선택한 단어 수는 입니다.
최소 단어 이상 선택하여야 합니다.
최소 단어 이상 선택하여야 합니다.
선택한 단어 수는 30입니다.
최대 10 단어까지만 선택 가능합니다.
최대 10 단어까지만 선택 가능합니다.
문제 정의
- 본 연구에서는 낙동강 원수를 정수처리하는 pilotplant의 급속 모래여과 공정의 후단에 UV와 UV/H2O2 공정을 설치하여 tetracycline계 항생물질 7종에 대한 제거특성을 평가하였으며, UV와 UV/H2O2 처리 후의 tetracycline의 산화 부산물도 함께 평가하여 향후 고도 산화(advanced oxidation)용으로 UV 또는 UV/H2O2 공정을 정수장에 설치 시에 기초자료로 활용하고자 하였다.
제안 방법
- 1에 파일럿 규모의 UV 조사장치 사진을 나타내었으며, UV 시스템으로 유입되는 유입수는 낙동강 원수를 정수처리하는 pilot-plant의 급속 모래여과 처리수를 사용하였다. 7종의 tetracycline계 항생물질 및 과산화수소(H2O2) 투입은 급속 모래여과 처리수가 UV 조사장치로 이송되는 배관의 중간지점에 peristaltic 정량펌프를 설치하여 정량적으로 투입하였으며, 투입지점의 후단에 line-mixer를 설치하여 투입된 tetracycline계 항생물질들과 과산화수소가 급속 모래여과 처리수와 완전히 혼합되도록 하였다. UV 시스템으로 유입되는 7종의 tetracycline계 항생물질들의 각각의 농도는 1 μg/L로 고정하여 실험하였으며, 과산화수소의 농도는 1∼4 mg/L의 농도로 투입하였다.
- 2 mL 첨가하였다(Yang과 Carlson, 2003). Na2EDTA 첨가 후 40% 황산을 사용하여 시료수의 pH를 3 이하로 조절한 후 on-line용 SPE (Spark Holland, Netherlands)와 LC/MSD (Agilent 1100 SL, Agilent, USA)를 이용하여 분석하였다(Choi 등, 2005; Son 등, 2013). On-line용 SPE 카트리지는 ProspektTM oasis HLB (10 mm × 2 mm, Waters, USA)를 이용하였다.
- UV 시스템으로 유입되는 7종의 tetracycline계 항생물질들의 각각의 농도는 1 μg/L로 고정하여 실험하였으며, 과산화수소의 농도는 1∼4 mg/L의 농도로 투입하였다.
- UV와 UV/H2O2 산화공정을 이용하여 tetracycline계 항생물질 7종의 산화 제거 특성을 평가하였으며, UV와 UV/H2O2 산화처리에 의해 생성되는 tetracycline의 부산물을 평가해 본 결과 다음과 같은 결론을 얻을 수 있었다.
- 시료수는 50 mL를 채수하여 입자성 물질의 제거를 위하여 0.2 μm 멤브레인 필터(Millipore, USA)로 여과한 후 5 % Na2EDTA를 0.2 mL 첨가하였다(Yang과 Carlson, 2003).
- 5 NHCl 1 mL 그리고 순수(DI water) 1 mL를 순서대로 사용하여 컨디셔닝한 후, 시료수 10 mL를 2 mL/min의 유속으로 카트리지에 흡착시켰다. 추출시에는 0.1% formic acid (in water)와 0.1% formic acid (in acetonitrile)을 0.2 mL/min의 유속으로 카트리지에 흡착되어 있는 target 물질들을 용출시켰다. 분석에 사용된 LC용 컬럼은 충진물의 충진물 내경 및 길이가 2.
대상 데이터
- On-line용 SPE 카트리지는 ProspektTM oasis HLB (10 mm × 2 mm, Waters, USA)를 이용하였다.
- 본 실험에 사용된 UV 조사장치는 low pressure 및 medium pressure UV lamp가 장착되어 있는 Berson사(Netherlands)의 제품을 사용하였다. Low pressure 및 medium pressure UV lamp의 주파장은 각각 254 nm와 185∼400 nm이며, low pressure 및 medium pressure UV 시스템에서의 체류시간(유량: 100 L/hour)은 각각 3.
- 본 실험에 사용된 항생물질은 tetracycline계 7종으로 tetracycline (TC), oxytetracycline (OTC), minocycline (MNC), chlortetracycline (CTC), doxycycline (DXC), meclocycline (MCC), demeclocycline (DMC) 7종이며, sigma-aldrich사(USA)에서 제조한 순도 99% 이상의 특급물질을 사용하였다. 실험에 사용된 tetracycline 계 항생물질 7종에 대한 물리·화학적인 특성들을 Table 1에 나타내었다.
- 분석에 사용된 LC용 컬럼은 충진물의 충진물 내경 및 길이가 2.1 mm×50 mm인 AtlantisⓇ dC18 column(Waters, USA) 을 사용하였다.
성능/효과
- 1. UV 산화공정을 이용한 tetracycline계 항생물질들의 제거에는 low-pressure UV 램프를 장착한 경우보다 medium-pressure UV 램프를 장착한 시스템에서 제거 효율이 월등히 높았다.
- 2. UV 산화공정에서 UV 접촉조 내에서의 체류시간의 감소에 의해 제거효율이 감소하였다.
- 3. UV 단독공정에 비해 UV/H2O2 공정을 적용한 경우가 36%∼60% 정도의 제거효율이 상승하였다.
- 4. UV 및 UV/H2O2 산화에 의해 생성된 부산물들의 mass spectra 분석결과 m/z 444, 445, 461, 및 477 ion 들이 공통적으로 검출되어 UV 및 UV/H2O2 산화 부산물들의 구조적 특성은 서로 유사한 것으로 나타났다.
- 2에서 볼 수 있듯이 254 nm의 단파장을 사용하는 low pressure UV lamp (LP-UV lamp) 보다 185∼400 nm의 다파장을 사용하는 medium pressure UV 램프를 사용한 경우가 전체적으로 월등히 높은 제거율을 나타내고 있다. LP-UV 시스템에서의 제거율은 MNC가 40%로 가장 낮은 제거율을 나타내었으며, CTC가 61%로 가장 높은 제거율을 나타내었다. 반면 MP-UV 시스템에서는 DXC와 CTC가 88%로 가장 낮은 제거율을 보였고, MNC가 100%로 가장 높은 제거율을 보였다.
- 3에서 볼 수 있듯이 유량이 증가할수록 접촉시간의 감소로 인하여 전체적으로 제거율이 감소하였다. MNC의 경우 접촉시간의 감소에 의해 제거율의 하락폭은 3% 정도로 나타났으나, 가장 큰 폭의 제거율 하락을 보인 DXC의 경우는 유량이 100 L/hour에서 2,000 L/hour로 증가할수록 제거율은 40%정도 감소하였다.
- LP-UV 시스템에서의 제거율은 MNC가 40%로 가장 낮은 제거율을 나타내었으며, CTC가 61%로 가장 높은 제거율을 나타내었다. 반면 MP-UV 시스템에서는 DXC와 CTC가 88%로 가장 낮은 제거율을 보였고, MNC가 100%로 가장 높은 제거율을 보였다.
- 첫째는 LP-UV 시스템에 비해 MP-UV 시스템의 짧은 체류시간이 원인이 될 수 있으며, 둘째는 UV 단독공정에 의한 제거율이 88%∼100%로 매우 높게 나타나 과산화수소 투입에 따른 제거효율의 상승이 미미하게 나타난 것으로 판단된다.
※ AI-Helper는 부적절한 답변을 할 수 있습니다.