초록
오존산화공정에서 수산화라디칼(OH.)의 생성속도가 다양한 실험조건(오존의 주입농도, 니트로벤젠의 농도, scavenger, pH, 과산화수소)에서 측정되었다. 니트로벤젠은 오존과의 직접적인 반응보다는 수산화라디칼에 의해 분해되었으며 분해속도는 오존과 니트로벤젠의 농도의 함수로 표현되었다. 또한 수산화라디칼 scavenger의 농도가 증가할수록 반응속도는 감소하였다. 실험상에서 얻은 모든 결과는 일차반응속도식을 따랐다. Probe compound와 scavenger를 이용한 경쟁적 방법을 사용하여 수산화라디칼을 측정하였는데, 그 결과 수산화라디칼의 생성속도는 오존의 농도에 선형적으로 비례하였으며, 오존 1몰당 수산화라디칼은 0.24몰이 생성되었다. 동일 오존농도에서 pH의 변화에 따른 수산화라디칼의 생성속도가 측정되었으며, (pH 10.2 ($0.91Ms^{-1}$) > pH 7.3($0.72Ms^{-1}$) > pH 5.6($0.67Ms^{-1}$) > pH 3.4($0.63Ms^{-1}$)) 중성이하의 pH에서보다 알칼리성 pH에서 수산화라디칼은 많이 발생됨을 알 수 있다. 또한 과산화수소의 첨가도 수산화라디칼의 생성속도를 증진시키는 결과를 낳았다. pH의 조절과 과산화수소의 첨가시 발생속도를 비교해보면 과산화수소를 첨가했을 때 수산화라디칼의 발생속도는 1.6배정도 더 크게 측정되었는데 이는 수산화라디칼을 발생시키는 데 있어서 과산화수소의 첨가가 pH의 조절보다는 더 좋은 증진제로써 작용할 수 있다는 것을 설명해준다. 이러한 결과들은 오염된 토양이나 지하수를 처리하기 위한 오존을 이용한 고급산화공정에 충분히 적용될 수 있을 것이라 판단된다.
During ozonation process, the hydroxyl radical generation rates were measured under different experimental conditions (ozone feed rate, nitrobenzene concentration, hydroxyl radical scavenger, pH, HO$_2$O$_2$/O$_3$ etc.) Nitrobenzene could be decomposed by hydroxyl radical rather than ozone only and nitrobenzene decomposition rate was expressed with functions of ozone and nitrobenzene concentration. The rate was decreased as the hydroxyl radical scavenger concentration was increased, and all results were followed pseudo first-order reaction. Using a competitive method, hydroxyl radical generation rate was measured with probe compound and scavenger. It was proportional to ozone concentration, and 0.24mo1 of hydroxyl radical was produced with 1mol of ozone. Under different pH conditions, hydroxyl radical generation rates were measured (pH 10.2 (0.91Ms$^{-1}$ ) > pH 7.3 (0.72Ms$^{-1}$ ) > pH 5.6 (0.67Ms$^{-1}$ ) > pH 3.4 (0.63Ms$^{-1}$ )) showing higher generation rate at high pH values. Addition of hydrogen peroxide promoted the generation rate of hydroxyl radical. Considering the results of pH experiments and addition of hydrogen peroxide experiments, the hydroxyl radical generation rate was 1.6 times higher in hydrogen peroxide solution than in high pH solution, indicating addition of hydrogen peroxide is better promoter to produce the hydroxyl radical in ozonation. These results could be applied to AOPs to remediate the contaminated wastewater and groundwater.
