초록 ▼

본 연구에 사용된 전자빔(Electron Beam)은 원자력연구원의 상전도 고주파 ELV-4 선형가속기를 사용하였는데 조사되는 방향은 수평이었으며 조사되는 전자빔은 최대 출력 570kW, 최대 전류 1mA, 에너지는 0.3$\sim$2MeV 까지 조절할 수 있는 장치를 사용하였다. 전자빔의 조사 방향이 수평이므로 가로$\times$세로$\times$높이, $100mm{\times}70mm{\times}80mm$의 Polypropylene 재질의 반응기를

본 연구에 사용된 전자빔(Electron Beam)은 원자력연구원의 상전도 고주파 ELV-4 선형가속기를 사용하였는데 조사되는 방향은 수평이었으며 조사되는 전자빔은 최대 출력 570kW, 최대 전류 1mA, 에너지는 0.3$\sim$2MeV 까지 조절할 수 있는 장치를 사용하였다. 전자빔의 조사 방향이 수평이므로 가로$\times$세로$\times$높이, $100mm{\times}70mm{\times}80mm$의 Polypropylene 재질의 반응기를 제작하여 조사창의 앞쪽에 설치하였다. 반응기의 앞면은 내열성이 우수하여 고온에서 사용가능한 0.6${\mu}m$의 켑톤 필름을 사용하여 전자빔이 투과되도록 하였으며 조사할 시료의 양은 200mL로 하였다. 활성탄소섬유(ACF : Activated Carbon Fibre)는 섬유상 탄소를 수증기, 탄산가스로 ${800^{\circ}C}$이상의 고온에서 가스화 반응, 이른바 활성화 반응을 함으로써 이루어지고 있는데 본 연구에서는 전자빔을 조사하여 처리한 시료를 ACF를 이용하여 후처리함으로써 난분해성 물질의 처리효율 향상과 고도정수처리과정에서 ACF의 사용을 줄여 비용을 저감할 수 있는 방안에 대해 연구하였다. 전자빔조사에 의해 페놀제거 특성을 파악하기 위한 구체적인 실험은 산업폐수 내에 함유되어 있는 페놀 제거에 영향을 미치는 주요인자인 전자빔에너지, 조사선량, 빔전류, DO, 교반속도에 의한 영향을 체계적으로 분석하였으며 이때 유기물과 생분해도, 조사 후 시료의 성성변화를 파악하였다. 페놀의 모델시료로는 고리 화합물의 대표적인 물질이며 고농도에서는 생물학적으로 분해하기 힘든 페놀 (약리화학, 99%)을 선택 하였으며 이를 일정량의 증류수에 용해하여 사용하였다. 총 유기탄소는 TOC(Shimadzu, TOC 5000A)분석기를 사용하여 분석 했으며, 페놀 및 페놀의 산화 분해 반응으로부터 생성된 고리화합물들 (Catechol, Hydroquinone)은 HPLC (Shimadzu LC10A)로 분석하였다. 본 연구에 사용된 대용량 전자 가속기 시스템의 개략적인 사양은 아래와 같다.
전자빔 에너지 : 0.3$\sim$10 MeV
전자빔 출력 : 최대 570 kW
동작방식 : Single pulse$\sim$22 MHz
조사포트 : 0.3$\sim$2 MeV / 2$\sim$10 MeV

Abstract ▼

Radiation radicals produced from electron beam irradiation (EBI) are found to be responsible for the degradation of pollutants. In this study, EBI process has been used for the treatment of phenol containing industrial wastewater. EBI dosage played an important role on the degradation of phenol. The

Radiation radicals produced from electron beam irradiation (EBI) are found to be responsible for the degradation of pollutants. In this study, EBI process has been used for the treatment of phenol containing industrial wastewater. EBI dosage played an important role on the degradation of phenol. The variables that affected to the phenol decomposition were found to be phenol solute concentration, absorbed irradiation dose, energy, current, DO and mixing intensity. Several series of experiments were conducted to investigate the removal of phenol compounds using EBI at various operational conditions. At low absorbed doses, catechol, hydroquinone and resorcinol were identified as the major reaction by-products. These compounds are consistent with hydroxyl radical ($OH^-$) addition to phenol. Subsequent ring cleavage of hydroxylated phenolic radicals and continued oxidative processes resulted in the formation of formaldehyde, acetaldehyde, glyoxal and formic acid. With the increase of irradiation dose, phenol removal rate per energy ($G_D$) decreased. EBI-ACF hybrid process was found to be a great potential to remove phenol and to reuse low-degradable compounds containing industrial wastewater.

목차 Contents

• 표지...1
• 제출문...3
• 보고서 초록...4
• 요약문...5
• SUMMARY...8
• 목차...10
• 제 1 장 연구개발과제의 개요...12
• 1. 기술적 측면...12
• 2. 경제.산업적측면...13
• 3. 사회.문화적측면...13
• 제 2 장 국내외 기술개발 현황...15
• 1. 국외에서의 기술개발 현황...15
• 2. 국내에서의 기술개발 현황...16
• 3. 향후 전망...16
• 제 3 장 연구개발 수행내용 및 결과...18
• 1. 실험재료 및 기기...18
• 가. 전자빔 가속기(Electron Beam Accelerator)...18
• 나. Phenol 시료...20
• 다. ACF(Activated Carbon Fibre)...21
• 2. 실험 방법...22
• 가. 전자빔 조사 조건...22
• 나. 분석항목 및 방법...23
• 3. 연구 결과 및 고찰...23
• 가. Radiolytic degradation of phenol...23
• 나. 전자빔의 Energy에 따른 Phenol제거 특성...24
• 다. 전자빔의 조사선량에 따른 Phenol제거 특성...26
• 라. Removal efficiency(GD) 와 Dose constant(K)...28
• 마. 빔전류(Current)에 따른 제거 특성...31
• 바. 전자빔 조사에 의한 유기물의 변화...31
• 사. 전자빔조사에 의한 생분해도 변화...34
• 아. 전자빔 조사(irradiation) 후 시료의 성상변화...34
• 자. 용존산소(Dissolved Oxygen)와 교반속도에 따른 제거효율...37
• 차. 전자빔과 ACF 결합공정에 의한 유기물 제거...38
• 제 4 장 목표달성도 및 관련분야에의 기여도...41
• 제 5 장 연구개발결과의 활용계획...44
• 1. 기술적 측면...44
• 2. 경제.산업적 측면...44
• 3. 활용방안...44
• 제 6 장 연구개발과정에서 수집한 해외과학기술정보...45
• 제 7 장 참고문헌...47
• 연구개발 요약서...49
• 연구결과활용계획서...50
• 연구결과활용계획서...51
• 기술 요약서...53