Proceedings of the Korean Institute of Information and Commucation Sciences Conference
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2021.05a
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pp.567-568
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2021
In this paper, we design, fabricate, and test the performance of a cabin filter with LED modules of composite wavelengths containing UV-A and UV-C. Germs and air farms of the manufactured cabin filter confirmed sterilization capability in the sterilization test, and special chambers were manufactured to verify organic material decomposition capability in the organic compound decomposition test. Using colkates as photocatalytic was proved to be superior to using metal mash. The sterilization and air purification capabilities of the cabin filter produced throughout this study were verified through a similar environmental test.
Iron oxide nanoparticles were incorporated to form composite microspheres of SiO2 and Fe2O3 for magnetic separation of the particles after adsorption or photochemical decomposition. Economic material, sodium silicate, was purified by ion exchange to prepare aqueous silicic acid solution, followed by mixing with iron oxide nanoparticles. Resulting aqueous dispersion was emulsified, and composite microspheres of SiO2 and Fe2O3 was formed from the emulsion droplets as micro-reactors during heating. Removal of methylene blue using the composite microspheres was performed by batch adsorption process. Synthesis of composite microspheres of silica containing Fe2O3 and TiO2 nanoparticles was also possible, the particles could be separated using magnets efficiently after removal of organic dye.
Jang, Dae Gyu;Ahn, Hosang;Kim, Jeong Yeon;Ahn, Chang Hyuk;Lee, Saeromi;Kim, Jong Kyu;Joo, Jin Chul
Journal of Korean Society of Environmental Engineers
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v.36
no.11
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pp.771-780
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2014
In this study, the various organic supports (i.e., silicone, acrylonitrile-butadiene-styrene, epoxy, and, butadiene rubber) with great sorption capacity of organic contaminants were chosen to develop nano-ZnO/organic composites (NZOCs) and to prevent the detachment of nano-ZnO particles. The water resistance of the developed NZOCs were evaluated, and the feasibility of the developed NZOCs were investigated by evaluating the removal efficiency of 1,1,2-trichloroethylene (TCE) in the aqueous phase. Based on the results from water-resistance experiments, long-term water treatment usage of all NZOCs was found to be feasible. According to the FE-SEM, EDX, and imaging analysis, nano-ZnO/butadiene rubber composite (NZBC) with various sizes and types of porosity and crack was measured to be coated with relatively homogeneously-distributed nano-ZnO particles whereas nano-ZnO/silicone composite (NZSC), nano-ZnO/ABS composite (NZAC), and nano-ZnO/epoxy composite (NZEC) with poorly-developed porosity and crack were measured to be coated with relatively heterogeneously-distributed nano-ZnO particles. The sorption capacity of NZBC was close to 60% relative to the initial concentration, and this result was mainly attributed to the amorphous structure of NZBC, hence the hydrophobic partitioning of TCE to the amorphous structure of NZBC intensively occurred. The removal efficiency of TCE in aqueous phase using NZBC was close to 99% relative to the initial concentration, and the removal efficiency of TCE was improved as the amount of NZBC increased. These results stemmed from the synergistic mechanisms with great sorption capability of butadiene rubber and superior photocatalytic activities of nano-ZnO. Finally, the removal efficiency of TCE in aqueous phase using NZBC was well represented by linear model ($R^2{\geq}0.936$), and the $K_{app}$ values of NZBC were from 2.64 to 3.85 times greater than those of $K_{photolysis}$, indicating that butadiene rubber was found to be the suitable organic supporting materials with enhanced sorption capacity and without inhibition of photocatalytic activities of nano-ZnO.
Various $TiO_2-SiO_2$ composite powders were prepared by the modified sol-gel method using 1-dodecanol as DCCA (Dryng Control Chemical Additive ). Their characterizations were carried out and their photocatalytic catalysis was examined on the evolution reaction of hydrogen. The weight losses at $500^{\circ}C$ of only $TiO_2$ and $SiO_2$ powders were 33. 0wt% and 42.5wt%, respectively, and those of the $TiO_2/SiO_2$ powders ($TiO_2/SiO_2=25/75$, 50/50 and 75/25) were about $70.0{\pm}3.0wt%$. The released substances from the powders were almost organic matters. The as-prepared powders except only $TiO_2$ powder were amorphous. Transformation of anatase to rutil was hindered by $SiO_2$ component and the crystallinity of anatase was decreased with increasing $SiO_2$ contents. The as-prepared powders were bulky states. By heating at $600^{\circ}C$ for 1 hr $TiO_2-SiO_2$ powders ($TiO_2=100%$, $TiO_2/SiO_2=75/25,\;50/50$) showed agglomerates consisted of particles in submicron, but those of $TiO_2/SiO_2=25/75$ and $SiO_2=100%$ were still bulky states. Specific surface area of the powders heat-treated at $600^{\circ}C$ for 1hr was increased with $SiO_2$ concents and their pore sizes were also depended on $SiO_2$ contents. The photocatalytic activity of $TiO_2/SiO_2=75/25$ heat-treated at $600^{\circ}C$ for 1hr was 0.240mo1/h.g-cat as $H_2$ evolution rate. This value was about 2.0 times that of P-25(Degussa P-25) as a standard photocatalyst.
Journal of Korean Society of Environmental Engineers
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v.39
no.1
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pp.9-18
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2017
Arsenic (As) has been considered as the most toxic one among various hazardous materials and As contamination can be caused naturally and anthropogenically. Major forms of arsenic in groundwater are arsenite [(As(III)] and/or arsenate [(As(V)], depending on redox condition: arsenite and arsenate are predominant in reduced and oxidized environments, respectively. Because arsenite is much more toxic and mobile than arsenate, there have been a number of studies on the reduction of its toxicity through oxidation of As(III) to As(V). This study was initiated to develop photocatalytic oxidation process for treatment of groundwater contaminated with arsenite. The performance of two types of light sources (UV lamp and UV LED) was compared and the feasibility of goethite as a photocatalyst was evaluated. The highest removal efficiency of the process was achieved at a goethite dose of 0.05 g/L. Based on the comparison of oxidation efficiencies of arsenite between two light sources, the apparent performance of UV LED was inferior to that of UV lamp. However, when the results were appraised on the basis of their emitting UV irradiation, the higher performance was achieved by UV LED than by UV lamp. This study demonstrates that environmentally friendly process of goethite-catalytic photo-oxidation without any addition of foreign catalyst is feasible for the reduction of arsenite in groundwater containing naturally-occurring goethite. In addition, this study confirms that UV LED can be used in the photo-oxidation of arsenite as an alternative light source of UV lamp to remedy the drawbacks of UV lamp, such as long stabilization time, high electrical power consumption, short lifespan, and high heat output requiring large cooling facilities.
In this study, combined effect of airflow rate, $TiO_2$ concentration, solution pH and $Ca^{+2}$ addition on HA (humic acid) fouling in submerged, photocatalytic hollow-fiber microfiltraiton was investigated systematically. Results showed that UV irradiation alone without $TiO_2$ nanoparticles could reduce HA fouling by 40% higher than the fouling obtained without UV irradiation. Compared to the HA fouling without UV irradiation and $TiO_2$ nanoparticles, the HA fouling reduction was about 25% higher only after the addition of $TiO_2$ nanoparticles. Both adsorptive and hydrophilic properties of $TiO_2$ nanoparticles for the HA can be involved in mitigating membrane fouling. It was also found that the aeration itself had lowest effect on fouling mitigation while the HA fouling was affected significantly by solution pH. Transient behavior of zeta potential at different solution pHs suggested that electrostatic interactions between HA and $TiO_2$ nanoparticles should improve photocatalytic efficiency on HA fouling. $TiO_2$ concentration was observed to be more important factor than airflow rate to reduce HA fouling, implying that surface reactivity on $TiO_2$ naoparticles should be important fouling mitigation mechanisms in submerged, photocatalyic microfiltraiton. This was further supported by investigating the effect of $Ca^{+2}$ addition on fouling mitigation. At higher pH (= 10), addition of $Ca^{+2}$ can play an important role in bridging between HA and $TiO_2$ nanoparticles and increasing surface reactivity on nanoparticles, thereby reducing membrane fouling.
In this study, waste air containing ethanol and hydrogen sulfide, was treated by an integrated hybrid system composed of two alternatively-operating UV/photocatalytic reactor-process and biofilter processes of a biofilter system having two units with an improved design (R reactor) and a conventional biofilter (L reactor). Both a pressure drop (△p) per unit process of the integrated hybrid system and a microbe-population-distribution of each biofilter process were observed. The △p of the UV/photocatalytic reactor process turned out very negligible. The △p of the L reactor was observed to increase continuously to 4.0~5.0 mmH2O (i.e., 5.0~6.25 mmH2O/m). In case of R reactor, its △p showed the one below ca. 16~20% of the △p of the L reactor. Adopting such microbes-carrying biofilter media with high porosity as waste-tire crumb media, and the improved biofilter design, contributed to △p of this study, reduced by ca. 37~50% and 40~53%, respectively, from the reported △p of conventional biofilter packed with biofilter media of the mixture (50:50) of wood chip and wood bark. In addition, the △p of R reactor in this study, reduced by ca. 80% from the reported △p of conventional biofilter packed with biofilter media of the mixture (75:25) of scoria with high porosity and compost, was mainly attributed to adopting the improved biofilter design. On the other hand, in case of L reactor, the CFU counts in its lowest column was analyzed double as much as those in any other columns. However, in case of R reactor, its CFU counts were bigger by 50% than the one of L reactor and its microbes were evenly distributed at its higher and lower columns of Rdn reactor and Rup reactor. This phenomena was attributed to an even moisture distribution of 50~55% of R reactor at its higher and lower columns. Therefore, R reactor showed superb characteristics in terms of both △p and microbe-population-distribution, compared to L reactor.
Bai, Byong Chol;Im, Ji Sun;Kim, Jong Gu;Lee, Young-Seak
Applied Chemistry for Engineering
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v.21
no.1
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pp.29-33
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2010
In this study, boron, carbon, nitrogen and fluorine co-doped $TiO_{2}$ photocatalysts using tetraethylammonium tetrafluoroborate (TEATFB) have been prepared by different heat treatment temperatures to decrease the band gap. To explore the visible light photocatalytic activity of the novel low‐zband gap $TiO_{2}$ photocatalyst, the removal of two dyes was investigated, namely, acridine orange and rhodamine B. XRD patterns demonstrate that the samples calcined at temperatures up to $800^{\circ}C$ clearly show anatase peaks. The XPS results show that all the doped samples contain N, C, B and F elements and the doped $TiO_{2}$ shows the shift in the band gap transition down to 2.98 eV as UV-DRS results. In these UV-Vis results, photocatalytic activity of the doped $TiO_{2}$ is 1.61 times better than undoped $TiO_{2}$. Specially, excellent photoactivity results were obtained in the case of samples treated at $700^{\circ}C$.
$TiO_2$ shows considerably efficient photoreaction activity under the ultraviolet range but it has disadvantage that there is no activity in the visible light range. In this study, it was tried to find a solution for the problem of this kind of photocatalyst by utilizing transition metal, which can show electronic transition with $TiO_2$ in the visible light area. Photocatalyst was prepared, which can have photocatalytic activity in the wide wavelength range, not only ultraviolet region but also visible light area and prevent the combination of electron and hole hindering the photoreaction. For this purpose, by using the ion exchange method, $TiO_2$ precursor and transition metal precursor were dipped into H typed strong acid ion-exchange resin. And two kind photocatalysts (Ti-M-SCM) in which transition metal and titanium dioxide coexist through the carbonization/activation process was prepared. Moreover, photolytic reaction under the wavelength 254 nm and 365 nm was performed for humic acid (HA) in the continuous reactor in order to estimate the efficiency of produced Ti-M-SCM.
Journal of the Korean Applied Science and Technology
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v.34
no.1
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pp.50-57
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2017
Zinc oxide is, one of metal oxide semiconductor, harmless to human and environment-friendly. It has excellent chemical and thermal stability properties. Wurtzite-zinc oxide is a large band gap energy of 3.37 eV and high exciton binding energy of 60 meV. It can be applied to various fields, such as solar cells, degradation of the dye waste, the gas sensor. The photocatalytic activity of zinc oxide is varied according to the particle shape and change of crystallinity. Therefore, It is very important to specify the additives and the experimental variables. In this study, the zinc oxide were synthesized by using a microwave assisted hydrothermal synthesis. The precursor was used as the zinc nitrate, the pH value was controlled as 11 by NaOH. Surfactants are the ethanolamine, cetyltrimethylammonium bromide, sodium dodecyl sulfate, sorbitan monooleate was added by changing the concentration. The composite particles had the shape of a star-like, curcular cone, seed shape, flake-sphere. Physical and chemical properties of the obtained zinc oxide was characterized using x-ray diffractometer, field emission scanning electron microscopy, thermogravimetric analysis and optical properties was characterized using UV-visible spectroscopy, photoluminescence and raman spectroscopy.
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[게시일 2004년 10월 1일]
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