• 한국표면공학회:학술대회논문집
• /
• 한국표면공학회 2018년도 춘계학술대회 논문집
• /
• pp.141-141
• /
• 2018

Copper is one of the most abundant metals on earth. Its oxide (CuO) is an intrinsically p-type metal-oxide semiconductor with a bandgap ($E_g$) of 1.2-2.0 eV 1. Copper oxide nanomaterials are considered as promising materials for a wide range of applications e.g., lithium ion batteries, dye-sensitized solar cells, photocatalytic hydrogen production, photodetectors, and biogas sensors 2-7. Recently, high-density and uniform CuO nanostructures have been grown on Cu foils in alkaline solutions 3. In 2011, T. Soejima et al. proposed a facile process for the oxidation synthesis of CuO nanobelt arrays using $NH_3-H_2O_2$ aqueous solution 8. In 2017, G. Kaur et al. synthesized CuO nanostructures by treating Cu foils in $NH_4OH$ at room temperature for different treatment times 9. The surface treatment of Cu in alkaline aqueous solutions is a potential method for the mass fabrication of CuO nanostructures with high uniformity and density. It is interesting to compare the gas sensing properties among CuO nanomaterials synthesized by this approach and by others. Nevertheless, none of above studies investigated the gas sensing properties of as-synthesized CuO nanomaterials. In this study, CuO nanowalls versus nanoparticles were synthesized via the oxidation process of Cu foil in NH4OH solution at $50-70^{\circ}C$. The gas sensing properties of the as-prepared CuO nanoplates were examined with $C_2H_5OH$, $CH_3COCH_3$, and $NH_3$ at $200-360^{\circ}C$.

• 에너지공학
• /
• 제24권4호
• /
• pp.11-17
• /
• 2015

본 연구에서는 음식물류 폐기물 폐수(이하, 음폐수)를 이용하여 혐기성발효 시 부산물로 생성되는 메탄가스의 생산효율을 높이고자 산발효 전처리를 수행하였으며 전처리된 음폐수를 이용하여 BMP 실험을 통해 메탄생산량 증대를 위한 산발효 최적조건을 확인하고자 하였다. 산발효된 음폐수를 이용하여 BMP 실험을 진행한 결과 HRT 3일 조건에서 0.220 L/g VS의 가장 높은 메탄생산량을 확인하였으며, 초기 pH별 BMP실험에서는 pH 6에서 19,920 mg/L로 가장 높은 VFA와 Acetic acid/TVFA(76.2%)를 보였다. 이때 메탄생산은 약 10일 이내로 대부분 생산되어 일반적인 메탄발효(30일 이내)에 비해 약 1/3수준으로 단축됨을 확인하였다. 메탄생성량은 0.294 L/g VS로 대조군 대비 약 1.3배 높은 효율을 나타내었다.

• Bulletin of the Korean Chemical Society
• /
• 제34권11호
• /
• pp.3387-3390
• /
• 2013

Catalytic gasification of mandarin waste residue was carried out using direct and indirect catalyst-contact methods for the first time. In the indirect method, non-catalytic reaction in a reactor was followed by catalytic upgrading of vapor product in another reactor. Two different catalysts, $Ni/{\gamma}-Al_2O_3$ and $Ni/CeO_2-ZrO_2$, were employed. $CeO_2-ZrO_2$ support was prepared using hydrothermal synthesis in supercritical water. The catalysts were characterized by $H_2$-temperature programmed reduction and Brunauer-Emmett-Teller analyses. Under the condition of equivalent ratio (ER) = 0, the indirect catalyst-contact method led to a higher gas yield than the direct method. Under ER = 0.2, the yield of biogas obtained over $Ni/CeO_2-ZrO_2$ was higher than that obtained over $Ni/{\gamma}-Al_2O_3$. Also, the coke formation of $Ni/CeO_2-ZrO_2$ was lower than that of $Ni/{\gamma}-Al_2O_3$. Such results were attributed to the higher reducibility and better lattice oxygen mobility of $Ni/CeO_2-ZrO_2$, which were advantageous for partial oxidation reaction.

• 멤브레인
• /
• 제20권4호
• /
• pp.267-277
• /
• 2010

가스분리막을 이용한 분리공정은 기존의 분리공정을 대체할 공정으로서 수십 년간 발전이 되어 왔다. 특히 분리막 공정은 가스분리에 있어서 기존공정에 비해서 에너지 소모가 적고 설치에 필요한 공간이 간소하며, 스케일업이 간단한 장점이 있다. 최근에는 기체분리막 공정은 질소발생장치, 수소발생장치, 막제습기, 선박이나 항공기용 불활성기체충진장치, 천연가스 정제, 바이오가스 정제, 연료전지분야에서 널리 사용이 되고 있으며, 향후에는 이산화탄소의 분리에도 강력한 대체공정으로 사용이 될 수 있다. 이러한 가스분리막 공정을 좀 더 널리 보급하기 위해서는 로베슨 플롯의 한계를 넘어설 수 있는 새로운 소재의 개발이 절실하며, 이러한 한계를 돌파하기 위하여 많은 연구자와 회사들이 카도그룹이나 스피로 구조를 가지는 고분자나 PIMs 같은 소재의 개발에 박차를 가하고 있다.

• 한국미생물·생명공학회지
• /
• 제38권4호
• /
• pp.362-372
• /
• 2010

다양한 하 폐수 처리공정 중 혐기성 소화공정은 이산화탄소 배출을 감소시키고 생성되는 메탄을 에너지로서 사용할 수 있는 장점을 가지고 있다. 본 논문에서는 이러한 혐기성 소화공정의 문제점과 보완점에 대해 살펴보았다. 가수분해과정은 혐기성 소화과정 중 율속단계에 해당하여 소화공정과정을 촉진시키고 바이오가스의 생산을 증가시키기 위하여 다양한 전처리 방법이 개발되어왔다. 현재 혐기성 소화공정을 위한 전처리 방법 중 열처리 방법, 초음파 처리, 기계적 처리방법, 화학적 처리방법 등이 상업적으로 이용되고 있으며, 이들 공정은 슬러지 플록 또는 세포의 파괴를 통해 세포분획물이 생물학적으로 분해될 수 있는 형태로 전환시키는 것을 목적으로 한다. 이러한 과정들 모두는 특정 상황에 따른 장점과 단점을 모두 지니고 있으므로 각 공정과정에 대한 이해와 이를 통한 적용을 통해 특정 슬러지에 적합한 최적의 전처리 공정을 도출해 낼 필요가 있다. 또한 혐기성 소화공정의 효율증대와 경제성 확대를 위한 혐기성 소화공정 개발이 필요하다고 할 수 있다.

• Journal of Microbiology and Biotechnology
• /
• 제23권2호
• /
• pp.189-194
• /
• 2013

In a study of hydrogen-producing bacteria, strain T4384 was isolated from rice field samples in the Republic of Korea. The isolate was identified as Enterobacter sp. T4384 by phylogenetic analysis of 16S rRNA and rpoB gene sequences. Enterobacter sp. T4384 grew at a temperature range of $10-45^{\circ}C$ and at an initial pH range of 4.5-9.5. Strain T4384 produced hydrogen at 0-6% NaCl by using glucose, fructose, and mannose. In serum bottle cultures using a complete medium, Enterobacter sp. T4384 produced 1,098 ml/l $H_2$, 4.0 g/l ethanol, and 1.0 g/l acetic acid. In a pH-regulated jar fermenter culture with the biogas removed, 2,202 ml/l $H_2$, 6.2 g/l ethanol, and 1.0 g/l acetic acid were produced, and the lag-phase time was 4.8 h. Strain T4384 metabolized the hydrolysate of organic waste for the production of hydrogen and volatile fatty acid. The strain T4384 produced 947 ml/l $H_2$, 3.2 g/l ethanol, and 0.2 g/l acetic acid from 6% (w/v) food waste hydrolysate; 738 ml/l $H_2$, 4.2 g/l ethanol, and 0.8 g/l acetic acid from Miscanthus sinensis hydrolysate; and 805 ml/l $H_2$, 5.0 g/l ethanol, and 0.7 g/l acetic acid from Sorghum bicolor hydrolysate.

• Journal of Microbiology and Biotechnology
• /
• 제23권2호
• /
• pp.137-143
• /
• 2013

The diversity and distribution of methanogenic archaea in a four-compartment anaerobic baffled reactor (ABR) treating sugar refinery wastewater were investigated by polymerase chain reaction-denaturing gradient gel electrophoresis (PCR-DGGE). At an organic loading rate of 5.33 kg $COD/m^3{\cdot}day$, the ABR could perform steadily with the mean chemical oxygen demand (COD) removal of 94.8% and the specific $CH_4$ yield of 0.21 l/g $COD_{removed}$. The $CH_4$ content in the biogas was increased along the compartments, whereas the percentage of $H_2$ was decreased, indicating the distribution characteristics of the methanogens occurred longitudinally down the ABR. A high phylogenetic and ecological diversity of methanogens was found in the ABR, and all the detected methanogens were classified into six groups, including Methanomicrobiales, Methanosarcinales, Methanobacteriales, Crenarchaeota, Arc I, and Unidentified. Among the methanogenic population, the acid-tolerant hydrogenotrophic methanogens including Methanoregula and Methanosphaerula dominated the first two compartments. In the last two compartments, the dominant methanogenic population was Methanosaeta, which was the major acetate oxidizer under methanogenic conditions and could promote the formation of granular sludge. The distribution of the hydrogenotrophic (acid-tolerant) and acetotrophic methanogens in sequence along the compartments allowed the ABR to perform more efficiently and steadily.

• 대한환경공학회지
• /
• 제35권8호
• /
• pp.571-578
• /
• 2013

본 연구에서는 음폐수를 이용 낮은 유기물 부하율에서 소화조 내부 pH 조절 유무에 따른 소화조 운전의 바이오가스 발생량 및 미생물 군집도 변화에 대한 비교 분석했다. 그 결과, 내부 pH를 조절하지 않은 반응조는 pH, Free ammonia, Volatile fatty acid의 증가에 의한 반응조 안정성이 떨어짐에도 불구하고 내부 pH 조절 반응조와 비슷한 바이오가스 전환율을 보였다. 이는 미생물 군집도 분석 결과에 따르면 외부환경에 대한 내성이 강한 Methanosarcina sp.의 우점에 의해 반응조의 안정성을 유지할 수 있었던 것으로 나타났다.

• 대한환경공학회지
• /
• 제35권8호
• /
• pp.586-591
• /
• 2013

정제 질소가스 생산용 기체 분리막을 매립가스의 $CH_4$ 순도를 높이는데 활용하기 위한 연구를 수행하였다. 1단과 2단 분리막 모듈의 면적비는 1:6인 경우가 $CH_4$ 회수를 위해서 적절하였다. 분리막 장치 설치 후 총 249회에 걸쳐 실험을 하였으며, 투과율은 평균 $CH_4$ 28.4%, $CO_2$ 94.3%로서, 매립가스로부터 $CH_4$를 회수하는데 $N_2$ 분리막의 사용 가능성을 확인할 수 있었다. 다만, $N_2$ 투과율 역시 16.5%에 불과하였으며, 이에 따라 최종 정제된 LFG의 농도는 $CH_4$ 69.7%, $CO_2$ 4.3%, $N_2$ 26.0%이었다. 따라서 $CH_4$의 순도를 높이기 위해서는 매립장내 외기유입 억제를 통해 $N_2$ 농도를 적어도 2.0% 이내로 제한할 필요가 있었다.

• Environmental Engineering Research
• /
• 제24권4호
• /
• pp.662-669
• /
• 2019

Anaerobic digestion is a popular sewage sludge (Ss) treatment method as it provides significant pollution control and energy recovery. However, the low C/N ratio and poor biodegradability of Ss necessitate pretreatment methods that improve solubilization under anaerobic conditions in addition to anaerobic co-digestion with other substrates to improve the process efficiency. In this study, three pretreatment methods, namely microwave irradiation, ultrasonication, and heat treatment, were investigated, and the corresponding improvement in methane production was assessed. Additionally, the simplex centroid design method was utilized to determine the optimum mixture ratio of food waste (Fw), livestock manure (Lm), and Ss for maximum methane yield. Microwave irradiation at 700 W for 6 min yielded the highest biodegradability (62.0%), solubilization efficiency (59.7%), and methane production (329 mL/g VS). The optimum mixture ratio following pretreatment was 61.3% pretreated Ss, 28.6% Fw, and 10.1% Lm. The optimum mixture ratio without pretreatment was 33.6% un-pretreated Ss, 46.0% Fw, and 20.4% Lm. These results indicate that the choice of pretreatment method plays an important role in efficient anaerobic digestion and can be applied in operational plants to enhance methane production. Co-digestion of Ss with Fw and Lm was also beneficial.