• 한국산학기술학회논문지
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• 제8권6호
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• pp.1579-1582
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• 2007

본 연구는 광촉매를 이용, 수용액내 유기오염물질 분해 성능을 비교하여 난분해성 오염물질을 분해하는 최적의 조건을 찾는 것으로 반응기 내부의 광원의 파장에 따른 세기와 광촉매 물질의 상태에 따라 고찰하였다. 그 결과, $500^{\circ}C$에서 30동안 소성한 실리카 비드가 가장 뛰어난 반응성을 나타냄을 알 수 있었다.

• 대한토목학회논문집
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• 제29권5B호
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• pp.497-502
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• 2009

광촉매에 의한 수처리 방법은 수중에서 오염물질을 직접분해 처리하며 난분해성 유기물 또는 무기물의 분해가 용이하다. 특히 2차 오염물질의 생성이 거의 없는 것이 가장 큰 장점이라 할 수 있다. 하지만 광촉매 형태에 따라 여러 문제가 발생한다. 회전 광촉매 형태는 기존의 문제를 최소화시키고 회전원판법을 적용하여 고도산화처리가 가능하다. 회전광촉매 반응기의 적용을 위해서는 여러 가지 설계와 운전인자 및 특성에 대한 고찰이 필요하다. 본 연구에서는 회전 광촉매를 $TiO_2$ 고정화 작업으로 회전원판법에 적합하게 제작하였다. 이를 이용하여 회전 광촉매 반응에 의한 폐수처리를 수행하기 위한 운전인자들을 도출하였다. 회전 광촉매 $TiO_2$ 함량은 최대 70%가 한계로 나타났다. $TiO_2$ 함유량이 증가할수록 처리효율도 지속적으로 증가되고 있다. 적절한 회전 광촉매는 R4로 $TiO_2$ 함유량 36.8% 이다. 자외선 세기가 증가 할수록 TCODcr의 분해효과는 지속적으로 증가 된다. 다만 적절한 광원의 세기는 경제성을 고려해서 판단하여야 한다. 회전 광촉매의 회전속도가 증가할수록 처리효율은 향상된다. UV lamp를 반응조에 침지시키지 않을 때 회전 광촉매 수심변화는 수심이 50%, 30%, 10%, 70%, 100% 순으로 처리효율이 높게 나왔다. 본 실험을 바탕으로 태양광에서도 유기물을 처리할 수 있는 시스템을 개발에 바탕이 될 것이라 판단한다.

• 멤브레인
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• 제6권2호
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• pp.101-108
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• 1996

반도성 세라믹 광촉매 막 반응기(membrane reactor)에 의한 난분해성 유독 유기물질의 효율적인 분해공정을 개발하기 위한 기초 연구로서 $TiO_{2}$ 광촉매 막의 전기화학 반응에 의한 개미산(formic acid)의 산화/분해 효율성에 대해 연구하였다. 막 반응기는 용액의 여과(filtration)와 광전기화학 반응에 의한 유기물의 광분해를 동시에 수행할 수 있도록 제작되었다. 복합막의 담체임과 동시에 전극의 역할을 할 수 있는 전기 전도성 $SnO_{2}$ 또는 stainless steel 다공성 튜브상에 pH가 1.45인 $TiO_{2}$ 졸을 졸-겔 침지 코팅하여 광촉매 복합막을 제조하였으며 광원으로는 365 nm 파장을 갖는 UV를 사용하였다. $TiO_{2}$ 광촉매 막의 전기화학 반응에 의한 개미산의 산화효율은 전극에 걸어주는 전압과 반응시간에 따라 증가하였으나 투과량(flux)에는 거의 무관하였다. $TiO_{2}/SnO_{2}$ 복합막을 사용한 경우 외부 전압을 27V 걸어주었을때 77% 정도의 산화효율을 얻을 수 있었으며 $TiO_{2}$/stainless steel 복합막에서는 90% 이상이었다. 광촉매 전기화학 반응을 이용함으로써 높은 투과량하에서도 개미산의 산화효율을 단순한 $TiO_{2}$ 광촉매 반응에서 보다 6~7배 가량 증진시킬 수 있었다.

• 대한환경공학회지
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• 제31권1호
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• pp.9-14
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• 2009

본 연구에서는 폴리에스테르 중합폐수의 배출 원수에 약 600 mg/L의 고농도로 존재하는 1,4-dioxane을 5 mg/L 이하까지 (2011년 규제 시행) 제거할 수 있는 고급산화공정의 현장 적용 기술을 개발하고자 구미지역 폴리에스테르 제조회사 중 K사의 폐수처리 시설을 선정하여 연구를 하였다. 공기의 공급 하에 광펜톤산화반응을 K사에 설치된 pilot에서 운전하였다. 막대형 산기관을 통해 공기를 공급하면서 10개의 UV-C 램프(240 ${\mu}W/cm^2$)의 조사 하에 과산화수소(2,800 ppm)와 철염(1,400 ppm)을 주입하였을 때 1,4-dioxane의 제거 효율이 2시간 만에 90%까지 나타나는 결과를 도출할 수 있었다. 그러나 처리수의 1,4-dioxane 농도는 약 60 mg/L으로 여전히 높았다. 그리하여 후속 처리로 bench-scale의 활성슬러지공정(V=8.9 L)을 이용하여 광펜톤산화 처리수 내의 1,4-dioxane 제거 가능성을 평가하였다. 그 결과로서 활성슬러지공정의 유출수내의 1,4-dioxane의 농도는 약 2~3 mg/L까지 저감되었으며 이를 통해, 광펜톤산화공정과 활성슬러지공정의 연계처리를 통해 1,4-dioxane 배출 허용기준(5 mg/L, 2011년)에 부합될 수 있는 효과적인 처리공정임을 입증하였다.

• 공업화학
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• 제10권7호
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• pp.1035-1040
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• 1999

자외선 조사하에서 $TiO_2$를 촉매로 하여 trichloroethylene의 광분해반응을 행하였다. 여러 가지 $TiO_2$ 촉매의 활성을 비교하였고, 반응조건에 따른 광분해 활성을 조사하였다. 또한 빛의 세기에 따른 분해활성과 반응물에 첨가된 물의 영향을 조사하였다. 여러 가지 $TiO_2$ 촉매에서 P-25가 가장 높은 활성을 보였고, anatase형이 rutile형보다 높은 활성을 보였다. 또한 반응물의 유속이 느릴수록 또한 초기농도가 낮을수록 trichloroethylene의 분해 반응 활성은 증가하였고, 산화제로서 공기를 사용하는 것이 효과적이었다. 한편 반응물에 첨가된 물은 촉매의 활성을 감소시켰고, 빛의 세기가 증가할수록 분해 반응속도가 증가하였으나 태양광에 의해서는 분해율이 매우 낮았다. trichloroethylene의 농도가 낮을 경우에는 촉매의 활성저하가 거의 일어나지 않았다.

• 대한환경공학회지
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• 제28권9호
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• pp.949-954
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• 2006

본 연구는 Water jet 플라즈마 반응기를 개발하고 탄화수소 연료의 개질을 통한 합성가스 생산의 최적 조건을 연구하였다. 연료는 프로판을 사용하였다. 그리고 수표면에 아크 방전을 가하여 플라즈마를 발생하였다. 수표면의 방전은 short-wave, UV radiation 등을 발생시키는 이점을 가지고 있어 물의 생물학적 기리고 화학적 처리에 이용할 수 있다. 전력, Water jet의 유량, 전극간격 뿐만 아니라 처리시간에 따른 영향에 대해 연구하였다. 변수별 연구는 전력을 $0.18{\sim}0.74$ kW, Water jet의 유량을 $38.4{\sim}65.6$ mL/min, 전극간격을 $5{\sim}15$ mm 그리고 처리시간을 $2{\sim}20$ min에 따라 수행하였다. 상기 변수별 연구에서 0.4 kW, 53.9 mL/min, 10 mm and 20 min일 때 수소는 최대 61.6%를 나타냈으며 이 때 중간생성물의 농도는 6.1% 그리고 프로판 전환율은 99.8%를 나타냈다.

• 한국가스학회지
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• 제10권2호
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• pp.1-6
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• 2006

본 연구에서는 실내 오염물질인 포름알데히드가스를 제거하기위하여 $Pd/TiO_2$로 코팅한 극세 섬유에 광분해 효과를 제안하였다 광촉매 반응기는 사각박스(부피 2 l)내에 UV램프와 $Pd/TiO_2$로 코팅한 극세 섬유와 함께 장착하였다. 이 때 Langmuir-Heinshelwood의 반응속도와 흡착상수, 온도 및 농도 변화에 따른 전환을 그리고 습도변화와 오염가스($SO_2$) 혼합으로 인한 전환율의 영향을 조사하였다. 결과로서 속도상수(k)와 흡착상수($\beta$) 각각 114.94 ppmv/min, $0.0036ppmv^{-1}$을 얻었다. 또한 온도증가($40^{\circ}C{\sim}80^{\circ}C$)에 따른 포름알데히드가스 전환율이 약 20%로 감소하고 습도변화에 따른 전환율에서는 습도가 증가할수록 감소하는 경향을 보였다. 이외에 $SO_2$가스 혼입되어 있는 상태에서 전환율은 $SO_2$ 가스가 수분에 의한 이온의 영향으로 방해인자로 작용하는 것을 알 수 있었다.

• 상하수도학회지
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• 제24권6호
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• pp.775-788
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• 2010

The decomposition of 2,4,6-trinitrotoluene (TNT) and the mass balance of nitrogen (N) species as products were investigated in a UV/H2O2system by varying pH, concentrations of $H_2O_2$, and $O_2$. All experiments were conducted in a semi-batch system employing a 50 mL reaction vessel and a coil-type quartz-tube reactor. In contrast with previous studies employing batch mode, TNT decomposition in the semi-batch mode was proportionally enhanced by increasing $H_2O_2$ concentration to 10 mM (0.034%), indicatingthat an inhibitory effect of excess $H_2O_2$on hydroxyl radical (${\cdot}OH$) can be negligible. N compounds are released as $NO_2^-$ in the early stages of the reaction, but $NO_2^-$ is rapidly oxidized to $NO_3^-$ by means of ${\cdot}OH$. $NH_4^+$ was also detected in this study and showed gradually the increase with increasing reaction time. In this study, $NH_4^+$ production can involve the reduction of nitro group of TNT concurrent with the production of $NO_3^-$. Of the N species originating from TNT decomposition, 12 ~ 72% were inorganic forms (i.e. [$NO_3^-$] + [$NO_2^-$] + [$NH_4^+$]). This result suggests that the large remaining N portions indicate that unidentified N compounds can exist.

• Environmental Engineering Research
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• 제13권4호
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• pp.171-176
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• 2008

Studies on visible-light-driven photocatalysis of air pollutants at indoor air quality (IAQ) levels have been limited. Current study investigated visible-light derived photocatalysis with N-doped and S-doped titanium dioxide ($TiO_2$) for the control of benzene at indoor levels. Two preparation processes were employed for each of the two types of photocatalyst: urea-Degussa P-25 $TiO_2$ and titania-colloid methods for the N-doped $TiO_2$; and titanium isopropoxid- and tetraisopropoxide-thiourea methods for the S-doped $TiO_2$. Furthermore, two coating methods (EDTA- and acetylacetone-dissolving methods) were tested for both the N-doped and S-doped $TiO_2$. The two coating methods exhibited different photocatalytic degradation efficiency for the N-doped photocatalysts, whereas they did not exhibit any difference for the S-doped photocatalysts. In addition, the two doping processes showed different photocatalytic degradation efficiency for both the S-doped and N-doped photocatalysts. For both the N-doped and S-doped $TiO_2$, the photocatalytic oxidation (PCO) efficiency increased as the hydraulic diameter (HD) decreased. The degradation efficiency determined via a PCO system with visible-light induced $TiO_2$ was lower than that with UV-light induced unmodified $TiO_2$, which was obtained from previous studies. Nevertheless, it is noteworthy that for the photocatalytic annular reactor with the HD of 0.5 cm, PCO efficiency increased up to 52% for the N-doped $TiO_2$ and 60% for the S-doped $TiO_2$. Consequently, when combined with the advantage of visible light use over UV light use, it is suggested that with appropriate HD conditions, the visible-light-assisted photocatalytic systems can also become an important tool for improving IAQ.

• 대한환경공학회지
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• 제30권8호
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• pp.823-830
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• 2008

Rhodamine B(RhB) 탈색에 대한 광전기촉매 공정의 적용가능성을 분말 TiO$_2$를 충전한 슬러리 광전기촉매 반응기에서 연구하였다. 광전기촉매 공정의 반응기 시스템은 분말 TiO$_2$, Pt 전극 및 3개의 8 W UV-C 등으로 구성되어 있다. 전류, 전해질, 공기 유량 및 전극 재질과 같은 운전 인자의 영향을 고찰하였다. 광전기촉매 공정의 최적 광촉매 량과 전류는 각각 0.4 g/L과 0.02A이었다. 광촉매 공정과 전기분해 단독 공정에 의해 분해되는 RhB의 합보다 광전기촉매 공정에 의해 더 빨리 분해되었는데, 광촉매 공정과 전기분해 공정의 결합에 의한 시너지 효과를 나타내는 것으로 사료되었다. 광전기촉매 공정은 공기 유량에 의해 영향을 받는 것으로 나타났고 최적 공기 유량은 2 L/min이었다. RhB 탈색에 대한 전극 재질과 NaCl 효과는 본 실험범위에서는 크지 않은 것으로 나타났다.