Zeolite (FZ) prepared using coal fly ash from an Ulsan industrial complex was immobilized with polysulfone (PS) to fabricate PS-FZ beads. The prepared PS-FZ beads were characterized by scanning electron microscopy and Fourier transform infrared spectroscopy. The optimum ratio for preparing PS-FZ beads was 1 g of PS to 2 g of FZ. The removal efficiencies of Sr and Cu ions by the PS-FZ beads increased as the solution pH increased and nearly reached a plateau at pH 4. A pseudo-second-order model morel fit the adsorption kinetics of both ions by the PS-FZ beads better than a pseudo-first-order model. The Langmuir isotherm model fit the equilibrium data well. The maximum adsorption capacities calculated from the Langmuir isotherm model were 46.73 mg/g and 62.54 mg/g for the Sr and Cu ions, respectively. Additionally, the values of thermodynamic parameters such as free energy (ΔG˚), enthalpy (ΔH˚) and entropy (ΔS˚) were determined. The results implied that the prepared PS-FZ beads could be interesting an alternative material for Sr and Cu ion removal.

Zeolite (FZ), prepared from fly ash, was immobilized with polyacrylonitrile (PAN) to fabricate PAN/FZ beads. The prepared PAN/FZ beads were characterized by scanning electron microscopy, thermogravimetric analysis, and Fourier transform infrared spectroscopy. The optimum ratio to prepare PAN/FZ beads was 0.3 g of PAN to 0.3 g of FZ. The diameter of the prepared PAN/FZ beads was about 3 mm. Sr and Cu ion adsorption experiments were conducted with PAN/FZ beads. A pseudo-second-order model fit the kinetic data for Sr and Cu ion adsorption by PAN/FZ beads well. The equilibrium data fitted well with the Langmuir isotherm model, and the maximum adsorption capacities were 96.5 mg/g and 74.6 mg/g for the Sr and Cu ions, respectively. Additionally, the values of thermodynamic parameters such as Gibbs free energy (ΔGo), enthalpy (ΔHo) and entropy (ΔSo) were determined. The positive values of ΔHo revealed the endothermic nature of the adsorption process and the negative values of ΔGo were indicative of the spontaneity of the adsorption process.

PSf/D2EHPA/CNT beads were prepared by immobilizing di-(2-ethylhexyl)-phosphoric acid (D2EHPA) and carbon nanotubes (CNT) on polysulfone (PSf) and used to remove Cu(II) from aqueous solutions. Optimum pH was in the range of 4 to 6. The removal kinetic of Cu(II) by the prepared PSf/D2EHPA/CNT beads was mainly governed by internal diffusion, and the diffusion coefficient of Cu(II) by PSf/D2EHPA/CNT beads was found to be 2.19×10-4∼2.64×10-4 cm2/s. The Langmuir isotherm model predicted the experimented data well. The maximum removal capacity of Cu(II) obtained from this isotherm was 7.32 mg/g. Calculated thermodynamic parameters such as ΔGo, ΔHo and ΔSo showed that the adsorption of Cu(II) ions onto PSf/D2EHPA/CNT beads was feasible, spontaneous and endothermic at 293–323 K.

기후변화가 가속되는 현 상황에서 신재생에너지의 적극적 활용은 전세계적인 추세이며, 국내에서도 가연성 폐자원의 효율적인 친환경적 처리, 에너지 회수를 위한 다양한 연구가 진행되고 있으며, 관련정책과 법규가 만들어져 있다. 가연성 폐기물로부터 에너지를 회수할 수 있는 가스화 기술은 생산된 합성가스를 다양한 방법으로 활용할 수 있다. 합성가스가 가지고 있는 화학적 에너지를 활용하여 직접 엔진을 가동할 수 있으며, 가스화 방식에 따라 합성가스 내에 포함된 수소, 일산화탄소 등의 성분을 화학반응의 원료로 사용할 수도 있다. 따라서, 국내에서도 폐기물로부터 얻어진 합성가스를 다양한 방법으로 활용하기 위한 많은 연구들이 진행중에 있다. 본 연구에서는 폐기물 고형연료 가스화 플랜트 기술의 개발을 위해 생활폐기물을 대상으로 비성형 고형연료를 제조하고, 제조된 고형연료를 파일럿 규모의 고정층 가스화를 통해 합성가스를 생산하여 이를 직접 가스엔진 발전기에 도입함에 있어서, 고정층 반응기에서 발생되는 합성가스의 생산특성에 대해 알아보고자 한다.

도시생활폐기물소각재(MSWI ash)을 매립하게 되면 장기적으로 중금속이 침출된다. 급속탄산화를 통하여 MSWI ash 내의 중금속을 탄산염 형태로 고정하여, 중장기적으로 침출을 방지할 수 있다. 본 연구에서는 급속 탄산화 방법을 통하여 소각재인 fly ash의 중금속 저감 및 이산화탄소 저감에 대해 수행하였다. NH4OH, NH4SCN, 및Ca(OH)2를 이용하여 test 하였으며, 소각재의 중금속을 탄산화 전, 후를 비교하여 중금속이 침출량을 비교 하였다. 추가적으로 이산화탄소가 fly ash에 포집된 이산화탄소 저감량을 나타내면서 이산화탄소 흡수제의 재사용 가능성을 확인하였다. 흡수제를 재생하는 과정에서 나온 CO32-이온에 의해 탄산화 된 금속염들의 성분 분석을 위해, XRD (X-ray diffraction analyzer(Ultima Ⅳ))를 사용하였다. 그리고 FE-SEM(Field emission scanning electron microscope, JEOL-7800)으로 filtering후 건조시킨 샘플과 fly ash의 표면구조를 촬영하고 비교하였다.

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.

Many researchers around the worlds are getting their attention on developing carbon dioxide reduction technologies. In this research, the method to utilize captured carbon dioxide was suggested using industrial wastewater which was produced from refined salt production process. High concentrations of metal carbonates such as calcium, magnesium and so on were contained in them and it could lead to carbon fixation which can lead to utilization of precipitated salts for various purposes. In this research, 30 wt% of monoethanolamine, diethanolamine and methyl-diethanolamine solutions were used as absorbents and precipitated salts were produced as final product. Using X-ray diffraction and Scanning Electron Microscope, crystal structures of the products were verified.

지속적인 화석 연료의 사용으로 인해 발생하는 환경오염 때문에 대체에너지를 찾는데 많은 연구가 진행되고 있다. 국내에서 발생되는 폐기물은 가연분 함량이 높아 폐기물 고형연료로 생산할 경우 화석원료의 대체제로 사용 가능성이 크다. 이러한 SRF는 최근 주목 받기 시작한 기술로 폐기물을 선별･파쇄 및 건조를 거쳐 생산되며, 국내 SRF의 발열량 기준은 약 3,500kcal/kg 으로 화석연료 및 바이오매스와 비교했을 때 연료로 사용하는데 문제가 없을 정도의 품질기준을 만족시키고 있다. 하지만 SRF의 생산 효율이 60%이하로 낮은 실정에 있어, 연료로 사용가능한 폐기물들이 버려지고 있다. 따라서 본 연구에서는 이를 극복하기 위한 방안으로 SRF를 생산하고 남은 잔재물(저품위 폐기물)을 다시 고형연료로 생산하여 열처리 시설에서 에너지 회수 시설에 적용하기 위한 실험의 하나로 저품위 폐기물의 기초특성분과 본 폐기물의 연소특성에 대해서 평가하였다. 실험결과 비록 MBT(Mechanical Biological Treatment) 처리를 거친 저품위 폐기물을 사용했지만 기존 SRF 연소특성과 비교했을 때 좋은 연소특성을 보였으며, 대기배출허용기준 또한 만족하였다. 본 연구에서는 SRF를 이용하여 에너지화 기술 중 하나인 가스화기술을 적용해 실험을 진행하였다. 실험조건으로는 고정층 반응기에서 공기 산화제를 사용하였으며 반응온도와 시료투입량을 900℃와 1g/min으로 고정하였다. 최적 ER(Equivalent ratio)을 찾기 위하여 0.2,0.4,0.6으로 변화를 주었다. 또한, 가스특성을 평가하기 위하여 Micro-GC를 통해 합성가스의 조성을 파악하였으며, 건조가스수율, 냉가스 효율, 탄소 전환율을 가스화특성 평가 인자로 사용하였다.

Municipal solid waste incinerator (MSWI) fly ash was used for accelerated carbonation via bubbling of gaseous carbon dioxide (CO2) after treatment with sodium hydroxide (NaOH). The influence of alkaline concentration and volumetric flowrate of CO2 was investigated. Experimental results showed that carbonation reduced the leaching of Cu, Pb, Zn, and Cr. The pH of leachate decreased from around 12 to 10.5. The content of soluble chlorides was also decreased after carbonation. Additionally, the application of accelerated carbonation enhanced the sequestration of CO2 from MSW incineration plants. The TG/DSC analysis indicated that MSWI fly ash sequestrated approximately 185 g CO2/kg waste.

This study compares the steel column-base plate connections to improve the flexural capacity of small building. In addition, performance level was evaluated by example building. Analysis results, an additional reinforcement is required to the proposed steel column-base plate connection. And then, We should compared the impact of beam-column joints.

According to a report ‘2012 Present Condition of National Household Refuse Resource Recovery Facility’, about 582,178 tons/year of household refuse were processed in the incineration plant, and 465,087 tons/year of bottom ash and 117,091 tons/year of fly ash were produced respectively. As incineration ash contains many kind of heavy metals such as soluble salt, copper and lead, it may lead to the leaching potential of heavy metals according to the environmental change, so it requires special care in landfill and recycling. In this study CO2 was injected into the bottom ash, so that environmental stability such as leaching of heavy metals was reduced and increased the possibility of CO2 fixation ability of the bottom ash was analyzed. Bottom ash of the household refuse incineration plant of I City was used as the sample of the fixation ability particle size was divided into 3 sections to analyze its components before and after carbonation using XRF. Stability of the sample was identified by the leaching test through KSLT and TCLP, and CO2 fixation ability by the DT-TGA analysis. Test results of the fixation ability shows that stabilization of the bottom ash produced in the household refuse incineration plant by carbonation is evaluated as there is little environmental problem caused by heavy metals when it is utilized into the recycled aggregate, and economic profits can be expected due to securing new agents of the supply and demand for the recycled aggregates, the greenhouse gas emission reduction by CO2 fixation.

The removal of Sr ion and Cs ion was investigated to evaluate adsorption properties by using SAN-Zeolite beads immobilized with styrene acrylonitrile (SAN). The adsorption capacities increased with the decrease of SAN/zeolite ratio (SAR) from 2.5 to 0.83. The relationship of adsorption capacity (qe) and SAR was described by experimental equation such as qe=20.88＋137.81e-1.96SAR (r2=0.9980). The adsorption kinetics of Sr ion and Cs ion with SAN-Zeolite beads were fitted well by the pseudo-second-order model. The maximum adsorption capacities of Sr ion and Cs ion calculated from Langmuir isotherm model were 66.97 mg/g and 81.97 mg/g, respectively.

본 연구에서는 sigle-walled carbon nanotube (SWCNTs)에 재조합된 고정산화효소를 부착한 고정효소제제를 이용하여 방향족 탄화수소의 생화학적 분해를 고찰하였다. Arthrobacter chlorophenolicus A6로부터 복제 및 대량발현 하여 얻어진 hydroquinol 1,2-dioxygenase는 방향족 탄화수소의 ring-fission를 활성화하는 것으로 나타났다. 이와 같이 재조합되어 획득된 dioxygenase를 SWCNTs에 고정시켰다. SWCNTs의 표면은 비이온계 계면활성제로 표면처리/활성화하였고, 이를 통해 SWCNTs의 수용액상 dispersivity가 크게 증가함을 확인하였다. 고정화 수율은 62%였고, 효소고정이후 효소활성도의 60-70%가 유지되었다. 효소의 동역학적 분석 결과, 기질이용률(Vmax)과 촉매효율(Vmax/KM)의 측면에서 고정된 효소는 동역학적 특성이 거의 유사하게 나타나 고정된 효소의 활성도 손실이 최소한으로 유지될 수 있음을 알 수 있었다. 고정화 된 효소는 pH, 온도, 이온강도의 변화에도 자유 효소보다 더 높은 안정도를 유지하는 것으로 나타났다. 또한, 효소 재사용 시에도 활성도가 높게 유지되는 것으로 나타났다. 이러한 결과들은 계면활성제를 이용한 SWCNTs의 표면처리 및 효소고정 기법이라는 새로운 효소 고정화 기술 개발에 적용할 수 있을 것으로 기대된다. 또한, 본 연구에서의 CNT를 이용한 효소고정제재를 이용한 고효율의 친환경적, 경제적인 난분해성 유기오염물질의 생화학적 분해 기법 개발의 기초를 제공할 것으로 기대된다.

2012년도 ‘전국 생활폐기물 자원회수시설 현황’ 에 따르면 소각장에 약 582,178톤/년의 생활폐기물이 반입되어, 바닥재 465,087톤/년, 비산재 117,091톤/년이 발생된 것으로 나타났다. 소각시설에서 배출되는 소각재는 그레이트 상에 남아있는 재(grate ash)와 그레이트 하단으로 떨어지는 재(grate siftings)가 포함된 바닥재(bottom ash) 그리고 폐열 보일러 재와 배출가스 비산재 및 부산물을 포함하는 비산재로 분류된다. 소각재에는 많은 양의 용해성 염과 구리, 납 등의 중금속을 함유하고 있어 환경의 변화에 따라 2차적으로 높은 중금속의 용출가능성을 초래할 수 있으므로 매립 및 재활용 시 주의가 요구되고 있다. 한편 생활폐기물 소각장에서 발생되는 바닥재는 주로 철, 유리, 도자기 등 재활용 가능한 성분으로 구성되어 있지만 일반폐기물로 분류되어 매립되고 있는 실정이다. 반면에 유럽의 독일, 덴마크, 네덜란드 등은 고형화, 세척, 숙성 등의 처리를 통해 바닥재를 도로 건설의 경량 골재로서 이용하거나 아스팔트 또는 콘크리트에 사용하는 등 발생된 바닥재의 60 ~ 90%를 재이용하고 있다. 본 연구에서는 ‘한국 지질자원 연구원 프론티어 무기성 폐기물의 복합처리를 통한 토건 재료화 연구’ 의 내용을 바탕으로 바닥재로부터의 중금속 용출 저감 등 환경적 안정성을 증진시키기 위한 방법으로서 CO2가스 주입을 통한 바닥재의 안정화 처리를 사용하였다. 이에 따른 중금속의 용출 결과 변화를 우리나라 폐기물 공정법상의 용출 시험법 KSLT(Korea Standard Leaching Test)와 미국 EPA의 TCLP(Toxicity Characteristic Leaching Procedure)에 의해 비교 하였으며, 바닥재 재활용에 의한 토양으로의 중금속 용출 영향을 기존 연구에 추가하여 실시하였다. 또한 온실가스인 CO2가스가 바닥재에 고용되는 효과를 실험에 의해 측정하였으며, 이에 따른 부가가치 가능성을 평가하였다.

국내 RDF(Refuse Derived Fuel)와 관련한 ‘자원의 절약과 재활용 촉진에 관한 법률이 2013년 1월 개정되면서 국내에서는 RDF가 SRF로 종류가 변경되었으며, 이와 더불어 종전 RPF(Refuse Plastic Fuel), RDF, TDF(Tire Derived Fuel), WCF(Wood Chip Fuel)로 구분되던 것이 SRF와 BIO-SRF로 개정되었으며, 고형연료 제품에서도 성형과 비성형제품으로 구분되게 되었다. 이에 따라 기존 성형SRF제품들에 비해서 비성형 SRF제품의 수분함량의 기준이 15%차이가 나게 되었다. 본 연구에서는 생활폐기물로 생산되는 비성형 SRF의 가스화 반응을 활용하여 고부가 가치의 연료 및 원료를 생산하기 위한 고정층 및 유동층에서의 가스화 특성을 파악하고자 한다. 실험조건은 운전온도 900℃, ER(Equivalent Ratio)조건 0.2, 0.4, 0.6에서의 가스화 반응을 실시하였으며, 고정층반응기에서는 ER비가 증가함에 따라 수소비율이 감소하는 것으로 나타났으나, 유동층반응기에서는 ER 0.4일 때 수소비율이 최저로 나타났다.

혐기성 고정상 반응기는 충전된 담체의 표면적에 미생물을 부착시켜 고효율 반응을 유도하는 반응기이다. 혐기성 고정상 반응기는 기본적인 부유성장식 공정인 CSTR반응기보다 상대적으로 짧은 체류 시간(HRT)에서 고농도의 유기물을 처리하는데 유용하다. 본 연구에서는 포항의 제철 공장에서 채취한 고로 슬래그를 담체로 이용한 상향류식 혐기성 고정상 반응기를 CSTR반응기와 비교해서 짧은 HRT에서 미감수를 처리하는데 적용하였다. 또한 높은 유기물 부하율 조건에서 혐기성 고정상 반응기의 공정 효율과 담체로써 고로 슬래그의 이용가능성에 대해 연구하였다. 쌀은 아시아의 대부분 나라에서 주식으로 먹고 있고, 쌀 이용 시 세척하는 과정에서 주요 폐기물로써 미감수가 대량 배출된다. 미감수는 높은 유기물 함량과 가용성 때문에 생물학적 분해가 쉽고, 혐기 소화에 의한 바이오 가스 생성에 적합하다. 본 실험의 반응기는 희석한 미감수(6.2 g COD/L)를 기질로 하여 HRT 10일에서 0.7일까지 점차적으로 감소시켜 운전하였다(유기물 부하율 기준 0.6 - 8.6 g COD/L·d). 운전 조건의 변화와 함께 유기물 제거율, 메탄 발생량, 메탄 수득율 등의 공정 인자가 변화하였고, HRT 3.4일에서 최대의 메탄 수득율(0.33 L/g COD)을 얻었다. HRT 3.1일에 추가적으로 denaturing gradient gel electrophoresis(DGGE)분석법을 이용하여 미생물 군집분석을 수행하였다.

This research performed the effects of the air ratio to produce the syngas from the fixed-bed gasifier for municipalsolid waste. At the inside of reactor, temperature depends on amount of the oxidant to classify four distinct process,combustion, reduction (gasification), pyrolysis and dry zone. As decreasing the air flow rate, the particulate matters hada tendency to decrease, proportionally. In this system, the producer gas needs the clean-up process over 98% efficiencyfor connecting the internal combustion engine to generate electric power. At the test 1 and 2, while the air ratio decreased,the LHV of syngas and CGE were increased. however, at the test 3, because the oxidizer had injected more less thandemanded, these showed a decreasing tendency.

The solid phase extractant SAN-D2EHPA/TBP containing two extractants of Di-(2-ethylhexyl)phosphoric acid (D2EHPA) and Tri-butyl-phosphate (TBP) was prepared by immobilizing two exractants D2EHPA and TBP in styrene acrylonitrile copolymer (SAN). The prepared SAN-D2EHPA/TBP was characterized by using fourier transform infrared spectrometer (FTIR) and scanning electron microscopy (SEM). The solid phase extractant SAN-D2EHPA/TBP was tested for the removal of Cu(II) from aqueous solution. Experiments were carried out as a function of the pH and Cu(II) concentration in the aqueous phase. The equilibrium time was 180 min and equilibrium experiment data obeyed the pseudo-second-order kinetic model. The Langmuir isotherm model represented the experiment data as well. The maximum removal capacity of Cu(II) calculated from Langmuir isotherm model was 3.1 mg/g.

The adsorption characteristics of Sr and Cs ions were investigated by using PS-zeolite beads prepared by immobilizing zeolite with polysulfone (PS). The adsorption kinetics of Sr and Cs ions by PS-zeolite beads was described well by the pseudo-second-order model. The maximum adsorption capacities of Sr and Cs ions calculated from Langmuir isotherm model were 65.0 mg/g and 76.4 mg/g, respectively. In the binary system of Sr ion and Cs ion, the adsorption capacities of each ion decreased with increasing mole ratio of mixed counterpart ion, and Cs ion showed the higher hinderance than Sr ion. We found that thermodynamic properties of Sr and Cs ions on absorption reaction were spontaneous and endothermic at 293 to 323 K.

The feasibility of PS-D2EHPA/TBP beads prepared by immobilizing two extractants D2EHPA and TBP in polysulfone to remove Sr(II) from aqueous solution was investigated in batch system. Batch experiments were carried out to study equilibrium isotherms, kinetics, and thermodynamics. Equilibrium data were fitted using Langmuir, Freundlich, Redlich– Peterson, and Dubinin-Radushkevich equation models at temperatures of 298 K, 313 K, and 328 K. The removal capacity of Sr(II) by PS-D2EHPA/TBP beads obtained from Langmuir model was 2.41 mg/g at 298 K. The experimental data were well represented by pseudo-second-order model. The removal process of Sr(II) by PS-D2EHPA/TBP beads prepared in this study was found to be feasible, endothermic, and spontaneous.