KR20100019843A - Method and apparatus for cleaning water - Google Patents
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Abstract
Description
본 발명은 물을 정화하기 위한 방법 및 시스템에 관한 것으로, 보다 구체적으로는, 유기물을 제거 공정, 소독 공정, 필요시 탈염 공정을 일체로 하여 오염된 물질의 성분 또는 무기염이 다량으로 포함된 물을 정화하기 위한 방법 및 시스템에 관한 것이다.The present invention relates to a method and a system for purifying water, and more particularly, water containing a large amount of components or inorganic salts of contaminated materials by integrating an organic material removal process, a disinfection process, and a desalination process if necessary. It relates to a method and a system for purifying.
일반적으로 해수, 짠물, 생활 용수, 공업 용수 및 재이용 목적의 하수 등에는 오염된 물질의 성분 또는 무기염이 물에 포함되어 있다. 이러한 오염된 물질의 성분 또는 무기염이 포함된 물을 정화하도록 수처리용 정화 장치가 개발되어 왔다.In general, seawater, salty water, domestic water, industrial water, and sewage for reuse purposes include components of contaminated substances or inorganic salts in the water. Purification devices for water treatment have been developed to purify water containing components of such contaminated substances or inorganic salts.
일반적으로 수처리용 정화 장치라 함은 오염된 물에 포함되어 사람의 몸에 해로운 냄새 성분, 유기물 등을 제거하고, 미생물, 박테리아와 같은 균을 소독하며, 무기이온을 제거로 탈염 하는 등, 오염된 물로부터 사람에게 안전한 물을 제공하도록 오염된 물을 정화시키기 위한 장치를 총칭한다.In general, a water treatment purifier is included in contaminated water to remove odors and organic substances that are harmful to a human body, to disinfect bacteria such as microorganisms and bacteria, and to decontaminate by removing inorganic ions. General term for a device for purifying contaminated water to provide safe water for humans from water.
상기 물을 정화하기 위한 정화 장치로는 다음과 같은 예가 있다. 유기물을 제거하기 위한 활성탄 여과기는, 오염된 물에 포함된 유기물을 활성탄에 흡착시킨 후 포화되면 활성탄을 여과기로부터 분리하여 폐기 처리하거나 유기물이 흡착된 활성탄을 전문 업체에 위탁하여 처리하여 재생시켜 재사용하는 등, 시간이 많이 소비되는 번거로운 과정을 통해 유기물을 제거해야 하는 문제점이 있었다.Examples of the purification device for purifying the water include the following. Activated charcoal filter for removing organic matter is to remove organic carbon contained in contaminated water on activated carbon and then, when saturated, remove activated carbon from filter or dispose of it, or consign organic carbon adsorbed to specialized companies for treatment and recycling. Etc., there was a problem in that organic matter was removed through a time-consuming and cumbersome process.
반면, 미생물, 박테리아 등을 소독 목적으로는, 오염된 물에 NaOCl을 간헐적으로 주입함으로써 오염된 물을 소독하는 방법을 사용하고 있다. 이러한 방법은 자동적으로 이루어지는 것이 아닌 사람을 통해 부정확한 양의 약품을 주입해야 하므로 원활한 소독이 이루어지지 못한 문제점이 있었다.On the other hand, for the purpose of disinfecting microorganisms, bacteria, etc., a method of disinfecting contaminated water is used by intermittently injecting NaOCl into the contaminated water. This method has a problem that smooth disinfection was not made because the inaccurate amount of the drug must be injected through a person, not automatically.
아울러, 탈염을 위한 방법에는, 이온교환수지 등을 이용하여 수중 무기이온을 제거하게 되는데, 이온교환 수지가 무기이온으로 포화 되도록 한 후 염산, 가성소다 등과 같은 재생 약품을 이용하여 재생하게 된다. 이와 같이, 탈염 장치는, 염산, 가성소다 등과 같이 비환경적인 약품을 사용해야 하는 문제점이 있었다.In addition, the method for desalting is to remove the inorganic ions in the water by using an ion exchange resin, etc., after the ion exchange resin is saturated with the inorganic ions is regenerated using a regeneration chemical such as hydrochloric acid, caustic soda. As such, the desalination apparatus has a problem in that non-environmental chemicals such as hydrochloric acid, caustic soda, etc. must be used.
이와 같이 종래의 정화 기술은, 유생물을 제거하는 공정, 미생물 균을 소독하는 소독 공정, 탈염 공정마다 위와 같은 개별적인 문제점이 있을 뿐만 아니라 각 공정 방법이 상이한 까닭으로 개별적인 정화 장치를 통해 수행하고 있고 있어 시간, 인력, 설비 비용의 증가 등, 비효율적으로 수행되고 있는 문제점이 있었다.As described above, the conventional purification technology is not only having individual problems as described above for each process of eliminating organisms, disinfecting microorganisms, and desalting processes, but also being performed through individual purification apparatus because each process method is different. There is a problem that is being performed inefficiently, such as increase in manpower, equipment cost.
본 발명은 상기와 같은 종래의 문제점을 해결하기 위하여 안출된 것으로서, 유기물을 제거하는 공정, 소독 공정, 탈염 공정을 일체의 장치에서 수행되고, 자동으로 수행됨으로써 공정 효율을 향상시킬 수 있는 물을 정화하기 위한 방법 및 시스템을 제공하는 것을 목적으로 한다.The present invention has been made in order to solve the above-mentioned conventional problems, the process of removing organic matter, disinfection process, desalination process is carried out in a single device, and automatically performed to purify water that can improve the process efficiency It is an object of the present invention to provide a method and system.
또한, 본 발명은 탄소 전극에 유기물을 흡착시켜 전기 분해하여 유기물을 제거하는 물을 정화하기 위한 방법 및 시스템을 제공하는 것을 다른 목적으로 한다.It is another object of the present invention to provide a method and system for purifying water which adsorbs organic matter on a carbon electrode to electrolyze to remove organic matter.
또한, 본 발명은 전기 분해용 비활성 탄소 전극을 이용하여 하이포아염소산(HOCL)을 생성하여 미생물, 박테리아와 같은 균을 소독하는 물을 정화하기 위한 방법 및 시스템을 제공하는 것을 또 다른 목적으로 한다.It is another object of the present invention to provide a method and system for purifying water for disinfecting bacteria such as microorganisms and bacteria by generating hypochlorous acid (HOCL) using an inert carbon electrode for electrolysis.
또한, 본 발명은 전기 흡착 원리를 이용하여 무기이온을 제거하는 물을 정화하기 위한 방법 및 시스템을 제공하는 것을 또 다른 목적으로 한다.It is another object of the present invention to provide a method and system for purifying water for removing inorganic ions using the electrosorption principle.
상기한 바와 같은 본 발명의 목적을 달성하고, 후술하는 본 발명의 특징적인 기능을 수행하기 위한, 본 발명의 특징적 구성은 다음과 같다.In order to achieve the object of the present invention as described above, and to perform the characteristic functions of the present invention described below, the characteristic configuration of the present invention is as follows.
본 발명의 일 태양에 따르면, 유기물의 제거, 소독 및 탈염 공정을 일체로 하여 물을 정화하기 위한 방법으로서, (a) 제1 탄소 전극에 상기 유기물을 흡착시킨 후, 적정 전압을 인가하여 NaCl을 이용하여 HCIO을 생성하는 전기분해에 의해 상기 흡착된 유기물을 제거하는 유기물의 제거 공정 단계, (b) 상기 NaCl을 이용하 여 전압이 인가된 제2 탄소 전극(+)이 전기분해 작용으로 HCIO을 생성하여 상기 물을 소독하는 소독 공정 단계, (c) 제3 탄소 전극(+)에 적정 전압을 인가하여 상기 물에 포함된 무기이온을 전기 흡착 원리를 이용하여 상기 탄소 전극(+)에 흡착시켜 제거하는 탈염 공정 단계, 및 (d) 상기 (a), (b), (c) 단계 중 적어도 하나 이상의 단계를 수행하여 정화된 물을 정수 저장조부에 저장하는 단계를 포함하는 방법이 제공된다.According to one aspect of the present invention, a method for purifying water by integrally removing, disinfecting and desalting organic materials, comprising: (a) adsorbing the organic material to a first carbon electrode, and then applying NaCl to a suitable voltage; A step of removing an organic material to remove the adsorbed organic material by electrolysis to generate HCIO using (b) a second carbon electrode (+) to which voltage is applied using NaCl to generate HCIO by electrolysis; Disinfection process step of disinfecting the water by (c) applying an appropriate voltage to the third carbon electrode (+) to remove the inorganic ions contained in the water by adsorbing on the carbon electrode (+) using the electrosorption principle Desalting process step, and (d) performing the at least one or more of the steps (a), (b), (c) is provided a method comprising the step of storing the purified water in the purified water reservoir.
또한, 본 발명의 다른 일 태양에 따르면, 유기물의 제거, 소독 및 탈염 공정을 일체로 하여 물을 정화하는 정화 장치로서, 제1 탄소 전극에 상기 유기물을 흡착시킨 후, 적정 전압을 인가하여 NaCl을 이용하여 HCIO을 생성하는 전기분해에 의해 상기 흡착된 유기물을 제거하는 유기물 제거 반응조부, 상기 NaCl을 이용하여 전압이 인가된 제2 탄소 전극이 전기분해 작용으로 HCIO을 생성하여 상기 물을 소독하는 물 소독 반응조부, 제3 탄소 전극(+)에 적정 전압을 인가하여 상기 물에 포함된 무기이온을 전기 흡착 원리를 이용하여 상기 탄소 전극(+)에 흡착시켜 제거하는 물 탈염 반응조부, 및 상기 유기물 제거, 소독 및 탈염 기능 중 적어도 하나 이상을 수행하여 정화된 물을 저장하는 정수 저장조부를 포함하는 정화 장치가 제공된다.According to another aspect of the present invention, there is provided a purifying apparatus for purifying water by integrally removing, disinfecting and desalting organic materials, wherein the organic matter is adsorbed on a first carbon electrode, and then NaCl is applied by applying an appropriate voltage. Organic material removal reaction unit for removing the adsorbed organic matter by the electrolysis to generate HCIO by using, the second carbon electrode to which the voltage is applied using the NaCl to generate HCIO by electrolysis to disinfect the water Disinfection reaction tank unit, water desalination reaction tank unit to remove the inorganic ions contained in the water by adsorbing to the carbon electrode (+) by using an electrosorption principle by applying an appropriate voltage to the third carbon electrode (+), and the organic material Provided is a purification apparatus including a purified water storage unit configured to perform at least one or more of removal, disinfection, and desalination functions to store purified water.
본 발명에 따르면, 유기물을 흡착, 제거 공정, 물을 소독하는 공정 및 탈염하는 공정을 하나의 반응조에서 자동으로 동시에 수행할 수 있어 시간 단축, 인건비 절감, 공정의 정확성 등이 향상되는 것과 같이 궁극적으로 공정 전반에 걸쳐 공 정 효율이 향상되는 효과를 얻을 수 있다.According to the present invention, the process of adsorbing, removing organic matter, disinfecting water, and desalting can be simultaneously performed automatically in one reactor, thereby reducing time, reducing labor costs, and improving process accuracy. The efficiency of the process can be improved throughout the process.
보다 구체적으로는, 활성 탄소 전극에 유기물을 흡착시켜 HCIO을 생성하는 전기 분해를 통해 흡착된 유기물을 자동으로 분리시켜 제거하는 효과를 얻을 수 있다.More specifically, it is possible to obtain an effect of automatically separating and removing the adsorbed organic material through the electrolysis that adsorbs the organic material to the activated carbon electrode to generate HCIO.
또한, 비활성 탄소 전극이 전기 분해 작용하는 원리를 이용하여 HCIO을 생성함으로써 HCIO에 의해 약품 사용없이 물을 자동으로 탁월하게 소독하는 효과를 얻을 수 있다.In addition, by generating the HCIO using the principle of the electrolytic action of the inert carbon electrode, it is possible to obtain the effect of automatically disinfecting the water automatically without using the chemical by the HCIO.
또한, 활성 탄소 전극에 의한 전기 흡착 원리를 이용하여 약품 사용없이 물에 포함된 무기 이온을 자동으로 제거하는 효과를 얻을 수 있다.In addition, it is possible to obtain an effect of automatically removing the inorganic ions contained in the water without the use of chemicals by using the electrosorption principle by the activated carbon electrode.
후술하는 본 발명에 대한 상세한 설명은, 본 발명이 실시될 수 있는 특정 실시예를 예시로서 도시하는 첨부 도면을 참조한다. 이들 실시예는 당업자가 본 발명을 실시할 수 있기에 충분하도록 상세히 설명된다. 본 발명의 다양한 실시예는 서로 다르지만 상호 배타적일 필요는 없음이 이해되어야 한다. 예를 들어, 여기에 기재되어 있는 특정 형상, 구조 및 특성은 일 실시예에 관련하여 본 발명의 정신 및 범위를 벗어나지 않으면서 다른 실시예로 구현될 수 있다. 또한, 각각의 개시된 실시예 내의 개별 구성요소의 위치 또는 배치는 본 발명의 정신 및 범위를 벗어나지 않으면서 변경될 수 있음이 이해되어야 한다. 따라서, 후술하는 상세한 설명은 한정적인 의미로서 취하려는 것이 아니며, 본 발명의 범위는, 적절하게 설명된다면, 그 청구항들이 주장하는 것과 균등한 모든 범위와 더불어 첨부된 청구항에 의해서만 한정된다. 도면에서 유사한 참조부호는 여러 측면에 걸쳐서 동일하거나 유사한 기능을 지칭한다.DETAILED DESCRIPTION The following detailed description of the invention refers to the accompanying drawings that show, by way of illustration, specific embodiments in which the invention may be practiced. These embodiments are described in sufficient detail to enable those skilled in the art to practice the invention. It should be understood that the various embodiments of the present invention are different but need not be mutually exclusive. For example, certain shapes, structures, and characteristics described herein may be embodied in other embodiments without departing from the spirit and scope of the invention with respect to one embodiment. It is also to be understood that the position or arrangement of the individual components within each disclosed embodiment may be varied without departing from the spirit and scope of the invention. The following detailed description, therefore, is not to be taken in a limiting sense, and the scope of the present invention, if properly described, is defined only by the appended claims, along with the full range of equivalents to which such claims are entitled. Like reference numerals in the drawings refer to the same or similar functions throughout the several aspects.
이하, 본 발명이 속하는 기술분야에서 통상의 지식을 가진 자가 본 발명을 용이하게 실시할 수 있도록 하기 위하여, 본 발명의 바람직한 실시예들에 관하여 첨부된 도면을 참조하여 상세히 설명하기로 한다.Hereinafter, preferred embodiments of the present invention will be described in detail with reference to the accompanying drawings so that those skilled in the art can easily implement the present invention.
[본 발명의 바람직한 실시예][Preferred Embodiments of the Invention]
이하의 본 명세서에 걸쳐 기술될 물이라 함은, 해수, 짠물, 생활 용수, 공업 용수 및 재이용 목적의 하수 등에서 배출되는 오염된 물질의 성분(예: 유기물, 미생물, 박테리아 등.) 또는 무기염이 포함된 물을 함축하는 것으로 이해되어야 함을 밝혀둔다.As will be described throughout this specification, water refers to components of contaminated substances (e.g. organics, microorganisms, bacteria, etc.) or inorganic salts released from seawater, salty water, domestic water, industrial water and sewage for reuse purposes. Note that it should be understood to imply water included.
정화 장치(100)의 구성Configuration of
도 1은 본 발명의 일 실시예에 따른 물을 정화하기 위한 장치(100)를 나타낸 도면이다.1 is a diagram illustrating an
도 1을 참조하면, 본 발명의 일 실시예에 따른 물을 정화하기 위한 장치(100)는, NaCl 저장조부(110), 제1 웨이밸브부(120), 반응조부(130), 전원부(140), 제2 웨이밸브부(150), 배수조부(160) 및 정수 저장조부(170) 등을 포함할 수 있다.Referring to FIG. 1, the
먼저, 본 발명의 NcCl 저장조부(110)는 유기물 제거, 미생물, 박테리아와 같은 균을 소독하는데 필요한 NaCl을 저장하는 기능을 수행한다. 이때, NaCl은 3-4 % 농도로 유지하여 저장하는 것이 바람직하다.First, the
본 발명의 제1 웨이밸브부(120)는 외부로부터 물이 유입될 경우 이후에 설명될 반응조(130)로 물을 직접적으로 공급하는 기능을 수행하거나 외부로부터 유입되는 NaCl을 NaCl 저장조부(110)로 공급하는 기능을 수행할 수 있다.The first
본 발명의 반응조부(130)는 제1 웨이밸브부(120)로부터 공급받는 물에 대하여 유기물을 제거하는 공정, 소독하는 공정, 탈염 공정 중 적어도 하나 이상의 공정을 수행하는 역할을 한다. 이를 위해, 반응조부(130)는 유기물을 제거 하도록 양전극으로 활성 탄소 전극과 음전극으로 금속 전극을 적어도 하나 이상을 포함한다. 따라서, 반응조부(130)는 활성 탄소 전극과 금속 전극을 이용하여 유입되는 물에 포함된 유기물을 흡착한 뒤, 유입되는 NaCl을 통해 전기분해 하여 하이포아염소산(HOCL)을 생성함으로써 흡착된 유기물 등을 분리하여 제거할 수 있게 된다.
또한, 본 발명의 반응조부(130)는 물에 대하여 소독 공정을 수행하도록 양전극으로 비활성 탄소 전극과 음전극으로 금속 전극을 하나 이상 구비하여 유입되는 물에 대하여 NaCl을 통해 전기분해 하여 소독 작용(살균 작용)을 활발하게 하는 HOCL을 생성함으로써 물에 대하여 소독을 할 수 있게 되는 것이다.In addition, the
또한, 본 발명의 반응조부(130)는 유입되는 물에 대하여 탈염 공정을 수행하도록 양전극으로 활성 탄소 전극과 음전극으로 금속 전극을 하나 이상 구비하여, 상기 활성 탄소 전극에 의한 전기 흡착 원리를 이용하여 물에 포함된 무기 이온을 제거함으로써 탈염을 할 수 있게 된다.In addition, the
한편, 물에 대하여 유기물을 제거하는 공정, 소독하는 공정, 탈염 공정 중 적어도 하나 이상의 공정을 수행하는 반응조부(130)에 대한 구조 및 기능에 대하여 보다 상세한 설명은 도 2를 참조하여 후술하기로 한다.On the other hand, the structure and function of the
본 발명의 전원부(140)는 유기물을 제거하는 공정, 소독하는 공정, 탈염 공정에 따라 구비되는 비활성 또는 활성 탄소 전극에 적정 양 전압을 인가하고, 금속 전극에 적정 음 전압을 인가하여 활성 또는 비활성 탄소 전극이 유입되는 물을 대상으로 NaCl을 통해 전기 분해 또는 전기 흡착을 하도록 도와주게 된다. 전원부(140)가 적정 양 전압 또는 음 전압을 인가하는 방법은 이후의 도 3을 통하여 보다 상세히 설명하기로 한다.The power supply unit 140 of the present invention applies an appropriate positive voltage to an inert or activated carbon electrode provided according to a process of removing organic matter, disinfecting, and desalting, and applies an appropriate negative voltage to a metal electrode to activate or inactivate carbon. The electrode helps to electrolyze or electrosorb through NaCl to the incoming water. The method of applying the appropriate positive voltage or the negative voltage by the power supply unit 140 will be described in more detail later with reference to FIG. 3.
본 발명의 제2 웨이밸브부(150)는 유기물 제거/ 탈염용 반응조부(130)로부터 배출되는 제거된 유기물을 포함한 물 및 제거된 무기 이온을 포함한 물을 이후에 설명될 배수조부(160)로 보내는 기능을 수행하거나 소독용 반응조부(150)로부터 배출되는 소독된 물 및 유기물 제거/ 탈염용 반응조부(130)로부터 배출되는 정화된 물을 이후에 설명될 정수 저장조부(170)로 보내는 기능을 수행할 수도 있다.The second
본 발명의 배수조부(160)는 제거된 유기물을 포함한 물 및 제거된 무기 이온을 포함한 물을 저장하는 기능을 수행한다. 다시 말해, 유기물 제거/ 탈염용 반응조부(130)에 의해 배출된 처리 수를 임시 저장하여 하수 처리장으로 보낼 수 있게 된다.
본 발명의 정수 저장조부(170)는 소독용 반응조부(150)에 의해 배출된 소독된 물 및 유기물 제거/ 탈염용 반응조부(130)로부터 배출되는 정화된 물을 저장하는 기능을 수행한다.The purified water storage unit 170 of the present invention performs the function of storing the sterilized water discharged by the
반응조부(130)의Of
도 2는 본 발명의 일 실시예에 따른 반응조부(130)에 의해 수행되는 유기물의 제거 공정, 소독 공정, 탈염 공정을 보다 상세히 설명하기 위한 도면이다.2 is a view for explaining in more detail the removal process, disinfection process, desalination process of the organic matter performed by the
도 2를 참조하면, 본 발명의 일 실시예에 따른 반응조부(130)는 전원부(140)에서 공급하는 양 전압이 인가되는 제1 집전체(135), 음 전압이 인가되는 제2 집전체(136), 제1 집전체(135)의 양면에 형성되는 탄소 전극(131, 132) 및 제2 집전체(136)의 양면에 형성되는 금속 전극(133, 134) 등을 포함할 수 있다.2, the
본 발명의 제1 집전체(135)는 도전성 물질로 이루어지며, 전원부(140)로부터 양 전압을 공급받아 양면에 형성된 탄소 전극에 양 전압(+)을 인가하는 기능을 수행한다. 본 발명의 제2 집전체(136)는 제1 집전체(135)와 동일 물질로 이루어지며, 전원부(140)로부터 음 전압을 공급받아 양면에 형성된 금속 전극에 음 전압(-)을 인가하는 기능을 수행한다.The first
본 발명의 탄소 전극(131, 132)은 양 전압이 인가되어 유입되는 물에 대하여 전기 분해 또는 전기 흡착의 기능을 수행하도록 활성 탄소 전극(제1 탄소 전극, 제3 탄소 전극)이거나 비활성 탄소 전극(제2 탄소 전극)이고, 금속 전극(133, 134)은 전도성이 좋은 일반적인 금속으로 이루어져 탄소 전극(+)에 대응하여 음 전극으로의 기능을 수행할 수 있다. 이러한 탄소 전극(131, 132)은 물에 대한 유기물의 제거 공정, 미생물, 박테리아와 같은 균을 소독하는 소독 공정, 탈염 공정을 각기 수행하도록 한다. 즉, 금속 전극(-)에 대응되는 유기물의 제거 공정용 제1 탄소 전극(+), 금속 전극(-)에 대응되는 소독 공정용 제2 탄소 전극(+), 금속 전극에 대응되는 탈염 공정용 제3 탄소 전극(+)은 각각 다수 개로 형성될 수 있으나, 본 실시 예에서는 편의상 하나의 부호 132의 탄소 전극(+)과 상기 탄소 전극(+)과 대응되는 부호 133의 금속 전극(-)을 통하여 각 공정의 기능을 설명하기로 하나, 실제 전극은 각 공정마다 하나 이상으로 각기 구성된다.The
먼저, 부호 132의 탄소 전극(+)과 부호 133의 금속 전극(-)이 유기물의 제거 공정에 이용될 경우에 대하여 설명한다. 유기물이 포함된 물이 탄소 전극(132, +)과 금속 전극(133, -)의 사이로 유입되어 흐르면, 탄소 전극(132, +)에는 활성 탄소가 유기물을 흡착하는 포화 효과로 인하여 유기물만 흡착하게 되고, 금속 전극(133, -)에는 유기물이 흡착되지 않게 된다.First, the case where the carbon electrode (+) of 132 and the metal electrode (-) of 133 is used for the removal process of organic substance is demonstrated. When water containing organic matter flows in between the
이후, 유기물이 포화 된 탄소 전극(132, +)에는 전원부(140)로부터 집전체(135)를 통하여 직류 적정 전압이 인가된다. 이때, 인가되는 적정 전압은 1.4 이상의 전압일 경우에 전기 분해가 효과적으로 이루어질 수 있다. 또한, 유기물이 포화 된 탄소 전극(132, +)에는 NaCl 저장조(110)로부터 NaCl이 전극(132, 133) 사이로 유입되면, 전기 분해의 작용이 발생하게 된다. 이때, 유입되는 NaCl의 농도가 3-4 %에서의 전기 분해 작용을 발생시키는 전극(132, 133) 반응은 식 1과 같다.Subsequently, a DC proper voltage is applied to the
(식 1)(Equation 1)
수용액 : NaCl ---> Na+ + Cl-Aqueous solution: NaCl ---> Na + + Cl-
H2O ---> H+ + OH- H2O ---> H + + OH-
양극 반응 : 2Cl- ― 2e- ---> Cl2Anode Reaction: 2Cl--2e- ---> Cl2
4OH- ― 4e- ---> O2 + 2H2O 4OH--4e- ---> O2 + 2H2O
Cl2 + H2O ---> HCL + HClO Cl2 + H2O ---> HCL + HClO
음극 반응 : 2H+ + 2e- ---> H2Cathode Reaction: 2H + + 2e- ---> H2
2Na+ + 2e- ---> 2Na 2Na + + 2e- ---> 2Na
2Na+ + 2H20 ---> 2NaOH + H2 2Na + + 2H20 ---> 2NaOH + H2
전체 반응 : 2NaCl + 3H2O ---> NaClO + NaCl + 2H2O + H2Total reaction: 2NaCl + 3H2O ---> NaClO + NaCl + 2H2O + H2
식 1에서와 같이, 전기 분해 작용이 발생되는 전극(132, 133) 반응에 의하여 탄소 전극(132, +)은 하이포아염소산(HCIO)을 생성함으로써 하이포아염소산에 의해 전극에 흡착된 유기물이 분해되어 제거될 수 있게 되는 것이다.As in
다음으로, 부호 132의 탄소 전극(+)과 부호 133의 금속 전극(-)이 물 소독 공정에 이용될 경우에 대하여 설명한다. 소독용 물이 탄소 전극(132, +)과 금속 전극(133, -)의 사이로 유입되어 흐르면, 탄소 전극(132, +)에는 비활성 탄소의 효과로 인하여 흡착 작용보다는 NaCl을 통해 전기 분해 작용을 수행하여 하이포아염소산을 생성함으로써 미생물, 박테리아 등에 대하여 원활하게 소독을 할 수 있게 되는 것이다. 이러한 하이포아염소산이 생성되기까지의 과정과 전극 반응은 앞서 설명한 식 1과 동일하므로 생략한다. 다만, 유기물 제거용 탄소 전극 및 소독용 탄소 전극(132, +)에는 각기 전압이 인가되어 하나의 공정만이 수행될 수 있고, 동시에 두 공정이 수행될 수도 있다.Next, the case where the carbon electrode (+) of 132 and the metal electrode (-) of 133 are used for the water disinfection step will be described. When disinfectant water flows in between the
여기서, 본 발명의 NaCl은 농도가 3-4 %로 유지될 경우에 유기물의 제거, 소독 효과가 매우 뛰어나나, 농도가 그 이상일 경우에는 식 2와 같은 전극 반응이 발생되어 하이포아염소산을 생성하지 않을 수도 있으므로 NaCl의 농도를 3-4 %로 유지하여 주는 것이 매우 중요함을 알 수 있다.Here, NaCl of the present invention is very effective in removing and disinfecting organic matters when the concentration is maintained at 3-4%, but when the concentration is higher than that, an electrode reaction as shown in Equation 2 is generated to produce hypochlorous acid. Since it may not be possible to maintain the concentration of NaCl 3-4% it can be seen that it is very important.
(식 2)(Equation 2)
수용액 : NaCl ---> Na+ + Cl-Aqueous solution: NaCl ---> Na + + Cl-
H2O ---> H+ + OH- H2O ---> H + + OH-
양극 반응 : 2Cl- ― 2e- ---> Cl2Anode Reaction: 2Cl--2e- ---> Cl2
음극 반응 : 2H+ + 2e- ---> H2Cathode Reaction: 2H + + 2e- ---> H2
전체 반응 : 2NaCl + 2H2O ---> Cl2 + 2NaOH + H2Total reaction: 2NaCl + 2H2O ---> Cl2 + 2NaOH + H2
마지막으로, 부호 132의 탄소 전극(+)과 부호 133의 금속 전극(-)이 탈염 공정에 이용될 경우에 대하여 설명한다. 탈염용 물이 탄소 전극(132, +)과 금속 전극(133, -)의 사이로 유입되어 흐르면, 탄소 전극(132, +)에는 전원부(140)로부터 집전체(135)를 통하여 0.8 내지 2.0 V의 직류 적정 전압이 인가된다. 따라서, 탄소 전극(132, +)은 활성 탄소의 작용으로 인하여 탈염에 관계된 무기 이온을 흡착하는 포화 현상이 발생되는 전기 흡착 작용을 수행할 수 있게 되는 것이다. 이로 인하여 탄소 전극(132, +)에는 포화된 무기 이온을 탄소 전극으로부터 분해시켜 제거해야 하는데, 탄소 전극(132, +)과 금속 전극(133, -)의 극을 바꿈으로써 무기 이온을 분해, 제거할 수 있다.Finally, the case where the carbon electrode (+) of 132 and the metal electrode (-) of 133 is used for the desalting process will be described. When desalination water flows in between the
즉, 탄소 전극(132, +)과 금속 전극(133, -)에 인가되는 전압의 크기는 동일하나 탄소 전극(132)을 음 전극으로, 금속 전극(133)을 양 전극으로 동작 되도록 전압이 탄소 전극(132)과 금속 전극(133)에 공급되도록 하는 것이 바람직하다 할 수 있다. 이에 따라, 포화된 무기 이온은 음 전극인 탄소 전극(132)으로부터 분리되어 제거될 수 있게 되는 것이다.That is, the voltages applied to the
유기물 제거 공정의 효과 예Example of the Effect of Organics Removal Process
도 3은 본 발명의 일 실시예에 따른 유기물 제거 공정에 따른 효과를 설명하기 위한 도면이다.3 is a view for explaining the effect of the organic material removal process according to an embodiment of the present invention.
도 3의 표에서와 같이, 본 발명의 일 실시예에 따른 유기물 제거 공정과 관련하여 수행된 실험은 전극 표면적이 24㎠, 전류량이 1A, 전압이 5V, 반응시간이 1hr, 반응온도가 18 ~ 20 ℃의 조건하에서 수행되어 95% 이상의 COD(Chemical Oxygen Demands) 제거율을 보였다. 이때, 상기 COD는 발전소의 물, 예컨대 탈황폐수에서 발생되는 물에 포함된 유기물을 기준으로 하여 측정된 값이다.As shown in the table of Figure 3, the experiments performed in connection with the organic material removal process according to an embodiment of the present invention has an electrode surface area of 24 cm 2, current amount 1A, voltage 5V, reaction time 1hr, reaction temperature 18 ~ It was performed under the conditions of 20 ° C., showing a removal rate of more than 95% of Chemical Oxygen Demands (COD). In this case, the COD is a value measured based on organic matter contained in water generated from water of a power plant, such as desulfurized wastewater.
반면, 도시하지는 않았지만, 미생물, 박테리아 등을 소독하는 소독 공정과 관련하여 수행된 실험에서는 전기 분해에 의해 생성된 하이포아염소산은 분자가 작기 때문에 물에 포함된 미생물, 박테리아 등과 같은 생물의 세포막을 쉽게 투과할 수 있어 미생물, 박테리아 등과 같은 생물을 죽이는 소득 효과를 보였다. 이때, 잔류 염소는 0.1 내지 0.4 ppm으로 주입되는 경우에 소독 효과를 더욱 높일 수 있었다. 또한, 도시하지는 않았지만, 탈염 공정과 관련하여 수행된 실험에서는 무기 이온이 10000 ppm 이하의 농도일 경우에 0 ppm 까지 탈염이 가능하였으므로 필용에 따라 제거량을 적절히 조절하여 사용하는 것이 바람직하다 할 수 있겠다.On the other hand, although not shown in the experiments conducted in connection with the disinfection process for disinfecting microorganisms, bacteria, hypochlorous acid produced by electrolysis is easy to remove the cell membranes of organisms such as microorganisms, bacteria, etc. contained in water due to the small molecules. It could penetrate, killing organisms such as microbes and bacteria. At this time, the residual chlorine was able to further enhance the disinfection effect when injected at 0.1 to 0.4 ppm. In addition, although not shown, in the experiments performed in connection with the desalination process, since the deionization was possible up to 0 ppm when the concentration of inorganic ions was 10000 ppm or less, it may be preferable to adjust the removal amount appropriately according to necessity.
이상에서는 본 발명의 구체적인 구성요소 등과 같은 특정 사항들이 한정된 실시예 및 도면에 의해 설명되었으나, 이는 본 발명의 보다 전반적인 이해를 돕기 위해서 제공된 것일 뿐, 본 발명이 상기 실시예들에 한정되는 것은 아니며, 본 발명이 속하는 기술분야에서 통상적인 지식을 가진 자라면 이러한 기재로부터 다양한 수정 및 변형을 꾀할 수 있다.In the above description, specific matters such as specific components of the present invention have been described by the limited embodiments and the drawings, but these are provided to help a more general understanding of the present invention, and the present invention is not limited to the above embodiments. Those skilled in the art can make various modifications and variations from this description.
따라서, 본 발명의 사상은 상기 설명된 실시예에 국한되어 정해져서는 아니되며, 후술하는 특허청구범위뿐만 아니라 이 특허청구범위와 균등하게 또는 등가적으로 변형된 모든 것들은 본 발명의 사상의 범주에 속한다고 할 것이다.Therefore, the spirit of the present invention should not be limited to the embodiments described above, and all of the equivalents or equivalents of the claims, as well as the claims below, are included in the scope of the spirit of the present invention. I will say.
도 1은 본 발명의 일 실시예에 따른 물을 정화하기 위한 장치(100)를 나타낸 도면이다.1 is a diagram illustrating an
도 2는 본 발명의 일 실시예에 따른 반응조부(130)에 의해 수행되는 유기물의 제거 공정, 소독 공정, 탈염 공정을 보다 상세히 설명하기 위한 도면이다.2 is a view for explaining in more detail the removal process, disinfection process, desalination process of the organic matter performed by the
도 3은 본 발명의 일 실시예에 따른 유기물 제거 공정에 따른 효과를 설명하기 위한 도면이다.3 is a view for explaining the effect of the organic material removal process according to an embodiment of the present invention.
Claims (14)
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KR1020080078577A KR20100019843A (en) | 2008-08-11 | 2008-08-11 | Method and apparatus for cleaning water |
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CN102382578A (en) * | 2010-08-26 | 2012-03-21 | 吉林师范大学 | Electrosorption electrode adhesive |
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2008
- 2008-08-11 KR KR1020080078577A patent/KR20100019843A/en not_active Application Discontinuation
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CN102382578A (en) * | 2010-08-26 | 2012-03-21 | 吉林师范大学 | Electrosorption electrode adhesive |
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KR101424140B1 (en) * | 2011-07-12 | 2014-08-01 | 카즈미 마에다 | Aqueous solution for purification purposes, and method for producing same |
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