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N₂O 분해 특성에 미치는 CuO/MnO₂의 합성인자에 관한 연구
김정운(Joung Woon Kim),최형주(Hyungjoo Choi),장미선(Mi-Sun Jang),우달식(Dal-Sik Woo) 융복합지식학회 2019 융복합지식학회논문지 Vol.7 No.1
본 연구에서는 하수처리장에서 발생되는 저농도 N₂O 제거용 촉매를 개발하여 분해 특성에 미치는 합성 인자에 관해 알아보았다. CuO/MnO₂ 합성시 촉매 활성에 중요한 반응으로 MnO₂ 침전, CuO 침전, Cu/Mn 몰비율, 촉진제인 Cs의 주입조건으로 하여 입자를 제조하였다. 분해 성능 테스트는 하수처리장의 농도와 유사한 50 ppm의 N₂O gas로 진행하였다. MnO₂의 침전 조건은 침전제인 KMnO₄의 농도를 조절하여 최적 조건을 점검하였고, CuO의 산화조건은 대략 pH 8.8에서 침전이 이루어지기 때문에 pH 9로 맞춰주었다. pH 9로 제어된 상태에서 Cu 전구체를 주입하면 급격하게 반응이 진행되어 촉매 활성이 저감되는 것을 연구를 통해 알 수 있었다. Cu/Mn 몰 비율은 주촉매가 충분한 상태에서 조촉매가 주입되는 것이 주촉매와 조촉매로서의 상호 작용을 통해 촉매 활성이 증대되는 효과를 얻었다. 마지막으로 촉진제인 Cs를 주입한 경우, 300℃에서 N₂O 분해능이 31%에서 46%로 큰 폭으로 증대되어 긍정적인 영향을 주는 것을 확인할 수 있었다. In this study, we have synthesized catalysts for the removal of low concentration N₂O from sewage treatment plant and examined the synthesis factors on decomposition characteristics. Particles were prepared as amount of MnO₂ precipitation, CuO precipitation condition, Cu/Mn molar ratio and Cs as an promoter for the catalytic activity in the synthesis of CuO/MnO₂. The decomposition test were carried out at 50 ppmN₂O. The precipitation conditions of MnO₂ were adjusted by adjusting the concentration of KMnO₄ as a precipitant. The oxidation condition of CuO was adjusted to pH 9 because of the precipitation occurred at pH 8.8. When Cu precursor was injected under controlled condition at pH 9, It has been found that the oxidation reaction rapidly and the catalytic activity is reduced. The Cu/Mn molar ratio was found to increase the catalytic activity through the interaction of the main-catalyst with the sub-catalyst when the main-catalyst was in a sufficient condition. Finally, it was confirmed that the injection of Cs as a promoter greatly increased N₂O resolution from 31% to 46% at 300℃, which had a positive effect.
유도 공기 부상기에서 마이크로 기포의 거동 특성에 관한 수치해석적 연구
김정운(Joung Woon Kim),이우호(Wooho Lee),이현동(Hyun-Dong Lee),정진홍(Jin-Hong Jung),황인주(In-Ju Hwang) 융복합지식학회 2017 융복합지식학회논문지 Vol.5 No.2
유수분리공정에서의 중요한 변수는 유도 공기 부상기 내에서 형성되는 기포의 크기와 분산도이다. 본 연구에서는 유도 공기 부상기 장비내에서 생성되는 미세 기포가 유수분리 성능에 미치는 영향을 수치해석 방법으로 평가하였다. 이를 위하여 기포의 특성 해석에 적합한 격자계를 구성하고, Reynolds-averaged Navier-Stokes equations을 적용하여 물과 공기의 연속적인 이상 유동 해석모델을 수립하였다. 결과적으로 기포의 유속이 빠르고 입자의 크기는 작아질수록 유도 공기 부상기 장비내의 기포 고르게 분산됨을 확인할 수 있었다. 이러한 현상은 유동특성에 관계하는 레이놀즈수와 항력의 변화에 의해 야기되고, 점성에 관한 stoke`s 법칙으로 설명이 가능하였다. Dispersion and size of micro-bubbles generated in the induced gas flotation equipment are most important parameters in oil-water separation process. In this study, the effect of micro-bubbles on the performance of oil separation by induced gas flotation was evaluated by numerical method. For this purpose, Reynolds-averaged Navier-Stokes equations were applied to establish an ideal continuous water/air flow model and construction of a grid system suitable for analyzing the characteristic of bubbles was necessary. As a result, it was confirmed that the bubbles in the induced gas flotation unit were evenly dispersed as the flow rate of bubbles become faster and the size smaller. This phenomenon can be drawn since the Reynolds number and the drag force changed within flow characteristics and it also can be explained by stoke"s law of viscosity.
P507 추출수지를 이용한 중희토류 원소(Gd, Tb, Dy)의 흡탈착 분리특성에 관한 연구
이성은,김정운,전종혁,전홍명,이진영,한춘,Lee, Sungeun,Kim, Joung Woon,Jeon, Jong Hyuk,Jun, Hong Myeong,Lee, Jin Young,Han, Choon 한국자원리싸이클링학회 2016 資源 리싸이클링 Vol.25 No.4
본 연구에서는 P507을 포함하고 있는 추출수지를 사용하여 중희토류 원소인 Gd, Tb, Dy의 흡 탈착 반응 메커니즘을 고찰하고 분리를 위한 최적 크로마토그래피법의 반응조건을 도출하였다. 흡 탈착 반응 메커니즘은 흡착등온식인 Langmuir, Freundlich 흡착등온식과, 흡착속도모델인 유사 1차, 2차 반응속도식을 적용하여 고찰하였다. 중희토류 원소의 흡착반응은 단분자층으로 일어난다고 가정하여 흡착등온식을 적용하였고, 잘 일치하여 흡착반응이 단분자층으로 이루어짐을 추측할 수 있었다. 시간별 실험을 진행하여 유사 1차, 2차 반응속도식에 적용한 결과 유사 2차 반응속도식이 추출수지의 중희토류 흡착 메커니즘을 더 잘 표현하였고, 평형흡착량의 실험값은 이론값에 부합하였다. 크로마토그래피법을 이용하여 용리액 HCl 0.25 M 농도조건에서 ${\alpha}^{Tb}_{Gd}=1.24$, ${\alpha}^{Dy}_{Tb}=1.03$으로 분리계수 1이상의 높은 분리조건을 확인하였다. HCl 용리액을 사용하였을 때, 용리액의 농도가 높을수록 분리도는 감소하고 용출구간은 줄어드는 경향을 확인하였다. This study was conducted to establish the adsorption-desorption mechanism and the optimum condition of chromatographic operation for separations of heavy rare earth elements (Gd, Tb, Dy) using a p507-containing resin. By employing Langmuir and Freundlich isotherm together with pseudo first and second order kinetics, absorption-desorption reaction mechanism was investigated. Langmuir and Freundlich isotherm was applied under assumption that adsorption reaction occurs in form of monolayer, and because the result was identical to the assumption, now we know adsorption of heavy rare earth elements occurs in form of monolayer. Concerning the pseudo first and second order kinetic, the pseudo second order seemed to be more suitable to represent heavy rare earth element adsorption mechanism. By using the extraction chromatography to separate heavy rare earth elements, ${\alpha}^{Tb}_{Gd}=1.24$, and ${\alpha}^{Dy}_{Tb}=1.03$ were confirmed in eluent HCl 0.25 M which indicates almost perfect separations of three elements. Furthermore, as concentrations of eluent became higher, the resolution value decreased and the elution area got shortened.
폐신문지(廢新聞紙)(ONP)로부터 부유선별(浮遊選別)을 이용한 잉크분리(分離)시 초음파처리(超音波處理) 효과(效果)
임광일,황인성,김정운,유광석,안지환,한춘,Lim, Gwang Il,Hwang, In Sung,Kim, Joung Woon,You, Kwang Suk,Ahn, Ji Whan,Han, Choon 한국자원리싸이클링학회 2012 資源 리싸이클링 Vol.21 No.5
재생률이 높은 폐신문지(old newspaper, ONP)를 부유선별법을 이용하여 탈묵을 진행하였을 시, 해리시간, 초음파처리에 따른 백색도, 잔류잉크농도(effective residual ink concentration, ERIC), 수율의 효과를 규명하였다. 또한 부유선별시 pH, 포수제에 따른 백색도, ERIC과 수율의 효과도 규명하였다. 해리시간이 증가할수록 백색도와 ERIC이 증가함을 보였으나 수율의 차이는 없었다. 해리시간이 30분일 때 백색도 58% ERIC 182.9 ppm이였고, 해리를 더 진행하더라도 백색도의 증가를 볼 수 없었다. 단 해리 된 ONP를 초음파발생장치를 이용하여 초음파처리를 했을 경우 단 2분의 해리시간으로도 58%이상의 백색도를 얻을 수 있었다. 초음파처리를 20분간하고, pH 11에서 포수제로 등유을 사용했을 때 백색도가 59.32%로 가장 높았다. In this study, the sonication method was applied to remove ink from old newspaper(ONP) using flotation. Results indicated increased whiteness and effective residual ink concentration (ERIC) with longer disintegration. Therefore 58% of whiteness and 182.9 ppm ERIC were obtained for 30 minutes of disintegration time without the change in yield. Longer disintegration than 30 minutes had no effects on whiteness without the application of ultra-sonication. On the other hand, higher than 58% of whiteness was achieved in 2 minutes of disintegration when the ultra-sonication was applied. The highest whiteness (59.32 %) was obtained by applying sonication for 20 minutes and froth flotation with kerosene as a collector under the alkaline condition (pH 11).
수원 혼합 공정을 기반으로한 해수 담수화 전력 소비 특성 분석
윤승현(Seung Hyeon Yun),김정운(Joung Woon Kim),우달식(Dal-Sik Woo) 융복합지식학회 2019 융복합지식학회논문지 Vol.7 No.1
담수화 시설은 일반적으로 상수도 시설 대비 높은 에너지 소모량과 운전비용이 요구되어 경제성 부분에서의 문제점을 지니고 있다. 이와 같은 문제점을 해결하기 위해 해수담수화 공정에서 해수와 다양한 수자원을 혼합하는 blending 기법이 해결책으로 모색되어지고 있다. 본 연구에서는 해수와 지하수를 혼합함으로서 낮은 염 농도를 유도하였으며 이를 통해 해수담수화 전력 소비 특성을 분석하였다. 수원 blending 원수의 특성에 따라 운전압력 조건을 변화시켜 동일 운전 압력에서의 여과투과성능, 전력 소비 특성을 확인하였다. 동일한 압력 조건에서는 blending을 통해 원수에 농도를 낮춤으로서 해수단일 공정대비 높은 처리 투과 유속을 확인할 수 있었다. 또한 에너지절감효율(%) 및 SEC에 경우 원수의 농도를 낮게 유도함으로서 일반 해수 단일공정 대비 높은 회수율과 처리수량의 확보를 도모하여 경제성 확보와 에너지 소비량의 저감 효율을 확인할 수 있었다. Desalination plants generally require high energy consumption and operating cost compared to water supply facilities. In order to solve a problem, a blending technique that blends sea water and various water resources is used. In this study, low salt concentration was caused by blending of sea and ground water, power consumption of sea water desalination was analyzed from the blending water. The filtration performance and power consumption characteristics at the same operating pressure were confirmed by varying the operating pressure condition according to the characteristics of the blending water. In the case of the same pressure condition, permeate flux was varied according to the concentration in raw water. As a result, it was possible to confirm the high permeate flux compared to the seawater desalination process. In addition, by lowering the concentration of raw water, it is possible to reduce the energy consumption and SEC compared to the desalination process.