초음파 수처리 공정 개발을 위한 반응기 설계 기초 연구
Basic Study on the Design and Optimization of Sonoreactors for Sonochemical Water/Wastewater Treatment Processes
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본 연구는 환경 에너지 재료 등 다양한 분야에 적용할 수 있는 , , 초음파 기술을 수처리 공정에 적용하기 위한 기초 연구로 수행되었다. 초음파 기술과 같은 고도산화처리공법은 중금속, 내분비계장애물질, 의약물질 등의 미량오염물질 처리에 효과적이어서 하천, 호소, 습지의 수질 향상에 크게 기여할 수 있을 것으로 기대되고 있다. 초음파기술은 파를 기반으로 하기 때문에 본 연구에서는 적용 주파수의 파장을 이용하여 0 ∼ 4λ 구간의 수위를 1/4λ간격으로 나누어 동일한 유입에너지 조건에서 발생하는 열에너지 및 초음파 캐비테이션의 화학적 효과를 정량화하였다. 실험 결과 낮은 수위 (적은 부피)의 에너지 밀도가 높은 조건보다 높은 수위 (큰 부피)의 에너지 밀도가낮은 조건에서 열에너지 및 화학적 효과가 극대화되는 것을 확인하였다. 이러한 현상을 반응기 내부의 캐비테이션활성도 시각화를 통해 알아본 결과, 높은 수위 (큰 부피) 조건에서는 에너지 밀도가 낮음에도 불구하고 반응기 전체적으로 높은 활성도를 얻을 수 있기 때문인 것으로 확인되었다. 따라서 본 연구결과를 이용하여 초음파 기술을수처리 분야에 적용할 경우 반응성 및 에너지 효율 측면에서 적용 가능성을 보다 높일 수 있을 것으로 예상된다.
Abstract
Ultrasound technology can be applied in various fields including environmental, energy, and material engineeringprocesses. In this study the effect of liquid height/volume on calorimetric energy and sonochemical oxidation wasinvestigated as one of the basic steps for the design of water/wastereater treatment sonoreactors. The liquid heightwas increased from 0 to 4 λ by 1/4λ and it was found that both calorimetric energy and sonochemical oxidationwere significantly increased at relatively high liquid height/volume where the power density was relatively low. Thesonochemiluminescence (SCL) images for the visualization of the activity of cavitation also showed that larger andmore stable active zone was formed with high SCL intensity at high liquid height/volume. Therefore, it was revealedthat sonoreactors for water/wasterwater treatment could be significantly effective in terms of removal efficiency andenergy consumption.
참고문헌 (17)
- Asakura, Y, "Effects of ultrasonic frequency and liquid height on sonochem ical efficiency of large-scale sonochem ical reactors", Ultrasonics Sonochemistry, 15(3), pp.244~250 (2008)
- 최지연, "LID 시설로서 도로에 적용 가능한 수목여과시설 개발", 한국습지학회지, 15(3), pp.407~412 (2013), 한국습지학회
- 최지연, "다양한 강우사상에 대응 가능한 침투여과형 기술개발", 한국습지학회지, 15(4), pp.535~541 (2013), 한국습지학회
- 김은경, "이중 초음파 조사 시스템에서 진동부 사이의 거리가초음파 화학 반응에 미치는 영향", 지하수토양환경, 18(5), pp.39~45 (2013), 한국지하수토양환경학회
- 김호정, "기후변화 등 잠재적 영향을 고려한 수중 미량오염물질의 관리방향 연구", Korean Chemical Engineering Research(HWAHAK KONGHAK), 51(6), pp.645~654 (2013), 한국화학공학회[DOI]
- 이철희, "낙동강 중류수계의 미량오염물질 검출현황", 대한환경공학회지, 31(6), pp.401~408 (2009), 대한환경공학회
- M ason, TJ, "Sonochem istry and the environm ent - Providing a "green" link between chem istry, physics and engineering", Ultrasonics Sonochemistry, 14, pp.476~483 (2007)
- Nakdong basin-wide monitoring of potentially hazardous organics and developm ent of prediction system, "National Institute of Environm ent Research", ~ (2010)
- Monitoring and prediction system development of potentially hazardous m aterials in the Han river basin, "National Institute of Environm ent Research", ~ (2011)
- Monitoring and risk assessm ent of potentially hazardous chemicals in the Yeongsan and the Seomjin rivers, "National Institute of Environm ent Research", ~ (2011)
- M onitoring of potentially hazardous com pounds in the Geum river basin and risk assessm ent, "National Institute of Environm ent Research", ~ (2011)
- Parsons, S, "Advanced oxidation processes for water and wastewater treatm ent", pp.3~6 (2004), IW A Publishing
- Son, Y, "Com parison of ultrasonics and conventional m echanical soil-washing processes for diesel-contam inated sand", Industrial & Engineering Chemistry Research, 50, pp.2400~2407 (2011)
- Son, Y, "Geom etric optim ization of sonoreactors for the enhancem ent of sonochem ical activity", The Journal of Physical Chemistry C, 115(10), pp.4096~4103 (2011)
- Son, Y, "Acoustic em ission spectra and sonochem ical activity in a 36 kHz sonoreactor", Ultrasonics Sonochemistry, 19, pp.16~21 (2012)
- Son, Y, "Attenuation of UV light in large-scale sonophotocatalytic reactors: The effects of ultrasound irradiation and TiO2 concentration", Industrial & Engineering Chemistry Research, 51(1), pp.232~239 (2012)
- Son, Y, "Liquid height effect on sonochem ical reactions in a 35 kHz sonoreactor", Japanese Journal of Applied Physics, 48, pp.07GM 16~ (2009)