초록 ▼

(1) 반응메카니즘 분석
전기화학적인 방법에 의한 질소 폐수 처리는 크게 암모니아성 폐수와 질산성 폐수처리로 구분된다. 암모니아성 폐수의 경우에는 반응메카니즘이 알려져 있으며, 처리 공정의 상용화 단계에 이르고 있다. 그러나 질산성 폐수의 경우는 아직 실험실 수준의 연구에 국한되어 있는 상태이며, 질산성 폐수의 반응메카니즘을 확립함으로써 실용화의 이론적 토대를 마련하고자 하였다.
(2) 고효율의 전극촉매 개발
전기화학적인 방법에 사용되는 전극은 크게 두 가지로 나눌 수 있다. 양극을 용해성 금속으로 사용하여 산화반응

(1) 반응메카니즘 분석
전기화학적인 방법에 의한 질소 폐수 처리는 크게 암모니아성 폐수와 질산성 폐수처리로 구분된다. 암모니아성 폐수의 경우에는 반응메카니즘이 알려져 있으며, 처리 공정의 상용화 단계에 이르고 있다. 그러나 질산성 폐수의 경우는 아직 실험실 수준의 연구에 국한되어 있는 상태이며, 질산성 폐수의 반응메카니즘을 확립함으로써 실용화의 이론적 토대를 마련하고자 하였다.
(2) 고효율의 전극촉매 개발
전기화학적인 방법에 사용되는 전극은 크게 두 가지로 나눌 수 있다. 양극을 용해성 금속으로 사용하여 산화반응에 의하여 금속이온을 용출시켜 전해 응집시키는 방법과 양극을 불용성 전극 재료로 사용하여 양극 산화반응에 의한 직 간접적인 산화처리법등이 있다. 현재 용해성 금속 전극이 더 큰 처리효율을 나타내는 것으로 알려져 있으며, 총질소 제거효율이 가장 높은 아연(Zn)전극을 개발하였다.
(3) 첨가제 개발
질산성 질소를 암모니아성 질소로 전환시키기 위해서는 pH조건이 중요하다. 기존의 pH조정제로 사용하고 있는 NaOH의 경우 $Na^+$이온이 전극과의 반응을 통해 전극의 성능을 저하시키는 문제점이 있어서 pH 조정제로 $Ca(OH)_2$를 사용하고 이에 대한 최적의 pH조건을 확보하였다.
(4) Pilot 전해조 설계 및 운전
Pilot 전해조를 설계하고, 연구를 통해 확보된 자료를 이용하여 Pilot 전해조를 운전하여 실제 공정에서의 전기화학적 질소처리 방법의 효율성 및 문제점을 파악하였다.
(5) 처리수 분석을 통한 타당성 검토
Pilot 전해조의 운전을 통해 유출된 처리수의 TN(Total Nitrogen) 및 $NH_3$등을 분석하여 전기화학적 질소처리 방법의 타당성 및 효율성을 검토하였다.

Abstract ▼

(1) Analysis of reaction mechanism
Nitrogen-containing wastewater is divided into a nitrate nitrogen and an ammonia nitrogen and electrochemical method can be applied to remove the nitrogen in both cases. Reaction mechanism of $NH_3$ to $N_2$ has been well-known but the redu

(1) Analysis of reaction mechanism
Nitrogen-containing wastewater is divided into a nitrate nitrogen and an ammonia nitrogen and electrochemical method can be applied to remove the nitrogen in both cases. Reaction mechanism of $NH_3$ to $N_2$ has been well-known but the reduction of $NO_3^-$ is still unknown and being developed in the level of laboratory. This work is aimed at the elucidation of reduction mechanism of $NO_3^-$ to $NH_3$, which carl provide the theoretical background for the finding of optimal operational conditions of the facility of wastewater treatment.
(2) Development of highly efficient electrode catalyst
Two different types of electrodes have been used for the electrochemical treatment; dissolving and non-dissolving electrodes. It has been known that dissolving electrode has the higher $NO_3^-$ removal efficiency over the non-dissolving electrode. Several different materials were tested for the removal of TN and Zn was selected the best electrode.
(3) Determination of pH adjuster
In the conversion of $NO_3^-$ to $NH_3$, solution pH is very important and high pH is more favorable than low pH. However, NaOH as an pH adjuster can decrease the efficiency of electrode by the reaction of $Na^+$ and electrode material. In this work, $Ca(OH)_2$ was used for pH control of wastewater to obtain an higher $NO_3^-$ removal efficiency.
(4) Design and operation of Pilot plant
Basic principles of electrochemical treatment system were investigated with a batch and continuous type electrolyzer. The results was implemented for the design and operation of large scale pilot plant to treat $NO_3^-$ compounds. The efficiency of pilot plant facilities was investigated with the analysis of product distribution and the variation of electrical parameters such as voltages.

목차 Contents

• 제출문...1
• 요약문...2
• SUMMARY...5
• CONTENTS...8
• 목차...10
• 제 1 장 서론...13
• 제 1 절 연구 개발 목적...13
• 제 2 절 연구 개발의 필요성...13
• 1. 기술 개발의 중요성 및 필요성...13
• 제 2 장 국내외 기술개발 현황...16
• 제 1 절 국내외 관련기술의 현황...16
• 1. 국외의 관련기술 현황...16
• 2. 국내의 관련기술 현황...18
• 3. 국내외 유사기술과의 차별성...18
• 제 3 장 연구개발수행 내용 및 결과...20
• 제 1 절 이론적 배경...20
• 1. 질산성 폐수처리의 개요...20
• 2. 기존의 질소제거 방법...21
• 가. 물리적 처리...21
• 나. 화학적 처리...21
• 다. 생물학적 처리...23
• 3. 전기화학적 질소제거 방법...29
• 가. 전해응집...29
• 나. 전기분해를 이용한 질소제거...30
• (1) 질소화합물 제거를 위한 전기화학적 원리...30
• (2) 전기화학적 방법의 특징...31
• 제 2 절 연구진행 및 실험방법...33
• 1. 연구진행...33
• 가. 추진체계...33
• 나. 추진현황...34
• 2. 실험방법...34
• 가. 재료...34
• 나. 실험장치...35
• 다. 실험방법...36
• 제 3 절 연구내용 및 결과...42
• 1. 회분식 반응기를 이용한 질소제거...42
• 가. 전극촉매 특성조사...42
• 나. 아연(Zn) 전극촉매의 특성...75
• 다. 전류밀도 변화가 NO3- 제거에 미치는 영향...78
• 라. 최적의 전극간 거리 조건...80
• 마. 일정전극면적에서 용액 양에 따른 처리 효율...82
• 바. 암모니아성 질소의 제거...84
• 사. Zn 전극위에서 NO3- 제거 메카니즘 분석...86
• (1) NO3 환원전극...86
• (2) 반응 시간에 따른 nitrate의 변화...90
• 2. 연속식(Continuous type) 반응기에서 NO3 제거...93
• 가. 전류밀도 변화에 따른 NO3 제거 특성...93
• 나. PH변화에 따른 NO3 제거 특성...93
• 다. 용액 유입량에 따른 변화...96
• 3. Pilot plant의 제작 및 운영...98
• 가 인터테크(주)사의 질산 함유 폐수처리...98
• 나. (주)연안알미늄사의 폐수처리...113
• 다. 테크노세미켐(주)사의 폐수처리...121
• 제 4 장 연구개발목표 달성도 및 대외기여도...128
• 제 5 장 연구개발결과의 활용계획...130
• 제 6 장 참고문헌...133