In this study, we evaluated the performance of phosphate-functionalized silica in adsorbing uranium and provided insights into optimizing the initial conditions of the uranium solution (concentration and pH), which are often overlooked in uranium adsorption studies. While most studies take into account the effect of pH on both the surface charge of the adsorbents and the dissolved speciation of uranium in solution, they often overlook the formation of solid phases such as β-UO2(OH)2 (cr) and UO3· 2H2O(cr), leading to an overestimation of the adsorption capacity. To address this issue, we considered the speciation of U(VI) calculated using thermodynamic data. Our findings suggest that it is reasonable to evaluate the adsorption performance at pH 4 and concentration below 1.35 mM. The formation of β-UO2(OH)2 (cr) starts at 23 μM (pH 5) and 1 μM (pH 6) and increases sharply with increasing concentration. To avoid interference from the formation of solid phases, experiments should be conducted at lower concentrations, which in turn require very small msorbent/Vsolution ratios. However, controlling small amounts of sorbent can be challenging, and increasing the volume of the solution can generate significant amounts of radioactive waste. We also used UV-vis spectra analysis to investigate the formation of solid phases. We found that a 100 mg L-1 uranium solution resulted in the formation of colloidal particles in the solid phase after 2.5 hours at pH 6, while at pH 4, no significant changes in absorbance were observed over 120 hours, indicating a stable ion phase. Based on these conditions, we obtained an excellent adsorption capacity of 110 mg g-1.

기체투과막 기술을 이용하여 가축분뇨 폐기물 등으로부터 암모니아성 질소를 효과적으로 회수할 수 있다. 이는 폐기물 내 암모니아 기체가 폐기물에 함침된 기체투과막의 미세공극을 투과하여 막반대편에 도달하게 된다. 투과된 암모니아 기체분자는 막 반대편에 존재하는 용액 내 황산 등 산에 의해 포획 및 회수된다. 막 유입부 내 암모니아성 질소 제거 효과를 높이기 위해서는 우선 유입 폐기물 내 pH를 높게 유지해야 하는데 pH 상승에 필요한 염기성 약품 투입비용이 문제가 될 수 있다. 기존 연구에서는 보다 저렴한 소석회 투입하거나 폭기 혹은 질산화억제를 통해 높은 pH를 효과적으로 유지시키는 방 안이 거론되고 있다. 한편 암모니아성 질소 회수에 쓰이는 기체투과막의 재질은 적절한 내열성이나 내화학성 이외에도 소수 성을 띈다는 특징이 있으며 이를 통해 막기공을 통해 암모니아 기체를 선택적으로 투과시킬 수 있다. 향후 연구에서는 다양 한 성상을 가진 현장 폐기물을 이용하여 실증 Test를 수행하고 이를 기반으로 최적 설계/운전 조건 규명 및 경제성 제고 방안 을 수립하여야 한다.

멤브레인 기반의 MBRWG (Membrane Bioreactor for Waste Gas) 처리기술은 폐가스 흐름에 대한 높은 선택성을 바탕으로 효과적인 생물학적 제거를 수행할 수 있다. MBRWG에는 몇 가지 잠재적 이점이 있는데, 이 중 가장 두드러진 점은 기상과 액상이 멤브레인 양쪽으로 명확히 분리되어 액상 내 생물막의 최적제어가 용이하고 이를 통해 효과적인 생분해와 생물막의 활성화를 도모할 수 있다는 것이다. MBRWG 처리기술은 특히 xylene 같은 소수성 독성 기체 성분 제거에 유리한데 이는 소수성 기체의 물질전달속도, 독성 및 제거율이 생물막 인근의 액상흐름 및 수분제어에 민감하게 변화하기 때문이다. MBRWG 처리에 쓰이는 다양한 멤브레인 중에서 PDMS-중공사막(hollow fiber)이 가장 높은 기체 물질 전달을 제공한다고 보고되었다. Capillary 형태도 중공사막형태에 비해 비표면적은 낮지만 비교적 활발한 연구가 진행되고 있다. 소수성 기체성분 제거 외에도 기존 생물학적 폐가스 처리 장치에서 배출된 잔류 기체 혼합물이나 먼지를 제거하기 위한 후단 공정에서 멤브레인 활용을 고려할 수 있다.