저온플라즈마를 통한 도축폐수 처리 시 헤모글로빈 내 철에 의한 SCO/SCR 촉매반응 기반 질소 제거 = SCO/SCR-based Nitrogen Removal by Iron in Non-thermal Plasma Treatment of Slaughterhouse Wastewater
저자
박루미 ( Rumi Park ) ; 이재철 ( Jae-cheol Lee ) ; 이동관 ( Donggwan Lee ) ; 이인호 ( In-ho Lee ) ; 김현우 ( Hyun-woo Kim )
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학술지명
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발행연도
2018
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-주제어
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학술저널
수록면
107-107(1쪽)
제공처
저온플라즈마(non-thermal plasma)는 advanced oxidation processes (AOPs)중 하나로 강력한 산화력을 지니는 다양한 라디칼 및 산화종을 생산하여 난분해성 유기물 처리에 초점을 맞추어 연구가 진행되어왔다. 저온 플라즈마를 사용하여 도축폐수를 처리하는 과정에서 일정부분 질소가 제거되는 결과를 얻었으나 제거메커니즘에 대한 규명은 지금까지 불명확하게 제시되어왔다. 도축폐수 내에는 가축의 혈액을 주요 성분으로 포함하고 있어 단백질과 함께 철 이온이 다량 함유되어있다. SCO (selective catalytic oxidation) 및 SCR (selective catalytic reduction) 반응은 Fe<sub>2</sub>O<sub>3</sub> 또는 철 및 다른 금속을 포함한 촉매에 의해 일어나는 암모니아의 산화·촉매 반응이다. 두 반응을 통해 암모니아를 N<sub>2</sub>가스로 제거 가능하다는 가설 하에 본 연구는 저온 플라즈마를 이용한 암모니아 및 NOx의 제거 가설을 입증하는 실험적 결과를 제시한다. 실험 폐수는 H사의 도축폐수 유출수를 사용하였으며, batch 실험을 수행하였고 반응조 부피는 1.5 L, 공기 유량은 2 L/min으로 설정하였다. Gas sampling bag을 이용하여 반응조에서 유출되는 가스를 샘플링하여 가스 검출기(Kitagawa)를 통해 암모니아 가스 농도를 측정하였다. 저온플라즈마를 연결시킨 도축폐수 반응조를 24시간동안 운전한 결과 저온 플라즈마 반응조에서는 총 질소는 31.3 %, 암모니아성 질소는 48.2 % 감소되었다. 24시간동안 제거된 암모니아 가스에 대한 질소량은 32.5 mg으로 전체 제거 질소량 (300 mg N)에 약 10 %에 불과한 양이었다. 또한 존재하는 질소는 대부분 암모니아성 질소의 형태로 제거되었다. 따라서 제거된 암모니아성 질소는 암모늄 이온이 산화되어 NH<sub>3</sub>, 혹은 NOx가 아닌 N<sub>2</sub>로서 외부로 유출되었을 것으로 추측되며 이는 도축폐수 내 존재하는 다량의 철산화물 또는 다른 촉매 작용을 하는 매개체에 의한 선택적 산화 반응으로 보인다.
사사: 본 연구는 2018년도 정부(미래창조과학부)의 재원으로 한국연구재단의 지원을 받아 수행된 연구임(No. (NRF-2017R1A2B4012762) 또한 이 연구는 2016년도 정부(환경부)의 재원으로 한국환경산업기술원의 지원을 받아 수행된 연구임(No.2016000140002).
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