Ru/Ti, Pd/Ti, Ir/Ti 전극을 이용한 폐수의 전기화학적인 산화처리에 관한 연구 = A study on the electrochemical oxidation treatment of wastewater using Ru/Ti, Pd/Ti, and Ir/Ti electrodes

국문 초록 (Abstract)

티타늄 금속표면에 Ruthenium, Palladium, Iridium 원소로 코팅된 전극을 사용하여 전류밀도, 전극간격, Chloride 농도, 그리고 유기물농도에 대한 전기분해 특성을 연구하였다. 염색 폐수, 염료제조공정 폐수, 제약공정 폐수, 그리고 PVA제조공정 폐수의 COD 제거율을 측정하였고, 중금속 및 염료의 색도 제거율을 구하였다.
사용된 세 가지 전극 중 Pd/Ti와 Ru/Ti전극은 Ir/Ti전극보다 COD 제거에 있어서 약 1.5배 더 우수하였다. COD 처리율에 가장 민감한 변수인 전류밀도는 수치가 증가할수록 COD 제거속도가 증가함을 보였고, 전극간격과 Chloride 농도는 COD제거에 있어서 전류밀도에 비해 큰 영향을 주지는 못하였다. 그리고 본 장치로는 유기물을 처리하는데 있어서 라디칼 반응인 전기화학적 직접산화가 일어나지 않았고 간접산화 방법에 의해 COD가 제거되었다. 또한 분산성염료인 Blue, Red, Yellow염료 3가지를 처리한 결과, Blue염료는 28분 후 712mg/L에서 14mg/L로, Red염료는 52분후 609mg/L에서 69mg/L로, 그리고 Yellow염료는 23분후 481mg/L에서 107mg/L로 감소하였다. 차아염소산염의 산화력을 이용한 살균실험결과, 40분만에 모든 미생물들이 제거되었다. 염색 폐수, 염료제조공정 폐수, 제약공정 폐수, 그리고 PVA제조공정 폐수를 120분 동안 전기분해한 결과, COD가 10mg/L, 45mg/L, 40mg/L, 70mg/L로, 방류수(약 40-90 mg/L COD) 기준에 근접하거나 만족하였음을 보였다.

다국어 초록 (Multilingual Abstract)

Titanium electrodes coated with ruthenium (Ru), palladium (Pd), and iridium (Ir) were tested at different conditions of current density, electrode gap, chloride concentration, and organic chemical concentration. The treatments of dyeing wastewater, dye-manufacturing process wastewater, pharmaceutical process wastewater, and PVA (polyvinyl alcohol) manufacturing process wastewater were examined by analyzing COD (chemical oxygen demand), color, and heavy metal concentration. Pd/Ti and Ru/Ti electrodes showed about one point five times better COD removal than Ir/Ti electrode. As the current density increased, the COD removal rate was increased all the time. But the effects of electrode gap and chloride ion concentration were less than current density. No electrochemical direct oxidation reaction was observed during the wastewater treatments and COD seemed to be solely removed by indirect oxidation reaction. For the result of electrical decomposition of blue, red, and yellow diffusive dyes, the concentration of blue dye was decreased from 712 mg/L to 14 mg/L after 28 minutes, red dye from 609 mg/L to 69 mg/L after 52 minutes, and yellow dye from 481mg/L to 107mg/L after 23 minutes. Sterilization using electrochemical oxidation with Ir/Ti, all microbes were removed after 40 minutes. Many laboratory tests using industrial wastewater showed excellent COD removal rates, too.

목차 (Table of Contents)

• 제 1 장 서 론
• 제 2 장 이 론 및 배 경
• 2-1. 폐수처리에 사용되는 전기 화학적인 산화제
• 2-2. 전기분해 처리율 지표
• 제 3 장 실험 방법
• 3-1. 전극별 유기물 분해 성능 조사
• 3-2. 전극별 총 킬달질소(TKN) 감소율 조사
• 3-3. 전기화학적인 직접산화 반응으로 인한 COD 처리율 실험
• 3-4. 중금속제거 실험
• 3-5. 염료의 색도제거 실험
• 3-6. 살균실험 방법
• 3-7. Scale up에 따른 변화
• 3-8. 산업폐수처리
• 3-9. 수질 분석
• 제 4 장 결과 및 고찰
• 4-1. 전극별 유기물 분해 성능 조사
• 4-2. TKN 감소율 측정
• 4-3. 전기 화학적인 직접산화와 간접산화
• 4-4. 중금속 감소율 측정
• 4-5. 염료의 색도제거 실험
• 4-6. 살균실험 결과
• 4-7. Scale-up에 따른 COD와 EOI
• 4-8. 산업폐수처리
• 제 5 장 결 론