초록 ▼

기계화학적 처리 공정은 반응 공간에 투입되는 기계적 에너지에 의해 화학적 반응속도를 증진시키거나 기존의 방법으로는 온화한 조건에서 진행시키기 어려웠던 반응의 진행을 가능하게 하는 공정이다. 본 연구에서는 기계화학 반응을 이끌어내는 적합한 장치를 찾아내기 위해 여러 가지 장치를 설계 또는 제작하였다. 기계화학반응의 효과여부를 탐구하기 위하여 DCP, DNT, TCE, PCBs, NO3-N 등의 유해물질에 대한 분해실험을 하였다.
반응계에 강한 Impuls를 줄수 있는 기계화학반응장치를 제작하여 기존 교반방법과 비교실험한 결과,<

기계화학적 처리 공정은 반응 공간에 투입되는 기계적 에너지에 의해 화학적 반응속도를 증진시키거나 기존의 방법으로는 온화한 조건에서 진행시키기 어려웠던 반응의 진행을 가능하게 하는 공정이다. 본 연구에서는 기계화학 반응을 이끌어내는 적합한 장치를 찾아내기 위해 여러 가지 장치를 설계 또는 제작하였다. 기계화학반응의 효과여부를 탐구하기 위하여 DCP, DNT, TCE, PCBs, NO3-N 등의 유해물질에 대한 분해실험을 하였다.
반응계에 강한 Impuls를 줄수 있는 기계화학반응장치를 제작하여 기존 교반방법과 비교실험한 결과,
(1) 단순교반으로는 거의 반응이 진행되지 않는 경우에도 기계화학반응공법으로 반응을 효과적으로 진행시킬 수 있었다.
(2) 기존교반장치에 비하여 반응속도가 월등히 높았다.
(3) 기계에너지 투입량이 많을수록 반응속도가 현저히 높아졌다.
(4) 특히, 유해물질들의 기계화학적 처리실험결과 PCBs, NO3-N 등이 효과적으로 처리될 수 있음을 확인하였다. 이에 반응장치를 최적화할 경우 여러 가지 반응에 대해 매우 효과적으로 사용될 수 있을 것으로 추정된다.

Abstract ▼

Overall studies consist of investigating basic data related to mechanochemical reaction, designing or manufacturing mechanochemical reaction equipment and treating contaminants using it.
1. Mechanochemical reaction process
It is reported that principles of mechanochemical reaction, history

Overall studies consist of investigating basic data related to mechanochemical reaction, designing or manufacturing mechanochemical reaction equipment and treating contaminants using it.
1. Mechanochemical reaction process
It is reported that principles of mechanochemical reaction, history of it, dynamic model of it and case study of it are provided through investigating basic data.
2. Designing or manufacturing mechanochemical reaction equipment
Various shape-mechanochemical reaction equipments are manufactured or used in this study, which ball mill, cylindrical ball mill, ultrasonic equipment, scale-up ball mill, 50L baffle-ball mill, centrifugal equipment, grinder, and attrition mill.
3. Treating contaminants using mechanochemical reaction.
Contaminants such as DCP, DNT, TCE, PCBs, nitrate wastewater are experimented under ambient pressure and room temperature using mechanochemical equipment and reactable materials with contaminants, and removal of them are measured.

목차 Contents

• 제출문...1
• 보고서 초록...2
• 요약문...3
• SUMMARY...6
• CONTENTS...9
• 목차...13
• 표목차...17
• 그림목차...18
• 제1장 서론...22
• 제1절 기계화학적 반응공법...24
• 1. 기계화학 반응의 원리...25
• 2. 기계화학 반응 공법의 역사...26
• 3. 기계화학공정의 동력학 모델...28
• 4. 기계화학 반응 공법의 연구사례...31
• 가. 기계화학 반응을 이용한 합성...31
• 나. 기계화학 반응을 이용한 상전이...33
• 다. 기계화학 반응을 이용한 금속원소들의 활성화...34
• 라. 기계화학 반응을 이용한 오염물질 처리...34
• 제2장 연구개발 수행 내용 및 결과...36
• 제1절 기계화학적 회분식 반응기 설계 제작...36
• 1. 일반 볼밀...37
• 2. 실린더형 단위 볼밀...40
• 3. 초음파 (sonication) 발생 반응기...42
• 4. Scale-up Baffle 볼밀...43
• 5. 교반 볼밀...47
• 6. 원심력을 이용한 기계화학 장치...47
• 7. 분쇄형 (grinder) 기계화학 장치...48
• 8. 마찰밀(Attrition mill) 기계화학 장치...50
• 9. 볼(ball)...51
• 제2절 난분해성 유기 용매의 처리 기술...53
• 1. 2,4-디클로로페놀(2,4-Dichlorophenol, 2,4-DCP)...53
• 가. 이론적 배경...53
• (1) 2,4-DCP의 특성...53
• 나. 실험 및 분석...54
• (1) 실험재료 및 방법...54
• (2) 분석...55
• 다. 결과 및 토의...57
• (1) 금속 분말 MA, MB의 혼합물을 이용한 DCP 처리...57
• (2) KPEG를 이용한 DCP 제거 실험...70
• 2. 2,4-디니트로톨루엔(2,4-Dinitrotoluene, 2,4-DNT)...73
• 가. 이론적 배경...73
• (1) 2,4-DNT의 특성...73
• (2) 2,4-DNT의 기존 처리 방법...74
• 나. 실험 및 분석...77
• (1) 실험재료 및 방법...77
• (2) 분석...77
• 다. 결과 및 토의...79
• 3. 트리클로로에틸렌 (Trichloroethylene, TCE)...81
• 가. 이론적 배경...81
• (1) TCE의 특성...81
• (2) TCE의 화학적 처리...84
• (3) 금속이온의 산화/환원 반응을 통한 오염물의 분해...84
• 나. 실험 및 분석...88
• (1) 실험재료 및 방법...88
• (2) 분석...89
• 다. 결과 및 토의...91
• (1) 산화제 OA를 이용한 TCE의 분해...91
• (2) 금속 분말 MA, MZ을 이용한 TCE 분해 테스트...93
• 4. 폴리염화비페닐(PCBs)...94
• 가. 이론적 배경...94
• (1) 폴리염화비페닐(PCBs) 물리·화학적 특성...94
• (2) 폴리염화비페닐(PCB) 환경기준...97
• (3) PCBs의 기존의 처리기술...99
• 나. 실험 방법 및 분석...100
• (1) 실험재료 및 방법...100
• (2) 분석...101
• 다. 결과 및 토의...102
• (1) 0가 금속 종류에 따른 기계화학적 처리시 PCBs제거율의 영향...102
• (2) 0가 금속 양에 따른 PCBs제거율에 미치는 영향...103
• (3) 다가알코올 등 각 시약을 따로 투입시 기계화학적 처리에 따른 PCBs 제거 영향...104
• (4) KPEG시약중 3가알코올과 다가알코올 비교실험...110
• (5) 다가알코올 / 염기촉매 / 탈염소 용매제 ACD변화량이 PCBs 제거율에 미치는 영향...111
• (6) r.p.m변화에 따른 PCBs 제거효율...113
• (7) 절연유 중 총염소 농도 측정...114
• (8) 기계화학적 처리시 반응 온도에 의한 영향...115
• (9) 기계화학적처리(Attrition-mill) 장치와 일반교반 비교 실험...117
• 제3절 질산성 질소의 처리기술...118
• 1. 이론적 배경...118
• 가. 질산성 질소의 특성...118
• 나. 기존 질산성 질소 처리 공정...119
• 다. 질산성 질소의 화학적 처리...121
• (1) 납(Pb)에 의한 질산성 질소처리...122
• (2) 알루미늄(Al)에 의한 질산성 질소처리...123
• 2. 실험 및 분석...123
• 가. 실험재료 및 방법...123
• 나. 분석...124
• 3. 결과 및 토의...126
• 가. MC를 이용한 질산성 질소의 제거...126
• 나. 기계화학적 처리 방법에 따른 질산성 질소 제거율 비교...129
• 다. 금속분말 MD에 의한 질산성 질소의 처리...130
• (1) 시간에 따른 질산성 질소의 제거...130
• (2) Baffle 볼밀에서 MD 분말을 이용한 질산성 질소의 제거...133
• 라. 금속 분말 ME에 의한 질산성 질소처리...134
• (1) 초기 폐수 pH에 따른 질산성 질소의 제거...134
• (2) Baffle 볼밀에서 ME 분말을 이용한 질산성 질소의 제거...136
• 마. 금속 분말 MC을 이용한 Attrition mill에 의한 질산성 질소의 제거...137
• (1) 금속분말 MC 양론비 변화에 따른 질산성 질소 제거...137
• (2) Attrition-mill rpm 변화에 의한 질산성 질소의 제거...140
• (3) 산성 촉매 ACA에 의한 잔류 아질산성 질소의 제거반응...144
• (4) 잔류 중금속( MC )제거실험...145
• (5) 침전물 분석 결과...147
• (6) 기타금속에 의한 질산성 질소 처리...149
• 제3장 결론...150
• 제4장 참고문헌...152
• 부록...154