• 대한환경공학회지
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• 제31권10호
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• pp.873-882
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• 2009

584 kHz 정사각형 Batch형 초음파 반응조를 이용하여 TCE (Trichloroethylene)의 초음파 분해에 대한 연구를 수행하였다. 단면 조사 조건에서 초음파 시스템에서의 중요한 운전인자인 초음파 출력과 수용액 온도 조건의 영향에 대한 기초 연구를 수행하였으며, 다중 조사 조건에서의 초음파 출력 분배와 조사각에 따른 초음파 효과에 대해 고찰함으로써 제작된 반응조의 처리 효율을 검증하였다. 단면 조사 조건에서 초음파의 출력을 100에서 300 W로 단계적으로 증가시킬 때 TCE의 분해 속도 상수와 $H_2O_2$의 발생 속도 상수, 그리고 TCE의 무해화(mineralization) 정도의 판단 지표인 chloride의 발생 또한 모두 함께 증가하였다. 한편 초음파 출력 200 W 조건에서 수용액의 온도를 10에서 $30^{\circ}C$로 증가시킴에 따라 TCE 저감 속도 상수와 $H_2O_2$ 발생 속도 상수는 증가한 반면, chloride 발생은 오히려 감소하였다. 다중 조사 조건에 대한 실험 결과 300 W의 초음파 출력을 1, 2(직각), 2(정면), 3, 그리고 4면의 조사면에 따라 분배하였을 때 TCE의 분해 속도 상수는 4면 > 3면 > 단면 > 2면 정면 > 2면 직각의 순으로 조사면 수가 많아질수록 다소 증가하는 경향을 나타내었다. 그러나 최대, 최소값의 큰 차이는 나타나지 않았다. 300 W와 450 W의 출력 조건에서 2면 정면과 직각 분배 조건에 대한 실험 결과를 비교한 결과 TCE의 분해 속도 상수는 거의 비슷하였으나 $H_2O_2$는 2면 정면 조건에서 더욱 많이 발생하는 것으로 나타났다.

• 대한환경공학회지
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• 제31권6호
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• pp.419-427
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• 2009

초음파 기술의 연속식 처리 적용성에 대한 연구를 수행하기 위해서 584 kHz 다중 조사 반응조를 제작하여 회분식과 연속식 조건에서 TCE 수용액의 초음파 분해 실험을 수행하였다. 600 W의 3면과 4면 조사 조건에서의 회분식 실험 결과, TCE의 1차 저감 속도 상수는 4면 조사 조건에서 더욱 큰 것으로 나타났으며, $H_2O_2$와 CT의 발생은 두 조건 모두 비슷한 것으로 나타났다. 600 W 4면 다중 조사 조건에서 67${\sim}$300 mL/min의 유량 범위에서 정상 상태에서의 TCE 제거율은 83에서 48%로 약 35% 감소하였다. 100 mL/min, 600 W의 4면 다중 초음파 조사 조건에서 100${\sim}$600 W로 초음파 출력을 증가시킬 때 정상 상태에서 TCE의 제거율은 14에서 75%로 61% 증가하였다. 600 W의 4면 다중 조사 조건에서 100mL/min의 유량으로 실제 TCE 오염지하수에 대한 초음파 분해를 수행한 결과 증류수에서의 제거율 75%에 비해 약 10% 정도 감소하여 약 65%로 나타났다.

• 한국환경과학회지
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• 제16권4호
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• pp.393-397
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• 2007

The sonolytic decomposition of NHCs(Nitrogen Heterocyclic Compounds), such as atrazine[6-chloro-N-ethyl-N'-(1-methylethyl)-1,3,5-triazine-2,4-diamine], simazine(6-chloro-N,N'-diethyl-1,3,5-triazine-2,4-diamine), trietazine(6-chloro-N,N,N'-triethyl-1,3, 5-triazine-2,4-diamine), in water was investigated at a ultrasound frequency of 200kHz with an acoustic intensity of 200W under argon and air atmospheres. The concentration of NHCs decreased with irradiation, indicating pseudo-first-order kinetics. The rates were in the range $1.06{\sim}2.07({\times}10^{-2}min^{-1})$ under air and $1.30{\sim}2.59({\times}10^{-2}min^{-1})$ under argon at a concentration of $200{\mu}M$ of NHCs. The rate of hydroxyl radicals(${\bullet}{OH}$) formation from water is $19.8{\mu}M\;min^{-1}$ under argon and $14.7{\mu}M\;min^{-1}$ under air in the same sonolysis conditions. The sonolysis of NHCs is effectively inhibited, but not completely, by the addition of t-BuOH(2-methyl-2-propanol), which is known to be an efficient ${\bullet}{OH}$ radical scavenger in aqueous sonolysis. This suggests that the main decomposition of NHCs proceeds via reaction with ${\bullet}{OH}$ radical; a thermal reaction also occurs, although its contribution is small. The addition of appropriate amounts of Fenton's reagent $[Fe^{2+}]$ accelerates the decomposition. This is probably due to the regeneration of ${\bullet}{OH}$ radicals from hydrogen peroxide, which would be formed from recombination of ${\bullet}{OH}$ radicals and which may contribute a little to the decomposition.

• 한국환경과학회:학술대회논문집
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• 한국환경과학회 2003년도 International Symposium on Clean Environment
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• pp.171-176
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• 2003

The sonolytic decomposition of NHCs, such as atrazine［6-chloro-N-ethyl-N＇ -(1-methylethyl)-1,3,5-triazine-2,4-diamine］, simazine( 6-chloro-N,N＇ -diethyl-l ,3,5-triazine-2,4-diamine), trietazine(6-chloro-N,N,N＇-triethyl-l,3,5-triazine-2,4-diamine), in water was investigated at a ultrasound frequency of 200kHz with an acoustic intensity of 200W under argon and air atmospheres. The concentration of NHCs decreased with irradiation, indicating pseudo-first-order kinetics. The rates were in the range 1.06∼2.07 (x10/sup -3/ min/sup -1/) under air and 1.30∼2.59(x10/sup -3/ min/sup -1/)under argon at a concentration of 200μM of NHCs. The rate of hydroxyl radicals(·OH) formation from water is 19.8μM min/sup -1/ under argon and 14.7 μM min/sup -1/ under air in the same sonolysis conditions. The sonolysis of NHCs is effectively inhibited, but not completely, by the addition of t-BuOH(2-methyl-2-propanol), which is known to be an efficient ·OH radical scavenger in aqueous sonolysis. This suggests that the main decomposition of NHCs proceeds via reaction with ·OH radical; a thermal reaction also occurs, although its contribution is small. The addition of appropriate amounts of Fenton's reagent ［Fe/sup 2＋/］ accelerates the decomposition. This is probably due to the regeneration of ·OH radicals from hydrogen peroxide, which would be formed from recombination of ·OH radicals and which may contribute a little to the decomposition.

• 대한화학회지
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• 제50권6호
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• pp.454-463
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• 2006

폐수처리방법으로는 분해가 어려운 유해화합물을 효과적으로 정화처리 할 수 있는 방법 개발을 위해, 최근 주목받고 있는 새로운 AOP(advanced oxidation process, 고급산화법) 공정인 초음파분해와 전기분해를 함께 이용하여 연구하였다. 대상 물질은 TCE(trichloroethylene)와 2,4-DCP(2,4-dichlorophenol)이며, 각 공정의 분해효율과 특성을 구하기 위해 각 시료물질들에 대해 초기농도, 초기 pH, 초음파 power 그리고 전류밀도 등을 변화시키며 최적 분해 조건을 조사하였다. 또한 시료물질에 대한 라디칼 포착제로 알려진 NaHCO3의 영향을 조사하여 각 시료물질의 분해반응 경로를 간접적으로 확인한 결과는 다음과 같다. TCE는 열분해반응이 지배적이며, 2,4-DCP 경우는 열분해반응 못지않게 라디칼 분해반응도 경쟁적으로 일어난다는 것을 알 수 있었다. 초음파와 전기분해를 동시에 적용시켰을 때, 두 시료 모두에서 120분 이내, 65% 이상 제거율을 보였으며, 제거율은 초기농도가 높을 때 그리고 초음파 power와 전류밀도가 증가할수록 향상되었다. 그리고 초기수용액의 pH 영향 실험에서는 TCE는 산성수용액에서 제거율이 높지만 2,4-DCP의 경우에는 알칼리성 수용액에서 제거율이 높은 것으로 나타났다.

• 대한환경공학회지
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• 제27권6호
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• pp.642-650
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• 2005

이 연구는 초음파에 의한 1,4-dioxane(1,4-D)의 제거효율의 증가를 위해 $Fe^0$, $Fe^{2+}$, 그리고 ${S_2O_8}^{2-}$와 같은 산화제의 효과를 조사하였다. 실험의 결과 초음파 반응은 속도론적으로 도입단계와 가속단계의 두 부분으로 구분될 수 있었고, 도입단계는 0차 속도 반응 모델, 가속단계는 유사일차 반응 속도 모델에 부합하였다. OH 라디칼의 scavenger인 ${HCO_3}^-$의 존재 하에 1,4-D와 TOC의 분해속도는 감소하였으며, 이는 OH 라디칼이 초음파 반응에서 중요한 요소이라는 것을 의미한다. 초음파 반응에서 반응시간 200분 동안 79.0%의 1,4-D의 감소된 반면에 $Fe^0$, $Fe^{2+}$, 그리고 ${S_2O_8}^{2-}$가 첨가제로 첨가된 경우는 같은 반응시간 동안 각각 18.6%, 19.1%, 그리고 16.5%의 1,4-D의 제거효율의 증가를 보였다. 또한 첨가제들의 투입으로 도입단계의 반응을 0차 반응에서 유사 일차 반응으로 변화시켰으며, 가속 단계에서의 반응 속도를 증가를 가져 왔다. 또한 초음파 반응에 산화제의 첨가에 의해 1,4-D의 무기화의 정도도 증가되었다. 그러나 첨가되는 산화제의 종류에 관계없이 반응속도의 증가는 별 차이를 보이지 않았다.

• Advances in environmental research
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• 제2권4호
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• pp.261-277
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• 2013

The degradation of alachlor has been investigated using sonolysis (US), photocatalysis (UV) and sonophotocatalysis (US/UV) using three photocatalyst viz. $TiO_2$ (mixture of anatase and rutile), $TiO_2$ (anatase) and ZnO. The effect of photocatalyst loading on the extent of degradation of alachlor has been investigated by varying $TiO_2$ (both types) loading over the range of 0.01 g/L to 0.1 g/L and ZnO loading over the range of 0.05 g/L to 0.3 g/L. The optimum loading of the catalyst was found to be dependent on the type of operation i.e., photocatalysis alone or the combined operation of sonolysis and photocatalysis. All the combined processes gave complete degradation of alachlor with maximum rate of degradation being obtained in the case of sonophotocatalytic process also showing synergistic effect at optimized loading of photocatalyst. About 50% to 60% reduction in TOC has been obtained using the combined process of sonophotocatalysis depending on the operating conditions. The alachlor degradation fitted first order kinetics for all the processes under investigation. It has been observed that the $TiO_2$ (mixtrure of anatase and rutile) is the most active photocatalyst among the three photocatalysts studied in the current work. The effect of addition of radical enhancers and scavengers on sonophotocatalytic degradation of alachlor has been investigated in order to decipher the controlling mechanism. The alachlor degradation products have been identified using LC-MS method.

• 한국지하수토양환경학회:학술대회논문집
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• 한국지하수토양환경학회 2003년도 총회 및 춘계학술발표회
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• pp.184-187
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• 2003

The preliminary data from the application of the ultrasound to the degradation of TCE were shown. The first order degradation coefficients were are 0.0134 s$^{-1}$ and 0.0151s $^{-1}$ with saturating gas of air and argon, respectively. The pH of the solution went down to 3 and stabilized in each case.

• 대한화학회지
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• 제48권6호
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• pp.561-567
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• 2004

계면활성제 중 sodium dodecylbenzene sulfonate(DBS) 수용액에 초음파(200 W, 6 $W/cm^2$)를 조사하여 주파수, 용존가스 및 농도에 따른 분해경향을 조사하였다. 주파수에 따른 초음파 분해속도는 50 kHz와 600 kHz보다 200 kHz에서 가장 빠른 것으로 나타났다. 200 kHz의 초음파를 이용한 DBS의 분해반응에서는 산소를 이용하였을 때 가장 빠른 분해속도를 나타내었으며, 질소의 경우가 가장 늦은 분해속도를 나타내 초음파반응에 사용된 용존가스(산소, 공기, 질소, 아르곤, 헬륨)의 물리적성질과 활성라디칼의 생성에 의해 분해속도가 달라졌음을 알 수 있다. DBS의 농도에 따른 초음파분해 경향을 보면, 1 mM 까지 분해속도의 감소가 뚜렷하게 나타났으며, DBS의 critical micelle concentration(3 mM) 부근을 기준으로 분해속도의 변화가 거의 나타나지 않아 계면활성제의 미셀형성이 초음파에 의해 유도되는 라디칼에 의한 산화반응과 버블계면에서의 열분해반응에 영향을 미치는 것으로 생각된다.

• 환경위생공학
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• 제15권4호
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• pp.35-43
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• 2000

Aqueous solutions of chlorobenzene and chlorinated phenols were exposed to 200kHz ultrasound with a power of $6.0W/\textrm{cm}^2$ per unit volume on sonochemical reactor under ambient temperature and pressure conditions. The concentration of chlorobenzene and chlorinated phenols decreased with ultrasound, indicating first-order kinetics. Degradation rate constants are calculated from the slope of plots. The order of the rate constants is as follows : 2-chlorphenol(2-CP)$\leq$ 4-chlorophenol(4-CP)<3-chlorophenol(3-CP)$5.63~9.96({\times}10^{-2})min^{-1}$ under argon. The degradation was suppressed by the addition of t-BuOH and the suppressed yield was agreed with their reactivity for hydroxy radical. The main products of these systems were formic acid, acetic acid, small amount of methane and inorganic carbon forms as carbon dioxide, carbon monoxide in sonolysis of chlorinated phenols, and also these results agreed with change of TOC.