• Carbon letters
• /
• 제22권
• /
• pp.1-13
• /
• 2017

Porous materials play a vital role in science and technology. The ability to control their pore structures at the atomic, molecular, and nanometer scales enable interactions with atoms, ions and molecules to occur throughout the bulk of the material, for practical applications. Three-dimensional (3D) porous carbon-based materials (e.g., graphene aerogels/hydrogels, sponges and foams) made of graphene or graphene oxide-based networks have attracted considerable attention because they offer low density, high porosity, large surface area, excellent electrical conductivity and stable mechanical properties. Water pollution and associated environmental issues have become a hot topic in recent years. Rapid industrialization has led to a massive increase in the amount of wastewater that industries discharge into the environment. Water pollution is caused by oil spills, heavy metals, dyes, and organic compounds released by industry, as well as via unpredictable accidents. In addition, water pollution is also caused by radionuclides released by nuclear disasters or leakage. This review presents an overview of the state-of-the-art synthesis methodologies of 3D porous graphene materials and highlights their synthesis for environmental applications. The various synthetic methods used to prepare these 3D materials are discussed, particularly template-free self-assembly methods, and template-directed methods. Some key results are summarized, where 3D graphene materials have been used for the adsorption of dyes, heavy metals, and radioactive materials from polluted environments.

• 한국환경과학회지
• /
• 제23권6호
• /
• pp.1037-1047
• /
• 2014

A highly sensitive analytical method based on stir bar sorptive extraction (SBSE) technique and gas chromatography/tandem mass spectrometry (GC/MS-MS) has been developed, allowing the simultaneous multi-analyte determination of seven UV filters in water samples. The stir bar coated with polydimethylsiloxane (PDMS) was added to 40 mL of water sample at pH 3 and stirred at 1,100 rpm for 120 min. Other SBSE parameters (salt effect and presence of organic solvent) were optimised. The method shows good linearity (coefficients > 0.990) and reproducibility (RSD < 12.9%). The extraction efficiencies were above 84% for all the compounds. The limits of detections (LOD) and limits of quantification (LOQ) were 2.1~8.6 ng/L and 6.8~27.5 ng/L, respectively. The developed method offers the ability to detect 8 UV filters at ultra-low concentration levels with only 40 mL of sample volume. Matrix effects in tap water, river water, wastewater treatment plant (WWTP) final effluent water and seawater were investigated and it was shown that the method is suitable for the analysis of trace level of 7 UV filters except of benzophenone (BP). The method developed in the present study has the advantage of being rapid, simple, high-sensitive and both user and environmentally friendly.

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

• Journal of Microbiology and Biotechnology
• /
• 제28권8호
• /
• pp.1360-1366
• /
• 2018

The fungi associated with termites secrete enzymes such as laccase (multi-copper oxidase) that can degrade extracellular wood matrix. Laccase uses molecular oxygen as an electron acceptor to catalyze the degradation of organic compounds. Owing to its ability to transfer electrons from the cathodic electrode to molecular oxygen, laccase has the potential to be a biocatalyst on the surface of the cathodic electrode of a microbial fuel cell (MFC). In this study, a two-chamber MFC using the laccase-producing fungus Galactomyces reessii was investigated. The fungus cultured on coconut coir was placed in the cathode chamber, while an anaerobic microbial community was maintained in the anode chamber fed by industrial rubber wastewater and supplemented by sulfate and a pH buffer. The laccase-based biocathode MFC (lbMFC) produced the maximum open circuit voltage of 250 mV, output voltage of 145 mV (with a $1,000{\Omega}$ resistor), power density of $59mW/m^2$, and current density of $278mA/m^2$, and a 70% increase in half-cell potential. This study demonstrated the capability of laccase-producing yeast Galactomyces reessii as a biocatalyst on the cathode of the two-chamber lbMFC.

• 멤브레인
• /
• 제11권4호
• /
• pp.179-189
• /
• 2001

폴리설폰 한외여과막 분리막공정을 이용하여 투과유속 상에서의 오존의 효과를 고찰하였다. 처음에는 조제한 페놀용액을 이용해 오존의 농도 10-45 mg/l·min을 가한 후에 분리막내에 막오염 제거를 목적으로 시도하였으며 이후에는 오존과 분리막이 혼합된 연속공정에서 폐수처리를 위해 오존에 의한 통일효과를 고찰하기 위해 시도하였다. 전처리 방법으로는 펜톤 산화법을 이용하여 화학응집을 시도하였고 그 결과 폐수내 용존유기물 제거에 효과가 있는 것으로 나타났다. 실험결과 오존을 이용하게 되면 투과유속이 10% 이상 증가한다는 사실이 조제수와 폐수에 공히 같게 나타났으며 오존과 과산화수소를 이용한 고도처리에서도 투과유속증가에 더욱 효과적이었다. 특히 오존을 이용한 처리수에서는 투과압력이 12% 이상 낮아지는 효과가 나타났으며 분리막 공정에 오존처리는 막오염을 거의 제거하기보다는 막오염을 제한적으로 막는 효과를 얻었다.

• 한국산학기술학회논문지
• /
• 제10권7호
• /
• pp.1654-1660
• /
• 2009

본 연구에서는 연속회분식반응조 (Sequencing Batch Reactor, SBR)를 이용하여 친환경성 절삭유라는 이름으로 시판되는 절삭유 2종 (H사, B사)의 생물학적 처리능을 평가하였다. H사의 절삭유를 응집/응결 전처리 ($H_1$)하여 0.04-0.08kgCOD/kgMLSS d의 F/M비로 SBR로 유입한 경우, $BOD_5$와 $COD_{Cr}$의 평균 제거율은 각각 97%, 91%이상을 나타내었으며, T-N, T-P의 평균 제거율은 각각 76%, 81%이상을 나타내었다. B사의 절삭유를 희석한 후 ($B_1$) 0.01-0.02kgCOD/kgMLSS d의 F/M비에 맞추어 SBR로 유입한 경우, $COD_{Cr}$의 평균 제거율은 77% 이상을 나타내었다. 응집/응결 처리된 절삭유 (B2)를 0.01-0.04kgCOD/kgMLSS d의 F/M비에 맞추어 유입한 경우, $COD_{Cr}$의 평균 제거율은 85%이상을 나타내었다. 이후 실제 처리장에서 폐절삭유를 처리할 때 오수와 합병하여 처리하는 상황을 반영하기 위하여 $B_2$와 합성폐수를 혼합하여 ($B_3$) 0.09-0.11kgCOD/kgMLSS d의 F/M비에 맞추어 유입하였을 때, $BOD_5$와 $COD_{Cr}$의 평균 제거율은 각각 97%, 98%이상을 나타내었고 T-N, T-P의 평균 제거율은 각각 79%, 76%이상을 나타내었다. 그리고 생물학적 처리를 거친 $H_1$과 $B_3$에 대한 각각의 유출수의 ($COD_{Cr}$-$BOD_5$)/$COD_{Cr}$비는 각각 85%와 61%정도로 난분해성 유기물이 잔존하고 있는 것을 확인할 수 있었다.

• 대한환경공학회지
• /
• 제35권6호
• /
• pp.442-448
• /
• 2013

물속의 색도 측정방법에는 비색법과 분광학적방법이 있다. 비색법은 농도가 알려진 백금-코발트 표준용액과 시료의 색을 비교하여 색도를 측정하는 방법이며 분광학적 색도 측정방법은 단일 또는 다중파장을 선택하여 색도를 측정하는 방법이다. 그러나 비색법의 경우, 분석자의 시력에 의한 단순 비교를 통해 색도를 측정하는 방법으로 측정결과의 신뢰성과 재현성이 우수하지 못할 뿐만 아니라 5 TCU 이하의 색도 측정이 불가능하다. 분광학적 색도 측정방법 중 단일파장법은 주로 색도 성분이 천연유기물질(휴믹물질)인 지표수나 지하수에만 적용이 가능한 것으로 나타났으며 하수와 같이 인위적인 화학적 색도 성분이 함유될 경우 색도 측정이 불가능하였다. 다중파장법은 지표수, 하수 등 다양한 시료에 대해 우수한 색도 측정결과를 나타냈으나 1개의 시료에 대해 수십 번의 측정과 복잡한 계산으로 실제 현장 적용에 어려움이 있었다. 따라서 본 연구에서는 지표수, 정수, 하수 등 다양한 시료에 대해 신속하고 정확한 색도 측정방법을 비교하였다. 그 결과, 다중파장 프로그램이 내장되어 3~4초 이내에 지표수, 하수 등 다양한 시료에 대해 신속하고 정확하게 색도 측정이 가능한 색도계 색도 측정방법이 가장 적합한 것으로 나타났다.

• 공업화학
• /
• 제20권3호
• /
• pp.241-250
• /
• 2009

지난 수 년간 본 연구팀은 새로운 티탄염 응집제를 이용하여 폐수를 응집한 후 생산된 슬러지에서 산화티탄을 생산하는 연구를 진행하였다. 티탄염의 응집 효율은 일반적으로 많이 사용되는 철염과 알루미늄염 응집제와 비슷하였으며 슬러지를 소성하여 제조한 산화티탄은 상용 산화티탄보다 더 넓은 표면적과 높은 광촉매 활성을 나타내었다. 산화티탄의 광촉매 활성 향상과 pH를 높이기 위해 응집보조제로서 철, 알루미늄, 칼슘을 사용하여 광촉매 활성이 높은 Fe, Al, Ca 도핑 산화티탄을 제조하였다. 이 기술의 실제 적용 가능성을 확인하기 위하여 염색폐수 파일럿 장치에 적용한 결과, 우수한 유기물 제거 능력과 빠른 응집체 형성이 확인되었다. 염색폐수 슬러지에서 제조한 산화티탄은 높은 유기물 제거 광촉매 활성과 물 광분해에 의해 수소를 생성하였다. 티탄염 응집제와 슬러지에서 제조한 산화티탄의 독성을 D. magna로 조사한 결과, 낮은 독성을 확인할 수 있었다. 이 총설은 미래의 슬러지 재활용 기술로 높은 적용 가능성을 가지는 티탄염으로 제조한 산화티탄의 특성을 체계적으로 정리하였다.

• 공업화학
• /
• 제24권5호
• /
• pp.456-470
• /
• 2013

중공사형 막은 지난 수십 년간 빠르게 성장하고 있는 새로운 기술의 하나이다. 또한, 고분자 소재를 이용한 분리막은 기체분리, 연료전지, 수처리, 폐수처리, 유기물 분리 등 여러 분야에서 주목 받고 있다. 그중에서도 액체분리용 역삼투(RO)와 한외여과(Ultrafiltration)막의 중간 특성을 갖는 나노여과(Nanofiltration)막은 상대적으로 역삼투 막에 비하여 낮은 투자비와 낮은 운전압력, 높은 투과 성능을 가지며 다가 음이온 염과 $200{\sim}1000gmol^{-1}$사이의 유기물에 대한 높은 제거율을 갖는 막이다. 본 논문에서는 NF 중공사 분리막의 소재, 제조 방법(상전이법과 계면중합법)에 따른 멤브레인의 구조 제어 및 다양한 특성 평가에 관한 연구동향을 살펴보고자 한다. 현재 대부분의 NF용 분리막은 평막형(plate and frame type)이나 나권형(spiral wound type)으로 제품화 되고 있는데, 중공사형(hollow-fiber type)의 제품화가 지연되고 있는 것은 기존 소재를 바탕으로 제조할 경우 강도면에서 안정적이지 못한 면이 있으므로 새로운 소재를 개발하거나 기존 소재의 개선이 필요할 것으로 보인다. 이러한 부분을 보완할 수 있을 만한 제조 기술이 확보된다면 중공사 형태의 나노여과막이 점차 나권형막을 대체하여 시장에서 높은 점유율을 나타낼 수 있을 것이다.

• 유기물자원화
• /
• 제24권3호
• /
• pp.23-33
• /
• 2016

본 연구는 하수처리시설의 유기성슬러지가 알칼리 안정화 처리시설을 거쳐 발생되는 암모니아의 특성을 조사하였다. 암모니아 검지관을 통해 알칼리 안정화 처리시설의 혼합 및 양생 공정에서 87.78 ppm($66.62mg/m^3$) ~ 1,933 ppm($1,467.01mg/m^3$) 으로 높은 농도의 암모니아가 검출 되었다. 이는 하수처리오니의 질소산화물이 생석회와 혼합되며 암모니아로 변환되는 것으로 예상된다. 일부 시설에서는 황화수소, 메틸메르캅단이 비교적 높은 농도로 검출되었으나, 대부분의 시설에서는 암모니아를 제외한 악취 물질은 검출되지 않았다. 공정 중 암모니아의 농도는 일반적으로 혼합 > 양생 > 반출 > 저장 > 건조 > 입고 순으로 높게 나타났다. 현재 운영 중인 5개 알칼리 안정화 처리시설에서 발생된 악취 물질들은 황산과 차아염소산 등을 사용하여 습식처리하는 것으로 조사되었다. 각 시설은 1 ppm($0.76mg/m^3$), 50 ppm($37.95mg/m^3$) 또는 100 ppm($75.89mg/m^3$)으로 방출되도록 설계되었으나 설계 기준을 만족하지 못하는 것으로 나타났다. 암모니아의 경우, 일부 알칼리 안정화 처리시설은 노동부가 정한 노출기준을 초과하는 것으로 조사되었다. 이것은 향후 근로자의 안전을 위해 적절한 환기가 필요함을 의미하고 있다. 또한, 암모니아를 포함한 악취물질이 시설의 부지경계선에서 검지관으로 검출되지 않았으나, 현재의 운전상태로 볼 때, 미량의 악취물질이 존재할 것으로 판단된다.