• Membrane and Water Treatment
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• 제11권1호
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• pp.41-48
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• 2020

Lead is a highly toxic heavy metal that causes serious health problems. Nonetheless, it is increasingly being used for industrial applications and is often discharged into the environment without adequate purification. In this study, Pb(II) was removed by powdered waste sludge (PWS) based on the biosorption mechanism. Different PWSs were collected from a submerged moving media intermittent aeration reactor (SMMIAR) and modified Ludzack-Ettinger (MLE) processes. The contents of extracellular polymeric substances were similar, but the surface area of MLE-PWS (2.07 ㎡/g) was higher than that of SMMIAR-PWS (0.82 ㎡/g); this is expected to be the main parameter determining Pb(II) biosorption capacity. The Bacillaceae family was dominant in both PWSs and may serve as the major responsible bacterial group for Pb(II) biosorption. Pb(II) biosorption using PWS was evaluated for reaction time, salinity effect, and isotherm equilibrium. For all experiments, MLE-PWS showed higher removal efficiency. At a fixed initial Pb(II) concentration of 20 mg/L and a reaction time of 180 minutes, the biosorption capacities (q_e) for SMMIAR- and MLE-PWSs were 2.86 and 3.07 mg/g, respectively. Pb(II) biosorption using PWS was rapid; over 80% of the maximum biosorption capacity was achieved within 10 minutes. Interestingly, MLE-PWS showed enhanced Pb(II) biosorption with salinity values of up to 30 g NaCl/L. Linear regression of the Freundlich isotherm revealed high regression coefficients (R² > 0.968). The fundamental Pb(II) biosorption capacity, represented by the K_F value, was consistently higher for MLE-PWS than SMMIAR-PWS.

• 한국산림과학회지
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• 제86권1호
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• pp.56-68
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• 1997

본 연구는 산지 물순환 과정별 수질변화를 추적하여 계류수질의 형성 과정 및 산림의 환경적 정화기능을 평가하고자 실시하였다. 팔공, 용성 및 대동의 3개 조사지에서 한 단위강우에 대한 임외우, 수관통과우, 수간류, 낙엽층류 및 계류수, 그리고 장기 계류수를 대상으로 하여 각각의 유출수량과 pH, 전기전도도, 용존산소량 및 용존원소의 농도변화를 분석한 결과는 다음과 같다. 1. 계류수의 pH, 용존산소량은 유출수량의 증가에 따라 값이 상승하였으나, 전기전도도는 값이 낮아지는 것으로 나타났다. 2. 수간류 및 수관통과우의 pH는 임외우에 비해 경시적으로 낮은 값을 나타내며, EC는 강우초기에 높은 값, 그 이후는 강우시간의 경과와 함께 값이 낮아지는 경시적 변화를 보였다. 낙엽층류의 pH는 임외우에 비해 낮은 값, EC는 높은 값을 나타냈다. 계류수에 있어서 pH 동태는 강우초기에 높은 값을 나타내고 강우시간이 경과함에 따라 큰 폭으로 떨어지다가 강우종료 및 그 이후에는 초기 수준 또는 그 이상의 값으로 회복하였으나, EC는 거의 반대의 경향이 있었다. 낙엽층류 및 계류수의 DO는 강우시간의 경과에 따라 값이 점차 낮아졌으나, 임외우, 수간류 및 수관통과우에서는 경시적으로 뚜렷한 경향이 없었다. 3. 수간류 및 수관통과우에 있어서 pH는 소나무에 비해 상수리나무가 높았으나, EC는 낮은 값을 나타내었다. 양이온 총량은 상수리나무에 비해 소나무의 수간류에서 높은 값을 나타냈다. 4. 물순환의 각 과정에 있어서 pH는 낙엽층류<임내우(수간류+수관통과우)<임외우<계류수의 순으로, DO는 낙엽층류<임내우<임외강우<계류수, 그리고 EC는 임외우<계류수<임내우<낙엽층류의 크기 순으로 나타났다. 양이온 총량은 임외우<임내우<낙엽층<계류수의 크기 순으로 나타났다. 5. EC는 팔공조사지에 비해 용성조사지에서 전체적으로 높은 값을 나타내어 팔공계류수가 수질이 더 깨끗한 것으로 나타났다. 그리고 장기 계류수에 있어서 pH, DO, EC 및 양이온 총량은 월별로 각각 독특한 경시적 변화를 보였다.

• 공업화학
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• 제21권6호
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• pp.621-626
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• 2010

음이온 교환막은 전기투석뿐만 아니라 역전기투석에 의한 전기생산과 축전 탈이온에 의한 정수 분야에 이용될 수 있다. 본 연구에서는 폴리비닐알콜 수용액 상에서 (vinylbenzyl)trimethylammonium chloride와 2-hydroxyethyl methacrylate를 중합한 후 글루타르산과의 에스테르화 반응, 그리고 글루타르알데히드와 가교반응을 통해서 음이온 교환막을 제조하였다. 실험 변수에 따라 음이온 교환막을 제조하고 이온교환막의 전기화학적 물성을 조사하였다. 중합반응에서 음이온 교환성 단량체 비율에 따라 이온교환량과 저항 값이 변하였으며, 에스테르화 반응에서는 글루타르산의 함량의 증가에 따라 함수율과 전도도가 감소하였다. 형성된 필름과 알데히드의 가교반응 시간 변화는 함수율, 전기저항, 이동수 값들에 영향을 미쳤다. 끝으로 제조된 이온 교환막의 chronopotentiometry와 한계전류밀도도 측정하였다.

• 산업식품공학
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• 제13권2호
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• pp.138-146
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• 2009

흑목이 버섯의 자실체로부터 열수추출에 의해 흑갈색 색소를 함유한 조다당(crude polysaccharide)을 분획하였고, 이 조다당 분획의 흑갈색 색소 성분을 탈색 제거하기 위해 활성탄을 이용한 흡착공정을 검토하였다. 흡착 평형은 10분 이내의 빠른 시간에 도달하였으며, 최적의 흡착 조건은 pH 7.0 및 온도 40$^{\circ}C$에서 조다당 용액 1 mL당 활성탄 16.7 mg을 첨가하였을 때 얻어졌다. 이 때의 최대 흡착효율은 약 80%이었고, 색소 성분의 제거로 다당은 정제되어 1.25배의 정제율을 나타내었다. 한편, 활성탄에 의한 색소의 등온흡착은 Langmuir 등온식에 따랐으며, 흡착속도는 2nd order model 식으로 나타낼 수 있었다. 또, 흡착은 확산을 통해 조절되는 물리적 흡착공정인 것으로 나타났다. 흑목이 버섯 조다당으로부터의 활성탄에 의한 색소흡착 공정은 그동안 보고된 바 없으며, 경제적이고 간편하여 향후 흑목이 버섯 조다당의 색소 제거와 정제 및 이에 의한 다당 정제공정으로서의 가능성이 있는 것으로 판단하였다.

• 한국수자원학회논문집
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• 제37권10호
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• pp.857-868
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• 2004

갈수기 동안 우리나라 하천의 자정능력은 상류 댐으로부터 공급되는 하천유지유량에 큰 영향을 받으므로, 하천과 저수지시스템의 운영은 수량공급측면뿐만 아니라 하천의 수질과 생태계를 동시에 고려해야 한다. 본 연구에서는 수질사고와 악화에 취약한 갈수기 동안 다양한 댐 방류 대안이 하류 수질에 미치는 영향을 평가하기 위한 비정상상태 하천수질모형인 KORIV1-WIN을 개발하고 금강수계에 위치한 대청댐 하류구간을 대상으로 2002년 9월과 10월에 실측한 유량과 수질자료를 이용하여 보정과 검증을 각각 수행하였다. 그리고 대청댐의 단기간 플러싱 방류가 하류하천의 수질변화에 미치는 영향을 조사하기 위해 2003년 11월22일에 댐 방류량을 30 $m^3$/s에서 200 $m^3$/s로 6시간동안 증가시켜 수리와 수질실험을 실시하였으며, 모형의 성능을 검증하기 위해 플러싱 방류 사상 동안 하천의 수리특성과 수질변화를 모의하고 실측자료와 비교하였다 모형은 댐 방류량의 주요지점 도달시간과 수위상승을 잘 모의하였으며, 암모니아성 질소와 용존 인 등 질소와 인계통의 수질변화도 비교적 잘 예측하였다. 그러나 탄소계 유기물질로 인해 발생하는 산소요구량의 모의에서 실측자료와 큰 편차를 보였으며 이것은 댐 방류량이 하천을 통과할 때 하천 저니층으로부터 재부상한 유기물질의 영향을 모형에서 적절히 반영하지 못한 때문으로 판단된다.

• 한국환경농학회지
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• 제19권5호
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• pp.401-418
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• 2000

1. Production of the artificial zeolite from coal ash Coal fly ash is mainly composed of several oxides including $SiO_2$ and $Al_2O_3$ derived from inorganic compounds remained after burning. As minor components, $Fe_2O_3$ and oxides of Mg, Ca, P, Ti (trace) are also contained in the ash. These components are presented as glass form resulting from fusion in the process of the combustion of coal. In other word, coal ash may refer to a kind of aluminosilicate glass that is known to easily change to zeolite-like materials by hydrothermal reaction. Lots of hot seawater is disposing near thermal power plants after cooling turbine generator periodically. Using seawater in the hydrothermal reaction caused to produce low price artificial zeolite by reduction of sodium hydroxide consumption, heating energy and water cost. As coal ash were reacted hydrothermally, peaks of quartz and mullite in the ash were weakened and disappeared, and new Na-Pl peaks were appeared strengthily. Si-O-Si bonding of the bituminous coal ash was changed to Si-O-Al (and $Fe^{3+}$) bonding by the reaction. Therefore the produced Na-Pl type zeolite had high CEC of 276.7 $cmol^+{\cdot}kg^{-1}$ and well developed molecular sieve structure with low concentration of heavy metals. 2. Utilization of the artificial zeolite in agro-environment The artificial zeolite(1g) could remove 123.5 mg of zinc, 164.7 mg copper, 184.4 mg cadmium and 350.6 mg lead in the synthetic wastewater. The removability is higher 2.8 times in zinc, 3.3 times in copper, 4.7 times in cadmium and 4.8 times in lead than natural zeolite and charcoal powder. When the heavy metals were treated at the ratio of 150 $kg{\cdot}ha^{-1}$ to the rice plant, various growth inhibition were observed; brownish discoloration and death of leaf sheath, growth inhibition in culm length, number of panicles and grains, grain ripening and rice yield. But these growth inhibition was greatly alleviated by the application of artificial zeolite, therefore, rice yield increased $1.1{\sim}3.2$ times according to the metal kind. In addition, the concentration of heavy metals in the brown rice also lowered by $27{\sim}75%$. Artificial Granular Zeolites (AGZ) was developed for the purification of wastewater. Canon exchange capacity was 126.8 $cmol^+{\cdot}kg^{-1}$. AGZ had Na-Pl peaks mainly with some minor $C_3S$ peaks in X-ray diffractogram. In addition, AGZs had various pore structure that may be adhere the suspended solid and offer microbiological niche to decompose organic pollutants. AGZ could remove ammonium, orthophosphate and heavy metals simultaneously. Mixing ratio of artificial zeolite in AGZs was related positively with removal efficiency of $NH_4\;^+$ and negatively with that of $PO_4\;^{3-}$. Root growth of rice seedling was inhibited severely in the mine wastewater because of strong acidity and high concentration of heavy metals. As AGZ(1 kg) stayed in the wastewater(100L) for 4days, water quality turned into safely for agricultural usage and rice seedlings grew normally.

• 한국수산과학회지
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• 제24권1호
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• pp.21-30
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• 1991

충무시 북서쪽에 위치한 폐쇄성 내만으로 만 외측에는 굴 양식을 하고 있는 북만의 부영양화현상을 구명하고 수질이 최악에 달하는 하계에 일정수준 이상의 용존산소를 유지하기 위한 적정오염부하량 산정을 위해 1988년 1월부터 동년 12월까지 평균 월 4회 조사한 결과를 요약하면 다음과 같다. 전 조사 지점에서 총무기질소는 $0.10{\~}127.41$(평균: 10.71)$\{mu}g-at/l$, 인산 인은 ND-4.29(평균: 0.40) ${\mu}g-at/l$, Chlorophyll-a는 $0.35{\~}132.75$(평균; 11.90) $mg/m^3$이었고, 여름철 동안 평균농도는 각각 $11.06{\mu}g-at/l,\;0.80\mu g/l,\;11.11mg/m^3$로 이미 부영양상태에 있었다. 용존산소는 전 조사지점에서 $0.00{\~}13.42$(평균:6.45)ml/l 였고, 장마가 끝나고 일정한 기간이 경과한 시점인 7월에 전 지점의 저층에서 평균 2.08ml/l의 저산소수괴가 형성되었으며, 8월이후 증감을 되풀이하면서 점차 회복되는 경향을 보였다. 하계에 북만의 시간에 따른 용존산소 변화곡선은 $DO(ml/l)=15.57-1.40{\times}(day)+0.03{\times}(day)^2+0.0001{\times}(day)^3+......$와 같이 나타낼 수 있었고, 이와 같은 산소변화 특성으로부터 구한 산소소비계수 및 공급계수의 고유치는 각각 0.222/day, 0.018ml/l/day로 북만의 용존산소 수지 특성으로 볼 때 하계에 무산소 또는 저산소 상태를 막고 4ml/l이상의 용존산소를 유지하기 위해서는 이 일대의 해역에 수로의 변경이나 산소 공급장치를 이용 0.856ml/l/day 만큼의 산소를 공급하든지 또는 이 량에 해당되는 유입 BOD 부하를 폐수처리장 건설 등을 통하여 감소시켜야 할 것으로 생각된다.

• 한국콘텐츠학회논문지
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• 제18권8호
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• pp.469-482
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• 2018

본 연구에서는 델파이 기법과 AHP분석을 이용하여 경인 아라뱃길의 수질에 영향을 미치는 다양한 인자를 설정하고 하천의 수질을 체계적이고 객관적으로 평가할 수 있는 평가 항목 및 지표를 개발하였다. 분석결과, 최상위 평가항목에서의 중요도는 물리 환경적 요인 28%, 관리적 요인 26%, 자연 고정적 요인 26%, 사회 문화적 요인이 20% 순으로 나타났다. 3계층 평가항목인 물리 환경적 요인의 내적 요인에서는 자정능력의 손실, 외적 요인에서는 귤현보 및 교량에 의한 오니토 퇴적이 중요도가 가장 높은 것으로 나타났으며, 관리적 요인의 시설요인에서는 축산 및 폐수처리시설의 영향, 정책/제도적 요인에서는 규제권역상의 문제로 나타났다. 또한 자연 고정적 요인의 수생태/점오염원에서는 굴포천의 오염수, 생활환경/비점오염원은 기타하천의 유입수로 나타났으며, 사회 문화적 요인에서 경제적 요인에서는 화물 및 여객운항, 외적 요인에서는 하수처리시설 부족에 따른 영향이 중요도가 가장 높은 것으로 나타났다. 이러한 결과들은 향후 경인 아라뱃길의 수질개선 사업의 우선순위를 산정할 수 있는 논리적 근거와 객관성을 마련하기 위하여 각각의 평가지표들을 측정할 수 있는 구체적인 방법론과 기법에 대한 연구가 지속되어야 할 것이다.

• 유기물자원화
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• 제31권2호
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• pp.63-71
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• 2023

수계 내 질소의 증가는 부영양화나 녹조 및 적조현상을 유발하여 수계의 파괴 및 물의 자정능력을 저하시켜 전세계적으로 중요한 환경문제가 되었다. 수계 내 질소의 가장 일반적인 형태는 암모늄(NH₄⁺)이온의 형태로 폐수로부터 유입되는 가장 많은 부분을 차지하고 있으며 부영양화의 주요 원인이 되고 있어 암모늄 제거에 있어 적절한 처리 및 방안이 필요하다. 본 연구에서는 생장력이 좋은 바이오매스 중 하나인 수단그라스를 적용하여 바이오차를 생산하였으며, 200℃-400℃ 탄화 온도 조건 변화에 따른 과정에서 생성된 수단그라스 바이오차를 활용하여 암모늄 이온, 10~100ppm 농도 변화에 따른 흡착능력 분석하였으며, 이 결과를 통해 흡착제로써 활용 가능성을 평가하고자 하였다. 탄화반응으로 인해 수단그라스의 화학구조가 분해되면서 바이오차의 탄소 및 고정 탄소함량이 증가하였다. 바이오차의 pH는 탄화 온도가 높을수록 pH와 전기전도도가 높아지면서 전기전도도로 인해 양이온에 대해 높은 흡착 가능성을 보였다. 흡착실험 결과를 바탕으로 NH₄-N의 농도가 높아지면서 최대 54.5%, 최저 17.4%의 제거효율을 보였으며, 탄화 온도가 높을수록 바이오차의 기공 및 비표면적 증가로 인해 오염물질의 흡착이 용이해져 NH₄-N의 제거효율이 높아졌다. FT-IR 분석 결과, 탄화반응의 고온으로 인해 전체적인 표면 작용기의 감소가 나타났다.

• 한국산학기술학회논문지
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• 제13권2호
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• pp.941-946
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• 2012

수생식물은 폐수정화에 있어서 중요한 역할을 한다. 수생식물은 뿌리로 영양물질을 흡수해 수질개선을 할 수 있는 능력을 가지고 있다. 본 연구에서는 실험실에서 수생식물인 물상추, 자라풀, 생이가래를 각각의 수조와 혼합한 수조에서 영양물질 제거뿐만 아니라 유기물에 관해 관찰하였다. 단일수조에서 가장 많이 제거된 총 질소는 물상추가 86.47%이고, 생이가래와 물상추가 혼합 식재된 수조가 76.11%로 관찰되었다. 총인의 경우 단일수조에서 가장 많이 제거된 것은 물상추가 75.60%이고, 생이가래와 물상추가 식재된 수조가 71.11%로 관찰되었다. 암모니아제거의 경우도 두 개의 수조에서 유사한 결과가 나타났다. 또한 물상추 식재된 단일수조가 유기물이 가장 많은 68.46%로 제거를 보였다. 반면 혼합수조에서는 유기물의 제거가 생이가래와 물상추가 식재된 수조가 가장 많은 82.73%로 나타났다.