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- 저자 : 안선아(Sun-A An) (검색결과 16 건)
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휴믹산과 망간에 의한 세라믹 막 오염 해석 및 저농도 약품스팀세정에 의한 여과성능 회복
안선아 ( Sun-a An ),강준석 ( Joon-seok Kang ),강소연 ( Soyeon Kang ),( Thi-kim-quyen Vo ),김한승 ( Han-seung Kim ) 한국물환경학회 2020 한국물환경학회·대한상하수도학회 공동 춘계학술발표회 Vol.2020 No.-
정수처리공정에서 막 여과는 운전 장치의 단순함뿐만 아니라 유출수 수질의 우수함 때문에 연구의 중요성이 대두되고 있다. 특히, 무기 막 중 하나인 세라믹 막은 내약품성, 내열성, 내구성이 강한 특성을 가지고 있어 반영구적인 사용이 가능하다고 알려져 있다. 막 여과 공정에서 고려해야 하는 부분은 제거대상물질의 제거율을 높이면서 막의 오염을 최소화하는 것이다. 본 연구에서는 유기물질의 대표물질인 humic acid와 무기물질 중 망간으로 형성된 막 오염을 정압여과 회귀모델과 직렬여과 저항모델을 적용하여 분석하였다. 여과 이후 저농도 화학약품이 포함된 스팀세정의 회복률을 측정하여 기존 세정방법의 회복률과 비교하였다. Humic acid가 포함된 원수에서는 압력에 따른 막 오염의 형성과 회복률을 파악하기 위해 100 kPa, 200 kPa, 300 kPa의 운전압력에서 실험하였고 농도는 DOC 2.5 ppm과 8ppm이었다. Humic acid와 망간이 혼합된 원수에서는 운전압력을 200 kPa로 고정하였고 농도는 각각 DOC 2.5 ppm, 8 ppm과 망간 0.7 ppm, 2 ppm이었다. 막 세정 방법은 물리세척, 스팀세정 및 약품스팀세정으로 진행되었고 약품스팀세정에서 NaOCl과 Citric acid가 사용되었다. 정압여과 회귀모델을 통해 계산된 속도상수를 정량적 수치로 나타낸 결과 유기물과 망간이 혼합된 원수의 막 오염에서 케익여과가 지배적인 오염 메커니즘으로 나타났다. 직렬여과 저항모델에서는 운전압력이 증가할수록 세공막힘저항(Rf)의 비율이 증가했고 막 세정을 통한 막 성능 회복률이 감소했다. 약품이 포함된 스팀세정은 물리세척과 비교했을 때 세공막힘저항(Rf)이 케익저항(Rc)의 형태로 최대 85 %까지 전환되었다. 세정시간이 증가함에 따라 5분 동안의 약품스팀세정 회복률이 1분 대비 16-75 %까지 증가하여 주입하는 약품의 농도 및 세정시간을 조정하여 급격한 막 오염에 대한 조속한 대응이 가능할 것으로 사료된다. 또한 약품이 포함된 스팀세정의 적용으로 CIP의 빈도를 낮춤으로써 화학세정에 사용되는 약품의 양과 세정시간의 단축이 가능하다고 판단된다.
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물리-화학적인 활성탄 개질에 따른 Perfluorooctanoic acid 흡착 효율 비교
안선경 ( An Sun-kyung ),송원중 ( Song Won-jung ),박용민 ( Park Yong-min ),양현아 ( Yang Hyeon-a ),권지향 ( Kweon Ji-hyang ) 한국물환경학회 2020 한국물환경학회·대한상하수도학회 공동 춘계학술발표회 Vol.2020 No.-
최근 수계에는 미량유해유기물질의 종류가 다양해지고, 농도가 지속적으로 증가하고 있다. 또한 수돗물에 검출되어 논란이 되었던 과불화 화합물 중 하나인 Perfluorooctanoic acid (PFOA)는 발암물질로서 인체유해성 높기 때문에 제거할 필요성이 있다. 이러한 과불화 화합물을 제거하는 방법으로 활성탄, 멤브레인, 오존 등이 사용된다. 활성탄은 미세세공으로 이루어져 있고, 비표면적이 큰 흡착제로 수처리 과정에서 저분자량을 가지는 물질을 흡착하기 위해 사용되고 있다. 하지만 PFOA의 분자량은 414 Da으로 저분자량 물질제거 맞춰 개발된 활성탄의 제거율은 한정적이다. 활용범위 및 흡착특성을 향상시키기 위해 물리-화학적 방법을 사용하여 활성탄을 개질 할 필요가 있다. 본 연구는 석탄계 활성탄인 F400(Calgon, USA)을 사용하였다. F400을 산처리, 염기처리, 철함침처리, 철함침/열처리를 하여 개질하였고, 개질활성탄을 PAC, MAC, IX, MES으로 명명하였다. 개질활성탄의 과불화 화합물의 흡착성능을 비교하기 위해 피흡착제로 PFOA를 사용였다. 등온흡착실험은 시료부피 200 mL, PFOA농도 50 mg/L에 활성탄 0.01~0.16 g를 투여했다. 충분한 흡착평형이 발생하도록 24 hr 동안 200 rpm, 20℃에서 shaking 하였다. 그 후 처리수를 0.45 μm filter로 거르고, LC-MS/MS(UltiMate 3000/TSQ Endura, Thermo, USA)를 사용하여 농도를 측정하였다. 측정 결과를 Freundlich과 Langmuir식으로 흡착 평형 상수를 구하였다. 또한, 개질활성탄의 구조와 형태를 분석하기 위해 SEM, EDS, BET, Zeta-potential을 측정하였다. PFOA 흡착 결과 원활성탄인 F400의 q<sub>max</sub>는 160.01 mg/g, K<sub>F</sub>는 62.91 mg<sup>1-(1/n)</sup>L<sup>1/n</sup>g<sup>-1</sup>이었다. 또한 개질 방법에 따라 흡착성능이 변화를 확인할 수 있었다. 이러한 결과를 참고하여 활성탄의 개질은 PFOA의 흡착성능을 향상시킬 수 있다고 판단하였고, PFOA 제거에 효과적인 개질방법을 찾고자 하였다.
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물리-화학적인 활성탄 개질에 따른 Perfluorooctanoic acid 흡착 효율 비교
안선경 ( An Sun-kyung ),송원중 ( Song Won-jung ),박용민 ( Park Yong-min ),양현아 ( Yang Hyeon-a ),권지향 ( Kweon Ji-hyang ) 한국물환경학회 2020 한국물환경학회·대한상하수도학회 공동 춘계학술발표회 Vol.2020 No.-
최근 수계에는 미량유해유기물질의 종류가 다양해지고, 농도가 지속적으로 증가하고 있다. 또한 수돗물에 검출되어 논란이 되었던 과불화 화합물 중 하나인 Perfluorooctanoic acid (PFOA)는 발암물질로서 인체유해성 높기 때문에 제거할 필요성이 있다. 이러한 과불화 화합물을 제거하는 방법으로 활성탄, 멤브레인, 오존 등이 사용된다. 활성탄은 미세세공으로 이루어져 있고, 비표면적이 큰 흡착제로 수처리 과정에서 저분자량을 가지는 물질을 흡착하기 위해 사용되고 있다. 하지만 PFOA의 분자량은 414 Da으로 저분자량 물질제거 맞춰 개발된 활성탄의 제거율은 한정적이다. 활용범위 및 흡착특성을 향상시키기 위해 물리-화학적 방법을 사용하여 활성탄을 개질 할 필요가 있다. 본 연구는 석탄계 활성탄인 F400(Calgon, USA)을 사용하였다. F400을 산처리, 염기처리, 철함침처리, 철함침/열처리를 하여 개질하였고, 개질활성탄을 PAC, MAC, IX, MES으로 명명하였다. 개질활성탄의 과불화 화합물의 흡착성능을 비교하기 위해 피흡착제로 PFOA를 사용였다. 등온흡착실험은 시료부피 200 mL, PFOA농도 50 mg/L에 활성탄 0.01~0.16 g를 투여했다. 충분한 흡착평형이 발생하도록 24 hr 동안 200 rpm, 20℃에서 shaking 하였다. 그 후 처리수를 0.45 μm filter로 거르고, LC-MS/MS(UltiMate 3000/TSQ Endura, Thermo, USA)를 사용하여 농도를 측정하였다. 측정 결과를 Freundlich과 Langmuir식으로 흡착 평형 상수를 구하였다. 또한, 개질활성탄의 구조와 형태를 분석하기 위해 SEM, EDS, BET, Zeta-potential을 측정하였다. PFOA 흡착 결과 원활성탄인 F400의 q<sub>max</sub>는 160.01 mg/g, K<sub>F</sub>는 62.91 mg<sup>1-(1/n)</sup>L<sup>1/n</sup>g<sup>-1</sup>이었다. 또한 개질 방법에 따라 흡착성능이 변화를 확인할 수 있었다. 이러한 결과를 참고하여 활성탄의 개질은 PFOA의 흡착성능을 향상시킬 수 있다고 판단하였고, PFOA 제거에 효과적인 개질방법을 찾고자 하였다.
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휴믹산과 망간에 의한 세라믹 막 오염 해석 및 저농도 약품스팀세정에 의한 여과성능 회복
안선아 ( Sun-a An ),강준석 ( Joon-seok Kang ),강소연 ( Soyeon Kang ),( Thi-kim-quyen Vo ),김한승 ( Han-seung Kim ) 한국물환경학회 2020 한국물환경학회·대한상하수도학회 공동 춘계학술발표회 Vol.2020 No.-
정수처리공정에서 막 여과는 운전 장치의 단순함뿐만 아니라 유출수 수질의 우수함 때문에 연구의 중요성이 대두되고 있다. 특히, 무기 막 중 하나인 세라믹 막은 내약품성, 내열성, 내구성이 강한 특성을 가지고 있어 반영구적인 사용이 가능하다고 알려져 있다. 막 여과 공정에서 고려해야 하는 부분은 제거대상물질의 제거율을 높이면서 막의 오염을 최소화하는 것이다. 본 연구에서는 유기물질의 대표물질인 humic acid와 무기물질 중 망간으로 형성된 막 오염을 정압여과 회귀모델과 직렬여과 저항모델을 적용하여 분석하였다. 여과 이후 저농도 화학약품이 포함된 스팀세정의 회복률을 측정하여 기존 세정방법의 회복률과 비교하였다. Humic acid가 포함된 원수에서는 압력에 따른 막 오염의 형성과 회복률을 파악하기 위해 100 kPa, 200 kPa, 300 kPa의 운전압력에서 실험하였고 농도는 DOC 2.5 ppm과 8ppm이었다. Humic acid와 망간이 혼합된 원수에서는 운전압력을 200 kPa로 고정하였고 농도는 각각 DOC 2.5 ppm, 8 ppm과 망간 0.7 ppm, 2 ppm이었다. 막 세정 방법은 물리세척, 스팀세정 및 약품스팀세정으로 진행되었고 약품스팀세정에서 NaOCl과 Citric acid가 사용되었다. 정압여과 회귀모델을 통해 계산된 속도상수를 정량적 수치로 나타낸 결과 유기물과 망간이 혼합된 원수의 막 오염에서 케익여과가 지배적인 오염 메커니즘으로 나타났다. 직렬여과 저항모델에서는 운전압력이 증가할수록 세공막힘저항(Rf)의 비율이 증가했고 막 세정을 통한 막 성능 회복률이 감소했다. 약품이 포함된 스팀세정은 물리세척과 비교했을 때 세공막힘저항(Rf)이 케익저항(Rc)의 형태로 최대 85 %까지 전환되었다. 세정시간이 증가함에 따라 5분 동안의 약품스팀세정 회복률이 1분 대비 16-75 %까지 증가하여 주입하는 약품의 농도 및 세정시간을 조정하여 급격한 막 오염에 대한 조속한 대응이 가능할 것으로 사료된다. 또한 약품이 포함된 스팀세정의 적용으로 CIP의 빈도를 낮춤으로써 화학세정에 사용되는 약품의 양과 세정시간의 단축이 가능하다고 판단된다.
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휴믹산과 망간에 의한 세라믹 막 오염 해석 및 저농도 약품스팀세정에 의한 여과성능 회복
안선아 ( Sun-a An ),강준석 ( Joon-seok Kang ),강소연 ( Soyeon Kang ),( Thi-kim-quyen Vo ),김한승 ( Han-seung Kim ) 한국물환경학회 2020 한국물환경학회·대한상하수도학회 공동 춘계학술발표회 Vol.2020 No.-
정수처리공정에서 막 여과는 운전 장치의 단순함뿐만 아니라 유출수 수질의 우수함 때문에 연구의 중요성이 대두되고 있다. 특히, 무기 막 중 하나인 세라믹 막은 내약품성, 내열성, 내구성이 강한 특성을 가지고 있어 반영구적인 사용이 가능하다고 알려져 있다. 막 여과 공정에서 고려해야 하는 부분은 제거대상물질의 제거율을 높이면서 막의 오염을 최소화하는 것이다. 본 연구에서는 유기물질의 대표물질인 humic acid와 무기물질 중 망간으로 형성된 막 오염을 정압여과 회귀모델과 직렬여과 저항모델을 적용하여 분석하였다. 여과 이후 저농도 화학약품이 포함된 스팀세정의 회복률을 측정하여 기존 세정방법의 회복률과 비교하였다. Humic acid가 포함된 원수에서는 압력에 따른 막 오염의 형성과 회복률을 파악하기 위해 100 kPa, 200 kPa, 300 kPa의 운전압력에서 실험하였고 농도는 DOC 2.5 ppm과 8ppm이었다. Humic acid와 망간이 혼합된 원수에서는 운전압력을 200 kPa로 고정하였고 농도는 각각 DOC 2.5 ppm, 8 ppm과 망간 0.7 ppm, 2 ppm이었다. 막 세정 방법은 물리세척, 스팀세정 및 약품스팀세정으로 진행되었고 약품스팀세정에서 NaOCl과 Citric acid가 사용되었다. 정압여과 회귀모델을 통해 계산된 속도상수를 정량적 수치로 나타낸 결과 유기물과 망간이 혼합된 원수의 막 오염에서 케익여과가 지배적인 오염 메커니즘으로 나타났다. 직렬여과 저항모델에서는 운전압력이 증가할수록 세공막힘저항(Rf)의 비율이 증가했고 막 세정을 통한 막 성능 회복률이 감소했다. 약품이 포함된 스팀세정은 물리세척과 비교했을 때 세공막힘저항(Rf)이 케익저항(Rc)의 형태로 최대 85 %까지 전환되었다. 세정시간이 증가함에 따라 5분 동안의 약품스팀세정 회복률이 1분 대비 16-75 %까지 증가하여 주입하는 약품의 농도 및 세정시간을 조정하여 급격한 막 오염에 대한 조속한 대응이 가능할 것으로 사료된다. 또한 약품이 포함된 스팀세정의 적용으로 CIP의 빈도를 낮춤으로써 화학세정에 사용되는 약품의 양과 세정시간의 단축이 가능하다고 판단된다.
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활성탄 개질에 따른 표면 특성 변화가 2,4-dichlorophenol 흡착성능에 미치는 영향
안선경,송원중,박용민,양현아,권지향,An, Sun-Kyung,Song, Won-Jung,Park, Young-Min,Yang, Hyeon-A,Kweon, Ji-Hyang 대한상하수도학회 2020 상하수도학회지 Vol.34 No.6
Numerous chemical modifications on activated carbon such as acidic conditioning, thermal treatment and metal impregnation have been investigated to enhance adsorption capacities of micropollutants in water treatment plants. In this study, chemical modification including acidic, alkaline treatment, and iron-impregnation was evaluated for adsorption of 2,4-dichlorophenol (2,4-DCP). For Fe-impregnation, three concentrations of ferric chloride solutions, i.e., 0.2 M, 0.4 M, and 0.8 M, were used and ion-exchange (MIX) of iron and subsequent thermal treatment (MTH) were also applied. Surface properties of the modified carbons were analyzed by active surface area, pore volume, three-dimensional images, and chemical characteristics. The acidic and alkaline treatment changed the pore structures but yielded little improvement of adsorption capacities. As Fe concentrations were increased during impregnation, the active adsorption areas were decreased and the compositional ratios of Fe were increased. Adsorption capacities of modified ACs were evaluated using Langmuir isotherm. The MIX modification was not efficient to enhance 2,4-DCP adsorption and the MES treatment showed increases in adsorption capacities of 2,4-DCP, compared to the original activated carbon. These results implied a possibility of chemical impregnation modification for improvement of adsorption of 2,4-DCP, if a proper modification procedure is sought.
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