• 한국지하수토양환경학회지:지하수토양환경
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• 제12권2호
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• pp.27-36
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• 2007

기존의 연구를 통해 Fenton's reagent(FR)를 이용하여 MTBE의 제거가 가능하며, 그러나 중성 pH영역에서는 철이온이 수산화물로 침전되어 반응성이 낮아지므로 FR만을 이용한 처리는 높은 수소이온 농도조건(pH $3{\sim}4$)이라는 제약으로 인해 직접적인 토양 및 지하수의 MTBE 오염처리에 있어 여러 가지 어려움이 있다. 이에 본 연구에서는 효과적인 처리를 위하여 NTA, oxalate, acetate 등의 chelating agent가 철이온과 반응하여 생성된 착화합물을 이용하는 modified Fenton reaction을 도입하여 중성 pH영역에서도 철이온이 안정화되어 높은 분해효율을 나타낼 수 있도록 하였다. MTBE의 분해경향은 chelating agent의 종류와 농도, 철이온 농도 그리고 pH 변화에 따라 크게 영향을 받는 것으로 나타났다. 가장 적합한 착화합물을 선택하기 위하여 총 6개의 chelating agent(citrate, oxalate, succinate, acetate, NTA, EDTA)를 실험한 결과, 처리효율과 chelating agent의 생분해도, 독성 등을 고려하여 최종 3가지 종(oxalate, acetate, NTA)이 선정되어 이후의 실험에서는 위의 3종만을 chelating agent로 이용하였다. 동일한 실험조건($H_2O_2$ : 5%, chelating agent : 6 mM, $Fe^{3+}$ : 2 mM, pH 7)하에서의 적용성 평가한 결과, Fe-NTA가 반응시작 30분만에 99.9%의 가장 높은 제거효율을 나타내었다. Oxalate의 경우, NTA보다는 그 분해효율이 낮으나 다른 chelating agent보다 상대적으로 높은 효율(24시간 후 최대효율 : 91.3%)을 보여주며, acetate를 이용한 경우도 본 실험에서 좋은 결과(24시간 후 최대효율 : 75.8%)를 나타내었다. 또한, 적정 철이온의 농도는 oxalate가 chelating agent로 이용되면 철이온 농도가 3 mM일때 가장 큰 분해효율을 보이며, acetate의 경우는 5 mM까지 농도가 증가함에 따라 그 효율도 조금씩 증가하는 것으로 나타났다. 이와같이 MTBE의 in-situ remediation을 위한 modified Fenton 공정은 철이온을 중성 pH영역에서 안정화시켜 실제 토양에 적용하였을 때, 높은 분해효율을 얻을 수 있으며, 경제적인 자체 생분해도가 높은 저분자 유기산을 이용하였으므로 생물학적 처리와 연계를 가능하게 해주는 장점을 나타낸다. 또한 토양 내 존재하는 철광석을 촉매로 이용할 경우, 주입되는 철이온 없이도 $H_2O_2$에서의 hydroxyl radical 생성을 증가 시킬 수 있으므로 보다 경제적이고 친환경적인 처리기법을 도출해 낼 수 있다.

• 한국지하수토양환경학회지:지하수토양환경
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• 제10권2호
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• pp.35-43
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• 2005

토양의 유류오염복원에 가장 널리 사용되어지는 Bioslurping system은 Pump and Treatment (P&T), Soil Vapor Extraction (SVE), 그리고 Bioventing (BV) 공정을 복합한 지중(in-situ) 복원기술이라 할 수 있다 그러나 Bioslurping system은 비휘발성 유기물질, 난분해성 유기물질을 처리에 어려움을 가지고 있어 이를 보완할 수 있는 Modified Fenton 반응을 이용한 Hybrid process system의 동시처리 가능성을 실험하였다. 디젤로 오염된 사질토양복 원에 있어서 SVE 공정에 의한 복원과정에서 디젤 제거율이 진공압에 비례하여 증가하였으나 토양에 강하게 흡착된 디젤 성분중의 비휘발성 물질처리에는 한계가 있음을 나타내었다. 또한 지표면과 지하에서 제거 효율의 차이를 나타냄으로서 지표면 또는 추출정과 거리가 멀어질수록 SVE 공정의 효율이 감소하는 것을 확인하였으며 이는 원통형반 응기에서 공기의 흐름이 반구형태로 유도되는 것에 기인한다고 판단된다. Modified Fenton 반응과의 생물학적 화학적 Co-oxidation을 이용한 디젤의 처리의 경우에는 Modified Fenton 반응의 효율이 낮게 나타나 0.1% (wt) 과산화수소가 존재함에 있어서도 92.8%의 높은 디젤분해능을 나타냄으로서 과산화수소가 유류분해 미생물에 산소원으로 사용될 수 있는 것은 확인하였으나 Co-oxidation의 가능성이 현저하게 떨어지는 것으로 보인다. Modified Fenton 반응에서 철 착체물로서 NTA를 사용했을 때가 EDTA를 사용했을 때보다 더 높은 효율을 갖는 것과 괴산화수소의 농도가 높아지면서 Modified Fenton 반응의 효율도 증가하는 것을 확인하였다. 대표적인 방향족, 지방족 화합물 (aromatic, aliphatic compound)인 toluene, hexadecane을 오염원으로 한 Modified Fenton 반응에서 상대적으로 지방 족 화합물의 상대적 안정성으로 인하여 그 효율이 방향족 화합물에 비해 크게 감소하는 것으로 나타났다. 또한 디젤을 오염물로 사용하였을 경우, 최소 10% 이상의 과산화수소에서 그 효율을 나타내어 Bioslurping system에 의한 처리 후 토양에 잔존하는 디젤의 Modified Fenton 반응 공정을 이용한 복원기술의 복합화 가능성을 확인하였다.

• 대한토목학회논문집
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• 제31권4B호
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• pp.377-382
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• 2011

본 연구에서는 modified fenton 반응에서 과산화수소를 안정화하여 오염토양 정화의 효과를 증대시키고자 하였다. 오염토양을 모사하기 위하여 PAHs 계열의 대표적인 오염물질인 phenanthrene을 사용하였다. 과수안정제로는 음이온 계면활성제인 SDS(Sodium dodecyl Sulfate)를 사용하였다. Modified Fenton 반응에서 phenanthrene의 제거율을 확인하기 위하여 Fe(II) 4 mM, SDS 5~50 mM 및 $H_2O_2$ 102.897 mM를 phenanthrene 125 mg/kg으로 오염된 토양에 주입하였다. 과수안정제인 SDS가 30 mM이 사용된 경우 phenanthrene의 제거 효율이 95%로 가장 높게 나타났으며 30 mM이싱에서는 시스템에서 SDS가 scavenger로 작용하여 오염물질의 제거효율이 SDS 30 mM 일 때 보다 낮게 나타났다. 과수안정제를 사용한 뒤 과산화수소의 농도변화를 분석한 결과 Fe(II) 2 mM에서 48시간 이후 14.6995 mM 이상 남아있어서 가장 안정적이었지만, Fe(III)을 주입한 경우에는 과산화수소가 안정화되지 않았다. Modified Fenton 반응에서 철과 SDS 농도 사이의 최적의 비율을 찾기 위하여 SDS의 농도는 30 mM로 고정하고 철의 농도를 2~8 mM로 변화시켜 실험한 결과 Fe(II) 4 mM 및 SDS 30 mM에서 약 95%의 가장 높은 제거율을 보였다.

• 한국산학기술학회논문지
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• 제12권9호
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• pp.4274-4282
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• 2011

본 연구는 염색폐수 처리시설에서 생물학적공정(2차) 처리를 거처 배출되고 있는 방류수 중에 미처리되어 잔존하고 있는 난분해성 유기물(COD) 성분을 제거하기 위하여, 고도처리공법으로서 Fenton 산화공정을 적용하여, 공법의 적용 가능성과 최적의 운전조건을 얻고자, 실험실 실험과 Pilot Plant 현장 운전을 실시하였다. 본 Fenton 산화실험의 원수로 사용된 생물학적(2차) 처리수의 수질은 실험기간동안 $COD_{Mn}$ 30~50mg/L으로 측정되었다. Fenton 산화반응 실험 결과, 최적의 반응조건은 pH 3~3.5, 반응시간 2~2.5시간, 약품 주입량비($FeCl_2$(33%)/$H_2O_2$(35%)) 3 : 1 로 나타났다. 약품 주입량 비가 적정조건일 때, 슬러지 발생량($SV_{2hr}$)은 전체 양의 21~28% 범위인 것으로 측정되었다. Pilot Plant 실험 결과, 산화반응조의 체류시간 변화에 따라 처리효율이 크게 영향을 받고 있었으며, 적정 체류시간은 2.0시간 이었다. 현장에 Pilot Plant($2m^3/d$)를 설치하여 연속운전을 실시한 결과, COD 농도가 제거효율 면에서 60~70%를 나타내었고, 처리수질은 20mg/L 이하로 측정되어, 대체로 안정적이고 양호한 처리효율을 나타내고 있었다.

• 한국응용과학기술학회지
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• 제22권3호
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• pp.250-256
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• 2005

This study was aimed to investigate treatment feasibility of leachate from D landfill that is located in gyr대ungbuk. From the analytical results of leachate, organic and nonbiodegradable matters were contained in high concentration. Thus chemical treatment was introduced to degrade nonbiodegradable matters in pre or post biological process. Two types of Fenton oxidation were adapted in this study. The first one is pre treatment process before biological treatment. The second one is post treatment process after biological treatment. The optimal conditions of both treatment methods were investigated as follows. In case of pre treatment process, the optimal conditions appeared in $Fe^{+2}/H_2O_2$(mmol/mmol): 0.1, $H_2O_2/CODcr$(mg/mg): 27.0, pH: 3 and reaction time: 2hrs. On the other hand, in case of post treatment process, the optimal conditions appeared in $Fe^{2+}$(mmol/mmol): 0.14, $H_2O_2/COD_{cr}$(mg/mg): 57.4, pH: 3 and reaction time: 1.25hrs. In the above optimal conditions, high COD removal was obtained in pre and post treatment process. Also it can expect that Fenton oxidation converted nonbiodegradable matters into biodegradable matters.

• 한국환경보건학회지
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• 제23권1호
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• pp.34-42
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• 1997

A laboratory experiments were performed to investigate the treatment of photographic processing wastewater by chemical oxidation and biological treatment system. The effect of reaction conditions such as hydrogen peroxide dosage, ferrous sulfate dosage and pH on the COD removal in Fenton oxidation were investigated. The optimal dosage of hydrogen peroxide was 2.58 M and 3.87 M for the developing and fixing process wastewater, respectively. The Fenton oxidation was most efficient in the pH range of 3-5 and the optimal condition for initial reaction pH was 5 for a developing process wastewater. With iron powder catalyst, the COD for a developing process wastewater was removed in lower pH than with ferrous sulfate catalyst. The removal efficiency of COD for refractory compounds such as Diethyleneglycol, Benzylalcohol, Hydroxylamine Sulfate, Ammonium Thiosulfate, Ammonium Ferric EDTA and Disodium EDTA in the photogaphic wastewater was found than 90% except Potassium Carbonate. When the photographic processing wastewater after pretreatment by Fenton oxidation was treated with batch activated sludge process, the addition of $KH_2PO_4$ as a phosphorous compound improved the removal efficiency of COD. During the continuous biological treatment of developing and fixing process wastewater after pretreatment by Fenton oxidation, the effluent COD concentration less than 100 mg/l was obtained at 0.425 and 0.25 kgCOD/m$^3$.d, respectively.

• 한국환경과학회지
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• 제29권4호
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• pp.383-393
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• 2020

To increase electrolysis performance, the applicability of seawater to the iron-fed electro-Fenton process was considered. Three kinds of graphite electrodes (activated carbon fiber-ACF, carbon felt, graphite) and dimensionally stable anode (DSA) electrode were used to select a cathode having excellent hydrogen peroxide generation and organic decomposition ability. The concentration of hydrogen peroxide produced by ACF was 11.2 mg/L and those of DSA, graphite, and carbon felt cathodes were 12.9 ~ 13.9 mg/L. In consideration of durability, the DSA electrode was selected as the cathode. The optimum current density was found to be 0.11 A/㎠, the optimal Fe²⁺ dose was 10 mg/L, and the optimal ratio of Fe²⁺ dose and hydrogen peroxide was determined to be 1:1. The optimum air supply for hydrogen peroxide production and Rhodamine B (RhB) degradation was determined to be 1 L/min. The electro-Fenton process of adding iron salt to the electrolysis reaction may be shown to be more advantageous for RhB degradation than when using iron electrode to produce hydrogen peroxide and iron ion, or electro-Fenton reaction with DSA electrode after generating iron ions using an iron electrode.

• Environmental Engineering Research
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• 제25권1호
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• pp.36-42
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• 2020

Fenton process is one of the most effective advanced oxidation processes for the removal of pollutants from wastewater. In this study, while ferrous iron was used in conventional Fenton process (CFP); nano-sized iron(II, III) oxide was experienced in modified Fenton process (MFP) as a new catalyst alternative. In order to enhance their oxidation efficiencies, both CFP and MFP were combined with ultrasonication at 53 kHz fixed frequency. Thus, the influences of both catalyst iron species and ultrasonication on color and chemical oxygen demand (COD) removals from synthetic textile wastewater including Maxilon Red GRL 200% dyestuff were investigated experimentally. While the COD and color removal rates were found as 72.5% and 69.7% via CFP; they were 87% and 75.8% by ultrasonicated CFP, respectively. The color and COD removals were 40.6% and 64.8% via MFP, and 49.9 and 73.1% by ultrasonicated MFP, respectively. Therefore, it was found that the simultaneously usage of ultrasonication with CFP and MFP was improved the COD and color removal efficiencies and oxidation rates even at lower H₂O₂ dosages, compared to individual CFP and MFP. Moreover, the color and COD removal kinetics were also modelled mathematically and compared in the study.

• 한국환경보건학회지
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• 제32권5호
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• pp.446-450
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• 2006

In order to treat the wastewater containing organic compound, pre-treatment system connected with MSP(molecular separation process) was investigated. With the aim of selecting an optimum process of Fenton's oxidation, removal efficiency of each process in the optimum reaction condition was recommended. The $Fe/H_{2}O_{2}$(ferric sulfate to hydrogen peroxide)reagent is referred to as the Fenton's regent, which produces hydroxyl radicals by the interaction of Fe with $H_{2}O_{2}$. The powerful oxidizing ability and extreme kinetic reactively of the hydroxyl radical was well established. Increasing dosage of $Fe/H_{2}O_{2}$ increased removal efficiency as molar ratio of $Fe/H_{2}O_{2}$ between 0.2 and 2.5. Optimum dosage of molar ratio was 1. The removal efficiency for reaction condition was increased as pH decreased when the molar ratio of $Fe/H_{2}O_{2}$ was 1.7. Fenton's oxidation was most efficient in the reaction time 35 min for complex wastewater. Also, coagulation aid experiments using kaolin resulted in 3% of kaolin dosage.

• 한국환경과학회지
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• 제4권5호
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• pp.115-115
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• 1995

Reuse of industrial effluents through the cooling systems in a petrochemical complex was described. The partial oxidation of the effluents from the biological treatment plant was examined, using Fenton''s reagent as a pretreatment step prior to a next treatment of the effluents. Next tertiary treatment using fixed-film reactor resulted in marked reductions in COD and suspended solids. The continuous fixed-film process with Fenton oxidation pretreatment showed a 23% increase in the COD removal efficiency when compared to that without pretreatment of Fenton oxidation under the volumetric organic loading rate of 0.1 kg COD/m3/day. The Fenton oxidation treatment seemed to be a possible method for tertiary biological treatment to reduce the residual toxicity with the enhanced biodegradation of the effluents.