• 대한환경공학회지
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• 제31권11호
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• pp.965-974
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• 2009

본 연구는 가시광선 조건에서 질소 및 황 도핑 $TiO_2$를 활용하여 악취유발 황화유기화합물질의 분해능을 평가하고, 광촉매 분해시 발생하는 촉매 비활성화와 비활성화된 촉매의 재생에 대해 조사하였다. 적외선 분광법을 이용하여 촉매 표면의 특성을 조사하였다. 가시광선을 이용한 광촉매 기술이 낮은 농도의 황화 이메틸(0.039 ppm)과 이황화 이메틸 (0.027 ppm)은 97% 이상의 높은 효율로 처리할 수 있으나, 촉매 비활성으로 인해 높은 농도(황화 이메틸, 7.8 ppm 및 이황화 이메틸, 5.4 ppm)에 대해서는 광촉매 공정 시간 5시간만에 처리 효율이 황화 이메틸은 84% 그리고 이황화 이메틸은 23%까지 매우 낮게 나타났다. 황화 이메틸에 비하여 황 원소가 하나 더 결합된 이황화 이메틸의 광촉매 분해시 촉매가 빠르게 비활성화되었다. 높은 유입 농도 조건에서 이황화 이메틸 또는 황화 이메틸의 광촉매 반응기의 출구 농도가 유 입농도와 비슷하거나, $CO_2$의 생성률이 제로에 가깝거나, FTIR 스펙트럼 상에서 촉매 표면의 비활성을 유발하는 황 이온 화합물의 피크들이 강하게 나타나, 촉매의 비활성화를 확인하였다. 광촉매 반응기의 유출구에서의 최대 $CO_2$ 농도인 8 ppm에 대해서 황화 이메틸의 광물화 효율을 계산한 결과 144%로서 100%를 초과한 것으로 나타났다. 건조-공기 및 습윤-공기 재생 방법에 비해 고온 소성에 의한 촉매의 재생효율이 높게(이황화 이메틸, 53% 그리고 황화 이메틸, 58%) 나타났으나, 이 또한 촉매 비활성을 유발시키는 황 이온 화합물과 같은 부산물들을 완전히 제거되지는 못하는 것으로 확인되었다.

• 한국토양환경학회지
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• 제4권1호
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• pp.85-96
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• 1999

퇴비를 충전물질로 사용한 생물탈취상으로 난지도매립지에서 발생되는 매립지가스 처리시 악취유발물질 및 휘발성 유기화합물의 제거특성과 생물탈취상의 적용가능성을 평가하고자 하였다 본 연구는 난지도매립지 상부에서 실시하였으며 충전물질로는 난지도퇴비화시범시설에서 생산된 퇴비를 사용하였다. 약 15ppmv로 유입된 황화수소는 25cm충전깊이에서도 98%이상 제거되었으며 산소공급중단 후 혐기성가스만 유입시에는 처리효율이 30%로 저하하였다. 평균유입농도 40ppmv에서의 암모니아 제거 효율은 85%정도이었다. BTEX중 톨루엔과 에틸벤젠의 제거효율은 80%로 벤젠과 자일렌보다 높았다. 수분손실은 가스유입구에서 가장 높게 나타났으며 약 30일 운전기간 동안 pH저하에 의한 산성화는 발생하지 않았다.

• 한국수자원학회:학술대회논문집
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• 한국수자원학회 2016년도 학술발표회
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• pp.520-520
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• 2016

석유 화학공장에서 발생하는 spent sulfidic caustic (SSC) 폐수는 액화석유가스(LPG)나 천연가스(NG)의 정제과정에서 발생되는 것으로 고농도의 sulfide와 cresylic, phenolic 그리고 mercaptan 등이 포함된 독성과 냄새를 유발하는 물질이다. 이러한 물질들은 LPG나 NG의 정제과정에서 높은 산도를 가진 휘발성 황화합 물질들을 제거하기 위해 사용된 NaOH가 $H_2S$와 반응하여 발생하는 것이다. 진한 갈색 또는 검은색을 띄는 SSC 폐수는 12 이상의 높은 pH를 가지고 있으며 5~12 wt%의 높은 염분도를 가지고 있다. 또한 강한 부식성과 독성을 가진 황화합물의 농도가 1~4 wt%이며, 방향족 탄화수소 물질 (i.e. methanethiol, benzene, tolune and phenol)들도 다량 함유되어 있다. 따라서 이러한 유해 물질들은 기존의 하수처리 공정으로 방류하기 전에 완벽하게 처리해야만 하수처리 공정의 오염 부하량을 줄일 수 있다. 습식산화공정은 SSC 폐수를 처리하기 위해 흔히 사용되고 있는 물리-화학적 처리 공정이지만 고비용, 고에너지가 필요하며, 고온 및 고압에서만 작동되어 안전상의 문제점을 갖고 있다. 또한 습식산화공정을 거친 폐수는 배출허용기준을 만족하기 위해 생물학적 2차 처리가 반드시 필요하다. 철-과산화수소를 이용하는 펜톤산화 공정, 그리고 sulfide를 sulfate로 전환시키는 생물학적 처리 공정은 황화합물의 완전한 무기물화가 힘들며, 현장 적용 시 기술적 경제적 부담이 크다. 이러한 단점을 극복하고, SSC 폐수를 효과적으로 처리하기 위해 본 연구는, 높은 흡착력과 광산화력을 가진 흡착광산화 반응 시스템(Adsorption Photocatalysis System, APS)을 개발하였다. APS는 SSC 폐수를 시스템 내부로 유입하여 수중의 오염물질을 흡착광산화제로 구성된 반응구조체가 흡착하고, 흡착된 오염물질을 UV에너지와 이산화티타늄 광촉매의 광화학반응에 의해 최종적으로 무해한 물질로 환원시키는 폐수처리시스템이다. APS의 반응구조체는 태양에너지 및 인공에너지원에 의해 활용 가능하며, 난분해성 유기화합물질을 물과 이산화탄소로 분해할 수 있는 친환경적이고 경제적인 소재로서 널리 쓰이고 있는 이산화티타늄 광촉매와 화력발전소의 높은 소성온도에 의해 연소된 후 발생되는 bottom ash를 이산화티타늄의 지지체로 사용하여 높은 흡착력과 광촉매 산화력을 가진 복합물이다. 개발된 APS에 의해 SSC 폐수를 처리한 결과, COD 86.1%, 탁도 98.4%, sulfide 99.9%의 높은 처리효율을 보여주고 있다. 따라서 본 연구를 통해 개발된 APS는 강한 부식성과 독성 그리고 높은 농도를 가지고 있는 SSC 폐수를 효과적으로 처리할 수 있다.

• 대한환경공학회지
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• 제32권12호
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• pp.1126-1133
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• 2010

본 연구에서는 휘발성 유기화합물의 분해능력을 가진 Candida tropicalis와 황화수소 분해능력을 가진 황산화균을 적용하여 이단 바이오필터를 운전하였으며, 각각의 미생물은 스폰지형 담체에 포괄 고정시켜 사용되었다. 이단 바이오필터에는 벤젠, 톨루엔, 자일렌, 암모니아, 황화수소 등의 복합악취를 유입하며 분해 특성을 파악하였고, 특히 오염부하량 단계변동에 대한 바이오필터의 분해능을 확인하였다. 오염부하량 단계변동은 총유입부하량 단계변동(total EC test), 개별 악취물질 유입부 하량 단계변동(individual chemical EC test), 간헐 동적부하 변동(2 days off & 3 days on) 순으로 수행되었다. 총유입부하량 단계변동 실험결과 TVOC와 암모니아, 황화수소의 최대분해능은 각각 61, 5.2, $9.1\;g/m^3/hr$로 확인되었으며, 개별악취물질 유입부하량 단계변동시에는 휘발성 유기화합물질 상호간의 분해능 간섭이 일어나는 것을 확인할 수 있었다. 벤젠 부하량 변동시 톨루엔과 p-자이렌 모두 제거효율에 영향을 받았으며, 톨루엔의 부하량 단계변동시에는 벤젠과 p-자이렌이 각각 30%와 25% 이상의 제거효율의 하락이 일어나는 것을 확인할 수 있었다. 하지만 무기악취와 유기악취간의 상호 분해능 간섭은 일어나지 않는 것을 확인할 수 있었다. 2일간 악취물질의 유입을 중단한 후 다시 악취물질의 유입을 재개하였을 때, 3일 이내에 95% 이상의 악취물질 제거능 회복율을 보였다. 이러한 부하변동 실험결과로 미생물 포괄고정 담체를 적용한 이단 바이오필터가 유 무기 악취의 동시제거에 많은 장점을 가지고 있음을 확인할 수 있었다.

• Korean Chemical Engineering Research
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• 제48권2호
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• pp.244-252
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• 2010

본 연구에서는 Triple-bed 흡착튜브를 제작하여 열탈착장치와 GC-MS로써 다성분 복합 악취성물질 및 휘발성유기 화합물을 동시분석 가능성을 평가하고자 하였다. Triple-bed 흡착튜브는 하나의 튜브에 Tenax-TA와 소량의 Carbopack B 및 Carbosieve SIII 흡착제를 흡착강도 순으로 3단 배열된 것이다. GC-MS의 분석조건은 mass range 20~350 m/z, 불순물 1 ppm 이하의 헬륨을 운반가스로 하여 저비점 저분자량 물질의 분리동정에 효과적일 수 있도록 하고, 목적이온 추출을 통하여 정량하였다. 그 결과 ppbv 수준의 $C_1{\sim}C_5$의 알콜(4), 알데히드(6), 케톤(2) 그리고 황화합물(2)을 포함한 14종의 물질 모두 99%이상의 회수율과 양호한 재현성 및 직진성으로 동시분석이 가능하였다. 비교적 휘발성이 강하고 분자량이 낮은 물질인 메틸알콜, 아세트알데히드는 상대습도 45% 이하, 흡착유속 50 mL/min, 흡착량 2 L 이하에서 높은 회수율로 보다 안정적으로 정량분석이 가능하였다. 또한 목적이온 추출은 물질피크가 겹쳐 나타난 경우에도 다성분 물질을 각각 정량 가능하였다.

• 청정기술
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• 제17권1호
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• pp.48-55
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• 2011

생활환경 수준의 이황화 메틸과 같은 황화 유기화합물의 제어를 위하여 섬유형 활성탄소-이산화 티타늄 복합재를 이용한 연구는 아직까지 보고되지 않고 있다. 따라서, 본 연구에서는 섬유형 활성탄소-이산화 티타늄 복합재를 제조하여 엑스선 회절법, 입자 비표면 측정법 및 적외선 분광법을 이용하여 광학적/표면 특성을 조사하고 활성을 평가하기 위하여 황화 이메틸의 제거 효율을 결정하였다. 섬유형 활성탄소-이산화티타늄 복합재의 물리적/표면 특성 조사에서 이 복합재가 광촉매적 활성도를 가지는 것으로 나타났다. 비표면적, 총 기공크기, 마이크로 기공크기 및 메조 기공크기의 경우에 이산화티타늄 코팅량이 증가함에 따라 감소하는 경향을 나타내었다. 그러나 평균 기공크기는 이산화티타늄 코팅량이 증가함에 따라 오히려 증가하였다. 또한, 코팅된 이산화티타늄이 섬유형 활성탄소 자체의 황화 이메틸에 대한 흡착능에 영향을 거의 미치지 않는 것으로 나타났다. 섬유형 활성탄소-이산화티타늄 복합재의 활성도 조사시험에서, 황화 이메틸의 초기 제거효율은 4가지 유량 조건(0.5, 1.0, 1.5, 2.0 L/min)에서 각각 93, 78, 71 및 57%로 나타났고, 4가지 유량 조건 모두에서 2시간째에는 제거효율이 다소 감소하였다가 그 이후에는 거의 일정하게 유지되었다. 유사 평형상태에서, 황화 이메틸 평균 제거효율은 4가지 유량조건에서 각각 75, 58, 53 및 36%로 나타났다. 한편, 섬유형 활성탄소-이산화티타늄 복합재의 표면상에서 부산물들은 관찰되지 않았다. 따라서, 본 연구에서 이용한 실험 조건에서, 섬유형 활성탄소-이산화티타늄 복합재가 부산물에 의한 큰 영향 없이 생활환경 수준의 황화 이메틸을 제어하는데 활용될 수 있는 것으로 제안된다.

• Korean Chemical Engineering Research
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• 제56권1호
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• pp.85-95
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• 2018

본 연구에서는 폐가스 가습조(유동상호기 및 무산소조)를 포함한 바이오필터공정으로 이루어진 바이오필터시스템을 구축하여, 돈사 및 계사 설비, 퇴비공장 또는 공공시설에서 발생되는 황화수소, 암모니아 및 휘발성 유기화합물을 포함한 악취폐가스에 대한 처리효율을 제고하고 적정 작업조건을 구축하였다. 복합 악취폐가스 처리실험에서, 암모니아 부하의 경우 폐가스 가습조에서 약 75%가 제거되고, 후 공정인 바이오필터에서 20%이상 제거되었다. 톨루엔 부하의 경우 폐가스 가습조에서 약 20%가 제거되고, 후공정인 바이오필터에서 70% 이상 제거되었다. 따라서 물에 용해도가 높은 암모니아의 경우에는 폐가스 가습조에서 주로 제거되었고, 용해도가 낮은 톨루엔의 경우는 바이오필터에서 주로 제거되었다. 한편 황화수소는 폐가스 가습조에서 거의 흡수되어 바이오필터에서 검출되지 않았다. 황화수소 및 톨루엔의 공급을 중단하였을 때에, 암모니아 부하는 폐가스 가습조에서 약 65%가 제거되고 후 공정인 바이오필터에서 나머지 약 35% 정도가 제거되어, 거의 100%의 암모니아 부하가 제거되었다. 폐가스 가습조에서는 암모니아 외에 톨루엔 및 황화수소의 부하가 추가된 복합 악취폐가스의 경우보다 약 10% 더 적게 암모니아가 제거되었는데, 이것은 탈질에 필요한 톨루엔과 같은 유기화합물의 공급 중단에 기인하였다. 바이오필터시스템의 feed가, 1)복합 악취폐가스일 때, 2)암모니아 폐가스일 때에; 기존 폐가스 가습조 용수에 yeast extract를 보충한 경우 또는 yeast extract를 첨가하지 않고 탄소원으로 glucose를 첨가한 경우, 각각의 경우에 폐가스 가습조에서 흡수되는 암모니아질소 흡수율은, 각각 약 0.28 mg/min, 약 0.23 mg/min 및 약 0.27 mg/min으로 산출되었다. 한편 각각의 무산소조에서 탈질율은 0.42 mg/min, 0.55 mg/min, 및 약 0.27 mg/min이었다. 또한 폐가스 가습조(유동상 호기조)의 bubble column 모델링에서 유동상 호기조 단위부피당 bubble의 비표면적(a)과 향상된 물질전달계수(E $K_y$)의 곱의 값은 0.12/hr로 평가되었다.

• 공업화학
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• 제18권4호
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• pp.337-343
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• 2007

천연가스의 누출을 감지하기 위해서 첨가되는 유기 황 화합물질인 부취제에 의해 연료전지 내의 스택 전극과 개질기 촉매들이 피독되어 시스템 성능저하의 큰 원인이 되고 있다. 본 연구에서는 실리카, 알루미나, 활성탄, HZSM-5, Ultra-stable Y 제올라이트(USY) 및 베타 제올라이트와 같은 흡착제들을 부취제 제거용 흡착제로 사용하여, tetra-hydrothiophene (THT)와 tert-butylmercaptan (TBM)에 대한 흡착 성능을 연속식 흡착시스템에서 얻은 흡착파과곡선을 비교하여 평가하였다. 제올 라이트의 Si/Al 비, 흡착온도 및 Balance Gas (메탄, 헬륨) 종류의 변화가 흡착성능에 미치는 영향을 조사하고, THT와 TBM의 경쟁적인 흡착특성을 비교하였다. 여러 흡착제 중에서 H형, beta-zeolite (BEA)가 부취제인 TBM과 THT에 대해서 가장 우수한 흡착능력을 나타내었으며, 동일한 흡착제 상에서는 THT가 TBM보다 많은 양으로 흡착제거되었다. Temperature Programmed Desorption (TPD) 및 Infrared 스팩트럼(IR) 분석결과 부취제 황화합물은 제올라이트 표면에서 물리흡착과 더불어 산점에 의한 화학흡착을 이루는 것을 확인하였다.