폐수처리 반응기용 재질의 부식특성 평가에 대한 연구

Abstract

산업화가 발달함에 따라 인류생활을 풍요롭게 하고, 윤택함을 증가시키는 다양한 산물이 증가 되었지만, 이에 반하여 자연환경에 악영향을 미치는 부산물도 지속적으로 증가되고 있는 사항이다. 산업현장에서 발생되는 대표적인 부산물로는 산업폐수를 들 수 있다. 본 논문에서는 산업현장에서 발생되는 폐수의 처리하는 방법 중 난분해성 폐수에 탁월한 처리능력을 보이고 있는 초임계 산화법의 반응기 재질선정 방법을 시편의 부식실험을 통해 알아보고자 한다. 초임계 산화법의 운전조건은 고온 고압상태에서 운전됨으로 인하여, 반응기가 극심한 부식 환경에 노출되기 때문에, 일반적으로 문헌상에는 폐수의 PH가 낮은 산성 분위에서는 Fe-Cr계 합금이, PH가 높은 염기성 분위기에서는 Ni계 합금이 우수한 내식성을 보이고 있으므로, 본 실험의 폐수는 염기성 분위기가 높음에 따라 Ni계 합금인 오스테나이트 스테인레스강, 304SS, 316SS, 슈퍼스테인레스강, AL6XN, Hastelloy C-276, Inconel 625, MAT 21, 그리고 Titanium Gr.5를 선정하여, 이 시편들을 초임계 산화법과 동일한 운전압력 및 온도조건으로 폐수용액에 각각 2주, 4주 동안 침지 시킨 후, 각 재질의 무게감소와 주사 현미경(SEM)으로 표면상태 관찰을 통해 내식성의 차이를 알 수 있었다. 이러한 부식실험을 하는 목적은 폐수의 내용물이 환경에 따라 여러 가지로 변할 수 있으므로, 폐수의 PH농도에 따라 적합한 몇 개의 시편을 선정후, 부식실험을 통해 가장 내식성이 우수한 재질을 선정하여, 극심한 부식 환경에서 운전되는 반응기의 재질에 적용하고자 한다. 이러한 재질로 제작된 반응기는, 초임계 폐수처리 공정이 안정적으로 운전 할 수 있는 바탕이 된다고 하겠다.; Amidst the advanced industrialization the quality of life gets more affluent, but on the contrary, we also must see the industrial side products detrimental to the natural environment, the typical one of which is industrial wastewater. The recent study is to investigate the way to select the appropriate material for a reactor based on supercritical water oxidation in excellent command of processing non-biodegradable wastes emitted from the industrial sites. As the operating conditions in a supercritical oxidation reactor are set in high temperature with high pressure causing a reactor suffering from the harsh circumstances. It means the reactor adopts itself with Fe-Cr alloy in acidic atmosphere with low pH value and Ni alloy in basic atmosphere with high pH value due to its superior corrosion resistance. The study, whose target waster water is pertinent to the latter part, has selected Ni alloy such as ostenite type stainless steel 304 and 316, superstainless steel AL6XN, Inconel 625, MAT 21, and titanium Gr. 5 in order to measure corrosion resistance against those samples under the same conditions of temperature and pressure applied for a supercritical oxidation reactor. The result shows the identifiable difference in corrosion resistance by observing the surface states through a scanning probe microscope as well as measuring the weight loss through making the samples above deposited in wastewater for two-week and four-week stay. The purpose of this corrosion experiment is to identify the most corrosion-resistant material among sample species pre-selected according to pH concentration of wastewater in pursue of applying for a reactor exposed to the extreme corrosion environment. It is because such a reactor made of a verified material enables to safeguard a stable operation under the supercritical wastewater processing facility.-