2000년대에 접어들면서 선택적 촉매 환원(SCR) 촉매에 대한 광범위한 수요가 점차 증가하고 있다. SCR 촉매는 환경보호를 위해 질소산화물(NOx)의 배출 방지에 사용 된다. 일반적으로 SCR 촉매의 주성분은 TiO2(70~80 %), WO3(7~10 %), V2O5(~1 %) 등으로 구성되어있다. SCR 폐촉매는 대개 매립되어 폐기 되는데, 분해도가 극히 낮아 매립지에 영구적으로 남아있게 된다는 문제점을 가지고 있다. 따라서 환경을 보호하고 페촉매에 함유되어 있는 유가금속의 회수를 위하여 새로운 첨단기술의 개발이 필요하다. 이러한 SCR 폐촉매의 처리를 위해 침출 및 액-액 추출과 같은 습식제련법이 설계되고 개발되었다. 첫 번째 단계에서 SCR 폐촉매로부터 바나듐과 텅스텐을 선택적으로 침출한 후, 액-액 추출 공정에 의해 처리되었다. 바나듐과 텅스텐의 선택적 추출을 위해 D2EHPA, PC 88A, TBP, Cyanex 272, Aliquat 336과 같은 다양한 상용 용매추출제를 이용한 실험을 수행하였다. 바나듐과 텅스텐의 추출 및 분리를 위해 세정(scrubbing) 및 탈거(stripping) 연구가 수행되고 최적화 되었다. 3상의 생성을 억제하기 위해 iso-decanol 시약을 사용하여 최적화 하였다.
본 연구에서는 증률법에 의해 카드뮴이 제거된 폐 Ni-Cd 전지를 습식법에 의하여 황산 니켈로서 유가금속을 회수하기 위한 실험을 행하였다. 먼저, 물리적 선별분리에 의하여 니켈 함유량이 80%이상인 시료를 얻을 수 있었으며, 이들 시료는 황산용액에 의한 침출처리에 의하여 99%이상의 침출을 얻었다. 침출액으로부터 철을 산화, 제거하고 , 결정화 과정을 통하여 황산 니켈을 제조하였다.
미생물 침출과 용매추출 기술을 이용하여 전자스크랩중의 구리 및 주석의 회수에 관한 연구를 실시하였다. Asperigillus niger를 이용한 미생물 침출시 신진대사 작용에 의해 구연산(citric acid)이 생성되며 이러한 구연산에 의해 전자스크랩중의 구리, 철, 주석, 납 등의 성분이 침출된다. 이러한 침출용액으로부터 먼저 10vo1.% LIX84를 이용하여 선택적으로 구리를 추출할 수 있었고, LIX84에 의해 추출 분리된 구리는 전해채취공정을 거쳐 99.9%의 금속 구리로 회수가 가능하였다. 한편, 구리가 추출 분리된 침출여액에서 주석을 회수하기 위해서 10% Alamine336을 이용하여 철 및 주석을 추출하고, 철 및 주석이 추출된 유기상을 NaCl용액을 탈거제로 사용함으로써 순수한 철 및 주석의 혼합용액을 얻었다. 이러한 혼합용액에서 철분말을 이용한 치환법으로 주석을 금속상태의 침전물로 회수가 가능하였다.
대두침출액중의 비소화성 올리고당인 라피노스나 스타키오스함량에는 영향을 주지 않으면서 수크로스함량을 낮추기 위한 효모는 균주의 선택적 당이용 능력을 기준으로 선발하였다. 14종의 대상균주 중 스타키오스 이용율이 낮았던 Saccharomyces cerevisiae(ATCC 9763, KCTC 7039)와 Hansenula anomala KFRI 626이 적합하였다. 일정량의 대두침출액에 선정된 3종의 효모배양액을 각각 첨가하여 발효시간에 따른 올리고당 함량의 변화를 조사한 결과, 균주간에 차이는 있었으나, 전반적으로 균주 첨가량과 발효시간이 증가함에 따라 각 올리고당 함량이 감소경향을 보였다. 또 이들 3균주의 첨가량을 2%로 고정하고 발효 시간을 연장하여 당함량을 조사한 결과 수크로스 제거에 적당한 균주는 S. cerevisiae KCTC 7039와 H. anomala KFRI 626이었다.
염산용액에서 전해생성 된 염소를 이용하여 폐프린터의 인쇄회로기판으로부터 동을 침출하는 연구를 수행하였다. 폐인쇄회로기판을 분쇄한 다음 입자크기가 $0.6{\sim}1.2mm$인 비자성 성분을 선별하여 침출실험을 행하였다. 비자성 분쇄물 중 금속성분의 평균함량은 45wt%이었으며, 동이 금속성분의 83.6wt% 이었다. 1 M 염산용액에서 전해생성된 염소에 의한 동의 침출반응은 전류밀도와 교반속도에 크게 영향을 받았다. 염산농도: 1 M, 전류밀도: $20mA/cm^2$, 침출온도: $50^{\circ}C$, 침출시간: 180분, 교반속도: 600rpm의 침출조건에서 동의 침출율은 98%로서 침출액에서 농도는 3.69g/l 해당하였다. 동의 침출반응에 대한 전해생성 된 염소의 이용율은 교반속도가 높고 인가전류밀도가 낮을 수록 높았다. 또한 침출반응 초기에는 알루미늄, 납, 주석 등의 기타금속 성분의 침출이 활발하고 동의 침출반응은 억제되었다.
한국산 비파엾을 이용하여 식품으로서의 활용도를 높이기 위한 일환으로 비파엽차를 제조하여 그 이화학적 특성을 분석한 결과는 다음과 같다. 비파엽차의 제조 중 일반성분은 2월 중순에 채취한 비파엽의 수분, 조지방 및 회분 함량은 10월에 비해 낮게 나타났으며, 무기성분은 2, 10월 중순에 채취한 비파엽의 경우 4파 볶음에서 각각 칼륨이 39,916.8, 23,950.0 ppm으로 높게 나타났다. ascorbic acid 유리당, 탄닌 및 카페인 함량은 각각 2.33%, 1.01%, 1.63% 및 113mg%로 2월 중순에 비해 10월에 채취한 비파엽 4차 볶음에서 가장 높게 나타났다. 비파엽차 및 그 침출액에 대한 색도는 10월 중순에 채취한 2차 볶음에서는 증가하였으나 4차 볶음의 경우 2월에 채취한 비파엽에 비해 낮게 나타났다. 또한 10월 중순 4차 볶음의 향기성분과 그 침출액에 대한 유리아미노산 함량은 각각 nerolidol과 DL-allohydroxylysine 성분이 가장 높게 나타났다.
국내외산 녹차 15종에 대한 이화학적 특성과 기호도를 조사하고 이들 사이의 상관관계를 구명하여 녹차의 품질영향인자를 검토하였다. 녹차의 이화학적 특성치중 탄닌, 카페인, 유리아미노함량산은 국산녹차가 외국산 녹차보다 높은 경향이었으나 클로로필함량은 일본산 녹차가 가장 높았다. 침출액의 색깔에 대한 기호도는 일본산 녹차가 가장 우수하였고 맛에 대한 기호도는 국산 볶은차가 가장 우수하였다. 이화학적 분석치와 관능평점과의 관계를 중회귀분석한 결과, 녹차의 종합적 품질에 영향을 미치는 인자는 녹차중의 카페인, 클로로필 b, 총유리아미노산함량 및 침출액의 L값 이었으며 이들 특성치에 의하여 산출한 회귀방정식은 녹차의 기호도를 89%의 신뢰도를 가지고 설명할 수 있었다.
폐전자제품 내에 포함된 유가금속 또는 유해금속자원의 재활용 기술 중 치환법(Cementation)은 상대적으로 높은 기전력을 나타내는 금속을 첨가함으로써 용액 내의 금속이온을 침전시키는 전기화학적 석출 방법으로 금속이온의 회수기술 중 경제적이며 효율적인 재활용 기술 중 하나로 부각되고 있다. 본 연구에서는 폐니켈-카드뮴 전지 내에 포함된 카드뮴 회수의 최적 조건을 선정하기 위하여 0.1 M 황산카드뮴($CdSO_4$) 용액과 Ni-Cd 침출액에서 pH, 온도, 아연의 입자크기, 아연의 투입량을 변수로 하여 실험을 진행하였다. 니켈과 카드뮴이 포함된 용액에서 아연의 입자크기와 온도가 중요한 변수로 작용하였으며, 700 um의 아연을 이용하여 $25^{\circ}C$의 온도를 나타내는 용액에서 카드뮴 대비 2.6배의 화학당량 비의 아연을 투입할 때 최적의 카드뮴의 회수율 및 니켈의 회수율을 최소화할 수 있는 조건임을 확인하였다.
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[게시일 2004년 10월 1일]
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