• 대한환경공학회지
• /
• 제38권12호
• /
• pp.647-655
• /
• 2016

Lead dioxide ($PbO_2$)는 전기화학적 고도산화공정(electrochemical advanced oxidation process, EAOP)에서 hydroxyl radical ($^{\bullet}OH$) 발생에 기반한 유기오염물 분해에 효과적인 전극물질이다. $PbO_2$ 전극의 대표적인 제조방법인 전기화학적 증착법(electrodeposition)의 주요 인자로는 전류/전압세기, 온도, 반응시간, Pb(II)의 농도, 전해질 종류 및 농도가 있다. 본 연구에서는 $Ti/PbO_2$ 산화전극을 전기화학적 증착법을 통해 전류인가 시간, 전류밀도, 온도, $HNO_3$ 전해질 농도를 각각 조절하여 제조하였고, $^{\bullet}OH$ 검출물질인 p-Nitrosodimethylaniline (RNO)의 전기화학적 탈색 측면에서 $^{\bullet}OH$ 발생에 대한 $PbO_2$ 증착인자의 영향을 조사하였다. 주요 결과로, $PbO_2$의 $^{\bullet}OH$ 발생 성능은 $PbO_2$ 증착과정에서 대체로 전류인가 시간이 길어질수록(1-90 min), 전류밀도가 감소할수록($0.5-50mA/cm^2$), 증착온도가 증가할수록($5-65^{\circ}C$), $HNO_3$ 전해질 농도(0.01-1.0 M)가 감소할수록 향상되었다. 특히, 0.01 M의 낮은 $HNO_3$ 농도 상에서 $20mA/cm^2$ 전류를 10분 이상 인가하여 증착시킨 $PbO_2$에서$^{\bullet}OH$ 발생이 가장 촉진되었다. RNO 탈색속도 측면에서 가장 성능이 좋은 $PbO_2$와 저조한 $PbO_2$ 사이에 최대 41% 정도 차이가 나타났다. $PbO_2$의$^{\bullet}OH$ 발생 성능을 결정짓는 특성으로 $PbO_2$ 층 전도도, Ti 기판 산화, $PbO_2$ 결정크기를 고려한 결과, $PbO_2$ 층의 전도도 및 Ti 기판의 산화가 $^{\bullet}OH$ 발생에 주요하게 영향을 미치는 것으로 확인되었다. $PbO_2$ 층의 전도도 향상과 Ti 표면 산화 억제로 인한 $Ti/PbO_2$ 계면에서 전도도 향상이 $^{\bullet}OH$ 발생을 촉진시키는 효과를 가져왔다. 그리고 일부 전극에서는 표면에서 $PbO_2$ 결정 크기 증가가 $^{\bullet}OH$ 발생을 저감시키는 역할을 하였다.

• 대한환경공학회지
• /
• 제27권1호
• /
• pp.1-10
• /
• 2005

본 연구의 목적은 수용액상의 TNT를 분해하기 위한 감마선 조사의 적용가능성을 조사하는 것이었다. 연구 결과, 감마선 조사에 의한 TNT 분해반응은 유사일차속도반응식을 따르는 것으로 나타났으며, 반응속도를 나타내는 조사상수는 초기 TNT 농도에 강한 의존성을 나타내는 것으로 조사되었다. TNT를 함유한 시료의 pH를 강염기성으로 조정할 경우 TNT의 가수분해가 진행되었으며, 이로 인한 TNT에 함유된 일부 질소성분이 아질산성 질소와 질산성질소로 탈리되어 이온상태로 존재하는 것을 확인할 수 있었다. 또한 UV에 의한 자외선 흡수 특성이 변하는 것을 확인하였다. 감마선 조사에 의한 TNT의 제거는 pH 12 이상의 강염기성 조건에서 가장 우수하였고, 중성 부근 pH에서 가장 저조한 것으로 나타났으며, 99%의 TNT를 제거하기 위해서는 pH 2, 7, 13을 적용하였을 경우에 각각 40, 80, 10 kGy의 조사량이 요구되는 것으로 조사되었다. TOC의 제거는 pH 2의 강산성 조건에서 가장 효과적이었으며, 200 kGy를 조사하였을 때 90% 이상의 TOC를 제거할 수 있는 것으로 나타났다. 그러나 중성 또는 강염기성 pH를 적용하였을 때에는 200 kGy의 높은 조사량을 적용하여도 TOC 제거율이 약 50% 내외로 완전한 TNT의 무기화는 기대하기 어려운 것으로 조사되었다. TNT의 분해과정에서 생성되는 분해산물 중 질소성분으로는 암모니아성 질소, 아질산성 질소, 질산성 질소 등이 검출되었고, 유기성 물질로는 glyoxalic acid와 oxalic acid가 검출되었으며, pH 2, 조사량 200 kGy를 적용하였을 경우에는 glyoxalic acid와 oxalic acid 또한 완전히 제거되는 것으로 나타났다.TEX> ~ FA-$N_{2}$ > RTA-$N_{2}$ 순으로 성장하였다. 하지만 질소분위기에서 열처리한 박막은 산소분위기의 열처리경우에 비해 박막내의 산소성분의 부족으로 인한 그레인 사이의 결함이 많이 관찰되었다.아제의 경우는 $30{\sim}35^{\circ}C$에서 2일간(日間)이었다. 5. Asp. neger CF-21 변이균주(變異菌株)의 산생성력(酸生成力)은 밀기울국(麴)에서 $30^{\circ}C$로 2일후(日後)에 최고(最高)에 달(達)하였으며 밀가루국(麴)에서는 $30^{\circ}C$로 3일후(日後)에 최고(最高)값을 나타내었다. 최적조건(最適條件)에서의 산생성력(酸生成力)은 밀기울국(麴)과 밀가루국(麴) 사이에 차(差)가 별(別)로 없었다.果)에서 총지질(總脂質)을 구성(構咸)하는 지방산(脂肪酸) 조성(組成)은 $C_{18:2}$산(酸), $C_{16:0}$산(酸)의 순(順)으로 그 함량(含最)이 맞은데 비(比)하여 각획분(各劃分)의 지질(脂質)을 구성(構成)하는 지방산(脂肪酸) 조성(組成)은 $C_{16:0}$산(酸), $C_{18:2}$산(酸)의 순(順)으로 그 함량(含量)이 많은 것으로 나타났으며 동결건조후(凍結乾燥後) 저장(貯藏)하는 동안에$C_{18:2}$산(酸), $C_{18:3}$산(酸)의 함량(含量)이 계속(繼續) 감소(減少)하고 있었다. 5. 4-monomethylsterol fraction에는 cycloartenol(20.6%)이 비교적(比較的) 높은 함량(含量)으로 함유(含有)

• 대한환경공학회지
• /
• 제38권6호
• /
• pp.279-290
• /
• 2016

중화하지 않은 주정폐수를 처리할 때 상향류식 혐기성반응조에 전극을 배치한 생물전기화학반응조의 성능을 UASB 공정과 비교하였다. UASB 공정은 유기물부하율 4.0 g COD/L.d 이하에서 pH, VFA 및 알카리도 등에 있어서 안정한 상태를 유지하였지만, 4.0 g COD/L.d 이상의 유기물부하율에서는 불안정하였다. 그러나, 생물전기화학 반응조는 UASB 반응조에 비하여 유기물부하율 배가시 상태변수들의 변동폭이 작았으며, 빠르게 정상상태로 회복하였다. 생물전기화학 반응조는 4.0-8.0g COD/L.d의 높은 유기물부하율에서 상태변수들이 UASB 반응조에 비하여 안정하였으며, 유기물부하율 8.0 g COD/L.d에서 비메탄발생율(2,076mL $CH_4/L.d$), 바이오가스의 메탄함량(66.8%) 그리고 COD 제거율(82.3%) 등의 측면에서 UASB 반응조보다 우수하였다. 생물전기화학 반응조의 메탄수율은 유기물부하율 4.0 g COD/L.d에서 약 407mL/g $COD_r$로 최대값을 보였으며, 이 값은 UASB의 282mL/g $COD_r$보다 크게 높았다. 중화하지 않은 산성 주정폐수를 처리하는 생물전기화학 반응조의 전극반응에서 율속단계는 산화전극반응이었으며, 전극반응은 높은 유기물부하율에서 pH에 의해서 크게 영향을 받았다. 생물전기화학 반응조는 유기물부하율 4.0 g COD/L.d에서 99.5%의 최대에너지효율을 보였다. 중화하지 않은 산성 주정폐수를 처리하는 생물전기화학 반응조는 UASB 공정보다 진보된 고율 혐기성 기술이 될 수 있다.