KR102013864B1 - Method for high level oxidation of organic materials using electrolyzed water and uv treatment - Google Patents
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Abstract
Description
본 발명은 전기분해수 및 UV 처리를 이용하는 유기물의 고도 산화 방법에 관한 것이다. 구체적으로는 원수의 전기분해에 의해 발생된 전기분해수에 포함된 과산화수소 및 차아염소산을 이용하고, 이를 UV 처리함으로써 폐수 내 유기물을 고도 산화시키는 방법에 관한 것이다.The present invention relates to a high oxidation method of organics using electrolyzed water and UV treatment. Specifically, the present invention relates to a method of highly oxidizing organic matter in wastewater by using hydrogen peroxide and hypochlorous acid contained in electrolyzed water generated by electrolysis of raw water, and UV treatment.
수처리 기술은 하수, 폐수, 정수 처리 기술을 중심으로 발전하고 있다. 특히, 축산 폐수, 염색 폐수, 피혁 폐수, 도금 폐수는 난분해성 유기물을 다량 함유하고 있어, 그 처리 과정이 복잡하고, 많은 화학물질이 사용된다. Water treatment technologies are developing around sewage, wastewater, and water treatment technologies. In particular, the livestock waste water, dyeing waste water, leather waste water and plating waste water contain a large amount of hardly decomposable organic matter, and the treatment process is complicated and many chemicals are used.
난분해성 유기물을 처리하기 위해, UV를 이용한 고도산화방법이 사용되고 있다. 이 방법은 과산화수소(H2O2)를 반응조에 주입하고, 이를 UV와 반응시켜 OH 라디칼을 생성하고, 이것이 유기물을 분해하게 된다. 하지만, 이 방법은 약품인 과산화수소(H2O2)를 계속 주입해야 하기 때문에, 약품의 구매, 보관, 사용에 비용과 인력이 요구되고, 관리의 위험성이 존재한다.In order to treat hardly decomposable organic substances, a highly oxidation method using UV has been used. This method injects hydrogen peroxide (H 2 O 2 ) into the reactor and reacts with UV to produce OH radicals, which break down organic matter. However, this method requires the continuous injection of the drug hydrogen peroxide (H 2 O 2 ), which requires cost and manpower to purchase, store and use the drug, and there is a risk of management.
한편, 종래 전기분해장치를 이용한 수처리 분야에서 음극으로 가스확산전극을 사용하여 과산화수소를 생성하는 기술이 공지되어 있다. 또한, 백금으로 이루어진 양극을 이용하는 전기분해장치에서 차아염소산나트륨을 생성하는 기술도 공지되어 있다. Meanwhile, in the field of water treatment using a conventional electrolysis device, a technique of generating hydrogen peroxide using a gas diffusion electrode as a cathode is known. Also known is a technique for producing sodium hypochlorite in an electrolysis device using a positive electrode made of platinum.
한국등록특허 제10-0789325호에서는 물에 소금을 혼합하여 염수를 제조하고, 이를 전기분해하여 차아염소산 성분비가 높은 살균수를 제조하는 방법으로 개시하고 있다. 또한, 한국공개특허 제10-2012-0002189호에서는 3차원 다공성 복극 전극을 이용하여 처리수 내에 함유된 미생물을 살균하는 방법을 개시하면서, 전기분해 과정에서 살균제(예를 들면, 차아염소산 나트륨)를 생성하는 기술을 개시하고 있다. 또한, 한국등록특허 제10-0251405호에서는 전기분해를 통해 얻어지는 수산화이온(OH-)을 이산화티탄 광촉매를 통해 수산화 라디칼(-OH radical)로 변환시켜 독성 및 난분해성 유기물질을 제거하는 기술을 개시하고 있다. Korean Patent No. 10-0789325 discloses a method of preparing salt water by mixing salt with water, and electrolyzing the same to prepare sterilized water having a high hypochlorous acid content ratio. In addition, Korean Laid-Open Patent Publication No. 10-2012-0002189 discloses a method of sterilizing microorganisms contained in treated water using a three-dimensional porous bipolar electrode, and a bactericide (for example, sodium hypochlorite) is used during electrolysis. Disclosed is a technique for generating. Further, in Korea Patent Registration No. 10-0251405 No. hydroxide ions (OH -) is obtained through electrolysis to convert to hydroxyl radicals (-OH radical) via a titanium dioxide photocatalyst-toxic and I discloses a technique of removing the decomposable organic material Doing.
하지만, 과산화수소와 차아염소산을 원수의 전기분해를 통해 발생시키고, 발생된 과산화수소와 차아염소산을 바로 UV 산화시키는 방법은 아직 개발되지 않고 있다. However, a method of generating hydrogen peroxide and hypochlorous acid through electrolysis of raw water and directly oxidizing the generated hydrogen peroxide and hypochlorous acid has not been developed yet.
본 발명은 처리하고자 하는 원수 또는 폐수를 전기분해하여 전기분해수를 제조하고 이를 UV 산화시켜 폐수 내 유기물을 고도 산화시키는 방법을 제공하고자 한다.The present invention is to provide a method for producing an electrolyzed water by electrolyzing raw or wastewater to be treated and UV oxidation thereof to highly oxidize organic matter in the wastewater.
상기한 과제는 처리될 원수 중 일부를 격막형 전기분해조에 공급하는 단계; 상기 전기분해조에 전류를 인가하여 양극에서 차아염소산 또는 차아염소산이온을 발생시키고 음극에서 과산화수소를 발생시켜 차아염소산 또는 차아염소산이온과 과산화수소를 포함하는 전기분해수를 생성하는 단계; 상기 생성된 전기분해수를 상기 원수의 나머지 일부와 혼합하여 희석액을 제조하는 단계; 및 상기 희석액을 UV 산화조로 공급하고 UV 램프를 조사하여 OH 라디칼 및 Cl 라디칼을 형성하여 원수 내 유기물의 고도 산화를 실시하는 단계;를 포함하는, 원수 내 유기물의 고도 산화 방법에 의해 달성된다.The above object is to supply a portion of the raw water to be treated to the diaphragm electrolysis tank; Generating an electrolytic water including hypochlorous acid or hypochlorite ions and hydrogen peroxide by applying a current to the electrolysis tank to generate hypochlorous acid or hypochlorite ions at the positive electrode and hydrogen peroxide at the negative electrode; Preparing a dilution solution by mixing the generated electrolyzed water with the remaining part of the raw water; And supplying the diluent to a UV oxidizing tank and irradiating a UV lamp to form OH radicals and Cl radicals to perform advanced oxidation of organic matter in raw water.
바람직하게는, 상기 전기분해조에 원수 대신에 수도수와 Na2SO4 또는 NaCl을 공급할 수 있다.Preferably, tap water and Na 2 SO 4 or NaCl may be supplied to the electrolysis tank in place of raw water.
또한 바람직하게는, 상기 양극은 이리듐(Ir), 루세늄(Ru), 백금(Pt), 탄탈럼(Ta), 티타늄(Ti), 주석(Sn), 안티모니(Sb) 및 망간(Mn)으로 이루어진 군에서 선택된 전이금속 중 1종 이상으로 이루어질 수 있다.Also preferably, the anode is iridium (Ir), ruthenium (Ru), platinum (Pt), tantalum (Ta), titanium (Ti), tin (Sn), antimony (Sb) and manganese (Mn) It may be made of one or more of the transition metals selected from the group consisting of.
또한 바람직하게는, 상기 음극은 탄소재질의 직물 또는 시트를 이리듐(Ir), 루세늄(Ru), 백금(Pt), 탄탈럼(Ta), 티타늄(Ti), 주석(Sn), 안티모니(Sb) 및 망간(Mn)으로 이루어진 군에서 선택된 전이금속 중 1종 이상에 공침시키고 열분해한 후, 폴리비닐리덴플루오라이드 또는 폴리테트라플루오로에틸렌으로 핫프레싱시켜 제조될 수 있다.Also preferably, the anode may be formed of a carbon-based fabric or sheet including iridium (Ir), ruthenium (Ru), platinum (Pt), tantalum (Ta), titanium (Ti), tin (Sn), and antimony ( Sb) and manganese (Mn) can be prepared by coprecipitating and pyrolyzing at least one of the transition metals selected from the group consisting of polyvinylidene fluoride or polytetrafluoroethylene.
또한 바람직하게는, 상기 희석액에서 전기분해수와 원수는 1:9 내지 2:8의 부피비로 희석된 것을 특징으로 한다. Also preferably, the electrolyzed water and raw water in the diluent are diluted in a volume ratio of 1: 9 to 2: 8.
본 발명에 따르면, 전기분해에 의해 과산화수소와 차아염소산을 현장에서 동시에 발생시킴으로써, 종래 약품을 사용하는 경우와 대비하여 공정상의 위험성을 대폭 감소시킬 수 있고, 약품의 보관에 따른 변질을 막을 수 있다. 또한, 전기분해수에 포함된 과산화수소와 차아염소산을 UV 처리하여 라디칼을 생성하여, 유기물 제거효율을 향상시킬 수 있다. According to the present invention, by simultaneously generating hydrogen peroxide and hypochlorous acid in the field by electrolysis, it is possible to significantly reduce the process risks compared to the case of using a conventional drug, it is possible to prevent the deterioration of the storage of the drug. In addition, the hydrogen peroxide and hypochlorous acid contained in the electrolyzed water to generate a radical by UV treatment, it is possible to improve the organic matter removal efficiency.
또한, 종래 공정에서 고농도의 약품을 희석하여 주입해야 하는 번거로움이 있으나, 본 발명은 처리 원수 중에 포함된 유기물의 농도에 따라서 가변적으로 전기분해공정을 조절할 수 있으므로, 유기물 처리 과정에 유연성이 대폭 향상된다. 본 발명은 하수, 폐수, 정수 처리 분야의 난분해성 유기물 처리에 적용할 수 있고, 축산폐수, 염색폐수, 피혁폐수, 도금폐수의 난분해성 유기물 처리장치에 적용할 수 있다. In addition, there is a hassle of diluting and injecting a high concentration of the chemical in the conventional process, but the present invention can adjust the electrolysis process in accordance with the concentration of the organic matter contained in the raw water, the flexibility is greatly improved in the organic treatment process do. The present invention can be applied to the treatment of hardly decomposable organic matter in the fields of sewage, wastewater and purified water, and can be applied to the hardly degradable organic matter treatment apparatus of livestock wastewater, dyeing wastewater, leather wastewater and plating wastewater.
도 1은 본 발명에 따른 유기물의 고도 산화 방법의 공정 개략도이다.
도 2는 본 발명에 따른 유기물의 고도 산화 방법에 있어서, 전체 시스템 개략도이다.
도 3(a)은 본 발명에 따른 유기물 처리방법과, 화학약품인 과산화수소를 사용하는 방법에서의 CODmn의 제거 효율을 측정한 그래프이고, 도 3(b)는 0.45 μm의 여과지로 처리 원수를 여과한 후, 본 발명에 따른 유기물 처리방법과, 화학약품인 과산화수소를 사용하는 방법에서의 CODmn의 제거 효율을 측정한 그래프이다.
도 4는 본 발명에 따른 유기물 처리방법(a)과, 화학약품인 과산화수소를 사용하는 방법(b)에서의 비색 변형(colorimetric variation) 분석 결과를 나타낸 것이다.
도 5(a)는 전기분해단계에서 발생된 과산화수소만을 이용하여 과산화수소 농도가 10 mg/L인 본 발명에 따른 유기물 처리방법과 화학약품인 과산화수소를 90 mg/L 농도로 넣은 방법에서의 CODmn의 제거 효율을 측정한 그래프이고, 도 5(b)는 0.45 μm의 여과지로 처리 원수를 여과한 후, 동일하게 CODmn의 제거 효율을 측정한 그래프이다. 1 is a process schematic diagram of a method for highly oxidizing organics according to the present invention.
2 is an overall system schematic diagram of a method for highly oxidizing organics according to the present invention.
Figure 3 (a) is a graph measuring the removal efficiency of the CODmn in the organic material treatment method according to the present invention, and the method using a hydrogen peroxide as a chemical, Figure 3 (b) is filtered raw water with 0.45 μm filter paper After that, it is a graph measuring the removal efficiency of CODmn in the organic material treatment method according to the present invention, and a method using hydrogen peroxide as a chemical.
Figure 4 shows the results of colorimetric variation analysis method (a) of the organic material treatment method according to the present invention, and the method (b) using a hydrogen peroxide as a chemical.
Figure 5 (a) is the removal of CODmn in the organic substance treatment method according to the present invention with a hydrogen peroxide concentration of 10 mg / L using only hydrogen peroxide generated in the electrolysis step and a method of adding a chemical peroxide at a concentration of 90 mg / L It is a graph which measured efficiency, and FIG. 5 (b) is a graph which measured the removal efficiency of CODmn similarly after filtering raw water with a 0.45 micrometer filter paper.
본 발명에서 사용되는 모든 기술용어는, 달리 정의되지 않는 이상, 하기의 정의를 가지며 본 발명의 관련 분야에서 통상의 당업자가 일반적으로 이해하는 바와 같은 의미에 부합된다. 또한 본 명세서에는 바람직한 방법이나 시료가 기재되나, 이와 유사하거나 동등한 것들도 본 발명의 범주에 포함된다.All technical terms used in the present invention, unless defined otherwise, have the following definitions and conform to the meanings commonly understood by those skilled in the art in the relevant field of the present invention. Also described herein are preferred methods or samples, but similar or equivalent ones are within the scope of the present invention.
용어 "약"이라는 것은 참조 양, 수준, 값, 수, 빈도, 퍼센트, 치수, 크기, 양, 중량 또는 길이에 대해 30, 25, 20, 15, 10, 9, 8, 7, 6, 5, 4, 3, 2 또는 1% 정도로 변하는 양, 수준, 값, 수, 빈도, 퍼센트, 치수, 크기, 양, 중량 또는 길이를 의미한다.The term "about" means 30, 25, 20, 15, 10, 9, 8, 7, 6, 5, by reference quantity, level, value, number, frequency, percentage, dimension, size, amount, weight, or length. By amount, level, value, number, frequency, percentage, dimension, size, amount, weight or length, varying by 4, 3, 2 or 1%.
본 명세서를 통해, 문맥에서 달리 필요하지 않으면, "포함하다" 및 "포함하는"이란 말은 제시된 단계 또는 구성요소, 또는 단계 또는 구성요소들의 군을 포함하나, 임의의 다른 단계 또는 구성요소, 또는 단계 또는 구성요소들의 군이 배제되지는 않음을 내포하는 것으로 이해하여야 한다.Throughout this specification, the terms “comprises” and “comprising”, unless otherwise indicated in the context, include a given step or component, or group of steps or components, but any other step or component, or It is to be understood that it does not exclude a step or group of components.
도 1은 본 발명에 따른 원수 내 포함된 유기물의 고도 산화 방법에 대한 개략도이다.1 is a schematic diagram of a high oxidation method of organic matter contained in raw water according to the present invention.
도 1을 보면, 본 발명에 따른 유기물의 고도 산화방법은, 처리될 원수 중 일부를 전기분해조에 공급하는 단계(S11); 상기 전기분해조에 전류를 인가하여 양극에서 차아염소산 또는 차아염소산이온을 발생시키고 음극에서 과산화수소를 발생시켜 차아염소산 또는 차아염소산이온과 과산화수소를 포함하는 전기분해수를 생성하는 단계(S12); 상기 생성된 전기분해수를 상기 원수의 나머지 일부와 혼합하여 희석액을 제조하는 단계(S13); 및 상기 희석액을 UV 산화조로 공급하고 UV 램프를 조사하여 OH 라디칼 및 Cl 라디칼을 형성하여 원수 내 유기물의 고도 산화를 실시하는 단계(S14);를 포함한다. Referring to Figure 1, the high oxidation method of the organic material according to the present invention, the step of supplying a portion of the raw water to be treated to the electrolysis tank (S11); Generating an electrolytic water including hypochlorous acid or hypochlorite ions and hydrogen peroxide by applying a current to the electrolysis tank to generate hypochlorous acid or hypochlorite ions at the anode and to generate hydrogen peroxide at the cathode (S12); Mixing the generated electrolyzed water with the remaining part of the raw water to prepare a diluent (S13); And supplying the diluent to a UV oxidation tank and irradiating a UV lamp to form OH radicals and Cl radicals to perform highly oxidation of organic matter in raw water (S14).
도 2는 본 발명에 따른 유기물의 고도 산화 방법에 있어서, 전체 시스템 개략도이다. 도 2를 보면, 상기 시스템(20)은 전기분해조(21), 상기 전기분해조(21)에 전해질을 공급하는 전해질 공급장치(22), 원수 중 일부를 전기분해조(21)로 공급하는 원수 유입 펌프(23), 전기분해조에서 발생한 전기분해수를 원수와 혼합하여 희석하는 교반기(24), 전기분해수를 UV 처리하는 UV 산화조(25), 정류기(26), UV 전력을 공급하는 UV 발라스트조(27) 및 각 장치를 연결하여 원수와 전기분해수를 공급하는 파이프를 포함한다.2 is an overall system schematic diagram of a method for highly oxidizing organics according to the present invention. 2, the
이하, 상기 각 단계를 상세히 설명한다.Hereinafter, each step will be described in detail.
먼저, 처리될 원수 중 일부는 전기분해조(21)에 공급한다(S11). 상기 전기분해조(21)는 하우징 안에 양극 및 음극을 구비하며, 처리될 원수의 일부가 상기 전기분해조에 공급된다. 상기 원수는 해수 또는 폐수이다. 원수가 부유물질 등에 의해 취수가 어려운 경우에는 수도수를 별도로 전기분해조(21)에 공급할 수 있다. 전해질 공급장치(22)에서 Na2SO4 또는 NaCl 등의 전해질을 전기분해조(21)에 함께 공급한다. 이 경우 Na2SO4 또는 NaCl 첨가량은 500 mg/L 이상을 첨가하는 것이 바람직하며, 보다 바람직하게는 1,000~5,000mg/L를 첨가할 수 있다.First, some of the raw water to be treated is supplied to the electrolysis tank 21 (S11). The
추가로, 상기 전기분해조(21)는 양극과 음극 사이에 양이온 교환막을 포함하는 것이 바람직하다. 상기 양이온 교환막은 공지의 물질을 사용할 수 있으며, 특별히 제한되지 않지만, 바람직하게는 불소계 수지인 나피온(Nafion, DuPont 제조)으로 제조된 것일 수 있다. 나피온은 불소 수지계의 카티온 교환막으로서, 폴리테트라플루오르에틸렌 골격에 술폰산기가 도입된 폴리머이며, 아래의 화학식으로 나타낼 수 있다. 나피온은 고온에서 내산화성, 내알칼리성이 우수하다. In addition, the
[화학식 1][Formula 1]
전기분해장치에 양이온 교환막이 없는 무격막형 전기분해조를 사용하는 경우, 음극에서 과산화수소가 생성되더라도 양극에서 다시 산화되어 물로 전환되는 문제점이 있다. 따라서, 본 발명에서 상기 전기분해조는 양이온 교확막이 있는 격막형을 사용함으로써, 음극에서 발생된 과산화수소가 양극으로 이동할 수 없기 때문에, 전기분해수 내에 과산화수소의 농도가 지속적으로 유지될 수 있다.In the case of using a membrane-free electrolysis tank having no cation exchange membrane in the electrolysis device, even if hydrogen peroxide is generated at the cathode, there is a problem in that the anode is oxidized and converted to water. Therefore, in the present invention, since the electrolysis tank uses a diaphragm type having a cationic diaphragm, since hydrogen peroxide generated from the cathode cannot move to the anode, the concentration of hydrogen peroxide in the electrolysis water can be maintained continuously.
상기 양극(anode)은 산화전극으로서, 이리듐(Ir), 루세늄(Ru), 백금(Pt), 탄탈럼(Ta), 티타늄(Ti)으로 이루어진 군에서 선택된 전이금속 중 1종 이상으로 코팅한 후 열분해시킨 전극일 수 있다. 구체적으로는, Ir 전구체로서 IrCl3, Ru 전구체로서 RuCl3, Pt 전구체로서 H2PtCl6, Ta 전구체로서 TaCl5, Ti전구체로서 TaCl4를 사용하며, Ir, Ru, Pt는 귀금속 촉매로서 HOCl 발생과 관련하여 주촉매이며, 이를 안정화시키는 바인더로 Ta 또는 Ti가 사용된다. 본 발명에서는 주촉매가 1개 이상이 사용되며, 바인더가 최소 1개가 사용될 수 있다. 이때, 주촉매 산화물과 바인더 산화물의 몰 비율은 1:9, 2:8, 3:7, 4:6, 5:5, 6:4, 7:3, 8:2의 조성으로 사용될 수 있다. 전극의 제조공정은 브러쉬 코팅 또는 정전도장을 최대 30회 실시하고, 코팅시 마다 400℃~500℃의 온도범위에서 5분~10분 동안 열분해시킨다. 상기 코팅 및 열분해 과정을 30회 실시한 이후 550℃~650℃에서 40분~60분 동안 최종 소성을 실시한다.The anode is an anode and is coated with at least one of transition metals selected from the group consisting of iridium (Ir), ruthenium (Ru), platinum (Pt), tantalum (Ta) and titanium (Ti). After the thermal decomposition may be an electrode. Specifically, IrCl 3 is used as an Ir precursor, RuCl 3 is used as a Ru precursor, H 2 PtCl 6 is used as a Pt precursor, TaCl 5 is used as a Ta precursor, and TaCl 4 is used as a Ti precursor, and Ir, Ru, and Pt generate HOCl as a noble metal catalyst. In this regard, as the main catalyst, Ta or Ti is used as a binder to stabilize it. In the present invention, at least one main catalyst may be used, and at least one binder may be used. In this case, the molar ratio of the main catalyst oxide and the binder oxide may be used in a composition of 1: 9, 2: 8, 3: 7, 4: 6, 5: 5, 6: 4, 7: 3, and 8: 2. The manufacturing process of the electrode is subjected to brush coating or electrostatic coating up to 30 times, and thermally decomposes for 5 minutes to 10 minutes in the temperature range of 400 ℃ to 500 ℃ every coating. After performing the coating and
전기분해조 내의 수용액에 염소 이온이 포함되어 있으므로, 상기 양극에서는 염소 가스(Cl2)가 발생되며, 이 가스는 수중에 녹아 이온화되기 때문에 HOCl 또는 OCl-로 존재하게 된다. Since chlorine ions are contained in the aqueous solution in the electrolysis tank, chlorine gas (Cl 2 ) is generated at the anode, and the gas is present as HOCl or OCl − because it is dissolved in water and ionized.
상기 음극(cathode)은 가스확산전극(gas diffusion electrode, GDE)으로서 공지의 방법으로 제조할 수 있다. 바람직하게는 상기 음극은 탄소재질의 파우더, 직물 또는 시트를 직접 사용하거나, 탄소재질의 파우터를 지지체로 하여 백금(Pt), 구리(Cu), 이리듐(Ir), 루세늄(Ru), 탄탈럼(Ta), 티타늄(Ti), 주석(Sn), 안티모니(Sb) 및 망간(Mn)으로 이루어진 군에서 선택된 전이금속 중 1종 이상을 금속 상태로 지지체에 담지하여 고정시키며, 바인더로는 폴리비닐리덴플루오라이드 또는 폴리테트라플루오로에틸렌(PTFE)을 사용하고, 200~400℃에서 90~100 bar의 압력에서 핫프레싱하거나 열처리하여 제조될 수 있다The cathode may be manufactured by a known method as a gas diffusion electrode (GDE). Preferably, the negative electrode is a carbon-based powder, fabric or sheet directly, or a carbon-based powder as a support platinum (Pt), copper (Cu), iridium (Ir), ruthenium (Ru), tantalum At least one of transition metals selected from the group consisting of (Ta), titanium (Ti), tin (Sn), antimony (Sb), and manganese (Mn) is supported on the support in a metal state and fixed thereto. Using vinylidene fluoride or polytetrafluoroethylene (PTFE), it can be prepared by hot pressing or heat treatment at a pressure of 90 ~ 100 bar at 200 ~ 400 ℃
더욱 바람직하게는 탄소 파우더와 바인더인 PTFE를 조합할 수 있다. 지지체를 직물 또는 시트로 사용할 경우, 산소 투과도가 높아져 산소를 투입하더라도 거대 입자의 버블 형태로 통과하여 산소 용해도가 저하되는 문제점이 있다. 또한, 탄소 파우더에 산소환원에 효과적인 전이 금속을 도포하여 사용될 수 있으나, 공정이 복잡하고 비용이 증가한다. More preferably, the carbon powder and the binder PTFE may be combined. When the support is used as a fabric or sheet, there is a problem in that the oxygen solubility is increased, and even though oxygen is introduced, oxygen solubility is reduced by passing through a bubble of large particles. In addition, the carbon powder may be used by applying an effective transition metal to oxygen reduction, but the process is complicated and the cost is increased.
탄소 파우더와 PTFE를 혼합하는 경우, PTFE 함량은 혼합물 총 중량 대비 5 중량% ~60 중량%가 바람직하다. PTFE 함량이 60 중량%를 초과하면 촉매로 작용하는 탄소의 비율이 줄어들게 되고 산소투과도가 저하되어 과산화수소(H2O2) 발생 효율이 저하되는 문제가 있다. 반대로 PTFE 함량이 5 중량% 미만인 경우, 산소투과도가 높아지게 되어 산소가 버블형태로 투과하여 산소 용해도가 저하되고 촉매인 탄소 파우더가 떨어져 나가는 문제가 있다.When carbon powder and PTFE are mixed, the PTFE content is preferably 5% to 60% by weight based on the total weight of the mixture. When the PTFE content exceeds 60% by weight, the ratio of carbon acting as a catalyst is reduced, and oxygen permeability is lowered, thereby degrading hydrogen peroxide (H 2 O 2 ) generation efficiency. On the contrary, when the PTFE content is less than 5% by weight, the oxygen permeability is increased, so that oxygen is permeated in the form of a bubble, so that the oxygen solubility is lowered and the catalyst carbon powder falls off.
탄소 파우더의 입자 크기는 10nm 내지 0.1mm 인 것이 바람직하다. 탄소 파우더 입자 크기가 0.1 mm를 초과하는 경우 10 μm 이상의 공극이 형성되어 산소가 버블 형태로 빠져나가는 문제가 있다.The particle size of the carbon powder is preferably 10 nm to 0.1 mm. When the carbon powder particle size exceeds 0.1 mm, a gap of 10 μm or more is formed, which causes oxygen to escape in a bubble form.
상기 음극의 제조방법은, 탄소 파우더와 PTFE를 비이커에 투입하고 교반하고, 초음파 처리를 실시하여 균일하게 혼합하고, 최대 0.025g/cm2 로 코팅한 이후, 200~400℃에서 90~100 bar의 압력하에서 10분 동안 열처리를 실시하였다. 열처리 온도가 200℃ 미만인 경우, 탄소 파우더와 PTFE의 결합력이 떨어지게 되고, 열처리 온도가 400℃를 초과하는 경우, PTFE가 분해되어 결합력이 저하된다. 압력 또한 상기 범위보다 낮거나 높을 경우 산소 투과도가 문제가 된다.In the manufacturing method of the negative electrode, carbon powder and PTFE are added to a beaker, stirred, uniformly mixed by ultrasonication, and coated with a maximum of 0.025 g / cm 2 , and then 90 to 100 bar at 200 to 400 ° C. Heat treatment was performed for 10 minutes under pressure. When the heat treatment temperature is less than 200 ° C., the bonding force of the carbon powder and the PTFE falls, and when the heat treatment temperature exceeds 400 ° C., the PTFE is decomposed to decrease the bonding force. If the pressure is also lower or higher than the above range, oxygen permeability is a problem.
다음으로, 상기 전기분해조(21)에 전류를 인가하여 양극에서 차아염소산 또는 차아염소산이온을 발생시키고 음극에서 과산화수소를 발생시켜, 차아염소산 또는 차아염소산이온과 과산화수소를 포함하는 전기분해수를 생성한다(S12). 이 단계에서는 양극에서 발생하는 반응은 아래 반응식 1로, 음극에서 발생하는 반응은 아래 반응식 2로 설명할 수 있다.Next, an electric current is applied to the
[반응식 1]Scheme 1
2Cl- → Cl2 + 2e- 2Cl - → Cl 2 + 2e -
Cl2 + H2O → HOCl + H+ + Cl- Cl 2 + H 2 O → HOCl + H + + Cl -
HOCl → OCl - + H+ HOCl → OCl - + H +
[반응식 2]
O2 + 2H+ + 2e- → H 2 O 2 O 2 + 2H + + 2e - → H 2
다음으로, 상기 단계(S12)에서 생성된 전기분해수를 교반기(24)에 공급하고 상기 원수의 나머지 일부와 혼합하고 교반하여 희석액을 제조한다(S13). 상기 희석액에서 전기분해수와 원수는 1:9 내지 2:8의 부피비로 희석되는 것이 바람직하다.Next, the electrolyzed water generated in the step (S12) is supplied to the
전기분해수가 상기 범위보다 많아지게 되면 전기분해 처리 용량이 늘어나게 되기 때문에 경제성이 낮아지고, UV 산화조에서 HOCl 또는 H2O2가 소비되어야 산화력이 높은 Cl 라디칼 또는 OH 라디칼이 생성되어 용존성 COD 제거에 효과적이다. 또한, 상기 희석액에서 과산화수소의 농도는 5 내지 30 mg/L인 것이 바람직하고, 차아염소산의 농도는 10 내지 60mg/L인 것이 바람직하다. 과산화수소와 차아염소산의 농도는 처리될 원수 중의 유기물의 종류 및 농도에 따라 조절할 수 있으며, 이는 전기분해공정을 조절하여 과산화수소와 차아염소산의 농도를 조절할 수 있다. 바람직하게는 처리될 원수 중의 COD 농도와 복합 산화제(과산화수소+차아염소산) 농도는 1:1 이상이 되도록 복합산화제를 UV 산화조에 주입하는 것이 효과적이다. 농도비가 1:1 이하의 경우 COD의 분해율이 낮아진다.If the number of electrolysis is greater than the above range, the electrolytic treatment capacity is increased, so the economic efficiency is lowered. In order to remove the dissolved COD by generating the high oxidizing Cl radical or OH radical when HOCl or H 2 O 2 is consumed in the UV oxidation tank. Effective in In addition, the concentration of hydrogen peroxide in the diluent is preferably 5 to 30 mg / L, hypochlorous acid is preferably 10 to 60 mg / L. The concentration of hydrogen peroxide and hypochlorous acid can be adjusted according to the type and concentration of organic matter in the raw water to be treated, which can control the concentration of hydrogen peroxide and hypochlorous acid by controlling the electrolysis process. Preferably, it is effective to inject the complex oxidizer into the UV oxidizer such that the concentration of COD and the concentration of the complex oxidant (hydrogen peroxide + hypochlorous acid) in the raw water to be treated is 1: 1 or more. If the concentration ratio is less than 1: 1, the decomposition rate of COD is lowered.
마지막으로, 상기 희석액을 UV 산화조(25)로 공급하고, UV 산화조(25) 내에 설치된 UV 램프를 조사하여 OH 라디칼 및 Cl 라디칼을 형성하고, 상기 라디칼들이 원수 중 유기물과 반응하여 고도 산화된다(S14). 이 과정에서 원수 중의 유기물의 농도가 낮아진다.Finally, the diluent is supplied to the
상기 OH 라디칼 및 Cl 라디칼을 형성하는 반응식은 아래 반응식 3 및 4와 같다.Schemes for forming the OH radicals and Cl radicals are the same as in
[반응식 3] - H2O2+UV 반응Scheme 3-H 2 O 2 + UV reaction
UV + H2O2 → 2OH 라디칼UV + H 2 O 2 → 2OH radical
[반응식 4] - HOCl + UV 반응Scheme 4-HOCl + UV reaction
UV + HOCl → OH 라디칼 + Cl 라디칼UV + HOCl → OH radical + Cl radical
이하에서는 실시예를 들어서 본 발명을 상세하게 설명하지만, 이들 실시예에 의해 본 발명의 권리범위가 제한되는 것은 아니다.Hereinafter, the present invention will be described in detail with reference to Examples, but the scope of the present invention is not limited by these Examples.
실시예Example 1 One
염색폐수 종말처리장의 방류수를 준비하였다. 방류수의 pH는 7.2, CODmn은 2.5mg/L로 대부분 용존성 COD이며, 방류수 원수와 0.45 μm 여과지로 여과한 원수를 각각 준비하였다. 방류수 원수와 여과된 원수 모두 유사한 CODmn 농도가 검출되었다. 상기 방류수는 생물학적 처리 후 방류된 원수로서, 생물학적으로 난분해성 유기물을 포함하며, DOC농도는 16.98mg/L이며, Cl-의 농도는 1,95mg/L, SO4 2-의 농도는 10.03mg/L였다. The effluent of the dye wastewater treatment plant was prepared. The pH of the effluent was 7.2 and CODmn was 2.5 mg / L, mostly dissolved COD, and raw effluent and filtered raw water with 0.45 μm filter paper were prepared, respectively. Similar CODmn concentrations were detected for both effluent and filtered raw water. The effluent is raw water discharged after biological treatment, and includes biologically hardly decomposable organic matter, DOC concentration is 16.98 mg / L, Cl − concentration is 1,95 mg / L, and SO 4 2- concentration is 10.03 mg / L.
전기분해조를 준비하고, 이리듐(Ir)-루세늄(Ru)-티타늄(Ti) 산화물을 코팅하여 제조된 양극과, 탄소 파우더(MWCNT)에 PTFE 5wt%를 첨가하여 카본 크로스에 코팅하고 350℃ 이내에서 60분 이내로 열처리하여 제조된 음극을 설치하고, 양이온 교환막(Nafion 117)을 양극실과 음극실 사이에 설치하였다. 1.5 h/L의 유량으로 전기분해조에 증류수 100 ml를 주입하고, NaCl 5 g/L를 주입하고, 0.35A의 인가전류를 전기분해조에 인가하여 전기분해수를 제조하였다. 제조된 전기분해수 중 양극수에서는 HOCl이 잔류염소 기준으로 200 mg/L@Cl2로 생성되었고, 음극수에서는 H2O2가 100 mg/L로 생성되었다.The electrolytic bath was prepared, an anode prepared by coating iridium (Ir) -rucenium (Ru) -titanium (Ti) oxide, and 5 wt% PTFE added to carbon powder (MWCNT) were coated on a carbon cross and coated at 350 ° C. A negative electrode prepared by heat treatment within 60 minutes was installed, and a cation exchange membrane (Nafion 117) was installed between the anode chamber and the cathode chamber. 100 ml of distilled water was injected into the electrolysis tank at a flow rate of 1.5 h / L, 5 g / L of NaCl was injected, and 0.35 A applied current was applied to the electrolysis tank to prepare electrolytic water. HOCl was produced as 200 mg / L @ Cl 2 based on residual chlorine in the cathode water of the prepared electrolyzed water, and H 2 O 2 was produced as 100 mg / L in the cathode water.
UV 산화조는 직경 10cm인 챔버로 준비하고, UV 산화조 내부에 직경이 2.2 cm이고 UV-C 20W인 UV 램프를 설치하였다. UV 산화조에 상기에서 생성된 전기분해수 100ml와 원수 900 mL를 혼합하여 희석한 희석액을 주입하고, UV 산화조 하부에는 교반기(마그네틱 바)를 이용하여 원수와 전기분해수의 희석액을 교반하면서, 시간 경과에 따른 CODmn을 분석하였다(UV/전기분해수). The UV oxidation tank was prepared in a chamber having a diameter of 10 cm, and a UV lamp having a diameter of 2.2 cm and a UV-C 20W was installed inside the UV oxidation tank. Dilute the diluted solution by mixing 100 mL of the electrolyzed water and 900 mL of the raw water generated in the UV oxidizer, and stirring the dilution of the raw water and the electrolyzed water using a stirrer (magnetic bar) at the bottom of the UV oxidizer. CODmn over time was analyzed (UV / electrolyzed water).
비교를 위해, 상기 전기분해수 대신에 38% H2O2를 포함하는 증류수 100 ml와 900 ml의 원수와 혼합하여 별도의 UV 산화조에 주입하였다. 희석액에서 H2O2 농도는 30 mg/L이다. UV 산화조 하부에는 교반기(마그네틱 바)를 이용하여 원수와 전기분해수의 희석액을 교반하면서, 시간 경과에 따른 CODmn을 분석하였다(UV/H2O2). For comparison, instead of the electrolyzed water, 100 ml of distilled water containing 38% H 2 O 2 and 900 ml of raw water were mixed and injected into a separate UV oxidation tank. H 2 O 2 in diluent The concentration is 30 mg / L. Under the UV oxidation tank, CODmn was analyzed over time while stirring the dilutions of raw water and electrolyzed water using a stirrer (magnetic bar) (UV / H 2 O 2 ).
UV 조사강도는 UVC 기준 20W/cm2로 하였으며, UV 챔버 직경은 5cm 이고 중앙에 UV 램브 22mm를 장착하였으며, 챔버는 총 1L로 제작하여 하부에서 마그네틱바를 이용하여 교반하였다. UV irradiation intensity was set to 20W / cm 2 based on UVC, UV chamber diameter was 5cm and UV lamp 22mm was mounted at the center, and the chamber was made with 1L in total and stirred using a magnetic bar at the bottom.
방류수 원수(a)와 0.45 μm 여과지로 여과한 원수(b)에 대하여 UV/전기분해수와 UV/H2O2의 경우의 시간 경과에 CODmn 분석 결과를 도 3에 나타냈다. The CODmn analysis results of the effluent raw water (a) and the raw water (b) filtered with 0.45 μm filter paper over time in the case of UV / electrolyzed water and UV / H 2 O 2 are shown in FIG. 3.
도 3을 보면, H2O2를 단독으로 사용한 경우보다 전기분해수를 이용한 경우가 전기분해수에 포함된 H2O2와 HOCl에 의해 유기물 제거 효과가 더 높은 것을 확인할 수 있다. 여과를 한 원수와 여과하지 않은 원수의 최초 COD 농도가 동일하며, 이는 원수에 포함된 유기물 대부분이 용존성 COD라는 것을 의미한다. Referring to FIG. 3, it can be seen that the use of electrolyzed water is higher than the case of using H 2 O 2 alone by H 2 O 2 and HOCl included in the electrolyzed water. The initial COD concentrations of filtered and unfiltered raw water are the same, which means that most of the organics in the raw water are dissolved COD.
실시예Example 2 2
상기 실시예 1의 실험 조건에서 여과되지 않은 방류수의 시간 경과에 따른 UV/전기분해수와 UV/H2O2의 비색 편차(colorimetric variation)을 분석하고, 그 결과를 도 4에 나타냈다. 비색 편차 분석은 색도를 가진 물의 처리효과를 보기 위한 시험 방법으로서, 정해진 파장에서 흡수되는 양의 척도를 말하며, 파장대별로 흡수되는 물질이 없어지게 되면 흡광도 수치가 낮아지게 된다. 만약 흡광도가 낮으면 흡수되는 색이 없어진 것으로 간주한다.The colorimetric variation of UV / electrolyzed water and UV / H 2 O 2 over time of unfiltered effluent under the experimental conditions of Example 1 was analyzed, and the results are shown in FIG. 4. Colorimetric deviation analysis is a test method to see the treatment effect of water with chromaticity. It is a measure of the amount absorbed at a predetermined wavelength, and the absorbance value is lowered when no substance is absorbed for each wavelength band. If the absorbance is low, the absorbed color is considered lost.
도 4를 보면, 방류수에 대한 유기물 제거 효율에서 UV/전기분해수가 훨씬 효과적임을 간접적으로 확인할 수 있다. 도 4b에서 원수(0 min)일 때와 대비하여 시간 경과시 흡광도가 낮아지고, 도 4a와 대비하여도 더 낮게 측정되기 때문에, 색도를 가지고 있는 유기물이 분해된 것으로 판단할 수 있다.4, it can be indirectly confirmed that the UV / electrolyzed water is much more effective in the organic matter removal efficiency for the effluent. In FIG. 4B, since the absorbance decreases with time as compared to when raw water (0 min) is measured, and even lower than that of FIG. 4A, it may be determined that the organic material having chromaticity is decomposed.
실시예Example 3 3
상기 실시예 1의 실험 조건에서, UV/H2O2 조건은, H2O2 농도가 100 mg/L가 되도록 H2O2를 증류수 100 mL에 희석하고, 원수 900 mL와 혼합(최종 H2O2 농도 10 mg/L)하여 UV 산화조에 주입하고, UV/전기분해수 조건은 전기분해조의 음극에서 발생된 음극수 100 mL만 원수 900 mL와 혼합하여 희석액 중의 H2O2 농도가 10 mg/L가 되도록 하여 UV 산화조에 주입하였다. 방류수 원수(a)와 0.45 μm 여과지로 여과한 원수(b)에 대하여 UV/전기분해수(음극수)와 UV/H2O2의 경우의 시간 경과에 CODmn 분석 결과를 도 5에 나타냈다. 도 5를 보면, UV/H2O2와 UV/전기분해수가 거의 유사한 유기물 제거 효율을 나타내며, 이는 약품으로 주입된 H2O2와 전기분해에 의해 생성된 H2O2의 성능이 거의 동일하다는 것을 보여준다. In the experimental conditions of Example 1, UV / H 2 O 2 conditions, H 2 O 2 Dilute H 2 O 2 to 100 mL of distilled water so that the concentration is 100 mg / L, and mix with 900 mL of raw water (final H 2 O 2 Concentration of 10 mg / L) and injected into the UV oxidation tank. Under UV / electrolysis water conditions, only 100 mL of the cathode water generated at the cathode of the electrolysis tank was mixed with 900 mL of raw water, so that the concentration of H 2 O 2 in the diluent was 10 mg / L. It was injected into the UV oxidation bath to The CODmn analysis results are shown in FIG. 5 over time in the case of UV / electrolyzed water (cathode water) and UV / H 2 O 2 with respect to effluent raw water (a) and raw water (b) filtered with 0.45 μm filter paper. Referring to FIG. 5, UV / H 2 O 2 and the number of UV / electrolysis refers to substantially similar organic removal efficiency, which is substantially the same efficiency of the H 2 O 2 generated by the H 2 O 2 and the electrolytic injection with drug Shows that
이상으로 본 발명의 특정한 부분을 상세히 기술하였는바, 당업계의 통상의 지식을 가진 자에게 있어서 이러한 구체적인 기술은 단지 바람직한 구현예일 뿐이며, 이에 본 발명의 범위가 제한되는 것이 아닌 점은 명백하다. 따라서, 본 발명의 실질적인 범위는 첨부된 청구항과 그의 등가물에 의하여 정의된다고 할 것이다.Having described the specific part of the present invention in detail, it is apparent to those skilled in the art that such a specific technology is only a preferred embodiment, and the scope of the present invention is not limited thereto. Thus, the substantial scope of the present invention will be defined by the appended claims and equivalents thereof.
Claims (5)
상기 전기분해조에 전류를 인가하여 양극에서 차아염소산 또는 차아염소산이온을 발생시키고 음극에서 과산화수소를 발생시켜 차아염소산 또는 차아염소산이온과 과산화수소를 포함하는 전기분해수를 생성하는 단계;
상기 생성된 전기분해수를 상기 원수의 나머지 일부와 혼합하여 희석액을 제조하는 단계; 및
상기 희석액을 UV 산화조로 공급하고 UV 램프를 조사하여 OH 라디칼 및 Cl 라디칼을 형성하여 원수 내 유기물의 고도 산화를 실시하는 단계;를 포함하고,
상기 희석액에서 전기분해수와 원수는 1:9의 부피비로 희석되고, 과산화수소의 농도는 5 내지 30 mg/L이고 차아염소산의 농도는 10 내지 60mg/L이고,
상기 처리될 원수의 COD 농도와, 과산화수소 및 차아염소산의 혼합농도의 농도비는 1:1 이상인 것 특징으로 하는, 원수 내 유기물의 고도 산화 방법.Supplying some of the raw water to be treated to the diaphragm type electrolysis tank;
Generating an electrolytic water including hypochlorous acid or hypochlorite ions and hydrogen peroxide by applying a current to the electrolysis tank to generate hypochlorous acid or hypochlorite ions at the positive electrode and hydrogen peroxide at the negative electrode;
Preparing a dilution solution by mixing the generated electrolyzed water with the remaining part of the raw water; And
And supplying the diluent to a UV oxidation tank and irradiating a UV lamp to form OH radicals and Cl radicals to perform high oxidation of organic matter in raw water.
In the diluent, the electrolyzed water and raw water are diluted in a volume ratio of 1: 9, the concentration of hydrogen peroxide is 5 to 30 mg / L and the concentration of hypochlorous acid is 10 to 60 mg / L,
The concentration ratio of the COD concentration of the raw water to be treated and the mixed concentration of hydrogen peroxide and hypochlorous acid is 1: 1 or more, the high oxidation method of organic matter in raw water.
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Cited By (2)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| CN113371794A (en) * | 2020-11-23 | 2021-09-10 | 南昌航空大学 | Method for electrochemical high-valued recovery of trivalent antimony in wastewater by using palladium-modified carbon cloth |
| WO2023090832A1 (en) * | 2021-11-18 | 2023-05-25 | (주) 테크윈 | Apparatus and method for treating wastewater containing non-degradable organic materials |
Citations (4)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| KR20150028288A (en) * | 2012-06-08 | 2015-03-13 | 텐난트 컴파니 | Apparatus and method for generating oxidatively and thermally-enhanced treatment liquids |
| KR20170051440A (en) * | 2014-09-12 | 2017-05-11 | 코베스트로 도이칠란트 아게 | Oxygen-consuming electrode and method for producing same |
| JP2017206773A (en) * | 2012-06-12 | 2017-11-24 | アクアハイドレックス プロプライエタリー リミテッドＡｑｕａｈｙｄｒｅｘ Ｐｔｙ Ｌｔｄ | Gas permeable electrode and method of manufacturing |
| KR101910636B1 (en) * | 2017-12-19 | 2018-10-24 | (주) 테크로스 | Device for producing hydrogen peroxide using electrolysis |
-
2018
- 2018-10-23 KR KR1020180126687A patent/KR102013864B1/en active IP Right Grant
Patent Citations (4)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| KR20150028288A (en) * | 2012-06-08 | 2015-03-13 | 텐난트 컴파니 | Apparatus and method for generating oxidatively and thermally-enhanced treatment liquids |
| JP2017206773A (en) * | 2012-06-12 | 2017-11-24 | アクアハイドレックス プロプライエタリー リミテッドＡｑｕａｈｙｄｒｅｘ Ｐｔｙ Ｌｔｄ | Gas permeable electrode and method of manufacturing |
| KR20170051440A (en) * | 2014-09-12 | 2017-05-11 | 코베스트로 도이칠란트 아게 | Oxygen-consuming electrode and method for producing same |
| KR101910636B1 (en) * | 2017-12-19 | 2018-10-24 | (주) 테크로스 | Device for producing hydrogen peroxide using electrolysis |
Cited By (3)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| CN113371794A (en) * | 2020-11-23 | 2021-09-10 | 南昌航空大学 | Method for electrochemical high-valued recovery of trivalent antimony in wastewater by using palladium-modified carbon cloth |
| CN113371794B (en) * | 2020-11-23 | 2022-05-17 | 南昌航空大学 | Method for electrochemical high-valued recovery of trivalent antimony in wastewater by using palladium-modified carbon cloth |
| WO2023090832A1 (en) * | 2021-11-18 | 2023-05-25 | (주) 테크윈 | Apparatus and method for treating wastewater containing non-degradable organic materials |
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