KR102008396B1

KR102008396B1 - 살균 지속형 소독수 생산 시스템

Info

Publication number: KR102008396B1
Application number: KR1020180011717A
Authority: KR
Inventors: 오상은; 고성윤
Original assignee: 강원대학교산학협력단
Priority date: 2018-01-31
Filing date: 2018-01-31
Publication date: 2019-08-07

Abstract

본 발명은 살균 지속형 소독수 생산 시스템에 관한 것으로, 유입수, 염화나트륨, 염화암모늄 및 산 조절제가 혼입된 반응조에서 전기분해를 실시하여 클로라민을 생성하고, pH를 5.0 내지 7.0으로 조절하는 것을 특징으로 한다. 이를 통해 종래 알려진 유리 염소에 비해 잔류시간이 긴 클로라민을 형성하여 살균력이 지속되고, 차아염소산의 비율을 높여 우수한 소독능을 갖는 소독수 생산 시스템을 제공하는 데 그 목적이 있다.

Description

살균 지속형 소독수 생산 시스템{Operation manual for an electrolysis water system}

본 발명은 유입수, 염화나트륨, 염화암모늄 및 산 조절제가 혼입된 반응조에서 전기분해를 실시하여 생산된 살균 지속형 소독수 생산 시스템에 관한 것이다.

기존의 소독수 생산은 유리 염소(free chloride)에만 의존하였기에 잔존율이 낮고 그 시간이 짧아 다량의 약품과 많은 시간이 요구되었다. 상기 유리염소의 종류는 염소(Cl₂), 차아염소산(HOCl), 차아염소산염(OCl^-)으로 빛과 열에 의해 쉽게 소멸된다. 그런데 상기 차아염소산(HOCl)은 상기 차아염소산염(OCl^-)에 비해 소독능이 높으며 특히 pH 6 이하에서 차아염소산/차아염소산염의 비율이 크게 증대된다.

또한 암모니아와 염소가 반응하여 결합잔류염소가 되면서 생성되는 차아염소산이나 차아염소산염으로 존재할 때보다 살균 지속력이 증대된다.

한편 살균소독수 제조기에 사용되는 반응조는 대부분 해외에서 수입하는 것이어서 제품 가격이 높고, 저장탱크를 사용하여 설치의 불편함과 살균수의 성능 저하 문제가 있었으며, 이를 해소하기 위하여 저렴하면서도 직수방식으로 제조할 수 있는 기술이 요구된다.

다른 한편, 농업, 양식어업 등의 분야에서 사용되고 있는 화학약품(살균제, 살충제, 항생제 등)의 사용량을 획기적으로 줄여 안전한 생산 기반 확보의 필요성이 증대되고 있다.

또 다른 한편, 유수식으로 제조되는 환경(유량, 소비전력, 첨가액량 등)에 따라 생성되는 플라즈마소독수의 성분을 분석하여 적용하는 분야에 적합한 운전 공정을 확보할 필요성이 커지고 있다.

대한민국 등록특허공보 제100842423호 대한민국 등록특허공보 제100902537호

없음

본 발명은 상기의 문제점을 개선하고자 창작된 것으로서, 유리 염소(free chloride)에 비해 잔류시간이 긴 클로라민(chloramine)을 형성하여 살균력이 지속되고, pH를 조절하여 차아염소산(HOCl)의 비율을 높여 우수한 소독능을 갖는 소독수 생산 시스템을 제공하는 데 그 목적이 있다.

한편, 본 발명은 상기의 문제점을 개선하고자 창작된 것으로, 경제성 확보, 화학살균제 대체 및 살균물질을 분석하는 데 그 목적이 있다.

본 발명의 다른 목적 및 기술적 특징은 이하의 발명을 실시하기 위한 구체적인 내용, 청구의 범위 및 도면에 의해 보다 구체적으로 제시된다.

상기 목적을 달성하기 위하여 본 발명은 유입수, 염화나트륨 및 산 조절제가 혼입된 반응조에서 전기분해를 실시하여 생산된 살균 소독수를 제공하는 것을 목적으로 한다.

바람직하게는 상기 유입수, 상기 염화나트륨 및 상기 산 조절제가 혼입되는 반응조에 염화암모늄을 더 혼입한 뒤 전기분해를 실시하여 생상된 살균 지속형 소독수를 제공하는 것을 목적으로 한다.

보다 바람직하게는 상기 유입수, 상기 염화나트륨과 상기 염화암모늄이 전기분해시 반응하여 클로라민을 생성하고; pH를 5.0 내지 7.0으로 조절하는 것을 특징으로 하는 살균 지속형 소독수를 제공하는 것을 목적으로 한다.

보다 더 바람직하게는 상기 pH를 5.8로 조절하는 것을 특징으로 하는 살균 지속형 소독수를 제공하는 것을 목적으로 한다.

또한 상기 목적을 달성하기 위하여 본 발명은 유입수를 저장하는 제1저장탱크(1); 상기 제1저장탱크와 연결되어 유입수의 유량을 조절하는 제1유량 조절펌프(5); 상기 제1유량 조절펌프와 연결되어 유입수의 유량을 측정하는 유량계(9); 염화나트륨 용액을 저장하는 제2저장탱크(2); 상기 제2저장탱크와 연결되어 염화나트륨 용액의 유량을 조절하는 제2유량 조절펌프(6); 염화암모늄 용액을 저장하는 제3저장탱크(3); 상기 제3저장탱크와 연결되어 염화암모늄 용액의 유량을 조절하는 제3유량 조절펌프(7); 산 조절제를 저장하는 제4저장탱크(4); 상기 제4저장탱크와 연결되어 산 조절제의 유량을 조절하는 제4유량 조절펌프(8); 상기 유량계 및 상기 제2유량조절펌프 내지 제4유량조절펌프와 연결된 전기분해 반응조(10); 상기 반응조 내에 설치된 백금(Pt)으로 코팅된 티타늄 전극(12); 상기 티타늄 전극과 연결된 전류전압 장치(11); 및 상기 반응조에 연결되어 pH, 전기전도도(EC), 산화-환원 전위(ORP)를 측정하는 장치(13)을 포함하는 살균 지속형 소독수 생산 시스템을 제공하는 것을 목적으로 한다.

본 발명은 유입수, 염화나트륨, 염화암모늄 및 산 조절제를 혼입한 반응조에서 전기분해하여 클로라민을 생성하고, pH를 5.0 내지 7.0로 조절하는 것을 특징으로 하는 것으로서, 유리 염소에 비해 잔류시간이 긴 클로라민을 형성하여 살균력이 지속되고, pH를 조절하여 차아염소산의 비율을 높여 우수한 소독능을 갖는 소독수 생산 시스템을 제공하는 데 그 목적이 있다.

도 1은 유입수(수돗물)의 유량과 염화나트륨 용액의 유량에 따른 염화나트륨 농도 변화를 도시한 것이다.
도 2는 유입수(수돗물)의 유량과 염화나트륨 용액의 유량에 따른 pH 변화를 도시한 것이다.
도 3은 유입수(수돗물)의 유량과 염화나트륨 용액의 유량에 따른 전기전도도(EC) 변화를 도시한 것이다.
도 4는 유입수(수돗물)의 유량과 염화나트륨 용액의 유량에 따른 산화-환원 전위(ORP) 변화를 도시한 것이다.
도 5은 유입수(수돗물)의 유량과 염화나트륨 용액의 유량에 따른 유리 염소(Free Chlorine) 농도 변화를 도시한 것이다.
도 6은 유입수(수돗물)의 유량과 염화나트륨 용액의 유량에 따른 염소이온(Cl^-, Chloride) 농도 변화를 도시한 것이다.
도 7은 시료 채취 후 시간에 따른 pH 값의 변화를 도시한 것이다.
도 8은 시료 채취 후 시간에 따른 전기전도도(EC) 값의 변화를 도시한 것이다.
도 9는 시료 채취 후 시간에 따른 산화-환원 전위(ORP) 값의 변화를 도시한 것이다.
도 10은 암모니아 주입 결과 클로라민이 생성됨에 따라 암모니아태 질소 농도는 감소하고, mono-chloramine의 농도가 증가하는 것을 도시한 것이다.
도 11은 pH에 따른 차아염소산(HOCl)과 차아염소산염(OCl^-)의 비(ratio)를 도시한 것이다.
도 12는 살균 지속형 소독수 생산 시스템의 모식도를 도시한 것이다.

이하 첨부한 도면들을 참조하여 본 발명인 살균 지속형 소독수 생산 시스템을 상세히 설명한다. 다음에 소개되는 도면들은 통상의 기술자에게 본 발명의 사상이 충분히 전달될 수 있도록 하기 위해 예로서 제공되는 것이다. 따라서 본 발명은 이하 제시되는 도면들에 한정되지 않고 다른 형태로 구체화될 수도 있다. 또한 명세서 전체에 거쳐서 동일한 참조번호들은 동일한 구성요소를 나타낸다.

이 때, 사용되는 기술 용어 및 과학 용어에 있어서 다른 정의가 없다면, 이 발명이 속하는 기술 분야에서 통상의 지식을 가진 자가 통상적으로 이해하고 있는 의미를 가지며, 하기의 설명 및 첨부 도면에서 본 발명의 요지를 불필요하게 흐릴 수 있는 공지 기능 및 구성에 대한 설명은 생략한다.

차아염소산(HOCl)은 우리 인체의 면역시스템이 만들어내는 핵심적인 살균 성분이다. 우리 인체에서 백혈구의 60-70%를 차지하고 있는 호중구(Neutrophils)가 인체 내의 과산화수소(H₂O₂)를 기질로 하여 myeloperoxidase라는 효소에 의해 차아염소산(HOCl)을 만들어 외부로부터 유해세균의 침입을 받으면 제일 먼저 작동하는 기동타격대 성격의 아주 유용한 면역시스템이다.

호중구가 만들어내는 차아염소산(HOCl)은 인체 내에서 끊임없이 생성되여 세균을 파괴시키는 강력한 살균력을 지니고 있으며, 잉여분은 체내의 유기물과 결합하여 곧바로 중화되어 물로 환원되는 성질을 가지고 있어 우리의 생명활동에는 아무런 지장을 주지 않으면서 세균의 침입에 확실한 방어수단이 되고 있다.

일반적으로 전기분해(electrolysis)는 반응용기(cell)에 전기에너지를 가해서 물질의 분해 혹은 변환을 유도하는 모든 반응을 말한다. 전기분해에 필요한 전기에너지는 전극을 통해서 공급된다. 사용되는 전극은 전기가 흐르는 물질이면 된다. 그러므로 모든 금속은 물론, 흑연(연필 심) 등의 전도체도 전극으로 사용할 수 있다. 전기에너지는 외부 전원으로부터 전극과 접촉하고 있는 화학물질까지 공급된다. 그 결과 화학물질들(분자 혹은 이온)은 전극을 통해서 전자를 받아들이거나, 화학물질이 가지고 있던 전자를 전극에 주고 나면 산화 혹은 환원이 되어 새로운 화학물질로 변신을 한다. 특기할 점이 있다면 전기분해에서 나타나는 화학반응은 전체적으로 균일하게 진행되는 반응이 아니라, 전극 주위에서만 진행되는 불균일(heterogeneous)반응이라는 점이다.

전기화학적으로 암모니아태 질소는 2가지의 경로로 제거된다. 첫 번째 경로는 직접산화방법(Direct oxidation)으로 산화전극에서 생성되는 OH라디칼(OH radical) 등에 의하여 질소가 제거되는 기작이며 두 번째 경로는 간접산화방법(Indirect oxidation)으로 산화전극에서 염소이온이 산화되면서 생성되는 염소(Cl₂), 차아염소산(HOCl), 차아염소산염(OCl^-)에 의하여 암모니아가 제거되는 것이며, 이 경우에는 수중에 염소이온이 필요하다.

전기분해와 관련된 또 다른 연구가 철(Fe), 알루미늄(Al)전극을 산화전극으로 사용하여 전기분해하고 Fe과 Al을 산화시켜 만들어진 이온을 응집제로 이용하는 연구(electrocoagulation)가 있다. 동 연구의 대부분은 주로 유기물과 염색물질을 제거하는 연구로 많이 진행이 되었다. 그러나 동 연구의 경우 철(Fe), 알루미늄(Al)전극을 주기적으로 갈아 주어야 하며 슬러지가 많이 생한다는 단점을 가지고 있다.

염색물질의 제거 방법으로는 오존(O₃), 과산화수소(H₂O₂)를 이용하는 방법과 과산화수소에 UV 또는 철염을 넣어 OH라디컬을 형성시켜 제거하는 고도산화처리(Advanced oxidation process)가 연구되었으나 전기분해 방법인 간접산화방법(Indirect oxidation)으로도 많은 연구가 진행이 되었다.

외국의 사례에서는 전기화학적 기술을 축산분뇨에 적용한 사례가 거의 없으며 주로 염색물질, 유기물 제거 목적으로 많은 연구가 진행되었다.

국내에서는 고농도 질소 폐수처리에 간접산화방법(Indirect oxidation)이 적용된 연구가 1건이 있다.

또한 축산분뇨 처리의 경우 국내 한 연구 그룹에서 질소, 인, 색도제거를 목적으로 간접산화방법이 적용이 되었다. 축산분뇨의 고액분리 후 약품(MgCl₂)을 넣어 스트루바이트(struvite)를 형성시켜 회수한 후 전기분해장치 반응조에 유입시켜 축산폐수를 처리하는 시스템을 연구한 것이다. 이 시스템은 생물학적 공정이 없어 간단하기는 하지만 유출수의 유기물 농도가 높아 방류하기에는 부적합하여 후단에 다른 처리 공정이 필요한 것으로 판단된다.

또한 국내의 다른 연구의 경우 염화나트륨(NaCl)을 축산분뇨에 넣어 암모니아태질소의 제거 효율을 증진시키는 연구가 진행되었으나 초기 유기물의 농도가 아주 높아 유기물의 처리가 제대로 이루어지지 않아 다른 처리공정을 통해 유기물이 제거되어야 하고, 염화나트륨(NaCl)을 인위적으로 넣어 처리하게 되면 유출수의 전기전도도가 높아져 인위적으로 염화나트륨(NaCl)을 넣는 것은 바람직하지 않다고 판단된다.

표1은 차아염소산의 종류로 식약청이 식품 첨가물로서 사용을 허가한 것들을 나열한 것이다.

전해수	전해조/생성전극	피전해액	pH	유효염소(ppm)
강산성전해수	2실형/양극 3실형/양극	NaCl 용액(<0.1%)	2.2∼2.7	20∼60
약산성전해수^*	2실형/음양극 3실형/음양극	NaCl 용액(<0.1%)	2.7∼5.0	10∼60
미산성전해수	1실형 1실형	NaCl 용액(2∼6%) 염산/NaCl 혼합액^***	5.0∼6.5 5.0∼6.5	10∼30 50∼80
전해차아수	1실형	NaCl 용액(<0.1%)	>7.5	50∼200
강알칼리성전해수^**	2,3실형/음극	NaCl 용액(<0.1%)	11.0∼11.5	-
^약산성전해수는 양극과 음극에서 생성된 물을 혼합하여 만듬. ^강알칼리성전해수는 강산성전해수 생성 시 음극으로부터 생성됨. ^**3% 염산용액과 5% NaCl 용액을 혼합하여 사용함.

표2는 차아염소산수의 살균력을 나타낸 것이다.

미생물		차아염소산수(40ppm)	차아염소산 나트륨(1,000ppm)
그람양성균	Staphyloccus aureus	◎ (10초)	◎ (10초)
	MRSA(내성)	◎ (10초)	◎ (10초)
	Bacillus cereus	△ (3∼5분)	(3∼5분)
	Mycobacterium tuberculosis	△ (3분)	▲ (30분)
그람음성균	Pseudomonas aeruginosa	◎ (10초)	◎ (10초)
	Salmonella Enteritidis	◎ (10초)	◎ (10초)
	Vibrio parahaemolyticus	◎ (10초)	◎ (10초)
	Escherichia coli 0-157 H7	◎ (10초)	◎ (10초)
	Campylobacter jejuni	◎ (10초)	◎ (10초)
바이러스(막 없음) : 노로바이러스 고양이칼리시바이러스		◎ (10초)	○ (10초)
바이러스(막 있음) : 헤르페스 바이러스 인플루엔자 바이러스		◎ (10초)	◎ (10초)
진균	칸디다 Candida albicans	◎ (10초)	◎ (10초)
	검은곰팡이 Aspergillus riger	△ (5분)	× (120분)
	푸른곰팡이 Penicillium cyclopium	△ (5분)	× (120분)
살균효과 또는 불활성화 효과 : ◎ (즉시효과가 있음) > ○ > △ > ▲ > × (효과가 없음)

한편, 무반응성을 가지는 산화전극에서 일부의 Cl₂가 생성이 된다.

본 발명자들은 유입수(수돗물)과 염화나트륨 유량에 따른 반응조 체류시간 및 염화나트륨 변화를 측정하였다.

구체적으로 유입수의 유량은 2, 3, 5, 7L/min이고, 염화나트륨 용액의 유량은 5, 10, 15ml/min이다. 또한 각각의 조건별로 염화나트륨 농도를 계산한 뒤 이를 그래프로 나타낸 것이고(도 1 참조), 염소이온(Cl^-)농도를 측정하였다.

표3은 유입수(수돗물) 유량에 따른 체류시간을 나타낸 것이다.

수돗물 유량(L/min)	2	3	5	7
체류시간(seconds)	19.1	12.7	7.6	5.4

도 2 내지 도6에서는 유입수(수돗물)의 유량과 염화나트륨 용액의 유량에 따른 pH, 전기전도도(EC), 산화-환원 전위(ORP), 유리염소(Free Chlorine), 염소이온(Cl^-)의 변화를 각각 도시한 것이다.

구체적으로 살펴보면, 염화나트륨 250g/L를 제조하고, 유입수의 유입량을 2, 3, 5, 7ml/min으로 조절하며, 각각의 유량에 염화나트륨 용액 유량을 5, 10, 15 ml/min으로 조절하여 반응조에 혼입시켰다. 그리고 전기를 가하였을 때와 가하지 아니하였을 때로 나누어 실험을 진행하고 위 조건을 모두 결합하여 분석을 실시하였다. 측정항목은 pH, 전기전도도(EC), 산화-환원 전위(ORP), 유리 염소(Free Chlorine), 결합염소(Combined Chlorine) 및 염소이온(Cl^-)이다.

도 2에서는 pH 변화를 도시한 것인데, 전기를 가할 시, 가하지 아니하였을 때보다 전반적으로 pH가 증가하는 경향을 보였으나, 유입수의 유량이 빨라짐에 따라 증가폭은 크지 않았다. 이는 유입수의 유량이 증가함에 따라 반응시간이 충분하지 못했기 때문인 것으로 판단된다.

도 3에서는 전기전도도(EC) 변화를 도시한 것인데, 염화나트륨 용액의 유량이 높을수록 전기전도도 값이 증가하는 경향을 보이는데, 염화나트륨 용액의 유량이 높을수록 염화나트륨이 물에 용해되는 양이 증가하기 때문인 것으로 보인다. 유입수 유량이 높을수록 반응조 내에서 염화나트륨과 혼합되어 더 희석이 되기 때문에 전기전도도 값이 낮아지는 것으로 보인다.

도 4에서는 산화-환원 전위(ORP) 변화를 도시한 것인데, 전기를 가하지 않은 경우 약 550~650mV로 측정되었다. 반면, 전기를 가한 경우에는 약 100mV로 감소하였으며 유입수의 유량이 많을수록 조금 더 낮은 값을 보였다.

도 5에서는 유리 염소(Free Chlorine)의 변화를 도시한 것인데, 전기를 가하지 아니한 경우에는 거의 발생하지 않았지만, 전기를 가한 후에는 유리 염소가 발생하였다. 그러나 클로라민(Chloramine)은 발생하지 않았는데 유입수 속 암모니아 농도가 미량으로 존재하기 때문인 것으로 보인다. 그리고 염화나트륨 용액의 유량이 높을수록 유리 염소도 많이 발생하였는데, 용해된 염화나트륨에서 발생된 높은 염소 이온(Cl^-)이 염소(Cl₂)로 바뀌면서 유리 염소 농도가 상승한 것으로 보인다. 단, 유입수의 유량이 높아지면 체류시간이 감소하여 반응시간이 부족하여 유리 염소의 농도는 감소하였다.

도 6에서는 염소 이온(Chloride)의 변화를 도시한 것인데, 염화나트륨 농도가 높아질수록 염소 이온의 농도가 증가하며 전기를 가하였을 때 염소이온은 염소(Cl₂)의 형태로 변환되기 때문에 전압을 가하지 않았을 때에 비해 조금 감소하는 경향을 보였다. 한편, 염소 이온의 농도 변화를 통해 현재 반응조의 체류시간은 부족한 것을 알 수 있다.

한편, 본 발명자들은 시료를 채취한 후 시간에 따른 농도 변화를 측정하였다. 구체적으로 전기분해시 발생하는 수소(H₂), 산소(O₂), 미세가스로 인하여 pH, 전기전도도(EC), 산화-환원 전위(ORP) 변화를 확인하였는데, 시료 채취 후 0, 1, 10분 뒤 값의 변화를 관찰하였다.

도 7에서는 상기 pH 값의 변화를 도시한 것인데, 전기를 가하지 않았을 때에는 시간이 지나도 변화가 관찰되지 아니하였다. 반면, 전기를 가한 때에는 실험시작 직후 pH가 상승하였고 반응이 진행됨에 따라 10분 뒤 pH는 감소하였다.

도 8에서는 상기 전기전도도(EC) 값의 변화를 도시한 것인데, 유입수의 우량이 5L/min이상인 경우 전기를 가한 조건이나 가하지 아니한 조건이나 전기전도도의 큰 차이를 보이지 않았다. 이를 통해 짧은 체류시간으로 반응이 조금 밖에 일어나지 않았음을 알 수 있었다.

도 9에서는 상기 산화-환원 전위(ORP) 값의 변화를 도시한 것인데, 전기를 가하지 않은 상태에서는 600~750mV로 측정되었으나, 전기를 가하면 0~(-100mV)로 감소하였다.

한편 위와 같이 생성된 Cl₂은 다음 화학식1에 따라 물에 녹아 차아염소산(HOCl), 차아염소산염(OCl^-)이 된다

이후 암모니아(NH₃)와 반응하여 아래 화학식2 및 화학식3과 같이 질소가스(N₂), 질산태질소(NO₃ ^-), 아질산태질소(NO₂ ^-), 암모니아태질소(NH₃)가 될 수 있다.

본 발명의 일 실시예는, 유입수(H₂O), 염화나트륨(NaCl) 및 산 조절제가 혼입된 반응조에서 전기분해를 실시하여 생산된 살균 소독수를 제공한다.

바람직하게는 상기 반응조에 염화암모늄(NH₄Cl)이 더 혼입된 후 전기분해를 실시하여 생산된 살균 지속형 소독수를 제공한다.

보다 바람직하게는 상기 유입수, 상기 염화나트륨과 상기 염화암모늄이 전기분해시 반응하여 클로라민(chloramine)을 생성하고; pH를 5.0 내지 7.0로 조절하는 것을 특징으로 하는 살균 지속형 소독수를 제공한다.

보다 더 바람직하게는 상기 pH를 5.8인 것을 특징으로 하는 살균 지속형 소독수를 제공한다.

상기 pH를 조절하기 위하여 여러가지 산을 사용할 수 있는데, 황산(H₂SO₄)을 사용하여 pH를 조절한 것을 다음 표4에 나열하였다.

유입수(수돗물) 유량(mL/min)	NaCl 유량(mL/min)	전기 (Power)	초기 pH	최종 pH	0.25N H₂SO₄ 주입량(mL)
2	5	off	7.19	5.61	0.16
	5	on	7.21	5.63	0.15
	10	off	7.22	5.68	0.19
	10	on	8.23	5.64	0.24
3	5	off	7.249	5.28	0.16
	5	on	7.38	5.8	0.13
	10	off	7.12	5.86	0.09
	10	on	7.19	5.77	0.12
	15	off	7.15	5.72	0.13
	15	on	7.45	5.72	0.18
5	5	off	7.22	5.78	0.14
	5	on	7.28	5.56	0.15
	10	off	7.16	5.7	0.14
	10	on	7.31	5.65	0.17
	15	off	7.18	5.56	0.17
	15	on	7.3	5.83	0.17

한편, 상기 클로라민은 잔류시간이 길어져 기존 유리 염소에 비해 효율적인 것으로 다음 화학식4에 의해서 생성된다.

도 10에서는 암모니아 주입을 통한 살균지속형 클로라민 생성을 유도하여 전류전압을 가하였을 때 암모니아태 질소 농도가 감소하며 mono-chloramine의 농도가 증가하여는 것을 도시한 것이다.

또한 pH 5.8에서 형성되는 클로라민은 디클로라민(Dichlroamine)으로, 다음 화학식5에 따라 차아염소산(HOCl)과 반응하여 질소가수(N₂)가 방출되어 소독수 내 질소성분이 사라지게 된다.

한편, 낮은 pH에서 유리염소 중 HOCl의 소독능력은 HOCl > OCl^- > NHCl₂ > NH₂Cl > NCl₃순으로 강력하다.

따라서 pH를 조절하여 유리염소 화학종 간의 비율 변화를 꾀하여 우수한 소독능을 가진 소독수를 구현할 수 있다.

도 11에서 도시된 것처럼, 상기 유입수로서 수돗물 또는 지하수를 전기분해를 실시하면 pH가 약 9로 상승하여 반응조 내 주 화학종은 차아염소산염(OCl^-)의 형태로 존재하게 된다. 그런데 차아염소산(HOCl)은 차아염소산염(OCl-)에 비하여 살균력이 80배 정도 높으므로, pH를 낮추어 주 화학종을 차아염소산 (HOCl)으로 하면 먹는 물 기준 pH 5.8에서 95%가 차아염소산(HOCl)의 형태로 존재하게 되어 소독능이 향상된다. 반면, pH 조절을 하지 않은 pH 9에서의 차아염소산(HOCl) 분포는 8%에 불과하다.

본 발명의 일 실시예에 따르면, 도 12에서 도시된 바와 같이, 유입수를 저장하는 제1저장탱크(1); 상기 제1저장탱크와 연결되어 유입수의 유량을 조절하는 제1유량 조절펌프(5); 상기 제1유량 조절펌프와 연결되어 유입수의 유량을 측정하는 유량계(9); 염화나트륨 용액을 저장하는 제2저장탱크(2); 상기 제2저장탱크와 연결되어 염화나트륨 용액의 유량을 조절하는 제2유량 조절펌프(6); 염화암모늄 용액을 저장하는 제3저장탱크(3); 상기 제3저장탱크와 연결되어 염화암모늄 용액의 유량을 조절하는 제3유량 조절펌프(7); 산 조절제를 저장하는 제4저장탱크(4); 상기 제4저장탱크와 연결되어 산 조절제의 유량을 조절하는 제4유량 조절펌프(8); 상기 유량계 및 상기 제2유량조절펌프 내지 제4유량조절펌프와 연결된 전기분해 반응조(10); 상기 반응조 내에 설치된 백금(Pt)으로 코팅된 티타늄 전극(12); 상기 티타늄 전극과 연결된 전류전압 장치(11); 및 상기 반응조에 연결되어 pH, 전기전도도(EC), 산화-환원 전위(ORP)를 모니터링 하는 장치(13)을 포함하는 살균 지속형 소독수 생산 시스템을 제공한다.

상기 pH, 전기전도도(EC), 산화-환원 전위(ORP)를 측정하는 장치(13)는 기기의 이상신호를 알려주는 것으로, 생성된 염소 농도에 따른 특정 pH, 전기전도도(EC), 산화-환원 전위(ORP)의 범위를 초과하거나 그 미만일 경우 생성된 염소농도가 기대하는 범위가 아님을 간접적으로 확인하여 알려준다. 또한 반응조 내 염소이온 농도를 자동으로 조절하기 위하여 상기 pH, 전기전도도(EC), 산화-환원 전위(ORP)를 측정하는 장치(13)는 반응조 내 염소 이온 농도를 간이 측정한다.

상기 살균 지속형 소독수 생산 시스템에 있어서, 유입수(수돗물)과 염화나트륨(NaCl) 유량에 따른 반응조 체류시간 및 염화나트륨(NaCl) 변화를 측정하였다.

1: 유입수를 저장하는 제1저장탱크
2: 염화나트륨 용액을 저장하는 제2저장탱크
3: 염화암모늄 용액을 저장하는 제3저장탱크
4: 산 조절제를 저장하는 제4저장탱크
5: 제1저장탱크와 연결되어 유입수의 유량을 조절하는 제1유량 조절펌프
6: 제2저장탱크와 연결되어 염화나트륨 용액의 유량을 조절하는 제2유량 조절펌프
7: 제3저장탱크와 연결되어 엄화암모늄 용액의 유량을 조절하는 제3유량 조절펌프
8: 제4저장탱크와 연결되어 산 조절의 유량을 조절하는 제4유량 조절펌프
9: 제1유량 조절펌프와 연결되어 유량을 측정하는 유량계
10: 유량계 및 제2유량조절펌프 내지 제4유량조절펌프와 연결된 전기분해 반응조
11: 티타늄 전극과 연결된 전류전압장치
12: 반응조 내에 설치된 백금(Pt)으로 코팅된 티타늄 전극
13: 반응조에 연결되어 pH, 전기전도도(EC), 산화-환원 전위(OPR)를 측정하는 장치

Claims

유입수에 염화나트륨 및 산 조절제가 혼입된 반응조에서
상기 반응조에 염화암모늄이 더 혼입된 후, 전기분해를 실시하여 생산된
산화환원전위는 -100mV ~ 200mV인
살균 지속형 소독수.
삭제
제1항에 있어서,
상기 유입수, 상기 염화나트륨과 상기 염화암모늄이 전기분해시 반응하여 클로라민을 생성하고;
pH를 5.0 내지 7.0로 조절하는 것을 특징으로 하는
살균 지속형 소독수.
유입수를 저장하는 제1저장탱크(1);
상기 제1저장탱크와 연결되어 유입수의 유량을 조절하는 제1유량 조절펌프(5);
상기 제1유량 조절펌프와 연결되어 유입수의 유량을 측정하는 유량계(9);
염화나트륨 용액을 저장하는 제2저장탱크(2);
상기 제2저장탱크와 연결되어 염화나트륨 용액의 유량을 조절하는 제2유량 조절펌프(6);
염화암모늄 용액을 저장하는 제3저장탱크(3);
상기 제3저장탱크와 연결되어 염화암모늄 용액의 유량을 조절하는 제3유량 조절펌프(7);
산 조절제를 저장하는 제4저장탱크(4);
상기 제4저장탱크와 연결되어 산 조절제의 유량을 조절하는 제4유량 조절펌프(8);
상기 유량계 및 상기 제2유량조절펌프 내지 제4유량조절펌프와 연결된 전기분해 반응조(10);
상기 반응조 내에 설치된 백금(Pt)으로 코팅된 티타늄 전극(12);
상기 티타늄 전극과 연결된 전류전압 장치(11); 및
상기 반응조에 연결되어 pH, 전기전도도(EC), 산화-환원 전위(ORP)를 측정하는 장치(13)을 포함하는 살균 지속형 소독수 생산 시스템.