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암모니아성 질소의 제거를 위한 제올라이트 및 제올라이트성 물질들의 흡착특성 비교
류태공,한명식,한웅,김영호,양현수,김철규,유성준 한국공업화학회 2002 한국공업화학회 연구논문 초록집 Vol.2002 No.0
축산폐수의 효율적인 생물학적 처리를 위하여 고오염물 흡착능과 고미생물 담지능을 가진 담체의 개발이 필수적으로 요구되고 있다. 본 연구는 상기 성능을 가진 담체 개발 과정의 한 부분으로서 축산폐수내 다량 함유된 암모니아성 질소 성분의 제거능력이 뛰어나고 경제적일 수 있는 담체 재료들의 탐색을 위하여 연구된 것이다. 흡착을 위한 제올라이트형 물질들로는 주로 천연제올라이트(상업용), 합성제올라이트들(상업용 및 실험실 제조) 그리고 석탄회로부터 제조된 제올라이트성 물질들이 사용되었다. 이때 실험실적인 합성제올라이트의 형태는4A형으로서SiO<sub>2</sub>/Al<sub>2</sub>O<sub>3</sub>=1.98,Na<sub>2</sub>O/SiO<sub>2</sub>=1.54 및 H<sub>2</sub>O/Na<sub>2</sub>O=46.95의 몰비를 기준으로 직접 제조되었다. 합성원료로는 규산나트륨, 알루민산나트륨, 및 증류수를 사용하였으며, 혼합 용액들은 400rpm의 교반속도로 45°C에서 24h 동안 숙성된 다음, 95°C에서 반응시간을 달리하여 결정화 되었다. 그리고 결정화 시간에 따른 시료의 XRD를 분석한 결과, 4h 까지는 결정 성장이 관찰되었으며 그 이상에서는 일정한 것으로 나타났다. 상기 합성 제올라이트의 제조를 위해 사용된 반응 조건들이 석탄회로부터 제올라이트성 물질들을 제조하기 위한 기준으로 사용되었다. 먼저 석탄회로부터 NaOH의 침출법에 의해 실리카 및 알루미나 성분을 용출시킨 다음, in situ로 부족한 양의 알루민산 나트륨, NaOH 및 H<sub>2</sub>O를 첨가하고 숙성 및 결정화 과정을 통하여 제조되었다. 마지막으로 제올라이트형 물질들의 암모니아성 질소의 제거 및 흡착 특성이 농도, 온도 및 pH를 변수로 하여 비교되었다.
암모니아성 질소(NH_4^+-N)제거를 위한 제올라이트성 물질의 제조
류태공,류재춘,한명식,김철규,김영호,양현수 忠南大學校 産業技術硏究所 2002 산업기술연구논문집 Vol.17 No.2
The objectives of this study were to synthesize high ion-exchangeable zeolitic materials prepared from coal fly ash and to determine the adsorption capacities for the removal of NH_4^+4-N in wastewater For comparison. NH_4^+-N adsorption capacities of commercial, natural, and synthetic(4A type, Si0_2/Al_2O_3=1.98. Na_2O/SiO_2=1.54. H_2O/Na_2O=46.95) zeolites were investigated at the same condition. Zeolitic materials were prepared from coal fly ash by hydrothermal reaction with various NaOH concentrations at the reaction time of 4h and the reaction temperature of 100℃. It showed that the zeolitic material prepared at a 4M-NaOH concentration had the most NH_4^+-N adsorption capacity. Theremoval efficiency of NH_4^+-N on the zeolitic material was little difference compared with those on natural and commercial zeolites, though it was lower than that on a synthetic zeolite(4A type). As a result, it is expected that the prepared zeolitic material could be applicable to adsorbent for the NH_4^+-N removal in wastewater.
석탄회를 이용한 고미생물 담지 기능을 가진 담체 개발에 관한 연구
류재춘,류태공,한웅,김영호,양현수,김철규,유성준 한국공업화학회 2002 한국공업화학회 연구논문 초록집 Vol.2002 No.0
폐수의 생물학적 처리를 위한 기존의 미생물 고정화 담체들은 기공 및 기공율 조절에는 우수할지라도 표면의 유리질 형성으로 인하여 미생물의 고착이 어려우며, 오염물들의 흡착능 또한 매우 낮은 단점을 가지고 있다. 특히 축산 폐수의 정화처리 과정에서 사용되는 미생물 담체는 미생물의 증식에 영양원이 될 수 있는 폐수중에 다량 포함된 암모니아성 질소의 이온교환능력이 우수하고, 미생물의 담지에 적합한 기공크기를 가지며, 미생물 고착을 용이하게 하기 위한 담체 표면의 적절한 거칠기가 요구된다. 또한 폐수 처리 후 퇴비화를 위해서는 상응하는 경제성이 요구되는 실정이다. 현재 사용되고 있는 이온 교환체 중에서 비교적 비용이 저렴하고 암모니아성 질소의 이온교환능력이 우수한 물질로는 제올라이트가 많이 사용되고 있다. 따라서 본 연구는 축산 폐수의 생물학적 처리를 위한 미생물의 고착 및 생육에 우수한 환경을 제공 해 줄 수 있는 제올라이트형 복합세라믹 담체를 제조하였다. 우선 기본형 복합세라믹 담체의 원료로는 flyash를 사용하였으며, 첨가되는 강화제, 결합제 및 기공조절제의 성분비를 변화시키면서 비교적 제조공정이 단순한 입자충전법을 이용하여 제조하였다. 그리고 제조된 기본형 담체의 거대 기공 내에 제올라이트를 in-situ로 합성시켜 제올라이트형 복합세라믹 담체를 제조하였다. 제조된 담체들은 porosimeter 및 주 사전자현미경을 사용하여 표면의 기공분포 및 구조를 관찰하였고, 미생물의 부착능을 측정하기 위하여 담체내에서의 미생물 배양실험을 수행하였다. 실험 결과, 제조된 담체들은 비교적 우수한 미생물 담지 및 배양능력을 나타냈으며, 미생물 담지에 적합한 기공크기 및 표면구조를 지니는 담체 제조의 최적조건을 도출할 수 있었다.
김병수,류태공,장한권,서창열,유정현,최지혁,조성욱,길대섭 한국자원공학회 2021 한국자원공학회지 Vol.58 No.1
A fundamental study on the volatilization purification method, a pyrometallurgical purification technology, was carried out to examine the removal of impurities from vanadium pentoxide (V2O5). From the thermodynamic analysis, it was expected that impurities contained in V2O5 could be removed into the gas phase while holding it at temperatures over 300°C for P2O5 and at over 600°C for NaOH and KOH, because of their high vapor pressures. Experiments were carried out in the temperature range of 600–1,100°C and a holding time range of 15–60 min under atmospheric and reduced pressures. The range of reduced pressure was 7.9×10 -2 –1.1×10 -1 atm under an argon atmosphere. By comparing the thermodynamic analysis with the experimental results, it was verified that impurities such as SO3, P2O5, NaOH, and KOH were effectively removed from V2O5 regardless of the pressure conditions of the furnace. At the optimum conditions, V2O5 with a purity of 99.6 wt% was manufactured from V2O5 with a purity of 99.2 wt%. 본 연구에서는 오산화바나듐(V2O5)로부터 불순물을 제거하기 위한 건식정제 공정법 중의 하나인휘발정제 방법에 대한 기초연구를 수행하였다. 열역학적 분석결과 오산화바나듐에 함유된 P2O5 불순물은 300°C 이상에서 NaOH와 KOH 같은 불순물은 600°C 이상에서 증기압이 높아 기상으로 휘발 제거가 가능할 것으로 분석되었다. 실험은 대기 분위기와 감압 분위기에서 휘발온도 600 – 1000°C, 유지시간 15 – 60분으로 변화시키면서 수행되었다. 감압은 아르곤 분위기에서 7.9×10 -2 – 1.1×10 -1 기압으로 조절하였다. 열역학적 분석결과와 실험 결과를 비교함으로써 SO3, P2O5, NaOH, KOH 같은 불순물이 로내 압력 조건에 상관없이 효과적으로 오산화바나듐으로부터 제거된다는 것이 확인되었다. 최적 조건에서 99.6 wt% 순도를 갖는 오산화바나듐이 99.2 wt% 순도를 갖는 오산화바나듐으로부터 제조되었다.