일반기술

Organic Dye Catalyst를 활용한 폐수처리 태양 반응기 개발

유기염료 광촉매를 이용하여 태양광에 의해 물속의 유기오염물을 광화학적인 방법에 의해 분해 시킬수 있는 방법이다. 반응 메카니즘은 photosensitizer로서 유기염료가 태양광을 흡수 여기(excited)되어 그 에너지를 용존산소에 전달하여 기저상태(ground)에서 singlet oxygen상태로 변화시켜 이것이 분해대상 물질을 산화시킨다. 폐수내의 분해 대상 물질로 제초제인 bromacil, TCE, PCE, chrolobenzene, toluene, phenol을 선택하였으며 유기염료 광촉매로 methylene blue, rose bengal등을 선택하였다. 유기염료 광촉매의 내구성 실험은 1 sun에서 노출 실험한 결과 methylene blue가 가장 안정됐다. 분해 대상 물질의 분해실험은 유기염료촉매, 산소, 약알카리 하의 시료 5리터를 WIS의 태양로에서 700-4000 kw/m2로 집광된 태양광에 노출 시간 0.1초, 0.2초 동안 반응시키고, WIS의 solar tower의 경우 10-15kw/m2 집광된 태양광에서 0.5분, 5분간 반응시켰으며, 1 sun에서 1시간동안 반응시켜 GC-MS, 분광분석기로 분석하고, 또한 TOC, COD를 측정하였다. 그 결과 집광된 태양광하에서 단시간의 노출에 의해 유기물질들은 효과적으로 분해 되었다. bromacil의 경우는 부산물없이 완전분해되며, 5분간 반응시켜 15-25%의 유기탄소의 감소가 있으며, phenol의 경우 43%의 유기탄소 감소가 있다. 그외의 물질들은 상대적으로 낮은 반응 속도를 나타내고 있으며, 낮은 용해도와 높은 휘발성으로 결과의 신뢰성이 낮았다. KIER(한국에너지기술연구소)의 PTC태양광 반응기(50sun)에서 methylene blue 10ppm, phenol 50ppm 200liter에 대해 분해 실험을 실시하여 약 30분에 완전분해됨을 확인하였다.