상하수도 120회 3교시 문제 1. 브롬화염소(Bromine Chloride)에 의한 살균에 대하여 설명하시오.

답 1. 브롬계 소독제의 반응원리

- 기존의 소독 방법은 염소 가스(Cl2) 또는 차아염소산나트륨(NaOCl)을 물에 용해시켜 유효성분인 HOCl의 산화력으로 미생물 살균

• Cl2 + H2O → HOCl + HCl

• NaOCl + H2O → HOCl + NaOH

- 브롬계 소독제는 염소나 차아염소산나트륨이 존재하는 조건에서 첨가하므로 쉽게 Hypobromous Acid (HOBr)를 생성 가능

- HOBr은 HOCl과 소독력이 거의 비슷한 수준이지만, HOBr은 pKa가 HOCl에 비해서 더 큰 값을 가지므로 동일 pH에서 HOCl보다 더 높은 소독효과

- 수중에서의 반응

• HOBr ↔ OBr- + H+ pKa = 약 8.5

• Br + oxidant(Cl2 or NaOCl) → HOBr

답 2. 브롬계 소독제의 소독력

- 살균력에 있어서 HOCl 또는 HOBr 형태는 OCl- 또는 OBr- 형태의 잔류염소에 비해 약 80 ∼ 100배 정도에 이르게 되는데, pKa 값이 낮은 HOCl 분해반응이 HOBr 분해반응보다 더 쉽게 일어나므로, 동일 pH에서 HOCl의 비율이 더 낮고 소독효과도 더 낮아지게 됨

- 한편, 브롬계 소독제 적용시 매우 중요한 이점 중 하나는 수중에 존재하는 물질에 의해서 유도되는 브롬화합물의 소독효과가 염소화합물에 비해 우수하다는 것

- 하수와 같이 암모니아의 농도가 높은 물에서는 할로겐 물질이 할로아민으로 전환

→ 염소는 클로라민으로 전환되는데, 일반적으로 monochloramine(NH2Cl)의 형태를 띠게 되지만, 브롬 소독제는 monobromamine(NH2Br)이나 dibromamine(NHBr2) 등으로 전환

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답 3. 암모니아와의 반응

- HOBr은 암모니아와 기타 유기질소 화합물과 결합하여 bromamine을 형성

- NH3 + HOBr → NH2Br + H2O

- NH2Br + HOBr → NHBr2 + H2O

- NHBr2 + HOBr → NBr3 + H2O

답 4. 브롬계 소독제의 이용

- 미국, 유럽 등의 선진국에서는 브롬계 소독제가 하수처리분야 뿐만 아니라 산업용수 분야의 냉각수와 수영장에 이미 널리 이용

- 현재는 염소의 대체제로서 전혀 손색이 없는 제품으로, 기타 여러 산업분야에까지 그 이용 범위가 확대

- 염소계 소독제에 비해 약 5배정도 비싼 것이 가장 큰 단점

- 국내의 경우 브롬계 소독제가 실제 수처리 현장에 이용된 사례가 전무하므로 당연히 그 문제점이 노출되어 있지 않은 상태

- 브롬계 소독제는 다른 염소계 소독제와 마찬가지로 통상적인 저장 조건하에서는 안정성이 떨어지는 단점

- 제조 시 고가인 브로마이드 이온이 다량 들어가므로 염소 소독제에 비해 경제성이 떨어지는 문제점이 있음

 

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