UV/H₂O₂을 이용한 염소계 화합물(TCE, PCE)의 분해 kinetic에 관한 연구

Abstract

고도산화처리(AOP′s)는 강력한 산화력을 지닌 hydroxyl radical(·OH)를 발생시켜, 난분해성 유기물질을 산화시키는 방법이다. 본 연구에서는 난분해성 염소계 화합물의 대표적인 오염원인 trichloroethylene(TCE)과 tetrachloroethylene(PCE)을 대상으로 하여 조작이 간단하며, 높은 제거효능을 지닌 UV/H2O2 기법을 이용하여 TCE와 PCE의 분해에 대한 kinetic 연구를 진행하였다. 본 연구에서는 성상이 비슷한 두 오염원(TCE, PCE)을 대상으로 초기오염농도, 초기 pH, 및 오염형태(단일, 복합오염)에 따른 분해속도연구를 수행하였다. 우선, 각 단일 오염 지하수의 경우 오염농도에 따라 큰 차이를 보이지 않는 반면, 복합오염의 경우에는 농도가 높아질수록 분해속도가 감소하는 경향을 나타내었다. 이는 분해과정 중 발생하는 염소이온(Cl-)이 hydroxyl radical과 반응함으로서 오염원의 분해속도에 영향을 미친것으로 판단되어진다. 또한, 초기 pH에 따른 분해속도는 염기성에서 급격한 감소를 보여주었으며, 염기성조건에서 분해효율은 복합오염에서 80%대의 효율을 보임으로 반응 초기 pH는 산성~중성조건에서 우수한 효율을 보이는 것을 확인할 수 있었다. 한편, 높은 분해효율과 빠른 처리시간의 장점을 지닌 UV/H2O2 처리기법을 실제 오염현장에서 적용하기 위하여 Lab-scale 반응기를 이용하여 연속반응기에 적용가능성에 대해 연구하였다. 본 연구의 실험결과를 바탕으로 실제 오염 현장에 적용하였을 경우 보다 경제적이며 실용적인 처리기법을 확보할 수 있을 것으로 기대되어진다.; Nowadays, advanced oxidation processes(AOPs) have been gradually increased interest for degradation of refractory compounds. Usually these methods generated powerful and non-selective oxidants such as hydroxyl radical(·OH). In this study, I performed kinetic study on degradation of trichloroethylene (TCE) and tetrachloroethylene(PCE), which are representative as refractory chlorinated compounds, using UV/H₂O₂ treatment. Generally, UV/H₂O₂ treatment system is easy to control and provide high removal efficiency of contaminants. The main parameters in this study were initial concentration of contaminant, initial pH and status of contaminants(TCE, PCE, and mixture). In case of individually contaminated water (TCE or PCE), the degradation rates were not depend on the each initial concentration, however, in case of the mixed water with TCE and PCE, the degradation rates were dropped according to increasing initial concentration. It is possible that generated chlorines ion during oxidation could be scavenged hydroxyl radical, therefore this phenomenon could affect the degradation rate. Moreover, the degradation rate according to initial pHs rapidly decreased at basic conditions, and the removal efficiencies were not more than 80%. So that, It was conformed that acidic and neutral conditions of initial pH were more effective. In addition, I performed the experiments of continuous stirring tank reactor (CSTR) system for application of field case using UV/UV/H₂O₂ system which provide high removal and fast process-time. I expect that the new treatment method based on this experiment's results could be economical and more useful in field application.