광촉매 산화 환원반응을 이용한 유기오염물질과 중금속의 동시제거

전승렬(Seung Yul Cheon),정연규(Youn Kyoo Choung),이병찬(Byung Chan Lee),김진욱(Jin Wook Kim),김한수(Han Soo Kim) 한국물환경학회 2000 한국물환경학회지 Vol.16 No.1

Powdered activated carbon (PAC) and granular activated carbon (GAC) were evaluated for a chlorite and chlorate control. From our batch experiments it showed that the reaction between chlorite and activated carbon yields chloride as end-product. The removal of chlorite depended on the initial concentrations of chlorite, the activated carbon dose, pH and the activated carbon used. Filtration of water containing chlorite and chlorate through beds of GAC was found to remove chlorite and chlorate. GAC effectively removed chlorite, but, depending on the contact time and pH. The removal of chlorite appears to be a result of chemical reduction. Removal of above 90% of chlorite was achieved at elution rate of below 60mL/min. No chlorinated species other than chloride were detected.

도시폐기물 매립지의 침출오수 재순환과 함수율 조정에 의한 조기 안정화 방안에 관한 연구

정연규,전승렬 연세대학교 산업기술연구소 1990 논문집 Vol.22 No.1

This study is an experimental research on some factors that affect the efficiency of organic content removal and stabilization of leachate from municipal sanitary landfill when the moisture content is control to (30, 50, 90%), washout and leachate recirculation with detention time(1, 5, 10 days). As the results pH of the system may decrease during the increase in volatile acids and will then rise steadily while the volatile acids diminish. Adding water to raise moisture content accelerates stabilization of refuse materials, flushes out soluble materials, and increase the rate of settlement of fill materials. Notwithstanding dilution effects, daily recirculation of leachate has particulary increased the rate of biological stabilization of the organic fraction of the refuse, as evidenced by large reduction in BOD and COD.

요인분석법을 이용한 광촉매 산화반응조의 최적 운영인자 도출

허준무,전승렬,이인형,김종수 한국환경농학회 2004 한국환경농학회지 Vol.23 No.2

폐수내의 오염물질 제거를 위해 광촉매 산화반응조의 운영인자로 선택한 대상물질의 초기농도, 자외선의 강도, 촉매의 표면적에 대해 실험을 수행하여 각 인자 수준에 따른 페놀농도의 제거율을 조사하고, 분산분석법을 통해 오차에 의한 영향을 평가하고, 요인분석법을 적용하여 각 인자 및 인자 사이의 상호작용 효과를 계산하여 광촉매 산화반응조의 최적운영 조건을 도출하였다. 광촉매 산화반응조의 실험인자로 선택한 페놀의 초기농도, 자외선의 강도, 촉매의 표면적이 페놀의 제거량에 미치는 정도를 조사하기 위하여 각 인자의 수준을 3가지로 변화시키고 반복횟수 3회인 예비실험을 통해, 각 인자의 수준변화가 페놀의 제거에 영향을 미칠 수 있다는 것을 분산분석법으로 검증하였으며, 시간당 페놀 제거농도는 각 인자의 수준을 각각 50 mg/L, 20,000 μW/cm², 2,105 cm²때 가장 높았다. 광촉매 산화반응조의 실험인자로 선택한 페놀의 초기농도, 자외선의 강도, 촉매의 표면적이 각각 페놀의 제거에 미치는 영향과 인자와 인자 사이에 존재하는 상호작용의 영향을 규명하기 위하여 각 인자의 수준이 2가지이고 반복횟수가 3회인 요인분석 실험을 수행하였다. 페놀의 초기농도를 5에서 50 mg/L로, 자외선 강도를 5,000에서 20,000 μW/cm² 촉매의 표면적을 740에서 2,105 cm²증가시킴으로써 얻을 수 있는 페놀농도의 제거율은 각각 1.86 및 1.79와 2.10 mg/L·hr 이었으며, 인자와 인자 사이의 상호작용 효과는 페놀의 초기농도와 촉매의 표면적 사이에 존재하는 상호작용의 영향을 제외 하고는 각 인자들의 주 효과에 비교하여 페놀의 제거농도에 미치는 영향이 상대적으로 적었다. 따라서 각 인자의 수준을 높은 방향으로 운영하는 것이 가장 많은 대상물질을 제거할 수 있지만 광촉매 산화반응조로 유입되는 오염물질의 농도를 조절하기 곤란하고, 자외선의 강도 증가 또한 전력비등으로 한계가 예견되므로, 대상물질의 제거에 가장 큰 영향을 미치는 촉매의 표면적을 증가시키는 것이 광촉매 산화 반응조를 효율적으로 운영하는 방안이라고 판단된다. The objective of this study is to determine the optimum conditions of operational parameters using factorial design for phenol degradation in photocatalytic oxidation reactors. Factorial design is widely used to select the dominant factors and their ranges in experiments involving several factors where it is necessary to study the effect of factors on a response. The effects of initial concentration of phenol, intensity of UV light and surface area of catalyst on phenol degradation were investigated. Two levels were considered in this study so that the experiment was a 2³ factorial design with three replicates. The experimental results show that an increase in initial concentration of phenol from 5 to 50 mg/L, intensity of UV light from 5,000 to 20,000 μW/cm² and surface area of catalyst from 740 to 2,105 cm² enhanced the phenol degradation rate by an average of 1.86, 1.79, and 2.10 mg/L·hr, respectively. Interaction effects do not appear to be as large on the phenol degradation rate as the main effects of single factors. The optimum working condition for photocatalytic oxidation reactors, despite the higher three factors the better removal rate, is the highest surface area of catalyst.

TCE의 분해를 위한 광촉매 산화반응조의 운전인자 도출에 관한 연구

허준무,전승렬,김종수 한국환경농학회 2003 한국환경농학회지 Vol.22 No.2

광촉매 산화반응으로 인한 난분해성 유기오염물질의 분해효율을 증가시키기 위하여 산화반응의 매개체인 TiO_2 광촉매의 새로운 제조방법을 개발하였고, 이를 이용하여 TCE의 효과적인 분해를 위한 광촉매 산화반응조의 최적 운영인자를 도출하였다 TiO_2 광촉매는 해교제(Davan-C 0.24 wt%)와 결합제(PVA 0.16 wt%)를 첨가하여 슬립 캐스팅 방법으로 제조하였다. 촉매의 특성 변화에 따른 실험결과로 TCE 수용액의 분해효율이 가장 좋은 촉매의 상태는 TiO_2 코팅 횟수가 1회이고 TiO_2 슬립의 두께가 1mm인 촉매로 확인 되었다. 촉매 사용시간에 따른 비교에서는 사용시간이 250 시간인 촉매가 새로이 제작하여 사용한 촉매의 TCE 분해효율보다 20% 정도 감소되었다. 광촉매 산화반응조의 물리적 운영인자 도출을 위한 실험결과로 산소의 전처리와 재순환을 실시하면 그렇지 않은 경우보다 TCE 분해효율이 증가되었다. 촉매의 단위 표면적당 수용액의 부피비가 1.47㎖/㎠ 이하에서 높은 TCE분해효율을 보였으며 UV 광량의 조절시 광량이 225 W/㎠×100에서 75.8%의 최대 TCE 분해효율을 보였다. TCE의 초기 ?逾돋?조절했을 경우에는 농도가 2 ㎎/L 이하인 경우에 TCE의 분해효율이 높았다. 따라서 본 연구에서 제시한 방법으로 제조한 촉매를 이용하여 적절한 UV 광량과 상기한 운영조건하에 광촉매 산화반응조를 운영한다면 정수 및 폐수에 함유된 난분해성 유기성 오염물질을 제거하기 위한 공정으로 활용될 수 있을 것으로 기대된다. The objectives of this study are to manufacture an efficient TiO₂ photocatalyst and to delineate optimum operational parameters for TCE (trichloroethylene) degradation in a photocatalytic oxidative reactor. The TiO₂ photocatalyst, irradiated by 365 nm UV Light, is expected to increase degradation of TCE in solution by a series of photocatalytic oxidations in the reactor. A new membrane TiO₂ photocatalyst was eventually developed by coating a mixture of Davan-C(0.24 wt%) and PVA(0.16 wt%) on the surface of slips using the slip-casting method. Results show that increase in the number of coating of TiO₂ sol on surface of photcatalysts and in the surface thickness improved the endurance and photocatalysts, but these physical modifications caused significant decrease in the overall degradation efficiency of TCE. Pre-aeration or recirculation of the influents to the reactors containing TCE increased degradation efficiency of TCE. The optimum operational conditions for the surface area of photocatalysts and UV light intensity appeared to be 1.47 mL/㎠ and 225 W/㎠×100, respectively, in the reactor. Based on the overall experimental results, the photocatalytic oxidation of TCE with the new membrane TiO₂ photocatalyst is found to be very effective under the operational conditions delineated in this study.

국내 주개류의 질적 특성에 관한 연구

민달기,전승렬,정연규,이병찬 연세대학교 산업기술연구소 1993 논문집 Vol.25 No.1

The Waste generated in Korea have three main distinctive features such as heavy generation, highly portion of briquette ash and organic fraction of municipal solid waste(OFMSW). The management of wastes is confined into simple landfill, and furthermore the suitable landfilling site is subject to restriction. Therefore, Korea government has serious excutive problems to manage the wastes. The establishment of data-base and the evaluation of the characteristics about wastes should be done before any affair. Therefore, in this study, such characteristics as OFMSW form, cooking condition, three composition, density, element analysis, and heating value were evaluated. According to the results of this study, generated from domestic kitchen have vegetable waste more than half of total kitchen wastes, and is characterized by high moisture content, low heating value. In addition, it was found that the improvement of food distribution system and meal preparation program would be the most powerful method to reduce the wastes, and reducing the moisture content from the wastes could make the cost of the wastes management cheaper.

혐기성 소화에 의한 유기폐수 처리에 관한 연구

정연규,전승렬,이진상 대한상하수도학회 1991 상하수도학회지 Vol.5 No.1

Because it is recent time that anaerobic digestion was used to treat high concentrated organic wastewater from industry, there have been unknown about digestion for industrial wastewater. Therefore, designers and operators have suffered from various problems in practice. This study was done to suggest feasible design and operation conditions. In doing so, one-stage and two-stage high rate digesters were used to treat alcoholic wastewater, one of high concentrated organic wastewater from industry. Consequently, organic removal efficiency, gas production and methane content increased proportionally to the increase of HRT and the reduce of VS loading. When VS loading was 1.45㎏ VS/㎥ day and HRT was 14 days, the digestion was operated the most efficiently. During this experiment, chemical factors of digesters varied within feasible limits, and k(one of kinetic coefficients) which expresses the rate of substrate utilization per unit mass of microorganisms, was 0.968 and 3.534 when one-stage digester and two-stage digester, respectively.