• Ecology and Resilient Infrastructure
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• v.3 no.4
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• pp.256-262
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• 2016

Rapid industrialization and a significant population growth has led to an increased use of chemicals, which has limited the biological processes that account for most of the existing water and wastewater treatment methods. Ozone microbubble technology, which is one of advanced oxidation processes, has recently attracted attention as a method to solve these issues. In this paper, we reviewed both the physical and the chemical characteristics of microbubbles, and evaluated microbubble-based ozone oxidation processes focusing on the removal of various toxic contaminants. In addition, we discussed the potential of an ozone microbubble process as water and wastewater treatment processes by combining it with other treatment technologies.

• Korean Chemical Engineering Research
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• v.45 no.3
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• pp.298-303
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• 2007

Several combinations of ozone based advanced oxidation processes were tested for the treatment of red water (RW) containing recalcitrant chemical pollutants produced from 2,4,6-trinitrotoluene (TNT) manufacturing process. $O_3$, $UV/O_3$, $UV/O_3/H_2O_2$, $UV/O_3/H_2O_2/Fe^{2+}$ processes were tested for the treatment of RW. The order of organic and color removal efficiency was found to be : $O_3{\leq}UV/O_3$ < $UV/O_3/H_2O_2$ < $UV/O_3/H_2O_2/Fe^{2+}$. The optimum conditions for the removal of organic and color in the $UV/O_3/H_2O_2/Fe^{2+}$ process were 0.053 g/min of ozone flow rate, 10 mM of $H_2O_2$ concentration and 0.1 mM of $FeSO_4$ concentration. Organic and color removal efficiencies were 96 and 100 % respectively in the $UV/O_3/H_2O_2/Fe^{2+}$ process. tert-butyl alcohol (t-buOH) was used as the hydroxyl radical scavenger. Enhancement of hydroxyl radical production was achieved by the combination of ozone with several oxidants such as UV, $H_2O_2$, $Fe^{2+}$.

• Applied Chemistry for Engineering
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• v.23 no.3
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• pp.302-307
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• 2012

Advanced oxidation processes (AOP) such as O3/activated carbon process and O3/catalysts process were used to compare the decomposition of phenol. Catalysts such as Pd/activated carbon (Pd/AC), Mn/activated carbon (Mn/AC), Co/activated carbon (Co/AC) and Fe/activated carbon (Fe/AC) were prepared by impregnation of Pd, Mn, Co and Fe into the activated carbon of pellet form, respectively. Based on an hour of reactions, the following descending order for the decomposition ratios of dissolved O3 to the 1.48 mg/L of saturated dissolved O3 was observed: Mn/AC (45%) > Pd/AC (42%) > Co/AC (33%) > AC (31%) > Fe/AC (27%). The removal efficiencies of phenol were also arranged in the descending order of AOP as follows: Mn/AC (89%) > Pd/AC (85%) > Co/AC (77%) > AC (76%) > Fe/AC (71%). The remaining ratios (C/Co) of TOC (total organic carbon) after an hour of experiments were arranged in the ascending order of AOP as follows : Pd/AC (0.29) < Mn/AC (0.36) < AC (0.40) < Co/AC (0.49) < Fe/AC (0.51). However, the catalytic effects in the Co/AC and the Fe/AC processes were little in comparison with O3/AC process. The maximum concentrations of intermediates such as hydroquinone and catechol formed from the decomposition of phenol were arranged in the ascending order of AOP as follows: Pd/AC < Fe/AC < Co/AC < AC < Mn/AC. In the case of Pd/AC process, these intermediates were almost disappeared after an one hour of reaction.

• Journal of Korean Society on Water Environment
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• v.21 no.3
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• pp.267-273
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• 2005

Dye wastewater generally contains strong color and non-biodegradable materials. Therefore, the conventional wastewater treatment plant can hardly meet the regulation of wastewater effluent water. In this study, a pilot plant of the conventional process followed by advanced oxidation process (AOP), was set up to treat the dying wastewater. The treatment efficiencies on the various candidate processes, such as ozone alone, UV alone, ozone/UV, $ozone/H_2O_2$, $H_2O_2/UV$ and $ozone/UV/H_2O_2$, were investigated in the various ozone and $H_2O_2$ doses. As the results, the $ozone/H_2O_2$ process, among the tested processes, showed the highest efficiency for removing color and $COD_{Cr}$. For color removal, the ozone alone process was enough without combining UV or $H_2O_2$. No significantly enhanced efficiency for removing color and $COD_{Cr}$ by UV irradiation was observed because of the very low transmittance of UV light in dye wastewater.

• Proceedings of the Materials Research Society of Korea Conference
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• 2003.03a
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• pp.77-77
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• 2003

산업화에 따라 각종 산업분야에서 유기 용제의 사용이 증가하게 되었고 대기오염, 수질오염 등의 상태가 심각해져가고 있는 실정이다 그러나 다양해진 오염물질을 처리하는 데 있어서 기존의 산화처리방법은 한계에 달하였고 새로운 처리공정으로 최근 고급산화법(AOP : Advanced Oxidation Process)에 대한 연구가 활발하게 진행되고 있다. 이에 본 연구에서는 대기환경 및 인체에 심각한 영향을 주는 VOCs(Voletail Organic compounds)중 BTEX(Benzene, Toluene, Ethylbenzene, Xylene)를 다양한 형태의 광촉매제를 이용하여 기상 광분해한 후 이에 대한 최적의 분해 조건과 분해율을 비교하고자 하였다. 순환식의 자체 제작한 기상광반응장치를 이용하여, CVD법으로 TiO$_2$ 입자를 알루미나 비드위에 코팅한 볼과 같은 방법으로 유리기판위에 코팅한 판상의 광촉매제 그리고 결정성이 각기 다른 루틸상과 아나타제 그리고 아나타제/루틸 혼합상의 TiO$_2$ 분말을 직접 이용하여 VOCs 농도와 종류, 광원의 종류 및 세기를 변화시켜 PID(Photo ionization Detector)방식의 순환식 VOCs 측정기를 이용하여 광분해율을 실시간으로 측정하였다.

• Proceedings of the Korea Water Resources Association Conference
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• 2012.05a
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• pp.712-712
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• 2012

하 폐수 처리방류수를 물리적, 화학적 그리고 생물학적 기술을 이용하여 처리한 후 재활용수로 이용하고자 하는 새로운 노력들이 진행되고 있지만 국내의 경우 방류수 재활용 기술과 처리수의 재이용에 대한 평가기술이 선진국에 비해 초기 단계에 있어 이 분야에 대한 적극적인 기술개발이 요구된다. 막 분리 기술을 이용한 처리 수는 소독 등의 추가적인 처리 없이 살수용수나 수경용수로 이용이 가능하며, 잔류염소를 유지시킬 경우 화장실 세정용수로의 이용도 가능하며, 또한 후처리 기술을 조합하면 고급 공업용수 등으로 사용가능하므로 선진기술로서 수요조건에 맞게 전 후 처리를 조합한 수요자 맞춤형 재이용수 공정기술을 개발할 필요가 있다. 이에 효율적인 하 폐수 재이용을 이용하여 농업용수(축산 음용수, 첨단 수출원예용수, 첨단 농업용수, 농산업 클러스터 복합 곡물 용수), 원예용수(원예단지), 공업용수 등의 다양한 용도에 활용 가능한 수요자 맞춤형 모듈 및 공정 개발을 수행하였다. 개발된 공정은 AOP 및 막 세정 시스템을 이용한 새로운 공정으로, AOP 시스템은 전기 이온 모듈을 통해 OH 라디칼을 생성 및 염분 제거 효율을 극대화 하여 오염 물질을 산화시키는 공정이며, FDA 시스템은 탁도가 높은 원수가 과다 유입 될 경우 후단 여과 막의 부하를 줄이는 역할을 하며, 부유 물질을 여과 시킨다. 막 세정 시스템은 미세 입자를 구성된 기포를 이용하여 눈에 보이지 않는 곳 까지 세척하며, 살균 작용을 하며, 분리 막의 성능을 증대 시킨다. 이어 UF 분리 막 시스템은 원수의 미세불순물, 박테리아, 스케일 물질 등을 제거하며, NF 시스템을 통하여 미립자, 박테리아 유기 화합물 및 2가 염 제거를 하여 재이용수를 생산하는 공정을 개발하였다. 개발된 수요자 맞춤형 공정은 하수 재이용 기술의 이용 목적 및 수요자별로 맞춤형으로 운영이 가능하며, 개발된 세척 기술은 분리 막 세정 유지관리비 및 에너지를 저감 할 수 있으며, 현장 적용의 실증화 과정을 거쳐 공정 기술을 신뢰도를 향상하고, 보유 기술을 수요자 맞춤형으로 업그레이드함으로써 기술의 경쟁력 및 고품질의 하수 재이용 기술의 새로운 방향을 제시 할 수 있을 것으로 판단된다.

• Applied Chemistry for Engineering
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• v.29 no.4
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• pp.432-439
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• 2018

Metal catalysts such as Fe, Co, Mn, and Pd supported on the activated carbon (AC) were prepared to improve functional groups for the chemical adsorption and catalytic ozonation. Following ascending orders of the phenol decomposition rate, dissolved ozone decomposition ratio and TOC (total organic carbon) removal from experimental results of advanced oxidation process (AOP) were observed: Fe-AC < AC < Co-AC < Mn-AC < Pd-AC. BET analysis results showed that the physical properties of the metal impregnated activated carbon had no effect on the catalytic ozonation, and the catalytic effect was dependent on the kind of impregnated metal. The ratio of the formed concentration of OH radical to that of ozone (RCT) was measured by using the decomposition outcome of p-chlorobenzoic acid, a probe compound that reacts rapidly with OH radical but slowly with ozone. The measured values of RCT were $5.48{\times}10^{-9}$ and $1.47{\times}10^{-8}$ for the ozone alone and activated carbon processes, respectively, and $2.13{\times}10^{-9}$, $1.51{\times}10^{-8}$, $4.77{\times}10^{-8}$, and $5.58{\times}10^{-8}$ for Fe-AC, Co-AC, Mn-AC, and Pd-AC processes, respectively.

• Journal of Korean Society of Environmental Engineers
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• v.27 no.9
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• pp.932-938
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• 2005

[ $TiO_2$ ] nanoparticles were prepared from the precipitation in $TiCl_4$ and the sol-gel profess in $Ti(OC_3H_7)_4$ as starting materials with various synthetic conditions. The samples were characterized by XRD, SEM, and TEM testing techniques. The photocatalytic degradation of congo red has been investigated in $TiO_2/UV$ process to evaluate photocatalytic activities for the samples. $TiO_2$ nanoparticles calcined at $400^{\circ}C$ had the best photocatalytic activity with the rate constant of the degradation of congo red as $0.0319\;min^{-1}$. The rate constant of $TiO_2$ photocatalysts was increased with the calcination temperature under $400^{\circ}C$ and decreased with the calcination temperature upper $400^{\circ}C$. In the case of $TiO_2$ photocatalysts, the photocatalytic activity wasn't greatly affected by the frequencies of usage. In the similar synthesis condition, the degradation efficiency of the $TiO_2$ particle prepared by $TiCl_4$ was increased to 8.8%, when the rate was compared with the sample prepared by $Ti(OC_3H_7)_4$. The photocatalytic activities of $TiO_2$ photocatalysts synthesized by $Ti(OC_3H_7)_4$ with various conditions were also discussed.

• Proceedings of the Korea Water Resources Association Conference
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• 2008.05a
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• pp.859-863
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• 2008

축산폐수, 침출수 등의 고농도 폐수를 생물학적으로 처리할 경우 최종 방류수는 강한 색도를 띠며 고분자량의 유기물질을 다량 함유한다. 이는 생물학적으로 분해하기 어려운 유기성 복합체와 생화학적 반응에 의한 중간생성물로 색도를 띠는 천연유기물질(NOM)을 포함한다. 생물학적 처리수의 색도는 심미적인 불안감, 방류수역의 수질오염 및 공중보건상의 잠재적 위해성을 갖는다. 또한, 수자원 이용측면에서 정수처리공정에서의 약품투입량 증가와 특히, 소독부산물 생성이라는 잠재적 문제점이 뒤따른다. 따라서 이러한 문제점을 해소하기 위한 생물학적 2차 처리수의 후속처리가 요구되며, 실제로 난분해성 유기물과 색도를 제거하기 위한 흡착, 막 분리, 고급산화(AOP) 및 화학적 응집 등의 물리-화학적 공정에 대한 연구가 수행되어왔다. 특히, 화학적 응집은 무기응집제 또는 고분자중합체(Polymer)를 이용하여 콜로이드성 입자와 색도를 띠는 난분해성 유기물을 전기적 불안정화를 유도함으로서 흡착 및 응집과정을 통해 제거하는 공정으로 많은 연구자들에 의해 연구되어왔다. 그러나 난분해성 유기물과 색도제거는 대상원수의 성상과 화학적 특성 등에 따라 각각의 제거효율과 최적 운전조건이 상이하게 나타난다. 화학적 응집공정은 비교적 높은 제거효율을 보이지만, 운전 및 유지관리의 기술적 어려움, 경제적 비효율성 등으로 인하여 적용에 어려움을 겪고 있는 실정이다. 본 논문에서는 생물학적 혐기-호기성 공정에서 방류되는 축산폐수의 2차 처리수를 대상으로 화학적 응집에 의한 색도 및 난분해성 유기물의 제거거동을 고찰하였다. 대상 처리수의 $TCOD_{Cr}$ 농도는 평균 410 mg/L인 반면, $BOD_5$는 7-15 mg/L 범위로 난분해성 유기물을 다량 함유하고 있음을 알 수 있었다. 이에 황산알루미늄(Aluminium sulfate; $Al_2(SO_4){\cdot}14H_2O$)과 염화철(ferric chloride)의 무기응집제를 이용하여 자 테스트(jar test)를 수행한 결과, 동일한 응집제 주입량에서 염화철의 유기물 제거 효율이 높은 것으로 나타났다. 황산알루미늄과 염화철의 경우 각각의 응집제 주입율 5.85mM에서 89%, 7.03mM에서 97.5%의 최대 유기물 제거효율을 보여주었으며, 이 때 최종 pH는 4.0-5.6 범위이었다. 한편, 대상 원수 내의 콜로이드성 입자 또는 용존성 유기물의 작용기(functional group)는 일반적으로 음으로 하전 되어 있어 응집에 의해 잘 제거되지 않는 특성을 가지고 있다. 따라서 과량의 응집제를 주입하여 다가의 양이온성 금속염을 흡착시켜 전기적으로 중화시키고, 생성된 침전성 수화물 내에 포획 또는 여과시켜 제거하게 된다. 이 때, 금속염 수화종의 전하밀도가 응집효율에 영향을 주는 것으로 알려져 있는데, 다가의 양이온은 전기적 이중층(Double layer) 압축에 의한 불안정화를 향상시킬 수 있기 때문에다. 또한, 2가 금속염은 색도유발물질과 흡착하여 humate 또는 fulvate 등의 착화합물(complex)을 형성시켜 응집효율을 향상시킬 수 있다. 따라서 본 연구에서는 생물학적 2차 처리수의 화학적 응집처리에 있어서 알루미늄염 등의 다가이온 첨가가 응집에 미치는 영향을 관찰하고, 후속되는 플록형성 및 침전공정에 의한 제거효율을 비교, 평가함으로써 2차 처리수로부터 난분해성 유기물과 색도를 보다 효과적이고 경제적으로 제거할 수 있는 최적인자를 도출하고자 하였다.

• Analytical Science and Technology
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• v.16 no.4
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• pp.292-298
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• 2003

In this study, the photooxidation and ozonation of humic acid (HA) in aqueous solution were conducted and the treated HA samples at different reaction time were analyzed using ultrafiltration techniques to evaluate the change of their molecular size distributions with its DOC removal. Molecular size distribution of untreated HA showed 41.5% in higher molecular size fractions (>30,000 daltons) and 15.2% in much smaller molecular size fraction (<500 daltons). As UV irradiation time was increased, it was observed that the degradation of the large molecules of the fraction of >30,000 daltons into much smaller molecules was increased. In UV system, the HA molecules of the fraction of <500 daltons became significantly more and its percentage was increased from 35.3% (UV only irradiation) to 58.9% ($UV/TiO_2$) and 87.8% ($UV/H_2O_2$) in the presence of the photocatalysis. Otherwise, ozonation of HA produced mainly the fraction of medium molecular size ranging from 3,000 to 30,000 daltons with much lower portion (<~7%) in the fraction of <500 daltons. In ozone only system, the fraction of 30,000~10,000 daltons occupied in 41.5% at 60 min of ozonation time. In $O_3/H_2O_2$ system, the fraction of 30,000~10,000 daltons and 10,000~3,000 daltons occupied in 38.9% and 36.2% respectively. Based on these results, we suggested applicable treatment process which could be combined with $UV/H_2O_2$, $UV/TiO_2$ and $O_3$, $O_3/H_2O_2$ system for more effective removal of humic acid in water treatment.