• Journal of Applied Biological Chemistry
• /
• 제57권1호
• /
• pp.65-72
• /
• 2014

바이오차는 바이오매스의 열분해를 통해 생산되는 물질로써 최근 토양 내 탄소격리, 토양질 개선, 환경 중 오염물질의 정화 등에 우수한 효과가 있는 것으로 보고되고 있다. 본 연구에서는 외래 유해 식물인 가시박을 $300^{\circ}C$ 및 $700^{\circ}C$에서 열분해하여 바이오차를 생산하였으며, 생산된 바이오차에 대한 물리 화학적 특성평가 및 수용액 중 항생물질의 흡착제거연구를 실시하였다. 연구결과 열분해 온도가 증가함에 따라 생산된 가시박 바이오차의 pH, EC, 회분, 고정탄소함량은 증가하였으며, 수득률, 휘발분함량, 작용기는 감소하였다. 특히, H/C atomic ratio의 경우 바이오차의 방향성, O/C atomic ratio의 경우 극성과 관련된 인자로서 고온 열분해 시 바이오차의 방향성 구조의 형성이 촉진되었고, 반대로 극성작용기들이 제거되면서 극성은 감소하는 것으로 나타났다. 또한 고온에 의한 가시박 바이오매스의 인장 강도 감소로 인해 생산된 바이오차의 입자크기는 감소하였다. 수용액 중 항생물질 제거효율은 바이오차 생산 온도가 상승함에 따라 증가하였는데, BM, BC300 및 BC700의 항생물질 초기농도 대비 TC의 제거효율은 각각 38, 95, 99%, SMZ의 제거효율은 각각 6, 7, 35%인 것으로 나타나 TC에 대한 제거효율이 상대적으로 높았다. 가시박 바이오차에 의한 수용액 중 항생물질의 제거는 바이오차와 항생물질이 함유한 방향성 구조 간에 발생하는 ${\pi}-{\pi}$ EDA 작용에 의한 흡착제거기작에 기인한 것으로 판단되었다. 본 연구결과 바이오차는 여러 유기오염물질의 제거에 광범위하게 적용할 수 있을 것으로 판단된다. 이외에도 여러 가지 바이오매스, 다양한 열분해 온도조건 및 화학적 활성화를 통해 생산되는 바이오차의 특성평가와 실제 적용에 관한 연구가 필요하며, 오염물질의 제거와 동시에 토양 적용을 통한 탄소격리, 토양질 개선 등에 관한 연구도 이루어져야 할 것으로 판단된다.

• 자원환경지질
• /
• 제46권1호
• /
• pp.11-19
• /
• 2013

대화광상은 경기육괴의 편마암류와 화강암류에 발달한 열극을 충진 발달한 함 Mo-W 열수 맥상 광상이다. 대화광상의 몰리브덴-텅스텐 광화작용과 관련된 주요 수반광물인 석영에서 관찰되는 유체포유물은 상온 ($20^{\circ}C$) 에서의 상(phase) 관계와 냉각 및 가열 실험을 통해 측정된 균일화 온도와 상변화를 기초로 하여 3가지 주요 유형 (Type I, 액상이 우세한 $H_2O$-NaCl 유형; Type II, 기상이 우세한 $H_2O$-NaCl 유형; Type III; $CO_2-H_2O$-NaCl 유형) 으로 분류된다. 또한, 함 $CO_2$ Type III 유체포유물은 $CO_2$ 균일화 및 최종 균일화 특성을 바탕으로 4가지 유형 (IIIa, IIIb, IIIc, IIId)으로 세분된다. 대화광상 Type I 유체포유물의 균일화 온도는 약 $374^{\circ}C{\sim}161^{\circ}C$로 넓은 범위를 보여주며, 염농도 역시 약 13.6~0.5 equiv. wt. % NaCl의 넓은 조성 범위를 보인다. Type III 유체포유물 냉각 실험 시 측정된 $CO_2$ 상의 용융 온도는 $-57.4{\sim}-56.6^{\circ}C$이며, $CO_2$ 균일화 온도는 $29.0{\sim}30.8^{\circ}C$이다. 또한 $CO_2$ clathrate 용융 온도는 $7.3{\sim}9.5^{\circ}C$로 염농도는 5.2~1.0 equiv. wt. % NaCl이고, 최종 균일화 온도는 $303^{\circ}C{\sim}251^{\circ}C$로 비교적 좁은 범위로 확인되었다. $CO_2-H_2O$-NaCl계 (Type III) 유체포유물의 경우 온도가 감소함에 따라 염농도 역시 감소하는데, 이는 높은 염농도를 가진 $H_2O$-NaCl계 유체와 낮은 염농도를 가진 $CO_2-H_2O$-NaCl계 유체의 불혼화에 의해 열수의 진화가 이루어졌음을 의미한다. Type I 유체포유물은 온도 감소와 염농도 사이의 뚜렷한 변화가 인지되지 않았다. 따라서, 대화 열수계의 함 몰리브덴-중석 광화작용은 $400^{\circ}C$, 5.2 equiv. wt.% NaCl의 염농도를 가진 광화유체로부터 시작되어, 약 $350^{\circ}C$ 부근에서 유체의 불혼화 용융에 의해 진행되었다. 이후 대화 열수계에 유입된 상대적으로 낮은 온도와 염농도를 갖는 유체 (천수 또는 상대적으로 높은 물/암석 비를 갖는 열수유체) 의 혼입 작용에 의해 후기 천금속 광화작용이 야기되었다.

• 자원리싸이클링
• /
• 제32권1호
• /
• pp.50-59
• /
• 2023

전기로에서 고철(Scrap)의 용해과정에서 발생되는 분진량은 고철장입량의 약1.5%정도이며, 주로 백필터(Bag Filter)에서 포집된다. 전기로 제강분진의 주요한 구성원소인 아연(Zn)과 철(Fe)중에서 아연성분은, 제강분진에 탄소계의 환원재(코크스, 무연탄)와 석회석(C/S제어)을 첨가하여 Pellet형태로 가공한 후에 반응로(Rotary Kiln 또는 RHF)에 장입하여 환원, 휘발, 재산화의 단계적인 세부반응을 거쳐서, 60wt%Zn을 함유한 조산화아연(Crude Zinc Oxide)으로 회수된다. 한편 제강분진 중의 철(Fe)성분은, Fe-Base의 Clinker(2차부산물)라고 하는 고형물의 형태로 반응기로부터 배출된다. 기존의 Fe-Clinker의 처리방법은, 각국의 상황에 따라서 다양한 방안들이 시행되고 있는데, 대표적인 처리방법으로는 매립, 재활용(로반재, 콘크리트용 골재, 시멘트제조용 Fe-Source), 그 외에 다양한 처리방법들이 있다. 이들 방법들 중에서 매립의 경우는, 침출수에 의한 환경오염, 고가의 매립비용, Fe자원의 낭비 등의 이유로, 결코 바람직한 처리방법이라고 할 수는 없다. 그러나 Fe-Clinker중의 Fe성분을 전기로를 이용하여 직접적으로 재활용하는 방법에 대한 연구결과는 거의 찾아볼 수 없었다. 따라서 본 연구에서는 Fe-Clinker중의 Fe성분을 보다 적극적으로 회수하기 위한 방법으로서, 먼저 Fe-Clinker를 분쇄하고 이어서 비중선별과 자력선별을 순차적으로 실시하여, Fe-성분이 농축된 조분(Coarse particle, >약10㎛)과 슬래그성분을 주로 함유한 미분(Fine particle, <약10㎛)으로 분리하였다. 이렇게 분리한 조분에 탄소계 환원제(코크스, 무연탄)와 점결재(전분)를 첨가하여 단광 Clinker를 제조하여, 전기로에 고철을 장입할 때에 소량(1~3wt%)의 단광Clinker를 함께 장입하여, 단광Clinker의 첨가재(가탄재, Fe-Source, 발열재 등으로서의 역할)로서의 사용가능성을 조사하였다. 그 결과, 비록 소량이지만, 전력원단위와 생산수율이 다소 향상되는 효과를 나타내었으며, 용융금속에 대한 가탄효과도 확인할 수 있었다.

• 한국대기환경학회지
• /
• 제31권4호
• /
• pp.330-344
• /
• 2015

Semi-continuous measurements of $PM_{2.5}$ mass, organic and elemental carbon were made for the period of January to October 2014, at six national air monitoring stations in Korea. OC and EC concentrations showed a clear seasonal variation with the highest in winter (January) and the lowest in summer (August). In winter, the high carbonaceous concentrations were likely influenced by increased fuel combustion from residential heating. OC and EC concentrations varied by monitoring stations with 5.9 and $1.7{\mu}g/m^3$ in Joongbu area, 4.2 and $1.2{\mu}g/m^3$ in Honam area, 4.0 and $1.3{\mu}g/m^3$ in Yeongnam area, 3.7 and $1.6{\mu}g/m^3$ in Seoul Metropolitan area, 3.0 and $0.8{\mu}g/m^3$ in Jeju Island, 2.9 and $0.7{\mu}g/m^3$ in Baengnyeong Island respectively. The concentrations of OC and EC comprised 9.6~ 15.5% and 2.4~ 4.7% of $PM_{2.5}$. Urban Joongbu area located adjacent to the intersection of several main roads showed the highest carbon concentration among six national air monitoring station. On the other hand, background Baengnyeong Island showed the lowest carbon concentration and the highest OC/EC ratio (4.5). During the haze episode, OC and EC were enhanced with increase in $PM_{2.5}$ about 1.3~ 3 and 1.3~ 4.0 times respectively. The concentrations of OC, EC in the Asian dust case are about 1~ 2.4 times greater than in the nondust case. The origins of air mass pathways arriving at Seoul, using the backward trajectory analysis, can be mostly classified into 6 groups (Sector I Northern Korea including the sea of Okhotsk, Sector II Northern China including Mongolia, Sector III Southern China, Sector IV South Pacific area, Sector V Japan, Sector VI Southern Korea area). When an air mass originating from northern China and Mongolia, the OC concentrations were the most elevated, with a higher OC/EC ratio (2.4~ 3.3), and accounting for 17% of $PM_{2.5}$ mass on average.