| 초록 |
계속적으로 지속되어 온 산업의 발전은 생활의 향상을 가져왔으나 생산 공정에서 발생하는 생성물질로 인해 대기오염, 수질오염등 여러 환경문제를 야기시키고 있다. 가정 및 화학 공장에서 유출되는 폐수내에는 많은 유기물 및 유독성 화학물질을 포함하고 있어 수질 오염의 주 원인이 되고 있다. 국내외에서 유출되고 있는 폐수를 처리하기 위해 공정개선을 위한 연구는 물론 새로운 폐수 처리 공정연구가 진행되고 있다. 최근 폐수를 처리하기 위한 초임계물 산화법(Supercritical Water Oxidation)이 많은 주목을 받고 있다. 초임계물 산화법이란 임계조건 이상에서 보여주는 물의 물리 화학적 특성을 이용하여 폐수 내의 유독성 유기물을 산화 처리하는 공정이다. 초임계하에서 물이 지니는 용매특성은 매우 특이하여 비극성 오염 물질들과 친화성을 띄게 되며, 상온 상압 하에서 낮은 용해도를 갖는 산소, 질소등의 기체들에 대해서도 높은 용해도를 갖고 있어 폐수내의 유기물을 산화시킬 수 있는 중간매체로 적합한 것으로 밝혀지고 있다. 그리고, 초임계 물 산화공정은 연소공정과 유사한 점이 있으나 소각에 비하여 매우 낮은 온도에서 조업이 가능하고 특히 모든 폐기물이 폐쇄된 반응기내에서 처리되기 때문에 소각시 발생되는 2차 오염기체의 생성을 현저히 감소할 수 있는 장점을 지니고 있다. 현재, 선진국에서는 초임계물 산화공정을 상용화하기 위한 시험규모 수준의 연구를 진행하고 있으며, 상용화에 요구되는 폐수내의 오염물들의 산화속도론에 관한 다양한 연구가 진행되고 있다. 그리고, 국내에서도 최근들어 환경문제에 대한 관심이 높아지면서 몇몇 대학교와 연구소를 중심으로 초임계물 산화법에 대한 연구를 하고 있다. 본 연구진은 유기 오염물질로 많이 알려져 있는 페놀을 대상 물질로 대상 물질의 농도, 압력, 온도, 과잉 산소량 및 반응기내 체류시간을 주요 실험 변수로 설정하여 산화반응의 특성을 확인한 바 있다. 이를 바탕으로 실폐수에 존재하는 오염 성분중에서 프탈산(Phthalic acid)과 아디프산(Adipic acid)을 선정하여 산화 반응 실험을 수행하였다. 과산화수소의 생산공정에서 유출되는 실폐수의 성분은 한화종합화학㈜중앙연구소에서 확인된 자료를 이용하였다. 대부분의 과산화 수소는 Alkylanthraquinone의 자동 산화법에 의하여 제조 생산되고 있으며, 이러한 자동 산화공정상에서 여러가지의 부반응을 통해 생성되는 프탈산과 아디프산을 본 실험의 대상물질로 선정하였다. 본 연구에서는 선정된 각 실험조건에서 프탈산과 아디프산에 대한 초임계 물 산화 반응실험을 수행하여 산화반응의 전환율을 측정하였다. 또한, 각 농도에 대한 반응차수를 결정하였고, 속도상수의 활성화에너지를 계산하여 각 물질에 대한 전체 산화반응식을 결정하고자 하였다.
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