KR101726039B1 - Catalyst for wastewater treatment, method for preparing the catalyst, and device for wastewater treatment including the catalyst - Google Patents
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Abstract
본 발명은 하폐수 처리용 촉매, 그 제조방법 및 이를 포함하는 하폐수 처리장치에 관한 것으로서, 더욱 구체적으로는 표면에 복수 개의 나노세공이 형성된 스테인리스 스틸 기재; 및상기 나노세공에 담지된 금속 나노입자를 포함하는 하폐수 처리용 촉매, 그 제조방법 및 이를 포함하는 하폐수 처리 장치에 관한 것이다.
본 발명에 따른 하폐수 처리용 촉매는 내식성 및 내마모성이 우수하며, pH 및와 온도 변화에 매우 안정적이다. 특히, 고도산화처리 방식의 하폐수 처리에 적용할 경우, 기존의 공정보다 2배 이상 빠른 처리 속도를 나타내므로 처리 단가를 획기적으로 낮출 수 있고, 사용 후 특별한 안정화 공정 없이 지속적인 재사용이 가능하며, 여타 공정과 달리 슬러지가 생기지 않으므로 후속처리가 필요 없다. 더불어, 매우 용이한 제작공정에 의해서 제작될 수 있고, 기존의 시설에 간편하게 적용하여 활용할 수 있으므로, 즉각적인 현장 투입이 가능하다.The present invention relates to a catalyst for treating wastewater, a method of manufacturing the same, and a wastewater treatment apparatus including the same, and more particularly, to a stainless steel substrate having a plurality of nano- And metal nanoparticles supported on the nano pores, a process for producing the catalyst, and a wastewater treatment apparatus including the same.
The catalyst for treating wastewater according to the present invention is excellent in corrosion resistance and abrasion resistance, and is very stable against changes in pH and temperature. In particular, when applied to wastewater treatment using advanced oxidation treatment method, the treatment rate is twice as fast as that of the conventional process, so the treatment unit cost can be drastically lowered, and it can be continuously reused without special stabilization process after use, Sludge does not occur, so subsequent treatment is not necessary. In addition, it can be manufactured by a very easy fabrication process, and can be easily applied to an existing facility, so that it is possible to put it on the spot immediately.
Description
본 발명은 하폐수 처리용 촉매, 그 제조방법 및 이를 포함하는 하폐수 처리장치에 관한 것이다.The present invention relates to a catalyst for treating wastewater, a method for producing the same, and a wastewater treatment apparatus including the same.
최근 하폐수 방류수의 기준이 강화되고 그 양이 증가함에 따라서, 경제적이고 효과적으로 하폐수를 처리할 수 있는 기술에 대한 필요성이 대두되고 있다. 기존의 생물학적 처리 기술만으로는 강화되는 기준과 지속적으로 증가하는 폐수를 처리하기에는 역부족이다. 또한, 생물학적 처리 기술로 완벽한 제거가 이뤄지지 않는 난분해성 유기물질 및 미량 오염물질들은 수계로 유입되어 수 생태계를 교란시키는 주요한 원인으로 거론되고 있다. 따라서, 강화된 방류수 기준과 지속적으로 증가하는 폐수의 양, 그리고 난분해성 유기물질 및 미량 오염물질 등을 완벽히 제거하기 위해서는 기존의 생물학적 처리를 기반으로 하는 기술 외에 더욱 진전된 기술이 필요하다.Recently, as the standards of wastewater effluent have been strengthened and the amount of wastewater effluent has been increased, there is a need for a technique that can economically and effectively treat wastewater. Existing biological treatment technologies alone are not enough to handle the ever-increasing standards and wastewater that is increasing. In addition, biodegradable organic materials and trace contaminants, which are not completely removed by biological treatment techniques, are considered to be a major cause of disturbing aquatic ecosystems by entering the aquatic system. Therefore, in order to completely remove enhanced effluent standards, the amount of wastewater that continuously increases, and degradable organic and trace contaminants, advanced technologies other than those based on conventional biological treatment are needed.
관련하여, 최근 정부의 정책 중 총유기탄소 (Total organic carbons, TOC) 방류수 기준 도입을 위한 기획연구가 진행된 바 있으며, 조만간 이에 대한 방류수 수질 기준이 도입될 예정이고, 이에 따라 방류수 내 난분해성 유기물질 및 미량 오염물질의 제거에 더욱 많은 관심이 집중되고 있다. 그러나, 이러한 물질들을 완벽하게 제거하기 위해서는 최신 고도 산화처리 시설의 도입이 불가피하며, 현재 국내 몇몇 기관에서 고도 산화처리 기술을 적용한 공정을 운영 중에 있으나, 각 기술이 가지고 있는 다양한 문제점들 때문에 운영에 어려움을 겪고 있는 실정이다. In recent years, the government has been planning to introduce the total organic carbons (TOC) effluent standards in the government's policies, and the water quality standards for effluent water will be introduced in the near future. Therefore, And the removal of trace contaminants is becoming more and more focused. However, in order to completely remove these substances, the introduction of advanced advanced oxidation treatment facilities is inevitable. Currently, several domestic institutions are operating processes using advanced oxidation treatment technology. However, due to various problems of each technology, .
예를 들어, 현재 적용되고 있는 고도 산화처리 기술 중 하나인 펜톤 기술의 경우, pH 3~5 범위인 산성 영역에서 산화반응이 가장 효과적이기 때문에 폐수의 pH를 산성 영역으로 조절하여 반응을 진행하고, 산화반응이 완료된 후 방류를 위해서 처리수의 pH를 다시 높여 주어야하는 단점이 있다. 또한, 반응 도중에 다량의 슬러지가 발생되기 때문에, 이를 제거하기 위한 후속 공정이 필요하다. 또 다른 기술로서, 자외선/과산화수소 기술의 경우, 자외선을 이용하여 과산화수소의 분해반응을 가속화시킴에 따라 OH 라디칼 생성속도를 향상시키는 기술이며, 생성된 OH 라디칼에 의해서 오염물질을 산화시켜 제거하는 효과적인 기술이지만, 높은 효율을 만족하기 위해서는 다량의 과산화수소가 요구된다는 문제점이 있다. 이때, 다량의 과산화수소를 사용하게 되면, 경제적인 부담이 증가하고, 과산화수소가 최종 방류수의 COD (Chemical oxygen demand)를 상승시켜서 방류수질기준을 만족시키기 쉽지 않다는 문제점이 있다.For example, in the case of the Fenton technology, which is one of the advanced oxidation technologies currently being applied, since the oxidation reaction is most effective in the acidic range of pH 3 to 5, the pH of the wastewater is adjusted to the acidic range, There is a disadvantage that the pH of the treated water must be raised again for discharging after the oxidation reaction is completed. Further, since a large amount of sludge is generated during the reaction, a subsequent process for removing the sludge is required. As another technology, ultraviolet / hydrogen peroxide technology accelerates the decomposition reaction of hydrogen peroxide by using ultraviolet rays, thereby improving the rate of OH radical generation. It is an effective technique for oxidizing and removing contaminants by the produced OH radicals However, there is a problem that a large amount of hydrogen peroxide is required to satisfy high efficiency. At this time, if a large amount of hydrogen peroxide is used, economical burden is increased, and hydrogen peroxide increases the COD (chemical oxygen demand) of the finally discharged water, and it is not easy to satisfy the discharged water quality standard.
그러나, 오존 기술의 경우, 전기만 있으면 필요한 만큼 제조가 가능하며 직접반응에 의해 오염물질을 짧은 시간 동안 효과적으로 살균 및 산화처리가 가능한 기술로서 주목을 받고 있다. 또한, 난분해성 유기물질 등의 소수성 물질을 친수화하고 생물 분해성을 높여 자연친화적이기 때문에, 고도수질이 요구되는 공정의 전처리 기술로서 충분하다는 장점이 있다. 그러나, 접촉에 의한 반응이기 때문에 특정대상물질만 제거하는 바, 선택성이 떨어지고 직접반응에 의해 제거할 수 있는 유기물의 양에 한계가 존재한다는 문제점이 있다. 또한, 브롬이 존재할 경우 발암물질이 발생할 수 있고, 유기물을 감소시키기 위한 간접반응 촉진에 다른 에너지원을 사용해야하는 단점도 존재한다.However, in the case of ozone technology, it is possible to manufacture as many as necessary with electricity, and attention has been paid to a technology capable of effectively sterilizing and oxidizing pollutants for a short time by direct reaction. In addition, since hydrophobic substances such as refractory organic substances are hydrophilized and biodegradability is enhanced and they are natural-friendly, there is an advantage that they are sufficient as a pretreatment technology for a process requiring an advanced water quality. However, since only a specific target substance is removed due to the reaction by contact, there is a problem that the selectivity is low and there is a limit to the amount of organic substances that can be removed by direct reaction. In addition, there is a disadvantage that, when bromine is present, carcinogenic substances may be generated, and other energy sources should be used for promoting indirect reaction for reducing organic matter.
한편, 스테인리스 스틸은 내식성과 내마모성이 뛰어나고, 타 금속에 비해 pH 및 온도변화에 큰 영향을 받지 않는 등 물리화학적으로 매우 안정적인 특성을 지니고 있다. 또한, 철을 기본으로 하는 타 소재와 달리 수계 내에서 녹이 슬지 않아 슬러지가 생성되지 않는 친환경적인 촉매 소재이기 때문에 다양한 수 처리 분야에서 즉각적인 활용이 가능하다. 관련하여, 대한민국 등록특허 제0403275호에서는 스테인리스 스틸 기질에 유기 실란, 금속 산화물, 및 저장 안정제 등을 도포한 광촉매 코팅 조성물을 개시하고 있으며, 대한민국 공개특허 제2007-0113551호에서는 고도 산화처리 기술에 의한 난분해성 폐액의 처리를 위한 오존-전기분해/반도체 복합장치에 있어서, 스테인리스 스틸 소재의 양극 표면에 티타늄과 이리듐이 코팅된 소재를 개시하고 있다.On the other hand, stainless steel is excellent in corrosion resistance and abrasion resistance, and it is physically and chemically very stable characteristics such as not being influenced by pH and temperature change more than other metals. In addition, unlike other iron-based materials, it is an eco-friendly catalyst material that does not generate rust in the water and does not generate sludge. Korean Patent Registration No. 0403275 discloses a photocatalytic coating composition comprising a stainless steel substrate coated with an organosilane, a metal oxide, a storage stabilizer, etc. In Korean Patent Publication No. 2007-0113551, In an ozone-electrolytic / semiconductor composite apparatus for treating a refractory waste liquid, a material in which titanium and iridium are coated on the surface of a cathode of a stainless steel material is disclosed.
그러나, 종래 어떠한 기술에서도 단순히 스테인리스 스틸 소재에 일부 금속 입자가 코팅된 정도의 기술들만을 개시하고 있을 뿐, 스테인리스 스틸 담체 및 이에 담지되는 금속 입자의 구조를 효과적으로 제작하여 오염물질 분해 반응을 극대화하기 위한 기술에 대해서는 개시하고 있지 않다.However, in any conventional technique, only technologies of coating a part of metal particles on a stainless steel material are disclosed. In order to maximize the decomposition reaction of pollutants by effectively constructing the structure of the stainless steel carrier and the metal particles to be supported thereon It does not disclose the technique.
따라서, 본 발명에서는 종래의 폐수처리기술들이 보유한 전술한 문제점을 해결하면서도, 내구성이 우수하고, 빠른 처리 속도를 나타내며, 사용 후 특별한 안정화 공정 또는 후속처리 없이 지속적인 재사용이 가능하고, 더불어, 용이하게 제작될 수 있고, 기존 시설에 간편하고 즉작적으로 적용할 수 있는 하폐수 처리용 촉매, 그 제조방법 및 이를 포함하는 하폐수 처리장치를 제공하고자 한다.Therefore, the present invention solves the above-mentioned problems inherent in the conventional wastewater treatment techniques, but also has excellent durability, exhibits a high processing speed, can be continuously reused without special stabilization process or subsequent treatment after use, And which can be easily applied to an existing facility, that is, a wastewater treatment apparatus, and a wastewater treatment apparatus including the same.
본 발명은 상기 기술적 과제를 해결하기 위해서,In order to solve the above-described technical problem,
표면에 복수 개의 나노세공이 형성된 스테인리스 스틸 기재; 및A stainless steel substrate having a plurality of nanopores on its surface; And
상기 나노세공에 담지된 금속 나노입자를 포함하는 하폐수 처리용 촉매를 제공한다.And a metal nanoparticle supported on the nano pores.
본 발명의 일 구현예에 따르면, 상기 금속 나노입자는 은 나노입자 및 티타늄 나노입자를 포함하는 비철금속으로 이루어진 군으로부터 선택된 적어도 하나 이상의 나노입자일 수 있다.According to an embodiment of the present invention, the metal nanoparticles may be at least one or more nanoparticles selected from the group consisting of silver nanoparticles and non-ferrous metals including titanium nanoparticles.
본 발명의 다른 구현예에 따르면, 상기 나노세공은 평균 직경 70 nm 내지 90 nm 및 평균 깊이 20 nm 내지 100 nm를 가질 수 있다.According to another embodiment of the present invention, the nanopores may have an average diameter of 70 nm to 90 nm and an average depth of 20 nm to 100 nm.
본 발명의 또 다른 구현예에 따르면, 상기 나노세공은 상기 스테인리스 스틸 기재의 단위 표면적 1 μm2 당 160개 내지 200개 형성될 수 있다.According to another embodiment of the present invention, the nano-pores may be formed in a number of 160 to 200 per 1 μm 2 of the unit surface area of the stainless steel substrate.
본 발명의 또 다른 구현예에 따르면, 상기 금속 나노입자는 평균 직경 15 nm 내지 50 nm의 구형 나노입자일 수 있다.According to another embodiment of the present invention, the metal nanoparticles may be spherical nanoparticles having an average diameter of 15 nm to 50 nm.
본 발명의 또 다른 구현예에 따르면, 상기 나노세공의 평균 직경:상기 나노입자의 평균 직경의 비율은 2:1 내지 5:1일 수 있다.According to another embodiment of the present invention, the ratio of the average diameter of the nanopores: the average diameter of the nanoparticles may be 2: 1 to 5: 1.
본 발명의 또 다른 구현예에 따르면, 상기 나노세공의 평균 직경:상기 나노세공의 깊이의 비율은 3:1 내지 1:1일 수 있다.According to another embodiment of the present invention, the ratio of the average diameter of the nano-pores to the depth of the nano-pores may be 3: 1 to 1: 1.
또한, 본 발명은 상기 기술적 과제를 해결하기 위해서,Further, in order to solve the above technical problem,
양극산화법에 의해서 스테인리스 스틸 기재의 표면에 복수 개의 나노세공을 형성하는 단계; 및Forming a plurality of nanopores on the surface of the stainless steel substrate by anodic oxidation; And
화학적 환원법 또는 광화학적 환원법에 의해서 상기 나노세공 내에 금속 나노입자를 담지시키는 단계를 포함하는 하폐수 처리용 촉매의 제조방법을 제공한다.And supporting the metal nanoparticles in the nano pores by a chemical reduction method or a photochemical reduction method. The present invention also provides a method for producing a catalyst for treating wastewater.
본 발명의 일 구현예에 따르면, 상기 양극산화법은 5 ℃ 내지 9 ℃의 온도에서, 20 V 내지 60 V의 전압 및 0.1 A 내지 6 A의 전류로, 교반 조건 하에서 수행될 수 있다.According to one embodiment of the present invention, the anodic oxidation method can be carried out under agitation conditions at a temperature of 5 ° C to 9 ° C, with a voltage of 20 V to 60 V and a current of 0.1 A to 6 A.
본 발명의 다른 구현예에 따르면, 상기 화학적 환원법은 금속염 및 산을 첨가한 수용액에 상기 스테인리스 스틸 기재를 침지시킨 후, 환원제를 첨가함으로써 수행될 수 있다.According to another embodiment of the present invention, the chemical reduction method can be performed by immersing the stainless steel substrate in an aqueous solution containing a metal salt and an acid, and then adding a reducing agent.
본 발명의 또 다른 구현예에 따르면, 상기 금속염은 AgNO3, TiCl3 및 TiCl4,를 포함하는 비금속의 수용성 음이온염이고, 상기 산은 구연산나트륨 및 갈산을 포함하는 수산화기 또는 카르복실기를 포함하는 하나 이상의 산이며, 상기 환원제는 수산화나트륨 및 수소화붕소나트륨을 포함하는 하나 이상의 강염기성 환원제일 수 있다.According to another embodiment of the present invention, the metal salt is a water-soluble anionic salt of a nonmetal including AgNO 3 , TiCl 3 and TiCl 4 , and the acid is a hydroxide or carboxylate containing at least one acid , And the reducing agent may be at least one strong basic reducing agent including sodium hydroxide and sodium borohydride.
본 발명의 또 다른 구현예에 따르면, 상기 금속염은 0.001 M 내지 0.05 M의 농도로 첨가할 수 있다.According to another embodiment of the present invention, the metal salt may be added in a concentration of 0.001 M to 0.05 M.
본 발명의 또 다른 구현예에 따르면, 상기 스테인리스 스틸 기재의 침지 시간은 1 시간 이하일 수 있다.According to another embodiment of the present invention, the immersion time of the stainless steel substrate may be 1 hour or less.
본 발명의 또 다른 구현예에 따르면, 상기 광화학적 환원법은 암상태 진공조건 하에서 금속염 및 산을 첨가한 수용액에 상기 스테인리스 스틸 기재를 침지시킨 후, 증류수 및 질소 가스로 세척하고, UV-C 광을 조사함으로써 수행될 수 있다.According to another embodiment of the present invention, in the photochemical reduction method, the stainless steel substrate is immersed in an aqueous solution to which a metal salt and an acid are added under a dark state vacuum, washed with distilled water and nitrogen gas, Can be performed.
본 발명의 또 다른 구현예에 따르면, 상기 금속염은 AgNO3, TiCl3 및 TiCl4,를 포함하는 비금속의 수용성 음이온염일 수 있다.According to another embodiment of the present invention, the metal salt may be a water-soluble anion salt of a nonmetal including AgNO 3 , TiCl 3 and TiCl 4 .
본 발명의 또 다른 구현예에 따르면, 상기 금속염은 0.001 M 내지 0.05 M의 농도로 첨가할 수 있다.According to another embodiment of the present invention, the metal salt may be added in a concentration of 0.001 M to 0.05 M.
본 발명의 또 다른 구현예에 따르면, 상기 스테인리스 스틸 기재의 침지 시간은 6 시간 내지 12 시간이고, 상기 UV-C 광의 조사 시간은 0.5 시간 내지 2 시간일 수 있다.According to another embodiment of the present invention, the immersion time of the stainless steel substrate may be 6 hours to 12 hours, and the irradiation time of the UV-C light may be 0.5 hours to 2 hours.
한편, 본 발명은 상기 기술적 과제를 해결하기 위해서,According to another aspect of the present invention,
오존 반응기 및 자외선 발생기를 포함하는 고도산화처리 방식의 하폐수 처리 장치로서, 상기 오존 반응기 내부에 전술한 하폐수 처리용 촉매를 포함하는 것을 특징으로 하는 하폐수 처리 장치를 제공한다.A wastewater treatment apparatus of an advanced oxidation treatment type including an ozone reactor and an ultraviolet ray generator, wherein the ozone reactor includes a catalyst for treating wastewater.
본 발명에 따른 하폐수 처리용 촉매는 내식성 및 내마모성이 우수하며, pH 및와 온도 변화에 매우 안정적이다. 특히, 고도산화처리 방식의 하폐수 처리에 적용할 경우, 기존의 공정보다 2배 이상 빠른 처리 속도를 나타내므로 처리 단가를 획기적으로 낮출 수 있고, 사용 후 특별한 안정화 공정 없이 지속적인 재사용이 가능하며, 여타 공정과 달리 슬러지가 생기지 않으므로 후속처리가 필요 없다. 더불어, 매우 용이한 제작공정에 의해서 제작될 수 있고, 기존의 시설에 간편하게 적용하여 활용할 수 있으므로, 즉각적인 현장 투입이 가능하다.The catalyst for treating wastewater according to the present invention is excellent in corrosion resistance and abrasion resistance, and is very stable against changes in pH and temperature. In particular, when applied to wastewater treatment using advanced oxidation treatment method, the treatment rate is twice as fast as that of the conventional process, so the treatment unit cost can be drastically lowered, and it can be continuously reused without special stabilization process after use, Sludge does not occur, so subsequent treatment is not necessary. In addition, it can be manufactured by a very easy fabrication process, and can be easily applied to an existing facility, so that it is possible to put it on the spot immediately.
도 1은 본 발명에 따른 촉매를 자외선/오존 기반의 AOP 공정에 적용할 경우 발생되는 광화학반응 메커니즘을 개략적으로 도시한 도면이다.
도 2a 내지 2d는, 각각 실시예 1에 따라서 제조된 나노세공이 형성된 스테인리스 스틸 기재의 표면 (2a), 실시예 2.1의 화학적 환원법 중 수소화붕소나트륨을 사용한 방법에 의해서 제조된 본 발명에 따른 촉매의 표면 (2b), 실시예 2.1의 화학적 환원법 중 수산화나트륨을 사용한 방법에 의해서 제조된 본 발명에 따른 촉매의 표면 (2c), 및 실시예 2.2의 광화학적 환원법에 의해서 제조된 본 발명에 따른 촉매의 표면 (2d)을 전계방출형 주사전자현미경 (FE-SEM)에 의해서 관찰한 사진을 도시한 도면이다.
도 3a 및 3b는, 각각 은 (3a) 및 티타늄 (3b)이 담지된 본 발명에 따른 촉매에 대한 에너지-분산 X-선 스펙트로스코피 (EDX) 결과를 그래프로 나타낸 도면들이다.
도 4는 본 발명에 따른 고도산화처리 방식의 하폐수 처리 장치에 대한 개략도이다.
도 5는 자외선/오존 기반의 AOP 공정에 있어서, 본 발명에 따른 촉매의 적용 여부에 따른 COD 제거효율을 그래프로 도시한 도면이다.
도 6은 자외선/오존 기반의 AOP 공정에 있어서, 본 발명에 따른 촉매의 적용 여부에 따른 TOC 제거효율을 그래프로 도시한 도면이다.
도 7은 자외선/오존 기반의 AOP공정에 있어서, 본 발명에 따른 촉매의 재사용 성능을 그래프로 도시한 도면이다.FIG. 1 is a schematic view of a photochemical reaction mechanism when a catalyst according to the present invention is applied to an ultraviolet / ozone-based AOP process.
2a to 2d are graphs showing the surface 2a of the stainless steel base formed with nano-pores according to Example 1, the surface 2a of the catalyst according to the present invention prepared by the method using sodium borohydride in the chemical reduction method of Example 2.1 The surface 2b of the catalyst according to the present invention prepared by the method using sodium hydroxide in the chemical reduction method of Example 2.1 and the
3a and 3b are graphical representations of energy-dispersive X-ray spectroscopy (EDX) results for a catalyst according to the present invention bearing (3a) and titanium (3b), respectively.
Fig. 4 is a schematic view of a wastewater treatment apparatus according to an advanced oxidation treatment system according to the present invention.
FIG. 5 is a graph showing COD removal efficiency according to application of the catalyst according to the present invention in an ultraviolet / ozone-based AOP process.
FIG. 6 is a graph showing a TOC removal efficiency according to application of the catalyst according to the present invention in an ultraviolet / ozone-based AOP process.
FIG. 7 is a graph showing the reuse performance of the catalyst according to the present invention in an ultraviolet / ozone-based AOP process.
본 명세서 및 청구범위에 사용된 용어나 단어는 통상적이거나 사전적인 의미로 한정해서 해석되어서는 아니 되며, 발명자는 그 자신의 발명을 가장 최선의 방법으로 설명하기 위해 용어의 개념을 적절하게 정의할 수 있다는 원칙에 입각하여 본 발명의 기술적 사상에 부합하는 의미와 개념으로 해석되어야만 한다. 따라서, 본 명세서에 기재된 실시예와 도면에 기재된 구성은 가장 바람직한 일 실시예에 불과할 뿐이고, 본 발명의 기술적 사상을 모두 대변하는 것은 아니므로, 본 출원시점에 있어서 이들을 대체할 수 있는 다양한 균등물과 변형예들이 있을 수 있음을 이해하여야 한다.The terms and words used in the present specification and claims should not be construed as limited to ordinary or dictionary terms and the inventor may appropriately define the concept of the term in order to best describe its invention It should be construed as meaning and concept consistent with the technical idea of the present invention. Therefore, the embodiments described in the present specification and the constitutions described in the drawings are merely the most preferred embodiments, and not all of the technical ideas of the present invention are described. Therefore, various equivalents which can be substituted at the time of the present application It should be understood that variations can be made.
이하, 도면 및 실시예를 통하여 본 발명을 더욱 상세하게 설명하기로 한다.Hereinafter, the present invention will be described in detail with reference to the drawings and examples.
본 발명은 하폐수 처리용 촉매, 그 제조방법 및 이를 포함하는 하폐수 처리장치에 관한 것으로서, 특히 오존 반응기 및 자외선 발생기를 포함하는 고도산화처리 방식의 하폐수 처리 장치에 적용할 경우, 안정적으로 자외선과의 반응을 극대화시키고 산화 라디칼의 생성을 촉진함으로써 오염물질 제거효율을 획기적으로 향상시킬 수 있는 하폐수 처리용 촉매, 그 제조방법 및 이를 포함하는 하폐수 처리장치에 관한 것이다.The present invention relates to a catalyst for treating wastewater, a process for producing the same, and a wastewater treatment apparatus including the same, and more particularly, to a wastewater treatment apparatus using an ozone reactor and an ultraviolet generator, Which is capable of remarkably improving pollutant removal efficiency by promoting the generation of oxidizing radicals, a method for producing the catalyst, and a wastewater treatment apparatus including the catalyst.
구체적으로, 본 발명에 따른 하폐수 처리용 촉매는,Specifically, in the catalyst for treating wastewater according to the present invention,
표면에 복수 개의 나노세공이 형성된 스테인리스 스틸 기재; 및A stainless steel substrate having a plurality of nanopores on its surface; And
상기 나노세공에 담지된 금속 나노입자를 포함한다.And metal nanoparticles supported on the nano pores.
도 1에는 본 발명에 따른 촉매를 자외선/오존 기반의 AOP 공정에 적용할 경우 발생되는 광화학반응 메커니즘을 도시하였다. 도 1을 참조하면, 일반적으로 자외선/오존 기반의 AOP 공정에 있어서, 촉매 (110)에 자외선 램프 (120)에 의해서 발생된 자외선 (121)이 조사되면 빛 에너지에 의해서 전자가 전도대로 여기되고, 여기된 전자는 수중에 존재하는 산소와 반응하여 수퍼옥사이드 라디칼을 생성하게 되며, 생성된 수퍼옥사이드 라디칼은 오염물질을 분해하는 작용을 수행하게 된다. 또한, 전자대에 전자가 여기됨에 따라서 생성된 홀에서 물분자와 반응함으로써 생성된 OH 라디칼 역시 오염물질과 반응하게 된다.FIG. 1 shows the photochemical reaction mechanism which occurs when the catalyst according to the present invention is applied to an ultraviolet / ozone-based AOP process. Referring to FIG. 1, when ultraviolet rays 121 generated by an
본 발명에 따른 촉매의 경우, 전술한 과정에서 광 조사 후 발생된 에너지에 의해서 전자가 전도대로 여기될 때, 금속 나노입자 (130)가 전도대를 낮추는 역할을 수행하게 되므로 (도면에서 점선으로 표시), 상대적으로 적은 에너지로도 전자의 여기가 가능해지며, 또한 동일한 에너지로 더 많은 전자를 여기시킬 수 있기 때문에, 수퍼옥사이드 라디칼 및 OH 라디칼의 생성 속도를 증가시킬 수 있게 된다. 결과적으로, 본 발명에 따른 촉매를 사용할 경우 오염물질의 분해 반응속도가 향상되는 효과를 거둘 수 있게 된다.In the case of the catalyst according to the present invention, when the electrons are excited to the conduction band by the energy generated after the light irradiation in the above-described process, the
바람직하게는, 상기 금속 나노입자는 하폐수 처리용 촉매의 제조에 있어서 통상적으로 사용되는 나노입자라면 제한 없이 사용될 수 있으며, 예를 들어, 은 나노입자, 티타늄 나노입자 등 비철금속 군으로부터 선택된 적어도 하나 이상의 나노입자가 사용될 수 있다.Preferably, the metal nanoparticles can be used without restriction as long as they are nanoparticles commonly used in the production of a catalyst for treating wastewater. Examples of the nanoparticles include at least one nano-particle selected from the group of non-ferrous metals such as silver nanoparticles and titanium nanoparticles Particles may be used.
한편, 본 발명에 있어서, 스테인리스 스틸 기재 상에 형성되는 나노세공의 공간적 형상, 배치, 또한 금속 나노입자의 형상 및 크기는 촉매의 분해 성능에 중요한 영향을 미치는 바, 상기 나노세공은 평균 직경 70 nm 내지 90 nm 및 평균 깊이 20 nm 내지 100 nm를 가질 수 있으며, 단위 표면적 1 μm2 당 160개 내지 200개 형성될 수 있다. 또한, 상기 금속 나노입자는 평균 직경 15 nm 내지 50 nm의 구형 나노입자일 수 있다.Meanwhile, in the present invention, the spatial shape and arrangement of the nanopores formed on the stainless steel substrate and the shape and size of the metal nanoparticles have an important influence on the decomposition performance of the catalyst, and the nanopores have an average diameter of 70 nm To 90 nm and an average depth of from 20 nm to 100 nm, and from 160 to 200 per 1 μm 2 of the unit surface area. The metal nanoparticles may be spherical nanoparticles having an average diameter of 15 nm to 50 nm.
상기 나노세공의 평균 직경이 상기 범위를 벗어나서 너무 작은 경우에는 금속 나노입자의 침지 효율에 문제점이 있으며, 너무 큰 경우에는 나노튜브의 내구성에 문제점이 있어서 바람직하지 않다. 또한, 나노세공의 깊이가 상기 범위를 벗어나서 너무 작은 경우에는 금속 나노입자의 침지 효율에 문제점이 있으며, 너무 큰 경우에도 나노튜브의 내구성에 문제점이 있어서 바람직하지 않다. If the average diameter of the nano-pores is out of the above-mentioned range, it is difficult to immerse the metal nanoparticles. If the average diameter is too large, the nanotubes may have poor durability. If the depth of the nano-pores is out of the above-mentioned range and is too small, there is a problem in the immersion efficiency of the metal nanoparticles, and even if it is too large, there is a problem in the durability of the nanotubes.
한편, 이러한 나노세공은 1 μm2 당 160개 내지 200개의 밀도로 형성될 수 있는 바, 밀도가 너무 낮은 경우에는 반응 효율, 즉 오염물질의 분해 성능이 열악하여 바람직하지 않고, 밀도가 너무 높은 경우에는 나노 세공의 평균 직경이 작아지는 문제점이 있어서 바람직하지 않다.On the other hand, such nano-pores can be formed at a density of 160 to 200 per 1 μm 2. If the density is too low, the reaction efficiency, that is, the decomposition performance of contaminants is poor, and the density is too high There is a problem that the average diameter of the nano pores is reduced, which is not preferable.
또한, 전술한 나노세공에 담지되는 나노입자의 경우, 평균 직경 15 nm 내지 50 nm의 구형 나노입자일 수 있는데, 그 직경이 15 nm 미만인 경우에는 나노튜브 위로의 부착성에 문제점이 있으며, 50 nm를 초과하는 경우에는 나노세공 내 침지 효율에 문제점이 있어서 바람직하지 않다.The nanopores may be spherical nanoparticles having an average diameter of 15 nm to 50 nm. When the diameter of the nanoparticles is less than 15 nm, there is a problem in adhesion on the nanotubes. , There is a problem in the immersion efficiency in the nano pores, which is not preferable.
한편, 전술한 나노세공의 평균 직경 및 깊이, 또한 나노입자의 평균 직경은 상호 간에 소정의 비율을 만족하는 것이 바람직한 바, 상기 나노세공의 평균 직경:상기 나노입자의 평균 직경의 비율은 2:1 내지 5:1이고, 상기 나노세공의 평균 직경:상기 나노세공의 깊이의 비율은 3:1 내지 1:1인 경우 적절한 내구성 및 부착성의 효과를 거둘 수 있다.Meanwhile, it is preferable that the average diameter and the depth of the nano-pores and the average diameter of the nanoparticles satisfy a predetermined ratio, and the ratio of the average diameter of the nano-pores to the average diameter of the nano- To 5: 1, and the ratio of the average diameter of the nano pores to the depth of the nano pores is 3: 1 to 1: 1, the effect of proper durability and adhesion can be obtained.
본 발명에 따른 촉매는 하기 방법에 따라서 제조될 수 있다.The catalyst according to the present invention can be produced by the following method.
즉, 본 발명에 따른 촉매의 제조방법은, 양극산화법에 의해서 스테인리스 스틸 기재의 표면에 복수 개의 나노세공을 형성하는 단계; 및 화학적 환원법 또는 광화학적 환원법에 의해서 상기 나노세공 내에 금속 나노입자를 담지시키는 단계를 포함한다.That is, a method of producing a catalyst according to the present invention includes: forming a plurality of nanopores on a surface of a stainless steel substrate by anodizing; And supporting the metal nanoparticles in the nanopores by a chemical reduction method or a photochemical reduction method.
일반적으로 양극산화 (anodizing)란 금속 등의 기재를 전해액 중에 침지시킨 후, 기재에 양극을 걸어주고 전류를 흘려줌으로써 양극에서 발생하는 산소에 의해서 기재 표면에 다공성 피막을 형성하는 반응을 의미하며, 본 발명에서는, 먼저 스테인리스 스틸 기재에 양극산화 방법에 의해서 복수 개의 나노세공을 형성하는 과정을 수행하게 된다. 이때, 세부적인 양극산화 조건에 따라서 기재 표면에 형성된 나노세공의 3차원적 구조가 이루어지는 바, 전술한 나노세공에 대한 세부구조를 만족시키기 위해서는, 상기 양극산화법은 5 ℃ 내지 9 ℃의 온도에서, 20 V 내지 60 V의 전압 및 0.1 A 내지 6 A의 전류로, 교반 조건 하에서 수행될 수 있다.In general, anodizing refers to a reaction in which a substrate such as a metal is immersed in an electrolytic solution, an anode is attached to the substrate, and a current is supplied to form a porous film on the substrate surface by oxygen generated from the anode. In the invention, first, a plurality of nanopores are formed on the stainless steel substrate by an anodic oxidation method. At this time, the three-dimensional structure of nanopores formed on the surface of the substrate is made according to detailed anodization conditions. In order to satisfy the detailed structure of the above-described nano-pores, the anodic oxidation method is performed at a temperature of 5 [ At a voltage of 20 V to 60 V and at a current of 0.1 A to 6 A under agitation conditions.
전술한 양극산화 과정에 의해서 스테인리스 스틸 기재 상에 나노세공들을 형성한 이후에는, 금속 나노입자를 담지시키는 과정을 수행함으로써 본 발명에 따른 촉매를 완성하게 된다.After the nanopores are formed on the stainless steel substrate by the anodic oxidation process described above, the catalyst according to the present invention is completed by carrying out the process of supporting the metal nanoparticles.
본 발명에 있어서, 이러한 금속 나노입자의 담지 방법은 크게 두 가지 방법으로 분류될 수 있다. 첫 번째 방법은, 화학적 환원법으로서, 이는 금속염 및 산을 첨가한 수용액에 상기 스테인리스 스틸 기재를 침지시킨 후, 환원제를 첨가함으로써 수행될 수 있다.In the present invention, the method of supporting such metal nanoparticles can be largely classified into two methods. The first method is a chemical reduction method, which can be carried out by immersing the stainless steel substrate in an aqueous solution containing a metal salt and an acid, and then adding a reducing agent.
상기 금속염은 스테인리스 스틸 기재에 담지시키고자는 금속의 염화합물로서, 이에 제한되는 것은 아니지만, AgNO3, TiCl3, TiCl4 등을 포함하는 비금속의 수용성 음이온염이고, 상기 산은 구연산나트륨, 갈산 등 수산화기 또는 카르복실기를 포함하는 하나 이상의 산이며, 상기 환원제는 수산화나트륨, 수소화붕소나트륨 등 강염기성을 띄는 하나 이상의 환원제일 수 있다.The metal salt may be a salt compound of a metal to be supported on a stainless steel substrate, but is not limited to, a water-soluble anion salt of a nonmetal including AgNO 3 , TiCl 3 , TiCl 4, etc., and the acid may be a hydroxide such as sodium citrate, And the reducing agent may be at least one reducing agent having strong basicity such as sodium hydroxide, sodium borohydride, and the like.
이때, 상기 금속염은 0.001 M 내지 0.05 M의 농도로 첨가할 수 있는데, 금속염의 농도가 0.001 M 미만인 경우에는 나노금속의 균질성에 문제점이 있으며, 0.05 M을 초과하는 경우에는 나노세공 구조를 가리는 문제점이 있어서 바람직하지 않다.At this time, the metal salt may be added in a concentration of 0.001 M to 0.05 M. If the concentration of the metal salt is less than 0.001 M, there is a problem in the homogeneity of the nanometal. If the concentration is more than 0.05 M, .
한편, 상기 기재 표면에 금속 나노입자를 담지시키기 위한 두 번째 방법으로서, 광화학적 환원법을 사용할 수도 있다. 이러한 광화학적 환원법은 암상태 진공조건 하에서 금속염 및 산을 첨가한 수용액에 상기 스테인리스 스틸 기재를 침지시킨 후, 증류수 및 질소 가스로 세척하고, UV-C 광을 조사함으로써 수행될 수 있다.On the other hand, as a second method for supporting the metal nanoparticles on the substrate surface, a photochemical reduction method may be used. Such a photochemical reduction method can be carried out by immersing the stainless steel substrate in an aqueous solution containing a metal salt and an acid under a dark state vacuum condition, washing the substrate with distilled water and nitrogen gas, and irradiating UV-C light.
상기 금속염의 종류, 산의 종류, 금속염의 농도에 관한 사항들은 전술한 화학적 환원법에서와 동일하며, 금속염 용액 중에 스테인리스 스틸 기재를 침지시키는 시간은 6 시간 내지 12 시간일 수 있는데, 6 시간 미만으로 기재를 침지시키게 되면 기재 표면의 나노세공 내부에 충분한 양의 금속 나노입자를 침지시킬 수 없다는 문제점이 있고, 12 시간을 초과하여 기재를 침지시킬 경우, 공정 소요시간이 길어지므로 비경제적이라는 문제점이 있다. 또한 UV-C 광의 조사 시간은 0.5 시간 내지 2 시간으로 조절될 수 있다. UV-C 광의 조사 시간이 0.5 시간 미만인 경우에는 금속이온 환원률 저조의 문제점이 있고, 2 시간을 초과하는 경우에는 비경제성의 문제점이 있어서 바람직하지 않다.The conditions for the kind of the metal salt, the kind of the acid and the concentration of the metal salt are the same as in the chemical reduction method described above, and the time for immersing the stainless steel substrate in the metal salt solution may be from 6 hours to 12 hours, There is a problem in that a sufficient amount of metal nanoparticles can not be immersed in the nanopores of the surface of the substrate, and when the substrate is immersed for more than 12 hours, the time required for the process becomes long, which is uneconomical. In addition, the irradiation time of the UV-C light can be adjusted to 0.5 hour to 2 hours. When the irradiation time of the UV-C light is less than 0.5 hour, there is a problem of low metal ion reduction rate, and when the irradiation time exceeds 2 hours, there is a problem of non-economy.
본 발명에 따른 촉매는 다양한 하폐수 처리 장치에 적용되어 우수한 하폐수 처리 성능을 발휘할 수 있지만, 특히, 하기 실시예의 실험 결과들로부터도 알 수 있는 바와 같이, 오존 반응기 및 자외선 발생기를 포함하는 고도산화처리 방식의 하폐수 처리 장치에 적용되는 경우 우수한 COD 및 TOC 제거효율을 나타내고, 특별한 안정화 공정 없이도 지속적인 재사용이 가능하다.The catalyst according to the present invention can be applied to various wastewater treatment apparatuses to exhibit excellent wastewater treatment performance. In particular, as can be seen from the experimental results of the following examples, a high oxidation treatment method including an ozone reactor and an ultraviolet generator , It exhibits excellent COD and TOC removal efficiency and can be continuously reused without any special stabilization process.
따라서, 본 발명은 또한, 오존 반응기 및 자외선 발생기를 포함하는 고도산화처리 방식의 하폐수 처리 장치로서, 상기 오존 반응기 내부에 본 발명에 따른 하폐수 처리용 촉매를 포함하는 것을 특징으로 하는 하폐수 처리 장치를 제공한다.Accordingly, the present invention also provides a wastewater treatment apparatus of an advanced oxidation treatment type including an ozone reactor and an ultraviolet generator, wherein the ozonizer includes a wastewater treatment catalyst according to the present invention do.
도 4에는 본 발명에 따른 고도산화처리 방식의 하폐수 처리 장치에 대한 예시적인 개략도를 도시하였으며, 도 4를 참조하면, 본 발명에 따른 장치는 공기 탱크 (410)로부터 공기를 유입하여 오존을 발생시키기 위한 오존 발생기 (420), 발생된 오존이 유입되어 처리대상이 되는 하폐수와 반응하는 오존 반응기 (430), 및 상기 오존 반응기 주변을 둘러싸는 자외선 램프 (441)를 포함하는 자외선 발생기 (440) 등으로 구성된다. 도면에 도시된 바와 같이, 본 발명에 따른 촉매 (450)는 상기 오존 반응기 (430)의 내부에 배치되어 발생된 오존 (431) 등과 반응하여 하폐수 처리 장치의 폐수 처리 효율을 획기적으로 개선할 수 있다.4, there is shown an exemplary schematic diagram of a wastewater treatment apparatus of the high oxidation treatment type according to the present invention. Referring to FIG. 4, the apparatus according to the present invention includes an
이하, 실시예를 통해서 본 발명을 더욱 상세하게 설명하기로 하되, 하기 실시예는 본 발명의 이해를 돕기 위한 것일 뿐, 본 발명의 범위를 제한하는 것은 아니다.EXAMPLES Hereinafter, the present invention will be described in more detail with reference to the following examples. However, the following examples are intended to assist the understanding of the present invention and should not be construed as limiting the scope of the present invention.
실시예Example
실시예Example 1. 나노세공이 형성된 스테인리스 스틸 기재의 제조 1. Manufacture of stainless steel base with nano-pores
스테인리스 스틸 (304L) 박막을 이용하여 양극 산화를 통해서 표면에 복수 개의 나노세공이 형성된 스테인리스 스틸 기재를 제조하였다. 다공성 스테인리스 스틸 기재는 기존의 10 mm × 10 mm의 크기에서 스케일-업을 통해 50 mm × 60 mm로 제작하였으며, 양극 산화는 하기 공정 조건에 의해서 수행하였다.A stainless steel substrate having a plurality of nanopores on its surface was prepared through anodic oxidation using a stainless steel (304L) thin film. The porous stainless steel substrate was fabricated in a size of 10 mm × 10 mm and scaled up to 50 mm × 60 mm. The anodic oxidation was performed under the following process conditions.
온도를 5 ℃로 유지시켜 주기 위해 항온기를 사용하여 이중자켓 반응기에 지속적으로 순환시켰으며, 교반기를 통해 전해질 용액이 균일한 온도를 유지하도록 하였다. 전압은 반응 시간 내내 40 V로 유지시켜 주었으며 10분간 스테인리스 스틸 기재에 양극산화반응을 진행하였다. To keep the temperature at 5 ° C, the reactor was continuously circulated to the double jacket reactor using a thermostat, and the electrolyte solution was maintained at a uniform temperature through a stirrer. The voltage was maintained at 40 V throughout the reaction time and anodic oxidation was performed on the stainless steel substrate for 10 minutes.
도 2a에는 실시예 1에 따라서 제조된 나노세공이 형성된 스테인리스 스틸 기재의 표면을 전계방출형 주사전자현미경 (FE-SEM)에 의해서 관찰한 사진을 도시하였다. 도 2a를 참조하면, 형성된 나노세공은 평균 직경 80 nm, 평균 깊이 55 nm를 갖는 것으로 관찰되었으며, 단위 표면적 1 μm2 당 160개 내지 200개의 나노세공이 형성된 것을 알 수 있었다.FIG. 2A shows a photograph of a surface of a stainless steel substrate having nanopores formed according to Example 1 observed by a field emission scanning electron microscope (FE-SEM). Referring to FIG. 2A, it was observed that the formed nanopores had an average diameter of 80 nm and an average depth of 55 nm, and that 160 to 200 nanopores were formed per 1 μm 2 of the unit surface area.
실시예Example 2. 스테인리스 스틸 기재 표면에 금속 도핑 2. Metal doping on the surface of stainless steel substrate
실시예 1에서 제조된 스테인리스 스틸 기재에, 다양한 금속을 도핑함으로써 본 발명에 따른 하폐수 처리용 촉매를 제조하였다. 도핑 금속으로서, 은과 티타늄을 사용하였으며, 도핑 방법으로는 화학적 환원법과 광화학적 환원법을 사용하였다.A catalyst for treating wastewater according to the present invention was prepared by doping various metals into the stainless steel substrate produced in Example 1. Silver and titanium were used as the doping metals, and the chemical reduction method and the photochemical reduction method were used as the doping methods.
실시예Example 2.1 화학적 환원법 2.1 Chemical Reduction Method
0.001 ~ 0.05 M의 AgNO3, TiCl3, TiCl4과 구연산나트륨 (sodium citrate) 또는 갈산 (gallic acid)을 20 mL 첨가한 수용액에 실시예 1에서 제조된 스테인리스 스틸 기재를 실온에서 10분간 침지시킨 후, 10 mM의 수산화나트륨 또는 수소화붕소나트륨 0.5 mL를 첨가하였다. The stainless steel substrate prepared in Example 1 was immersed in an aqueous solution containing 0.001 to 0.05 M of AgNO 3 , TiCl 3 and TiCl 4 and 20 mL of sodium citrate or gallic acid for 10 minutes at room temperature , 10 mM sodium hydroxide or 0.5 mL sodium borohydride was added.
실시예Example 2.2 광화학적 환원법 2.2 Photochemical Reduction Method
빛이 없는 진공조건 하에서 12시간 동안 0.001 ~ 0.05 M의 AgNO3, TiCl3, TiCl4 수용액에 실시예 1에서 제조된 스테인리스 스틸 기재를 암조건에서 12 시간동안 침지시킨 후, 5~10 분 동안 증류수 및 질소 가스로 세척하였고, 이후 1~2 시간 동안 UV-C를 조사하였다.0.001 to 0.05 M of AgNO 3 , TiCl 3 , TiCl 4 The stainless steel substrate prepared in Example 1 was immersed in an aqueous solution for 12 hours under a dark condition, washed with distilled water and nitrogen gas for 5 to 10 minutes, and then irradiated with UV-C for 1 to 2 hours.
도 2b 내지 2d에는, 각각 실시예 2.1의 화학적 환원법 중 수소화붕소나트륨을 사용한 방법에 의해서 제조된 본 발명에 따른 촉매의 표면 (도 2b), 실시예 2.1의 화학적 환원법 중 수산화나트륨을 사용한 방법에 의해서 제조된 본 발명에 따른 촉매의 표면 (도 2c), 및 실시예 2.2의 광화학적 환원법에 의해서 제조된 본 발명에 따른 촉매의 표면 (도 2d)을 FE-SEM으로 관찰한 사진들을 도시하였다. 또한, 도 3a 및 3b에는 각각 은 및 티타늄에 대한 에너지-분산 X-선 스펙트로스코피 (EDX) 결과를 그래프로 나타내었다. 도 2b 내지 2d, 또한 도 3a 및 3b를 참조하면, 실시예 2에 따른 방법에 의해서 나노세공성 스테인리스 스틸 기재의 표면 상에 은 및 티타늄이 성공적으로 도핑되었음을 확인할 수 있었다.2b to 2d show the surface (FIG. 2b) of the catalyst according to the present invention prepared by the method using sodium borohydride in the chemical reduction method of Example 2.1, the method using the sodium hydroxide in the chemical reduction method of Example 2.1 2C) of the prepared catalyst according to the present invention and the surface of the catalyst according to the present invention (Fig. 2D) prepared by the photochemical reduction method of Example 2.2 were observed by FE-SEM. 3A and 3B also graphically plot the energy-dispersive X-ray spectroscopy (EDX) results for silver and titanium, respectively. Referring to Figures 2b to 2d and also to Figures 3a and 3b, it was confirmed that the method according to Example 2 successfully doped silver and titanium on the surface of the nanosubstainless stainless steel substrate.
실시예Example 3. 본 발명에 따른 촉매의 3. The catalyst of the present invention 고도산화처리Advanced oxidation treatment 방식의 Way 하폐수Wastewater 처리 장치에의 적용 Application to processing equipment
실시예 2에 따라서 제조된 본 발명에 따른 촉매의 성능을 평가하기 위해서, 중국 내 부탄올 공장의 실제 방류수를 활용하여 (중국 내 위치, 실험 기간, AOP 반응기 제조회사 등 세부적인 사항을 보충해 주시기 바랍니다), COD 제거효율, TOC 제거효율 및 반복사용에 따른 재사용 성능을 평가하였다.In order to evaluate the performance of the catalyst according to the present invention produced in accordance with Example 2, utilize the actual effluent of the butanol factory in China (please fill in the details such as location in China, experiment period, AOP reactor manufacturer etc. ), COD removal efficiency, TOC removal efficiency, and reuse performance by repeated use.
pH는 따로 조정하지 않은 중성 영역에서 실험을 진행하였으며, 오존 발생기를 통해서 오존을 폐수 내로 공급하되, 공급 속도는 5 mL/min으로 설정하고, 자외선은 5 W 출력, 254 nm 파장을 방출하는 자외선 램프를 사용하여 발생시켰다.The ozone was supplied to the wastewater through the ozone generator at a feed rate of 5 mL / min. The ultraviolet rays were irradiated at an output of 5 W, a UV lamp emitting a wavelength of 254 nm ≪ / RTI >
실시예Example 3.1 3.1 CODCOD 제거효율 Removal efficiency
초기 COD 농도는 500 mg/L로 설정하였으며, 중국의 방류수 COD 기준인 100 mg/L 미만을 만족시키는 것을 목표값으로 설정하였다. 도 5에는, 자외선/오존 기반의 AOP 공정에 있어서, 본 발명에 따른 촉매의 적용 여부에 따른 COD 제거효율을 그래프로 도시하였다. 도 5를 참조하면, 촉매를 적용하지 않은 경우 (A), 60분 동안 62.35%의 COD 제거효율을 나타낸 반면, 실시예 1에 따라서 제조된 나노세공이 형성된 스테인리스 스틸 기재를 사용한 경우 (B), 실시예 2에 따라서 제조된 은 나노입자가 담지된 본 발명에 따른 촉매를 사용한 경우 (C), 및 실시예 2에 따라서 제조된 티타늄 나노입자가 담지된 본 발명에 따른 촉매를 사용한 경우 (D), 각각 64.44%, 70.42%, 및 77.35%의 제거효율을 나타내었다. 이러한 결과로부터, 은 나노입자 또는 티타늄 나노입자가 도핑된 본 발명에 따른 촉매의 제거효율이 다른 경우보다 월등하게 향상되는 것을 확인할 수 있었다. 또한, 전술한 4가지 조건 (촉매 미적용, 실시예 1, 실시예 2 (은 및 티타늄 나노입자 도핑))에서의 최종 COD 농도는 각각 148, 128, 99, 70 mg/L로 나타났으며, 이로부터 중국의 방류수 COD 기준인 100 mg/L 미만을 만족시키는 경우는 실시예 2에 따라서 제조된 본 발명에 따른 촉매뿐임을 알 수 있었다.The initial COD concentration was set at 500 mg / L, and the target value was set to satisfy the COD standard of 100 mg / L, which is China's effluent COD standard. FIG. 5 is a graph showing COD removal efficiency according to application of the catalyst according to the present invention in an ultraviolet / ozone-based AOP process. 5, when the catalyst was not applied (A), the COD removal efficiency was 62.35% for 60 minutes. On the other hand, in the case where the stainless steel substrate having the nano-pores formed according to Example 1 was used (B) (C) when the catalyst according to the present invention carrying silver nanoparticles prepared according to Example 2 was used, and (D) when the catalyst according to the present invention carrying the titanium nanoparticles prepared according to Example 2 was used, , 64.44%, 70.42%, and 77.35%, respectively. From these results, it was confirmed that the removal efficiency of the catalyst according to the present invention doped with silver nanoparticles or titanium nanoparticles was greatly improved compared with the case of the other cases. The final COD concentrations in the above four conditions (no catalyst, Example 1, Example 2 (silver and titanium nanoparticle doping)) were 148, 128, 99, and 70 mg /
실시예Example 3.2 3.2 TOCTOC 제거효율 Removal efficiency
초기 TOC 농도는 500 mg/L로 설정하였다. 도 6에는, 자외선/오존 기반의 AOP 공정에 있어서, 본 발명에 따른 촉매의 적용 여부에 따른 TOC 제거효율을 그래프로 도시하였다. 도 6을 참조하면, 촉매를 적용하지 않은 경우 (A), 60분 동안 58.06%의 TOC 제거효율을 나타낸 반면, 실시예 1에 따라서 제조된 나노세공이 형성된 스테인리스 스틸 기재를 사용한 경우 (B), 실시예 2에 따라서 제조된 은 나노입자가 담지된 본 발명에 따른 촉매를 사용한 경우 (C), 및 실시예 2에 따라서 제조된 티타늄 나노입자가 담지된 본 발명에 따른 촉매를 사용한 경우 (D), 각각 65.32%, 73.79%, 82.06%의 제거효율을 나타내었다. 이러한 결과로부터, 은 나노입자 또는 티타늄 나노입자가 도핑된 본 발명에 따른 촉매의 제거효율이 다른 경우보다 월등하게 향상되는 것을 확인할 수 있었으며, TOC의 경우 COD 보다도 그 격차가 더 컸다.The initial TOC concentration was set at 500 mg / L. FIG. 6 is a graph showing removal efficiencies of TOC according to application of the catalyst according to the present invention in an ultraviolet / ozone-based AOP process. Referring to FIG. 6, the TOC removal efficiency was 58.06% for 60 minutes when the catalyst was not applied (A), while the TOC removal efficiency was 60.06% (B) when the stainless steel substrate having the nano- (C) when the catalyst according to the present invention carrying silver nanoparticles prepared according to Example 2 was used, and (D) when the catalyst according to the present invention carrying the titanium nanoparticles prepared according to Example 2 was used, , 65.32%, 73.79%, and 82.06%, respectively. From these results, it was confirmed that the removal efficiency of the catalyst according to the present invention doped with silver nanoparticles or titanium nanoparticles was greatly improved, and the gap between the TOC and COD was larger than that of COD.
실시예Example 3.3 반복사용에 따른 재사용 성능 3.3 Reuse performance by repeated use
반복실험은 총 100회 실시하였으며, 일관성을 위해서 모두 동일한 조건에서 실험을 진행하였다. 도 7에는, 자외선/오존 기반의 AOP공정에 있어서, 본 발명에 따른 촉매의 재사용 성능을 그래프로 도시하였다. 도 7을 참조하면, 본 발명에 따른 촉매는 재사용 횟수와 상관없이 거의 일정한 제거효율을 나타내었으며, 사용 전후의 소재 특성에도 큰 차이가 나타나지 않으므로, 반영구적인 사용이 가능할 것으로 판단되었다.A total of 100 repetitive experiments were carried out. For consistency, experiments were carried out under identical conditions. FIG. 7 graphically shows the reuse performance of the catalyst according to the present invention in an ultraviolet / ozone-based AOP process. Referring to FIG. 7, the catalyst according to the present invention showed almost constant removal efficiency irrespective of the number of times of reuse, and it was judged that the catalyst could be used semi-permanently since there was no significant difference in the material characteristics before and after use.
Claims (18)
상기 스테인리스 스틸 기재 및 금속 나노입자가 촉매인 것을 특징으로 하는 하폐수 처리용 촉매.A stainless steel substrate having a plurality of nanopores on its surface; And metal nanoparticles supported on the nano pores,
Wherein the stainless steel substrate and the metal nano-particles are catalysts.
화학적 환원법 또는 광화학적 환원법에 의해서 상기 나노세공 내에 금속 나노입자를 침지시키는 단계를 포함하는 하폐수 처리용 촉매의 제조방법.Forming a plurality of nanopores on the surface of the stainless steel substrate by anodic oxidation; And
And immersing the metal nanoparticles in the nanopores by a chemical reduction method or a photochemical reduction method.
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Publications (2)
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| KR1020150049674A KR101726039B1 (en) | 2015-04-08 | 2015-04-08 | Catalyst for wastewater treatment, method for preparing the catalyst, and device for wastewater treatment including the catalyst |
Country Status (2)
| Country | Link |
|---|---|
| KR (1) | KR101726039B1 (en) |
| CN (1) | CN106040232B (en) |
Cited By (1)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| KR20190083303A (en) * | 2018-01-03 | 2019-07-11 | 한양대학교 산학협력단 | Method and Apparatus for Removing Air Pollutants Using Photocatalyst Based upon Stainless Steel Nanotubes |
Families Citing this family (1)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| KR102209270B1 (en) * | 2018-12-14 | 2021-01-29 | 한국과학기술연구원 | Sulfated transition metal oxide catalysts for electro-fenton reaction system, electrode comprising the same and electro-fenton reaction system using the same |
Citations (1)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JP2006051457A (en) | 2004-08-13 | 2006-02-23 | Fuji Photo Film Co Ltd | Silver-supported catalyst and its production method, and silver catalyst support type gas diffusion electrode, and electrolytic oxidation method and electrolytic oxidation system using it, |
Family Cites Families (7)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| ES2353430T3 (en) * | 2007-11-30 | 2011-03-02 | Borealis Technology Oy | PROPYLENE RANDOM COPOLYMER WITH HIGH CONTENT OF COMMONOMERS. |
| KR101118473B1 (en) * | 2009-03-27 | 2012-03-12 | (주)바이오니아 | Nanoporous films and method of manufacturing nanoporous films |
| US20130172649A1 (en) * | 2011-12-30 | 2013-07-04 | Sivadinarayana Chinta | Supported nano sized zeolite catalyst for alkylation reactions |
| KR101284610B1 (en) * | 2012-04-09 | 2013-07-17 | 한국과학기술원 | Nanofiber with elliptical pore structure, method for fabricating the same and articles comprising the same |
| KR101480441B1 (en) * | 2013-04-02 | 2015-01-13 | 한국기계연구원 | Method for surface alloying of porous metal using titanium hydride |
| CN103388122B (en) * | 2013-07-09 | 2015-05-06 | 太原理工大学 | Preparation method of TiO2 depositing layer on stainless steel surface |
| CN103935957A (en) * | 2014-05-07 | 2014-07-23 | 文力 | Net-shaped film with micro holes and preparation method |
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2015
- 2015-04-08 KR KR1020150049674A patent/KR101726039B1/en active IP Right Grant
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2016
- 2016-03-04 CN CN201610124275.5A patent/CN106040232B/en active Active
Patent Citations (1)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JP2006051457A (en) | 2004-08-13 | 2006-02-23 | Fuji Photo Film Co Ltd | Silver-supported catalyst and its production method, and silver catalyst support type gas diffusion electrode, and electrolytic oxidation method and electrolytic oxidation system using it, |
Non-Patent Citations (1)
| Title |
|---|
| S. Ramasundaram et al., Journal of Hazardous Materials, 2013, 258-259, 124-132.* |
Cited By (2)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| KR20190083303A (en) * | 2018-01-03 | 2019-07-11 | 한양대학교 산학협력단 | Method and Apparatus for Removing Air Pollutants Using Photocatalyst Based upon Stainless Steel Nanotubes |
| KR102187039B1 (en) * | 2018-01-03 | 2020-12-07 | 한양대학교 산학협력단 | Method and Apparatus for Removing Air Pollutants Using Photocatalyst Based upon Stainless Steel Nanotubes |
Also Published As
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|---|---|
| CN106040232A (en) | 2016-10-26 |
| KR20160120513A (en) | 2016-10-18 |
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