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MnO_ Mn^{ } Mn^{ }

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표 2.1 Forms of Manganese under neutral condition

Item Ox ↔ Red Ox ↔ Red

Oxidation number +2 (1) +4 (2) +7 (3)

Typical form Mn HCO__or MnSO_ MnO_∙ nH_O KMnO_

그림 2.1 Diagram for manganese as function of redox potential and pH in a water at 25℃ (Edzwald, 2011).

(18)

MnO_ Mn_O_ Mn Si _O_

표 2.2 Manganese compounds common valence states (Bailar, 1978) Valence

state

Chemical

formula Physical form and description

1 Mn s Manganese metal, silvery metal with slight pink apperance 2 Mn O H _ Manganese(Ⅱ) hydroxide, flesh colored

2 MnS Manganese( ) sulfate, salmon coloredⅡ

2 MnSO_ Manganese( ) sulfate, reddishⅡ

2 MnCl Manganese(Ⅱ) chloride, pink

MnCl_H_ Manganese(Ⅱ) chloride, tetrahydrate, rose colorde

4 MnO_S Manganese in solid pyrolusite, dark brown or black

6 K_MnO_ potassium managanate(Ⅵ), dark bottle-green 7 KMnO_ potassium managanate( ), intensⅥ

(19)

MnO_

Mn^{ } MnO_

MnO_

Mn^{ } MnO_

Mn^{ }

(20)

그림 2.2 Manganese cycle occurring in a sediment-water system (De Schamphelaire, 2007)

(21)

Mn^{ } Mn^{ }

►

(22)

그림 2.3 Removal mechanism of soluble manganese using manganese sand

(23)

표 2.3 Water limits for manganese

KOREA USEPA JAPAN CANADA EU WHO AWWA

0.05 0.05 0.05¹⁾

0.01²⁾ 0.05 0.05 0.5¹⁾ 0.1²⁾

0.02¹⁾ 0.01²⁾

수돗물 1)수질기준

수질관리목표 2)

건강적 측면 1)

심미적 측면 2)

긍정적 단계 1)

이상적단계 2)

MnCl_

 MnO_

에 0.01~0.05 /L㎎

(24)

^{ }

Mn^{ }

(25)

MnO_s

표 2.4 Theoretical reaction stoichimetry for manganese 1 (sommerfeld, 1999)

산화제 반응식 이론비

산화제 제거물질

( / )

_ M_n^{ } O_ H_O → MnO_

S H^ 0.29mg : 1mg Mn

 Mn^{ } HO CL  H_O → MnO_{ S} CL^ H^ 1.30mg : 1mg Mn

 Mn^{ } KMnO_ H_O → MnO_{ S} K^ H^ 1.92mg : 1mg Mn

_ Mn^{ } O_ H_O → MnO_{ S } O_ H^ 0.88mg : 1mg Mn

_ Mn^{ } CIO_ H_O → MnO_{ S } CIO_^ H^ 2.45mg : 1mg Mn

MnO_∙ nH_O

_

(26)

_

_

MnO_^

_^ MnO_s

_

(27)

MnO_s

MnO_s Ca^{ }

MnO_s

Mn II  O_ → MnO_S

Mn II  MnO_S → Mn II ∙ MnO_ Mn II ∙ MnO_  O_ → MnO_S

MnO_s

_ 

(28)

Mn^{ }  oxidant → MnO_s O xidation  

Mn^{ }  MnO_s → Mn^{ }∙ MnO_s Adsorption  

Mn^{ }∙ MnO_s  oxidant → MnO_s O xidation  

MnO_s Mn^{ } MnO_s

(29)

(30)

(31)

__

표 2.5 Theoretical reaction stoichimetry for manganese 2 (sommerfeld, 1999)

kinds Types Application

Direct electrolysis

Anodic oxidation Cathodic reduction

Oxidation deecomposition of organics, cyanide ion Electrodialysis of metal ion Indirect electrolysis Application of _

Application of _

Electro flotation Water electrolysis

Application of micro air bubble A part of direct

eletrolysis Electrolytic aggregation Physicochemical

treatment

Application of soluble electrode(Fe, Al, Zn) Electro-dialysis Ion treatment Desalting

Concentration of metal ion

(32)

H_O O H^

(33)

Femetal  H_O → FeOH^_aq H^ e^

^{ } ^{ }

FeO Haq

 

O_ H_O → FeO H ^_aq

Fe^{ }^aq H_O ⇔ FeOH^_aq  H^_aq FeO H^_aq H_O ⇔ FeOH _aq H^_aq FeOH _aq⇔ HFeO^_aq H^_aq

(34)

H  O → HO

HO → H  O

O H → HO    O  e

HO  e → H    O

(35)

Cl_

Ω

(36)

I  R V

Ω

(37)

H_O_

Cl^

(38)

그림 2.4 Electrolysis

(39)

CO_ CH_

Cr_O_

(40)

FeTiO_

H_SO_ HCl Cl_

(41)

표 3.1 망간 전기분해 실험 조건

번 호 실 험 내 용

1 전극 개수 변화 실험

전극 개수를 개 개 개로 변화시키면서 실험

- 2 , 4 , 6

2 전극 종류 변화

와 로 전기 분해 실험

- SUS Ti

3 전압이 실험에 미치는 영향

전압 변화 실험

- (3V, 6V, 9V)

4 전기분해조 구조 변화 실험

회분식 연속식 전기 분해조로 망간 농도 결과 실험

- ,

5

채수시간별 망간 농도 실험 회분식 망간 전기분해 실험 (1)

분 초 분 분 초 분 초 간격 채취 실험

- 0 , 30 , 1 , 1 30 , 2 (30 )

분 분 분 분 분 간격 채취 실험

- 0 , 5 , 10 , 15 (5 )

연속식 망간 전기분해 실험 (2)

- 분0 , 10 , 20 , 30 , 40 , 50 , 60분 분 분 분 분 분 (10분 간격 채취 실험)

6 망간 농도는 1mgMn/L 로 고정

(42)

MnSO_∙ H_O

표 3.2 망간 전기분해의 표준용액 희석배율과 주입량

농도 희 석 배 율 100mL로 희석할 경우,

주입량 (mL)

0 - -

0.2 50.0 2

0.4 25.0 4

0.6 16.666 6

0.8 12.5 8

1.0 10.0 10

1.2 8.333 12

(43)

그림 3.1 standard curve

(44)

MnSO_∙ H_O

그림 3.2 회분식 망간 전기분해 실험공정 개요도

(45)

그림 3.3 회분식 망간 전기분해 실험장치

(46)

그림 3.4 연속식 망간 전기분해 실험공정 개요도

(47)

그림 3.5 연속식 망간 전기분해 실험장치

(48)

표 4.1 SUS 전극을 이용한 회분식 망간 전기분해 실험 조건

Parameters conditions

potential (voltage) [V] 3, 6, 9

Temperature [℃] Room temperature

Reaction time (min) (1) 0, 0.5, 1, 1.5, 2 (2) 0, 5, 10, 15

electrode SUS

(49)

그림 4.1 SUS 전극 개 전기분해 망간 농도2

(50)

(51)

(52)

그림 4.4 SUS 전극 개수별 전기분해 망간 농도 (5분 간격)

전극의 전기분해 효율 4.1.2 Ti

표 4.2 Ti 전극을 이용한 회분식 망간 전기분해 실험 조건

(53)

potential (voltage) [V] 3, 6, 9

Reaction time (min) (1) 0, 0.5, 1, 1.5, 2 (2) 0, 5, 10, 15

electrode Ti

(54)

그림 4.5 TI 전극 개 전기분해 망간 농도2

(55)

(56)

(57)

그림 4.8 TI 전극 개수별 전기분해 망간 농도 (5분 간격)

(58)

표 4.3 SUS 전극을 이용한 연속식 망간 전기분해 실험 조건

potential (voltage) [V] 9

Reaction time (min) 0, 10, 20, 30, 40, 50, 60

electrode SUS

(59)

그림 4.9 연속식 전기분해 장치, SUS 전극 6개 전기분해 망간 농도

(60)

표 4.4 Ti 전극을 이용한 연속식 망간 전기분해 실험 조건

potential (voltage) [V] 9

Reaction time (min) 0, 10, 20, 30, 40, 50, 60

electrode SUS

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그림 4.10 연속식 전기분해 장치, Ti 전극 6개 전기분해 망간 농도

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NH_^ N Mn^{ }

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