초록 ▼

각종 산업체 및 전력산업체의 보일러과 각종 열교환기의 배관 세정작업 시 발생되는 세정폐수에는 고농도의 유기물질과 중금속이 함유되어 있다. 그러나 현재까지 세정폐수를 환경 규제치 이하로 처리하기 위한 경제적이고 효율적인 처리기술은 정립되어 있지 않다. 본 연구에서는 세정폐수에 함유된 고농도의 유기물질을 경제적이고 효율적으로 제거하고 2차 오염물질의발생을 최소화할 수 있는 기술을 개발하였다.
세정폐수에 함유된 고농도의 유기물질을 처리하기 위한 방법으로 광전기촉매 산화방법과 광화학적 산화방법을 적용한 혼성 광산화처리 시스템을 개발하

각종 산업체 및 전력산업체의 보일러과 각종 열교환기의 배관 세정작업 시 발생되는 세정폐수에는 고농도의 유기물질과 중금속이 함유되어 있다. 그러나 현재까지 세정폐수를 환경 규제치 이하로 처리하기 위한 경제적이고 효율적인 처리기술은 정립되어 있지 않다. 본 연구에서는 세정폐수에 함유된 고농도의 유기물질을 경제적이고 효율적으로 제거하고 2차 오염물질의발생을 최소화할 수 있는 기술을 개발하였다.
세정폐수에 함유된 고농도의 유기물질을 처리하기 위한 방법으로 광전기촉매 산화방법과 광화학적 산화방법을 적용한 혼성 광산화처리 시스템을 개발하고자 하였다. 이를 위하여 광전기촉매 산화용 박막으로 Carbon graphite-TiO2 composite, TiO2 coated graphite plate,Mesoporous TiO2 & P25 coated ITO-glass 선정하였다. 제조된 3가지 광전기촉매용 박막의 formic acid 분해특성을 조사한 결과 Mesoporous TiO2 & P25 coated ITO-glass 〉TiO2 coated graphite plate 〉Carbon graphite-TiO2 composite 순으로 분해효율이 높은 것으로 조사되었다. 그러나 Mesoporous TiO2 & P25 coated ITO-glass는 반복 실험시 표면의 코팅된 TiO2가 떨어지는 문제점이 있고 Carbon graphite-TiO2 Composite는 내구성 및 강도가 떨어지는 문제점이 있는 것으로 조사되었다. 따라서 내구성 및 유기물질 분해효율 측면에서 TiO2 coated graphite plate 박막이 광전기촉매에 가장 적합한 것으로 결론지을 수 있었다. TiO2 coated graphite plate를 이용하여 광전기촉매 산화에 의한 유기물질 분해특성을 조사한 결과 pH 3, applied potential 1.0V, UV intensity, 2.0mV/cm2의 조건에서 유기물질의 분해효율이 가장 높은 것으로 조사되었다. 처리 효율성 실험은 실제 세정폐수에 함유된 유기물질 농도를 고
려하여 인공폐수(formic acid 2,700mg/L + citric acid 6,500mg/L)를 제조하여 각 광화학 산화방법에 적용하였다. 그 결과 Photo-Fenton 산화방법에 의한 유기물질의 처리효율이 가장 높은
것으로 조사되었다. 따라서 혼성 광산화시스템을 구성하기 위하여 Photo-Fenton 산화방법을 우선 적용하였고 다음 공정으로 TiO2 광촉매 산화방법, UV/H2O2 산화방법 순으로 적용하였으며, 마지막 공정으로 광전기촉매 산화방법을 적용하여 잔류하는 유기물을 처리하도록 구성하였다. 광전기촉매 산화와 광화학적 산화 혼성 시스템에 의한 유기물질의 분해 효율은 90 %로 조사되었다. 결론적으로 세정폐수에 함유된 고농도의 유기물질 처리시 광화학적 산화방법과 TiO2 coated graphite plate 박막을 이용한 광전기촉매 산화방법을 조합한 혼성 광산화 시스템을 적용하여 유기물질의 처리효율을 극대화시킬 수 있었다.
TiO2 광촉매와 지지체, 그리고 바인더 종류, 성형강도에 따른 내구성 등을 고려하여 광전기촉매 산화용 박막인 Carbon graphite-TiO2 composite과 TiO2 coated graphite plate을 제작하였다. 이러한 박막들을 광전기촉매 산화 방법에 적용함으로서 유기물질을 효과적으로 처리할 수있었다. 또한 제조된 박막을 이용한 광전기촉매 산화방법과 광화학적 산화방법을 접목하여 혼성 광산화 시스템을 구성하였을 경우 광화학적 공정을 단독으로 적용하였을 때보다 유기물질의 분해효율은 향상시킬 수 있는 것으로 조사되었다. 따라서 친환경적인 차세대 기술로 평가
받고 있는 광전기촉매 산화방법에 필수적인 박막 광촉매 제조기술을 수립하였으며 이는 유기물질 처리에 적용할 수 있는 혼성 광산화 처리시스템을 구성하였다는 점에서 큰 연구 성과를 거두었다.

Abstract ▼

Chemical washing wastewater generated from washing process of boiler and heat exchanger contains high concentrations of organics and heavy metals in the forms of organometallic complex. Treatment technology which can treat these chemical washing wastewater below the effluent limit has not been devel

Chemical washing wastewater generated from washing process of boiler and heat exchanger contains high concentrations of organics and heavy metals in the forms of organometallic complex. Treatment technology which can treat these chemical washing wastewater below the effluent limit has not been developed yet. The purpose of this study is to develop the environmentally safe and cost effective treatment process for the removal of organics and heavy metals from chemical washing wastewater.
The purpose of this study is to develop treatment technology of organometallic complex in chemical washing wastewater by applying photoelectrocatalytic oxidation and
photochemical oxidation process. Degradation characteristics of formic acid by various thin film catalysts such as carbon graphite-TiO2 composite, TiO2 coated graphite plate, Mesoporous TiO2 & P25 coated ITO-glass were investigated. The degradation efficiencies
were in the order of Mesoporous TiO2 & P25 coated ITO-glass, TiO2 coated graphite plate and Carbon graphite-TiO2 composite. Mesoporous TiO2 & P25 coated ITO-glass showed peeling off problems of coated TiO2 by the repetition of the experiments. Carbon graphite-TiO2 composite showed the durability problems and weakness in strength. From these results, it can be concluded that TiO2 coated graphite plate is the most suitable catalysts in photoelectrocatalytic oxidation. The optimum condition of formic acid degradation by photoelectrocatalytic oxidation were pH 3, UV light intensity 2.0mW/cm2
and applied potential 1.0V. Photo-Fenton oxidation process showed the highest efficiency of decomposing organic compounds among the various oxidation processes tested. From these results, hybrid photooxidation process train can be formulated in the sequences of Photo-Fenton oxidation process, TiO2 photocatalytic oxidation, UV/H2O2 oxidation and finally photoelectrocatalytic oxidation as a polishing treatment. Degradation efficiency of organic compounds by hybrid photochemical oxidation and photoelectrocatalytic oxidation was up to 90%. From these results, the treatment efficiency of organics contained in the cleaning wastewater was maximized by applying the hybrid photooxidation process, which is the combination of photoelectrocatalytic oxidation and photochemical oxidation and it can be concluded that environmentally safe and cost effective treatment process for the removal
of organics and heavy metals in chemical washing wastewater was developed.
The manufacturing processes of thin film catalysts such as Carbon graphite-TiO2 composite, TiO2 coated graphite plate for photoelectrocatalytic oxidation were stablished.
The hybrid photooxidation process, which is the combination of photoelectrocatalytic oxidation and photochemical oxidation, was newly developed for the removal of organics and heavy metals in chemical washing wastewater. Environmentally safe and cost effective treatment process for the removal of organics and heavy metals in chemical washing wastewater was developed.

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. 이론적 고찰...9
• 3. 실험장치 및 방법...32
• 4. 결과 및 고찰...42
• 5. 결론...73
• 6. 참고문헌...75
• 7. 연구성과...79