은 주입, 검출 온도가 각각 35℃, 200℃, 200℃로 한 후 10℃/ min되게 상승시켰다. 운반 기체는 헬륨이며 유량은 30.4 mL/ min이고 분리 없이 분석하였다.
이론/모형
- 05-5 mM로 변화시켰고, 1 리터 갈색병에 중류 수를 넣고 온도가 조절되는 어두운 장소에서 화학반응에 의한 NDMA 생성농도를 측정한다. 실험법으로는 Ambersorb 348F(Aldrich, USA)를 흡착물질로 사용하는 고체상 추출법을 적용하였다. 내부 표준물질로는 NDMA-d6을 주입한 후 교반기를 사용하여 250 rpm으로 70분 동안 흔들어 주어 충분히 흡착되도록 하였다.
성능/효과
- pH 8과 9에서도 초기 모노클로라민이 5 mM에서 각각 18 ug/L, 33 ug/L로 검출되어 모노클로라민 농도와 NDMA 생성과 밀접한 연관이 있었다. Fig. 1에서와 같이, 모노클로라민/디메칠아민 농도 비율이 증가하면서도 NDMA 생성도 점차 증가하고 있음을 알 수 있었다.
- Mitch와 Sedlak*은 하수 및 하수 처리수에서 디메칠아민의 최고 농도를 각각 660 ug/L 와 13 ug/L로 발표하였다. Mitch와 Sedlak*은 또한 pH 8에서 NDMA 생성이 최고를 보이다가, pH 7 이하와 9 이상에서는 낮은 생성율을 보여주는 결과를 발표하였다. 이와 같이 다양한 항목에 따라 NDMA 생성 농도가 달라지는데 여러 변수에 따른 조사가 NDMA 생성에 이해하는데 더욱 도움이 될 것으로 여겨진다.
- NDMA 생성 농도는 일반적으로 pH와 모노클로라민에 존재하는 질소비율 증가에 따라 높게 나타나는 상관성을 보여주었다. pH 7과 8에서는 디메칠아민을 5배 증가시킨 결과 거의 모든 조건에서 NDMA 생성도 5배 이상 중가하였다.
- 5는 전체 질소에서 모노클로라민내에 존재하는 질소 비율에 따라 NDMA 농도와의 관계를 보여주고 있다. 그림에서와 같이 NDMA 생성은 모노클로라민 농도에 따라 비례적으로 증가하였는데 모노클로라민 농도 증가는 질소 비율을 증가시켜 이 화합물 발생을 높게 하는 것으로 조사되었다. 이것은 충분한 모노클로라민이 존재할 경우 NDMA 생성을 촉진시키며 디메칠아민이 고농도로 존재하더라도 모노 클로라민이 불충분 할 경우 생성을 감소시키는 것을 알 수 있었다.
- 05 mM로고정시키고 pH, 모노클로라민 농도, 질소비율의 변화에 따른 NDMA 생성 농도를 측정하여 비교하였다. 모노클로라민/ 디메칠아민 비율이 1보다 큰 조건에서 모노클로라민 농도가중가시켰을 경우 NDMA 생성은 증가하였는데, 이는 염소 살균 시 잔류염소 농도가 높을수록 접촉시간 증가와 함께 고농도 NDMA 생성을 촉진할 수 있음을 보여 주는 결과이었다. 수자원이 부족한 실정에서 중수 재사용을 위해 염소살균이 고려되고 모노클로라민이 존재 할 경우 살균 부산물이 발생할 가능성이 있어 이에 대한 조사와 대책 마련이 필요할 것으로 예상된다.
- 본 연구결과, 초기 모노클로라민 농도가 높은 경우 NDMA 생성도 이에 따라 증가하는 현상을 발견하였으므로 실제 상수처리장에서 염소 살균시 잔류염소가 높을수록 접촉시간 증가와 함께 고농도 NDMA 생성을 초래 할 수 있음을 보여주는 연구이다. 비록 본 연구가 실제 상수원에 존재하는 디메칠아민 농도에 비해 높은 경우여서 한계는 있지만 중요한 지표가 되리라 여겨진다.
- 그림에서와 같이 NDMA 생성은 모노클로라민 농도에 따라 비례적으로 증가하였는데 모노클로라민 농도 증가는 질소 비율을 증가시켜 이 화합물 발생을 높게 하는 것으로 조사되었다. 이것은 충분한 모노클로라민이 존재할 경우 NDMA 생성을 촉진시키며 디메칠아민이 고농도로 존재하더라도 모노 클로라민이 불충분 할 경우 생성을 감소시키는 것을 알 수 있었다. Fig.
- 디메칠아민/모노 클로라민 비율이 1보다 클 경우, 즉 충분한 디메칠아민이 존재할 경우 중간 생성물인 1, 1-디에칠 하이드라진(UDMH)를 산화시키기 위하여 모노클로라민이 급속도로 소모되며 이로 인하여 NDMA 생성이 증가하는 것으로 알려져 있다. 전체적으로 pH가 증가하면서 NDMA 생성도 증가하여 pH가 생성농도에 영향을 주고 있음을 발견 할 수 있었다. 이는 디메칠아민이 염기성 특성을 나타내므로 높은 pH에서 모노클로라민과 잘 반응 할 것으로 생각된다.
- 모노클로라민 농도가 증가할수록 지속적으로 NDMA가 상승하는 것으로 조사된 것은 충분한 모노클로라민 공급이 반응에 크게 기여 한 것을 의미하였다. 초기 디메칠아민 농도를 5배 증가시켰을 때 pH 7, 8에서는 NDMA 생성 비율도 5배 이상 증가시킨 결과를 보여 디메칠아민과 모노 클로라민 모두 이 화합물 생성반응에 직접적 관련이 있는 것으로 보이며 주입 모노클로라민 중가는 더욱 생성을 촉진시키는현상을 보였다. Choi"} 연구에서도 디메칠아민을 0.
후속연구
- pH 7과 8에서는 디메칠아민을 5배 증가시킨 결과 거의 모든 조건에서 NDMA 생성도 5배 이상 중가하였다. 본연구가 모노클로라민 농도나 디메 칠아민에 따른 NDMA 발생 연구에 좋은 지표가 되지만 상수 처리장 수원에서는 이들 농도가 낮은 농도로 존재하여 적용에는 한계가 있을 수 있을 것으로 사료된다.
- 연구이다. 비록 본 연구가 실제 상수원에 존재하는 디메칠아민 농도에 비해 높은 경우여서 한계는 있지만 중요한 지표가 되리라 여겨진다.
- 모노클로라민/ 디메칠아민 비율이 1보다 큰 조건에서 모노클로라민 농도가중가시켰을 경우 NDMA 생성은 증가하였는데, 이는 염소 살균 시 잔류염소 농도가 높을수록 접촉시간 증가와 함께 고농도 NDMA 생성을 촉진할 수 있음을 보여 주는 결과이었다. 수자원이 부족한 실정에서 중수 재사용을 위해 염소살균이 고려되고 모노클로라민이 존재 할 경우 살균 부산물이 발생할 가능성이 있어 이에 대한 조사와 대책 마련이 필요할 것으로 예상된다.
- 이와 같이 다양한 항목에 따라 NDMA 생성 농도가 달라지는데 여러 변수에 따른 조사가 NDMA 생성에 이해하는데 더욱 도움이 될 것으로 여겨진다. 우리나라에서 중수도 재사용과 하수 방류 시 염소 살균처리가 점차 증가하는 상황에서 NDMA가 발생할 가능성이 있어 이에 대한 대책 마련도 필요하다. 우리나라에서는 모노클로라민을 직접 살균제로 사용하지 않지만 암모니아에 의한 클로라민 발생이 가능한 실정이다.
- Mitch와 Sedlak*은 또한 pH 8에서 NDMA 생성이 최고를 보이다가, pH 7 이하와 9 이상에서는 낮은 생성율을 보여주는 결과를 발표하였다. 이와 같이 다양한 항목에 따라 NDMA 생성 농도가 달라지는데 여러 변수에 따른 조사가 NDMA 생성에 이해하는데 더욱 도움이 될 것으로 여겨진다. 우리나라에서 중수도 재사용과 하수 방류 시 염소 살균처리가 점차 증가하는 상황에서 NDMA가 발생할 가능성이 있어 이에 대한 대책 마련도 필요하다.
- 전체 질소에서 모노클로라민 내에 존재하는 질소 비율 또는 디메칠아민에 존재하는 질소 비율에 따라 NDMA 생성 농도와의 연관성을 조사하였다. 일반적으로 모노클로라민과 디메 칠 아민에서 같은 수의 질소가 각각 기여하여 이 화합물 생성에 참여하는 것으로 알려져 있지만 이 연구를 통하여 어떤 질소가 더욱 생성에 관여하는지를 알 수 있는 흥미로운 분석이 될 것이다. Fig.
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