In this study, the characteristics of granular activated carbon (GAC) supported metal was investigated in an area influenced by flame discharge and temperature variation during irradiating microwave. The modified GAC was formulated by impregnating metal hydroxides of nickel (Ni/GAC), barium (Ba/GAC), copper (Cu/GAC), zinc (Zn/GAC), cobalt (Co/GAC) and lanthanum (La/GAC). Ba/GAC was selected as it showed lack of spark discharge and temperature increasing aspects. Comparison of adsorption and desorption amount of GAC and Ba/GAC showed that adsorption and desorption rate of the GAC were higher than those of Ba/GAC. The results show that the presence of barium can decrease adsorption/desorption rate because of plugging pore of GAC. Toluene regeneration rate of Ba/GAC was better than that of GAC due to barium loading. Finally, GAC with barium can be controled a rapid increasing temperature and spark discharge, increased the regeneration rate of toluene during desorption by irradiating microwave.
본 연구는 포항과 경주 일대에서 채취한 제올라이트와 벤토나이트의 광물조성과 입자 크기에 따른 중금속 흡착정도를 파악하는 것이다. 제올라이트 시료의 주 구성광물은 모데나이트, 크라이놉틸로라이트, 휼란다이트 등이며, 벤토나이트 시료는 주로 몬모릴로나이트로 구성되어 있다. 흡착 실험에 사용한 중금속은 Cd, Cr, Cu, Mn, Pb로 10 ppm과 20 ppm의 두 가지 농도를 이용하여 실험을 실시하였다. 대부분의 시료는 Cr을 제외한 다른 중금속에서 평균 80% 이상의 흡착율을 나타내며, Pb는 95% 이상의 흡착율 보였다. 제올라이트가 벤토나이트 시료보다 중금속 이온의 흡착에 더 효과적이며, 중금속의 농도가 높은 경우 흡착율이 감소하는 경향을 나타낸다.
고정층 반응기에서 비산재로부터 합성한 제올라이트와 4종류의 활성탄을 사용하여 질소 기류에서 아세톤, 벤젠, 톨루엔, 에틸벤젠 증기의 파과곡선을 측정하였다. 흡착실험은 101.3 kPa, $40^{\circ}C$에서 혼합 가스의 유량 $70cm^3/min$, 흡착제의 공급량 5 g, 그리고 VOCs 증기의 농도는 포화조의 온도를 $30^{\circ}C$로 하여 행하였다. 실험으로부터 얻은 파과곡선의 비선형해석으로부터 VOCs의 흡착과 흡착제의 비활성화를 동시에 고려한 비활성모델의 흡착속도상수와 비활성속도상수를 구하여 문헌의 다른 흡착등온모델과 비교하였다. 검토한 모델 중 비활성모델이 실험결과와 가장 일치하였고 다음으로 Freundlich, DRK 모델 순으로 높은 상관관계를 나타내었다. 또한 파과곡선으로부터 구한 흡착제의 흡착용량은 VOC의 끓는점이 증가할수록 감소하였으며, 증기압이 증가할수록 증가하였다.
계면에서의 단백질 흡착 기작을 연구하기 위하여 여러 단백질의 A/W 계면에서의 흡착이 조사되었다. BSA intermediates들의 흡착결과는 단백질 2차, 3차 구조가 계면에서의 흡착기작에 영향끼친 것을 나타냈으며, succinylated ${\beta}-lactoglobulin$의 흡착에서는 순 음전하의 증가가 정전기적 상호작용에 영향끼침을 보여 주었다. 또한 ${\beta}-casein$의 흡착은 물 구조를 파괴하는 chaotropic 염 존재하에서 흡착속도가 떨어지는 것을 시사했다.
토양의 규산 흡착기작을 밝히고자 continuous stirred-flow(연속진탕흘림) 법을 이용하여 시간 경과에 따른 규산 흡착량 변화에 대한 실험을 $25^{\circ}C$, pH 3수준(5, 6.5, 8)에서 실시하였다. 규산 흡착량은 실험기간내 최대 흡착량을 보이지 않고 계속 증가 하였다. 시간에 따른 규산의 흡착과정을 2단계로 구분 하였고, 1단계 반응과정은 아래의 지수함수식에서 고도의 유의성있는 상관관계를 보였다 $$R_{ad}=K_a*(Q_{OH}^S)^n$$ 여기서 $R_{ad}$는 규산흡착속도($Si\;{\mu}mal/min$), $Q_{OH}^S$는 알칼리 투여를 통하여 생성된 토양표면 음전하량, $K_a$와 n 은 상수이다. 1단계 반응과정의 n값은 1.1로 한자리 결합(monolantate ligand bonding)에 의한 흡착과정인 것으로 나타났다. 2단계 과정은 아래 식에서 고도의 유의성있는 상관관계를 보였다. $$R_{ad}=K_b*(pH)$$ 이때 $K_b$ 는 비례상수로, pH 증가에 따른 규산 흡착 속도의 증가 추세가 지수 함수적으로 감소하는 경향을 보였다.
산업체에서 많이 사용되는 연소공정은 배가스 성분의 회수나 제거를 필요로 한다. 최근에는 배가스로부터 이산화탄소를 회수하기 위해 제올라이트 13X를 사용하는 MBA(이동상흡착) 공정이 개발되었다. 본 연구에서는 제올라이트 13X에 대한 이산화탄소, 질소, 이산화황 및 수증기의 흡착 실험을 수행하여 흡착평형 및 고체입자 안으로의 흡착속도를 조사하였다. 여러 실험온도에서의 흡착데이터를 Langmuir, Toth, Freundlich 등온흡착식에 적용하여 각 흡착등온식의 파라미터를 구했고, 이론식에 의한 예측값과 실험데이터가 잘 일치함을 확인하였다. 이산화황과 수증기가 불순물로 존재할 경우에 주성분인 이산화탄소의 흡착량을 측정하였다. 이성분 흡착 데이터는 순수 성분에 대해 얻어진 파라미터를 extended Langmuir 등온흡착식에 적용하여 예측한 결과와 잘 일치하였다. 다만, $H_2O$ 불순물이 대략 ${\sim}10^{-5}H_2O\;mol/g$ zeolite 13X 이하 존재할 때에는 $CO_2$ 흡착량이 순수 $CO_2$의 흡착보다 오히려 소량 증가하는 현상이 관찰되었다. 실험으로 측정한 흡착속도를 구형 입자 확산모델에 적용하여 이산화탄소, 이산화황, 질소, 수분의 확산계수와 활성화에너지를 구했다. 미량의 불순물이 흡착되어있을 때는 이산화탄소나 이산화황의 확산계수가 줄어들었다. 본 연구에서 얻어진 파라미터 값들은 실제 흡착공정의 설계에 유용할 것이다.
Effect of a nonionic surfactant, Tween 20 on the adsorption and kinetic mechanism for the hydrolysis of a microcrystalline cellulose, Avicel PH 101, by endoglucanase Ⅰ (Endo Ⅰ) and exoglucanase Ⅱ (Exo Ⅱ) isolated from Trichoderma viride were studied. The Langmuir isotherm parameters, amount of maximum adsorption (Amax) and adsorption equilibrium constant (Kad) for the adsorption, were obtained in the presence and the absence of nonionic surfactant. On the addition of Tween 20, the Kad and Amax values of Exo Ⅱ were decreased, while those of Endo Ⅰ were not affected. These indicate that the adsorption affinity of Exo Ⅱ on the cellulose is weakened by nonionic surfactant, and the surfactant enhanced desorption of Exo Ⅱ from insoluble substrate. The enzymatic hydrolysis of the cellulose can be described by two parallel pseudo-first order reactions using the percentages of easily (Ca) and hardly (Cb) hydrolyzable cellulose in Avicel PH 101 and associated rate constants (ka and kb). The Ca value was increased by adding Tween 20 for all enzyme samples (Exo Ⅱ, Endo Ⅰ and their 1:1 mixture) implying that the low-ordered crystalline fraction in the cellulose may be partly dispersed by surfactant. The ka value was not affect by adding Tween 20 for all enzyme samples (Exo Ⅱ, Endo Ⅰ and their 1:1 mixture). The kb value of Exo Ⅱ was increased by adding Tween 20, while that of Endo Ⅰ was not affected. This suggests that the surfactant helps the Exo Ⅱ desorb from microcrystalline cellulose, and increase the hydrolysis rate. These results were show that the increase of hydrolysis of cellulose by the nonionic surfactant is due to both the activation of Exo Ⅱ and partial defibrillation of the cellulose.
In order to solve problems such as acceleration of resource use and environmental pollution, experiments were conducted with the aim of producing indoor finishing materials that can adsorb fine dust and carbon dioxide using gelite and polymer, which are porous materials. Based on the previous experiment, gelite was substituted at each level in a matrix having a polymer S738P substitution rate of 12.5%, and the results are as follows. As the substitution rate of gelite increased, the amount of fine dust and carbon dioxide adsorption increased, which is believed to be due to physical adsorption due to the high porosity of gelite. However, further experiments are needed as the overall adsorption amount is not high due to the filling inside the matrix due to the polymer.
Toluene adsorption characteristics in the adsorption bed packed with activated carbon fiber (ACF) were studied. Experimental apparatus is composed of VOC generation equipment, adsorption bed, and analytical instrument. Breakthrough characteristics were investigated with length of the adsorption bed which consisted of 3 or 5 sheets of the ACF and flow rate when toluene concentration are 400 ppm and 800 ppm respectively. When mass transfer zone (MTZ) comes out of the adsorption bed, toluene concentration is increased sharply and reached plateau region by saturation. Experimental results are compared with semi-empirical gas adsorption model proposed by Yoon and Nelson. In order to investigate the movement of the MTZ with adsorption time in the adsorption bed packed with ACFs, weight increment of each ACF was measured with the location of ACF at each run. When the weight increment of ACF by toluene adsorption which located at the exit of the bed reaches about 20%, toluene started to be detected.
The adsorption performance of cupper and zinc ions($Cu^{2+}$ and $Zn^{2+}$) in aqueous solution was investigated by an adsorption process on reagent grade Na-A zeolite(Z-WK) and Na-A zeolite (Z-C1) prepared from coal fly ash. Z-C1 was synthesized by a fusion method with coal fly ash from a thermal power plant. Batch adsorption experiment with Z-C1 was employed to study the kinetics and equilibrium parameters such as initial metal ions concentration and adsorption time of the solution on the adsorption process. Adsorption rate of metal ions occurred rapidly and adsorption equilibrium reached at less than 120 minutes. The kinetics data of $Cu^{2+}$ and $Zn^{2+}$ ions were well fitted by a pseudo-second-order kinetics model more than a pseudo-first-order kinetics model. The equilibrium data were well fitted by a Langmuir model and this result showed $Cu^{2+}$ and $Zn^{2+}$ adsorption on Z-C1 would be occupied by a monolayer adsorption. The maximum adsorption capacity($q_{max}$) by the Langmuir model was determined as $Cu^{2+}$ 99.8 mg/g and $Zn^{2+}$ 108.3 mg/g, respectively. It appeared that the synthetic zeolite, Z-C1, has potential application as absorbents in metal ion recovery and mining wastewater.
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[게시일 2004년 10월 1일]
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