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광전기촉매 공정과 전기/UV 공정을 이용한 염료의 색 제거 원문보기

한국환경과학회 2008년도 추계학술발표회 발표논문집, 2008 Nov. 20, 2008년, pp.452 - 457  

박영식 (대구대학교 보건과학부) ,  김동석 (대구가톨릭대학교 환경과학과)

초록
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분말 TiO$_2$를 코팅한 전극은 전기저항으로 인해 0.5 A 이상의 전류를 인가할 수 없었으며, 1 A를 적용하였을 때 60분의 반응시간 후 최종 RhB 농도를 측정한 결과 Ru/Ti 전극의 RhB 농도 감소 가장 큰 것으로 나타났고, Ru/Ti > Ti > SG-TiO$_2$ > Th-TiO$_2$로 나타났다. 전기분해 공정만 적용한 경우 RhB 농도 감소의 순서는 Ru/Ti = Ti > SG-TiO$_2$ > Th-TiO$_2$ 전극의 순서로 나타났다. UV만 적용한 경우 RhB 제거는 작았으며, Ti와 Ru/Ti 전극은 UV만 적용한 경우와 RhB 제거농도가 비슷하였는데 이는 전극 표면에서 광촉매 반응이 일어나지 않는다는 것을 의미한다. 반면 TiO$_2$를 전극 표면에 형성하거나 코팅한 전극은 UV만 적용한 경우보다 RhB 농도가 낮게 나타났고, TiO$_2$가 형성되거나 코팅된 전극은 P-TiO$_2$ > Th-TiO$_2$ > SG-TiO$_2$의 순서로 나타났으나 차이는 크지 않았다. 광전기촉매 공정에서 시너지 효과가 거의 없는 것은 전극 표면에 코팅되거나 형성된 TiO$_2$의 양이 적고 광촉매 반응에 의한 분해 정도가 낮아 전자-정공의 재결합 감소효과가 적기 때문인 것으로 사료되었다. Th-TiO$_2$와 SG-TiO$_2$ 전극의 경우 전해질로 Na$_2$SO$_4$를 사용한 경우의 RhB 농도가 NaCl을 사용한 경우보다 RhB 낮게 나타났으나, Ti와 Ru/Ti 전극의 경우는 반대 현상이 나타났다. 이와 같은 결과는 광촉매 반응이 높은 Th-TiO$_2$와 SG-TiO$_2$ 전극에서의 Cl$^-$의 광촉매 반응 저해현상이 높게 나타났기 때문이라고 사료되었다. 반면 DSA 전극인 Ti와 Ru/Ti 전극의 경우 광촉매 반응이 거의 나타나지 않기 때문에 주반응인 전기분해 반응에서의 촉진 반응이 지배적이기 때문에 Th-TiO$_2$와 SG-TiO$_2$ 전극과는 정 반대의 현상이 나타났다고 사료되었다. 전기/UV 공정에서는 최적 전류는 0.75 A, NaCl 투입량은 0.5 g/L로 나타났으며, 최적 UV램프 전력은 16 W인 것으로 나타났다.

AI 본문요약
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문제 정의

  • 본 연구는 전극에 TiCh를 코팅하면 광촉매 반응 후 광촉매를 분리할 필요가 없으며, TiO2가 코팅된 전극을 광 전기 촉매 공정에 사용 시 전기분해 반응에 의한 전자와 정공의 재결합을 막을 수 있어 광촉매 반응의 2가지 문제점인 광촉매 회수와 전자와 정공의 재결합으로 인한 효율 손실을 막을 수 있다고 판단하여 광촉매를 코팅한 전극과 Ti 전극 표면에 TiCh를 형성시킨 전극을 이용한 광 전기 촉매 공정 및 성능 비교를 위하여 기존 촉매성 산화물 전극(DSA, dimensionally stable anode)으로 사용되는 Ti와 Ru/Ti 전극을 사용한 전기/UV 공정의 적용 가능성을 고찰하였다.
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