염화동 에칭 공정에서 발생한 철염 폐수를 전구체로 활용하여 마그네타이트(Fe3O4)를 합성하고, 이를 인산염 흡착 및 회수에 적용하였다. 합성 조건 최적화를 위하여 Box–Behnken Design를 적용한 반응표면분석법(Response Surface Methodology, RSM)을 활용하여 회귀모델을 구축하였다. 모델을 통해서 도출한 최적 합성 조건은 Fe3+/Fe2+ 비율 1.7, NaOH 농도 0.7 N, 숙성 시간 86.3분으로 확인되었다. 해당 조건에서 합성된 마그네타이트는 10.9 mg-P g-1 마그네타이트의 인산염 흡착 용량을 나타내었다. 기기 분석 결과, 최적화된 마그네타이트는 고순도 결정 구조와 초상자성 특성을 나타냈으며, 비표면적과 반응성이 향상된 것이 확인되었다. 또한 연속 회분식 반응조(Sequencing Batch Reactor, SBR)에 적용한 결과, 5회 반복 흡착–탈착 동안 평균 인산염 회수율은 46.6%로 나타났다. 유입 인산염 농도가 200 mg-P L-1의 고농도 조건에서도 회수율이 안정적으로 유지되어, 마그네타이트가 인산염 흡착제로서의 활용 가능성과 안정성을 입증하였다.

This study investigated the process of reclaiming Mo from calcined waste hydrotreating (CWHT) catalysts using tributyl phosphate (TBP) as an extractant with electron-withdrawing properties. Using inductively coupled plasma (ICP) technology, the optimal operating conditions for Mo recovery were determined based on the metal ion content in different processes. Considering the pH impact on metal species in solution, an acid leaching solution with 6 M sulfuric acid was employed. After 3 h of reaction, 94 wt% of the Mo was transferred from the WHT catalyst to the acid leaching solution. Adjusting the filtrate to a pH of 1.5 allowed the TBP to selectively extract over 98.8 wt% of Mo from the aqueous filter solution into the organic phase. MC-Cabe-Thiele theory predicts that a three-stage countercurrent extraction can reduce Mo to less than 0.2 wt%. Stripping moved approximately 98 wt% of the Mo from the organic to the inorganic phases. The recovered colorless organic tributyl phosphate can be used in the recycled extraction process.

In KAERI’s previous phosphate precipitation tests, the dispersed powder of lithium phosphate (Li3PO4) as a precipitation agent reacted with various metal chlorides in a simulated LiCl-KCl molten salt. The reaction of metal chlorides composed of actinides such as uranium and three rare earths (Nd, Ce and La) with lithium phosphate is a solid-liquid reaction. A phosphorylation reaction rate is very fast and the metal phosphates as a reaction product precipitated on the bottom of the molten salt crucible. One of the recovery methods of the metal phosphate precipitates is segregation the lower part (precipitates) of the salt ingot using the various cutting tools. Recently, a new phosphorylation experiment using lithium phosphate ingots carried out in order to collect the metal phosphate precipitates into a small recovering vessel, and the test result of this new method was feasible. However, the reaction rate of test using lithium phosphate ingot is extremely slower than that of test using lithium phosphate powder. In this study, the precipitation reactor design (a tapered crucible with polished inner surface) used for phosphorylation reaction showed that the salt ingot with metal phosphate precipitates could be detached from a tapered stainless steel crucible. We propose that the recovery of precipitates from a salt ingot is possible by introducing a dividing plate structure into a molten salt and by positioning it at the interface between salt and precipitated metal phosphate.

인과 질소는 하천, 호소 등의 부영양화의 주요 인자로 작용하고 있고 특히 하수 중의 인 농도가 1 mg/L 이상일 경우 조류의 급증식이 일어날 수 있다. 현재 우리나라 하수처리 공정은 인을 기준치 이하로 제거하기 위해 총인 처리 공정을 운영하고 있으나, 이 과정에서 제거된 인은 슬러지와 혼합되어 폐기처분되고 있다. 인은 무한자원이 아닌 유한자원으로 비료, 금속표면처리 세정제를 비롯하여 다양한 용도로 사용될 수 있으며, 우리나라의 경우 전량 수입에 의존하고 있다. 최근 인광석 매장량의 한계로 인하여 인을 회수하여 재이용하는 기술이 반드시 필요한 실정이고, 그 대안으로 축산폐수, 혐기성발효액, 하수처리 시 발생되는 인을 유용한 자원으로 회수하는 방법에 관한 연구가 활발히 이루어지고 있다. 그러나 기존의 연구된 인결정은 100㎛ 이하의 미세 결정으로 고액분리 및 탈수에 어려움이 있다. 본 연구에서는 인제거 기술 중 화학적 침전법 중 하나인 MAP(Magnesium Ammonium Phosphate) 법을 적용하여 부천시와 공동으로 부천시 소재 공공하수처리장에서 발생되는 탈수여액내의 인을 회수하고자 하였으며 다양한 실험조건(pH, 약품, 주입량, Seed적용)에 따라 인회수 및 입상화의 최적 조건을 도출하고 연속반응조를 통하여 2mm 이상의 크기로 입상화가 가능함을 확인하였다. Jar-test 실험결과 pH 9, 몰비 1~9(Mg2+/PO4-P) 범위에서 PO4-P가 55%~90% 제거되었으며, 생성된 결정화물을 seed로 사용하여 최적 약품투입량 도출결과 pH9, 몰비1 조건에서 6회 재사용시 seed 미적용 대비 PO4-P 제거율이 36% 상승하였다. 도출된 조건을 이용하여 2단 상향류(내경이 1.1cm, 1.8cm) 반응조와 침전조로 구성된 Lab Scale 반응조에서 선속도를 변화시켜 입상화를 유도하였다. 입상화시 PO4-P 제거율은 70%~84%, NH3-N 제거율은 20%~28%로 나타났으며, 내경 1.1cm의 반응조 하부에는 2mm~1.5mm, 내경 1.8cm의 반응조 상부에서는 0.6mm~1.2mm로 입상화되었다. 본 연구에서 미립 결정화물을 연속 순환을 통하여 선속도에 따른 입상화를 확인한 결과, 2mm 이상의 인 결정화물의 생성이 가능함을 입증하였다. 이를 통해 탈수 및 건조에 소요되는 에너지를 최소화하고 고순도 입상화로 비료 가치를 향상시켜 경제성 확보가 가능할 것으로 사료된다.

제주도에서 쇠무릎을 생약(뿌리) 또는 ecdysteroid(뿌리+포과)를 생산하기 위하여 재배할 경우 적정 인산시비량을 구명하고자 질소시비량 2수준(90, 180kg/ha)과 인산시비량 5수준 (0, 100, 200, 300, 400kg/ha)에서 시험하였던 결과는 다음과 같다. 초장, 엽장, 엽폭, 경직경, 화서당 포과수, 주근장, 주근경은 인산시비량에 유의한 영향을 받지 않았는데, 주당 분지수와 화서수는 무인산구에 비하여 인산 100kg/ha 시비에 의하여 각각 18, 38%증가되었으나 인산 200kg 이상 시비구에서 감소되는 경향이었다. 주당 뿌리수는 인산 200kg에서 18.9개로 가장 많았다. 포과건물수량은 인산 100kg 시비구에서 2.92t/ha로 가장 많았고 200kg 이상 시비구에서 감소되었다. 건근수량은 무인산구에서 2.36t/ha이었던 것이 인산 100, 200kg 시비구에서 각각 3.55, 3.80t/ha 으로 유의성 있게 증가하였다가 300, 400kg 시비구에서는 3.14, 2.86 kg로 감수되었다. 지상부의 인산회수율은 인산 100kg 시비구에서 34.0%이었던 것이 400kg 시비구에서는 7.1%로 감소되었다.