[논문]촉매오존화에 의한 메틸렌 블루 제거특성

정재우

doi:10.17137/korrae.2017.25.3.5

촉매오존화에 의한 메틸렌 블루 제거특성
Removal Properties of Methylene Blue in Catalytic Ozonation 원문보기

유기물자원화 = Journal of the Korea Organic Resources Recycling Association, v.25 no.3, 2017년, pp.5 - 12

초록
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촉매오존화에 의한 메틸렌 블루(MB) 제거특성과 그에 미치는 운전변수의 영향을 관찰하기 위해 회분식 실험을 수행하였다. 촉매오존화에서 오존 분해반응의 촉매로 작용하는 활성탄의 투입량이 증가함에 따라 MB 및 TOC 제거속도가 증가하는 것으로 나타났다. 반응기로 공급되는 가스상 오존의 농도가 증가함에 따라 물질전달이 크게 일어나므로 MB 제거속도를 증가시키는 것으로 나타났다. 촉매오존화에서 오존의 분해에 의해 생성된 $OH{\cdot}$에 의해 MB의 분해가 일어나므로 오존화에 비해 MB의 제거속도가 빠를 뿐 아니라 훨씬 높은 TOC 제거율을 기대할 수 있는 것으로 나타났다. 촉매오존화에서 오염물질 처리는 pH의 변화에 큰 영향을 받지 않는 것으로 나타나 현장 적용시에 있을 수 있는 유입수의 변동에 대한 적용성이 높은 것으로 나타났다. 이러한 결과는 촉매오존화가 섬유산업에서 발생하는 난분해성 폐수를 처리하기 위한 효과적인 대안이 될 수 있음을 보여준다.

Abstract ▼ AI-Helper

Effects of operating parameters such as activated carbon dose, gaseous $O_3$ concentration and pH on the properties of methylene blue(MB) degradation in a catalytic ozonation were investigated through a series of batch experiments. Activated carbon catalyzed the self-decomposition of ozone, generating $OH{\cdot}$, thus promoting MB degradation. Thus the increase of activated carbon dose enhanced the MB and TOC removal. The higher gaseous ozone concentration injected, the promoted MB and TOC removal obtained through the enhanced mass transfer. The MB removal was not significantly affected by the variation of aqueous pH. Catalytic ozonation can be considered as an efficient alternative in treating refractory pollutants in textile wastewater with faster and higher dye and TOC removal compared with ozonation and adsorption.

주제어

AI 본문요약
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문제 정의

촉매오존화가 산업현장에 적용할 수 있는 기술로서 개발되기 위해서는 다양한 오염물질의 제거특성과 그에 미치는 운전변수의 영향을 규명할 필요가 있다. 본 연구에서는 촉매오존화에 의한 염료 제거 특성을 관찰하기 위해 의학용 또는 화학실험실에서 지시약으로 유용하게 사용되는 메틸렌 블루(methylene blue, MB)를 대상으로 회분식 실험을 수행하였다. 촉매오존화에서 MB를 제거할 때, MB 및 총유기탄소(total organic carbon, TOC) 제거특성에 미치는 다양한 운전인자의 영향에 관한 연구를 수행하였다.

제안 방법

촉매오존화에서 MB 처리특성에 미치는 운전변수의 영향에 관해 실험하였다. 또한 촉매오존화와 그 요소기술인 오존화 및 흡착기술의 MB 처리 특성을 비교하였다. 촉매오존화에서 활성탄의 투입량이 증가함에 따라 흡착지점이 증가하고 오존 분해반응이 증가하므로 MB 및 TOC 제거속도가 증가하는 것으로 나타났다.
촉매오존화에서 MB 처리특성에 미치는 운전변수의 영향에 관해 실험하였다. 또한 촉매오존화와 그 요소기술인 오존화 및 흡착기술의 MB 처리 특성을 비교하였다.

대상 데이터

실험에서 순도 99%의 시약용 MB(Samchun Chemical, Korea)를 사용하였고 증류수를 사용하여 1000 mg/L의 stock solution을 제조한 후에 희석하여 사용하였다. 0.
촉매오존화의 촉매로서 상용 입상활성탄(Norit GAC 1240, Netherland)을 분쇄한 분말 활성탄(PAC, powdered activated carbon)을 사용하였다. GAC는 분쇄하기 전에 35%의 염산을 이용하여 처리한 후에 증류수로 세척하여 불순물을 제거하고 표면작용기를 활성화시켰다.

성능/효과

활성탄을 사용하는 촉매오존화에서 활성탄은 흡착지점을 제공하고 오존을 분해시켜 OH·생성을 촉진시키므로 오존화에 비해 MB의 제거속도가 빠를 뿐 아니라 훨씬 높은 TOC 제거율을 기대할 수 있는 것으로 나타났다. 또한 촉매오존화에서 오염물질 처리는 pH의 변화에 큰 영향을 받지 않는 것으로 나타나 현장적용시에 있을 수 있는 유입수의 변동에 대한 적용성이 높은 것으로 나타났다. 이러한 결과는 촉매오존화가 섬유산업에서 발생하는 난분해성 폐수를 효과적으로 처리할 수 있는 유용한 대안이 될 수 있음을 보여준다.
또한 촉매오존화와 그 요소기술인 오존화 및 흡착기술의 MB 처리 특성을 비교하였다. 촉매오존화에서 활성탄의 투입량이 증가함에 따라 흡착지점이 증가하고 오존 분해반응이 증가하므로 MB 및 TOC 제거속도가 증가하는 것으로 나타났다. 활성탄 투입량을 0.
2%로 증가하였다. 활성탄을 사용하는 촉매오존화에서 활성탄은 흡착지점을 제공하고 오존을 분해시켜 OH·생성을 촉진시키므로 오존화에 비해 MB의 제거속도가 빠를 뿐 아니라 훨씬 높은 TOC 제거율을 기대할 수 있는 것으로 나타났다. 또한 촉매오존화에서 오염물질 처리는 pH의 변화에 큰 영향을 받지 않는 것으로 나타나 현장적용시에 있을 수 있는 유입수의 변동에 대한 적용성이 높은 것으로 나타났다.

후속연구

또한 촉매오존화에서 오염물질 처리는 pH의 변화에 큰 영향을 받지 않는 것으로 나타나 현장적용시에 있을 수 있는 유입수의 변동에 대한 적용성이 높은 것으로 나타났다. 이러한 결과는 촉매오존화가 섬유산업에서 발생하는 난분해성 폐수를 효과적으로 처리할 수 있는 유용한 대안이 될 수 있음을 보여준다.

질의응답

핵심어	질문	논문에서 추출한 답변
	흡착기술은 어떠한 문제점이 있는가?	이러한 문제들을 해결하기 위해 흡착, 응집, 전기방전, 오존화(ozonation)와 같은 몇 가지 기술들이 적용되어 왔다8~11). 흡착기술은 폐수처리에 있어서 효과적인 기술로 알려져 있으나 오염물질의 포화로 인해 빈번한 재생이 필요하다는 단점이 있다8). 응집기술은 단독으로 사용되기 어려우며 전기방전 기술은 현장적용이 어려운 것으로 평가된다.
	산화기술을 이용하여 오염물질을 제거할 때 문제점을 해결하기 위해 어떠한 공정들이 선호되는가?	산화기술을 적용할 경우에 많은 오염물질이 완전히 산화되지 않고 부산물을 생성시킬 수 있으며 어떠한 경우에 부산물의 난분해성이 더 높은 경우도 있다. 이러한 문제들을 해결하기 위해 O3/H2O2, UV/O3, UV/H2O2, 펜톤, UV/펜톤과 같은 고급산화공정들이 선호되어 왔다4,5). 고급산화공정에서 유기 오염물질들은 반응에서 생성된 수산화라디칼(OH·)에 의해 분해되므로 제거효율이 높을 수 있다,6).
	촉매오존화란?	많은 유기물질이나 이의 산화에 의해 생성되는 중간생성물은 오존과의 반응성이 좋지 않으므로 오존화에 의해 효과적으로 제거되기 어렵다. 촉매오존화는 오존 분해반응의 촉매로 활성탄 등을 활용함으로써 강한 산화력을 가진 OH·을 생성키는 기술이다. 활성탄은 오존 분해의 개시자(initiator) 또는 촉진자(promoter) 역할을 하는 것으로 알려져 있다.

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저자의 다른 논문 :

표제어: PCR

동의어: Packet Collision Rate

용어 설명 출처 목록 (6)

용어 설명: PCR은 세균 특이성이 있는 primer를 이용하여 적은 수의 세균이 있을지라도 쉽게 검출할 수 있는 유용한 방법이며, 이를 이용하여 구강 내 치면세균막이나 타액에서 직접 세균을 검출할 수 있게 되었다[8].

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