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희생전극을 이용한 무전해 니켈 도금 폐수의 전기분해처리 최적화
Optimization of Electrolysis Using Sacrificial Electrode for the Treatment of Electroless Nickel Plating Wastewater 원문보기

대한환경공학회지 = Journal of Korean Society of Environmental Engineers, v.37 no.4, 2015년, pp.204 - 209  

김영신 (아주대학교 환경공학과) ,  전병한 (아주대학교 환경공학과) ,  조순행 (아주대학교 환경공학과)

초록
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2014년을 기준으로 도금폐수에 함유한 중금속중 니켈은 5 mg/L에서 3 mg/L로 방류수 기준이 강화되었다. 그러나 현재 적용되고 있는 도금폐수 중의 니켈 처리방법으로는 방류수 기준치 이하로 처리하기 어려워 대부분의 처리 업체에서 다른 폐수와 혼합하여 단순한 희석에 의해 농도를 낮추고 있는 실정이다. 이는 환경에 지대한 영향을 미칠 수 있으며 이에 따라 본 연구에서는 희생전극을 사용한 전기분해 방법을 적용하여 실질적이며 효율적인 니켈의 처리방법을 제시하였다. 실험은 인공폐수 및 실폐수로 수행하였으며 인공폐수 실험에서는 전기분해과정에서 니켈 제거 효율에 영향을 줄 수 있는 전류밀도와 pH를 변화시키며 최적의 효율을 나타내는 조건을 도출하였다. 실험결과 니켈 제거 효율은 94%를 상회하며 잔류니켈농도는 방류수 기준치 이하로 낮추고 철 슬러지 처리로 인한 경제성까지 고려한 조건으로 전류밀도 $1{\sim}2mA/cm^2$와 pH 9가 도출되었다. 이 처리 조건을 실폐수에 적용시켰을 때 니켈 제거 효율은 60~70%로 인공폐수 실험결과보다 제거효율이 낮게 조사되었다. 이는 실폐수에는 다른 중금속 및 음이온이 다량 함유되어 있어 처리 효율에 영향을 미친 것으로 판단된다. 실폐수의 경우 pH 9에서 전류밀도 $6{\sim}7mA/cm^2$ 조건으로 5분 동안 전기분해 처리를 하였을 때 니켈 제거효율 88% 이상, 처리수의 잔류 니켈 농도 3.0 mg/L 이하로 방류수 기준을 만족시킬 수 있었다.

Abstract AI-Helper 아이콘AI-Helper

The effluent limit of nickel from electroplating wastewater has been strengthened from 5 mg/L to 3 mg/L from 2014. However, currently applied treatment process for nickel plating wastewater is unable to meet the effluent limit, most of the treatment concept conducted by treatment plant is dilution w...

주제어

AI 본문요약
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문제 정의

  • 본 연구는 기존의 혼합식 도금폐수 처리방법을 지양하고 폐수에 함유된 중금속을 효율적으로 처리하고자 중금속별 단일 처리 공정으로 전기분해 방법을 연구하였다. 그리고 희생전극을 이용하여 도금 폐수에 함유된 니켈의 제거 효율을 조사하여 방류수 중의 니켈 배출허용기준치인 3.0 mg/L 이하로 처리하는 것에 목표를 두었으며 실제 공정에서 효율적으로 니켈을 제거할 수 있는 운전인자들을 도출하여 최적공정 조건을 제시하였다.
  • 본 연구는 기존의 혼합식 도금폐수 처리방법을 지양하고 폐수에 함유된 중금속을 효율적으로 처리하고자 중금속별 단일 처리 공정으로 전기분해 방법을 연구하였다. 그리고 희생전극을 이용하여 도금 폐수에 함유된 니켈의 제거 효율을 조사하여 방류수 중의 니켈 배출허용기준치인 3.
  • 0 mg/L 로 규제가 강화되었다. 본 연구는 이런 규제 강화에 대응하여 보다 효과적인 니켈 처리 공정을 개발하기 위함이다.
  • 실폐수에 존재하는 다른 물질들의 영향을 배제하기 위해 인공폐수를 사용하여 니켈제거의 최적조건을 도출하기 위한 실험을 하였다. 전기분해과정에서 침전된 실험액을 pore size 0.
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질의응답

핵심어 질문 논문에서 추출한 답변
도금공장에서 발생되는 폐수에 대한 배출 규제 기준은? 중금속을 비롯하여 도금폐수에 함유된 물질은 낮은 농도로도 생물농축 및 기형 등의 심각한 피해를 미칠 수 있는 물질이므로 도금공장에서 발생되는 폐수는 적합한 처리를 거친 후 방류하는 과정이 필요하다. 도금 폐수에 함유된 중금속 중 니켈은 환경부에서 발표한 수질오염물질의 배출 허용농도가 2012년 기준 5.0 mg/L에서 2014년 기준 3.0 mg/L 로 규제가 강화되었다. 본 연구는 이런 규제 강화에 대응하여 보다 효과적인 니켈 처리 공정을 개발하기 위함이다.
도금공정에서 도금의 질과 효율을 향상시키기 위해, 수반되는 과정은? 도금공정에서는 도금의 질과 효율을 향상시키기 위해서 불순물을 제거하는 세척 과정이 수반되며 이를 위하여 산․ 알칼리 및 CN 화합물이 사용된다. 따라서 도금폐수는 다양한 중금속과 CN 화합물을 함유하고 있으며 pH는 강산성 이다.
도금폐수의 성질은? 도금공정에서는 도금의 질과 효율을 향상시키기 위해서 불순물을 제거하는 세척 과정이 수반되며 이를 위하여 산․ 알칼리 및 CN 화합물이 사용된다. 따라서 도금폐수는 다양한 중금속과 CN 화합물을 함유하고 있으며 pH는 강산성 이다. 중금속을 비롯하여 도금폐수에 함유된 물질은 낮은 농도로도 생물농축 및 기형 등의 심각한 피해를 미칠 수 있는 물질이므로 도금공장에서 발생되는 폐수는 적합한 처리를 거친 후 방류하는 과정이 필요하다.
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참고문헌 (8)

  1. Yoon, Y.-S., Choi, S.-B. and Won, S.-W., "A study current situation of heavy metal wastewater treatment and advantages and disadvantages," DICER TechInfo Part I, 3(7), 68-85(2004). 

  2. Park, S.-G., "Decolorization of dye-stuff wastewater by electrolysis," Inha University(2001). 

  3. Chung, H.-J., "A study on the removal of cyanide and heavy metals in plating wastewater," KSWST J. Water Treatment, 21(2), 47-57(2013). 

  4. Akbal, F. and Camci, S., "Copper, chromium and nickel removal from metal plating wastewater by electrocoagulation," Desalination, 269, 214-222(2011). 

  5. Song, Y.-J., Lee, G. S., Shin, K. H., Kim, Y.-C., Seo, B. W. and Yoon, S.-N., "Adsorption of heavy metals on sludge from the treatment process of acid mine drainage," J. Korean Inst. Resour. Recycl., 21(4), 35-43(2012). 

  6. Adhoum, N., Monser, L., Bellakhal, N. and Belgaied, J. E., "Treatment of electroplating wastewater containing $Cu^{2+}$ , $Zn^{2+}$ and Cr(VI) by electro-coagulation," J. Hazard. Mater., B112, 207-213(2004). 

  7. Aji, B. A., Yavuz, Y. and Koparal, A. S., "Electrocoagulation of heavy metals containing model wasteeater using monopolar iron electrodes," Sep. Purific. Technol., 86, 248-254 (2012). 

  8. Shin, S.-J. and Kim, D.-H., "Electrolysis of plating waste water," J. Korean Saf., 9(1), 95-99(1994) 

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