Journal of the Korean Society for Marine Environment & Energy
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v.6
no.3
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pp.45-53
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2003
Discharging untreated bilge to the ocean is a cause of marine pollution. In general, bilge water contains free and/or emulsified forms of oil. Free form of oil can easily be separated by gravimetric flotation and/or proper filtration processes. However, those simple physicochemical processes could not separate emulsified oil without adding proper chemicals. Electrolytic flotation is one of promising technologies able to fulfill the effluent standard requirement, which is below 15 ppm of oil content. In this research, Electrochemical process consisting of electrochemical flotation basin was studied for the treatment of emulsified oil. In order to estimate, the effectiveness of oil separation equipment influent concentration of oil and HRT(Hydraulic retention time) were considered. Also, lab-scale electrochemical process was designed and operated in the condition of various HRT, current density, and electrode gap. Through the research, following results were obtained. From the experiment of bench scale electrochemical treatment process, it was demonstrated that the emulsified oil was treated effectively and the removal efficiency of emulsified oil from wastewater was increased with HRT and current density.
Proceedings of the Korean Vacuum Society Conference
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2016.02a
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pp.251-251
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2016
For several decades, industrial processes consume a huge amount of raw water for various objects that consequently results in the generation of large amounts of wastewater. Wastewaters are consisting of complex mixture of different inorganic and organic compounds and some of them can be toxic, hazardous and hard to degrade. These effluents are mainly treated by conventional technologies such are aerobic and anaerobic treatment and chemical coagulation. But, these processes are not suitable for eliminating all hazardous chemical compounds form wastewater and generate a large amount of toxic sludge. Therefore, other processes have been studied and applied together with these techniques to enhance purification results. These include photocatalysis, absorption, advanced oxidation processes, and ozonation, but also have their own drawbacks. In recent years, electrochemical techniques have received attention as wastewater treatment process that could be show higher purification results. Among them, boron doped diamond (BDD) attract attention as electrochemical electrode due to good chemical and electrochemical stability, long lifetime and wide potential window that necessary properties for anode electrode. So, there are many researches about high quality BDD on Nb, Ta, W and Si substrates, but, their application in effluents treatment is not suitable due to high cost of metal and low conductivity of Si. To solve these problems, Ti has been candidate as substrate in consideration of cost and property. But there are adhesion issues that must be overcome to apply Ti as BDD substrate. Al, Cu, Ti and Nb thin films were deposited on Ti substrate to improve adhesion between substrate and BDD thin film. In this paper, BDD films were deposited by hot filament chemical vapor deposition (HF-CVD) method. Prior to deposition, cleaning processes were conducted in acetone, ethanol, and isopropyl alcohol (IPA) using sonification machine for 7 min, respectively. And metal layer with the thickness of 200 nm were deposited by DC magnetron sputtering (DCMS). To analyze microstructure X-ray diffraction (XRD, Bruker gads) and field emission scanning electron microscopy (FE-SEM, Hitachi) were used. It is confirmed that metal layer was effective to adhesion property and improved electrode property. Electrochemical measurements were carried out in a three electrode electrochemical cell containing a 0.5 % H2SO4 in deionized water. As a result, it is confirmed that metal inter layer heavily effect on BDD property by improving adhesion property due to suppressing formation of titanium carbide.
Seo, Won-Hak;Jeon, Sun-Ae;Kim, Ji-Hyun;Lee, Tae-Ho;Sang, Byoung-In
Journal of Korean Society of Environmental Engineers
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v.28
no.11
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pp.1162-1167
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2006
The discharge of ballast water from the marine vessel without proper treatment causes the ecological disruption. Therefore, International Marine Organization(IMO) has the plan to force the proper treatment of ballast water before its discharge to open sea. To satisfy the IMO's criteria, several processes such as filtration, UV irradiation, and ozonation etc., were introduced. Since the disinfection of ballast water should be conducted within very short hydrolic retention time, electrochemical treatment can be a promissing process. The DSA(dimensional stable anode) electrode for the electrochemical treatment was prepared by thermal deposition method. The disinfection rate of microorganisms increased with the increasing current density and reaction time under low pH condition. The morphology of sterilized microorganisms was shown by SEM and Microscopy.
KIM, Seo-Han;KIM, Shin;KIM, Tae-Hun;SONG, Pung-Keun
Proceedings of the Korean Institute of Surface Engineering Conference
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2017.05a
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pp.69-69
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2017
For several decades, industrial processes consume a huge amount of raw water for various objects that consequently results in the generation of large amounts of wastewater. There effluents are mainly treated by conventional technologies such are aerobic, anaerobic treatment and chemical coagulation. But, there processes are not suitable for eliminating all hazardous chemical compounds form wastewater and generate a large amount of toxic sludge. Therefore, other processes have been studied and applied together with these techniques to enhance purification results. These techniques include photocatalysis, absorption, advanced oxidation processes, and ozonation, but also have their own drawbacks. In recent years, electrochemical techniques have received attention as wastewater treatment process that show higher purification results and low toxic sludge. There are many kinds of electrode materials for electrochemical process, among them, boron doped diamond (BDD) attracts attention due to good chemical and electrochemical stability, long lifetime and wide potential window that necessary properties for anode electrode. So, there are many researches about high quality BDD, among them, researches are focused BDD on Si substrate. But, Si substrate is hard to apply electrode application due to the brittleness and low life time. And other substrates are also not suitable for wastewater treatment electrode due to high cost. To solve these problems, Ti has been candidate as substrate in consideration of cost and properties. But there are critical issues about adhesion that must be overcome to apply Ti as substrate. In this study, to overcome this problem, TiN interlayer is introduced between BDD and Ti substrate. TiN has higher electrical and thermal conductivity, melting point, and similar crystalline structure with diamond. The TiN interlayer was deposited by reactive DC magnetron sputtering (DCMS) with thickness of 50 nm, $1{\mu}m$. The microstructure of BDD films with TiN interlayer were estimated by FE-SEM and XRD. There are no significant differences in surface grain size despite of various interlayer. In wastewater treatment results, the BDD electrode with TiN (50nm) showed the highest electrolysis speed at livestock wastewater treatment experiments. It is thought to be that TiN with thickness of 50 nm successfully suppressed formation of TiC that harmful to adhesion. And TiN with thickness of $1{\mu}m$ cannot suppress TiC formation.
Treatment efficiency research was performed using Fenton process and the electrochemical process in the presence of ferrous ion and hydrogen peroxide for the industrial wastewater including 1,4-Dioxane produced during polymerization of polyester. The Fenton process and the electrochemical Iron Redox Reaction (IRR) process were applied for this research to use hydroxyl radical as the powerful oxidant which is continuously produced during the redox reaction with iron ion and hydrogen peroxide. The results of $COD_{Cr}$ and the concentration of 1,4-Dioxane were compared with time interval during the both processes. The rapid removal efficiency was obtained for Fenton process whereas the slow removal efficiency was occurred for the electrochemical IRR process. The removal efficiency of $COD_{Cr}$ for 310 minutes was 84% in the electrochemical IRR process with 1,000 mg/L of iron ion concentration, whereas it was 91% with 2,000 mg/L of iron ion concentration. The lap time to remove all of 1,4-Dioxane, 330 mg/L in the wastewater took 150 minutes with 1,000 mg/L of iron ion concentration, however it took 120 minutes with 2,000 mg/L of iron ion concentration in the electrochemical IRR process.
In this study, novel pore-filled anion-exchange membranes (PFAEMs) with low electrical resistance, high permselectivity, and low water-splitting flux property under a concentration polarization condition have been developed for the enhancement in the efficiency of electrochemical water treatment processes. The base membranes have been prepared by filling a copolymer containing quaternary ammonium groups with an excellent ion-exchange capability into a porous polyolefin substrate, showing a high performance superior to that of a commercial membrane. In addition, it was confirmed that the electrochemical membrane performances are preserved while the water-splitting flux is effectively controlled by coating an imidazolium polymer onto the surface of the base membrane. The prepared PFAEMs revealed remarkably low electrical resistances of about 1/6~1/8 compared to those of a commercial membrane, and simultaneously low water-splitting flux comparable with that of cation-exchange membranes under a concentration polarization condition.
DSA (Dimensionally Stable Anode) electrodes are physically, thermally and electrochemically stable and are mainly Ti electrodes coated by Ru, Ir and Ta. DSA electrodes have been used in many industrial fields such as chlor-alkali, electrochemical water treatment, water electrolysis, etc. This review paper summarizes the study on the applications using DSA electrodes published in the recent 5 years. It suggests that the researches are intensively required on effective screening of electrodes materials, optimal designing of electrode structures and economical manufacturing of large area electrodes. It is expected that these studies will contribute to the further research and development on advanced DSA electrodes. In addition, the enhancement of DSA electrodes significantly leads to expand the type of the application using electrochemical processes in industry.
The feasibility study for the application of the removal and mineralization of Rhodamine B (RhB) was performed in a batch electrochemical reactor. The electro/UV process was consisted of DSA (dimensionally stable anode) electrode and UV-C or ozone lamp. The experimental results showed that RhB removal by the ozone lamp was higher than that of the UV-C lamp. Optimum current of the electro/UV process was 1 A. The electrochemical, UV and electro/UV process could completely degrade RhB, while a prolonged treatment was necessary to reach a high level RhB mineralization. It was observed that RhB removal in electro/UV process is similar to the sum of the UV and electrolytic decolorization. However, it was found that the COD of RhB could be degraded more efficiently by the electro/UV process (90.2 %) than the sum of the two individual oxidation processes [UV (19.7%) and electrolytic process (50.8%)]. A synergetic effect was demonstrated between the UV and electrolysis.
Hussain, Mujtaba;Mahtab, Mohd Salim;Farooqi, Izharul Haq
Advances in environmental research
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v.9
no.3
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pp.191-214
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2020
The rise in population and industrialization accounts for the generation of a huge amount of wastewaters. The treatment of this wastewater is obligatory to safeguard the environment and various life forms. Conventional methods for high strength wastewater treatment coming out to be ineffective. Advanced oxidation processes (AOPs) for such wastewater treatment proved to be very effective particularly for the removal of various refractory compounds present in the wastewater. Ozone based AOPs with its high oxidizing power and excellent disinfectant properties is considered to be an attractive choice for the elimination of a large spectrum of refractory compounds. Furthermore, it enhances the biodegradability of wastewaters after treatment which favors subsequent biological treatments. In this review, a detailed overview of the AOPs (like the Fenton process, photocatalysis, Electrochemical oxidation, wet air oxidation, and Supercritical water oxidation process) has been discussed explicitly focusing on ozone-based AOPs (like O3, O3/H2O2, O3/UV, Ozone/Activated carbon process, Ozone/Ultrasound process, O3/UV/H2O2 process). This review also comprises the involved mechanisms and applications of various ozone-based AOPs for effective municipal/industrial wastewaters and landfill leachate treatment. Process limitations and rough economical analysis were also introduced. The conclusive remarks with future research directions also underlined. It was found that ozonation in combination with other effective AOPs and biological methods enhances treatment efficacies. This review will serve as a reference document for the researchers working in the AOPs field particularly focusing on ozone-based AOPs for wastewater treatment and management systems.
Volatile organic compounds(VOCs) are toxic carcinogenic compounds found in wastewater. VOCs require rapid removal because they are easily volatilized during wastewater treatment. Electrochemical advanced oxidation processes(EAOPs) are considered efficient for VOC removal, based on their fast and versatile anodic electrochemical oxidation of pollutants. Many studies have reported the efficiency of removal of various types of pollutants using different anodes, but few studies have examined volatilization of VOCs during EAOPs. This study examined the removal efficiency for VOCs (chloroform, benzene, trichloroethylene and toluene) by oxidization and volatilization under a static stirred, aerated condition and an EAOP to compare the volatility of each compound. The removal efficiency of the optimum anode was determined by comparing the smallest volatilization ratio and the largest oxidization ratio for four different dimensionally stable anodes(DSA): Pt/Ti, $IrO_2/Ti$, $IrO_2/Ti$, and $IrO_2-Ru-Pd/Ti$. EAOP was operated under same current density ($25mA/cm^2$) and electrolyte concentration (0.05 M, as NaCl). The high volatility of the VOCs resulted in removal of more than 90% within 30 min under aerated conditions. For EAOP, the $IrO_2-Ru/Ti$ anode exhibited the highest VOC removal efficiency, at over 98% in 1 h, and the lowest VOC volatilization (less than 5%). Chloroform was the most recalcitrant VOC due to its high volatility and chemical stability, but it was oxidized 99.2% by $IrO_2-Ru/Ti$, 90.2% by $IrO_2-Ru-Pd/Ti$, 78% by $IrO_2/Ti$, and 75.4% by Pt/Ti anodes The oxidation and volatilization ratios of the VOCs indicate that the $IrO_2-Ru/Ti$ anode has superior electrochemical properties for VOC treatment due to its rapid oxidation process and its prevention of bubbling and volatilization of VOCs.
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[게시일 2004년 10월 1일]
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