KR100795842B1 - Flow-through electrolytic cell of electrolyte separation type using pt/ti working electrode - Google Patents

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KR100795842B1 KR1020070014268A KR20070014268A KR100795842B1 KR 100795842 B1 KR100795842 B1 KR 100795842B1 KR 1020070014268 A KR1020070014268 A KR 1020070014268A KR 20070014268 A KR20070014268 A KR 20070014268A KR 100795842 B1 KR100795842 B1 KR 100795842B1
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Abstract

A flow-through electrolytic cell of electrolyte separation type using a Pt/Ti working electrode is provided to degrade organic compounds contained in water by an electrochemical method, prevent the generation of secondary pollution by using an electrolyte separation type electrolytic cell, and improve electrolysis efficiency by using a Pt/Ti electrode as a working electrode. A flow-through electrolytic cell of electrolyte separation type using a Pt/Ti working electrode comprises: an electrolytic cell(100) including a first electrolytic cell(120) and a second electrolytic cell(130) oppositely assembled with each other in a state that an ion exchange membrane(110) is formed between the first and second electrolytic cells to form two separate space parts within the electrolytic cell; and an electrolysis unit including a Pt/Ti working electrode(210) which is formed in the first electrolytic cell and spaced from the ion exchange membrane and a Pt reference electrode(220) which is formed in the second electrolytic cell and spaced from the ion exchange membrane to electrolyze a treatment object, wherein the first electrolytic cell is formed in a space part of one side of the ion exchange membrane such that the treatment object flows into the first electrolytic cell through through-holes(121) formed at both sides of the first electrolytic cell, and the second electrolytic cell is formed in a space part of the other side of the ion exchange membrane such that an electrolyte is contained in the second electrolytic cell.

Description

백금/타이타늄 작업전극을 이용한 막분리형 흐름 전해조{flow-through electrolytic cell of electrolyte separation type using Pt/Ti working electrode}Flow-through electrolytic cell of electrolyte separation type using Pt / Ti working electrode}

도 1 - 본 발명에 따른 백금/타이타늄 작업전극을 이용한 막분리형 흐름 전해조에 대한 분해 사시도.1-exploded perspective view of a membrane separation flow electrolyzer using a platinum / titanium working electrode according to the present invention;

도 2 - 본 발명에 따른 백금/타이타늄 작업전극을 이용한 막분리형 흐름 전해조에 대한 사시도.Figure 2-perspective view of a membrane separation flow electrolyzer using platinum / titanium working electrode according to the present invention.

도 3 - 열처리조건에 따른 백금/타이타늄 작업전극의 전기화학적특성(순환전환전류곡선)을 나타낸 도.3 is a diagram showing the electrochemical characteristics (circulation switching current curve) of the platinum / titanium working electrode according to the heat treatment conditions.

도 4 - 본 발명에 따른 전기분해 매카니즘을 나타낸 개략도.4 is a schematic representation of an electrolysis mechanism according to the present invention.

<도면에 사용된 주요부호에 대한 설명><Description of Major Symbols Used in Drawings>

100 : 전해조 110 : 이온교환막100: electrolytic cell 110: ion exchange membrane

120 : 제1전해조 121 : 통공120: first electrolyte tank 121: through

130 : 제2전해조 131 : 통공130: second electrolyte tank 131: through

140 : 수용부 141 : 걸림턱140: accommodating part 141: locking jaw

150 : 결합수용부 160 : 보조덮개부150: coupling housing 160: auxiliary cover

161 : 돌출구 170 : 유속조절부161: protrusion 170: flow rate control unit

180 : 전해조덮개부 210 : 작업전극180: electrolytic cell cover 210: working electrode

220 : 참조전극220: reference electrode

본 발명은 수질에 포함된 유기화합물을 전기분해처리시키기 위한 전해조에 관한 것으로, 특히 막분리형 전해조를 사용하여 전해질과 처리대상물인 유기화합물 폐수가 분리처리되어 2차오염이 발생하지 않으며, 작업전극으로써 백금/타이타늄 전극을 사용하여 전기분해효율이 뛰어난 전해질 분리형 흐름 전해조에 관한 것이다.The present invention relates to an electrolytic cell for electrolytic treatment of organic compounds contained in the water quality, in particular, by using a membrane separation type electrolytic cell, the electrolyte and the organic compound wastewater to be treated are separated and secondary pollution does not occur, and as a working electrode Electrolytic separation flow electrolyzer having excellent electrolysis efficiency using platinum / titanium electrode.

현대사회는 산업 및 가정 폐수에 의한 오염은 환경생태학적인 문제점으로 인하여 매우 중요하다. 특히 폐수 중에 존재하는 미량의 유기화합물들은 수중 생명체, 미생물 및 포유류에 강한 독성을 나타낸다. 산업폐수 중에 유입되는 독성 유기화합물 중, 할로겐화 유기화합물, 특히 할로겐화 탄화수소 화합물들은 많은 양이 산업적으로 생산되며 페놀 유도체인 chlorophenol 화합물들은 발암물질로 생체에 강한 독성을 나타내는 것으로 보고되고 있다.In modern society, pollution by industrial and household wastewater is very important due to environmental and ecological problems. In particular, traces of organic compounds present in wastewater are highly toxic to aquatic life, microorganisms and mammals. Among the toxic organic compounds introduced into industrial wastewater, halogenated organic compounds, especially halogenated hydrocarbon compounds, are produced in large quantities industrially, and phenol derivatives, phenol derivatives, have been reported to have strong toxicity to the living body as carcinogens.

또한 석유화학, 펄프의 유지, 그리고 화학산업에서 유출되는 m-nitroaniline, benzidine과 같은 방향족 아민류들은 혈액 중에서 빠르게 반응하여 hemoglobin을 methamoglobin으로 변화시키므로 산소 섭취를 방해하게 된다.In addition, aromatic amines such as m-nitroaniline and benzidine, which are released from petrochemical, pulp, and chemical industries, react rapidly in the blood, converting hemoglobin into methamoglobin, which interferes with oxygen uptake.

또한 페놀은 방향족 유기화합물을 포함하는 공정의 폐수에 대부분 함유되어 있으며, 주로 제지 산업, 석유정제과정, 플라스틱, 접착제 공정 과정에서 발생된다. 산업폐수 및 가정 폐수에 유입되는 방향족 탄화수소 화합물들은 생물학적 처리방법이나 오존 등에 의해 분해가 어려우므로, 지난 수년간 이러한 수질 중에 존재하는 방향족 유기화합물들을 처리하기 위하여 많은 과학자들이 연구를 계속해오고 있다.In addition, phenol is mostly contained in the wastewater of processes containing aromatic organic compounds, and is mainly generated in the paper industry, petroleum refining process, plastics, and adhesive process. Since aromatic hydrocarbon compounds entering industrial wastewater and household wastewater are difficult to decompose by biological treatment or ozone, many scientists have been working on the treatment of aromatic organic compounds present in such water quality for the past several years.

지금까지 알려진 몇 가지의 연구들은 화합물의 구조를 변화시켜 생물학적 분해가 쉬운 화합물로 전환시키거나, 분자를 부분적으로 분해하여 독성을 감소시키기 위하여, 또는 분자를 완전히 분해하여 CO2나 H2O 또는 다른 독성이 없는 무기물로 전환시키는데 그 목적을 둔다.Several studies known to date have been conducted to change the structure of a compound to convert it into a biodegradable compound, to partially decompose the molecule to reduce toxicity, or to completely decompose the molecule to produce CO 2 or H 2 O or other Its purpose is to convert non-toxic minerals.

이러한 목적을 수행하기 위하여 사용하는 처리 방법에는 회수법, 소각법, 흡착, 미생물 분해법, 오존 산화법, 화학적 방법, Fenton법, 그리고 electro-Fenton법 등이 사용되고 있으나, 이러한 처리방법들은 방향족 유기화합물들이 잘 분해되지 않고 Fenton법, 그리고 electro-Fenton법에서는 처리를 위하여 사용한 Fe가 용액에 남아 있기 때문에 또 다른 환경오염물질을 유발하는 단점이 있다.The treatment methods used to accomplish this purpose include recovery, incineration, adsorption, microbial decomposition, ozone oxidation, chemical, Fenton, and electro-Fenton. In the Fenton method and the electro-Fenton method, the Fe used for the treatment remains in the solution, causing another environmental pollutant.

산업 폐수처리법의 실용화를 위한 연구의 목적은 조작이 간편하고, 처리 효율이 높고, 신뢰도가 큰, 경제적인 방법의 개발에 있다.The purpose of the study for the practical use of the industrial wastewater treatment method is to develop an economical method that is simple to operate, has high treatment efficiency, and has high reliability.

최근 여러 연구자들에 의하여 전기화학적 분해법은 각종 유기 화합물을 산화 또는 환원시켜 분자의 구조를 부분적으로 변화시키거나, 완전 분해시키는데 대단히 효과적인 방법으로 받아들여지고 있으며, 유출수 중의 COD를 감소시키거나 생물학 적 방법으로 분해가 어려운 독성 종의 분해를 위한 실용적인 방법을 개발하기 위하여 많은 연구가 진행되고 있다.Recently, many researchers have accepted electrochemical decomposition as a very effective method to partially or completely change the structure of molecules by oxidizing or reducing various organic compounds, and to reduce COD in effluent or biological methods. Much research is underway to develop practical methods for the degradation of toxic species that are difficult to degrade.

이러한 폐수의 전기화학적 처리방법을 실용화시키기 위하여 폐수 중에 유입되는 여러 가지 화학종들의 산화, 환원에 관한 연구가 행해졌으며, 종래에 알려진 전극물질로써 lead oxide, SnO2, Pt, Au, graphite, Ti/SnO2, Ti/IrO2, 흐름 다공성 전극(flow-through porous electrode), fludized bed 전극, rolling tube 전극, packed bed 전극 및 막대형 전극 등을 사용한 여러 가지 형태의 전기화학적 전지가 개발되어 이 분야의 연구에 많은 진전이 있었다.In order to realize the electrochemical treatment of wastewater, studies on oxidation and reduction of various chemical species introduced into the wastewater have been conducted. Lead electrode, SnO 2 , Pt, Au, graphite, Ti / Various types of electrochemical cells have been developed using SnO 2 , Ti / IrO 2 , flow-through porous electrodes, fludized bed electrodes, rolling tube electrodes, packed bed electrodes and rod electrodes. Much progress has been made in the research.

이러한 전극들은 aniline, phenol, benzyl alcohol, toluene, chlorophenol 등, 여러 가지 방향족 유기화합물의 양극 산화에 사용되었다. Phenol 및 benzoquinone 유도체들은 유기 폐수 중에 존재하는 대표적인 유독성 화합물로, 각종 형태의 전해조와 lead oxide, SnO2 및 flow-through porous, Pt, Au, graphite 전극 등을 사용하여 산화분해에 대한 많은 연구가 행해졌다.These electrodes were used for anodic oxidation of various aromatic organic compounds such as aniline, phenol, benzyl alcohol, toluene and chlorophenol. Phenol and benzoquinone derivatives are representative toxic compounds in organic wastewater, and many studies have been conducted on oxidative decomposition using various types of electrolyzers and lead oxide, SnO 2 and flow-through porous, Pt, Au, and graphite electrodes. .

먼저 NaCl 존재 하에서 폐수 처리를 위한 phenol의 산화에 대한 연구가 행해지고 있으며, 이 연구에서 Ti/SnO2 및 Ti/IrO2 전극을 사용한 flow-through 전해조로 phenol을 전기분해하였을때 NaCl은 ClO-를 형성하여 phenol이 CO2로 분해될 때 촉매 작용을 하는 것으로 알려져 있다. 또한 lead dioxide packed bed 산화전극에서 phenol의 전기화학적 처리방법, p-benzoquinone과 maleic acid를 대표 화합물로 택한 산화분해법 등에 대하여 연구가 행해지고 있다.First, a study on the oxidation of phenol for wastewater treatment in the presence of NaCl is performed. In this study, NaCl forms ClO - when phenol is electrolyzed by a flow-through electrolyzer using Ti / SnO 2 and Ti / IrO 2 electrodes. It is known to catalyze the decomposition of phenol to CO 2 . In addition, electrochemical treatment of phenol in lead dioxide packed bed anodes, oxidative decomposition using p-benzoquinone and maleic acid as representative compounds, are being studied.

그 외 Ni 전극을 사용한 흐름 전극에서 isobutanol이 산화되어 isobutylic acid가 생성되는 결과가 알려져 있으며, methanol, benzyne의 산화반응, benzoquinone, polyamine 및 폐수에 포함된 유기 화합물들에 대한 산화반응에 대한 연구 결과들이 다수 알려져 있다.It is known that isobutanol is oxidized in the flow electrode using Ni electrode, and isobutylic acid is produced. The results of oxidation reaction of methanol, benzyne, benzoquinone, polyamine and organic compounds in wastewater Many are known.

상기 종래 기술들에 나타난 바와 같이 유기 화합물들의 처리 효율은 화합물 자체의 특성보다는 산화 시에 사용하는 양극 물질의 특성에 의존하므로 적합한 양극 물질의 개발은 폐수의 전기분해법에서 필수적이다.As shown in the above prior arts, the treatment efficiency of organic compounds depends on the properties of the cathode materials used for oxidation rather than the properties of the compounds themselves, so the development of suitable anode materials is essential in the electrolysis of wastewater.

그러나 상기 lead oxide, SnO2, Ti/SnO2는 전극자체가 오염물질을 포함하고 있기 때문에 전기분해가 진행되는 동안에 생성물에 2차 오염을 유발시킬 수 있다. 그리고 Pt 및 Au 전극은 효율이 좋은 반면에 고가의 귀금속이기 대문에 경제적으로 적합하지 않고, graphite 및 막대형 전극은 2차오염이 없고 안정되나 전기분해 효율이 떨어지는 문제점이 있다. Fluidized bed전극, rolling tube전극, packed bed전극은 전기분해 효율은 비교적 높으나 제작비용 및 관리가 어려운 문제점이 있다.However, the lead oxide, SnO 2 , Ti / SnO 2 may cause secondary contamination of the product during electrolysis because the electrode itself contains contaminants. In addition, Pt and Au electrodes have good efficiency, but are not economically suitable because they are expensive precious metals, and graphite and rod electrodes have no secondary pollution and are stable, but have poor electrolysis efficiency. Fluidized bed electrode, rolling tube electrode, packed bed electrode has a relatively high electrolysis efficiency, but the manufacturing cost and management is difficult.

따라서 전기화학적 처리효율을 높이기 위해서는 전류효율이 높은 전극을 사용하여야 하며, 대단히 묽은 용액의 처리 시 발생하는 질량이동의 문제를 해결하기 위하여 산화전극의 표면적이 넓고 조밀한 전해조의 형태가 요구된다.Therefore, in order to increase the electrochemical treatment efficiency, an electrode having high current efficiency should be used, and in order to solve the problem of mass transfer caused by the treatment of a very thin solution, the surface area of the anode and the compact electrolytic cell are required.

산업폐수의 전기화학적 처리법에 사용되는 전해조들 중에서 가장 효율적인 것으로 알려진 흐름조 형태의 전해조는 이러한 특성을 만족시키는 것으로 알려져 있으나, 여러 연구에서 사용된 흐름조 전해조는 전해질과 용액이 함께 흐르도록 제작되어 있어 전기분해 과정에서 전해질과 반응 용액의 반응으로 인한 부 생성물이 생기므로, 생성되는 중간체나 최종 생성물의 확인이 어렵고, 대부분의 경우 양극물질을 금속, 합금산화물질을 사용하고 있어서 처리 대상용액의 pH에 따라서 용출 등에 의해 2차적인 금속오염을 초래하는 문제점이 있다.The flow tank type electrolyzer, which is known to be the most efficient among the electrolyzers used for the electrochemical treatment of industrial wastewater, is known to satisfy these characteristics, but the flow tank electrolyzer used in various studies is designed to flow together with the electrolyte. Since the secondary product is generated by the reaction between the electrolyte and the reaction solution during the electrolysis process, it is difficult to identify the intermediate or final product produced. In most cases, the anode material is made of metal or alloy oxide so that the pH of the solution to be treated can be reduced. Therefore, there is a problem that causes secondary metal contamination by elution.

그리고 방향족 유기화합물의 전기화학적 분해에는 phenol을 대표적인 화합물로 많이 사용하고 있으며, phenol 양극 산화의 최종생성물은 CO2이다. 이 반응의 중간생성물로는 p-benzoquinone과 지방족 유기산인 muconic acid, fumalic acid, maleic acid, succinic acid, formic acid 등이 생성되며, 일차 반응단계인 p-benzoquinone으로의 전환반응은 빠르게 진행되는 것으로 알려져 있다. P-benzoquinone의 ring-breaking에 의한 지방족 유기산으로의 분해반응은 이 분해반응의 율속단계이며, 특히 phenol의 전기화학적 분해 반응에서는 양극표면에서 중합반응이 진행되어 표면활성을 떨어뜨리는 문제점이 있다.In the electrochemical decomposition of aromatic organic compounds, phenol is widely used as a representative compound, and the final product of phenol anodic oxidation is CO 2 . As intermediate products of this reaction, p-benzoquinone and aliphatic organic acids such as muconic acid, fumalic acid, maleic acid, succinic acid, and formic acid are produced.The conversion reaction to p-benzoquinone, which is the first reaction step, is known to proceed rapidly. have. Decomposition of aliphatic organic acid by ring-breaking of P-benzoquinone is a rate-limiting step of this decomposition reaction. Especially, in the electrochemical decomposition of phenol, there is a problem of deterioration of surface activity due to the polymerization reaction at the anode surface.

본 발명은 상기 문제점을 해결하기 위해 안출된 것으로서, 수질에 포함된 유기화합물을 전기화학적인 방법으로 분해처리하고, 막분리형 전해조를 사용하여 전해질과 처리대상물인 유기화합물 폐수가 분리처리되어 2차오염이 발생하지 않으며, 작업전극으로써 백금/타이타늄 전극을 사용하여 전기분해 효율을 높인 백금/타이타늄 작업전극을 이용한 막분리형 흐름 전해조의 제공을 그 목적으로 한다.The present invention has been made to solve the above problems, the organic compounds contained in the water quality by the electrochemical method of decomposition, and using a membrane separation electrolyzer to separate the electrolyte and the organic compound waste water to be treated to secondary pollution This does not occur, and the object of the present invention is to provide a membrane separation flow electrolyzer using a platinum / titanium working electrode having improved electrolysis efficiency using a platinum / titanium electrode as a working electrode.

상술한 바와 같은 목적 달성을 위한 본 발명은, 내부에 두 개의 분리된 공간부를 형성시키도록 이온교환막을 사이에 두고 대향되게 결합되는, 상기 이온교환막 일측의 공간부로는 양측에 형성된 통공을 통해 내부로 처리대상물이 흐르도록 형성된 제1전해조와, 상기 이온교환막 타측의 공간부로는 전해액이 수용되도록 형성된 제2전해조로 이루어진 전해조와, 상기 제1전해조 내부에 상기 이온교환막과 이격되게 형성되는 백금/타이타늄 작업전극과, 상기 제2전해조 내부에 상기 이온교환막과 이격되게 형성되는 백금 참조전극으로 이루어진 전기분해수단을 포함하여 구성되어, 처리대상물이 전기분해되는 것을 특징으로 하는 백금/타이타늄 작업전극을 이용한 막분리형 흐름 전해조를 기술적 요지로 한다.The present invention for achieving the object as described above, the opposingly coupled with the ion exchange membrane interposed so as to form two separate space portion therein, the space portion on one side of the ion exchange membrane to the inside through the through-holes formed on both sides Plating / titanium work formed spaced apart from the ion exchange membrane in the first electrolytic bath formed of the first electrolytic bath formed so that the object to be treated, the second electrolytic bath formed so as to accommodate the electrolyte to the space portion on the other side of the ion exchange membrane Electrode means comprising a electrode and a platinum reference electrode formed spaced apart from the ion exchange membrane in the second electrolytic bath, the membrane separation type using a platinum / titanium working electrode, characterized in that the object to be electrolyzed The flow electrolyzer is a technical point.

또한, 상기 전해조에는, 상기 이온교환막에 대해 평행하게 개구된 수용부가 형성되어 상기 작업전극 및 참조전극이 각각 수용되며, 상기 수용부는, 상기 전해조 내측으로 상기 작업전극 및 참조전극에 대응되는 형상의 걸림턱이 형성되어 상기 작업전극 및 참조전극이 각각 상기 제1전해조 및 제2전해조 외측에서 결합수용되는 것이 바람직하다.In addition, the electrolytic cell has an accommodating part which is opened in parallel with the ion exchange membrane to accommodate the working electrode and the reference electrode, respectively, and the accommodating part has a shape corresponding to the working electrode and the reference electrode inside the electrolytic cell. It is preferable that a jaw is formed so that the working electrode and the reference electrode are combined and accommodated outside the first and second electrolytic baths, respectively.

또한, 상기 전해조에는, 상기 수용부 외측으로 결합수용부가 형성되고, 중심에 상기 수용부의 크기에 대응되게 돌출구가 형성되어 상기 수용부에 상기 돌출부가 끼워지면서 상기 결합수용부에 결합수용되어 상기 수용부에 수용된 상기 작업전극 및 참조전극을 각각 고정시키는 보조덮개부가 형성되는 것이 바람직하다.In addition, in the electrolytic cell, a coupling receiving portion is formed outside the receiving portion, and a protrusion is formed at a center corresponding to the size of the receiving portion so that the protrusion is fitted into the receiving portion and the coupling accommodation portion is accommodated in the coupling receiving portion. It is preferable that the auxiliary cover portion for fixing the working electrode and the reference electrode respectively accommodated in the.

또한, 상기 전해조의 제1전해조에 형성된 통공이 상하로 엇갈리게 형성되는 것이 바람직하며, 상기 통공에는 유속조절부가 결합되어 처리대상물의 유속을 조절할 수 있도록 한다. 또한, 상기 전해조의 제2전해조의 양측에는 통공이 더 형성되는 것이 바람직하며, 상기 통공이 상하로 엇갈리게 형성되는 것이 바람직하며, 상기 통공에는 유속조절부가 결합되어 전해액의 유속을 조절할 수 있도록 한다.In addition, it is preferable that the through holes formed in the first electrolytic cell of the electrolytic cell are alternately formed up and down, and the through holes are combined with a flow rate adjusting unit to adjust the flow rate of the object to be treated. In addition, it is preferable that the through hole is further formed on both sides of the second electrolytic cell of the electrolytic cell, and the through hole is preferably staggered up and down, and the through hole is coupled to the flow rate control unit to adjust the flow rate of the electrolyte.

또한, 상기 전해조는, 상기 제1전해조 및 제2전해조를 덮도록 상측으로 전해조덮개부가 결합되는 것이 바람직하다.In addition, the electrolytic cell, it is preferable that the electrolytic cell cover portion is coupled to the upper side to cover the first electrolytic bath and the second electrolytic bath.

여기에서, 상기 백금/타이타늄 작업전극은 RF 스파터링에 의해 제조되는 것이 바람직하다.Herein, the platinum / titanium working electrode is preferably manufactured by RF spattering.

이에 따라 막분리형 전해조를 사용하여 전해질과 처리대상물인 유기화합물 폐수가 분리처리되어 2차오염의 가능성을 줄일 수 있고, 작업전극으로써 백금/타이타늄 전극을 사용하여 전기분해 효율을 증가시킬 수 있어, 경제적이고 효율적으로 유기화합물을 전기분해시킬 수 있는 이점이 있다.Accordingly, by using membrane separation electrolyzer, it is possible to reduce the possibility of secondary pollution by separating the electrolyte and the organic compound wastewater to be treated, and to increase the electrolysis efficiency by using platinum / titanium electrode as working electrode. There is an advantage that can electrolyze organic compounds efficiently and efficiently.

이하에서는 본 발명의 바람직한 실시예를 첨부된 도면을 참조하여 상세히 설명하고자 한다.Hereinafter, with reference to the accompanying drawings, preferred embodiments of the present invention will be described in detail.

도 1은 본 발명에 따른 백금/타이타늄 작업전극을 이용한 막분리형 흐름 전해조에 대한 분해 사시도이며, 도 2는 본 발명에 따른 백금/타이타늄 작업전극을 이용한 막분리형 흐름 전해조에 대한 사시도이다.1 is an exploded perspective view of a membrane separation flow electrolyzer using a platinum / titanium working electrode according to the present invention, and FIG. 2 is a perspective view of a membrane separation flow electrolytic cell using a platinum / titanium working electrode according to the present invention.

도시된 바와 같이 본 발명에 따른 백금/타이타늄 작업전극을 이용한 막분리형 흐름 전해조는 전해조(100)와 전기분해수단으로 크게 구성된다.As shown, the membrane separation flow electrolyzer using the platinum / titanium working electrode according to the present invention is largely composed of an electrolyzer 100 and an electrolysis means.

먼저, 상기 전해조(100)에 대해 설명하고자 한다.First, the electrolytic cell 100 will be described.

상기 전해조(100)는 합성수지재로 형성되어 있으며, 일반적으로 물리, 화학적으로 안정된 테프론을 사용한다. 상기 전해조(100)는 이온교환막(110)을 사이에 두고 대향되게 결합되어 두 개의 분리된 공간부인 제1전해조(120)와 제2전해조(130)를 형성시키게 된다. 상기 제1전해조(120)에는 유기화합물인 처리대상물이 수용되며, 제2전해조(130)에는 전해액이 수용된다.The electrolytic cell 100 is formed of a synthetic resin material, and generally uses a physically and chemically stable Teflon. The electrolytic cell 100 is opposed to each other with the ion exchange membrane 110 interposed therebetween to form the first and second electrolytic baths 120 and 130 which are two separate spaces. The first electrolytic bath 120 contains a treatment object, which is an organic compound, and an electrolytic solution is accommodated in the second electrolytic bath 130.

즉, 상기 제1전해조(120)와 제2전해조(130)는 이온교환막(110)을 중심으로 대칭되게 형성되며, 상측에서 보면 이온교환막(110)을 중심으로 각각 디귿자 형상으로 형성되어 전체 전해조(100)의 형상은 중심에 하나의 사각면체 형상의 공간부가 형성되고, 그 중심에 이온교환막(110)이 형성된 형태로써, 이온교환막(110)에 의해 내부 구조가 분리된 형태이다.That is, the first electrolytic bath 120 and the second electrolytic bath 130 are formed symmetrically around the ion exchange membrane 110, and are each formed in a recess shape around the ion exchange membrane 110 when viewed from above, and thus the entire electrolytic bath ( The shape of the 100 is formed in the form of a rectangular tetrahedral space in the center, the ion exchange membrane 110 is formed in the center, the internal structure is separated by the ion exchange membrane (110).

상기 전해조(100)는 내외부가 밀폐되도록 이온교환막(110)을 사이에 두고 제1전해조(120)와 제2전해조(130)의 형성시 결합부위에 실리콘링이나 고무링이 함께 결합시켜, 외부의 처리대상물인 오염폐수와 내부의 전기분해 진행 중인 전해액 및 처리대상물이 섞이지 않도록 한다.The electrolyzer 100 has a silicon ring or a rubber ring coupled to a coupling portion when the first electrolytic bath 120 and the second electrolytic bath 130 are formed with an ion exchange membrane 110 interposed therebetween to seal the inside and the outside thereof. Do not mix the contaminated wastewater to be treated with the electrolytic solution and the object being processed.

상기 전해액은 일반적으로 KNO3, NaCl, HCl 등 공지된 것으로 사용되며, 처리대상물의 오염정도와 량에 따라 농도를 조절하여 사용한다. 그리고 상기 처리대상물은 일반적으로 산업폐수중에 유입되는 독성 유기화합물중 할로겐화 유기화합물, 특히 할로겐화 탄화수소 화합물 즉 페놀유도체인 chlorophenol 화합물, 화학산 업에서 유출되는 m-nitroaniline, benzidine과 같은 방향족 아민류 등이 주로 이에 해당된다.The electrolyte is generally known as KNO 3 , NaCl, HCl, etc., and used by adjusting the concentration according to the degree and amount of contamination of the object to be treated. In general, the treatment targets include halogenated organic compounds, particularly halogenated hydrocarbon compounds, chlorophenol compounds that are phenol derivatives, and aromatic amines such as m-nitroaniline and benzidine, which are emitted from the chemical industry, among toxic organic compounds introduced into industrial wastewater. Yes.

그리고 상기 제1전해조(120)는 양측에 통공(121)이 형성되어, 상기 전해조(100) 외부 일측에서 타측으로 처리대상물이 유입되고 유출되도록 하며, 제2전해조(130)에는 필수적으로 통공이 형성되어 있지 않아도 무방하며, 전해액을 교체하는 등의 경우에 편리하게 교체할 수 있도록 제2전해조(130)의 양측에도 통공(131)이 형성되게 할 수 있다.In addition, the first electrolyte tank 120 has a through hole 121 formed at both sides thereof, so that the treatment object flows in and out from one side of the electrolytic cell 100 to the other side, and a through hole is essentially formed in the second electrolyte tank 130. It does not have to be, and in the case of replacing the electrolytic solution, so that the through hole 131 may be formed on both sides of the second electrolytic bath 130 so that it can be replaced conveniently.

상기 통공(121),(131)은 제1전해조(120) 및 제2전해조(130) 양측에 각 하나씩 형성되되, 일측면과 타측면에 형성된 통공이 상하로 엇갈리게 형성되도록 하여 처리대상물 및 전해액의 흐름 및 공급이 원활하도록 하였으며 이에 의해 전기분해 효율을 더 높일 수 있게 되는 것이다.The through holes 121 and 131 are formed on both sides of the first electrolyte tank 120 and the second electrolyte tank 130, respectively, and the through holes formed on one side and the other side are alternately formed up and down so that the treatment object and the electrolyte are formed. The flow and supply was made smooth, thereby increasing the electrolysis efficiency.

또한, 상기 통공(121),(131)에는 유속조절부(170)가 결합되어 처리대상물 및 전해액의 유속을 조절할 수 있도록 한다. 상기 유속조절부(170)는 상기 통공(121),(131)에 비해 처리대상물 및 전해액이 흐르는 유출입구의 너비가 좁게 형성되도록 하여, 처리대상물 및 전해액의 종류 및 농도에 따라 전기분해 효율을 고려하여 처리대상물 및 전해액의 흐르는 속도를 조절할 수 있도록 하였다. 여기에서 상기 유속조절부(170)는 상기 통공(121),(131)에 밀폐결합되며, 전기분해 효율을 고려하여 적절한 너비의 유출입구를 가지는 유속조절부(170)를 착탈식으로 결합하여 유속을 조절할 수 있도록 하였다.In addition, the through holes 121 and 131 are coupled to the flow rate adjusting unit 170 to adjust the flow rates of the object and the electrolyte. The flow rate control unit 170 is formed so that the width of the outlet and the inlet through which the treatment object and the electrolyte flows narrower than the through holes 121, 131, taking into account the electrolysis efficiency according to the type and concentration of the treatment object and the electrolyte. By controlling the flow rate of the object to be treated and the electrolyte. Here, the flow rate control unit 170 is hermetically coupled to the through holes 121 and 131, and the flow rate control unit 170 is detachably coupled to the flow rate control unit 170 having an outlet of an appropriate width in consideration of electrolysis efficiency. Can be adjusted.

또한, 상기 전해조(100)에는 상기 이온교환막(110)에 대해 평행하게 수용 부(140)가 형성된다. 상기 수용부(140)는 제1전해조(120) 및 제2전해조(130) 내측에 함몰되게 형성되어, 후술할 전기분해수단의 작업전극(210) 및 참조전극(220)을 결합시켜 수용시킬 수 있을 정도의 크기 및 형상으로 형성된다.In addition, the receiving unit 140 is formed in the electrolytic cell 100 in parallel with the ion exchange membrane 110. The accommodating part 140 is formed to be recessed inside the first electrolytic bath 120 and the second electrolytic bath 130, and accommodates the working electrode 210 and the reference electrode 220 of the electrolysis means to be described later. It is formed to a size and shape enough.

여기에서 상기 작업전극(210) 및 참조전극(220)의 분리 및 결합을 용이하게 하기 위해, 상기 수용부(140)는 상기 이온교환막(110)에 대해 평행하게 개구된 형상으로 형성되는 것이 바람직하다. 상기 수용부(140)는 제1전해조(120) 및 제2전해조(130)의 일측면 즉, 상기 이온교환막(110)에 대향되는 면에 작업전극(210) 및 참조전극(220)의 형상에 대응되게 형성되어 작업전극(210) 및 참조전극(220)을 전해조(100)의 외측에서 끼울 수 있는 구조를 이루며, 이에 의해 전해조(100) 내면에 작업전극(210) 및 참조전극(220)이 전해조(100) 내부의 적절한 위치에서 고정되도록 하고, 전해조(100)에 설치시 작업의 편리를 도모한다.Here, in order to facilitate separation and coupling of the working electrode 210 and the reference electrode 220, the receiving portion 140 is preferably formed in a shape that is opened in parallel to the ion exchange membrane 110. . The accommodating part 140 has a shape of the working electrode 210 and the reference electrode 220 on one side of the first electrolytic bath 120 and the second electrolytic bath 130, that is, the surface opposite to the ion exchange membrane 110. It is formed to correspond to form a structure in which the working electrode 210 and the reference electrode 220 can be inserted from the outside of the electrolytic cell 100, whereby the working electrode 210 and the reference electrode 220 on the inner surface of the electrolytic cell 100 It is to be fixed at an appropriate position inside the electrolytic cell 100, to facilitate the operation when installed in the electrolytic cell 100.

또한, 상기 수용부(140)는 상기 전해조(100) 내측으로 상기 작업전극(210) 및 참조전극(220)의 형상에 대응되는 걸림턱(141)이 형성되어 작업전극(210) 및 참조전극(220)이 각각 상기 제1전해조(120) 및 제2전해조(130) 외측에서 용이하게 결합수용할 수 있도록 하고 전해조(100) 내측으로 작업전극(210) 및 참조전극(220)이 무단 분리 이탈되지 않도록 한다.In addition, the accommodating part 140 has a latching jaw 141 corresponding to the shape of the working electrode 210 and the reference electrode 220 formed inside the electrolytic cell 100, such that the working electrode 210 and the reference electrode ( 220 may be easily coupled to the outside of the first electrolytic bath 120 and the second electrolytic bath 130, and the working electrode 210 and the reference electrode 220 are not separated and separated from the electrolytic cell 100 without permission. Do not

또한, 상기 수용부(140)에서 작업전극(210) 및 참조전극(220)을 전해조(100) 외측에서 고정시키기 위한 수단으로써 상기 전해조(100)에는 결합수용부(150) 및 보조덮개부(160)가 더 형성되게 된다.In addition, as a means for fixing the working electrode 210 and the reference electrode 220 in the receiving portion 140 from the outside of the electrolytic cell 100, the coupling receiving portion 150 and the auxiliary cover portion 160 to the electrolytic cell 100 ) Will be formed more.

상기 결합수용부(150)는 상기 수용부(140) 외측으로 형성되어 상기 보조덮개 부(160)가 결합되도록 한다. 상기 보조덮개부(160)는 중심에 상기 수용부(140)의 크기에 대응되게 돌출구(161)가 형성되어 상기 수용부(140)에 상기 돌출구(161)가 끼워지면서 상기 결합수용부(150)에 결합수용되어 상기 수용부(140)에 수용된 작업전극(210) 및 참조전극(220)을 각각 고정시키게 된다.The coupling accommodating part 150 is formed outside the accommodating part 140 to allow the auxiliary cover part 160 to be coupled thereto. The auxiliary cover portion 160 has a protrusion 161 is formed in the center to correspond to the size of the receiving portion 140, the protrusion 161 is fitted to the receiving portion 140, the coupling receiving portion 150 It is coupled to accommodate the fixed working electrode 210 and the reference electrode 220 accommodated in the receiving portion 140, respectively.

즉, 상기 결합수용부(150)로 상기 보조덮개부(160)가 수용되는 형식으로 결합되어 전해조(100) 외측에서 보면 다른 면과 일체감이 있도록 하며, 작업전극(210) 및 참조전극(220)의 결합시에는 상기 보조덮개부(160)를 분리시킨 다음 전해조(100)의 외측에서 상기 수용부(140)로 상기 걸림턱(141)까지 작업전극(210) 및 참조전극(220)을 결합시킨 후, 상기 보조덮개부(160)를 상기 결합수용부(150)에 다시 결합시켜 작업전극(210) 및 참조전극(220)을 완전히 고정시키게 된다. 또한 작업전극(210) 및 참조전극(220)의 교체시에는 상기 보조덮개부(160)를 분리시켜 전해조(100) 외측으로 작업전극(210) 및 참조전극(220)을 분리시킬 수 있게 된다.That is, the auxiliary cover part 160 is coupled to the coupling accommodating part 150 so as to be accommodated so as to have a sense of unity with the other surface when viewed from the outside of the electrolytic cell 100, and the working electrode 210 and the reference electrode 220. At the time of coupling, the auxiliary cover part 160 is separated and then the working electrode 210 and the reference electrode 220 are coupled from the outer side of the electrolytic cell 100 to the catching step 141 by the receiving part 140. Afterwards, the auxiliary cover part 160 is coupled to the coupling accommodating part 150 again to completely fix the working electrode 210 and the reference electrode 220. In addition, when the working electrode 210 and the reference electrode 220 are replaced, the auxiliary cover part 160 may be separated to separate the working electrode 210 and the reference electrode 220 out of the electrolytic cell 100.

이상과 같은 바람직한 실시예로써 전해조(100)의 전체적인 형상을 정리하면, 전해조(100) 내부가 이온교환막(110)에 의해 분리되어 두 개의 공간부인 제1전해조(120) 및 제2전해조(130)로 형성되고, 상기 이온교환막(110)에 평행하게 작업전극(210) 및 참조전극(220)이 설치될 수 있도록 제1전해조(120) 및 제2전해조(130) 일측에는 개구된 수용부(140)가 형성된다. 그리고 작업전극(210) 및 참조전극(220)을 전해조(100) 외측에서 개구된 수용부(140)에 용이하게 설치할 수 있도록 전해조(100) 외측면으로부터 개폐가 용이한 보조덮개부(160)가 형성된 것이다.In a preferred embodiment as described above, the overall shape of the electrolytic cell 100 is arranged, the interior of the electrolytic cell 100 is separated by the ion exchange membrane 110, the first electrolytic bath 120 and the second electrolytic bath 130, which are two space parts. And an accommodating part 140 opened at one side of the first and second electrolyte tanks 120 and 130 so that the working electrode 210 and the reference electrode 220 may be installed in parallel with the ion exchange membrane 110. ) Is formed. In addition, the auxiliary cover part 160 which is easy to open and close from the outer surface of the electrolytic cell 100 is installed so that the working electrode 210 and the reference electrode 220 can be easily installed in the receiving part 140 opened from the outside of the electrolytic cell 100. Formed.

다음으로, 상기 전기분해수단에 대해 살펴보고자 한다.Next, the electrolysis means will be described.

상기 전기분해수단은 이온교환막(110)을 매개로 처리대상물 및 전해액이 전기 화학적 분해를 거쳐 유기화합물인 처리대상물이 무기물로 분해되도록 한 것이며, 이러한 전기분해수단으로써 양극(+)인 작업전극(210)과 음극(-)인 참조전극(220)이 필요하며, 작업전극(210) 및 참조전극(220)에 전원을 공급하기 위한 전원공급부(미도시)가 필요하게 된다.The electrolyzing means is such that an object to be treated as an organic compound is decomposed into an inorganic substance through electrochemical decomposition of the object to be treated and the electrolyte through the ion exchange membrane 110. And a reference electrode 220 which is a cathode (-), and a power supply unit (not shown) for supplying power to the working electrode 210 and the reference electrode 220 is required.

상기 작업전극(210)은 상기 제1전해조(120) 내부에 상기 이온교환막(110)과 이격되게 형성되며, 백금/타이타늄(Pt/Ti)으로 형성되고, 상기 참조전극(220)은 상기 제2전해조(130) 내부에 상기 이온교환막(110)과 이격되게 형성되며 백금으로 이루어지는 것이 바람직하다.The working electrode 210 is formed in the first electrolyte tank 120 to be spaced apart from the ion exchange membrane 110, and is formed of platinum / titanium (Pt / Ti), and the reference electrode 220 is formed in the second electrode. It is preferably formed in the electrolytic cell 130 and spaced apart from the ion exchange membrane 110 and made of platinum.

상기 백금/타이타늄 작업전극(210)은 타이타늄 금속 기판에 백금을 코팅한 전극으로써 귀금속전극이 가지는 뛰어난 내구성과 높은 분해효율, 2차 오염에 대한 안정성을 가진다. 또한 백금/타이타늄 작업전극(210)은 공지된 박막 증착 방법을 사용하여도 무방하나, 금속타겟의 증착효율이 높으며 증착이 비교적 용이한 RF 스파터링 방법으로 제작하였다. 귀금속인 백금을 타이타늄 금속 지지체에 나노 싸이즈로 코팅하여 경제적인 면에서도 경제적인 면에서도 효용가치가 높으며, 전극의 두께를 조절하여 분해효율을 조절할 수 있다.The platinum / titanium working electrode 210 is an electrode coated with platinum on a titanium metal substrate, and has excellent durability, high decomposition efficiency, and stability against secondary contamination. In addition, the platinum / titanium working electrode 210 may be a known thin film deposition method. However, the platinum / titanium working electrode 210 may be manufactured by an RF spattering method with high deposition efficiency and relatively easy deposition. Platinum, a precious metal, is coated on a titanium metal support with a nano size, which has high utility and economical value, and can control decomposition efficiency by controlling the thickness of the electrode.

상기 백금/타이타늄 작업전극(210)을 제조하는 방법을 간단히 설명하면, 먼저, 3cm X 3cm의 크기로 절단한 후 부드러운 사포를 이용해 연마(polishing)한 후 표면의 먼지나 불순물 등을 제거하기 위해서 증류수(DI-water)로 세척하여 건조 후 다시 증류수로 세척을 하고 알코올에 넣고 초음파 세척기를 이용하여 깨끗하게 세 정하였다.The method of manufacturing the platinum / titanium working electrode 210 will be briefly described below. First, after cutting into a size of 3cm × 3cm, polishing with soft sandpaper, and then removing distilled water to remove dust or impurities on the surface. After washing with (DI-water), dried and washed again with distilled water and put in alcohol and washed with an ultrasonic cleaner.

그리고, 박막 증착 전에 증착 챔버를 로타리펌프와 오일확산펌프를 사용하여 초기진공도 1.5X10-5Torr 이하에 도달할 때까지 펌핑한 후에 MFC(mass flow controller)를 통하여 공정가스를 주입시켜 공정압력(working pressure)을 대략 1x10-2Torr로 유지하면서 증착한다. 증착 시 기판은 세정을 거친 후 건조를 시켜 챔버 내에 삽입하였다. 백금을 증착하기 위해서 백금 금속타겟(99.99%)을 사용하였으며, 스파터링을 하기 위해서 아르곤의 양을 30sccm으로 고정하여 RF 스파터링으로 증착하였다.In addition, the deposition chamber is pumped using a rotary pump and an oil diffusion pump until the initial vacuum reaches 1.5X10 -5 Torr or less before thin film deposition, and then a process pressure is injected by injecting a process gas through an MFC (mass flow controller). deposit) while maintaining pressure at approximately 1 × 10 −2 Torr. During deposition, the substrate was washed and then dried and inserted into the chamber. Platinum metal target (99.99%) was used to deposit platinum, and the amount of argon was fixed by 30 sccm and deposited by RF spattering in order to sputter.

이 때 기판의 온도는 실온, 200℃, 400℃로 다양하게 변화를 주어 각각 10분 이상 유지한 후 증착하였다. 백금 박막의 두께를 3000Å가 되게 증착하였다. 그리고 박막의 모폴로지(morphology)를 위해 보다 낮은 80W의 파워로 증착하였다. 백금 박막의 증착이 완료되면 박막의 결정화와 모폴로지 향상을 위해 400 및 450에서 각각 산소, 대기 분위기에서 10분간 후열처리를 수행하므로써 백금/타이타늄 작업전극(210)의 제조가 완료되게 된다. 동일한 방법으로 참조전극(220)으로써 백금전극을 유리기판이나 단결정기판 상부에 코팅하여 제조한다. 이와 같은 방법으로 제조된 백금/타이타늄 작업전극(210) 및 백금 참조전극(220)은 각가 상기 수용부(140)에 내외부와의 밀폐결합을 위해 실리콘링이나 고무링(p)과 함께 수용되어 상기 이온교환막(110)과 평행하게 설치되게 된다.At this time, the temperature of the substrate was variously changed to room temperature, 200 ℃, 400 ℃ was deposited after maintaining for at least 10 minutes each. The thickness of the platinum thin film was deposited to 3000 Å. The film was deposited at a lower power of 80W for the morphology of the thin film. When the deposition of the platinum thin film is completed, the manufacturing of the platinum / titanium working electrode 210 is completed by performing post-heat treatment in oxygen and an atmospheric atmosphere for 10 minutes at 400 and 450 to improve the crystallization and morphology of the thin film. In the same manner, the reference electrode 220 is manufactured by coating a platinum electrode on a glass substrate or a single crystal substrate. The platinum / titanium working electrode 210 and the platinum reference electrode 220 manufactured as described above are accommodated together with a silicon ring or a rubber ring (p) in the accommodating part 140 for hermetic coupling with the inside and the outside. It is installed in parallel with the ion exchange membrane (110).

도 3은 상기 백금/타이타늄 작업전극(210)의 전기화학적 특성을 조사한 것이 며, 이를 위하여 여러 가지 조건에서 제작된 전극의 각각에 대하여 순환전압전류곡선(cyclic voltammograms: CV)을 얻었다. 이때 백금/타이타늄 작업전극을 백금에 대한 특성을 조사하기 위해 타이타늄 면은 절연테이프로 절연하여 사용하였고, 참조전극은 백금, 기준전극은 Ag/AgCl, 전해질은 0.1 M KNO3 용액을 사용하였다. 도 3에 도시된 바와 같이, 열처리 온도, 분위기, 증착온도 등에 대한 전극의 전기화학적 특성을 나타냈다. 여러 조건에 따라 전류 밀도는 증가하거나 감소하는 것을 알 수 있으며, 이것은 전기분해 반응 시 반응전류의 한계점을 결정하는데 중요한 요인이 될 뿐만 아니라, 본 발명에 따른 백금/타이타늄 작업전극을 난분해성 유기물의 전기화학적 처리에 사용할 수 있음을 확인할 수 있었다.FIG. 3 shows the electrochemical characteristics of the platinum / titanium working electrode 210. For this purpose, cyclic voltammograms (CVs) were obtained for each of the electrodes manufactured under various conditions. At this time, the surface of titanium / titanium was insulated with an insulating tape to investigate the properties of platinum, the reference electrode was platinum, the reference electrode was Ag / AgCl, and the electrolyte was 0.1 M KNO 3 Solution was used. As shown in FIG. 3, the electrochemical characteristics of the electrode with respect to the heat treatment temperature, the atmosphere, and the deposition temperature are shown. It can be seen that the current density increases or decreases according to various conditions, and this is not only an important factor in determining the limit of the reaction current in the electrolysis reaction, but also the electroplating of the platinum / titanium working electrode according to the present invention. It was confirmed that it can be used for chemical treatment.

상기와 같이 구성된 전해조(100)의 상측으로는 상기 제1전해조(120) 및 제2전해조(130)를 덮도록 전해조덮개부(180)가 나사 결합되며, 이는 투명한 재질로 형성되어 전해조(100) 내부를 관찰할 수 있도록 한다.The electrolytic cell cover portion 180 is screwed to the upper side of the electrolytic cell 100 configured as described above to cover the first electrolytic cell 120 and the second electrolytic cell 130, which is formed of a transparent material electrolytic cell 100 It allows you to observe the inside.

다음은 처리대상물의 전기화학적 분해 메카니즘에 대해 도 4를 참조하여 간략히 살펴보고자 한다.Next, the electrochemical decomposition mechanism of the object to be treated will be briefly described with reference to FIG. 4.

처리대상물 중에 2-클로로페놀(2-chlorophenol)의 전기화학적 분해 메카니즘을 살펴보면, 2-클로로페놀(2-chlorophenol)에 H+이온과 전자를 가해주면 벤젠고리에서 클로라이드(chloride) 이온은 떨어져 나가고 benzoquinone(이하 BQ)으로 바뀌게 되며, BQ의 2전자 산화 환원 반응에 의해 hydroquinone(H2BQ)이 공존하게 된다.In the electrochemical decomposition mechanism of 2-chlorophenol in the treated object, when H + ion and electron are added to 2-chlorophenol, chloride ion is released from benzene ring and benzoquinone (Hereinafter referred to as BQ), the hydroquinone (H 2 BQ) coexists by the bielectron redox reaction of BQ.

BQ(aq) + 2H+ + 2e- ↔ H2BQ(aq)BQ (aq) + 2H + + 2e - ↔ H 2 BQ (aq)

그리고 높은 전류와 반응시간이 증가하게 되면 BQ는 산화반응으로 인하여 벤젠고리가 깨지게 되고, 저분자 유기산으로 변환되며, 변환된 저분자 유기산은 산화되어 최종 생성물인 CO2와 H2O로 바꾸어지게 된다.As the high current and reaction time increase, BQ breaks down the benzene ring due to the oxidation reaction, converts to low molecular organic acid, and converts the low molecular organic acid to CO 2 and H 2 O as final products.

이하에서는 본 발명의 작용에 대해 상세히 설명하고자 한다.Hereinafter will be described in detail for the operation of the present invention.

먼저 사용자는 이온교환막(110)을 사이에 두고 제1전해조(120)와 제2전해조(130)를 형성시키고, 상기 이온교환막(110)과 평행하게 작업전극(210), 참조전극(220)을 전해조(100) 외측에서 설치한다. 그리고 보조덮개부(160)를 결합하여 작업전극(210) 및 참조전극(220)을 고정시킨다. 그리고 상기 제2전해조(130) 내부에 소정의 전해액을 투입하고 전해조(100) 상측으로 전해조덮개부(180)를 결합한다. 여기에서 전해조(100)는 내외부가 완전히 밀폐되도록 한다. First, the user forms the first electrolyte tank 120 and the second electrolyte tank 130 with the ion exchange membrane 110 therebetween, and the working electrode 210 and the reference electrode 220 in parallel with the ion exchange membrane 110. It is installed outside the electrolytic cell 100. The auxiliary cover 160 is coupled to fix the working electrode 210 and the reference electrode 220. Then, a predetermined electrolyte is introduced into the second electrolytic bath 130 and the electrolytic cell cover 180 is coupled to the electrolytic cell 100. Here, the electrolytic cell 100 is completely sealed inside and outside.

다음으로 처리대상물인 폐수가 흐르는 곳에 본 발명에 따른 백금/타이타늄 작업전극을 이용한 막분리형 흐름 전해조를 설치하며, 흐르지 않고 고여있는 폐수의 경우에는 일측에 처리대상물의 흐름을 유도하기 위해 펌프를 설치하여 처리대상물이 상기 제1전해조(120)의 일측에 형성된 통공(121)에 제공되도록 한다.Next, a membrane separation type flow electrolytic cell using the platinum / titanium working electrode according to the present invention is installed in the wastewater flowing into the treatment object, and in the case of the wastewater which is not flowing, a pump is installed at one side to induce the flow of the treatment object. The object to be treated is provided in the through hole 121 formed at one side of the first electrolytic bath 120.

그리고 상기 작업전극(210), 참조전극(220)에 각각 (+), (-)전극을 외부단자로 부터 입력되도록 하며, 상기 제1전해조(120)의 일측에 형성된 통공(121)으로 처리대상물이 흐르면서, 상기 이온교환막(110)을 통해 작업전극(210)(+)인 백금/타이 타늄전극과 참조전극(220)(-)인 백금전극, 전해질에 의해 전기분해되게 된다. 전기분해된 최종분해물은 상기 제1전해조(120) 타측에 형성된 통공으로 빠져 나오게 되며, 처리대상물은 복잡한 유기화합물에서 무기화합물로 분해되게 된다.In addition, the working electrode 210 and the reference electrode 220 are respectively input with (+) and (-) electrodes from the external terminals, and the object to be treated by the through hole 121 formed at one side of the first electrolytic cell 120. As it flows, the ion exchange membrane 110 is electrolyzed by a platinum / titanium electrode, which is a working electrode 210 (+), a platinum electrode, which is a reference electrode 220 (−), and an electrolyte. The electrolyzed final decomposed product exits through the through hole formed at the other side of the first electrolytic bath 120, and the object to be treated is decomposed into an inorganic compound from a complex organic compound.

또한 사용자는 처리대상물의 종류 및 량에 따라 전해조(100)의 크기, 작업전극(210), 참조전극(220)의 크기 및 두께를 조절할 수 있으며, 반응전류의 크기 및 반응시간에 따라 최적의 전기분해조건을 찾을 수 있다.In addition, the user can adjust the size of the electrolytic cell 100, the size and thickness of the working electrode 210, the reference electrode 220 according to the type and amount of the object to be treated, the optimum electricity according to the size and the reaction time of the reaction current Decomposition conditions can be found.

상기 구성에 의한 본 발명은, 막분리형 전해조를 사용하여 전해질과 처리대상물인 유기화합물 폐수가 분리처리되어 2차오염의 가능성을 줄일 수 있고, 작업전극으로써 백금/타이타늄 전극을 사용하여 전기분해 효율을 증가시킬 수 있어, 경제적이고 효율적으로 유기화합물을 전기분해시킬 수 있는 효과가 있다.According to the present invention, the membrane separation electrolyzer is used to separate the electrolyte and the organic compound wastewater to be treated, thereby reducing the possibility of secondary pollution, and using the platinum / titanium electrode as the working electrode, improves electrolysis efficiency. It can increase, and there is an effect that can electrolyze organic compounds economically and efficiently.

Claims (11)

내부에 두 개의 분리된 공간부를 형성시키도록 이온교환막을 사이에 두고 대향되게 결합되는, 상기 이온교환막 일측의 공간부로는 양측에 형성된 통공을 통해 내부로 처리대상물이 흐르도록 형성된 제1전해조와, 상기 이온교환막 타측의 공간부로는 전해액이 수용되도록 형성된 제2전해조로 이루어진 전해조와;A first electrolytic cell formed to allow a treatment object to flow into the space portion on one side of the ion exchange membrane, which is oppositely coupled with an ion exchange membrane interposed therebetween to form two separate space portions therein; The space portion on the other side of the ion exchange membrane includes an electrolytic cell composed of a second electrolytic cell formed to accommodate the electrolyte solution; 상기 제1전해조 내부에 상기 이온교환막과 이격되게 형성되는 백금/타이타늄 작업전극과, 상기 제2전해조 내부에 상기 이온교환막과 이격되게 형성되는 백금 참조전극으로 이루어진 전기분해수단;을 포함하여 구성되어, 처리대상물이 전기분해되는 것을 특징으로 하는 백금/타이타늄 작업전극을 이용한 막분리형 흐름 전해조.Electrolytic means comprising a platinum / titanium working electrode formed spaced apart from the ion exchange membrane in the first electrolyte tank and a platinum reference electrode formed spaced apart from the ion exchange membrane in the second electrolyte tank. Membrane type flow electrolyzer using platinum / titanium working electrode, characterized in that the object to be electrolyzed. 제 1항에 있어서, 상기 전해조에는,The method according to claim 1, wherein the electrolytic cell is 상기 이온교환막에 대해 평행하게 개구된 수용부가 형성되어 상기 작업전극 및 참조전극이 각각 수용되는 것을 특징으로 하는 백금/타이타늄 작업전극을 이용한 막분리형 흐름 전해조.Membrane-type flow electrolyzer using a platinum / titanium working electrode, characterized in that the receiving portion is formed parallel to the ion exchange membrane is formed to accommodate the working electrode and the reference electrode, respectively. 제 2항에 있어서, 상기 수용부는,The method of claim 2, wherein the receiving portion, 상기 전해조 내측으로 상기 작업전극 및 참조전극에 대응되는 형상의 걸림턱이 형성되어 상기 작업전극 및 참조전극이 각각 상기 제1전해조 및 제2전해조 외측에서 결합수용되는 것을 특징으로 하는 백금/타이타늄 작업전극을 이용한 막분리형 흐름 전해조.A platinum / titanium working electrode characterized in that a locking jaw having a shape corresponding to the working electrode and the reference electrode is formed inside the electrolytic cell so that the working electrode and the reference electrode are combined and accommodated outside the first and second electrolytic baths, respectively. Membrane separation flow electrolyzer. 제 3항에 있어서, 상기 전해조에는,The electrolytic cell of claim 3, wherein 상기 수용부 외측으로 결합수용부가 형성되고,The coupling receiving portion is formed outside the receiving portion, 중심에 상기 수용부의 크기에 대응되게 돌출구가 형성되어 상기 수용부에 상기 돌출부가 끼워지면서 상기 결합수용부에 결합수용되어 상기 수용부에 수용된 상기 작업전극 및 참조전극을 각각 고정시키는 보조덮개부가 형성된 것을 특징으로 하는 백금/타이타늄 작업전극을 이용한 막분리형 흐름 전해조.The protrusion is formed in the center corresponding to the size of the accommodating part, the protrusion part is fitted into the accommodating part and the accommodating part is accommodating to the coupling accommodating part, and the auxiliary cover part for fixing the working electrode and the reference electrode respectively accommodated in the accommodating part is formed. Membrane type flow electrolyzer using platinum / titanium working electrode. 제 1항에 있어서, 상기 전해조의 제1전해조에 형성된 통공이 상하로 엇갈리게 형성된 것을 특징으로 하는 백금/타이타늄 작업전극을 이용한 막분리형 흐름 전해조.The membrane separation type flow electrolyzer according to claim 1, wherein the through-holes formed in the first electrolytic cell of the electrolytic cell are alternately formed up and down. 제 1항에 있어서, 상기 전해조의 제1전해조에 형성된 통공에는 유속조절부가 결합되어 처리대상물의 유속을 조절하는 것을 특징으로 하는 백금/타이타늄 작업전극을 이용한 막분리형 흐름 전해조.The membrane-type flow electrolyzer according to claim 1, wherein the through-hole formed in the first electrolytic cell of the electrolyzer is coupled to a flow rate control unit to adjust the flow rate of the object to be treated. 제 1항에 있어서, 상기 전해조의 제2전해조의 양측에는 통공이 더 형성되는 것을 특징으로 하는 백금/타이타늄 작업전극을 이용한 막분리형 흐름 전해조.The membrane-type flow electrolyzer according to claim 1, wherein through holes are further formed at both sides of the second electrolytic cell of the electrolytic cell. 제 7항에 있어서, 상기 전해조의 제2전해조에 형성된 통공이 상하로 엇갈리게 형성된 것을 특징으로 하는 백금/타이타늄 작업전극을 이용한 막분리형 흐름 전해조.8. The membrane separation type flow electrolyzer according to claim 7, wherein the through-holes formed in the second electrolytic cell of the electrolytic cell are alternately formed up and down. 제 8항에 있어서, 상기 전해조의 제2전해조에 형성된 통공에는 유속조절부가 결합되어 전해액의 유속을 조절하는 것을 특징으로 하는 백금/타이타늄 작업전극을 이용한 막분리형 흐름 전해조.9. The membrane separation type flow electrolyzer according to claim 8, wherein the through-holes formed in the second electrolytic cell of the electrolytic cell are combined with a flow rate control unit to control the flow rate of the electrolytic solution. 제 1항에 있어서, 상기 전해조는,The method according to claim 1, wherein the electrolytic cell is 상기 제1전해조 및 제2전해조를 덮도록 상측으로 전해조덮개부가 결합되는 것을 특징으로 하는 백금/타이타늄 작업전극을 이용한 막분리형 흐름 전해조.Membrane-type flow electrolytic cell using a platinum / titanium working electrode, characterized in that the electrolytic cell cover is coupled to the upper side to cover the first and second electrolytic bath. 제 1항 내지 제 10항의 어느 한 항에 있어서, 상기 백금/타이타늄 작업전극은 RF 스파터링에 의해 제조되는 것을 특징으로 하는 백금/타이타늄 작업전극을 이용한 막분리형 흐름 전해조.The membrane-type flow electrolyzer according to any one of claims 1 to 10, wherein the platinum / titanium working electrode is manufactured by RF spattering.
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