영가철(Fe0) 충진 복극전해조를 이용한 질산성질소의 연속식 제거 연구

Abstract

질산성질소는 일반적인 지하수 오염물질로서, 본 연구에서는 영가철을 충진한 복극전해조를 이용하여 서로 다른 조건에서 질산성질소 제거실험을 수행하였다. 실험에 사용된 전해조에는 양쪽 끝에 위치한 주 전극 사이에 전도체로서 영가철이, 비전도체로서 규사가 혼합하여 충진되었다. 모의폐수(오염된 지하수를 모사하였으며 초기 질산성질소 농도 약 30 ㎎/L, 전기전도도 약 300 μS/㎝)를 이용한 연속식 실험에서 인가전압 600 V, 유입유량 20 mL/min으로 최대 99% 이상의 질산성질소를 제거하였다. 최적 혼합비 및 최적 유입유량은 각각 1:1~2:1(규사:영가철), 30 mL/min으로 결정하였다. 질산성질소의 주입농도에 따라 유출수의 pH가 비례적으로 거동하였으며, 질산성질소 환원의 최종산물로서 약 60% 정도가 암모니아로 유출되었다. 실험이 끝난 후 영가철 표면에서의 산화철은 대부분 magnetite형태로 존재하였다.Nitrate is a common contaminant in groundwater aquifer. The present study investigates the performance of the bipolar zero valent iron (ZVI, Fe?) packed bed electrolytic cell in removing nitrate in different operating conditions. The packing mixture consists of ZVI as electronically conducting material and silica sand as non-conducting material between main cathode and anode electrodes. In the continuous experiments for the simulated wastewater (contaminated groundwater, initial nitrate about 30 ㎎/L as N and electrical conductivity about 300 μS/㎝), over 99% removal of nitrate was achieved in the applied voltage 600 V and at the flow rate of 20 mL/min. The optimum packing ratio (v/v) and flow rate were determined to be 1:1~2:1 (silica sand to ZVl), 30 mL/min respectively. Effluent pH was proportional to nitrate influx concentration, and ammonia which is the final product of nitrate reduction was about 60% of nitrate influx. Magnetite was observed on the surface of the used ZVI as major oxidation product.