본 연구는 구리 아연 금속합금의 산화 환원 반응과 합성 알루미늄 실리케이트의 흡착 반응을 이용한 폐수 중 중금속 처리에 관한 연구이다. 극세사 형태로 제조된 구리 아연 금속합금이 수용액 중에 서 산화 환원반응에 의해 아연보다 이온화 경향이 작은 중금속은 환원 처리되고, 이온화 된 아연 및 미 반응 중금속은 흡착 처리하여 제거하는 연구이다. 극세사 형태로 제조된 금속합금 물질은 표면적이 커서 1회 처리만으로도 반응 평형에 도달하게 하여 효율이 높은 것으로 나타났다. 크롬(Cr+3)은 redox 반응 1 회 처리만으로도 100.0 % 제거 되었으며, 수은은 98.0 %, 주석 92.0 %, 구리는 91.4 % 정도 제거되었 다. 카드뮴, 니켈, 납도 각각 40.0 %, 50.0 %, 58.0 %가 제거 되었다. 크롬(Cr+3)은 아연과 이온화 경향 차이가 거의 없지만 제거 효율이 높은 것으로 나타났는데 이는 3가 크롬은 이온 상태로 존재하면 redox 반응에서 발생한 OH- 이온과 결합하여 수산화물 침전을 형성하는 것으로 판단된다. Redox 반응 후 증 가한 아연 및 미반응 중금속 농도를 알루미늄실리케이트를 1회 통과하여 거의 100.0 % 제거할 수 있었 다. 이는 합성 알루미늄 실리케이트의 비표면적이 크고 금속 이온의 흡착능력이 우수한 것으로 나타났으 며, 반응 후 알루미늄 이온은 증가하지 않는 것으로 보아 이온 교환이 아닌 흡착으로 아연 및 중금속 이 온들을 제거할 수 있는 것으로 나타났다.

본 연구는 AgX (Ag-함침 X zeolite)에 의해 고방사성해수폐액 (HSW)의 발생초기에 함유되어 있는 고방사성 요오드(131I)의 흡착, 제거를 목표로 수행하였다. AgX에 의한 I의 흡착 (AgX-I 흡착)은 AgX 내 Ag-함침농도가 증가할수록 증가하며, 함침농 도 30wt% 정도가 적당하였다. AgX (Ag-함침 약 30~35wt%)로부터 Ag의 침출농도는 해수폐액에 함유되어 있는 chloride 이 온에 의한 AgCl 침전 등으로 증류수보다 덜 침출 (<1 mg/L) 되었다. AgX-I 흡착은 초기 I 농도 0.01~10 mg/L의 경우 m/V (흡착제량/용액부피의 비)=2.5 g/L에서 99% 이상 흡착제거 되어 I의 효율적 제거가 가능함을 알 수 있다. AgX-I 흡착제거 는 해수폐액 보다는 증류수에서 수행하는 것이 효과적이고, 온도의 영향은 미미한 것 같으며, 흡착평형등온선은 Languir 보 다는 Freundlich 등온선으로 표현하는 것이 양호하였다. 한편 AgX-I 흡착속도는 유사 2차 속도식을 만족하고 있으며, 속도 상수 (k2)는 Ci 증가에 따라 감소하고 있지만, m/V 비 및 온도 증가에 따라서는 증가하고 있다. 이때 흡착 활성화에너지는 약 6.3 kJ/mol 로 AgX-I 흡착은 약한 결합형태의 물리적흡착이 지배적일 것으로 보인다. 그리고 열역학적 매개변수를 평가 (음수 값의 Gibbs 자유에너지 및 양수 값의 엔탈피)에 의해 AgX-I 흡착이 자발반응(정반응)의 흡열반응이며, 고온에서 반응 이 양호함을 나타내었다.

Optimizing energy usage for maximum efficiency is an essential goal for manufacturing plants in every industrial manufacturing sector. The generation and distribution of purifying compressed air is a large expense incurred in practically all manufacturing processes. Not only is the generation and treatment expensive equipment of compressed air, but frequent maintenance and effective operation is also required. As a plant’s compressed air system is often an integral part of the production process, it needs to be reliable, efficient, and easy to be maintain. In this paper, we study to find operating method to save energy from the adsorption dryer in the process of purifying compressed air, which is required for a clean room production site in “A” company. The compressed air passes through a pressure vessel with two “towers” filled with a material such as activated alumina, silica gel, molecular sieve or other desiccant material. This desiccant material attracts the water from the compressed air via adsorption. As the water clings to the desiccant, the desiccant particle becomes saturated. Therefore, Adsorption dryer is an extremely significant facility which removes the moisture in the air 70℃ below the dew point temperature while using a lot of energy. Also, the energy consumption of the adsorption dryer can be varied by various operating conditions (time, pressure, temperature, etc). Therefore, based on existing operating experiments, we have searched operating condition to maximize energy saving by changing operating conditions of the facility. However, due to a short experiment period (from September to October), further research will be focused on considering seasonality.

Magnetite particles were synthesized by co-precipitation of water-soluble 밀 스케일-derived precursor by various concentrations of (0.5, 0.67, 1, 2 N) NaOH and (0.6, 0.8, 1.2, 2.4 N) NH4OH. It is theoretically known that as the concentration of the alkaline additive used in iron oxide synthesis increases, the particle size distribution of that iron oxide decreases. This trend was observed in both kind of alkaline additive used, NaOH and NH4OH. In addition, the magnetite synthesized in NaOH showed a relatively smaller particle size distribution than magnetite synthesized in NH4OH. Crystalline phase of the synthesized magnetite were determined by X-ray diffraction spectroscopy(XRD). The particles were then used as an adsorbent for phosphate(P) removal. Phosphorus adsorption was found to be more efficient in NaOH-based synthesized magnetite than the NH4OH-based magnetite.

본 연구는 고방사성해수폐액 (HSW)으로부터 Barium (Ba)이 함침된 4A 제올라이트 (BaA)에 의한 고방사성핵종 중에 하나인 Sr의 흡착 제거를 수행하였다. BaA에 의한 Sr의 흡착 (BaA-Sr)은 Ba의 함침농도 20.2wt% 이상에서 Ba의 함침농도가 증가 할수록 감소하며 Ba 함침농도는 20.2wt% 정도가 적당하였다. 그리고 BaA-Sr 흡착은 BaA 내 4A에 의한 Sr 흡착 (4A-Sr)에 BaSO4 침전에 따른 Sr 공침이 첨가되어, Sr의 농도가 0.2 mg/L 이하 (HSW 내 실제 Sr 농도 수준)에서 BaA는 m/V (흡착제 량/용액 부피)=5 g/L, 4A는 m/V >20 g/L에서 99% 이상의 Sr 제거가 가능하였다. 이는 흡착제 단위 g 당 Sr의 처리용량 및 2 차 고체폐기물 (폐흡착제 등) 발생량 저감화 차원에서 BaA-Sr 흡착이 4A-Sr 흡착보다 우수함을 나타낸다. 또한 BaA-Sr 흡 착이 증류수보다 해수폐액에서 Sr의 제거능이 우수하여 HSW로부터 직접 Sr을 제거하는 데 효과적일 것으로 보인다. 반면 에 BaA에 의한 Cs의 흡착 (BaA-Cs)은 주로 BaA 내 4A에 의해서 이루어지고 있어 함침 Ba의 영향은 거의 없는 것 같다. 한 편 BaA-Sr 흡착속도는 유사 2차 속도식으로 표현할 수 있으며, Sr의 초기농도 및 V/m 비 증가에 따라서 속도상수 (k2)는 감 소하지만 평형흡착량 (qe)은 증가하고 있다. 그러나 용액의 온도증가에 따라서는 반대로 k2는 증가하지만 qe는 감소하고 있 다. BaA-Sr 흡착 활성화에너지는 약 38 kJ/mol 로 강력한 결합 형태를 이룬 화학흡착은 아니더라도 물리적 흡착보다 화학적 흡착이 지배적일 것으로 보인다.

An air cleaning unit(ACU) in a nuclear power plant plays a role on cooling the safety-related components whose function is involved in the reactor shutdown, and maintains the suitable temperature and humidity for work in the rooms where an operator is working on. To guarantee the performance of the unit the design of ACU should be subject to credible codes and standards, such as ASME, ANSI and ASHRAE, etc. On top of them, the desorption of the carbon adsorber is addressed in ASME N509 which causes the adsorber no longer to capture the iodine isotopes produced by the severe accident. In this study, the equations of the heat source were derived from the radioactive decay heat of each iodine isotopes. From the resultant equation, the maximum temperature below 300oF for the desorption was calculated under a proposed condition and analysed with the reference results.

현재 사용되는 전기탈이온(EDI)공정은 전기투석법과 이온교환수지법을 혼합한 공정이다. 이 공정은 전기투석을 위한 양/음이온교환막이 사용되고 두 막 사이 에 이온교환수지로 채워서 모듈을 제작한다. 전기탈이온공정은 농축수가 강한 산성과 염기성이기 때문에 전극의 손상과 같은 문제점을 초래한다. 이러한 문제 점을 해결하기 위해서 전기흡착탈이온(EAD)공정을 사용한다. 전기흡착탈이온공 정은 반대 전하 이온을 흡착시켜 제거하고 역전을 통해서 탈착시켜 이온교환기 를 재생시키는데, 이 때 재생시간이 필요하다. 따라서, 이온교환막을 Bipolar막으 로 제조하여 해결할 수 있고, 전기탈이온공정과 공통적으로 모듈을 작게 만들기 위해서 나노사이즈의 이온교환입자를 제조하여 별도의 처리과정 없이 성능을 구현하고자하였다. 본 연구는 현재 생산되고 있는 모듈보다 높은 이온교환능력 을 가지며 바인더 역할을 할 수 있는 고무상의 고분자를 합성하고 이온교환수 지대신 이온교환능을 가진 nano particle을 이용하여 복합막을 제조하였다.

질산성질소는 자연계의 질소 순환과정에서 발생되며, 수중에서는 질산성질소가 무기이온인 질산염(NO3 - )의 형태로 존재한다. 질산성질소는 과도한 질소비료시비나 동물의 분뇨에 의해 오염된 지하수에 존재하며, 인체에 노출 시 암과 같은 질병 유발 가능성을 높인다. 본 연구에서는 흡착등온식 및 흡착속도식 모델을 이용하여 질산염 농도 및 시간에 따른 키토산 비드의 수중 질산염 흡착특성을 평가하였다. 질산염의 농도에 따른 흡착실험에서 Langmuir와 Freundlich 식을 이용하여 최대흡착량 및 흡착형태를 산출한 결과, 키토산 비드의 질산염 흡착형태는 Langmuir식에 가장 일치되 는 경향을 보였으며, 이때 키토산 비드의 질산염 최대흡착량은 14.83 mg 질산염/g 키토산비드이었다. 질산염의 시간에 따른 흡착실험에서 1차속도식 및 2차속도식을 이용하여 질산염의 흡착속도 및 확산형태를 평가한 결과, 키토산 비드 의 초기 흡착속도는 외부확산에 의한1차속도식 경향을 보였으며, 일정시간이 지난 후에는 내부확산에 의한 2차속도식 형태의 경향을 보였다. 본 연구에서 수행한 흡착 모델에 따른 수중질산염의 제거 연구는 키토산 비드의 흡착 형태 및 질산염 제거량을 수학적으로 예측하는데 도움이 된다.

프러시안 블루 유사체(Prussian Blue Analogue : PBA)는 3차원 구조와 기공을 갖는 금속-유 기골격체이며, 유기 리간드의 종류에 따라 다양한 구조를 갖는다. PBA는 바이오센서, 광학, 촉매, 수소 저장 장치 등의 분야에서 주목 받고 있으며 화학적 안정성을 가진 환경 친화적인 물질이다. 또한 다양 한 크기의 미세기공을 조정할 수 있어 흡착분야에서 많이 활용되고 있다. 본 연구는 수열합성법을 이용 하여 금속유기골격체인 Mn3[Fe(CN)6]2를 합성하였다. 전구체로 K4[Fe(CN)6]와 MnCl2를 사용하였고, 합 성된 물질은 소성하여 망간철산화물을 생성하였다. 실험 변수로 전구용액의 pH, 전구체의 몰농도, 반응 시간을 조절하여 입자의 크기와 형태에 대한 영향을 확인하였다. 합성된 다공체는 XRD, SEM, FT-IR, UV-Vis, TG/DTA에 의해 분석하였고, 여러 염료에 대한 흡착 특성을 평가하였다.

The characteristics of filter/adsorber granular activated carbon (F/A GAC) were investigated by measuring various parameters, which include surface area, pore volume, abrasion number, floater, and water-soluble ash. The correlation between parameters was also evaluated. Moreover, rapid small-scale column test (RSSCT) was conducted for adsorption characteristics. Thirteen F/A GAC were tested, and the average values of abrasion number and water-soluble ash were 88.9 and 0.15%, respectively. F/A GAC with the larger external surface area and greater mesopore volume had the lower abrasion number, which indicated that it was worn out relatively easily. Water-soluble ash of coconut-based GAC (about 2.6%) was greater than that of coal-based GAC (less than 1%), and the pH of solution was increased with GAC, which had the higher water-soluble ash. On the other hand, floater of thirteen F/A GAC was divided as two groups, which one group had relatively higher floater (2.7~3.5%) and the other group had lower floater (approximately 0.5%). The results of RSSCT indicated that coconut-based GAC (i.e. relatively higher water-soluble ash) had less adsorption capacity. Moreover, adsorption capacity of coal-based GAC with larger surface area and greater mesopore volume was superior to others.

정수슬러지를 탄화 및 활성처리하여 흡착제를 제조하였으며, 이를 이용한 황화수소 흡착특성을 고찰하였다. 제조 된 흡착제에 대한 BET측정 및 SEM 등 물성분석을 실시하였으며, 황화수소를 대상으로 회분식의 흡착평형실험 을 실시하였다. 실험변수로는 활성처리시 적용되는 약품종류 및 농도 등이 적용되었다. 실험결과, 정수슬러지는 탄화나 약품첨착과정을 통해 커다란 성능 향상이 이뤄짐을 알 수 있었다.