KR20110065291A - Method for removal of organic toxic substance using photocatalytic thermo-responsive 3-dimensional copolymer - Google Patents
Method for removal of organic toxic substance using photocatalytic thermo-responsive 3-dimensional copolymer Download PDFInfo
- Publication number
- KR20110065291A KR20110065291A KR1020100076413A KR20100076413A KR20110065291A KR 20110065291 A KR20110065291 A KR 20110065291A KR 1020100076413 A KR1020100076413 A KR 1020100076413A KR 20100076413 A KR20100076413 A KR 20100076413A KR 20110065291 A KR20110065291 A KR 20110065291A
- Authority
- KR
- South Korea
- Prior art keywords
- temperature
- photocatalyst
- sensitive
- dimensional copolymer
- organic
- Prior art date
Links
- 229920001577 copolymer Polymers 0.000 title claims abstract description 53
- 238000000034 method Methods 0.000 title claims abstract description 29
- 230000001699 photocatalysis Effects 0.000 title 1
- 231100000167 toxic agent Toxicity 0.000 title 1
- 239000003440 toxic substance Substances 0.000 title 1
- 239000011941 photocatalyst Substances 0.000 claims abstract description 39
- 229920000642 polymer Polymers 0.000 claims abstract description 25
- 239000000126 substance Substances 0.000 claims abstract description 24
- 239000011557 critical solution Substances 0.000 claims abstract description 20
- 230000002209 hydrophobic effect Effects 0.000 claims abstract description 13
- 238000000354 decomposition reaction Methods 0.000 claims abstract description 8
- 239000000463 material Substances 0.000 claims abstract description 8
- 239000000383 hazardous chemical Substances 0.000 claims description 29
- 239000002351 wastewater Substances 0.000 claims description 16
- CURLTUGMZLYLDI-UHFFFAOYSA-N Carbon dioxide Chemical compound O=C=O CURLTUGMZLYLDI-UHFFFAOYSA-N 0.000 claims description 14
- 239000000243 solution Substances 0.000 claims description 12
- QVGXLLKOCUKJST-UHFFFAOYSA-N atomic oxygen Chemical compound [O] QVGXLLKOCUKJST-UHFFFAOYSA-N 0.000 claims description 7
- 229910002092 carbon dioxide Inorganic materials 0.000 claims description 7
- 239000001569 carbon dioxide Substances 0.000 claims description 7
- 229910052760 oxygen Inorganic materials 0.000 claims description 7
- 239000001301 oxygen Substances 0.000 claims description 7
- XLYOFNOQVPJJNP-UHFFFAOYSA-N water Substances O XLYOFNOQVPJJNP-UHFFFAOYSA-N 0.000 claims description 7
- HZAXFHJVJLSVMW-UHFFFAOYSA-N 2-Aminoethan-1-ol Chemical compound NCCO HZAXFHJVJLSVMW-UHFFFAOYSA-N 0.000 claims description 6
- 229920001600 hydrophobic polymer Polymers 0.000 claims description 5
- 238000001914 filtration Methods 0.000 claims description 3
- VUZPPFZMUPKLLV-UHFFFAOYSA-N methane;hydrate Chemical compound C.O VUZPPFZMUPKLLV-UHFFFAOYSA-N 0.000 claims description 3
- QNILTEGFHQSKFF-UHFFFAOYSA-N n-propan-2-ylprop-2-enamide Chemical compound CC(C)NC(=O)C=C QNILTEGFHQSKFF-UHFFFAOYSA-N 0.000 claims description 3
- 239000004793 Polystyrene Substances 0.000 claims description 2
- 239000007864 aqueous solution Substances 0.000 claims description 2
- 230000001678 irradiating effect Effects 0.000 claims description 2
- 229920003213 poly(N-isopropyl acrylamide) Polymers 0.000 claims description 2
- 229920002223 polystyrene Polymers 0.000 claims description 2
- 150000004032 porphyrins Chemical class 0.000 claims description 2
- 239000010815 organic waste Substances 0.000 claims 1
- 230000001376 precipitating effect Effects 0.000 claims 1
- IJGRMHOSHXDMSA-UHFFFAOYSA-N Atomic nitrogen Chemical compound N#N IJGRMHOSHXDMSA-UHFFFAOYSA-N 0.000 abstract description 8
- 229910052757 nitrogen Inorganic materials 0.000 abstract description 4
- 238000002844 melting Methods 0.000 abstract description 2
- 230000008018 melting Effects 0.000 abstract description 2
- 230000003647 oxidation Effects 0.000 abstract description 2
- 238000007254 oxidation reaction Methods 0.000 abstract description 2
- 239000003054 catalyst Substances 0.000 abstract 2
- 238000000151 deposition Methods 0.000 abstract 2
- 230000003287 optical effect Effects 0.000 abstract 2
- UHOVQNZJYSORNB-UHFFFAOYSA-N Benzene Chemical compound C1=CC=CC=C1 UHOVQNZJYSORNB-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 15
- YXFVVABEGXRONW-UHFFFAOYSA-N Toluene Chemical compound CC1=CC=CC=C1 YXFVVABEGXRONW-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 15
- YNQLUTRBYVCPMQ-UHFFFAOYSA-N Ethylbenzene Chemical compound CCC1=CC=CC=C1 YNQLUTRBYVCPMQ-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 6
- 239000010865 sewage Substances 0.000 description 6
- CTQNGGLPUBDAKN-UHFFFAOYSA-N O-Xylene Chemical compound CC1=CC=CC=C1C CTQNGGLPUBDAKN-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 4
- 238000011084 recovery Methods 0.000 description 4
- 239000008096 xylene Substances 0.000 description 4
- OAICVXFJPJFONN-UHFFFAOYSA-N Phosphorus Chemical compound [P] OAICVXFJPJFONN-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 2
- 239000006227 byproduct Substances 0.000 description 2
- 238000010586 diagram Methods 0.000 description 2
- 229910052698 phosphorus Inorganic materials 0.000 description 2
- 239000011574 phosphorus Substances 0.000 description 2
- 241000251468 Actinopterygii Species 0.000 description 1
- CBENFWSGALASAD-UHFFFAOYSA-N Ozone Chemical compound [O-][O+]=O CBENFWSGALASAD-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- 238000011949 advanced processing technology Methods 0.000 description 1
- 230000000711 cancerogenic effect Effects 0.000 description 1
- 231100000315 carcinogenic Toxicity 0.000 description 1
- 230000000694 effects Effects 0.000 description 1
- 238000005516 engineering process Methods 0.000 description 1
- 229910052809 inorganic oxide Inorganic materials 0.000 description 1
- 239000012528 membrane Substances 0.000 description 1
- 235000015097 nutrients Nutrition 0.000 description 1
- 239000005416 organic matter Substances 0.000 description 1
- 239000002699 waste material Substances 0.000 description 1
Images
Classifications
-
- B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
- B01—PHYSICAL OR CHEMICAL PROCESSES OR APPARATUS IN GENERAL
- B01J—CHEMICAL OR PHYSICAL PROCESSES, e.g. CATALYSIS OR COLLOID CHEMISTRY; THEIR RELEVANT APPARATUS
- B01J31/00—Catalysts comprising hydrides, coordination complexes or organic compounds
- B01J31/02—Catalysts comprising hydrides, coordination complexes or organic compounds containing organic compounds or metal hydrides
- B01J31/06—Catalysts comprising hydrides, coordination complexes or organic compounds containing organic compounds or metal hydrides containing polymers
-
- B01J35/39—
-
- B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
- B01—PHYSICAL OR CHEMICAL PROCESSES OR APPARATUS IN GENERAL
- B01J—CHEMICAL OR PHYSICAL PROCESSES, e.g. CATALYSIS OR COLLOID CHEMISTRY; THEIR RELEVANT APPARATUS
- B01J37/00—Processes, in general, for preparing catalysts; Processes, in general, for activation of catalysts
- B01J37/02—Impregnation, coating or precipitation
-
- C—CHEMISTRY; METALLURGY
- C02—TREATMENT OF WATER, WASTE WATER, SEWAGE, OR SLUDGE
- C02F—TREATMENT OF WATER, WASTE WATER, SEWAGE, OR SLUDGE
- C02F1/00—Treatment of water, waste water, or sewage
- C02F1/30—Treatment of water, waste water, or sewage by irradiation
Abstract
Description
본 발명은 광촉매를 구비한 온도감응형 삼차원 공중합체를 이용한 유기성 유해물질 처리방법에 관한 것으로서, 보다 상세하게는 하폐수 내에 포함되어 있는 미량의 유해 화학물질을 효과적으로 분해, 제거함과 함께 회수, 재활용할 수 있는 광촉매를 구비한 온도감응형 삼차원 공중합체를 이용한 유기성 유해물질 처리방법에 관한 것이다.
The present invention relates to a method for treating organic hazardous substances using a temperature-sensitive three-dimensional copolymer with a photocatalyst, and more particularly, it is possible to effectively decompose and remove trace chemicals contained in sewage water, and to recover and recycle them. It relates to a method for treating organic hazardous substances using a temperature-sensitive three-dimensional copolymer with a photocatalyst.
하폐수 내에는 질소, 인 등의 생물학적 영양염류 외에도 벤젠(Benzene), 톨루엔(Toluene), 에틸벤젠(Etylbenzene), 크실렌(Xylene) 등의 미량의 유해 화학물질이 존재하는데, 이와 같은 미량의 유기성 유해물질은 질소, 인 제거를 위한 생물학적 하수처리공법을 통해서는 제거되지 않는 특성이 있다. 또한, 무기 산화물 광촉매를 이용하여 하폐수 내에 잔존하는 미량의 유기물을 분해, 정화하는 기술이 제시된 바 있으나 이 역시 벤젠, 톨루엔 등과 같은 발암성이 있는 물질은 제거되지 않는 단점이 있다. In addition to biological nutrients such as nitrogen and phosphorus, sewage wastes contain trace amounts of hazardous chemicals such as benzene, toluene, ethylbenzene, and xylene. Is characteristic that is not removed through biological sewage treatment method for nitrogen and phosphorus removal. In addition, there has been a technique for decomposing and purifying a small amount of organic matter remaining in the wastewater by using an inorganic oxide photocatalyst, but this also has a disadvantage in that carcinogenic substances such as benzene and toluene are not removed.
현재, 4만 여종의 화학물질이 국내에서 유통되고 있으며 매년 200여종의 신규 화학물질이 국내 시장에 진입하고 있다. 이에 따라, 하폐수에 유입되는 유해 화학물질의 종류뿐만 아니라 그 양도 증가하고 있다. 이러한 유해 화학물질을 제거하기 위해 오존산화공정 등과 같은 고도처리기술이 적용되고 있지만 분해된 후 부산물을 발생시켜 2차 오염을 일으키는 문제점이 있다. 따라서, 부산물 생성으로 인한 2차 오염을 일으키지 않으면서 유기성 유해물질을 효과적으로 분해, 제거할 수 있는 기술의 개발이 시급하다.
Currently, about 40,000 chemicals are distributed in Korea, and about 200 new chemicals enter the domestic market every year. As a result, not only the types of harmful chemicals flowing into sewage water, but also their amounts are increasing. In order to remove such harmful chemicals, advanced processing technologies such as ozone oxidation process are applied, but there is a problem of generating secondary by-products after decomposition. Therefore, it is urgent to develop a technology that can effectively decompose and remove organic harmful substances without causing secondary pollution due to the generation of by-products.
본 발명은 상기와 같은 문제점을 해결하기 위해 안출한 것으로서, 하폐수 내에 포함되어 있는 미량의 유해 화학물질을 효과적으로 분해, 제거함과 함께 회수, 재활용할 수 있는 광촉매를 구비한 온도감응형 삼차원 공중합체를 이용한 유기성 유해물질 처리방법을 제공하는데 그 목적이 있다.
The present invention has been made to solve the above problems, using a temperature-sensitive three-dimensional copolymer having a photocatalyst capable of effectively decomposing and removing a small amount of harmful chemicals contained in sewage water, and recover and recycle. The aim is to provide a method for treating organic hazardous substances.
상기의 목적을 달성하기 위한 본 발명에 따른 광촉매를 구비한 온도감응형 삼차원 공중합체를 이용한 유기성 유해물질 처리방법은 광촉매를 구비한 온도감응형 삼차원 공중합체를 이용한 유기성 유해물질 처리방법에 있어서, 상기 광촉매를 구비한 온도감응형 삼차원 공중합체는, 코어 영역과 쉘 영역으로 이루어지며, 상기 코어 영역은 광촉매와 소수성 고분자로 구성되고, 상기 쉘 영역은 양친성 고분자로 구성되며, 상기 양친성 고분자는 용액 내에서 상기 용액이 임계용액온도보다 낮으면 친수성을 띠고, 상기 용액이 임계용액온도보다 높으면 소수성을 띠며, 유기성 유해물질이 포함된 폐수 내에 상기 광촉매를 구비한 온도감응형 삼차원 공중합체를 투여하는 (a) 단계와, 상기 폐수의 온도를 상기 양친성 고분자의 임계용액온도보다 낮도록 하여 코어 영역과 쉘 영역 사이의 포집 영역 내에 유기성 유해물질이 포집되도록 하는 (b) 단계 및 상기 광촉매를 구비한 온도감응형 삼차원 공중합체가 포함된 폐수에 가시광선 또는 자외선을 조사하여, 상기 포집된 유기성 유해물질을 분해하는 (c) 단계를 포함하여 이루어지는 것을 특징으로 한다. In order to achieve the above object, the organic hazardous substances treatment method using the temperature-sensitive three-dimensional copolymer with a photocatalyst according to the present invention, in the organic hazardous substances treatment method using the temperature-sensitive three-dimensional copolymer having a photocatalyst, The temperature-sensitive three-dimensional copolymer with a photocatalyst is composed of a core region and a shell region, the core region is composed of a photocatalyst and a hydrophobic polymer, the shell region is composed of an amphiphilic polymer, and the amphiphilic polymer is a solution. The solution is hydrophilic when the solution temperature is lower than the critical solution temperature, hydrophobic when the solution is higher than the critical solution temperature, and the temperature-sensitive three-dimensional copolymer having the photocatalyst in the wastewater containing organic harmful substances ( a), and the temperature of the waste water is lower than the critical solution temperature of the amphiphilic polymer (B) allowing organic hazardous substances to be collected in the capture zone between the fish zone and the shell zone, and irradiating visible or ultraviolet rays to the wastewater containing the temperature-sensitive three-dimensional copolymer having the photocatalyst, thereby collecting the organic Characterized in that it comprises the step (c) of decomposing harmful substances.
상기 (c) 단계 이후, 상기 폐수의 온도를 상기 양친성 고분자의 임계용액온도보다 높도록 하여 상기 광촉매를 구비한 온도감응형 삼차원 공중합체를 폐수 내에서 침전시키는 (d) 단계와, 상기 침전된 광촉매를 구비한 온도감응형 삼차원 공중합체를 여과하여 회수하는 (e) 단계를 포함할 수 있다. (D) after the step (c), the temperature of the wastewater is higher than the critical solution temperature of the amphiphilic polymer to precipitate the temperature-sensitive three-dimensional copolymer with the photocatalyst in the wastewater; (E) recovering the filtered temperature-sensitive three-dimensional copolymer having a photocatalyst.
상기 (c) 단계는, 상기 가시광선 또는 자외선 조사에 의해 상기 광촉매로부터 활성산소가 생성되고, 상기 활성산소에 의해 유기성 유해물질이 이산화탄소 및 물로 분해되는 것을 특징으로 하며, 상기 유기성 유해물질이 분해되어 형성된 이산화탄소를 별도의 MEA(Monoethanolamine) 수용액에 흡수되도록 할 수 있다.
In the step (c), the active oxygen is generated from the photocatalyst by the visible or ultraviolet irradiation, and the organic harmful substances are decomposed into carbon dioxide and water by the active oxygen, and the organic hazardous substances are decomposed. The carbon dioxide formed may be absorbed in a separate solution of monoethanolamine (MEA).
본 발명에 따른 광촉매를 구비한 온도감응형 삼차원 공중합체를 이용한 유기성 유해물질 처리방법은 다음과 같은 효과가 있다. Organic hazardous substances treatment method using a temperature-sensitive three-dimensional copolymer with a photocatalyst according to the present invention has the following effects.
임계용해온도에 따른 친수성 및 소수성 특성 및 광촉매에 의한 유해물질 분해 특성을 통해 유기성 유해물질의 포집, 제거 및 삼차원 공중합체의 회수, 재활용이 용이하다.
The hydrophilic and hydrophobic properties according to the critical melting temperature and the decomposition of harmful substances by photocatalysts make it easy to collect and remove organic hazardous substances and to recover and recycle three-dimensional copolymers.
도 1은 본 발명의 일 실시예에 따른 광촉매를 구비한 온도감응형 삼차원 공중합체를 나타낸 구성도.
도 2는 본 발명의 일 실시예에 따른 광촉매를 구비한 온도감응형 삼차원 공중합체를 이용한 유기성 유해물질 처리방법을 설명하기 위한 순서도.
도 3은 본 발명의 일 실시예에 따른 광촉매를 구비한 온도감응형 삼차원 공중합체를 이용한 유기성 유해물질 처리방법을 나타낸 모식도. 1 is a block diagram showing a temperature-sensitive three-dimensional copolymer having a photocatalyst according to an embodiment of the present invention.
Figure 2 is a flow chart for explaining a method for treating organic hazardous substances using a temperature-sensitive three-dimensional copolymer with a photocatalyst according to an embodiment of the present invention.
Figure 3 is a schematic diagram showing a method for treating organic hazardous substances using a temperature-sensitive three-dimensional copolymer with a photocatalyst according to an embodiment of the present invention.
이하, 도면을 참조하여 본 발명의 일 실시예에 따른 광촉매를 구비한 온도감응형 삼차원 공중합체를 이용한 유기성 유해물질 처리방법을 상세히 설명하기로 한다. 먼저, 본 발명의 일 실시예에 따른 유기성 유해물질 처리방법에 이용되는 광촉매를 구비한 온도감응형 삼차원 공중합체의 구성을 살펴보기로 한다. Hereinafter, a method of treating organic hazardous substances using a temperature-sensitive three-dimensional copolymer having a photocatalyst according to an embodiment of the present invention will be described in detail with reference to the accompanying drawings. First, the configuration of a temperature-sensitive three-dimensional copolymer having a photocatalyst used in the method for treating organic hazardous substances according to an embodiment of the present invention will be described.
본 발명에 사용되는 광촉매를 구비한 온도감응형 삼차원 공중합체(이하에서는 '삼차원 공중합체'라 칭함)는 도 1에 도시한 바와 같이 코어(core) 영역과 쉘(shell) 영역으로 구성된다. 상기 코어 영역은 소수성 고분자가 광촉매를 둘러쌓는 형태로 이루어지며, 상기 쉘 영역은 양친성 고분자로 이루어진다. 상기 코어 영역 내의 빈 공간은 유해물질이 포집되는 포집 영역으로 정의된다. The temperature-sensitive three-dimensional copolymer (hereinafter referred to as "three-dimensional copolymer") having a photocatalyst used in the present invention is composed of a core region and a shell region as shown in FIG. The core region has a form in which a hydrophobic polymer surrounds the photocatalyst, and the shell region is made of an amphiphilic polymer. The empty space in the core region is defined as a collecting region in which harmful substances are collected.
상기 광촉매는 가시광선 또는 자외선이 조사되는 경우 활성산소(singlet oxygen)를 생성하여, 코어 영역의 빈 공간인 포집 영역 유기성 유해물질 등을 이산화탄소(CO2), 물(H2O) 등으로 분해하는 역할을 한다. 상기 광촉매는 포르피린 복합체(porphyrin complex)로 구성될 수 있고, 상기 코어 영역을 구성하는 소수성 고분자는 폴리스티렌(polystyrene)으로 구성될 수 있다. The photocatalyst generates active oxygen when visible or ultraviolet rays are irradiated, and decomposes an organic hazardous substance such as carbon dioxide (CO 2 ), water (H 2 O), etc. Play a role. The photocatalyst may be composed of a porphyrin complex, and the hydrophobic polymer constituting the core region may be composed of polystyrene.
한편, 상기 쉘 영역을 구성하는 양친성 고분자로는 P(NIPAm)(Poly(N-isopropyl acrylamide)) 등이 적용될 수 있다. 상기 양친성 고분자라 함은 친수성과 소수성을 모두 띠는 고분자를 일컬으며, 본 발명에 있어서 상기 양친성 고분자는 온도에 따라 친수성 또는 소수성을 갖는다. 즉, 상기 양친성 고분자는 임계용액온도(lower critical solution temperature) 이상에서는 소수성을 띠고, 임계용액온도 이하에서는 친수성을 띤다. 이와 같은 양친성 고분자의 임계용액온도에 따른 친수성, 소수성 특성은 유해물질의 포집 및 삼차원 공중합체의 회수에 이용된다. On the other hand, the amphiphilic polymer constituting the shell region may be applied to P (NIPAm) (Poly (N-isopropyl acrylamide)) and the like. The amphiphilic polymer refers to a polymer having both hydrophilicity and hydrophobicity. In the present invention, the amphiphilic polymer has hydrophilicity or hydrophobicity depending on temperature. In other words, the amphiphilic polymer has hydrophobicity above a critical solution temperature and hydrophilic below a critical solution temperature. Such hydrophilic and hydrophobic properties according to the critical solution temperature of the amphiphilic polymer is used for the collection of harmful substances and recovery of the three-dimensional copolymer.
이와 같은 양친성 고분자의 임계용액온도에 따른 친수성, 소수성 특성은 유해물질의 포집 및 삼차원 공중합체의 회수에 이용된다. 구체적으로, 임계용액온도 이하의 용액에서 상기 양친성 고분자는 친수성을 띠게 되며 삼차원 공중합체는 코어 영역과 쉘 영역이 각각 소수성, 친수성을 이룬 상태에서 용액 내에서 부유하게 되며, 이와 같은 상태에서 소수성을 갖는 유해물질이 자유에너지를 낮추기 위해 소수성을 갖는 삼차원 공중합체의 코어 영역으로 이동되어 궁극적으로, 코어 영역의 포집 영역에 포집된다. 유해물질이 포집 영역에 포집된 상태에서 전술한 바와 같은 광촉매에 의한 분해 반응을 진행할 수 있다. 또한, 임계용액온도 이상의 용액에서 상기 양친성 고분자는 소수성을 띠게 되며 이에 따라, 삼차원 공중합체는 용액 내에서 침전되고 침전된 삼차원 공중합체는 간단한 여과 등을 통해 회수할 수 있다. 참고로, 상기 임계용액온도는 양친성 고분자를 구성하는 물질에 따라 가변적이며, 본 발명에 있어서 임계용액온도는 폐수의 온도보다 높아야 하며 이를 만족하는 물질로 상기 양친성 고분자가 구성되어야 한다. 양친성 고분자가 P(NIPAm)로 구성되는 경우 임계용액온도는 32℃이다. Such hydrophilic and hydrophobic properties according to the critical solution temperature of the amphiphilic polymer is used for the collection of harmful substances and recovery of the three-dimensional copolymer. Specifically, the amphiphilic polymer is hydrophilic in a solution below the critical solution temperature, and the three-dimensional copolymer is suspended in the solution in a state where the core region and the shell region are hydrophobic and hydrophilic, respectively. In order to lower the free energy, the harmful substance having is moved to the core region of the hydrophobic three-dimensional copolymer and is ultimately collected in the capture region of the core region. The decomposition reaction by the photocatalyst as described above may be performed in the state in which the hazardous substances are collected in the collection region. In addition, the amphiphilic polymer becomes hydrophobic in a solution above the critical solution temperature, and thus, the three-dimensional copolymer is precipitated in the solution and the precipitated three-dimensional copolymer can be recovered through simple filtration. For reference, the critical solution temperature is variable according to the material constituting the amphiphilic polymer, in the present invention, the critical solution temperature should be higher than the temperature of the waste water and the amphiphilic polymer should be composed of a material satisfying this. If the amphiphilic polymer consists of P (NIPAm), the critical solution temperature is 32 ° C.
이상, 본 발명에 사용되는 삼차원 공중합체에 대해 설명하였다. 다음으로, 상기 삼차원 공중합체를 이용한 유기성 유해물질 처리방법을 설명한다. 여기서, 상기 유기성 유해물질이라 함은 벤젠(Benzene), 톨루엔(Toluene), 에틸벤젠(Etylbenzene), 크실렌(Xylene) 등 생물학적 하수처리공법에 의해 제거되지 않은 유해 화학물질을 의미한다. In the above, the three-dimensional copolymer used for this invention was demonstrated. Next, a method of treating organic hazardous substances using the three-dimensional copolymer will be described. Herein, the organic harmful substances mean hazardous chemicals not removed by a biological sewage treatment method such as benzene, toluene, ethylbenzene, and xylene.
본 발명의 일 실시예에 따른 유기성 유해물질 처리방법은 크게 포집단계, 분해단계, 회수단계로 구분된다. Organic hazardous substances treatment method according to an embodiment of the present invention is largely divided into a collection step, decomposition step, recovery step.
먼저, 포집단계를 설명하면, 도 2에 도시한 바와 같이 저수조에 벤젠(Benzene), 톨루엔(Toluene), 에틸벤젠(Etylbenzene), 크실렌(Xylene) 등의 미량의 유기성 유해물질이 포함되어 있는 폐수가 저수된 상태에서 상기 저수조에 삼차원 공중합체를 투여한다(S201)(S202). 이 때, 삼차원 공중합체를 이루는 쉘 영역의 양친성 고분자의 임계용액온도는 폐수의 온도보다 높으며, 이에 따라 쉘 영역은 친수성을 띠게 되며 삼차원 공중합체는 코어 영역은 소수성, 쉘 영역은 친수성 상태를 이루게 된다. First, the capture step, as shown in Figure 2, the waste water containing a small amount of organic harmful substances such as benzene (Benzene), toluene (Toluene), ethylbenzene (Etylbenzene), xylene (Xylene) in the reservoir The three-dimensional copolymer is administered to the reservoir in the stored state (S201) (S202). At this time, the critical solution temperature of the amphiphilic polymer of the shell region constituting the three-dimensional copolymer is higher than the temperature of the waste water, so that the shell region is hydrophilic, the core region is hydrophobic, the shell region is hydrophilic do.
쉘 영역이 친수성 상태를 이룸에 따라, 삼차원 공중합체는 폐수 내에서 부유(쉘 영역의 일부가 용해된 채로)하게 되며, 이와 같은 상태에서 소수성을 갖는 폐수 내의 유기성 유해물질은 자유에너지를 낮추기 위해 소수성을 갖는 삼차원 공중합체의 코어 영역으로 이동되어 궁극적으로, 코어 영역의 포집 영역에 포집된다(S203). As the shell region becomes hydrophilic, the three-dimensional copolymer becomes suspended in the waste water (with a portion of the shell region dissolved), and in this state, the organic hazardous substances in the hydrophobic wastewater are hydrophobic to lower the free energy. It is moved to the core region of the three-dimensional copolymer having the ultimately captured in the capture region of the core region (S203).
삼차원 공중합체의 코어 영역 내의 포집 영역에 유기성 유해물질이 포집된 상태에서, 유해물질 분해단계를 진행한다. 구체적으로, 광조사장치를 이용하여 상기 저수조에 가시광선 또는 자외선을 조사한다. 가시광선 또는 자외선의 조사에 의해 삼차원 공중합체의 광촉매는 활성산소(singlet oxygen)를 생성하며, 상기 삼차원 공중합체에 포집되어 있는 유기성 유해물질은 상기 생성된 활성산소와 반응하여 이산화탄소, 물로 변환, 분해된다(S204). 이 때, 발생되는 이산화탄소는 별도의 MEA(Monoethanolamine) 수용액에 흡수되도록 하여 처리할 수도 있다. In the state where the organic hazardous substances are collected in the capture region in the core region of the three-dimensional copolymer, the hazardous substance decomposition step is performed. Specifically, visible light or ultraviolet rays are irradiated to the reservoir using a light irradiation apparatus. The photocatalyst of the three-dimensional copolymer generates active oxygen by the irradiation of visible or ultraviolet light, and the organic harmful substances trapped in the three-dimensional copolymer react with the generated active oxygen to convert into carbon dioxide and water and decompose. (S204). At this time, the generated carbon dioxide may be treated to be absorbed in a separate MEA (Monoethanolamine) aqueous solution.
상기 광조사(가시광선 또는 자외선)에 의해 유기성 유해물질이 분해됨으로 인해 삼차원 공중합체는 유기성 유해물질 포집 전의 상태로 재생되며, 이와 같은 상태에서 삼차원 공중합체 회수단계를 진행한다. 구체적으로, 임계용액온도 이하 상태인 상기 저수조의 온도를 임계용액온도보다 높이면(S205) 쉘 영역의 양친성 고분자는 친수성에서 소수성으로 바뀌게 되며 이에 따라, 삼차원 공중합체는 저수조의 바닥으로 침전하게 된다(S206). 침전된 삼차원 공중합체는 별도의 여과막을 통해 회수할 수 있게 되며 회수된 삼차원 공중합체는 재차 유해물질 포집에 이용될 수 있다(S207).
Due to the decomposition of the organic hazardous substances by the light irradiation (visible light or ultraviolet rays), the three-dimensional copolymer is regenerated before collecting the organic hazardous substances, and in this state, the three-dimensional copolymer recovery step is performed. Specifically, when the temperature of the reservoir tank below the critical solution temperature is higher than the critical solution temperature (S205), the amphiphilic polymer in the shell region is changed from hydrophilic to hydrophobic, and thus the three-dimensional copolymer is precipitated to the bottom of the reservoir ( S206). The precipitated three-dimensional copolymer can be recovered through a separate filtration membrane, and the recovered three-dimensional copolymer can be used again to collect harmful substances (S207).
Claims (7)
상기 광촉매를 구비한 온도감응형 삼차원 공중합체는,
코어 영역과 쉘 영역으로 이루어지며, 상기 코어 영역은 광촉매를 중심으로 소수성 고분자가 둘러싸고 있는 구조로 구성되고, 상기 쉘 영역은 양친성 고분자로 구성되며, 상기 양친성 고분자는 용액 내에서 상기 용액이 임계용액온도보다 낮으면 친수성을 띠고, 상기 용액이 임계용액온도보다 높으면 소수성을 띠며,
유기성 유해물질이 포함된 폐수 내에 상기 광촉매를 구비한 온도감응형 삼차원 공중합체를 투여하는 (a) 단계;
상기 폐수의 온도를 상기 양친성 고분자의 임계용액온도보다 낮도록 하여 코어 영역의 포집 영역 내에 유기성 유해물질이 포집되도록 하는 (b) 단계; 및
상기 광촉매를 구비한 온도감응형 삼차원 공중합체가 포함된 폐수에 가시광선 또는 자외선을 조사하여, 상기 포집된 유기성 유해물질을 분해하는 (c) 단계를 포함하여 이루어지는 것을 특징으로 하는 광촉매를 구비한 온도감응형 삼차원 공중합체를 이용한 유기성 유해물질 처리방법.
In the organic hazardous substances treatment method using a temperature-sensitive three-dimensional copolymer with a photocatalyst,
The temperature-sensitive three-dimensional copolymer having the photocatalyst,
Comprising a core region and a shell region, the core region is composed of a structure surrounded by a hydrophobic polymer around the photocatalyst, the shell region is composed of an amphiphilic polymer, the amphiphilic polymer is critical in the solution If the solution temperature is lower than the hydrophilic, the solution is higher than the critical solution temperature is hydrophobic,
(A) administering a temperature-sensitive three-dimensional copolymer having the photocatalyst in the wastewater containing organic harmful substances;
(B) allowing the organic waste material to be collected in the capture area of the core area by lowering the temperature of the waste water below the critical solution temperature of the amphiphilic polymer; And
(C) decomposing the collected organic harmful substances by irradiating visible or ultraviolet rays to the wastewater containing the temperature-sensitive three-dimensional copolymer having the photocatalyst, the temperature having the photocatalyst Organic hazardous substance treatment method using sensitive three-dimensional copolymer.
상기 폐수의 온도를 상기 양친성 고분자의 임계용액온도보다 높도록 하여 상기 광촉매를 구비한 온도감응형 삼차원 공중합체를 폐수 내에서 침전시키는 (d) 단계;
상기 침전된 광촉매를 구비한 온도감응형 삼차원 공중합체를 여과하여 회수하는 (e) 단계를 포함하여 이루어지는 것을 특징으로 하는 광촉매를 구비한 온도감응형 삼차원 공중합체를 이용한 유기성 유해물질 처리방법.
The method of claim 1, wherein after step (c),
(D) precipitating the temperature-sensitive three-dimensional copolymer having the photocatalyst in the wastewater by raising the temperature of the wastewater above the critical solution temperature of the amphiphilic polymer;
(E) filtering and recovering the temperature sensitive three-dimensional copolymer having the precipitated photocatalyst, wherein the organic hazardous substance treatment method using the temperature sensitive three-dimensional copolymer having the photocatalyst is performed.
상기 가시광선 또는 자외선 조사에 의해 상기 광촉매로부터 활성산소가 생성되고, 상기 활성산소에 의해 유기성 유해물질이 이산화탄소 및 물로 분해되는 것을 특징으로 하는 광촉매를 구비한 온도감응형 삼차원 공중합체를 이용한 유기성 유해물질 처리방법.
The method of claim 1, wherein step (c) comprises:
Active oxygen is generated from the photocatalyst by the visible or ultraviolet light irradiation, and the organic hazardous substance using the temperature-sensitive three-dimensional copolymer having a photocatalyst, wherein the organic harmful substance is decomposed into carbon dioxide and water by the active oxygen. Treatment method.
[Claim 4] The method of claim 3, wherein the carbon dioxide formed by decomposition of the organic hazardous substances is absorbed in a separate aqueous solution of monoethanolamine (MEA).
The method of claim 1, wherein the photocatalyst comprises a porphyrin complex.
The method of claim 1, wherein the hydrophobic polymer is made of polystyrene.
Applications Claiming Priority (2)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| KR1020090121144 | 2009-12-08 | ||
| KR20090121144 | 2009-12-08 |
Publications (2)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| KR20110065291A true KR20110065291A (en) | 2011-06-15 |
| KR101109147B1 KR101109147B1 (en) | 2012-02-16 |
Family
ID=44398589
Family Applications (2)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| KR1020100076412A KR101157527B1 (en) | 2009-12-08 | 2010-08-09 | Photocatalytic thermo-responsive 3-dimensional copolymer and fabricating method of the same |
| KR1020100076413A KR101109147B1 (en) | 2009-12-08 | 2010-08-09 | Method for removal of organic toxic substance using photocatalytic thermo-responsive 3-dimensional copolymer |
Family Applications Before (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| KR1020100076412A KR101157527B1 (en) | 2009-12-08 | 2010-08-09 | Photocatalytic thermo-responsive 3-dimensional copolymer and fabricating method of the same |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| KR (2) | KR101157527B1 (en) |
Cited By (2)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| US9447239B2 (en) | 2012-03-19 | 2016-09-20 | Samsung Electronics Co., Ltd. | Thermosensitive copolymers, forward osmosis water treatment devices including the same, and methods of producing and using the same |
| US9492789B2 (en) | 2012-01-17 | 2016-11-15 | Samsung Electronics Co., Ltd. | Draw solute for forward osmosis, forward osmosis water treatment device, and forward osmosis method for water treatment |
Families Citing this family (4)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| KR102132494B1 (en) | 2013-06-18 | 2020-07-09 | 충남대학교산학협력단 | Glycol chitin derivatives having temperature-sensitive sol-gel transition, a preparation method thereof and hydrogel prepared therefrom |
| CN104741048B (en) * | 2015-03-27 | 2017-05-03 | 东华大学 | Preparation method of N-isopropyl acrylamide red gel microspheres |
| KR102290665B1 (en) * | 2018-02-28 | 2021-08-19 | 단국대학교 산학협력단 | Water collecting sheet, method for producing the same, and water collecting apparatus including the same |
| CN109292953B (en) * | 2018-10-24 | 2020-07-10 | 湖南大学 | Method for treating antibiotics by using ferriporphyrin-flaky bismuth tungstate two-dimensional composite material |
Family Cites Families (1)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JP2002265613A (en) | 2001-03-07 | 2002-09-18 | Kawamura Inst Of Chem Res | Star-shaped polymer micelle including porphyrin |
-
2010
- 2010-08-09 KR KR1020100076412A patent/KR101157527B1/en not_active IP Right Cessation
- 2010-08-09 KR KR1020100076413A patent/KR101109147B1/en active IP Right Grant
Cited By (2)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| US9492789B2 (en) | 2012-01-17 | 2016-11-15 | Samsung Electronics Co., Ltd. | Draw solute for forward osmosis, forward osmosis water treatment device, and forward osmosis method for water treatment |
| US9447239B2 (en) | 2012-03-19 | 2016-09-20 | Samsung Electronics Co., Ltd. | Thermosensitive copolymers, forward osmosis water treatment devices including the same, and methods of producing and using the same |
Also Published As
| Publication number | Publication date |
|---|---|
| KR101109147B1 (en) | 2012-02-16 |
| KR20110065290A (en) | 2011-06-15 |
| KR101157527B1 (en) | 2012-06-22 |
Similar Documents
| Publication | Publication Date | Title |
|---|---|---|
| Sillanpää et al. | Advanced oxidation processes for the removal of natural organic matter from drinking water sources: A comprehensive review | |
| KR101109147B1 (en) | Method for removal of organic toxic substance using photocatalytic thermo-responsive 3-dimensional copolymer | |
| CN104528893B (en) | A kind of electrochemical process for treating of regenerating flue gas denitrifying catalyst technique waste water | |
| CN105399287B (en) | A kind of organic wastewater with difficult degradation thereby integrated treatment and Zero discharge treatment method and its system | |
| CN101638253B (en) | Method for treating waste water polluted by composite chlorophenol with coordination of visible light-laccase | |
| BR112014031141B1 (en) | DECONTAMINATION SYSTEM TO REMOVE A CONTAMINANT FROM AN INLET FLUID INCLUDING THE CONTAMINANT AND A METHOD FOR SEPARATING AN INLET FLUID | |
| JP2011212520A (en) | Wastewater treatment method and wastewater treatment apparatus | |
| JPH0741250B2 (en) | How to treat water with ozone | |
| CN106673121A (en) | Method for purifying tetracycline in sewage by photocatalysis method | |
| CN105060562A (en) | Deep treatment method of tannery wastewater | |
| CN109293100A (en) | A kind of processing method of heavy metal containing sewage | |
| Upadhyay et al. | Remedial technologies for future waste management | |
| CN103951141B (en) | A kind of garbage leachate treatment process and treatment unit | |
| CN203959993U (en) | A kind of garbage leachate treatment device | |
| CN203959994U (en) | A kind of dense water treatment device of percolate | |
| JP2011072978A (en) | Method and apparatus for detoxifying hexavalent chromium | |
| CN205313284U (en) | Water loop filter purifier | |
| KR101090079B1 (en) | Apparatus for removing total phosphorus and total nitrogen from discharge water by using photocatalyst and separation membrane | |
| CN214192872U (en) | Industrial wastewater treatment device by using ultraviolet light and TiO2 | |
| JP5314213B1 (en) | Leachate treatment facility and leachate treatment method at final disposal site | |
| JP5753668B2 (en) | Waste water treatment method and waste water treatment equipment | |
| CN209161697U (en) | A kind of medicine waste liquid chemical processing device | |
| Reed et al. | Physicochemical processes | |
| CN220642753U (en) | Ultraviolet light catalytic oxidation wastewater treatment device | |
| KR19980050359A (en) | Wastewater Treatment System Using Photocatalyst |
Legal Events
| Date | Code | Title | Description |
|---|---|---|---|
| A201 | Request for examination | ||
| E701 | Decision to grant or registration of patent right | ||
| GRNT | Written decision to grant | ||
| FPAY | Annual fee payment |
Payment date: 20141226 Year of fee payment: 4 |
|
| FPAY | Annual fee payment |
Payment date: 20151229 Year of fee payment: 5 |
|
| FPAY | Annual fee payment |
Payment date: 20170913 Year of fee payment: 6 |
|
| R401 | Registration of restoration | ||
| FPAY | Annual fee payment |
Payment date: 20171227 Year of fee payment: 7 |
|
| FPAY | Annual fee payment |
Payment date: 20190107 Year of fee payment: 8 |