[AOP]

AOP

 

기출 유형

1. AOP 원리 및 종류 2. 광펜톤반응 3. 염색폐수 처리법

 

키워드

염색폐수처리, 고도산화처리, 난분해성처리, 1.4Dioxine, 오존처리

 

1. 개요(정의) 2. 원리 3. 종류 및 반응식, 투입약품 4. 장단점 5. AOP 활용 6. 펜톤산화 7. 광펜톤산화

대제목

 

Tip

오존처리와 연계

 

 

1. 개요(정의)

1) 오존은 염소보다 강력한 산화제이나 유기물과의 반응이 느리고 선택적임

2) AOP는 오존의 단점을 보완하기 위해 오존등의 산화제와 촉매를 이용하여

더욱 강력한 OH라디컬을 생성하는 공정

 

2. 원리

오존 + 유기물 > 반응이느리고 선택적으로 반응

오존 + 촉매 = OH 라디컬 + 유기물 > 강력 산화제거

 

3. 종류 및 반응식, 투입약품

AOP 공정의 종류

1) 오존 + 높은 pH

(1) pH를 증가할수록 O3 분해가 가속화되어 많은 라디컬 OH생성

(2) 라디컬 OH 생성측면에서는 높은 pH가 유리하지만 오존의 소모반응도 증가하므로 최적의 pH 조절이 요구됨

(3) 3O3 + H2O >2OH + 4O2

​

2) O3 + H2O2

(1) H2O2의 짝염기인 HO2^-가 촉매로 작용

(2) H2O2 과다 사용 시 H2O2가 OH의 Scavenger로 작용

(3) 2O3 + H2O2 >2OH + 3O2

​

3) 오존 + UV

(1) UV를 이용하여 H2O2를 생성

(2) O3 + H2O + (UV) >H2O2 + O2 >2O3 + H2O2 >2OH + 3O2

​

4) H2O2 + UV

5) 광촉매 + UV

6) 펜톤산화

 

 

4. 장단점

장점	단점
난분해성 물질 처리효율 높음	약품비 과다 소요
1.4-Dioxine 제거 효율 높음	NO3^- 가 UV파장 흡수하므로 NO3^- 고농도시 적용불가

 

 

5. AOP의 활용

1) 반도체 산업 : 초순수 생성을위한 각종 유기물 제거에 효과적

2) 축산폐수등 난분해성 폐수 : OH 라디컬의 빠르고 강력한 산화력으로 제거 가능

3) 정수시설 : GAC/BAC 등의 전처리 공정으로 활용

4) 오염토양, 지하수 복원 : BTEX, MTBE제거

5) 잔류성 유기오염물질 제거 : POPs, 1,4-Dioxine제거

 

6. 펜톤산화공정

펜톤산화법은 과산화수소와 철염 반응으로 생성되는 OH 라디컬의 강력한 산화력으로 유기물을 분해하는 공정으로 침출수 및 염색공장, 독성물질, 난분해성물질등 처리하기 어려운 고농도 폐수를 생분해성으로 유도시키는 공정이다.

 

반응원리

1) 개시단계

Fe^2+ + H2O2 >Fe^3+ + OH^- + OH

폐수에 과산화수소와 철염을 동시에 주입하여 철염이 촉매로 작용하여 2가철에서 3가철로 산화, 과산화수소는 OH라디컬을 생성한다.

​

2) 전파단계

(1) OH + RH >R + H2O

OH 라디컬은 유기물을 분해하여 유기물 라디컬을 생성

(2) R + Fe^3+ >FE^2+ Products

3가철은 유기물 라디컬에 의해 다시 2가철로 환원

(3) R + OH >ROH

유기물 라디컬과 OH 라디칼이 반응하여 유기물질을 산화

(4) H2O2 + RH >ROH + H2O

펜톤산화에서 유기물이 분해되어 치환 유기물이 발생

​

3) 종결단계

Fe^2+ + OH >Fe^3+ + OH^- (라디컬 소멸)

 

펜톤산화법의 목적

1) 저농도 유기물의 완전한 제거

2) 난분해성 유기물의 생분해화 및 제거 (NBOD → RBOD)

3) 생물학처리로만 가능한 유기물 제거를 생물학처리없이 제거

4) 색도, 악취, 이취미 처리

5) THMs 발생 억제

5) 타 공법 대비 설비의 간소화

펜톤산화법 투입약품

1) H2O2

원수에 철염과 동시에 투입되며 과산화수소는 철 촉매와 반응하여 OH 라디컬을 생성시킨다.

2) FeSO4

H2O2 동시 투입되어 H2O2의 촉매로 이용되고 자신은 3가철로 산화된다.

 

펜톤산화 장단점

장점	단점
독성, 난분해성 물질 산화	슬러지 발생량 많음
유기물 생분해성 증가	잔존 과산화수소 미생물에 독성작용
색도, 악취, THM생성 억제	색도 증가 우려
타 AOP 공법대비 시설비 저렴	약품 비용 소요 큼

 

고려사항

적정 약품 주입량 : Jar-test필요

유기물의 생분해도 : BOD/COD > 0.6(이분해성 물질)

pH 적정범위 3.0~4.0

 

7. 광펜톤산화

정의

Photo-Fenton 반 응은 Fenton 반응과 UV/H2O2 공정이 결합된 방법

유기물질들과 비선택적으로 반응하는 OH 래디컬을 생성

 

특징

1) 기존의 Fenton 반응보다 더 많은 양의 OH 래디컬이 생성, 처리효율증가

2) 철염의 주입량 감소로 약품비 슬러지처리비 절감

 

8. AOP의 활용

1) 반도체 산업 : 초순수 생성을위한 각종 유기물 제거에 효과적

2) 축산폐수등 난분해성 폐수 : OH 라디컬의 빠르고 강력한 산화력으로 제거 가능

3) 정수시설 : GAC/BAC 등의 전처리 공정으로 활용

4) 오염토양, 지하수 복원 : BTEX, MTBE제거

5) 잔류성 유기오염물질 제거 : POPs,1,4-Dioxine제거