KR101966784B1 - The generating device for contiuous hydrogen peroxide - Google Patents

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KR101966784B1
KR101966784B1 KR1020170132141A KR20170132141A KR101966784B1 KR 101966784 B1 KR101966784 B1 KR 101966784B1 KR 1020170132141 A KR1020170132141 A KR 1020170132141A KR 20170132141 A KR20170132141 A KR 20170132141A KR 101966784 B1 KR101966784 B1 KR 101966784B1
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김한기
정남조
황교식
김찬수
남주연
전강민
한지형
좌은진
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한국에너지기술연구원
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Abstract

The present invention provides an apparatus for continuously producing hydrogen peroxide, which comprises: an oxidizing electrode and a reducing electrode electrically connected to face each other with a predetermined gap therebetween; a plurality of ion exchange membranes disposed between the oxidizing electrode and the reducing electrode; a low concentration channel through which a low concentration solution flows and a high concentration channel through which is high concentration solution flows; a first flow path located between the oxidizing electrode and the ion exchange membrane adjacent to the oxidizing electrode, and through which water is introduced and oxygen produced by oxidation of the introduced water is discharged; and a second flow path through which a first fluid is introduced, located between the reducing electrode and the ion exchange membrane adjacent to the reducing agent, connected to the first flow path so that the oxygen discharged from the first flow path is introduced, and producing hydrogen peroxide by the introduced oxygen. According to the present invention, a large amount of wastewater can be treated.

Description

과산화수소 연속 생성 장치 {THE GENERATING DEVICE FOR CONTIUOUS HYDROGEN PEROXIDE}TECHNICAL FIELD [0001] The present invention relates to a hydrogen peroxide continuous generator device,

본 발명은 농도차 발전 장치를 이용하여 과산화수소를 연속적으로 생성하는 장치에 관한 것으로, 생성한 과산화수소를 이용하여 전기펜톤 반응(electron-Fenton reaction)을 유도하여 난분해성 유기 오염 물질을 처리할 수 있는 장치 및 방법에 관한 것이다.The present invention relates to an apparatus for continuously generating hydrogen peroxide using a concentration-difference power generation apparatus, and a device capable of treating an incompatible organic pollutant by inducing an electron-Fenton reaction using generated hydrogen peroxide And methods.

펜톤 반응은 난분해성 유기물 또는 이와 유사한 성질을 갖는 오염물질의 고도산화처리 (advanced oxidation process, AOP) 방식 중 하나로, 유기물에 의한 토양, 지하수, 또는 난분해성 오염물질을 포함하는 산업 폐수, 의료 폐기물 등의 처리에 사용된다.The Fenton reaction is one of the advanced oxidation process (AOP) methods of pollutants with similar properties and is used for industrial wastewater containing soil, ground water, or refractory pollutants, medical wastes, etc. .

펜톤 반응은 과산화수소와 2가 철 이온이 반응하면서 생성되는 히드록실 라디칼(Hydroxyl Radical)을 산화제로 사용하여 난분해성 오염물질을 물리화학적으로 처리하며, 알려진 산화 전위가 약 2.8V 로써, Flourine (3.06V) 에 이은 강력한 산화제이다. 높은 산화 전위를 갖는 히드록실 라디칼은 폐수 내 유기오염물질과 만나 광물화 (mineralization)를 통해 무기탄소 (CO2)로 전환되거나, 독성이 낮은 물질로 산화된다. The Fenton reaction physically and chemically treats degradable contaminants using hydroxyl radicals generated by the reaction between hydrogen peroxide and divalent iron ions. The known oxidation potential is about 2.8 V, and Flourine (3.06 V ) Is a powerful oxidant. Hydroxyl radicals with high oxidation potentials are converted to inorganic carbon (CO 2 ) through mineralization, or they are oxidized to low toxicity materials.

하지만 기존의 펜톤 반응은 철 촉매를 활성화 시키기 위하여 pH 3 수준을 유지하여야 하며, 2가 철이온(Fe2+)이 환원되면서 발생되는 철 슬러지 등을 처리해야 하는 단점 등이 있다. However, the conventional Fenton reaction must maintain the pH 3 level in order to activate the iron catalyst, and there is a disadvantage that the iron sludge generated by the reduction of the ferrous ion (Fe 2+ ) must be treated.

펜톤 반응은 크게 4단계로 이루어져 있으며, (1) 산화 (2) 중성화 (3) 응집 (4) 침전의 연속 공정으로 이루어지는 경우가 대부분이고, 일반적으로 펜톤 공정은 철 이온의 안정성을 높이기 위해 pH 3 영역에서 가장 활발하게 이루어진다. The Fenton reaction is largely composed of four steps, and most of the processes consist of (1) oxidation (2) neutralization (3) flocculation (4) precipitation. In general, the Fenton process requires pH 3 The most active in the area.

일반적인 펜톤 반응은 과산화수소를 활성화 시키는데 에너지가 필요하지 않으며, 기타 고도산화공정에 비하여 경제성이 높으며, 운전 및 유지 등이 간편하고, 반응속도가 빠르며, 균질 촉매를 사용하기 때문에 반응이 물질 이동에 제한되지 않고, 촉매 반응이므로 에너지 형태가 필요하지 않다는 장점이 있다.The general Fenton reaction does not require energy to activate hydrogen peroxide, it is more economical than other advanced oxidation processes, it is easy to operate and maintain, has a fast reaction rate, and because the homogeneous catalyst is used, And it is advantageous in that an energy form is not necessary because it is a catalytic reaction.

그러나, 2가철이온의 소모속도가 재생속도보다 빠르고, 폐수 처리시 종말처리 단계에서 철 슬러지의 제거 등에 인력 및 약품 소모에 의해 경제적 약점이 발생할 수 있으며, 반응 pH 영역이 pH 2-3 매우 좁고, 철 이온은 수중의 인산염 등과 착이온 결합을 할 수 있어 운전이 어렵고, 반응을 위해 주입된 철이온 촉매가 수질을 악화시킬 수 있다는 단점이 있다.However, the consumption rate of the divalent iron ion is faster than the regeneration rate, and economical weakness may occur due to the consumption of manpower and chemicals due to the removal of iron sludge in the end treatment stage in the wastewater treatment, and the pH range of the reaction is very narrow, Iron ions can be ion-bonded to phosphates in water, which makes operation difficult, and iron ion catalyst injected for the reaction can deteriorate water quality.

상기에서 서술한 문제를 해결하기 위한 방법으로 최근에는 운전이 쉽고 효율이 높다는 장점을 갖는 전기펜톤 (electro-Fenton, 이하 EF)방식이 시도되고 있다.Recently, an electro-Fenton (EF) method has been attempted as a method for solving the above-mentioned problem, which has an advantage of easy operation and high efficiency.

전기펜톤 등을 포함하여, 전기화학 반응을 이용하는 고도처리 방식을 특히 전기화학적 고도산화처리(Electrochemical Advanced Oxidation Processes,EAOP) 라고 부른다. 이러한 전기화학적 고도산화처리(이하, EAOP)는 양극에서 전자를 직접 전달받아 유기오염물질을 처리하는 직접 산화 반응 및 전기화학 반응에 의해 생성된 산화제를 이용하여 유기물을 산화시키는 간접 산화 반응을 포함한다. The advanced treatment method using an electrochemical reaction, including electro fenton and the like, is called electrochemical advanced oxidation processes (EAOP) in particular. Such an electrochemical high-level oxidation process (hereinafter referred to as EAOP) includes a direct oxidation reaction of directly receiving electrons from the anode and treating an organic contaminant, and an indirect oxidation reaction of oxidizing an organic material using an oxidant generated by an electrochemical reaction .

이러한 EAOP 기술은 오염물질을 처리함에 있어서 추가적인 약품 주입 공정이 필요하지 않고, 운전관리 등이 간편하다는 장점을 가지며, 높은 산화력을 바탕으로 유기물을 무기화시켜, 독성 오염물질의 발생을 최소화 시킬 수 있다는 장점이 있다.  This EAOP technology has the advantage that it does not require any additional chemical injection process in the treatment of pollutants and it is easy to operate and manage. It also minimizes the generation of toxic pollutants by inorganicizing organic materials based on high oxidative power .

전기펜톤 반응은 EAOP 기술 중에서도 각광받는 기술로써, 환원극 (cathode) 표면에서 산소가스(O2)가 중성자 (H+)와 반응하여 과산화수소를 생성하는 반응(하기 반응식 1)을 포함한다The electro-Fenton reaction is a technique that is popular among EAOP technologies, and involves the reaction of oxygen gas (O 2 ) at the cathode surface with neutron (H + ) to generate hydrogen peroxide (Scheme 1 below)

반응식 1: O2 + 2H+ + 2e- H2O2 Reaction 1: O 2 + 2H + + 2e - H 2 O 2

전기화학적 과산화수소 합성은 철 촉매와 반응하여 펜톤 반응을 일으켜, 유기오염물질의 고도산화처리를 가능하게 한다. The electrochemical hydrogen peroxide synthesis reacts with the iron catalyst to cause the Fenton reaction, which enables the highly oxidative treatment of organic pollutants.

EF 공정은 기존의 펜톤 반응과 달리 용액의 pH의 조절이 쉽고, 현장에서 과산화수소를 생산할 수 있다는 장점이 있으며, 또한 전류 및 전압 등을 조절함으로써 동역학적 반응속도 제어가 가능하여 오염물질의 산화속도를 기존 펜톤반응보다 빠르게 할 수 있다는 장점이 있다.  Unlike the conventional Fenton reaction, the EF process is easy to control the pH of the solution, has the advantage of producing hydrogen peroxide in the field, and can control the kinetic reaction rate by controlling current and voltage, It has the advantage of being faster than the existing Fenton reaction.

특히, 2가 철이온(Fe+2)의 재생이 환원 전극에서 일어나므로, 슬러지 생성 문제를 해결 할 수 있다는 장점이 있다.Particularly, since the regeneration of the ferrous ion (Fe + 2 ) occurs in the reducing electrode, there is an advantage that the problem of sludge generation can be solved.

기존 EF 공정에서 핵심 요소는 전기분해조의 설계에 있으며, 다양한 형태의 전기분해조가 EF 공정에 적용되어 연구되고 있다. 지금까지 대표적인 전기분해조로 Bubble Reactor (BR), Filter Press Reactor (FPR), Divided Double-electrode Electrochemical Cell (DDEC), Divided Three-electrode Electrochemical Cell (DTEC), Double Compartment Cell (DCC) 등이 제시되어 있다.A key element in the existing EF process is the design of electrolytic baths, and various types of electrolytic baths are being applied to the EF process. Bubble Reactor (BR), Filter Press Reactor (FPR), Divided Double-electrode Electrochemical Cell (DDEC), Divided Three-Electrode Electrochemical Cell (DTEC) and Double Compartment Cell .

종래의 EP 공정에서 유기물의 산화 및 과산화수소의 생산을 효율적으로 하기 위해서는 과산화수소 합성에 소모되는 전기 에너지를 최소화 해야 한다. 이러한 문제를 해결하기 위해서 생물전기화학 시스템과 펜톤 반응을 결합하는 연구가 최근에 다양하게 진행되었다. In order to efficiently oxidize organic matter and produce hydrogen peroxide in the conventional EP process, electric energy consumed in the synthesis of hydrogen peroxide must be minimized. To solve this problem, a variety of studies have recently been conducted to combine Fenton reaction with bioelectrochemical systems.

이에 따라, 최근 미생물 연료전지와 전기펜톤 반응을 결합한 생물전기화학시스템이 제안되었으며, 전기 에너지 소모를 줄이면서 과산화수소를 합성 및 오염물질을 처리하는 에너지 생산형 (또는 자립형) 수처리 시스템을 제안하였다.Recently, a bioelectrochemical system that combines microbial fuel cell and electro Fenton reaction has been proposed, and proposed an energy production type (or stand - alone) water treatment system that synthesizes hydrogen peroxide and reduces pollutants while reducing electric energy consumption.

그러나, 생물전기화학시스템은 촉매의 수명이 짧으며, 전극 비용이 상대적으로 비싸고 에너지 소모가 일반적으로 87.7 - 275 kWh/kg TOC 로 높다는 단점이 있다.However, bioelectrochemical systems have a disadvantage in that the lifetime of the catalyst is short, the electrode cost is relatively high, and the energy consumption is generally as high as 87.7-275 kWh / kg TOC.

특히, 종래의 MREC(Microbial Reverse-Electrodialysis Electrolysis Cells)를 이용한 전기펜톤반응을 사용하여 Orange-C를 포함하는 모의 염색폐수를 처리 시, 초기농도 400 mg/L에서 99.6%의 제거율 (제거속도: 40 mg/L-h)을 얻었으며, 이 때 소모된 전기에너지는 25.93 kWh/kg TOC 라고 보고된 바 있다.Particularly, when the simulated dyeing wastewater containing Orange-C was treated with an electric Fenton reaction using conventional MREC (Microbial Reverse-Electrolysis Electrolysis Cells), the removal rate of 99.6% at an initial concentration of 400 mg / L (removal rate: 40 mg / Lh), and the consumed electric energy was reported to be 25.93 kWh / kg TOC.

기존의 전기펜톤 반응, 또는 생물전기화학시스템과 결합된 전기펜톤 반응은 대체로 2개 이상의 실로 구분된 미생물 연료전지를 포함하며, 이러한 장치는 환원극으로 양성자를 전달하기 위하여, 양이온 교환막(Cationic Exchange Membrane, 이하 CEM)을 사용하고 있다. 하지만, CEM을 사용 시, 양이온을 띠는 2가 철이온(Fe2 +) 등의 철 촉매가 CEM 상에서 파울링 등을 일으킬 수 있는 문제점이 있다.The conventional Fenton reaction, or an electro Fenton reaction combined with a bioelectrochemical system, generally includes two or more yarn-segmented microbial fuel cells, which may be a Cationic Exchange Membrane , Hereinafter referred to as CEM). However, when CEM is used, there is a problem that an iron catalyst such as a bivalent iron ion (Fe 2 + ) having a cation can cause fouling on the CEM.

특히, 미생물의 성장을 위해서는 지속적인 유기 탄소원의 공급이 필요하며, 미생물의 성장 조건을 유지하는데 에너지가 소모된다는 문제점이 있다.Particularly, for the growth of microorganisms, it is necessary to supply a continuous organic carbon source and energy is consumed to maintain growth conditions of microorganisms.

이에 더하여, 생물전기화학반응조는 일반적인 전기분해조에 비하여 낮은 전류밀도를 갖으며, 이로 인해 낮은 전류밀도 상에서 과산화수소의 합성 속도 및 유기물 처리 속도에 한계가 있다.In addition, bioelectrochemical reactors have a lower current density than conventional electrolytic baths, which limits the rate of synthesis of hydrogen peroxide and the rate of organic material treatment at low current densities.

반면, 기존에 다양한 전기펜톤 반응을 위한 전기분해조 중 역전기투석 장치를 이용한 전기분해조와 전기펜톤 반응을 결합한 사례는 보고되고 있지 않다. On the other hand, there has not been reported a case in which an electrolytic bath using an electrodialysis device and an electro Fenton reaction are combined with each other in the electrolysis tank for various electric Fenton reactions.

따라서, 환원극에서 과산화수소를 합성하기 위해서는 0.68V 이상의 환원전위를 유지할 수 있는 효과적인 전기화학적 에너지 발생기술과 결합하여 에너지 소모를 최소화 하거나, 또는 에너지 자립형으로 수처리를 할 수 있는 효과적 고도산화처리 기술 개발이 요구되는 실정이다.Therefore, in order to synthesize hydrogen peroxide in the reduction electrode, it is necessary to develop an effective high-oxidation treatment technology that can minimize energy consumption or can be water-treated in an energy-independent manner by combining with an effective electrochemical energy generation technology capable of maintaining a reduction potential of 0.68 V or more This is a required situation.

본 발명은 상기와 같은 문제점을 해결하기 위해, 전기 펜톤 반응에 농도차 발전장치 연계기술을 적용하여 연속적으로 과산화수소를 생산하고, 생산된 과산화 수소를 이용하여 전기 펜톤 반응을 유도 함으로써, 농도차 발전장치에서 생산한 전기를 이용하여 연속적으로 과산화수소를 합성하여 에너지 소모를 최소화 하고, 전기 펜톤 반응을 이용하여 폐수 중의 난분해성 오염물질 처리가 가능한 과산화수소 연속 생성 장치 및 방법을 제공하는데 그 목적이 있다.In order to solve the above problems, the present invention provides a process for producing hydrogen peroxide continuously by applying a technique for connecting a concentration-power generation device to an electric Fenton reaction and inducing an electric Fenton reaction using the produced hydrogen peroxide, The present invention provides an apparatus and method for continuous generation of hydrogen peroxide capable of continuously treating hydrogen peroxide by using electricity produced in a reactor and minimizing energy consumption and treating refractory pollutants in wastewater by using an electric Fenton reaction.

상기 목적을 달성하기 위하여, 본 발명은, 소정 간격을 두고 마주하도록 배치되는 산화전극 및 환원전극; 산화전극 및 환원전극 사이에 복수 개의 이온교환막에 의해 구획되는, 저농도 용액이 유동하는 저농도 채널 및 고농도 용액이 유동하는 고농도 채널; 산화전극과 산화전극에 인접한 이온교환막 사이에 물이 유입되고, 유입된 물이 산화되어 생성된 산소를 토출하는 제1 유로; 및 환원전극과 환원전극에 인접한 이온교환막 사이에 제1 유로에서 토출된 산소가 유입되고, 유입된 산소에 의해 과산화수소가 생성되는 제2 유로; 를 포함하며, 산소는, 제1 유로에서 토출되어 제3 유로를 따라 제2 유로로 유입되는 것을 특징으로 하는 과산화수소 연속 생성 장치를 제공한다.According to an aspect of the present invention, there is provided a plasma display apparatus comprising: an oxidizing electrode and a reducing electrode arranged to face each other at a predetermined interval; A high-concentration channel in which a low-concentration channel through which a low-concentration solution flows and a high-concentration channel through which a high-concentration solution flows, which is partitioned by a plurality of ion exchange membranes between an oxidizing electrode and a reducing electrode; A first flow path for introducing water between the oxidizing electrode and the ion exchange membrane adjacent to the oxidizing electrode and for discharging the generated oxygen by oxidizing the introduced water; And a second flow path for introducing oxygen discharged from the first flow path between the reducing electrode and the ion exchange membrane adjacent to the reducing electrode and generating hydrogen peroxide by the introduced oxygen; Wherein the oxygen is discharged from the first flow path and flows into the second flow path along the third flow path.

또한, 이산화탄소 흡수제를 이용하여 이산화탄소를 포집하고, 이산화탄소가 흡수된 흡수제가 토출되는 흡수제 유로를 포함하는 이산화탄소 포집장치; 및 제1 항에 따른 과산화수소 연속 생성 장치; 를 포함하며, 이산화탄소가 흡수된 흡수제를 과산화수소 연속 생성 장치의 고농도 채널로 공급하도록, 흡수제 유로와 고농도 채널은 유체이동 가능하게 연결되는 것을 특징으로 하는 과산화수소 연속 생성 장치를 제공한다.A carbon dioxide collecting device including an absorbent flow path for collecting carbon dioxide using a carbon dioxide absorbent and discharging the absorbent absorbed by carbon dioxide; And a hydrogen peroxide continuous generator according to claim 1; Wherein the absorbent flow path and the high concentration channel are fluidly connected to each other so that the absorbent absorbing carbon dioxide is supplied to the high concentration channel of the hydrogen peroxide continuous generation device.

이에 더하여, 소정 간격을 두고 마주하도록 배치되며, 전기적으로 연결되는 산화전극 및 환원전극 사이에 복수 개의 이온교환막을 배치하는 단계; 배치된 이온교환막에 의해 구획되는 저농도 채널과 고농도 채널에 고농도 용액과 저농도 용액이 유동하는 단계; 산화전극과 산화전극에 인접한 이온교환막 사이에 형성된 제1 유로에 물이 유입되고, 유입된 물이 산화되어 생성된 산소를 토출하는 단계; 및 제1 유로에서 토출된 산소가 환원전극과 환원전극에 인접한 이온교환막 사이에 형성된 제2 유로로 유입되어 과산화수소가 생성되는 단계; 를 포함하는 과산화수소 연속 생성 방법을 제공한다.In addition, the method includes: disposing a plurality of ion exchange membranes between the oxidizing electrode and the reducing electrode that are disposed to face each other at a predetermined interval and are electrically connected; Flowing a high-concentration solution and a low-concentration solution into a low-concentration channel and a high-concentration channel which are partitioned by the disposed ion exchange membranes; Water is introduced into the first flow path formed between the oxidizing electrode and the ion exchange membrane adjacent to the oxidizing electrode, and the generated water is oxidized to discharge generated oxygen; And introducing oxygen discharged from the first flow path into a second flow path formed between the reducing electrode and the ion exchange membrane adjacent to the reducing electrode to generate hydrogen peroxide; Hydrogen peroxide continuous production method.

본 발명에 따르면, 전기 펜톤 반응에 농도차 발전장치 연계기술을 적용하여 연속적으로 과산화수소를 생산하고, 생산된 과산화 수소를 이용하여 전기 펜톤 반응을 유도 함으로써, 농도차 발전장치에서 생산한 전기를 이용하여 연속적으로 과산화수소를 합성하여 에너지 소모를 최소화 하고, 전기 펜톤 반응을 이용하여 폐수 중의 난분해성 오염물질 처리할 수 있다.According to the present invention, hydrogen peroxide is continuously produced by applying a concentration-power generation device coupling technique to an electric Fenton reaction, and the electric Fenton reaction is induced using the produced hydrogen peroxide, By continuously synthesizing hydrogen peroxide, energy consumption can be minimized, and electrolytic Fenton reaction can be used to treat refractory pollutants in wastewater.

또한, 과산화수소의 합성 속도 및 유기오염물질의 처리 속도를 외부 저항 변화를 이용하여 전위를 변화시킬 수 있어 오염물질의 종류에 따라 적합한 처리가 가능하며, 대용량의 폐수를 처리할 수 있는 효과가 있다. In addition, since the potential of the synthesis rate of the hydrogen peroxide and the treatment rate of the organic contaminants can be changed by using the external resistance change, the treatment can be suitably performed according to the kind of the pollutant and the treatment of the large amount of wastewater is effective.

또한, 높은 전류를 얻기 위해, 비표면적이 보다 높은 충진된 형태(Packed bed type)의 음극을 사용함으로써, 장치의 효율을 향상시킬 수 있다.Further, in order to obtain a high current, the efficiency of the device can be improved by using a negative electrode of a packed bed type having a higher specific surface area.

도 1은 본 발명의 일 실시예에 따른 과산화수소 연속 생성 장치의 모식도이다.
도 2는 본 발명의 일 실시예에 따른 산화전극과 환원전극에서 나타나는 반응을 나타낸 도면이다.
도 3 내지 도 5는 본 발명의 다른 실시예에 따른 과산화수소 연속 생성 장치의 모식도이다.1 is a schematic diagram of a hydrogen peroxide continuous generator according to an embodiment of the present invention.
FIG. 2 is a view showing a reaction occurring in an oxidizing electrode and a reducing electrode according to an embodiment of the present invention. FIG.
3 to 5 are schematic diagrams of an apparatus for continuously producing hydrogen peroxide according to another embodiment of the present invention.

이하, 첨부된 도면을 참조하여 본 발명의 바람직한 일 실시예를 상세히 설명하도록 한다. 이에 앞서, 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.Hereinafter, preferred embodiments of the present invention will be described in detail with reference to the accompanying drawings. Prior to this, terms and words used in the present specification and claims should not be construed as limited to ordinary or dictionary terms, and the inventor should appropriately interpret the concepts of the terms appropriately It should be interpreted in accordance with the meaning and concept consistent with the technical idea of the present invention based on the principle that it can be defined.

또한, 도면 부호에 관계없이 동일하거나 대응되는 구성요소는 동일 또는 유사한 참조번호를 부여하고 이에 대한 중복 설명은 생략하기로 하며, 설명의 편의를 위하여 도시된 각 구성 부재의 크기 및 형상은 과장되거나 축소될 수 있다.In addition, the same or corresponding reference numerals are given to the same or corresponding reference numerals regardless of the reference numerals, and redundant description thereof will be omitted. For convenience of explanation, the size and shape of each constituent member shown in the drawings are exaggerated or reduced .

따라서, 본 명세서에 기재된 실시예와 도면에 도시된 구성은 본 발명의 가장 바람직한 일 실시예에 불과할 뿐이고 본 발명의 기술적 사상을 모두 대변하는 것은 아니므로, 본 출원시점에 있어서 이들을 대체할 수 있는 다양한 균등물과 변형 예들이 있을 수 있음을 이해하여야 한다.Therefore, the embodiments described in this specification and the configurations shown in the drawings are merely the most preferred embodiments of the present invention and do not represent all the technical ideas of the present invention. Therefore, It is to be understood that equivalents and modifications are possible.

본 발명은 과산화수소 연속 생성 장치 및 방법에 관한 것으로, 이산화탄소 흡수제를 이용한 농도차 발전 장치에 관한 것으로, 전기 생산 및 생산된 전기를 이용하여 과산화수소를 생성함으로써, 폐수 내에 포함된 난분해성 오염물질을 처리할 수 있다.The present invention relates to an apparatus and method for continuously producing hydrogen peroxide, and more particularly, to a concentration-power generating apparatus using a carbon dioxide absorbent, which generates hydrogen peroxide by using electricity produced and produced, .

도 1은 본 발명의 일 실시예에 따른 과산화수소 연속 생성 장치의 모식도, 도 2는 본 발명의 일 실시예에 따른 산화전극과 환원전극에서 나타나는 반응을 나타낸 도면, 도 3 내지 도 5는 본 발명의 다른 실시예에 따른 과산화수소 연속 생성 장치의 모식도이다.FIG. 1 is a schematic diagram of an apparatus for continuously producing hydrogen peroxide according to an embodiment of the present invention, FIG. 2 is a view showing a reaction occurring in an oxidizing electrode and a reducing electrode according to an embodiment of the present invention, and FIGS. FIG. 2 is a schematic diagram of a hydrogen peroxide continuous generator according to another embodiment; FIG.

이하, 도 1 내지 도 5를 참조하여 본 발명의 일 실시예에 따른 과산화수소 연속 생성 장치(10)를 설명한다.Hereinafter, a hydrogen peroxide continuous generator 10 according to an embodiment of the present invention will be described with reference to FIGS. 1 to 5. FIG.

먼저, 본 명세서에서 저농도 용액과 고농도 용액은 농도차 또는 염분차 발전을 위해 유입되는 용액을 의미한다.First, low-concentration solution and high-concentration solution in this specification refer to a solution introduced for concentration difference or salinity difference generation.

특히, 저농도 용액은 방류수, 기수, 담수, 일부 오염물질을 포함하는 폐수 원수, 고농도의 폐수 원수를 포함하는 희석 폐수 및 이들 중 하나 이상을 포함하는 혼합 용액 중 선택되는 어느 하나 이상일 수 있다.In particular, the low-concentration solution may be at least one selected from the group consisting of effluent water, raw water, fresh water, raw wastewater containing some pollutants, dilute wastewater containing high-concentration wastewater, and mixed solutions containing at least one of them.

또한, 고농도 용액은 해수, 기수, 고농도의 오염물질을 포함한 폐수 및 이들 중 하나 이상을 포함하는 혼합 용액 중 선택되는 어느 하나 이상일 수 있다.Also, the high-concentration solution may be at least one selected from seawater, water, wastewater containing contaminants at a high concentration, and a mixed solution containing at least one of these.

여기서, 오염물질을 포함하는 폐수라 함은 펜톤 반응에 의해 처리 대상이 될 수 있는 유기 오염물질을 포함하는 폐수를 포함한다. Here, wastewater containing pollutants includes wastewater containing organic pollutants that can be treated by the Fenton reaction.

일 예로, 처리 대상이 되는 폐수 내에는 처리 대상 물질 외에 다양한 염이 포함되어 있을 수 있으며, 비록 유기 오염물질이라고 하더라도, 수 중에서 하전 되어 장치 내에서 전기화학적 위치에너지 형성 즉, 전기 생산에 기여할 수 있다.For example, wastewater to be treated may contain various salts besides the object to be treated, and even if it is an organic pollutant, it may be charged in water and contribute to electrochemical position energy formation, that is, electricity production in the apparatus .

이에 더하여, 본 명세서에서는 일반적으로 각각의 이온교환막 사이에, 내부의 유로 간격을 유지하기 위해 배치되는 스페이서 및 가스켓 등은 설명의 편의를 위해 생략하였다.In addition, in the present specification, spacers, gaskets, and the like disposed between the respective ion exchange membranes in order to maintain the internal flow channel spacing are omitted for convenience of explanation.

도 1에 나타낸 바와 같이, 본 발명의 일 실시예에 따른 과산화수소 연속 생성 장치(10)는 소정 간격을 두고 마주하도록 배치되며 전기적으로 연결된 산화전극(100) 및 환원전극(200)을 포함한다.As shown in FIG. 1, the hydrogen peroxide continuous generator 10 according to an embodiment of the present invention includes an oxidizing electrode 100 and a reducing electrode 200 disposed to face each other at a predetermined interval and electrically connected to each other.

또한, 산화전극(100) 및 환원전극(200) 사이에 배치된 복수 개의 이온교환막(300)을 포함한다.And further includes a plurality of ion exchange membranes 300 disposed between the oxidizing electrode 100 and the reducing electrode 200.

상기 복수 개의 이온교환막(300)은 저농도 용액이 유동하는 저농도 채널(310) 및 고농도 용액이 유동하는 고농도 채널(320)을 구획한다.The plurality of ion exchange membranes 300 partition the low-concentration channel 310 through which the low-concentration solution flows and the high-concentration channel 320 through which the high-concentration solution flows.

또한, 산화전극(100)과 산화전극에 인접한 이온교환막(301a) 사이에 위치하며, 물(H2O)이 유입되고, 유입된 물이 산화되어 생성된 산소(O2)를 토출하는 제1 유로(110)를 포함한다.In addition, located between the ion exchange membrane (301a) adjacent to the anode 100 and the anode, water (H 2 O) is the first influent and the discharge generated the incoming water is oxidized to oxygen (O 2) And a flow path 110.

여기서, 제1 유로(110)로 물을 공급하기 이한 물 공급부(111)를 더 포함할 수 있다. Here, the water supply unit 111 for supplying water to the first flow path 110 may be further included.

또한, 제1 유체가 유입되고, 환원전극(200)과 환원전극에 인접한 이온교환막(301b) 사이에 위치하며 제1 유로(110)에서 토출된 산소가 유입되도록 제1 유로(110)와 연결되고, 유입된 산소에 의해 과산화수소(H2O2)가 생성되는 제2 유로(210)를 포함한다. The first fluid is introduced and connected to the first flow path 110 so that the oxygen discharged from the first flow path 110 is introduced between the reducing electrode 200 and the ion exchange membrane 301b adjacent to the reducing electrode And a second flow path 210 in which hydrogen peroxide (H 2 O 2 ) is generated by the introduced oxygen.

특히, 제1 유로(110)와 제2 유로(210)는 복수 개의 고농도 채널(320)과 저농도 채널(310)을 통과하지 않도록, 제3 유로(400)에 의해 유체이동 가능하게 연결된다.Particularly, the first flow path 110 and the second flow path 210 are fluidly connected by the third flow path 400 so as not to pass through the plurality of high concentration channels 320 and the low concentration channel 310.

따라서, 상기 제1 유체 및 제1 유로(110)에서 토출된 산소는 각각 개별적으로 제2 유로(210)로 유입된다.Accordingly, the first fluid and the oxygen discharged from the first flow path 110 flow into the second flow path 210 individually.

여기서, 상기 제1 유체는 오염물질이 포함된 폐수일 수 있다.Here, the first fluid may be wastewater containing contaminants.

또한, 상기 고농도 용액과 저농도 용액을 공급하기 위해 고농도 용액 공급부(321)와 저농도 용액 공급부(311)를 포함한다.In order to supply the high-concentration solution and the low-concentration solution, a high-concentration solution supply unit 321 and a low-concentration solution supply unit 311 are provided.

이에 더하여, 상기 복수 개의 이온교환막(300)은 양이온 교환막(302)과 음이온 교환막(301,301a,301b)을 포함한다.In addition, the plurality of ion exchange membranes 300 include a cation exchange membrane 302 and anion exchange membranes 301, 301a, and 301b.

특히, 상기 산화전극(100) 및 환원전극(200) 각각에 인접한 이온교환막은 막의 파울링을 방지하도록 음이온 교환막(301a, 301b)이 각각 배치된다.In particular, the ion exchange membranes adjacent to the oxidation electrode 100 and the reduction electrode 200 are respectively disposed on the anion exchange membranes 301a and 301b to prevent fouling of the membrane.

이 때, 산화전극과 환원전극 각각에 사용되는 전극 용액(전해질)에는 활성물질로써, 음이온 물질이 아닌 것을 사용하며, 일 예로, 다가 양이온의 전이 금속, Fe2+ 등을 사용할 수 있다.At this time, the electrode solution (electrolyte) used for each of the oxidizing electrode and the reducing electrode is not an anion material, for example, a transition metal of a polyvalent cation, Fe2 +, or the like can be used as an active material.

한편, 저농도 채널(310)로 저농도 용액이 유동하고, 고농도 채널(320)로 고농도 용액이 유동할 때, 이온교환막(300)을 통과하는 저농도 용액과 고농도 용액의 농도차에 의해 산화전극(100)과 환원전극(200)에서 전기가 생산된다.When the low concentration solution flows into the low concentration channel 310 and the high concentration solution flows through the high concentration channel 320, the concentration of the low concentration solution passing through the ion exchange membrane 300 and the concentration of the high concentration solution, And the reducing electrode (200).

한편, 산화전극과 환원전극의 반응을 나타낸 도 2를 참조하면, 제1 유로(110)로 유입된 물은, 생산된 전기에 의해 기체상 산소(O2 gas)와 수소이온(H+)으로 산화된다.2, which shows the reaction between the oxidizing electrode and the reducing electrode, the water introduced into the first flow path 110 is converted into gaseous oxygen (O 2 gas) and hydrogen ion (H + ) by the produced electricity Oxidized.

이를 나타낸 반응식은 다음의 반응식 2와 같다.The reaction scheme is shown in the following Reaction Scheme 2.

반응식 2: 2H2O → O2(gas) + 4H+ +4e- 2H 2 O → O 2 (gas) + 4H + + 4e -

또한, 제1 유로(110)에서 생성된 산소는 제3 유로(400)를 따라 제2 유로(210)로 유입될 수 있다.In addition, the oxygen generated in the first flow path 110 may flow into the second flow path 210 along the third flow path 400.

이에 따라, 제2 유로(210)로 유입된 산소는, 생산된 전기에 의해 과산화수소(H2O2)를 생성할 수 있다.Accordingly, oxygen introduced into the second flow path 210 can generate hydrogen peroxide (H 2 O 2 ) by the generated electricity.

이를 나타낸 반응식은 다음의 반응식 3과 같다.The reaction scheme is shown in the following reaction scheme 3.

반응식 3: O2 + + 2H+ + 2e- → H2O2 Reaction 3: O 2 + + 2H + + 2e - → H 2 O 2

여기서, 상기 과산화수소 생성에 필요한 수소이온(2H+)은 제1 유로(110)로부터 유입된 물 내부에 포함된 수소일 수도 있고, 제2 유로(210)로 유입되는 제1 유체 즉, 폐수에 포함된 수소일 수도 있다. The hydrogen ions (2H + ) necessary for the hydrogen peroxide generation may be hydrogen contained in the water introduced from the first flow path 110 or included in the first fluid flowing into the second flow path 210, Hydrogen.

한편, 상기 제2 유로(210)에는 철 염을 공급하기 위한 제1 공급부(500)를 더 포함한다. The second flow path 210 further includes a first supply part 500 for supplying iron salts.

여기서, 상기 철 염은 철산화물, 2가철염 및 3차원 구조의 복합체로 이루어진 군에서 선택되는 적어도 하나 이상을 포함한다.Here, the iron salt includes at least one selected from the group consisting of iron oxide, divalent iron salt, and a complex of three-dimensional structure.

일 예로, 철 염은 염은 nano zero-valent iron (nZVI) 및 zero-valent iron (ZVI) 등을 포함하는 금속 철 이외에 Fe2O3, Fe3O4, Fe2S, FeOOH, FeCl3, Fe(OH)3, FePO4, FeSO4, FeO, Fe(OH)2, FeCO3, FeCl2, FeS, 등의 철염이 될 수 있으며, 철촉매 복합체(Composite Iron Catalyst), CNT/y-FeOOH 등을 포함하는 철 산화물, 2가 철염 또는 철 촉매(Fe2+) 등을 사용할 수 있으나, 이에 한정되는 것은 아니다. For example, the iron salt may be selected from the group consisting of Fe 2 O 3 , Fe 3 O 4 , Fe 2 S, FeOOH, FeCl 3 , and Fe 2 O 3 , in addition to metallic iron including nano zero- valent iron (ZVI) Fe 3 O 3 , FePO 4 , FeSO 4 , FeO, Fe (OH) 2 , FeCO 3 , FeCl 2 and FeS, Iron (Fe 2+ ) or the like, but the present invention is not limited thereto.

특히, 상기 3차원 구조의 복합체는, 내부에 자기적 특성을 갖는 자기부 및 외부에 철 염이 마련된 철염부로 이루어질 수 있다.In particular, the composite of the three-dimensional structure may be composed of a magnetic part having magnetic properties inside and an iron salt part having iron salts on the outside.

일 예로, 내부에 자성을 갖는 자기부는 니켈, 코발트, 철, 산화철 또는 이들의 조합 등을 포함할 수 있으며, 외부에 철 염이 마련된 철염부는 Fe2O3, Fe3O4, Fe2S, FeOOH, FeCl3, Fe(OH)3, FePO4, FeSO4, FeO, Fe(OH)2, FeCO3, FeCl2, FeS, CNT/y-FeOOH 및 철염을 포함하는 Layered-double Hydroxide (LDH)를 외부층으로 갖는 3차원 철촉매 복합체 등을 포함할 수 있다.For example, the magnetic portion having magnetism inside may include nickel, cobalt, iron, iron oxide, or a combination thereof, and the iron salt portion provided with the iron salt on the outside may be Fe 2 O 3 , Fe 3 O 4 , Fe 2 S, Layered-double Hydroxide (LDH) containing FeOOH, FeCl 3 , Fe (OH) 3 , FePO 4 , FeSO 4 , FeO, Fe (OH) 2 , FeCO 3 , FeCl 2 , FeS, CNT / And a three-dimensional iron catalyst composite having an outer layer as an outer layer.

이 중 상기 3차원 철촉매 복합체는 일반적인 펜톤 반응 이외에 유사 펜톤반응 (Fenton-Like Reaction) 을 과산화수소와 함께 유도하여 오염물질의 산화처리를 돕는다. The three-dimensional iron catalyst complex induces Fenton-Like Reaction (Fenton-Like Reaction) together with hydrogen peroxide in addition to a general Fenton reaction to assist the oxidation of contaminants.

반응식 4: FeOOH + H2O2 → Fe2 + + 2OH*(라디칼) + (오염물질)Reaction formula 4: FeOOH + H 2 O 2 → Fe 2 + + 2OH * (radical) + (contaminant)

예를 들어, 상기의 반응식 4를 참조하면, 이와 같은 유사 펜톤 반응을 통해 오염물질의 처리를 돕는다. For example, referring to Reaction Scheme 4 above, this similar Fenton reaction assists in the treatment of contaminants.

다만, 이와 같은 3차원 철촉매 복합체의 내부층은 외부층과 달리 장치 내에서 소모되지 않고, 외부 자기장에 반응하여 회수가 가능하여 반 영구적으로 사용할 수 있다는 장점이 있다.However, unlike the outer layer, the inner layer of the three-dimensional iron catalyst composite is advantageous in that it can be used semi-permanently because it can be recovered in response to an external magnetic field without being consumed in the apparatus.

일 예로, 상기 3차원 구조 복합체는, 일반적으로 알려진 코어쉘 구조의 복합체 등을 포함할 수 있다. In one example, the three-dimensional structure composite may include a complex of a generally known core-shell structure or the like.

또한, 상기 환원전극(200)은, 철 전극을 포함한다.Also, the reducing electrode 200 includes an iron electrode.

상기와 같이, 제2 유로(210)로 철 염을 공급하거나 또는 제2 유로(210) 내부로 유동하는 용액과 접촉되는 환원전극(200)으로 철 전극을 마련함으로써, 제2 유로(210)에서 생성된 과산화수소와 철 이온(Fe+2)의 반응을 유도하여 히드록실 라디칼(Hydroxyl Radical,

Figure 112017099948034-pat00001
OH)을 생성할 수 있다.As described above, since the iron electrode is provided as the reducing electrode 200 that is in contact with the solution that supplies the iron salt to the second flow path 210 or flows into the second flow path 210, Hydroxyl radicals (hydroxyl radicals) are generated by inducing the reaction of generated hydrogen peroxide with iron ions (Fe + 2 )
Figure 112017099948034-pat00001
OH). ≪ / RTI >

이 때, 생성된 히드록실 라디칼에 의해 폐수 내 오염물질이 분해된다.At this time, contaminants in the wastewater are decomposed by the generated hydroxyl radicals.

이를 나타낸 반응식은 다음의 반응식 4 및 5와 같다.The reaction schemes showing these are shown in the following Reaction Schemes 4 and 5.

반응식 5: Fe+ 2 + H2O2 Fe+3 + OH- +

Figure 112017099948034-pat00002
OH(Radical)Scheme 5: Fe + 2 Fe +3 + H2O2 + OH - +
Figure 112017099948034-pat00002
OH (Radical)

반응식 6:

Figure 112017099948034-pat00003
OH(Radical) + 오염물질 → 부산물(by-product) → CO2 Scheme 6:
Figure 112017099948034-pat00003
OH (Radical) + pollutant → by-product → CO 2

여기서, 상기 오염물질은, 방향족 벤젠고리 화합물, 할로겐화 유기화합물, 유류 오염물질, 수중 독성물질 및 미량 오염물질로 이루어진 군에서 선택되는 어느 하나 이상을 포함하나, 이에 한정되는 것은 아니다.Here, the pollutants include, but are not limited to, aromatic benzene ring compounds, halogenated organic compounds, oil pollutants, water toxins, and trace pollutants.

보다 구체적으로, 상기 방향족 벤젠고리 화합물에는 클로로벤젠, 니트로벤젠, 데카하이드로 나프탈렌, 벤젠, 크레졸, 크실렌, 테트라하이드로 나프탈렌, 테트라 하이드로 퓨란, 톨루엔, 페놀, 에틸페놀, 에틸벤젠, 피리딘, 아닐린 등을 포함하나, 이에 한정되는 것은 아니다.More specifically, the aromatic benzene ring compound includes chlorobenzene, nitrobenzene, decahydronaphthalene, benzene, cresol, xylene, tetrahydronaphthalene, tetrahydrofuran, toluene, phenol, ethylphenol, ethylbenzene, pyridine, But is not limited thereto.

또한, 상기 할로겐화 유기화합물은 트리클로로 에틸렌, 퍼클로로에틸렌, 펜타클로로페놀, 테트라클로로에틸렌 등을 포함하나, 이에 한정되는 것은 아니다.The halogenated organic compounds include, but are not limited to, trichlorethylene, perchlorethylene, pentachlorophenol, tetrachlorethylene, and the like.

특히, 상기 오염물질은 인체 및 환경에 해로운 오염물질 또는 난분해성 오염물질을 의미하며, 일반적으로 알려져 있는 제초제, 살충제, DDT 등 난분해성 오염물질 이라면, 모두 포함될 수 있다.Particularly, the above-mentioned pollutants means pollutants or refractory pollutants harmful to humans and the environment, and they can include all known pollutants such as herbicides, insecticides and DDT.

여기서, 일반적으로 폐수에 포함된 유기물 처리에 미생물의 대사과정을 이용한 방법은, 폐수 내에 독성이 있는 물질이 포함되어 있으면 미생물이 사멸하므로, 처리가 어렵기 때문에 화학적 산화처리를 해야하므로, 본 발명의 장치를 이용하면 화학적 산화처리를 함과 동시에 소정의 전기 생산이 가능하다는 이점이 있다. Generally, the method using the microbial metabolism in the treatment of the organic matters contained in the wastewater, if the wastewater contains a toxic substance, kills the microorganisms and is difficult to treat. Therefore, the chemical oxidation treatment must be performed. When the apparatus is used, there is an advantage that a predetermined electric production can be performed while carrying out a chemical oxidation treatment.

한편, 본 발명의 산화전극(100)과 환원전극(200)의 양극재 및 음극재는, 붕소 도핑 다이아몬드 전극(Boron Doped Diamond, BDD), 백금 전극, 치수안정 전극(Dimensional Stable Anode, DSA) 및 금속산화물전극(Mixed Metal Oxide, MMO)을 포함하는 산화 안정전극 군 또는 카본펠트, 활성탄, 그라파이트, 탄소 나노튜브, 탄소 나노와이어 및 이들의 복합체를 포함하는 다공성 입체 구조 전극 군에서 선택되는 적어도 어느 하나 이상을 포함한다.The positive electrode material and the negative electrode material of the oxidizing electrode 100 and the reducing electrode 200 of the present invention may be formed of a boron doped diamond (BDD), a platinum electrode, a Dimensional Stable Anode (DSA) At least one selected from the group of oxidation stable electrodes including mixed oxide oxide (MMO), or a porous three-dimensional structure electrode group including carbon felt, activated carbon, graphite, carbon nanotubes, carbon nanowires and composites thereof .

특히, 양극재로써, 붕소 도핑 다이아몬드 전극(Boron Doped Diamond, BDD), 백금 전극, 치수안정 전극(Dimensional Stable Anode, DSA) 및 금속산화물전극(Mixed Metal Oxide, MMO)을 포함하는 산화 안정전극 군에서 선택되는 것이 바람직하다.Particularly, in the group of oxidation stable electrodes including a boron doped diamond (BDD), a platinum electrode, a dimension stable electrode (DSA), and a mixed metal oxide (MMO) Is preferably selected.

또한, 음극재로써, 카본펠트, 활성탄, 그라파이트, 탄소 나노튜브, 탄소 나노와이어 및 이들의 복합체를 포함하는 다공성 입체 구조 전극 군에서 선택되는 것이 바람직하다.It is also preferable that the negative electrode material is selected from the group of porous three-dimensional structure electrodes including carbon felt, activated carbon, graphite, carbon nanotubes, carbon nanowires, and composites thereof.

환원전극에서는 과산화수소 생성 및 라디칼이 생성되므로, 산화력이 높아 전극에서 부식이 일어날 수 있기 때문에 음극재는 상기와 같이 안정적인 전극을 이용해야 한다.Since hydrogen peroxide generation and radicals are generated in the reducing electrode, corrosion can occur at the electrode due to high oxidizing power, so that the anode material should use the stable electrode as described above.

한편, 도 3및 도 4를 참조하면, 상기 저농도 채널(310)로 공급되는 저농도 용액은 제2 유로(210)에서 토출된 폐수를 포함한다.Referring to FIGS. 3 and 4, the low-concentration solution supplied to the low-concentration channel 310 includes wastewater discharged from the second flow path 210.

즉, 상기 토출된 폐수는, 제2 유로(210)로 오염물질을 포함한 폐수가 유입되어 전술한 바와 같이, 오염물질이 분해된 처리수를 의미한다. That is, the discharged wastewater refers to the wastewater containing the pollutant introduced into the second flow path 210, and thus the treated water in which the pollutant is decomposed as described above.

따라서, 제2 유로(210)에서 토출하는 처리수를 저농도 채널(310)로 공급하기 위한 처리수 유로(211)이 추가적으로 포함될 수 있다.Therefore, the treatment water flow path 211 for supplying the treatment water discharged from the second flow path 210 to the low concentration channel 310 may be additionally included.

여기서, 제2 유로(210)에서 토출되는 처리수에는 제2 유로(210)에 형성된 철염 또는 철촉매 등이 포함되지 않도록, 제2 유로(210)의 배출구 측에 필터링 장치 또는 침전조 등을 연결 구비하여, 철염 또는 철촉매가 처리수 유로(211)로 공급되지 않도록 함으로써, 이온교환막에 발생할 수 있는 스케일링 또는 파울링 등의 문제를 방지할 수 있게 된다.A filtering device or a settling tank is connected to the outlet of the second flow path 210 so that the treated water discharged from the second flow path 210 does not include the iron salt or the iron catalyst formed in the second flow path 210. Thus, problems such as scaling or fouling that may occur in the ion exchange membrane can be prevented by preventing the iron salt or iron catalyst from being supplied to the process water flow channel 211.

또한, 상기 제2 유로(210)에서 토출된 폐수를 제2 유로(210)로 재 공급하기 위한 제4 유로(410)를 더 포함한다.The apparatus further includes a fourth flow path 410 for re-supplying the wastewater discharged from the second flow path 210 to the second flow path 210.

여기서, 제4 유로(410)로 유입되는 폐수는, 일부 오염물질이 처리된 폐수 일 수 있고, 상기 폐수에는 제2 유로(210) 포함된 철염 또는 철 촉매가 포함되거나 포함되지 않을 수 있다.Here, the wastewater flowing into the fourth flow path 410 may be wastewater treated with some pollutants, and the wastewater may or may not include the iron salt or the iron catalyst including the second flow path 210.

상기와 같이 제2 유로(210)로 유입된 폐수가 오염물질을 한번 처리 한 후, 다시 제2 유로(210)로 재 공급 함으로써, 폐수 내에 포함된 오염물질의 제거율을 향상시킬 수 있다.As described above, the wastewater flowing into the second flow path 210 is treated once with the pollutant, and then supplied again to the second flow path 210, thereby improving the removal rate of the pollutants contained in the wastewater.

상기와 같은 구성으로 이루어진 과산화수소 연속 생성 장치(10)를 이용하여, 과산화수소가 생성되는 과정과 폐수 내 오염물질이 처리되는 과정을 도 1 내지 도 5를 참조하여 설명하면 다음과 같다.The process of generating hydrogen peroxide and the treatment of contaminants in wastewater using the hydrogen peroxide continuous generator 10 having the above-described structure will be described with reference to FIGS. 1 to 5 as follows.

먼저, 고농도 및 저농도 용액 공급부(321,311)에서 고농도 채널(320)과 저농도 채널(310)로 고농도 용액과 저농도 용액이 공급되면, 각각의 채널을 유동하며, 용액에 포함된 이온이 각각의 이온교환막(300)을 통과한다.First, when a high-concentration solution and a low-concentration solution are supplied to the high-concentration channel 320 and the low-concentration channel 310 from the high-concentration and low-concentration solution supply units 321 and 311, the ions flow through the respective channels, 300).

이 때, 이온의 이동에 의해 생성되는 전위차에 의해 산화전극(100)과 환원전극(200)에 전기가 생산되고, 생산된 전기에 의해 제1 유로(110)로 유입된 물이 산화전극(100)에서 산화반응을 통해 산소가 생성된다.At this time, electricity is generated in the oxidizing electrode 100 and the reducing electrode 200 by the potential difference generated by the movement of the ions, and the water introduced into the first flow path 110 by the produced electricity is supplied to the oxidizing electrode 100 ), Oxygen is produced through the oxidation reaction.

상기와 같이 생성된 산소는 제3 유로를 따라 제2 유로(210)로 유동하고, 제2 유로(210)의 환원전극(200)에서 산소가 환원되어 과산화수소가 생성된다.The generated oxygen flows to the second flow path 210 along the third flow path and oxygen is reduced at the reducing electrode 200 of the second flow path 210 to generate hydrogen peroxide.

이 때, 생성된 과산화수소의 전기 펜톤 반응을 유도하기 위해, 공급된 철 염 또는 철 전극에 의해 히드록실 라디칼을 생성한다.At this time, the hydroxyl radical is generated by the supplied iron salt or iron electrode to induce the electrophotonic reaction of the generated hydrogen peroxide.

상기와 같이 생성된 라디칼은, 제2 유로(210)로 유입된 폐수 내 오염물질을 분해할 수 있게 된다. The generated radicals can decompose pollutants in the wastewater flowing into the second flow path 210.

일반적으로, 농도차 발전 장치의 산화전극 및 환원전극은, 양이온 교환막이 각각의 전극에 인접하게 배치됨에 따라 각각의 전극부에 공급되는 전극용액은 주로 철 염을 포함하고 있고, 양이온 교환막은 음이온 교환막에 비해 pH가 높은 성질을 띠고 있어 상기 철 염(Fe2+)은 철 산화물 또는 침전물 즉, FeOOH, Fe2O3, Fe3O4 등으로 변하여 양이온 교환막의 표면에 달라 붙게 되어 막의 파울링을 야기한다.Generally, as the cation exchange membrane is disposed adjacent to each electrode, the electrode solution supplied to each electrode section mainly contains an iron salt, and the cation exchange membrane has an anion exchange membrane (Fe2 +) is converted into iron oxide or precipitate, that is, FeOOH, Fe2O3, Fe3O4, etc., and is attached to the surface of the cation exchange membrane to cause fouling of the membrane.

그러나, 본 발명의 산화전극(100) 및 환원전극(200)은 각각의 전극에 인접한 이온교환막은, 음이온 교환막(301a,301b)을 배치함으로써, 히드록실 라디칼을 생성하기 위해 공급된 철 염 또는 철 전극에서 발생되는 철 이온(Fe+2)에 의한 막의 파울링을 방지할 수 있는 효과가 있다. However, in the oxidation electrode 100 and the reduction electrode 200 of the present invention, the ion exchange membranes adjacent to the respective electrodes are formed by disposing the anion exchange membranes 301a and 301b so that iron salts or iron It is possible to prevent fouling of the film due to the iron ions (Fe + 2 ) generated in the electrode.

한편, 담수에 포함된 미생물 및 유기물은 음이온을 띠며, 이에 따라 음이온 교환막의 표면에 달라 붙어 이온교환막 표면에 필름을 형성한다.On the other hand, the microorganisms and organic substances contained in the fresh water have negative ions, and thus adhere to the surface of the anion exchange membrane to form a film on the surface of the ion exchange membrane.

따라서, 본 발명의 과산화수소 생성 장치(10)의 제2 유로(210)로 담수를 유입시켜 미생물 및 유기물을 산화처리 한 처리된 담수를 저농도 용액으로 공급하여 막의 파울링을 방지할 수 있다.Therefore, it is possible to prevent the fouling of the membrane by supplying the treated fresh water, which is obtained by introducing the fresh water into the second flow path 210 of the hydrogen peroxide generating apparatus 10 of the present invention and oxidizing the microorganisms and the organic matter, to the low concentration solution.

한편, 본 발명의 다른 일 실시예에 따른 과산화수소 연속 생성 장치(20)는, 이산화탄소 포집장치(1000) 및 과산화수소 연속 생성 장치(10)를 포함한다.Meanwhile, the hydrogen peroxide continuous generation device 20 according to another embodiment of the present invention includes a carbon dioxide capture device 1000 and a hydrogen peroxide continuous production device 10.

보다 구체적으로, 과산화수소 연속 생성 장치(20)는 이산화탄소 흡수제를 이용하여 이산화탄소를 포집하고, 이산화탄소가 흡수된 흡수제가 토출되는 흡수제 유로(1001)를 포함하는 이산화탄소 포집장치(1000)와 앞서 전술한 과산화수소 연속 생성 장치(10)를 연계하여 구성할 수 있다.More concretely, the hydrogen peroxide continuous generator 20 includes a carbon dioxide collecting apparatus 1000 that collects carbon dioxide by using a carbon dioxide absorbent and includes an absorbent flow path 1001 through which the absorbent absorbed carbon dioxide is discharged, and a hydrogen peroxide continuous Generating apparatus 10 can be linked to each other.

특히, 상기 이산화탄소 포집장치(1000)의 흡수제 유로를 과산화수소 연속 생성 장치(10)의 고농도 채널(320)과 유체이동 가능하게 연결하여, 이산화탄소가 흡수된 흡수제를 고농도 채널(320)로 공급할 수 있다.In particular, the absorbent flow path of the carbon dioxide capture device 1000 may be fluidly connected to the high concentration channel 320 of the continuous hydrogen peroxide generator 10 to supply the absorbent with absorbed carbon dioxide to the high concentration channel 320.

상기 이산화탄소가 흡수된 흡수제는 CCS(Carbon Capture Storage) 포집 공정 중 흡수제를 이용하여 이산화탄소 흡수를 통해 생성된 생성물일 수 있다.The carbon dioxide-absorbed absorbent may be a product produced through absorption of carbon dioxide using an absorbent during a carbon capture storage (CCS) collection process.

이러한 반응은 하기의 반응식 6로 표시될 수 있다.This reaction can be represented by the following reaction formula (6).

반응식 7: Abs(흡수제)(aq) + CO2(g) ↔ Abs+ (aq) + HCO3- (aq)Scheme 7: Abs (absorbent) (aq) + CO2 (g ) ↔ Abs + (aq) + HCO3 - (aq)

상기 흡수제에 포함된 탄산염(HCO3-)은 과산화수소 생성 장치 내부의 음이온 교환막(301,301a,301b)을 통과하여 이동하게 되고, 수소(H+) 이온은 양이온 교환막(302)을 통과하여 이동할 때, 전위차가 발생함에 따라 전기를 생산할 수 있게 된다. 여기서, 수소(H+) 이온은 상기 흡수제의 용매에 포함되는 물(H2O)에 존재하는 것일 수 있다.The carbonate (HCO 3 - ) contained in the absorbent moves through the anion exchange membranes 301, 301 a and 301 b inside the hydrogen peroxide generator and when the hydrogen (H + ) ion passes through the cation exchange membrane 302, It is possible to produce electricity. Here, the hydrogen (H + ) ion may be present in water (H 2 O) contained in the solvent of the absorbent.

상기와 같은 구성을 갖는 본 발명의 과산화수소 연속 생성 장치(10)는, 과산화수소의 합성 속도 및 유기오염물질의 처리 속도를 외부 저항 변화를 이용하여 전위를 변화시킬 수 있어 오염물질의 종류에 따라 적합한 처리가 가능하며, 대용량의 폐수를 처리할 수 있는 효과가 있다.The continuous hydrogen peroxide generating device 10 of the present invention having the above-described configuration can change the potential of the hydrogen peroxide synthesis rate and the treatment rate of the organic pollutants using the external resistance change, It is possible to treat a large amount of wastewater.

보다 구체적으로, 역전기 투석 장치(RED)에서 전기화학적 반응에 의해 자발적으로 형성되는 전위차 즉, 염분차 에너지와 외부저항 간에는 아래와 같은 관계식이 존재한다.More specifically, the following relation exists between the potential difference spontaneously formed by the electrochemical reaction in the reverse electrodialyser (RED), that is, the salt difference energy and the external resistance.

Vtotal = Vcell + I*Ru (Vcell: RED 장치에 걸린 전압, I: 전류, Ru: 외부저항)Vtotal = Vcell + I * Ru (Vcell: voltage applied to the RED device, I: current, Ru: external resistance)

따라서, 본 발명은 상기 관계식을 이용하여, 오염물질의 분해에 필요한 전압 조건을 외부저항을 통해 조절 함으로써, 이에 대응하는 전류 값을 조절 가능하도록 구비할 수 있다. Therefore, according to the present invention, the voltage condition necessary for the decomposition of contaminants can be adjusted through an external resistor using the above relational expression, so that the corresponding current value can be adjusted.

또한, 전류 밀도는 소재의 특성 및 전해질(오염 물질)의 양에 의해 결정되는 인자로써, 이를 적절히 조합하여 오염물질에 따른 최적 조건을 선정할 수 있는 효과가 있다.Further, the current density is a factor determined by the characteristics of the material and the amount of the electrolyte (pollutant), and it is possible to select the optimum condition depending on the pollutant by properly combining them.

일 예로, 일반적인 해수 및 담수가 본 발명의 장치의 각 유로에 유입될 경우, 해수 및 담수가 각각 유입되는 하나의 단위 셀(고농도 유로와 저농도 유로)이 형성하는 전기화학적 위치에너지는 약 0.15 V 이다. For example, when ordinary seawater and fresh water flow into each channel of the apparatus of the present invention, the electrochemical potential energy formed by one unit cell (high-concentration channel and low-concentration channel) into which seawater and fresh water flow respectively is about 0.15 V .

즉, 본 발명의 장치가 갖는 전기화학적 위치에너지는 단위 셀의 적층 수가 증가할 수록 증가하기 때문에 약 50개의 셀을 쌓을 경우 7.5 V의 전위차를 형성하는 것이 가능하다. That is, since the electrochemical potential energy of the device of the present invention increases as the number of stacked unit cells increases, it is possible to form a potential difference of 7.5 V when stacking about 50 cells.

따라서, 본 발명은 원활한 과산화수소 생산을 위해 셀 전압을 2.0 - 2.5 V 내외를 유지하기 위하여 외부 저항을 조절 할 수 있으며, 이에 대응하여 전류를 증가 시킬 수 있다. 이 때, 외부 저항에는 전류가 흐르므로, 일부 에너지를 회수하는 것 역시 가능하다. Accordingly, the present invention can adjust the external resistance to maintain a cell voltage of about 2.0 to 2.5 V for smooth hydrogen peroxide production, and correspondingly increase the current. At this time, since the current flows through the external resistor, it is also possible to recover some energy.

이에 더하여, 본 발명은 환원극(음극)의 비표면적을 높이기 위해 환원극을 충진된 형태(Packed bed type)을 사용함으로써, 장치의 효율을 향상시켰다.In addition, the present invention improves the efficiency of the device by using a packed bed type in which the reducing electrode is filled to increase the specific surface area of the reducing electrode (cathode).

일반적으로, 전극에 흐르는 전류의 양은 전류 밀도와 전극의 유효면적의 곱으로 나타낸다. 즉, 전류 밀도는 전해질(오염물질) 내에 포함된 물질의 반응속도에 영향을 받으므로, 전극과 전해질 사이의 관계에 의존적이며, 정해진 전류밀도에서 높은 전류를 얻어내기 위해서는 높은 전극 면적을 갖는 것이 바람직하며, 정해진 체적 내에서 넓은 전극 면적을 갖기 위해서는 전극의 표면 구조가 입체적일수록 유리하다. Generally, the amount of current flowing through the electrode is expressed as the product of the current density and the effective area of the electrode. That is, since the current density is affected by the reaction rate of the substance contained in the electrolyte (contaminant), it is preferable to have a high electrode area in order to obtain a high current at a predetermined current density, depending on the relationship between the electrode and the electrolyte In order to have a wide electrode area within a predetermined volume, it is advantageous that the surface structure of the electrode is three-dimensional.

따라서, 본 발명의 환원극을 충진된(packed-bed) 형태의 전극 구조를 갖도록 형성함으로써, 일반적인 자발적 반응이 갖는 낮은 전류밀도의 한계를 극복할 수 있는 효과가 있다.Therefore, by forming the reductive electrode of the present invention to have a packed-bed type electrode structure, it is possible to overcome the limit of the low current density of a general spontaneous reaction.

특히, 이 외에도 3차원 형태의 전극 구조를 갖는 전극을 사용함으로써, 보다 향상된 전류를 얻을 수 있게 된다.In particular, by using an electrode having a three-dimensional electrode structure in addition to this, a more improved current can be obtained.

이에 더하여, 본 발명의 과산화수소 생성 장치(10)는, 제2 유로(210)로에 형성되는 철염 또는 철 산화물의 유출을 막기 위해 제2 유로(210)의 배출구 측에 필터링 장치가 추가로 구비될 수 있다.In addition, the hydrogen peroxide generating device 10 of the present invention may further include a filtering device at the outlet side of the second flow path 210 to prevent the outflow of the iron salt or the iron oxide formed in the second flow path 210 have.

또한, 도 5를 참조하면, 필터링 장치 외에, 본 발명의 장치 외부에 침전조(11)를 설치하고, 침전조(11)는, 제2 유로(210) 배출구 측과 유체 이동 가능하게 연결되는 연결유로(211)를 통해 철염 또는 철 산화물 등의 유출을 방지할 수 있다.5, a sedimentation tank 11 is provided outside the apparatus of the present invention in addition to the filtering apparatus. The sedimentation tank 11 is connected to a connection flow path (not shown) connected to the outlet side of the second flow path 210 in fluid- 211 to prevent the outflow of iron salts or iron oxides.

보다 구체적으로, 철 산화물이 형성될 경우, 일반적인 중력식 침전조를 만들어 유출된 철 산화물을 침전시킬 수 있다.More specifically, when iron oxide is formed, a common gravity type settling tank can be made to precipitate the spoiled iron oxide.

이 때, 침전조 내에서 침강하는 산화물의 침전속도는 하기의 스톡스 식을 따른다.At this time, the settling rate of the precipitated oxide in the settling tank is given by the following Stokes equation.

Figure 112017099948034-pat00004
Figure 112017099948034-pat00004

따라서, 전술한 바와 같이, 자기력에 반응하는 3차원 구조의 복합체를 철염으로 사용하는 경우, 침전조(11)는 자기장을 인가할 수 있는 장치를 포함하며, 중력식 침전 외에 추가적인 에너지공급 없이 자기장의 형성 만으로 상기 3차원 구조의 복합체를 효과적으로 회수할 수 있다.Therefore, as described above, in the case of using a complex of three-dimensional structure responding to a magnetic force as an iron salt, the settling tank 11 includes a device capable of applying a magnetic field and is capable of forming only a magnetic field The composite of the three-dimensional structure can be effectively recovered.

또한, 상기 침전조의 크기는 철 염의 양 및 본 발명에 따른 장치의 크기, 오염물질의 처리 속도 등에 따라 다를 수 있으나, 일반적인 수처리 분야에 적용되는 일반적인 침전조의 설계 기준(표면 부하량 등)을 고려하여 설계하는 것이 바람직하다.The size of the settling tank may vary depending on the amount of iron salt, the size of the apparatus according to the present invention, the treatment rate of contaminants, etc. However, considering the general design standards (surface load, etc.) .

또한, 전술한 바와 같이, 철 염을 회수하는 방식은 일반적인 침전조와 유사하게 중력식으로 회수되지만, 자기 반응성을 가진 3차원 구조의 복합체를 즉, 철촉매를 활용하는 경우에는 외부에서 자기장을 인가함으로써 높은 회수율을 얻을 수 있다. As described above, although the method of recovering iron salts is similar to that of general sedimentation tanks, it can be recovered by gravity. However, in the case of using a complex of three-dimensional structure having self-reactivity, The recovery rate can be obtained.

여기서, 회수되는 철 염의 경우 후처리 공정을 통해 펜톤 반응에 재 이용될 수 있으며, 3차원 구조의 철 촉매를 자기장에 의해 회수 할 경우, 외부의 철 촉 매층을 다시 생산 함으로써 반 영구적으로 철 촉매로 활용할 수 있다. In this case, the recovered iron salt can be reused in the Fenton reaction through a post-treatment process. When the iron catalyst of a three-dimensional structure is recovered by a magnetic field, the iron catalyst layer is re- Can be utilized.

특히, LDH(Layered-double Hydroxide) 등의 구조를 갖는 철 촉매의 경우에는 환원 조건에서 철 촉매를 생산함으로써 특정한 형태의 구조를 갖는 것이 가능하다.In particular, in the case of an iron catalyst having a structure such as LDH (Layered-Double Hydroxide), it is possible to have a specific type of structure by producing iron catalyst under reducing conditions.

이에 더하여, 본 발명의 장치에 유입되는 고농도 용액으로, 일반적인 담수화 장치에서 배출되는 고농도 농축수를 이용할 수 있다.In addition, the high-concentration concentrated water discharged from the general desalination apparatus can be used as the high-concentration solution flowing into the apparatus of the present invention.

상기 농축수의 염 농도는 일반적으로 6-7wt% 로써, 미생물이 성장할 수 없는 환경 조건을 만들어주어, 미생물의 사멸에 의해 막 표면에 부착 성장할 수 있는 미생물을 방지함으로써, 막의 파울링을 저감시킬 수 있다.The salt concentration of the concentrated water is generally 6-7 wt% so that the microbes can not grow and the microbes can be adhered to and grow on the surface of the membrane by the microorganism's death. Thus, the fouling of the membrane can be reduced have.

또한, 제2 유로(210)로 유입된 폐수에 포함된 유기물질이 산화반응에 의해 무기물(CO2)로 전환되는 광물화 과정을 통해 이산화탄소(CO2)가 기타 염과 결합하여 새로운 광물, 예를 들면, CaCO3, MgCO3 등을 추가적으로 형성하게 하여, 이러한 물질로부터 유가 자원을 회수할 수 있는 효과가 있다.In addition, the organic matter contained in the wastewater flowing into the second flow path 210 is converted into an inorganic matter (CO2) by an oxidation reaction, so that carbon dioxide (CO 2 ) combines with other salts, , CaCO 3 , MgCO 3, and the like are additionally formed, so that oil resources can be recovered from these materials.

한편, 본 발명은 또한, 과산화수소 연속 생성 방법을 제공한다.On the other hand, the present invention also provides a method for continuously producing hydrogen peroxide.

예를 들어, 상기 과산화수소 연속 생성 방법은, 전술한 과산화수소 연속 생성 장치를 통해 과산화수소를 생성하는 방법에 관한 것이다.For example, the hydrogen peroxide continuous production method relates to a method for producing hydrogen peroxide through the hydrogen peroxide continuous production apparatus described above.

따라서, 후술하는 과산화수소 연속 생성 방법에 대한 구체적인 사항은 과산화수소 연속 생성 장치에서 기술한 내용이 동일하게 적용될 수 있다.Accordingly, details of the method for continuously producing hydrogen peroxide to be described later can be applied equally to those described in the continuous hydrogen peroxide generating apparatus.

본 발명의 과산화수소 연속 생성 방법은, 소정 간격을 두고 마주하도록 배치되며, 전기적으로 연결되는 산화전극 및 환원전극 사이에 복수 개의 이온교환막을 배치하는 단계를 포함한다.The continuous hydrogen peroxide generating method of the present invention includes disposing a plurality of ion exchange membranes between an oxidizing electrode and a reducing electrode which are disposed to face each other at a predetermined interval and are electrically connected to each other.

또한, 배치된 이온교환막에 의해 구획되는 저농도 채널과 고농도 채널에 고농도 용액과 저농도 용액이 유동하는 단계를 포함한다.Further, the high concentration solution and the low concentration solution flow through the low concentration channel and the high concentration channel which are partitioned by the arranged ion exchange membranes.

또한, 산화전극과 산화전극에 인접한 이온교환막 사이에 형성된 제1 유로에 물이 유입되고, 유입된 물이 산화되어 생성된 산소를 토출하는 단계를 포함한다.The method also includes the step of discharging the generated oxygen by flowing water into the first flow path formed between the oxidizing electrode and the ion exchange membrane adjacent to the oxidizing electrode.

또한, 제1 유로에서 토출된 산소가 환원전극과 환원전극에 인접한 이온교환막 사이에 형성된 제2 유로로 유입되어 과산화수소가 생성되는 단계를 포함한다.In addition, the step of introducing oxygen discharged from the first flow path into the second flow path formed between the reducing electrode and the ion exchange membrane adjacent to the reducing electrode to generate hydrogen peroxide.

10: 과산화수소 연속 생성 장치.
100: 산화전극
110: 제1 유로 111: 물공급부
200: 환원전극
210: 제2 유로
301, 301a, 301b: 음이온 교환막
302: 양이온 교환막
310: 저농도 채널 311: 저농도 용액 공급부
320: 고농도 채널 321: 고농도 용액 공급부
400: 제3 유로10: Continuous hydrogen peroxide generator.
100: oxidized electrode
110: first flow path 111: water supply section
200: reduction electrode
210:
301, 301a, 301b: anion exchange membrane
302: Cation exchange membrane
310: Low concentration channel 311: Low concentration solution supply part
320: High concentration channel 321: High concentration solution supply part
400: Third Euro

Claims (19)

소정 간격을 두고 마주하도록 배치되며, 전기적으로 연결된 산화전극 및 환원전극;
산화전극 및 환원전극 사이에 배치된 복수 개의 이온교환막;
이온교환막에 의해 구획되는, 저농도 용액이 유동하는 저농도 채널 및 고농도 용액이 유동하는 고농도 채널;
산화전극과 산화전극에 인접한 이온교환막 사이에 위치하며, 물이 유입되고, 유입된 물이 산화되어 생성된 산소를 토출하는 제1 유로; 및
제1 유체가 유입되고, 환원전극과 환원전극에 인접한 이온교환막 사이에 위치하며 제1 유로에서 토출된 산소가 유입되도록 제1 유로와 연결되고, 유입된 산소에 의해 과산화수소가 생성되는 제2 유로; 를 포함하며,
저농도 채널로 저농도 용액이 유동하고, 고농도 채널로 고농도 용액이 유동할 때,
이온교환막을 통과하는 저농도 용액과 고농도 용액의 농도차에 의해 산화전극과 환원전극에서 전기가 생산되는 과산화수소 연속 생성 장치.An oxidizing electrode and a reducing electrode electrically connected to each other with a predetermined gap therebetween;
A plurality of ion exchange membranes disposed between the oxidation electrode and the reduction electrode;
A low concentration channel through which the low concentration solution flows and a high concentration channel through which the high concentration solution flows;
A first flow path located between the oxidizing electrode and the ion exchange membrane adjacent to the oxidizing electrode, the first flow path for flowing water and discharging generated oxygen by oxidizing the introduced water; And
A second flow path through which the first fluid flows and is connected to the first flow path so that oxygen discharged from the first flow path is introduced between the reduction electrode and the ion exchange membrane adjacent to the reduction electrode and hydrogen peroxide is generated by the introduced oxygen; / RTI >
When the low concentration solution flows through the low concentration channel and the high concentration solution flows through the high concentration channel,
A hydrogen peroxide continuous generating device in which electricity is produced in the oxidizing electrode and the reducing electrode by the difference in concentration between the low concentration solution passing through the ion exchange membrane and the high concentration solution. 제 1항에 있어서,
고농도 채널과 저농도 채널을 통과하지 않도록, 제1 유로와 제2 유로를 연결하는 제3 유로를 포함하는 과산화수소 연속 생성장치.The method according to claim 1,
And a third flow path connecting the first flow path and the second flow path so as not to pass the high concentration channel and the low concentration channel. 제 1항에 있어서,
복수 개의 이온교환막은 양이온 교환막과 음이온 교환막을 포함하며,
산화전극 및 환원전극 각각에 인접한 이온교환막은, 막의 파울링을 방지하도록 음이온 교환막인 것을 특징으로 하는 과산화수소 연속 생성 장치.The method according to claim 1,
The plurality of ion exchange membranes include a cation exchange membrane and an anion exchange membrane,
Wherein the ion exchange membrane adjacent to each of the oxidizing electrode and the reducing electrode is an anion exchange membrane to prevent fouling of the membrane. 삭제delete 제 1항에 있어서,
제1 유로로 유입된 물은, 생산된 전기에 의해 기체상 산소와 수소이온(H+)으로 산화되는 것을 특징으로 하는 과산화수소 연속 생성 장치.The method according to claim 1,
Wherein the water flowing into the first flow path is oxidized to gaseous oxygen and hydrogen ions (H + ) by the produced electricity. 제 1항에 있어서,
제2 유로로 유입된 산소는, 생산된 전기에 의해 과산화수소를 생성하는 것을 특징으로 하는 과산화수소 연속 생성 장치.The method according to claim 1,
And the oxygen introduced into the second flow path produces hydrogen peroxide by the generated electricity. 제 1항에 있어서,
제2 유로에 철 염을 공급하기 위한 제1 공급부를 포함하는 과산화수소 연속 생성 장치.The method according to claim 1,
And a first supply for supplying the iron salt to the second flow path. 제 1항에 있어서,
환원전극은, 철 전극을 포함하는 것을 특징으로 하는 과산화수소 연속 생성 장치.The method according to claim 1,
Wherein the reducing electrode comprises an iron electrode. 제 1항에 있어서,
제1 유체는, 오염물질이 포함된 폐수인 것을 특징으로 하는 과산화수소 연속 생성 장치.The method according to claim 1,
Wherein the first fluid is wastewater containing contaminants. 제 7항 또는 8항에 있어서,
제2 유로에서 생성된 과산화수소는, 공급된 철 염 또는 철 전극에 의해 히드록실 라디칼(Hydroxyl Radical,
Figure 112017099948034-pat00005
OH)을 생성하는 것을 특징으로 하는 과산화수소 연속 생성 장치.9. The method according to claim 7 or 8,
The hydrogen peroxide produced in the second flow path is oxidized by hydroxyl radicals (Hydroxyl Radical,
Figure 112017099948034-pat00005
OH). ≪ / RTI > ◈청구항 11은(는) 설정등록료 납부시 포기되었습니다.◈◈ Claim 11 is abandoned due to registration fee. 제 10항에 있어서,
생성된 히드록실 라디칼에 의해 폐수 내 오염물질이 분해되는 것을 특징으로 하는 과산화수소 연속 생성 장치.11. The method of claim 10,
And the contaminants in the wastewater are decomposed by the generated hydroxyl radicals. ◈청구항 12은(는) 설정등록료 납부시 포기되었습니다.◈◈ Claim 12 is abandoned due to registration fee. 제 9항에 있어서,
오염물질은, 방향족 벤젠고리 화합물, 할로겐화 유기화합물, 유류 오염물질, 수중 독성물질 및 미량 오염물질로 이루어진 군에서 선택되는 어느 하나 이상을 포함하는 것을 특징으로 하는 과산화수소 연속 생성 장치.10. The method of claim 9,
Wherein the pollutant comprises at least one selected from the group consisting of an aromatic benzene ring compound, a halogenated organic compound, an oil pollutant, a water toxic substance and a trace pollutant. 제 1항에 있어서,
산화전극과 환원전극의 양극재 및 음극재는 붕소 도핑 다이아몬드 전극(Boron Doped Diamond, BDD), 백금 전극, 치수안정 전극(Dimensional Stable Anode, DSA) 및 금속산화물전극(Mixed Metal Oxide, MMO)을 포함하는 산화 안정 전극 군; 또는 카본펠트, 활성탄, 그라파이트, 탄소 나노튜브, 탄소 나노와이어 및 이들의 복합체를 포함하는 다공성 입체 구조 전극 군; 에서 선택되는 적어도 어느 하나 이상을 포함하는 것을 특징으로 하는 과산화수소 연속 생성 장치.The method according to claim 1,
The cathode material and anode material of the oxidizing electrode and the reducing electrode include a boron doped diamond (BDD), a platinum electrode, a Dimensional Stable Anode (DSA), and a mixed metal oxide (MMO) Oxidation Stable Electrode Group; Or a porous three-dimensional structure electrode group including carbon felt, activated carbon, graphite, carbon nanotubes, carbon nanowires, and composites thereof; Wherein the hydrogen peroxide solution is at least one selected from the group consisting of hydrogen peroxide and hydrogen peroxide. 제 7항에 있어서,
철 염은 철산화물, 2가철염 및 3차원 구조의 복합체로 이루어진 군에서 선택되는 적어도 하나 이상을 포함하는 것을 특징으로 하는 과산화수소 연속 생성 장치.8. The method of claim 7,
Wherein the iron salt comprises at least one selected from the group consisting of iron oxide, divalent iron salt, and a complex of three-dimensional structure. 제 14항에 있어서,
3차원 구조의 복합체는, 내부에 자기적 특성을 갖는 자기부 및 외부에 철 염이 마련된 철염부로 이루어지는 것을 특징으로 하는 과산화수소 연속 생성 장치.15. The method of claim 14,
Wherein the complex of the three-dimensional structure is composed of a magnetic portion having a magnetic property inside and an iron salt portion provided with an iron salt on the outside. 제 11항에 있어서,
저농도 채널로 공급되는 저농도 용액은, 제2 유로에서 토출된 폐수인 것을 특징으로 하는 과산화수소 연속 생성 장치.12. The method of claim 11,
Wherein the low concentration solution supplied through the low concentration channel is wastewater discharged from the second flow path. 제 11항에 있어서,
제2 유로에서 토출된 폐수를 제2 유로로 재 공급하기 위한 제4 유로를 포함하는 것을 특징으로 하는 과산화수소 연속 생성 장치.12. The method of claim 11,
And a fourth flow path for re-supplying the wastewater discharged from the second flow path to the second flow path. 이산화탄소 흡수제를 이용하여 이산화탄소를 포집하고, 이산화탄소가 흡수된 흡수제가 토출되는 흡수제 유로를 포함하는 이산화탄소 포집장치; 및
제1 항에 따른 과산화수소 연속 생성 장치; 를 포함하며,
이산화탄소가 흡수된 흡수제를 과산화수소 연속 생성 장치의 고농도 채널로 공급하도록, 흡수제 유로와 고농도 채널은 유체이동 가능하게 연결되는 것을 특징으로 하는 과산화수소 연속 생성 장치.A carbon dioxide collecting device including an absorbent flow path for collecting carbon dioxide using a carbon dioxide absorbent and discharging the absorbent absorbed by the carbon dioxide; And
A hydrogen peroxide continuous generator according to claim 1; / RTI >
Wherein the absorbent flow path and the high concentration channel are fluidly connected to each other so as to supply the absorbent absorbed carbon dioxide to the high concentration channel of the hydrogen peroxide continuous generating device. ◈청구항 19은(는) 설정등록료 납부시 포기되었습니다.◈◈ Claim 19 is abandoned due to registration fee. 소정 간격을 두고 마주하도록 배치되며, 전기적으로 연결되는 산화전극 및 환원전극 사이에 복수 개의 이온교환막을 배치하는 단계;
배치된 이온교환막에 의해 구획되는 저농도 채널과 고농도 채널에 고농도 용액과 저농도 용액이 유동하는 단계;
이온교환막을 통과하는 저농도 용액과 고농도 용액의 농도차에 의해 산화전극과 환원전극에서 전기가 생산되는 단계;
산화전극과 산화전극에 인접한 이온교환막 사이에 형성된 제1 유로에 물이 유입되고, 유입된 물이 산화되어 생성된 산소를 토출하는 단계; 및
제1 유로에서 토출된 산소가 환원전극과 환원전극에 인접한 이온교환막 사이에 형성된 제2 유로로 유입되어 과산화수소가 생성되는 단계; 를 포함하는 과산화수소 연속 생성 방법.
Disposing a plurality of ion exchange membranes between the oxidizing electrode and the reducing electrode which are arranged to face each other at a predetermined interval and are electrically connected;
Flowing a high-concentration solution and a low-concentration solution into a low-concentration channel and a high-concentration channel which are partitioned by the disposed ion exchange membranes;
Generating electricity in the oxidizing electrode and the reducing electrode by a difference in concentration between the low concentration solution passing through the ion exchange membrane and the high concentration solution;
Water is introduced into the first flow path formed between the oxidizing electrode and the ion exchange membrane adjacent to the oxidizing electrode, and the generated water is oxidized to discharge generated oxygen; And
The oxygen discharged from the first flow path flows into the second flow path formed between the reducing electrode and the ion exchange membrane adjacent to the reducing electrode to generate hydrogen peroxide; / RTI >
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