하이드 록실 라디칼

5.1 폐수 처리

하이드 록실 라디칼(•오)은 유기 기질 산화를 담당하는 주요 중간 반응성입니다. 유리 라디칼 호 2•및 그 공액 옥 2•-또한 분해 과정에 관여하지만 유리 수산기 라디칼보다 반응성이 훨씬 적습니다. 이 라디칼은 수소 추상화 또는 이중 결합에 친 전자 성 첨가에 의해 대부분의 유기 물질과 강하게 반응합니다. 자유 라디칼은 분자 산소와 추가로 반응하여 퍼 옥시 라디칼을 생성하여 오염 물질의 완전한 광물 화를 초래할 수있는 산화 분해 반응의 순서를 시작합니다. 또한 수산기 라디칼은 할로겐이 차지하는 위치에서 방향족 고리를 공격하여 페놀 동족체를 생성 할 수 있습니다. 전도 밴드의 전자는 또한 환원 경로에 의해 유기 화합물을 분해 할 수 있습니다.

광분해에서 모 유기 화합물의 변형은 독성 및 지속성을 제거하기 위해 바람직하지만 주요 목적은 모든 오염 물질을 광물 화하는 것입니다. 또한,일반적인 반응을 위해 제안 된 화학 양론(식. 15)는 정확한 질량 균형에 의해 각각의 경우에 입증되어야한다. 반응물과 제품이 손실되어 신뢰할 수없는 결과가 발생할 수 있습니다. 광물화 속도는 이산화탄소,씨엘-,소 42-,노 3-및 포 43-과 같은 무기 화합물을 모니터링함으로써 결정된다. 유기물이 분해 될 때,처리 된 물에서는 무기 음이온 농도의 화학 양론 적 증가가 생성되며,매우 자주 수소 이온의 농도가 증가합니다(산도 감소). 제품 손실이 없음을 입증하기 위해,몰비는 유기 기판 구조에 따라야한다. 총 광물 화의 부재는 에스-트리아 진 제초제의 경우에만 관찰되었으며,최종 생성물은 본질적으로 독성이없는 1,2,5-트리아 진-2,4,6-트리 하이드 록시(시아 누르 산)입니다. 이것은 대부분의 산화 방법에 저항하는 트리아 진 핵의 강한 안정성 때문입니다. 질소 함유 분자는 다음과 같이 광물화됩니다. 암모늄 이온은 상대적으로 안정하며 비율은 주로 질소의 초기 산화 정도 및 조사 시간에 따라 달라집니다. 방향족 고리의 분해로 인한 지방족 단편의 분석은 주로 포름 산염 및 아세테이트 이온을 밝혀 냈습니다. 다른 지방 분해 물질(아마도 산,이산 및 히드 록 실화 화합물)도 발견되었습니다. 포름 산염 및 아세테이트 이온은 다소 안정적이며,이는 부분적으로 총 광물 화가보다 훨씬 오래 걸리는 이유를 설명합니다.

자외선 방사와 반도체 촉매의 상호 작용을 사용하여 물 속의 유기 오염 물질의 태양 광촉매 광물 화는 물 속의 독성 유기물의 산업적 파괴에 큰 잠재력을 가지고 있으며,응용 분야와 표적 화합물의 수가 많다. 높은 태양 복사에 매체에 지역안에,태양 해독은 리터당 수백 밀리그램의 최대 유기 농도에 물,유기물의 복잡한 혼합물안에 존재하는 비생물 분해성 오염물질,및 위험한 오염물질을 대우하기를 위해 유용하다. 지난 20 년 동안 전 세계 그룹이 수행 한 강렬한 연구의 결과로 태양 해독은 많은 흥미로운 응용 분야에서 좋은 솔루션입니다. 지난 10 년 동안 물 및 공기에서 독성 및 유해 화합물의 이종 광촉매 제거에 관한 수천 건의 출판물과 특허가있었습니다. 몇 가지 예는 페놀 및 클로로 페놀,염소화 탄화수소,제약 화합물(항생제,항 플라스틱 및 기타 유해 제약 폐기물),농약 폐기물(살충제)및 시안화물입니다. 페놀과 포름알데히드 수지의 제조,휘발성 유기화합물 수세미,합성비닐 생산,목재 보존 폐기물,해양 탱크 터미널과 파이프라인 청소,농약 제조,물 헹굼 등의 공정에서 산업적으로 생산되고 있습니다.

여기서 살충제는 태양 광촉매의 실제 적용을 입증하는 예로서 사용된다. 살충제와 농약 화합물은 일반적으로 1950 년대와 1960 년대부터 물 속에서 발견되었지만 지난 15 년 동안 전 세계적으로 그 사용이 극적으로 증가했으며 1975 년 이후 5 년마다 거의 두 배가되었습니다. 유엔은 농업에 사용되는 모든 살충제 중 1%미만이 실제로 작물에 도달한다고 추정합니다. 나머지는 결국 땅,공기,특히 물 오염. 따라서 살충제 물 오염은 오늘날 가장 큰 환경 문제 중 하나이며 광범위한 생태 학적 결과를 초래합니다. 농업이 집중적인 지역에서는 다음과 같은 물 오염의 주요 원인이 된다:

농약 처리:일반적인 농업 관행으로서 약 0.2 톤/헥타르는 일반적으로 고전적 살포 또는 관개 파이프라인에 의해 집중적인 농업에 적용된다.

용기 및 스프레이 장비에서 살충제로 오염 된 린스 물:빈 용기(약 70 단위/헥타르)에 남아있는 소량의 살충제가 일반적으로 환경으로 유출됩니다.

농업 산업 폐수: 포장하기 전에 청과의 청소 또는 수확 후 처리에서 물 폐수의 약 1 평방 미터/일/헥타르를 생산하고 있습니다.

살충제로 오염 된 식물 폐기물:처리되지 않은 식물 폐기물의 30 톤/헥타르/년은 일반적으로 매립지에 처분되는 것으로 추정됩니다.

주요 문제 중 하나는 빈 살충제 용기의 통제되지 않은 투기입니다. 각 용기에 남아있는 농약의 양은 매우 적지 만 매년 수백만 개가 버려져 이러한 유형의 농업 지역에서 가장 중요한 오염원 중 하나입니다. 제안 된 솔루션은 나중에 재사용을 위해 씻어 재활용 공장에 자신의 선택적 수집 및 운송입니다. 살충제의 다른 혼합물에 의해 오염 된 결과 린스 물,처리해야합니다. 따라서 이러한 물 현장 처리를 위한 간단하고 저렴하며 접근 가능한 기술이 필요합니다. 제초제는 전통적으로 과립 또는 분말 활성탄,나노 여과,오존 처리 등을 사용하여 물로부터 제거됩니다. 그러나 이러한 프로세스는 적용 가능성,효율성 및 비용에 고유 한 제한이 있습니다. 한편,이들의 처분과 관련된 문제들은 다음과 같은 이유로 태양광 광촉매 처리에 매우 적합하다:(1)초기 농약 농도는 동일한 물로 세척된 용기의 개수의 함수로서 제어될 수 있으므로,최적의 광촉매 효율을 위한 가장 적절한 농도가 선택될 수 있다;(2)독성은 극단적이고,낮은 물량이며,잘 정의된 위치에서;(3)이러한 점 오염원은 소규모 처리 유닛에서 이상적으로 처리될 수 있다.; 그리고(4)온실의 집중적 인 농업은 일반적으로 햇볕이 잘 드는 나라에 집중되어 있습니다.

태양 해독은 또한 제약 산업 폐기물 및 휘발성 유기 화합물 방출의 다량에서 찾아낸 할로겐화 용매의 강직에 있는 효율성을 설명했습니다. 환경 규제 및 지침은 휘발성 유기 화합물 배출을 제어하기 위해 산업 관리자를 추진하고 있습니다. 휘발성 유기 화합물 배출 제어 방법 중 하나는 습식 세정이지만,세정기에서 오염 된 물 처리되어야한다. 이것은 태양 해독으로 쉽게 할 수 있습니다. 할로겐화 폐기물의 또 다른 공급원은 할로콤파운드 제조입니다. 폐기물은 총 생산의 낮은 비율로 추정 할 수있다,에 용해 100-200 밀리그램/리터. 예를 들어,폴리 염화 비닐은 1 톤당 단쇄 중합체 또는 폴리 염화 비닐 단량체로 오염 된 2.5 평방 미터의 폐수 유출 물을 생산합니다. 타당성 조사에 따르면 6 평방 미터의 광 반응기는 햇빛 8 시간 동안 폐수 250 리터에서 클로로포름 100 밀리그램/리터를 완전히 광물 화 할 수 있습니다.

물 유출 물의 오염 제거는 태양 광자의 가장 성공적인 광화학 응용 중 하나입니다. 이 기술은 대형 파일럿 플랜트의 건설으로 검증되었습니다. 태양 광촉매는 물 처리를 위한 특정한 태양 기술이 상업적으로 이용 가능해지기 때문에 태양 과정의 실시에 있는 중요한 돌파구일 것을 약속합니다. 시장 분석에 따르면 가장 문제가 많은 지속적인 유기 오염 물질을 파괴 할 수있는이 환경 친화적 인 기술은 수많은 잠재적 인 응용 분야를 가지고 있습니다. 지난 10 년 동안 진행에 의해 입증 된 바와 같이,광촉매 물 해독 약속 가득 의심의 여지가있을 수 있습니다.

그러나 태양 광촉매의 역사적 진화에 대한 분석은 세 가지 다른 개발 단계를 명확하게 식별합니다. 태양에 민감한 연구자들의 초기 노력은 실험실 연구를 기존 기술로 태양 공학 테스트로 이전하는 데 중점을 두었습니다. 이 첫 번째 결과는 광화학 연구 커뮤니티에서 흥분을 불러 일으켰습니다. 실제 상황에 대한 그들의 외삽은 거의 모든 유기 오염 물질과 일부 금속을 분해 할 수있는 능력을 가정했습니다. 나중에,더 적합한 수집가 및 디자인은 개발되었다,그러나 반응의 특정 양상의 기본을 아는 필요는 혼합 결과를 가진 속도론,기계장치,혼합물의 성과 및 운영 매개변수에 학문의 증가로 이끌어 냈다. 그것은 모두 유망하고 낙담 결과의 기간이었다. 진행 중인 것으로 보이는 세 번째 단계에서는 응용 프로그램의 경계 조건이 결정되고 있으며,이 기술은 초기 개발 및 미해결 질문이 기술의 거의 상업 및 산업 응용 프로그램과 공존한다는 특수성과 함께 특정 초기 응용 프로그램에 초점을 맞추고 있습니다. 결과적으로 환경 시장은 청정 에너지 자원을 매우 수용하지만 그러한”위험 가정”이니셔티브를 받아들이기를 꺼립니다.