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3가철 함유 흡착제를 이용한 수용액상의 중금속 및 페놀제거연구
김석준(Seok Jun Kim),김원기(Won Gee Kim),이승목(Seung Mok Lee),양재규(Jae Kyu Yang),이남희(Nam Hee Lee) 大韓環境工學會 2009 대한환경공학회지 Vol.31 No.7
본 연구에서는 매립장 침출수 같은 중금속과 유기물을 함께 함유하고 있는 폐수를 처리하기위하여, Fe(Ⅲ)을 활성탄, 모래, 불가사리와 같은 담체에 첨착 및 코팅시킨 흡착제를 사용하였다. 제조된 Iron Impregnated Activated Carbon(Fe-AC), Iron Coated Sand(ICS), Iron Coated Starfish(ICSF)는 EPA 3050B 방법을 통하여 각 매질에 함유된 철 함량을 분석하였으며, 회분식 반응조에서의 흡착실험을 통하여 각 흡착제의 Mn(II), Zn(II) 및 Cu(II)의 제거성능을 비교하였다. Fe-AC 및 ICS의 철함유량은 각각 1,612 mg/kg 및 1,609 mg/kg으로서 매우 유사하였으며 ICSF의 철 함유량은 1,768 mg/kg으로 ICSF의 철코팅함량이 다른 두 가지에 비해 150 mg/kg 정도 높게 나타났다. 회분식 실험에서의 Mn(II), Zn(II), Cu(II)의 제거효율은 ICSF, Fe-AC, ICS의 순으로 높은 제거율을 보였다. 각 흡착제를 단일 및 다중층으로 충전한 칼럼반응기에 의한 연속식 실험결과, 단일 흡착제에 비해 ICS, Fe-AC, ICSF의 순으로 충전한 시스템에서 높은 중금속 및 페놀제거효율을 나타내었으며, Cu(II) 와 Zn(II)에 대해서는 뚜렷한 파과능을 보였으나 Mn(II) 제거율은 상대적으로 낮게 나타났다. 각 흡착제를 병합 충전한 다중층 칼럼반응시스템은 중금속 및 phenol제거에 효과적임을 알 수 있었다. Iron coated media (activated carbon, sand and starfish) were prepared at pH 4 and applied for the treatment of landfill leachate containing organic compounds and soluble metal ions such as Zn2+, Cu2+, Mn2+ in batch and column experiment. The amount of iron coated in media was analyzed with EPA 3050B method. The removal efficiency of metal ions and phenol was compared with iron coated media. The amount of iron coated in Fe-AC and ICS(iron coated sand) were 1,612 mg/kg and 1,609 mg/kg, respectively, while it was higher with 1,768 mg/kg in ICSF(iron coated starfish). The result of batch study represent the highest removal efficiency in the treatment of wastewater using iron coated starfish. In column study, the removal efficiency of phenol and metal ions was higher in multi-layered system of ICS, Fe-AC and ICSF compared to single layered system. Breakthrough time in the effluent was relatively enhanced for Cu2+ and Zn2+ in multi-layered system while the removal efficiency of Mn2+ were not varied much. Therefore, multi-layered system was identified as the better system for the treatment of wastewater containing of metal ions and organic compound.
김석준 ( Seok-jun Kim ),박선용 ( Sun Yong Park ),오광철 ( Kwang Cheol Oh ),조라훈 ( La Hoon Cho ),김민준 ( Min Jun Kim ),정인선 ( In Seon Jeong ),이충건 ( Chung Geon Lee ),김대현 ( Dae Hyun Kim ) 한국농업기계학회 2019 한국농업기계학회 학술발표논문집 Vol.24 No.1
최근 우리나라는 500MW 이상을 보유한 발전사업자는 재생에너지 공급의무화제도 (Renewable Energy Portfolio Standrd, RPS)를 이행해야 하며 미세먼지 저감을 위해 석탄을 이용한 화력발전의 규제가 대두되고 있다. 이로인해 화력 발전소에 이용 가능한 임업 및 농산바이오매스에 대한 관심이 증대되고 있다. 하지만 앞서 언급된 목질계 바이오매스의 경우 낮은 발령량, 높은 함수율, 운송 및 저장의 어려움 등의 단점이 있다. 이러한 단점을 보완하기 위해 반탄화 공정을 실시하였다. 반탄화 공정이란 산소가 희박하거나 거의없는 조건에서 200~300°C 온도내애서 1시간 내외로 열처리하는 공정 방법이다. 반탄화 공정후 바이오매스의 발열량이 높아지고 내수성이 증대되어 앞서 언급한 단점을 보완할 수 있다. 본 연구에서는 농산바이오매스중 고춧대를 공시재료로 이용하였으며 2.36mm이하의 일정 크기로 분쇄하여 200°C, 230°C, 270°C에서 20분에서 10분 간격으로 40분까지 실험을 진행하였다. 또한 공정 동안의 바이오매스 내부의 온도변화를 확인하기 위해 열전대 (Thermocouple)을 이용하였다. 시뮬레이션 검증을위해 질량감소량을 예측할 수 있는 아레니우스 경험식을 이용하였다. 아레니우스 경험식의 주요 인자인 활성화에너지, 빈도인자, 온도중 고춧대의 열 중량분석을 통해 활성화에너지, 빈도 인자를 도출하였고 시뮬레이션을 통해 공정동안 변하는 온도를 도출해 아레니우스 경험식에 대입하였으며 질량감소량을 예측하였다. 7.5°C/min 승온속도인 경우, 온도별 상관계수가 0.92이상으로 나타났고 평균 제곱근편차는 0.0163., 0.0203, 0.0230 으로 나타났다. 오차가 발생한 이유는 내부 응축가스의 발생, 바이오매스의 성분변화가 영향을 주었다고 판단된다. 차후 내부 응축가스 파악 및 분석, 바이오매스의 성분변화분석을 통해 모델 개선이 필요하다고 판단하였다.