□ 개발 목적 및 필요성 최근 나노물질의 독특한 기능성이 부각되면서 전세계적으로 나노물질의 사용량이 급증하고 있음. 그중에 TiO2는 광촉매, 자외선차단제 등의 주 원료로 사용량이 급증하고 있고, ZnO도 자외선차단제,타이어의 내마모제 등으로 많이 사용되고 있다. 그러나, 이러한 나노물질은 대기중 흡입에 대한 독성연구는 많이 이루어진 반면, 수계에 유입되었을 때에 대한 독성연구는 이제 초기단계에 있으며, 수계에 노출된 나노물질 제거에 관한 연구는 전무한 상황이다. 따라서, 이러한 나노물질이 수계에 유입되었을
□ 개발 목적 및 필요성 최근 나노물질의 독특한 기능성이 부각되면서 전세계적으로 나노물질의 사용량이 급증하고 있음. 그중에 TiO2는 광촉매, 자외선차단제 등의 주 원료로 사용량이 급증하고 있고, ZnO도 자외선차단제,타이어의 내마모제 등으로 많이 사용되고 있다. 그러나, 이러한 나노물질은 대기중 흡입에 대한 독성연구는 많이 이루어진 반면, 수계에 유입되었을 때에 대한 독성연구는 이제 초기단계에 있으며, 수계에 노출된 나노물질 제거에 관한 연구는 전무한 상황이다. 따라서, 이러한 나노물질이 수계에 유입되었을 때의 유해성 평가와 이러한 나노물질을 제거하는 기술개발이 필요하다.
□ 연구개발결과 1. 송사리알을 이용한 독성평가에서 ZnO 5ppm에서는 BLADDER 기형,10ppm에서는 성장지연 영향이 발견됨. 2. 24톤/일 처리용량의 PILOT PLANT 운전 결과, ZnO:Na2S=1:2.5 mol비로 투입하여 ZnO를 ZnS의 형태로 침전시키고, 2A로 전기응집하여 TiO2를 제거하는 것이 가장 최적조건이었고, 이때 제거율은 TiO2는 92.5%, ZnO는 96.6% 였음. 3. 나노물질 혼합원수(ZnO=10ppm, TiO2=5ppm)와 PILOT PLANT 처리수를 물벼룩을 이용하여 장기독성평가를 수행하였을 때, 나노물질 혼합원수의 물벼룩은 하루만에 모두 사멸한 반면, 처리수는 21일 이후에도 70%가 생존하였음. 4. 경제성 평가를 수행한 결과, 처리단가는 32.8 원/톤 이었다.
□ 공정·제품 사진 및 도면 나노물질이 함유되어 있는 하폐수가 화학반응조로 유입되고, ZnO를 침전시키기 위한 침전제(Na2S)를 투입하여 반응시킨다. 일정시간 반응후 overflow되어 ZnO 침전조로 유입이 되어 침전제에 의해 합성된 ZnS가 침전한다. ZnO가 처리된 하폐수는 TiO2 전기응집조로 자연유하되어 유입되고, 여기서 전극판에 2A, 100V로 인가된 전기에 의해 전기응집되어 TiO2가 침전되고 나노물질이 제거된 최종처리수는 방류되게 된다.
□ 성능사양 및 기술개발 수준 의정부 하수처리장에 24ton/day 처리용량의 PILOT PLANT를 설치하여 현장적용 실험을 수행한 결과, TiO2, 5ppm, ZnO 10ppm으로 처리장치에 유입되었을 때, 처리수의 잔류농도가 각각 0.35, 0.36 ppm으로 제거율이 TiO2는 92.5%, ZnO는 96.6% 였다.
□ 활용계획 일차적으로 TiO2, ZnO 등의 나노물질을 많이 사용하고 있는 화장품 제조공장,타이어 제조공장 등의 폐수처리시설에 설치. 이차적으로는 환경부에 하수처리장 방류수 수질기준에 나노물질에 대한 제한기준을 법제화를 제안하여 기존 하수처리장 뿐만 아니라 향후 설치 예정인 하수처리장에 나노물질 처리 공정을 설치.
(출처 : 요약서 3p)
Abstract▼
Ⅳ. Results 1. In the toxicity evaluation using eggs of Oryzias latipes, bladder deformity was found in ZnO 5ppm, and a growth retardation in 10ppm. 2. After testing several technique to reduce concentration of nano-materials in water, chemical precipitation method was choosen for removing ZnO
Ⅳ. Results 1. In the toxicity evaluation using eggs of Oryzias latipes, bladder deformity was found in ZnO 5ppm, and a growth retardation in 10ppm. 2. After testing several technique to reduce concentration of nano-materials in water, chemical precipitation method was choosen for removing ZnO nano-materials using Na2HPO4, Na2S, and electrolytic coaguration was choosen for TiO2 nano-materials. 3. As the result of operation of PILOT PLANT(24 ton/day capacity), the optimal operating condition is that Na2S was inserted by ZnO:Na2S=1:2.5 mol ratio for precipitaing ZnO and electrolytic coaguration of TiO2 was performed by 2 A. At that time, removal efficiency was 92.5% for TiO2 and 96.6% for ZnO. 4. When the long-term toxicity assessment was performed using water flea with raw water(ZnO=10ppm, TiO2=5ppm) and treated water, water fleas in raw water died all by one day. But they in treated water survived 70% after 21 days. 5. As the result of economic evaluation, treating unit price was 491won/ton.
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