KR101376048B1

KR101376048B1 - 전기 화학적 방법에 의한 페레이트 제조 방법 및 그 장치

Info

Publication number: KR101376048B1
Application number: KR1020120034437A
Authority: KR
Inventors: 권재현; 김형성; 김일규; 임수빈; 최근표; 이다빈; 김영도
Original assignee: 김형성; 인제대학교 산학협력단
Priority date: 2012-04-03
Filing date: 2012-04-03
Publication date: 2014-03-18
Also published as: KR20130112217A

Abstract

본 발명은 전기 화학적 방법에 의한 페레이트 제조 방법 및 그 장치에 관한 것으로서, 보다 상세하게는 수질 처리를 위해서는 산화력이 높을 뿐만 아니라 환경친화적이며 응집제로서의 기능이 우수한 산화제가 요구되는 바, 본 발명은 전기화학적 방법에 의해서 산화력과 응집력이 우수한 페레이트를 제조하는 방법 및 제조하는 장치에 관한 것이다.
본 발명의 전기 화학적 방법에 의한 페레이트의 제조 방법은 반응조 중앙에 Fe 전극을 설치하여 (+) 전원에 연결하고, 상기 Fe 전극 양쪽에 DSA 전극을 설치하여 (-) 전원에 각각 연결하여 하나의 양극과 두개의 음극으로 구성하고, 전해질 유입관(50)을 통해 염기성 전해질이 공급되며, 반응에 의해 제조된 페레이트가 상부측에 형성된 전해질 유출구(60)를 통해 배출되는 연속식 반응에 의해서 제조된다. 또한 본 발명은 상기 양극과 상기 음극 사이에는 양이온 교환막(30)을 설치하여 생성되는 페레이트 농도를 높이는 내용을 특징으로 하는 격막식 전기 화학적 방법에 의한 페레이트의 제조방법을 포함한다.

Description

전기 화학적 방법에 의한 페레이트 제조 방법 및 그 장치{FERRATE SYNTHESIS METHOD AND APPARATUS BY ELECTROCHEMICAL METHOD}

본 발명은 전기 화학적 방법에 의한 페레이트 제조 방법 및 그 장치에 관한 것으로서, 보다 상세하게는 수질 처리를 위해서는 산화력이 높을 뿐만 아니라 환경친화적이며 응집제로서의 기능이 우수한 산화제가 요구되는 바, 본 발명은 전기화학적 방법에 의해서 산화력과 응집력이 우수한 페레이트를 제조하는 방법 및 제조하는 장치에 관한 것이다.

일반적으로 페레이트(ferrate, 철산염)는 FeO₄ ^2-의 분자식을 가지며, ‘4’개의 동일한 산소(O)원자가 중앙의 철(Fe) 원자에 공유결합되어 있는 사면체(tetrahedral) 구조로 되어 있다. 페레이트(ferrate)는 Na₂FeO₄(s), K₂FeO₄(s), Ba₂FeO₄(s), Ag₂FeO₄(s)등 다양한 종류의 염(salt) 형태로 존재할 수 있는데, 이들 중 K₂FeO₄(s), Na₂FeO₄(s)가 쉽게 제조될 수 있고, K₂FeO₄(s)가 염 형태로 안정하기 때문에 현재 가장 널리 사용되고 있다.

페레이트(Ferrate, FeO₄ ^2- _,철산염), 하이포아염소산염(hypochlorite, ClO^-), 오존(ozon, O₃), 과산화수소(hydrogen peroxide, H₂O₂), 망가니즈산염(MnO₄ ^-)은 수용액상에서 우수한 산화력을 갖는 산화제들이다. 이들 중 특히, 페레이트(Ferrate)는 다른 산화제에 비하여, 산성영역에서 가장 높은 산화력을 가지나(환원전위= 2.20V), 염기성 영역으로 갈수록 그 산화력이 감소하여 선택적 산화반응의 특성을 나타낸다. 페레이트(Ferrate)와 유사한 구조를 갖는 망가니즈산염(Permanganate, MnO₄ ^2-)와 비교하여 볼 때, 페레이트(Ferrate)는 그 산화력이 높을 뿐만 아니라 환경친화적이며 응집제로서의 기능도 더 우수하다고 볼 수 있다.

최근 연구에 의하면, 페레이트(Ferrate)는 수용액 상에서 산-염기 반응을 통해, 총 ‘4’가지의 종(H₃FeO₄ ⁺, H₂FeO₄, HFeO₄ ^-및 FeO₄ ^2-)으로 존재하는 것으로 알려졌다. 용액의 pH에 따른, 이들 페레이트(Ferrate) 이온이 상대적으로 안정하게 존재하는 것으로 알려진 pH7 이상의 영역(염기성)에서는 대부분의 페레이트(ferrate)가 HFeO₄ ^- 및 FeO₄ ^2-의 종들로 존재하게 된다.

페레이트를 제조하는 방법으로 건식 방법(dry oxidation)과 습식 방법(wet oxidation)이 널리 사용되고 있다.

건식 방법(dry oxidation)은 다양한 철산화물을 포함한 무기물을 강알칼리와 산소가 흐르는 조건에서 가열(heating) 및 융해(melting)에 의해 생성하는 방법이다. 이러한 건식 방법(dry oxidation)에 의한 페레이트 제조는 수행되는 합성 공정의 온도가 매우 높은 온도에서 수행됨으로, 폭발의 위험성이 존재하여 매우 위험하고 어렵다는 단점이 있다.

습식 방법(wet oxidation)은 산화제로 차아염소산과 염소를 사용하고 강알칼리조건에서 Fe(Ⅲ)염의 산화에 의해 생성하는 방법이다. 이러한 습식(wet oxidation) 방법은 고체 생산물을 얻기 위해서 세척과 건조가 필요하며, K₂FeO₄(s)를 조제하기 위해서 많은 노력이 필요하며, 최종용액으로부터 고체 산물을 분리시키는 것 또한 어렵다는 단점이 있다.

한편, 산화와 응집은 수처리 영역에서 매우 중요한 두 공정이다. 현재까지 오염된 물을 처리하기 위한 다양한 산화제와 응집제가 개발, 연구되어 왔으며, 그 중 일부는 실제 수처리 현장에 널리 사용되고 있다. 현재 국내외에서 많이 사용되고 있는 산화제는 염소, 이산화염소(ClO₂), 과산화수소(H₂O₂), 하이포염소산염(NaOCl), 오존(O₃), 광촉매 및 펜톤 산화 등이 있다. 하지만 상기 산화제들은 선택적 pH 조건 반응에서 한정되어 있으며 또한 일부 산화제는 초기 조건에서부터 일부 반응부산물에 이르기까지 해로운 물질이거나 부산물을 생성하기도 하며 취급 및 관리가 불편하기도 하였다.

따라서, 수처리에 산화제로 사용될 수 있는 안전하고 친환경적인 새로운 방식의 페레이트 제조 방법 및 장치에 대한 연구의 필요성이 대두된다.

본 발명은 상기의 문제점을 해결하기 위한 것으로서, 본 발명의 목적은 종래의 페레이트 제조공정의 문제점을 개선하여, 생산단가를 줄이고, 보관 및 관리상의 문제를 개선하여 현장에서 필요시마다 페레이트를 생산하여 짧은 시간내에 오염물질 처리 공정에 이용될 수 있는, 고농도의 페레이트를 생성하는 방법 및 장치를 제공하는 것이다.

본 발명의 목적은 이상에서 언급한 목적으로 제한되지 않으며, 언급되지 않은 또 다른 목적들은 아래의 기재로부터 명확하게 이해될 수 있을 것이다.

본 발명은 상기의 목적을 달성하기 위한 것으로서, 본 발명의 전기 화학적 방법에 의한 페레이트의 제조 방법은 반응조 중앙에 Fe 전극을 설치하여 (+) 전원에 연결하고, 상기 Fe 전극 양쪽에 DSA 전극을 설치하여 (-) 전원에 각각 연결하여 하나의 양극과 두개의 음극으로 구성하고, 전해질 유입관(50)을 통해 염기성 전해질이 공급되며, 반응에 의해 제조된 페레이트가 상부측에 형성된 전해질 유출구(60)를 통해 배출되는 연속식 반응에 의해서 제조된다.

바람직한 실시예에 따르면, 상기 양극과 상기 음극 사이에는 양이온 교환막(30)이 형성된다.

바람직한 실시예에 따르면, 상기 양이온 교환막의 하부에는 전해질이 순환하기 위한 전해질 이동통로(40)가 형성된다.

바람직한 실시예에 따르면, 상기 염기성 전해질은 NaOH이 사용된다.

본 발명의 바람직한 실시예에 따른 전기 화학적 방법에 의한 페레이트의 제조 장치는, (+) 전원에 연결된 Fe 전극(12)이 설치되는 양극 산화조(10); 상기 양극 산화조의 양단에 설치되되, 각각에는 (-) 전원이 연결된 DSA 전극(22)이 설치되는 음극 산화조(20); 상기 양극 산화조와 음극 산화조 사이에 각각 설치되는 양이온 교환막(30); 상기 양극 산화조 하부에 전해질 유입을 위한 전해질 유입구(50); 및 상기 양극 산화조 상부측에 생성된 페레이트 수용액 배출을 위한 전해질 유출구(60); 를 포함한다.

바람직한 실시예에 따르면, 상기 양극 산화조와 상기 음극 산화조를 전해질이 순환할 수 있도록 전해질 이동통로(40)가 하부측에 형성된다.

본 발명에 따르면, 전기 화학적 방법에 의해 제조된 페레이트는 안전하고 친환경적인 방식으로 제조가능하며, 수처리 시스템의 한 공정으로 수처리 현장에 페레이트 제조 장치를 직접 설치하여 페레이트(Ferrate)의 생산 즉시 처리공정에 투입하는 현장용 온라인 페레이트(Ferrate) 수처리 시스템의 제작 및 운전의 기초 자료로 활용될 수 있다.

특히, 전국적으로 시행된 4대강의 수질오염총량관리로 인해 하수처리장의 방류수 수질기준이 대폭 강화되고 있는 현실에 대비할 수 있는 간편하고 환경 친화적인 녹색기술로서 활용될 수 있다.

산업공정 부산물을 이용하여 수처리 산화제인 페레이트(Ferrate)를 생산함으로써, 산업폐기물의 재이용/활용 측면에서 친환경적이며, 페레이트(Ferrate)를 이용한 처리공정의 부산물 또한 3가 철염으로 수처리시 응집제로 활용이 된다.

전기 산화법에서 음극에서 생성되는 수소가스를 에너지로 재이용하는 연구에도 활용될 수 있다. 하수슬러지의 살균작용과 악취제거에 페레이트(Ferrate)를 활용하면 퇴비, 토양살포, 성토재 등으로 하수슬러지의 재활용이나 육상처분이 가능해져 이에 관한 연구나 기술개발에 활용이 가능할 것으로 기대된다.

도 1은 본 발명의 바람직한 실시예에 따른, 산화 반응조의 개략도.
도 2는 본 발명의 바람직한 실시예에 따른, 격막식 산화조의 사시도.
도 3은 본 발명의 바람직한 실시예에 따른, 격막식 산화조의 단면도.

본 발명은 종래의 건식 방법 및 습식 방법이 아니라, 새로운 방식 즉, 전기 화학적 방법에 의해서 페레이트를 제조하고, 제조된 페레이트를 수처리에 이용하여 산화력이 높을 뿐만 아니라 환경친화적이고 응집제로서 우수한 성능을 얻고자 개발되었다.

본 발명에서의 전기 화학적 방법에 의한 페레이트의 제조방법 및 그 장치에 대해서 설명하기로 한다.

전기 화학적 방법은 산화조를 구성함에 있어, 내부에 격막이 없이 하나의 산화조 내에 음극과 양극을 배치하고 전기 화학적 방법으로 페레이트 염을 제조하는 무격막식 산화조와, 음극 산화조와 양극 산화조를 별도로 구비하고 음극 산화조와 양극 산화조 사이에 격막을 구비하여 페레이트 염을 제조하는 격막식 산화조가 사용된다.

무격막식 산화조 및 격막식 산화조는 전기-화학적 방법으로 페레이트(Ferrate) 조제의 중요한 기초는 아래와 같으며 철(Fe)을 양극으로 사용하고 음극을 DSA(불용성) 전극을 사용하여 용해시킨 후, 전해질로 높은 농도의 NaOH를 사용하면 FeO₄ ^2-의 형태로 산화된다. 전해질은 염기성 전해질로서 KOH, NaOH 등이 사용될 수 있으나, NaOH가 사용될 경우에 동일한 조건에 KOH에 비하여 3배 정도의 높은 페레이트 생성 효율을 나타내었다. 따라서, 바람직하게는 전해질로서 NaOH이 사용된다.

- 양극 반응 : Fe + 8OH^-→ FeO₄ ^2- + 4H₂O + 6e

- 음극 반응 : 2H₂O → H₂+ 2OH^-- 2e

- 전체 반응 : Fe + 2OH^-+2H₂O → FeO₄ ² ^- + 3H₂

전류 밀도, 양극의 구성, 전해질의 농도 및 형태는 Ferrate 생산품의 효율에 상당한 영향을 준다.

본 발명에서는 전기-화학적 페레이트(ferrate) 조제를 위해 직류전류(D.C)를 사용하였으며, 양 전극은 순도 99.95%의 순수 철(Fe)를 사용하였으며, 음 전극은 백금으로 코팅된 DSA(불용성)전극을 사용하였으며, 전해질은 10M NaOH 용액, 전해질의 온도는 45~50℃로 사용하였다.

열처리 방식으로 코팅하여 높은 전류밀도의 전기분해시 저항이 급격히 상승하여 티타늄(Ti) 표면이 TiO₂로 변화하거나 또는 코팅된 물질이 본체에서 분리되는 문제점이 있다. 하지만 본 발명에서 사용되는 DSA전극은 DSA(Dimensionally Stable Anode) 전극의 촉매 코팅방식을 e-beam 방식을 이용하여 기판 상에 대한 부착력과 부착 밀도를 증진으로 효율의 향상과 전류밀도 향상을 도모하고 있으며, 표면의 부식 및 산화가 발생하지 않아 장기적 측면에서 우수성을 나타낸다.

도 1은 본 발명의 바람직한 실시예에 따른, 수처리 공정에서 연속적으로 사용될 수 있는 전기산화 반응조의 개략도이다. 도 1의 산화반응조는 무격막식 반응조와 격막식 반응조 공통으로 사용된다.

도 1을 참조하면, 10M NaOH 전해질이 펌프를 통해서 반응조의 하부로 유입된다. 전해질은 상향류식으로 전달되어 반응을 거친 후 상부의 유출구로 배출된다. 반응조에는 하나의 양극(Fe)에 양쪽으로 음극(DSA 전극)이 설치되며, 외부의 DC 전원(DC Power supply)에 의해서 전류가 공급된다. 반응에 의해서 제조된 페레이트 수용액은 반응조 상부측의 유출구를 통해 반응조에서 배출되어, 페레이트 탱크에 저장된다 페레이트 탱크에 저장된 페레이트는 펌프에 의해 수처리가 필요한 수처리조로 유입되어 수처리에 이용되게 된다.

무격막식 산화조는 하나의 반응조 내에 하나의 양극에 양쪽으로 음극이 배치된 구조를 가지는 데, 종래의 하나의 양극과 하나의 음극이 1:1 로 배치되는 방식은 양극의 한 표면(즉, 음전극을 향하는 표면)에서만 페레이트가 생성되었으나, 하나의 양극에 양쪽으로 음극이 배치된 본 발명의 방식에서는 양전극의 양쪽 표면에서 철 용출량을 증가시켜 페레이트(Ferrate) 합성의 효율을 증가시키게 된다.

격막식 산화조 또한 하나의 반응조 내에 하나의 양극에 양쪽으로 음극이 배치된 구조를 가지는 것은 동일하나, 양극과 음극 간에 양이온 교환막이 형성되며, 이에 따라 음전극 산화조, 양전극 산화조, 음전극 산화조로 구분된다는 점에서 상이하다. 양이온 교환막은 양극 산화조에서 생성된 페레이트(FeO₄ ^2-)의 음극쪽 이동을 막아주고 다른 이온들, 예를 들면 Na⁺, Fe²⁺, Fe³⁺ 등의 음극 쪽 이동만 일어나게 해 페레이트 농도를 높여 주는 효과를 발휘한다.

도 2는 본 발명의 바람직한 실시예에 따른, 격막식 산화조의 사시도이며, 도 3은 도 2의 격막식 산화조의 단면도이다.

먼저, 본 발명의 격막식 산화조(반응조)(100)는 3개의 산화조로 구분되는 데, 즉, 가운데 하나의 양극 산화조(10)와, 양쪽의 음극 산화조(20)로 구분된다. 양극 산화조(10)는 DC 전원의 (+) 전원에 연결된 양극(Fe)이 삽입되는 산화조이며, 음극 산화조(20)는 DC 전원의 (-) 전원에 연결된 음극(DSA)이 삽입되는 산화조이다.

산화조 사이에는 양이온 교환막(30)이 삽입된다. 즉, 양극 산화조와 음극 산화조 사이에는 양이온 교환막(30)이 각각 삽입된다. 양이온 교환막(30)은 양이온의 교환을 위한 막으로써 Na+의 이동은 가능하나, 음이온인 FeO₄ ^2- 의 이동은 막게 된다. 이에 따라, 중앙의 양극 산화조에서는 페레이트의 산출량이 증가하여, 중앙의 양극 산화조(20) 상부측에 형성된 전해질 유출구(60)를 통해 수용액 상태의 페레이트의 배출량이 증대되게 된다.

전해질(10M NaOH)은 양극 산화조(20) 하부의 전해질 유입구(50)를 통해서 유입되며, 반응이 일어난 후의 페레이트 수용액은 양극 산화조(20) 상부측에 형성된 전해질 유출구(60)를 배출된다.

산화조 사이에는 하부에 작은 크기의 전해질 이동통로(40)가 형성된다. 전해질 이동통로(40)는 본 발명에서와 같이 연속식 반응에서 장시간 반응이 진행될 경우에 전해질의 농도에 변화가 없이 일정한 전해질 농도를 유지시킬 수 있도록 하기 위해서이다.

페레이트의 생성은 양전극 부근에서만 이루어짐으로서, 전극의 하부측에 형성되는 전해질 이동통로를 통해서는 페레이트의 이동은 거의 이루어지지 않고, 전해질(NaOH)의 이동만이 이루어질 것이다.

다시 한번 설명하면, 먼저 전해질 유입구(50)을 통하여 10M NaOH이 전해수로 지속적으로(25 ml/min) 유입되어, 전해질 이동통로(40)를 통해서 3개의 산화조(1개의 양극 산화조, 2개의 음극산화조)에 유입된다. 양극 산화조(10)에는 철(Fe) 전극이, 음극 산화조(20)에는 불용성 전극(DSA 전극)을 설치하고, 직류(DC) 전원을 공급한다. 이에 따라, 철 전극에서는 용출되는 2가 또는 3가의 철 이온이 전하의 영향을 받아 6가 이온으로 전환되어 전해수의 NaOH의 산소와 반응하여 FeO₄ ^2-가 생성되며, 양쪽의 음극에서는 수소 가스(H₂)가 발생된다.

본 발명에서는 전해질 유입구(50) 및 전해질 유출구(60)를 통해서 계속적인 반응이 일어나는 연속식 방법을 사용한다. 회분식(batch)의 경우 유입과 유출의 관계가 필요하지 않게 되지만, 본 발명과 같은 연속식의 경우 유입과 유출의 시간을 고려하여 상향류식(전해질 유입구는 하부측에, 전해질 유출구는 상부측에 형성) 실험을 통해 유입과 유출의 시간차를 반응시간으로 하여 일정농도를 지속적으로 유지하게 된다.

하부의 전해질 이동통로(40)의 경우 양 전극 근처에만 페레이트(Ferrate) 이온이 존재/생성하게 되어 하부의 전해질 이동통로가 열려 있는 경우에도 각각의 산화조가 별도로 존재하는 효과를 지님으로, 즉, 전해질 이동통로를 통해 유입구에서 유입된 전해질의 NaOH 성분이 양쪽의 음전극 산화로 이동하여 지속적인 반응이 연속적으로 일어나도록 한다. 이는 장시간 반응할 경우 양전극의 전해질은 페레이트(Ferrate)의 생성에 따라 유출되지만 음전극의 고립된 전해질이 순환하여 반응의 실험인자에 영향을 미치지 않도록 하기 위함이다.

실시예 1. 페레이트의 제조

무격막식 산화조와 격막식 산화조(도 2 참조)를 각각 구성한 후, 다음과 같은 조건에서 실험을 실시하였다.

- 반응부피(산화조의 용량) : 500ml

- 반응시간 : 20분

- 적정전류 : 10A

- NaOH 주입농도 : 10M

- NaOH 주입유속 : 25 ml/min

- 페레이트(Ferrate) 생성량(페레이트 수용액 유출량) : 1.5 L/hr

- 양이온 교환막(격막식 산화조에서만 사용됨) : 170 * 30 (H * W)

- 반응온도(전해질의 온도) : 48~50 ℃.

전해질 유출구를 통해 배출되는 전해질에서 페레이트의 농도를 측정하였다. 페레이트의 생성 농도의 측정은 흡광광도법에 따른다.

표 1의 시간의 경과에 따른 배출되는 전해질 중의 FeO4^2- 농도를 나타낸다.

페레이트 농도(단위: ppm )

	0분	5분	10분	15분	20분
격막식	0	4,867	8,023	11,835	17,023
무격막식	0	1,889	2,605	4,020	5,300

상기 표 1에서 확인되는 바와 같이, 무격막식 반응조에서 보다는 격막식 반응조에서 시간이 지남에 따라 FeO4^2- 농도는 증가하였으며, 무격막식 반응조를 이용하여 전기 화학적 방법으로 FeO4^2-를 제조할 경우에 짧은 시간에 높은 농도의 FeO4^2- 를 얻을 수 있을 것으로 기대된다.

제조된 페레이트를 이용하여 하수 정화 실험을 실시하였다.

대상시료: 경남 김해시 화목하수처리장의 유입 하수

반응방법 : 먼저 시료에 대해서 COD, T-P, SS, pH를 측정하였다. 그런 다음, 시료 1 L에 격막식 반응조에서 20분 경과 후에 얻은 페레이트 수용액(1ml)을 주입하였다. 시료에 페레이트 수용액 주입 후, 급속 교반(2min, 120rpm)시키고, 다시 완속 교반(20min, 40rpm)한 후, 침전 (30min) 과정을 거쳤다. 최종 과정을 거친 후, COD, T-P, SS, pH를 다시 측정하여, 최초 시료의 COD, T-P, SS, pH와 비교하였다.

COD는 과망간산칼륨에 의한 화학적 산소요구량으로, T-P는 흡광광도법( 아스코르빈산 환원법 )으로, 부유물질( SS: Suspended Solid )는 유리섬유 거름종이법으로, pH는 PROFESSIONAL METER PP-50 측정으로 각각 측정하였다.

표 2는 실험결과이다.

	COD (mg/L)	T-P (mg/L)	S-S (mg/L)	잔류 pH
초기 시료 (유입수)	120	2.98	134.4	7.95
처리 시료 (처리수)	65	2.58	23.6	9.38
제거율 (%)	45.83	13.38	82.44	-

상기의 실험결과로부터, 전기 화학적 방법으로 제조된 페레이트 수용액을 유입수에 소량 첨가하였는데도, 높은 산화력으로 인하여 COD, SS의 처리 효율이 우수하였다.

따라서, 본 발명의 전기 화학적 방법에 의해 제조되는 페레이트 수용액을 즉시 하수처리장에 주입함으로써, 높은 처리 효율을 달성할 수 있을 것으로 기대된다.

이상의 설명은 본 발명의 기술 사상을 예시적으로 설명한 것에 불과한 것으로, 본 발명이 속하는 기술 분야에서 통상의 지식을 가진 자라면 본 발명의 본질적인 특성에서 벗어나지 않는 범위에서 다양한 수정 및 변형이 가능할 것이다. 따라서, 본 발명에 개시된 실시예들은 본 발명의 기술 사상을 한정하기 위한 것이 아니라, 설명하기 위한 것이고, 이러한 실시예에 의하여 본 발명의 기술 사상의 범위가 한정되는 것도 아니다. 본 발명의 보호 범위는 아래 특허청구범위에 의하여 해석되어야 하며, 그와 동등한 범위 내에 있는 모든 기술사상은 본 발명의 권리범위에 포함되는 것으로 해석되어야 할 것이다.

100: 반응조
10: 양극 산화조
20: 음극 산화조
12: 양극 전극
22: 음극 전극
30: 양이온 교환막
40: 전해질 이동통로
50: 전해질 유입구
60: 전해질 유출구

Claims

전기 화학적 방법에 의한 페레이트의 제조 방법에 있어서,
반응조 중앙에 Fe 전극을 설치하여 (+) 전원에 연결하고, 상기 Fe 전극 양쪽에 DSA 전극을 설치하여 (-) 전원에 각각 연결하며, 양극과 음극 사이에 양이온 교환막(30)이 형성되어, 하나의 양극 산화조와, 두개의 음극 산화조로 구성된 격막식 산화조를 구성하며,
전해질 유입관(50)을 통해 염기성 전해질이 공급되며, 반응에 의해 제조된 페레이트가 상부측에 형성된 전해질 유출구(60)를 통해 배출되는 연속식 반응이 이루어지며,
상기 양이온 교환막의 하부측에는 전해질이 순환하기 위한 전해질 이동통로(40)가 형성되어 전해질이 상기 양극 산화조와 상기 음극 산화조 사이를 이동할 수 있어 상기 전해질의 농도가 일정하게 유지되는 것을 특징으로 하는 전기 화학적 방법에 의한 페레이트의 제조방법.
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제 1항에 있어서,
상기 염기성 전해질은 NaOH인 것을 특징으로 하는 전기 화학적 방법에 의한 페레이트의 제조방법.
페레이트의 제조 장치에 있어서,
(+) 전원에 연결된 Fe 전극(12)이 설치되는 양극 산화조(10);
상기 양극 산화조의 양단에 설치되되, 각각에는 (-) 전원이 연결된 DSA 전극(22)이 설치되는 음극 산화조(20);
상기 양극 산화조와 음극 산화조 사이에 각각 설치되는 양이온 교환막(30);
상기 양극 산화조 하부에 전해질 유입을 위한 전해질 유입구(50);
상기 양극 산화조 상부측에 생성된 페레이트 수용액 배출을 위한 전해질 유출구(60); 를 포함하여
상기 양극 산화조와 상기 음극 산화조를 전해질이 순환할 수 있도록 전해질 이동통로(40)가 하부측에 형성되어, 상기 전해질이 상기 양극 산화조와 상기 음극 산화조 사이를 이동할 수 있어, 전해질의 농도가 일정하게 유지되는 것을 특징으로 하는 전기 화학적 방법에 의한 페레이트 제조 장치.
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