• Korean Chemical Engineering Research
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• 제54권6호
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• pp.838-846
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• 2016

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.

• 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.

• 대한환경공학회지
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• 제31권7호
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• pp.499-504
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• 2009

Erythrosine은 식용색소와 염료로 사용되지만 독성 때문에 미국에서는 거의 사용되지 않는 물질이다. 본 연구에서는 입상활성탄에 의한 erythrosine의 흡착특성을 회분식 및 흡착칼럼실험을 통하여 조사하였다. erythrosine에 대한 활성탄의 흡착능은 pH조절에 의해 크게 개선되었으며 pH 11에서 초기농도 1,000 mg/L의 98%를 제거할 수 있었다. 회분식흡착실험을 통해 흡착등온선을 구한 결과 erythrosine의 평형흡착관계는 10~1,000 mg/L의 농도범위에서 Freundlich식이 잘 적용되었다. 고정층 실험을 통하여 얻은 파과곡선으로부터 초기유입농도, 유입속도, 충전층의 높이가 흡착탑 운전에 중요한 설계변수가 될 수 있음을 알았다.

• 청정기술
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• 제18권3호
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• pp.312-319
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• 2012

말라카이트 그린은 염료로 사용되지만 유해한 독성 물질이다. 본 연구에서는 제올라이트에 의한 말라카이트 그린의 흡착특성을 조사하였다. 일정한 양의 제올라이트에 대해 초기농도, 접촉시간, pH 및 흡착온도 등이 말라카이트 그린의 흡착에 미치는 영향을 회분식 및 칼럼흡착실험을 통하여 연구하였다. 회분식흡착실험을 통해 흡착등온선을 구한 결과 말라카이트 그린의 흡착평형관계는 $25{\sim}45^{\circ}C$ 범위에서 Freundlich 식이 잘 적용되었다. 흡착등온식으로 부터 평가된 k와 ${\beta}$ 값은 각각 23.60~46.88, 0.225~0.347이었다. 입자내 확산모델을 사용하여 흡착기구를 결정하였다. 고정층의 운전조건이 파과곡선에 미치는 영향을 조사하였다. 말라카이트 그린의 유입농도와 초기유속이 증가함에 따라 파과시간은 감소하였다. 층높이가 증가함에 따라 파과시간이 증가하였는데, 흡착대의 길이는 비슷한 양상을 나타냈다.

• Korean Chemical Engineering Research
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• 제54권2호
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• pp.255-261
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• 2016

활성탄을 사용한 Acid Yellow 14 염료의 흡착 실험은 흡착제의 양, pH, 초기농도, 접촉시간과 온도를 흡착변수로 사용하여 수행하였다. 흡착평형자료는 Langmuir, Freundlich 및 Temkin 등온식을 사용하여 해석하였는데, Freundlich 식이 가장 좋은 일치도를 나타냈다. 평가된 Freundlich 상수(1/n=0.129~0.212)와 Langmuir 분리계수($R_L=0.202{\sim}0.243$)로부터 활성탄에 의한 Acid Yellow 14의 흡착조작은 적절한 처리방법이 될 수 있음을 알았다. Temkin의 흡착열관련상수(B)는 5.101~9.164 J/mol로 평가되어, 흡착공정이 물리흡착임을 알았다. 흡착속도실험자료를 유사일차반응속도식과 유사이차반응속도식에 적용해 본 결과, 흡착동력학은 유사이차반응속도식에 잘 맞는 것으로 나타났다. Gibbs 자유에너지(-4.81~-10.33 kJ/mol)와 엔탈피(+78.59 kJ/mol)는 흡착이 자발적이고 흡열공정으로 진행된다는 것을 나타낸다.

• Korean Chemical Engineering Research
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• 제55권4호
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• pp.514-519
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• 2017

활성탄을 사용하여 흡착제의 양, pH, 초기농도, 접촉시간과 온도를 흡착변수로 acid green 27 염료의 흡착특성을 조사하였다. 흡착평형자료는 Freundlich와 Langmuir 등온식을 사용하여 해석하였는데, Freundlich 식이 더 좋은 일치도를 나타냈다. 평가된 Freundlich 분리계수(1/n=0.293~0.387)로부터 활성탄에 의한 acid green 27의 흡착조작이 효과적인 처리방법이 될 수 있음을 알았다. 흡착속도실험 결과는 유사이차 반응속도식에 잘 맞았으며, 유사이차속도상수($k_2$)값은 acid green 27 초기농도가 증가할수록 감소하였다. 활성화에너지값(10.457 kJ/mol)과 표준엔탈피변화값(76.946 kJ/mol)으로 흡착공정이 물리흡착이고 흡열반응임을 알았다. 298~318 K 범위에서 Gibbs 자유에너지값은 온도가 올라갈수록 감소하였기 때문에 흡착반응은 온도가 올라갈수록 더 자발적으로 일어났다.

• 청정기술
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• 제17권4호
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• pp.346-352
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• 2011

활성탄에 의한 프로피네브 농약의 흡착특성을 초기농도, 접촉시간과 온도를 고려한 회분식 실험을 통해 조사하였다. Langmuir 식과 Freundlich 식을 사용하여 흡착등온선과 상수값을 구하였다. 흡착평형관계는 Freundlich 등온식이 잘 맞았으며, 흡착등온선의 기울기 값으로부터 활성탄에 의한 프로피네브의 효과적인 처리가 가능하다는 것을 알 수 있었다. 유사일차반응속도식과 유사이차반응속도식을 사용하여 동력학적 실험값을 평가한 결과, 유사이차반응속도식이 더 잘 맞았으며, 속도상수 ($k_2$) 값은 프로피네브의 초기농도가 증가할수록 감소하였다. 활성화에너지, 표준엔탈피, 표준엔트로피 및 표준자유에너지를 평가하였는데, 조사된 표준자유에너지값은 298, 308 및 318 K에서 각각 -7.28, -8.27 및 -11.66 kJ/mol로 나타나 흡착공정이 자발적임을 알 수 있었다. 엔탈피변화량은 54.46 kJ/mol 로 양의 값을 나타내어 활성탄에 대한 프로피네브의 흡착이 흡열반응으로 일어난다는 것을 알 수 있었다.

• 한국지반환경공학회 논문집
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• 제12권10호
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• pp.23-28
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• 2011

본 연구에서는 생계면활성제, SWA 1503, Triton X-100 및 SDS를 포함하는 다양한 계면활성제의 토양에 대한 흡착 특성을 조사하였다. 프로인드리히 흡착 등온 모델이 계면활성제의 실험 결과를 가장 잘 설명하는 것으로 나타났다. 실험결과 점토 함량의 증가에 따라 계면활성제의 토양에 대한 흡착량이 증가하였다. 이와 같은 결과는 점토가 모래에 비해 표면적이 넓어 점토의 토양표면과 공극에 계면활성제의 흡착이 많이 이루어지는 것에 기인한다. 시간에 따른 흡착실험의 경우 biosurfactant > SWA 1503 > Triton X-100 > SDS 순으로 흡착량이 높은 것으로 나타났다.

• 한국환경농학회지
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• 제23권2호
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• pp.92-98
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• 2004

본 연구에서는 생물흡착제인 미역을 사용하여 인공폐액내의 중금속의 흡착 특성을 조사하였으며, 다음과 같은 결론을 얻었다. 미역 폐기물을 이용하여 제조된 생물흡착제의 단일 중금속 흡착효율은 각 중금속 100 mg/L인 용액에 biosorbent 3g을 처리했을 때 Pb는 거의 100%였고, Cu와 Cd가 약 $85{\sim}86%$, Zn과 Cr은 약 $60{\sim}64%$, Co와 Ni은 약 57%, Mn은 약 48%였다. 복합중금속 흡착효율은 단일중금속 흡착효율에 비하여 Pb를 제외한 다른 중금속들은 크게 감소되었으나 biosorbent g당 전체 중금속 흡착량은 더 증가되었다. 온도, pH에 따른 중금속 흡착효율은 별 차이가 없었으며 전반적으로 pH는 pH $5{\sim}6$ 범위, 온도는 $20{\sim}30^{\circ}C$ 범위의 실온이 적당한 것으로 나타났다. 생물흡착제의 흡착평형은 모든 중금속이 1시간 이내에 이루어졌다. Freundlich과 Langmuir 등온흡착식을 구하여 실제폐수처리에 적용여부를 검토한 결과 Pb, Cu, Cr, Cd, Co 순으로 비교적 친화도가 큰 것으로 나타났고, Freundlich 등온 흡착식에 가장 잘 일치하였다. 모든 중금속의 Freundlich 지수 1/n값이 $0.1{\sim}0.5$ 범위에 포함되어 흡착이 용이하고, Pb, Cr, Cu, Cd 순으로 비교적 평형 흡착량이 큰 것으로 나타났으며, 이 결과는 Langmuir 흡착등온식의 결과와 거의 유사하였다. 따라서, 중금속 농도범위에 따른 한계범위를 설정하여 등온흡착식을 적용시키면 매우 높은 중금속 처리효율을 나타낼 것으로 판단된다. 생물흡착제가 중금속 흡착 후의 구조적인 특성을 조사하기 위하여 FT-IR분석 결과, 중금속 이온과 치환될 것으로 생각되는 functional group을 확인할 수 있었으며, 3,400/cm에서의 -OH group, 1,648/cm에서의 C=O bond,1,426/cm에서의 C-O bond그리고 850/cm에서의 S=O등이 전반적으로 중금속 흡착 후에 peak가 커지는 것이 관찰되었다. 생물흡착제의 재사용 가능성을 검토하기 위하여 최적의 중금속 탈착조건 검토하였는데, 탈착제 종류에 따른 중금속 탈착효율은 탈착제 종류와 중금속 종류에 따라 차이가 있었고, 전반적으로 NTA>$H_2SO_4$>HCl>EDTA 순으로 우수하였으며, 전체적으로 특정 중금속의 탈착효율이 떨어지지 않는 NTA가 탈착제로 가장 적합하였다. NTA농도에 따른 중금속 탈착효율은 NTA $0.1{\sim}0.3%$ 농도범위에서는 농도 증가에 따라 탈착 효율도 약간 증가되었으나 그 이상의 농도에서는 별 차이 없었다. 온도와 pH 변화에 따른 중금속 탈착효율은 Cr을 제외한 다른 중금속들은 크게 영향을 받지 않는 것으로 나타났으며 전반적으로 온도는 $30^{\circ}C$, pH는 2에서 높았다. 탈착제 접촉 반응시간에 따른 탈착효율은 10분 이내에 전체 탈착량의 80%이상이 탈착 되었으며 1시간 이후에는 거의 변화가 없었다.

• 한국토양환경학회지
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• 제5권3호
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• pp.17-23
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• 2001

토양중 pendimethalin의 흡착과 이동특성을 파악하기 위하여 사양토, 미사질토 및 양토를 대상으로 회분식 및 칼럼식 실험을 통하여 얻어진 결과는 다음과 같다. Pendimethalin은 진탕 6시간에서 사양토의 경우 59.6%, 미사질토의 경우 77.3%, 양토의 경우 64.0%가 흡착되어 평형흡착에 근접하는 경향을 나타냈으며, 흡착등온식은 Freundlich식에 잘 일치하였으나, Langmuir식에는 적합하지 않았다. 사양토, 미사질토 및 양토에 대한 pendimethalin의 흡착계수는 각각 8.0, 16.1, 9.5로 나타났다. 흡착칼럼 배출구에서 pendimethalin이 처음 검출된 시간 및 유출량은 사양토의 경우 112min. 700ml, 미사질토의 경우 630min, 2100m1, 양토의 경우 189min, 900ml이었다. 0.05Co를 파과점으로 할 경우 각 토양의 파과점에 도달되는 시간은 각각 256min, 810min, 420min이었다.