• Environmental Engineering Research
• /
• 제24권3호
• /
• pp.513-520
• /
• 2019

In this investigation, nano ZnO was sonochemically synthesized by a novel method using a methionine precursor. A narrow size distribution (41-50 nm) of nano ZnO was achieved that was immobilized on perlite and applied as a catalyst in catalytic ozonation. The catalyst was characterized by fourier transform infrared spectroscopy, BET surface area, and field emission scanning electron microscope. The ozonation of recalcitrant Remazol black 5 (RB5) di-azo dye solution by means of the synthesized catalyst was investigated in a bubble column slurry reactor. The influence of pH values (7, 9, 11), catalyst dosage (8, 12, 15, $20g\;L^{-1}$) and reaction time (10, 20, 30, 60 min) was investigated. Although the dye color was completely removed by single ozonation at a higher reaction time, the applied nanocatalyst improved the dye declorination kinetics. Also, the degradation of the hazardous aromatic fraction of the dye was enhanced five-times by catalytic ozonation at a low reaction time (10 min) and a neutral pH. The second-order kinetics was best fitted in terms of both RB5 color and its aromatic fraction removal. The total organic carbon analysis indicated a significant improvement in the mineralization of RB5 by catalytic ozonation using the nano-ZnO/perlite catalyst.

• Korean Chemical Engineering Research
• /
• 제56권1호
• /
• pp.85-95
• /
• 2018

본 연구에서는 폐가스 가습조(유동상호기 및 무산소조)를 포함한 바이오필터공정으로 이루어진 바이오필터시스템을 구축하여, 돈사 및 계사 설비, 퇴비공장 또는 공공시설에서 발생되는 황화수소, 암모니아 및 휘발성 유기화합물을 포함한 악취폐가스에 대한 처리효율을 제고하고 적정 작업조건을 구축하였다. 복합 악취폐가스 처리실험에서, 암모니아 부하의 경우 폐가스 가습조에서 약 75%가 제거되고, 후 공정인 바이오필터에서 20%이상 제거되었다. 톨루엔 부하의 경우 폐가스 가습조에서 약 20%가 제거되고, 후공정인 바이오필터에서 70% 이상 제거되었다. 따라서 물에 용해도가 높은 암모니아의 경우에는 폐가스 가습조에서 주로 제거되었고, 용해도가 낮은 톨루엔의 경우는 바이오필터에서 주로 제거되었다. 한편 황화수소는 폐가스 가습조에서 거의 흡수되어 바이오필터에서 검출되지 않았다. 황화수소 및 톨루엔의 공급을 중단하였을 때에, 암모니아 부하는 폐가스 가습조에서 약 65%가 제거되고 후 공정인 바이오필터에서 나머지 약 35% 정도가 제거되어, 거의 100%의 암모니아 부하가 제거되었다. 폐가스 가습조에서는 암모니아 외에 톨루엔 및 황화수소의 부하가 추가된 복합 악취폐가스의 경우보다 약 10% 더 적게 암모니아가 제거되었는데, 이것은 탈질에 필요한 톨루엔과 같은 유기화합물의 공급 중단에 기인하였다. 바이오필터시스템의 feed가, 1)복합 악취폐가스일 때, 2)암모니아 폐가스일 때에; 기존 폐가스 가습조 용수에 yeast extract를 보충한 경우 또는 yeast extract를 첨가하지 않고 탄소원으로 glucose를 첨가한 경우, 각각의 경우에 폐가스 가습조에서 흡수되는 암모니아질소 흡수율은, 각각 약 0.28 mg/min, 약 0.23 mg/min 및 약 0.27 mg/min으로 산출되었다. 한편 각각의 무산소조에서 탈질율은 0.42 mg/min, 0.55 mg/min, 및 약 0.27 mg/min이었다. 또한 폐가스 가습조(유동상 호기조)의 bubble column 모델링에서 유동상 호기조 단위부피당 bubble의 비표면적(a)과 향상된 물질전달계수(E $K_y$)의 곱의 값은 0.12/hr로 평가되었다.

• Korean Chemical Engineering Research
• /
• 제49권5호
• /
• pp.571-576
• /
• 2011

점성 액체를 사용한 모사된 GTL공정(직경 0.102 m ${\times}$ 높이 1.5 m)에서 기포에 의해 발생되는 wake의 특성을 고찰하였다. 기체의 유속(0.04 ~ 0.12 m/s)과 액상의 점도(0.001 ~ 0.050 $Pa{\cdot}s$)가 wake의 특성 즉 상승속도, 빈도수, 크기 그리고 체류량에 미치는 영향을 전기저항 탐침법에 의해 결정하였다. 상승하는 단일기포들뿐만 아니라 다중기포의 후면에 형성된 wake 상들도 탐침에 의해 측정된 전기 전도도 요동자료로부터 효과적으로 검침되었다. 유속이 조절되는 압축 여과공기와 CMC 수용액을 각각 분산기체상과 연속액상으로 사용하였다. 실험결과 wake 상의 상승속도와 크기는 기체의 유속 또는 액상의 점도가 증가함에 따라 증가하였다. wake 상의 체류량과 빈도수는 기체의 유속이 증가함에 따라 증가하였는데, 이는 기체유속의 증가에 따라 공정에 유입되는 기체의 양이 증가하기 때문이다. 그러나, 액상의 점도가 증가함에 따라 기포의 크기와 wake의 크기가 증가하기 때문에 wake의 상의 체류량과 빈도수 값은 wake 상의 액상의 점도가 증가함에 따라 감소하였다. Wake 상 체류량의 기체의 체류량에 대한 비율은 0.25~0.48의 범위였으며, 이 비율은 액체점도가 증가함에 따라 증가하였으나 기체의 유속이 증가함에 따라 감소하였다. 본 연구의 실험범위에서 wake 상의 특성들은 운전변수의 상관식으로 잘 나타낼 수 있었다.

• 한국균학회지
• /
• 제34권1호
• /
• pp.1-6
• /
• 2006

잔나비불로초 배양에 적합한 생물반응기를 선발하기 위하여 4종류의 생물반응기 형태별 균사체 생장특성과 다당체 생산량을 비교하였다. 균사체 생산량은 기포통기형 생물반응기($7\;g/{\ell}$) > 풍선형 생물반응기($6.2\;g/{\ell}$) > 교반형 생물반응기($6\;g/{\ell}$) > 컬럼형 생물반응기($5\;g/{\ell}$) 순으로 나타났으며, 기포통기형 생물반응기에서 가장 높은 세포외 다당체($1\;g/{\ell}$)와 세포 내다당체(2.7%)를 생산하여 기포통기형 생물반응기가 잔나비불로초 균사체 배양에 가장 적합한 것으로 나타났다. 세포외 다당체의 분자량도 생물반응기의 형태별에 따라 다르게 나타났으며, 기포통기형 생물반응기에서 가장 높은 분자량을 나타냈다. 기포통기형 생물반응기에서의 적정한 공기공급율은 0.05부터 0.1 vvm 사이로 나타났다. 특히 잔나비불로초 균사체는 배양하면서 배지의 점도가 높아져 점차 공기 공급량을 높여 주는 것이 좋은 것으로 판단된다.

• 한국가스학회지
• /
• 제25권3호
• /
• pp.39-45
• /
• 2021

사업장에서 유해가스를 처리하는 스크러버는 처리효율은 높으나 설계가 복잡하고 24시간 펌프를 가동시켜야 하므로 많은 비용이 소모될 수 있다. 따라서, 영세한 사업장에서는 스크러버를 설치하지 않거나 순환펌프의 작동을 중지한 상태로 스크러버를 운용하여 운영비를 최소화하고 있다. 이에, 본 연구에서는 소규모 사업장에서 경제적으로 활용할 수 있는 저비용 고효율 스크러버에 대한 적용방안을 연구하였다. 저비용 고효율 스크러버는 bubble column의 방식을 적용하여 유해화학물질 흡수처리 목적으로 장치를 활용하는 것으로, 이러한 스크러버의 개발을 위하여 실험을 통해 흡수성능을 검토하였으며 특정 조건에서 물리적 조건 변화에 따른 유해가스 흡수효율 변화 및 최적의 적용방안을 연구하였다. 그 결과, 저비용 고효율 스크러버로 유입되는 기체를 어느 정도 처리할 수는 있었으나 처리능력이 저하되는 문제가 발생하여 흡수액 공급을 통해 성능저하를 방지하고 순환량에 따라 일정 수준의 흡수율을 유지할 수 있는 것을 확인할 수 있었다. 이를 기반으로 최종적으로는 적정 순환시점 및 동결 방지방안을 포함한 저비용 고효율 스크러버의 현장 적용방안을 3가지 방식(type)으로 제시하였다.

• 청정기술
• /
• 제16권2호
• /
• pp.124-131
• /
• 2010

슬러리 기포탑을 이용하여 수산화칼슘 농도(0.16~0.64 wt%), 계면활성제 농도(2~16 wt%), 총 부피유량(3~6 L/min) 및 $CO_2$ 유량의 부피분율(0.3~0.6)이 탄산칼슘의 morphology, 결정구조, 입자의 크기, 입자 간의 응집화, 비표면적에 미치는 영향을 알아보았다. 실험에 사용한 반응기는 높이가 1.0 m이고 직경이 0.11m, 그리고 중앙에는 직경 4 cm인 튜브가 들어있는 슬러리 기포탑이다. 실험에 사용한 음이온 계면활성제 Dispex N40은 탄산칼슘 합성에 있어 반응 속도에 영향을 주어 반응 종결 시간을 감소시켰다. Dispex N40의 농도가 2 wt%일 때 수산화칼슘의 포화농도인 0.16 wt%에서 이산화탄소의 유량에 따른 침강성 탄산칼슘의 morphology를 살펴보면 반응 속도가 증가할수록 결정의 형태는 단일 결정으로 존재하는 입자들이 많아졌다. Dispex N40은 탄산칼슘의 crystal의 성장과 입자와 입자간의 응집 현상에 영향을 주어 탄산칼슘의 평균 입도를 변화시켰다. 또한 $0.9 L/min\;CO_2$ 유량에서 수산화칼슘의 농도가 0.64 wt%일 때 2 wt%의 계면활성제 첨가로 인해 비표면적을 $35m^2/g$에서 $44m^2/g$로 크게 증가시켰다.

• 한국물환경학회지
• /
• 제35권6호
• /
• pp.459-469
• /
• 2019

The ozonation of sulfamethoxazole (SMX) was performed at 20℃ using a pilot scale countercurrent bubble column reactor. Ozonation systems were combined with UV irradiation and TiO₂ addition. As the oxidation reaction proceeded in each treatment system, the pH of the sample decreased and in the O₃/UV/TiO₂ system, the pH change was the largest from 4.54 to 2.02. Under these experimental conditions, the scavenger impact of carbonate is negligible. The highest COD and TOC removal rate was observed in the O₃/UV/TiO₂ system due to the UV irradiation and the photocatalytic effect of TiO₂. Also, the highest mineralization ratio(ε) value is 0.2 in the O₃/UV/TiO₂ system, which means theoxidation capacity of the systems. The highest SMX degradation rate constants calculated by COD and TOC values (COD and TOC) were 2.15 × 10^-4 sec^-1 and 1.00 × 10^-4 sec^-1 in the O₃/UV/TiO₂ system, respectively. The activation energy (E_a) of ozone treatment follows the Arrhenius law. It was calculated based on _COD and _TOC. Each activation energy decreased in order of single O₃> O₃/TiO₂> O₃/UV > O₃/UV/TiO₂ system. The result showed that ΔH^≠ is more effective than ΔS^≠ in each SMX ozontaionsystem, that is characteristic of the common oxidation reaction.

• 한국환경보건학회지
• /
• 제22권1호
• /
• pp.57-64
• /
• 1996

The main objectives of this research program were to study the ozonation characteristics of phenol wastewater in the continuous packed colamn reactor(PCR) and the bubble column reactor (BCR) using ozone and to provide the fundamentals of ozonizing the phenol wastewater. Among various influencing factors that affect on phenol decomposition through the oxidation by ozone, contacting method, and ozone flow rate were chosen as reaction parameters. The results were obtained from two different types of contacting methods where the countercurrent flow was more efficient than the cocurrent flow in both the phenol removal efficiency and the ozone utilization efficiency. Furthermore, PCR showed the phenol removal efficiency 1.6 to 3% higher than that of BCR in both contacting methods, as well as the ozone utilization efficiency, suggesting that the countercurrent flow is more efficient than the cocurrent flow. The phenol removal efficiency and the ozone utilization efficiency were reduced in both reactors as the influent ozone flow rate increased. Upon varing flow rate from 0.5l/min to 2.0 l/min by 0.5 l/min, the phenol removal efficiency was reduced approximately from 8.5% to 10.5% and the ozone utilization efficiency was reduced approximately from 6% to 8% in both reactors. The performance of PCR was superior to that of BCR in the aspects of phenol removal and ozone utilization efficiency.

• 한국해양바이오학회지
• /
• 제11권2호
• /
• pp.81-88
• /
• 2019

In this study, effects of nitrogen (N) and phosphorus (P) starvation on the cell growth and fatty acid (FA) production of newly isolated freshwater microalgae were investigated. The microalgae were identified as Chlorella sp. and Parachlorella sp. through 18S rRNA sequencing. Optimal culture temperature and light intensity were investigated using a high-throughput photobioreator, and the result was validated in 0.5 L bubble column photobioreactors using BG-11 without NaNO₃ and/or K₂HPO₄. Under nutrient starvation conditions, total FA contents of the microalgae were significantly changed rather than FA composition. Starvation of both N and P was most effective for increasing FA contents in Parachlorella sp (24.4±0.1%) whereas highest FA contents (42.6±1.8%) was achieved when only P was starved in Chlorella sp. among tested conditions. These results suggest an effective strategy for increasing FA production from microalgae using appropriate nutrient starvation.

• 공업화학
• /
• 제16권3호
• /
• pp.366-371
• /
• 2005

본 연구에서는 methylene blue의 오존 산화하는 동안 BOD, COD, TOC, 흡광도 그리고 탈색 비율을 분석하였으며, 오존산화반응은 methylene blue가 충진되어 있는 원형모양의 반응기에서 수행한 결과 다음과 같은 결론을 얻었다. 탈색도는 최대파장(${\lambda}_{max}$, 660 nm)에서 흡광도를 측정하였다. 오존농도는 $50{\pm}10mg/L$를 사용하였으며 40 min 후 거의 오존산화반응이 끝났다. 그 결과로 $30^{\circ}C$에서 오존산화 반응 후 $TOC/TOC_0$ 비율은 83.8%로 나타났고, COD는 초기값보다 44.0% 감소하였다. 그리고 $BOD_5/COD$ 비율은 64.2%에서 90.8%로 오존산화 반응 후 생분해도가 증가하는 것으로 나타났다. 반응속도상수는 $3.30{\times}10^{-2}min^{-1}$로 나타났으며, 활성화 에너지는 $3.01kcal{\cdot}mol^{-1}$로 나타났다.