Abstract
In this study, the photooxidation and ozonation of humic acid (HA) in aqueous solution were conducted and the treated HA samples at different reaction time were analyzed using ultrafiltration techniques to evaluate the change of their molecular size distributions with its DOC removal. Molecular size distribution of untreated HA showed 41.5% in higher molecular size fractions (>30,000 daltons) and 15.2% in much smaller molecular size fraction (<500 daltons). As UV irradiation time was increased, it was observed that the degradation of the large molecules of the fraction of >30,000 daltons into much smaller molecules was increased. In UV system, the HA molecules of the fraction of <500 daltons became significantly more and its percentage was increased from 35.3% (UV only irradiation) to 58.9% ($UV/TiO_2$) and 87.8% ($UV/H_2O_2$) in the presence of the photocatalysis. Otherwise, ozonation of HA produced mainly the fraction of medium molecular size ranging from 3,000 to 30,000 daltons with much lower portion (<~7%) in the fraction of <500 daltons. In ozone only system, the fraction of 30,000~10,000 daltons occupied in 41.5% at 60 min of ozonation time. In $O_3/H_2O_2$ system, the fraction of 30,000~10,000 daltons and 10,000~3,000 daltons occupied in 38.9% and 36.2% respectively. Based on these results, we suggested applicable treatment process which could be combined with $UV/H_2O_2$, $UV/TiO_2$ and $O_3$, $O_3/H_2O_2$ system for more effective removal of humic acid in water treatment.
고급산화공정 (AOP)인 UV시스템과 오존시스템을 이용하여 부식산의 광산화 및 오존 산화를 실시한 후, 용존유기탄소 (DOC)의 제거 효율에 따른 분자량 분포 특성을 한외여과법을 이용하여 조사하였다. 반응 전의 부식산의 분자량 분포는 30,000 daltons 이상의 고분자 물질이 41.5%로 가장 큰 부분을 차지하고 있었으며, 500 dalton 이하의 저분자 물질은 15.2%로 상대적으로 낮은 분포율을 보였다. UV 조사 시간이 증가함에 따라 고분자에서 저분자로의 전환율이 증가하였다. 특히, 30,000 daltons 이상의 고분자물질이 생물학적으로 처리 효율이 높은 500 daltons 이하의 저분자물질로 전환되는 비율은 UV 단독조사 (35.3%)에 비교해 촉매가 첨가된 경우인 $UV/TiO_2$ 및 $UV/H_2O_2$ 시스템에서 각각 58.9%와 87.7%으로 증가하였다. 오존 시스템에서는 500 daltons 이하의 저분자로의 전환율보다는 3,000~30,000 daltons의 중간크기 분자량 분포율이 증가하였다. 오존 단독 시스템에서는 10,000~30,000 daltons 크기의 분포율이 최종 60분 처리시 41.5%로 가장 높게 나타났으며, $O_3/H_2O_2$ 시스템에서는 10,000~30,000 daltons과 3,000~10,000 daltons이 각각 38.9%, 26.2%으로 높은 분포율을 나타냈다. 이상에서 얻어진 결과를 토대로 수중 부식산의 보다 효과적인 제거를 위하여, $UV/H_2O_2$, $UV/TiO_2$ 및 $O_3$, $O_3/H_2O_2$ 시스템 등과 연계하여 처리할 수 있는 단위공정을 제안하였다.