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[인도] 난분해성 페놀 제거하는 ‘광-펜톤 산화’ 공법 개발
이름 관리자 waterindustry@hanmail.net 작성일 2021.09.07 조회수 264
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[인도] 난분해성 페놀 제거하는 ‘광-펜톤 산화’ 공법 개발

 

 

SCI급 국제 학술지 「산업 및 공학 화학 저널(Journal of Industrial and Engineering Chemistry)」에 발표된 최근 연구에 따르면 수질 속 유해물질인 페놀성분을 제거하기 위한 새로운 시스템이 개발됐다. 이 시스템은 지속가능한 자원 효율성을 위해 고급산화공정 중 가장 보편적으로 적용되고 있는 펜톤 산화에 광촉매를 결합한 ‘광-펜톤 산화’로 펜톤 반응보다 지속적이고 더 높은 처리효율 보인다.

 

새롭게 개발된 광촉매 시스템은 폐수 정화의 실제 현장 적용 가능성을 보여줄 뿐만 아니라 향후 대규모 수처리를 위한 차세대 촉매 시스템을 설계하는 방법을 제시한다.

 

최근 전 세계 대부분의 수역이 오염되고 화학물, 의약품과 같은 환경지속성 유기화학물질(Persistant organic Compounds,POPs)등이 수중으로 배출된 뒤 폐수처리 과정을 거치고도 처리되지 않아 국민건강 및 생태계에 새로운 위해요인으로 대두되고 있다. 특히 페놀은 난분해성으로 토양과 지하수에 축적되며 독성이 증가되는 경향을 보이게 된다.

 

이에 따라 물에서 페놀을 제거하기 위한 많은 화학 기술이 연구되고 있다. 그중 가장 에너지 효율적이고 유연한 접근 방식 중 하나는 과산화수소(H2O2)와 Fe2+ 이온 사이의 반응이 고도로 산화되는 수산화라디칼(Hydroxyl radical, ·OH)을 활용해 유기물을 CO2와 H2O로 완전 산화 분해시키는 고급산화공정으로, 대표적인 난분해성 산업폐수 처리 기술로 알려져 있다.

 

그러나 펜톤 공정은 실현 가능하고 반복 가능하지만 그 속도가 매우 느리고 산화 과정 중 과도한 양의 과산화수소를 소비하게 돼 반도체 보조 광촉매에 비해 촉매 활성이 낮은 단점이 있다.

 

인도와 사우디아라비아 연구진은 수산화라디칼 발생경로를 갖는 펜톤 산화법에 UV 공정을 결합함으로써 히드록실 라디칼(수산기 라디칼, Hydroxyl radical)의 발생을 효과적으로 증진시키고, 산화제로 사용되는 2가의 철염및 과산화수소의 양을 절감시킬 수 있는 광-펜톤 산화(Photo-fentonoxidation)시스템 개발에 나섰다

 

연구에 참여했던 인도 슐리니(Shoolini) 대학의 파르디프 싱(Pardeep Singh) 교수는 Z-scheme 접근 방식이 광흡수 능력, 광안정성 및 광생성 전자의 분리를 향상시키는 효과적인 방법으로 떠오르고 있어 연구에 활용했다고 밝혔다.

 

연구진은 시스템에 페놀 제거 테스트를 완료했으며 이를 통해 새로운 결합 시스템이 개별 접근 방식보다 분해율이 더 높다는 것을 발견했다. 또한 광-펜톤 시스템은 광안정성이 높고 재사용이 가능해 5회 연속 사용 후에도 촉매 활성을 유지한 것으로 나타났다.

 

연구진은 페놀 분해 속도의 향상이 커플링으로 인해 반응 혼합물에서 더 많은 Fe2+ 이온과 .OH 라디칼의 생성에 기인한다고 설명했다.

 

[출처 = Water World(https://www.waterworld.com/wastewater/treatment/press-release/14209761/researchers-develop-more-efficient-phenol-removal) / 2021년 9월 5일]

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