복합 파라볼라형(CPC) 모듈을 이용한 태양광/촉매/오존 공정에서 초기 pH 변화에 따른 디클로로아세토니트릴 제거 속도에 관한 연구

Abstract

이 연구에서는 디클로로아세토니트릴을 제거하는데 태양광/촉매/오존 공정에서 적정 pH 조건을 찾기 위해 각각 pH 3, 6.5, 10 조건에서 제거속도를 알아보았다. 태양광/촉매/오존 공정에서 각각의 pH 조건(3, 6.5, 10)에서 4시간 동안의 DCAN 제거율을 알아본 결과 각각 43.8, 91.1, 98.2%로 pH 10 조건에서 가장 높은 제거속도를 보였다. 그 원인은 디클로로아세토니트릴의 자체 분해와 오존의 분해 메커니즘의 변화 때문이었다. pH 6.5 조건에서도 91.1%로 높은 제거율을 보이는데 그 원인은 디클로로아세토니트릴의 촉매 흡착량 증가로 촉매표면에서의 전도대의 전자와 오존의 반응으로 인해 흡착된 디클로로아세토니트릴이 분해되기 때문이다. pH 3 조건에서는 디클로로아세토니트릴의 촉매 흡착이나 오존의 반응 메커니즘 변화로 인한 제거속도 향상 효과가 없기 때문에 제거속도가 가장 저조한 현상을 보였다. In this study, we investigated to reaction rate of dichloroacetonitrile(DCAN) in each pH(3, 6.5, 10) using heterogeneous photocatalytic ozonation in order to determine optimal pH in photocatalytic ozonation (solar/<TEX>$TiO_2/O_3$</TEX>) process. The results, showed that DCAN was removed at pH of 3, 6.5, and 10 within 4h, and that the corresponding removal rates were 43.8, 91.1, 98.2%, respectively, in the solar/<TEX>$TiO_2/O_3$</TEX> process. The highest reaction rate was observed at pH 10. These results could be attributed to the self-decomposition of DCAN and the change in the mechanism of the ozone process. Besides, pH 6.5 also achieved a high degradation rate(91.1%) which is due to DCAN adsorbed onto the catalyst surface and reacted with radicals(<TEX>${\cdot}OH$</TEX>) generated by the reaction between ozone and electron(<TEX>$e^-$</TEX>) released from the conduction band of catalyst. The lowest degradation rate was observed at pH 3 due to absence of adsorption and no change in ozone reaction mechanisms.