The Direct Decomposition of Ion-Exchange Resins by Fenton's Reagent

펜톤시약에 의한 이온교환수지의 직접산화분해

Fenton's reagent is applied to directly decompose the ion-exchange resins, IRN-78 and the mixed resin with IRN-77. The newly applied procedures is to dry the resin first and the catalyst solution is completely absorbed into the resin, then a limited dose of $H_2O_2$ is introduced for an effective reaction between the reagents within the resin. As a characteristic on the decomposition of IRN-78, the resin mixture should be heated to $40^{\circ}C$ to induce the initial reaction and lag time is also needed for about 20 minutes until the main reaction occurs. The effectiveness of the decomposition is investigated using $CuSO_4,\;Cu(NO_3)_2\;and\;FeSO_4$ as a catalyst and the decomposition rate is compared depending on the concentration of each catalyst and the amount of $H_2O_2$. The most effective catalyst was found to be $FeSO_4$ for IRN-78 alone and the mixed resin with IRN-77, and $FeSO_4$ showed a special effect that the reaction was initiated without heating and a lag time. Furthermore, the optimum concentration of the catalyst for each resin and the mixed one is suggested in the view point of the amount of $H_2O_2$ needed and the stability of the decomposition reaction.

음이온교환수지인 IRN-78및 IRN-77과의 혼합 수지를 액체 상태로 직접 분해 처리하기 위하여 Fenton 시약을 이용하였다. 개선된 분해방법의 특징은 수지를 먼저 건조시키고 $FeSO_4$ 용액을 수지에 완전히 흡수시킨 후 일정량의 $H_2O_2$를 첨가하여 분해반응을 유도하는 방법을 적용하였다. 촉매로서 $CuSO_4,\;Cu(NO_3)_2$ 및 IRN-77 수지의 분해시 사용한 $FeSO_4$를 각각 사용하여 각 이온교환수지의 단독 및 혼합수지의 분해에 필요한 적절한 촉매와 그의 농도 및 $H_2O_2$의 소요량을 측정하였다. IRN-78 수지에 대해 $CuSO_4$ 촉매를 사용한 경우, 초기 분해반응을 유도하기 위해 $40^{\circ}C$까지 가열이 필요하였으며, 반응유도시간은 촉매의 적정온도에서 약 20분 이내 개시되는 것으로 나타났다. 동 수지에 $FeSO_4$를 사용한 경우에는 가열 없이 즉시 분해반응이 진행되었으며 분해율도 수% 높게 나타났다. 결론적으로 IRN-78 및 IRN-77과의 혼합수지의 분해를 위한 최적 촉매는 $FeSO_4$로 나타났으며 가열하지 않고 상온에서 반응유도시간 없이 각 수지를 단독으로 분해한 경우보다 적은 양의 $H_2O_2$로 완전히 액상으로 분해시킬 수 있는 좋은 결과를 얻었다. 또한 이들 각각의 수지 및 혼합수지에 대한 적절한 촉매 및 적정 농도와 완전분해에 필요한 $H_2O_2$의 양을 제시하였다.