Journal of Korean Society of Environmental Engineers
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v.38
no.1
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pp.8-13
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2016
This study investigated the removal of a radioactive cesium ($Cs^+$) in the water at the water treatment processes. Since cesium is mostly present as the $Cs^+$ ion state in water, it is not removed by sand filtration, and coagulation with polyaluminum chloride (PACl), powdered activated carbon (PAC) and mixture of PACl and PAC. However, it is known that the removal rate of cesium increases as the turbidity increases in raw water. As the turbidity was adjusted by 74 NTU and 103 NTU using the surrounding solids near G-water intake and yellow soils, removal rate of cesium was about 56% and 51%, respectively. In case of a GAC filtration with supernatants after jar-mixing/setting was conducted, 80% of cesium is approximately eliminated. The experimental results show that it is efficient to get rid of cesium when the turbidity of the raw water is more than 80 NTU. In case of a GAC filtration, about 60% of cesium is removed and it is considered by the effect of adsorption. Cesium is not eliminated by microfiltration membrane while about 75% of cesium is removed by reverse osmosis.
Wastewater purification is one of the most important techniques for controlling environmental pollution and fulfilling the demand for freshwater supply. Various technologies, such as different types of distillations and reverse osmosis processes, need higher energy input. Capacitive deionization (CDI) is an alternative method in which power consumption is deficient and works on the supercapacitor principle. Research is going on to improve the electrode materials to improve the efficiency of the process. A reverse electrodialysis (RED) is the most commonly used desalination technology and osmotic power generator. Among many studies conducted to enhance the efficiency of RED, MXene, as an ion exchange membrane (IEM) and 2D nanofluidic channels in IEM, is rising as a promising way to improve the physical and electrochemical properties of RED. It is used alone and other polymeric materials are mixed with MXene to enhance the performance of the membrane further. The maximum desalination performances of MXene with preconditioning, Ti3C2Tx, Nafion, and hetero-structures were respectively measured, proving the potential of MXene for a promising material in the desalination industry. In terms of osmotic power generating via RED, adopting MXene as asymmetric nanofluidic ion channels in IEM significantly improved the maximum osmotic output power density, most of them surpassing the commercialization benchmark, 5 Wm-2. By connecting the number of unit cells, the output voltage reaches the point where it can directly power the electronic devices without any intermediate aid. The studies around MXene have significantly increased in recent years, yet there is more to be revealed about the application of MXene in the membrane and osmotic power-generating industry. This review discusses the electrodialysis process based on MXene composite membrane.
Kim, Hyun Gu;Ahn, Dae Hee;Cho, Eun Ha;Kim, Han Yong;Ye, Hyoung Young;Mun, Jung Soo
Journal of Korean Society of Environmental Engineers
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v.38
no.2
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pp.79-86
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2016
The purpose of this study is to efficiently improve biological sequencing batch reactor (SBR) system of high-concentrated nitrate nitrogen in reverse osmosis (RO) concentrates by total dissolved solids (TDS) regulation. Since a laboratory-scale SBR system had been operated, we had analyzed specific denitrification rate (SDNR) and specific oxygen uptake rate (SOUR) for microbial activity in according to various injection concentration of TDS. As a result, higher injection concentration of TDS decreased SDNR, and delayed denitrification within denitrification process. Moreover, the higher injection concentration of TDS was, the lower microbial activity was during operation of laboratory-scale SBR system. Therefore, the regulation of TDS injection concentration is necessary to improve efficiency of nitrate nitrogen in the biological SBR system, and treatment of calcium ion ($Ca^{2+}$) is also specifically focused to remove nitrate nitrogen. Moreover, analytical data of SDNR and SOUR can be the effective kinetic design parameters to application of biological treatment of RO concentrate by aerobic granular sludge (AGS).
Kim, Kyung Min;An, Hye Young;Lim, Jun-Heok;Lee, Jea-Keun;Won, Yong Sun
Korean Chemical Engineering Research
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v.55
no.5
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pp.704-710
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2017
Although the desalination technique using gas hydrate formation is at a development stage compared to the commercially well-established reverse osmosis (RO), it still draws attention because of its simplicity and moderate operational conditions especially when using refrigerants for guest gases. In this study, DFT (density functional theory)-based molecular modeling was employed to explain the energetics of the gas hydrate formation using HFC (hydrofluorocarbon) and HCFC (hydrochlorofluorocarbon) refrigerants. For guest gases, R-134a, R-227ea, R-236fa, and R-141b were selected and three cavity structures ($5^{12}$, $5^{12}6^2$, and $5^{12}6^4$) composed of water molecules were constructed. The geometries of guest gas, cavity, and cavity encapsulating guest gas were optimized by molecular modeling respectively and their located energies were then used for the calculation of binding energy between the guest gas and cavity. Finally, the comparison of binding energies was used to propose which refrigerant is more favorable for the gas hydrate formation energetically. In conclusion, R-236fa was the best choice in terms of thermodynamic spontaneity, less toxicity, and low solubility in water.
Park, Sunhwa;Kim, Hyun-Koo;Kim, Moon-su;Lee, Gyeong-Mi;Jeon, Sang-Ho;Song, Dahee;Kim, Deok-hyun;Kim, Young;Kim, Tae-seung
Journal of Soil and Groundwater Environment
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v.20
no.7
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pp.80-89
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2015
Nitrate is on the most seriou pollutant encountered in shallow groundwater aquifer in agricultural area. There are various remediation technologies such as ion exchange, reverse osmosis, and biological denitrification to recover from nitrate contamination. Biological denitrification by indigenous microorganism of the technologies has been reviewed and applied on nitrate contaminated groundwater. In this work, we selected the site where the annual nitrate (NO3−) concentration is over 105 mg/L and evaluated denitrification process with sampled soil and groundwater from 3 monitoring wells (MW4, 5, 6). In the results, the nitrate degradation rate in each well (MW 4, 5, and 6) was 25 NO3− mg/L/day, 6 NO3− mg/L/day, and 3.4 NO3− mg/L/day, respectively. Nitrate degradation rate was higher in batch system treated with 2 times higher fumarate as carbon source than control batch system (0.42M fumrate/1M NO3−), comparing with batch system with soil sample. This result indicates that increase of carbon source is more efficient to enhance denitrification rate than addition of soil sample to increase microbial dynamics. In this work, we also confirmed that monitoring method of functional genes (nirK and nosZ) involved in denitrification process can be applied to evaluated denitrifcation process possibility before application of field process such as in-situ denitrification by push-pull test.
Jun, Byung-Moon;Lee, Hyung Kae;Kim, Woo Jeong;Park, Jihun;Kim, Jong Hyeok;Kwon, Young-Nam
Membrane Journal
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v.28
no.1
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pp.1-20
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2018
Fresh water is an important resource for humans, and pressure-driven membrane technology has been widely known as an energy-efficient method to obtain water resource. However, membrane fouling phenomenon, which is one of the major issue during operation, deteriorates membrane permeability. These fouling is usually affected by interaction between surface of membrane and various foulants, therefore, modification of membrane's surface is one of the methods to improve fouling-resistance. This review focuses on the method to modify surface of pressure-driven membranes such as microfiltration (MF), ultrafiltration (UF), nanofiltration (NF), and reverse osmosis (RO). Specifically, there are two different surface modification methods: (1) adsorption and coating as the physical modification methods, (2) cross-linker, free radical polymerization (FRP), atom transfer radical polymerization (ATRP), plasma/UV-induced polymerization as the chemical modification methods. This review introduces the physico - chemical surface modification methods reported in recent papers and suggests research directions for membrane separation which can increase membrane fouling resistance.
Kim, Won-Kyu;Shin, Sung-Hoon;Lee, Haksu;Woo, Dal-Sik
Journal of Korean Society of Environmental Engineers
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v.38
no.1
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pp.34-41
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2016
Using UF-SWRO hybrid process, pre-blending tests of seawater and brackish water were performed to investigate the effects on removal of boron and humic acid (HA). Feedwater pre-blending was set based on TDS concentration from 15,000 mg/L to 27,000 mg/L and analyzed for boron removal characteristics. Also organics rejection at same TDS concentration range was investigated by injecting HA. Boron concentration appeared to be high as TDS concentration was high ranging from 76.60% to 83.27%, but boron concentration in final produced water was increased up to 0.69 mg/L from 0.48 mg/L. In cases of HA tests at 10 mg/L, 22,500 mg/L TDS appeared to be higher removal rate of 17.59% than a very poor result of 8.43% in 27,000 mg/L. But high HA removal rate of 57.14% was obtained in produced water with 22,500 mg/L TDS containing 10 mg/L of HA and 27,000 mg/L TDS yielded lower boron removal rate of 54.49%. Meanwhile it was found that a relatively high flux and recovery rate were obtained following process when feedwater was injected with HA. It is considered that most of fouling substances were eliminated by binding between HA and $Ca^{2+}$. Thus, when desalination using UF-SWRO with respect to boron and HA, TDS concentration is determined to be advantageous as lower.
Journal of Nuclear Fuel Cycle and Waste Technology(JNFCWT)
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v.17
no.4
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pp.419-427
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2019
The application of ion crystallization technology was considered as a way to increase the operating efficiency and improve the operating performance of a liquid waste management system (LWMS) in the Advanced Power Reactor 1400 (APR 1400). Although ion crystallization technology has not been practically applied to Nuclear Power Plants (NPPs) until now, a previous experimental study demonstrated that it is possible to selectively remove at least 95% of various nuclide ions present in the liquid radioactive waste of NPPs. We reviewed the possibility of applying ion crystallization technology to the existing LWMS by applying the nuclide removal rate of ion crystallization technology and prepared a way to improve the existing LWMS in the APR 1400. Furthermore, we determined the optimized application location of ion crystallization technology in the existing LWMS by considering decontamination characteristics of the ion crystallization technology and the existing LWMS design features and operating experiences. The application of ion crystallization technology to the liquid waste collection tank, where liquid radioactive materials are collected, will have the least impact on the existing design while providing the greatest improvement. It is expected that the application of ion crystallization technology to the current APR 1400 or new NPPs would increase the operating efficiency of the LWMS and result in an improvement of system performance.
In this research, botanical extracts containing green tea, Saururus chinensis and Prunus padus were tested to see possibility as shampoo. Leaves of Green tea and Saururus chinensis were extracted with hot water. Prunus padus bark extract was applied reverse osmosis and ultrasonic extraction. When interfacial tension was measured among shampoo including botanical extracts, Sodium dodecylsulfate(SDS) and Quillaja Bark Saponin(QBS), that of shampoo was lower than that of SDS and QBS at lower concentration, however, it showed similar interfacial tension at 100% concentration. Shampoo showed moderate antimicrobial activity in Staphylococcus aureus and Candida albicans. Botanical extract did not indicate cell toxicity up to $350{\mu}g/ml$ concentration in MTT assay. Shampoo containing botanical extract was stable for 3 months, however, it showed considerable variation in pH and viscosity. In conclusion, shampoo containing botanical extract shows strong possibility for natural shampoo if the formulation is modified.
Hollow-fiber membranes, is one of the new technologies that is growing rapidly in the past few decades. In addition, separation membranes using polymer materials, have attracted attentions in various fields including gas separation, fuel cells, water treatment, wastewater treatment, and organic separation. Nanofiltration (NF) membranes having the separation characteristics in the intermediate range between ultrafiltration and reverse osmosis (RO) membranes for liquid separation, with relatively low investment cost and operating pressure lower than that of RO membranes, have high permeance and rejection performance of multivalent ions as well as organic compounds of molecular weight between $200{\sim}1000gmol^{-1}$. In this paper, we would like to review the research trends on the various structure control and characterization of NF hollow fiber membranes with respect to materials and the methods of preparation (phase inversion method and interfacial polymerization method). Currently, most of NF membranes have been manufactured by plate and frame types or spiral wound types. But hollow fiber types have delayed in commercial products, because of the weak strength when to produce on the basis of the existing materials, therefore the development of new materials or improvement of existing materials will be needed. If improving manufacturing technology is available, hollow fiber types will replace spiral wound types and gradually show a higher market share.
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[게시일 2004년 10월 1일]
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