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.
This work is to study the variations of adsorption characteristics of binary vapor according to packing system of double-layer bed by fixed bed experiment. Breakthrough curves of single and binary vapor composed of acetone and benzene on single-layer and double-layer adsorption bed composed of activated carbon (AC) and silica-aluminar (SA) were compared. Adsorptions of binary vapor on double-layer bed were influenced by the differences of surface area between adsorbents as well as the polarity difference between adsorbent and adsorbate. The roll-up phenomenon of acetone vapor was happened by replacement with competing adsorption between acetone vapor and benzene vapor on AC bed, but it was not happened on SA bed because acetone vapor and benzene vapor had less difference in affinity with SA bed. The breakthrough times of acetone vapor and benzene vapor on AC/SA double-layer bed were three times and 1.4 times larger respectively than on SA/AC double-layer bed, the differences of breakthrough times were relatively larger than the equilibrium adsorption capacities according to packing system of double-layer bed.
In the case of the remediation studies, push pull test is a more time and cost effective mettled than multi-well tracer test. It also gives Just as much or more information than the traditionally used methods. But the data analysis for the hydraulic parameters, there have been some defections such as underestimation of dispersivity, requirement for effective porosity, and calculation of recovery of center of mass to estimate linear velocity. In this research, Weibull distribution function is proposed to estimate the center of mass of breakthrough curve for Push pull test. The hydraulic parameter estimation using Weibull function showed more exact values of center of mass than those of exponential regression for field test data.
Laboratory column experiments for simultaneous removal of Cd and Cr(VI) are conducted using newly developed material, referred to as Fe-loaded zeolite, which has both reduction ability of iron and ion exchange ability of zeolite. Breakthrough curves were obtained from each column experiment, and described with advection-dispersion equation. Apparent parameters including $K_{app}\;and\;D_{app}$ were newly introduced for effectively describing the Cr(VI) breakthrough curve. $K_{app}$ decreased with increasing initial contaminant concentration and with decreasing flow rates. Whereas, $D_{app}$ were not significantly affected by initial contaminant concentration or flow rate.
사과 과수원 토양(송정통, the fine loamy, mesic family of Typic Hapludults)을 층위별로 채취하여 토양 수리적 특성과 누적공극분포를 조사하고 표토인 Ap1층과 점토집적층인 B1층에서 각각 토양코아시료 (지름 7.4 cm, 높이 7.4 cm)를 채취하여 포화조건에서 $Cl^-$와 $Cu^{2+}$로 혼성치환실험을 수행하고 그 출현곡선으로부터 선택류(選擇流)를 검증하고자 하였다. Ap1층과 B1층은 사질 식양토로 같은 토성이나 Ap1층의 포화수리전도도는 $2.0cmhr^{-1}$로 B1층($0.27cm hr^{-1}$)의 약 7배에 달하였다. C층은 포화수리전도도 $5.2cmhr^{-1}$인 구조가 없는 사양토로 물과 용질의 이동을 제한하는 역할이 가장 낮을 것으로 판단되었다. 누적 공극분포에서 Ap1층과 B1층의 대공극량(토양수분포텐셜 - 6 kpa에 해당하는 지름 $49{\mu}m$ 이상의 공극)은 각각 총 공극량의 24%, B1층은 14%이었다. 염소출현곡선에서 Ap1층 코아와 B1층 코아의 수력학적 분산계수는 각각 $34cm^2hr^{-1}$, $1.3cm^2hr^{-1}$이었고 이때 B1층 코아의 지연계수는 1인 반면 Ap1층 코아는 0.6으로 부동수분과 유동수분의 분배가 일어났다. 양이온 치환용량이 Ap1층이 B1층보다 높음에도 불구하고 Ap1층 코아의 구리지연효과가 B1층보다 더 작게 나타났다. 이 결과는 포화수리전도도와 대공극 함량이 큰 Ap1층에서 선택류(選擇流)가 일어날 수 가능성을 보여 주었다. 그러나 투수성이 좋은 모재층을 가진 이 토양단면에서 Ap1층에서 선택류(選擇流)가 일어난다 하더라도 B1층에 의해 제한될 것으로 사료된다.
The adsorption capacity of charcoal is a function of the airborne concentration of the target chemical. To evaluate the adsorption capacity of charcoal packed in the cartridges of air purifying respirators, breakthrough tests were conducted with carbon tetrachloride for three commercial cartridges (3M models #7251, #6000 and AX) at 25, 50, 100, 250 and 500 ppm. Adsorption capacities were calculated using a mass transfer balance equation derived from the curve fitting to the breakthrough curves obtained experimentally. Carbon micropore volumes were estimated by iteration to fit the Dubinin/Radushkevich (D/R) adsorption isotherm. They were 0.6566, 0.5727 and 0.3087 g/cc for #7251, #6000 and the AX cartridge, respectively. Above 100 ppm (at high challenge concentrations), #7251 and #6000 showed higher adsorption capacities. However, as the challenge concentration decreased, the adsorption capacities of #7251 and #6000 sharply dropped. On the other hand, the adsorption capacity of the AX cartridge showed little change with the decrease of the challenge concentration. Thus, the AX showed a higher adsorption capacity than #7251 and #6000 at the 5-50 ppm level. It is concluded that service-life tests of cartridges and adsorption capacity tests of charcoal should be conducted at challenge concentration levels reflecting actual working environmental conditions. Alternatively, it is recommended to use the D/R adsorption isotherm to extrapolate adsorption capacity at low concentration levels from the high concentration levels at which breakthrough tests are conducted, at a minimum of two different concentration levels.
Adsorption capacity for the charcoal were tasted in this study to verify the performance of them for the use of the sampling media in industrial hygiene field. Two set of experiments were conducted. The first experiment was to test performance of the tested charcoal tube that were assembled in the laboratory with the use of the GR grade charcoal. The other tests were investigate the adsorption capacity of the charcoal tested in this study and charcoals embedded in the commercial charcoal tubes. Known air concentration samples for benzene, toluene, and o-xylene were prepared by the dynamic chamber. 1. At low air concentration levels (0.1${\times}$TLV), there was no significant differences between the tested charcoal tubes and the SKC charcoal tubes. This implies that there is no defect with the adsorption capacity of the charcoal. 2. At high concentration with 60 minutes sampling, the breakthrough were found only in the tested charcoal while no breakthrough were shown in the SKC charcoal. 3. From the breakthrough tests for the charcoal, the micropore volume(Wo) were calculated by the curve fitting with the use of Dubinin/Radushkevich(D/R) adsorption isotherm equation. The calculated values were 0.687cc/g for SKC, 0.504cc/g for Sensidyne, and 0.419cc/g for the tested charcoal(Aldrich). 4. Adsorption capacities were obtained from the isotherm curves shown adsorption capacities at several levels of the challenge concentration. All range of the air concentration concerned in industrial hygiene, the SKC charcoal showed approximately two times of adsorption capacity compared to the tested charcoal.
본 연구에서는 NaCl수용액의 초저이온 농도범위 ($1.0{\times}10^{-4}M$ 이하)에서 양이온 교환수지 대 음이온 교환수지의 비, 수지량, 계의 온도를 함수로 한 혼합층 이온교환의 거동을 실험적으로 연구하였다. 실험실 크기의 연속흐름 칼럼을 통하여 양이온 교환수지와 음이온 교환수지의 교환능이 소모될 때까지의 유출농도를 처리된 유량의 함수로 측정하여 파과곡선을 구하였다. 초기누출은 수지량이 적은 경우 양이온과 음이온의 파과곡선에 나타났으나, 선택도계수가 낮은 양이온의 파과곡선에 현격하게 크게 나타났다. 선택도계수는 파과곡선의 기울기에 영향을 미쳤으며, 계수값이 큰 음이온의 파과곡선의 기울기가 급격하였다. 온도변화는 파과곡선의 기울기에 영향을 미쳤으며, 온도가 증가할수록 이온교환속도가 증가하였다. 이 온도효과는 수지비에 관계없이 수지총량이 증가할수록 또는 이온교환수지의 교환능이 감소하여 파과곡선이 평형에 가까워질수록 감소하였다.
강산성 양이온 교환수지를 충전한 고정층 컬럼을 사용하여 수중의 리튬이온을 제거하는 연속식 실험을 수행하였다. 층 높이, 유입 유량 및 유입 농도와 같은 파라미터들을 살펴보았으며, 파과곡선으로부터 파과시간($t_{0.05}$), 포화시간($t_{0.95}$) 및 제거된 리튬이온의 총량(mtotal)을 구하였다. 실험 결과 $t_{0.05}$와 $t_{0.95}$는 층 높이가 감소함에 따라 감소하였고, 유입 농도와 유입 유량이 증가함에 따라 감소하였다. mtotal은 유입 유량과 층 높이가 증가함에 따라 증가하였지만, 유입 유량이 증가함에 따라서는 감소하였다. 실험자료를 토마스 모델식과 윤-넬슨 모델식을 적용한 결과, 토마스 모델식이 파과 데이터에 잘 부합하였다.
본 실험은 포화수분상태에서 두개의 서로 다른 토양의 흡착가능장소에 대한 흡착능과 경쟁에 따른 Cd, Pb, 그리고 Cr 이온의 이동성을 조사하였다. 이 조사를 위하여 수용성상태로 단일, 이중, 삼중의 중금속 조합을 이용하였다. 두개의 토양시료는 밭토양의 지표면으로부터 20 cm 이내에서 채취한 토양을 사용하였다. 그리고 공극수량에 따른 출현과 용출곡선을 중금속용액과 치환용 K 이온용액을 가하여 각각의 곡선이 최대와 최소치에 이은 시점까지 조사하였다. 조사 결과 출현과 용출곡선은 대칭을 이루지 않았으며 용액상태로 존재하는 중금속이온의 종류가 증가됨에 따라 용출곡선의 미행이 증가되었을 뿐만 아니라 공극수량도 증가하는 경향을 보였다. 그리고 출현과 용출곡선을 기준하여 곡선의 위와 아래의 면적을 비교하여 본 결과 출현 후 K에 의한 용출면적은 상대적으로 작아 K에 의한 중금속 탈착은 작은 것으로 조사되었는데 이는 중금속이온이 가지는 전기음성도 차이에 기인한 것으로 추정되었다. 결론적으로 토양내에서 중금속이온의 이동은 토양내에서 존재하는 중금속이온의 종류가 2개 이상 존재하는 한 토양의 물리적 비평형과 용액상태의 화학적평형이 중금속이온 이동에 영향을 미치는 것으로 추정하였다.
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[게시일 2004년 10월 1일]
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