본 연구에서는 염산처리에 의하여 표면 개질된 활성탄소 섬유에 TNB (titanium n-butoxide) 용액을 침투시켜 $ACF/TiO_2$ 광촉매를 제조하였다. 염산 처리에 의하여 표면 기능기가 증가된 다공성 탄소에 형성된 $TiO_2$의 특성화에 연구의 관점을 두었다. TNB가 $TiO_2$로 변화되는 산처리 효과는 $ACF/TiO_2$ 광촉매제조에 상당히 중요한 요소임을 확인하였다. 표면 특성분석 결과로부터, BET 비표면적과 전체 동공부피는 산처리 양이 증가함에 따라 표면의 이산화티탄 화합물 형성과 함께 감소함을 나타내었다. 염산처리에 의해 형성된 $ACF/TiO_2$ 계에 대한 X-선 회절 변화로부터, 염산을 처리하지 않은 FT와 0.05, 0.1 M 처리된 FT1, FT2의 3가지 시료의 경우, 주요한 회절선의 피크는 아나타제의 결정상을 나타내었으며, 0.5M 처리된 FT3의 경우 아나타제와 루타일의 두 가지 형상이 나타났다. SEM 결과로부터, 전처리 하기전과 후에 활성탄소섬유 주변에 형성된 화합물들의 분포가 현저하게 다름을 알 수 있었으며, 이러한 현상은 산처리 효과의 우수성을 설명하고 있다. EDX 결과에 의하면, 모든 시료의 스펙트럼은 C, Ti와 O의 피크가 주요한 특징적 피크로 크게 나타났음을 보여 주고 있다. 마지막으로 MB (methylene blue)의 제거 효율에 근거하여, MB 농도 감소는 활성탄소섬유의 흡착효과와 $TiO_2$의 우수한 광분해 효과에 대한 두 가지 복합적인 결과로 설명할 수 있다.
In order to develop of support medla for bloom reactor, physicochemical properties and attachability of surface of activated carbon, clay mineral, non-clay mineral, and waste mold sand were enamined. Measured physicochemical properties of materials were surface roughness, mean particle size, surface area, hydrophobicity, and surface charge. At a tested materials, activated carbon was the best attachable material and microorganisms were attached $20.1{\times}10^7CFU/cm^2$ at surface, compared with diatomaceous earth which were attached of $9.2{\times}10^7CFU/cm^2$ in our research, surface area and hydrophobicity show- ed more Influence than any other factor on attachment of microorganisms.
본 연구에서는 목질계 바이오매스의 초임계수 처리 후 얻어진 당화액 내 발효저해물질인 퓨란계 화합물(5-hydroxymethylfurfural (5-HMF), 푸르푸랄)을 제거하기 위한 목탄 처리의 효과를 구명하고자 하였으며, 이를 위해 유사 당화액을 제조하고 목탄 투입량 및 처리 시간에 따른 당 및 퓨란계 화합물의 제거율을 계산해 활성탄의 경우와 비교분석하였다. 글루코오스, 자일로오스, 5-HMF, 푸르푸랄이 포함된 유사 당화액에 목탄 또는 활성탄을 0.5, 1, 2, 4, 8, 12% (w/v) 농도로 투입하여 1, 3, 6, 12, 24시간 동안 처리하였다. 처리 결과, 목탄 투입량 및 처리 시간이 증가함에 따라 5-HMF 및 푸르푸랄 제거율이 점차 증가하여 목탄 투입량 8%, 처리 시간 3시간 이상에서는 5-HMF, 푸르푸랄 모두 95% 이상 제거되었으며, 동시에 당의 손실(< 2%)은 거의 없었다. 반면, 활성탄을 처리하였을 경우, 목탄보다 온화한 조건(활성탄 투입량: 8%, 처리 시간: 1시간)에서도 5-HMF 및 푸르푸랄 제거율이 95% 이상이었으나, 글루코오스 및 자일로오스 또한 각각 10% 이상이 제거되었다. 따라서, 결론적으로 당 생산 및 추가적인 당 활용 공정을 고려할 때, 목탄을 이용하는 것이 상대적으로 당화액의 퓨란계 화합물을 효과적으로 제거하고 당 수율을 유지하는 방법으로 판단된다.
본 연구는 반탄화 목분과 정수기 필터용 폐활성탄 분쇄물을 혼합한 혼합물을 연료로 사용하였을 경우의 그 연료적 특성을 평가하고자 하였다. 반탄화 목분은 국산 범용수종인 졸참나무와 소나무를 이용하여 급속으로 목재칩 열가공처리가 가능한 wood roaster를 이용하여 처리하였으며 처리조건은 $200^{\circ}C$에서 각 300 s, 450 s, 600 s를 적용하였다. 이때 폐활성탄과 반탄화 목분의 혼합비율은 중량대비(wt%) 5 : 95, 10 : 90, 15 : 85, 20 : 80, 40 : 60, 60 : 40, 80 : 20으로 하였으며, 이에 대한 연료적 특성에 평가를 위해 발열량, 원소분석, 회분함량 등을 측정하였다. 그 결과는 다음과 같다. 1. 동일시간, 온도 등의 wood roasting 처리조건에서 소나무가 졸참나무에 비해 탄소함량이 더 높았으며, 이는 낮은 온도와 짧은 시간에 최적 탄화도를 나타냄으로 소나무가 효율적인 반탄화 작업이 가능함을 알 수 있다. 2. 반탄화 목분 및 무처리 목분의 폐활성탄 첨가율이 증가할수록 총발열량 값은 급격히 증가하였고 회분함량 또한 증가하였다. 3. 반탄화 목분과 무처리 목분에 폐활성탄을 혼합한 경우에는 두 조건 모두 첨가율에 따라 총발열량은 증가하지만 무처리 보다는 반탄화 목분 그리고 졸참나무보다는 소나무가 더 높은 총발열량을 나타냈다. 4. 폐활성탄을 목분과 함께 혼합물의 원료로 사용하기 위해서는 $800^{\circ}C$, 4시간 연소조건 이상의 고온 연소조건이 필요하다고 판단된다. 이는 $800^{\circ}C$, 4시간 연소조건에서도 완전연소가 되지 않고 회분상태로 잔류하는 함량이 매우 높기 때문이다. 5. 또한 무처리 목분과 반탄화 목분에 폐활성탄을 혼합한 조건 중 무처리 목분에 폐활성탄을 혼합하는 조건이 총발열량의 증가율이 더 높게 나타났으며, 이러한 현상은 소나무보다는 졸참나무가 더 명확하게 나타났다. 최적 회분함량의 폐활성탄 첨가비율은 소나무 무처리 목분에 총 중량대비 5% 이상, 10% 미만의 조건이며 이는 1급 펠릿에 해당되는 0.7% 미만의 기준을 만족하는 것으로 나타났다.
The microbial organisms named "Pseudomonas sp. LK-14" were isolated from farm land and shallow river sediment, activated, augmented and identified; which were using 2,4-D (2,4-Dichlorophenoxyacetic acid) as a sole carbon source and energy source. 2,4-D removal efficiency of LK-14 with 2,4-D sole carbon source (reactor S) were higher than that of Activated Sludge with 2,4-D sole carbon source (reactor A). Dynamic bioligical reaction kinetic parameters (sole carbon source was 2,4-D) obtained from batch reactor experiments were ${\mu}_{max}$$0.105hr^{-1}$, $K_{s,24D}$ 15.64mg/L, $K_{i,24D}$$1.94h^{r-1}$, $Y_{24D}$ 0.39 for LK-14 and ${\mu}_{max}$$0.008hr^{-1}$, $K_{s,24D}$ 26.95mg/L, $K_{i,24D}$$1.75hr^{-1}$, $Y_{24D}$ 0.10 for Activated Sludge. Using these parameters, we could predict the behaviors of 2,4-D substrate utilized by LK-14 and Activated Sludge in batch reactors. The kinetic parameters are enable to predict the 2,4-D substrate and microbial population behavior entering into wastewater treatment plants by using unsteady states dynamic simulation modeling technique.
The adsorption features of malachite green onto activated carbon have been investigated for its treatment from aqueous solution. The influential factors were examined the initial concentration of malachite green, reaction temperature, and pH. Under experimental conditions, adsorption equilibrium of malachite green was attained within 2 hr after the adsorption started. The adsorption reaction of malachite green followed the pseudo-second order rate model, and the adsorption rate constants(k2) decreased with increasing initial concentrations of malachite green. Adsorption behavior of malachite green on activated carbon was found to follow the Freundlich model well in the initial adsorbate concentration range. With increase in temperature, the adsorbed amount of malachite green at equilibrium increased, which indicate that the adsorption reaction was endothermic reaction. Thermodynamic parameters for malachite green adsorption reaction were estimated at varying temperatures, and in the pH range of 2-10, adsorption of malachite green increased.
금속이 처리된 활성탄소섬유에 대한 물리 화학적 흡착특성과 항균효과에 대한 연구를 하였다. Cu가 처리된 활성탄소섬유에 관한 물리 흡착 연구에 의한 등온곡선으로부터 BET비표면적 값은 $688.2-887.8m^2/g$의 범위에 분포하였다. 또한 흡착 등온곡선으로부터 t-방법을 도입하여 미세 동공 부피 값과 동공의 평균 크기를 얻었다. SEM 연구로부터 활성탄소섬유의 많은 미세 동공들이 처리된 금속에 의하여 가리움 현상을 일으키는 것으로 나타났다. Escherichia coli에 대한 항균효과를 알아보기 위한 결과로부터 Cu의 양을 증가시켜 처리함에 따라 항균 활성 면적이 증가함을 하였다. 이들 결과로부터 금속이 처리된 활성탄소섬유에 대한 항균 메카니즘을 제시하였다.
The amount of nitrate in the tobacco leaf has been shown to be correlated with the levels of alkaloids and nitrosamines. Also the nitrate content of the tobacco correlated closely with the smoke delivery of nitric oxide and tobacco-specific nitrosamines (TSNAs). These are related with the effect of the reconstituted tobacco leaf(Recon) using the tobacco stems. Adsorption process is gaining interest as one of the effective processes of advanced liquid treatment for liquid containing unnecessary materials. This study is focused on the evaluation of four anion exchangers, a cation exchanger and an activated carbon, as adsorbents for reduction of nitrate anion from Recon extract. In order to analyze the nitrate anion, the IC method used in this work was carried out with a Dionex ICS-2000 system. The effects of dosages of adsorbents and concentration of extract on the removal of nitrate anion were examined. Experimental results showed that for nitrate-anion exchanger, nitrate-cation exchanger and nitrate-activated carbon adsorption system, approximately 70 %, 10 %, and 4 % removal efficiencies were achieved at the Brix 10 and the 20 % addition. Although the activated carbon was little efficient for removal of nitrate ion, the removal of nicotine was very efficient at given conditions.
A laboratory experiment was performed to investigate the nitrate removal from groundwater using Iron chloride(III) coated activated carbon (ICCAC). The breakthrough profiles of two ionic species, such as nitrate and sulfate showed that nitrate was selectively exchanged with chloride in ICCAC. The $FeCl_3$-coated activated carbon produced about 26 BV (Bed volume) of throughout when treating groundwater containing about $25\;mg/\iota\;of\;NO_3-N$. The regeneration of ICCAC with 1M KC1 was effective at a flow rate of 4 BV/hr. The ion exchange technology seems to be suitable technology for the treatment of small volumes of groundwater polluted by nitrate.
Taste and odor (T&O) problems in drinking water supplies caused by eutrophication have become increasingly important because aesthetic qualities are the primary measures by which consumers estimate the quality of their drinking water. In order to overcome T&O problem, it is necessary to early detection method for T&O compounds before these compounds enter to water treatment plant. In this background, a early waming device for T&O compounds was developed and its performance tested under different operating condition. According to the experimental results on the adsorption efficiency of T&O compounds, when the raw water flowrate was 5 mL/min, the optimum stripping time and air flowrate were 5 hrs and 0.5 L/min, respectively. Comparison of activated carbon showed that foreign activated carbon was better than domestic activated carbon in terms of adsorption efficiency.
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[게시일 2004년 10월 1일]
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