This study was conducted to determine the absorption properties of silicone oil, liquid paraffin, and silicone rubber as absorbents for hydrophobic volatile organic compounds (VOCs) mainly emitted from the printing and publishing industry through VOCs absorption efficiency and partition coefficient. Also, changes in absorbability were tested through blending of absorbents and load of target VOCs mixtures. The results obtained can be used as fundamental data to choose an appropriate absorbent. All of the three absorbents showed an excellent absorption efficiency of above 98% for each 5 wt% load of the target VOCs including toluene, xylene, methyl ethyl ketone (MEK), isopropyl alcohol (IPA), 1,2,4-trimethylbenzene (124-TMB), and n-Nonane. In terms of toluene load, all absorbents showed good absorption efficiency of above 95% to a high load of 15 wt%. The air-absorbent partition coefficient of each target compound (P value) exhibited the highest value of 9.8 × 10−5 for 124-TMB in silicone rubber and the lowest value of 1.6 × 10−2 for IPA in liquid paraffin. These results indicate that the target VOCs had high affinity for the three absorbents. Absorption efficiency for the target VOCs at various absorbent blending ratios using three kinds of absorbents was improved to 99.9% regardless of the absorbent type or blending ratio. This result suggests that the shortcomings of single absorbents can be overcome through absorbent blending, enabling cost reduction and applicability to a dry-type treatment process. In treatment for mixture of the target VOCs to mimic an actual VOCs treatment, the absorption performances of silicone oil showed an absorption efficiency of 99% for 16 wt% of total VOCs load. These results indicated that silicone oil could be considered as a good absorbent.

This paper is a review on the treatment of volatile organic compounds using absorbents. Volatile organic compounds (VOCs) are carbon-based compounds with a boiling point ranging from 50℃ to 250℃. VOCs have been considered as contributors of photochemical smog and global warming as well as hazards to human health. VOCs can be removed by a variety of methods, including those that are destructive (incineration, catalytic oxidation, and biodegradation) and non-destructive (adsorption, absorption, and condensation). The removal performance of VOCs in the gas phase is influenced by gas-liquid mass transfer and/or the microbial activity depending on VOC properties such as solubility, diffusivity, bioavailability, and toxicity. Since the usual processes for VOCs removal involve water as a VOC absorbent, it is necessary to improve the removal efficiency of hydrophobic VOCs. In addition, VOC removal processes do not appear to show consistently satisfactory performance due to transient high-strength VOC loading in practical fields. To increase the gas-liquid mass transfer of hydrophobic VOCs and to prevent the functional deterioration due to transient high loading, the use of nonaqueous phase VOC absorbents is a promising strategy. This review offers a critical overview of the types, properties, and the applications of the VOC absorbents, including liquid organic solvents, ionic liquids, and solid polymers. This paper also details the advantages by employing the VOC absorbents for the removal of hydrophobic VOCs in the integrated process, absorption and biodegradation coupling process. The challenges of and future perspectives on the development of efficient VOC removal processes using VOC absorbents are briefly discussed.

본 연구에서는 이산화탄소 흡수/재생 공정에 효율적으로 적용할 수 있는 아미노산염 흡수제의 연속재생을 통해 재생효율을 확인하였다. 재생효율은 공정적용에 있어 경제성에 큰 영향을 끼치는 인자로, 보다 경제성 있는 이산화탄소 흡수/재생 공정 확립을 위해 연속재생 실험을 진행하였다. 실험에 사용한 아미노산염은 Potassium L-lysinate와 Potassium L-alaninate이며, 각 아미노산과 Potassium hydroxide(KOH)를 1:2 몰비로 혼합하여 사용하였다. 흡수제의 재생 효율을 확인하기 위해 두 물질에 이산화탄소를 충분히 흡수시킨 후 가열을 통해 이산화탄소 탈리실험을 진행하였다. 반응초기에는 L-alanine의 반응속도가 빠르게 이루어졌으나, 시간이 지남에 따라 흡수량이 보다 큰 L-lysine이 높은 농도의 이산화탄소를 배출하였다. 두 물질의 재생효율을 비교하였을 때, L-alanine은 47.26%, L-lysine 은 62.11%로 L-lysine이 더 높은 재생효율을 나타내었다. 흡수량 및 재생효율이 좋은 L-lysine을 이용한 연속재생 실험결과, 재생횟수가 증가함에 따라 재생효율이 감소하는 것을 확인할 수 있었다.

목적: 흡수성이 좋은 셀룰로오스(cellulose, CEL) 필터와 고흡수성 폴리머(super absorbent polymer, SAP)를 삽입하여 제조한 튜브형 눈물검사키트의 유용성을 평가하고자 하였다. 방법: 흡수성이 좋은 재질 중 셀룰로오스 필터와 고흡수성 폴리머를 튜브에 삽입하여 튜브형 눈물검사키 트(CEL-키트 와 SAP-키트)를 제작하고 제작한 눈물검사키트의 재현성을 평가하기 위하여 0.1-2.0 ㎕의 용액의 양과 1-5초 검사시간에 따라 10회 반복 측정하여 평균값을 사용하여 평가하였다. 검사키트의 유용성 을 평가하기 위하여 용액의 양과 흡수 시간에 따른 눈물검사키트 흡수 길이의 상관성을 분석하고, 다중회귀 분석을 이용하여 용액의 양과 흡수 시간이 흡수 길이에 미치는 영향력을 분석하였다. 결과: CEL-키트와 SAP-키트 모두 용액의 양과 흡수 시간이 증가함에 따라 흡수된 길이가 유의하게 증 가하였지만, CEL-키트는 2.0 ㎕ 이내에서 상관성이 좋았고, SAP-키트는 1.5 ㎕ 이내에서만 상관성을 보였 다. CEL-키트와 SAP-키트의 흡수된 길이와 용액의 양에 대한 상관계수는 각각 r=0.683, r=0.705, 흡수 시간에 대한 상관계수는 r=0.665, r=0.530로 나타났다. CEL-키트와 SAP-키트는 용액의 양과 흡수 시간 에 대하여 0.840, 0.776의 설명력(R 2)을 나타내었다. CEL-키트와 SAP-키트의 신뢰도는 각각 0.998, 0.987로 측정되었다. 결론: 개발한 CEL-키트와 SAP-키트는 용액의 양과 흡수 시간에 따라 정확도가 높고 용액의 양과 흡수 시간에 대해서도 높은 설명력을 보여 눈물 양 검사에 좋은 방법으로 생각되며, CEL-키트가 더 유용한 검사 키트로 생각된다.

본 연구에서는 식품용 기구 및 용기·포장으로부터 식품유사용매로 이행되는 12종의 자외선흡수제(Uvinul 3000, Cyasorb UV 24, Uvinul 3040, Tinuvin 312 및 P, Seesorb 202, Chimassorb 81, Tinuvin 329, 234, 326, 328 및 327) 의 분석법을 확립하였다. 식품유사용매 중 물, 4% 초산, 50% 에탄올의 경우 hydrophilic-lipophilic balance (HLB) 카트리지로 고체상 추출법(Solid Phase Extraction)을 이용 하였고, n-헵탄의 경우 이소프로판올로 희석하여 HPLCUVD (310 nm)로 자외선흡수제의 이행량을 분석하였다. 확 립된 분석법으로 일회용기, 밀폐용기, 일회용백, 소스병, 물병, 도시락 등 국내 유통 폴리에틸렌(60건) 및 폴리프로 필렌(140건) 재질의 식품용 기구 및 용기·포장 200건으로부터 식품유사용매로 이행되는 12종의 자외선흡수제 이행량 조사 결과, 물, 4% 초산, 50% 에탄올, n-헵탄 4가지 식품유사용매 모두에서 자외선흡수제는 검출되지 않았다. 따라서, 실제 가정에서 폴리에틸렌이나 폴리프로필렌 재 질의 식품용 기구 및 용기·포장을 사용하는 환경에서는 자외선흡수제의 이행 정도는 안전한 수준인 것으로 판단 된다. 또한, 자외선흡수제를 0.1 wt%, 0.5 wt%씩 첨가하여 제작한 시편에서의 이행정도는 0.02~0.5% 수준으로 나타나 통상적인 식품용 기구 및 용기·포장을 사용하는 조건에서 자외선흡수제의 이행량은 크지 않은 것으로 나타났고, 안전한 수준임을 확인할 수 있었다. 본 연구에서 확립 된 12종 자외선흡수제의 식품유사용매로의 이행량 동시분 석법은 폴리에틸렌 및 폴리프로필렌 식품용 기구 및 용 기·포장의 안전관리를 위한 기초자료로 활용될 수 있을 것으로 기대된다.

바이오 메탄을 생산하기 위해 물리흡수제 특성평가 및 CO2/CH4 흡수 연구를 진행하였다. 상용 물리흡수제 중 프로필렌카보네이트(PC)는 PP 중공사막과 가장 높은 58.3° 접촉각을 보였고, 5 wt% PC를 물과 혼합할 경우 90° 이상의 접촉각 이 관찰되었다. PC/물 혼합 흡수제는 약 0.150 mmol/g의 흡수량으로 물 흡수제에 비해 높은 CO2 흡수능을 같는 것으로 보이며, 막접촉기에 가장 적합한 물 리흡수제로 선정되었다. PC/물 혼합 흡수제를 막접촉기을 통해 측정된 CO2 제 거율 약 98.0%, CH4 순도는 약 98.4%으로 바이오 메탄 정제를 위한 흡수제로 높은 가능성을 보여주었다. 그러나 물보다 우수한 PC의 CO2 흡수능에 맞추어 막접촉기 탈기 막 모듈 및 시스템 개선이 필요하다.

바이오 가스로부터 바이오 메탄을 생산하기 위해 물리흡수제 특성평가 및 CO2/CH4흡수 연구를 진행하였고, polypropylene (PP) 중공사막 막접촉기에 적용해보았다. 물리흡수제 중 propylene carbonate (PC)는 PP 중공사막과 가장 높은 58.3° 접촉각을 보였고, 5 wt% PC를 물과 혼합할 경우 90° 이상의 접촉각이 관찰되었다. 또한 CO2 흡수실험에서 PC/물 혼합 흡수제는 물 흡수량(0.121 mmol/g) 보다 높은 0.148-0.157 mmol/g의 흡수량을 보이며, 막접촉기에 가장 적합한 물리흡수제로 선정되었다. PC/물 혼합 흡수제를 막접촉기에 적용 후 얻어진 CO2 제거율(98.0-97.8%)과 CH4 순도(98.5-98.3%)는 바이오 메 탄으로서 매우 높은 가능성을 보여주었다. 하지만 PC/물 혼합 흡수제의 경우에는 물 흡수제와 비교하여 성능 변화가 매우 미 비하였다. 이는 물보다 우수한 PC 흡수능과 함께 그에 따른 막접촉기 탈기 막 모듈 및 시스템 개선과 공급 유량 조절을 통해 CH4 손실 최소화 등 공정 최적화가 필요한 것으로 분석된다.

화석 연료의 사용 증가로 인한 이산화탄소 배출의 증가로 급속한 지구의 온난화가 초래되었으며, 전 세 계적으로 기후변화에 따른 피해는 앞으로 더욱 심각해질 것으로 전망하고 있다. 국제에너지기구 (International Energy Ageny, IEA)는 전 세계가 신재생에너지를 주 에너지원으로 사용한다고 가정해도 2050년 이후 대기 중 이산화탄소 농도가 우려할 만한 수준으로 높아진다고 보고하고 있다. 이처럼 지구 온난화와 기후변화는 인류의 미래에 지대한 영향을 미칠 것이며 이에 대한 대비책으로 대기 중 이산화탄소 농도를 혁신적으로 저감할 수 있는 기술 개발이 시급히 요구되고 있다. 현재 지구상 평균 CO2 농도는 390ppm 로 매년 2ppm씩 증가하는 추세이며, 특히, 비점오염원에서 배출되는 CO2가 전체 50%에 육박하는 실정이다. 발전소와 같이 대규모의 점오염원에서 배출되는 고농도 CO2 포집기술은 많은 연구자들에 의해 연구가 진행되어 왔으나 비점오염원에서 배출되는 저농도의 CO2를 제거하는 기술은 미비한 실정으로 대기 중 CO2를 효율적으로 제거하는 기술(Direct Air Capture technology; DAC)이 미국, 캐나다에서 제안되었으며 이에 대한 경제성 및 타당성 평가를 미국 물리학회에서 2년간 수행하였다. 이에 본 연구에서는 알카놀아민 계열의 흡수제와 흡착제를 이용하여 도로변 대기 중 저농도 CO2 저감 을 위한 적용 가능성을 도출하고자 실험실 규모에서 저농도 CO2 저감 성능을 평가하였다. 그 결과, 단일흡수제의 경우 MEA 농도 1, 2, 3 wt%에서 CO2 흡수량은 0.34 mol-CO2/mol-absorbent, 0.32 mol-CO2/mol-absorbent 그리고 0.3 mol-CO2/mol-absorbent로 나타났고, AMP의 농도 1, 2, 3 wt% 에서는 0.32 mol-CO2/mol-absorbent, 0.30 mol-CO2/mol-absorbent, 0.28 mol-CO2/mol-absorbent로 나타나 MEA가 DEA, MDEA, AMP보다 흡수성능이 우수하였다. 혼합흡수제의 경우 MEA 0.5wt%에 AMP 0.5wt%를 혼합한 흡수제가 0.52mol-CO2/mol-absorbent로 흡수 성능이 가장 우수한 것으로 나타났다. 또한, 흡착제를 이용한 흡착과 열재생을 반복하는 실험을 수행한 결과 제올라이트 5A, 13X, 활성탄소섬유(ACF) 그리 고 활성탄의 CO2 흡착량은 21 mg-CO2/g-adsorbent, 12 mg-CO2/g-adsorbent, 18 mg-CO2/g-adsorbent 그리고 6 mg-CO2/g-adsorbent으로 나타났으며, 열재생 반복실험 결과에서 제올라이트 5A가 가장 우수한 흡착 성능을 보여주었다.

기후변화의 원인으로는 온실가스의 과량 배출이 문제화 되는 현 시점에서 온실가스 중 가장 많은 양을 차지하는 이산화탄소의 경우 기후변화에 미치는 영향이 다른 종류의 온실가스보다 크다는 것은 널리 알려진 사실이다. 여러 분야의 산업과 인간 활동에서 발생하는 이산화탄소를 KOH 흡수제를 통해 흡수된 CO2양을 측정하고 발전소 탈황 공정에서 발생하는 ASH를 첨가하여 반응시켜 생성된 CaCO3를 다른 유용한 물질로 전환하여 자원화하고 재사용하는 것이다. 본 연구에서는 KOH 흡수제 농도에 따른 CO2 흡수량 측정과 KOH 흡수제와 흡수첨가제(piperazine)을 함께 넣고 흡수된 CO2양을 측정하였다. 또한, CO2 loading curve 이용하여 CO2 흡수량을 계산하였으며, 화력발전소의 탈황공정에서 발생하는 ASH와 CO2가 흡수된 KOH를 수용액과 반응시켜 생성된 시간당 CaCO3의 양을 측정하고 분석기기 XRD(X-Ray Diffraction)와 SEM(Scanning Electron Microscope)을 사용하여 결정 구조와 표면 구조를 분석하였다.

폐시멘트, 폐콘크리트, 제강 슬래그, 폐수 등을 포함하여 다양한 폐기물들이 여러 산업으로부터 배출되고 있다. 그런데 이러한 폐기물들은 Mg2+ 이온, Ca2+ 이온을 다량 포함하고 있다고 알려져 있다. 폐기물 처리 시 이러한 금속 이온을 활용한다면 MgCO3, CaCO3 등 다른 유용한 물질로 전환시킬 수 있다. 이를 위해 지구온난화를 일으키는 주요 원인으로 알려진 이산화탄소를 사용할 수 있고, 이는 이산화탄소 저감 및 폐기물 처리를 동시에 해결할 수 있을 것으로 보인다. 본 연구에서는 CO2의 용이한 전달을 돕기 위한 습식 흡수제에 대해 제안하고 Henry constant, Diffusivity, 총괄반응속도상수(kov)를 측정하였다. 흡수제는 7 wt% 암모니아, 3 wt% ʟ-Arginine, 1 wt% 부식방지제(Imidazole과 1,2,3-Benzotriazole)를 물에 녹여 제조하였다. 암모니아는 기존에 습식흡수제로 사용되던 MEA보다 저렴한 가격을 가지고 있으며 CO2 흡수 능력 또한 우수하다고 알려져 있다. 최근 아미노산은 우수한 CO2 흡수능력과 친환경적인 특성으로 많은 연구가 진행되고 있으며 두 종류의 부식방지제는 암모니아에 의해 발생할 수 있는 플랜트 장비의 부식을 방지하기 위해 첨가되었다. 303.15 K에서 333.15 K의 온도에서 실험이 진행되었으며 실험 결과와 CO2/N2O analogy를 이용해 각 값을 계산하였다.

In order to cope with some drawbacks of conventional CCS (Carbon Capture and Storage) technologies, the new way to deal carbon dioxide have been studied a lot. One way to deal emitted carbon dioxide is to convert carbon dioxide into metal carbonate salt which can be used for various purposes such as raw materials for construction, additives for paper-making industries and so on. In this method, securing the source for metal cation is important and in this research, concentrated industrial wastewater was used to supply metal cation. In the wastewater, calcium and magnesium ions were dissolved and this could make cpatured carbon dioxide to be converted to metal carbonate salts. As a result of the chemical conversion, the amount of carbon dioxide converted to the precipitated salts and the crystal structures of them were suggested. To verify the crystal structures and the composition of salt mixtures, Scanning Electron Microscope and X-Ray Diffraction analysis were utilized.

Mineral carbonation is one of the safest permanent carbon dioxide sequestration methods. Carbon Capture & Utilization (CCU) is a process that utilizes available resources by removing carbon dioxide in a method of mineral carbonation. It can be applied to industries producing high carbon dioxide emissions. This study aims to investigate the absorption performance of carbon dioxide at high concentrations. Calcium hydroxide suspension was used as an absorbent. In addition, NaOH and Mg(OH)2 were used as additives. Carbon dioxide removal efficiency with NaOH increased from 30% to 90% when the additive amount was increased from 1wt% to 3wt%. In the case of Mg(OH)2, carbon dioxide absorption efficiency was minimal regardless of the additive amount. In addition, the solid byproducts werec onfirmed by X-ray diffraction spectra and SEM images.

This research deals with carbon dioxide utilization using amino acid salt solution. Energy-efficient CCU (carbon capture and utilization) technology in which no thermal desorption step is required was suggested. Waste concrete was considerd as Ca2+ source. (1.5 M potassium glycinate + 0.15 M piperazine) was used. After solution is saturated with carbon dioxide, 25wt% 100 ml of calcium chloride solution to replace Ca2+ from waste concrete in experiment was added. And then, precipitated calcium carbonate (PCC) was formed. As a result of absorption experiments of (1.5 M potassium glycinate + 0.15 M piperazine), CO2 loading value for the first absorption and reabsorption step was 0.7354 and 0.2848 mol CO2/ mol absorbent, respectively. Also, the yield of PCC formation of (1.5 M potassium glycinate + 0.15 M piperazine) was 43.63%. Based on these data, the amount of CO2 reduction was calculated. Calcium carbonate can be classified into calcite, vaterite, and aragonite according to their crystal structures and morphology. XRD and SEM analysis were performed and the result showed that the morphology of produced PCC salt was vaterite.

본 연구에서는 유기 자외선 흡수제와 오일들 간의 용해도에 따른 자외선 차단제의 안정성과 유기 자외선 흡수제의 조합에 따른 이들의 자외선 차단 효율 변화를 조사하여 보다 안정하고 효율이 높은 자외선 차단제품 개발에 도움이 되고자 하였다. 그 결과 오일의 종류, 농도 그리고 보관 조건에 따라서 유기 자외선 흡수제의 용해도 및 안정성이 다양하게 관찰되었으며, 이러한 현상은 에멀젼상에서도 자외선 차단지수에 영향을 나타냄을 확인하였다. 또한 유기 자외선 흡수제의 조합에 따라 다양한 자외선 흡광도가 측정되었으며, 조합 시 각각의 자체 흡광도보다 높은 시너지 효과를 나타내는 성분이 있었고, 특정 성분과의 조합 시에만 시너지 효과가 나타나는 경우도 있었다. 보관 조건에 따라서도 자외선 흡광도는 상이하게 측정되어, 자외선 차단 효율에 영향을 나타내는 다양한 변수가 있음을 확인할 수 있었다.

철 킬레이트 화합물을 이용한 친환경 황화수소(H2S) 제거공정은 1960년 영국의 Hartley에 의해 처음으로 소개 되었다. 철 킬레이트 화합물을 이용한 액상 촉매산화법은 황화물 기체의 물에 대한 용해도와 철 킬레이트 화합물의 산화환원 원리를 이용한 방법으로 상온상압 운전이 가능하며, 폐수 및 2차 오염이 없고, 운전 및 설비비용이 저렴하여 최근에 혐기소화 발생 바이오가스에 응용되고 있다. 철 킬레이트 화합물의 황화수소 제거 메커니즘은 다음과 같다. H2S (g) = H2S (aq.) : Henry's law H2S (aq.) + 2Fe(III)-Chelates = 2Fe(II)-Chelates + S(s) + H+. O2 (g) = O2 (aq.) 4Fe(II)-Chelates + 2H2O+ O2(aq.) = 4Fe(III)-Chelates + 4OH-. 본 연구에서는 상금속 킬레이트 촉매를 이용한 황화수소의 제거에서 가스는 액상 킬레이트용액에 용해되고 용해된 황화수소는 산소와 반응하여 물로 전환된다. 특히 수용액 중 황이온은 산소에 의해 고체황으로 침전되지만 일반적으로 산화작용을 촉진시키기 위하여 금속촉매를 사용하는 경우가 있다. 황화수소제거에서 주로 이용되는 경우는 철염과 킬레이트 EDTA를 사용하며 FeSO4-EDTA촉매를 개발하여 황화수소제거를 위해 흡수탑공정에 적용하였다. 공정변수별로 철킬레이트 촉매를 이용한 2가나 3가 철을 사용하여 황화수소를 제거하기 위해 철염의 농도, 온도 그리고 pH 등을 달리하여 제거효율을 측정하여 보았다.

In this study, the experiments which use the dry absorbent has been executed in order to find optimum HCl absorptionconditions. The absorbents in this experiment were Ca(OH)2-A, Ca(OH)2-B and CaO. They were put in a fixed-bed reactor.The reaction temperature of HCl/Ca(OH)2 systems were between 200~400oC and those of HCl/CaO systems werebetween at 500~700oC. The reaction gases were HCl and N2 mixtures (3000ppm). The reaction gas of 2L·min−1 wasfed into the reactor. As temperature increased, the conversion ratio of HCl in Ca(OH)2 particles also increased.Consequently, Ca(OH)2-B showed the maximum conversion ratio of 19% at 400oC. CaO also showed the similar tendencywith the result of Ca(OH)2. In case of same particle sizes, as reaction temperature increased, the reaction rate constant(k) also increased. The highest reaction rate constant of Ca(OH)2-B was 3,952min−1 at 400oC. All absorbents in thisexperiment showed that the reaction rate decreased with increasing the size of the particles at each temperature condition.The kinetics of the reaction between sorbents and HCl molecules showed that the activation energies were about 2.71~6.85kcal·mol−1 (averager 4.53kcal·mol−1) for Ca(OH)2-A, about 1.3011.51kcal·mol−1 (average 6.10kcal·mol−1) forCa(OH)2-B, and about 2.5314.3kcal·mol−1 (average 6.91kcal·mol−1) for CaO depending on conversion ratios.