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회전 드럼형 광촉매 산화장치를 이용한 비스페놀-A 제거
Photocatalytic Degradation of Bisphenol-A Using A Rotating Photocatalytic-Oxidation Drum Reactor
부산광역시 상수도사업본부 수질연구소, 부산 621-813 1(주)EC-Tech 환경생명기술연구원, 부산 609-815 2현대모비스 기술연구소 플랜트/환경연구부, 경기도 449-910 3동경공업대학 원자로공학연구소, 도쿄 152-8550
Water Quality Institute, Waterworks Headquarter, Busan 621-813, Korea 1Institute of Environmental & Biological Technology, EC-Tech. Co. Ltd., Busan 609-815, Korea 2Dept. of Plant, Environment, Research Institute, Hyundai MOBIS, Kyunggido 449-910, Korea 3RLNR, Tokyo Institute of Technology, Tokyo 152-8550, Japan
menuturk@hanmail.net
HWAHAK KONGHAK, August 2001, 39(4), 493-500(8), NONE
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Abstract
본 연구에서는 회전 드럼형 광촉매 산화장치를 이용하여 다양한 조건에서 환경호르몬 물질인 비스페놀-A 제거실험을 하였다. TiO2 코팅횟수에 따른 박막의 특성변화에서는 코팅횟수가 증가함에 따라 박막의 두께는 5회 코팅에 의해 285 nm, 10회 코팅에 의해서는 445 nm로 나타났다. 비스페놀-A 제거경향은 TiO2 코팅처리를 하지 않은 경우, 블랙라이트 램프 자체의 산화력에 의해 반응시간 90분 동안 14% 정도 제거되었으며, 코팅횟수가 증가할수록 제거효율도 증가하였다. 광원의 종류 및 광원의 세기에 따른 비스페놀-A의 제거 경향에서는 가시광 램프를 사용하였을 때 보다 블랙라이트 램프와 자외선살균 램프를 광원으로 사용하였을 때의 제거속도가 5.6, 9.3배 정도 빠른 것으로 나타나 자외선살균 램프의 효율이 가장 높은 것으로 나타났으며, 자외선살균 램프의 광세기가 4, 6 W/L로 높아질수록 제거율도 86, 97%로 비례하여 증가하였다. 또한, 광반응 효율을 높이기 위하여 공기와 질소를 주입한 경우 드럼의 회전에 따른 공기 유입이 충분하여 제거율에는 변화가 없었으며, 드럼의 회전속도가 30, 60 rpm으로 90분 동안 반응시 97%의 제거율을 보였으며, 120 rpm은 99%, 240 rpm으로 회전시의 비스페놀-A 는 40분만에 완전 제거되었으며, TOC, UV-254의 경우도 거의 60분만에 제거되었다. 따라서, 본 연구의 실험조건에서 비스페놀-A의 빠르고 완전한 제거는 TiO2 코팅횟수 10회, 광원의 종류는 자외선살균 램프를 사용하여 광원 세기를 강하게 (6 W/L), 드럼의 회전속도는 240 rpm으로 하였을 때가 가장 효율적이었으며, 이때의 비스페놀-A 제거 속도상수 k와 반감기 t1/2는 0.139 min(-1)와 4.99 min이었다.
Photocatalytic removal of bisphenol-A with a rotating photocatalytic oxidation drum(RPODrum) reactor has been investigated in various conditions. It has been found that TiO2 thin film thickness of 455 nm is more effective than 285 nm in the photocatalytic activity. A germicidal lamp as a light source was more effective than a blacklight lamp. In addition, the germicidal lamp with the light intensity of 6 W/L has increased the removal efficiency by 13% compared to that with 4 W/L lamp. The blowing of air and N2 gas at the flow of 0.5 L/min has not further increased the removal efficiency of bisphenol-A. To reduce the retention time of solution, higher rotation speed of RPO drum was needed and the most efficient rotating-speed was 240 rpm. The reaction rate constant k, and the half-life t 1/2 in the bisphenol-A removal with the most efficiently RPO drum reactor system have been calculated to be 0.139 min(-1) and 4.99 min, respectively.
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References
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