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AOP에 의한 1,4-다이옥산의 처리 특성에 관한 연구
Treatment Characteristics of 1,4-Dioxane by Advanced Oxidation Process System 원문보기

한국유화학회지 = Journal of oil & applied science, v.25 no.1 = no.70, 2008년, pp.32 - 40  

이수 (창원대학교 화공시스템공학과) ,  강학수 (창원대학교 화공시스템공학과) ,  최재혁 (창원대학교 화공시스템공학과)

Abstract AI-Helper 아이콘AI-Helper

1,4-Dioxane is an EPA priority pollutant often found in contaminated ground waters and industrial effluents. Conventional water treatment techniques are limited to decompose this compound effectively. Therefore, an advanced oxidation process system (AOP) was used for the degradation of 1,4-dioxane. ...

주제어

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문제 정의

  • 그러나 산화제나 다른 촉매에 의해 발생하는 2차적인 오염문제나 공정상의 도입 시에 폐수처리 단가가 올라가는 문제점을 고려하였을 때 상당히 매력적인 처리방법으로 생각된다. 그래서 AOP 공정을 이용한 1,4-다이옥산의 분해 시에 공기 주입에 따른 분해효율을 알아보고자 한다.
  • 따라서 본 연구에서는 OH 라디칼 농도를 증가시키기 위한 방안으로 UV 조사 시에 온도, 공기주입 유무, 각종 산화제에 의한 분해 효과와 복합적인 처리 조건을 통하여 1,4-다이옥산 분해 및 제거 효율을 알아보고 pH 및 TOC 측정을 통한 1,4-다이옥산의 중간생성물로의 분해와 무기화의 유무를 조사하였다.
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질의응답

핵심어 질문 논문에서 추출한 답변
AOP에 의한 1,4-다이옥산 분해 및 제거 효율을 알아보고 조사한 실험의 결론은? (1) 산화제를 투여하지 않은 조건에서 UV 강도 및 온도 변화에 따른 1,4-다이옥산의 분해율은 비례하였으나 높은 분해 효과를 기대하기 어려웠다. (2) 적정 공기주입량을 초과할 시에 과량의 공기방울로 인한 UV의 조사강도의 저하로 오히려 분해율이 떨어지는 것을 알 수 있다. (3) 오존에 의한 1,4-다이옥산의 분해 효과를 증가시키기 위해서는 UV 조사와 오존의 접촉시간을 늘려 오존주입 농도를 맞추어야 할 것으로 생각된다. (4) 과산화수소 주입량에 의해 1,4-다이옥산의 분해율은 비례하였으나 적정 농도를 벗어날 시에 분해속도가 둔화되는 것을 알 수 있다. 따라서 120 W의 UV와 80℃의 온도에서 1000 ppm의 1,4-다이옥산의 분해를 위한 적절한 과산화수소 주입량은 17.64 mM인 것으로 생각되며, 이때 30분 반응 시에 약 80%의 1,4-다이옥산이 분해되었다. (5) 복합처리 방법에 의한 1,4-다이옥산의 분해율은 단일처리에 의한 분해효과 보다 미미하지만 비례하는 경향을 보였다. (6) 1,4-다이옥산의 분해율이 증가함에 따라 pH가 떨어짐을 알 수 있다. 이는 1,4-다이옥산이 분해되면서 중간 생성물인 유기산의 형태로 변화하는 것으로 생각된다. (7) Total organic carbon의 변화는 1,4-다이옥산의 농도가 감소하는 것과 유사하게 TOC가 감소함을 보였다. 이는 UV/H2O2처리를 통한 1,4-다이옥산의 분해 잔물은 CO2와 H2O로 완전 분해됨을 나타내는 것이다.
1,4-다이옥산은 무엇인가? 산업기술의 발달과 함께 수많은 유독성 물질이 생겨나고 이로 말미암아 새로운 사회, 문화적 문제가 심화되고 있으나 이를 해결하기 위한 노력이 뒤따르지 못하는 것이 우리나라의 현실이다. 특히 최근 낙동강수계에서 문제시 되었던 미량 독성물질인 1,4-다이옥산은 1,4-다이옥산은 자연계로부터의 산물이 아니고 용제, 세정제 안정제로 사용되는 유기합성화합물로서 polyoxyethylene계 비이온계면활성제 및 황산에스테르 등의 제조공정에서 부생하는 것으로 알려져 있다. 1,4-다이옥산은 화학물질의 합성, 용매, 그리고 유기용매의 안정제 등으로 널리 사용되고 있는 물질로서 인간에 대한 발암 가능성 때문에 미국 EPA에서 hazardous 및 priority pollutant로 분류하고 수질권고치를 30㎍/L로 정하고 있고, WHO 산하 국제암연구기관(International Agency for Research on Cancer, IARC)에서는 쥐의 비강암과 간암, 기니 돼지의 담낭암의 증가사례에 기초하여 인간에 대한 발암가능성이 있는 물질인 Group 2B로 분류하고 있다.
1,4-다이옥산은 어디에서 널리 사용되고 있는가? 특히 최근 낙동강수계에서 문제시 되었던 미량 독성물질인 1,4-다이옥산은 1,4-다이옥산은 자연계로부터의 산물이 아니고 용제, 세정제 안정제로 사용되는 유기합성화합물로서 polyoxyethylene계 비이온계면활성제 및 황산에스테르 등의 제조공정에서 부생하는 것으로 알려져 있다. 1,4-다이옥산은 화학물질의 합성, 용매, 그리고 유기용매의 안정제 등으로 널리 사용되고 있는 물질로서 인간에 대한 발암 가능성 때문에 미국 EPA에서 hazardous 및 priority pollutant로 분류하고 수질권고치를 30㎍/L로 정하고 있고, WHO 산하 국제암연구기관(International Agency for Research on Cancer, IARC)에서는 쥐의 비강암과 간암, 기니 돼지의 담낭암의 증가사례에 기초하여 인간에 대한 발암가능성이 있는 물질인 Group 2B로 분류하고 있다. 1,4-다이옥산은 급성 독성은 낮지만 인간과 동물에게 있어서 눈의 염증과 코, 목 등의 호흡기 질환을 유발하고, 단기간 고농도로 노출 시 신장과 간에 심각한 손상을 입히는 것으로 알려져 있으며, 많은 사람들이 고농도의 1,4-다이옥산에 증기흡입이나 피부접촉 등에 의해 직업적으로 노출되어 재난을 당했으며 이는 대부분 신장손상으로 보고되었다.
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참고문헌 (13)

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  2. J. G. Burken and J. L. Schnoor, Predictive relationships for uptake of organic contaminants by hybrid poplar trees, Environ. Sci. Tech., 32, 81 (1998) 

  3. O. Legrini, E. Oliveros, and A. M. Braun, Photochemical processes for water treatment, Chem. Rev., 671 (1993) 

  4. R. Venkatandri. and W. R Peters, Chemical oxidation technologies: Ultraviolet light/hydrogen peroxide, Fenton's reagent, and titanium dioxideassisted photocatalysis, Haz. Waste Haz. Mater., 10(2), 107 (1993) 

  5. G. V. Buxton, C. L. Greenstock, W. P. Helman, and A. B. Ross, Critical review of rate constants for reactions of hydrated electrons, hydrogen atoms and hydroxyl radicals in aqueous solution, J. Phys. Chem., 17, 513 (1988) 

  6. J. R. Bolton and S. R. Cater, "Homogeneous photodegradation of pollutants in contaminated water: An introduction", In surface and Aquatic photochemistry(Edited by G. Heltz, R. G. Zepp and D. Crosby), Lewis Publishers, Boca Ration, FL. pp467-490, (1994) 

  7. US EPA Method 8260B, Volatile organics by gas chromatography/mass spectrometry (GC/MS), (1996) 

  8. W. H. Glaze and J. Kang, Advanced oxidation processes for treating ground water contaminated with TCE and PCE: Laboratory studies, JAWWA (May), 57 (1988) 

  9. H. Taube and W. C. Bray, Chain reactions in aqueous solutions containing ozone, hydrogen peroxide, and acid, J. Am. Chem. Soc,, 62, 3557 (1940) 

  10. W. H. Glaze, G. R. Peyton, F. Y. Saleh, and F. Y. Huang, "Analysis of disinfection by-products in water and wastewater", Inter. J. Environ. Anal. Chem., 7, 143 (1979) 

  11. C. D. Adams, P. A. Scanlan, and N. D. Secrist, Oxidation and biodegradability enhancement of 1,4-dioxane using hydrogen peroxide and ozone, Environ. Sci. Tech., 28, 1812 (1994) 

  12. L. Forni, D. Bahnemann, and E. J. Hart, Mechanism of the hydroxide ion initiated decomposition of ozone in aqueous solution, J. Phys. Chem,, 86, 255 (1982) 

  13. J. Staehelin and J. Hoigne, Decomposition of ozone in water: rate of initiation by hydroxide ions and hydrogen peroxide, Environ. Sci. Tech., 16, 676 (1982) 

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