전기화학적 수처리 방법의 분류

 

전기화학적 수처리 방법의 분류

※출처
책 제목: Electrochemical water treatment methods : fundamentals, methods and full scale applications
저자: Mika Sillanpää and Marina Shestakova.
Oxford, England : Butterworth-Heinemann – 2017

< 전기화학적 수처리 방법의 분류 >

전기화학적 수처리 방법은 물리화학적 수처리 기술과 연관이 있다. 전기화학적 수처리는 전기화학적 반응기(electrolyzers, 전해조) 내 물리화학적 공정의 여러 단계로 이루어져 있다. 전기화학적 수처리 기술의 적용은 전환(conversion), 분리(separation), 병합(combined) 방법 세 가지로 나뉜다.

전환 방법은 분산되어 있는 오염물질을 중화(neutralization)시켜 제거한다. 용해물질과 전기적으로 상호 작용시켜 부유물질의 전기적 전하를 변화시키고 결과적으로 부유 물질이 분산되어 있는 부피를 감소시킨다. 전기적산화(electrooxidation), 전기적환원(electroreduction), 전기적응고(electrocoagulation)가 일반적인 전환 방법에 포함된다. 전기적산화나 전기적환원은 시안화물(cyanides), 티오시안산 염(thiocyanates), 아민(amines), 알코올류(alcohols), 알데하이드(aldehydes), 니트로 화합물(nitro compounds), 아조 염색물질(azo dyes), 황화물(sulfides), 티올(thiols)과 같은 용해성 불순물을 처리할 수 있다. 전기적산화는 이러한 오염물질을 이산화탄소, 암모니아, 물 또는 무해하지만 비교적 단순한 화학구조의 물질로 분해한다. 이 때, 용해되지 않는 다양한 전도성 물질이 양극(anode)으로 사용된다. 양극에 사용되는 대표적인 물질로는 흑연(graphite), 이산화납, 망간, 루테늄, 이리듐이 개질된 티타늄 합금과 같은 혼합 산화금속(mixed metal oxide)이 있다. 음극(cathode)은 주로 몰리브덴, 텅스텐이 철, 니켈, 흑연, 스텐리스스틸과 섞인 합금이 사용된다.

분리 방법은 오염물질의 물리화학적 특성을 변화시키지 않고 폐수로부터 분리시키는 방법으로 주로 전기화학적으로 발생시킨 버블을 이용한 전기화학적 부상방법이 사용된다. 또는, 전기투석(electrodialysis) 중 전하를 띈 입자가 전기장(electric field) 속에서 이동하는 방식이 사용된다.

병합 방법은 전환과 분리 방법을 한 반응기에서 결합시킨 방법이다. 전기응고법은 알루미늄 또는강철 양극이 전기분해(electrolysis)로 용해되는 용출되는 원리를 이용한다. 용해된 알루미늄, 철 이온은 오염물질과 반응하여 flake를 형성하고 침전된다. 일반적으로 전기응고법을 사용하면 오염물질은 안정성과 원래의 특성을 잃고 침전된다. 상 변화에 더하여 용출된 이가철은 6가 크롬을 3가 크롬으로 환원시키는 등 오염물질을 전환시킬 수도 있다.

전기화학적 수처리 기술의 분류
(출처: Mika Sillanpää et al., 2017)


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