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광촉매에 의한 수처리 기술개발 동향

전문가 제언: ○ 반도체형 광촉매를 사용하는 고도산화공정(Advanced Oxidation Process, AOP)은 물중에 있는 난분해성 유기화합물은 물론 세균과 같은 병원성 물질의 처리가 가능하고 투입되는 화학물질과 폐기물이 거의 없는 환경 친화적인 공정으로 수처리 공정에서 유용하게 사용할 수 있을 것이다.

○ 현재 많이 사용하는 있는 촉매는 TiO2이며 지지체에 고정화된 고정상반응기보다 광효율이 높은 슬러리 형 반응기가 더 많이 사용된다. 상업화하려면 투입되는 촉매를 분리?회수하는 후처리과정을 거쳐 재사용해야 하며 현재의 공정보다 효율적인 공정이 필요하다. 이를 위해서는 반응기의 개발은 물론 광효율이 높은 촉매의 고정화방법 개발도 필요하다.

○ 반응기의 설계를 위해서는 반응속도에 대한 해석과 예측이 필요하며 유기화합물의 경우는 Langmuir-Hinshelwood 메카니즘을 바탕으로 삼고 있고, 세균성 물질의 소독에는 Chick-Watson 모델에서 파라미터들을 더 사용하는 실험적(empirical) 방법을 사용하고 있다. 이를 모두 다룰 수 있는 시스템의 연구도 필요할 것이다.

○ 광촉매 반응에서 TiO2의 띠 간격(band gap)을 보면 자외선에 가까운 빛만을 사용할 수 있어 태양에너지를 그대로 사용한다면 5% 정도만 사용할 수 있다. 다량의 물을 처리하는 실용화 공정에서 UV램프의 전력을 줄이기 위해서는 집광형 태양에너지 수집기의 개발과 안정하고 효율적인 증감제 또는 도핑 기술개발도 필요할 것이다.

○ 광촉매 공정을 실용화하려면 파일럿 공장 이상의 자료를 가지고 경제성을 포함하여 전 과정 평가(Life Cylcle Assessment)가 심도 있게 이루어져야 할 것이다.

저자: Meng Nan Chong, Bo Jin, Christopher W.K. Chow, Chris Saint
자료유형: 학술정보