수산화라디칼 소모인자를 이용한 자외선/과산화수소공정의 효율적인 운전 조건도출 Determination of Efficient Operating Condition of UV/H2O2 Process Using the OH Radical Scavenging Factor원문보기
본 논문은 먹는물 처리공정에 적합한 고도산화공정 중 하나인 자외선/과산화수소공정의 효율적인 운전을 위한 최적 운전 조건을 도출하는 방법을 연구하였다. 자외선/과산화수소 공정에서 대상물질의 제거효율을 예측하고 그에 따른 운전조건을 도출하기 위한 핵심 인자인 수산화라디칼 소모인자를 보다 쉽고 빠르게 측정하기 위해 새로운 지표물질인 로다민 비(Rhodamin B, RhB)를 선정하여 검증하였다. 그 결과, 기존 지표물질인 para-Chlorobenzoic acid (pCBA)와 비교해 약 1.1% 이하의 오차율로 높은 신뢰성을 가진 것을 확인하였다. 검증된 RhB를 이용하여 측정한 수산화라디칼 소모인자 및 모델링을 통해 대상물질(Ibuprofen)의 제거효율 예측 가능성을 평가한 결과, 실제 실험값과 평균 오차율 약 5% 내외로 거의 일치하였다. 약 8개월간의 자외선/과산화수소공정 파일럿 플랜트 유입수의 수산화라디칼 소모인자 모니터링 결과, 최대 두 배 정도의 차이로 크게 변화하였다. 이 차이는 미량오염물질 중 하나인 Caffeine의 목표 제거율을 만족하기 위한 자외선 에너지를 약 1.7배 증가시켜야 할 정도로 큰 값이다. 이상의 결과를 통해 자외선/과산화수소 공정을 안전하고 효율적으로 운전하기 위해서는 수산화라디칼 소모인자의 측정이 매우 중요하며, 측정된 소모인자, 자외선 흡광도($A_{254}$), 대상물질의 정보만 입력하면 자외선/과산화수소 공정을 쉽게 제어할 수 있음을 확인하였다.
본 논문은 먹는물 처리공정에 적합한 고도산화공정 중 하나인 자외선/과산화수소공정의 효율적인 운전을 위한 최적 운전 조건을 도출하는 방법을 연구하였다. 자외선/과산화수소 공정에서 대상물질의 제거효율을 예측하고 그에 따른 운전조건을 도출하기 위한 핵심 인자인 수산화라디칼 소모인자를 보다 쉽고 빠르게 측정하기 위해 새로운 지표물질인 로다민 비(Rhodamin B, RhB)를 선정하여 검증하였다. 그 결과, 기존 지표물질인 para-Chlorobenzoic acid (pCBA)와 비교해 약 1.1% 이하의 오차율로 높은 신뢰성을 가진 것을 확인하였다. 검증된 RhB를 이용하여 측정한 수산화라디칼 소모인자 및 모델링을 통해 대상물질(Ibuprofen)의 제거효율 예측 가능성을 평가한 결과, 실제 실험값과 평균 오차율 약 5% 내외로 거의 일치하였다. 약 8개월간의 자외선/과산화수소공정 파일럿 플랜트 유입수의 수산화라디칼 소모인자 모니터링 결과, 최대 두 배 정도의 차이로 크게 변화하였다. 이 차이는 미량오염물질 중 하나인 Caffeine의 목표 제거율을 만족하기 위한 자외선 에너지를 약 1.7배 증가시켜야 할 정도로 큰 값이다. 이상의 결과를 통해 자외선/과산화수소 공정을 안전하고 효율적으로 운전하기 위해서는 수산화라디칼 소모인자의 측정이 매우 중요하며, 측정된 소모인자, 자외선 흡광도($A_{254}$), 대상물질의 정보만 입력하면 자외선/과산화수소 공정을 쉽게 제어할 수 있음을 확인하였다.
This study investigated a method to determine an efficient operating condition for the $UV/H_2O_2$ process. The OH radical scavenging factor is the most important factor to predict the removal efficiency of the target compound and determine the operating condition of the $UV/H_2O_2$<...
This study investigated a method to determine an efficient operating condition for the $UV/H_2O_2$ process. The OH radical scavenging factor is the most important factor to predict the removal efficiency of the target compound and determine the operating condition of the $UV/H_2O_2$ process. To rapidly and simply measure the scavenging factor, Rhodamine B (RhB) was selected as a probe compound. Its reliability was verified by comparing it with a typical probe compound (para-chlorobenzoic acid, pCBA); the difference between RhB and pCBA was only 1.1%. In a prediction test for the removal of Ibuprofen, the RhB method also shows a high reliability with an error rate of about 5% between the experimental result and the model prediction using the measured scavenging factor. In the monitoring result, the scavenging factor in the influent water of the $UV/H_2O_2$ pilot plant was changed up to 200% for about 8 months, suggesting that the required UV dose could be increased about 1.7 times to achieve 90% caffeine removal. These results show the importance of the scavenging factor measurement in the $UV/H_2O_2$ process, and the operating condition could simply be determined from the scavenging factor, absorbance, and information pertaining to the target compound.
This study investigated a method to determine an efficient operating condition for the $UV/H_2O_2$ process. The OH radical scavenging factor is the most important factor to predict the removal efficiency of the target compound and determine the operating condition of the $UV/H_2O_2$ process. To rapidly and simply measure the scavenging factor, Rhodamine B (RhB) was selected as a probe compound. Its reliability was verified by comparing it with a typical probe compound (para-chlorobenzoic acid, pCBA); the difference between RhB and pCBA was only 1.1%. In a prediction test for the removal of Ibuprofen, the RhB method also shows a high reliability with an error rate of about 5% between the experimental result and the model prediction using the measured scavenging factor. In the monitoring result, the scavenging factor in the influent water of the $UV/H_2O_2$ pilot plant was changed up to 200% for about 8 months, suggesting that the required UV dose could be increased about 1.7 times to achieve 90% caffeine removal. These results show the importance of the scavenging factor measurement in the $UV/H_2O_2$ process, and the operating condition could simply be determined from the scavenging factor, absorbance, and information pertaining to the target compound.
* AI 자동 식별 결과로 적합하지 않은 문장이 있을 수 있으니, 이용에 유의하시기 바랍니다.
문제 정의
유입수 수질과 대상물질의 특성 및 목표 제거효율에 맞게 운전조건을 도출하기 위해서는, 먼저 서로 다른 수질에서 실험을 통해 도출한 제거효율을 모델식을 이용해 정확히 예측 가능한지 확인하는 것이 중요하다. 따라서 본 절에서는 국내 수계에서 빈번히 검출되고 있는 미량오염물질중 Ibuprofen (IBF)을1) 이용하여 서로 다른 수질에 따른 제거효율을 비교하고, 모델식을 통해 그 값을 예측함으로서 수질인자의 분석으로부터 목표 제거율을 만족하기 위한 운전조건 도출의 가능성을 확인하였다.
본 연구에서는 한강수계의 수산화라디칼 소모인자 모니터링을 통해 자외선/과산화수소 공정의 운전조건을 최적화하는 방법에 대해 연구하였으며, 다음과 같은 결론을 도출하였다.
방법을 이용해 수산화라디칼 소모인자를 정량하기 위해서는 자외선 직접산화에 대한 영향을 배제하기 위해, 자외선과 반응성이 낮고 수산화 라디칼과반응성이 높은 지표 물질이 필요하다. 본 절에서는 새로운 지표물질인 RhB를 이용한 수산화라디칼 소모인자 모니터링에 앞서 RhB를 검증 하기 위해 일반적으로 사용되어 온 지표물질인 pCBA와 비교하였다. 수산화라디칼 소모인자를 측정하여 비교하기 위해 사용된 대상수는 휴믹산 4 mg/L의 조제수였으며, 주입된 지표물질의 초기 농도는 1 uM이었다.
제안 방법
1) 수산화라디칼 소모인자 모니터링 시 보다 쉽고 빠르게 해당 인자를 측정하기 위하여 새로운 지표물질(로다민 B, RhB)을 선정 및 검증하였다. 기존 지표물질인 pCBA를 이용한 비교 검증 결과, 대상 물질 제거효율 예측 값에 대한 두 지표물질의 평균 오차율은 약 1.
반면에 ROH,UV 개념을 이용한 수산화라디칼 소모인자 측정법은 실험적으로 수산화라디칼 소모인자를 정량하는 방법으로서, WQP 방법보다 더 정확한 값을 도출할 수 있다고 보고되었다.10) 따라서 본 연구는 ROH,UV 방법을 이용하여 자외선 파일럿 플랜트(1,000 톤/일, 강북아리수정수센터) 공정 유입수의 수산화라디칼 소모인자를 모니터링 하였다. 해당 파일럿 플랜트는 기존정수공정인 모래여과지를 대신해 정밀여과 분리막(microfiltration, MF)을 사용하고 있으며, 국내는 물론 해외에서도 분리막 처리수의 수산화라디칼 소모인자를 모니터링 한 연구결과는 아직 보고된 바 없다.
35 mW/cm2에서 진행하였다. RhB 의 경우 가시광선 영역에 의해서도 분해될 수 있기 때문에 실험시 갈색 시약병 및 호일을 이용해 빛을 차단하였다.
Baker)과 5 mM H3PO4 (85%, DAEJUNG)을 60 : 40 (pCBA), 77 : 23 (IBF) (v:v)으로 사용하였고, 분석파장은 각각 235, 222 nm이다. RhB의 농도와 취수된 원수의 자외선 흡광도(A254) 값은 분광광도계(Cary-50, Varian)를 사용하여 554 nm (RhB)와 254 nm(A254) 파장에서 분석하였다. 과산화수소 농도 측정은 과산화수소 Assay TestKit (Colorimetric with test strips, Merckoquant®)를 사용하였으며 미국 Hach 사의 DR2500을 이용하여 측정하였다.
각 지표물질을 통해 측정한 수산화라디칼 소모인자로부터 계산된 세가지의 대상물질(Caffeine, Iopromide, Diclofenac)의 D90값을 Table 1에 비교하였다. 각 대상물질 별로 각 지표물질(RhB, pCBA)에 의해 구해진 D90값의 차이는 평균 1.
기기 분석은 HPLC급 용매시약을 J.T. Bakers®에서 구입하여 분석하였다.
따라서 이번 연구에서는 새로운 지표물질인 RhB (kRhB,UVapp = 0.00031 cm2mJ-1, kOH,RhBapp = 3.75 ± 0.15 × 109M-1sec-1)12)를 이용한 수산화라디칼 소모인자 분석방법을 pCBA와의 비교를 통해 검증 및 사용하였으며, 한강 수계의 수산화라디칼 소모인자 모니터링을 통해 대상 신종미량오염물질 제어를 위한 자외선/과산화수소 공정의 운전조건을 최적화하는 방법을 제시하였다.
Bakers®에서 구입하여 분석하였다. 수산화라디칼 소모인자 모니터링을 위해 강북아리수정수센터 내 자외선 파일럿 플랜트유입수를 취수하였으며, 해당 유입수는 취수-전염소-응집/혼화-침전-MF 과정을 거친 처리수이다.
수산화라디칼 소모인자의 변화에 따른 민감도 차이에 대한 원인을 파악하기 위해 모델식 (7), (7a), (7b)에 수산화라 디칼 소모인자를 독립변수로 하여 D90값의 변화를 관찰하였다(Fig. 6). 그 결과, 선정된 세 가지 대상물질 모두 수산화라디칼 소모인자의 변화에 따라 D90값이 비례하여 변하는 것이 확인 되었지만, 변화하는 D90값의 기울기는 대상물질에 따라 서로 다르게 나타났다.
79 cm이다. 이 때 반응기 내의 시료가 잘 혼화될 수 있도록 1 cm 마그네틱 바를 넣어 교반했으며, 자외선 광량(mW/cm2)은 UVX Radiometer (UV254 detector, UVP Co., USA)로 측정하여 0.35 mW/cm2에서 진행하였다. RhB 의 경우 가시광선 영역에 의해서도 분해될 수 있기 때문에 실험시 갈색 시약병 및 호일을 이용해 빛을 차단하였다.
이러한 차이가 대상물질을 제거하기 위한 공정 운전조건에 얼마나 영향을 주는가를 확인하기 위해 측정된 데이터 별로 세 개 대상물질(Caffeine, Iopromide, Diclofenac)에 대한 D90값을 계산하였다(Fig. 5). 각 수산화라디칼 소모인자는 식 (7b)의 ΣkS,OH[S]i에 삽입하였으며 10 mg/L의 과산화 수소 주입 조건에서 D90값(mJ/cm2)을 도출하였다.
수산화라디칼 소모인자를 측정하여 비교하기 위해 사용된 대상수는 휴믹산 4 mg/L의 조제수였으며, 주입된 지표물질의 초기 농도는 1 uM이었다. 자외선 조사량 및 과산화수소 주입량에 따른 각 지표물질의 분해 속도상수를 구하기 위하여 자외선 강도(E0)를 0.35 mW/cm2에서 6분 동안 실험을 진행했으며, 과산화수소 주입농도는 0, 10, 15, 35, 70, 150 mg/L로 하였다. 주입된 과산화수소농도의 역수(x축) 대비 각 과산화수소 농도 조건 ROH,UV값의 역수(y축) 을 Fig.
측정된 수산화라디칼 소모인자 값은 1.72 × 104 sec-1(RhB), 1.88 × 104 sec-1(pCBA)이며, 두 값의 차이를 확인하기 위해 도출된 수산화라디칼 소모인자 값에서 제거 대상으로 하는 미량오염물질을 90% 제거하기 위해 필요한 대상물질 별 필요한 자외선 dose 요구량(D90)을 산출하여 비교하였다.
pCBA과 IBF의 분석은 HPLC/DAD (Gilson Inc., USA)를 이용하였으며 컬럼은 C18 (5.0 uM, 4.6 mm × 250 mm, Xbridge™)을 이용하였다.
6 mm × 250 mm, Xbridge™)을 이용하였다. 각 물질별 이동상 조건은 메탄올(J.T.Baker)과 5 mM H3PO4 (85%, DAEJUNG)을 60 : 40 (pCBA), 77 : 23 (IBF) (v:v)으로 사용하였고, 분석파장은 각각 235, 222 nm이다. RhB의 농도와 취수된 원수의 자외선 흡광도(A254) 값은 분광광도계(Cary-50, Varian)를 사용하여 554 nm (RhB)와 254 nm(A254) 파장에서 분석하였다.
수산화라디칼 소모인자 지표물질로서 RhB가 적합한지 알아보기 위한 실험에서 조제수로 사용한 휴믹산은 IHSS (International Humic Substances Society®)사에서 구입하였으며, Suwannee (Switzerland) 강에서 추출된 것이다.
본 절에서는 새로운 지표물질인 RhB를 이용한 수산화라디칼 소모인자 모니터링에 앞서 RhB를 검증 하기 위해 일반적으로 사용되어 온 지표물질인 pCBA와 비교하였다. 수산화라디칼 소모인자를 측정하여 비교하기 위해 사용된 대상수는 휴믹산 4 mg/L의 조제수였으며, 주입된 지표물질의 초기 농도는 1 uM이었다. 자외선 조사량 및 과산화수소 주입량에 따른 각 지표물질의 분해 속도상수를 구하기 위하여 자외선 강도(E0)를 0.
실험에 사용한 대상 수는 국내 정수장 두 곳을 선정(플랜트 1, 플랜트 2)하여 응집-침전-모래여과 공정을 거친 처리수와 본 논문의 3.1 절에서 RhB를 검증하기 사용했던 Suwannee 강의 휴믹산 4 mg/L를 첨가한 조제수(HA solution)이며, 각 대상수의 성상은 Table 2에 정리하였다.
실험에 사용한 자외선 장치는 실험실 규모의 자외선 평형 조사장치13)(저압수은램프(11 W, Philips Co., Netherlands), 253.7 nm)로 Fig. 1에 도식화하였다. 자외선 조사시 시료는 유리 페트리디쉬에 담아 사용했으며, 시료 50 mL 주입시 시료 깊이는 약 0.
1에 도식화하였다. 자외선 조사시 시료는 유리 페트리디쉬에 담아 사용했으며, 시료 50 mL 주입시 시료 깊이는 약 0.79 cm이다. 이 때 반응기 내의 시료가 잘 혼화될 수 있도록 1 cm 마그네틱 바를 넣어 교반했으며, 자외선 광량(mW/cm2)은 UVX Radiometer (UV254 detector, UVP Co.
지표물질 검증 실험에 사용된 pCBA (99%, Sigma-Aldrich®)와 RhB (95%, Sigma-Aldrich®)는 증류수(18.2 MΩ)에서 실험 하였다.
이론/모형
과산화수소 농도 측정은 과산화수소 Assay TestKit (Colorimetric with test strips, Merckoquant®)를 사용하였으며 미국 Hach 사의 DR2500을 이용하여 측정하였다.
성능/효과
2) RhB를 이용해 측정된 수산화라디칼 소모인자 값을 모델식에 대입하여 대상물질의 제거효율을 예측한 결과, 실제 실험 결과와 비교 시 평균 오차율 약 5%로 매우 높은 신뢰도를 보였다. 이러한 연구 결과를 통해 자외선/과산화수소 공정의 경우 유입수에 대한 두가지 인자(자외선 흡광도, 수산화라디칼 소모인자) 및 대상물질에 대한 세 가지 정보(몰 흡광계수, 양자수득률, 수산화라디칼 반응속도상수)만을 정확히 알 수 있다면, 모델식을 통해 물질 정보를 알고 있는 대상물질의 제거효율 예측이 가능함을 확인 하였다.
3) 자외선/과산화수소 파일럿 플랜트유입수를 통해 약 8개월간 수산화라디칼 소모인자를 모니터링 한 결과, 최대값과 최소값이 약 두 배까지 큰 차이를 보였다. 수산화라디칼 소모인자의 변화에 따라 대상물질의 목표 제거 효율에 도달하기 위한 자외선 공정 에너지 주입량이 크게 달라지기 때문에, 자외선/과산화수소 공정을 효율적으로 운전하기 위해서는 대상물질에 대한 정보는 물론 공정으로 유입되는 유입수의 수산화라디칼 소모인자 값의 정확한 측정이 매우 중요하다.
4) 이상의 연구결과는 자외선/과산화수소 공정 운전 시 제거 대상으로 하는 물질의 목표제거율을 만족하기 위한 최적 운전조건을 도출하는 방법 제시하였으며, 이에 따라 보다 단순하고 경제적인 공정 운전을 가능하게 했다.
광반응계수란 각 대상물질의 광반응 특성을 설명하기 위한 지표로, 각 물질의 몰흡광계수와 양자수득률의 곱으로 나타내며 그 값이 클수록 자외선에 의해 잘 분해됨을 의미한다. Caffeine은 Iopromide와 Diclofenac에 비해 광반응계수가 매우 낮음을 확인할 수 있으며, 광반응계수가 낮은 물질은 직접광반응에 대한 의존도가 적어 수산화라디칼 소모인자의 변화에 더 민감하게 영향을 받음을 알 수 있다. 따라서, Caffeine의 경우 수산화라디칼 소모인자의 증가 대비 D90값이 다른 물질과는 대조적으로 빠르게 증가하게 된다(Fig.
IBF의 초기 농도는 1 uM이었으며, Plant 1의 경우 두 조건의 과산화수소 농도에서(10, 100 mg/L) 실험을 진행하였을 때, 100 mg/L에서 더 높은 IBF 제거효율이 확인되었다. 또한 Plant 1과 비슷한 수산화라디칼 소모인자 특성을 가지고 있는 HA solution의 경우 17 mg/L의 과산화수소를 주입 했을 때 Plant 1에서 10 mg/L 과산화수소 조건보다는 약 1.
값을 Table 1에 비교하였다. 각 대상물질 별로 각 지표물질(RhB, pCBA)에 의해 구해진 D90값의 차이는 평균 1.05%로 매우 근사한 값이었으며, 이를 통해 새로운 지표물질인 RhB가 분석적 이점뿐만 아니라 기존 지표물질인 pCBA만큼 신뢰도가 높다는 것이 검증되었다.
6). 그 결과, 선정된 세 가지 대상물질 모두 수산화라디칼 소모인자의 변화에 따라 D90값이 비례하여 변하는 것이 확인 되었지만, 변화하는 D90값의 기울기는 대상물질에 따라 서로 다르게 나타났다. 수산화라디칼 소모인자가 1.
1) 수산화라디칼 소모인자 모니터링 시 보다 쉽고 빠르게 해당 인자를 측정하기 위하여 새로운 지표물질(로다민 B, RhB)을 선정 및 검증하였다. 기존 지표물질인 pCBA를 이용한 비교 검증 결과, 대상 물질 제거효율 예측 값에 대한 두 지표물질의 평균 오차율은 약 1.05%로 매우 근사했으며, 자외선/과산화수소 공정의 지표물질로서 그 신뢰도가 검증되었다.
3은 각 대상 수 별로 실제 실험을 통해 자외선/과산화수소 공정에 의해 제거된 IBF의 제거율과 측정된 수산화라디칼 소모인자를 이용한 모델식 (8)으로부터 예측한 결과를 비교하였다. 대상수에 상관없이 IBF는 자외선 광량 및 과산화수소 농도가 증가할수록 높은 제거효율을 보이는 것으로 관찰되었으나, 각 대상 수 및 과산화수소의 주입 농도에 따라 IBF의 제거 경향은 크게 달랐다.
수산화라디칼 소모인자가 1.0 × 104 sec-1에서 5.0 × 104 sec-1로 다섯 배 증가할 때 Caffeine의 경우 D90값이 3.2배 증가하였지만 Iopromide는 1.6배로 2배 낮은 증가율을 보이는 것을 확인하였다.
이상의 실험결과를 모델식 (8)을 통해 예측한 결과 대상수 및 과산화수소 조건별 평균오차율이 약 5%로 실제 실험결과와 거의 유사한 제거효율을 예측할 수 있는 것으로 나타났다. 이러한 결과는 모델식을 이용하여 대상수의 자외선흡광도, 수산화라디칼 소모인자, 대상물질에 대한 정보만 가지고도 목표로 하는 제거효율을 도출하기 위한 적정 자외선 조사량 및 과산화수소 농도를 도출 할 수 있다는 것을 보여준다. 이렇게 공정 유입수 및 대상물질 특성에 맞는 운전 조건을 도출하면 보다 경제적이고 정확한자외선/과산화수소 공정운전이 가능하게 된다.
2) RhB를 이용해 측정된 수산화라디칼 소모인자 값을 모델식에 대입하여 대상물질의 제거효율을 예측한 결과, 실제 실험 결과와 비교 시 평균 오차율 약 5%로 매우 높은 신뢰도를 보였다. 이러한 연구 결과를 통해 자외선/과산화수소 공정의 경우 유입수에 대한 두가지 인자(자외선 흡광도, 수산화라디칼 소모인자) 및 대상물질에 대한 세 가지 정보(몰 흡광계수, 양자수득률, 수산화라디칼 반응속도상수)만을 정확히 알 수 있다면, 모델식을 통해 물질 정보를 알고 있는 대상물질의 제거효율 예측이 가능함을 확인 하였다.
이상의 실험결과를 모델식 (8)을 통해 예측한 결과 대상수 및 과산화수소 조건별 평균오차율이 약 5%로 실제 실험결과와 거의 유사한 제거효율을 예측할 수 있는 것으로 나타났다. 이러한 결과는 모델식을 이용하여 대상수의 자외선흡광도, 수산화라디칼 소모인자, 대상물질에 대한 정보만 가지고도 목표로 하는 제거효율을 도출하기 위한 적정 자외선 조사량 및 과산화수소 농도를 도출 할 수 있다는 것을 보여준다.
2배 낮은 제거효율을 보였다. 전체적으로 같은 수산화라디칼 소모인자를 가지고 있을 때 과산화수소의 농도가 증가할수록 제거효율이 증가하기는 했지만, 증가율은 주입된 과산화수소의 농도에 비례하지 않았다. 이러한 결과는 주입된 과산화수소와 수산화라디칼간의 반응으로부터 기인하는데, 생성된 수산화라디칼과 주입된 과산화수소간의 빠른 반응(kOH,H2O2= 2.
D90값 역시 수산화라디칼 소모인자에 비례하여 나타났으며, Caffeine 의 경우 가장 낮은 수산화라디칼 소모인자 값을 기록했을 때(5월 20일) 약 320 mJ/cm2에서 90%의 제거효율을 볼 수 있었지만, 7월 15일에는 약 550 mJ/cm2까지 자외선 dose를 올려야만 90% 제거가 가능했다. 하지만 각 대상물질별로 수산화라디칼 소모인자 변화에 따른 D90값의 변화폭은 크게 달랐으며, 최대/최소 D90값 비교 시약 1.7배(Caffeine), 1.2배(Iopromide), 1.3배(Diclofenac)로 각 대상물질별로 수산화라디칼 소모인자 변화에 대한 민감도에 큰 차이가 있음을 확인하였다.
후속연구
0×105 M-1sec-1)21) 등이 대상 수에 고농도 존재 시수산화라디칼 소모인자가 크게 증가 한다. 따라서 ROH,UV방법을 사용하지 않고 수산화라디칼 소모인자를 정확히 측정하기 원한다면 용존유기탄소의 농도 및 라디칼 반응 특성에 대해 알아야 할 뿐만 아니라 다양한 이온물질의 농도도 파악해야만 한다.
질의응답
핵심어
질문
논문에서 추출한 답변
국내 수계의 녹조 문제가 심각해지면서 어떠한 관심을 가지게 되었는가?
최근 국내 수계의 녹조 문제가 심각해지면서 갈수기 시기에 과량 생성되고 있는 맛, 냄새 유발 물질 및 조류 독성물질의 제어에 대한 관심이 집중되고 있다. 또한, 수질분석기술이 발전함에 따라 의약물질, 과불화화합물(perfluorinated compounds, PFCs), 내분비계 장애물질(endocrine disruptor, ED), 난분해성 유기 오염 물질(persistant organic pollutants, POPs) 등의 신종오염물질(contaminants of emerging concerns, CECs) 역시 국내 상수원에서 지속적으로 검출되고 있다.
수질분석기술이 발전함에 따라 무엇이 검출되고 있는가?
최근 국내 수계의 녹조 문제가 심각해지면서 갈수기 시기에 과량 생성되고 있는 맛, 냄새 유발 물질 및 조류 독성물질의 제어에 대한 관심이 집중되고 있다. 또한, 수질분석기술이 발전함에 따라 의약물질, 과불화화합물(perfluorinated compounds, PFCs), 내분비계 장애물질(endocrine disruptor, ED), 난분해성 유기 오염 물질(persistant organic pollutants, POPs) 등의 신종오염물질(contaminants of emerging concerns, CECs) 역시 국내 상수원에서 지속적으로 검출되고 있다.1,2) 특히, 의약물질이나 항생제는 인간이나 동물들의 질병 치료와 예방을 위해 널리 사용되고 있는데 체내에서 완전히 대사하지 못하고 체외로 배출되어 수생태계로 유입되면 지속적인 생물농축 및 독성을 유발하게 된다.
수질분석기술에 의하여 검출되는 의약물질이나 항생제의 문제점은 무엇인가?
또한, 수질분석기술이 발전함에 따라 의약물질, 과불화화합물(perfluorinated compounds, PFCs), 내분비계 장애물질(endocrine disruptor, ED), 난분해성 유기 오염 물질(persistant organic pollutants, POPs) 등의 신종오염물질(contaminants of emerging concerns, CECs) 역시 국내 상수원에서 지속적으로 검출되고 있다.1,2) 특히, 의약물질이나 항생제는 인간이나 동물들의 질병 치료와 예방을 위해 널리 사용되고 있는데 체내에서 완전히 대사하지 못하고 체외로 배출되어 수생태계로 유입되면 지속적인 생물농축 및 독성을 유발하게 된다. 또한, 유출 경로가 매우 다양하여 폐수처리장의 방류수, 지표수, 먹는 물, 지하수에 이르기까지 다양한 환경매체에서 발견되고 있음에도 일반적인 정수처리 공정에서 이들 신종오염물질은 완전히 제거되지 않아 더 큰 문제가 되고 있다. 이에 따라 기존 정수처리 공정의 한계를 극복하기 위한 방법으로 고도 산화공정(advanced oxidation process, AOP3))을 이용한 신종 오염물질 및 맛, 냄새유발 물질 제어에 대한 많은 연구들이 발표되고 있다.
참고문헌 (27)
Yoon, Y., Ryu, J., Oh, J., Choi, B. G. and Snyder, S. A., "Occurrence of endocrine disrupting compounds, pharmaceuticals, and personal care products in the Han River (Seoul, South Korea)," Sci. Total Environ., 408(3), 636-643(2010).
Aieta, E. M., Reagon, K. M., Lang, J. S., McReynolds, L., Kang, J. W. and Glaze, W. H., "Advanced Oxidation Processes for Treating Groundwater Contaminated with TCE and PCE : Pilot Scale Evaluations," J. Am. Water Works Assoc., 80(5), 64-72(1988).
Craik, S. A., Weldon, D., Finch, G. R., Bolton, J. R. and Belosevic, M., "Inactivation of Cryptosporidium parvum ocysts using medium - and low - pressure ultraviolet radiation," Water Res., 35(6), 1387-1398(2001).
Pereira, V. J., Weinberg, H. S., Linden, K. G. and Singer, P. C., "UV Degradation kinetics and modeling of pharmaceutical compounds in laboratory grade and surface water via direct and indirect photolysis at 254 nm," Environ. Sci. Technol., 41(5), 1682-1688(2007).
Glaze, W. H., Kang, J. W. and Chapin, D. H., "The chemistry of water treatment processes involving ozone, hydrogen peroxide and ultraviolet radiation," Ozone: Sci. Eng., 9(4), 335-352(1987).
Kang, J. W. and Lee, K. H., "A kinetic model of the hydrogen peroxide UV process forthe treatment of hazardous waste chemicals," Environ. Eng. Sci., 14(3), 183-192(1997).
Rosenfeldet, E. J. and Linden, K. G., "Degradation of endocrine disrupting chemicals bisphenol A, ethinyl estradiol, and estradiol during UV photolysis andadvanced oxidation processes," Environ. Sci. Technol., 38(20), 5476-5483(2004).
Rosenfeldet, E. J. and Linden, K. G., "The ROH,UV concept to characterize and themodel UV/ $H_2O_2$ process in natural waters," Environ. Sci. Technol., 41(7), 2548-2553(2007).
Han, S. K., Nam, S. N. and Kang, J. W., "OH radical monitoring technologies for AOP Advanced oxidation process," Water Sci. Technol., 46(11-12), 7-12(2002).
Kwon, M. H., Kim, S. B., Yoon, Y.J., Jung, Y. M., Hwang, T. M. and Kang, J. W., "Prediction of the removal efficiency of pharmaceuticals by a rapid spectrophotometric method using Rhodamine B in the UV/ $H_2O_2$ process," Chem. Eng. J., 236(15), 438-447(2014).
Bolton, J. R. and Linden, K. G., "Standardization of methods for fluence (UV dose) determination in bench-scale UV experiments," J. Environ. Eng., 129(3), 209-215(2003).
Glaze, W. H., Lay, Y. and Kang, J. W., "Advanced Oxidation Processes- A kinetic model for the oxidation of 1,2- Dibromo-3-chloropropanein water by the combination of hydrogen peroxide and UV radiation," Ind. Eng. Chem. Res., 34(7), 2314-2323(1995).
Buxton, G. V., Greenstock, C. L., Helman, W. P. and Ross, A. B., "Critical review of rate constants for reactions of hydrated electrons, hydrogen atoms and hydroxyl radicals in aqueous solution," J. Phys. Chem., 17(2), 513-886(1988).
Shrpless, C. M. and Linden, K. G., "Experimental and model comparisons of low- and medium-pressure Hg lamps for the direct and $H_2O_2$ assisted UV photodegradation of N-nitrosodim ethylamine in simulated drinking water," Environ. Sci. Technol., 37(9), 1933-1940(2003).
Pereira, V. J., Linden, K. G. and Weinberg, H. S., "Evaluation of UV irradiation for photolytic and oxidative degradation of pharmaceutical compounds in water," Water Res., 41(19), 4413-4423(2007).
Coddington, J. W., Hurst, J. K. and Lymar, S. V., "Hydroxyl radical formation during peroxynitrous acid decomposition," J. Am. Chem. Soc., 121(11), 2438-2443(1999).
Zehavi, D. and Rabani, J., "The oxidation of aqueous bromide ions by hydroxylradicals. A pulse radiolytic investigation," J. Phys. Chem., 76(3), 312-319(1972).
Maruthamuthu, P. and Neta, P., "Phosphate radicals. Spectra, acid-base equilibria, and reactions with inorganic compounds," J. Phys. Chem., 82(6), 710-713(1978).
Zele, M. G. N. S. R., Cooper, W. J., Kurucz, C. N. and Waite, T. D., "Modeling kinetics of benzene, phenol, and toluene removal in aqueous solution using the highenergy electron beam process," Environ. Appl. Ioniz. Radiat., pp, 395-415(1998).
Vinchurkar, M. S., Rao, B. S. M., Mohan, H. and Mittal, J. P., "Kinetics, spectral and redox behaviour of OH adducts of methylxanthines: a radiation chemical study," J. C. S. Perkin 2, 3, 609-617(1999).
Baeza, C. and Knappe, D. R. U., "Transformation kinetics of biochemically active compounds in low-pressure UV Photolysis and UV/ $H_2O_2$ advanced oxidation processes," Water Res., 45(15), 4531-4543(2011).
Wert, E. C., Rosario-Ortiz, F. L. and Snyder, S. A., "Effect of ozone exposure on the oxidation of trace organic contaminants in wastewater," Water Res., 43(4), 1005-1014(2009).
Wols, B. A. and Hofman-Caris, C. H. M., "Review of photochemical reaction constants of organic micropollutants required for UV advanced oxidation processes in water," Water Res., 46(9), 2815-2827(2012).
Canonica, S., Meunier, L. and Von Gunten, U., "Phototransformation of selected pharmaceuticals during UV treatment of drinking water," Water Res., 42(1-2), 121-128(2008).
※ AI-Helper는 부적절한 답변을 할 수 있습니다.