초록
Fenton 산화공정을 매립지 침출수에 적용하여 최적의 촉매를 선정하고 최적의 반응조건을 도출하기 위해 Lab scale로 상온에서 실험하였다 본 실험의 연구 결과, 다음의 결과를 얻을 수 있었다. 1) TOC의 제거효율로 최적 pH를 살펴본 결과 $Fe^{2+}$는 pH 3.0, $Fe^{3+}$는 pH 4.5, $Fe^0$는 pH 4.0으로 각각 관찰되었다. 2) 각 촉매별 최적 주입량을 결정하고 반응특성을 살펴보기 위하여 TOC, $COD_{Cr}$, $UV_{254}$를 변수로 보았고, 2가철의 경우 $H_2O_2$ : $Fe^{2+}\;=\;1,200\;mg/L$ : 1,200\;mg/L로 결정되었다 또한 3가철의 경우 $H_2O_2$ : $Fe^{3+}\;=\;1,200\;mg/L$ : 1,200 mg/L, 0가철의 경우 $H_2O_2$ : $Fe^0\;=\;900\;mg/L$ : 1,200 mg/L로 각각 결정되었다. 3) 최적조건에서 3가철($Fe^{3+}$)이 TOC와 $COD_{Cr}$에서 가장 높은 제거효율을 나타냈지만 0가철($Fe^0$)과 큰 제거율 차이를 나타내지 않았다. 이에 따라 경제적인 측면을 고려할 때 0가철($Fe^0$)이 동일한 철염주입량에서 가장 적은 과산화수소 주입량이 필요하므로 상대적으로 우수한 것으로 나타났다. 4) 실험에 적용된 최적 pH를 검증하기 위해 처리수를 pH 중화제(NaOH)로 적정했을 때 각 촉매별로 실험에 사용된 pH가 최적조건임을 확인할 수 있었다. 5) 촉매별로 시간에 따른 redox potential을 사용하여 모든 촉매에 대해 산화반응의 정도 및 반응이 일어나고 있는 계의 산화환원력을 간접적으로 측정할 수 있었다. 이에 따라 실제 Fenton 공정을 적용할 때 "on-line monitoring"의 기초 자료로써 산화환원전위를 활용할 수 있을 것으로 판단된다.
This investigation aimed at selecting the optimum catalyst and reaction conditions used in Fenton oxidation for landfill leachate treatment and was carried out at ambient temperature using a lab-scale experiment. The investigation led to the following results: 1) The optimum pH and dose for each iron catalyst were as follows: $Fe^{2+}\;=\;1,200\;mg/L$, $H_2O_2\;=\;1,200\;mg/L$, initial pH=3.0; $Fe^{3+}\;=\;1,200\;mg/L$, $H_2O_2\;=\;1,500\;mg/L$, initial pH=4.5; $Fe^0\;=\;1,200\;mg/L$, $H_2O_2\;=\;900\;mg/L$, initial pH=4.0, respectively. 2) The progress of Fenton oxidation could be instrumentally monitored by measuring redox potential evolution during leachate oxidation, thus, indicating the possibility of an on-line process monitoring. 3) A simple acid-base titration of Fenton-treated leachate proved that a relevant fraction of by- products formed during the treatment was made of acidic compounds in the optimum reaction condition for each catalyst used, thus demonstrating that the higher the extent of Fenton oxidation the greater was the amount of acids formed. 4) With the aim of selecting the optimum catalyst among $Fe^0$, $Fe^{2+}$ and $Fe^{3+}$, removal efficiency of each parameter in the optimum reaction conditions was considered. Although $Fe^{3+}$ was higher than other catalysts($Fe^0$, $Fe^{2+}$) in removal efficiency, $Fe^0$ was a optimum catalyst with a view of cost effectiveness.
