Exploring the efficiency of gliding arc discharge for the decomposition of persistent organic pollutants.

Abstract

본 연구에서는 Gliding arc discharge (GAD) 방식 반응기의 난분해성물질 처리 성능을 평가하기 위해 모든 실험은 batch 형태로 진행하였으며, Eriochrome Black T (EBT)와 Tetracycline (TC) 를 대상물질로 선정하여 제거 특성을 확인하고자 하였다. 플라즈마를 공급하는 데 사용되는 주입 가스 유형과 상대습도을 달 리하여 활성종인 용존오존을 측정함으로써 반응기의 특성을 파악하고자 하였다. 또한, 대상 화합물 제거 특성을 파악하기 위해 pH를 변수로 하여 연구를 수행하였다. 본 연구의 목적은 초기농도, pH, 처리기간, 무기물화율, 처리 후 잔류 부산물 등 다양한 요인을 고려하여 유기화합물을 효과적으로 분해할 수 있는 방법을 개발하는 것이다. 이 논문은 5장 나눠지며: •플라즈마 상호 작용의 기술 상태를 보여주는 문헌 검토, •난분해성 물질 유기 화합물의 처리에 있어 NTP 적용의 주요 사항, •본 연구에 사용된 플라즈마 반응기, •글라이딩 아크 플라즈마에 의해 형성된 반응성 종의 생성을 정량적으로 측정하고 플라즈마 상호작용 분석, •반응성 종 의 생성과 대상물질의 분해에 대한 습도의 영향을 분석하기 위한 구체적이고 다양한 방전 조건, •플라즈마 촉매의 조합 방법을 제안하기 위한 노력으로 다른 촉매들을 도입함으로써 TC의 플라즈마 열화를 향상시키는 기술. 최적의 상대 습도 조건에서 O2 플라즈마는 30분 처리 후 많은 양의 .OH 생성 값이 65.49 μmol/L이며 공기 플라즈마 비하면 생성된 양의 약 3배를 나타내었다. 최고의 EBT 탈색은 공기 플라즈마(96.51%)에 의해 달성된 반면 O2 플라즈마는 TOC 제거로 무기물화율이 공기 플라즈마보다 약 20% 더 높은 것으로 나타났다. EBT 제거에 대한 라디칼 소거능 효과는 .OH가 억제될 때 공기 플라즈마에서 유기 화합물의 분해에서 N라디칼의 역할을 추가로 보여준다 (탈색율은 공기 플라즈마 경우에는 96.51%에서 83.33%로 감소한 반면, O2 플라스마에서는 라디칼 소거능의 존재는 탈색의 더 큰 하락을 초래하여 52.57%에서 12.19%로 감소하였다. TC 처리(초기 농도 5 mg/L)의 경우 처리 30분 후 O2 플라즈마에서 총 분해율 94.95%와 무기물화율 81.3%를 달성했으며 이는 일반적으로 오염 물질 처리에서 높은 무기물화율을 달성하기 어렵기 때문에 이런 결과를 얻는 것이 인상적이다. 반면에 공기 플라즈마는 각각 60.45% 및 57.34%의 분해율 및 무기물화율을 감소하였다. 이러한 결과는 GAD 반응기의 잠재력을 강조하며, 고항성 물질의 분해와 오염물질 처리에서 높은 광화율을 달성하는 효과적인 방법임을 보여준다.