KR101004777B1 - 마이크로파와 산화제를 이용한 광촉매 수처리방법 및 이를이용한 수처리장치 - Google Patents
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Abstract
본 발명은 마이크로파와 산화제를 이용한 광촉매 수처리방법 및 이를 이용한 수처리장치에 관한 것으로서, 더욱 상세하게는 광촉매를 이용하여 수중의 오염물질을 산화분해시 원수에 산화보조제를 주입하고 마이크로파를 조사함으로써 오염물질의 산화분해반응을 촉진시킬 수 있는 수처리 방법 및 이를 이용한 수처리 장치에 관한 것이다.
본 발명의 수처리 방법은 광촉매를 이용하여 원수 중의 오염물질을 산화분해하는 수처리 방법에 있어서, 원수에 산화제를 주입하는 단계와, 산화제 주입 후 오염물질의 산화분해를 촉진시키기 위해 상기 원수 중으로 마이크로파를 조사하는 단계를 포함한다.
본 발명은 과산화수소와 산소를 주입하여 OH라디칼의 생성률을 높이고, 마이크로파에 의한 가열효과와 함께 오염물질 분자를 진동 및 병진과 회전운동을 시켜 산화분해반응을 더욱 촉진시킬 수 있다.
광촉매, 마이크로파, 자외선, 산화보조제
Description
본 발명은 마이크로파와 산화제를 이용한 광촉매 수처리방법 및 이를 이용한 수처리장치에 관한 것으로서, 더욱 상세하게는 광촉매를 이용하여 난분해성 오염물질을 산화분해시 원수에 산화제를 주입하고 마이크로파를 발생시킴으로써 산화분해반응을 촉진시키는 수처리 방법 및 이를 이용한 수처리 장치에 관한 것이다.
물은 인간의 생명유지와 직결되며 일상생활과 농업, 공업 등의 생산 활동에 있어서도 없어서는 안 될 귀중한 자원 중 하나이다. 지난 30년간 우리나라는 높은 경제성장, 인구증가, 생활수준의 향상으로 물 수요가 크게 증가하였으며, 이를 충족하기 위해 다목적 댐을 건설하는 등 수자원의 양적 확대를 위한 노력을 계속해 왔다.
그러나 현재 우리나라 수자원 문제는 단순히 양적 문제에만 국한되지 않고, 인간과 자연환경, 오염 등을 고려해야 하는 질적인 문제로의 확대가 더욱 절실히 요구되고 있는 상황이다. 이러한 관점에서 오염된 물의 고도처리 및 재사용 기술의 개발은 수질환경개선뿐만 아니라 정화된 물을 재사용할 수 있음으로써 수자원의 양 적 문제 보완할 수 있는 측면에서 그 중요성이 점차 커지고 있다 하겠다.
과학기술의 발달로 다양한 종류의 화학물질이 대량생산 및 사용되어 합성화학물질에 의한 환경오염이 사회적인 문제로 대두되고 있으며, 특히 일반적인 방법으로 처리가 되지 않는 난분해성 물질들에 의한 수질환경오염은 매우 심각하다. 상기와 같은 유해한 난분해성 오염물질을 생물학적 분해가 가능한 형태로 처리하는 기술로 화학적 산화방법과 광산화법이 이용되고 있다.
화학적 산화법은 염소나 오존과 같은 산화력이 강한 물질을 투입하여 오염물질을 처리하는 방법으로 정/폐수 처리에 흔히 사용되고 있다. 특히 정수처리에 있어 염소사용은 살균력 면에서나 경제적인 면에서 가장 우수한 방법이라고 할 수 있지만 염소의 소독과정에서 발암물질인 트리할로메탄 (Trihalomethanes, THMs)이 생성된다는 것을 발견한 이후로 사용을 꺼리는 경향이 생겨났다.
염소에 대안으로 사용된 물질이 오존인데 우선 산화력이 염소에 비해 뛰어나고 THM에 대한 분해 능력이 있으며 용존 산소를 증가시키는 효과가 있는 장점을 가졌다. 그러나 오존은 산화력은 강하나 유기물과 선택적으로 반응하기 때문에 처리하지 못하는 유기물이 잔존하고 폐수 성상에 따라서는 오염물질을 이산화탄소로 완전히 분해시키지 못하고 알데히드(aldehyde)나 브롬산염(bromate)과 같은 부산물을 생성하는 단점이 있다.
그리고 광산화법은 광촉매를 이용하여 난분해성 물질을 분해하는 기술이다.광촉매란 반도체 세라믹의 일종으로 빛(자외선, 파장400㎚이하, 약 3.0eV이상)이 조사되면 그 표면에 강한 산화력을 발생시키는 물질을 말하며, 광촉매는 표면에 자 외선이 조사되면 표면에서 전자가 발생하고 전자가 발생한 자리에 정공이 생긴다. 이 정공과 전자는 각각 강한 산화력과 환원력을 가지고 있어 물분자를 산화시키며 또한 물속의 용존산소를 이용하여 OH 라디칼을 생성한다. 이 OH 라디칼 에너지는 유기물을 구성하는 분자 중에 탄소-탄소, 탄소-질소, 탄소-수소, 산소-수소, 질소-수소 등의 결합 에너지보다 높아 간단히 절단하여 분해시키기 때문에 수중에 녹아 있는 각종 유해한 유기화학물질들을 분해시켜 다양한 분야의 수질환경정화에 적용되고 있다.
그러나 광촉매를 이용한 수처리는, 기상반응에 비교하여 분해대상 유기물의 농도가 높아 저농도에 유리한 광촉매반응에 불리하고, 친수/소수성물질이 혼합된 상태가 많아 반응물의 광촉매표면에 흡착이 용이하지 않고, 오염수가 탁하여 광의 투과성이 낮아 광촉매의 여기가 곤란하다는 문제점이 있다. 그리고 광촉매반응으로 분해가 어려운 물질이 있고, 수중에서는 자외선을 공급하기가 어렵고, 수중에서는 미량만이 함유된 용존산소를 이용하기 때문에 대기오염정화 쪽보다 주목을 받지 못한 실정이다.
또한, 최근에는 광촉매를 적용하여도 수질오염물질이 다양해지면서 난분해성물질들은 완전분해가 되지 않거나 분해속도가 늦어지는 문제점이 나타나고 있다. 따라서 수처리에 광촉매를 효과적으로 이용하기 위해서는 산화분해력을 향상시킬 수 있는 다양한 부가 기술을 필요로 하고 있다.
본 발명은 상기의 문제점을 개선하기 위해 창출된 것으로서, 기존의 광촉매를 이용한 오염물질의 분해시 마이크로파를 조사하여 산화분해반응을 촉진시킬 수 있는 수처리 방법과 이를 이용한 수처리 장치를 제공하는 데 그 목적이 있다.
본 발명의 다른 목적은 오염된 원수 중에 산화제를 주입하여 OH라디칼의 생성을 높여 오염물질의 분해능력을 더욱 향상시킬 수 있는 수처리 방법과 이를 이용한 수처리 장치를 제공하는 데 있다.
상기의 목적을 달성하기 위한 본 발명의 수처리 방법은 광촉매를 이용하여 원수 중의 오염물질을 산화분해하는 수처리 방법에 있어서, 원수에 산화제를 주입하는 단계와; 상기 산화제 주입 후 오염물질의 산화분해를 촉진시키기 위해 상기 원수 중으로 마이크로파를 조사하는 단계;를 포함하는 것을 특징으로 한다.
상기 산화제는 산소 또는 과산화수소인 것을 특징으로 한다.
상기 마이크로파의 주파수는 1 내지 300GHz인 것을 특징으로 한다.
그리고 상기의 목적을 달성하기 위한 본 발명의 수처리 장치는 내부에 일정한 크기의 공간을 가지는 쳄버와; 상기 쳄버의 내부에 설치되며 원수가 연속적으로 유입되어 오염물질이 분해되어 배출되는 광투과성 소재의 반응기와; 상기 반응기와 연결되는 원수공급관상에 설치되어 원수를 설정된 유량으로 상기 반응기의 내부로 순환공급시키는 펌프와; 상기 반응기의 내부에 충전되며 표면에 광촉매 코팅층이 형성된 광촉매볼과; 상기 쳄버의 내부로 마이크로파를 생성시켜 상기 오염물질의 산화분해를 촉진시키는 마그네트론과; 상기 쳄버의 내부에 설치되어 상기 광촉매볼을 광활성화시키기 위한 자외선램프와; 상기 반응기로 유입되는 원수 중에 산소 또는 과산화수소를 공급하기 위한 산화제공급장치;를 구비하는 것을 특징으로 한다.
상술한 바와 같이 본 발명의 수처리 방법 및 이를 이용한 수처리 장치는 과산화수소와 산소를 주입하여 OH라디칼의 생성률을 높여 산화분해반응을 촉진시킬 수 있다.
또한, 광촉매에 의한 오염물질의 산화분해 반응시 마이크로파를 조사하여 가열효과와 함께 오염물질 분자를 진동 및 병진과 회전운동을 시켜 산화분해반응을 더욱 촉진시킬 수 있다.
그리고 광촉매시스템에 단지 과산화수소와 산소가스를 첨가할 경우에는 분해반응의 촉진효과는 미미하지만, 마이크로파가 같이 조사되면 이들 분자들이 여러 형태로 운동되어 보다 활발하게 분해반응에 참가하여 오염물질을 보다 효과적으로 고속 처리할 수 있다.
이하, 첨부된 도면을 참조하면서 본 발명의 바람직한 실시 예에 따른 수처리방법과 수처리 장치에 대해서 상세하게 설명한다.
도 1은 본 발명의 일 실시 예에 따른 수처리 장치의 구성을 나타내는 단면도이고, 도 2 내지 도 7은 메틸렌블루수용액의 분해실험결과를 나타내는 그래프들이 다.
도 1을 참조하면서 본 발명의 일 실시 예에 따른 수처리 장치(10)에 대해서 설명한다.
수처리 장치는 크게 쳄버(30)와, 반응기(20)와, 펌프(70)와, 광촉매볼(25)과, 마그네트론(40)과, 자외선램프(50)와, 산화제공급장치(60)를 구비한다.
상술한 바와 같이 구성된 본 발명에 따른 수처리장치(10)는 주로 하수처리시설 등에서 오폐수 중의 오염물질을 산화분해처리하기 위해 사용되는 데 이러한 수 처리장치(10)를 구성요소 별로 상세하게 설명하면 다음과 같다.
반응기(20)는 쳄버(30)의 내부에 설치되어 원수 중의 오염물질이 분해처리된다. 반응기(20)는 내부에 일정한 크기의 공간을 가지는 원통형의 형상으로 광이 투과될 수 있는 석영 재질로 형성된다. 반응기(20)의 일측은 오폐수 등의 원수가 유입되는 원수공급관(21)과 연결되고 타측은 분해처리된 처리수가 배출될 수 있도록 배출관(23)이 연결된다.
본 발명에 적용되는 반응기(20)는 일정 유량으로 원수가 계속적으로 유입되어 처리수가 배출되는 연속흐름을 가지는 반응기로 구성된다. 따라서 반응기(20)의 내부로 유입되는 원수는 반응기 내에서 체류시간 동안 반응되어 배출된다. 그리고 원수공급관(21)에는 원수저장조(80)에 저장된 원수를 설정된 유량으로 순환시키기 위한 유량펌프(70)가 설치된다.
반응기(20)의 내부에는 광촉매볼(25)이 충전된다. 광촉매볼(25)은 표면에 광촉매가 코팅된 구조로서 자외선광에 활성화되어 수중의 오염물질을 산화분해처리한 다. 광촉매는 자외선광에 의해 강력한 산화 환원 능력을 갖는 물질로서, 광촉매로 사용할 수 있는 것으로는 ZnO, CdS, WO3, TiO2 등이 있다. 이 중 ZnO와 CdS는 빛을 흡수함으로써 촉매 자신이 빛에 분해되는 단점을 갖고 WO3은 특정물질에 대해서만 광촉매로서 효율이 좋고 그 외에는 효율이 이산화티타늄만큼 좋지 않다.
반면에 이산화티타늄은 빛을 받아도 자신은 변화시키지 않아 반영구적으로 사용할 수 있다. 또한 이산화티타늄은 여기전자가 갖는 환원력보다도 정공이 갖는 산화력이 대단히 세다. 정공의 에너지 위치는 전위로 나타내면 수소기준 전위로 약 +3 V로서 염소(Cl2)의 1.36 V와 오존(O3)의 2.07 V에 비하여 훨씬 높은 산화력을 가져 강력한 살균력과 유기물 분해능력을 갖는다. 따라서 광촉매로서 이산화티타늄( TiO2 )을 이용하는 것이 바람직하다.
이산화티타늄 광촉매는 자외선광이 조사되면 전자, 전공대가 형성되어 강한 산화력을 가지는 하이드록시 라디칼(-OH)과 슈퍼옥사이드를 생성하고 하이드록시 라디칼과 슈퍼 옥사이드가 유기화합물을 산화 분해시켜 물과 탄산가스로 변화시킨다. 이런 원리로 수중의 오염물질을 산화 분해시켜 무해한 물과 탄산가스로 변화시키고 수중의 오염물질인 유기화합물을 분해시킨다. 또한 세균이나 바이러스도 광촉매의 강한 산화작용에 의해 산화분해되어 살균된다.
상기의 광촉매볼(25) 대신에 광촉매 분말을 원수 중에 현탁시켜 사용할 수 있으마 반응 후 회수가 어렵다는 문제점이 있으므로 광촉매볼(25)을 사용하는 것이 바람직하다.
쳄버(30)는 내부에 반응기(20)가 설치되어 반응기(20)로 마이크로파와 자외선광이 조사된다. 따라서 쳄버(30)의 내부로 마이크로파를 생성시키기 위해 전원공급기(미도시)로부터 전원을 공급받아 마이크로파를 발생시키는 마그네트론(60)이 쳄버(30)의 측면에 설치된다. 마그네트론(60)에서 발생된 마이크로파는 도파관을 통해 쳄버 내부의 반응기측으로 전달될 수 있다.
마그네트론(60)에서 발생되는 마이크로파는 1,000MHz 내지 300GHz의 주파수를 가진다. 상기의 마이크로파에 의해서 물 분자가 1초간 약 24억5000만 회의 분자 배향에 의한 회전운동을 일으키며 이때 분자 간의 마찰열이 발생하는데 이때의 열효과와 함께 오염물질 분자를 진동 및 병진과 회전운동을 시켜 광촉매에 의한 산화분해반응을 촉진시킨다.
그리고 상기 광촉매볼(20)의 광촉매 코팅층을 광활성화시키기 위한 자외선램프(50)가 챔버(50)의 내부에 하나 이상이 설치된다. 자외선 램프(50)는 쳄버(30)의 내측에 홀더(55)에 의해 고정 장착된다.
본 발명에 이용되는 자외선 램프(50)로는 무전극식을 이용하는 것이 바람직하다. 이는 마이크로웨이브가 조사되는 쳄버(30) 내에서 전극식 자외선 램프를 사용하는 것은 어렵기 때문이다. 무전극식 자외선 램프(50)는 진공관의 내부에 전극을 형성하지 않고 외부에서 고주파를 조사시킴으로써 자외선이 방출되는 원리를 이용하는 것이다. 즉 고밀도의 마이크로파 전기장 내에 설치된 램프(50)는 진공관 내부에 충전된 수은 및 아르곤 등의 기체분자가 여기되어 방전을 일으켜 자외선을 방사하게 된다.
상기의 무전극식 자외선 램프(50)를 이용함으로써 마이크로파를 이용하는 본 발명의 구성이 용이할 뿐만 아니라 전극식 자외선 램프에 비해 전극부분에서 발생하는 열로 인한 손실을 방지하고 수명을 반영구적으로 유지시킬 수 있는 장점을 제공한다.
산화제공급장치(40)는 반응기로 유입되는 원수 중에 산화제를 공급하기 위한 것으로, 바람직하게 산화제로는 과산화수소나 산소를 이용한다. 산화제공급장치(40)는 원수공급관(21)과 연결되는 산화제공급관(43)과, 산화제 공급관(43)과 연결되는 과산화수소 및 산소저장탱크(45)(47)를 구비한다. 또한 산화제공급관(43)에는 공급되는 산화제를 단속하기 위한 밸브(49)들이 설치된다.
저장탱크(45)(47)에 저장된 과산화수소나 산소가 산화제공급관(43)을 통하여 원수공급관(21)에 공급되면 원수 중에 용해된다. 산소나 과산화수소는 원수 중의 용존산소량을 높여 광촉매의 산화반응시 OH라디컬의 생성률을 높임으로써 분해반응을 촉진시킨다.
뿐만 아니라 과산화수소나 산소의 첨가에 의해 마이크로파에 의한 분해 촉진 효과와 함께 상호 상승작용을 유도하여 더한층 높은 오염물질의 분해 능력을 갖는다.
이하, 실시 예 및 실험 예를 통하여 본 발명을 설명하고자 한다. 다만, 하기의 실시 예는 본 발명을 구체적으로 설명하기 위한 것으로, 본 발명의 범위를 하기의 실시 예로 한정하는 것은 아니다.
(실시예)
메틸렌블루 수용액을 이용하여 본 발명의 수처리방법에 의한 분해능력 실험을 수행하였다. 수처리 장치로는 전자레인지, 마이크로파를 공급하는 마그네트론, 자외선램프, 반응기, 유량펌프, 항온조, 가스공급부로 구성된 장치를 이용하였다.
메틸렌블루 수용액은 전자레인지 내부에 설치된 석영반응기를 통과하면서 마이크로파와 자외선광이 동시에 조사되도록 하였다. 이때 마이크로파가 조사되는 반응수용액은 꾸준히 온도가 증가하여 일정한 반응온도에서 실험을 수행하기가 어려우므로 일정한 반응온도를 위해 자동으로 온도가 조절되는 항온조에 스테인레스제 용기를 설치하여 반응수용액을 저장하고, 이를 롤러펌프를 이용하여 반응기에 순환 공급하면서 반응온도를 25℃로 유지하였다. 그리고 반응기로 유입되는 메틸렌블루수용액에 산소와 과산화수소를 첨가하기 위해 3way valve와 가스유량조절장치를 이용하였다.
마그네트론은 한국 고주파 응용기기에서 의뢰 제작하였으며, 사용 주파수는 2450MHz (파장λ=122.45mm)이며, 최대 파워용량이 1kW였다.
광촉매반응이 일어나는 반응기(길이 250mm, 외경 32mm)는 석영으로 제작하여 사용하였으며, 석영반응기의 내부에는 광촉매볼(φ8mm)을 충진하였다. 광촉매볼에 코팅된 광촉매로는 평균 particle size가 25 nano 이며 조성는 Anatase 70%와 Rutile 30%로 구성된 Degussa사의 P-25를 구입하여 사용하였다.
자외선램프는 4Watt UV-A lamp 3개를 전자렌지 내측에 설치하였다. 그리고 메틸렌블루 수용액은 초기농도 9.6mg/L, 총 부피 700ml, 순환유량 400ml/min이고, 메틸렌 블루의 농도는 분광광도계(Biochrom)를 이용하여 파장 665 nm에서 측정된 흡광도로부터 계산되어 분해속도를 측정하였다.
<실험예1: 마이크로파의 세기에 따른 분해속도>
마이크로파의 세기에 따른 메틸렌블루 분해실험결과를 살펴보기 위해 0.2kW, 0.4kW, 0.6kW, 0.8kW 조건에서 각각 180분 동안 실험하여 도 2에 나타내었다.
도 2 그래프의 횡축은 분해반응시간을 나타내고, 종축은 일정시간 분해반응이 진행된 후에 메틸렌블루수용액의 흡광도를 분광광도계로 측정하여 농도로 환산하여 구한 값을 나타낸 것이다. 중축의 값은 측정농도/초기농도(C/C0)에 ln을 취하여 회귀분석을 한 것이다.
도 2의 결과 마이크로파의 세기가 강할수록 분해가 빨리 일어남을 알 수 있다. 이는 기존의 광촉매시스템에 추가로 마이크로파를 조사함으로써 가열효과와 함께 오염물질 분자를 진동/병진/회전운동을 시켜 산화분해반응을 촉진시킴을 알 수 있다.
<실험예2: 순환유속에 따른 분해속도>
반응수용액의 순환유속이 분해반응속도에 미치는 영향을 검토하였다. 실험은 Microwave 0.4kW 에서 순환유속을 각각 200ml/min, 300ml/min, 400ml/min변화시키면서 메틸렌블루수용액의 분해속도를 측정하여 그 결과를 도 3에 나타내었다. 순환유속이 증가할수록 분해속도가 증가하는 경향을 나타내고 있다. 이러한 결과는 유량이 증가함에 따라 난류가 형성되어 광촉매와의 접촉 기회가 증가하기 때문으로 보인다.
<실험예3: 과산화수소 첨가에 따른 분해속도>
광촉매시스템에 마이크로웨이브를 부가하면서 메틸렌블루수용액을 분해할 때 과산화수소수의 첨가효과를 도 4에 나타내었다. 과산화수소를 첨가하지 않은 경우와 5ml, 10ml, 15ml를 각각 첨가하여 120분간 실험하였다.
실험 결과 과산화수소를 첨가하지 않았을 때보다 첨가하였을 경우 분해효율이 훨씬 향상되었으며, 과산화수소 첨가량이 증가할수록 분해속도가 증가함을 알 수 있다. 이 실험을 통하여 과산화수소수의 첨가량이 증가할수록 분해속도가 증가하는 것은 첨가된 과산화수소수가가 분해반응에 직접 참여하는 것으로 판단되며, 대기 중과는 달리 산소를 미량의 용존산소에만 의존하는 수처리에서는 과산화수소수 같은 산화제가 분해효율을 향상시키는 큰 효과가 있음을 알 수 있다.
<실험예4: 산소 첨가에 따른 분해속도>
마이크로파 세기가 0.4Kw와 0.8Kw에서 각각 O2 가스의 유량을 300mL/min, 500mL/min, 800mL/min으로 변화시키면서 메틸렌블루수용액의 분해실험을 수행한 결과를 도 5에 나타내었다.
실험 결과 마이크로파 세기가 0.4Kw보다는 0.8Kw에서 역시 반응속도가 높았으며, 또한 O2의 유량이 클수록 메틸렌블루 분해효율이 증가함을 나타내었다. 이 실험을 통하여 산소가스의 첨가량이 증가할수록 분해속도가 증가하는 것은 첨가된 산소가스가 분해반응에 직접 참여하는 것으로 판단되며, 이때 또한 마이크로웨이브가 반응촉진에 기여하는 것을 생각할 수가 있다.
<실험예4>
광촉매시스템에서 과산화수소를 주입한 후 마이크로파를 조사하는 경우 각 기술들이 상호 복합적으로 상승작용을 갖는지 비교 검토하기 위하여 여러 조건에서 메틸렌블루수용액의 분해실험을 하여 그 결과를 도 6 및 도 7에 나타내었다.
도 6에서 ▲는 광촉매볼 없이 메틸렌블루수용액에 과산화수소수 100cc를 첨가하고 마이크로파를 부가하였을 때의 분해속도를 나타낸 것이고, ▼는 과산화수소수의 첨가 없이 광촉매볼과 마이크로파를 이용했을 때의 분해속도를 나타낸 것이고, ●는 메틸렌블루수용액에 과산화수소수 5mL를 첨가하고 광촉매와 마이크로웨이브를 이용했을 때의 분해속도를 나타낸 것이다.
도 6의 결과로부터 광촉매시스템에 단지 과산화수소를 첨가할 경우에는 미약한 효과가 있지만, 마이크로웨이브가 같이 조사되면 분해속도가 급격히 증가하는 것을 알 수 있다.
메틸렌블루수용액에 과산화수소를 첨가하여 마이크로파를 조사하거나 과산화수소의 첨가 없이 광촉매와 마이크로파만을 이용하는 경우에는 분해속도가 낮은 것을 알 수 있다. 그러나 광촉매와 함께 마이크로파를 이용하는 경우 과산화수소수를 미량인 5mL만을 첨가하여도 현저히 높은 분해속도를 나타내고 있다.
그리고 도 7의 그래프에서 ■는 산소는 첨가하지 않고 광촉매볼과 마이크로파를 이용하였을 때의 분해속도이고, ●는 마이크로파는 부가하지 않고 광촉매볼과 산소를 첨가했을 때의 분해속도이고, ▲는 광촉매볼과 마이크로파를 동시에 이용하고 산소를 첨가한 경우의 분해속도이다.
도 7의 결과로부터 광촉매시스템에 산소만을 첨가하거나, 광촉매시스템에 마 이크로파만을 조사할 경우에는 미약한 효과가 있지만, 산소를 첨가하고 광촉매시스템과 마이크로웨이브를 같이 이용하면 분해속도가 급격히 증가하였다.
상기의 실험 결과로부터 본 발명의 수처리 방법에 의하면 광촉매시스템에 추가된 마이크로파와 과산화수소는 상호 상승작용에 의해 증폭된 분해능력을 발휘함을 알 수 있다. 이러한 강력한 분해능력은 난분해성 수질오염물질을 보다 효과적으로 고속으로 처리할 수 있다.
이상, 본 발명은 도면에 도시된 일 실시 예를 참고로 설명되었으나 이는 예시적인 것에 불과하며, 당해 기술 분야에서 통상의 지식을 가진 자라면 이로부터 다양한 변형 및 균등한 실시 예가 가능하다는 점을 이해할 것이다.
따라서 본 발명의 진정한 보호 범위는 첨부된 등록청구범위에 의해서만 정해져야 할 것이다.
도 1은 본 발명의 일 실시 예에 따른 수처리 장치의 구성을 나타내는 단면도이고,
도 2 내지 도 7은 메틸렌블루수용액의 분해실험결과를 나타내는 그래프들이다.
<도면의 주요부분에 대한 부호의 설명>
20: 반응기 25: 광촉매볼
30: 쳄버 40: 산화제공급장치
50: 자외선램프 60: 마그네트론
70: 펌프
Claims (4)
- 광촉매를 이용하여 원수 중의 오염물질을 산화분해하는 수처리 방법에 있어서,광촉매 코팅층이 형성된 광촉매볼이 내부에 충전된 석영재질의 반응기를 쳄버의 내부에 설치한 후 상기 반응기 내부로 원수를 유입시키면서 상기 원수에 산화제를 주입하는 단계와;상기 원수 중에 포함된 오염물질의 산화분해를 촉진시키기 위해 상기 쳄버의 내부로 마이크로파를 생성시켜 상기 쳄버의 내부에 설치된 자외선램프로부터 자외선을 방출시킴과 동시에 상기 반응기 내부를 흐르는 원수에 마이크로파를 조사하는 단계;를 포함하는 것을 특징으로 하는 수처리 방법.
- 제 1항에 있어서, 상기 산화제는 산소 또는 과산화수소인 것을 특징으로 하는 수처리 방법.
- 제 1항에 있어서, 상기 마이크로파의 주파수는 2.45GHz인 것을 특징으로 하는 수처리 방법.
- 내부에 일정한 크기의 공간을 가지는 쳄버와;상기 쳄버의 내부에 설치되며 원수가 연속적으로 유입되어 오염물질이 분해되어 배출되는 석영재질의 반응기와;상기 반응기와 연결되는 원수공급관상에 설치되어 원수를 설정된 유량으로 상기 반응기의 내부로 순환공급시키는 펌프와;상기 반응기의 내부에 충전되며 표면에 광촉매 코팅층이 형성된 광촉매볼과;상기 쳄버의 내부에 설치되어 상기 광촉매볼을 광활성화시키기 위한 자외선을 방출하는 자외선 램프와;상기 반응기로 유입되는 원수 중에 산소 또는 과산화수소를 공급하기 위한 산화제공급장치와;상기 원수 중에 포함된 오염물질의 산화분해를 촉진시키기 위해 상기 쳄버의 내부로 마이크로파를 생성시켜 상기 쳄버의 내부에 설치된 자외선램프로부터 자외선을 방출시킴과 동시에 상기 반응기 내부를 흐르는 원수에 마이크로파를 조사하는 마그네트론;을 구비하는 것을 특징으로 하는 수처리 장치.
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