Kim, Sang-Chai;Seo, Ho-Joon;Sunwoo, Chang-Shin;Yu, Eui-Yeon
Applied Chemistry for Engineering
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v.3
no.2
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pp.256-265
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1992
The kinetics for the oxidative coupling of methane over NaCl(30wt%)/ZnO(60wt%)/${\alpha}-Al_2O_3$ catalyst was investigated, and then the active oxygen species were discussed. The conversion rate of methane was measured at the atmospheric pressure with various combinations of partial pressure of methane and oxygen at temperature range of $650^{\circ}C{\sim}750^{\circ}C$, at conversions less than with 10%. These rate data were then used to verify the proposed Langmuir-Hinshelwood kinetic equation. The rate limiting step appeared to be the formation of the methyl radicals by the reactin of the adsorbed methane and the adsorbed oxygen, which were adsorbed on the different active sites of the catalyst. The activation energy of the methyl radical formation was estimated to be ca. 39 kcal/mol. From the kinetic studies, the oxygen species respolsible for the formation of methyl radicals was proposed to be diatomic oxygen such as $O{_2}{^{2-}}$ or $O_2{^-}$ on the surface.
This study performed acid fermentation pre-treatment to improve production efficiency of methane that is produced as a product in case of anaerobic fermentation by using food waste leachate, and attempted to confirm the acid fermentation optimum through the BMP test by using pre-treated food waste leachate to increase the yield of methane. As a result of the BMP experiment by using acid fermented food waste leachate, the highest yield of methane of 0.220 L/g VS was confirmed in the HRT three-day condition, and in the initial BMP test by pH, pH 6 was 19,920 mg/L that the highest VFA and acetic acid/TVFA(76.2%) were shown. At this time, it was confirmed that the yield of methane was mostly within 10 days that was reduced to around one-third compared to the general methane fermentation (within 30 days). As the yield of methane was 0.294 L/g VS, it showed a high efficiency of around 1.3 times compared to the control group.
유동층 반응기를 이용한 프로판의 촉매 분해는 $CO_2$를 방출하지 않고 수소를 생성하는 새로운 방식이다. 카본블랙을 이용한 프로판 분해는 메탄보다 상대적으로 분해가 잘되며, 같은 온도에서 전환률이 높기 때문에 수소 생성량이 더 많다. 촉매로 사용된 카본블랙은 반응 중 생성되는 탄소의 침적에도 불구하고 8시간 이상 촉매의 활성이 유지되어 전환율이 일정하게 유지되었다. 프로판 촉매 분해 실험은 상압에서 600 ${\sim}$$800^{\circ}C$ 온도 변화 실험을 수행하였고, 가스 유속 변화는 2.0 ${\sim}$$4.0U_mf$에서 실험 조건 변화에 따른 실험을 하였다. 온도, 유속 변화에 따른 생성 가스의 몰분율과 프로판 전환율을 분석하였다. 프로판 분해에 의해 생성된 기체는 수소뿐만 아니라 메탄, 에틸렌, 에탄, 프로필렌과 분해되지 않은 프로판이 배출되었다. 수소를 제외한 여타 가스들은 고온에서 실험을 할수록 몰비가 줄어들었다. 고온에서 프로판의 전환율과 수소 수득률이 증가하였다. 프로판 분해 실험 전후의 카본블랙 표면의 변화는 FE-TEM으로 관측하였다.
Effects of elevated carbon dioxide ($CO_2$) on soil microbial processes were studied in a northern peatland. Intact peat cores with surface vegetation were collected from a northern Welsh fen, and incubated either under elevated carbon dioxide (700 ppm) or ambient carbon dioxide (350 ppm) conditions for 4 months. Higher algal biomass was found under the elevated $CO_2$ condition, suggesting $CO_2$ fertilization effect on primary production, At the end of the incubation, trace gas production and consumption were analyzed using chemical inhibitors. For methane ($CH_4$ ), methyl fluoride ($CH_3F$) was applied to determine methane oxidation rates, while acetylene ($C_2H_2$) blocking method were applied to determine nitrification and denitrification rates. First, we have adopted those methods to optimize the reaction conditions for the wetland samples. Secondly, the methods were applied to the samples incubated under two levels of $CO_2$. The results exhibited that elevated carbon dioxide increased both methane production (210 vs. $100\;ng\;CH_4 g^{-1}\;hr^{-1}$) and oxidation (128 vs. $15\;ng\;CH_4 g^{-1}\;hr^{-1}$), resulting in no net increase in methane flux. For nitrous oxide ($N_2O$) , elevated carbon dioxide enhanced nitrous oxide emission probably from activation of nitrification process rather than denitrification rates. All of these changes seemed to be substantially influenced by higher oxygen diffusion from enhanced algal productivity under elevated $CO_2$.
Journal of the Korea Organic Resources Recycling Association
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v.16
no.3
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pp.75-82
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2008
Two UASB reactors were operated to investigate the effect of high concentration of sulfate on anaerobic digestion of propionate using an upflow anaerobic sludge blanket (UASB) reactor. An organic loading rate of $1.2kg\;COD/m^3{\cdot}d$ and a hydraulic retention time of 1.6 d were maintained during this study. In the absence of sulfate, the UASB reactor achieved about 95% removal of chemical oxygen demand whereas in the presence of $2,000\;SO_4^{2-}mg/L$, the COD removal rate decreased to 83% due probably to the inhibition of dissolved sulfide inhibition. Interactions between the methane producing bacteria (MPB) and sulfate reducing bacteria (SRB) were measured to investigate the competition between MPB and SRB. The MPB consumed average 58% of the available electron donors at $COD/SO_4^{2-}$ ratio of 1. Propionate was consumed mainly by SRB, converting sulfate into sulfide and suppressing the methane production. The specific methanogenic activity (SMA) using acetate and propionate increased as microorganism acclimated to the substrate.
Journal of the Korea Organic Resources Recycling Association
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v.23
no.4
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pp.74-85
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2015
Recently, the number of anaerobic digestion facility for livestock manure is on the rise in Korea. All of the livestock manure anaerobic digestion facilities in operation use pig manure slurry as a substrate for anaerobic digestion. Generally, pig manure slurry is composed of 97% water and 3% solids. The particulate matter, such as corn in the form of particles that is undigested by pig is contained in the pig manure slurry. Particulate matter is a factor reducing the effectiveness of biogas production in the anaerobic digestion process. In this study, mechanical grinding treatment was applied to analyze the effect of methane production from pig manure slurry by reducing the particle size of the slurry. On the other hand, the effect of the solid concentration levels on methane production and methane content of the biogas was analyzed. The fine particle concentration in the pig manure slurry was increased by the mechanical grinding treatment. And methane production and methane content of the biogas were higher in grinded pig manure slurry than untreated raw slurry.
Ha, Jeong Hyub;Park, Jong Moon;Park, Sang Kyu;Cho, Hyun Uk;Jang, Hyun Min;Choi, Suk Soon
Journal of the Korea Organic Resources Recycling Association
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v.21
no.3
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pp.43-52
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2013
In this study, various influent sludge pre-treatment methods were adopted to investigate their effects on the sludge digestion and methane production in combined mesophilic anaerobic and thermophilic aerobic sludge digestion process. A lab-scale sewage sludge digestion process was operated during 4 phases using different feed sludge pre-treatment strategies. In phase 1, feed sludge was supplied without any pre-treatment. In contrast, in phases 2, 3 and 4, thermal, thermal-alkaline and long time alkaline treatment (7 days) were applied to influent sludge, respectively. With sludge pre-treatment, TCOD removal was drastically increased from 44% to 76% from phases 1 to 4, respectively. Also, pre-treatment of feed sludge significantly improved the methane production rate of MAD, showing an increment from 101 to 165-256mL/L/day. Meanwhile, TCOD removal and methane production at phase 4 were not increased, compared to those at phase 3. Based on the experimental results, it was concluded that pre-treatment of feed sludge significantly increases the efficiency of sludge digestion and thermal-alkaline method was the most effective method among the pre-treatment methods examined.
1990년대에 들어와서 미국을 비롯한 석탄자원 부국들은 석탄층메탄가스자원을 에너지로 이용하는데 성공하였으며 현재 그 생산과 이용규모를 빠르게 확대해 나가고 있다. 우리나라의 경우 약 15억 톤의 무연탄자원이 확인되지만 수요처 상실로 1980년대 후반부터 석탄합리화 과정을 통해 석탄생산량은 2700만 톤/년에서 400만 톤/년 이하로 급감 했으며 가행탄광 수도 350여 개에서 10개로 감소됐다. 이러한 추세로 보면 국내무연탄자원은 사실상 사장 화 될 처지에 놓이게 된 것이다. (중략)
합성천연가스(SNG: Synthetic Natural Gas)를 얻기 위해, 석탄 가스화로부터 얻은 합성가스는 일반적으로 수소와 일산화탄소의 비가 3.0($H_2$/CO)이 되도록 수성가스전환(WGS)반응을 거친 후 메탄화반응기로 유입되며, 가능하면 낮은 온도에서 메탄 전환율이 높은 메탄화 반응의 특성상 강한 발열반응이 수반되므로 이를 낮추는 것이 중요하다. 또한, 최종생성물내의 메탄 농도를 높이기 위해 WGS 이후 탈황과 동시에 이산화탄소를 제거하기 위한 공정이 요구된다. 본 연구에서는 정제된 합성가스의 WGS와 이산화탄소 제거가 생략된 공정을 개발하기 위해, 상업용 촉매에 대하여 수소의 농도가 낮은 합성가스를 이용하여 스팀과 이산화탄소에 대한 메탄화반응 특성을 평가하였다. 또한, 이산화탄소의 존재여부에 따라 스팀으로 메탄화반응과 WGS가 동시에 일어날 수 있는 최적의 운전조건을 얻고자 하였다.
Journal of the Korea Organic Resources Recycling Association
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v.27
no.2
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pp.41-49
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2019
Livestock manure is a significant source for greenhouse gas (GHG) emission, and a huge amount of GHG emission is generated during its storage. In the present work, lowering temperature was attempted to mitigate methane ($CH_4$) emission from cattle manure (CM) with high solid content. CM was stored for 60 d at $15-35^{\circ}C$ ($5^{\circ}C$ interval). $CH_4$ emission reached $63.6{\pm}3.6kg\;CO_2\;eq./ton\;CM$ at $35^{\circ}C$, which was reduced to $51.6{\pm}1.8$, $24.1{\pm}4.4$, $14.9{\pm}0.5$, and $3.7{\pm}0.1kg\;CO_2\;eq./ton\;CM$ at 30, 25, 20, and $15^{\circ}C$, respectively. After storage, 30% of COD reduction was observed in the CM stored at $35^{\circ}C$, while the COD removal decreased to only 6% at $15^{\circ}C$. It was found that only 3-11% of COD removal was done by anaerobic process, while the rest of COD removal was done by aerobic biological process. Methanobrevibacter and Methanolobus were found to be the dominant species in the CM, and the dominance of Methanolobus psychrophilus increased at lower storage temperature. Specific methanogenic activity test results showed that the inhibition by low temperature was temporal.
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[게시일 2004년 10월 1일]
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