• Environmental Engineering Research
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• 제10권3호
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• pp.138-143
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• 2005

Laboratory batch experiments were conducted to evaluate the Fenton degradation rates of phenanthrene. Fenton reactions for the degradation of phenanthrene were carried out with aqueous and slurry phase, to investigate the effects of sorption of phenanthrene onto solid phase. Various types of surfactants and electrolyte solutions were used to evaluate the effects on the phenanthrene degradation rates by Fenton's reaction. A maximum 90% removal of phenanthrene was achieved in aqueous phase with 0.9% of $H_2O_2$ and 300 mg/L of $Fe^{2+}$ at pH 3. In aqueous phase reaction, inhibitory effects of synthetic surfactants on the removal of phenanthrene were observed, implying that surfactant molecules acted as strong scavenger of hydroxyl radicals. However, use of $carboxymethyl-{\beta}-cyclodextrin$ (CMCD), natural surfactant, showed a slight enhancement in the degradation of phenanthrene. It was considered that reactive radicals formed at ternary complex were located in close proximity to phenanthrene partitioned into CMCD cavities. It was also show that Fenton degradation of phenanthrene were greatly enhanced by addition of NaCl, indicating that potent radical ion ($OCI^-$) played an important role in the phenanthrene degradation, although chloride ion might be acted as scavenger of radicals at low concentrations. Phenanthrene in slurry phase was resistant to Fenton degradation. It might be due to the fact that free radicals were mostly reacting with dissolved species rather than with sorbed phenanthrene. Even though synthetic surfactants were added to increase the phenanthrene concentration in dissolved phase, low degradation efficiency was obtained because of the scavenging of radicals by surfactants molecules. However, use of CMCD in slurry phase, showed a slight enhancement in the phenanthrene degradation. As an alternative, use of Fenton reaction with CMCD could be considered to increase the degradation rates of phenanthrene desorbed from solid phase.

• Korean Chemical Engineering Research
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• 제59권4호
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• pp.508-513
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• 2021

고분자전해질 연료전지(PEMFC)의 내구성을 향상시키기 위해서는 필수적으로 고분자막의 내구성이 향상되어야한다. 고분자막의 내구성을 향상시키기 위해서 e-PTFE 지지체와 라디칼 제거제(Radical Scavenger)가 첨가된다. 본 연구에서는 e-PTFE 지지체가 들어간 강화막(Reinforced Membrane)과 비강화막(Non-reinforced Membrane)의 화학적 내구성을 Fenton 반응에 의해 비교하고자 하였다. 라디칼 제거제가 첨가되지 않은 고분자막의 Fenton 실험에서는 작게 절단한 시편의 단면을 통한 과산화수소 용액과 철이온의 흡수율이 강화막에서 더 높아 불소유출농도가 더 높게 나타났다. 라디칼 제거제의 종류와 첨가량에 따라 강화막의 불소유출농도가 3배 이상의 큰 차이가 발생해서 라디칼 제거제의 영향이 지지체의 영향보다 강한 것을 알 수 있었다.

• 한국물환경학회지
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• 제21권3호
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• pp.284-288
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• 2005

In this study, photochemical advanced oxidation processes (AOPs) utilizing the Photo Fenton reaction ($Fe^{2+}+H_2O_2+UV$) were investigated in lab-scale experiments for the treatment of livestock wastewater. For the experimets, the livestock wastewater was pretreated by coagulation with $3,000mg/L\;FeCl_3$. The optimal conditions for Photo-Fenton processes were determined: pH was 5, the concentration of ferrous ion (Fe II) was 0.01 M. The concentration of hydrogen peroxide was 0.1 M, and molar ratio ($Fe^{2+}/H_2O_2$) was 0.1. The optimal reaction time was 80 min. Under the optimal condition of Photo-Fenton process, chemical oxygen demand (COD), color and fecal coliform removal efficiencies were about 79, 70, and 99.4%, respectively and sludge production was 7.5 mL from 100 mL of solution.

• 한국지하수토양환경학회지:지하수토양환경
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• 제12권2호
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• pp.27-36
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• 2007

기존의 연구를 통해 Fenton's reagent(FR)를 이용하여 MTBE의 제거가 가능하며, 그러나 중성 pH영역에서는 철이온이 수산화물로 침전되어 반응성이 낮아지므로 FR만을 이용한 처리는 높은 수소이온 농도조건(pH $3{\sim}4$)이라는 제약으로 인해 직접적인 토양 및 지하수의 MTBE 오염처리에 있어 여러 가지 어려움이 있다. 이에 본 연구에서는 효과적인 처리를 위하여 NTA, oxalate, acetate 등의 chelating agent가 철이온과 반응하여 생성된 착화합물을 이용하는 modified Fenton reaction을 도입하여 중성 pH영역에서도 철이온이 안정화되어 높은 분해효율을 나타낼 수 있도록 하였다. MTBE의 분해경향은 chelating agent의 종류와 농도, 철이온 농도 그리고 pH 변화에 따라 크게 영향을 받는 것으로 나타났다. 가장 적합한 착화합물을 선택하기 위하여 총 6개의 chelating agent(citrate, oxalate, succinate, acetate, NTA, EDTA)를 실험한 결과, 처리효율과 chelating agent의 생분해도, 독성 등을 고려하여 최종 3가지 종(oxalate, acetate, NTA)이 선정되어 이후의 실험에서는 위의 3종만을 chelating agent로 이용하였다. 동일한 실험조건($H_2O_2$ : 5%, chelating agent : 6 mM, $Fe^{3+}$ : 2 mM, pH 7)하에서의 적용성 평가한 결과, Fe-NTA가 반응시작 30분만에 99.9%의 가장 높은 제거효율을 나타내었다. Oxalate의 경우, NTA보다는 그 분해효율이 낮으나 다른 chelating agent보다 상대적으로 높은 효율(24시간 후 최대효율 : 91.3%)을 보여주며, acetate를 이용한 경우도 본 실험에서 좋은 결과(24시간 후 최대효율 : 75.8%)를 나타내었다. 또한, 적정 철이온의 농도는 oxalate가 chelating agent로 이용되면 철이온 농도가 3 mM일때 가장 큰 분해효율을 보이며, acetate의 경우는 5 mM까지 농도가 증가함에 따라 그 효율도 조금씩 증가하는 것으로 나타났다. 이와같이 MTBE의 in-situ remediation을 위한 modified Fenton 공정은 철이온을 중성 pH영역에서 안정화시켜 실제 토양에 적용하였을 때, 높은 분해효율을 얻을 수 있으며, 경제적인 자체 생분해도가 높은 저분자 유기산을 이용하였으므로 생물학적 처리와 연계를 가능하게 해주는 장점을 나타낸다. 또한 토양 내 존재하는 철광석을 촉매로 이용할 경우, 주입되는 철이온 없이도 $H_2O_2$에서의 hydroxyl radical 생성을 증가 시킬 수 있으므로 보다 경제적이고 친환경적인 처리기법을 도출해 낼 수 있다.

• 한국지하수토양환경학회지:지하수토양환경
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• 제10권2호
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• pp.35-43
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• 2005

토양의 유류오염복원에 가장 널리 사용되어지는 Bioslurping system은 Pump and Treatment (P&T), Soil Vapor Extraction (SVE), 그리고 Bioventing (BV) 공정을 복합한 지중(in-situ) 복원기술이라 할 수 있다 그러나 Bioslurping system은 비휘발성 유기물질, 난분해성 유기물질을 처리에 어려움을 가지고 있어 이를 보완할 수 있는 Modified Fenton 반응을 이용한 Hybrid process system의 동시처리 가능성을 실험하였다. 디젤로 오염된 사질토양복 원에 있어서 SVE 공정에 의한 복원과정에서 디젤 제거율이 진공압에 비례하여 증가하였으나 토양에 강하게 흡착된 디젤 성분중의 비휘발성 물질처리에는 한계가 있음을 나타내었다. 또한 지표면과 지하에서 제거 효율의 차이를 나타냄으로서 지표면 또는 추출정과 거리가 멀어질수록 SVE 공정의 효율이 감소하는 것을 확인하였으며 이는 원통형반 응기에서 공기의 흐름이 반구형태로 유도되는 것에 기인한다고 판단된다. Modified Fenton 반응과의 생물학적 화학적 Co-oxidation을 이용한 디젤의 처리의 경우에는 Modified Fenton 반응의 효율이 낮게 나타나 0.1% (wt) 과산화수소가 존재함에 있어서도 92.8%의 높은 디젤분해능을 나타냄으로서 과산화수소가 유류분해 미생물에 산소원으로 사용될 수 있는 것은 확인하였으나 Co-oxidation의 가능성이 현저하게 떨어지는 것으로 보인다. Modified Fenton 반응에서 철 착체물로서 NTA를 사용했을 때가 EDTA를 사용했을 때보다 더 높은 효율을 갖는 것과 괴산화수소의 농도가 높아지면서 Modified Fenton 반응의 효율도 증가하는 것을 확인하였다. 대표적인 방향족, 지방족 화합물 (aromatic, aliphatic compound)인 toluene, hexadecane을 오염원으로 한 Modified Fenton 반응에서 상대적으로 지방 족 화합물의 상대적 안정성으로 인하여 그 효율이 방향족 화합물에 비해 크게 감소하는 것으로 나타났다. 또한 디젤을 오염물로 사용하였을 경우, 최소 10% 이상의 과산화수소에서 그 효율을 나타내어 Bioslurping system에 의한 처리 후 토양에 잔존하는 디젤의 Modified Fenton 반응 공정을 이용한 복원기술의 복합화 가능성을 확인하였다.

• 한국산학기술학회논문지
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• 제12권9호
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• pp.4274-4282
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• 2011

본 연구는 염색폐수 처리시설에서 생물학적공정(2차) 처리를 거처 배출되고 있는 방류수 중에 미처리되어 잔존하고 있는 난분해성 유기물(COD) 성분을 제거하기 위하여, 고도처리공법으로서 Fenton 산화공정을 적용하여, 공법의 적용 가능성과 최적의 운전조건을 얻고자, 실험실 실험과 Pilot Plant 현장 운전을 실시하였다. 본 Fenton 산화실험의 원수로 사용된 생물학적(2차) 처리수의 수질은 실험기간동안 $COD_{Mn}$ 30~50mg/L으로 측정되었다. Fenton 산화반응 실험 결과, 최적의 반응조건은 pH 3~3.5, 반응시간 2~2.5시간, 약품 주입량비($FeCl_2$(33%)/$H_2O_2$(35%)) 3 : 1 로 나타났다. 약품 주입량 비가 적정조건일 때, 슬러지 발생량($SV_{2hr}$)은 전체 양의 21~28% 범위인 것으로 측정되었다. Pilot Plant 실험 결과, 산화반응조의 체류시간 변화에 따라 처리효율이 크게 영향을 받고 있었으며, 적정 체류시간은 2.0시간 이었다. 현장에 Pilot Plant($2m^3/d$)를 설치하여 연속운전을 실시한 결과, COD 농도가 제거효율 면에서 60~70%를 나타내었고, 처리수질은 20mg/L 이하로 측정되어, 대체로 안정적이고 양호한 처리효율을 나타내고 있었다.

• 상하수도학회지
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• 제14권1호
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• pp.76-83
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• 2000

This research is about wastewater containing non-biodegradable TDI(Toluene Diisocyanate) that is treated by the activated carbon adsorption method. In the case of the Fenton oxidation process being applied to the existing process, optimal pH, reaction time, chemical dosing amount, removal rate, and cost were investigated. A pilot plant test was applied after finding optimal conditions with lab experiments. The optimal conditions were pH 3~5(COD removal rate 84~88%) and reaction time 30min~1hr. In higher $H_2O_2$ dosing amount, COD removal rate was a little higher. But there was little difference in the removal rate according to $FeSO_4{\cdot}7H_2O$ dosing amount. Treatment cost was economical in the case of the Fenton oxidation process being operated earlier than activated carbon adsorption system. But chemical dosing point, chemical mixing effect, chemical dosing amount, removal rate, and the cost of facility and others must be considered in practical process.

• 한국지하수토양환경학회:학술대회논문집
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• 한국지하수토양환경학회 1998년도 총회 및 춘계 학술발표회 논문집
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• pp.53-60
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• 1998

The effect of chemically oxidized intermediated of PAH compounds on the degradation of the parent PAHs was characterized and evaluated for the context of cooxidation. Anthracene and pyrene exhibited extensive degradation (mean percent removal of 57.5%) after 28 days of incubation by introducing the Fenton oxidation intermediate of the PAH compounds, while unoxidized anthracene and pyrene exhibited 12.5% removal. Dehydrogenase activities for the oxidized PAH studies ware enhanced two to five folds to the unoxidized PAHs studies. The chemical oxidation products can serve as a structually very similar analogue substrates for a consortia of soil microorganisms and as a metabolic intermediates in the biodegradation sequence of the parent PAH compounds. These results may be interpreted in the context of cooxidation mechanism whereby high recalcitrant PAH compounds are biodegraded in the soil and suggest a potential tool for bioremediation of PAHs contaminated soils and protection of groundwater.

• 유기물자원화
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• 제14권1호
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• pp.160-168
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• 2006

본 연구에서는 PAHs 오염토양의 펜톤처리시 식물성 식용유와 폐식용유의 첨가가 처리효율에 미치는 영향을 알아보고자 실시하였다. 토양 중 철성분 때문에 철용액을 첨가하지 않고 과산화수소만을 첨가한 경우에도 펜톤반응이 진행되었으며, 과산화수소는 3%에서 최대 효율을 나타내었다. 3%의 과산화수소만을 첨가한 경우에는 총 PAHs가 약 19% 제거되었는데 여기에 17.5 mM $FeSO_4$(III)를 첨가한 경우에는 25%가 제거되어 6% 정도의 효율증진을 나타내었다. 올리브유 1%를 펜톤반응과 동시 또는 전에 첨가한 경우 제거효율은 37~38%로써 펜톤처리만을 한 경우의 22.3% 보다 약 15%정도 제거효율을 증가시킬 수 있었다. 올리브유, 콩식용유, 그리고 폐식용유 농도를 1%와 5%로 하여 주입한 결과 대부분 35% 이상의 처리효율을 나타내었으며, 오일의 종류와 농도에 따른 영향은 크지 않았다. 폐식용유를 사용하였을 때 고가의 올리브유를 사용한 경우와 큰 효율차이를 나타내지 않았으므로 폐식용유 사용시 추가비용이 거의 소요되지 않는 장점이 있을 것으로 판단된다. 3% 과산화수소와 2.5 mM $FeSO_4$에서 1% 올리브유 첨가 후 15분이 지나서 펜톤반응을 실시한 경우 벤젠고리 3~4개와 5~6개인 화합물의 제거율은 펜톤반응만을 실시한 경우 보다 각각 13%와 17% 정도 증가하였다.

• 환경위생공학
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• 제17권4호
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• pp.29-38
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• 2002

Advanced oxidation of wastewater was studied with a purpose to remove TOC and color by the ozone-assisted Fenton reaction. The optimal conditions were determined by hydrogen peroxide and ozone concentrations. Experimental results indicate that the ozone treatment after Fentons process was found to provide very efficient removal efficiency in the process, avoiding the exclusive ozone treatment. The combined process of ozone in the Fenton oxidation respectively was increased removal efficiences of 10.7％ in comparison with exclusive Fenton oxidation. Also, the treatments of ozone after Fenton's oxidation respectively had increased the removal efficiences of 16.％. As a result, the treatment of ozone after Fentons oxidation had the best removal efficiency of approximately 96％. Removal efficiency of color was significantly increased as mush as 26％ by the advanced Fenton's oxidation in comparison with exclusive Fenton's oxidation. The removal efficiencies in the biological treatment using Bacillus subtilis after Fenton's oxidation and after Fenton's and ozone's oxidation were increased by 14％ and 19％ respectively. Although these combined Bacillus subtilis-assisted Fenton's oxidation was determined to be effective method to treat the dyeing wastewater in an economic point of view, the choice of wastewater treatment can be varied depending on water quality.