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Thermal dehydration tests of FLiNaK salt for thermal-hydraulic experiments

  • Shuai Che;Sheng Zhang;Adam Burak;Xiaodong Sun
    • Nuclear Engineering and Technology
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    • 제56권3호
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    • pp.1091-1099
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    • 2024
  • Fluoride-salt-cooled High-temperature Reactor (FHR) is a promising nuclear reactor technology. Among many challenges presented by the molten fluoride salts is the corrosion of salt-facing structural components. Higher moisture contents, in the FLiNaK (LiF-NaF-KF, 46.5-11.5-42 mol%) salt, aggravate intergranular corrosion and pitting for the given alloys. Therefore, several thermal dehydration tests of FLiNaK salt were performed with a batch size suitable for thermal-hydraulic experiments. Thermogravimetric Analysis (TGA) was performed for the three constituent fluoride salts individually. Preliminary thermal dehydration plans were then proposed for NaF and KF salts based on the TGA curves. However, the dehydration process may not be required for LiF since its low mass loss (<1.3 wt%). To evaluate the performance of these thermal dehydration plans, a batch-scale salt dehydration test facility was designed and constructed. The preliminary thermal dehydration plans were tested by varying the heating rates, target temperature, and holding time. The sample mass loss data showed that the high temperatures (>500 ℃) were necessary to remove a significant amount of moisture (>1 wt%) from NaF salt, while relatively low temperatures (around 300 ℃) with a long holding time (>10 h) were sufficient to remove most of the moisture from KF salt.

활성슬러지 하수처리장 포기조내 산소 전달특성(α, β와 R)의 효율적 산정방안 개발 (Determination of Oxygen Transfer Characteristics (α, β and R) in an Aeration Basin at a Conventional Activated Sludge Wastewater Treatment Plant)

  • 고광백;최미영
    • 대한토목학회논문집
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    • 제14권4호
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    • pp.989-997
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    • 1994
  • 본 연구에서는 활성슬러지 하수처리장 포기조내 산소전달 특성 즉, ${\alpha}$${\beta}$를 효율적으로 산정할 수 있는 측정 빛 추정방법을 개발하였다. 동일한 운영조건하에서 원통형 회분식 포기조 2 대를 제작 운영하여 상수와 포기조에서 채취한 혼합용액을 대상으로 동시에 unsteady state batch test를 수행하였고, 이와 동시에 호기성 미생물의 호흡으로 인한 용존산소 소모율도 추정하여 궁극적으로 ${\alpha}$${\beta}$를 산정하였다. 연구대상 하수처리장의 경우에 합성호흡에 의한 용존산소 소모율은 평균 약 $17.96mg/(l{\cdot}hr)$이었고, 내생호흡에 의한 용존산소 소모율은 평균 약 $12.29mg/(l{\cdot}hr)$이었다. 아울러 ${\alpha}$는 0.65~0.95의 범위이었고, ${\beta}$는 0.88~0.93의 범위이었다. 이 값들은 통상적인 ${\alpha}$${\beta}$의 범위이었고, 본 연구에서 개발된 측정 및 추정방법 또한 비교적 단순하고 용이하여 현장에서 산소전달 특성을 규명하는데 활용할 수 있으리라고 판단된다.

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계면활성제 탈착촉진법을 이용한 폴리클로네이티드 바이페닐(PCBs)과 페놀류(Phenols)에 의하여 오염된 지반의 정화방안 (Remediation Technique for PCBs-and Phenols-Contaminated Soils by Surfactant-Enhanced Desorption)

  • 박준범;윤현석;김준섭
    • 한국지반공학회논문집
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    • 제15권5호
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    • pp.241-257
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    • 1999
  • 유해 유기 오염물에 의한 지반 오염이 심각한 사회문제로 부각되고 있다. 지반 내로 유입된 소수성 유기 화합물은 대부분 난분해성이며, 일단 흙에 흡착되면 제거하기 어려워 오랜 기간에 걸쳐 지하수 오염원으로 작용하게 된다. 이러한 지반 오염의 심각성은 이미 인식되어 왔지만 이를 위한 적절한 정화 방법은 아직 제시되고 있지 않다. 본 논문에서는 유해 유기물 중 p-Cresol과 3,5-Dichlorobiphenyl에 대하여 계면활성제 용액을 이용한 정화 방법의 적용성을 실험을 통해 연구하였다. 중성 계면활성제, Triton X-100과 음이온성 계면활성제, SDS가 탈착용액으로 사용되었다. 먼저 흙과 유기화합물과의 흡착 특성을 파악하고, 계면활성제 용액을 이용한 회분식 탈착 실험과 연성벽체 투수기를 이용한 주상 실험을 실시하였다. 등온흡착실험에서 각 물질의 선형분배계수, $K_p와\; 옥탄올-물\; 분배계수,\; K_{ow}$는 대수 선형 관계식으로 나타났다. 3,5-Dichlorobiphenyl의 경우 회분식 실험에서 0.5 % 농도의 Triton X-100용액으로의 탈착량이 물에 의한 탈착량에 비하여 28배의 향상을 나타내었다. 지반 오염물질이 소수성이며, 난분해성이 클수록 계면활성제 용액을 이용한 지반정화 효율이 높은 것으로 나타났다.

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계면활성제를 이용한 원위치 토양세정 기법 적용을 위한 기초 특성 연구 (A Study on the Basic Characteristics of In-situ Soil Flushing Using Surfactant)

  • 최상일;소정현;조장환
    • 한국지하수토양환경학회지:지하수토양환경
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    • 제7권4호
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    • pp.87-91
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    • 2002
  • 유류로 오염된 부지에 토양세정기법을 적용하기 위하여 실험실 규모의 컬럼실험을 통하여 pilot규모 현장 적용을 위한 설계인자 및 최적 운전조건을 규명하고자 적정 세척제 종류와 농도, 배합비 및 세정용액 주입유량을 고찰하였다. 회분식실험 결과 $POE_{14}$와 SDS(1:1)를 1%로 적용한 혼합계면활성제의 효율이 가장 우수하였다. 그러나 예비실험 결과, 음이온계 계면활성제인 SDS는 생분해능 저해 경향이 다소 있는 것으로 나타나 같은 농도에서 효율이 거의 유사하며, 생분해능이 우수한 $POE_{5}$$POE_{14}$ 혼합계면활성제를 이용하여 실험하였다. 선정된 혼합계면활성제를 적용하여 디젤 오염토양 세척능력에 대하여 검토한 결과 세척제 농도 l%까지는 효율이 증가하다가 1% 이상의 농도에서는 다시 감소하는 경향을 나타내었다. 또한, 계면활성제 배합비를 1:1로 혼합하였을 경우 세척효율이 가장 우수하였다. 따라서 $POE_{5}$$POE_{14}$(1:1) l% 혼합계면활성제를 세척제로 선정하였다. 컬럼실험 결과, 주입 flux가 클수록 세정 제거된 총 유류의 양이 증가하였으며, 같은 pore velum히 세정용액 통과 시에는 flux가 작을수록 제거효율이 우수하였다.

Effects of Oxidation Reduction Potential and Organic Compounds on Anammox Reaction in Batch Cultures

  • Viet, Truong Nguyen;Behera, Shishir Kumar;Kim, Ji-Won;Park, Hung-Suck
    • Environmental Engineering Research
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    • 제13권4호
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    • pp.210-215
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    • 2008
  • The present study investigates the effect of oxidation-reduction potential (ORP) and organic compounds on specific anaerobic ammonium oxidation activity (SAA) using batch experiments. The batch tests were based on the measurement of nitrogen gas production. The relationship between ORP and dissolved oxygen (DO) concentration was found to be ORP (mV) = 160.38 + 68 log [$O_2$], where [$O_2$] is the DO concentration in mg/L. The linear relationship obtained between ORP and SAA ($R^2$ = 0.99) clearly demonstrated that ORP can be employed as an operational parameter in the Anammox process. At ORP value of -110 mV, the SAA was $0.272{\pm}0.03\;g\;N_2-N\;(g\;VSS)^{-1}\;d^{-1}$. The investigation also revealed inhibitory effect of glucose on the SAA while acetate concentration up to 640 mg COD/L (corresponding to 10 mM) had stimulating effect on the SAA. However, acetate concentration beyond 640 mg COD/L had inhibitory effect on the Anammox activity. The results indicated that nitrogen rich wastewaters containing low level organic matter could be better treated by Anammox microorganisms in real-world conditions after some acidification process.

Effect of 3,3',4',5-Tetrachlorosalicylanilide on Reduction of Excess Sludge and Nitrogen Removal in Biological Wastewater Treatment Process

  • Rho, Sang-Chul;Nam, Gil-Nam;Shin, Jee-Young;Jahng, Deok-Jin
    • Journal of Microbiology and Biotechnology
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    • 제17권7호
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    • pp.1183-1190
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    • 2007
  • A metabolic uncoupler, 3,3',4',5-tetrachlorosalicylanilide (TCS), was used to reduce excess sludge production in biological wastewater treatment processes. Batch experiments confirmed that 0.4 mg/l of TCS reduced the aerobic growth yield of activated sludge by over 60%. However, the growth yield remained virtually constant even at the increased concentrations of TCS when cultivations were carried out under the anoxic condition. Reduction of sludge production yield was confirmed in a laboratory-scale anoxic-oxic process operated for 6 months. However, it was found that ammonia oxidation efficiency was reduced by as much as 77% in the presence of 0.8 mg/l of TCS in the batch culture. Similar results were also obtained through batch inhibition tests with activated sludges and by bioluminescence assays using a recombinant Nitrosomonas europaea (pMJ217). Because of this inhibitory effect of TCS on nitrification, the TCS-fed continuous system failed to remove ammonia in the influent. When TCS feeding was stopped, the nitrification yield of the process was resumed. Therefore, it seems to be necessary to assess the nitrogen content of wastewater if TCS is used for reducing sludge generation.

수중의 구리 제거를 위한 질석흡착제의 표면개질 연구 (Modification of Vermiculite for Use as a Floating Adsorbent for Copper Removal)

  • 이상민;이태윤
    • 한국지반환경공학회 논문집
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    • 제17권11호
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    • pp.5-14
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    • 2016
  • 본 연구는 팽창질석에 글리세롤과 황산으로 코팅하여 $580^{\circ}C$에서 가열시킨 코팅질석(MEVs)을 사용해 수용액 상의 구리이온을 더 효과적으로 흡착제거 할 수 있는가를 평가하고자 하였다. 수용액 상의 구리이온의 제거양상을 살펴보기 위해 batch kinetic test와 batch sorption test가 실시되었다. 그 결과, 구리 제거속도($K_{obs}$, 1/hr)는 MEVs가 1g(25g/L)일 때 0.579, 2g(50g/L)일 때 0.878, 3g(75g/L)일 때 3.459, 4g(100g/L)일 때 6.578이었고, 초기pH는 3.26이었다. 농도에 따른 제거실험에서 구리 제거속도는 3mg/L일 때 1.96, 5mg/L일 때 1.375, 8mg/L일 때 1.25, 10mg/L일 때 1.04었고, 초기 pH는 각각 3.46, 3.26, 3.10, 2.96이었다. 초기 pH에 따른 구리의 제거속도는 pH 3~pH 5에서 0.263~0.525의 범위를 보였다. 이 결과는 초기구리농도와는 반비례하고 초기 pH와는 비례하는 양상을 보였다. Batch sorption test에서 Langmuir 모델의 최대 흡착용량($Q_{max}$)과 Linear, Freundlich 모델의 분배계수는 각각 0.761mg/g, 0.494L/g, 0.729L/g(1/n = 0.476)였다. 이 결과는 글리세롤 코팅질석이 여러 형태의 수용액에 존재하는 구리이온을 효과적으로 제거할 수 있다는 것을 보여준다.

ETA 및 암모니아 수용액에서 이온교환 모델링 (Ion Exchange Modeling in ETA and NH$_3$ Aqueous Solutions)

  • 안현경;김상대;이인형
    • 한국산학기술학회논문지
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    • 제4권3호
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    • pp.307-311
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    • 2003
  • 탈염기 혼합 이온교환 수지탑에서 양 ㆍ 음이온의 최적혼합비율을 결정하기 위해 실험을 수행하였다. 2, 3, 4, 5 성분 양ㆍ음이온 흡착은 많은 양이온 그리고 음이온의 선택도를 얻기 위하여 small-volume batch test로부터 실험 데이터를 얻기 위해 수행되었다. Quantitative run time은 반-실험적 질량 작용과 표면 착화 모델을 이용한 이온 교환 모델에 의해서 추정될 수 있었다. 탈염기 수지층의 음이온 교환수지에 대한 양이온 교환수지의 비율을 증가시킴으로써 더 길게 사용될 수 있다.

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ALC(Autoclaved Light-weight Concrete)를 이용한 생물학적 반응벽체에 관한 연구

  • 박근민;이재영;오병택;최상일
    • 한국지하수토양환경학회:학술대회논문집
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    • 한국지하수토양환경학회 2006년도 총회 및 춘계학술발표회
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    • pp.402-406
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    • 2006
  • The physical and chemical characteristics of ALC were analyzed and showed 2.2 of specific gravity and 9.05 of pH. The results of leaching tests with standard method for soil and waste indicated heavy metals(Cu, Cd, Pb, $Cr^{6+}$) were under maximum concentration level. The anaerobic digestion sludge was attached in the surface of ALC within 90 hours. As the results of batch test, pH of the ALC and Bio-ALC were decreased from initial pH of ALC to 8.7 and 7.8 respectively Also, the concentration of heavy metals was rapidly eliminated in the solution with the batch test. The result of column experiment indicates that the removal efficiency of ALC was showed 66% of T-P, 60% of T-N, and 67% of CODcr. Also, removal efficiency of Bio-ALC was slightly higher than that of ALC in T-N (64%) and CODcr (74%).

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다양한 유기성 폐자원을 적용한 바이오 수소 생성 연구 (Feasibility of batch anaerobic bio-hydrogen production from different organic wastes)

  • 황재훈;최정아;;전병훈
    • 신재생에너지
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    • 제5권4호
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    • pp.80-85
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    • 2009
  • The effects of various organic wastes on anaerobic fermentative hydrogen production were studied using enriched mixed microflora in batch tests. Rotten fruit, corn powder and organic wastewater enriched with sulfate (up to 1,000 mg/L) were used for experiments. Maximum hydrogen production (547.1 mL) was observed from rotten apple with initial substrate concentration of 132.2 g COD/L. The experimental result on sulfate enriched organic wastewater indicated that hydrogen production is not adversely influenced by relatively high sulfate concentration. Residual sulfate content remained at 96-98 % after 75 hours of reaction, which showed that no major sulfate reduction was occurred at pH 5.3-5.5 in the reactor. The volatile fatty acid (VFA) fractions produced during the reaction was in the order of butyrate > acetate > propionate in all experiments. The results of this study would be useful for controlling the conditions on fermentative hydrogen production using different feedstocks.

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