UV-catalytic oxidation technique was applied for the treatment of bio-refractory character of the leachate, which is generally present in the form of adsorbable organic halogens (AOX). Destruction of AOX was likely to be governed by pH adjustment, quantitative measurement of oxidants, and the selection of oxidation model type. Peroxide induced degradation ($UV/H_2O_2$) facilitated the chemical oxidation of organic halides in acidic medium, however, the system showed least AOX removal efficiency than the other two systems. Increased dosage of hydrogen peroxide (from 0.5 time to 1.0 time concentration) even did not contribute to a significant increase in the removal rate of AOX. In ozone induced degradation system ($UV/O_3$), alkaline medium (pH 10) favored the removal of AOX and the removal rate was found 11% higher than the rate at pH 3. Since efficiency of the $UV/O_3$ increases with the increase of pH, therefore, more OH-radicals were available for the destruction of organic halides. UV-light with the combination of both ozone and hydrogen peroxide ($UV/H_2O_2$ 0.5 time/$O_3$ 25 mg/min) showed the highest removal rate of AOX and the removal efficiency was found 26% higher than the removal efficiency of $UV/O_3$. The system $UV/H2O_2/O_3$ got the economic preference over the other two systems since lower dose of hydrogen peroxide and relatively shorter reaction time were found enough to get the highest AOX removal rate.
Kim, Il-Ho;Kim, Seog-Ku;Lee, Hyun-Dong;Tanaka, Hiroaki
Environmental Engineering Research
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v.16
no.3
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pp.131-136
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2011
The degradation of 30 pharmaceuticals and personal care products (PPCPs) subjected to $O_3$, $O_3$/UV, and $O_3/H_2O_2$ treatments were investigated using semi-batch tests and evaluated by their pseudo-first-order rate constants. The additional application of UV or $H_2O_2$ during $O_3$ treatment significantly improved the degradation rate of most of the PPCPs. At the same $O_3$ feed rate, $O_3$/UV treatment exhibited much higher PPCP degradation efficiency than that of $O_3$ treatment. This was probably due to degradation of the PPCPs by $O_3$, direct UV photodegradation, and OH radicals that formed from the photodegradation of $O_3$ during $O_3$/UV treatment. PPCP degradation by $O_3$ was also promoted by adding $H_2O_2$ during the $O_3$ treatment. However, when the initial $H_2O_2$ concentration was high during $O_3$ treatment, OH radicals were likely to be scavenged by excess $H_2O_2$, leading to low PPCP degradation. Therefore, it is important to determine the appropriate $H_2O_2$ dosage during $O_3$ treatment to improve PPCP degradation when adding $H_2O_2$ during $O_3$ treatment.
Journal of Korean Society of Environmental Engineers
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v.22
no.2
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pp.241-249
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2000
In this study, UV-catalyzed $H_2O_2$ oxidation and $H_2O_2$ oxidation to remove contaminants from photo processing chemicals were investigated at various conditions. Photo processing chemicals contains high concentrations of organic compounds and has very low biodegradability. Hydrogen peroxide is subjected to gradual decomposition as metastable substance. In the process, short-lived and highly reactive hydroxyl radicals are formed. The decomposition can be significantly accelerated by use of appropriate catalyst, such as ultraviolet radiation. The experiments were conducted in a UV-free reflecting reactor in batch and a high-pressure mercury lamp was used as UV source. Mixing, cooling and ventilation of the reactor were operated during experiments. In $UV/H_2O_2$ oxidation and $H_2O_2$ oxidation, the removal efficiencies of $COD_{Cr}$, TOC and chromaticity increased with the increase of $H_2O_2$ dosage and were higher in the controlled pH condition of 3 than in original pH condition of 8. In $UV/H_2O_2$ oxidation under the optimum condition of pH 8 and 1.3 stoichiometric $H_2O_2$ dosage, the removal efficiencies of $COD_{Cr}$, TOC and chromaticity were 47.5%, 75.0% and 91.5% respectively and $BOD/COD_{Cr}$ ratio was significantly increased from 0.04 to 0.21.
Journal of the Korean Institute of Electrical and Electronic Material Engineers
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v.25
no.2
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pp.153-158
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2012
We use UV(ultraviolet)-$O_3$ treatment to increase the surface area and porosity of $TiO_2$ films in dye-sensitized solar cells (DSSCs). After the UV-$O_3$ treatment, surface area and porosity of the $TiO_2$ films were increased, the increased porosity lead to amount of dye loading and solar conversion efficiency was improved. Field emission scanning electron microscopy images clearly showed that the nanocrystalline porosity of films were increased by UV-$O_3$ treatment. The Brunauer, Emmett, and Teller surface area of the $TiO_2$ films were increased from $0.71cm^2/g$ to $1.31cm^2/g$ by using UV-$O_3$ treatment for 20 min. Also, UV-$O_3$ treatment of $TiO_2$ films significantly enhanced their solar conversion efficiency. The efficiency of the films without treatment was 4.9%, and was increased to 5.6% by UV-$O_3$ treatment for 20 min. Therefore the process enhanced the solar conversion efficiency of DSSCs, and can be used to develop high sensitivity DSSCs.
In this study, 4-nonylphenol (4-NP), an endocrine disrupting chemical, was removed by ozone treatment processes under the various experimental conditions including UV irradiation, $TiO_2$ addition. The ozone flow rate and concentration were maintained at $1.0L{\cdot}min^{-1}$ and $70{\pm}5mg{\cdot}L^{-1}$. The pH, COD and TOC of the samples were obtained every 10 minutes for 60 minutes in laboratory scale batch reactor. We found that the combination of UV irradiation and $TiO_2$ addition for ozonation improves the removal efficiency of COD and TOC in 4-NP aqueous solution. In case of the $O_3/UV/TiO_2$ system, COD and TOC were greatly reduced to 85.3 ~ 94.0% and 89.2 ~ 97.2%, respectively. 4-NP degradation rate constants, $k_{COD}$ and $k_{TOC}$, were calculated based on the COD and TOC values. Significantly, $k_{COD}$ and $k_{TOC}$ were improved in the $O_3/UV/TiO_2$ treatment process compared with single $O_3$ process, because the oxidation and the mineralization of 4-NP were increased by generating of the hydroxyl radical. The $k_{COD}$ and $k_{TOC}$ were obtained to be $5.81{\times}10^{-4}{\sim}10.8{\times}10^{-4}sec^{-1}$ and $11.9{\times}10^{-4}{\sim}19.4{\times}10^{-4}sec^{-1}$ in the $O_3/UV/TiO_2$ process. Activation energy ($E_a$) of ozone oxidation reaction based on $k_{COD}$ and $k_{TOC}$ were increased in order of $O_3/UV/TiO_2$ < $O3/UV$ < $O_3/TiO_2$ < $O_3$ process. It was confirmed that the addition of $TiO_2$ and UV irradiation to the ozone oxidation reaction significantly reduced the $E_a$ value and the degradation of 4-NP.
The photodegradations of pyrene, chrysene and benzo[a]pyrene that were similar in structure among polycyclic aromatic hydrocarbons (PAHs) were investigated with a low-pressure mercury lamp(the wavelength of 253.7 nm and UV output of 1.35${\times}$10$\^$-3/J/s). The optimum concentrations of TiO$_2$ and H$_2$O$_2$ on the photodegradation of pyrene, chrysene and benzo[a]pyrene were 1 g/L and 1.5${\times}$10$\^$-3/ M, respectively. By these optimum concentrations, their rates increased with increasing the concentration of TiO$_2$ and H$_2$O$_2$ because the amounts of OH radical formed increased, but for the higher concentrations than the optimum, their rates decreased with increasing those concentrations because the white turbidity phenomena occurs in case of TiO$_2$ and H$_2$O$_2$ acts as an OH radical inhibitor. The photodegradation rates among the photodegradation processes such as UV, UV/TiO$_2$, UV/H$_2$O$_2$, and UV/H$_2$O$_2$/TiO$_2$ decreased in the following sequences.: UV/H$_2$O$_2$/TiO$_2$> UV/H$_2$O$_2$> UV/TiO$_2$> UV.
The ozonation of sulfamethoxazole (SMX) was performed at 20℃ using a pilot scale countercurrent bubble column reactor. Ozonation systems were combined with UV irradiation and TiO2 addition. As the oxidation reaction proceeded in each treatment system, the pH of the sample decreased and in the O3/UV/TiO2 system, the pH change was the largest from 4.54 to 2.02. Under these experimental conditions, the scavenger impact of carbonate is negligible. The highest COD and TOC removal rate was observed in the O3/UV/TiO2 system due to the UV irradiation and the photocatalytic effect of TiO2. Also, the highest mineralization ratio(ε) value is 0.2 in the O3/UV/TiO2 system, which means theoxidation capacity of the systems. The highest SMX degradation rate constants calculated by COD and TOC values (COD and TOC) were 2.15 × 10-4 sec-1 and 1.00 × 10-4 sec-1 in the O3/UV/TiO2 system, respectively. The activation energy (Ea) of ozone treatment follows the Arrhenius law. It was calculated based on COD and TOC. Each activation energy decreased in order of single O3> O3/TiO2> O3/UV > O3/UV/TiO2 system. The result showed that ΔH≠ is more effective than ΔS≠ in each SMX ozontaionsystem, that is characteristic of the common oxidation reaction.
Journal of Korean Society of Environmental Engineers
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v.33
no.10
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pp.731-738
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2011
In this study AOPs of $O_3/UV$ radiation, $O_3/Mg(OH)_2/UV$ radiation and $O_3/MgO/UV$ radiation system for phenol treatment in aqueous solution was performed in a laboratory scale circulating batch reacter. Flow rate of ozone 1.0 L/min, ozone concentrations $150{\pm}10mg/L$ was maintained constantly at the above-mentioned oxidation processes. During the oxidation processes the $COD_{Cr}$ and TOC was measured in the composition. The pseudo first-order rate constants of the processes was $5.12{\times}10^{-5}$, $1.19{\times}10^{-4}$ and $1.79{\times}10^{-4}sec^{-1}$, and the activation energy was 3.03, 1.79 and $2.32kcal{\cdot}mol^{-1}$ at $20^{\circ}C$, respectively. It was found that both $Mg(OH)_2$ and MgO had remarkable accelerations on degradation of phenol and removal of COD in water. On this basis, $O_3/MgO/UV$ system is an effective and feasible routes for catalytic ozonation of phenol in water.
Ozone-based advanced oxidation was applied for the treatment of anaerobic digestion effluent of livestock wastewater. Initial COD and color value were 930 mg/L and 0.04, respectively, and the 1/10-diluted wastewater was used for the study. The treatment characteristics were compared between the conventionally generated ozone ($105{\mu}m$) and microbubbled ozone ($13{\mu}m$). The use of microbubbled ozone improved the removal of chemical oxygen demand (COD) and color by 85% and 26%, respectively, compared with the conventionally bubbled ozone. The application of microbubbled $O_3/UV$, $O_3/H_2O_2$, $O_3/UV/H_2O_2$ combinations resulted in 5~10% higher color removal than ozone alone, which implies that the contribution of UV or $H_2O_2$ is not significant in color removal. On the other hand, COD removal could be increased two folds compared with ozone alone through $O_3/UV/H_2O_2$ combination. The contribution of $H_2O_2$ was bigger than UV for COD removal with microbubbled ozone. Due to the enhancement of dissolved ozone and radical activity, the microbubbling enabled us to additional COD removal even after stopping ozone supply in the presence of UV or $H_2O_2$.
The effect of $O_3$, $O_3/pH$, and $O_3/H_2O_2$, $O_3/UV$, and $H_2O_2/UV$ advanced oxidation process(AOP) were investigated for the treatment of tetrachloroethylen(PCE) at various condition. The removal efficiency of 10, 20, and 30ppm PCE by ozonation were almost same, only about 60%. And pseudo first-order rate constants, ko for overall oxidation was about 0.097($min^{-1}$). In the $O_3/pH$ AOP experiment for the 20ppm PCE, the removal rate of PCE increased with the increase of pH. However, mineralization rate of PCE at pH 7 was higher than at pH 10. In the $O_3/H_2O_2$ AOP, the removal rate of PCE was the highest at peroxide-to-ozone dosage ratio of about 0.9, which PCE was removed over 99.95%. Despite 42% of PCE was directly photolyzed by the UV irradiation, the removal efficiency of PCE by $O_3/UV$ AOP was only about 70%. In $H_2O_2/UV$ AOP, the removal efficiency of PCE increased to about 98% in proportion to the $H_2O_2$ injection concentration at constant UV intensity of 5W/l.
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[게시일 2004년 10월 1일]
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