Phosphorus is a vital resource for sustaining agriculture and nutrition, but a limited non-renewable resource. Thus, the recovery of phosphorus from waste activated sludge(WAS) was attempted by microwave heating and magnesium ammonium phosphorus(MAP) crystallization. Polyphosphate-accumulating organisms(PAOs) in WAS release phosphate from the cell when they are exposed to high temperature environments. Microwave heating caused phosphorus and ammonia to release from WAS. The amount was increased with increasing temperature, showing that 88.5% of polyphosphate present in the cells were released in the form of phosphate at 80oC. A similar result was also observed in the release of ammonia. On the other hand, both phosphorus and ammonia were crystallized with magnesium, and then was harvested as MAP. Phosphorus recovery rate reached almost 97.8%, but the ammonia was about 13.4%. These results cleary indicate that phosphorus could be recovered from WAS using a physiological trait of PAOs. Heavy metal analyses also show that the MAP crystal is useful and safe as a phosphorus fertilizer.

This study evaluates the healing performance of asphaltmixture via microwaves heating method. Three different conductive additive types with various percentages were used, includingsteel wool fibers (SF), carbon fibers (CF), and graphite (G). The healing performance of asphalt mixture wasinvestigated through 10 damage-heal cycles of semi-circular samples using three-point bending test. The infraredcamera was also employed to recordthe heat transmitting in the test samples. The test results indicated that the healing effectiveness reduced after every healing cycles. It was found that microwave radiation provided great healing performance for almost all test samples. Among all types of conductive additives, SF mixtures achieved the highest healing performance with the healing level of higher than 50 percent after 10 cycles. However, microwaves heating may promote the faster aging of asphalt binder at late cycles which lead to the brittle behavior of samples. Finally, homogenous mixing is a critical factor to avoid the cluster formation of conductive additives which causes the overheating of asphalt binder.

Calcium phosphate minerals are biologically important because of their application in the fields of orthopaedics and dentistry. Herein we have tried to synthesize calcium phosphate minerals from biowaste clam shells. A simple microwave method was used to synthesize a mixture of calcium phosphate minerals such as hydroxyapatite, tri-calcium phosphate, and monetite. The microwave induces vibration of the dipole ions in the reagent. The heating and rearrangement of ions and atoms occurs during the process. The phases obtained in the final powder were ascertained by X-ray diffraction; the morphology of each sample was checked using a scanning electron microscope. We were able to obtain a mixture of calcium phosphate minerals using the microwave method; the calcined powder showed a brick like morphology, which is different from the rod shape morphology of the hydroxyapatite obtained using the hydrothermal process.

As a part of the electromagnetic spectrum, microwaves heat materials fast and efficiently via direct energy transfer, while conventional heating methods rely on conduction and convection. To date, the use of microwave heating in the research of carbon-based materials has been mainly limited to liquid solutions. However, more rapid and efficient heating is possible in electron-rich solid materials, because the target materials absorb the energy of microwaves effectively and exclusively. Carbon-based solid materials are suitable for microwave-heating due to the delocalized pi electrons from sp2-hybridized carbon networks. In this perspective review, research on the microwave heating of carbon-based solid materials is extensively investigated. This review includes basic theories of microwave heating, and applications in carbon nanotubes, graphite and other carbon-based materials. Finally, priority issues are discussed for the advanced use of microwave heating, which have been poorly understood so far: heating mechanism, temperature control, and penetration depth.

The production of functional activated carbon materials starting from inexpensive natural precursors using environmentally friendly and economically effective processes has attracted much attention in the areas of material science and technology. In particular, the use of plant biomass to produce functional carbonaceous materials has attracted a great deal of attention in various aspects. In this study the preparation of activated carbon has been attempted from rice husks via a chemical activation-assisted microwave system. The rice husks were milled via attrition milling with aluminum balls, and then carbonized under purified N2. The operational parameters including the activation agents, chemical impregnation weight ratio of the calcined rice husk to KOH (1:1, 1:2 and 1:4), microwave power heating within irradiation time (3-5 min), and the second activation process on the adsorption capability were investigated. Experimental results were investigated using XRD, FT-IR, and SEM. It was found that the BET surface area of activated carbons irrespective of the activation agent resulted in surface area. The activated carbons prepared by microwave heating with an activation process have higher surface area and larger average pore size than those prepared by activation without microwave heating when the ratio with KOH solution was the same. The activation time using microwave heating and the chemical impregnation ratio with KOH solution were varied to determine the optimal method for obtaining high surface area activated carbon (1505 m2/g).

Phosphorus exhibits considerable segregation in steelmaking slag. In order to recover phosphorus from slag to K3PO4 via molten iron, a carbothermic reaction using microwave heating was suggested recently. The carbothermic reduction of phosphorus from slag to molten iron using microwave heating was carried out at 2073K. However, at this temperature the thermodynamic properties of both slag and molten iron cannot be determined experimentally. Therefore, the computational approach of the so-called CALPHAD method is very useful to understand the transfer of phosphorus from slag to metal and to enhance this reaction. In the present investigation, a theoretical study of the reduction behavior of phosphorus in slag was carried out at much lower temperatures using the recently developed thermodynamic database in the FactSage program. The calculated results showed reasonable accordance with the experimental data; namely, the thermodynamic database could be applied successfully to higher temperature reactions. The current study found that higher temperature and high SiO2 concentration are favorable for the recovery of phosphorus from slag.

열수(Hot water)를 이용 조제분유 및 선식 준비 시 살균효과를 실험한 결과 60℃ 이상에서 살균 효과를 나타내었으나 조제분유와 선식에 열수를 가하였을 때 발생하는 온도 저하와 조제분유 및 선식 등의 분말 식품에서 biofilm을 생산하여 내열성이 증가되는 E. sakazakii의 특성을 고려하여 70℃ 이상의 열수로 조제분유 및 선식 등을 용해하여야 할 것으로 판단된다. 마이크로웨이브를 이용 E. sakazakii의 살균 효과를 실험한 결과 E. sakazakii를 제어하기 위하여 100 mL의 경우 90초 이상 가열하거나 온도측정이 곤란한 경우에는 최초 끓는 시점까지 가열한 후 냉각하여 섭취하여야할 것으로 조사되었다. 용해된 조제분유 및 선식의 저장 안정성을 평가하기 위해 5~35℃에 48시간 동안 보관하며 E. sakazakii의 성장곡선을 실험한 결과 5℃, 10℃ 냉장온도에서는 48시간까지 증식이 미약하였다. 그러나 냉장 온도에서 사멸하지 않고 미약하게 증식하는 E. sakazakii의 특성을 고려하여 조제분유 및 선식의 냉장 보관은 24시간 이내로 제한하여 섭취하여야 할 것으로 판단된다.

We present a systematic study of the heating and pre-sintering behavior of porous copper powder metal compacts. We employ a TE102 single mode microwave system to position the samples in the separated electric field (E) or magnetic field (H) anti-node of the cavity. We observe significant differences in the heating, pre-sintering, and microstructure evolution of the samples due to the individual fields. We note that sample history (whether heated first in the E-field or H-field) greatly effects a difference in heating trends and subsequent heating behavior and does not appear to be solely a thermal process.

Chemical batch tests were conducted to investigate the amount of nutrients that were released from the wasted activated sludge during microwave heating. For this study, three types of activated sludge were obtained from A2/O, MLE and oxidation ditch (OD) processes. Polyphosphate-accumulating organisms in the activated sludge have a unique trait: they releases phosphate from the cell when they are exposed to high temperatures. The sludge obtained from the A2/O process released the largest amount of phosphate, followed by those from the MLE and OD processes. The release of phosphate increased with increasing polyphosphate content in the sludge under strongly alkaline or acidic conditions. Furthermore, ammonia and heavy metals were released with phosphorous. The largest amount of ammonia was observed from the sludge obtained from the MLE process. The release of heavy metals strongly depends on the pH conditions. Therefore, the chemical analysis results strongly suggest that both phosphorus and ammonia react with Mg2+ or Ca2+ to form metal complexes such as magnesium ammonium phosphate or hydroxyapatite under alkaline conditions.

열분해와 가스화 기술은 유기성 폐자원 또는 바이오매스로부터 에너지를 회수할 수 있는 유용한 기술로 생산된 생성가스는 연소기, 가스터빈, 엔진 등의 화석 대체연료, 연료전지 연료, 메탄올과 탄화수소의 생산, 수소 및 합성천연가스 생산 원료 등 다양한 분야에 적용이 가능하다. 그러나 열분해 및 가스화 시 발생되는 가스에는 중질 탄화수소로 이루어진 타르를 포함하고 있다. 타르는 생성가스를 이용하는 후속공정에서 해결해야 할 다양한 문제를 일으키는 요인이다. 그 대표적인 예로 가스 터빈 및 내연기관에 사용하기 전에 압축 과정을 필요한데 이 과정 중 생성가스에 포함된 타르 성분은 응축되어 관로의 막힘이나 엔진 및 터빈 내부의 손상을 가져온다. 그러므로 타르의 제거는 열분해/가스화 공정에서 필요한 가스 처리기술이다. 타르의 촉매 크래킹과 개질에 의한 생성가스 전환과 같은 고온 청정가스 기술은 가스화 공정에서 타르문제를 해결하는 가장 좋은 방법으로 알려져 있다. 귀금속 촉매는 촉매 활성이 상당히 우수하나 가격이 비싸고 탄화물 참착(coke deposition)에 의한 탈활성화(deactivation)에 대하여 매우 민감한 특성을 가지고 있어 대체 방안으로 활성탄, 석탄 촤, 바이오매스 촤 등의 탄화물이 타르 크래킹이나 개질 촉매 또는 그 지지체 적용에 대한 연구를 수행하였다. 본 연구에서는 상용 활성탄을 마이크로웨이브 탄소 수용체로 하여 벤젠 전환 특성을 파악하기 위하여 크래킹 분해와 이산화탄소-수증기 혼합 또는 각각에 대한 개질 전환에 대하여 실험을 진행하였다. 또한, 탄소 수용체의 촉매 담체 특성을 파악하기 위해 활성탄에 니켈과 철을 함침 코팅한 후 건조하여 만들어진 탄소 수용체 촉매에 대한 타르전환과 생성가스 특성을 파악하였다. 벤젠 전환은 크래킹만 하였을 경우 99%로 가장 크고 이산화탄소만 공급된 경우 98.5% 그 다음이고 이어서 이산화탄소-수증기가 동시에 공급된 경우 95-97% 그리고 수증기만 공급된 경우 94%의 순으로 작은 값을 가졌다. 촉매 탄소 수용체의 벤젠 전환은 이산화탄소 개질의 경우 니켈과 철 촉매 모드 미세하게 증가되었으며 H2/CO비는 감소되었으나 발열량은 증가되었다. 반면 수증기 개질의 경우 두 촉매 모두 벤젠 전환율이 다소 감소되었으나 H2/CO비와 발열량이 증가되었다.

광액시료와 비-자성광액시료에 포함된 황비철석을 자류철석으로 상변환 시키기 위하여 그리고 비소 함량을 2,000 mg/kg 이하로 제거하기 위하여 마이크로웨이브 장치를 다양한 시간으로 가열하였 고, 습식-자력선별하였다. 마이크로웨이브 가열시간이 증가함에 따라 황비철석 표면의 가장자리부터 자류철석으로 상변환이 일어났고, 열점 현상에 의하여 자류철석 내부에 용융공극과 마이크로-크랙들 이 형성되었다. 마이크로웨이브 가열을 10분간 수행한 광액시료(비소 함량 : 14,732.66 mg/kg)와 비- 자성 광액시료(비소 함량 : 19,970.13 mg/kg)를 습식-자력선별하여 자성광물로 분리시킨 결과, 10분 가열한 자성광물 시료에서 만 비소 함량이 2,000 mg/kg 이하로 나타났다. 따라서 향후 비소 페널티 부과 대상인 복합황화광물을 마이크로웨이브 가열과 습식-자력선별을 효과적으로 활용하면, 비소 함 량을 페널티 부과대상 이하의 광석광물을 얻을 수 있을 것으로 기대한다.

일부 소스류 제품에 사용된 스탠딩 파우치에서 전자레인 지 가열조리 시 열변형이 발견되어 이의 원인을 규명하고자 온도 변화 패턴을 조사하였다. 전자레인지로 포장된 식품 을 가열 시 포장재의 온도 변화는 식품 자체의 온도보다 높고 국소적인 온도 측정 기술을 요한다. 공시 시료로 매운 맛 닭 소스와 인도카레의 전자레인지 가열 시 포장재와 시료의 온도를 열화상 카메라, 온도센서 테이프 및 광섬유 온도계를 이용하여 측정하였다. 스탠딩 파우치 형태의 포 장은 전자레인지 가열 조리 시 내용물의 불균일한 가열이 관찰되어 특정 부위, 특히 액위선 상단과 측면 sealing layer 에 열이 집중되는 현상이 발생하였다. 열화상 카메라를 이 용한 온도 측정 방법은 식품의 표면 온도를 측정하는 제약 이 있고 실제 식품의 온도보다 낮게 측정되는 경향을 보였 다. 온도센서 테이프를 이용할 경우 200℃까지 온도까지 측정되어 전자레인지 가열 과정 중 포장재 변형 현상이 야기될 수 있는 가능성을 확인할 수 있었다. 그리고 전자레 인지 가열 시 포장재 표면의 온도 변화를 기존 광섬유 온도 계로 측정할 경우 실제 온도보다 낮게 측정되는 결과가 초래되므로, 좁은 범위에서의 hot spot의 온도 변화를 감지할 수 있는 방법으로 GaAS crystal 센서를 사용함으로서 기존 센서보다 더 민감하고 정확한 온도 측정이 가능하였다.

엽납석광석에 Fe-성분이 불순물로 작용하여 엽납석의 최종 산업제품의 품위를 저하시키고 있다. 엽납석광석에 존재하는 불순물을 광물-화학적으로 확인하고 마이크로웨이브와 자력선별을 이용하여 Fe 함량을 건식방법으로 감소시키고자 하였다. 광학현미경, XRD, XRF, SEM/EDS 및 EPMA 분석을 통하여 엽납석에 황철석과 적철석이 포함되어 있는 것을 확인하였다. 엽납석에 포함된 자형의 황철석은 열수용액에 의하여 형성되고, 용해 공동 구조는 황철석이 산성수에 의하여 부분적으로 용해되어 형성되는 것으로 사료된다. 그리고 퇴적 기원 구조를 보이는 동심원 구조의 적철석은 산성수에 포함되어 있는 Fe3+가 침전되어 형성된 것으로 사료된다. 마이크로웨이브 가열과 자력선별 실험을 수행한 결과 Fe 제거율은 성산광산이 96%, 완도광산이 93%로 나타났다. 마이크로웨이브 가열과 자력선별은 저 품위 엽납석을 품위 향상시킬 수 있는 친환경적 방법이라 사료된다.

전기로와 마이크로웨이브에 노출시킨 황철석 시료에 대하여 광물학적 상변화를 파악하고 Fe 최대 용출 인자들을 결정하고자 하였다. 전기로에 노출시킨 시료에서 적철석으로 구성된 가장자리 구조가 나타난 반면에 마이크로웨이브에 노출시킨 시료는 적철석과 자류철석이 가장자리 구조로 나타났다. 특히 마이크로웨이브에 노출시킨 시료는 결정 내부에 아크방전에 의하여 수많은 크랙들이 서로 연결되어 형성되었지만 전기로에 노출시킨 시료는 크랙이 형성되지 않았다. XRD 분석에서, 전기로에 노출시킨 시료는 황철석과 적철석이 나타났지만 마이크로웨이브에 노출시킨 시료는 황철석, 적철석 및 자류철석이 나타났다. 황철석 시료에 대하여 암모니아 용출실험을 수행하여 Fe 용출률이 최대로 나타나는 인자들은 -325 mesh 입도, 2.0 M의 황산, 1.5 M의 황산암모늄, 1.0 M의 과산화수소 농도에서였다. 용출률이 최대로 나타나는 인자들을 전기로에 그리고 마이크로웨이브 노출 시료에 각각 적용한 결과 전기로 보다 마이크로웨이브에 노출시킨 시료에서 Fe 용출률이 더 많이 그리고 더 빠른 시간에 나타났다. 따라서 산업광물에 포함된 Fe 제거에 혹은 금을 함유하는 황철석 분해에 마이크로웨이브 가열이 효과적일 것으로 사료된다.

In this paper, evaluation of compressive strength development of concrete cured by microwave heating system is introduced. For this evaluation, core strength tests were conducted. Test results show that the development was accelerated by microwave heating system. And two parameters in a equation for predicting initial strength development were presented when using this system.

목재 건조의 용이성 및 품질확보, 2차 보존처리를 위한 기초자료 확보를 위해 초고주파를 이용한 캐나다산 직수입 미송의 가열 건조 특성은 다음과 같다. 초고주파 조사 후 목재 내부 온도변화 곡선을 분석한 결과 원주목은 3kW 30분 및 120분 가열 할 경우, 판목은 4kW 3분 및 9분 가열 시 안정적인 열분포와 소비 열량, 표면 함수분포 확보가 가능한 것으로 나타났다. 특히 초고주파 가열에 따른 표면 함수분포는 매우 균일한 Leveling이 이루어진 것으로 나타났으며, 함수 감소율도 중량대비 30% 이상인 것으로 나타나 건조효율이 우수한 것으로 나타났다. 또한 소비 열량 분석 결과에 따라 2차 액상 보존처리를 위한 침지 시 대량의 보존처리제 침투가 가능할 것으로 사료되므로, 초고주파 가열 목재는 빠른 함수감소 및 건조 특성과 많은 열량의 소비가 가능하여 산업재로의 사용 및 2차 응용제품 개발에 우수한 특성이 있는 것으로 사료된다.

마이크로웨이브 가열에 의하여 선택적으로 상변환을 일으키는 Au를 함유하는 황화광물을 조사하기 위하여 현미경과 SEM-EDS 분석을 수행하였으며 그리고 이에 따른 최대 Au 용출인자를 결정하기 위하여 티오시안산염 용출실험을 수행하였다. 비-가시성 Au를 함유하는 황화광물을 마이크로웨이브에 노출시킨 결과, 노출시간이 증가할수록 온도와 무게감소가 증가하였다. 이 황화광물 중 마이크로웨이브 가열에 가장 빠르게 선택적으로 상변환 된 광물은 황비철석이었다. 황비철석이 적철석으로 상변환되었으며, 상변환은 동심원적과 가장자리구조로 형성되었다. 또한 상변환 된 부분에서 O와 C가 검출되었으며, 일정하게 Fe 함량은 높게 그리고 As 함량은 낮게 나타났다. 이와 같은 결과는 마이크로웨이브 가열에 의한 arcing과 산화작용이 일어났기 때문이다. 마이크로웨이브에 35분 노출시킨 시료를 티오시안산염 용출실험에 적용하여 Au가 최대로 용출되는 조건은 0.5 g의 티오시안산나트륨 농도, 2.0 M의 염산 농도, 0.3 M의 황산구리 농도 그리고 용출온도 60℃에서였다. 최대 Au 용출 조건을 마이크로웨이브 처리 시료에 적용했을 때 Au 용출률이 59%에서 96.96%로 나타났지만 마이크로웨이브에 처리하지 않은 시료에서는 겨우 24.53%에서 92%로 나타났다.