• Membrane Journal
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• v.28 no.3
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• pp.143-156
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• 2018

In this review article, hybrid water/wastewater treatment processes of membrane and photocatalyst were summarized from papers published in various journals. It included (1) membrane photoreactor (MPR), (2) fouling control of a membrane coupled photocatalytic process, (3) photocatalytic membrane reactors for degradation of organic pollutants, (4) integration of photocatalysis with membrane processes for purification of water, (5) hybrid photocatalysis and ceramic membrane filtration process for humic acid degradation, (6) effect of $TiO_2$ nanoparticles on fouling mitigation of ultrafiltration membranes for activated sludge filtration, (7) hybrid photocatalysis/submerged microfiltration membrane system for drinking water treatment, (8) purification of bilge water by hybrid ultrafiltration and photocatalytic processes, and (9) Hybrid water treatment process of membrane and photocatalyst-coated polypropylene bead.

• Journal of Korean Society of Environmental Engineers
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• v.30 no.8
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• pp.823-830
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• 2008

The feasibility study for the application of the photoelectrocatalytic decolorization of Rhodamine B(RhB) was performed in the slurry photoelectrochemical reactor with powder TiO$_2$. The photoelectrocatalytic process was consisted of powder TiO$_2$, Pt electrode and three 8 W UV-C lamps. The effects of operating conditions, such as current, electrolyte, air flow rate and electrode material were evaluated. The experimental results showed that optimum TiO$_2$ dosage and current in photoelectrocatalytic process were 0.4 g/L and 0.02 A, respectively. It was found that the RhB could be degraded more efficiently by this photoelectrocatalytic process than the sum of the two individual oxidation processes(photocatalytic and electrolytic process). It demonstrated a synergetic effect between the photo- and electrochemical catalysis. Photoelectrocatalytic process was affected to air flow rate and optimum air flow rate was 2 L/min. The electrode material and NaCl effect of decolorization of RhB were not significant within the experiment conditions.

• Proceedings of the Korean Vacuum Society Conference
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• 2013.08a
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• pp.72.1-72.1
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• 2013

광촉매 활용 기술은 수질 및 대기 중의 난분해성 오염 물질 처리 등의 환경 분야에서부터 항균 및 초친수성 기능을 활용한 소재 분야, 그리고 태양광을 이용한 물분해 수소 제조 및 이산화탄소의 전환 등의 인공 광합성 연구 분야까지 그 응용분야가 대단히 넓은 기술이다. 본 강연에서는 이러한 광촉매의 반응 원리와 대표적인 응용분야인 환경 정화 분야 및 에너지 분야에서의 광촉매 기술의 활용, 그리고 현재 광촉매 관련 연구 분야의 주요 관심사 및 미래 성장을 위한 과제 등을 포괄적으로 다루고자 한다. 광촉매 반응은 반도체의 따간격 에너지 흡수에 따라 전자와 정공(+전하를 가진 전자와 같은 거동을 하는 입자)가 발생한 뒤에 일어나는 계면에서의 전자전달 반응을 기초한다. 발생한 정공과 전자는 각각 산화와 환원 반응을 유발하며 이러한 산화, 환원반응을 통해 다양한 분야로의 응용이 가능하다. 환경 정화 분야의 경우, 정공이 물 혹은 공기 속에 존재하는 수분과 반응하여 생성되는 OH 라디칼 ($OH{\cdot}$)의 강력한 산화력을 주로 이용하게 된다. OH 라디칼에 의한 다양한 난분해성 유기물질의 산화분해 반응을 활용하여 고도처리공정이 가능하게 되며, 수계 난분해성 유기오염물질의 제거뿐만 아니라 대기 중에 존재하는 VOCs, 악취물질 등의 분해도 가능하며, 아울러 바이러스나 박테리아와 같은 세균을 제거할 수 있는 것으로 알려져 있다. 한편, 물 분해 수소제조 및 이산화탄소의 전환과 같은 에너지 분야 응용의 경우, 전도대의 전자를 활용한 환원반응에 기초한다. 앞서 언급한 다양한 응용분야에서 활용될 수 있는 광촉매의 종류 또한 매우 다양하며, 이사화티탄(TiO2)는 대표적인 고효율 상용 광촉매이다. 아울러, 원하는 응용 분야에서의 광활성이 높은 새로운 광촉매의 제조 및 평가가 꾸준히 진행되고 있으며, 그 가운데 태양광의 가장 많은 영역을 차지하고 있는 가시광 활성을 갖는 광촉매 개발에 관한 연구가 활발히 수행되고 있다. 이에, 현재까지 개발된 다양한 가시광 광촉매 시스템에 대한 소개 및 각 광촉매 응용분야에서 최근 새롭게 대두되고 있는 이슈들에 대하여 중점적으로 고찰하고자 한다.

• Proceedings of the Korea Air Pollution Research Association Conference
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• 2003.05b
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• pp.385-386
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• 2003

건축자재의 제작 및 도장공정, 합성수지 제조공정 등에서 많이 배출되는 휘발성 유기화합물(Volitile Organic Compounds, 이하 VOCs)은 이동성이 강하고 악취를 유발할 뿐만 아니라 마취성이 강하여 잠재적인 독성 및 발암성을 가진다. 이러한 VOCs의 제거방법 중 광촉매 제거법은 380 nm 이하의 자외선을 흡수하여 표면에서 생긴 전자와 정공으로 대부분의 유해물질을 제거하는 비교적 최근에 개발된 방법이다. 광촉매는 한번의 설치로 반영구적으로 사용할 수 있고 인체에 무해하며 유지비용이 적게 든다는 장점으로 인해 크게 부각되고 있다. (중략)

• Journal of Energy Engineering
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• v.14 no.2 s.42
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• pp.133-139
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• 2005

An activated carbon-photo catalysis hybrid system is proposed for the treatment of VOC produced from paint booth. and its VOC removal performance is experimentally evaluated. Activated carbon tower is designed on the basis of the adsorption characteristics of toluene. Photocatalytic system is designed as the series of $TiO_2/SiO\_2$ fluidized bed reactor and $TiO_2$-coated filters. The present activated carbon-photo catalysis hybrid system shows the VOC removal efficiency within $75\~100\%$ under different VOC species and concentrations.

• Membrane Journal
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• v.17 no.3
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• pp.244-253
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• 2007

This research investigated the effect of a photocatalytic reaction on nanofiltration(NF) membrane fouling by natural organic matter(NOM). The photocatalytic degradation was very effective for destruction and transformation of NOM and was carried out by titanium dioxide($TiO_2$) and $TiO_2$-immobilized bead as a photocatalyst. In order to compare their phtocatalytic properties, the photocatalytic degradation of humic acid in the presence of calcium ion was used as a model reaction. After the photocatalytic degradation the membrane fouling was dramatically decreased.

• Proceedings of the Materials Research Society of Korea Conference
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• 2003.11a
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• pp.141-141
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• 2003

Dichlorobenzen과 같은 휘발성 유기물질(Volatile Organic Compound)은 산업폐수 및 폐가스, 폐기물등이 다양한 형태로 대기 중에 존재하면서 심각한 환경문제를 유발시키고 있다 따라서, 본 연구에서는 TiO$_2$에 SiO$_2$를 첨가하여 열처리시 anatase상에서 rutile상으로 전이되는 것을 제어하며 비표면적을 크게 하여 휘발성유기 물질에 대한 광촉매 활성을 증진시키고자 두가지 합성방법, 즉 졸겔 공정과 수열합성 공정을 사용하여, 공정조건을 변화시키면서, 광촉매활성이 가장 우수한 실험조건을 결정하였다.

• Clean Technology
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• v.28 no.4
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• pp.285-292
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• 2022

Adsorption tower systems based on activated carbon adsorption towers have mainly been employed to reduce the emission of volatile organic compounds (VOCs), a major cause of air pollution. However, the activated carbon currently used in these systems has a short lifespan and thus requires frequent replacement. An approach to overcome this shortcoming could be to develop metal oxide photocatalysis-activated carbon composites capable of degrading VOCs by simultaneously utilizing photocatalytic activation and powerful adsorption by activated carbon. TiO₂ has primarily been used as a metal oxide photocatalyst, but it has low economic efficiency due to its high cost. In this study, ZnO particles were synthesized as a photocatalyst due to their relatively low cost. Silver nanoparticles (Ag NPs) were deposited on the ZnO surface to compensate for the photocatalytic deactivation that arises from the wide band gap of ZnO. A microfluidic process was used to synthesize ZnO particles and Ag NPs in separate reactors and the solutions were continuously supplied with a pack bed reactor loaded with activated carbon powder. This microfluidic-assisted pack bed reactor efficiently prepared a Ag-ZnO-activated carbon composite for VOC removal. Analysis confirmed that Ag-ZnO photocatalytic particles were successfully deposited on the surface of the activated carbon. Conducting a toluene gasbag test and adsorption breakpoint test demonstrated that the composite had a more efficient removal performance than pure activated carbon. The process proposed in this study efficiently produces photocatalysis-activated carbon composites and may offer the potential for scalable production of VOC removal composites.

• Proceedings of the Korean Environmental Sciences Society Conference
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• 2003.11b
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• pp.267-268
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• 2003

루테늄을 첨가한 나노 혼합광촉매는 전자ㆍ정공 쌍의 재결합 억제와 띠간격 에너지를 감소시킴으로써, 태양광을 이용한 처리 시스템에 적용이 가능하다. 또한 순수한 광촉매보다 활성이 높으며, 인위적인 광원이 아닌 태양광의 이용이 가능함으로 에너지 절약 및 친환경적 수처리 공정이라고 사료된다.

• Proceedings of the Korean Environmental Sciences Society Conference
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• 2008.11a
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• pp.452-457
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• 2008

분말 TiO$_2$를 코팅한 전극은 전기저항으로 인해 0.5 A 이상의 전류를 인가할 수 없었으며, 1 A를 적용하였을 때 60분의 반응시간 후 최종 RhB 농도를 측정한 결과 Ru/Ti 전극의 RhB 농도 감소 가장 큰 것으로 나타났고, Ru/Ti > Ti > SG-TiO$_2$ > Th-TiO$_2$로 나타났다. 전기분해 공정만 적용한 경우 RhB 농도 감소의 순서는 Ru/Ti = Ti > SG-TiO$_2$ > Th-TiO$_2$ 전극의 순서로 나타났다. UV만 적용한 경우 RhB 제거는 작았으며, Ti와 Ru/Ti 전극은 UV만 적용한 경우와 RhB 제거농도가 비슷하였는데 이는 전극 표면에서 광촉매 반응이 일어나지 않는다는 것을 의미한다. 반면 TiO$_2$를 전극 표면에 형성하거나 코팅한 전극은 UV만 적용한 경우보다 RhB 농도가 낮게 나타났고, TiO$_2$가 형성되거나 코팅된 전극은 P-TiO$_2$ > Th-TiO$_2$ > SG-TiO$_2$의 순서로 나타났으나 차이는 크지 않았다. 광전기촉매 공정에서 시너지 효과가 거의 없는 것은 전극 표면에 코팅되거나 형성된 TiO$_2$의 양이 적고 광촉매 반응에 의한 분해 정도가 낮아 전자-정공의 재결합 감소효과가 적기 때문인 것으로 사료되었다. Th-TiO$_2$와 SG-TiO$_2$ 전극의 경우 전해질로 Na$_2$SO$_4$를 사용한 경우의 RhB 농도가 NaCl을 사용한 경우보다 RhB 낮게 나타났으나, Ti와 Ru/Ti 전극의 경우는 반대 현상이 나타났다. 이와 같은 결과는 광촉매 반응이 높은 Th-TiO$_2$와 SG-TiO$_2$ 전극에서의 Cl$^-$의 광촉매 반응 저해현상이 높게 나타났기 때문이라고 사료되었다. 반면 DSA 전극인 Ti와 Ru/Ti 전극의 경우 광촉매 반응이 거의 나타나지 않기 때문에 주반응인 전기분해 반응에서의 촉진 반응이 지배적이기 때문에 Th-TiO$_2$와 SG-TiO$_2$ 전극과는 정 반대의 현상이 나타났다고 사료되었다. 전기/UV 공정에서는 최적 전류는 0.75 A, NaCl 투입량은 0.5 g/L로 나타났으며, 최적 UV램프 전력은 16 W인 것으로 나타났다.