고급 산화 기술이란 무엇입니까?

고급 산화 기술 현재 폐수 처리에서 가장 많이 사용되는 생물법은 생화학성이 떨어지고, 상대 분자질량이 수천 ~ 수만 개에 이르는 물질을 처리하기가 어렵고, 화학산화법은 직접 광화하거나 산화를 통해 오염물의 생화학성을 높이는 동시에 환경호르몬 등 미량 유해 화학물질 처리에 큰 장점이 있다. 그러나 O3, H2O2, Cl2 등의 산화제는 산화력이 강하지 않고 선택성 등 단점을 만족시키기 어렵다. 1987 년 Gaze 등은 일반 산화법의 문제점을 극복하고 그 독특한 장점으로 더욱 중시되는 고급 산화법 (AOPs) 을 제안했다.

Gaze 등은 물 처리 과정에서 수산기 자유기반을 주요 산화제로 하는 산화 과정을 AOPs 과정이라고 하고, 물 처리에 사용하는 것을 AOP 법이라고 한다. 일반적인 평균 AOPs 프로세스에는 O3/UV, O3/H2O2, UV/H2O2, H2O2/FE2+(Fenton 시약) 등이 있으며, pH 값이 높은 오존 처리도 AOPs 과정으로 간주될 수 있으며, 다른 일부 광촉매 산화도 있습니다. < P > 고급 산화법의 가장 두드러진 특징은 수산기 자유기반을 주요 산화제로 유기물과 반응하는 것으로, 반응에서 생성된 유기자유기반은 계속 HO 의 체인형 반응에 참가할 수 있거나 유기과산화자유기반을 생성함으로써 산화분해반응이 최종 산물인 CO2 와 H2O 로 분해될 때까지 더 발생해 산화분해유기물의 목적을 달성할 수 있다는 점이다. 다른 전통적인 물 처리 방법에 비해 고급 산화법은 다음과 같은 특징을 가지고 있다. 매우 활발한 수산기 자유기 HO 의 산화능력 (2.8v) 이 불소 (2.87) 에 버금가는 중간 산물로, 뒤의 연쇄반응을 유발할 수 있다. 수산기 자유기와 다른 유기물질의 반응률 상수의 차이는 매우 작으며, 물 속에 다양한 오염물이 있을 때 HO 는 폐수의 오염물과 직접 반응하여 이산화탄소, 물, 무해물로 분해할 수 없고, 2 차 오염을 일으키지 않는다. 일반 화학산화법은 산화능력이 나쁘고 반응이 선택성 등의 이유로 유기물을 완전히 제거하여 TOC 와 COD 를 낮추는 목적을 직접 달성할 수 없는 경우가 많으며, 고급 산화법칙은 기본적으로 이 문제가 없다. 산화 과정의 중간산물은 결국 이산화탄소와 물로 완전히 산화될 때까지 계속 수산기 자유기기반응을 이어갈 수 있어 TOC, COD 를 완전히 제거하는 목적을 달성한다. 그것은 물리 화학 과정이기 때문에 처리 요구를 충족시키기 위해 쉽게 통제할 수 있으며, 심지어 1-9 급 오염물도 줄일 수 있다. 일반 화학산화법에 비해 고급 산화법은 반응 속도가 빠르고, 일반 반응률 상수가 19mol-1Ls-1 보다 크며, 매우 짧은 시간 내에 처리 요구 사항을 충족시킬 수 있다. 단독으로 처리할 수도 있고 생화학 처리의 사전 처리와 같은 다른 처리 프로세스와 일치할 수도 있어 처리 비용을 절감할 수 있습니다. < P > 전임자의 연구 성과는 폐수 처리에서 고급 산화법의 실용성을 입증하고 수처리 분야에서 광범위한 처리 전망을 보였다. 실제로 해외, 특히 유럽에서는 고급 산화법 폐수 처리가 이미 경제 비용에 민감하지 않은 일부 공업 과정에서 광범위하게 적용되었으며, 국내에서도 최근 몇 년 동안 UV/H2O2 공정을 적용하여 제지 공장 폐수를 처리하고 눈에 띄는 진전을 이루었고, O3/UV 시스템이 폐기를 처리하는 연구가 이미 시작되었다. 최근 몇 년 동안 고급 산화 과정 응용 분야는 이미 수역에서 분해되기 어려운 지속성 오염물로 확대되었다. 또한 고급 산화 과정에 필요한 신형 리액터, 충돌류반응기, 고급 산화법 커플 링 연구도 전개돼 폐수의 분해를 더욱 강화하고 처리 효과를 높이고 있다. 도시 하수 소독, 병원 하수 처리, 야외 하수 처리 등에서 고급 산화 과정도 적용 사례가 있다. 고급 산화에 대한 심층 연구에 따라 가까운 장래에 더 많은 분야에서 광범위하게 응용될 것으로 예상되며, 새로운 이론과 기술도 탄생할 것으로 예상된다. 고급 산화 기술 농약 폐수 처리 중 응용 갱신 시간: 1-7 14:41 저자: 장영민, 이개명, 주위건, 왕위, 장조운, 자연 요약: 농약 폐수 처리의 고급 산화 처리 기술을 종합하여 광촉광법, 펜턴법 (Fenton) 을 포함한다 농약 폐수 처리 방법의 진전과 함께 각종 고급 산화 방법이 응용 방면에서 얻은 성과와 문제점을 소개하고, 고급 산화 방법이 농약 폐수 처리 방면에 응용할 전망을 제시했다. 키워드: 고급 산화; 농약; 폐수 처리 현화농업생산에서 농약은 농작물 생산량을 늘리고 병충해를 줄이는 데 매우 중요한 역할을 한다. 중국은 농약 생산대국으로 21 년 이후 매년 농약 생산량이 5% 이상 증가하였다. 27 년 전국 농약 원약 생산량은 173 만 T 로 세계 1 위에 올랐다. 매년 전국적으로 배출되는 농약 생산 폐수는 수억 톤에 달하지만 처리율은 1% 미만이다. 농약 폐수 유기물 농도가 높고 오염물 성분이 복잡하기 때문에 생분해하기 어렵고 독성이 강하여 환경에 큰 피해를 입힌다 [1]. 현재 농약 폐수의 주요 처리 방법은 물리법 (흡착, 불탈, 중력 분리 등) 과 생화학법 (호기성 생물학적 처리, 혐기성 생물학적 처리) 과 화학법 (소각, 고급 산화 등) [2] 이다. 물리법은 오염물을 완전히 제거하지 않고, 단지 오염물의 존재 형태와 방식을 바꾸었을 뿐이다. 생화학법은 우리나라에서 응용이 매우 일찍 시작되었고, 198 년대에는 유기 인 농약 [3] 을 미생물로 분해하는 학자들이 있었지만, 생화학법은 여전히 처리 시간이 길고 비효율적인 문제가 있어 생화학법의 진일보한 발전을 제한했다. 화학법의 고급 산화법은 강력한 산화성을 지닌 히드 록실 라디칼 (OH) 을 생산할 수 있으며, 유기 오염 물질을 최종적으로 이산화탄소, 물, 광물염으로 산화시켜 처리 시간이 짧고 선택성이 없는 장점 [4] 을 가지고 있어 최근 몇 년 동안 급속히 발전했다. 일반적으로 사용되는 고급 산화 처리 기술로는 광촉광법, 펜톤 방법, 오존 (O3) 산화, 제화습식 산화 (CWAO) 등이 있는데, 이 기술들은 단독으로 사용하거나 조합하여 사용할 수 있으며 농약 폐수 전처리 공정으로도 사용할 수 있다. 이 글은 현재 광범위하게 채택된 농약 폐수의 고급 산화 처리 기술에 대해 간략하게 소개한다. 1 광복사작용 하에서 발생하는 화학산화반응을 광촉매산화라고 할 수 있다. 광화학반응은 각종 인공광원이나 자연광을 이용해야 한다. 촉매제는 광촉매 반응에서 가장 중요한 물질로, 현재 촉매제는 대부분 반도체 재료이며, 흔히 볼 수 있는 광촉매제는 TiO2, ZnO, SnO2, Fe2O3 등 [5] 이다. 농약 폐수의 광촉매 분해에 대한 연구는 이미 있었다. JARNUZI[6] 등은 현행된 TiO2 를 촉매제로, 광촉매산화법을 이용하여 살충제 오염소 페놀 (C6Cl5OH, PCP) 을 처리하고, PCP 의 광촉매 분해 단계를 유도했다. 갈비 [7] 등 TiO2 막 얕은 연못반응기를 이용해 메틸아민 인 농약 폐수를 처리한 결과 생화학 처리 후 메틸아민 인 농약 폐수 COD 제거율이 85.64% 에 달해 국가' 오수 종합배출 기준' 의 1 급 기준에 도달한 것으로 나타났다. 유기 인의 제거율은 1% 에 달하며 광촉매 산화 반응의 좋은 처리 능력을 보여준다. 농약 폐수의 광촉매 분해는 분해 시간이 짧고 효율이 높다는 장점이 있지만 광원 활용도가 낮은 단점도 있다. 광촉매 산화 기술을 다른 고급 산화 기술과 함께 사용하면 처리 효율을 높이고 산화 능력을 강화할 수 있으며, 최근 몇 년 동안 연구자들의 주목을 받고 있다. 형국화 [8] 등이 UV/Fenton 기술을 이용해 삼졸인 농약 폐수를 처리한 결과 FE2+:H2O2 가 1: 2 일 때 광분해 효과가 좋고 반응률 상수가 .3min-1, 대구 제거율이 9% 에 달한 것으로 나타났다. 펑연지 [9] 등은 UV/TiO2/Fenton 을 이용해 적백충 농약 폐수를 광촉매적으로 분해하고, 적백충 농약 농도가 .1 mmol/L, TiO2 질량농도가 2g/L, Fe3+ 사용량이 .1 mmol/L, H 2 펜톤 산화법 산성 환경에서 펜톤 시약 (Fenton Foundation OH) 는 최대 2.8V 의 산화 전위를 발생시켜 유기물과 친전 가산, 수소 제거 반응, 대체반응, 전자전이반응을 발생시켜 유기오염물을 분해할 수 있다. 양신핑 [1] 등 펜톤 시약 처리 COD 가 1.29×14mg/L 인 유기염소 농약 폐수, COD 와 색도 제거율은 각각 47.8%, 84.4% 였다. 주악휘 [11] 등은 펜톤 방법을 이용해 농약 폐수를 처리하고, 실험용 H2O2 투입량 5MMMOL/L, FE2+:H2O2 는 1: 1 으로 2h 처리 후 COD 제거율은 68.7%, 색도 제거율은 9. 펜톤 반응에도 단점 [12] 이 있다. 첫째, 산성 조건 (pH< 3.) 높은 활성을 생산할 수있다. 둘째, 철 함유 슬러지가 많이 생성됩니다. 셋째, H2O2 사용률이 높지 않습니다. 최근 몇 년 동안 Fenton 은 광 /Fenton, 미세 전해 /Fenton, 전기/Fenton 등 다른 방법과 함께 처리 수단을 사용하여 Fenton 법이 농약 폐수 처리의 효과와 적용 범위를 크게 높였습니다. Badawy[13] 등은 살충제 살충인 (fenitrothion), 다이아진농 (diazinon), 프로피온 (profenofos) 을 UV/Fenton 연합용법으로 처리하고, 펜톤 법이 별도로 처리될 때 UV/Fenton 법으로 처리할 때 9min 처리 후 세 가지 살충제의 TOC 제거율은 각각 86.9%, 56.7%, 89.7% 였다. 이는 Fe3+ 착화 이온과 H2O2 가 자외선에 Fe3+ 와 OH 를 형성해 펜톤 반응을 가속화하고 H2O2 분해를 촉진시켜 처리 효율을 높이고 반응 시간을 단축했기 때문이다. 3 오존 (O3) 산화법 오존 (O3) 은 독성, 내화성 유기물 고리 분자 또는 긴 사슬 분자의 일부를 끊어 대분자 물질을 소분자 물질로 만들어 생화학적으로 분해되기 쉬운 물질을 만들어 독성을 제거하거나 약화시켜 폐수의 생화학성을 높인다. 연구에 따르면 폐수 중의 많은 농약류 유기오염물은 오존과 신속하게 반응할 수 있는데, 여기에는 유기염소 농약, 유기 인 농약, 벤젠산 유기물, 유기질소 농약, 페놀류 화합물 [14] 등이 있다. 육승민 [15] 등은 오존에 의한 악과의 분해 효과와 그 영향 요인을 연구했다. 실험 결과, 초기 오존 농도가 1mg/L 일 때 5min 내에서 악과를 8% 정도 분해할 수 있는 것으로 나타났다. 한편, 낙과와 오존의 반응액에 중탄산염과 숙부탄올을 각각 추가해 오존분해악과의 반응기리를 살펴본 결과 오존분해악과는 분자반응으로 드러났다. 하효무 [16] 등 O3 생산량이 8g/h 인 오존 발생기를 사용하여 모 농약 공장의 살충 쌍생산 폐수를 사전 처리하는 실제 응용 연구. O3 사전 처리 후 COD 제거율은 51%, 생화학성은 .15 에서 .41 로 높아져 폐수의 생화학성이 눈에 띄게 높아졌다. 단독으로 O3 반응이 선택성이 강하기 때문에 유기물에 대한 광화 능력은 복용량과 시간 제한이 뚜렷하기 때문에 O3 과 O3/UV, O3/ 초음파 등 다른 고급 산화결합 기술이 등장해 고급 산화 방법의 처리 효과를 더욱 강화했다. 후빙 [17] 초음오존을 이용해 적외와 산소악과 두 가지 유기 인 농약 모의 폐수를 공동으로 처리하여 비교적 좋은 처리 효과를 거두었다. 오존 혼합 가스 유량이 25.6m3/h, pH 가 1 인 상태에서 초초음파와 오존으로 초기 COD 농도가 1mg/L 인 적외용액과 8mg/L 인 산소악과용액을 공동으로 처리하고, 3min 내에서 적외용액의 COD 제거율은 62.7%, 적적수에 달한다. 산소악과 용액의 COD 제거율은 79.2%, 산소악과 제거율은 85.4% 에 달했다. 4 촉매 습식 산화 (CWAO) 법습식 산화 기술 (WAO) 은 고농도, 분해성, 중오염, 독성이 높은 유기폐수를 처리하는 효과적인 방법이지만 일반적으로 고온 (125 ~ 32 C) 과 고압 (.5~2MPa) 이 필요합니다 198 년대 중반에 WAO 를 기반으로 개발된 촉매 습산화 기술 (CWAO) 은 촉매제 채택으로 반응온도와 압력을 낮춰 설비투자와 처리비용을 줄였다. 조빈협 [18] 등은 * * * 침전법을 통해 습산화 진드기 농약 폐수에 사용되는 Mn/Ce 복합촉매제를 만들어 습식 촉매산화 진드기 농약 폐수의 적절한 반응온도와 산소분압을 검토했다. 그 결과, Mn/Ce 촉매제는 입자가 작고 결정립 크기가 15nm 미만이며 온도 19 C, 산소 분압 1.6MPa, 유입 pH 가 6.21 인 상태에서 12min 으로 처리되어 COD 제거율이 93.1% 에 달하는 것으로 나타났다. Mn/Ce 복합촉매제는 습식 산화제충농약 폐수에 좋은 활성성과 안정성을 보여준다. 동준명 [19] 등은 함침법을 통해 4 가지 산화물을 주성분으로 하는 부하고정형 촉매제를 만들어 과산화수소가 습식 산화를 촉발시켜 유기농약 폐수를 처리하는 데 쓰인다. 실험에 따르면 쿼드 조합 MnO2-CuO2-CeO2-CoO 촉매제는 성능이 좋아 상온 상압에서 반응할 때 pH=7 ~9, 반응시간이 4min 인 경우 COD 제거율이 8% 보다 크고 색도 제거율이 9% 보다 큰 것으로 나타났다. 5 다른 고급 산화 기술은 앞서 언급한 몇 가지 농약 폐수의 고급 산화 방법 외에 초음파 분해법, 전기 화학 등의 처리 방법도 있다. 초음파에 의한 유기오염수의 분해작용은 주로 음향 공화효과에서 비롯된다. 초음파파 음압상의 작용으로 액상분자간에 공화포가 형성되고, 공화포가 또 양압 작용으로 빠르게 붕괴돼 기포 내 증기가 가열되어 순간적인 고온 고압이 발생하며, 동시에 강한 충격력을 지닌 고속 마이크로제트를 발생시켜 유기물에 화학결합 파괴, 고온분해 또는 자유기반반응 등을 발생시킨다. 초음파를 사용하여 수역에서 화학오염물을 분해하는 것은 조작이 간단하고 편리하다는 장점이 있지만, 초음파파 생성은 대량의 에너지를 소비하고 에너지 소비가 높다. 전기화학산화는 전극 표면의 전기산화 작용으로 생기는 자유기로서 유기물산화를 직접 전기화학산화와