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탄화수소 흡착 컬럼의 전산모사 특성 (Computational Simulation of Hydrocarbon Adsorption in a Packed Column)

  • 유경선;이수정;김지은
    • 한국산학기술학회논문지
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    • 제21권3호
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    • pp.10-16
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    • 2020
  • 세탁시설에서 배출되는 탄화수소의 흡착제거 특성을 고찰하기 위하여 흡착 컬럼의 전산모사를 수행하였다. 흡착질은 세탁시설에서 배출되는 휘발성유기화합물 중 가장 대표적인 탄화수소를 선정하였으며 흡착제는 활성탄으로 전산모사를 수행하였다. 흡착컬럼의 수학적 방정식은 연속방정식과 Navier-Stokes 식을 적용하여 해석하였으며 Matlab 프로그램을 이용하여 미분방정식을 해석하였다. 흡착등온식은 선형흡착등온식, 프로인들리히 흡착등온식 그리고 랑뮈어 흡착등온식을 평가하였으며 흡착등온식의 흡착상수에 따른 흡착량을 비교하였다. 공극률은 0.79, 분산계수는 42.4 ㎠/min, 흡착제 밀도는 485 g/L, 흡착컬럼 직경은 2.0 cm, 흡착컬럼 길이는 2.5 cm라는 조건에서 전산모사를 수행하였다. 랑뮈어 흡착등온식에서 선속도, 분산계수, 공극률에 대한 흡착량의 영향을 비교하였다. 선속도는 50~200 cm/min, 분산계수는 100 ~400 ㎠/min, 공극률은 0.66~0.79로 변화시켜 수행하였다. 전산모사를 통한 결과는 활성탄-벤젠의 흡착에 대하여 랑뮈어 흡착등온식이 가장 잘 일치하였다. 동일한 조건에서 3가지의 흡착등온식을 비교한 후 전산모사를 통하여 탄화수소의 효율적인 흡착조건을 찾을 수 있으며 이를 고찰할 수 있다.

지질매질체내에서 계면활성제가 박테리아 이동 증진에 미치는 영향 (Influence of Surfactants on Enhancing Transport of Bacteria in Geological Materials)

  • 최낙철;박성직;김성배;김동주;이성재
    • 대한환경공학회지
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    • 제32권11호
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    • pp.1017-1023
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    • 2010
  • 본 연구에서는 지질매질체내에서 계면활성제(비이온성 계면활성제(Tween 20), 생계면활성제)가 박테리아(Bacillus subtilis ATCC 6633)의 이동 증진에 미치는 영향을 분석하였다. 계면활성제가 존재하는 다양한 실험조건에서 석영모래(입경분포: 0.5~2.0 mm, 평균입경: 1.0 mm)로 충진된 칼럼을 이용하여 박테리아의 이동에 관한 칼럼실험을 수행하였고, 박테리아 파과곡선으로부터 질량회수율과 부착효율 등을 정량화하였다. 실험결과, MSM(박테리아 성장에 필요한 무기물 배지)의 존재 하에서 매질체 표면에 박테리아의 부착이 상당히 증가하였는데(특히, 주입부분에), 이는 MSM으로 인한 이온강도의 증가 때문이다. 계면활성제가 존재할 경우에는, 계면활성제로 인하여 매질체내에서 박테리아 이동이 증진됨을 관찰할 수 있었다. 또한, MSM과 생계면활성제 주입방법에 따른 박테리아의 이동을 비교한 결과, 박테리아의 이동 증진을 위한 주입조건은 박테리아를 함유한 MSM용액보다 계면활성제를 선주입하거나, 또는 MSM용액과 계면활성제를 동시주입하는 것이 효과적임을 알 수 있었다. 본 연구를 통해 계면활성제의 존재와 주입방법이 박테리아의 이동에 영향을 미칠 수 있음을 알 수 있었다.

Monoethanolamine을 함침한 ZSM5와 MS13X의 CO2 흡착특성 비교 (Adsorption of CO2 on Monoethanol Amine-Impregnated ZSM5 and MS13X)

  • 최성우
    • 대한환경공학회지
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    • 제39권6호
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    • pp.325-331
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    • 2017
  • Monoethanolamine (MEA)으로 함침한 ZSM5와 Molecular Sieve 13X (MS13X)에 대한 이산화탄소 흡착실험을 실시하였다. 이산화탄소 흡착효율은 U자관 컬럼 반응기를 사용하였으며 GC/TCD로 분석을 하였다. 흡착제별 흡착온도는 $30{\sim}80^{\circ}C$에서 흡착능을 평가하였다. 개질화된 흡착제의 표면특성을 알기 위해 BET분석, $N_2$ 흡 탈착, XRD, FT-IR분석을 실시하였다. 표면분석결과 함침된 아민은 흡착제 내 결정의 형성에 영향을 주지 않으며 아민으로 함침된 MS13X의 BET표면적은 $718.335m^2/g$$19.945m^2/g$으로 감소하였다. 이 결과는 MS13X의 기공부피에 아민 분자가 채워짐으로써 질소흡착을 제한하는 것으로 보인다. MS13X-MEA는 ZSM5-MEA비해 이산화탄소 흡착능의 개선효과가 있었으며 이는 물리적 흡착과 화학적 흡착에 의한 것으로 사료된다. 또한 MS13X-MEA의 이산화탄소 흡착능은 MS13X에 비해 $60{\sim}80^{\circ}C$의 온도에서도 증가됨을 보여 주었다.

하수슬러지의 토양개량재 적용시 유기인계 농약의 흡착 능력에 관한 연구 (A Study on the Adsorption of Organophosphorus Pesticides Applying Sewage Sludge to Soil Amendment)

  • 임은진;이재영
    • 한국지하수토양환경학회지:지하수토양환경
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    • 제9권1호
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    • pp.95-103
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    • 2004
  • 본 연구는 하수슬러지를 토양개량재로 적용에 따른 세 가지 유기인계 농약 Diazinon, Fenitrothion, Chlorpyrifos의 흡착특성에 관하여 분석하였다. 유기인계 농약 흡착시험 결과, 농약 흡착 등온식은 Freundlich 식이 잘 맞았다. Freundlich 상수 중 하나인 N은 모든 농약에서 1에 가까운 수치를 보였으나, 유기물 함량이 증가할수록 Freundlich 상수값인 N 값은 감소하였다. 또한 Freundlich식에서 흡착능을 나타내는 K값은 농약의 물에 대한 용해도가 감소할수록 증가하였으며, 토양에 슬러지를 첨가한 시료에서는(Soil-Sludge) 토양내 유기물 함량의 증가로 농약 흡착량은 슬러지가 첨가되지 않은 시료(A-Soil)에 비해 2∼4배 정도 증가하였다. 토양층을 모사한 토양 컬럼에서 농약의 용출 특성은 물에 대한 용해도가 큰 농약일수록 용출 비율은 증가하였다. 또한 토양에 슬러지가 첨가됨에 따라 토양내 유기물 함량 증가하면 토양에서 농약 흡착량이 증가되어 농약이 토양하층으로 침투가 억제, 농약의 용탈 정도가 감소하였다.

지방산의 기기 측정 방법에 관한 연구 (Methodological Research on the Instruments of Fatty Acids Determination)

  • 박선미;안명수
    • 한국식품조리과학회지
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    • 제7권1호
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    • pp.45-51
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    • 1991
  • 1. 유지의 지방산 조성 분석시 GC의 경우 Oleic acid/Elaidic acid를 분리 측정하지 못하였으나 그 외 지방산들(Myristic acid, Palmitic acid, Stearic acid, Linoleic acid, Lindenic acid, Arachidonic acid)에 있어서는 재현성이 높았으며 HPLC는 Stearic acid, Elaidic acid, Linoleic acid Arachidonic acid 검출에 높은 재현성을 나타냈으나 Palmitic acid/Oleic acid를 분리하지 못하였으며 CGC는 Elaidic acid를 제외한 모든 지방산들에 있어서 좋은 측정능력을 보였주었다. 2. 지방산의 cis/trans 기하 이성체의 측정시에는 CGC가 가장 능력이 뛰어났고 HPLC도 양호하였으나 GC는 Oleic acid/Elaidic acid 이성체 측정이 불가능하였다. 또한 각 지방산 분석에 소요된 평균 시간은 GC가 7.21분, CGC가 9.84분, 그리고 HPLC는 24.48분으로서 GC와 CGC의 경우는 비슷하나 HPLC는 다른 기기에 비해 약2.5∼3배의 많은 시간이 소요되었다. 3. 이들 3가지 분석기기로 실제 유지식품인 대두유(CSOY, DSOY)의 지방산조성을 분석한 결과, 정제된 대두유(CSOY)는 Linoleic acid, Oleic acid, Palmitic acid, Linolenic acid가 주요구성 지방산인 반면 Stearic acid는 소량으로 함유되어 있었으며, 미정제 대두유(DSOY)에서는 Linoleic acid, Oleic acid, Palmitic acid, Stearic acid가 주요 구성 지방산이었고 Linolenic acid는 아주 미량 함유되어 있었다. 이때 3가지 분석기기의 대두유의 지방산 분석능력은 표준지방산 분석의 지방산 분석능력은 표준지방산 분석시에 나타난 결과와 동일하였다. 따라서 GC, CGC및 HPLC의 분석특징으로 GC의 경우 분석소요시간이 CGC나 HPLC에 비해 짧은 반면 이성체 분리가 불가능하였으며 HPLC는 분석소요시간이 다른 기기에 비해 다소 긴 반면 이성체 측정이 가능하였고 포화지방산보다는 불포화지방산 측정에 다소 유리하였다. 그리고 CGC의 분석특성에 있어서 재현성, 분석 소요시간 및 이성체 분리능력이 GC나 HPCL에 비해 우수한 것으로 평가되었다.

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옥수수유와 conjugated linoleic acid로부터 고정화 효소를 이용한 재구성지질의 합성 (Synthesis of Structured Lipids from Corn Oil and Conjugated Linoleic Acid with Immobilized Lipase-Catalyzed Reaction)

  • 조은진;이기택
    • 한국식품과학회지
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    • 제35권5호
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    • pp.797-802
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    • 2003
  • 필수지방산의 함량이 높은 식물성 유지 중 옥수수유에 CLA를 연속식 반응기를 통해 esterification하여 기능성을 가지는 재구성지질을 합성하였고 합성 시에 유속, 반응온도, 기질의 농도를 변수로 하여, Thermomyces lanuginosa로부터 획득된 TL IM 효소를 이용 하였다. TAG의 조성 분석을 통해 CLA의 함량을 분석한 결과, 재구성지질 중에 함유된 CLA의 이성체는 주로 생리활성효과가 보고 되어진 cis9,trans11-CLA, trans10,cis12-CLA 등으로써 함유된 총 CLA 함량의 약 $80{\sim}90%$를 차지하였다. Peristaltic tubing pump의 유속을 변수로 하여 재구성지질 중에 함유된 CLA의 함량을 분석한 결과, 유속이 느릴수록 생성된 CLA의 함량이 많은 것으로 조사되었고, 반응온도를 변수로 하여 생성된 CLA의 함량을 비교 분석한 결과, 온도가 높을수록 그 함량도 증가하였으나, $65^{\circ}C$의 조건에서는 오히려 그 함량이 감소하는 경향을 보였다. 한편, 기질의 농도를 변수로 하여 생성된 CLA의 함량을 비교 분석 결과는 옥수수유 : CLA의 1:3 mol비율에서 생성된 CLA의 함량이 가장 높게 나타났다. 이상의 결과를 통해서 1.0 mL/min, $55^{\circ}C$, 옥수수유 : CLA의 1:3 mol 비율의 생성 조건에서 cis9,trans11-CLA, trans10,cis12-CLA 등의 함량이 각각 7.32, 6.91 mol% 등으로 가장 높게 나타내는 것을 알 수 있었다. 또한 pancreatic lipase에 의해 가수분해를 실시한 후 sn-2 위치의 지방산 조성 분석 결과, CLA가 존재하지 않았으며, 따라서 TL IM이 sn-1,3 specific임을 확인할 수 있었다. 다양한 조건에서 생성된 재구성지질 중의 불포화도를 알아보기 위해 요오드값을 측정한 결과, 그 측정값이 $120{\sim}128$의 범위를 가졌으며, HPLC를 통해 재구성지질의 중성지방의 성분을 분석한 결과, TAG가 약 98%로 대부분을 차지하였으며. 소량의 1,2-와 1,3-DAG 및 MAG을 확인할 수 있었다.

PSA법을 이용하여 $CH_4/CO_2/N_2$ 혼합가스 중에서 메탄의 분리 (Separation of $CH_4/CO_2/N_2$ Mixture by Pressure Swing Adsorption)

  • 조우람;정구현;신영환;유희찬;나병기
    • 청정기술
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    • 제17권4호
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    • pp.389-394
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    • 2011
  • 바이오가스로부터 이산화탄소와 질소를 제거하기 위한 흡착공정은 많이 논의되고 있다. 특히 흡착공정 중에서 압력변동흡착(Pressure swing adsorption)공정은 에너지소모가 적고 가격이 경제적이기 때문에 기체의 분리와 정제를 위한 공정으로 적절하다. 물리적 흡착을 사용하는 PSA공정은 흡착과 탈착이 가능하다. 각 cycle단계의 구성은 가압, 주입 및 흡착, 압력 균등화, 감압 및 세정으로 이루어져있다. 본 실험에서 PSA공정은 이산화탄소와 질소를 제거하기 위한 흡착제로 zeolite 13X와 carbon molecular sieve (CMS)로 구성되어 있으며, 혼합 가스의 농도는 $CH_4/CO_2/N_2$ (75:21:4 vol%)의 비율을 갖고 있다. 각각 zeolite 13X와 CMS는 선택적으로 혼합가스로부터 질소와 이산화탄소를 흡착하여 분리하고 제거한다. 또한 CMS의 경우는 빠르게 분산되는 이산화탄소의 처리량이 높다. 상부탱크, 하부탱크, 주입탱크의 가스 조성은 TCD 검출기를 이용하는 gas chromatography (GC)에 의해서 측정되었다.

왕겨펠렛 생물담체 개발 및 이를 이용한 bio scrubber형 악취제거 시스템 성능평가 (Developmemt of Rice Husk Pellets as Bio-filter Media of Bio Scrubber Odor Removal System)

  • 배지열;한상종;박기호;김광수
    • 한국대기환경학회지
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    • 제34권4호
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    • pp.554-566
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    • 2018
  • The rice husk contains nutrients which can be easily utilized by microorganisms, and also has a water retaining ability, which played a crucial part in enabling it to become a biofilter media. In this study, we evaluated the applicability of rice husk pellet bio-scrubber as a microbiological carrier. The pelletization experiment of rice husk as a biological media was performed using PVA and EVA binder. Also, the feasibility tests of rice husk as a biological media for odor removal were carried out in order to know whether rice-husk contains useful components as a media for microbiological growth or not. Lastly, a combined test for odor gas absorption and biological oxidation was conducted using a lab scale bio-filter set-up packed with rice-husk pellets as wet-scrubber. The major components of the rice husk were carbon, hydrogen, nitrogen, and oxygen, while carbon acted as the main ingredient which comprised up to 23.00%. The C : N : P ratio was calculated as 45 : 1 : 2. Oxygen uptake rate, yield and decay rate of the rice husk eluent was calculated to be $0.0049mgO_2/L/sec$, 0.24 mgSS/mgCOD and 0.004 respectively. The most stable form of rice husk pellets was produced when the weight of the rice husk, EVAc, PVAc, and distilled water was 10 : 2 : 0.2 : 10. The prepared rice husk pellets had an apparent density of 368 g/L and a porosity of 59.00% upon filling. Dry rice husks showed high adsorption capacity for ammonia gas but low adsorption capacity for hydrogen sulfide. The bio-filter odor removal column filled with rice husk pellets showed more than 99.50% removal efficiency for NH3 and H2S gas. Through the analysis of circulation water, the prime removal mechanism is assumed to be the dissolution by water, microbial nitrification, and sulfation. Finally, it was confirmed that the microorganisms could survive well on the rice husk pellets, which provided them a stable supply of nutrients for their activity in this long-term experiment. This adequate supply of nutrients from the rice husk enabled high removal efficiency by the microorganisms.

호도기름의 Triglyceride 조성(組成)에 관한 연구(硏究) (Triglyceride Composition of Walnut Oil)

  • 천석조;박영호
    • 한국식품영양과학회지
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    • 제13권3호
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    • pp.263-267
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    • 1984
  • 호도(胡桃)기름의 triglyceride 조성(組成)을 밝히기 위하여 TLC로서, 호도(胡桃)기름의 triglyceride를 분리하고, 이것을 HPLC에 의하여 PN별(別)로 triglyceride를 분획(分劃)하였다. PN 별(別)로 분획(分劃)한 각(各) 획분(劃分)을 다시 GLC에 의하여 acyl 탄소수별(炭素數別)로 분획(分劃)하였으며, 또한 PN별(別) 각획분(各劃分)의 지방산조성(脂肪酸組成)을 GLC로 분석(分析)하였다. 이들 세가지 chromatography의 분석결과(分析結果)로 부터 호도(胡桃)기름의 triglyceride 조성(組成)을 산정(算定)하였다. 산정(算定)한 호도(胡桃)기름의 triglyceride는 10종류였으며, 이들 중 1% 이상을 차지하는 triglyceride를 들면 다음과 같다. $(C_{18:2},\;C_{18:2},\;C_{18:2};\;53.3%)$, $(C_{18:1},\;C_{18:2},\;C_{18:2};\;10.1%)$, $(C_{18:1},\;C_{18:1},\;C_{18:2};\;5.4%)$, $(C_{18:1},\;C_{18:2},\;C_{18:3};\;4.3%)$, $(C_{18:0},\;C_{18:2},\;C_{18:2};\;3.9%)$, $(C_{18:0},\;C_{18:1},\;C_{18:2};\;2.0%)$, $(C_{18:0},\;C_{18:2},\;C_{18:2};\;1.8%)$.

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물리 흡수제를 포함한 디에틸렌트리아민(Diethylenetriamine) 저수계 흡수제에서의 이산화탄소 흡수 특성 (Absorption Characteristics of Carbon Dioxide by Water-lean Diethylenetriamine Absorbents Mixed with Physical Solvents)

  • 이화영;석창환;유정균;홍연기
    • 청정기술
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    • 제24권1호
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    • pp.50-54
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    • 2018
  • 본 연구에서는 디에틸렌트리아민(diethylenetriamine, DETA) 수용액에 물리흡수제인 N-메틸-2-피롤리돈(N-methyl-2-pyrrolidone, NMP)을 도입한 저수계 흡수제에서 이산화탄소 포집에 따른 흡수제의 상분리 현상을 고찰하였다. 2 M DETA 수용액에서 NMP 조성이 30 wt%를 초과하면 $CO_2$ 흡수에 따라 흡수제의 상이 분리되는데 그 이유는 DETA-카바메이트 이온종의 NMP에 대한 낮은 용해도로 설명할 수 있다. 흡수제 내에서 NMP의 조성이 증가함에 따라 상분리 된 흡수제의 상층과 하층의 이산화탄소 로딩 차이가 커지고 하층의 부피가 감소하게 된다. 2 M DETA + NMP + 물 혼합 흡수제를 이용하여 충진탑에서의 이산화탄소 포집을 실시할 경우 흡수제 내 NMP조성이 40 wt%에 이르면 흡수속도가 줄어드는 것으로 확인되었다. 이는 이산화탄소 흡수에 따른 점도 증가로 인한 흡수제 액막에서의 물질전달 저항 때문으로 해석된다. DETA + NMP + 물로 구성된 저수계 흡수제를 이산화탄소 포집에 적용하면 상분리에 따른 이산화탄소-rich 상 부피 감소로 재생에너지를 낮출 수 있을 것으로 기대된다.