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오존/촉매 산화공정에서 비스페놀 A의 분해와 생성된 과산화수소의 농도 비교
A Comparison between the Decomposition of Bisphenol A and the Concentration of Hydrogen Peroxide Formed during Ozone/Catalyst Oxidation Process 원문보기

공업화학 = Applied chemistry for engineering, v.28 no.6, 2017년, pp.619 - 625  

최재원 (울산대학교 화학공학부) ,  이학성 (울산대학교 화학공학부)

초록
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본 연구에서는 하이드로퍼옥시 라디칼 생성단계에서 반응 부산물로 생성되는 과산화수소를 정량하여 수산화라디칼의 생성 및 비스페놀 A (BPA)의 분해특성을 조사하였다. 라디칼 연쇄반응이 일어나지 않는 조건에서는 Criegee mechanism과 동일하게 오존에 의한 직접산화반응만이 BPA를 분해시키는 것으로 나타났다. 라디칼 연쇄반응이 일어나는 pH 6.5 및 9.5의 조건에서는 비선택적 산화반응이 일어나 수산화라디칼의 생성을 간접적으로 확인할 수 있었다. 투입된 촉매에 의한 BPA의 분해효율은 $O_3$/PAC ${\geq}$ $O_3/H_2O_2$ > $O_3$/high pH > $O_3$ alone 공정 순으로 나타났다. 오존/촉매공정들의 산화반응 동안에는 0.03~0.08 mM의 과산화수소가 지속적으로 측정되었다. $O_3$/high pH 공정의 경우, BPA가 반응시작 50 min 만에 완전히 분해되었지만, TOC (총유기탄소) 제거율은 29%로 산화반응 중 생성된 중간물질을 충분히 산화시키지 못하는 것으로 나타났다(선택적 산화반응). $O_3/H_2O_2$$O_3$/PAC 공정에서는 BPA가 반응시작 40 min 만에 완전히 분해되었으며, TOC 제거율은 각각 57% 및 66% 정도로 반응 중간체들을 산화(비선택적 산화반응)시키는 것으로 나타났다.

Abstract AI-Helper 아이콘AI-Helper

In this study, the formation of hydroxyl radical and decomposition characteristics of bisphenol A (BPA) was investigated by quantifying hydrogen peroxide formed as a reaction by-product during the formation stage of hydroperoxyl radical. The direct oxidation reaction by ozone only decomposed BPA jus...

주제어

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문제 정의

  • 그러나 선행 연구자들에 의하면 BPA가 분해되면서 반응 부산물(중간물질 및 기타 유기물 등)이 생성된다는 것을 보고하였다[20,34]. 따라서 본 연구에서는 투입된 촉매가 BPA를 분해시키는 과정에서 생성되는 중간물질(벤젠, 페놀, 카테콜, 하이드로퀴논 및 잔존 유기물) 및 TOC 분석을 통해 오존/촉매 산화공정의 유기물 분해특성을 비교해 보았다. 중간물질의 농도는 KDP 용액 분석법으로 분석한 반응 부산물의 총면적비(HPLC area: Mv.
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질의응답

핵심어 질문 논문에서 추출한 답변
고급산화공정에서 촉매의 역할이 중요해지는 이유는? 화학적 수처리 방법에서 가장 진보된 고급산화공정(advanced oxidation process : AOP)은 다양한 촉매를 이용하여 공정의 효율을 높이고 있는 추세이며, 고급산화공정에서 촉매의 역할이 중요해지는 이유는 오존의 단점이 부각되고 있기 때문이다[1-3]. 오존은 주로 정수처리장에서 원수의 수질악화(맛, 냄새), THM (트리할로메탄) 및 조류번식 억제에 효과적으로 사용되고 있지만, 단일결합으로 이루어진 화합물이나 방향족 화합물에는 반응성이 매우 낮기 때문에 선택적 산화반응을 일으킨다[4,5].
펜톤 산화공정의 장단점은? 펜톤 산화공정은 2가 철 이온을 촉매로 하여 과산화수소와 반응시켜 수산화 라디칼의 생성을 증가시킨다. 장점은 염색 폐수와 같은 고농도, 고형물질이 많은 난분해성 폐수 처리에 효과적이지만, 촉매로 사용하는 철로 인하여 슬러지 생성량이 많고 과산화수소, 산 등의 약품비가 많이 든다. 80년대 이후 많은 연구가 이루어진 광촉매 공정(TiO2/UV)은 광촉매에 자외선을 조사하여 수산화 라디칼을 생성하여 유기물질을 산화 분해하며, 슬러지 발생량이 적고, 약품비가 적으나 공정의 반응속도가 느리다.
오존촉매산화공정에 사용되는 촉매들의 장점은? 오존/촉매 산화공정은 오존 산화공정에 H2O2, high pH, UV, 활성탄 및 전자빔(E-beam) 등과 같은 촉매를 사용하여 라디칼 연쇄반응(radical chain reaction)을 지속적으로 유지시키거나, 수산화라디칼의 생성을 증가시키는 공정이다[9,10]. 오존촉매산화공정에 사용 되는 촉매들은 펜톤 산화공정에 비해 슬러지 발생량이 적고, 수산화 라디칼의 생성량이 높은 것으로 알려져 있다[11,12]. 오존/촉매 산화 공정에서 수산화라디칼의 생성 메카니즘은 다음과 같이 설명된다.
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참고문헌 (35)

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