초록
한강에서 추출한 휴믹물질의 산화를 위해 회전 반응기를 도입하였다. $TiO_2$ 광촉매의 혼합을 위해 사용되는 공기는 UV 램프와 광촉매 사이에서 UV 조사를 방해할 수 있으므로, 더 나은 UV 조사율을 위해 반응기 내부에 배플이 설치된 회전 반응기를 고안하였다. FT-IR, $^{13}C$-NMR의 분석 결과, 한강 휴믹물질은 다른 상용화된 휴믹물질과는 다른 특성을 보여주었다. XAD-7HP 수지로 분리된 한강 휴믹물질을, 반응 후 광촉매의 분리 및 회수문제를 해결하기 위해, $TiO_2$를 hollow bead에 고정화한 광촉매와 UV-A, UV-C 램프를 사용하여 광촉매산화시켰다. 초기 휴믹물질의 TOC 농도가 5 mg/L일 때, 초기 pH 3, $TiO_2$ 주입률 2.0 g/L을 최적 조건으로 결정하였다. 또한 UV-C와 UV-A 램프의 비교실험을 수행한 결과, 비슷한 TOC 제거율을 보였다. 하지만, 분자량 분포 실험 결과, UV-A 램프보다 UV-C 램프로 광촉매산화시킨 것이 상대적으로 저분자량 부분이 증가하였다.
In this study. the applicability of a rotating reactor for the oxidative removal of aqueous humic substances extracted from the Han River in Seoul, Korea was investigated. As air blowing for proper mixing of $TiO_2$ photocatalyst could inhibit UV-irradiation between a UV lamp and photocatalyst by air bubbles, a rotating reactor with some baffles was used for better UV-irradiation effect in this study. Han River humic substances are different from the other commercial humic substances(e.g., from Aldrich and International Humic Substance Society). Their characteristics were investigated with structural and spectroscopic analyses using FT-IR(Fourier transform-infrared), and $^{13}C$-NMR (nuclear magnetic resonance). The humic substances were extracted by XAD-7HP and treated with $TiO_2$-coated hollow beads under UV-A and UV-C irradiation in order to solve problems of separation and recovery of photocatalyst after reaction. At approximately 5 mg/L of initial TOC concentration, pH 3 and $2.0\;g-TiO_2/L$ dose, photocatalytic oxidation of Han River humic substances showed the optimum removal efficiency. Also, UV-C and UV-A lamps showed similar TOC removal efficiency. However, under UV-C irradiation, Han River humic substances were degraded to smaller compounds and increased the proportion of low molecular weight fractions compared to UV-A.
