초록 ▼

각종 생산기술이 발달하면서 산업이 발달하여 생산제품이 고급화,다양화, 다량화됨에 따라 각종 산업체에서 배출되는 폐수도 그양이 증대되면서 성분 또한다양화되고 있어 기존의 처리기술로는 쉽게 분해.제거되지 않는 경향이 두드러지고 있다.따라서 쉽게 분해.제거되지 않는 성분을 효과적으로 제거할 수 있는 새로운 기술의 개발이절실히 요구되고 있으며 이러한 요구에 맞추어 초음파를 이용하여 각종 산업폐수에 함유되어있는 난분해성 유기화합물을 분해제거할 수 있는 폐수처리기술의 개발을 위한 기초자료를얻기 위해 본 연구를 수행하였다.초음파는

각종 생산기술이 발달하면서 산업이 발달하여 생산제품이 고급화,다양화, 다량화됨에 따라 각종 산업체에서 배출되는 폐수도 그양이 증대되면서 성분 또한다양화되고 있어 기존의 처리기술로는 쉽게 분해.제거되지 않는 경향이 두드러지고 있다.따라서 쉽게 분해.제거되지 않는 성분을 효과적으로 제거할 수 있는 새로운 기술의 개발이절실히 요구되고 있으며 이러한 요구에 맞추어 초음파를 이용하여 각종 산업폐수에 함유되어있는 난분해성 유기화합물을 분해제거할 수 있는 폐수처리기술의 개발을 위한 기초자료를얻기 위해 본 연구를 수행하였다.초음파는 용액속으로 조사되면 공동화기포(cavitation bubble)가 발생하고 그것이 성장하여 파열할 때 고온.고압의 충격파가 발생하는데 이것이 에너지원으로 작용하여 각종 화학반응공정에서 반응효율을 증대시킴이 확인되었고 공동화(cavitation)의 메카니즘이 보다 확실하게 규명된 1945년 이후 초음파를 화학공정에 적용하고자 하는 연구가 매우 활발하여져음화학(Sonochemistry)라는 별도의 학문체계가 확립되었으며 화학반응에 초음파를 적용할경우 과중한 반응조건을 부여하지 않고 반응속도를 향상시킬 수 있고, 과중한 반응조건을충족시켜줘야 할 반응이 발열반응이면 유도기간(Induction period)이 매우 짧아지며, 재래식기술보다 저급시약을 사용할 수 있고, 합성반응의 경우 별도의 반응개시제를 필요로 하지않는 등의 장점들이 확인되었다. 따라서 초음파의 에너지특성을 난분해성 유기물질을 함유한 폐수처리에 적용할 경우 그 처리효과가 클것으로 판단되며 이러한 판단하에 본 연구에서는 산업폐수에 주로 많이 함유되어 있으나 쉽게 분해.제거되지 않는 것으로 알려진 방향족화합물을 물속에 용해시켜 그 수용액에 초음파를 조사하고 그것이 초음파에 의해 분해되는지의 여부를 확인한 후 초음파분해반응도를 결정하는 인자들의 영향을 측정하였으며 그결과를 바탕으로 반응속도식을 결정하였다. 실험용 방향족화합물로서는 벤젠과2,4-Dichlorophenol(2,4-DCP)에 대해 측정하였고 비교목적으로 Trichloroethylene (TCE)에대해서도 측정하였으며 그 결과 다음과 같은 사항들이 확인되었다. 3가지 모두 2시간이내에 70∼80%가 제거되며, 벤젠이나 벤젠유도체는 초기농도가 높고 알칼리성일 때, 그리고 온도는 낮을 때 초음파분해효율이 높고 초음파 분해반응은 1∼0차반응이다.이와같은 실험결과는 초음파를 이용하여 난분해성 유기물질을 함유한 산업폐수를 처리할수 있을것이라는 판단이 옳았음을 입증하는것으로서 본 연구실험에서 측정된 여러 자료들은 앞으로 계속될 초음파폐수처리기술개발에 유용한 기초자료로서 활용될 수 있을 것으로사료된다.

Abstract ▼

Due to the developement of the various kind of manufacturingtechniqaues, manufactured goods are become high-grade, diversified, and produced inlarge quantity. Accordingly, quantity of wastewater discharged from the various kindof industrial plants are being increased, and components of the

Due to the developement of the various kind of manufacturingtechniqaues, manufactured goods are become high-grade, diversified, and produced inlarge quantity. Accordingly, quantity of wastewater discharged from the various kindof industrial plants are being increased, and components of the wastewater are alsodiversified, hence trend indicating that industrial wastewaters are seldom treated by theconventional wastewater treatment processes is conspicuous. Thus, it has beenrequired that new processes by which industrial wastewaters which have nondegradablecomponents can be readily treated should be developed. Accoring to this requirement,this study was performed to obtain the basic data for developement of the newindustrial wastewater treatment processes by applying the ultrasound.It has been convinced that when ultrasounds are irradiated into the sloution,cavitational bubbles are generated, and shock waves of the high temperature andpressure are emitted as the bubbles are developed and finally broken, which function asa energy source to promote reaction efficiencies of various kind of chemical reaction.Since 1945 when mechanism of cavitation in solution into which ultrasounds areirradiated was understood more evidently, many studies for application of ultrasoud tothe chemical reaction processes have been performed and a special field of sciencesaying "sonochemistry" has been established. As a result, several advantages of thesonochemistry such that reaction rate can be increased whithout enough reactionconditions, induction period may be decreased considerably when the reactions areexothermic for which strict reaction conditions should be given in the conventionalreaction, and lower-grade chemicals can be used than those in the conventionalreactions, another initiation agents that should be supplied for the synthetic reaction maynot be necessary have been found. Accordingly, we could conclude that treatmentefficiency for removal of nondegradable organic substances in wastewater may beincreased if characteristics of ultrasonic energy are used, and under this conclusion, weprepared the aqueous solution of aromatic compounds which are one that is the samewith that in industrial wastewater, and into which irradiated the ultrasounds to confirmwhether they were destructed, and did measure the effect of variables by whichdestruction efficiency is determined and did determine the reaction order of sonoreactionon the basis of the measured values. As the sample species for experiments, benzene,2,4-dichlorophenol were used, and Trichloroethylene(TCE) was also used for comparison.In the experiments, followings were ascertained; All three chemicals are removed by 70∼80% within the 2 hours, and higher the initial concentration and lower the reactiontemperature, higher the removal efficiency of the benzene and benzene delivatives, also itis high when solution is alkali. Sonochemical destruction reaction is 1∼0 orderarcording to the reaction condition.From these experimental results, it has been proved that industrial wastewatercontaining nondegradable organic substances can be treated by the ultrasound irradiation,and the data obtained from this experiment will be used as a basic data fordevelopement of the ultrasonic wastewater treatment processes.

목차 Contents

• I. 서론...19
• II. 이론 및 연구방법...35
• III. 실험 결과 및 고찰...57
• IV. 결론...86
• V. 사용기호...88
• VI. 참고문헌...89
• VII. Appendix...95
• VIII. 연구수행관련 논문발표목록서...102
• IX. 자체평가서...103