• 청정기술
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• 제27권1호
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• pp.47-54
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• 2021

입상 활성탄(GAC)에 대한 Acid Fuchsin (AF)의 흡착을 염료의 초기농도, 접촉 시간, 온도 및 pH 를 흡착변수로 실험하여 등온흡착과 동력학적, 열역학적 파라미터에 대해 조사하였다. pH 변화실험에서 활성탄에 대한 AF의 흡착은 pH 3과 11에서 모두 흡착이 증가하는 욕조형을 나타냈다. AF의 흡착평형자료는 Freundlich 등온식에 잘 맞았으며, 계산된 분리계수(1/n) 값으로부터 활성탄이 AF를 효과적으로 제거할 수 있다는 것을 알았다. 흡착공정은 유사 이차 반응속도식이 오차율 7.88% 이내로 잘 맞았다. Weber와 Morris 모델의 Polt에 따르면 두 단계의 직선으로 구분되었다. stage 2 (입자내 확산)의 기울기가 stage 1 (경계층 확산)의 기울기 보다 작아서 입자내 확산속도가 느렸다. 따라서 입자 내 확산이 속도지배단계인 것을 확인하였다. AF의 활성화 에너지(13.00 kJ mol-1)는 물리흡착공정(5 ~ 40 kJ mol-1)에 해당하였다. 활성탄에 의한 AF 흡착의 자유에너지 변화는 298 ~ 318 K에서 모두 음의 수치를 나타냈으며, 온도가 증가할수록 자발성이 더 높아졌다. AF 흡착은 흡열반응(ΔH = 22.65 kJ mol-1)으로 나타났다.

• 대한환경공학회지
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• 제22권4호
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• pp.723-731
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• 2000

유해유기화합물질 처리시 처리효율을 증대시키기 위하여, 본 연구에서는 GAC를 이용한 RSTA에서 phenol과 4-nitrophenol 의 경쟁흡착을 연구하였다. 이성분계 흡착등온시 phenol은 Freundlich 흡착동온식 적용이 불가능하였다. 그리고 활성탄 주입량이 적어짐에 따라 또 흡착질의 농도가 증가함에 따라 두 성분간의 경쟁흡착은 심화되었다. RSTA를 이용한 연속식 실힘에서는 유입유량이 감소할수록 두 성분간의 경쟁흡착성향은 증가하는 것으로 나타났다. 수축 각 변화에 따른 경쟁흡착실험에서는 수축각이 커질수록 파과시간이 증가하였으며, 활성탄 충전층 수를 변화시킨 실험에서는 충전층 수를 증가시킴에 따라 각 성분의 흡착효율 및 phenol에 대한 4-nitrophenol 경쟁흡착능은 증가하였다. RSTA에서의 이러한 성능 증대는 유체의 정제와 분리에 적용할 수 있을 것이다.

• 한국환경보건학회지
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• 제23권1호
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• pp.95-104
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• 1997

The objectives of this study are to investigate the effect of media on the removal efficiency of nitrate-nitrogen and the biofilm thickness in the fluidized bed biofilm reactor(FBBR) used for the high rate denitrification of nitric acid wastewater. Granular activated carbon(GAC) of 1.274 mm diameter and sand of 0.455 mm diameter were used as the media in the FBBR of 0.05 m diameter and 1.5 m height. As the nitrate-nitrogen concentration of the influent was increased stepwise from 600 to 4800 mg/l, the nitrate- and nitrite-nitrogen concentration of the effluent, biofilm thickness and biofilm dry density were measured to study the effects of media on the denitrification efficiency. The biofilm thickness increased with the substrate loading rate, and the biofilm dry density decreased with the increase of the biofilm thickness. At the influent nitrate-nitrogen concentration of 2400 mg/l, the removal efficiency in the FBBR with GAC was 88%, while that in the FBBR with sand was 99.6%. The biofilm in the FBBR with GAC was so thick, 754.9 $\mu$m, as to increase the mass transfer resistance, compared to that, 143.7 $\mu$m, in the FBBR with sand. The maximum specific denitrification rate in the FBBR with GAC was 15.0 kg-N/m$^3\cdot$ day, while that in the FBBR with sand was 18.0 kg-N/m$^3\cdot$ day. The biomass concentration in the FBBR with sand exhibited the high value 37 kg/m$^3$.

• 멤브레인
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• 제18권3호
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• pp.191-197
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• 2008

본 연구에서는 고도정수처리를 위하여 모듈 내부와 세라믹 정밀여과막 외부 사이의 공간에 입상 활성탄(GAC)을 충전한 혼성 모듈을 이용하였으며, 정수 원수 중의 자연산 유기물(NOM)과 미세 무기 입자를 대체하기 위해, 휴믹산(humic acid)과 카올린(kaolin) 모사용액을 사용하였다. GAC의 충전율(packing fraction)에 따른 처리효율의 변화를 알아보고자. GAC의 충전율을 $0{\sim}24.05%$로 변화 시켰다. 그 결과, 3시간 운전하는 동안 막오염에 의한 저항($R_f$) 및 투과선속(J)의 변화 곡선은 GAC의 충전율에 관계없이 거의 중첩되었다. 그리고 탁도의 처리효율은 모든 조건에서 99.46% 이상으로 높았으며, $UV_{254}$ 흡광도로 측정한 NOM의 처리효율은 최대 충전율 24.05%에서 제거율은 99.43%로 가장 높게 나타났다. 한편, 충전율 24.05%에서 13시간 동안 운전한 결과, J는 막오염의 증가에 따라 운전 초기 1시간 이내에 급격히 감소하였으며 3시간 운전 후부터는 거의 일정한 투과선속을 나타냈다. 그리고 탁도 및 NOM의 처리효율은 각각 99.52%와 96.63%로 안정적인 높은 처리효율을 보였다.

• 한국환경보건학회지
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• 제21권2호
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• pp.20-26
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• 1995

The objective of this study is to estimate the effect of the bed expansion and the characteristics of attached biomass in the start-up in the anaerobic fluidized bed reactor(AFBR). The fluidized bed reactor was operated with bacteria supported on the bed of granular activated carbon(GAC). The reactor was operated at 35$\circ$C, 5 kg $COD/m^3\cdot day$ at bed expansion varying from 0 to 100% with soluble glucose wastewater(5,000 mg/l). When the effluent reached a steady state at 100% of bed expansion, maximum COD removal efficiency of 87.3% and 0.031 $m^3CH_4/kg COD_{removed}$ were obtained. At higher bed expansion, COD removal efficiency, methane production rate and biogas production rate increased. Especially, at 50% of bed expansion, the efficiency of the treatment increasedg rapidly in the AFBR. The biomass colonized in the pits and crevices of the GAC particle and no complete biofilm was established in the bioreactor during the experiment.

• 대한환경공학회지
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• 제27권7호
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• pp.686-689
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• 2005

회분식 및 연속식 충전 복극전해조 사용시 인가전압, 전해시간 및 활성탄 충진고 등이 암모니아성 및 질산성 질소 제거에 미치는 영향을 검토할 목적으로 실험하였다. 회분식 충전복극 전해조에 $4{\times}8$ mesh GAC를 충전한 후 20 V의 전위에서 30분간 전해한 결과 활성탄 충진고가 80 mm인 경우 암모니아성 질소 제거효율은 전해시간 30분에서 99.9%, 질산성 질소 제거효율은 전해시간 60분에서는 97.6%이었다. 그리고 암모니아성 및 질산성 질소를 연속식으로 처리시 활성탄을 280 mm 충전한 충전복극전해조에 총 질소 농도가 30 mg/L가 되도록 조제한 질산암모늄 시료를 6.7 mL/min 속도로 주입하면서 72시간 연속전해 결과 총 질소 제거효율은 약 80% 이상이었다.

• Korean Chemical Engineering Research
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• 제56권1호
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• pp.96-102
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• 2018

본 연구에서는 Basic Blue 3 (BB3)에 대한 야자계 입상활성탄의 흡착특성을 평가하였다. 입상활성탄의 투여량이 증가함에 따라 BB3의 제거율은 증가하는 경향을 보였고, 0.2 g 투여량에서 초기농도 50 mg/L의 BB3가 완전히 제거되었다. 흡착평형은 초기농도 25 mg/L와 50 mg/L에서 각각 270분과 420분이 소요되었으며, 실험데이터는 유사 2차 속도식으로 잘 묘사되었다. Langmuir 식에서 예측된 최대흡착량은 298, 308, 318 K에서 34.45, 46.63, 53.10 mg/g으로 온도가 증가할수록 증가하였다. 또한, Gibbs 자유에너지 변화(${\Delta}G$)는 온도 증가에 따라 -7.37, -8.19, -10.40 kJ/mol으로 변화하였고, 엔탈피 변화(${\Delta}H$) 및 엔트로피 변화(${\Delta}S$)는 34.47 kJ/mol과 0.15 J/mol K로 계산되었다. 따라서 야자계 입상활성탄에 의한 BB3 흡착은 자발적이고 흡열적이었다.

• 자원환경지질
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• 제43권6호
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• pp.589-601
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• 2010

최근 들어 지질기원에 의해 발생되는 지하수내 비소오염이 많이 보고되고 있다. 본 연구에서는 지하수내 비소를 효과적으로 제거하거 위하여 철침착 입상활성탄(Fe-GAC)을 제조하고 이에 대한 흡착능을 평가하였다. Fe-GAC는 질산 염철 용액으로 입상활성탄에 철화합물을 침착시켜 제조하였으며, 이를 이용하여 침착반응시간에 따른 등온흡착, pH에 따른 비소 동력학 흡착반응 및 수처리시스템 예비평가를 위한 칼럼 실험을 수행하였다. 연구결과 침착반응 시간이 최소 12시간 이상에서 비소 제거에 필요한 철의 함량을 가진 Fe-GAC가 제조되었으며, 이들의 흡착능은 등온흡착실험에서도 확인되었다. 입상활성탄에 침착된 철화합물은 XRD 분석결과 대부분 질산염수산화철($Fe_4(OH)_{11}NO_3{\cdot}2H_20$)이었으나 일부 소량의 적철석($Fe_2O_3$)도 관찰되었다. 등온흡착실험은 Langmuir가 Freundlich 모델보다 더 적합하였으며, 모델링 결과 얻어진 Freundlich 분배계수($K_F$) 및 Langmuir 최대 흡착량($Q_m$)은 입상활성탄에 침착된 철 함량과 로그-로그 양의 상관관계를 보여주었다. 동력학 흡착실험 결과 pH 11을 제외한 모든 조건 (pH 4-9)에서 Fe-GAC는 비소에 대해 뛰어난 흡착능을 나타내었으며, 따라서 일반적인 지하수의 pH가 6-8 사이임을 고려하면 Fe-GAC는 비소를 흡착에 매우 효과적인 흡착제로 이용될 것이다. 동력학 모델링 결과 Fe-GAC와 비소의 흡착은 화학적 흡착(chemisorption) 과정을 나타내는 pseudo-second order 모델이 가장 적합하였다. 비소 수처리시스템에 대한 예비 평가를 위하여 칼럼실험을 수행한 결과, 지연계수 482.4이고 분배계수 581.1 L/mg으로 이는 12-24시간 침착반응에서 제조된 Fe-GAC의 Freundlich 등온흡착 모델의 분배계수(511.5-592.5 L/mg)와 유사한 값을 나타내었다. 이러한 연구결과는 향후 지하수를 활용하는 마을상수도 수처리시스템에서 Fe-GAC가 지하수의 비소를 제거하는 뛰어난 흡여재로 사용될 수 있음을 나타내는 것이다.

• 대한토목학회논문집
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• 제3권1호
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• pp.73-79
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• 1983

본(本) 연구(硏究)는 정수처리과정(淨水處理過程)의 하나인 염소처리(鹽素處理) 결과(結果) 생성(生成)되는 trihalomethane을 활성탄(活性炭)을 사용(使用)하여 흡착제거(吸着除去)할 때의 특성(特性)을 검토(檢討)하기 위한 실험(實驗)으로 증류수에 chloroform을 첨가하여 만든 인공시료(人工試料)를 가지고 5가지의 서로 다른 pH-온도(溫度)에 대한 등온흡착실험(等溫吸着實驗)과 회분실험(回分實驗) 실시하였다. 등온흡착실험(等溫吸着實驗) 결과(結果) 평형온도(平衡溫度)와 흡착량(吸着量) 사이의 관계(關係)는 Freundlich 식(式)을 적용(適用)할 수 있었고 온도(溫度)가 낮을수록 흡착량(吸着量)은 증가(增加)하였으며 pH가 흡착(吸着)에 미치는 효과(效果)는 무시(無視)할만 하였다. 회분흡착실험결과(回分吸着實驗結果)와 이론적(理輪的)인 모형(模型)의 simulation 결과(結果)로부터 계수(係數)를 산정(算定)하였으며 세공확산(細孔擴散)은 표면확산(表面擴散)에 비해 훨씬 빠른 것으로 나타났다.

• 상하수도학회지
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• 제36권2호
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• pp.59-79
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• 2022

Conventional wastewater treatment plants (WWTPs) do not fully remove micropollutants. Enhanced treatment of sewage effluents is being considered or implemented in some countries to minimize the discharge of problematic micropollutants from WWTPs. Representative enhanced sewage treatment technologies for micropollutant removal were reviewed, including their current status of research and development. Advanced oxidation processes (AOPs) such as ozonation and UV/H₂O₂ and adsorption processes using powdered (PAC) and granular activated carbon (GAC) were mainly discussed with focusing on process principles for the micropollutant removal, effect of process operation and water matrix factors, and technical and economic feasibility. Pilot- and full-scale studies have shown that ozonation, PAC, and GAC can achieve significant elimination of various micropollutants at economically feasible costs(0.16-0.29 €/m³). Considering the current status of domestic WWTPs, ozonation and PAC were found to be the most feasible options for the enhanced sewage effluent treatment. Although ozonation and PAC are all mature technologies, a range of technical aspects should be considered for their successful application, such as energy consumption, CO₂ emission, byproduct or waste generation, and ease of system construction/operation/maintenance. More feasibility studies considering domestic wastewater characteristics and WWTP conditions are required to apply ozonation or PAC/GAC adsorption process to enhance sewage effluent treatment in Korea.