KR100750373B1 - 철강슬래그를 이용한 산화촉매 및 이를 이용한 폐수처리장치 - Google Patents

철강슬래그를 이용한 산화촉매 및 이를 이용한 폐수처리장치 Download PDF

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Abstract

본 발명은 버려지는 철강슬래그를 이용하여 실온과 상압하에서도 다양한 폐수내 존재하는 난분해성, 색도 및 독성 물질들을 산화시켜 감소시킬 수 있는 산화촉매를 제공함에 있다.
본 발명의 주요구성은 분말, 입상, 펠렛 타입으로 제조된 철강슬래그 담지체에 Ru, Al, Sn, Pb, Se, Zn, Fe, Cd, Cr, Mn, Ti, Co, Ba, Sr, Ni, Pd 등의 전이금속, 알칼리 금속 및 알칼리 토금속 중에서 선택된 어느 하나의 원소 1종 이상을 담지시킨 것을 특징으로 한다.
철강슬래그, 전이금속, 알칼리 금속 및 알칼리 토금속, 산화촉매, 산화제, 폐수처리장치

Description

철강슬래그를 이용한 산화촉매 및 이를 이용한 폐수처리장치{The Manufacturing Method of Oxidation Catalyst Using Steel Slag and The Wastewater Treatment Apparatus Using it}
도 1은 본 발명에 따라 제조된 슬래그 촉매와 다양한 산화제를 활용하여 폐수처리장치의 공정도.
<도면의 주요부분에 대한 부호 설명>
1 : 반응기 2: 슬래그 촉매 (촉매 유동층)
3: 촉매 지지층 4 : 재순환관
6 : 인-라인 믹서 7 : 산화제 저장조
9 : 폐수 저장조 11 : 격막(Baffle)
12: 처리수조
본 발명은 버려지는 철강슬래그를 이용하여 실온과 상압하에서도 다양한 폐 수내 존재하는 난분해성, 색도 및 독성 물질들을 산화시켜 감소시킬 수 있는 산화촉매 및 이를 이용한 폐수처리장치를 제공함에 있다.
일반적으로 제철과정에서 슬래그는 필수적으로 수반되는 부산물인데 고로슬래그가 거의 대부분이 재활용을 하고 있는데 반해 전로슬래그와 전기로슬래그가 포함된 철강슬래그는 국내에서 연간 400만톤 이상이 발생하지만 단지 일부만이 오랜 숙성기간을 거친 후 활용하며 대부분 매립을 하고 있는 실정이다.
현재 철강슬래그 처리방법은 약 1200-1500oC인 용융슬래그를 대기중에 방냉한 후 응고된 슬래그 덩어리는 대형의 장비에 의해 분쇄한 후 지금을 회수하고 크기별로 분리하여 재활용하거나 매립을 하고 있다. 하지만 재활용 분야도 슬래그내 CaO성분에 기인한 팽창, 지반침하, 중금속용출 등의 많은 문제점 때문에 6-12개월의 긴 숙성기간이 지난후 단순 매립재로 사용되고 있다. 하지만 최근에는 오폐수내 인성분을 제거하는 방법(공개번호:2004-0057189)이나 용강의 탈린방법(공개번호:1995-0018504) 등에 사용되고 있으나 이는 단순히 슬래그내 포함된 다량의 알칼리 성분을 활용한 기술로 이공정으로는 폐수내 난분해성 물질을 효과적으로 처리할 수 없다.
한편, 산업이 발달함에 따라 산업체에서 배출되는 폐수의 양과 부하가 갈수록 많아지므로 배출규제기준은 더욱더 강화되고 있으나 현재 대부분의 사업장에서 사용되고 있는 폐수처리방법인 응집처리와 활성슬러지법만으로는 한계가 있다.
폐수내 함유된 유독성 화합물들은 난분해성이며 독성이 있어서 생물학적으로 분해가 쉽지 않다. 이로인해 대부분의 오염물질들은 그대로 배출되어 방류수의 수질악화의 주원인이 될 뿐만아니라 생물학적 처리공정의 운전에 있어서 여러 가지 문제들을 발생시키고 있다. 따라서 폐수를 보다 효율적으로 처리할 수 있는 공정의 개발이 시급한 실정이다.
이러한 유독성 오염들을 처리하기 위해서는 현재 화학적 처리법이 널리 사용되고 있지만 산화제나 환원제 등을 사용하여 각각의 반응을 통하여 무해한 물질로 전환시켜야 하는데 대부분의 유독성 오염물질들은 화학적으로 안정하여 산화제나 환원제와 쉽게 반응하지 않는다. 그러므로 수월하게 산화 환원 반응을 진행시키기 위해 반응조건을 온도를 높이거나 압력을 높여서 초임계 상태에서 반응을 수행하기도 한다. 그러나 이러한 조건을 위해서는 많은 비용이 소요되기 때문에 경제적인 측면에서 현실적으로 적용하기가 쉽지 않다.
난분해성 페수들에 대한 처리방법들의 문제점을 극복하기 위해서 촉매를 사용하여 산화환원 반응을 진행하는 방법들이 개발되었다. 대표적인 산화공정이 고온·고압하에서 산화를 행하는 짐머만 공법(Zimmermann process)이 있고 [J. chem. Eng. 65, 117, (1959)] 그 후 많은 개선이 이루어져 최근에는 일본 촉매(주)와 오사카 가스(주)에서 150∼250 oC 반응온도에서 10∼70 atm 압력으로 유독성 폐수를 처리하여 무해화 시키는 기술이 보고되었다.[原田吉明, 觸媒, 35(5), 289, (1993)] 하지만 이러한 신공법은 반응조건을 보면 50 atm과 같은 고압이나 100∼300oC 의 고온을 필요로 한다. 하지만 이러한 산화공정은 처리비용 자체가 매우 비싸고 사용 하기 위해서는 고온 또는 고압에 견디는 반응기 장치가 필요하게 되면서 설비투자비용이 높아지게되며 따라서 다량의 폐수를 처리하기에는 경제적이지 못하다.
이러한 촉매산화의 경우 고온, 고압의 조건을 벗어나 상온, 상압하에서 산화반응을 유지할 수 있는 촉매산화공정이 필요하게 되었다. 이러한 것들중 액상 촉매를 이용한 산화법이 널리 애용되는데[펜톤산화법] 반응 후 촉매를 침전시켜 제거하고 슬러지 발생량이 많으며 이를 제거하기 위한 추가공정이 필요한 단점이 있다.
한편 최근에 널리 알려진 고도산화처리법도 산화제로부터 산화력이 높은 라디칼을 생성시켜 다양한 수질오염물질을 산화시키기는 방법이다. 여기서 주로 활용되고있는 라디칼은 산화력이 높은 OH라디칼로 과산화수소나 오존이 분해되면서 생성되는데 이를 이용한 고도산화처리방법에는 H2O2/UV, H2O2/ozone, H2O2/ozone/UV 등이 있다. 그러나 이들 방법들은 UV lamp나 오존발생기와 같은 부속장치를 필요로 하기 때문에 초기 투자비가 크고 운전비도 상대적으로 높은 단점을 가지고있다.
이러한 예들로는 오존화 촉매처리로 유해성분을 제거하는 것이 제안되었으나(WO81/02887) 촉매의 내구성과 처리속도가 만족스럽지 못하였다. 또한 오존과 하니캄 형태의 TiO2-ZrO2 재질에 다양한 전이금속을 사용한 수처리용 촉매를 사용한 처리법(공고번호94-6404, 제 3685호)이 있으나 구조가 벌집형태로 제한적이며 탈취와 살균이 주목적으로 폐수처리에는 적합치 않았다. 한편 동일한 재질인 입상이나 분말 활성탄에 TiO2를 첨착시켜 UV 광촉매로 사용한 처리법(공개번호 2000-0031391)의 경우는 미생물이나 균류를 흡착하여 항균, 살균하는 정도의 미약한 산화반응으로 난분해성 폐수처리에는 부적합하다.
상기와 같은 문제점을 해결하기 위한 본 발명의 목적은 버려지는 철강슬래그를 이용하여 실온과 상압하에서도 다양한 폐수내 존재하는 난분해성, 색도 및 독성 물질들을 산화시켜 감소시킬 수 있는 산화촉매를 제공함에 있다.
본 발명의 다른 목적은 철강슬래그의 표면을 개질하여 강력한 표면에너지를 갖는 담지체를 제조하여 선택적 금속의 부착력을 우수하게 한 후 다양한 촉매금속을 주석화합물, 팔라듐화합물, 인산염화합물, 구연산화합물 등의 반응을 통해 담지시켜서 촉매의 활성화와 내구성이 우수하고, 2소성과정을 거쳐 재사용하여도 새촉매와 유사한 효율을 갖는 반 영구적인 산화촉매를 제공함에 있다.
본 발명의 또다른 목적은 철강슬래그를 이용하여 실온과 상압하에서도 다양한 폐수내 존재하는 난분해성, 색도 및 독성 물질들을 산화시켜 감소시킬 수 있는 폐수처리장치를 제공함에 있다.
상기와 같은 목적을 달성하기 위한 본 발명의 촉매 조성물은 분말, 입상, 펠렛 타입으로 제조된 철강슬래그 담지체에 전이금속, 알칼리 금속 및 알칼리 토금속 중에서 선택된 어느 하나의 원소 1종 이상을 담지시킨 것을 특징으로 한다.
바람직하게, 상기 전이금속, 알칼리 금속 및 알칼리 토금속은 Ru, Al, Sn, Pb, Se, Zn, Fe, Cd, Cr, Mn, Ti, Co, Ba, Sr, Ni, Pd에서 선택한 어느 하나인 것을 특징으로 한다.
바람직하게, 상기 철강슬래그는 표면을 주석화합물 0.01-0.03%w/v과 염산용액 0.2-0.8%v/v으로 개질시킨 것을 특징으로 한다.
바람직하게, 팔라듐화합물, 인산염화합물, 구연산화합물 중에서 선택한 어느 하나의 화합물을 부착·활성화제로 더 포함하는 것을 특징으로 한다.
또한, 이러한 촉매를 사용한 폐수처리장치는 내부에 슬래그 촉매가 충진된 반응기와 상기 반응기의 하부에서 충진된 촉매를 지지하는 촉매지지층과 폐수가 저장되는 폐수 저장조와, 산화제가 저장되는 산화제 저장조와, 상기 폐수와 산화제를 균일하게 혼합시켜 반응기 하부로 공급하는 인-라인 믹서와, 처리된 반응기에서 처리된 처리수가 저장되는 처리수조 및 상기 반응기의 촉매층을 재순환시키는 재순환관을 포함하는 것을 특징으로 한다.
바람직하게, 반응기는 물질에 따라 분말 슬러리 반응기, 충진상 반응기, 유동상 반응기 등을 사용될 수 있다.
이하, 본 발명을 상세히 설명하면 다음과 같다.
슬래그 촉매는 제철소에서 부산물로 배출되는 철강슬래그를 분쇄 및 체거름 전처리를 통해 생산된 분말(<100㎛)과 입상(1-2mm)을 원재료로 사용하며, 분말을 성형하여 만든 펠렛 역시 담지체 원재료로 사용 가능하다. 이와같이 철강슬래그를 사용하는 것은 성분에 포함된 다양한 무기물질들이 강력한 표면에너지를 갖기 때문 이다.
촉매제조에 사용된 국내 P 제철소의 전로슬래그와 H 제철소의 전기로 슬래그를 분석한 화학적 성분과 분율을 [표 1]에 나타내었다. [표 1]에 나타난 바와 같이 전로슬래그는 전기로 슬래그에 비해 CaO성분이 많고 상대적으로 Fe2O3성분과 Al2O3성분이 조금 작게 나타났지만 촉매제조에는 상관이 없었으며 본 발명의 촉매제조시에는 통상 전로슬래그를 사용하였다.
조성(wt%) CaO Fe2O3 SiO2 MgO FeO Al2O3
전로슬래그 14-53% 22-45% 10-18% 6-10% ≤2% 2.4-5.2%
전기로슬래그 10-28% 38-62% 17-28% 6-10% ≤2% 4.5-9.4%
이와같은 원재료 슬래그를 촉매 담지체로 사용하는데 표면을 주석화합물 0.01-0.03%w/v과 소량의 염산용액 0.2-0.8%v/v으로 개질시킨 후, 슬래그 표면에 담지하고자 하는 전이금속, 알칼리 금속 및 알칼리 토금속들을 수용액 또는 필요한 유기 용매상에서 혼합된 상태로 침지시키면서 촉매제조를 시작하였다.
담체에 담지시킬 원소들의 형태는 수용액 또는 필요한 유기 용매에 잘 녹는 형태이면 상관이 없으며 염화물이나 질산염 형태의 화합물이 사용의 편의상 많이 이용된다. 이때 담지물에는 0.01%w/v의 팔라듐화합물, 인산염화합물, 구연산염화합물 을 부착·활성화제로 첨가하여 부착성을 견고하게 하고 촉매역할을 하는 성분을 활성화시킨다. 담지된 원소의 양은 담체의 무게비로 0.0001∼100%일 수 있고 더 좋은 반응을 위해서는 0.1∼10%의 원소를 담지시키는 것이 가장 바람직하다.
액상에서 부착·활성화 반응을 통해 원하는 원소가 슬래그 담체에 담지되어 생산된 촉매는 여과하여 감압상태에서 또는 대기중에서 잘 말린 후 200∼400oC 사이, 최적으로는 300oC에서 2시간 공기중에서 소결시킨 후 방냉하여 사용한다.
본 발명에서 사용된 촉매들은 분리 건조 후 400∼500oC에서 소성과정을 통해 재사용이 가능하다. 또한 촉매들은 개질된 성향에 의해 잔류 오존이나 과산화수소 등을 효과적으로 흡수하여 산화에 사용할 수 있는 능력을 지니고 있다.
이하, 본 발명에서 폐수를 처리하는 방법들 중 한 실시 양태에 대하여 상세한 설명은 다음과 같다.
도 1은 본 발명에 따라 제조된 슬래그 촉매와 다양한 산화제를 활용하여 폐수처리장치의 공정도로서 폐수내 존재하는 유기물, 색도, 인 등을 제거한다.
도시된 바와 같이, 폐수처리장치는 내부에 슬래그 촉매(2)가 충진된 반응기(1)와 상기 반응기(1)의 하부에서 충진된 촉매를 지지하는 촉매지지층(3)과 폐수가 저장되는 폐수 저장조(9)와, 산화제가 저장되는 산화제 저장조(7), 폐수와 산화제를 균일하게 혼합시켜 반응기 하부로 공급하는 인-라인 믹서(6)와, 처리된 처리수가 저장되는 처리수조(12) 및 반응기(1)의 촉매층을 재순환시키는 재순환관(4)을 구비한다. 이때, 반응기는 처리되는 물질에 따라 분말 슬러리 반응기, 충진상 반응기, 유동상 반응기 등을 사용될 수 있다.
반응기(1)에 충진된 슬래그 촉매(2;촉매 유동층)는 입상, 분말, 펠렛 등 모든 형태의 촉매를 다 사용할 수 있으며 충진량은 전체 반응기 유동높이의 1/3-1/5정도인 것이 바람직하다. 이것은 반응기 내부의 재순환 흐름으로 인해 상향류 흐름(13)을 가지며 이로인해 촉매유동층(2)이 형성된다.
촉매지지층(3)은 슬래그 촉매의 하부에서 충진촉매를 지지해주는 층으로 잔자갈이나 가넷 등이 사용된다.
재순환관(4)은 충진된 촉매층을 유동시키는 내부 재순환흐름으로 재순환펌프(5)의 구동력으로 순환흐름을 실행시키며 재순환펌프(5)의 유량조절로 촉매유동층 높이를 조절할 수 있다.
폐수 저장조(9)는 처리하고자 하는 대상의 폐수가 저장되며, 폐수 유입펌프(10)로 재순환흐름의 Side Stream으로 주입시킨다.
산화제 저장조(7)는 산화제인 오존(O3), 과산화수소수(H2O2), 산소(O2) 등이 저장되며, 산화제 유입펌프(7)로 인-라인 믹서(6)의 Side Stream에 주입시킨다.
인-라인 믹서(6)는 유입되는 폐수 저장조(9)와 산화제 저장조(7)에 각각 연결되어 유입된 폐수와 산화제를 균일하게 혼합시켜 반응기 하부로 균등하게 유입시키는 인-라인 믹서(6)로 별도의 혼합장치 없이 재순환흐름 라인에 직접 설치하여 사용할 수 있다.
이와같은 폐수처리장치의 흐름을 살펴보면 우선 재순환펌프(5)의 구동력과 재순환관(4)의 내부 재순환흐름으로 촉매유동층(2)이 형성된 상태에서 폐수 저장조(9)와 산화제 저장조(7)에 저장된 처리대상 폐수와 산화제는 인-라인 믹서(6)에서 균일하게 혼합되어 반응기(1)의 하부로 유입되며 촉매유동층(2)을 통과하면서 산화반응을 거쳐 처리되며, 처리된 처리수는 상부의 격막(11)을 거쳐서 처리수조(12)에 저장된다. 이때 격막(11)은 반응기의 상향류의 흐름을 약화시켜서 처리수에 존재할 수 있도 있는 반응생성물 입자를 침전시켜 처리수와 분리하는 역할을 한다. 또한 반응기 상부의 상향류 흐름(13)은 유입폐수가 촉매유동층(2)을 통과하면서 처리된 처리수의 상향류 흐름을 표시한 것이다.
한편, 산화제로서 자외선을 사용하는 경우에는 반응기 내부에 자외선 램프가 부착되거나 또는 반응기의 외부벽면을 투명재질로 제작하고 외부벽면에 자외선 램프를 설치하여 사용할 수 있다.
본 발명을 다음의 실시예로 더욱 상세히 설명한다. 그러나 본 발명이 이들 실시예에만 국한되는 것은 아니다.
<실시예 1> 침출수 처리
도 1과 같은 회분식 반응기인 폐수처리장치에 매립지 침출수를 다음의 시료특성과 같은 조건으로 본 발명의 슬래그 촉매와 오존으로 접촉 산화처리하고, 그 결과를 [표 2]에 나타내었다.
[시료특성]
1 : 침출수 원수
2 : 오존반응 30분, 시료 10L, 오존량 10g/hr, 발생량 5L/min(회분식 실험)
3 : 오존 + 촉매반응 30분, 시료 10L, 오존량 10g/hr, 발생량 5L/min, 촉매량 1.5L(회분식 실험)
4 : 촉매산화 연속실험 24시간 (수리학적 체류시간 2시간)
5 : 촉매산화 연속실험 72시간 (수리학적 체류시간 2시간)
시료 항목 1 2 3 4 5
pH 8.3 8.1 9.7 8.7 8.6
CODCr (mg/L) 806 556 (31%) 478 (40.7%) 212 (73.7%) 236 (70.7%)
BOD5 (mg/L) 59 14.5 (75.4%) 7 (88.1%) 3.8 (93.6%) 4.0 (93.2%)
TOC (mg/L) 481 453 (5.8%) 360 (25.2%) 187 (60.4%) 196 (59.3%)
TIC (mg/L) 125 110 182 175 182
PO4-P (mg/L) 8.0 7.2 (10%) 0.4 (95%) 0.8 (90%) 1.1 (86.3%)
색도 (CU) 2,345 622 (73.4%) 124 (94.7%) 72 (96.9%) 96 (95.9%)
상기 [표 2]에 나타난 결과를 보면 HRT= 2hr의 조건으로 연속으로 침출수를 24시간, 72시간 처리한 결과 유기물 제거율의 경우 1) CODcr 73.7%, 70.7% 2) BOD5 93.6%, 93.2% 3) TOC 60.4%, 59.3%의 매우 좋은 결과를 계속적으로 나타내었다. 이때, TOC농도가 감소하면서 TIC농도가 증가하는 것은 독성유기물질이 무독성 무기물로 전환되어 나타난 결과라고 사료된다.
또한 인처리효율은 90%, 86.3%로 확실히 효과가 있었으며 색도처리 역시 96.9%와 95.9%로 매우 놀라운 처리효율을 보였다.
<실시예 2> 시안폐수 처리
시안폐수에 대해 산화제로서 과산화수소를 몰비 1:1로 주입한 회분식 반응기에 2 g/L의 Fe를 입힌 슬래그 분말촉매를 주입하여 산화처리하고, 그 결과를 [표 3]에 나타내었다. 또한, 비교예로서 슬래그 촉매를 사용하지 않고 과산화수소만으로 처리한 결과를 함께 나타내었다. 이때 반응 pH는 시안폐수 자체 pH인 10 이었고, 상온(20oC), 상압(1atm)하에서 처리하였다.
원수 H2O2만 (t=30분) 촉매+H2O2 (t=10분) 촉매+H2O2 (t=30분) 촉매+H2O2 (t=60분) 촉매+H2O2 (t=120분)
시안농도 (mg/L) 1000 855 (14.5%) 214 (78.6%) 152 (84.8%) 128 (87.2%) 102 (89.8%)
잔류H2O2 (mg/L) 1000 780 82 63 22 18
상기 [표 3]에서 알 수 있듯이 고농도의 시안폐수에 대해 촉매없이 산화제인 과산화수소만으로 처리를 하는 것은 시안제거가 효과적이지 못하며 속도도 매우 느리다. 그러나, 슬래그 촉매와 과산화수소수를 같이 이용하여 처리하면 반응 10분 내로 70%이상의 처리효율을 보였고 잔류 과산화수소도 90%이상 소모하였다. 그리하여 반응시간 30분 처리로 85%의 시안을 처리하고 95%의 과산화수소 소모율을 나타내었으며 60∼120분의 반응시간에서는 87.2∼89.8%의 제거율과 잔류과산화수소율이 98.8∼99.2%로 거의 존재치 않았다.
따라서, 실시예 2에서는 과산화수소만으로 시안을 처리하는 것보다 촉매를 같이 사용하는 것이 처리효율면이나 처리시간면에서 훨씬 효과적이며 처리장치의 용량도 훨씬 작아질 수 있다는 것을 확인할 수 있었다.
<실시예 3> 염색폐수 연속처리
실제 염색폐수에 대해 10L 용량의 충진상 반응기에 Fe를 2%(w/w)로 담지시킨 슬래그 입상촉매를 충진하고 산화제로서 과산화수소를 CODcr에 대해 몰비가 0.4가 되도록 계속 주입한 연속식 실험을 480시간(20일)을 행하여 그 결과를 [표 4]에 나타내었다.(※체류시간; 2시간)
원수 운전시간 24 hr 운전시간 72 hr 운전시간 120 hr 운전시간 360 hr 운전시간 480 hr
CODcr (mg/L) 950 112 (88.2%) 138 (85.5%) 158 (83.4%) 184 (80.6%) 224 (76.4%)
색도 (C.U.) 2500 82 (96.7%) 125 (95%) 188 (92.5%) 235 (90.6%) 288 (88.5%)
잔류H2O2 (mg/L) 380 7.8 9.8 11.2 14.4 18.2
상기 [표 4]에서 알 수 있듯이 120시간(5일)이 지나도 유기물 제거율 83.4%와 색도 제거율 92.5%를 보일 정도로 염색폐수 처리에 매우 효과적이었으며 최종 20일(480시간)간 촉매산화처리를 행한 결과도 유기물 제거율 76.4%와 색도 제거율 88.5%를 보였는데 이는 반응시간 2시간을 고려한다면 매우 탁월한 촉매반응이 장기간에 걸쳐 계속 이루어졌음을 알 수 있었으며, 특히 잔류 과산화수소수율이 4.8%로 나타나 거의 완벽한 산화반응이 수행되었음을 확인할 수 있었다.
<실시예 4>
실시예 3을 실시한 이후 충진된 촉매를 빼내어 400oC의 소성과정을 6시간 거쳐 방냉된 촉매를 재사용하는 실험을 회분식으로 행하였고, 비교예로 촉매를 사용하지 않은 무촉매 실험과 새로운 촉매를 사용한 실험을 동일한 염색폐수를 동일한 조건(HRT=2hr, 2g/L촉매 주입)으로 행하여 그 처리결과를 [표 5]에 나타내었다.
원수 무촉매 재 사용 촉매 새촉매
CODcr(mg/L) 950 790 (16.8%) 178 (81.3%) 120 (87.4%)
색도(C.U.) 2500 1750 (29.2%) 142 (94.3%) 78 (96.9%)
잔류H2O2(mg/L) 380 270 15.8 8.2
상기 [표 5]에 나타난 결과를 보면 촉매를 사용치 않은 경우 매우 미미한 처리효율만을 보였지만 한번 사용된 촉매를 소성하여 재사용한 경우는 기존의 새촉매와 비교하여도 유기물 처리효율이 81.3%에 이를 정도로 재생효율이 좋고, 색도 제거율은 새촉매에 비교해 94.3%의 복원률을 보였는데 이는 산화제인 과산수소수의 잔존율로도 확인할 수 있었다. 그러므로 사용하여 포화되거나 오염된 촉매는 소성과정을 거쳐 재사용하면 매우 높은 재생효율을 나타냄으로서 본 발명에서 제조된 슬래그촉매가 반영구적으로 사용할 수 있는 매우 효과적인 수처리 촉매임을 확인할 수 있었다.
이상에서 살펴본 바와 같이, 본 발명에 따라 제조된 슬래그 촉매는 산화제와 같이 반응시켜 폐수를 처리하면 상온, 상압하에서도 유기물, 색도 및 독성물질을 효과적으로 처리할 뿐만아니라 잔류 오존이나 과산화수소를 제거할 수 있는 장점이 있다.
또한, 버려지는 철강슬래그를 기본 담지체로 사용하기 때문에 폐기물을 재활 용할 수 있는 장점이 있다.
또한, 사용된 산화촉매도 다시 소성과정을 거쳐 재사용하여도 새촉매와 유사한 높은 효율을 갖으로 반 영구적으로 사용할 수 있는 장점이 있다.

Claims (13)

  1. 분말, 입상, 펠렛 중에서 선택한 어느 하나의 타입으로 제조된 철강슬래그 담지체에 전이금속, 알칼리 금속 및 알칼리 토금속 중에서 선택된 어느 하나의 원소 1종 이상을 담지시킨 것을 특징으로 하는 산화촉매.
  2. 제 1 항에 있어서 상기 전이금속, 알칼리 금속 및 알칼리 토금속은 Ru, Al, Sn, Pb, Se, Zn, Fe, Cd, Cr, Mn, Ti, Co, Ba, Sr, Ni, Pd에서 선택한 어느 하나인 것을 특징으로 하는 산화촉매.
  3. 제 1 항에 있어서 상기 철강슬래그는 표면을 주석화합물 0.01-0.03%w/v과 염산용액 0.2-0.8%v/v으로 개질시킨 것을 특징으로 하는 산화촉매.
  4. 제 1 항에 있어서 팔라듐화합물, 인산염화합물, 구연산화합물 중에서 선택한 어느 하나의 화합물을 부착·활성화제로 더 포함하는 것을 특징으로 하는 산화촉매.
  5. 철강슬래그 담지체에 전이금속, 알칼리 금속 및 알칼리 토금속 중에서 선택된 어느 하나의 원소 1종 이상을 담체의 무게비로 0.1~10% 담지시키고 여과하여 감압상태에서 또는 대기중에서 말린 후 300oC에서 2시간 공기중에서 소결시킨 것을 특징으로 하는 산화촉매 제조방법.
  6. 제 5 항에 있어서 상기 철강슬래그는 표면을 주석화합물과 염산용액으로 개질한 후 담지과정시 팔라듐화합물, 인산염화합물, 구연산화합물을 부착·활성화제로 사용하는 것을 특징으로 하는 산화촉매 제조방법.
  7. 내부에 슬래그 촉매가 충진된 반응기와;
    상기 반응기의 하부에서 충진된 촉매를 지지하는 촉매지지층과;
    상기 반응기에 공급되는 폐수가 저장되는 폐수 저장조와;
    상기 반응기에 공급되는 산화제가 저장되는 산화제 저장조와;
    상기 반응기에서 처리된 처리수가 저장되는 처리수조 및
    상기 반응기의 촉매층을 재순환시키는 재순환관을 포함하는 것을 특징으로 하는 폐수처리장치.
  8. 제 7 항에 있어서, 상기 폐수와 산화제를 공급받아 균일하게 혼합시켜 상기 반응기 하부로 공급하는 인-라인 믹서를 더 포함하는 것을 특징으로 하는 폐수처리장치.
  9. 제 7 항에 있어서, 상기 반응기는 분말 슬러리 반응기, 충진상 반응기, 유동상 반응기 중에서 선택한 어느 하나인 것을 특징으로 하는 폐수처리장치.
  10. 제 7 항에 있어서, 상기 반응기는 하부에서 상부로의 순환흐름을 주어서 슬래그 촉매의 유동층을 형성하는 것을 특징으로 하는 폐수처리장치.
  11. 제 7 항에 있어서, 상기 산화제는 과산화수소수, 오존, 산소 중에서 선택한 어느 하나인 것을 특징으로 하는 폐수처리장치.
  12. 제 7 항에 있어서 상기 반응기의 상부에는 격막이 형성된 것을 특징으로 하 는 폐수처리장치.
  13. 제 7 항에 있어서, 상기 반응기 내부에 자외선 램프가 부착되거나 또는 반응기의 외부벽면을 투명재질로 제작하고 외부벽면에 자외선 램프가 부착된 것을 특징으로 하는 폐수처리장치.
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