• 대한환경공학회지
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• 제31권7호
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• pp.541-548
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• 2009

본 연구에서는 매립장 침출수 같은 중금속과 유기물을 함께 함유하고 있는 폐수를 처리하기위하여, Fe(III)을 활성탄, 모래, 불가사리와 같은 담체에 첨착 및 코팅시킨 흡착제를 사용하였다. 제조된 Iron Impregnated Activated Carbon(Fe-AC), Iron Coated Sand(ICS), Iron Coated Starfish(ICSF)는 EPA 3050B 방법을 통하여 각 매질에 함유된 철 함량을 분석하였으며, 회분식 반응조에서의 흡착실험을 통하여 각 흡착제의 Mn(II), Zn(II) 및 Cu(II)의 제거성능을 비교하였다. Fe-AC 및 ICS의 철 함유량은 각각 1,612 mg/kg 및 1,609 mg/kg으로서 매우 유사하였으며 ICSF의 철 함유량은 1,768 mg/kg으로 ICSF의 철 코팅함량이 다른 두 가지에 비해 150 mg/kg 정도 높게 나타났다. 회분식 실험에서의 Mn(II), Zn(II), Cu(II)의 제거효율은 ICSF, Fe-AC, ICS의 순으로 높은 제거율을 보였다. 각 흡착제를 단일 및 다중층으로 충전한 칼럼반응기에 의한 연속식 실험결과, 단일 흡착제에 비해 ICS, Fe-AC, ICSF의 순으로 충전한 시스템에서 높은 중금속 및 페놀제거효율을 나타내었으며, Cu(II)와 Zn(II)에 대해서는 뚜렷한 파과능을 보였으나 Mn(II) 제거율은 상대적으로 낮게 나타났다. 각 흡착제를 병합 충전한 다중층 칼럼반응시스템은 중금속 및 phenol제거에 효과적임을 알 수 있었다.

• 한국지능시스템학회:학술대회논문집
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• 한국퍼지및지능시스템학회 2003년도 춘계 학술대회 학술발표 논문집
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• pp.275-278
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• 2003

본 연구에서는 축산폐수공공처리장내에 설치된 Pilot-scale SBR(유효부피,20㎥)를 이용하여 sub-cycle의 폭기/무산소구간을 최적화하기 위하여 DO를 입력으로 하여 넓은 운전조건에서 적용될 수 있는 퍼지제어기를 개발하고, 또한 부하이상을 신속히 진단하여 유입부하량을 제어할 수 있는 퍼지 시스템 제어기를 개발하였다. DO값을 입력으로 한 퍼지제어기로서 안정성과 연속성에서 우수하였으나 시스템에 따라서 소속함수의 범위를 재조정해야 할 필요가 있다. DO미분값은 변화폭이 큰 지점을 검출함으로써 지연시간(lag time)의 DO값에 관계없이 적용할 수 있는 장점이 있다. 제어기의 적용성과 안정성을 높이기 위해서는 두 가지 제어인자를 동시에 고려할 필요가 있으며 퍼지 소속함수에 대한 입력으로서 DO값과 DO미분값을 적용하였다. 그 결과 폭기구간에서 매우 안정적이고 신속하게 폭기제어지점의 검출을 보여주고 있어 최적화된 제어가 가능함을 보여준다. 현장실험결과 지연시간에서의 DO가 높고 외란이 심한 경우에도 적용될 수 있음을 보여주었다.

• 대한환경공학회지
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• 제30권2호
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• pp.175-180
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• 2008

본 연구는 Fill-Contact-Settle-Decant-Idle의 공정으로 구성된 활성슬러지 공정인 SBR(Sequencing bach reactor)공정에서 수리학적 체류시간을 24시간으로 하여 운전하였으며, 세포외 폴리머의 생성량, 흡착량, 제거율 등과 SRT와의 상관관계에 대한 특성을 조사하였다. 본 실험의 목적은 활성슬러지 시스템에서 다양한 SRT를 통한 생물흡착 특성을 결정하기 위한 것이다. 연구 결과 SRT(Sludge retention time)가 증가함에 따라 단위 미생물당 유기물 흡착율 및 제거율이 감소하는 것으로 나타났으며 단위 미생물당 생성되는 세포외 폴리머 양도 감소하는 것으로 나타났다. 생물흡착효율은 SRT가 증가할수록 높았고 SRT 30일에서 그 값은 53.2%였다. 하지만 단위 미생물당 생물흡착량은 SRT 2일에서(48.6 mg COD/gVSS) 가장 높게 관찰되었다. SRT에 따른 EPS량은 TSS, TCOD$_{Cr}$ 그리고 TKN에 의해 정량적으로 분석하였다. 상기의 결과로 인하여 슬러지의 플록 형성을 방해하여 슬러지의 침강성을 저해하며, COD 제거효율을 감소시키는 결과를 초래하는 것으로 사료된다. 따라서 미생물을 이용한 생물학적 공정 운영시 EPS의 특성을 고려하여 SRT, MLSS 유지, 유기물 부하량 등의 설계 인자를 적정히 선정하여 운영하는 것이 필요할 것으로 판단된다.

• 접착 및 계면
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• 제24권3호
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• pp.77-85
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• 2023

본 연구에서는 연속교반탱크반응기(CSTR)를 이용하여 다양한 분자량과 산가의 고분자 음이온 유화제를 합성하였다. CSTR은 회분식 및 반회분식 반응기에 비해 생산 속도가 빠르고 제품 특성이 더 일정하다는 장점이 있다. 고분자 유화제는 소수성 그룹으로 부틸 아크릴레이트를 사용하고 친수성 그룹으로 아크릴산을 공중합하여 제조되었다. 합성된 고분자 유화제는 알칼리 수용액을 통해 이온화하여 음이온성 유화제로 사용하였다. 제조된 고분자 유화제의 유화물성을 알아보기 위해 산가, 임계미셀농도(CMC), 분자량 등의 물성을 측정하였다. 이 결과 고분자 유화제의 산가는 60~380, 수 평균 분자량은 8,000~13,000 g/mol이었다. 또한 CMC는 0.01 g/ml로 상용 유화제와 비슷한 값을 나타내었다. 제조된 고분자 유화제의 유화성능을 알아보기 위해 아크릴계 에멀젼 점착제를 합성하여 점착물성을 측정하였다. 이때 고분자 유화제의 산가 150과 분자량 8,500 g/mol일 때 최대 박리강도 21.24 N/25mm를 나타내었다. 이 값은 상용 음이온 유화제인 SDS (Sodium Dodecyl Sulfate)혹은 상용 음이온/비이온 유화제 조합인SDS/TRX(Triton X-100) 조합을 사용한 점착제보다 더욱 우수한 점착 특성을 보였다.

• 대한환경공학회지
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• 제27권5호
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• pp.476-485
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• 2005

본 연구에서는 망간산화물을 이용하여 TNT 환원부산물들의 산화-결합반응(oxidative-coupling reaction)에 의한 변환반응을 조사하였다. 회분식 실험으로부터 일반 토양중에 존재하는 망간산화물의 하나인 버네사이트(birnessite)에 의해 실험에 사용한 TNT 환원부산물들이 완전히 변환되고 있음을 확인하였다. 또한 이러한 변환의 주요 원인은 산화-결합반응을 통한 중합체 형성에 기인한 것임을 M/S 분석을 통해 확인할 수 있었다. 각 TNT 환원부산물을 대상으로 버네사이트의 양에 따른 반응속도 실험을 통해 유사-일차 반응상수를 구하였고, 이로부터 버네사이트 비표면적에 대해 표준화한 반응상수, $k_{surf}$를 도출하였다. 아민기를 두 개 가지고 있는 diaminonitrotoluenes (DATs)의 $k_{surf}$값($1.49{\sim}1.91\;L/m^2{\cdot}day$)이 아민기를 하나 가지고 있는 dinitroaminotoluenes (DNTs)의 $k_{surf}$값($1.15{\times}10^{-2}{\sim}2.09{\times}10^{-2}\;L/m^2{\cdot}day$)에 비해 약 $10^2$배 정도 큼을 확인할 수 있었다. 또한 DNTs 혹은 DATs들간의 $k_{surf}$값을 비교함으로써 ortho 위치에 있는 아민기가 para 위치의 아민기에 비해 버네사이트에 의한 산화반응에 유리함을 확인할 수 있었다. TNT가 다양한 반응매개체(mediator)의 존재 하에서 상호결합 반응(cross-coupling)에 의해 제거되기는 어려우나, $Fe^0$ 및 망간산화물에 의한 연속처리로부터 TNT를 효과적으로 처리할 수 있음을 확인하였다.

• 대한환경공학회지
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• 제22권7호
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• pp.1193-1203
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• 2000

본 연구는 흡착에 의한 Cd(II)의 제거를 위하여 일본 Diaion사에서 제조되고 있는 강산성양이온 교환수지(SK1B)를 흡착제로 사용하여 흡착평형실험, 탈착실험 및 흡착속도실험을 수행하였다. 흡착평형실험에서는 흡착능에 미치는 pH와 온도의 영향을 알아보았고 흡착등온식을 산출하였으며, 탈착실험에서는 재생회수에 대한 수지의 재생율의 변화에 대해서 알아보았다. 흡착속도실험에서는 수지를 미분층 반응기에 채워 유량별로 초기제거속도를 구하여 경막저항이 최소가 되는 최적유량을 구하였으며, 이 최적유량에서 흡착속도실험을 수행하여 총괄흡착속도식을 구하였다. 용액의 pH를 변화(2~7)시켜 제조하여 수지를 투여한 결과 pH가 증가할수록 흡착능이 증가하였으며 pH 6 이상에서는 흡착능이 일정한 경향을 나타내었다. 흡착능에 미치는 온도의 영향은 $10{\sim}50^{\circ}C$ 범위에서 온도가 증가할수록 흡착능도 증가함을 알 수 있었다. 회분식실험을 통해 얻은 자료를 각 흡착등온식에 적용해 본 결과 본 실험의 농도 영역(5~15ppm)에서는 Freundlich 흡착등온식과 Sips 흡착등온식이 Langmuir 흡착등온식보다 더 %편차가 적었다. 탈착제로서 0.01~2N 농도의 HCl 수용액을 사용할 경우에는 탈착제의 농도가 진할수록 흡착제의 재생율이 높았으며 재생 반복회수가 늘어날수록 재생율이 약간씩 감소하였다. 미분층 반응기를 이용한 연속공정실험($25{\pm}5^{\circ}C$)에서 경막확산저항이 최소가 되는 최적유량 $564m{\ell}/min$에서 수행한 수지에 대한 Cd(II) 수용액의 총괄흡착속도식은 다음과 같이 표현될 수 있다. $r=1.3785C_{fc}^{1.2421}-2.0907{\times}10^{0.0746C_i}\;q_e^{0.0121C_i-0.0301}$

• 한국콘텐츠학회논문지
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• 제6권10호
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• pp.34-40
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• 2006

본 연구에서 연속회분식반응기(SBR)를 이용한 유기물질과 영양염류(N, P)처리가 수행되었다. 이 연구 결과들을 요약하면 다음과 같다. BOD는 $19.6{\sim}40.0mg/L$의 범위로 유입되고, 처리수는 $3.0{\sim}14.8mg/L$로 실험기간의 경과에 따라 점차 안정적으로 처리되었다. 이때의 제거율은 $47.9{\sim}88.4%$로 평균 80.0%로 안정적인 제거율을 보였다. 그리고 COD는 $12.2{\sim}32.0mg/L$의 범위로 유입되었으며, 처리수는 $3.3{\sim}18.6mg/L$로 제거율은 $19.2{\sim}78.6%$로 평균 57.3%의 제거율을 보였다. 하지만 79일 이후의 평균 COD 제거율은 70.2%로 안정적인 제거율은 보였다. T-N의 경우 유입농도는 $7.53{\sim}14.99mg/L$, 처리수는 초기 79일까지는 평균 6.59mg/L로 제거율이 평균 40.3%로 낮았지만 시스템이 정상화된 80일 이후는 평균 4.44mg/L로 처리되어 그 제거율이 56.4%로 나타났다. 또한 T-P의 경우는 유입수의 농도는 $0.77{\sim}1.91mg/L$, 처리수는 $0.26{\sim}1.53mg/L$으로 제거율이 $5.3{\sim}71.7%$로 상당히 큰 변화를 보였으며, 평균제거율은 42.6%로 나타났다. 이는 MLSS 증가를 위해 슬러지 인발을 하지 않았기 때문으로 판단된다.

• Korean Chemical Engineering Research
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• 제48권6호
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• pp.747-751
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• 2010

본 연구에서는 아임계 수 가수분해 공정을 이용하여 동결건조 된 미역(Undaria pinnatifida)으로부터 아미노산 생산 조건 및 생성된 물질의 특성에 대하여 고찰하였다. 가수분해 장치는 회분식으로 설계 되었으며, 반응기는 내경 4.6 cm, $200cm^3$ 부피 용량의 Hastelloy 276 강으로 제작된 것을 사용하였다. 반응기 내부에는 교반기가 부착되어 100 rpm으로 연속적으로 교반되도록 하였다. 시료는 동결건조 된 미역 파우더와 회수율 향상을 위해 부가된 1% acetic acid를 촉매로 한 반응용액을 1:100(w/v) 비율로 혼합시켜 반응을 진행시켰다. 반응물질의 혼합을 위해 100 rpm으로 일정하게 교반하였으며, 반응온도와 압력 변화에 따른 아미노산 생성 회수율을 고찰하였다. 실험조건은 온도 $180{\sim}374^{\circ}C$, 반응시간 1시간이었다. 총 아미노산 함량은 고온의 조건에 비해 저온에서 높은 함량을 나타내었으며 분자량이 작은 아미노산(glycine, alanine, serine 등)이 분자량이 큰 아미노산들보다 높은 함량을 나타내었다. 아미노산의 최대 회수율($290.84{\mu}g/mL$)은 $220^{\circ}C$, 촉매 첨가조건에서 분석되었다.

• 한국환경농학회지
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• 제30권3호
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• pp.295-303
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• 2011

혐기성 소화 반응조에서 항생항균물질의 영향을 평가하기 위해서 회분식 및 연속식 실험을 통하여 biogas 발생량, 유기산 생성, 유기물 제거 거동 등을 관찰하였다. 회분식 조건에서 단일항생항균물질 1~10 mg/L에서는 저해 영향이 관찰되지 않았으며, 50 mg/L에서 일부 VFAs가 축적되었고 16~30%의 유기물 제거효율이 감소되었지만, 일시적 저해 영향 후 점차 안정되었다. 그러나 항생항균물질 100 mg/L에서 바이오가스 발생량이 48~58% 감소하였으며, VFAs가 메탄으로 전환되지 않고 축적되었다. 연속식 반응기에서 4종의 혼합항생항균물질을 1~10 mg/L 주입시 미생물에 대한 저해영향은 없었으며, 50 mg/L 주입시 30~40%의 메탄가스 발생량이 감소하였고, 이는 이론적 메탄발생량의 60~65% 수준이었다. 항생항균물질 100 mg/L 주입시 85% 감소한 약 2.2 L/day의 바이오가스가 발생하였으며, 서서히 회복하여 7.2 L/day까지 바이오가스가 발생하였으나 대조군 대비 52% 수준이상은 회복되지 않았다. 항생항균물질 50 mg/L에서는 독성 저해 후 반응조 체류시간의 3배인 약 30일 정도 후 유기물 제거효율 및 바이오가스 회수가 가능하였으나, 100 mg/L 주입 후 40일 후에도 유기물 제거효율 및 바이오가스 발생량은 낮은 수준이었다. 따라서 혐기성 소화조에 고농도 항생항균물질이 유입되어 저해영향이 관찰되었을 경우 소화슬러지의 일부 또는 전체를 교체해야 할 것으로 판단된다. 혼합항생항균물질을 10~100 mg/L까지 주입하였을 경우 잔류항생항균물질 농도는 주입 6시간 후 CTC 80~90%, OTC 50~70%, SMZ 80~90%, TLS 20~40%가 반응조내에서 독성으로 작용한 후 입자성 유기물이나 EPS 등에 흡착되거나 소화온도에 의하여 감소한 것으로 판단된다. 따라서 혐기성 처리를 이용한 공정에 고농도 항생항균물질이 포함된 유기성폐수가 유입되었을 경우 공정의 유지관리에 어려움을 줄 수 있으며, 혐기소화조 유출수내 잔류항생항 균물질이 자연수계로 유입될 경우 2차 오염을 야기할 수 있기 때문에 항생항균물질의 사용의 적절한 관리가 요구되어 진다.

• Korean Chemical Engineering Research
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• 제53권3호
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• pp.333-338
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• 2015

본 연구에서는 재생가스조성에 따른 건식 흡수제의 재생률, $CO_2$ 흡수능 그리고 응집 특성에 관한 연구를 실시하였다. 실험은 내경 0.05 m, 높이 0.8 m이며 석영으로 제작된 회분식 기포 유동층 반응기에서 수행되었으며 흡수제는 연속공정의 흡수반응기 후단에서 채취한 입자를 사용하였다. 반응성에 관한 연구는 재생반응 유동화 기체의 조성을 $CO_2$, $H_2O$, $N_2$의 농도를 다양하게 변화시키며 수행하였다. 실험결과 재생온도가 증가함에 따라 흡수반응 동안의 흡수능이 증가하는 경향을 나타내었으며 재생기체에 포함된 수분의 함량이 증가함에 따라 흡수능이 다소 감소하는 경향을 나타내었다. 재생반응기체로 $N_2$ 100%를 사용한 경우 흡수반응 동안의 흡수능이 가장 높게 나타났으며, ($H_2O+N_2$)를 사용한 경우, $CO_2$ 100%를 사용한 경우, ($H_2O+CO_2$)를 사용한 경우 순으로 흡수능이 감소하는 경향을 나타내었다. 또한, 응집특성에 관한 연구는 흡수제의 입자크기 변화와 흡수반응기체에 포함된 수분의 농도가 응집에 미치는 영향을 살펴보았다. 실험결과 수분함량이 높고 입자크기가 작을수록 응집입자가 많이 생성되는 것으로 나타났다.