Industrial wastewater often contains a number of recalcitrant organic contaminants. These contaminants are hardly degradable by biological wastewater treatment processes, which requires a more powerful treatment method based on chemical oxidation. Advanced oxidation technology (AOT) has been extensively studied for the treatment of nonbiodegradable organics in water and wastewater. Among different AOTs developed up to date, ozonation and the Fenton process are the representative technologies that widely used in the field. Based on the traditional ozonation and the Fenton process, several modified processes have been also developed to accelerate the production of reactive radicals. This article reviews the chemistry of ozonation and the Fenton process as well as the cases of application of these two AOTs to industrial wastewater treatment. In addition, research needs to improve the cost efficiency of ozonation and the Fenton process were discussed.

Volatile organic compounds(VOCs) are toxic carcinogenic compounds found in wastewater. VOCs require rapid removal because they are easily volatilized during wastewater treatment. Electrochemical advanced oxidation processes(EAOPs) are considered efficient for VOC removal, based on their fast and versatile anodic electrochemical oxidation of pollutants. Many studies have reported the efficiency of removal of various types of pollutants using different anodes, but few studies have examined volatilization of VOCs during EAOPs. This study examined the removal efficiency for VOCs (chloroform, benzene, trichloroethylene and toluene) by oxidization and volatilization under a static stirred, aerated condition and an EAOP to compare the volatility of each compound. The removal efficiency of the optimum anode was determined by comparing the smallest volatilization ratio and the largest oxidization ratio for four different dimensionally stable anodes(DSA): Pt/Ti, IrO2/Ti, IrO2/Ti, and IrO2-Ru-Pd/Ti. EAOP was operated under same current density (25 mA/cm2) and electrolyte concentration (0.05 M, as NaCl). The high volatility of the VOCs resulted in removal of more than 90% within 30 min under aerated conditions. For EAOP, the IrO2-Ru/Ti anode exhibited the highest VOC removal efficiency, at over 98% in 1 h, and the lowest VOC volatilization (less than 5%). Chloroform was the most recalcitrant VOC due to its high volatility and chemical stability, but it was oxidized 99.2% by IrO2-Ru/Ti, 90.2% by IrO2-Ru-Pd/Ti, 78% by IrO2/Ti, and 75.4% by Pt/Ti anodes The oxidation and volatilization ratios of the VOCs indicate that the IrO2-Ru/Ti anode has superior electrochemical properties for VOC treatment due to its rapid oxidation process and its prevention of bubbling and volatilization of VOCs.

본 연구에서는 전기분해 방법을 이용한 질산성질소(NO3 --N) 분해가 TiO2 nanotube plate 및 구리, 니켈, 스테인리스 스틸, 알루미늄, 주석, 티타늄을 환원전극으로 사용하였을 때 가능한지를 평가하였다. 전극의 전기화학적 특성 평가는 임피던스 측정을 하여 비교하였고, TiO2 nanotube plate의 표면 분석은 주사전자현미경을 통해 SEM 및 BET 분석법을 이용한 비표면적 분석을 통해 비교하였다. 질산성질소 전해실험의 경우 90분의 실험을 진행하였으며, 실험 결과 전극 표면의 부식이 수반되지 않은 TiO2 nanotube plate가 기타 금속 전극에 비해 질산성질소 환원 반응속도가 가장 뛰어난 것으로 확인되었다.

본 연구에서는 TiO2 nanotube 광촉매의 고도산화처리능을 비교하기 위해서 OH 라디칼 생성 력을 평가하고자 하였다. 자외선 조사에 따른 Probe compound인 4-Chlorobenzoic acid (pCBA)의 농 도 감소에 따라 OH radical 생성량을 산정하는 방법으로 광촉매 효율을 평가하였는데, TiO2 nanotube 표면에서의 전자의 흐름을 원활하게 하기 위하여 전기적 에너지를 주었을 시 광촉매 효율의 증가 가능 성 또한 확인하고자 자외선 조사 시 전류밀도를 인가하는 방법으로 실험을 진행하였다. 실험에 사용된 TiO2 nanotube는 전극효과를 부여하기 위해 양극산화법으로 티타늄판을 이용하여 제조하였으며, pCBA 용액에는 전도도를 부여하기 위하여 NaCl을 첨가하여 전해질로 사용하였다. 정전류 정전압 조건하에서 자외선조사 실험을 진행하였으며, 전류가 흐르는 광촉매에 자외선 조사 시 OH 라디칼 생성량은 광촉매 없이 자외선만 조사하였을 때에 비해 약 5.6배, TiO2 광촉매와 함께 자외선을 조사하였을 보다 약 2.2 배 증가하였다. 결과적으로 광촉매반응에 전기적 에너지를 부여하였을 시 시너지효과를 가져올 수 있는 가능성을 확인할 수 있었다.

산업폐수 처리에서 미량오염물질(독성 유기물, 화합물, 연료 등)의 제거가 중요하다. 생물학적 처리에 의해서는 미량오염물질을 제거하기 어렵다. 따라서 본 연구에서는 분리막과 고도전기산화를 접목하여 색도, 미세입자등을 효과적으로 제거하고 막오염을 저감시키는 막결합형 고도전기산화시스템을 개발하였다. 색도는 원수 120 도(Pt-Co 색도 값)에서 처리수 20 도이하로 제거되었고, 탁도의 경우 처리수 0.1 NTU이하의 수준으로 감소하였다. 또한 막오염 저감의 성능으로 전극을 켜지않고 실험하였을때 16 kPa까지 증가하였으며 0.5 A/L전류를 공급하였을 때 5 kPa으로 유지되었다. 본 연구는 한국환경산업기술원의 환경융합 신기술 개발사업(No. 2015001640004) 연구결과의 일부이다.