초록
본 연구의 목적은 $TiO_2$를 이용한 Cu(II)-EDTA 광촉매 반응 후의 $TiO_2$를 재사용 흑은 재생함으로써 연속적인 광산화 반응에 적용할 수 있는 타당성을 조사하기 위해 총 8회에 걸친 연속 광산화반응에서의 구리 및 $TiO_2$의 회수율과 처리수내의 상대급성독성을 평가하였다. 순환형의 회분식 광산화반응장치를 사용하고 pH 6 조건에서 인공자외선 조사에 의한 $10^{-4}\;M$ Cu(II)-EDTA의 광촉매 산화반응을 실시하였으며 두가지의 $TiO_2$ 재이용방법을 사용하였다: i) 산세척하지 않고 $TiO_2$ 재이용, ii) 산세척 후의 $TiO_2$ 재이용. 산세척하지 않고 $TiO_2$ 재이용시, Cu(II)-EDTA의 분해속도상수($k'_{obs}$) 평균은 산세척 후의 $TiO_2$ 재이용시의 $k'_{obs}$ 평균값 보다 약 45% 적게 나타났다. 산세척 후 $TiO_2$를 재이용한 경우, 총 8회 재이용 실험 모두에서 180분 이후에는 거의 완전한 Cu(II)의 제거가 일어났지만 산세척하지 않고 $TiO_2$를 재이용하였을 때에는 총 5회 재이용시에 Cu(II)가 최소로 제거되었다. 두 재이용 방법 모두 총 8회에 걸친 $TiO_2$의 평균 회수율은 약 86%로 나타났으며 산세척시의 구리회수율은 67.9%가 되었다. 산세척 후의 $TiO_2$ 재이용시 반응시간 60분 까지의 초기 반응시간 대에는 처리수내의 상대독성이 급격히 감소하였지만 60분 이후에는 독성의 저감이 크게 감소하였다. 산세척 없이 $TiO_2$를 재이용하였을 때에는 상대독성의 경향은 용존 구리이온과 관계있는 것으로 나타났다. 본 연구를 통해 $TiO_2$ 및 구리를 회수하는 연속 순환공정을 적용함으로써 Cu(II)-EDTA의 효율적인 제거 가능성을 제안할 수 있었다.
The purpose of this study was to determine feasibility of application of regenerated or recycled $TiO_2$ on the successive treatment of Cu(II)-EDTA. The recovery of copper, the reuse of $TiO_2$ and the assessment of acute toxicity was studied in the total eight successive photocatalytic reactions. Aqueous solution of $10^{-4}\;M$ Cu(II)-EDTA was treated using an illuminated $TiO_2$ at pH 6 in a circulating reactor. Two different procedures were applied in the reuse of $TiO_2$: i) recycle of $TiO_2$ without acid wash ii) regeneration of $TiO_2$ with acid wash to remove adsorbed copper in a previous experiment. The averaged decomplexation rate constant($k'_{obs}$) of Cu(II)-EDTA in recycle of $TiO_2$ without acid wash was approximately 45% less than that in regeneration of $TiO_2$ with acid wash. Removal of Cu(II) was near complete after 180 minutes in the total eight successive photocatalytic reactions using the regenerated $TiO_2$ after acid wash. In contrast, removal of Cu(II) was minimum at total fifth successive photocatalytic oxidation using the recycled $TiO_2$ without arid wash. The recovered $TiO_2$ was approximately 86% in average in each procedure. The recovered Cu(II) was 67.9% in average. The acute relative toxicity of the treated water rapidly declined at an initial reaction time up to 60 minutes but little declination was observed after 60 minutes due to little degradation of DOC. Relative toxicity of treated water using the recycled $TiO_2$ without acid wash we some what well correlated with the concentration of dissolved Cu(II). From this work, it is suggested that Cu(II)-EDTA can be effectively treated using an integrated cyclic photocatalytic oxidation with recovery of $TiO_2$ and Cu(II).
