• Journal of Korean Society of Environmental Engineers
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• v.22 no.7
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• pp.1307-1318
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• 2000

The purpose of this study is to investigate the degradation characteristics of oxalic acid and citric acid by $UV/H_2O_2$ oxidation. For this purpose, the effects of pH, $H_2O_2$ dosage and the concentration of each compounds on the degradation of oxalic acid and citric acid by $UV/H_2O_2$ were investigated. Oxalic acid was effectively degraded at the wavelength of 254 nm, while the degradation efficiency of citric acid was very low at the same wavelength. It was also found that both organic substances were not degraded by the injection of $H_2O_2$ only. The optimum pH of degradation of oxalic acid and citric acid was 4 and 4 to 6, respectively. In the case of $UV/H_2O_2$ oxidation, the degradation efficiency was increased by increasing $H_2O_2$ dosage. The degradation efficiency decreased when the dose of $H_2O_2$ exceeds 200 mg/L. From these results, it can be concluded that the optimum reaction conditions for the degradation of oxalic acid and citric acid by $UV/H_2O_2$ oxidation were pH 4 and 200mg/L of $H_2O_2$.

• Proceedings of the Korea Water Resources Association Conference
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• 2008.05a
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• pp.859-863
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• 2008

축산폐수, 침출수 등의 고농도 폐수를 생물학적으로 처리할 경우 최종 방류수는 강한 색도를 띠며 고분자량의 유기물질을 다량 함유한다. 이는 생물학적으로 분해하기 어려운 유기성 복합체와 생화학적 반응에 의한 중간생성물로 색도를 띠는 천연유기물질(NOM)을 포함한다. 생물학적 처리수의 색도는 심미적인 불안감, 방류수역의 수질오염 및 공중보건상의 잠재적 위해성을 갖는다. 또한, 수자원 이용측면에서 정수처리공정에서의 약품투입량 증가와 특히, 소독부산물 생성이라는 잠재적 문제점이 뒤따른다. 따라서 이러한 문제점을 해소하기 위한 생물학적 2차 처리수의 후속처리가 요구되며, 실제로 난분해성 유기물과 색도를 제거하기 위한 흡착, 막 분리, 고급산화(AOP) 및 화학적 응집 등의 물리-화학적 공정에 대한 연구가 수행되어왔다. 특히, 화학적 응집은 무기응집제 또는 고분자중합체(Polymer)를 이용하여 콜로이드성 입자와 색도를 띠는 난분해성 유기물을 전기적 불안정화를 유도함으로서 흡착 및 응집과정을 통해 제거하는 공정으로 많은 연구자들에 의해 연구되어왔다. 그러나 난분해성 유기물과 색도제거는 대상원수의 성상과 화학적 특성 등에 따라 각각의 제거효율과 최적 운전조건이 상이하게 나타난다. 화학적 응집공정은 비교적 높은 제거효율을 보이지만, 운전 및 유지관리의 기술적 어려움, 경제적 비효율성 등으로 인하여 적용에 어려움을 겪고 있는 실정이다. 본 논문에서는 생물학적 혐기-호기성 공정에서 방류되는 축산폐수의 2차 처리수를 대상으로 화학적 응집에 의한 색도 및 난분해성 유기물의 제거거동을 고찰하였다. 대상 처리수의 $TCOD_{Cr}$ 농도는 평균 410 mg/L인 반면, $BOD_5$는 7-15 mg/L 범위로 난분해성 유기물을 다량 함유하고 있음을 알 수 있었다. 이에 황산알루미늄(Aluminium sulfate; $Al_2(SO_4){\cdot}14H_2O$)과 염화철(ferric chloride)의 무기응집제를 이용하여 자 테스트(jar test)를 수행한 결과, 동일한 응집제 주입량에서 염화철의 유기물 제거 효율이 높은 것으로 나타났다. 황산알루미늄과 염화철의 경우 각각의 응집제 주입율 5.85mM에서 89%, 7.03mM에서 97.5%의 최대 유기물 제거효율을 보여주었으며, 이 때 최종 pH는 4.0-5.6 범위이었다. 한편, 대상 원수 내의 콜로이드성 입자 또는 용존성 유기물의 작용기(functional group)는 일반적으로 음으로 하전 되어 있어 응집에 의해 잘 제거되지 않는 특성을 가지고 있다. 따라서 과량의 응집제를 주입하여 다가의 양이온성 금속염을 흡착시켜 전기적으로 중화시키고, 생성된 침전성 수화물 내에 포획 또는 여과시켜 제거하게 된다. 이 때, 금속염 수화종의 전하밀도가 응집효율에 영향을 주는 것으로 알려져 있는데, 다가의 양이온은 전기적 이중층(Double layer) 압축에 의한 불안정화를 향상시킬 수 있기 때문에다. 또한, 2가 금속염은 색도유발물질과 흡착하여 humate 또는 fulvate 등의 착화합물(complex)을 형성시켜 응집효율을 향상시킬 수 있다. 따라서 본 연구에서는 생물학적 2차 처리수의 화학적 응집처리에 있어서 알루미늄염 등의 다가이온 첨가가 응집에 미치는 영향을 관찰하고, 후속되는 플록형성 및 침전공정에 의한 제거효율을 비교, 평가함으로써 2차 처리수로부터 난분해성 유기물과 색도를 보다 효과적이고 경제적으로 제거할 수 있는 최적인자를 도출하고자 하였다.

• Applied Chemistry for Engineering
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• v.20 no.1
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• pp.87-93
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• 2009

Pd/activated carbon (Pd/AC) and Pd/alumina (Pd/AO) catalysts were prepared by the impregnation of palladium into activated carbon and alumina. The catalytic characteristics according to the kinds of support materials were compared. The decomposition efficiencies of ozone according to kinds of support materials are about the same when these were compared by adding 10 g of catalysts into the water saturated with ozone. The decomposition efficiencies and the oxidation characteristics (TOC, $COD_{Cr}$) of dichloroacetic acid were compared with the ozone only process and the catalytic ozonations using Pd/activated carbon and Pd/alumina catalysts. The decomposition efficiencies of dichloroacetic acid by catalytic ozonations were better than the one by ozone only process, but there was slight difference of the one between Pd/activated carbon and Pd/alumina catalyst. The decomposition efficiency of dichloroacetic acid was increased with increasing ozone dose at a constant concentration of dichloroacetic acid, but the one was little increased with increasing ozone dose at more than 1.0 L/min of ozone dose. It was seemed that the bicarbonate and the chloric ion formed throughout the decomposition of dichloroacetic acid acted as the scavenger of hydroxyl radical.

• Applied Chemistry for Engineering
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• v.28 no.6
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• pp.619-625
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• 2017

In this study, the formation of hydroxyl radical and decomposition characteristics of bisphenol A (BPA) was investigated by quantifying hydrogen peroxide formed as a reaction by-product during the formation stage of hydroperoxyl radical. The direct oxidation reaction by ozone only decomposed BPA just like the Criegee mechanism under the condition where radical chain reactions did not occur. Non-selective oxidation reactions occurred under the conditions of pH 6.5 and 9.5 where radical chain reactions do occur, confirming indirectly the formation of hydroxyl radical. The decomposition efficiency of BPA by the added catalysts appeared in the order of $O_3$/PAC ${\geq}$ $O_3/H_2O_2$ > $O_3$/high pH > $O_3$ alone. 0.03~0.08 mM of hydrogen peroxide were continuously measured during the oxidation reactions of ozone/catalyst processes. In the case of $O_3$/high pH process, BPA was completely decomposed in 50 min of the oxidation reaction, but reaction intermediates formed by oxidation reaction were not oxidized sufficiently with 29% of the removal ratio for total organic carbon (TOC, selective oxidation reaction). In the case of $O_3/H_2O_2$ and $O_3$/PAC processes, BPA was completely decomposed in 40 min of the oxidation reaction, and reaction intermediates formed by the oxidation reaction were oxidized with 57% and 66% of removal ratios for TOC, respectively (non-selective oxidation reactions).

• Korean Journal of Environmental Agriculture
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• v.39 no.1
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• pp.58-64
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• 2020

BACKGROUND: Most of the researches on the dye removal using ozonation have been focused on the removal efficiency. However, the research on their removal characteristics and mechanism according to the reaction time has been still insufficient. METHODS AND RESULTS: In this study, the effects of initial pH and dye concentration with reaction time on the degradation characteristics of methyl orange (MO) and methylene blue (MB) by ozonation were evaluated. The degradation efficiency of MB by ozonation increased with increasing pH. On the other hand, the degradation efficiency of MO by ozonation did not show a significant difference with varing pH. The both MO and MB by ozonation were decomposed within 30 min irrespective of the dye concentration, but the decomposition rates of dyes were faster at lower initial dye concentration. The decomposition efficiency of total organic carbon (TOC) in each dye solution by ozonation was low, which was found to be effective for partial decomposition such as decolorization rather than complete degradation of the dye. CONCLUSION: Overall, ozonation was an effective method for removing nondegradable dyes. However, it is necessary to study the optimization of dye degradation under various environmental conditions for ozonation.

• Proceedings of the Korea Water Resources Association Conference
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• 2023.05a
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• pp.15-15
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• 2023

2020년 기준 국내 상수도 보급률은 99.1% 차지하고 있으며(환경부, 2019), 수도관리차원에서 수돗물은 먹는 물로 시판되어질 만큼 우수한 관리체계를 유지하고 있다. 그 반면에 지하수는 생활용수, 식품가공, 농·축산, 양어, 군부대를 비롯한 전국지역에서 연간 10억 8천만톤 용수를 소비하고 있음에도 (환겨례 신문, 2013; 환경부, 2019) 사용되는 지하수의 약 65%가 음용수 불가판정을 받았으며, 최근 지하수의 오염비율은 급격히 증가하는 추세이다. 특히, 지하수관정의 관리부주의에 의한 수질오염 및 수인성 다제내성균(슈퍼박테리아) 등에 의한 오염사례가 국내는 물론, 국제적으로 다수 보고되고 있는 실정이다 (환경부, 2013). 현재 지하수 수질관리는 공공기관 및 지자체 지정기관을 통해 진행되고 있으며, 검사기간은 수질채취로부터 통상 7~15일정도 소요되어 수질 관리 및 기준, 검사주기에 대한 애로가 많다. 현장 지하수관정에서 실시간 수질을 모니터링하고 이에 연동된 자동 수처리 시스템의 개발 및 도입은 나날이 심각해지는 환경오염 상황에서 선제적 예방과 해결방법으로 중요한 요소기술이다. 현재 지하수오염 및 부적합 음용의 수질처리는 화학약품, 필터여과, UV살균, O₃ (플라즈마)을 이용하는 것이 대표적이나, 화학약품의 경우 2차 오염이나 식품 세척 및 가공에 있어 부적합성의 한계점이 있다. 필터여과의 대표적인 RO필터의 경우 약 50% 순손실이 발생하고, UV 살균의 경우 UV에 의한 사용관리자의 위험 및 장비의 광부식 문제, O₃ 의 경우 고압전류 사용에 따른 위험성 등의 한계점이 나타나고 있다. 지하수 수질정화를 위한 광유도 활성산소(¹O₂, ·O^-₂)는 광감응제에 가시광의 빛 조사를 통해 생성되는 활성산소로의 에너지 및 전자 전이가 동시 진행되어 단일항 산소(¹O₂)와 슈퍼옥사이드 이온(·O^-₂)을 생성하게 된다. 생성된 활성산소는 유해미생물 또는 유기화학물과 개열, 제거, 치환 반응 등을 통해 미생물사멸 및 유해화학물질들이 분해 가능하다. 이를 이용한 지하수 유해미생물 사멸기술, 장비, 실시간 지하수의 분석기술 및 정수처리, 지하수 물순환 시스템 개발뿐만 아니라 지하수 음용수 및 오염개선, 지하수 기저유출에 의한 오염원 저감으로부터 지류·지천, 하천 본류 수질개선 등의 대상지역에 활용 가능하다. 또한 광유도 활성산소는 기존 상수도 수처리에 있어 오존(O₃) 처리와 이산화티탄을 이용한 AOP과정을 단일처리 공정으로, 기존 O₃ 의 특성상 확산 거리가 매우 길어 사람을 포함한 생체 내에 유입 시 다양한 부작용 발생과 O₃ 차폐시설 요구의 문제점 극복의 대안으로 환경 및 인체에 무해한 광유도 활성산소 시스템을 적극적으로 도입 및 적용해야 한다. 본 연구 목적은 정류상태 흡광분광기술을 이용한 실시간 수질 모니터링과 광유도 활성산소를 이용한 유해 미생물의 멸균효능 및 지하수 수질관리 기술로의 적용 가능성을 제시하고자 한다.

• Analytical Science and Technology
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• v.16 no.4
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• pp.292-298
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• 2003

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.

• Journal of Korean Society of Environmental Engineers
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• v.27 no.1
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• pp.1-10
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• 2005

The purpose of this study was to evaluate the potential of a gamma irradiation to decompose 2,4,6-trinitrotoluene(TNT) in an aqueous solution. The decomposition reaction of TNT by gamma irradiation was a pseudo first-order kinetic over the applied initial concentrations($25{\sim}100mg/L$). The dose constant was strongly dependent on the initial TNT concentration. The removal of TNT was more efficient at pH below 3 and at pH above 11 than at neutral pH(pH 5-9). The required irradiation dose to remove over 99% of TNT was 40, 80 and 10 kGy, individually at pH 2, 7 and 13. The dose constant was increased by 1.6 fold and over 15.6 fold at pH 2 and 13, respectively, when compared with that at pH 7 When irradiation dose of 200 kGy was applied, the removal efficiencies of TOC were 91, 46 and 53% at pH 2, 7 and 13, respectively. Ammonia and nitrate were detected as the main nitrogen byproducts of TNT and glyoxalic acid and oxalic acid were detected as organic byproducts. The results showed that a gamma irradiation was an attractive method for the decomposition of TNT in an aqueous solution. However, regarding the application of high energy radiation for the TNT decomposition and mineralization, an application of an acidic pH below 3 to the solution before irradiation should be considered.