KR101665025B1 - Electrochemical system by using ligand-free electrocatalyst of organic halides - Google Patents

Electrochemical system by using ligand-free electrocatalyst of organic halides Download PDF

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Abstract

The present invention relates to an electrolysis system for removing halogen compounds, including the following steps: (a) inserting a precursor of an electroactive catalyst including transition metal hydroxide into a basic solution so as to dissolve the precursor of the electroactive catalyst; (b) applying current after inserting the solution acquired from the step (a) into a reactor so as to activate the electroactive catalyst; and (c) inserting the halogen compound into the reactor so as to remove the halogen compound.

Description

할로겐 화합물 제거용 리간드가 없는 전기활성촉매를 활용하는 전해시스템 {Electrochemical system by using ligand-free electrocatalyst of organic halides} BACKGROUND OF THE INVENTION 1. Field of the Invention The present invention relates to an electrochemical system using an electrocatalyst without ligand for eliminating halogen compounds,

본 발명은 할로겐 화합물 제거를 위하여 리간드가 없는 전기활성촉매를 활용하는 전해시스템에 관한 것으로, 보다 상세하게는 리간드가 없는 전기활성촉매를 매개환원반응(MER)을 이용하여 할로겐 화합물 제거에 응용되는 전해시스템에 관한 것이다. The present invention relates to an electrolytic system utilizing an electrocatalyst without a ligand for removing a halogen compound, and more particularly, to an electrolytic system using an electrocatalyst having no ligand as an electrolytic system ≪ / RTI >

다양한 배출원에서 발생되는 대기오염물질은 휘발성유기화합물(VOCs), 악취물질, 및 SOx, NOx 등과 같이 그 종류가 다양하고, 이러한 대기오염물질들의 지속적 배출은 산성비와 같은 직접적 환경오염 유발 문제에 그치지 않고 기상 이변과 초지의 사막화 그리고 수자원의 고갈 등 직/간접적으로 인류의 생존을 위협하는 심각한 사회문제를 야기하고 있다. Air pollutants emitted from various sources are classified into various types such as volatile organic compounds (VOCs), odorous substances, and SOx and NOx. The continuous emission of these air pollutants is not limited to direct environmental pollution such as acid rain Desertification of meteorology and grassland and depletion of water resources are causing serious social problems that directly or indirectly threaten the survival of humankind.

이와 같은 오염물질들의 처리를 위하여 흡착, 열 소각, 촉매 반응 등의 건식법, 흡수와 같은 습식법, 생물학적 처리법 등이 다양하게 제시되어 왔다. In order to treat such pollutants, various methods such as a dry method such as adsorption, thermal incineration, catalytic reaction, a wet method such as absorption, and a biological treatment method have been proposed variously.

현재 사용되고 있는 처리기술들의 문제점들은 고온공정을 사용하면서 다량의 탄소배출과 다이옥신 등의 2차 오염물이 발생되고, 많은 양의 산화제나 흡수제를 지속적으로 필요로 하여 폐수와 슬러리가 발생하고, 폐흡착제, 폐촉매 등의 폐기물 발생량도 많아 환경오염의 악순환을 유발하고 있다.Problems of currently used treatment technologies are that high-temperature processes are used to generate large amounts of carbon emissions, secondary pollutants such as dioxins, and a large amount of oxidizing agents and absorbents continuously required, resulting in wastewater and slurry, And waste catalysts such as waste catalysts generate a vicious circle of environmental pollution.

이에, 환경오염의 악순환 고리를 끊고 범세계적인 저탄소 녹색성장을 주도하기 위해서는 오염물 처리 후에 배출되는 많은 양의 폐산화제, 폐수, 폐촉매, 승러지 등의 2차 오염물 발생을 원천적으로 줄여서 무배출을 실현하고 탄소 배출을 획기적으로 저감하여야 한다. In order to cut off the vicious cycle of environmental pollution and lead the global low carbon green growth, it is necessary to reduce the secondary pollutants such as a large amount of waste oxidizing agent, wastewater, waste catalyst, And carbon emissions should be drastically reduced.

이를 실현하기 위해서는 기존 패러다임의 기술과 근본적으로 다른 방법으로, 화학약품의 추가 공급이 필요없고 폐기물, 폐수의 발생이 없이 상온, 상압하에서 전류의 공급만으로 운전될 수 있고 지속적으로 운전가능한 매개 전기화학적 산화(MEO: Mediated Electrochemical Oxidation) 공정이 적합하다. In order to realize this, it is possible to operate with supply of current only at normal temperature and atmospheric pressure without the need of additional supply of chemicals and without generation of wastes and wastewater, (MEO: Mediated Electrochemical Oxidation) process is suitable.

상기 전기화학적 매개산화공정은 전해조의 양극에서 전기활성촉매를 산화시키고, 산화된 매개체는 전해질의 bulk 내에서 유기물을 산화시켜 분해하는 수용성 공정이다. 이 공정을 통해 유기물은 거의 파괴되고, 궁극적으로는 유기물 중의 탄소와 수소가 이산화탄소와 물로 전환되어 대부분 무기물화시킨다. 이때 환원된 매개체는 또 다시 전극표면에서 산화됨으로써 재생되고 연속적으로 유기물과 반응하게 되는 원리를 이용하고 있다 (대한민국공개특허공보 제2006-0105969호, 대한민국공개특허공보 제2004-0012770호, 일본공개특허공보 제1998-500900호).The electrochemical mediated oxidation process is an aqueous process in which an electrocatalyst is oxidized at the anode of an electrolytic cell and the oxidized medium is oxidized and decomposed in the bulk of the electrolyte. This process almost destroys the organic matter, and ultimately converts the carbon and hydrogen in the organic matter into carbon dioxide and water, which is mostly mineralized. At this time, the reduced medium is again used by being oxidized at the surface of the electrode to be regenerated and reacted with the organic material continuously (Korean Patent Publication No. 2006-0105969, Korean Patent Publication No. 2004-0012770, Japanese Patent Laid- Publication No. 1998-500900).

다만, 상기 매개산화공정에 있어, 확보된 일렉트로 스크러빙(Electro-Scurbbing) 기술은 전해셀의 반쪽 부분인 양극에서 일어나는 산화반응만을 활용하는 기술로써, 나머지 반쪽 부분인 음극에서 일어나는 환원반응 즉, 매개환원공정(MER: mediated electrochemical reduction)은 이용하지 못하고 있는 실정이다. However, in the intermediate oxidation process, the secured electro-scrubbing technique utilizes only the oxidation reaction occurring at the anode, which is the half portion of the electrolytic cell, and the reduction reaction occurring at the cathode at the other half, that is, The process (MER: mediated electrochemical reduction) is not available.

또한, 상기 매개환원공정을 수행함에 있어, 음극액 부분의 환원반응을 활용하는 매개금속의 선정이 중요할 수 있다. 일반적으로, 환원반응을 유도하는 금속 촉매로는 백금 등의 귀금속 촉매를 사용하거나, 상기 귀금속 등에 리간드와 같은 여러 종류의 배위화합물을 제조하여 사용하는 것으로 알려져 있다. (대한민국공개특허공보 제2015-0073614호)Further, in performing the intermediate reduction process, it may be important to select the intermediate metal that utilizes the reduction reaction of the cathode liquid portion. In general, it is known that a noble metal catalyst such as platinum is used as a metal catalyst for inducing a reduction reaction, or various kinds of coordination compounds such as ligands are prepared and used in the noble metals. (Korean Patent Laid-Open Publication No. 2015-0073614)

그러나, 상기 백금계 촉매 및/또는 리간드를 포함하는 금속 촉매는 고가이므로 이를 사용함에 따라 비용상승이 발생한다. 또한, 촉매회수 과정의 복잡성이라는 문제점이 여전히 발생할 수 있다. 또한, 할로겐 화합물과 같은 대기오염물질의 제거에 응용하기 위해서, 상기 촉매는 할로겐 화합물과 함께 염기성 용액내에 충분히 용해되기가 어려운 점이 있고, 더불어 상기 염기성 용액 분위기 하에서 안정적으로 매개환원반응(MER)을 수행하기가 어려운 점이 발생한다. However, since the metal catalyst containing the platinum catalyst and / or the ligand is expensive, the cost increases due to the use thereof. Further, the problem of the complexity of the catalyst recovery process may still occur. Further, in order to be applied to the removal of air pollutants such as halogen compounds, the catalyst is difficult to dissolve sufficiently in a basic solution together with a halogen compound. In addition, the catalyst is stably subjected to a mediated reduction reaction (MER) under the basic solution atmosphere It is difficult to do so.

대한민국공개특허공보 제2006-0105969호 (2006.10.12)Korean Patent Publication No. 2006-0105969 (October 12, 2006) 대한민국공개특허공보 제2004-0012770호 (2004.02.11)Korean Patent Publication No. 2004-0012770 (Feb. 일본공개특허공보 제1998-500900호 (1998.01.27)Japanese Laid-Open Patent Publication No. 1998-500900 (1998.01.27) 대한민국공개특허공보 제2015-0073614호 (2015.07.01)Korean Patent Publication No. 2015-0073614 (Jul. 2015)

본 발명은 리간드가 없는 전기활성촉매를 매개환원반응(MER)을 이용함으로써, 할로겐 화합물 제거에 활용하는 전해시스템을 제공한다.The present invention provides an electrolytic system that utilizes an electroactive catalyst without a ligand to remove halogen compounds by using an intermediate reduction reaction (MER).

상기 기술적 과제를 달성하기 위하여 본 발명은,According to an aspect of the present invention,

양극부, 음극부, 및 양극부와 음극부를 구획하는 분리막을 포함하는 격막셀; 산성 용액, 또는 염기성 용액을 수용하는 탱크; 및 전원공급부;를 포함하는 할로겐 화합물 제거용 전해시스템으로서,A diaphragm cell including an anode portion, a cathode portion, and a separator separating the anode portion and the cathode portion; An acidic solution, or a basic solution; And a power supply unit, the electrolytic system comprising:

a)전이금속 수산화물을 포함하는 전기활성촉매의 전구체를 상기 염기성 용액에 투입 및 용해하여, 상기 전기활성촉매를 함유하는 용액을 제조하는 단계; a) introducing and dissolving a precursor of an electroactive catalyst comprising a transition metal hydroxide into the basic solution to prepare a solution containing the electroactive catalyst;

b)상기 a)단계의 제조된 용액을 상기 음극부의 음극실에 투입한 후, 상기 전원공급부에 의해 전류를 인가함으로써, 상기 전기활성촉매가 활성화되는 단계; 및 b) activating the electroactive catalyst by injecting the prepared solution of step a) into the cathode chamber of the cathode section, and then applying current by the power supply section; And

c)상기 b)단계의 전기활성촉매를 포함하는 음극실에 할로겐 화합물을 투입하여, 상기 할로겐 화합물이 제거되는 단계를 포함한다. c) introducing a halogen compound into the cathode compartment containing the electroactive catalyst of step b), and removing the halogen compound.

본 발명의 일 실시예에 따른 전해시스템에 있어, 상기 전기활성촉매의 전구체는 크게 한정하지는 않으나, 코발트, 니켈, 은, 망간, 및 구리에서 적어도 하나 이상 포함하는 전이금속 수산화물일 수 있다. 더욱 구체적으로는 상기 전기활성촉매의 전구체는 코발트를 포함하는 것이 본 발명의 목적달성에 좋으나, 반드시 이에 한정되는 것은 아니다. In the electrolytic system according to an embodiment of the present invention, the precursor of the electroactive catalyst is not limited but may be a transition metal hydroxide including at least one of cobalt, nickel, silver, manganese, and copper. More specifically, the precursor of the electroactive catalyst includes cobalt to achieve the object of the present invention, but is not limited thereto.

본 발명의 일 실시예에 따른 전해시스템에 있어, 상기 염기성 용액의 pH는 13 이상인 것이 본 발명의 목적달성에 좋으나, 반드시 상기 범주에 한정되는 것은 아니다. In the electrolytic system according to an embodiment of the present invention, the pH of the basic solution is 13 or more for the purpose of achieving the object of the present invention, but it is not necessarily limited thereto.

본 발명의 일 실시예에 따른 전해시스템에 있어, 상기 격막셀은 양극부, 음극부, 및 양성자의 이동을 제어하는 분리막을 포함하고, 상기 양극부는 양극, 양극실, 및 양극탭을 구비하고, 상기 음극부는 음극, 음극실, 및 음극탭을 구비할 수 있다. In the electrolytic system according to an embodiment of the present invention, the diaphragm cell includes an anode portion, a cathode portion, and a separator controlling the movement of the proton, and the anode portion includes an anode, an anode chamber, and a cathode tab, The cathode portion may include a cathode, a cathode chamber, and a cathode tab.

또한, 상기 분리막은 전면과 그 반대편의 후면을 포함하는 판틀형으로 이루어지고, 상기 분리막의 전면은 상기 양극과 대향하는 것일 수 있으나, 반드시 이에 한정되지 않는다. 또한, 상기 양극은 백금으로 이루어지고, 상기 음극은 타이타늄으로 이루어지면 더욱 좋으나, 반드시 이에 한정되지는 않는다.The separation membrane may have a plate-like shape including a front surface and a rear surface opposite to the front surface, and the front surface of the separation membrane may be opposed to the anode, but is not limited thereto. Further, the anode is made of platinum, and the anode is made of titanium, but is not limited thereto.

본 발명의 일 실시예에 따른 전해시스템에 있어, b)단계의 전류 밀도는 1 내지 100 mA/cm2 일 수 있으나, 이에 한정되지는 않는다. In the electrolytic system according to an embodiment of the present invention, the current density in step b) may be 1 to 100 mA / cm 2 , but is not limited thereto.

또한, 상기 b)단계의 활성화는 매개환원반응에 의해 전기활성촉매의 전이금속 이온이 환원되는 것일 수 있으나, 이에 한정되지 않는다. 또한, 상기 매개환원반응 전후의 산소환원포텐셜의 변화값은 100 내지 1500 mV 일 수 있으나, 본 발명이 상기 범주에 제한되지 않는다.The activation of step b) may be performed by reducing the transition metal ion of the electroactive catalyst by an intermediate reduction reaction, but is not limited thereto. In addition, the change value of the oxygen reduction potential before and after the intermediate reduction reaction may be 100 to 1500 mV, but the present invention is not limited thereto.

본 발명의 일 실시예에 따른 전해시스템에 있어, 상기 할로겐 화합물은 염화알릴 및 트리클로로에틸렌 에서 적어도 하나 이상 포함할 수 있으나, 이에 제한되지 않는다. In the electrolytic system according to an embodiment of the present invention, the halogen compound may include at least one of allyl chloride and trichlorethylene, but is not limited thereto.

또한, 상기 c)단계시, 상기 음극실에 초음파를 인가하는 것이 본 발명의 목적달성에 좋다. In addition, it is preferable to apply ultrasonic waves to the cathode chamber in the step c).

또한, 본 발명은 b)단계의 음극실에 초음파를 인가하는 것이 좋으며, 상기 c)단계에서 수득한 용액을 b)단계의 음극실에 투입할 수 있다. 이는 크게 한정하지는 않으나, 본 발명에 따른 할로겐 화합물의 연속적인 제거에 좋다. In the present invention, it is preferable to apply ultrasonic waves to the cathode chamber of the step b), and the solution obtained in the step c) may be introduced into the cathode chamber of the step b). Although this is not a limitation, it is preferable for the continuous removal of the halogen compound according to the present invention.

또한, 본 발명은 상술한 전해시스템을 이용한 할로겐 화합물의 제거에 사용되는 산화/환원 장치, 물품 또한 개시될 수 있다.Further, the present invention can also disclose an oxidation / reduction apparatus, an article used for removing a halogen compound using the electrolytic system described above.

본 발명에 따른 할로겐 화합물 제거용 전해시스템은 고가의 리간드를 포함하는 촉매를 사용하지 않고, 저비용의 전이금속 수산화물 전기활성촉매를 사용함으로써 경제적이고, 매개환원반응의 속도 및 반응율이 향상된다. The electrolytic system for removing halogen compounds according to the present invention is economical and improves the rate and the rate of the mediated reduction reaction by using a low-cost transition metal hydroxide electroactive catalyst without using a catalyst containing an expensive ligand.

더불어, 본 발명에 따른 전해시스템은 전기활성촉매의 추가적인 공급이 필요없고, 할로겐화합물을 제거하는 공정이 연속적으로 구동되는 장점이 있다. In addition, the electrolytic system according to the present invention does not require the addition of an electrocatalyst, and the process of removing the halogen compound is continuously operated.

또한 본 발명은 본 발명의 전해시스템을 응용한 장치, 시스템을 제공함으로써, 기존 환경기술들의 문제점을 극복할 수 있는 지속가능 한 녹색기술, 즉 저온, 상압에서 청정에너지 사용으로 온실가스 배출을 저감하고 산화제나 화학약품의 추가 공급이 필요치 않아 2차 오염물의 배출이 없는 zero emission 기술의 개발으로의 가이드라인을 제시할 수 있다. In addition, the present invention provides a device and system using the electrolytic system of the present invention to reduce greenhouse gas emissions by using sustainable green technology capable of overcoming the problems of existing environmental technologies, that is, using clean energy at low temperature and atmospheric pressure No additional supply of oxidizers or chemicals is required, which can provide guidelines for the development of zero emission technology without the emission of secondary pollutants.

도 1은 본 발명의 실시예들에 따른 할로겐 화합물 제거용 전해시스템의 공정도이며,
도 2는 종래의 매개 산화 공정을 수행하는 장치를 도시한 모식도이며,
도 3은 본 발명의 실시예들에 따른 매개환원반응의 장치를 도시한 모식도 이며,
도 4는 본 발명의 실시예들에 따른 격막셀을 도시한 모식도이며,
도 5는 본 발명의 일 실시예에 따른 전기활성촉매의 용해 특성을 나타낸 사진이며,
도 6은 본 발명의 실시예들 및 비교예들에 따른 전기활성촉매의 산소환원특성을 도시한 그래프이며,
도 7은 본 발명의 실시예들 및 비교예들에 따른 전기활성촉매의 산화환원 특성을 도시한 그래프이며,
도 8은 본 발명의 실시예들 및 비교예들에 따른 전기활성촉매의 환원율을 도시한 그래프이며,
도 9는 본 발명의 실시예들 및 비교예들에 따른 전기활성촉매의 환원특성을 도시한 그래프이며,
도 10은 본 발명의 실시예 1에 따른 전해시스템의 할로겐 화합물의 제거특성을 도시한 그래프이며,
도 11은 본 발명의 실시예들 및 비교예들에 따른 전해시스템의 환원율을 도시한 그래프이며,
도 12는 본 발명의 실시에 1에 따른 전해시스템의 할로겐 화합물의 제거특성을 도시한 그래프이다.
1 is a process diagram of an electrolytic system for removing halogen compounds according to embodiments of the present invention,
2 is a schematic diagram showing an apparatus for performing a conventional intermediate oxidation process,
3 is a schematic diagram showing an apparatus for an intermediate reduction reaction according to embodiments of the present invention,
FIG. 4 is a schematic diagram illustrating a diaphragm cell according to embodiments of the present invention,
5 is a photograph showing dissolution characteristics of an electrocatalyst according to an embodiment of the present invention,
6 is a graph showing the oxygen reduction characteristics of the electrocatalyst according to Examples and Comparative Examples of the present invention,
7 is a graph showing redox characteristics of the electrocatalyst according to Examples and Comparative Examples of the present invention,
8 is a graph showing the reduction rates of the electrocatalyst according to Examples and Comparative Examples of the present invention,
9 is a graph showing the reduction characteristics of the electrocatalyst according to Examples and Comparative Examples of the present invention,
10 is a graph showing the removal characteristics of a halogen compound in an electrolytic system according to Example 1 of the present invention,
11 is a graph showing the reduction ratio of an electrolytic system according to embodiments of the present invention and comparative examples,
12 is a graph showing the removal characteristics of a halogen compound in an electrolytic system according to Embodiment 1 of the present invention.

이하 본 발명의 할로겐 화합물 제거용 전해시스템에 관하여 상세히 설명한다. 다음에 소개되는 실시예 및 도면들은 당업자에게 본 발명의 사상이 충분히 전달될 수 있도록 하기 위해 예로서 제공되는 것이다. 또한, 본 발명의 사용되는 기술 용어 및 과학 용어에 있어서 다른 정의가 없다면, 이 발명이 속하는 기술 분야에서 통상의 지식을 가진 자가 통상적으로 이해하고 있는 의미를 가지며, 하기의 설명 및 첨부 도면에서 본 발명의 요지를 불필요하게 흐릴 수 있는 공지 기능 및 구성에 대한 설명은 생략한다. 한편, 본 명세서에서 사용된 용어는 실시예들을 설명하기 위한 것이며 본 발명을 제한하고자 하는 것은 아니다. 본 명세서에서, 단수형은 문구에서 특별히 언급하지 않는 한 복수형도 포함한다. 명세서에서 사용되는 "포함한다(comprises)" 및/또는 "포함하는(comprising)"은 언급된 구성요소, 단계, 동작 및/또는 소자는 하나 이상의 다른 구성요소, 단계, 동작 및/또는 소자의 존재 또는 추가를 배제하지 않는다. 제1, 제2 등의 용어는 다양한 구성요소들을 설명하는데 사용될 수 있지만, 구성요소들은 용어들에 의해 한정되어서는 안 된다. 용어들은 하나의 구성요소를 다른 구성요소로부터 구별하는 목적으로만 사용된다. 이하에서는 이해를 돕기 위해 동일한 부재에 대해서는 동일한 부재 번호를 사용한다. 본 명세서에서 "연결된다"는 직접 연결되는 경우 뿐만 아니라 중간에 다른 부재를 매개로 연결되는 경우도 포함한다. Hereinafter, the electrolytic system for removing halogen compounds of the present invention will be described in detail. The following embodiments and drawings are provided by way of example so that those skilled in the art can fully understand the spirit of the present invention. In addition, unless otherwise defined in the technical and scientific terms used herein, unless otherwise defined, the meaning of what is commonly understood by one of ordinary skill in the art to which this invention belongs is as follows, A description of known functions and configurations that may unnecessarily obscure the gist of the present invention will be omitted. It is to be understood that the terminology used herein is for the purpose of describing particular embodiments only and is not intended to be limiting of the invention. In the present specification, the singular form includes plural forms unless otherwise specified in the specification. It is noted that the terms "comprises" and / or "comprising" used in the specification are intended to be inclusive in a manner similar to the components, steps, operations, and / Or additions. The terms first, second, etc. may be used to describe various elements, but the elements should not be limited by terms. Terms are used only for the purpose of distinguishing one component from another. Hereinafter, the same member numbers are used for the same members in order to facilitate understanding. In the present specification, the term " connected "includes not only a direct connection but also a connection via another member in the middle.

본 발명을 상술함에 있어, 용어 "격막셀"은 양극과 음극 사이에 구비되는 격막 또는 분리막을 가지는 전기화학셀을 의미할 수 있고, 양극과 음극을 포함하는 2전극 시스템을 지칭할 수 있다. In describing the present invention, the term "diaphragm cell" may refer to an electrochemical cell having a diaphragm or separator provided between an anode and a cathode, and may refer to a two-electrode system including an anode and a cathode.

본 발명을 상술함에 있어, 용어 "매개환원반응(MER)"은 음극 주변에서 분자간의 전자 교환을 의미할 수 있다. 구체적인 일 예로, 매개환원반응은 전기활성촉매의 금속 이온을 음극 주변에서 전자를 받게 하여 낮은 산화가로 전이시키는 반응을 의미할 수 있다. In describing the present invention, the term " intermediate reduction reaction (MER) "may mean intermolecular electron exchange around the cathode. As a specific example, an intermediate reduction reaction may mean a reaction in which a metal ion of an electrocatalyst receives electrons around a cathode to cause a transition to a low oxidation state.

본 발명을 상술함에 있어, 용어 "전기활성촉매"는 음극 주변에서 직접 전자의 수수를(산화 또는 환원) 받아 전기화학 반응에 관여할 수 있는 물질을 의미할 수 있다. 구체적이고 비한정적인 일 예로, 상기 전기활성촉매는 [Mx +(HA)]y (z) -, [M(x-1)+(HA)]y (z+1)- 등으로 표현될 수 있다. 여기서 x는 1 내지 6의 자연수를 의미하고, y는 1 내지 10의 자연수를 의미하고, z는 1 내지 10의 자연수를 의미한다. In describing the present invention, the term "electroactive catalyst" may refer to a substance capable of directly receiving electrons (oxidation or reduction) around the cathode and participating in an electrochemical reaction. Be expressed by the like-specific, an example non-limiting one, said electroactive catalyst is [M x + (HA)] y (z) -, [M (x-1) + (HA)] y (z + 1) . Wherein x means a natural number of 1 to 6, y means a natural number of 1 to 10, and z means a natural number of 1 to 10.

또한, 상기 화학식에서 M은 전이금속을 의미할 수 있고, M(x-1)+ 는 환원되어 활성화된 금속 이온 또는 금속을 의미할 수 있고, M(x)+ 는 산화된 금속 이온을 의미할 수 있다. 또한, HA는 할로겐 물질을 의미한다.In the above formula, M may be a transition metal, M (x-1) + may be a reduced metal ion or metal, and M (x) + means an oxidized metal ion . Further, HA means a halogen material.

종래의 오염물질 제거를 위한 전해시스템은, 본 발명과 다르게 도 2에 도시한 바와 같이, 양극부, 음극부, 및 분리막을 포함하는 격막셀(10), 상기 격막셀에 전원을 공급하는 전원공급부(50), 상기 격막셀에 양극액을 공급하는 양극탱크(60), 및 상기 격막셀에 음극액을 공급하는 음극탱크(70)을 포함할 수 있다. 2, a conventional electrolytic system for removing pollutants includes a diaphragm cell 10 including an anode portion, a cathode portion, and a separator, a power supply portion for supplying power to the diaphragm cell, A cathode tank 60 for supplying an anolyte to the diaphragm cell, and a cathode tank 70 for supplying catholyte to the diaphragm cell.

도 2의 전해시스템을 참조하면, 본 발명의 격막셀을 이용하는 전해시스템과 다른점은 종래 기술이 매개산화공정(MEO)으로만 이루어진다는 것이며, 특히 음극이 dummy value이므로 인가되는 에너지의 절반이 무용하다는 단점이 있다. 또한 양극 및 음극에서의 전해질이 산성 용액으로만 사용된다는 차이점이 있다. Referring to the electrolytic system of FIG. 2, the electrolytic system using the diaphragm cell of the present invention differs from the electrolytic system of the prior art in that the prior art is made only by the intermediate oxidation process (MEO). In particular, There is a drawback. In addition, there is a difference in that the electrolytes in the anode and the cathode are used only as an acidic solution.

본 발명자는 격막셀을 이용하는 전해시스템에 있어, 할로겐 화합물계 오염물질의 제거를 안정적으로 수행할 수 있는 매개환원공정(MER)을 위하여, 수년간 각고의 노력끝에, 상기 매개환원공정에 안정적으로 적용하여 운전할 수 있는 전해질을 개발하였고, 그 전해질에 용해되고 강염기에서 매우 안정적인 리간드가 없는 전기활성촉매를 개발하였으며, 상기 오염물질의 제거효율을 극대화 할 수 있는 격막셀 내의 분리막의 방향(orientation) 및 전극의 종류를 각각 개발하였다. The present inventor has stably applied the intermediate reduction process (MER) which can stably remove the halogen compound pollutants in the electrolytic system using the diaphragm cell, after the endeavor for many years, An electrocatalyst which can be operated is developed and an electroactive catalyst which is dissolved in the electrolyte and has no ligand which is very stable in a strong base has been developed and the orientation of the separator in the diaphragm cell which maximizes the removal efficiency of the pollutant, Respectively.

본 발명에 따른 매개환원반응(MER)을 이용하는 할로겐 화합물 제거용 전해시스템은, a)전이금속 수산화물을 포함하는 전기활성촉매의 전구체를 염기성 용액에 투입 및 용해하여, 상기 전기활성촉매를 함유하는 용액을 제조하는 단계; b)상기 a)단계의 용액을 반응기에 투입한 후 전류를 인가하여, 상기 전기활성촉매가 활성화되는 단계; 및 c)상기 반응기에 할로겐 화합물을 투입하여, 상기 할로겐 화합물이 제거되는 단계를 포함할 수 있다. An electrolytic system for removing halogen compounds using an intermediate reduction reaction (MER) according to the present invention is characterized in that a) a precursor of an electrocatalyst containing a transition metal hydroxide is added to and dissolved in a basic solution to obtain a solution containing the electrocatalyst Lt; / RTI > b) activating the electroactive catalyst by applying a solution of step a) to the reactor and applying an electric current; And c) introducing a halogen compound into the reactor to remove the halogen compound.

더욱 구체적으로, 본 발명에 따른 할로겐 화합물 제거용 전해시스템은, 양극부, 음극부, 및 양극부와 음극부를 구획하는 분리막을 포함하는 격막셀; 산성 용액, 또는 염기성 용액을 수용하는 탱크; 및 전원공급부;를 포함하는 전해시스템으로서, 양극부, 음극부, 및 양극부와 음극부를 구획하는 분리막을 포함하는 격막셀; 산성 용액, 또는 염기성 용액을 수용하는 탱크; 및 전원공급부;를 포함하는 전해시스템으로서, a)전이금속 수산화물을 포함하는 전기활성촉매의 전구체를 상기 염기성 용액을 수용하는 탱크에 투입 및 용해하여, 상기 전기활성촉매를 함유하는 용액을 제조하는 단계; b)상기 a)단계의 제조된 용액을 상기 음극부의 음극실에 투입한 후, 상기 전원공급부에 의해 전류를 인가함으로써, 상기 전기활성촉매가 활성화되는 단계; 및 c)상기 b)단계의 전기활성촉매를 포함하는 음극실에 할로겐 화합물을 투입하여, 상기 할로겐 화합물이 제거되는 단계를 포함한다. More specifically, the electrolytic system for removing halogen compounds according to the present invention comprises: a diaphragm cell including a cathode portion, a cathode portion, and a separator separating the anode portion and the cathode portion; An acidic solution, or a basic solution; And a power supply unit, comprising: a diaphragm cell including an anode portion, a cathode portion, and a separator separating the anode portion and the cathode portion; An acidic solution, or a basic solution; And a power supply, comprising the steps of: a) injecting and dissolving a precursor of an electroactive catalyst comprising a transition metal hydroxide into a tank containing said basic solution to produce a solution containing said electroactive catalyst ; b) activating the electroactive catalyst by injecting the prepared solution of step a) into the cathode chamber of the cathode section, and then applying current by the power supply section; And c) introducing a halogen compound into the cathode compartment containing the electroactive catalyst of step b), thereby removing the halogen compound.

또한, 상기 전기활성촉매의 전구체는 수산기와 이온결합하는 것을 특징으로 할 수 있고, 또한, 상기 반응기는 크게 한정하지 않으나, 격막셀을 포함하는 것이 본 발명의 목적달성에 좋다. 상기 전기활성촉매의 전구체는 고가의 유기리간드를 포함하는 착제, 고가의 귀금속 촉매 등을 대신할 수 있어 경제성이 있다. In addition, the precursor of the electroactive catalyst may be characterized by being ion-bonded to a hydroxyl group, and the reactor is not limited to a large number but may include a diaphragm cell to achieve the object of the present invention. The precursor of the electroactive catalyst can be replaced with an expensive organic ligand-containing complex, an expensive precious metal catalyst, and the like, which is economical.

또한, 상기 염기성 용액의 pH는 13 이상인 것이 본 발명의 전기활성촉매의 생성율 상승에 바람직하다. 이는 본 발명의 전기활성촉매의 금속 이온의 전위창(potential window)를 매우 확장하여 반응성을 높인 것으로 볼 수 있다. The pH of the basic solution is preferably 13 or more for increasing the production rate of the electrocatalyst of the present invention. It can be seen that the potential window of the metal ion of the electroactive catalyst of the present invention is greatly expanded to increase the reactivity.

또한, 상기 전기활성촉매의 전구체는 코발트를 포함하는 전이금속 수산화물인 것이 본 발명의 안정적인 매개환원반응 및 할로겐 화합물의 제거에 좋다. Also, the precursor of the electroactive catalyst is a transition metal hydroxide containing cobalt, which is preferable for the stable intermediate reduction reaction of the present invention and the removal of a halogen compound.

또한, 상기 격막셀은 양극부, 음극부, 및 양성자의 이동을 제어하는 분리막을 포함하고, 상기 양극부는 양극, 양극실, 및 양극탭을 구비하고, 상기 음극부는 음극, 음극실, 및 음극탭을 구비할 수 있으나, 본 발명이 이에 반드시 한정되지는 않는다. The diaphragm cell includes an anode, a cathode, and a separator for controlling the movement of the proton. The anode includes an anode, an anode chamber, and a cathode tab. The cathode includes a cathode, a cathode, But the present invention is not necessarily limited thereto.

또한, 상기 분리막은 전면과 그 반대편의 후면을 포함하는 판틀형으로 이루어지고, 상기 분리막의 전면은 양극과 대향하는 것일 수 있으나, 반드시 이에 한정되지 않는다. 또한, 상기 양극은 백금으로 이루어지고, 상기 음극은 타이타늄으로 이루어지면 더욱 좋으나, 반드시 이에 한정되지는 않는다. 이는 본 발명의 전기활성촉매의 생성율 상승에 좋다.In addition, the separation membrane may have a plate-like shape including a front surface and a rear surface opposite to the front surface, and the front surface of the separation membrane may be opposed to the anode, but is not limited thereto. Further, the anode is made of platinum, and the anode is made of titanium, but is not limited thereto. This is good for increasing the production rate of the electroactive catalyst of the present invention.

이하에서는, 첨부된 도면을 참조하여 본 발명의 실시예를 보다 상세히 설명한다. Hereinafter, embodiments of the present invention will be described in detail with reference to the accompanying drawings.

도 1에는 본 발명에 따른 할로겐 화합물 제거용 전해시스템의 공정도가 도시되어 있다. 도 1에 도시된 바와 같이, 본 발명에 따른 전해시스템은 전기활성촉매의 전구체 선정 단계(S10), 반응 매질의 pH 조절 단계(S20), 전구체 및 반응매질의 혼합 단계(S30), 반응기에 투입 단계(S40), 전류 인가 단계(S50), 및 오염물질 투입 및 제거 단계(S60)를 포함할 수 있다. FIG. 1 shows a process diagram of an electrolytic system for removing halogen compounds according to the present invention. As shown in FIG. 1, the electrolytic system according to the present invention includes a precursor selection step (S10) of an electroactive catalyst, a pH control step (S20) of a reaction medium, a mixing step (S30) of a precursor and a reaction medium, A step S40, a current application step S50, and a pollutant injection and removal step S60.

본 발명의 일 실시예에 따른 전해시스템에 있어, 상기 전기활성촉매의 전구체 선정 단계(S10)은 전이금속 수산화물을 포함하는 전기활성촉매의 전구체를 선정하는 단계일 수 있다. 상기 전기활성촉매의 전구체는 강염기성 용액 분위기에서 안정적인 물질이면 족하다. 구체적인 일 예로, 상기 전기활성촉매의 전구체는 전이금속에서 하나 이상 선택되는 전이금속화합물일 수 있다. 더욱 구체적인 일 예로, 상기 전기활성촉매의 전구체는 코발트, 니켈, 은, 망간, 및 구리에서 적어도 하나 이상 포함하는 전이금속 수산화물일 수 있다. In the electrolytic system according to an embodiment of the present invention, the step (S10) of selecting the precursor of the electroactive catalyst may be a step of selecting a precursor of the electroactive catalyst containing the transition metal hydroxide. The precursor of the electroactive catalyst may be a stable material in a strong basic solution atmosphere. As a specific example, the precursor of the electroactive catalyst may be a transition metal compound selected from one or more transition metals. As a more specific example, the precursor of the electroactive catalyst may be a transition metal hydroxide comprising at least one of cobalt, nickel, silver, manganese, and copper.

상기 전기활성촉매의 전구체가 선정되면, 이후 선정된 전구체의 농도가 정해질 수 있다. 예컨대, 상기 전구체가 코발트 수산화물이고 염기성 용액이 수산화나트륨을 포함하는 경우, 상기 코발트 수산화물은 수산화나트륨 1 M에 대하여 0.1 내지 10 mM 일 수 있으나, 이에 한정되지는 않는다. Once the precursor of the electroactive catalyst is selected, the concentration of the selected precursor can then be determined. For example, if the precursor is cobalt hydroxide and the basic solution comprises sodium hydroxide, the cobalt hydroxide may be in the range of 0.1 to 10 mM based on 1 M sodium hydroxide, but is not limited thereto.

상기 반응 매질의 pH 조절 단계(S20)은 반응 매질의 종류를 선정하고, 반응 매질의 농도를 제어하는 공정을 포함할 수 있다. 상기 반응 매질은 염기성 용액이면 충분하다. The pH controlling step (S20) of the reaction medium may include a step of selecting the type of the reaction medium and controlling the concentration of the reaction medium. The reaction medium may be a basic solution.

본 발명의 일 실시예에 따른 전해시스템에 있어, 상기 반응 매질의 염기 특성인 pH는 13 이상일 수 있으나, 반드시 이에 한정하지 않는다. 예로, 상기 반응 매질이 pH가 13 이상인 경우, 본 발명에 따른 전기활성촉매의 전구체가 거의 용해될 수 있고, 특히 코발트를 포함하는 전구체의 용해에 더욱 효과적일 수 있다. In the electrolytic system according to an embodiment of the present invention, the pH of the reaction medium may be 13 or more, but is not limited thereto. For example, when the reaction medium has a pH of 13 or more, the precursor of the electroactive catalyst according to the present invention can be substantially dissolved, and more particularly, to dissolve the precursor including cobalt.

상세하게, 상기 반응 매질은 수산화나트륨 수용액, 수산화칼륨 수용액, 수산화망간 수용액, 및 알킬아민류(Alkylamines) 수용액 중에서 적어도 하나 이상 선택되는 염기성 용액일 수 있다. 구체적으로 상기 염기성 용액은 수산화칼륨 수용액이 바람직하나, 본 발명이 이에 한정되지 않는다. In detail, the reaction medium may be a basic solution selected from at least one of aqueous sodium hydroxide solution, aqueous potassium hydroxide solution, aqueous manganese hydroxide solution and aqueous alkylamine solution. Specifically, the basic solution is preferably an aqueous solution of potassium hydroxide, but the present invention is not limited thereto.

상기 전구체 및 반응매질의 혼합 단계(S30)는 상술한 전구체 및 반응매질을 염기성 용액을 수용하는 음극탱크 등의 용기에 적가하여 혼합하는 단계를 포함할 수 있다. 상기 혼합하는 방법은 당업자에게 통상적으로 알려진 방법에 의해 수행될 수 있고, 상기 전구체의 종류나 농도, 반응매질의 종류나 농도에 따라 세부 혼합방법이 변경가능함은 물론이다. The step (S30) of mixing the precursor and the reaction medium may include dropping the precursor and the reaction medium described above into a container such as a negative electrode tank containing a basic solution and mixing the precursor and the reaction medium. The mixing method may be carried out by a method known to those skilled in the art, and the detailed mixing method may be changed depending on the type and concentration of the precursor and the type and concentration of the reaction medium.

즉, 상기 전기활성촉매의 전구체를 상기 반응매질에 투입한 후 상술한 혼합방법으로 혼합을 하게 되면, 상기 전기활성촉매의 전구체가 단시간에 용해될 수 있고, 상기 전기활성촉매를 함유하는 용액을 제조할 수 있다. That is, when the precursor of the electrocatalyst is introduced into the reaction medium and mixed by the mixing method described above, the precursor of the electrocatalyst can be dissolved in a short time, and the solution containing the electrocatalyst can do.

다음으로, 상기 반응기에 투입(S40) 단계는 상기 전기활성촉매가 용해된 용액을 반응기에 투입하는 단계를 포함할 수 있다. 상기 반응기는 크게 제한하지는 않으나, 후술할 양극실, 음극실, 격막셀 등을 의미할 수 있다. 상기 투입하는 방법은 당업자에게 통상적으로 알려진 방법에 의해 수행될 수 있고, 구체적인 일 예로는 연동 펌프를 사용하여 소정의 유량으로 공급할 수 있다. Next, the step of injecting (S40) into the reactor may include a step of injecting a solution in which the electroactive catalyst is dissolved into a reactor. The reactor is not particularly limited, but may mean an anode chamber, a cathode chamber, a diaphragm cell, or the like, which will be described later. The above-mentioned method of introduction can be carried out by a method commonly known to those skilled in the art, and a specific example thereof can be supplied at a predetermined flow rate using a peristaltic pump.

상세하게, 상기 유량은, 본 발명의 목적달성에 한정되지는 않으나, 10 내지 500 mL/min 일 수 있으며, (S30) 단계에서 제조된 용액을 상호 독립적으로 양극실, 음극실 등의 반응기에 투입할 수 있다. 예컨대, 상술한 제1매개체 또는 제2매개체의 농도에 따라, 상술한 반응매질의 종류 및 농도에 따라 이들에 대응하는 유량을 선택함으로써 본 발명에 따른 전기활성촉매의 반응율의 향상에 유리할 수 있다. In detail, the flow rate is not limited to achieving the object of the present invention, but may be 10 to 500 mL / min, and the solution prepared in step S30 may be independently injected into a reactor such as an anode chamber or a cathode chamber can do. For example, the reaction rate of the electrocatalyst according to the present invention can be improved by selecting the flow rate corresponding to the concentration of the first medium or the second medium depending on the type and concentration of the above-mentioned reaction medium.

또한, 상기 투입된 용액은 각각 양극실에서 양극탱크(600), 음극실에서 음극탱크(700)로 상기 범주 이내의 유량으로 회귀될 수 있다. Further, the introduced solution may be returned to the flow rate within the above-mentioned range from the anode tank 600 in the anode chamber to the cathode tank 700 in the cathode chamber.

도 1에 도시된 바와 같이, 전류 인가(S50) 단계는 상기 반응기로 투입된 전기활성촉매가 용해된 용액에 전류를 인가하는 단계를 포함할 수 있다. 상기 전기활성촉매에 전류를 인가함으로써, 상기 전기활성촉매가 활성화될 수 있다. As shown in FIG. 1, the step of applying current (S50) may include a step of applying an electric current to a solution in which the electroactive catalyst injected into the reactor is dissolved. By applying an electric current to the electrocatalyst, the electrocatalyst can be activated.

상기 전기활성촉매가 활성화된다는 것은 크게 한정하지는 않으나, 상기 전기활성촉매의 금속 이온이 매개환원반응에 의해 환원되어 제조될 수 있음을 의미한다. 이는 하기 식 1에 의해 표현될 수 있으나, 전기활성촉매의 금속 물질이 코발트에 한정되지는 않는다.The activation of the electrocatalyst is not limited to a specific one, but means that the metal ion of the electrocatalyst can be reduced by an intermediate reduction reaction. This can be expressed by the following formula 1, but the metal material of the electroactive catalyst is not limited to cobalt.

[식 1]

Figure 112015099503613-pat00001
[Formula 1]
Figure 112015099503613-pat00001

상기 전류 인가(S50) 단계에서는, 구체적이고 비한정적인 일 예로, 상기 인가되는 전류 밀도가 1 내지 100 mA/cm2 일 수 있으며, 좋게는 10 내지 50 mA/cm2, 더 좋게는 20 내지 40 mA/cm2 일 수 있다. 상기 범주 이내로 운전될 시 매개환원반응의 반응속도, 반응율 등의 측면에서 좋다. In the step of applying the current (S50), the applied current density may be 1 to 100 mA / cm 2 , preferably 10 to 50 mA / cm 2 , more preferably 20 to 40 mA / cm 2 Lt; / RTI > The reaction rate, the reaction rate, and the like of the intermediate reduction reaction when operating within the above range.

또한, 본 발명의 일 실시예에 따른 전해시스템에 있어, 상기 활성화된 금속 이온은 매개환원반응에 의한 것이며, 도 6을 참조하여 보면 상기 매개환원반응의 산소환원포텐셜(ORP)은 100 내지 1500 mV 임을 알 수 있으며, 바람직하게는 150 내지 1000 mV, 더욱 바람직하게는 170 내지 800 mV 일 수 있다. 이는 본 발명의 전기활성촉매의 안정성 및 균질성을 담보하는 데 좋으나, 반드시 본 발명이 상기 범주에 반드시 한정되지는 않는다. Also, referring to FIG. 6, the oxygen reduction potential (ORP) of the intermediate reduction reaction is in the range of 100 to 1500 mV , Preferably 150 to 1000 mV, and more preferably 170 to 800 mV. This is good for ensuring the stability and homogeneity of the electrocatalyst of the present invention, but the present invention is not necessarily limited to the above category.

본 발명에 있어, 오염물질 투입 및 제거(S60) 단계는 상기 (S50) 단계에서 활성화된 전기활성촉매를 할로겐 화합물과 접촉시켜, 상기 할로겐 화합물을 제거하는 단계를 포함할 수 있다. In the present invention, the step of injecting and removing contaminants (S60) may include the step of contacting the electroactive catalyst activated in the step (S50) with a halogen compound to remove the halogen compound.

상기 할로겐 화합물은 대기오염물질일 수 있으며, 상술한 염기성 용액에 용해될 수 있는 물질이면 족하다. 구체적인 일 예로, 상기 할로겐 화합물은 유기염소 화합물을 포함할 수 있다. 더욱더 구체적인 일 예로, 상기 유기염소 화합물은 염화알릴 및 트리클로로에틸렌 에서 적어도 하나 이상 포함하는 화합물일 수 있으나, 반드시 이에 한정되는 것은 아니다. The halogen compound may be an air pollutant, and may be a substance that can be dissolved in the above-mentioned basic solution. As a specific example, the halogen compound may include an organic chlorine compound. As a more specific example, the organic chlorine compound may be a compound containing at least one of allyl chloride and trichlorethylene, but is not limited thereto.

또한, 상술한 반응기는 상기 활성화된 전기활성촉매를 포함하고 있으며, 이에 할로겐 화합물을 주입하여 상기 할로겐 화합물을 제거 또는 분해할 수 있다. 또한, 상기 할로겐 화합물을 주입한 후 전류를 인가함으로써 할로겐 화합물을 더욱 제거 또는 분해할 수 있다. 상기 할로겐 화합물의 주입량은 분당 1 내지 500 ppm 일 수 있으나, 본 발명이 이에 한정되지 않는다. In addition, the reactor described above includes the activated electroactive catalyst, and the halogen compound can be removed or decomposed by injecting a halogen compound. Further, the halogen compound can be further removed or decomposed by applying an electric current after injecting the halogen compound. The amount of the halogen compound injected may be 1 to 500 ppm per minute, but the present invention is not limited thereto.

구체적이고 비한정적인 일 예로서, 상기 할로겐 화합물이 제거되는 반응식은 하기 식 2 로 표현될 수 있으나, 할로겐 화합물이 염화알릴에 반드시 한정되는 것은 아니다. As a specific and non-limiting example, the reaction formula in which the halogen compound is removed can be represented by the following formula 2, but the halogen compound is not necessarily limited to allyl chloride.

Figure 112015099503613-pat00002
Figure 112015099503613-pat00002

상기 식 2에서 AC는 염화알릴을 의미할 수 있다.In the above formula 2, AC may mean allyl chloride.

또한, 상기 할로겐 화합물을 주입한 후 상기 식 2와 같은 반응이 진행된 반응물에 전류를 인가하면, 산화된 전기활성촉매가 처음의 상태인 활성화된 전기활성촉매로 복귀할 수 있다. 이는 하기 식 3으로 표현될 수 있으나, 상기 전기활성촉매가 반드시 코발트에 한정되는 것은 아니다. When an electric current is applied to the reactant after the halogen compound is injected and the reaction proceeds as shown in Formula 2, the oxidized electroactive catalyst can be returned to the activated electroactive catalyst in the initial state. This can be expressed by the following formula 3, but the electrocatalyst is not necessarily limited to cobalt.

Figure 112015099503613-pat00003
Figure 112015099503613-pat00003

본 발명의 일 실시예에 따른 전해시스템에 있어, 상기 할로겐 화합물의 제거효율은 90 % 이상일 수 있다. 상기 할로겐 화합물의 제거 효율의 측정방법은 크게 제한되지는 않지만, HACH 분석 방법을 이용하여 측정할 수 있다. In the electrolytic system according to an embodiment of the present invention, the removal efficiency of the halogen compound may be 90% or more. The method for measuring the removal efficiency of the halogen compound is not limited, but can be measured using the HACH analysis method.

또한, 상기 할로겐 화합물의 제거 특성은 적외선을 이용한 분광법 등을 이용하여 측정할 수 있다. 구체적이고 비한정적인 일 예로, 도 12에 도시된 바와 같이, C-Cl 신축 진동 등을 포함하는 염화알릴의 피크는 본 발명에 따른 전해시스템에 의하여 거의 제거되는 것을 확인할 수 있다. In addition, the removal characteristics of the halogen compound can be measured using spectroscopy using infrared rays or the like. As shown in FIG. 12, it can be seen that the peak of allyl chloride including C-Cl stretching vibration and the like is almost removed by the electrolytic system according to the present invention.

또한, 상기 오염물질 투입 및 제거(S60) 단계는 상술한 할로겐 화합물이 주입된 용액에 초음파를 인가할 수 있다. 이는 활성화된 전기활성촉매의 금속 이온이 할로겐 화합물과 접촉함에 있어, 상술한 식 2에 따른 할로겐 화합물 제거의 속도 및 반응율 등을 향상시킬 수 있다. Further, in the step of injecting and removing contaminants (S60), ultrasonic waves may be applied to the solution into which the halogen compound is injected. This can improve the rate and reaction rate of removal of the halogen compound according to the above-mentioned formula (2) when the metal ion of the activated electrocatalyst contacts with the halogen compound.

또한, 상기 오염물질 투입 및 제거(S60) 단계시, 상술한 반응기에 전류가 연속적으로 인가되는 상태에서 오염물질이 투입되고 제거될 수 있으나, 반드시 이에 한정되는 것은 아니다.In addition, contaminants may be injected into and removed from the reactor while the current is continuously applied to the reactor in the step of injecting and removing the contaminants (S60), but the present invention is not limited thereto.

또한, 상기 오염물질 투입 및 제거(S60) 단계에서(또는 S60 단계 이후에) 수득한 용액을 b)단계의 반응기(음극실)에 투입할 수 있다. 이는 산화된(또는 비활성화된) 전기활성촉매의 금속 이온을 활성화시켜 재사용할 수 있고, 본 발명에 따른 전해시스템의 할로겐 화합물 제거를 연속적으로 수행할 수 있다. In addition, the solution obtained in step (S60) (or after step S60) may be introduced into the reactor (cathode chamber) of step b). This can be reused by activating the metal ions of the oxidized (or deactivated) electroactive catalyst, and the halogen compound removal of the electrolysis system according to the present invention can be continuously performed.

또한, 상기 연속적으로 할로겐 화합물을 제거함에 있어, b)단계의 전류를 인가함과 동시에 초음파를 인가할 수 있다. 이는 상기 전기활성촉매가 활성화되는 반응속도를 향상시킬 수 있고, 전극의 전착을 방지하는데 효과적일 수 있다. 더불어, 본 발명에 따른 할로겐 화합물 제거 전해시스템을 더욱 연속적으로 운전할 수 있다. Further, in removing the halogen compound continuously, the ultrasonic wave may be applied while the current of the step b) is applied. This may improve the reaction rate at which the electroactive catalyst is activated and may be effective in preventing electrodeposition of the electrode. In addition, the halogen compound elimination electrolysis system according to the present invention can be further continuously operated.

구체적이고 비한정적인 일 예로, 상기 초음파는 가청주파수 영역보다 높은 주파수(20kHz)를 지닌 음파를 가리키며, 본 발명의 초음파 인가 공정에서 인가하는 초음파의 주파수는 20 kHz 이상 수백 kHz 이하일 수 있다. 또한, 상기 초음파 인가 공정으로 본 발명의 할로겐 화합물의 제거율이 10 내지 50% 향상될 수 있다. For example, the ultrasonic wave may have a frequency (20 kHz) higher than that of the audible frequency region, and the frequency of the ultrasonic wave applied in the ultrasonic wave applying process of the present invention may be more than 20 kHz and less than several hundred kHz. In addition, the removal rate of the halogen compound of the present invention can be improved by 10 to 50% by the ultrasonic wave application process.

본 발명의 일 실시예에 따른 전해시스템에 있어, 상술한 (S10) 단계의 전기활성촉매의 전구체는 코발트, 은, 니켈 및 구리에서 적어도 하나 이상 포함하는 전이금속 수산화물일 수 있다. In the electrolytic system according to an embodiment of the present invention, the precursor of the electroactive catalyst in the above step (S10) may be a transition metal hydroxide containing at least one of cobalt, silver, nickel and copper.

구체적이고 비한정적인 일 예로서, 하기 표 1에 전이금속을 포함하는 전기활성촉매의 환원포텐셜을 나타내었다. 이는 염기성 용액이 pH 13 이상일 때 확인할 수 있으나, 반드시 이에 한정되는 것은 아니다.As a specific, non-limiting example, the reduction potential of an electroactive catalyst comprising transition metals is shown in Table 1 below. This can be confirmed when the basic solution is pH 13 or higher, but is not limited thereto.

[표 1][Table 1]

Figure 112015099503613-pat00004
Figure 112015099503613-pat00004

예컨대, 코발트를 포함하는 전기활성촉매(또는 금속화합물)은 다른 금속을 포함하는 전기활성촉매(또는 금속화합물) 보다 환원력이 좋을 수 있다. 상기 표 1에 나타낸 바와 같이, Co2 +의 환원포텐셜은 약 -1.2 V을 나타내며, Ni2 + 는 약 -0.8 V, Cu2 + 는 약 -0.42 V 를 각각 나타낸다. 또한, SHE는 표준수소전극(standard hydrogen electrode)을 지칭할 수 있다.For example, the electrocatalyst (or metal compound) containing cobalt may have a better reducing power than the electrocatalyst (or metal compound) containing another metal. , Reduction potential of Co 2 + As shown in Table 1 represents approximately -1.2 V, Ni 2 + are respectively from about -0.8 V, about -0.42 V Cu 2 + is. In addition, SHE can refer to a standard hydrogen electrode.

다만, Ag2 +는 Co2 +와 유사하게 환원력이 좋으나, Co2 + 비해 상대적으로 고가이며, 매개환원반응시 음극에서 Ag+가 전이되어 전극으로 전착이 발생할 수 있으며(상기 표 1 참조), 이로 전극의 열화, 화학셀의 내구성 문제를 유발할 수 있다. 또한, Ni2 + 또는 Cu2+를 포함하는 금속은 Co2 + 보다 환원포텐셜이 상대적으로 낮음을 알 수 있다. However, Ag 2 + is a good or a reducing power analogy to the Co 2 +, Co 2 +, compared relatively expensive, and the Ag + is a transition at the time of intermediate reduction cathode is electro-deposition can result in the electrodes, and (see Table 1), This may lead to electrode deterioration and durability problems in the chemical cell. In addition, it is understood that the metal containing Ni 2 + or Cu 2+ has a relatively lower reduction potential than Co 2 + .

더욱이, 본 발명의 목적달성에 있어, 코발트를 포함하는 전기활성촉매는 상술한 pH 13 이상의 강염기에서 안정하고, 매개환원반응이 가역적으로 반복가능하므로 매우 좋으나, 반드시 이에 한정되지 않는다. Further, in achieving the object of the present invention, the electrocatalyst containing cobalt is very stable because it is stable in a strong base above pH 13, and the intermediate reduction reaction can be reversibly repeated, but is not necessarily limited thereto.

더불어, 본 발명의 일 실시예에 따른 전해시스템에 있어, a) 단계의 각기 다른 전기활성촉매의 전구체를 산성 용액 및 염기성 용액에 각각 투입한 후 용해하여, b) 상기 전기활성촉매를 포함하는 산성용액은 양극부의 양극실에 투입하고, 상기 다른 전기활성촉매를 포함하는 염기성용액은 음극부의 음극실에 투입한 후 전원공급부에 의해 전류를 인가하여, 상기 염기성 용액에 투입된 전기활성촉매의 금속이온이 활성화되는 단계를 포함할 수 있다. In addition, in the electrolytic system according to the embodiment of the present invention, the precursor of the different electrocatalyst in step a) is added to the acidic solution and the basic solution, respectively, and dissolved, and b) the acidic The basic solution containing the other electroactive catalyst is put into the cathode chamber of the cathode section and then the electric current is applied by the power supply section so that the metal ion of the electroactive catalyst injected into the basic solution flows into the anode chamber of the anode section, May be activated.

구체적으로, 상기 각기 다른 전기활성촉매의 전구체는 코발트를 함유하는 코발트 수산화물, 황산코발트 등을 포함할 수 있다. 상기 코발트 수산화물은 염기성 용액에 투입되어 음극실로 주입될 수 있으며, 동시에 상기 황산코발트는 산성 용액에 투입되어 양극실로 주입될 수 있다. 이때, 상기 코발트 수산화물의 농도는 상술한 바와 유사내지 동일하며, 상기 황산코발트의 농도는 황산 1 M에 대하여 0.5 내지 10 mM 일 수 있으나, 본 발명이 이에 한정되지 않는다.Specifically, precursors of the different electroactive catalysts may include cobalt hydroxide containing cobalt, cobalt sulfate, and the like. The cobalt hydroxide may be introduced into the basic solution and injected into the cathode chamber while the cobalt sulfate may be introduced into the acid solution and injected into the anode chamber. At this time, the concentration of the cobalt hydroxide is similar to or the same as that described above, and the concentration of the cobalt sulfate may be 0.5 to 10 mM with respect to 1 M sulfuric acid, but the present invention is not limited thereto.

또한, 본 발명은 상기 반응 매질이 산성 용액을 더 포함하는 것을 허용할 수 있으나, 반드시 이에 한정되는 것은 아니다. 상기 산성 용액은 질산 수용액, 황산 수용액, 및 메탄술폰산 수용액 중에서 적어도 하나 이상 선택되는 수용액일 수 있다. 구체적으로는 상기 산성용액(양극액)은 황산 수용액이 바람직하나, 본 발명이 이에 한정되지 않는다. The present invention may also allow the reaction medium to further comprise an acidic solution, but is not necessarily limited thereto. The acid solution may be an aqueous solution selected from at least one of an aqueous nitric acid solution, an aqueous sulfuric acid solution, and an aqueous methanesulfonic acid solution. Specifically, the acid solution (anolyte solution) is preferably an aqueous sulfuric acid solution, but the present invention is not limited thereto.

또한, 상기 반응 매질로서 황산 또는 수산화나트륨 수용액을 이용할 시, 그 농도가 각각 1 내지 20 M 일 수 있으나 이에 한정되지 않고, 바람직하게는 황산의 농도보다 수산화나트륨의 농도가 큰 것이 더 좋을 수 있다. 예컨대, 산성 용액은 황산, 염기성 용액은 수산화나트륨을 각각 포함하되, 상기 황산 및 수산화나트륨의 몰비는 4:6 내지 1:9 일 수 있으나, 본 발명이 이에 한정되지는 않는다. When sulfuric acid or an aqueous solution of sodium hydroxide is used as the reaction medium, the concentration may be 1 to 20 M, respectively. However, the concentration is preferably not higher than the concentration of sulfuric acid. For example, the acidic solution may include sulfuric acid and the basic solution may include sodium hydroxide. The molar ratio of sulfuric acid to sodium hydroxide may be 4: 6 to 1: 9, but the present invention is not limited thereto.

도 5을 참조하면, 본 발명에 따른 a) 단계의 전기활성촉매의 용해 특성은, 전기활성촉매의 종류 및 농도, 반응매질의 종류 및 농도, pH, 반응시간 등에 따라 상기 전기활성촉매의 용해 특성이 향상될 수 있음을 알 수 있다. Referring to FIG. 5, the dissolution characteristics of the electrocatalyst of step a) according to the present invention may vary depending on the type and concentration of the electrocatalyst, the type and concentration of the reaction medium, the pH, the reaction time, Can be improved.

비한정적이며 구체적인 일 예로서, 상기 전기활성촉매의 전구체는 코발트 수산화물이고, 상기 코발트 수산화물의 ?t량이 0.001 내지 0.05 M 인 경우, 염기성 용액의 농도에 따라 용해 특성이 달라질 수 있으나, 이에 한정하지 않는다. 또한, 상기 염기성 용액은 수산화나트륨을 함유할 수 있으며, 수산화나트륨의 농도는 상술한 바와 유사 내지 동일하다. As a non-limiting and specific example, the precursor of the electroactive catalyst is cobalt hydroxide. When the amount of cobalt hydroxide is in the range of 0.001 to 0.05 M, the dissolution characteristics may vary depending on the concentration of the basic solution, but the present invention is not limited thereto . In addition, the basic solution may contain sodium hydroxide, and the concentration of sodium hydroxide is similar to or similar to that described above.

도 5a)에 도시된 바와 같이, 수산화나트륨의 농도가 6 M 이하인 경우 상기 코발트 수산화물이 포함된 염기성 용액은 핑크색을 나타낼 수 있다. 또한, 상기 핑크색을 나타내는 염기성 용액층 하부에 용해되지 않은 어두운 색의 침전물이 확인될 수 있다. 이로 상기 수산화나트륨의 농도가 6 M 이하이면, 상기 코발트 수산화물이 충분히 용해되지 않아 염기성 용액층 하부에 침전될 수 있으며, 추후 이를 반응기(음극실)에 투입하여 전류 인가 단계(S50)시 전기활성촉매가 활성화되는 데 문제점이 발생할 수 있다.As shown in FIG. 5A, when the concentration of sodium hydroxide is 6 M or less, the basic solution containing the cobalt hydroxide may exhibit pink color. In addition, a dark precipitate that is not dissolved in the lower part of the basic solution layer showing pink color can be identified. If the concentration of sodium hydroxide is below 6 M, the cobalt hydroxide is not sufficiently dissolved and can be precipitated in the lower part of the basic solution layer. Then, it is introduced into the reactor (cathode chamber) A problem may arise in the activation.

도 5b)에 도시된 바와 같이, 수산화나트륨의 농도가 7 M 이상인 경우 상기 코발트 수산화물이 포함된 염기성 용액은 어두운 파란색을 나타낼 수 있다. 또한, 상기 어두운 파란색을 나타내는 염기성 용액은 침전물이 발생하지 않음을 확인할 수 있다. 이로 상기 수산화나트륨의 농도가 7 M 이상이면, 상기 코발트 수산화물이 충분히 용해되므로, 추후 이를 반응기(음극실)에 투입하여 전류 인가 단계(S50)시 전기활성촉매가 활성화되는 데 유리할 수 있다.5b), when the concentration of sodium hydroxide is 7 M or more, the basic solution containing the cobalt hydroxide may exhibit a dark blue color. Further, it can be confirmed that the dark blue-colored basic solution does not generate a precipitate. If the concentration of sodium hydroxide is 7 M or more, the cobalt hydroxide is sufficiently dissolved. Therefore, it may be advantageous to activate the electroactive catalyst in the current application step (S50) by charging it into the reactor (cathode chamber).

또한 본 발명은 상술한 할로겐 화합물 제거용 전해시스템을 이용하여 할로겐 화합물 제거에 응용되는 매개 환원 장치를 포함할 수 있다. 도 3을 참조하면, 상기 매개 환원 장치는 격막셀(1000), 상기 격막셀의 양극실과 연통되며, 산성 용액을 주입/배출하는 양극탱크(600), 및 상기 격막셀의 음극실과 연통되며, 염기성 용액을 주입/배출하는 음극탱크(700)을 포함할 수 있다.In addition, the present invention can include a medium reducing device applied to the removal of halogen compounds using the above-described electrolytic system for removing halogen compounds. 3, the intermediate reducing apparatus includes a diaphragm cell 1000, an anode tank 600 communicating with the anode chamber of the diaphragm cell for injecting / discharging an acidic solution, and a cathode chamber of the diaphragm cell, And a cathode tank 700 for injecting / discharging a solution.

또한, 상기 격막셀과 전기적으로 연결되는 전원공급장치(500)을 더 포함할 수 있다. 상기 전원공급장치에서 공급되는 전류 밀도는 1 내지 200 mA/cm2 일 수 있으나, 이에 본 발명이 한정되지 않는다. The apparatus may further include a power supply unit 500 electrically connected to the diaphragm cell. The current density supplied from the power supply device may be 1 to 200 mA / cm 2 , but the present invention is not limited thereto.

또한, 상기 양극탱크(600)와 전기화학셀을 연통시키고 상기 음극탱크(700)와 전기화학셀을 연통시키는 주입관 및 배출관을 구비할 수 있다. 상기 주입관에 펌프가 부착되어 산성용액 및 염기성용액의 유량을 제어할 수 있다. 또한, 상기 산성용액 및 염기성용액은 상술한 용액과 유사 내지 동일하다. 이로 본 발명에 따른 전해시스템은 상기 용액을 연속적으로 순환시킬 수 있다.The anode tank 600 may be connected to the electrochemical cell, and an inlet pipe and a discharge pipe may be provided to communicate the anode tank 700 and the electrochemical cell. A pump may be attached to the injection tube to control the flow rates of the acidic and basic solutions. In addition, the acidic solution and the basic solution are similar to or similar to the above-mentioned solutions. Thus, the electrolytic system according to the present invention can circulate the solution continuously.

상기 양극탱크(600)로부터 주입되는 산성용액의 유량은 10 내지 500 ml/min 일 수 있고, 상기 음극탱크(700)으로부터 주입되는 염기성용액의 유량은 상기 산성용액의 유량과 유사 내지 동일할 수 있으나, 본 발명이 이에 한정되지 않는다.The flow rate of the acidic solution injected from the anode tank 600 may be 10 to 500 ml / min, and the flow rate of the basic solution injected from the cathode tank 700 may be similar to or the same as the flow rate of the acidic solution , But the present invention is not limited thereto.

더불어, 상기 양극탱크(600) 및 음극탱크(700)는 상호 독립적으로 상단부에 가스가 배출되는 배출구를 구비할 수 있다. 상기 배출구는 압력이 차서 개폐하는 방식으로 운전될 수 있으며, 이는 산화, 환원 반응시 발생할 수 있는 황산 가스, 염화 가스 등의 누출을 방지할 수 있고, 반응에 필요한 유효성분의 탈리를 최소할 수 있다. 또한 상기 매개체의 전구체 및 반응매질이 주입되는 주입구도 동시에 구비될 수 있다. In addition, the positive electrode tank 600 and the negative electrode tank 700 may have discharge ports through which gas is discharged to the upper end portion independently of each other. The outlet may be operated in a manner of opening and closing due to pressure, which can prevent leakage of sulfuric acid gas and chlorine gas which may occur in the oxidation and reduction reaction, and can minimize the desorption of the active ingredient required for the reaction . The precursor of the medium and the injection port into which the reaction medium is injected may also be provided at the same time.

또한, 상기 양극탱크(600) 및 음극탱크(700)는 상단부에 상호 독립적으로 배출구를 구비하고, 상기 배출구와 연통되는 적어도 하나의 일렉트로 스크러버(Electro-Scrubber, 미도시)를 더 포함할 수 있다. 이는 상술한 매개환원반응에 의해 배출되는 기체에는 염소 등이 함께 배출된다는 점에 착안한 구성이며, 일 예로, 상기 음극탱크(700)의 후단에 상기 일렉트로 스크러버를 구비함으로써, 배출되는 기체를 최소하하는 것이 바람직하다. The positive electrode tank 600 and the negative electrode tank 700 may further include at least one electro-scrubber (not shown) having an outlet at an upper end independently of each other and communicating with the outlet. This configuration is based on the idea that chlorine or the like is discharged together with the gas discharged by the above-described intermediate reduction reaction. For example, by providing the electro-scrubber at the rear end of the cathode tank 700, .

더불어, 본 발명에서 사용되는 상기 일렉트로 스크러버는 화학공정에서 사용되는 스크러버이면 가능하며, 필요에 따라 상기 스크러버를 복수로 구비하여 서로 다른 기체를 순차적으로 스크러빙(scrubbing)함으로써 대기중에 배출되는 기체를 더욱 최소화 할 수 있다. In addition, the electro-scrubber used in the present invention may be a scrubber used in a chemical process. If necessary, the electro-scrubber may be provided with a plurality of scrubbers to sequentially scrub different gases, can do.

또한, 본 발명은 본 발명에 따른 b) 단계의 반응기는 반드시 한정하지는 않으나, 격막셀(1000)을 포함하는 것일 수 있다. In addition, the reactor of step b) according to the present invention may include the diaphragm cell 1000, though not necessarily limited thereto.

도 4를 참조하면, 상기 격막셀(1000)은 양극부(200), 음극부(300), 및 상기 양극부와 음극부를 구획하고 양성자의 이동을 제어하는 분리막(100)을 포함하고, 상기 분리막(100)은 전면과 그 반대편의 후면을 포함하는 판틀형으로 이루어질 수 있다. 4, the diaphragm cell 1000 includes an anode portion 200, a cathode portion 300, and a separator 100 that separates the anode portion and the cathode portion and controls the movement of proton, (100) may have a plate-like shape including a front surface and a rear surface opposite to the front surface.

상기 분리막(100)의 종류는 본 발명의 목적 달성에 크게 제한하지는 않으나 양이온(수소이온)을 전달할 수 있는 물질이면 충분하며, 강산 및 강염기 용액에서 안정한 물질이면 더욱 좋다. 구체적이고 비한정적인 일 예로, 상기 분리막(100)은 설포네이트, 카르복실레이트 및 포스페이트로 이루어진 그룹으로부터 선택된 하나 이상의 이온성 관능기를 포함하는 나피온 고분자 분리막일 수 있다. The type of the separation membrane 100 is not limited to attaining the object of the present invention. However, a material capable of transferring a cation (hydrogen ion) is sufficient, and a material stable in a strong acid and strong base solution is better. As a specific and non-limiting example, the separation membrane 100 may be a Nafion polymer membrane including at least one ionic functional group selected from the group consisting of sulfonate, carboxylate, and phosphate.

구체적이고 비한정적인 일 예로, 상기 양극부(200)의 양극실(미도시)에서는 코발트 금속염이 용해된 산성 용액을 포함할 수 있고, 상기 음극부(300)의 음극실(320)에서는 코발트 수산화물이 용해된 염기성 용액을 포함할 수 있다. 또한, 상기 분리막(100)의 전면은 + 극성을, 후면은 - 극성을 띄는 것을 의미할 수 있다.In an anode chamber (not shown) of the anode part 200, an acidic solution in which a cobalt metal salt is dissolved may be included, and in the cathode chamber 320 of the cathode part 300, cobalt hydroxide May comprise a dissolved basic solution. In addition, the front surface of the separation membrane 100 may have a positive polarity and a rear surface thereof may have a negative polarity.

이때, 상기 분리막의 전면이 양극(210)과 대향하는 경우, 산성 용액에서 생성된 수소 이온(H+), H3O+ 등이 음극(또는 염기성 용액)으로의 이동이 제한될 수 있다. 이로 매개환원반응시 Co1 +의 생성율이 증가할 수 있다. 구체적으로, 상기 분리막의 전면이 양극에 대향하는 경우 그렇지 않은 경우에 비하여 Co1 + 의 생성율이 10 내지 50% 향상될 수 있다. At this time, when the front surface of the separation membrane is opposed to the anode 210, the movement of the hydrogen ions (H + ), H 3 O +, etc. generated in the acid solution to the cathode (or basic solution) may be restricted. The yield of Co 1 + can be increased during the reduction reaction. Specifically, when the front surface of the separation membrane is opposed to the anode, the production rate of Co 1 + can be improved by 10 to 50%, as compared with the case where the separation membrane is not opposed to the anode.

또한, 본 발명에 따른 전해시스템이 a) 단계의 용액을 반응기(음극실)에 투입한 후, 전류를 인가하여 전기활성촉매의 금속 이온을 활성화함에 있어, 상기 음극(310)은 타이타늄으로 이루어지며, 양극(210)은 백금으로 이루어지는 것일 수 있다. In addition, in the electrolytic system according to the present invention, after the solution of step a) is put into a reactor (cathode chamber), a current is applied to activate metal ions of the electroactive catalyst, and the cathode 310 is made of titanium , And the anode 210 may be made of platinum.

본 발명의 일 실시예에 따른 전해시스템에 있어, 도 7을 참조하면 상기 음극(310)의 종류에 따라 매개환원 특성이 달라질 수 있다. 도 7의 그래프에서 각각의 곡선은 상기 음극(310)의 종류에 따라 도시한 CV(순환전류측정, cyclic voltammogram) 그래프를 의미할 수 있다. Referring to FIG. 7, in an electrolytic system according to an embodiment of the present invention, the medium reduction characteristics may be varied depending on the type of the cathode 310. In the graph of FIG. 7, each curve may refer to a CV (cyclic voltammogram) graph according to the type of the cathode 310.

도 7을 상세히 살펴보면, 상기 CV 그래프는 상기 음극(310)의 종류에 따라 곡선의 형상이 달라질 수 있다. 상기 음극(310)은 타이타늄, 수은 및 은을 포함하는 아말감(amalgam), 은, 및 유리상 탄소(GCE: glassy carbon electrode)에서 적어도 하나 이상을 포함할 수 있다. 여기서, 양극은 백금일 수 있다. 7, the shape of the curved line may be changed according to the type of the cathode 310 in the CV graph. The cathode 310 may include at least one of amalgam, silver, and glassy carbon (GCE) electrodes including titanium, mercury and silver. Here, the anode may be platinum.

구체적이고 비한정적인 일 예로, 음극의 종류가 은인 경우, 상기 CV 그래프는 적어도 하나 이상의 교차점(curve crossing)이 발생할 수 있으며, 이는 은으로 이루어진 음극(310)의 적어도 일부에 Co(I) 또는 Co(O)가 생성될 수 있음을 의미할 수 있다. In a concrete and non-limiting example, when the type of the negative electrode is silver, at least one or more crossing points of the CV graph may occur, and Co (I) or Co (O) may be generated.

다시 말하면, 상기 음극(310)이 은으로 이루어지는 경우, 반드시 한정하지는 않지만, 하기 식 4 및 식 5의 반응식으로 표현될 수 있다. In other words, in the case where the cathode 310 is made of silver, it is not necessarily limited, but it can be expressed by a reaction formula of the following formulas 4 and 5.

Figure 112015099503613-pat00005
Figure 112015099503613-pat00005

Figure 112015099503613-pat00006
Figure 112015099503613-pat00006

반면, 상기 음극(310)이 타이타늄으로 이루어지는 경우, 도 8의 그래프에 도시된 바와 같이, 교차점이 발생하지 않으므로 매개환원반응이 안정적으로 이루어짐을 확인할 수 있으며, 더불어 시작점과 끝점의 전류값이 거의 유사하므로 본 발명에 따른 음극(310)이 타이타늄을 포함하는 경우 매개환원반응이 가역적으로 수행될 수 있다. On the other hand, when the cathode 310 is made of titanium, as shown in the graph of FIG. 8, it can be seen that the intermediate reduction reaction is stable because no crossing occurs, and the current values of the starting point and the ending point are almost the same Therefore, when the cathode 310 according to the present invention includes titanium, the intermediate reduction reaction can be performed reversibly.

또한, 본 발명에 있어, Co(I)는 Co1 +, Co(II)는 Co2 +, Co(III)는 Co3 +를 지칭할 수 있으며, 다른 금속 이온도 이에 해당될 수 있다.Further, in the present invention, Co (I) is 1 + Co, Co (II) is Co 2 +, Co (III) may refer to Co + 3, other metal ions may also be applicable to this.

이하 본 발명의 구체적인 설명을 위하여 하기의 실시예를 들어 상세하게 설명하겠으나, 본 발명이 다음 실시예에 한정되는 것은 아니다.Hereinafter, the present invention will be described in detail with reference to the following examples. However, the present invention is not limited to the following examples.

실시예 1Example 1

산성 용액은 0.01 M의 CoSO4를 5 M의 H2SO4 이 용해된 0.2 L의 수용액에 투입하여 제조하였다. 염기성 용액은 0.01 M의 Co(OH)2를 10 M 의 NaOH 가 용해된 0.2 L의 수용액에 투입하여 제조하였다. The acid solution was prepared by adding 0.01 M CoSO 4 to an aqueous solution of 0.2 L of 5 M H 2 SO 4 dissolved. The basic solution was prepared by adding 0.01 M of Co (OH) 2 to an aqueous solution of 0.2 L of 10 M NaOH.

상기 제조한 산성 용액을 도 3 또는 도 4에 도시한 격막셀의 양극실에 투입하고, 상기 염기성 용액은 음극실에 투입하였다. 이때, 상기 격막셀은 판틀형이고, Pt 가 코팅된 메쉬 형의 양극, Ti 음극, Nafion® 324 분리막을 포함하였고, 상기 음극 및 양극의 표면적은 각각 4 cm2 이었다. 또한, 상기 전극판 사이의 거리는 5 mm로 유지하였고 셀 내부에 둘 이상의 Viton 고무 가스킷을 구비하며, 그 두께는 2 mm 이었다. 상기 분리막은 판형으로 전면과 후면이 구분된다. 상기 분리막의 방향(orientation), 즉 분리막의 전면이 양극과 대향되게 제어하였다. The prepared acid solution was introduced into the anode chamber of the diaphragm cell shown in FIG. 3 or 4, and the basic solution was introduced into the cathode chamber. At this time, the diaphragm cell was a plate-shaped, Pt-coated mesh-type anode, a Ti cathode, and a Nafion® 324 separator. The surface areas of the cathode and anode were 4 cm 2 . In addition, the distance between the electrode plates was maintained at 5 mm, and at least two Viton rubber gaskets were provided inside the cells, and the thickness thereof was 2 mm. The separation membrane is plate-shaped and divided into a front surface and a rear surface. The orientation of the separator, that is, the entire surface of the separator, was controlled to face the anode.

또한 상기 산성 용액 및 염기성 용액은 연동 펌프(Masterflex - L/S, Cole Parmer Instrument Company)를 이용하여 각각 70 ml/min의 유량으로 연속적으로 순환되었다. 또한 전원공급기(Korea Switching Instruments)를 이용하여 전류 밀도를 30 mA/cm2 으로 인가하였으며, 이때 활성화된 금속 이온인 Co(I)이 생성되었다. The acidic and basic solutions were continuously circulated at a flow rate of 70 ml / min using a peristaltic pump (Masterflex-L / S, Cole Parmer Instrument Company). The current density was applied at 30 mA / cm 2 using a power supply (Korea Switching Instruments), and the activated metal ion, Co (I), was generated.

상기 활성화된 금속 이온인 Co(I) 이온의 생성율은 염기의 종류, 농도 등에 크게 좌우된다. 이에 산 또는 염기의 pH는 pH/ISE 측정기(iSTEK, pH-240L, USA)를 이용하고, 상기 측정기와 산소환원포텐셜(ORP) 전위측정기(EMC 133, Germany)를 사용하여 상기 Co(I)의 농도를 계산하였다. 이때 표준 전극은 Ag/AgCl을 포함하는 6 mm Pt 전극을 사용하고, 적정제로 0.1 M의 KMnO4 을 사용하였다. pH 측정 결과, 염기성용액의 pH는 13.5였다. 또한, 이로부터 측정한 산화환원포텐셜은 도 6(d)에 도시하였다. The production rate of the activated metal ion, Co (I) ion, depends on the type and concentration of the base. The pH of the acid or base was measured using a pH / ISE analyzer (iSTEK, pH-240L, USA) using the analyzer and an ORP The concentration was calculated. At this time, the standard electrode was a 6 mm Pt electrode containing Ag / AgCl, and 0.1 M KMnO 4 was used as the titration electrode. As a result of pH measurement, the pH of the basic solution was 13.5. The redox potential measured therefrom is shown in Fig. 6 (d).

또한, 상기 Co1 +의 생성율(또는 매개환원반응의 반응율)은 하기 식 1을 이용하여 계산하였다.Further, the generation rate of the Co 1 + (or intermediate reaction rate of reduction) was calculated according to the following equation 1.

Figure 112015099503613-pat00007
Figure 112015099503613-pat00007

상기 식 1에서 C는 코발트를 포함하는 수산화물의 농도를 의미한다. 또한 상기 식 1에서 [Co(I)(OH)4]3- 의 농도는 KMnO4 의 농도를 모니터링함으로써 측정하였고, [Co(II)(OH)4]2- 의 농도는 초기 Co(OH)2의 농도를 사용하였다. In the above formula (1), C means the concentration of hydroxide containing cobalt. In addition, in the formula 1 [Co (I) (OH ) 4] The concentration of 3 was measured by monitoring the concentration of KMnO 4, the concentration of [Co (II) (OH) 4] 2- is the initial Co (OH) 2 was used.

이후, Co(I)이 12 % 생성된 염기성 용액에 3800 ppm의 염화알릴(AC)를 주입하여, 상기 염화알릴의 제거 특성을 확인하였다. 염화알릴의 제거특성은 상기 염화알릴과 반응한 용액 중 3 mL를 수득한 후, 이를 과염소산을 이용하여 중성화시키고 원심분리하였다. 마지막으로, 상기 용액에 1 M의 NaOH를 투입하여 pH를 6~7로 조절하고, 이에 0.8 mL의 수은 티오시안산염(HACH 용액)을 투입한 후, 1 M의 과염소산철을 투입하여 염소 함량 측정을 위한 용액을 준비하였다. 이때, 염소 함량의 측정은 HACH 비색기(DR-2800, USA)를 이용하였다. Then, 3800 ppm of allyl chloride (AC) was injected into the basic solution in which 12% of Co (I) was produced, thereby confirming the removal characteristics of the allyl chloride. 3 mL of the allyl chloride-removing solution was neutralized with perchloric acid and centrifuged. Finally, 1 M NaOH was added to the solution to adjust the pH to 6 to 7. After 0.8 mL of mercury thiocyanate (HACH solution) was added thereto, 1 M of perchlorate was added to measure the chlorine content Was prepared. At this time, the measurement of the chlorine content was performed using a HACH non-dyeing machine (DR-2800, USA).

상기 비색기를 이용한 염화알릴의 제거특성은 하기 표 2에 나타내었다. The removal characteristics of allyl chloride using the colorimeter are shown in Table 2 below.

[표 2][Table 2]

Figure 112015099503613-pat00008
Figure 112015099503613-pat00008

상기 표 2에서 제거효율은 첨가된 염화알릴 중 염소의 이론적 농도와, 반응 후 HACH 비색기를 이용하여 측정한 염소 농도를 계산하여 백분율로 나타내었다. 또한 상기 표 2에서 # 은 HACH 분석 범위를 초과하여 측정하지 못한 의미로 표기하였다. 이에 상기 제거효율은 적어도 93% 이상임을 알 수 있다. 더욱이, 도 10을 참조하면, 염화알릴의 주입전 기울기(약 40분 이전)와 주입후 기울기(약 40분 이후)가 크게 차이나므로, 주입후 시간이 20분 이상 경과하더라도(표 2 참조) 염화알릴의 제거가 진행됨을 예측할 수 있다. 이에 상기 제거효율은 거의 100%임을 예상할 수 있다. In Table 2, the removal efficiency is expressed as a percentage by calculating the theoretical concentration of chlorine in the added allyl chloride and the chlorine concentration measured using the HACH colorimeter after the reaction. Also, in Table 2, # indicates a value that can not be measured beyond the HACH analysis range. It can be seen that the removal efficiency is at least 93%. 10, the slope of the allyl chloride before injection (before about 40 minutes) and the slope after injection (after about 40 minutes) are largely different. Therefore, even if the time after injection exceeds 20 minutes (see Table 2) It can be predicted that the removal of allyl proceeds. Thus, the removal efficiency can be expected to be almost 100%.

또한, 상기 염화알릴의 제거 특성은 도 12에 도시된 적외선흡수 스펙트럼으로 확인하였다. 상기 스펙트럼은 FTIR(Nicolet-Is10 spectrometer, Thermo scientific Nicolet-iS)을 이용하여 액상으로 측정되었다. 도 12에 도시한 바와 같이, 도 12(a)는 염화알릴을 주입하기 전의 염기성용액의 FTIR 분석 그래프이며, 도 12(b)는 3800 pm의 염화알릴을 주입하여 30 분 후에 반응된 용액의 FTIR 분석 그래프이다. 도 12에 점선으로 표시한 바와 같이 약 715 cm- 1 , 약 1740 cm-1, 약 2350 cm-1 에 피크가 나타났고, 약 715 cm-1 에 나타난 피크는 염화알릴의 C-Cl의 신축 진동에 의한 것이며, 이 피크의 세기가 감소(또는 소멸)함에 따라 상기 염화알릴이 제거됨을 확인하였다. 또한, 약 1740 cm-1 에 나타난 피크는 C=O 의 신축 진동에 의한 것이고, 약 약 2350 cm-1 에 나타난 피크는 O-H 의 신축 진동에 의한 것이다. 이에 상기 두 피크의 세기가 증가함에 따라 상기 염화알릴이 제거되고 반응 후 생성된 안정적인 부산물(product)를 의미한다. In addition, the removal characteristics of the allyl chloride were confirmed by the infrared absorption spectrum shown in Fig. The spectrum was measured in liquid phase using FTIR (Nicolet-Is10 spectrometer, Thermo scientific Nicolet-iS). 12 (a) is an FTIR analysis graph of a basic solution before injection of allyl chloride, and FIG. 12 (b) is a graph showing the FTIR of the reacted solution after 30 minutes by injection of 3800 pm of allyl chloride, Analysis graph. About 715 cm, as illustrated by the broken line in FIG. 12 - got the peak shown in Figure 1, about 1740 cm -1, around 2350 cm -1, a peak appeared at about 715 cm -1 is the stretching vibration of the C-Cl allyl chloride , And it was confirmed that the allyl chloride was removed as the intensity of the peak decreased (or abolished). Also, the peak at about 1740 cm -1 is due to the stretching vibration of C = O, and the peak at about 2350 cm -1 is due to the stretching vibration of OH. As the intensity of the two peaks increases, the allyl chloride is removed and a stable by-product is produced.

비교예 1Comparative Example 1

실시예 1과 동일하게 실시하되, 음극이 Ag 로 이루어지는 것으로 하였다. The same procedure as in Example 1 was carried out except that the negative electrode was made of Ag.

비교예 2Comparative Example 2

실시예 1과 동일하게 실시하되, 음극이 유리상 탄소로 이루어지는 것으로 하였다.The procedure of Example 1 was repeated except that the cathode was made of glassy carbon.

비교예 3Comparative Example 3

실시예 1과 동일하게 실시하되, 음극이 Hg-Ag 아말감으로 이루어지는 것으로 하였다. The same procedure as in Example 1 was carried out except that the negative electrode was made of Hg-Ag amalgam.

도 6을 참조하면, 도 6(a)는 비교예 1의 산화환원포텐셜을 도시한 그래프이며, 도 6(b)는 비교예 2의 산화환원포텐셜을 도시한 그래프이며, 도 6(c)는 비교예 3의 산화환원포텐셜을 도시한 그래프이다. 도 6(d)는 실시예 1의 산화환원포텐셜을 도시한 그래프이다. Referring to FIG. 6, FIG. 6A is a graph showing the redox potential of Comparative Example 1, FIG. 6B is a graph showing the redox potential of Comparative Example 2, and FIG. A graph showing the redox potential of Comparative Example 3. Fig. 6 (d) is a graph showing the redox potential of Example 1. Fig.

도 7을 참조하면, 도 7은 실시예 1 및 비교예 1 내지 3에 따른 전기활성촉매의 산화환원(Redox) 특성을 도시한 그래프이다. 실시예 1에 따른 전기활성촉매의 환원 피크는 약 -0.71 V에서 나타났고, 산화 피크는 역주사시(reverse scan) 약 -0.44 V에서 나타났고, 교차점이 발생하지 않았다. 비교예 1에 따른 전기활성촉매의 환원 피크는 약 -0.71 V에서 나타났고, 산화 피크는 역주사시 약 -0.49 V에서 나타났다. 비교예 1에 따른 교차점은 약 -0.7 V, -0.6 V, -0.4 V에서 각각 나타났다. 비교예 2에 따른 전기활성촉매의 환원 피크는 약 -0.7 V에서 나타났고, 산화피크는 역주사시 약 0.49V에서 나타났다. 비교예 2에 따른 교차점은 약 -0.9 V, 0.65 V에서 각각 나타났다. 비교예 3에 따른 환원 피크는 약 -1.12 V에서 나타났고, 산화피크는 역주사시 -0.29 V, -0.18 V에서 각각 나타났다. 다른 예들과 달리, 비교예 3은 시작점과 끝점의 전류값이 일치하지 않음을 확인하였다. Referring to FIG. 7, FIG. 7 is a graph showing redox characteristics of the electroactive catalyst according to Example 1 and Comparative Examples 1 to 3. The reduction peak of the electrocatalyst according to Example 1 appeared at about -0.71 V and the oxidation peak appeared at about -0.44 V with a reverse scan and no crossing occurred. The reduction peak of the electrocatalyst according to Comparative Example 1 appeared at about -0.71 V, and the oxidation peak showed about -0.49 V at the inversion. The crossing points according to Comparative Example 1 were about -0.7 V, -0.6 V, and -0.4 V, respectively. The reduction peak of the electrocatalyst according to Comparative Example 2 appeared at about -0.7 V, and the oxidation peak at about 0.49 V when inverted. The crossing points according to Comparative Example 2 were about -0.9 V and 0.65 V, respectively. The reduction peak according to Comparative Example 3 appeared at about -1.12 V and the oxidation peak at -0.29 V and -0.18 V, respectively. Unlike the other examples, in Comparative Example 3, it was confirmed that the current values of the start point and the end point do not coincide with each other.

도 8을 참조하면, 도 8은 실시예 1 및 비교예 1 내지 3에 따른 전기활성촉매의 환원율을 나타내는 그래프이다. 상기 환원율은 식 6의 Co(I)의 생성율을 의미한다. 도 8에 도시된 바와 같이, 실시예 1에 따른 최대 환원율은 비교예 2에 따른 최대 환원율 보다 약 10배 증가함을 알 수 있었다. 이러한 특성은 염화알릴 제거율 향상에 효과가 있다. Referring to FIG. 8, FIG. 8 is a graph showing the reduction rates of the electrocatalyst according to Example 1 and Comparative Examples 1 to 3. The reduction rate refers to the production rate of Co (I) in Formula 6. As shown in FIG. 8, the maximum reduction ratio according to Example 1 was found to be about 10 times higher than the maximum reduction ratio according to Comparative Example 2. This property is effective for improving the removal rate of allyl chloride.

도 9를 참조하면, 도 9는 실시예 1 및 비교예 1 내지 3에 따른 전기활성촉매의 전류특성을 도시한 그래프이다. 상기 전류특성은 전위의 주사속도에 따라 각기 다른 기울기를 나타냄을 알 수 있다. Linear fitting에 따른 실시예 1은 기울기가 약 1이고, 비교예 1은 기울기가 약 5이며, 비교예 2는 기울기가 0.2이며, 비교예 3은 약 2임을 확인하였다.Referring to FIG. 9, FIG. 9 is a graph showing current characteristics of the electrocatalyst according to Example 1 and Comparative Examples 1 to 3. It can be seen that the current characteristics exhibit different slopes depending on the scanning speed of the potential. In Example 1 according to the linear fitting, the slope was about 1, the slope of Comparative Example 1 was about 5, the slope of Comparative Example 2 was about 0.2, and that of Comparative Example 3 was about 2. [

도 10을 참조하면, 실시예 1에 따른 본 발명의 전해시스템의 염화알릴 제거특성을 나타낸 그래프이다. 도 10(a)는 시간에 따른 Co(I)의 생성율을 의미하고, 도 10(b)는 시간에 따른 본 발명의 산화환원포텐셜을 의미한다. 도 10에 도시된 바와 같이, 약 40분에서 Co(I)의 생성율 및 산화환원포텐셜이 최대에 이르며, 이후 급격하게 감소함을 확인할 수 있다. 이는 약 40분 이전에 염화알릴이 주입되어 나타난 현상이며, 상술한 식 2의 반응식에 의해 이해될 수 있다. Referring to FIG. 10, there is shown a graph showing allyl chloride removal characteristics of the electrolytic system according to Example 1 of the present invention. FIG. 10 (a) shows the production rate of Co (I) with time, and FIG. 10 (b) shows the redox potential of the present invention with time. As shown in FIG. 10, it can be seen that the production rate and redox potential of Co (I) reached a maximum at about 40 minutes, and then rapidly decreased. This is a phenomenon in which allyl chloride is injected about 40 minutes before and can be understood by the reaction formula of the above-described formula (2).

실시예 2Example 2

실시예 1과 동일하게 실시하되, 전류 밀도를 10 mA/cm2 으로 하여 실시하였다. The same procedure as in Example 1 was carried out except that the current density was 10 mA / cm 2 .

실시예 3Example 3

실시예 1과 동일하게 실시하되, 전류 밀도를 50 mA/cm2 으로 하여 실시하였다. And the current density was 50 mA / cm < 2 & gt ;.

도 11을 참조하면, 도 11은 실시예 1 내지 3에 따른 전기활성촉매의 환원율을 도시한 그래프이다. 상기 환원율은 Co(I)의 생성율을 의미하며, 시간에 따라 각기 다른 형상의 곡선을 나타낸다. 실시예 1에 따른 최대 환원율은 실시예2 보다 약 5배 증가함을 확인할 수 있다. Referring to FIG. 11, FIG. 11 is a graph showing reduction ratios of electrocatalysts according to Examples 1 to 3. The reduction rate means the production rate of Co (I), and shows a curve having a different shape according to time. It can be seen that the maximum reduction ratio according to Example 1 is increased about 5 times as compared with Example 2. [

상술한 이와 같은 특성으로 본 발명의 전해시스템은 염화알릴 제거에 극대화된 시스템임을 확인하였다. With the above-described characteristics, it was confirmed that the electrolysis system of the present invention was maximized in the removal of allyl chloride.

이상과 같이 본 발명에서는 특정된 사항들과 한정된 실시예 및 도면에 의해 설명되었으나 이는 본 발명의 보다 전반적인 이해를 돕기 위해서 제공된 것일 뿐, 본 발명은 상기의 실시예에 한정되는 것은 아니며, 본 발명이 속하는 분야에서 통상의 지식을 가진 자라면 이러한 기재로부터 다양한 수정 및 변형이 가능하다. While the present invention has been particularly shown and described with reference to exemplary embodiments thereof, it is to be understood that the invention is not limited to the disclosed embodiments, but, on the contrary, Those skilled in the art will recognize that many modifications and variations are possible in light of the above teachings.

따라서, 본 발명의 사상은 설명된 실시예에 국한되어 정해져서는 아니되며, 후술하는 특허청구범위뿐 아니라 이 특허청구범위와 균등하거나 등가적 변형이 있는 모든 것들은 본 발명 사상의 범주에 속한다고 할 것이다.Accordingly, the spirit of the present invention should not be construed as being limited to the embodiments described, and all of the equivalents or equivalents of the claims, as well as the following claims, belong to the scope of the present invention .

100: 분리막
200: 양극부, 210: 양극,
300: 음극부, 310: 음극, 320: 음극실(반응기)
410, 420: 케이스, 411, 412: 주입구, 421, 422: 배출구
500: 전원공급부
600: 양극탱크,
700: 음극탱크, 710: 음극탱크 주입구, 711: 오염물질 주입구 720: 음극탱크 배출구
100: membrane
200: anode part, 210: anode,
300: negative electrode portion, 310: negative electrode, 320: negative electrode chamber (reactor)
410, 420: case, 411, 412: inlet port, 421, 422:
500: Power supply
600: positive electrode tank,
700: cathode tank, 710: cathode tank inlet, 711: pollutant inlet port, 720: cathode tank outlet

Claims (13)

양극부, 음극부, 및 양극부와 음극부를 구획하는 분리막을 포함하는 격막셀; 산성 용액, 또는 염기성 용액을 수용하는 탱크; 및 전원공급부;를 포함하는 전해시스템을 이용한 할로겐 화합물의 제거방법으로,
a)전이금속 수산화물을 포함하는 전기활성촉매의 전구체를 상기 염기성 용액에 투입 및 용해하여, 상기 전기활성촉매를 함유하는 용액을 제조하는 단계;
b)상기 a)단계의 제조된 용액을 상기 음극부의 음극실에 투입한 후, 상기 전원공급부에 의해 전류를 인가함으로써, 매개환원반응에 의해 상기 전기활성촉매가 활성화되는 단계; 및
c)상기 b)단계의 전기활성촉매를 포함하는 음극실에 할로겐 화합물을 투입하여, 상기 할로겐 화합물이 제거되는 단계를 포함하는 할로겐 화합물의 제거방법.
A diaphragm cell including an anode portion, a cathode portion, and a separator separating the anode portion and the cathode portion; An acidic solution, or a basic solution; And a power supply unit, the method comprising:
a) introducing and dissolving a precursor of an electroactive catalyst comprising a transition metal hydroxide into the basic solution to prepare a solution containing the electroactive catalyst;
b) activating the electroactive catalyst by a mediated reduction reaction by applying the solution prepared in step a) to the cathode chamber of the cathode section and then applying current by the power supply section; And
c) adding a halogen compound to the cathode compartment containing the electroactive catalyst of step b), and removing the halogen compound.
제 1항에 있어서,
상기 염기성 용액의 pH는 13 이상인 것을 특징으로 하는 할로겐 화합물의 제거방법.
The method according to claim 1,
Wherein the pH of the basic solution is 13 or more.
제 1항에 있어서,
상기 전기활성촉매의 전구체는 코발트, 니켈, 은, 망간, 및 구리에서 적어도 하나 이상 포함하는 전이금속 수산화물인 것을 특징으로 하는 할로겐 화합물의 제거방법.
The method according to claim 1,
Wherein the precursor of the electroactive catalyst is a transition metal hydroxide containing at least one of cobalt, nickel, silver, manganese, and copper.
제 1항에 있어서,
상기 전기활성촉매의 전구체는 코발트를 포함하는 전이금속 수산화물인 것을 특징으로 하는 할로겐 화합물의 제거방법.
The method according to claim 1,
Wherein the precursor of the electroactive catalyst is a transition metal hydroxide comprising cobalt.
제 1항에 있어서,
상기 양극부는 양극, 양극실, 및 양극탭을 구비하고,
상기 음극부는 음극, 음극실, 및 음극탭을 구비하며,
상기 분리막은 전면과 그 반대편의 후면을 포함하는 판틀형으로 이루어지고,
상기 분리막의 전면은 상기 양극과 대향하는 것을 특징으로 하는 할로겐 화합물의 제거방법.
The method according to claim 1,
Wherein the anode portion includes a cathode, an anode chamber, and a cathode tab,
The cathode section includes a cathode, a cathode chamber, and a cathode tab,
Wherein the separation membrane has a plate-like shape including a front surface and a rear surface opposite to the front surface,
And the front surface of the separation membrane is opposed to the anode.
제 5항에 있어서,
상기 양극은 백금이며, 상기 음극은 타이타늄인 것을 특징으로 하는 할로겐 화합물의 제거방법.
6. The method of claim 5,
Wherein the anode is platinum, and the cathode is titanium.
제 1항에 있어서,
상기 b) 단계의 전류 밀도는 1 내지 100 mA/cm2 인 것을 특징으로 하는 할로겐 화합물의 제거방법.
The method according to claim 1,
Wherein the current density in the step b) is 1 to 100 mA / cm < 2 >.
제 1항에 있어서,
상기 b)단계의 활성화는 상기 전기활성촉매의 전이금속 이온이 환원되는 것인 할로겐 화합물의 제거방법.
The method according to claim 1,
Wherein the activation of step (b) is a reduction of the transition metal ion of the electroactive catalyst.
제 8항에 있어서,
상기 매개환원반응 전후의 산소환원포텐셜의 변화값은 100 내지 1500 mV 인 것을 특징으로 하는 할로겐 화합물의 제거방법.
9. The method of claim 8,
Wherein the change value of the oxygen reduction potential before and after the intermediate reduction reaction is 100 to 1500 mV.
제 1항에 있어서,
상기 c)단계시, 상기 음극실에 초음파를 인가하는 것을 특징으로 하는 할로겐 화합물의 제거방법.
The method according to claim 1,
And in the step c), ultrasonic waves are applied to the cathode chamber.
제 1항에 있어서,
상기 할로겐 화합물은 염화알릴 및 트리클로로에틸렌 에서 적어도 하나 이상 포함하는 것을 특징으로 하는 할로겐 화합물의 제거방법.
The method according to claim 1,
Wherein the halogen compound comprises at least one of allyl chloride and trichlorethylene.
제 1항 내지 제 11항에서 선택되는 어느 한 항에 있어서,
상기 b)단계의 음극실에 초음파를 인가하는 것을 특징으로 하고,
상기 c)단계에서 수득한 용액을 b)단계의 음극실에 투입하는 것을 특징으로 하는 할로겐 화합물의 제거방법.
12. A compound according to any one of claims 1 to 11,
Wherein ultrasonic waves are applied to the cathode chamber of the step b)
Wherein the solution obtained in step c) is introduced into the cathode chamber of step b).
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