• 생태와환경
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• 제39권4호통권118호
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• pp.450-461
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• 2006

본 연구에서는 pH 5.5에서 연안퇴적물내 납과 카드뮴의 흡착 동력학을 실험실규모의 회분식 반응기를 이용하여 조사하였다. 4종류의 모델: 단일영역 물질전달모델 (one-site mass transfer model, OSMTM), 겉보기 1차속도모델 (pseudo-first-order kinetic model, PFOKM), 겉보기 2차속도모델 (pseudo-second-order kinetic model, PSOKM)과 두영역 1차속도모델 (two compartment first-order kinetic model, TCFOKM)을 사용하여 흡착속도를 분석하였다. 관련된 모델매개변수의 수에서 기대되듯이 변수가 3개인 TCFOKM이 변수가 2개인 OSMTM, PFOKM, PSOKM 보다 흡착속도를 더 잘 표현할 수 있었다. 납과 카드뮴의 대부분의 흡착은 초기 3시간 이내에 빠르게 완료되었으며, 이후 기간 동안은 느린 흡착이 이루어졌다. 모든 모델에서 겉보기 흡착평형농도($q_{e,s}$)는 퇴적물의 양이온 교환능 (CEC)과 표면적이 증가함에 따라 증가하는 것으로 예측되었으며, 이는 초기 중금속 투여 농도와 중금속 및 퇴적물의 형태와 무관하였다. OSMTM에서의 흡착속도 상수 ($k_s,\;hr^{-1}$)는 퇴적물의 CEC와 표면적이 증가함에 따라 증가하였다. PFOKM의 겉보기 1차흡착속도상수 ($k_{p1,s},\;hr^{-1}$)는 퇴적물의 특성과 관련이 없었다. PSOM 분석결과 겉보기 2차흡착속도상수 ($k_{p2,s},\;g\;mmol^{-1}\;hr^{-1}$)와 초기흡착속도 ($v_{o,s},\;mg\;g^{-1}\;hr^{-1}$)는 퇴적물의 특성과 연관되지 않았다. TCFOKM의 빠른 흡착영역의 분율($f_{1,s}$)은 수용액상의 초기농도와는 무관하게 퇴적물의 CEC와 표면적이 증가함에 따라 증가하였다. 빠른 부분에서의 흡착속도 상수 ($k_{1,s}=10^{0.1}-10^{1.0}\;hr^{-1}$)는 느린 부분에서의 흡착속도 상수 ($k_{2,s}=10^{-2}-10^{-4}\;hr^{-1}$)보다 훨씬 더 큰 것으로 나타났다.

• 대한환경공학회지
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• 제32권10호
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• pp.986-993
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• 2010

본 연구에서는 열처리한 활성알루미나의 불소흡착특성을 분석하였다. 이를 위하여 평형 및 동적 흡착실험을 수행하였고, 용액 pH의 영향과 음이온의 존재에 따른 흡착 특성을 살펴보았다. 또한, 열처리한 활성알루미나의 여재특성을 분석하기 위하여, 전계방출주사현미경(field-emission scanning electron microscope), energy-dispersive spectrometry, X선 회절(X-ray Diffractometer, XRD)분석, 그리고 Brunauer-Emmett-Teller (BET) 비표면적 분석을 수행하였다. 다양한 온도(100, 300, 500, $700^{\circ}C$) 에서 열처리한 활성알루미나의 흡착능을 비교한 결과, 높은 불소 농도(50, 100, 200 mg/L)에서 열처리 온도가 높아짐에 따라서 활성알루미나의 흡착량이 증가하는 것으로 나타났다. 특히, 불소 초기농도 200 mg/L에서는 $700^{\circ}C$에서 고온처리한 활성알루미나(AA700)의 흡착량이 열처리하지 않은 활성알루미나(UAA)보다 3.67배 큰 것으로 나타났다. AA700과 UAA의 BET분석 결과, UAA의 단위질량당 비표면적이 AA700의 비표면적보다 약 2배 큼을 알 수 있었다. XRD 분석결과에 의하면, AA700의 결정구조는 Al2O3인 반면, UAA는 boehmite (AlOOH)와 bayerite ($Al(OH)_3$)가 혼합된 형태로 구성되어 있었다. 열처리에 의하여 비표면적이 감소하였음에도 불구하고, AA700의 불소 흡착능이 UAA에 비하여 증가한 이유는 결정구조의 변화 때문으로 판단된다. AA700의 동역학적 흡착실험결과, 불소의 흡착은 24 h 경과 후에 평형에 도달하였다. 또한, 평형 흡착실험결과에 의하면, 여재 당 불소의 최대 흡착량은 5.70 mg/g으로 나타났다. 용액 pH의 영향을 분석한 결과, pH 7에서 불소 흡착이 가장 높았으며, 산성과 알칼리성에서는 불소 흡착이 감소하는 것으로 나타났다. 음이온의 영향을 분석한 결과, 인산염, 질산염, 중탄산염은 불소 흡착을 감소시키는 것으로 나타났다. 본 연구에 의하면, 상용화된 활성알루미나를 이용하여 불소를 제거할 경우, 고온처리를 통하여 활성알루미나의 흡착능을 증가시킬 수 있을 것으로 판단된다.

• 대한환경공학회지
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• 제27권7호
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• pp.746-752
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• 2005

본 연구에서는 저임계 습식산화 조건에서 반응온도, 시간 및 압력 등 반응조건이 슬러지의 분해 및 유기산의 생성에 미치는 영향을 조사하였다. 또한, 저임계 습식산화의 분해경로 및 수정된 동력학적 모델을 제안하였으며, 다양한 조건에서 수행된 실험결과와 예측치를 비교, 검토하였다. 회분식 실험결과 반응온도는 산화반응보다는 열적가수분해 반응에 직접적으로 영향을 미치며, 반응온도와 시간이 증가할수록 슬러지의 분해효율과 유기산의 생성효율이 증가하는 것으로 나타났다. 반응온도 $180^{\circ}C$, $200^{\circ}C$, $220^{\circ}C$ 및 $240^{\circ}C$, 반응시간 10 min에서 SS 농도의 제거율이 52.6%, 68.3%, 72.6% 및 74.4%로 나타나 반응 초기에 유기성 고형물(총 고형물의 약 75%)의 대부분이 액상화가 진행된 것으로 판단된다. 반응온도 $180^{\circ}C$, $200^{\circ}C$, $220^{\circ}C$ 및 $240^{\circ}C$, 반응시간 40 min에서 제거 슬러지당 생성된 유기산은 각각 93.5 mg/g SS, 116.4 mg/g SS, 113.6 mg/g SS 및 123.8 mg/g SS이며, 아세트산 생성은 24.5 mg/g SS, 65.5 mg/g SS, 88.1 mg/g SS 및 121.5 mg/g SS로 나타나 반응온도가 증가할수록 유기산의 생성율도 증가하였으며, 분해되기 쉬운 유기산이 아세트산으로 전환되는 것으로 나타났다. 제안한 수정 동력학적 모델에서 반응온도가 증가함에 따라 반응속도상수 $k_1$(고형물의 액상화), $k_2$(중간산물의 유기산 생성), $k_3$(중간산물의 최종분해) 및 $k_4$(유기산의 최종 분해) 모두 증가하였다. 이는 반응온도의 증가에 따른 유기성 고형물질의 액상화와 유기산 생성율의 증가를 의미한다. 반응속도상수($k_1{\sim}k_4$)에 대한 활성화에너지를 산정한 결과, 각각 20.7 kJ/mol, 12.3 kJ/mol, 28.4 kJ/mol 및 54.4 kJ/mol로 나타나 열적가수분해 반응 보다는 산화반응이 율속단계인 것으로 판단된다.

• 대한환경공학회지
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• 제38권2호
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• pp.79-86
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• 2016

본 연구의 목적은 RO 농축수 내 TDS 제어에 따른 고농도 질산성 질소의 효율적인 생물학적 처리에 있다. 실험실 규모의 실험에서는 연속회분식 반응기를 이용하여 연구를 수행하였으며 TDS의 주입조건에 따른 비탈질율, 비산소소비율 분석을 수행하였다. 연구결과, 연속회분식 반응기를 이용한 운전에 따라 탈질 공정 내 고농도 TDS 주입에 따라 탈질 반응이 지연되어 SDNR이 감소하는 것으로 나타났으며 미생물 활성도가 또한 감소하는 것으로 나타났다. 따라서 질산성 질소의 원활한 처리를 위하여 TDS 제어가 수반되어야 하며 특히, $Ca^{2+}$의 중점적인 처리가 필요할 것으로 판단된다. 또한 본 연구를 통하여 도출된 SDNR, SOUR 값은 호기성 그래뉼 슬러지를 이용한 RO 농축수의 생물학적 처리를 위한 공정 설계인자로 활용이 가능할 것으로 판단된다.

• 한국지반환경공학회 논문집
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• 제15권12호
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• pp.15-24
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• 2014

천연제올라이트와 불가사리를 목분과 함께 혼합 소성한 펠렛형 Zeolite-StarFish 세라믹(ZSF 세라믹)을 이용하여 산성광산배수 내 중금속의 제거특성 및 영향인자를 파악하고자 하였다. ZSF 세라믹에 의한 중금속의 제거반응은 초기 3시간까지 빠른 속도로 진행되었으며 높은 알칼리 상태를 나타내었다. 중금속 제거를 위한 ZSF 세라믹의 최적 소성온도는 $800{\sim}1,000^{\circ}C$로 파악되었으며 소성시간에 따른 중금속 제거효율의 변화는 거의 나타나지 않았다. ZSF 세라믹의 최적 투여농도는 1.0~1.2 %임을 알 수 있었고, 1.0 % 이상의 ZSF 세라믹의 투여농도 조건에서는 Pb 85.5 %를 제외한 Al, As, Cd, Cu, Fe, Mn, Zn 대부분의 중금속이 95 % 이상의 높은 제거효율을 나타내었다. 목분의 배합비가 증가할수록 중금속 제거효율은 증가하였으며 목분의 적정 배합비는 10 %로 파악되었다. 회분식 실험을 통해 불가사리 소재의 ZSF 세라믹은 산성광산배수 내 중금속을 효과적으로 제거할 수 있는 처리제임을 알 수 있었으며, 특히 목분을 첨가한 다공성 ZSF 세라믹을 통해서는 산성광산배수 내 중금속의 제거효율을 더욱 향상시킬 수 있었다.

• 한국지하수토양환경학회지:지하수토양환경
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• 제12권2호
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• pp.1-8
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• 2007

토양 및 지하수의 오염 확산을 방지하면서 오염물을 처리할 수 있는 생물벽체(Biobarrier)에 적용하기 위해 회분식실험과 칼럼 실험을 실시하였다. 회분식 실험에서는 순수 호기성 미생물 Pseudomonas fluorescens의 글루코즈와 당밀에 대한 동역학 상수를 산정하였다. P. fluorescens의 최대비성장속도(Vmax)는 글루코즈와 당밀을 사용하였을 때 $23^{\circ}C$에서 각각 $0.246\;hr^{-1}$, $0.073\;hr{-1}$로 글루코즈의 비성장속도가 빠르지만, P. fluorescence 성장 시 당밀에 대한 지체기가 없으며, 경제성을 고려하여 당밀을 칼럼실험의 탄소원으로 사용하였다. 일정수두 칼럼실험에서 P. fluorescence를 접종하고 영양원을 주입하면서 칼럼 내 토양의 투수계수 감소를 측정한 결과 영양원 주입 6일 만에 투수계수는 $4.1{\times}10^{-2}\;cm/sec$에서 $2.8{\tims}10^{-4}\;cm/sec$로 $6.8{\times}10^{-3}$배 감소하였고, 미생물량은 유입부에서 최대값을 나타냈다. 그러나 투수계수의 감소를 야기하는 미생물의 성장은 탄소원이 아닌 전자수용체(용존산소)의 농도에 의하여 제한되었다.

• 대한환경공학회지
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• 제29권8호
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• pp.930-937
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• 2007

본 연구에서는 소나무 종류인 Pinus densiflora로부터 채취한 수피를 이용하여 수용액으로부터 구리 제거를 위한 회분식 흡착 실험을 수행하였다. 구리 흡착에 수피의 화학적 처리가 미치는 효과를 알아보기 위해 1 N 수산화나트륨(NaOH)과 1 N 염산(HCl)을 이용하여 전처리하였다. 구리 농도가 100 mg/L이고 pH가 $3\sim6$인 수용액에서 수산화나트륨(NaOH)을 이용한 수피의 화학적 전처리는 구리의 흡착량을 $139\sim184%$ 정도 증가시키는 효과를 나타냈으나, 염산(HCl)을 이용한 수피의 전처리는 구리의 흡착량을 $37\sim42%$ 정도 감소시키는 효과를 나타냈다. 대체적으로 수피에 의한 구리 흡착은 pH $5\sim6$에서 최대 흡착량을 나타내기는 하였으나, 주어진 pH 범위내에서 수용액의 pH가 구리 흡착에 미치는 효과는 크지 않았다. 수피의 구리 흡착은 유사 2차 동역학 모델로 설명이 가능하였으며, 수산화나트륨(NaOH)으로 전처리한 수피의 경우 초기 농도가 100 mg/L에서 2배로 증가함에 따라 유사 2차 동역학 모델식으로부터 계산된 흡착량$(q_e)$은 6.58 mg/g에서 12.77 mg/g로 증가한 반면에 속도 상수$(k_2)$는 0.284 g/mg/min에서 0.014 g/mg/min으로 감소하였다. 수피의 구리 흡착특성은 Langmuir와 Freundlich 등온식에 의해 모두 잘 표현되는 것으로 나타났다. 수피에 존재하는 카르복실산(carboxylic acid, RCOOH)이 구리 이온의 흡착에 관여하는 것이 확인되었으며, 특히 수산화나트륨을 이용하여 전처리한 수피에서 나타나는 구리의 높은 흡착효율은 수피에 존재한 에스테르(ester) 화합물과 카르복실산(carboxylic acid) 화합물이 가수분해되어 생성된 카르복실산 염(sodium carboxylate) 때문인 것으로 판단되었다.

• Journal of the Korean Wood Science and Technology
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• 제42권4호
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• pp.450-459
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• 2014

파쇄한 소나무와 참나무를 수중에서 Pb(II) 제거를 위한 흡착제로서 적용성을 검토하였다. 접촉시간, 초기 Pb(II) 농도, pH, 경쟁이온, 그리고 흡착제 주입량이 Pb(II) 흡착에 미치는 영향을 파악하기 위하여 회분 흡착 실험을 수행하였다. 동역학적 실험 결과, 소나무와 참나무에 Pb(II) 흡착은 유사 1차 모델과 유사 2차 모델 모두 적합한 것으로 나타났다. 평형 흡착 실험 결과는 결정계수가 소나무의 경우 0.956, 참나무의 경우 0.950으로 Freundlich 모델이 적합한 것으로 나타났다. 소나무와 참나무의 Pb(II) 최대 흡착양은 각각 16.853과 27.989 mg/g으로 나타났다. pH가 3에서 9로 증가함에 따라서 소나무와 참나무에 Pb(II) 흡착은 증가하였다. $Na^+$, $Ca^{2+}$, 그리고 $Al^{3+}$와 같은 양이온의 존재는 Pb(II) 흡착을 감소시켰다. Pb(II) 흡착은 증류수 조건에서 보다 해수에서 흡착량이 컸으며, 이는 해수에 존재하는 $CO{_3}^{2-}$와 $OH^-$ 이온이 Pb(II)와 화합물을 형성하기 때문이다. 본 연구를 통해서 Pb(II)로 오염된 물 정화에 소나무와 참나무가 활용될 것으로 판단된다.

• 공업화학
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• 제17권6호
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• pp.638-643
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• 2006

과잉수소 반응조건하에서 dichloromethane ($CH_{2}Cl_{2}$)의 열분해 생성물질의 반응경로를 규명하기 위해서 등온 관형반응기를 이용하여 무산소, 1 atm, 반응온도 $525{\sim}900^{\circ}C$, 반응시간 0.3~2.0 sec에서 반응을 수행하였다. $CH_{2}Cl_{2}$ : $H_{2}$ mole 비는 전 실험에서 4 : 96으로 유지하였으며 반응물 $CH_{2}Cl_{2}$ 분해 및 생성물의 농도는 on-line GC를 이용하여 정량 분석하였으며, 미량의 미지 화합물은 batch 시료로써 GC/MS로 정성 분석하였다. 반응시간 1 sec를 기준으로 반응물 $CH_{2}Cl_{2}$는 $600^{\circ}C$ 부근에서 분해가 시작되어 $780^{\circ}C$에서 99% 이상 분해되었다. 반응 주요생성물은 $CH_{3}Cl$, $CH_{4}$, $C_{2}H_{4}$, $C_{2}H_{6}$, HCl이 생성되었으며, 미량 생성물로는 $CHClCCl_{2}$, CHClCHCl, $CH_{2}CHCl$, $C_{2}H_{2}$가 생성되었다. 본 연구에서는 반응물질 분해 및 중간생성물 분포 특성과 열역학 및 반응속도 원리를 근거로 주요 생성물질 반응경로를 제시하였으며, 그 결과는 $CH_{2}Cl_{2}$ 및 유사한 염화탄화수소 화합물 열분해시 일어날 수 있는 열분해공정 이해를 위한 자료로 이용된다.

• 대한환경공학회지
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• 제35권2호
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• pp.131-136
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• 2013

본 연구의 목적은 고온 처리된 납석을 흡착제로 이용하여 불소 제거를 연구하는 것이었다. 본 연구에서는 흡착제양, 반응시간, 초기불소농도 그리고 용액pH가 불소제거에 미치는 영향을 관찰하기 위하여 회분조건에서 흡착실험을 수행하였다. 실험에는 다양한 온도에서 열처리한 납석[무처리 (P-U), $400^{\circ}C$ (P-400), $600^{\circ}C$ (P-600)]을 사용하였다. 실험결과, 불소흡착능은 P-400 > P-U > P-600 순으로 나타났다. XRD 분석결과, P-U와 P-400은 석영, 디카이트, 엽납석으로 구성된 반면, P-600은 석영으로만 구성된 것으로 나타났다. BET 분석결과, 비표면적은 P-600 > P-400 > P-U 순으로 나타났다. 동역학적 실험결과, P-400에서의 불소흡착은 24시간 이내에 평형에 도달하였다. 평형흡착 실험결과, P-400의 최대 불소흡착능은 0.957 mg/g이었다. 또한, P-400에 의한 불소제거는 pH 4-10범위에서 용액 pH의 영향을 받지 않았지만, 강산성(pH < 4)과 강염기성(pH > 10) 조건에서는 불소제거가 크게 감소하였다. 본 연구에 의하면, 납석은 저가 흡착제로써 수용액상의 불소제거에 이용될 수 있을 것으로 판단된다.