The effects of initial concentration of dissolved oxygen content, Cu(II) and EDTA in an aqueous Cu(II)-EDTA solution on $TiO_2$ photo-oxidation of EDTA were investigated using $TiO_2$ (Degussa P-25) and UV irradiation at $20{\circ}C$. In the presence of dissolved oxygen and/or Cu(II) the photo-oxidation rates of EDTA were enhanced. The rates linearly increased in the range of initial Cu(II) concentration below 1.79 mM, while abode this concentration those were kept constant. The trend or the EDTA photo-oxidation rates appeared to be akin to the Langmuir-Hinshelwood equation farm and the k values calculated were 0.05 mM/min for the free-EDTA system, and 0.17 mM/min far the Cu(II)-EDTA system. These meant the aqueous EDTA decomposition was enhanced due to weakening of the intra-molecular bond strength of EDTA by complexation with Cu(II) added. It was concluded the decomposition of aqueous EDTA by $TiO_2$ photo-oxidation was maximum in the presence of dissolved oxygen supplied by air purging and of Cu(II) with its concentration for 1:1 Cu(II)-EDTA complexation ratio.
Effect of the pH, molar ratio of Cu(II)/EDTA, concentration of Cu(II)-EDTA and ionic strength on the photocatalytic oxidation(PCO) of Cu(II)-EDTA in solar light was studied in this work. Experimental results in this work were compared with previous results obtained with UV-lamp. In the kinetics, Cu(II)-EDTA decomposition was favorable below neutral pH. The removal of Cu(II) and DOC was favorable as $TiO_2$ dosage increased. The initial rate for the decomplexation of Cu(II)-EDTA linearly increased as the concentration of Cu(II)-EDTA increased. The removal of Cu(II) and DOC was not much affected by variation of ionic strength with $NaClO_4$ as a background ion while much reduction was observed in the presence of background ions having higher formal charges. The removal trend of Cu(II) and DOC with variation of ionic strength and concentration of Cu(II)-EDTA in solar light was similar with that in UV light. Variation of the molar ratio of Cu(II)/EDTA showed a negligible effect on the removal of both Cu(II) and DOC. However, removal of both Cu(II) and DOC was two-times greater than that previous results obtained with UV light.
$TiO_2-catalyst$ suspensions work efficiently in Photocatalytic oxidation (PCO) for wastewater treatment. Nevertheless, once photocatalysis is completed, separation of the catalyst from solution becomes the main problem. The PCO of Cu(II)-EDTA was studied to determine the reusability of the titanium dioxide catalyst. Aqueous solutions of $10^{-4}M$ Cu(II)-EDTA were treated using illuminated $TiO_2$ particles at pH 6 in a circulating reactor. $TiO_2$ was reused in PCO system for treatment of Cu(II)-EDTA comparing two procedures: reuse of water and $TiO_2$ and reuse of the entire suspension after PCO of Cu(II)-EDTA. The results are as follows; (i) Photocatalytic efficiency worsens with successive runs when catalyst and water are reused without separation and filtration, whereas, when $TiO_2$ is separated from water, the reused $TiO_2$ is not deactivated. (ii) The $TiO_2$ mean recovery (%) with reused $TiO_2$ was 86.4%(1.73g/L). Although the mean initial degradation rate of Cu(II)-EDTA and Cu(II) was lower than that using fresh $TiO_2$, there was no significant change in the rate during the course of the three-trial experiment. It is suggested that Cu(II)-EDTA could be effectively treated using an recycling procedure of PCO and catalyst recovery. (iii) However, without $TiO_2$ separation, the loss of efficiency of the PCO in the use of water and $TiO_2$ due to Cu(II), DOC remained from previous degradation and Cu(II)-EDTA added to the same suspension was observed after 2 trials, and resulted in the inhibition of the Cu(II)-EDTA, Cu(II) and DOC destruction.
In this study, Fe(VI) was employed as a multi-functional agent to treat the simulated industrial wastewater contaminated with Cu(II)-EDTA through oxidation of EDTA, decomplexation of Cu(II)-EDTA and subsequent removal of free copper through precipitation. The decomplexation of $10^{-4}\;M$ Cu(II)-EDTA species was performed as a function of pH at excess concentration of Fe(VI). It was noted that the acidic conditions favor the decomplexation of Cu(II)-EDTA as the decomplxation was almost 100% up to pH 6.5, while it was only 35% at pH 9.9. The enhanced degradation of Cu(II)-EDTA with decreasing the pH could be explained by the different speciation of Fe(VI). $HFeO_4^-$ and $H_2FeO_4$, which are relatively more reactive than the unprotonated species $FeO_4^{2-}$, are predominant species below neutral pH. It was noted that the decomplexation reaction is extremely fast and within 5 to10 min of contact, 100% of Cu(II)-EDTA was decomplexed at pH 4.0. However, at higher pH (i.e., pH 10.0) the decomplexation process was relatively slow and it was observed that even after 180 min of contact, maximum ca 37% of Cu(II)-EDTA was decomplexed. In order to discuss the kinetics of the decomplexation of Cu(II)-EDTA, the data was slightly fitted better for the second order rate reaction than the first order rate reaction in the excess of Fe(VI) concentration. On the other hand, the removal efficiency of free Cu(II) ions was also obtained at pH 4.0 and 10.0. It was probably removed through adsorption/coagulation with the reduced iron i.e., Fe(III). The removal of total Cu(II) was rapid at pH 4.0 whereas, it was slow at pH 10.0. Although the decomplexation was 100% at lower pH, the removal of free Cu(II) was relatively slow. This result may be explicable due to the reason that at lower pH values the adsorption/coagulation capacity of Fe(III) is greatly retarded. On the other hand, at higher pH values the decomplexation of Cu(II)-EDTA was partial, hence, slower Cu(II) removal was occurred.
높은 산화상태를 갖는 철화합물인 ferrate(Fe$^{6+}$)를 Cu(II)-EDTA가 오염된 폐수를 처리하는데 적용하였다. Fe(VI)는 3가 철염에 차아염소산을 가하여 습식 산화시키는 방법을 적용하여 제조하였으며 93% 이상의 순도를 얻을 수 있었다. 용액에서의 Fe(VI)의 안정성은 pH가 낮을수록 자체분해반응이 가속화됨으로써 감소하는 것으로 나타났다. 자외선-가시광선 분광광도계를 사용하여 Fe(VI)의 환원정도를 측정하였다. 실험실규모의 연속회분식 반응장치를 Cu(II)-EDTA 함유 폐수처리에 적용함으로서 Cu(II)-EDTA의 산화특성, Fe(III)에 대한 구리이온의 거동 특성 그리고 유기물의 제거능을 조사하였다. 연속처리를 위한 반응조 및 pH 조정조에서 총 구리의 제거는 체류시간 120분에서 각각 69% 및 75%로서 최대 제거율을 보였으며 체류시간 120분 경과 후 Cu(II)-EDTA의 비착물화 정도는 80% 이상을 보였다. 본 연구를 통하여 Fe(VI)를 다기능성 처리제로서 사용하여 Cu(II)와 EDTA가 함께 존재하는 폐수를 연속적으로 처리하는 공정을 개발하였다.
A spectrofluorimetric method for the determination of EDTA in real samples such as mayonnaise, powder detergent and cleansing cream with tiron (4,5-dihydroxy-1,3-benzenedisulfonic acid) as a fluorimetric reporter was developed. When tiron is chelated with Cu(II), the fluorescent intensity is decreased by a quenching effect. However, when Cu(II)-tiron chelate reacts with EDTA, fluorescent intensity is increased as tiron is released. Several experimental conditions such as pH of the sample solution, the amount of Cu(II), the amount of tiron, heating temperature and heating time were optimized. Fe(III) interfered more seriously than any other ions, interference of Fe(III) could be disregarded, because Fe(III) was scarcely contained in selected real samples. The linear range of EDTA was from $8.0{\times}106{-8}\;M$ to $2.0{\times}10^{-6}\;M$. With this proposed method, the detection limit of Fe(III) was $5.2{\times}10^{-8}\;M$. Recovery yields of 92.7~99.3% were obtained. Based on experimental results, it is proposed that this technique can be applied to the practical determination of EDTA.
금속 Cd(II), Cu(II) 및 Pb(II)의 Trien-OH 계에서 ion강도 0.1, $25^{\circ}C{\pm}1$일때 혼합착물에 대한 안정도정수를 폴라그래프에 의해 구하였으며, 이들 혼합착물의 pH변화에 따른 분포상태를 컴퓨터로 계산하여 검토하였다. 또한 Cu(II)와 Cd(II)를 분리하기 위해 양ion 교환수지상에서의 조건분배계수이 이론식을 안정도정수를 이용하여 유도하였으며, pH변화에 따른 Cu(II)와 Cd(II)의 분리최적조건은 pH 9.0이상임을 알았다. EDTA를 가리움제로 하여 Cd(II)-Cu(II)-Trien-EDTA계에서 실험조건을 pH 11.0로 하고 Cu(II)를 Cd(II)로부터 분리한 결과는 만족할만 하였으며 이론치와 잘 일치하였다.
수중 금속이온 착화용 공업세정제를 비롯하여 산업적으로 다양한 용도로 폭넓게 사용되고 있는 EDTA (ethylenediaminetetraacetic acid)는 수처리시 금속이온들을 제거할 경우에 방해요인으로 작용하므로, EDTA를 우선적으로 분해하여 착화결합을 끊어야 금속이온들의 제거가 용이해진다. 본 연구에서는, $TiO_2$ (Degussa P-25)를 사용하여 1.79 mM의 초기 Cu(II)-EDTA 수용액 농도와 $20^{\circ}C$의 호기성 분위기 하에서, 촉매의 양과 초기의 수용액 pH가 Cu(II)-EDTA 착물의 산화에 미치는 영향을 고찰하였다. $TiO_2$량이 2.0 g/L일 경우에 EDTA, Cu와 TOC 감소율이 최대로 나타났고, DETA의 촉매표면 흡착은 $TiO_2$ 표면전하에 의해 영향을 받으며 광-촉매 반응에 의한 EDTA의 분해는 광-조사전의 촉매표면 흡착에 의존하는 것으로 보였다.
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.
본 연구에서는 인공 UV lamp의 대체에너지로 무한한 청정에너지인 태양광을 광원으로 이용하여 Cu(II)-EDTA 제거를 위한 광촉매 산화반응을 실시하였다. Cu(II)-EDTA의 광촉매 산화반응의 효율에 관한 연구를 위해 집광반사판의 형태, 집광반사판의 입사각, 광세기, 유량, 반응면적, $H_2O_2$의 효율, 그리고 광촉매 형태의 변화에 따라 실시하였다. Cu(II)와 DOC 제거율은 평판형의 집광반사판보다 반구형의 집광반사판 사용시 높게 나타났으며, 반사판의 각도를 $38^{\circ}$까지 증가시킬수록 제거속도 및 제거율이 각각 증가였다. $TiO_2$ 분말시스템은 $TiO_2$ 코팅 시스템보다 Cu(II)와 DOC 제거율에 있어서 약 4배 이상의 큰 제거율을 나타내어서 제거효율에 있어서는 우수한 것으로 조사되었다. Cu(II)와 DOC 모두 자외선 세기가 높은 맑은 날($0.372{\sim}2.265\;mW/cm^2$)에 제거효율이 가장 좋은 것으로 나타났는데, Cu(II)의 경우 흐린날($0.038{\sim}1.129\;mW/cm^2$에 비하여 약 3배, DOC의 경우 약 2배의 높은 제거율이 나타나서 광세기가 양자수율에 직접적으로 영향을 미침을 알 수 있었다. Cu(II)가 제거되는 경향은 반응기의 면적이 클수록 증가하였으며, 유량변동에는 비슷한 경향을 보였지만 일정유량 이상에서는 방해요인이 되는 것으로 나타났다. 코팅된 $TiO_2$를 광촉매로 사용하였을 때 $H_2O_2$ 농도증가에 따라 Cu(II)의 제거효율은 크게 증가하였지만 분말형 $TiO_2$ 사용시에는 이에 비해 $H_2O_2$ 주입효과가 크게 나타나지 않았다.
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[게시일 2004년 10월 1일]
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