폐감귤박으로 합성한 활성탄에 의한 수용액 중의 Cu 및 Pb 이온의 제거

문명준 ( Myung-jun Moon ),감상규 ( Sang-kyu Kam ),이민규 ( Min-gyu Lee ) 한국환경과학회 2018 한국환경과학회지 Vol.27 No.6

Waste citrus peel-based activated carbon (WCAC) was prepared from waste citrus peels by activation with KOH. The removal of Cu and Pb ions from aqueous solution by the prepared WCAC was investigated in batch experiments. The solution pH significantly influenced Cu and Pb adsorption capacity and the optimum pH was 4 to 6. The adsorption of Cu and Pb ions by WCAC followed pseudo-second-order kinetics and the Langmuir isotherm model. The maximum adsorption capacity calculated by Langmuir isotherm model was 31.91 mg/g for Cu and 92.22 mg/g for Pb. As the temperature was increased from 303 K to 323 K, the ΔG˚ value decreased from -7.01 to -8.57 kJ/mol for Cu ions and from -0.87 to -2.06 kJ/mol for Pb ions. These results indicated that the adsorption of Cu and Pb by WCAC is a spontaneous process.

폐감귤박으로 제조한 활성탄을 충전한 고정층 반응기에서 아세톤, 벤젠 및 메틸메르캅탄의 흡착특성

감상규 ( Sang-kyu Kam ),강경호 ( Kyung-ho Kang ),이민규 ( Min-gyu Lee ) 한국공업화학회 2018 공업화학 Vol.29 No.1

폐감귤박으로 제조한 활성탄(WCAC)을 충전한 고정층 반응기에서 아세톤, 벤젠 및 메틸메르캅탄(MM)의 3종류의 대상가스에 대한 흡착특성을 검토하였다. 단일성분계의 경우에 파과곡선으로부터 구한 파과시간은 유입농도 및 유량이 증가할수록 감소하였으나 형상비(L/D)가 증가할수록 증가하였다. WCAC에 의한 대상가스의 흡착량은 유입농도 및 형상비가 증가할수록 증가하였으나 유량증가에 따른 흡착량은 대상가스에 따라 차이를 나타내었다. 파과시간 및 흡착량 결과에 의하면 WCAC에 대한 친화력은 벤젠이 가장 높고, 다음으로 아세톤 그리고 MM의 순서이었다. 한편, 2성분계 및 3성분계 혼합가스의 흡착 경우에 파과곡선은 WCAC와 친화력이 작은 흡착질은 친화력이 큰 흡착질로 치환되면서 roll-up 현상을 보였다. 그리고 WCAC에 의한 아세톤의 흡착은 황화합물인 MM보다 비극성인 벤젠과 혼합되어 있을 경우에 영향을 크게 받는 것으로 나타났다. Adsorption experiments of three target gases such as acetone, benzene, and methyl mercaptan (MM) were carried in a continuous reactor using the activated carbon prepared from waste citrus peel. In a single gas system, the breakthrough time obtained from using the activated carbon (WCAC) prepared from waste citrus peel. In a single gas system, the breakthrough time obtained from the breakthrough curve decreased with increasing the inlet concentration and flow rate, but increased with respect to the aspect ratio (L/D). Adsorbed amounts of the target gases by WCAC increased as a function of the inlet concentration and aspect ratio. However, adsorbed amounts with the increase of the flow rate were different depending upon target gases. Results from the breakthrough time and adsorbed amount showed that the affinity for WCAC was the highest in benzene, followed by acetone and then MM. On the other hand, in the binary and ternary systems, the breakthrough curve showed a roll-up phenomenon where the adsorbate having a small affinity for WCAC was replaced with the adsorbate with a high affinity. The adsorption of acetone on WCAC was more strongly affected when mixing with the nonpolar benzene than that of using sulfur compound MM.

벤튜리 진공건조에 의한 폐 감귤박으로부터 리모넨 분리 및 바이오 에탄올 생산

김승건 ( Seung-geon Kim ),이호원 ( Ho-won Lee ) 한국공업화학회 2024 공업화학 Vol.35 No.1

벤튜리를 이용한 진공건조 공정에 의해 폐 감귤박으로부터 리모넨을 분리하고 건조된 감귤박을 이용하여 바이오 에탄올을 생산하였다. 벤튜리를 이용한 진공건조가 열풍건조 및 자연건조에 비해 수분 및 리모넨의 제거에 매우 효과적이었으며, 벤튜리 진공건조에 의해 건조된 감귤박이 에탄올 발효에 가장 적절하였다. 벤튜리 진공건조에 의해 15시간 동안 건조된 감귤박의 수분 및 리모넨 함량은 각각 17.0% 및 3.2%이었다. 벤튜리 진공건조에 의해 리모넨을 함유한 정유와 플로럴 워터를 각각 얻을 수 있었으며, 벤튜리 진공건조에 의해 분리된 정유의 양은 4.21 mL/kg 감귤박이었고, 분리된 정유의 79.9%는 리모넨이었다. Limonene was separated from waste citrus peels by a vacuum drying process with a venturi, and bioethanol was produced from dried citrus peels. Vacuum drying using venturi was very effective in removing moisture and limonene compared to hot air drying and natural drying. Citrus peels prepared by venturi vacuum drying were the most suitable for ethanol fermentation. The moisture and limonene content of the citrus peels dried for 15 hours were 17.0% and 3.2%, respectively. By venturi vacuum drying, essential oil containing limonene and floral water were obtained, respectively. The amount of essential oil separated by venturi vacuum drying was 4.21 mL essential oil/kg citrus peel, 79.9% of the separated essential oil was limonene.

제주 자연환경으로부터 감귤박 분해 미생물의 분리 및 동정

고정권,김인중 제주대학교 아열대농업생명과학연구소 2024 아열대농업생명과학연구지 Vol.39 No.2

Jeju Island produces approximately 600,000 tons of citrus fruits annually, accounting for over 30% of the total fruit production, with 80∼85% consumed as fresh produce and the remaining 20∼25% used for processing. The processing stage generates about 50,000 tons of citrus peel waste, known as citrus peel waste, which faces significant disposal challenges. This study aims to explore effective methods for processing citrus peel waste to reduce its impact on the local environment and economy. The main contents of this research include collecting soil microbes, selecting cellulose-active microbes, identifying microbes and verifying their enzyme activities by decomposing microbes. This study investigates the composting process of citrus peel waste using microbes, suggesting the possibility of transforming organic material into valuable resources like fertilizer through a biological process that can reduce waste volume and eradicate pathogens. This research is expected to provide a sustainable solution to the citrus peel waste disposal issue in Jeju, contributing to the enhancement of ESG management and the sustainable value assessment of carbon-neutral technologies. Additionally, efficiently recycling of citrus peel waste can reduce resource waste, increase the economic value of agricultural by-products, and be a crucial step in establishing a renewable economy model.

박스-벤켄 설계법을 이용한 폐감귤박 활성탄에 의한 수용액 중의 항생제 Trimethoprim의 흡착 연구

이민규,감상규,Lee, Min-Gyu,Kam, Sang-Kyu 한국화학공학회 2018 Korean Chemical Engineering Research(HWAHAK KONGHA Vol.56 No.4

폐감귤박으로 제조한 활성탄(WCAC, waste citrus peel based activated carbon)에 의한 항생제 trimethoprim (TMP)의 흡착 특성을 조사하기 위해 반응표면법(RSM, response surface methodology)을 사용하여 TMP 흡착에 대한 운전인자들의 영향을 조사하였다. 농도($X_1$: 50-150 mg/L), pH ($X_2$: 4-10), 온도($X_3$: 293-323 K), 흡착제 투여량($X_4$: 0.05-0.15 g)의 4가지 입력 파라미터를 가진 4-요인 Box-Behnken 실험 설계에 따라 회분식 실험을 수행하고, 얻어진 실험 결과를 다중 회귀 분석으로 2차 다항식에 맞추고 통계적 방법을 사용하여 검토하였다. 독립 변수 및 변수들 간의 교호 작용의 유의성은 ANOVA 및 t-검정 통계기법으로 평가하였으며, 통계적 결과는 TMP 농도가 다른 요인들에 비하여 가장 많은 영향을 미치는 운전인자라는 것을 보여 주었다. 흡착공정은 유사 2차 속도식에 잘 부합하였으며, 등온흡착평형관계는 Langmuir 식이 Freundlich 식 보다 잘 부합하였다. Langmuir 등온식으로 부터 계산한 WCAC에 의한 TMP의 최대 흡착량은 293 K에서 144.9 mg/g이었다. In order to investigate the adsorption characteristics of the antibiotics trimethoprim (TMP) by activated carbon (WCAC) prepared from waste citrus peel, the effects of operating parameters on the TMP adsorption were investigated by using a response surface methodology (RSM). Batch experiments were carried out according to a four-factor Box-Behnken experimental design with four input parameters : concentration ($X_1$: 50-150 mg/L), pH ($X_2$: 4-10), temperature ($X_3$: 293-323 K), adsorbent dose ($X_4$: 0.05-0.15 g). The experimental data were fitted to a second-order polynomial equation by the multiple regression analysis and examined using statistical methods. The significance of the independent variables and their interactions was assessed by ANOVA and t-test statistical techniques. Statistical results showed that concentration of TMP was the most effective parameter in comparison with others. The adsorption process can be well described by the pseudo-second order kinetic model. The experimental data of isotherm followed the Langmuir isotherm model. The maximum adsorption amount of TMP by WCAC calculated from the Langmuir isotherm model was 144.9 mg/g at 293 K.

폐감귤박으로 제조한 활성탄을 이용한 수중의 항생제 Amoxicillin의 흡착 특성

감상규 ( Sang-kyu Kam ),이민규 ( Min-gyu Lee ) 한국공업화학회 2018 공업화학 Vol.29 No.4

폐감귤박 활성탄(WCAC, waste citrus peel based activated carbon)에 의한 항생제 아목시실린(AMX)의 흡착에서 온도, 초기농도, 접촉시간 및 흡착제 투여량과 같은 운전변수의 영향을 조사하기 위해 회분식 실험을 수행하였다. 흡착 속도 및 등온 실험결과는 각각 유사 2차 속도식 및 Langmuir 등온 모델에 의해 잘 설명될 수 있었다. Langmuir 등온 모델로 부터 계산된 WCAC에 의한 AMX의 최대 흡착량은 345.49 mg/g이었다. WCAC에 의한 AMX의 흡착은 흡착 과정에서 막 확산(외부 물질 전달)과 입자 내부 확산이 동시에 일어난다는 것을 보여 주었다. 흡착 속도는 WCAC의 입자 크기가 증가함에 따라 외부 물질 전달보다 입자 내부 확산에 의해 더 영향을 받았고, 입자 내부 확산이 율속 단계였다. 열역학적 파라미터는 WCAC에 의한 AMX의 흡착 반응은 흡열반응이고 자발적인 과정임을 나타내었다. Batch experiments were conducted to investigate the effects of operating parameters such as the temperature, initial concentration, contact time and adsorbent dosage on the adsorption of antibiotics amoxicillin (AMX) by waste citrus peel based activated carbon (WCAC). The kinetics and isotherm experiment data can be well described with the pseudo-second order model and the Langmuir isotherm model, respectively. The maximum adsorption capacity of AMX by WCAC calculated from the Langmuir isotherm model was 125 mg/g. The adsorption of AMX by WCAC shows that the film diffusion (external mass transfer) and the intraparticle diffusion occur simultaneously during the adsorption process. The adsorption rate is more influenced by the intraparticle diffusion than that of the external mass transfer as the particle size of WCAC increases, and the intraparticle diffusion is the rate controlling step. The thermodynamic parameters indicated that the adsorption reaction of AMX by WCAC was an endothermic and spontaneous process.

Citrus Peel Wastes as Functional Materials for Cosmeceuticals

( Sang Suk Kim ),( Jung A Lee ),( Ji Young Kim ),( Nam Ho Lee ),( Chang Gu Hyun ) 한국응용생명화학회 2008 Journal of Applied Biological Chemistry (J. Appl. Vol.51 No.1

반응표면분석법을 이용한 폐감귤박 활성탄에 의한 수중의 2,4-Dichlorophenol 흡착특성 해석

이창한,감상규,이민규,Lee, Chang-Han,Kam, Sang-Kyu,Lee, Min-Gyu 한국화학공학회 2017 Korean Chemical Engineering Research(HWAHAK KONGHA Vol.55 No.5

폐감귤박으로 제조한 활성탄(WCAC)에 의한 2,4-디클로로페놀(2,4-DCP) 흡착에서 온도, 초기농도, 접촉시간 및 흡착제 투여량과 같은 운전변수의 영향을 조사하기 위해 회분식 실험 및 반응표면분석법(Response Surface Methodology: RSM)을 적용하였다. 2,4-DCP 흡착부터 도출된 회귀식은 반응변수의 함수로 나타낼 수 있었다. 이 모델의 적합성은 응답에 대한 실험값과 예측값 간의 상관관계에 의해 평가되었다. $R^2$ 값은 0.9921로서 높은 상관성을 가지며, 회귀 모델에 의해 대부분의 데이터 변동을 설명할 수 있었다. 독립변수 및 그 상호작용의 유의성은 분산분석(ANOVA)과 t-검정 통계 기법으로 평가하였다. 이들 결과는 사용된 모델이 응답변수를 유의미하게 잘 부합되며, 응답과 독립 변수 간의 관계를 적합하게 잘 설명한다는 것을 보여 주었다. 흡착 속도 및 등온 실험결과는 각각 유사 2차 속도식 및 Langmuir 등온 모델에 의해 잘 설명될 수 있었다. Langmuir 등온 모델로부터 계산된 WCAC에 의한 2,4-DCP의 최대 흡착량은 345.49 mg/g이었다. 흡착과정에서 막확산과 입자내부확산이 동시에 일어나는 것을 흡착 메커니즘 연구로부터 확인하였다. 열역학적 파라미터는 WCAC에서 2,4-DCP의 흡착 반응이 흡열반응이고 자발적인 과정임을 나타내었다. The batch experiments by response surface methodology (RSM) have been applied to investigate the influences of operating parameters such as temperature, initial concentration, contact time and adsorbent dosage on 2,4-dichlorophenol (2,4-DCP) adsorption with an activated carbon prepared from waste citrus peel (WCAC). Regression equation formulated for the 2,4-DCP adsorption was represented as a function of response variables. Adequacy of the model was tested by the correlation between experimental and predicted values of the response. A fairly high value of $R^2$ (0.9921) indicated that most of the data variation was explained by the regression model. The significance of independent variables and their interactions were tested by the analysis of variance (ANOVA) and t-test statistics. These results showed that the model used to fit response variables was significant and adequate to represent the relationship between the response and the independent variables. The kinetics and isotherm experiment data can be well described with the pseudo-second order model and the Langmuir isotherm model, respectively. The maximum adsorption capacity of 2,4-DCP on WCAC calculated from the Langmuir isotherm model was 345.49 mg/g. The rate controlling mechanism study revealed that film diffusion and intraparticle diffusion were simultaneously occurring during the adsorption process. The thermodynamic parameters indicated that the adsorption reaction of 2,4-DCP on WCAC was an endothermic and spontaneous process.

KOH 활성화법으로 제조한 폐감귤박 활성탄의 특성

감상규 ( Sang-kyu Kam ),강경호 ( Kyung-ho Kang ),이민규 ( Min-gyu Lee ) 한국공업화학회 2017 공업화학 Vol.28 No.6

제주도에서 다량 발생하고 있는 폐감귤박을 활성화제로 KOH를 사용하여 활성탄을 제조하였고, 제조된 활성탄의 특성을 검토하였다. KOH 침적비율(100~300%), 활성화 온도(400~900 ℃) 및 활성화 시간(0.5~1.5 h)의 조건에서 각 조건이 증가할수록 요오드 흡착능은 증가하였으나 활성탄의 수율은 감소하였다. 그리고 활성화 시간의 경우 1.5 h 이상에서는 요오드 흡착능 및 활성탄 수율에서 비슷하였다. 또한 KOH 침적비율이 증가할수록 비표면적 및 세공부피는 증가하였으나 세공크기는 감소하였으며, 제조된 평균 세공크기는 20~25 Å이었다. KOH의 침적비율 300%, 활성화 온도 900 ℃, 활성화 시간 1.5 h에서 제조된 활성탄은 비표면적 및 요오드 흡착능이 각각 1,527 m²/g 및 1,246 mg/g으로 가장 높았다. An activated carbon was prepared from waste citrus peel produced in large amounts in Jeju Island, Korea, using KOH activa-tion and its characteristics was examined. Under the condition of the KOH ratio between 100 and 300%, activation temper-ature from 400 to 900 ℃ and activation time from 0.5 to 1.5 h, the iodine adsorptivity of the activated carbon prepared increased but the yield decreased with respect to the increase of each conditions. The iodine adsorptivity and yield of the activated carbon prepared at the activation time of more than 1.5 h were similar to those of using 1.5 h. In addition, as the KOH ratio increased, the specific surface area and pore volume of the activated carbon increased, but the pore diameter decreased. The activated carbon has an average pore diameter of 20~25 Å. Also, the activated carbon prepared at 300% KOH and 900 ℃ for 1.5 h has the highest specific surface area of 1,527 m²/g and iodine adsorptivity of 1,246 mg/g.

폐감귤박으로 제조한 활성탄에 의한 아세톤, 벤젠 및 메틸메르캅탄의 흡착특성

감상규 ( Sang-kyu Kam ),강경호 ( Kyung-ho Kang ),이민규 ( Min-gyu Lee ) 한국공업화학회 2017 공업화학 Vol.28 No.6

활성화제로 KOH, NaOH 및 ZnCl₂를 사용하여 폐감귤박으로부터 활성탄을 제조하였다. 최적조건(활성화제의 침적비율 300%, 활성화 온도 : KOH의 경우 900 ℃, NaOH의 경우 700 ℃, ZnCl₂의 경우 600 ℃, 활성화 시간 1.5 h)에서 제조한 활성탄을 각각 ACK, ACN 및 ACZ로 명명하였다. 이들 활성탄을 사용하여 회분식 반응기에서 아세톤, 벤젠 및 메틸메르캅탄(MM) 등의 3가지 대상가스에 대한 흡착 특성을 검토하였다. 이들 활성탄에 의한 3가지 대상 가스의 흡착은 Langmuir 모델식보다는 Freundlich 모델식에 더 부합되는 것으로 나타났다. 그리고 흡착 속도실험결과는 유사1차 속도식보다는 유사 2차 속도식에 잘 부합하였으며, 입자 내 확산 모델 결과는 흡착 과정에서 외부물질전달과 입자확산이 동시에 일어나는 것을 시사해 주었다. Activated carbons were prepared from waste citrus peels using KOH, NaOH, and ZnCl₂ as activating chemicals. They were prepared at optimal conditions including the chemical ratio of 300%, activation time of 1.5h, and activation temperature of 900 ℃ for KOH, 700 ℃ for NaOH, and 600 ℃ for ZnCl₂, which were named as ACK, ACN, and ACZ, respectively. Using the activated carbons, their adsorption characteristics for three target gases such as acetone, benzene, and methylmercaptan (MM) were carried out in a batch reactor. The adsorption behavior of activated carbons for three target gases followed the Freundlich model better than the Langmuir. And the experimental kinetic data followed a pseudo-second-order kinetic model more than pseudo-first-order one. Following the intraparticle diffusion model suggested that the external mass transfer and particle diffusion were occurred simultaneously during the adsorption process.