The VOCs(Volatile Organic Compounds) is one of the major cause for the atmosphere pollution. Breakthrough behavior of benzene and toluene in adsorption bed packed with activated carbon was experimentally studied. Composition and temperature of the gas flowing in the bed was measured and breakthrough curves for each component was obtained. Breakthrough time of benzene was earlier than that of toluene due to relatively weak adsorptivity. The relationship between breakthrough time and flow rate was obtained. The shape of temperature change with time was dependent on the position in the bed. Temperature changed faster and sharper in the inlet than in the outlet. It was noted that breakthrough behavior could be affected by the heat transfer properties.

Ulmus davidiana Nakai (UDN) has been traditionally used as a herbal medicine to treat inflammatory diseases in Korea. In the present study, we investigated the anti-ecotoxic potential of a 116 kDa glycoprotein isolated from UDN (UDN glycoprotein) in human intestinal epithelial INT-407 cells. We demonstrated that UDN glycoprotein (20 μg/mL) could inhibit the production of lactate dehydrogenase (LDH) induced by toluene, an ecotoxic substance. Additionally, we found that the toluene-induced intestinal cytotoxicity was mediated by the phosphorylation of p38 Mitogen-Activated Protein Kinase (MAPK) via the production of intracellular Reactive Oxygen Species (ROS). The UDN glycoprotein significantly decreased the levels of ROS production and p38 MAPK activation in toluene-stimulated INT-407 cells. Moreover, the UDN glycoprotein inhibits the phosphorylation of nuclear factor-kappa B (NF-κB), which is responsible for the production of LDH, in toluene-stimulated INT-407 cells. Collectively, our data indicate that UDN glycoprotein is a natural antioxidant and a modulator of ecotoxicity signaling pathways in human intestinal epithelial cells.

산업화에 의하여 화학원료를 다량으로 사용함에 따라 여러 종류의 휘발성 유기화합물 (Volatile organic compounds, VOCs)이 배출되고 있다. VOCs 물질은 그 자체로 발암이나 악취를 유발함으로서 직접적인 피해를 주기도 하지만, 대기 중에서 NOx 및 자외선과 만나 광화학 반응을 통해 오존을 생성하여 2차적인 오염을 유발한다. 이러한 피해를 주는 VOCs는 주로 도색공정이나 유기용제의 사용, 세탁소 그리고 자동차 운행시 다량 배출되고 있다. 따라서 VOCs 물질을 저감하기 위해 VOCs 종류나 농도에 따라 다양한 처리 공법이 적용되고 있는 바, 효율적인 VOCs를 제어를 위한 고효율 처리장치가 필요하다. 본 연구에서는 플라즈마와 덤프 연소기술이 접목된 플라즈마 덤프 연소기를 설계・제작하여 톨루엔 고효율 분해 특성을 파악하였다. 실험 변수로는 톨루엔 공급 유량 변화, 전력 공급량 변화, 톨루엔 주입 농도 변화, 톨루엔 덤프 주입구 위치 변화, 배출구 열교환기에 대해 변수별 연구를 진행하였다. Fig. 1은 그림 1은 플라즈마 버너의 톨루엔 공급 유량 변화에 따른 실험 결과이다. 플라즈마 덤프 연소기에서 플라즈마 버너는 1차 톨루엔 분해 메카니즘을 가지기 때문에, 최적의 공급 유량 파악이 필요하다. 실험 범위인 톨루엔 공급 유량 100∼300 L/min 구간에서 플라즈마 덤프 연소기 내부의 온도는 안정적으로 유지되었다. 톨루엔 유량이 증가하더라고 플라즈마 버너의 화염은 영향을 받지 않음을 알 수 있다. 실험 범위 안에서 톨루엔 분해율은 94∼99%를 유지되었다. 이는 보조연료로 공급된 CH4이 플라즈마에 의해 높은 밀도로 활성화된 라디칼 입자들에 형성시켜 톨루엔 높은 분해율을 나타낼 수 있다. 톨루엔 유량이 증가할수록 에너지 효율은 증가하였으며, 일산화탄소는 증가하는 경향을 보였다.

The photocatalytic decomposition characteristics of toluene, acetone, and methyl mercaptan (MM) by UV reactor installed with TiO2-coated perforated plane were studied. The removal efficiency of single toluene, acetone, and MM vapor was increased with increasing oxygen concentration, but decreased with increasing inlet concentration. Elimination capacity of single toluene, acetone, and MM vapor was obtained to be 628 g/m3․day, 1,041 g/m3․day, and 2,158 g/m3․day, respectively. Also, the photocatalytic decomposition of binary vapor consisted of toluene and acetone, toluene and MM, acetone and MM were observed. Elimination capacity of toluene mixed with acetone, toluene mixed with MM, acetone mixed with toluene, acetone mixed with MM, MM mixed with toluene, and MM mixed with acetone was 327 g/m3․day, 512 g/m3․day, 128 g/m3․ day, 266 g/m3․day, 785 g/m3․day and 883 g/m3․day, respectively. The inhibitory effect of acetone was higher than MM in photocatalytic decomposition of toluene, the inhibitory effect of toluene was higher than MM photocatalytic decomposition of acetone, and the inhibitory effect of toluene was higher than acetone in photocatalytic decomposition of MM.

In this study, the photocatalytic decomposition characteristics of single toluene, toluene mixed with benzene, toluene mixed with acetone, and toluene mixed methyl mercaptan (MM) by UV reactor installed with TiO2-coated perforated plate were studied. The photocatalytic decomposition rate of single toluene, toluene mixed with benzene, toluene mixed with acetone, and toluene mixed with MM fitted well on Langmuir-Hinshelwood (L-H) kinetics equation. The maximum elimination capacity was obtained to be 628 g/m3·d for single toluene, 499 g/m3·d for toluene mixed with benzene, 318 g/m3·d for toluene mixed with acetone, and 513 g/m3·d for toluene mixed with MM, respectively. The negative effect in photocatalytic decomposition of toluene are found to be in the order of acetone>benzene>MM.

일반적으로 섬유의 제조공정 중 다양한 기능성을 부여하는 섬유코팅공정에는 다량의 유기용제를 사용하고 있으며, 이러한 유기용제는 대기중에 휘발하여 환경을 심각하게 오염시킬 위험이 있다. 일반적으로 유기용제를 사용하는 사업장에는 흡착시설과 같은 방지시설을 가동하여 폐유기용제를 처리하고 있으며, 대부분이 자원으로서 활용되지 못하고 폐기되고 있는 실정이다. 섬유코팅공정에서 사용되는 유기용제는 톨루엔과 MEK(메틸에틸케톤)으로 크게 두 가지로 나누어 볼 수 있으며, 그 중에서 톨루엔이 약 95%이상을 차지하고 있다. 따라서 본 연구에서 회수/정제하고자 하는 대상물질은 섬유코팅공정에서 발생된 폐톨루엔을 대상으로 하고 있으며, 본 연구의 목적은 폐톨루엔을 회수/정제하여 실제 생산공정에 재사용할 수 있는 톨루엔으로 정제하고자 하는 것이 그 목적이다. 실제 생산공정에서 재사용하기 위해서는 톨루엔의 순도를 95% 이상 높여야 하며, 색도등 오염물질의 배제가 반드시 이루어져야 한다. 섬유에 대한 코팅의 넓은 의미는 어떠한 목적을 갖고 섬유의 표면을 다른 재료 또는 같은 재료로 습윤, 침적, 전사, 도포 등의 방법으로 피막을 입히는 것을 의미하며, 과거 아마인유(Linseed Oil) 등의 건성유와 금속비누 파라핀 등으로 처리한 면직물의 Oil Cloth 등도 포함된다. 그러나 최근 섬유업계에서 통용되는 코팅가공의 개념은 일반적으로 각종 섬유로 만들어진 직･편물의 표면에 아크릴 수지나 우레탄 수지 등의 고분자 폴리머를 이용하여 균일한 피막을 견고하게 형성시켜 직･편물 단독으로는 얻기 힘든 외관과 물성, 성능 등을 부여하는 가공 방법을 말하며 대부분의 코팅공정에서는 변성실리콘오일을 사용하고 있다. 이러한 변성실리콘 오일은 비휘발성물질이나 학계에 따르면 약 3% 정도가 휘발하여 톨루엔과 같이 배출되는 것으로 알려져 있다. 이렇게 휘발된 변성실리콘 오일은 톨루엔에 포함되어 강한취기를 나타내고 톨루엔을 재사용하는데 큰 문제점으로 작용되고 있다.

폐기물 자원화시설 및 산업시설에서는 유기성 및 무기성 악취물질이 동시에 발생된다. 악취를 처리하기 위하여 많은 연구가 진행되었지만 기존 연구는 무기성 또는 유기성 악취물질을 단독으로 처리하는 공정 중심으로 개발되었다. 악취를 처리하기 위한 공정에는 물리･화학･생물학적인 공정이 존재한다. 이 중 생물학적 공정인 바이오필터는 경제적이고 2차 오염물질의 발생이 상대적으로 적다. 본 연구에서는 바이오필터를 이용하여 유기성 악취물질인 톨루엔과 무기성 악취물질인 암모니아를 동시에 처리하였으며 시간에 따른 처리특성과 반응기 유입부, 중간, 유출부의 미생물 분포 특성을 파악하고자 하였고 그에 따른 Kinetic 실험도 하였다. 실험에 사용된 바이오필터 반응기의 규격은 내부직경 0.1 m, 높이 1.3 m 이었다. 담체의 재질은 1 cm₃의 폴리우레탄 폼을 이용하였으며 충전된 높이는 0.6 m, 충전된 부피는 0.0047 m₃ 이었다. 톨루엔 가스 유입 농도는 50 ppm(유입부하량 5.63 g/m₃/hr)에서 150 ppm(유입부하량 16.88 g/m₃/hr)까지 순차적으로 증가시킨 후 100 ppm(유입부하량 11.25 g/m₃/hr)으로 유지하였다. 암모니아 가스 유입농도는 591 ppm(유입부하량 12.29 g/m₃/hr)으로 유지하였으며 총 가스유량은 2 L/min, EBRT(Empty bed retention time) 2.35 min으로 설정하였다. 톨루엔 가스는 GC/FID로 분석하였으며, 암모니아 가스는 대기오염공정시험법에 준하여 분석하였다. 미생물 분석은 톨루엔 가스 유입농도 100 ppm에서 처리효율이 안정적으로 유지될 때 담체를 채취한 후 PCR-DGGE를 실시하였다. Kinetic 실험은 반응기 유입부, 중간, 유출부에서의 순차적인 처리효율을 파악하였다. 120 일의 연속실험 결과 암모니아는 99%이상 처리효율을 보였으며, 톨루엔은 100 ppm까지 95% 이상의 효율을 나타냈지만 150 ppm에서 74%의 처리효율을 나타내었다. 반응기의 유입부, 중간, 유출부 담체의 미생물 분포를 파악한 결과, 가스유입부에서 암모니아 분해미생물이 우점종으로 나타났으며 중간, 유출부에서는 톨루엔 분해미생물이 우점종으로 나타났다. Kinetic 실험 결과, 가스유입부에는 암모니아 분해미생물이 우점종으로 나타나 42%의 처리효율을 보였으며 충전된 담체의 중간에서 86%의 처리효율을 나타냈다. 톨루엔의 경우 유입부에서 20%, 중간 54%, 유출부에서 92%의 처리효율을 보였다.

The purpose of this work is to study the adsorption and desorption characteristics of acetone vapor and toluene vapor from adsorption tower in the VOCs recovery device. The six kinds of activated carbon with different pore structures were used and the adsorption and desorption characteristics were compared according to pore structure, desorption temperature, and adsorption method, respectively. Adsorption capacity of acetone vapor and toluene vapor by batch method was higher than that by dynamic method. Especially, activated carbon with medium-sized or large pores had more difference in adsorption capacity according to adsorption methods as a result of gradually condensation of vapors on relatively mesopore and large pores. Activated carbons with relatively large pores and relatively small saturated adsorption capacity had excellent desorption ability.

Toluene desorption of modified activated carbon for microwave irradiation was evaluated. As a virgin GAC reacted from microwave energy, it created an "arcing" between GAC particles in desorption process. The arcing became more and more vigorous and achieved a red flame of GAC. The silica coated GAC(Si/GAC) was developed to prevent arcing phenomenon and temperature control problem. The result shows virgin GAC with 5wt%, 10wt% and 20wt% silica had no arcing and could control temperature very well. However, the adsorption rate of Si/GAC was decreased by coated silica amount due to decreasing surface area of GAC. The 5wt% Si/GAC adsorption rate was quite similar to virgin GAC adsorption rate. After adsorption, the toluene-loaded GAC and Si/GAC was reactivated by 2450MHz MW irradiation with 300W for 5 min. Quantitative desorption of the toluene was achieved at MW irradiation at 300W with desorption efficiencies as high as 98.59% to 84.65%% after four cycles.

○ 우리나라에 자생하는 관목류 중에서 공기정화 능력이 우수한 식물을 선발하고자 톨루엔 제거 효과 측정 - 관목류 중에서는 소나무, 만병초 그리고 자금우의 톨루엔 제거 효율이 가장 높았다. 그 다음이 호랑가시나무, 광나무, 녹나무 순이었으며, 돈나무와 산호수가 가장 저조한 것으로 나타났다. - 소나무는 실내에서 기를 경우 햇빛이 부족해 기르기가 어렵다. 따라서 가정이나 사무실 등의 실내 공간에서 일반 소비자가 톨루엔 제거를 위해 식물을 기를 경우에는 자금우, 만병초가 가장 우수하다. - 돈나무는 포름알데히드 제거 효율이 매우 높은 반면, 톨루엔 제거 효율은 가장 낮았다. ○ 이끼류에 대한 톨루엔 제거 효과를 측정 - 이끼류는 새집증후군 원인물질인 톨루엔 제거에 매우 효과적인 것으로 나타났다. - 이끼류의 종류별로는 톨루엔 제거 효율의 차이가 거의 없었다. - 식물 상호간에 제거 효율을 비교하기 위해서는 단위엽면적당 톨루엔 제거 효율로 계산하는데 이끼류는 엽면적을 측정할 수 없어 이끼가 놓인 표면적을 기준으로 계산하였다. 실질적으로 엽면적은 표면적보다 클 것으로 보인다. - 엽면적으로 계산한 관목류와 표면적으로 계산한 이끼류를 서로 비교하는 것은 원칙적으로 불가능하다. 그러나 실질적으로 이끼류가 톨루엔 제거에 상당히 효과적이었다.

The photodegradation and by-products of the gaseous toluene with TiO2 (P25) and short-wavelength UV (UV254+185nm) radiation were studied. The toluene was decomposed and mineralized efficiently owed to the synergistic effect of photochemical oxidation in the gas phase and photocatalytic oxidation on the TiO2 surface. The toluene by the UV254+185nm photoirradiated TiO2 were mainly mineralized CO2 and CO, but some water-soluble organic intermediates were also formed under severe reaction conditions. The ozone and secondary organic aerosol were produced as undesirable by-products. It was found that wet scrubber was useful as post-treatment to remove water-soluble organic intermediates. Excess ozone could be easily removed by means of a MnO2 ozone-decomposition catalyst. It was also observed that the MnO2 catalyst could decompose organic compounds by using oxygen reactive species formed in process of ozone decomposition.