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오염물질 산화처리를 위한 바이오차 기반 나노 망간 산화물의 촉매로의 평가

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Abstract
본 연구에서는 오존/persulfate/nano MnO2-biochar를 이용한 고도산화공정을 통해 phenol과 항생제 물질인 sulfamethoxazole(SMX)의 산화 처리를 고찰하였다.
바이오차기반 나노 망간 산화물이 촉매로 사용될 때 오존/persulfate 산화 공정에서 라디칼이 발생되어 산화처리 속도가 향상 될 것을 가정하였고 라디칼 발생 규명을 위해 회분식 실험을 실시하였다. 실험 중 발생하는 라디칼의 존재를 확인하기 위하여 chemical reagents를 사용한 quenching 테스트를 진행 라디칼의 발생을 간접적으로 관찰한 뒤 EPR 분석 중 스핀 트랩 기법을 통해 라디칼의 존재를 직접적으로 관찰하였다.
산화 실험 결과는 RS biochar만 사용했을 때 SMX의 농도가 감소 되지 않았지만 RS biochar/오존을 함께 사용했을 때는 SMX의 농도가 68% 감소되었으며 RS biochar/persulfate/오존을 혼합하여 진행한 실험에서는 87%의 SMX 농도가 감소되었다. RS biochar/persulfate/MnO2/오존을 함께 사용한 실험에서는 SMX의 농도가 80% 감소하였다. phenol의 산화 실험 결과는 persulfate 및 RS biochar의 경우 농도 감소가 일어나지 않았다. nano MnO2-biochar의 경우 RS biochar 및 pesulfate 각각의 컨트롤 실험에서는 phenol의 농도가 감소하지 않았다. 그러나 두 가지를 혼합하여 실험한 경우 페놀의 농도가 25% 감소하였다. RS biochar/pesulfate/오존을 함께 사용한 실험에서는 phenol의 농도가 67% 감소하였다. nano MnO2-biochar의 컨트롤 실험 결과 또한 페놀의 농도가 감소하지 않았다. nano MnO2-biochar/persulfate/오존을 혼합하여 진행한 실험에서는 페놀의 농도를 99% 감소시켰다.

실험 중 발생하는 라디칼을 간접적으로 관찰하기 위해 Quenching 테스트를 한 결과 기존 99% 감소하던 농도가 TBA 1 M 과 혼합했을 때 페놀의 농도가 56% 감소하였고 MeOH 1 M 과 혼합하여 실험을 진행한 결과 페놀의 농도가 22% 감소하였다. Quenching 테스트를 통해 산화 공정시 오염물질 제거에 작용하는 주요 라디칼은 OH·인 것을 확인 할 수 있다. 실험 중 발생하는 라디칼의 발생을 직접적으로 관찰하기 위하여 EPR 분석을 한 결과 오존을 이용한 산화 실험 시 OH· 라디칼의 발생을 관찰하였다. 오존/pesulfate/nano MnO2-biochar를 함께 사용한 결과 OH· 과 SO4·- 라디칼이 관찰되었다.
Phenol 및 항생제 오염물질의 제거에는 오존 기반의 고도 산화 공정에서 발생하는 라디칼의 형성으로 오염물들을 효율적으로 제거할 수 있다고 판단되며 바이오차 기반 금속산화물인 nano MnO2-biochar는 고도산화 공정에서 촉매로 활용될 수 있을 것으로 판단된다.
Author(s)
이형우
Issued Date
2022
Awarded Date
2022-02
Type
dissertation
Keyword
오존항생제페놀과황산염바이오차 기반 망간 산화물
URI
https://oak.ulsan.ac.kr/handle/2021.oak/9785
http://ulsan.dcollection.net/common/orgView/200000605940
Alternative Author(s)
Hyungwoo Lee
Affiliation
울산대학교
Department
일반대학원 건설환경공학과 친환경산업에너지자원융합전공
Advisor
오석영
Degree
Master
Publisher
울산대학교 일반대학원 건설환경공학과 친환경산업에너지자원융합전공
Language
kor
Rights
울산대학교 논문은 저작권에 의해 보호 받습니다.
Appears in Collections:
Environmental Construction Engineering > 1. Theses (Master)
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