초록 ▼

환경 친화적이고 반응선택성이 있는 산화제인 페레이트 (Fe(VI))와 Polyoxometalate (POM)의, 각종 화학물질과의 분해반응 메커니즘을 규명하고, 이를 이용한 수처리 기술을 제안한다.
페레이트 (Fe(VI)) 및 POM 반응 시스템을 구성하고, 처리대상 오염 화합물을 선정 및 분류하였으며, 화합물 구조에 따른 Fe(VI)와 POM의 반응 속도 특성 및 반응 메커니즘을 고찰하였고, 이를 바탕으로 한 다양한 수처리 기술을 제시하였다. 처리대상 오염물로는 현재 수처리 대상으로서 많은 관심을 끌고 있는 오염물을 중심으로

환경 친화적이고 반응선택성이 있는 산화제인 페레이트 (Fe(VI))와 Polyoxometalate (POM)의, 각종 화학물질과의 분해반응 메커니즘을 규명하고, 이를 이용한 수처리 기술을 제안한다.
페레이트 (Fe(VI)) 및 POM 반응 시스템을 구성하고, 처리대상 오염 화합물을 선정 및 분류하였으며, 화합물 구조에 따른 Fe(VI)와 POM의 반응 속도 특성 및 반응 메커니즘을 고찰하였고, 이를 바탕으로 한 다양한 수처리 기술을 제시하였다. 처리대상 오염물로는 현재 수처리 대상으로서 많은 관심을 끌고 있는 오염물을 중심으로 하되, Fe(VI)와 POM의 수용액 상에서의 화학 반응에 대한 이해를 넓힐 수 있는 합물을 포함하였다. Fe(VI)의 경우, 수중 비소 제거 기술 개발을 목적으로 Fe(VI)와 비소와의 반응에 대해 조사하였으며, 실제 물에서 비소 제거 실험을 수행하였다. 효과적인 소독 기술 개발을 위해 Fe(VI)에 의한 대장균의 불활성화 속도에 대해 조사하였다. 마지막으로, 페놀계 내분비계 장애물질 제거 기술로서 Fe(VI)를 제시하고, 대표적 페놀계 화합물들 및 많은 치환된 페놀계 화합물과 Fe(VI)와의 반응에 대해 조사 하였다. POM의 경우, 균일 및 비균일계 POM에 대한 다양한 유기물의 산화 및 환원 분해 반응 속도 및 생성물을 조사하였으며, 그 결과를 기존의 TiO2 광촉매와 상호 비교함으로서, POM을 이용한 수처리 기술 개발에 요구되는 기본 정보를 얻었다. 염료 및 중금속의 동시 제거 기술로서 POM을 제시하고, 관련한 반응들에 대한 속도와 메커니즘에 대해 조사하였다. 친환경적 소독 기술로서 태양광/POM을 제시하고 대장균 불활성화에 대한 POM의 능력을 평가하였다. 마지막으로 POM을 이용한 친환경적 페놀 합성 공정을 제시하였다.
새로운 산화제 및 산화제 생성계로서 Fe(VI)와 POM의 기본적인 화학 반응 특성 (선택된 화합물 및 미생물과의 반응 속도, 반응 생성물, 및 반응 메커니즘)에 대한 폭넓은 정보를 얻었다. 이러한 정보를 바탕으로 하여 Fe(VI) 및 POM을 이용한 대표적 수중 오염물들 (비소, 크롬, 내분비계 장애물질, 염료, 유기 솔벤트, 염화 유기물 등)에 대한 새로운 수처리 기술을 제시하였다. Fe(VI) 및 POM을 이용한 수처리 기술의 개발은 다양한 난분해성 및 미량의 오염물의 처리에 어려움을 겪어왔던 산업 폐수 및 하, 폐수 처리 업계에 또 하나의 기술적 해결책을 제시한다. 이에 더하여, Fe(VI)와 POM의 산화 능력을 이용한 새로운 환경친화적 유기 합성 공정의 가능성을 제시하였다. 새로운 산화제 및 산화제 생성계인 Fe(VI)와 POM에 대한 축척된 지식과 다양한 응용 경험 및 노하우, 그리고 관련 분야 전문인력을 국내에서 보유하게 됨으로서, 앞으로 관련한 연구 및 기술 개발 분야를 주도할 수 있게 되었다.

Abstract ▼

This study investigates the reaction mechanism of various compounds with ferrate (Fe(VI)) and polyoxometalate (POM) which are green and selective oxidants, and proposes water treatment technologies using the obtained knowledge in this study.
Reaction systems for Fe(VI) and POM were constructed. T

This study investigates the reaction mechanism of various compounds with ferrate (Fe(VI)) and polyoxometalate (POM) which are green and selective oxidants, and proposes water treatment technologies using the obtained knowledge in this study.
Reaction systems for Fe(VI) and POM were constructed. Target pollutants were selected and classified. Characteristics of kinetics and mechanism for the reaction of Fe(VI) and POM with selected compounds were investigated. Based on the obtained knowledge, various new water treatment technologies were proposed. As target pollutants, the (in) organic compounds were selected to raise much interests in water treatment community and also to broaden the current knowledge on the reactions of Fe(VI) and POM. In the case of Fe(VI), the reaction of Fe(VI) with arsenic was investigated and arsenic removals in real waters were performed with the purpose of developing a new arsenic removal technology in water. In addition, to develop an effective disinfection technology,
rates and model of E. coli inactivation by Fe(VI) were investigated. Lastly, Fe(VI) was suggested as a technology to remove phenolic endocrine disruptors and the reaction of Fe(VI) with selected phenolic endocrine disruptors and several substituted phenols was studied. In the case of POM, rates of oxidation and reduction for the reaction of various organic compounds with homogeneous and heterogeneous POM were investigated and compared with those of TiO2 photocatalyst, which provides basic information to develop new water treatment technologies using POM. POM was proposed as a technology to remove simultaneously dyes and heavy metals, and the relevant reaction rates and mechanism were studied. In addition, (solar) light/POM was suggested as an environmentally friendly disinfection technology and the ability of POM to inactivate E. coli was evaluated. Lastly, a green synthetic process of phenols using POM was proposed.
Extensive knowledges on the reaction characteristics of Fe(VI) and POM which are new oxidant or oxidant generating system, were gained in this study, such as, information on the rates, products, and mechanisms for the reaction of Fe(VI) and POM with selected compounds or microorganism. Based on those informations, new water treatment technologies for the removal of representative, priority water pollutants (arsenic, chromium, endocrine disruptors, dyes, organic solvents, chlorinated organics, etc) were proposed.
Development of water treatment technologies using Fe(VI) and POM will provide new technical solutions for treating various recalcitrant compounds in industrial wastewater and micro-pollutants in sewage or municipal wastewater treatment processes. In addition to this, this study opens possibility of new, green organic synthetic processes using Fe(VI) and POM as an oxidant. Having accumulated knowledges, experiences, know-hows, and domestic professionals in using Fe(VI) and POM as a new oxidant or oxidant generating system will enable domestic research groups or industries to lead the relevant research and development area for Fe(VI) and POM in the future.

목차 Contents

• Ⅰ. 연구계획 요약문...3
• 1. 국문요약문...3
• Ⅱ. 연구결과 요약문...4
• 1. 국문요약문...4
• 2. 영문요약문...5
• Ⅲ. 연구내용...6
• 1. 서론...6
• 2. 연구방법 및 이론...16
• 3. 결과 및 고찰...26
• 4. 결론...76
• 5. 인용문헌...78