• 지질공학
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• 제33권4호
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• pp.701-716
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• 2023

수환경으로 유입된 미세플라스틱(<5 mm)은 중금속을 흡착하여 생태계의 먹이사슬을 통해 인간에게 악영향을 미칠 수 있다. 본 리뷰에서는 수환경에서 미세플라스틱과 중금속 간의 흡착에 영향을 미치는 요인을 조사하고, 흡착과정과 메커니즘을 종합적으로 고찰하였다. 중금속 흡착특성은 미세플라스틱의 폴리머 유형과 결정도, 입자크기, 환경적 조건(pH, 온도, 풍화작용)에 따라 영향을 받았다. 특히 풍화도가 높고 폴리머의 입자크기가 작을수록 중금속 흡착량이 증가하였으나, 흡착이 발생하는 당시 환경의 온도 및 폴리머의 결정도와 중금속 흡착량에 대한 상관관계는 확인하기 어려웠다. 중금속 흡착거동은 흡착동역학과 등온식을 통해 평가한 물리·화학적 흡착과정에 의해 설명되었으며, 일반적으로 하나 이상의 메커니즘에 의해 복합적으로 발생하는 것을 확인하였다. 본 리뷰를 통해 미세플라스틱에 의한 중금속의 흡착거동과 메커니즘을 이해함으로써 수환경에서 미세플라스틱의 잠재적 위험을 평가하는데 도움이 될 것으로 기대된다.

• 대한환경공학회지
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• 제22권12호
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• pp.2115-2123
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• 2000

본 연구는 활성탄 피흡착물인 페놀의 아세톤에 의한 탈착모델 및 탈착 동역학을 결정하여 활성탄으로부터 페놀이 탈착되는 현상을 구명하는데 그 목적을 두고 있다. 아세톤에 의한 페놀의 Freundlich 등온탈착 평형반응상수인 $k_e$는 온도의 함수로서 다음과 같이 표현된다: $k_e(T)=0.1{\cdot}exp(797.297/T)$. 또한 Freundlich 등온탈착 평형반응상수인 n은 약한 온도함수로서 $50^{\circ}C$ 이하에서는 용도에 따라 큰 영향을 받지 않으나, $100^{\circ}C$ 이상에서는 5% 이상 차이가 나기 때문에 온도에 대한 보정치를 적용하는 것이 필요하다. 페놀 탈착모델은 활성탄 표면에서의 탈착반응을 제한반응으로 가정하였으며, 탈착반응상수 ($k_d$)는 실험치와 모델 이론치의 최적합도에서 결정하였고, Arrhenius 관계식으로 다음과 같이 표현된다: $k_d( sec^{-1})=0.0479{\cdot}exp(-3037/T)$. 모델에서 결정한 $k_d$값을 검증하기 위해 다른 반응조건에서의 실험결과와 이론치를 비교하였으며, 두 값의 차이가 5% 이내인 것을 미루어 본 연구에서 설정한 탈착반응모델이 타당한 것으로 추정된다. 본 모델을 이용한다면 특정조건(온도, 용매 부피, 활성탄 양, 페놀 초기 흡착량)에서의 재생시간과 재생율을 결정할 수 있으며, 본 실험에서 사용한 조건에 근거한 재생시간과 재생율을 온도의 함수로서 표현할 수 있다: (1) 재생시간 : ${\tau}_{reg}(hr)=-0.08130T_c+8.4775$, (2)재생율 : ${\eta}(%)=0.2210T_c+83.745$. 이 식을 적용하는 경우 반응온도 15, 55, $100^{\circ}C$에서 재생시간은 각각 7, 4.2, 0.35시간. 한편 재생율은 87, 96, 99%로 결정할 수 있다.

• 산업식품공학
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• 제23권1호
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• pp.7-15
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• 2019

연화 및 기능성 강화를 위한 함침기술 개발의 일환으로 돈육을 소금 용액에 함침시키는 공정에서 물과 용질의 이동에 미치는 함침 용액 농도의 영향과 Fickian model을 이용하여 이동 현상을 수식화하였고, 함침 후 시료의 전단력과 물성을 측정하였다. 소금 농도 6%를 기점으로 2.5%와 5%에서는 팽윤에 따른 수분의 이동으로 수화가 일어났으며, 10%에서는 수축이 동반되어 수화가 줄어들다가 결국 15%에서는 수분 이동 방향이 전환된 탈수가 확인되었다. 이러한 사실을 분석한 결과, 물질이동 방향은 11-14% 사이에서 전환되는 것으로 예측되었다. 즉, 5%에서 6시간 함침 후 수분함량은 12.68 g/100 g으로 가장 높았다. 용질의 이동은 함침액 농도와 함침 시간에 따라 증가하였다. 확산에 관한 Fick's의 제 2 법칙의 해석해를 이용하여 물과 용질에 대한 유효확산계수를 산출한 결과, 소금의 유효확산계수는 함침액 농도에 따라 증가하며 그 값은 2.43×10^-9에서 3.53×10^-9 m²/s 이었다. 반면 수분의 유효확산계수는 1.22×10^-9에서 1.88×10^-9 m²/s이었으나 농도에 따른 정확한 상관관계를 예측할 수 없었다. 즉, 확산모델은 용질의 이동에 대하여는 R²이 0.91 이상으로 잘 일치하지만 수분 이동에 관하여는 적합하지 못함을 알 수 있었다. 따라서 농도구배에 의한 구동력에 bulk flow의 원인이 되는 구동력을 포함하는 이론식이나 경험식의 연구가 필요하다고 사료된다. 함침 공정에 의해 대조군에 비하여 모든 농도에서 낮은 경도, 씹힘성 및 전단력 값을 나타내었고, 수분 보유가 가장 큰 5% 용액으로 함침 하였을 경우에 가장 낮은 값을 나타내어 함침 공정에 의한 연화 효과를 확인하였다.