• 청정기술
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• 제24권4호
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• pp.287-292
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• 2018

효율적으로 이산화탄소를 처리할 수 있는 활성탄을 제조하기 위하여 활성탄의 물리적 특성이 이산화탄소 흡착에 미치는 영향을 조사하였다. 소나무 톱밥과 석탄이 활성탄의 원료로 사용되었고, 제조된 활성탄의 비표면적, 미세기공 부피, 중기공 부피를 분석하였다. 제조된 활성탄은 열중량 분석기를 이용하여 이산화탄소 흡착량을 결정하였다. 그리고 이산화탄소 흡착량 결과를 활성탄의 비표면적, 미세기공 부피, 중기공 부피에 따라 분석하였다. 실험 결과, 소나무 톱밥 활성탄과 석탄 활성탄의 비표면적과 미세기공 부피는 이산화탄소 흡착량과 높은 연관성을 보인 반면에 중기공 부피는 이산화탄소 흡착에 거의 영향을 미치지 않았다. 따라서 활성탄의 비표면적과 미세기공 부피를 극대화하는 것이 효율적인 이산화탄소 처리를 위해 매우 중요한 요소로 나타났다.

• Korean Chemical Engineering Research
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• 제59권4호
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• pp.596-610
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• 2021

스토버 방식에 의한 구형 단분산 입자와 에멀젼 액적을 미세 반응기로 활용하여 합성한 주름진 표면을 갖는 실리카 입자 및 거대 기공을 갖는 다공질 실리카 입자를 커플링제로 표면 개질하여 흡착제로 활용하였다. 아민기를 포함하는 실란 또는 타이타네이트 커플링제를 활용하여 기존의 실리카 재료로는 흡착이 어려웠었던 중금속과 음이온성 염료에 대한 흡착력이 향상된 것을 관찰할 수 있었다. 음이온 염료에 대한 흡착에서는 APTES로 표면 개질한 다공질 실리카가 흡착 효율이 가장 높은 결과를 나타내었고, 중금속 구리에 대한 흡착 결과는 AAPTS로 표면 개질한 다양한 실리카 분말에서 모두 100%에 가까운 흡착 효율을 얻을 수 있었다.

• 공업화학
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• 제32권1호
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• pp.91-96
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• 2021

본 연구에서는 다양한 환경 공정에서 사용되는 황화수소 제거용 흡착탑 효율을 향상시키기 위해 유동 분석 및 흡착성능 향상 연구를 수행하였다. 연구를 위해 상업적으로 이용 가능한 다양한 활성탄에 칼륨(potassium, K)을 담지하여 개질 활성탄을 제조하였다. 또한 열처리 여부에 따라 흡착 성능과 열처리 과정에서 변화된 표면 특성 사이의 높은 상관관계를 고찰하고자 하였다. 함침법을 통해 K로 코팅된 활성탄은 57배 이상의 흡착 성능을 확인하였다. 이는 균일한 기공 형성과 탄소 표면의 K의 강한 결합은 황화수소의 화학적 및 물리적 흡수에 기여한다고 판단하였다. 다양한 상용 활성탄의 표면 구조에 대한 SEM 분석은 열처리를 통한 표면 특성의 변형으로 인해 기공 구조가 파괴되어 흡수 성능이 저하되는 것으로 확인하였다. 각 활성탄의 압력 손실 특성은 입자 크기와 모양에서 가장 낮은 압력 손실이 관찰되었다. 따라서 2~4 mesh 크기의 탄소입자 범위와 불규칙한 모양이 흡착탑의 성능을 향상시키고 경제적 효율성을 확보할 수 있다고 제안하였다.

• 공업화학
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• 제18권3호
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• pp.273-278
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• 2007

본 논문은 배연가스로부터 이산화탄소를 흡착 회수하기 위한 허니컴 흡착소자 및 공정에 관한 것이다. 세라믹섬유와 Na-X를 주원료로 제올라이트 종이를 제조하였다. 제올라이트 종이의 이산화탄소 흡착능을 향상시키기 위해서 $Li^+$, $Ca^{2+}$, $K^+$ 이온교환 및 추가적인 표면코팅을 실시하여 그 특성을 분석하였다. $Li^+$ 이온교환 방법은 이산화탄소 흡착능을 가장 많이 증가시켰지만 공정적용이 가능할 만큼의 흡착능 변화를 보이지 않았다. 반면 Na-X의 추가적인 표면코팅은 이산화탄소 흡착능을 증가시키는 효율적인 방법이었다. 제올라이트 종이를 성형하여 만든 허니컴형 흡착소자에 대한 이산화탄소 흡착파과 특성을 분석하였으며, 이의 결과로서 회전식 이산화탄소 흡착 농축공정의 적용 예를 보여주었다.

• 대한환경공학회지
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• 제27권10호
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• pp.1058-1064
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• 2005

본 연구에서는 여러 가지 점토광물을 이용하여 $F^-$, $Cl^-$ 및 ${NO_3}^-$와 같은 음이온들의 흡착 특성을 고찰하였다. 흡착제로는 원료 밴토나이트와 본 연구과정에서 합성한 칼슘 및 나트륨형 밴토나이트, 몬토릴로나이트계 광물인 KSF와 K10을 사용하였다. 이들 다섯 가지 점토광물의 조성은 XRF와 XRD를 이용하여 분석하였으며 음이온의 농도는 이온크로마토그래피법으로 분석하였다. 실험결과, 흡착평형은 $8{\sim}24$시간 후에 나타났다. 또한 $F^-$와 ${NO_3}^-$에 대하여 각 흡착제를 6 g 사용한 경우에 KSF가 각각 약 $825\;{\mu}g/g$과 약 $707\;{\mu}g/g$의 흡착능을 나타내어 가장 우수하였으며 $Ca^{2+}$ 치환형 벤토나이트는 각각 $255\;{\mu}g/g$과 $34\;{\mu}g/g$정도의 흡착능을 나타내었다. 또한 K10은 ${NO_3}^-$에 대하여 $103\;{\mu}g/g$의 양호한 흡착능을 나타내었다. 전반적으로 흡착제의 양이 증가하면서 음이온에 대한 흡착효율은 증가하는 경향을 보였다. 그 중에서도 KSF는 6 g 사용시에 $F^-$에 대한 흡착효율이 약 99%에 달하였으며 10 g 사용시에는 ${NO_3}^-$에 대하여 약 95%의 높은 흡착효율을 나타내었다. 반면에 $Cl^-$의 경우에는 전반적으로 9% 이하의 낮은 흡착효율을 나타내었다. 프런들리히 흡착등온선으로부터 K와 1/n값을 계산하였으며 $F^-$와 ${NO_3}^-$에 대한 KSF의 K값이 1.09와 $0.45\;\;[mg/g][L/mg]^{1/n}$로 가장 큰 같을 나타내었으며 1/n값은 각각 0.08과 0.27로 가장 양호한 값을 나타내었다.

• 한국산학기술학회논문지
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• 제21권3호
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• pp.10-16
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• 2020

세탁시설에서 배출되는 탄화수소의 흡착제거 특성을 고찰하기 위하여 흡착 컬럼의 전산모사를 수행하였다. 흡착질은 세탁시설에서 배출되는 휘발성유기화합물 중 가장 대표적인 탄화수소를 선정하였으며 흡착제는 활성탄으로 전산모사를 수행하였다. 흡착컬럼의 수학적 방정식은 연속방정식과 Navier-Stokes 식을 적용하여 해석하였으며 Matlab 프로그램을 이용하여 미분방정식을 해석하였다. 흡착등온식은 선형흡착등온식, 프로인들리히 흡착등온식 그리고 랑뮈어 흡착등온식을 평가하였으며 흡착등온식의 흡착상수에 따른 흡착량을 비교하였다. 공극률은 0.79, 분산계수는 42.4 ㎠/min, 흡착제 밀도는 485 g/L, 흡착컬럼 직경은 2.0 cm, 흡착컬럼 길이는 2.5 cm라는 조건에서 전산모사를 수행하였다. 랑뮈어 흡착등온식에서 선속도, 분산계수, 공극률에 대한 흡착량의 영향을 비교하였다. 선속도는 50~200 cm/min, 분산계수는 100 ~400 ㎠/min, 공극률은 0.66~0.79로 변화시켜 수행하였다. 전산모사를 통한 결과는 활성탄-벤젠의 흡착에 대하여 랑뮈어 흡착등온식이 가장 잘 일치하였다. 동일한 조건에서 3가지의 흡착등온식을 비교한 후 전산모사를 통하여 탄화수소의 효율적인 흡착조건을 찾을 수 있으며 이를 고찰할 수 있다.

• 분석과학
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• 제13권5호
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• pp.573-583
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• 2000

몇 가지 식물섬유, 합성섬유 및 혼합섬유를 원료로 하여 비표면적 차이가 나는 세가지 등급의 활성탄소섬유를 제조하고 입상활성탄을 대조흡착제로 하여 페놀 및 메틸렌블루의 액상흡착특성을 비교 검토하였다. 이들 흡착질 수용액의 활성탄소섬유에 대한 흡착등온선, 흡착속도 및 컬럼통액실험을 통하여 돌파점곡선을 측정하였다. 페놀 및 메틸렌블루의 흡착등온은 모두 type I을 나타내었으며 낮은 평형농도에서도 높은 흡착량을 나타내었다. 흡착질에 대한 활성탄소섬유의 흡착속도는 활성탄에 비하여 100배 이상 빠른 흡착속도를 보이며 유효확산계수도 20배 이상 높았다. 컬럼통액 실험결과 활성탄소섬유의 흡착용량은 활성탄에 비해 10배 이상으로 나타났다. 유해성 유기 오염물질 10종을 포함한 조제수를 자연여과방식으로 50 L씩 처리한 결과 2단에서 이들 유기성 오염물질을 완전히 제거하여 활성탄에 비하여 수처리 효율이 훨씬 높은 결과를 보였다.

• 대한환경공학회지
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• 제39권1호
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• pp.19-25
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• 2017

본 연구에서는 도로환경에 적용 가능한 통기성 정전필터를 개발하여 흡착능을 평가하였다. 흡착특성은 ASHRAE 52.1, 52.2 등의 방법으로 입경별 제거율과 압력별 흡착량 등을 평가하였다. 평가 입경범위는 $0.3{\mu}m{\sim}10.0{\mu}m$로 12단계로 제거율을 평가하였다. 필터는 $2.5{\mu}m$ 이상에서 91.3%의 제거율을 보였으며 그 미만의 범위에서는 입경에 따라 감소하여 평균 53.5%의 제거율을 보였다. ASHRAE Dust 합성 분진에 의한 중량 제거율은 초기압력 22.6 mmaq에서 말기압력 35 mmaq까지 측정된 결과, 96.7%였으며 이때까지 흡착량은 $715.9g/m^2$ 이었다. 압력에 따른 흡착형태는 Langmuir 선도를 보였다. 말기압력까지 흡착된 필터를 물세정으로 1, 2차 재생한 후 흡착을 평가한 결과 제거효율에는 차이가 없었으나 초기압력과 흡착량은 약간의 저하가 발생하였다.

• 대한환경공학회지
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• 제39권5호
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• pp.303-309
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• 2017

본 연구에서는 제강슬래그와 활성탄의 수중의 인 제거 효율을 비교하였다. 제강슬래그는 0.5~2.0 g/200 mL, 활성탄은 3.0~6.0 g/200 mL를 주입하여 흡착실험을 진행하였다. 제강슬래그의 양에 따른 제거 효율은 60분의 실험 결과 47~99%, 활성탄은 240분의 실험 결과 81~98%를 보였다. 흡착등온식을 적용하였을 때 Langmuir식에 더 적합하였으며 제강슬래그와 활성탄의 흡착능력을 비교하였을 때, 이론적 최대흡착량($Q_0$)은 제강슬래그에서 91 mg/g, 활성탄에서 27 mg/g으로 나타났다. 또한 반응속도는 유사 2차식을 따르며 속도상수($k_2$)는 제강슬래그에서 0.023~0.136 g/mg.min, 활성탄에서 0.025~0.122 g/mg.min으로 나타났고, 평형에서의 흡착량($q_e$)은 제강슬래그가 10.8~18.4 mg/g, 활성탄은 3.30~5.49 mg/g로 나타났다. pH의 경우 초기 pH 2에서 제강슬래그와 활성탄 모두 가장 높은 인 제거효율을 나타내었다. 따라서 폐수 내 인 제거 면에서 제강슬래그가 활성탄에 비해 우수하였다.

• 대한환경공학회지
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• 제27권9호
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• pp.989-994
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• 2005

본 연구에서는 활성탄 흡착, 오존 단독, 오존/활성탄 혼합공정을 이용하여 부식산을 처리하고 부식산의 처리효율을 $UV_{254}$와 DOC를 통해 살펴보았으며, 부식산의 분해특성은 분자량 크기분포의 변화와 활성탄 표면변화를 통해 관찰하였다. 각 공정에서의 DOC 제거효율을 살펴본 결과, 활성탄 흡착공정은 약 19%, 오존 단독공정은 38%이었으나, 오존/활성탄 혼합공정에서는 약 80%로 활성탄 흡착공정과 오존 단독공정의 DOC 처리효율을 합한 것보다 훨씬 높아, 혼합공정을 도입함으로써 시너지 효과를 얻을 수 있는 것으로 나타났다. 기리고 $UV_{254}$ 감소율 역시 오존/활성탄 혼합공정에서 가장 크게 나타났다. 오존/활성탄 혼합공정에서 활성탄은 고유의 흡착제 역할뿐만 아니라 흡착된 유기물과 오존의 접촉을 촉진시키는 반응자리를 제공하는 역할을 하는 것으로 사료된다. 각 공정에서의 분자량크기분포 변화를 살펴본 결과, 활성탄 흡착공정에의 분자량 크기분포는 반응 전후에 큰 차이가 없었으며, 오존 단독공정에서는 30 kDa 이상의 분자량이 반응시간 10분 이후에는 거의 감소하지 않고 일정하였으나, 0.5 kDa 이하의 저분자량은 초기 4.8%에서 120분 처리시 12.3%로 증가하였다. 한편 오존/활성탄 혼합공정에서는 120분 처리시 30 kDa 이상 분자량이 초기 36.3%에서 3.9%로 뚜렷하게 감소하였으며, 0.5 kDa 이하의 저분자량은 초기 4.8%에서 40.1%로 크게 증가하였다.