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Cu-Zn 금속합금의 산화 환원 반응을 이용한 수중 탈인처리에 관한 연구
A Study on the Removal of Phosphorus from Wastewater by Redox Reaction of Cu-Zn metal alloy 원문보기

한국유화학회지 = Journal of oil & applied science, v.32 no.1, 2015년, pp.78 - 84  

김태경 (창원대학교 화공시스템공학과) ,  김종화 (창원대학교 화공시스템공학과) ,  송주영 (창원대학교 화공시스템공학과)

초록
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본 연구는 통상 muntz metal로 불리는 구리와 아연의 합금 금속의 산화 환원 반응을 이용한 폐수 중 탈인 처리에 관한 연구이다. 연구를 위하여 $200{\mu}m$ 두께의 극세사 형태로 제조된 구리 아연 금속합금이 수용액 중에서 산화 환원 반응 작용으로 인하여 발생하는 OH radical을 이용하여 금속과 phosphate의 공침 반응에 의해 탈인 처리되는 원리를 이용한 인 처리법에 관한 연구이다. 인 제거 효율은 장시간의 순환 처리보다는 1회 처리에서 가장 제거 효율이 높았으며, 1시간 이후의 순환처리에서는 더 이상의 제거효율을 보이지 않았다. 이는 금속합금 물질은 표면적이 넓어서 1회 처리만으로도 수용액의 pH를 평형에 도달하게 하여 반응 효율이 높은 것으로 나타났다. 제조한 합성폐수의 pH 조건은 pH 5 에서 pH 9 사이이며, pH 8일 때 제거 효율이 가장 높았으며 pH 8 이상에서는 효율 증가를 보이지 않았다. 이때 인산염$H_2PO_4{^-}$, $HPO_4{^{2-}}$의 형태로 가장 많이 존재하는 것으로 조사되었으며, 온도에 따른 인 제거는 온도만의 영향이 아닌 타 영향인자와의 관계를 고려해야 하며 본 연구에서는 온도가 낮을수록 높은 인 제거 효율을 보였다.

Abstract AI-Helper 아이콘AI-Helper

The purpose of this study is to evaluate the removal efficiency of phosphorus from synthetic waste water by reduction and oxidation reaction of Cu-Zn metal alloy. Cu-Zn metal alloy applied in this study is composed of 40% of Zn and 60% of Cu, which is so called Muntz metal. And the fibrous type of m...

주제어

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문제 정의

  • 수질오염공정시험기준에 제시된 총인을 분석하는 방법은 수동분석법과 자동분석법으로 나눌 수 있다. 수동분석법으로 총인은 흡광광도법(아스코르빈산 환원법)이 있고, 자동분석법은 수동분석법과 같은 원리로 분석이 자동화 된 것으로써 한번에 많은 건의 시료를 분석하여 분석자의 반복 작업을 줄이고 또한 적은 시료량이 소요된다는 장점이 있으나, 경제적인 측면에서 본 연구에서는 흡광광도법(아스코르빈산 환원법)에 의해 분석하고자 한다[5].
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질의응답

핵심어 질문 논문에서 추출한 답변
폐수에 포함된 오염물 중 유기계통의 물질과 무기계통의 물질의 특성을 동시에 가지고 있는 물질은 무엇인가? 산업의 발전에 따라 다양한 종류의 오염물을 포함한 폐수가 발생함으로써 이의 경제적이고도 효율적인 처리에 대한 연구가 시급히 요구되고 있다. 폐수에 포함된 오염물들은 크게 유기계통의 물질과 무기계통의 물질로 구분되는데, 다양한 종류의 오염물들 가운데 이 두 특성을 동시에 가지고 있는 대표적인 오염물질들이 바로 질소와 인 계통의 물질이다. 이들 물질은 특히 산업화가 지속됨으로써 여러 영양물질들의 대량 소비 및 환경에의 축적 등에 기인하여 다양한 경로를 통해 수계에 유입되고 수중 생태계에 큰 영향을 미치고 있다.
질소와 인 계통의 물질은 어떤 원인에 기인하여 수중 생태계에 영향을 주는가? 폐수에 포함된 오염물들은 크게 유기계통의 물질과 무기계통의 물질로 구분되는데, 다양한 종류의 오염물들 가운데 이 두 특성을 동시에 가지고 있는 대표적인 오염물질들이 바로 질소와 인 계통의 물질이다. 이들 물질은 특히 산업화가 지속됨으로써 여러 영양물질들의 대량 소비 및 환경에의 축적 등에 기인하여 다양한 경로를 통해 수계에 유입되고 수중 생태계에 큰 영향을 미치고 있다. 대표적으로 부영양화의 직접적인 원인물질로 이들 오염물이 작용할 뿐 아니라, 과다하게 수계에 유입된 인 및 질소는 자연계의 순환과정에 영향을 미침으로써 수계 뿐 아니라 대기 및 토양 생태계에도 영향을 미치는 결과를 초래한다.
폐수에 포함된 오염물은 무엇으로 구분할 수 있는가? 산업의 발전에 따라 다양한 종류의 오염물을 포함한 폐수가 발생함으로써 이의 경제적이고도 효율적인 처리에 대한 연구가 시급히 요구되고 있다. 폐수에 포함된 오염물들은 크게 유기계통의 물질과 무기계통의 물질로 구분되는데, 다양한 종류의 오염물들 가운데 이 두 특성을 동시에 가지고 있는 대표적인 오염물질들이 바로 질소와 인 계통의 물질이다. 이들 물질은 특히 산업화가 지속됨으로써 여러 영양물질들의 대량 소비 및 환경에의 축적 등에 기인하여 다양한 경로를 통해 수계에 유입되고 수중 생태계에 큰 영향을 미치고 있다.
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참고문헌 (14)

  1. J. S. Lee and D. S. Kim, Synthesis of Hydroxyapatite as the Artificial Bone Materials from Phosphate Wastewater Simulating Human Body Fluid, J. of Koreans Inst. of Resources Recycling, 13(3), 3-11, (2004) 

  2. M. K. Kang, G. W. Shin, H. S. Park, T. S. Kim ,and S. I. Lee, The Performance of the Lanthanum -Zeolite Composite for the Eutrophication Prevent, J. Kor. Soc. Environ. Eng., 36(3), 206-213, (2014) 

  3. S. J. Park, Orthophosphate Removal by Anion Exchange Resin, ph, D. Dissertation, Yonsei University, Seoul, Korea, 16-17, (2010) 

  4. Y. H. Min, D. Y. Hyun, C. H. Eum, N. H. Chung, S. W. Kang ,and S. H. Lee, A Study on relationship of concentration of phosphorus, turbidity and pH with temperature in water and soil, Analytical Science & Technology, 24(5), 378-386, (2011) 

  5. M. H. Jang, H. J. Kim, Y. D. Kim, C. H. Park, M. H. Lee, S. W. Eom ,and M. Y. Kim, Comparison and Evaluation of Manual and Automated Methods for Measurement of Total Mitrogen and Total Phosphorus in Aquatic Environmental Samples, Report of S.I.H.E, 45, 161-170, (2009) 

  6. J. I. Lee and W. H. Kim, A Study on Removal of Phosphorus by Crystallization, J of the Korean Society of Marine Environment & Safety, 159, (2006) 

  7. J. Y. Song, J. W. Park ,and J. H. Kim, A Study on the Treatment of Refractory Organics by Redox Reaction of Cu-Zn Metal Alloy, J of The Korean Oil Chemists' Soc, 30(1), 166-172 (2013). 

  8. J. Y. Song, J. H. Kim ,and S. H. Lee, A Study on the Scale Prevention in a Pipe by Cu-Zn metal fiber, J. of Oil Chemistry Society, 27(1), 70-75, (2010). 

  9. Y. I. Kim and D. S. Kim, Fundamental Studies on the Calcium Precipitation for the Reuse of Wastewater Containing Phosphate, J. of Korean Inst. of Resources Recycling, 12(4), 38-43, (2003) 

  10. K. H. Choeong, H. I. Choi, O. J. Jung ,and Y. H. Kim, Phosphorus removal from synthetic wastewater with the pitting corrosion of Aluminium plate, J. of Korean Society on Water Quality, 19(1), 43-50, (2003) 

  11. H. H. Yoon and , Evaluation of the applicability of micro-floating system as a total phosphorus process, Kumoh National University Master of Science Dissertation, (2013) 

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  13. Y. J. Jeon, Microfluidic chip for total phosphorus analysis using photocatalytic oxidation, Kyungpook National University Master of Science Dissertation, (2012) 

  14. Y. C. Seo, M. K. Heo, S. H. Choe, K. B. Song ,and K. D. Kim, Evaluation of Manual and Automated Methods in Total Nitrogen (TN) and Total Phosphorus (TP) Analysis(II) - TP Analysis, J. of the Korean Society for Environmental Analysis, 29-36, (2007) 

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