회분반응실험에서 활성슬러지와 ZVI를 함께 사용하는 AS-ZVI 반응기를 통해 \( \mathrm{ClO}_{4}^{-} \)농도의 변화를 조사하였다. 하수처리장에서 채취한 활성슬러지를 식종균으로 사용하였으며, \( \mathrm{ClO}_{4}^{-} \) 제거 이후의 화학양론적 수지를 검토하여 \( \mathrm{Cl}^{-} \)로의 전환 여부를 확인하였다.
<h1>결과 및 고찰</h1> <h3>퍼클로레이트의 생분해 효율</h3> <p>회분반응실험에서 ZVI와 활성슬러지가 주입된 AS-ZVI반응기의 배양시간에 따른 \( \mathrm{ClO}_{4}^{-} \)농도변화를 조사하였다. 한편 그 결과는 서로 다른 구성성분을 가진 control들과 비교하였다. AS-ZVI 반응기는 시간이 경과함에 따라 초기농도 \( 15.4 \mathrm{mg} \mathrm{ClO}_{4}^{-} / 1 \)가 \( 152 \mathrm{hr} \) 후에 검출한계 이하를 나타내었다. \( \mathrm{ClO}_{4}^{-} \)제거효울은 배양 \( 38 \mathrm{hr} \) 까지는 \( 5.2 \% \)를 나타냈으나 \( 68 \mathrm{hr} \)에는 \( 40.7 \% \)를 나타내다가 \( 125 \mathrm{hr} \) 이후는 \( 100 \% \)를 나타 내었다.</p> <p>한편 control 반응기들은 본 실험을 실시한 기간 동안에 거의 \( \mathrm{ClO}_{4}^{-} \)농도변화가 거의 일어나지 않은 것으로 나타났다. 본 연구에서 사용한 medium control을 통해 본 실험조건하에서는 사용된 medium 자체가 \( \mathrm{ClO}_{4}^{-} \)농도변화에 영양을 미치지않음을 확인하였다. 한편 abiotic control에서는 ZVI자체가 강한 환원제 \( \left(\mathrm{E}^{0}=-0.44 \mathrm{~V}\right) \)임에도 불구하고 본 실험조건하에서는\( \mathrm{ClO}_{4}^{-} \)농도변화가 거의 없는 것으로 나타났다. 문헌에 의하면 ZVI에 의한 \( \mathrm{ClO}_{4}^{-} \)의 환원반응은 실온에서는 매우 느린 것으로 보고되었다. 한편 외부에서 전자 공여체를 주입하지 않는한 활성슬러지를 구성하는 미생물자체는 \( \mathrm{ClO}_{4}^{-} \)를 환원 제거할수 없음을 biotic control을 통해 알 수 있었다.</p> <p>본 회분반응실험에서는 하수처리장에서 채취한 활성슬러지를 식종균으로 사용하였다. 채취된 슬러지를 mineral me-dium으로 세척 않고 식종한 경우에는 슬러지액에 잔존하는 용해된 유기물(soluble organics)로 인해 회분배양기간 동안 약간의 \( \mathrm{ClO}_{4}^{-} \)제거가 관찰되었다(data 제시하지 않았음). 즉 용해된 유기물이 전자공여체로 사용된 것으로 추측된다.</p> <h2>퍼클로레이트 생분해의 화학양론적 수지분석</h2> <p>제거된 \( \mathrm{ClO}_{4}^{-} \)가 \( \mathrm{Cl}^{-} \)로 완전 전환되었는지를 조사하기 위해 화학양론적 수지(chemical stoichiometric balance)를 검토함으로써 \( \mathrm{ClO}_{4}^{-} \)분해를 검정하였다. 식 1에 의해 \( 1 \mathrm{~mol}^{-} \)의 \( \mathrm{ClO}_{4}^{-} \)이 환원되면 \( 1 \mathrm{~mol} \) 의 \( \mathrm{Cl}^{-} \)가 생성된다. 회분배양기간 동안 제거된\( \mathrm{ClO}_{4}^{-} \)에 대한 생성된 \( \mathrm{Cl}^{-} \)의 molar yield는 이론치(식 1 )와 근사하게 나타났다. 그래서 Fig. 2에 나타난 것처럼 \( \mathrm{ClO}_{4} \)의 몰 농도가 감소하는 만큼 \( \mathrm{Cl}^{-} \)의 몰 농도가 증가하는 대칭되는 곡선을 나타내었다. 따라서 \( \mathrm{ClO}_{4}^{-} \)가 환원되어 \( \mathrm{Cl}^{-} \)로 완전히 전환되었다는 것을 알 수 있었다. 본 연구의 회분배양실험결과는 쇱게 구할 수 있는 식종균인 활성슬러지와 ZVI를 이용하여 \( \mathrm{ClO}_{4}{ }^{-} \)를 제거할 수 있다는 것을 실험적으로 증명하였다.</p>