KR101727148B1 - 에탄올아민을 함유한 원전 폐수 처리방법, 이를 위한 흡착제 및 다공성 재료 - Google Patents
에탄올아민을 함유한 원전 폐수 처리방법, 이를 위한 흡착제 및 다공성 재료 Download PDFInfo
- Publication number
- KR101727148B1 KR101727148B1 KR1020160010803A KR20160010803A KR101727148B1 KR 101727148 B1 KR101727148 B1 KR 101727148B1 KR 1020160010803 A KR1020160010803 A KR 1020160010803A KR 20160010803 A KR20160010803 A KR 20160010803A KR 101727148 B1 KR101727148 B1 KR 101727148B1
- Authority
- KR
- South Korea
- Prior art keywords
- wastewater
- activated carbon
- delete delete
- zeolite
- porous material
- Prior art date
Links
- HZAXFHJVJLSVMW-UHFFFAOYSA-N 2-Aminoethan-1-ol Chemical compound NCCO HZAXFHJVJLSVMW-UHFFFAOYSA-N 0.000 title claims abstract description 56
- 238000000034 method Methods 0.000 title claims abstract description 50
- 239000002351 wastewater Substances 0.000 title claims abstract description 49
- 239000011148 porous material Substances 0.000 title claims abstract description 30
- 229940031098 ethanolamine Drugs 0.000 title abstract 3
- OKTJSMMVPCPJKN-UHFFFAOYSA-N Carbon Chemical compound [C] OKTJSMMVPCPJKN-UHFFFAOYSA-N 0.000 claims abstract description 83
- XEEYBQQBJWHFJM-UHFFFAOYSA-N iron Substances [Fe] XEEYBQQBJWHFJM-UHFFFAOYSA-N 0.000 claims abstract description 43
- 239000003463 adsorbent Substances 0.000 claims abstract description 21
- 239000000463 material Substances 0.000 claims abstract description 20
- 239000000843 powder Substances 0.000 claims abstract description 20
- 239000002243 precursor Substances 0.000 claims abstract description 18
- 229910052742 iron Inorganic materials 0.000 claims abstract description 16
- -1 i.e. Substances 0.000 claims abstract description 13
- 238000002156 mixing Methods 0.000 claims abstract description 6
- 239000011858 nanopowder Substances 0.000 claims abstract description 4
- HNPSIPDUKPIQMN-UHFFFAOYSA-N dioxosilane;oxo(oxoalumanyloxy)alumane Chemical compound O=[Si]=O.O=[Al]O[Al]=O HNPSIPDUKPIQMN-UHFFFAOYSA-N 0.000 claims description 49
- 239000010457 zeolite Substances 0.000 claims description 49
- 229910021536 Zeolite Inorganic materials 0.000 claims description 48
- 239000002994 raw material Substances 0.000 claims description 19
- MHAJPDPJQMAIIY-UHFFFAOYSA-N Hydrogen peroxide Chemical compound OO MHAJPDPJQMAIIY-UHFFFAOYSA-N 0.000 claims description 15
- 238000004065 wastewater treatment Methods 0.000 claims description 11
- 239000008262 pumice Substances 0.000 claims description 10
- 238000003756 stirring Methods 0.000 claims description 7
- 239000002002 slurry Substances 0.000 claims description 6
- 239000011734 sodium Substances 0.000 claims description 6
- 230000002194 synthesizing effect Effects 0.000 claims description 6
- 239000011575 calcium Substances 0.000 claims description 5
- 239000011777 magnesium Substances 0.000 claims description 5
- OYPRJOBELJOOCE-UHFFFAOYSA-N Calcium Chemical compound [Ca] OYPRJOBELJOOCE-UHFFFAOYSA-N 0.000 claims description 4
- FYYHWMGAXLPEAU-UHFFFAOYSA-N Magnesium Chemical compound [Mg] FYYHWMGAXLPEAU-UHFFFAOYSA-N 0.000 claims description 4
- 239000007864 aqueous solution Substances 0.000 claims description 4
- 229910052791 calcium Inorganic materials 0.000 claims description 4
- 150000001768 cations Chemical class 0.000 claims description 4
- 239000012535 impurity Substances 0.000 claims description 4
- 229910052749 magnesium Inorganic materials 0.000 claims description 4
- 238000005341 cation exchange Methods 0.000 claims description 3
- 230000008016 vaporization Effects 0.000 claims description 3
- DGAQECJNVWCQMB-PUAWFVPOSA-M Ilexoside XXIX Chemical compound C[C@@H]1CC[C@@]2(CC[C@@]3(C(=CC[C@H]4[C@]3(CC[C@@H]5[C@@]4(CC[C@@H](C5(C)C)OS(=O)(=O)[O-])C)C)[C@@H]2[C@]1(C)O)C)C(=O)O[C@H]6[C@@H]([C@H]([C@@H]([C@H](O6)CO)O)O)O.[Na+] DGAQECJNVWCQMB-PUAWFVPOSA-M 0.000 claims description 2
- 238000001027 hydrothermal synthesis Methods 0.000 claims description 2
- 230000001678 irradiating effect Effects 0.000 claims description 2
- 238000010298 pulverizing process Methods 0.000 claims description 2
- 229910052708 sodium Inorganic materials 0.000 claims description 2
- 239000000203 mixture Substances 0.000 abstract 4
- 238000009937 brining Methods 0.000 abstract 1
- 150000002978 peroxides Chemical class 0.000 abstract 1
- 238000011282 treatment Methods 0.000 description 32
- UQSXHKLRYXJYBZ-UHFFFAOYSA-N Iron oxide Chemical compound [Fe]=O UQSXHKLRYXJYBZ-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 25
- IJGRMHOSHXDMSA-UHFFFAOYSA-N Atomic nitrogen Chemical compound N#N IJGRMHOSHXDMSA-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 24
- 230000003647 oxidation Effects 0.000 description 20
- 238000007254 oxidation reaction Methods 0.000 description 20
- XLYOFNOQVPJJNP-UHFFFAOYSA-N water Substances O XLYOFNOQVPJJNP-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 13
- 229910052757 nitrogen Inorganic materials 0.000 description 12
- 238000009832 plasma treatment Methods 0.000 description 10
- 239000008188 pellet Substances 0.000 description 8
- 229910052751 metal Inorganic materials 0.000 description 7
- 239000002184 metal Substances 0.000 description 7
- 238000005516 engineering process Methods 0.000 description 6
- 238000001179 sorption measurement Methods 0.000 description 6
- 230000015572 biosynthetic process Effects 0.000 description 5
- 239000003245 coal Substances 0.000 description 5
- 238000011221 initial treatment Methods 0.000 description 5
- 239000002699 waste material Substances 0.000 description 5
- QGZKDVFQNNGYKY-UHFFFAOYSA-N Ammonia Chemical compound N QGZKDVFQNNGYKY-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 4
- LFQSCWFLJHTTHZ-UHFFFAOYSA-N Ethanol Chemical compound CCO LFQSCWFLJHTTHZ-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 4
- 238000005470 impregnation Methods 0.000 description 4
- 238000004519 manufacturing process Methods 0.000 description 4
- 238000007539 photo-oxidation reaction Methods 0.000 description 4
- 239000000243 solution Substances 0.000 description 4
- 238000003786 synthesis reaction Methods 0.000 description 4
- HEMHJVSKTPXQMS-UHFFFAOYSA-M Sodium hydroxide Chemical compound [OH-].[Na+] HEMHJVSKTPXQMS-UHFFFAOYSA-M 0.000 description 3
- QVGXLLKOCUKJST-UHFFFAOYSA-N atomic oxygen Chemical compound [O] QVGXLLKOCUKJST-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 3
- 239000007789 gas Substances 0.000 description 3
- 229910052500 inorganic mineral Inorganic materials 0.000 description 3
- 238000005342 ion exchange Methods 0.000 description 3
- 150000002500 ions Chemical class 0.000 description 3
- 159000000014 iron salts Chemical class 0.000 description 3
- 229910044991 metal oxide Inorganic materials 0.000 description 3
- 239000011707 mineral Substances 0.000 description 3
- 239000005416 organic matter Substances 0.000 description 3
- 239000001301 oxygen Substances 0.000 description 3
- 229910052760 oxygen Inorganic materials 0.000 description 3
- 239000002244 precipitate Substances 0.000 description 3
- 238000003911 water pollution Methods 0.000 description 3
- XKRFYHLGVUSROY-UHFFFAOYSA-N Argon Chemical compound [Ar] XKRFYHLGVUSROY-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 2
- 241000196324 Embryophyta Species 0.000 description 2
- CBENFWSGALASAD-UHFFFAOYSA-N Ozone Chemical compound [O-][O+]=O CBENFWSGALASAD-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 2
- FAPWRFPIFSIZLT-UHFFFAOYSA-M Sodium chloride Chemical compound [Na+].[Cl-] FAPWRFPIFSIZLT-UHFFFAOYSA-M 0.000 description 2
- QAOWNCQODCNURD-UHFFFAOYSA-N Sulfuric acid Chemical compound OS(O)(=O)=O QAOWNCQODCNURD-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 2
- 229910010413 TiO 2 Inorganic materials 0.000 description 2
- YKTSYUJCYHOUJP-UHFFFAOYSA-N [O--].[Al+3].[Al+3].[O-][Si]([O-])([O-])[O-] Chemical compound [O--].[Al+3].[Al+3].[O-][Si]([O-])([O-])[O-] YKTSYUJCYHOUJP-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 2
- 238000009303 advanced oxidation process reaction Methods 0.000 description 2
- 229910021529 ammonia Inorganic materials 0.000 description 2
- 239000002956 ash Substances 0.000 description 2
- 239000011230 binding agent Substances 0.000 description 2
- 229910052799 carbon Inorganic materials 0.000 description 2
- 230000003197 catalytic effect Effects 0.000 description 2
- 125000002091 cationic group Chemical group 0.000 description 2
- 238000000354 decomposition reaction Methods 0.000 description 2
- 230000000694 effects Effects 0.000 description 2
- 238000011156 evaluation Methods 0.000 description 2
- 238000002474 experimental method Methods 0.000 description 2
- 239000010881 fly ash Substances 0.000 description 2
- 239000002440 industrial waste Substances 0.000 description 2
- WKPSFPXMYGFAQW-UHFFFAOYSA-N iron;hydrate Chemical compound O.[Fe] WKPSFPXMYGFAQW-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 2
- 150000004706 metal oxides Chemical class 0.000 description 2
- 239000002105 nanoparticle Substances 0.000 description 2
- 239000010815 organic waste Substances 0.000 description 2
- 239000002245 particle Substances 0.000 description 2
- KWYUFKZDYYNOTN-UHFFFAOYSA-M potassium hydroxide Substances [OH-].[K+] KWYUFKZDYYNOTN-UHFFFAOYSA-M 0.000 description 2
- 238000012545 processing Methods 0.000 description 2
- 239000012266 salt solution Substances 0.000 description 2
- 239000010802 sludge Substances 0.000 description 2
- 239000007858 starting material Substances 0.000 description 2
- 239000000126 substance Substances 0.000 description 2
- RSWGJHLUYNHPMX-UHFFFAOYSA-N Abietic-Saeure Natural products C12CCC(C(C)C)=CC2=CCC2C1(C)CCCC2(C)C(O)=O RSWGJHLUYNHPMX-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- 235000013162 Cocos nucifera Nutrition 0.000 description 1
- 244000060011 Cocos nucifera Species 0.000 description 1
- 229910003251 Na K Inorganic materials 0.000 description 1
- KHPCPRHQVVSZAH-HUOMCSJISA-N Rosin Natural products O(C/C=C/c1ccccc1)[C@H]1[C@H](O)[C@@H](O)[C@@H](O)[C@@H](CO)O1 KHPCPRHQVVSZAH-HUOMCSJISA-N 0.000 description 1
- XUIMIQQOPSSXEZ-UHFFFAOYSA-N Silicon Chemical compound [Si] XUIMIQQOPSSXEZ-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- 229920002472 Starch Polymers 0.000 description 1
- 238000010521 absorption reaction Methods 0.000 description 1
- NJFMNPFATSYWHB-UHFFFAOYSA-N ac1l9hgr Chemical compound [Fe].[Fe] NJFMNPFATSYWHB-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- 239000002253 acid Substances 0.000 description 1
- 230000002378 acidificating effect Effects 0.000 description 1
- 229910052782 aluminium Inorganic materials 0.000 description 1
- XAGFODPZIPBFFR-UHFFFAOYSA-N aluminium Chemical compound [Al] XAGFODPZIPBFFR-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- 229910000323 aluminium silicate Inorganic materials 0.000 description 1
- ANBBXQWFNXMHLD-UHFFFAOYSA-N aluminum;sodium;oxygen(2-) Chemical compound [O-2].[O-2].[Na+].[Al+3] ANBBXQWFNXMHLD-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- 150000001412 amines Chemical class 0.000 description 1
- 238000004458 analytical method Methods 0.000 description 1
- 229910052786 argon Inorganic materials 0.000 description 1
- 230000037429 base substitution Effects 0.000 description 1
- 239000000440 bentonite Substances 0.000 description 1
- 229910000278 bentonite Inorganic materials 0.000 description 1
- SVPXDRXYRYOSEX-UHFFFAOYSA-N bentoquatam Chemical compound O.O=[Si]=O.O=[Al]O[Al]=O SVPXDRXYRYOSEX-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- 239000003054 catalyst Substances 0.000 description 1
- 239000003610 charcoal Substances 0.000 description 1
- 239000003795 chemical substances by application Substances 0.000 description 1
- 238000013329 compounding Methods 0.000 description 1
- 150000001875 compounds Chemical class 0.000 description 1
- 238000010276 construction Methods 0.000 description 1
- 239000000356 contaminant Substances 0.000 description 1
- 230000007797 corrosion Effects 0.000 description 1
- 238000005260 corrosion Methods 0.000 description 1
- 230000006866 deterioration Effects 0.000 description 1
- 238000005868 electrolysis reaction Methods 0.000 description 1
- 230000007613 environmental effect Effects 0.000 description 1
- 238000003912 environmental pollution Methods 0.000 description 1
- 238000012851 eutrophication Methods 0.000 description 1
- ZZUFCTLCJUWOSV-UHFFFAOYSA-N furosemide Chemical compound C1=C(Cl)C(S(=O)(=O)N)=CC(C(O)=O)=C1NCC1=CC=CO1 ZZUFCTLCJUWOSV-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- 238000010438 heat treatment Methods 0.000 description 1
- 150000002505 iron Chemical class 0.000 description 1
- 239000007788 liquid Substances 0.000 description 1
- 239000010812 mixed waste Substances 0.000 description 1
- 238000006386 neutralization reaction Methods 0.000 description 1
- 150000002894 organic compounds Chemical class 0.000 description 1
- 239000011368 organic material Substances 0.000 description 1
- 230000001590 oxidative effect Effects 0.000 description 1
- 230000000737 periodic effect Effects 0.000 description 1
- 238000006552 photochemical reaction Methods 0.000 description 1
- 239000010453 quartz Substances 0.000 description 1
- 238000011084 recovery Methods 0.000 description 1
- 238000006479 redox reaction Methods 0.000 description 1
- 238000010992 reflux Methods 0.000 description 1
- 230000008929 regeneration Effects 0.000 description 1
- 238000011069 regeneration method Methods 0.000 description 1
- 230000001105 regulatory effect Effects 0.000 description 1
- 150000003839 salts Chemical class 0.000 description 1
- 239000010865 sewage Substances 0.000 description 1
- 229910052710 silicon Inorganic materials 0.000 description 1
- 239000010703 silicon Substances 0.000 description 1
- VYPSYNLAJGMNEJ-UHFFFAOYSA-N silicon dioxide Inorganic materials O=[Si]=O VYPSYNLAJGMNEJ-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- 229910001388 sodium aluminate Inorganic materials 0.000 description 1
- 239000011780 sodium chloride Substances 0.000 description 1
- 239000008107 starch Substances 0.000 description 1
- 235000019698 starch Nutrition 0.000 description 1
- 238000005728 strengthening Methods 0.000 description 1
- 238000001308 synthesis method Methods 0.000 description 1
- 238000010998 test method Methods 0.000 description 1
- KHPCPRHQVVSZAH-UHFFFAOYSA-N trans-cinnamyl beta-D-glucopyranoside Natural products OC1C(O)C(O)C(CO)OC1OCC=CC1=CC=CC=C1 KHPCPRHQVVSZAH-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- 238000009834 vaporization Methods 0.000 description 1
Images
Classifications
-
- C—CHEMISTRY; METALLURGY
- C02—TREATMENT OF WATER, WASTE WATER, SEWAGE, OR SLUDGE
- C02F—TREATMENT OF WATER, WASTE WATER, SEWAGE, OR SLUDGE
- C02F1/00—Treatment of water, waste water, or sewage
- C02F1/58—Treatment of water, waste water, or sewage by removing specified dissolved compounds
-
- B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
- B01—PHYSICAL OR CHEMICAL PROCESSES OR APPARATUS IN GENERAL
- B01J—CHEMICAL OR PHYSICAL PROCESSES, e.g. CATALYSIS OR COLLOID CHEMISTRY; THEIR RELEVANT APPARATUS
- B01J20/00—Solid sorbent compositions or filter aid compositions; Sorbents for chromatography; Processes for preparing, regenerating or reactivating thereof
- B01J20/02—Solid sorbent compositions or filter aid compositions; Sorbents for chromatography; Processes for preparing, regenerating or reactivating thereof comprising inorganic material
- B01J20/10—Solid sorbent compositions or filter aid compositions; Sorbents for chromatography; Processes for preparing, regenerating or reactivating thereof comprising inorganic material comprising silica or silicate
- B01J20/16—Alumino-silicates
- B01J20/18—Synthetic zeolitic molecular sieves
-
- B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
- B01—PHYSICAL OR CHEMICAL PROCESSES OR APPARATUS IN GENERAL
- B01J—CHEMICAL OR PHYSICAL PROCESSES, e.g. CATALYSIS OR COLLOID CHEMISTRY; THEIR RELEVANT APPARATUS
- B01J20/00—Solid sorbent compositions or filter aid compositions; Sorbents for chromatography; Processes for preparing, regenerating or reactivating thereof
- B01J20/02—Solid sorbent compositions or filter aid compositions; Sorbents for chromatography; Processes for preparing, regenerating or reactivating thereof comprising inorganic material
- B01J20/20—Solid sorbent compositions or filter aid compositions; Sorbents for chromatography; Processes for preparing, regenerating or reactivating thereof comprising inorganic material comprising free carbon; comprising carbon obtained by carbonising processes
-
- B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
- B01—PHYSICAL OR CHEMICAL PROCESSES OR APPARATUS IN GENERAL
- B01J—CHEMICAL OR PHYSICAL PROCESSES, e.g. CATALYSIS OR COLLOID CHEMISTRY; THEIR RELEVANT APPARATUS
- B01J39/00—Cation exchange; Use of material as cation exchangers; Treatment of material for improving the cation exchange properties
- B01J39/08—Use of material as cation exchangers; Treatment of material for improving the cation exchange properties
-
- C—CHEMISTRY; METALLURGY
- C02—TREATMENT OF WATER, WASTE WATER, SEWAGE, OR SLUDGE
- C02F—TREATMENT OF WATER, WASTE WATER, SEWAGE, OR SLUDGE
- C02F1/00—Treatment of water, waste water, or sewage
- C02F1/28—Treatment of water, waste water, or sewage by sorption
- C02F1/281—Treatment of water, waste water, or sewage by sorption using inorganic sorbents
-
- C—CHEMISTRY; METALLURGY
- C02—TREATMENT OF WATER, WASTE WATER, SEWAGE, OR SLUDGE
- C02F—TREATMENT OF WATER, WASTE WATER, SEWAGE, OR SLUDGE
- C02F1/00—Treatment of water, waste water, or sewage
- C02F1/28—Treatment of water, waste water, or sewage by sorption
- C02F1/283—Treatment of water, waste water, or sewage by sorption using coal, charred products, or inorganic mixtures containing them
-
- C—CHEMISTRY; METALLURGY
- C02—TREATMENT OF WATER, WASTE WATER, SEWAGE, OR SLUDGE
- C02F—TREATMENT OF WATER, WASTE WATER, SEWAGE, OR SLUDGE
- C02F1/00—Treatment of water, waste water, or sewage
- C02F1/30—Treatment of water, waste water, or sewage by irradiation
- C02F1/32—Treatment of water, waste water, or sewage by irradiation with ultraviolet light
-
- C—CHEMISTRY; METALLURGY
- C02—TREATMENT OF WATER, WASTE WATER, SEWAGE, OR SLUDGE
- C02F—TREATMENT OF WATER, WASTE WATER, SEWAGE, OR SLUDGE
- C02F1/00—Treatment of water, waste water, or sewage
- C02F1/72—Treatment of water, waste water, or sewage by oxidation
- C02F1/722—Oxidation by peroxides
-
- C—CHEMISTRY; METALLURGY
- C02—TREATMENT OF WATER, WASTE WATER, SEWAGE, OR SLUDGE
- C02F—TREATMENT OF WATER, WASTE WATER, SEWAGE, OR SLUDGE
- C02F9/00—Multistage treatment of water, waste water or sewage
-
- C—CHEMISTRY; METALLURGY
- C02—TREATMENT OF WATER, WASTE WATER, SEWAGE, OR SLUDGE
- C02F—TREATMENT OF WATER, WASTE WATER, SEWAGE, OR SLUDGE
- C02F2101/00—Nature of the contaminant
- C02F2101/006—Radioactive compounds
-
- C—CHEMISTRY; METALLURGY
- C02—TREATMENT OF WATER, WASTE WATER, SEWAGE, OR SLUDGE
- C02F—TREATMENT OF WATER, WASTE WATER, SEWAGE, OR SLUDGE
- C02F2305/00—Use of specific compounds during water treatment
- C02F2305/02—Specific form of oxidant
- C02F2305/026—Fenton's reagent
Landscapes
- Chemical & Material Sciences (AREA)
- Organic Chemistry (AREA)
- Environmental & Geological Engineering (AREA)
- Life Sciences & Earth Sciences (AREA)
- Water Supply & Treatment (AREA)
- Engineering & Computer Science (AREA)
- Hydrology & Water Resources (AREA)
- Inorganic Chemistry (AREA)
- Chemical Kinetics & Catalysis (AREA)
- Analytical Chemistry (AREA)
- Health & Medical Sciences (AREA)
- Toxicology (AREA)
- Water Treatment By Sorption (AREA)
- Solid-Sorbent Or Filter-Aiding Compositions (AREA)
Abstract
에탄올아민을 함유한 원전 폐수 처리방법이 개시된다. 본 발명의 일 구체예에 따른 에탄올아민을 함유한 원전 폐수 처리방법은 철 이온이 첨착된 활성탄인 흡착제를 제조하는 단계; 흡착제를 폐수에 혼입하고, 과산화수소를 첨가하고 교반한 후에 폐수에 UV를 조사하여 상기 폐수를 1차 처리하는 단계; 양이온 교환 가능한 다공성 재료를 제조하는 단계; 및 1차 처리된 폐수를 다공성 재료와 접촉시켜 폐수를 2차 처리하는 단계를 포함하고, 흡착제를 제조하는 단계는, 분말활성탄과 상기 철 이온의 전구체 물질을 혼합하는 단계; 분말활성탄 및 전구체 물질의 혼합 원료를 RF 열 플라즈마로 장치에 주입하고, 열 플라즈마를 생성시키는 단계; 및 열 플라즈마로 전구체 물질을 선택적으로 기화시키고 나노분말로 결정화시켜 분말활성탄 표면에 첨착시키는 단계를 포함한다.
Description
본 발명은 에탄올아민을 함유한 원전 폐수 처리방법, 이를 위한 흡착제 및 다공성 재료에 관한 것으로, 보다 상세하게는 2 단계의 처리 공정을 통하여 원전 폐수에 함유된 에탄올 아민을 효과적으로 처리하여 제거할 수 있는 에탄올아민을 함유한 원전 폐수 처리방법, 이를 위한 흡착제 및 다공성 재료에 관한 것이다.
에탄올아민(ETA)는 원전의 2차계통 pH 조절제로서 기존 암모니아의 대체 물질로 2001년부터 이용되고 있다. 이는 ETA가 암모니아에 비해 염기도가 높아 적은 양으로도 pH 조절이 가능하고 원전 내 설비 부식 관리 측면에서 탁월한 성능을 지니고 있기 때문인데, 환경오염 측면에서 난분해성 유기화합물 (NOMs; non biodegradable organic compounds) 중 하나이며 현재 운영 중인 원자력 발전소 (원전) 폐수처리설비로서는 제거하기가 매우 어려워 방류수의 COD (Chemical Oxygen Demand)를 저감하기 위해 희석을 하고 COD를 저감하여 방류하는 실정이다. (2008년 원전 방류수 배출기준: COD-20 ppm)
국내의 경우 운영되고 있는 원전은 23기, 건설 중 5기, 계획 4기로 계속적인 수질오염총량제의 강화 및 수질오염저감을 위해 ETA 처리 기술은 높은 상업적인 가치를 지니고 있다. (한국수력원자력 공시 자료 中)
현재 국내의 원전에서 발생된 ETA 폐액을 NaOH를 첨가하여 pH를 9.5로 조정 후 재순환하여 방류 수질을 만족할 때까지 재순환 운전을 하고 있는데. 현재 ETA의 제거 기술로 전기화학적인 분해 기술이 있으며, 이는 ETA를 제거 후 중화 침전물 및 혼합폐액을 생성하거나 침전입자들이 전극 표면과 계측 센서 등에 스케일을 형성하여 전기분해 효율을 감소시키는데, 현재까지 COD 제거 능은 약 86% 정도이다.
국외(일본)의 원전의 경우 ETA 폐수를 자외선과 오존을 이용한 산화처리, 생물학적 처리, 흡착제를 이용하여 처리하고 있으나, 산화처리는 높은 처리 비용 및 고농도의 폐수처리 효율이 떨어지고 생물학적 처리의 경우 처리시간 증가에 따른 비용 부담 문제를 가지고 있다. 또한 흡착법의 경우 처리 효율 및 경제성은 좋으나 재생을 하거나 주기적으로 회수하여 교체를 하는 문제가 있다.
따라서, ETA 폐액을 효과적으로 처리할 수 있는 흡착제와 그 제조방법은 아직 개시되지 못한 상황이다.
따라서, 본 발명이 해결하고자 하는 과제는 원전 2차계통 페수 중 ETA를 효과적으로 처리할 수 있는 방법과 이를 위한 흡착제를 제공하는 것이다.
본 발명의 일 측면에 따르면, 에탄올아민을 함유한 원전 폐수 처리방법에 있어서, 철 이온이 첨착된 활성탄인 흡착제를 제조하는 단계; 상기 흡착제를 폐수에 혼입하고, 과산화수소를 첨가하고 교반한 후에 상기 폐수에 UV를 조사하여 상기 폐수를 1차 처리하는 단계; 양이온 교환 가능한 다공성 재료를 제조하는 단계; 및 상기 1차 처리된 폐수를 상기 다공성 재료와 접촉시켜 상기 폐수를 2차 처리하는 단계를 포함하고, 상기 흡착제를 제조하는 단계는, 분말활성탄과 상기 철 이온의 전구체 물질을 혼합하는 단계; 상기 분말활성탄 및 전구체 물질의 혼합 원료를 RF 열 플라즈마로 장치에 주입하고, 열 플라즈마를 생성시키는 단계; 및 상기 열 플라즈마로 상기 전구체 물질을 선택적으로 기화시키고 나노분말로 결정화시켜 상기 분말활성탄 표면에 첨착시키는 단계를 포함하는 원전 폐수 처리방법이 제공될 수 있다.
이 때, 상기 전구체 물질은 FeO 또는 Fe2O3일 수 있다.
한편, 상기 다공성 재료를 제조하는 단계는, 현무암 또는 선탄경석을 분쇄하여 미분말을 제조하는 단계; 상기 미분말을 RF 열 플라즈마로 전처리하여 상기 미분말의 불순물을 제거하고 상기 미분말을 구형화시키는 단계; 및 상기 전처리된 미분말을 원료로 하여 제올라이트를 합성하는 단계를 포함할 수 있다.
이 때, 상기 불순물은 칼슘, 마그네슘, 나트륨 및 철이고, 상기 제올라이트를 합성하는 단계는, NaAlO2 수용액에 상기 전처리된 미분말을 혼입하고 교반하여 슬리리를 생성하는 단계; 및 상기 슬러리를 상압에서 수열합성을 하여 합성제올라이트를 제조하는 단계를 포함할 수 있다.
이 때, 상기 전구체 물질은 FeO 또는 Fe2O3일 수 있다.
한편, 상기 다공성 재료를 제조하는 단계는, 현무암 또는 선탄경석을 분쇄하여 미분말을 제조하는 단계; 상기 미분말을 RF 열 플라즈마로 전처리하여 상기 미분말의 불순물을 제거하고 상기 미분말을 구형화시키는 단계; 및 상기 전처리된 미분말을 원료로 하여 제올라이트를 합성하는 단계를 포함할 수 있다.
이 때, 상기 불순물은 칼슘, 마그네슘, 나트륨 및 철이고, 상기 제올라이트를 합성하는 단계는, NaAlO2 수용액에 상기 전처리된 미분말을 혼입하고 교반하여 슬리리를 생성하는 단계; 및 상기 슬러리를 상압에서 수열합성을 하여 합성제올라이트를 제조하는 단계를 포함할 수 있다.
삭제
삭제
삭제
삭제
삭제
삭제
삭제
본 발명은 최근 국내의 전력공급에 많은 비중을 차지하고 있는 원자력 발전소의 2차 계통 폐수처리에 효율적인 처리 공정으로 널리 활용될 것이라고 판단된다. 또한, 상기 원전폐수 처리공정에서 2차 처리 공정 기술에 사용되어진 양이온 교환이 가능한 다공성 재료는 현재 다양한 산업분야의 중요한 원료이다. 특히, 석탄회, 폐경석, 화산송이, 현무암 등의 다공성 재료의 원료는 규산알루미늄 성분을 98% 이상 함유하고 있어 고순도 다공성 재료로 제조가 용이하며, 이러한 기술은 폐기물을 유기원으로 바꿀 수 있고, 더불어 산업 폐기술 처리 문제도 해결할 수 있다.
도 1은 본 발명의 일 실시에에 따른 ETA 제거방법의 단계별 모식도이다.
도 2는 고주파플라즈마 처리를 통해 Fe가 첨착된 활성탄의 TEM 사진과 금속염 수용액에 활성탄을 첨착하여 습식법으로 제조된 Fe가 첨착된 활성탄의 TEM 사진이다.
도 3은 본 발명의 일 실시예에 따라 제조된 Fe가 첨착된 활성탄의 SEM 사진이다.
도 4는 본 발명에서 제안된 원전폐수 처리 공정중 1차 처리조에서 UV-펜톤산화 공정에서 철산화물이 첨착된 활성탄 펠렛의 적용결과이다.
도 5는 본 발명에 따른 다공성 재료를 합성하기 위한 원재료의 고주파 플라즈마 전처리에 따른 구형화 결과다.
도 6은 원재료를 이용하여 합성되어진 결과인 제올라이트의 결정성 피크이다.
도 7은 본 발명에서 원전폐수의 2차처리를 위해 사용된 제올라이트의 총 질소 제거능의 평가 결과이다.
도 2는 고주파플라즈마 처리를 통해 Fe가 첨착된 활성탄의 TEM 사진과 금속염 수용액에 활성탄을 첨착하여 습식법으로 제조된 Fe가 첨착된 활성탄의 TEM 사진이다.
도 3은 본 발명의 일 실시예에 따라 제조된 Fe가 첨착된 활성탄의 SEM 사진이다.
도 4는 본 발명에서 제안된 원전폐수 처리 공정중 1차 처리조에서 UV-펜톤산화 공정에서 철산화물이 첨착된 활성탄 펠렛의 적용결과이다.
도 5는 본 발명에 따른 다공성 재료를 합성하기 위한 원재료의 고주파 플라즈마 전처리에 따른 구형화 결과다.
도 6은 원재료를 이용하여 합성되어진 결과인 제올라이트의 결정성 피크이다.
도 7은 본 발명에서 원전폐수의 2차처리를 위해 사용된 제올라이트의 총 질소 제거능의 평가 결과이다.
이하, 본 발명을 도면을 참조하여 상세하게 설명하고자 한다. 다음에 소개되는 실시예들은 당업자에게 본 발명의 사상이 충분히 전달될 수 있도록 하기 위해 예로서 제공되는 것이다. 따라서 본 발명은 이하 설명된 실시 예들에 한정되지 않고 다른 형태로 구체화될 수도 있다. 그리고 도면들에 있어서, 구성요소의 폭, 길이, 두께 등은 편의를 위하여 과장되어 표현될 수도 있다. 명세서 전체에 걸쳐서 동일한 참조번호들은 동일한 구성요소들을 나타낸다.
본 발명은 상술한 문제를 해결하기 위하여 원자력 발전소에서 발생되는 ETA 폐액의 처리를 위해 광산화 및 흡착 기술을 이용한 하이브리드 처리 공정 기술을 이용한다.
도 1은 본 발명의 일 실시예에 따른 ETA 제거방법의 단계별 모식도이다.
도 1을 참조하면, 본 발명은 상기 폐수를 UV-펜톤 산화법으로 처리하는 제 1 처리 단계; 상기 1차 처리된 폐수를 양이온 교환 가능한 다공성 재료와 접촉시켜 처리하는 제 2 처리 단계로 ETA를 제거한다. 즉, 본 발명에서는 1차 처리 공정으로 원전폐수의 COD를 광산화 기술을 이용하여 완전감소 하는데, 본 발명에서 광산화란 UV-펜톤산화를 의미한다.
본 발명에서는 펜톤산화를 위해 RF 플라즈마 기술을 이용하여 고품질의 Fe가 흡착제 표면에 융착되어 안정성 있는 Fe가 첨착된 흡착제를 제조하고, 상기 제조된 흡착제를 넣은 후, 다시 H2O2를 첨가하고, 교반 후 UV를 조사하여 펜톤산화를 진행한다.
광화학 반응으로 다량의 OH 라디칼을 생성하는데, Fe가 첨착된 흡착제 제조시 RF 플라즈마로 금속을 첨착할 경우 나노화되고 활성탄 표면에 잘 고정되어 안정성이 우수한 재료를 제조할 수 있다.
본 발명의 일 실시예에서 UV-펜톤산화의 경우 UV/H2O2 및 펜톤산화와 같은 고급산화공정(Advanced oxidation process)에 비해 다량의 OH 라디칼을 생성하여 빠른 시간내 유기물을 분해할 수 있는 기술인데, 본 발명은 특히 활성탄 표면에 Fe2+를 고주파 RF 플라즈마를 통해 첨착시키고, 광산화 중 미반응하여 재결합할 수 있는 OH 라디칼을 흡착할 수 있어서, 유기물과의 접촉 기회를 증가시켜 분해 효율을 증가시킬 수 있다.
본 발명에서 활성탄 표면에 Fe2+를 고주파 RF 플라즈마를 이용 첨착시킨 흡착제를 이용하여 UV-펜톤산화 방식으로 에탄올아민의 COD 사실상 완전 감소가 가능하나 총 질소의 농도는 낮아지지 않으며, 또한 상기 조건은 산성조건에서 이루어져 추후 중화 공정이 필요하게 된다.
따라서 본 발명의 일 실시예에서는 2차 처리로 양이온 교환이 가능한 다공성 재료를 이용하여 질소성분을 완전제거 하였으며, 또한, 상기 재료의 경우 염기치환 작용으로 산성용액을 중화시켜 에탄올아민의 제거 후 추가적인 pH 조절이 필요하지 않는다는 장점이 있다.
본 발명의 일 실시예에서의 양이온 교환이 가능한 다공성의 재료는 천연제올라이트, 합성제올라이트 (4A 및 13X 급) 또는 천연 광물인 현무암을 이용하여 제조하거나 광물 부산물인 광미, 선탄경석을 활용하여 다공성 재료로 제조하였다.
또한 제조된 다공성 재료 원료의 고순도화를 위해 RF 플라즈마 공정을 이용하여 흡착성능이 우수한 다공성 재료를 제조하였다. 그리고 제조된 다공성 재료는 펠렛화 하여 회수 및 재생이 용이하도록 설계하였다.
실시예
1차 처리
먼저 본 발명에 따른 처리방법의 대상인 국내 원전에서 발생되는 2차계통 폐수를 분석하였다. 그 결과 아래 표 1과 같이 수질 오염의 지표인 COD의 경우 1,800 ppm 정도이고 T-N(총 질소)의 경우 350 ppm로 분석 되었다. 본 분석은 수질 오염 공정시험법에 따라 정량적으로 분석을 하였으며 COD(화학적산소요구량)의 경우 Cr법을 사용하였고, T-N의 경우 자외선흡광광도법을 사용하였다. 각 지표가 높을수록 수질의 오염이 높은 것으로 판단된다. 보나 나은 이해를 돕기 위해 하수종말처리장의 처리 후 방류수의 수질 기준은 COD의 경우 40 ppm 이하이며, T-N의 경우 20 ppm 이하으로 법적으로 규제하며 관리하고 있다. (하수도법 시행규칙 제6조제1항(별표1))
| 구 분 | COD (mg/L) | T-N (mg/L) |
| 실제 폐수 | 1,800 | 350 |
| 모의 폐수 | 1,750 | 340 |
본 발명을 위해 원전폐수의 주요성분인 에탄올아민 (Ethanolamine)을 사용하여 실제폐수와 동일한 농도 조건으로 제조하고 황산과 염화나트륨을 사용하여 실제폐수와 동일한 조건의 모의 폐수를 제조하였다. (pH=4.5) 먼저 원전폐수 2L를 도 1의 1차 처리조에 넣고 150 rpm으로 폐수를 교반하였다.
여기에 제조된 2가의 Fe가 첨착되어진 활성탄 펠렛을 10wt.%~30wt.% 넣고 과산화수소수를 일정량 주입하였다. 또한 동시에 처리조에 UV-C (255nm)램프를 인가하여 UV-펜톤 산화를 하여 2시간 동안 교반 후 처리된 용액의 COD와 T-N을 분석하였다.
본 공정에서 사용되어진 Fe가 첨착된 활성탄을 제조하는 과정은 아래와 같다.
먼저 석탄계 분말활성탄에 (여기서 야자계, 목탄계를 포함한다.) 2가 Fe의 첨착 재료인 FeO (여기서 3가의 Fe2O3, Fe를 포함하는 철염 등이 첨착재료가 될 수 있다.)와 석탄계 분말활성탄을 중량비 0.5:1로 하여 혼합하였는데, 이 중량비는 0.1:1 ~ 0.5:1이 될 수 있다. 만약 첨착용 금속산화물 및 금속 전구체가 이보다 많은 경우 첨착이 되지 않으며, 이보다 적은 경우 충분한 철 이온에 의한 펜톤산화 효과를 기대하기 어렵다.
이후 혼합된 석탄계 분말활성탄과 금속염(FeO)를 건식 믹서인 볼밀 (여기서 플레네터리 볼밀, V-믹서 등을 포함)를 사용하여 3시간정도 혼합 후 (여기서 30분에서 6시간이 될 수 있음) 고주파 (RF) 열플라즈마 장치에 센트럴 가스와 시드 가스로 아르곤 가스를 이용하여 혼합된 원료를 주입하였다. 플라즈마 반응기 내부는 500 torr 정도의 진공도를 유지하면서, 플라즈마 토치 전원으로 50 kV를 인가 (여기서 10~50 kV까지 가능함) 하여 고온의 열 플라즈마를 생성시킨 후 원료가 피딩되면서 플라즈마 반응기 내부에서는 활성탄은 플라즈마에 열적 손실 없이 지나가고 FeO 금속 산화물 분말만이 선택적인 기화과정을 거처 나노분말로 결정화 되어 활성탄 표면에 강하게 첨착되게 된다. 이렇게 생성된 철이 첨착된 활성탄은 반응기 하단 수집부에 포집되어 원전 폐수 1차처리 공정에 응용되어졌다.
도 2는 고주파플라즈마 처리를 통해 Fe가 첨착된 활성탄의 TEM 사진과 금속염 수용액에 활성탄을 첨착하여 습식법으로 제조된 Fe가 첨착된 활성탄의 TEM 사진이다.
도 2를 참조하면, 고주파 플라즈마 처리로 철산화물을 첨착할 경우 고분산되어 (하얀 부분) 융착되어 있음을 확인 할 수 있었다. 일반적으로 금속이 지지체에 첨착되어 촉매 효과가 활성화 되기 위해선 50 nm 이하에서 보다 바람직하게는 10 nm 이하의 입자들이 고분산될 때 촉매의 활성도는 100% 정도의 효과를 갖는데, 이러한 관점에서 본원발명에 따른 Fe가 첨착된 활성탄은 우수한 촉매활성을 갖는 것으로 판단된다.
도 3은 본 발명의 일 실시예에 따라 제조된 Fe가 첨착된 활성탄의 SEM 사진이다.
도 3을 참조하면, 본 발명에 따라 고주파 플라즈마 처리로 FeO 산화물을 활성탄 표면에 첨착할 경우 활성탄의 탄소와 융착하여 안정된 형태로 고정되어지게 된다. 이러한 방법으로 제조된 흡착제는 UV-펜톤 산화시 첨착된 철산화물이 표면에서 떨어지지 않아 FeOH등의 침전물을 발생시키지 않게 된다. 따라서 원전폐수의 처리 효율이 증가되게 된다.
도 4는 원전폐수의 1차 처리조에서 UV-펜톤산화 공정에서 철산화물이 첨착된 활성탄 펠렛의 적용결과이다. 일반적으로 수처리에서 사용되는 고급산화 공정으로는 펜톤산화, UV/H2O2, UV/TiO2, Visible/Metal doped TiO2, O3, UV-펜톤산화 등이 있다. 이들 공정의 특징은 빛 혹은 2가의 철을 촉매로 하여 OH 라디칼 (OH??)을 형성하게 되는데, OH 라디칼의 경우 오존의 2000배, 태양광 자외선의 180배 이상의 높은 산화력을 갇는다. 이러한 OH 라디칼은 쉽게 수중의 유기물을 분해 할 수 있다. 펜톤 산화의 경우 철염과 과산화수소수에 의한 OH 라디칼이 형성을 하게 된다. 하지만 생성된 철이온은 처리수상의 OH이온과 반응하여 철염인 FeOH를 형성하게 되는데 이것은 침전물로 펜톤산화로 인한 다량의 슬러지가 발생하게 되어 2차 오염물을 유발시키게 된다. 또한 과산화수소수의 주입량을 증가시켜 비용 혹은 환경 및 위험적인 측면을 유발한다. 따라서 UV (광)를 이용할 경우 과산화수소수와 반응하여 OH라디칼을 생성하기 때문에 첨착된 철산화물에서 생성된 OH 라디칼과 동시에 활성탄에 흡착된 유기물을 분해 할 수 있다. 또한 활성탄에 철산화물이 고정되어 있으며 추가적으로 활성탄에 분해된 유기물이 흡착 및 초기에 주입하는 철산화물의 양이 최소화 되어 철염 슬러지의 생성량도 적은 장점이 있다. 펜톤산화에서 주로 2가의 철염이 사용되는데 이는 과산화수소와 반응시 표면에서 Fe3+로 산화수가 증가 하며 OH라디칼을 생성하며 다시 산화된 Fe3+는 과산화수소와 반응하여 Fe2+형태로 환원되어 유기물이 존재하지 않을 경우 계속해서 산화환원반응 기작을 일으키는 원리를 이용한 것이다.
도 4를 참조하면, FeO의 첨착량이 증가됨에 따라 UV-펜톤산화공정에서 COD의 저감이 빨리 일어나는 것을 알수있다. 이는 Fe의 함??이 증가함에 따라 발생되는 OH 라디칼이 많아지기 때문이다. 1차 처리조에서는 COD의 경우 약 2시간 이후에 에탄올아민을 구성하고 있는 화합물들이 대부분 제거됨을 확인 하였으나 질소 성분의 경우 거의 제거 되지 않음을 확인 할 수 있었다. 따라서 추가적인 수처리 공정이 필요하다. 질소의 경우 수계에 방류시 부영양화를 통한 수질오염의 악화를 초래할 수 있다.
하기 표 2는 상기 도 4에서 실시한 철산화물이 첨착된 활성탄 펠렛의 원소 성분 분석 결과이다.
| 구 분 (단위: wt.%) | C | O | Fe |
| 10 wt.% FeO-AC(활성탄을 의미함) | 75.99 | 12.89 | 11.12 |
| 30 wt.% FeO-AC | 50.04 | 14.84 | 35.12 |
2차 처리
본 발명에서 2차 처리 공정은 상술한 1차 처리에도 불구하고 원전폐수에 남아있는 총질소를 제거하는 공정이다. 상기 실험을 위해 상술한 방법에 따라 1차 처리 공정 후 발생된 모의 원전폐수 폐액을 2차 처리 공정조에 2L를 넣어 100 rpm으로 교반 하면서 상용제올라이트 4A, 13X, 그리고 천연제올라이트 및 현무암 및 선탄경석을 활용하여 제조된 4A급의 합성 제올라이트로 Na+, Ca2+, Fe3+, Al3+, Mg2+ 및 Li+ 와 같은 양이온을 함유하여 질소를 제거하는 실험을 수행하였다.
본 실시예는 회분식 흡착공정을 이용하였으며 제올라이트의 경우 10wt.%~30wt.% 넣어 실시하였다. 또한 제올라이트의 경우 소량의 바인더 (전분, KOH, 벤토나이트, 송진)를 1~10wt.% 넣어 압출기로 성형 및 300도에서 500도 사이에서 열처리 후 펠렛 형태로 가공하여 사용을 하였다.
현무암 및 선탄경석을 활용하여 제올라이트 4A급의 합성 제올라이트를 합성하는 공정은 다음과 같다. 현무암 및 선탄경석을 조 크려서를 이용 거대 입자를 미립자 한 뒤, 볼밀을 활용하여 5 um 이하의 미분말로 분쇄 한뒤 (볼밀 조건은 300 rpm에서 3에서 6시간 수행을 한다. 여기서 사용된 볼밀은 플래네터리 공자전 볼밀을 사용함이 바람직하다.) 이를 고주파 플라즈마 처리를 통해 전처리를 하게 된다. (여기서 사용된 고주파 플라즈마 토치의 인가 전압은 30에서 50 kV로 함이 바람직함, 기타 제조 조건은 상기에서 진술한 철산화물 첨착 조건과 동일하므로 이하 이에 대한 상세한 설명은 생략함) 이에 따라 상기 제올라이트 합성 원료는 상기 도 5와 같이 나노 입자로 구형화 된다.
구형화된 제올라이트 원료는 플라즈마 처리를 통해 고순도화 되어 제올라이트 출발물질의 원료인 무정형의 알루미노실리케이트 (Aluminosilicate)와 같은 성분인 규소, 알류미늄, 산소로 이루어지게 되는데, 하기 표 3은 성분 분석 결과이다.
| 구 분 (단위: wt.%) | O | Al | Si | Ca | Mg | Na | K | Fe |
| 현무암 원료 | 48.23 | 12.31 | 19.89 | 6.17 | 4.66 | 2.55 | 3.15 | 1.55 |
| RF 플라즈마처리 현무암 원료 | 52.32 | 10.44 | 32.71 | - | - | - | 4.53 | - |
상기 결과를 참조하면, RF 플라즈마처리에 따라 현무암의 칼슘, 마그네슘, 철이 제거되는 것을 알 수 있으며, 특히 칼슘, 마그네슘과 같이 낮은 이온교환능을 갖는 이온을 제거하고 이를 Na와 같은 강한 이온교환능을 갖는 양이온으로 흡착함으로써 다공성 재료의 질소 제거율을 향상시킨다.
이후, 제올라이트 합성 조건 (알칼리화 조건 pH 11이상을 유지하기 위해)인 알칼리수용액으로 제올라이트 구조체 형성시 부족한 AlO 및 양이온인 Na를 첨가하기 위해서 NaAlO 2 (Sodium aluminate)를 Si:Al:Na (1:1:1) 몰비에 맞춘 수용액 200ml에 상기 구형화된 제올라이트 원료 20g을 혼입하고 상온에서 24시간 교반을 한다.
이후 생성된 슬러리 용액을 섭씨 100도에서 12시간 환류냉각기를 이용하여 상압에서 수열합성을 하여 제올라이트 4A 급의 합성제올라이트를 제조하였다. 여기서 Si:Al:Na 의 비율을 (1.5:1:1)로 하게되면 제올라이트 13X급이 제조되어지고, 혹은 1.5이상:1:1로 하게되면 제올라이트 Y급의 재료가 합성되어진다.(즉, 여기서 제올라이트의 합성법은 A급에만 한정을 하지 않는다.)
도 6은 현무암 미분체를 RF 플라즈마 처리를 통해 제조된 제올라이트의 결정성 피크이다. 대조군으로 플라즈마처리를 하지 않은 원재료를 이용하여 합성된 제올라이트와 비교를 하였다.
도 6을 참조하면, RF 플라즈마처리를 통해 제조된 제올라이트의 경우 결정성이 높은 제올라이트 4A급으로 합성이 되어짐을 알 수 있었으며 (JCPDS Card와 일치) 처리하지 않은 경우 다소 결정성이 낮으며 석영 및 제올라이트 4A 그리고 13X가 혼재되어 있는 제올라이트로 합성됨을 확인 하였다.
도 7은 본 발명에서 원전폐수의 2차 처리를 위해 사용된 제올라이트의 질소 제거능의 평가 결과이다.
도 7을 참조하면, 1차 처리된 폐액의 흡착 처리시 에탄올아민의 NH4+이온과의 이온교환능이 우수한 제올라이트의 질소 흡착능이 우수함을 확인 하였으며 또한 천연제올라이트가 가장 질소 제거능이 낮았으며 그 다음으로 제올라이트 4A, 제올라이트 13X, 제올라이트 Y급 순으로 나타났다. 천연광물 현무암 및 선탄경석을 이용해 제조된 제올라이트 또한 상용제올라이트 4A 급과 유사한 성능이 나왔으며, RF 플라즈마를 통해 처리된 현무암 원료로 제조된 제올라이트의 경우 처리되지 않은 원료를 통해 제조된 제올라이트 보다 성능이 우수하였으며, 20wt.%이상의 다공성 제올라이트를 처리수에 주입시 원전폐수의 질소 제거율이 100%에 가까운 수치를 보였다.
본 발명에서 2차 처리공정에서 사용되어진 제올라이트 펠렛은 제올라이트 미분말에 무기바인더 KOH를 10wt.% 수용액을 제올라이트 중량비 1.1:1로 첨가하여 중량비첨가하여 균일하게 컴파운딩 후 압출하여 2mm 펠렛으로 제조 후 450도에서 30분간 열처리 후 성형성이 높은 제올라이트 펠렛을 형성하였다.
이상 설명한 바와 같이 본 발명은 2단계의 페수 처리 공정을 통하여 에탄올아민을 효과적으로 제거하며, 따라서, 본 발명은 최근 국내의 전력공급에 많은 비중을 차지하고 있는 원자력 발전소의 2차 계통 폐수처리에 효율적인 처리 공정으로 널리 활용될 것이라고 판단된다. 또한, 상기 원전폐수 처리공정에서 2차 처리 공정 기술에 사용되어진 양이온 교환이 가능한 다공성 재료는 현재 다양한 산업분야의 중요한 원료이다. 특히, 석탄회, 폐경석, 화산송이, 현무암 등의 다공성 재료의 원료는 규산알루미늄 성분을 98% 이상 함유하고 있어 고순도 다공성 재료로 제조가 용이하며, 이러한 기술은 폐기물을 유기원으로 바꿀 수 있고, 더불어 산업 폐기술 처리 문제도 해결할 수 있다.
Claims (13)
- 삭제
- 삭제
- 삭제
- 삭제
- 삭제
- 삭제
- 삭제
- 삭제
- 삭제
- 철 이온이 첨착된 활성탄과 양이온 교환 가능한 다공성 재료를 이용하여 에탄올아민을 함유한 원전 폐수를 처리하는 원전 폐수 처리방법에 있어서,
철 이온이 첨착된 활성탄인 흡착제를 제조하는 단계;
상기 흡착제를 폐수에 혼입하고, 과산화수소를 첨가하고 교반한 후에 상기 폐수에 UV를 조사하여 상기 폐수를 1차 처리하는 단계;
양이온 교환 가능한 다공성 재료를 제조하는 단계; 및
상기 1차 처리된 폐수를 상기 다공성 재료와 접촉시켜 상기 폐수를 2차 처리하는 단계를 포함하고,
상기 흡착제를 제조하는 단계는,
분말활성탄과 상기 철 이온의 전구체 물질을 혼합하는 단계;
상기 분말활성탄 및 전구체 물질의 혼합 원료를 RF 열 플라즈마로 장치에 주입하고, 열 플라즈마를 생성시키는 단계; 및
상기 열 플라즈마로 상기 전구체 물질을 선택적으로 기화시키고 나노분말로 결정화시켜 상기 분말활성탄 표면에 첨착시키는 단계를 포함하는,
원전 폐수 처리방법. - 청구항 10에 있어서,
상기 전구체 물질은 FeO 또는 Fe2O3인 원전 폐수 처리방법. - 청구항 10 또는 청구항 11에 있어서,
상기 다공성 재료를 제조하는 단계는,
현무암 또는 선탄경석을 분쇄하여 미분말을 제조하는 단계;
상기 미분말을 RF 열 플라즈마로 전처리하여 상기 미분말의 불순물을 제거하고 상기 미분말을 구형화시키는 단계; 및
상기 전처리된 미분말을 원료로 하여 제올라이트를 합성하는 단계를 포함하는 원전 폐수 처리방법. - 청구항 12에 있어서,
상기 불순물은 칼슘, 마그네슘, 나트륨 및 철이고,
상기 제올라이트를 합성하는 단계는,
NaAlO2 수용액에 상기 전처리된 미분말을 혼입하고 교반하여 슬러리를 생성하는 단계; 및
상기 슬러리를 상압에서 수열합성을 하여 합성제올라이트를 제조하는 단계를 포함하는 원전 폐수 처리방법.
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| KR1020160010803A KR101727148B1 (ko) | 2016-01-28 | 2016-01-28 | 에탄올아민을 함유한 원전 폐수 처리방법, 이를 위한 흡착제 및 다공성 재료 |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| KR1020160010803A KR101727148B1 (ko) | 2016-01-28 | 2016-01-28 | 에탄올아민을 함유한 원전 폐수 처리방법, 이를 위한 흡착제 및 다공성 재료 |
Publications (1)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| KR101727148B1 true KR101727148B1 (ko) | 2017-04-26 |
Family
ID=58705111
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| KR1020160010803A KR101727148B1 (ko) | 2016-01-28 | 2016-01-28 | 에탄올아민을 함유한 원전 폐수 처리방법, 이를 위한 흡착제 및 다공성 재료 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| KR (1) | KR101727148B1 (ko) |
Cited By (3)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| CN110143582A (zh) * | 2019-07-05 | 2019-08-20 | 河北省科学院能源研究所 | 一种含氧多孔碳气凝胶的制备方法和应用 |
| KR20190128477A (ko) | 2018-05-08 | 2019-11-18 | 광주과학기술원 | 클로라민 형성 및 자외선 광분해를 통한 난분해성 아민 폐수 처리 방법 및 장치 |
| WO2023093026A1 (zh) * | 2021-11-24 | 2023-06-01 | 中国华能集团清洁能源技术研究院有限公司 | 光助芬顿氧化法处理含二氧化碳捕集吸收剂的废水的方法 |
-
2016
- 2016-01-28 KR KR1020160010803A patent/KR101727148B1/ko active IP Right Grant
Non-Patent Citations (3)
| Title |
|---|
| "Degradation of acetone and isopropylalcohol in electronic wastewater using Fe-and Al-immobilized catalysts." Chemical Engineering Journal. Vol.218, pp.260-266 (2013) |
| "Degradation of monoethanolamine in aqueous solution by Fenton’s reagent with biological post-treatment." Water, Air, & Soil Pollution. Vol.211.1-4, pp.273-286 (2010) |
| "Effect of pH and Temperature on Condensation and dissolution." Proceedings of the 6th WSEAS International Conference on Signal Processing, Robotics, and Automation, Corfu Island, Greece. pp. 288-293 |
Cited By (5)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| KR20190128477A (ko) | 2018-05-08 | 2019-11-18 | 광주과학기술원 | 클로라민 형성 및 자외선 광분해를 통한 난분해성 아민 폐수 처리 방법 및 장치 |
| KR102086341B1 (ko) * | 2018-05-08 | 2020-03-06 | 광주과학기술원 | 클로라민 형성 및 자외선 광분해를 통한 난분해성 아민 폐수 처리 방법 및 장치 |
| CN110143582A (zh) * | 2019-07-05 | 2019-08-20 | 河北省科学院能源研究所 | 一种含氧多孔碳气凝胶的制备方法和应用 |
| CN110143582B (zh) * | 2019-07-05 | 2021-05-18 | 河北省科学院能源研究所 | 一种含氧多孔碳气凝胶的制备方法和应用 |
| WO2023093026A1 (zh) * | 2021-11-24 | 2023-06-01 | 中国华能集团清洁能源技术研究院有限公司 | 光助芬顿氧化法处理含二氧化碳捕集吸收剂的废水的方法 |
Similar Documents
| Publication | Publication Date | Title |
|---|---|---|
| Yuan et al. | Oxygen functionalized graphitic carbon nitride as an efficient metal-free ozonation catalyst for atrazine removal: Performance and mechanism | |
| Lin et al. | Efficient elimination of caffeine from water using Oxone activated by a magnetic and recyclable cobalt/carbon nanocomposite derived from ZIF-67 | |
| Liang et al. | NaOH-modified biochar supported Fe/Mn bimetallic composites as efficient peroxymonosulfate activator for enhance tetracycline removal | |
| Zhang et al. | Removal of phosphate from water by paper mill sludge biochar | |
| KR101727148B1 (ko) | 에탄올아민을 함유한 원전 폐수 처리방법, 이를 위한 흡착제 및 다공성 재료 | |
| Wang et al. | One-pot fabrication of sludge-derived magnetic Fe, N-codoped carbon catalysts for peroxymonosulfate-induced elimination of phenolic contaminants | |
| Vu et al. | Reclaiming boron as calcium perborate pellets from synthetic wastewater by integrating chemical oxo-precipitation within a fluidized-bed crystallizer | |
| CN105601036A (zh) | 基于臭氧氧化及生化技术处理化学镀镍废水的方法 | |
| Wang et al. | Efficient removal of phosphate and ammonium from water by mesoporous tobermorite prepared from fly ash | |
| US6881339B1 (en) | Process for treating industrial and municipal waste water highly loaded with ammonium | |
| JP2001523540A (ja) | アンモニウムで高レベルに汚染されたプロセス廃液を廃液領域内において処理する方法 | |
| Liu et al. | FeCu-coal gangue heterogeneous activation of peracetic acid for degradation of sulfamethoxazole | |
| CN114835477B (zh) | 一种多功能净水陶瓷材料 | |
| Li et al. | Magnetic spent coffee biochar (Fe-BC) activated peroxymonosulfate system for humic acid removal from water and membrane fouling mitigation | |
| KR20170032630A (ko) | 용해성 cod를 제거하는 폐수처리방법 및 이를 위한 폐수처리제 조성물 | |
| Gianni et al. | Raw and modified palygorskite in water treatment applications for low‐concentration ammonium removal | |
| KR20110132709A (ko) | 마그네타이트 나노 파티클-담체 결합체, 이를 제조하는 방법 및 이를 포함하는 오폐수 정화 장치 | |
| Chen et al. | Wastewater treatment: application of new functional materials | |
| Wang et al. | Enhanced activation of persulfate using mesoporous silica spheres augmented Cu–Al bimetallic oxide particles for bisphenol A degradation | |
| Samadi et al. | Synthesis, characterization and application of Lanthanide metal-ion-doped TiO2/bentonite nanocomposite for removal of Lead (II) and Cadmium (II) from aquatic media | |
| KR102358097B1 (ko) | 불균일계 펜톤산화반응용 무정형 황화철 촉매의 제조방법 | |
| Wang et al. | Carbon nanotubes as a nanocatalyst and nanoreactor for the efficient treatment of pharmaceutical wastewater via CaSO 3 activation | |
| KR20140128717A (ko) | 인 제거를 위한 폐수처리제 및 그의 제조방법 | |
| KR101766861B1 (ko) | 에탄올아민 처리를 위한 복합흡착제 및 그 제조방법 | |
| KR20120094806A (ko) | 칼슘 알루미늄 황산염을 유효성분으로 하는 중금속 처리제 |
Legal Events
| Date | Code | Title | Description |
|---|---|---|---|
| E701 | Decision to grant or registration of patent right | ||
| GRNT | Written decision to grant |