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[과산화수소 분해처리 시스템]

과산화수소를 함유한 폐수를 활성금속 촉매탑을 통과 시킴으로서 과산화수소를 극저 농도로 제거하는 방법으로, 약품 사용으로 인한 2차 공해를 줄일 수 있고 반영구적이며 최고의 환경친화적 수처리 시스템. 

이론적 배경(理論的 背景)

폐수 중 과산화수소(이하 과수)의 농도를 저감 시키려면 과수를 분해시키는 조건으로 반응을 진행시켜야 할 것이다. 

과수는 분해할 때 다음과 같이 물과 산소로 되며 이때 열을 발생시킨다.

H2O2(liq) → H2O(liq) + 1/2 O2(gas)△ H 0 = - 98.2KJ mol -1(1)

△ G 0 = - 119.2KJ mol -1

그러나, 이러한 분해반응은 촉매제가 없을때는 무시할 만큼 느리나 백금, 은 등 금속촉매 혼합물이나 미량의 알카리 금속염 존재하에서는 매우 빠른 분해속도를 갖는다고 알려져 있다.

다른 자료에 의하면 Mo, Fe, Cr, Ni, Cu 등의 염(鹽)도 분해를 촉진하다고 알려져 있다.

과수는 반응 환경에 따라 산화제 또는 환원제로 작용하기 때문에 반응도 환원제 또는 산화제 존재하에서 그리고 알카리나 산성용액 어느 경우에도 이루어질 수 있다.

① 산성용액에서의 환원제 역할
CrO 4- + 2.5H2O2 + 3H + → Cr 2+ + 4H2O + 2.5O2(2)
2Ce 4+ + H2O2 → 3Ce 3+ + 2H + + O2(3)
② 알카리 용액에서의 산화제 역할    
Cu 2+ + H2O2 → Cu 4+ + 2OH -(4)
③ 알카리 용액에서의 환원제 역할
2[Fe(CN)6] 3- + H2O2 + 2OH - → 2[Fe(CN)6] 4- + 2H2O + O2(5)
2Fe + H2O2 + 2OH - → 2Fe 2+ + H2O2 + O2(6)
KIO4 + H2O2 → KIO3 + H2O + O2(7)


등의 예로부터 알 수 있다. 과수가 환원제 혁할을 할 때는 항상 산소가 유리된다는 것은 주목할만한 것이다.
과산화수소 용액의 촉매적 분해는 산화-환원과정이라고 볼 수 있다.
즉 대부분의 균일촉매(Homogeneous Catalysts)는 산화-환원 짝으로서 산화제는 H2O2를 환원시킬 수 있거나 H2O2에 의해서 자체는 산화되는 것이다.

그러므로, 결과적으로는  

-2H+2[Fe-Me] 3+ + H2O2 → 2[Fe-Me] 2+ + O2(8)
+2H+2[Fe-Me] 2+ +H2O2 → 2[Fe-Me] + H2O2    (9)
(Net. Rx)         H2O2 → 2H2O          + O2    (10)

(10)식과 같이 H2O2가 물과 산소로 된다. 


원리(原理)

COP의 기술적 자료(技術的 資料)

촉매의 特性(특성)

촉매명 : Ferro - Metal Compound Catalyst

평균입경 : 2.0 mm ± 0.4 (ASTM표준체 8 ∼ 12mesh)

외관 : Red - Browish or Black Color

촉매의 구체적 자료

ㆍ 충전밀도(Tapped Density) : 1.18 (g/cc)
ㆍ 겉보기 밀도(Apparent Density) : 2.64(g/cc)
ㆍ 충전층의 g당 공극부피(Void Vol.) : 0.46(g/cc)
    (계산예) Dry Tapped Vol. - True Vol. = Void Vol.(cc/g)

COP 설계(設計)의 Flow원수의 수질분석 → 처리수의 수질결정 → COP 촉매량 계산 → COP Vessel 결정
COP 용량의 결정(決定)

ㆍSV : 2 ∼ 15 ㆍ촉매량 : 시간당 통액량 / SV
ㆍ통수시간(通水時間) : 1 - 30분, 바람직한 것은 10 - 15분
ㆍ통수방식(通水方式) : 상향류(上向流)
ㆍ원수의 과수농도범위 : MAX 10,000ppm
ㆍ촉매 감소율 : 년간 3% 이하

사용조건(유입수)

ㆍSS : 20mg/ℓ 이하
ㆍpH : H2O2의 제거성능은 pH의 의존성이 크기 때문에 통수pH를 10±0.5 의 범위로 설정한다.
ㆍ촉매독 : 고분자 폴리머, 분자량 160이상의 유기물, 강산