과염소산(perchlorate(ClO4-)) 은 염소 산화물의 일종으로 산화수 7가인 1개의 염소원자에 하이드록시기(hydroxy radical -OH) 1개와 3개의 옥소기(Oxo radical, =O)가 결합되어 있는 옥시할로겐염 (Oxyhalide salt)의 음이온이다.(7) 과염소산은 물에 잘 녹으며, 그 용해성은 물 1L에 대하여 수십∼수백g의 용해범위를 가진다.(2) 과염소산은 환원 전위 +1.38 V의 강력한 산화제임에도 불구하고 높
문서암호 : www.kosen21.org
1. 분석자 서문
과염소산(perchlorate(ClO4-)) 은 염소 산화물의 일종으로 산화수 7가인 1개의 염소원자에 하이드록시기(hydroxy radical -OH) 1개와 3개의 옥소기(Oxo radical, =O)가 결합되어 있는 옥시할로겐염 (Oxyhalide salt)의 음이온이다.(7) 과염소산은 물에 잘 녹으며, 그 용해성은 물 1L에 대하여 수십∼수백g의 용해범위를 가진다.(2) 과염소산은 환원 전위 +1.38 V의 강력한 산화제임에도 불구하고 높은 활성화 에너지(120 kJ/mol) 때문에 그 산화력이 뒤지게 된다. 이것은 과염소산은 염소원자가 정사면체 구조의 중앙에 위치하고, 4개의 산소원자에 둘러싸여 있어서 이들 산소원자들이 다른 환원제의 직접적인 염소 공격을 차단하기 때문에 환원이 잘 되지 않는 안정한 이온이다. 과염소산의 인체에 대한 영향은 갑상선에 영향을 미치는 환경호르몬의 일종으로 알려져 있다. 과염소산을 일정량 이상을 섭취하면, 갑상선 호르몬의 분비에 필요한 요오드(I2)의 흡수를 방해하고, 특히 임신중의 여성, 태아 및 어린이의 발육을 저해하는 독성을 나타내는 물질로 알려져 있다.(2,3) 과염소산염은 로켓, 미사일 등의 연료, 조명탄, 불꽃 등의 산화제, 제지, 펄프산업 등에 사용된다. 과염소산염의 대규모적인 생산은 1940년대에 시작되었다.(2,3). 또한 과염소산은 자연에서도 발견되는데, 미국의 서부 택사스 및 남미의 칠레 등에서 발견되고 있다. 칠레에서 산출되는 칠레초석(Chilean nitrate)을 미국에서는 농업용 비료로 오랫 동안 사용되어 왔었다.(7) 현대의 분석기기의 발달로 수돗물(병 생수), 우유제품, 모유, 식물, 어류, 가축 등에서 검출되고 있다.(7) 수돗물은 인간이 과염소산에 노출되는 가장 쉬운 경로가 된다. 염소가 포함되어 있는 원수를 오존(O3)으로 처리하면, 염소가 산화되어 생성되는 염소 oxyanions 가운데, ClO2-는 단연 수용액으로 가장 훌륭한 ClO4-생성의 전구체가 된다.(5). 과염소산은 하천수 속에 미량으로 존재하지만, 구조적으로 안정한 이온이므로 대부분의 처리 기술로서는 처리가 잘 되지 않아 음료수 산업에서 큰 문제로 되어 왔다.(2)
부산의 상수원수는 낙동강 하류의 물을 상수원수로 사용하여 오존과 활성탄 공정을 도입하여 고도처리를 하고 있기 때문에 낙동강 본류수에 포함되어 있는 염소 및 과염소산의 농도는 매우 중요한 인자가 된다. 손(3)등에 의한 낙동강 원수에 대한 과염소산을 분석한 결과, 왜관 82.1㎍/L, 고령 34.1㎍/L, 대암 18.3㎍/L, 적포 12.6㎍/L, 남지 13.6㎍/L, 로 나타났으며 하류로 내려올수록 그 농도는 감소하고 있으나 부산의 상수 취수원이 있는 물금의 농도가 7.6㎍/L로 나타나고 있다고 보고하고 있다.(3) 또한 공단이 있는 지류에 대한 농도의 분포는, 구미 공단천이 278.4㎍/L, 대구의 달서천이 63.9㎍/L, 성서 공단천이 6.0㎍/L으로 나타나고 있다.(4) 이것으로 보면, 낙동강의 과염소산의 오염원은 구미, 대구의 공단이 주오염원이라고 생각할 수 있다.(3,4) 또한 김(4)등에 의한 부산시의 12개 구의 수돗물을 시료로 과염소산을 분석한 결과 농도 범위가 9.2∼12㎍/L로 검출되고 있으며 평균 함유 농도는 10㎍/L로 검출된다고 보고하고 있다. 그러므로 낙동강 하류의 물을 상수 원수로 하고, 오존(O3)산화 공정을 도입하여 고도처리를 하고 있으므로 과염소산의 생성과 오염에 대한 연구가 필요하다. 손(3) 등에 의해 과염소산의 제거를 위한 공정으로 활성탄 흡착 실험을 한 결과는, 석탄계 활성탄 768.2㎍/g, 야자계 활성탄 299㎍/g, 목탄계 활성탄 99.2㎍/g으로 흡착제거 효능이 크지 않으며, 활성탄 공정으로 과염소산을 제거할 때는 석탄계 활성탄이 좋다고 보고하고 있다.. 김(4) 등은 12.0㎍/L를 포함하는 시료를 100℃로 10분간 끓여도 감소되지 않음을 확인했으며, 과염소산 10.6㎍/L를 포함하는 시료에 대하여 RO 막공정을 도입한 결과 처리수에는 과염소산이 검출되지 않고 모두 제거되었음을 확인 하고, 과염소산의 제거에는 RO 막공정이 가장 좋다고 보고하고 있다. 그러므로 무기오염 물질인 과염소산의 제거는 활성탄 공정으로는 높은 효율을 얻을 수 없으며, 또한 고도처리 공정의 오존(O3)산화는 유기 오염물질은 완전히 분해 제거할 수 있으나, 산화 부산물로서 과염소산이 생성될 수 있기 때문에 보다 깊은 연구가 필요하다고 생각된다. 그러나 음료수(수돗물) 중의 과염소산(ClO4-) 제거를 위한 단편적인 연구 논문은 많이 있었지만, 처리기술에 대해 전반적으로 검토한 논문은 최근까지도 없었다.
2. 목차
1. 서론
2. 오염원
3. 오염
4. 분석
5. 규제
6. 노출/건강 영향
7. 처리 7.1 활성탄 7.2 이온 교환 7.3 막 기술 7.4 화학적 환원 7.5 전기화학적 환원 7.6 생물학적 처리 7.7 복합 처리기술
8. 결 론
9. 분석자 결론
Reference
3. 원문정보
Rangesh Srinivasana, George A. Sorial/ Treatment of Perchlorate in Drinking Water: A Critical Review/ Separation and Purification Technology/ 4 July 2009
※ AI-Helper는 부적절한 답변을 할 수 있습니다.