119th General Meeting of the KCS

Type Poster Presentation
Area 환경에너지
Room No. 포스터발표장
Time 4월 20일 (목요일) 11:00~12:30
Code ENVR.P-501
Subject 염소 및 브롬 산화제의 자외선 광분해 수처리에서 pH에 따른 수산화 라디칼 산화 효율과 할로겐 부산물 생성
Authors 이유리, 이우림, 이윤호*
GIST 지구환경공학부, Korea
Abstract 정수처리장, 수영장, 양식장 등 다양한 수처리 시설에서 잔여 산화제 농도를 줄이고 오염물질의 제거효율을 강화시키기 위해 할로겐 산화제(염소산화제/브롬산화제)와 UV 공정을 결합시키는 경우가 늘어나고 있다. 할로겐 산화제는 UV에 의해 광분해 되면서 라디칼이 발생한다. (HOX + UV → ·OH + ·X, X=Cl, Br) 발생된 라디칼은 높은 오염물질과의 반응성으로 오염물을 빠르게 분해시키기도 하지만, 산화제와 다시 반응하여 chlorate, chlorite, bromate와 같은 무기 소독부산물을 발생시킨다. 그 중에서도 bromate는 발암물질로서 기준치가 10 ppb로 굉장히 낮다. 그러므로 본 연구에서는 140 μM의 산화제를 UV 조사하였을 때, 1) 염소산화제와 브롬산화제의 광분해 속도 2) 라디칼에 의한 오염물의 제거 효율 및 발생특성 3) 무기 소독부산물 발생에 대해 연구하고자 하였다. UV에 의한 할로겐 산화제의 광분해는 1차 반응으로 진행되고, 할로겐 산화제의 분해는 HOCl>OCl->HOBr>OBr- 순으로 빠르게 일어난다. OBr-의 몰흡광계수가 다른 할로겐 산화제 종들에 비해 현저히 작으므로 광분해 속도도 낮다. 산화제의 광분해로 인해 발생된 라디칼에 의한 Benzoic acid의 분해속도 상수는 cm2 mJ-1의 단위로 HOCl(8.0×10-3)>HOBr(2.1×10-3)>OCl-(5.9×10-4)>OBr-(8.4×10-5)순이며, 할로겐 산화제 종간 최대 10배 정도의 차이를 보인다. 과량의 tert-butanol을 주입하였을 때 라디칼과의 반응을 통해 발생한 formaldehyde의 발생 수율은 종간 최대 2배의 차이를 보였다. 이는 오염물 제거효휼의 차이가 할로겐 산화제의 광분해로부터 발생하는 일차 라디칼 발생의 차이 때문이 아니라, 라디칼과 할로겐 산화제의 반응 속도 차이 때문이라는 점을 시사한다. 또한 할로겐 산화제와 라디칼과의 반응으로 발생하는 무기 소독부산물의 발생 수율은 염소산화제의 경우 pH와 무관하게 ~7% 정도였으나, 브롬산화제의 경우에는 pH에 따라 큰 차이를 보이며 HOBr이 ~9%, OBr-가 ~3% 로 측정되었다. 과량의 tert-butanol을 주입하였을 때에는 발생한 라디칼과 tert-butanol의 반응성이 더 우세하여서 무기 소독무산물의 발생이 1% 미만으로 억제되었다.
E-mail leeglass@gist.ac.kr