• 한국환경과학회지
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• 제14권1호
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• pp.61-69
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• 2005

Adsorption characteristics of toluene vapor, which is one of important source of volatile organic compounds (VOCs), by activated carbon were investigated using a fixed bed adsorption column. The operating parameters such as breakthrough curve, adsorption capacity, mass transfer zone (MTZ), and length of unused bed (LUB) were studied. The experimental results showed that the breakthrough time decreased with increasing inlet toluene concentration and gas flow rate. MTZ and LUB increased with the increase of inlet concentration, gas flow rate, and particle size of activated carbon. The adsorption capacity increased with the increase of inlet toluene concentration, while it decreased with increasing particle size. However, it was kept at constant value regardless of the increase of gas flow rate. Adsorption isotherm of toluene vapor could be represented by the Freundlich adsorption equation fairly well. From the adsorption experiments using some VOC gases such as toluene, xylene, butyl acetate. butanol and acetone, it was also found that the adsorption capacity was higher in the case of gas with higher boiling point and lower vapor pressure.

• 공업화학
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• 제31권5호
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• pp.495-501
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• 2020

In this study, zirconium fumarate of metal-organic framework (MOF-801) was solvothermally synthesized at 130 ℃ and characterized through powder X-ray diffraction (PXRD) analyses and porosity measurements from N₂ sorption isotherms at 77 K. The ability of MOF-801 to act as an adsorbent for the phosphate removal from aqueous solutions at 25 ℃ was investigated. The phosphate removal efficiency (PRE) obtained by 0.05 g/L adsorbent dose at an initial phosphate concentration of 60 ppm after 3 h was 72.47%, whereas at 5 and 20 ppm, the PRE was determined to be 100% and 89.88%, respectively, after 30 min for the same adsorbent dose. Brunauer-Emmett-Teller (BET) surface area and pore volume of the bare MOF-801 sample were 478.25 ㎡/g and 0.52 ㎤/g, respectively, whereas after phosphate adsorption (at an initial concentration of 60 ppm, 3 h), the BET surface area and pore volume were reduced to 331.66 ㎡/g and 0.39 ㎤/g, respectively. The experimental data of kinetic (measured at initial concentrations of 5, 20 and 60 ppm) and isotherm measurements followed the pseudo-second-order kinetic equation and the Freundlich isotherm model, respectively. This study demonstrates that MOF-801 is a promising material for the removal of phosphate from aqueous solutions.

• 환경위생공학
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• 제10권1호
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• pp.132-141
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• 1995

The objectives of this study was to find the effect of zinc salt treated with coconut activated carbon and the effect of humic substance. The bottle- Point technique was used in determining the Freundlich isotherm equation. The adsorptive capacity of granular activated carbon was reduced when humic substance are present. Coconut activated carbon was coated with 0.0001 N zinc chloride decreased the BET surface area but increased the adsorptive capacity more than coconut activated carbon not coated with zinc chloride. The adsorptive capacity of TCE in coconut activated carbon coated with higher concentration of zinc chloride was reduced but increased in the solution containing humic substance when the coconut activated carbon was coated with 0.01 N- zinc chloride. The zinc salt coated with coconut activated carbon did not Increase the adsorptive velocity of coconut activated carbon.

• Korean Chemical Engineering Research
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• 제56권4호
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• pp.568-576
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• 2018

폐감귤박으로 제조한 활성탄(WCAC, waste citrus peel based activated carbon)에 의한 항생제 trimethoprim (TMP)의 흡착 특성을 조사하기 위해 반응표면법(RSM, response surface methodology)을 사용하여 TMP 흡착에 대한 운전인자들의 영향을 조사하였다. 농도($X_1$: 50-150 mg/L), pH ($X_2$: 4-10), 온도($X_3$: 293-323 K), 흡착제 투여량($X_4$: 0.05-0.15 g)의 4가지 입력 파라미터를 가진 4-요인 Box-Behnken 실험 설계에 따라 회분식 실험을 수행하고, 얻어진 실험 결과를 다중 회귀 분석으로 2차 다항식에 맞추고 통계적 방법을 사용하여 검토하였다. 독립 변수 및 변수들 간의 교호 작용의 유의성은 ANOVA 및 t-검정 통계기법으로 평가하였으며, 통계적 결과는 TMP 농도가 다른 요인들에 비하여 가장 많은 영향을 미치는 운전인자라는 것을 보여 주었다. 흡착공정은 유사 2차 속도식에 잘 부합하였으며, 등온흡착평형관계는 Langmuir 식이 Freundlich 식 보다 잘 부합하였다. Langmuir 등온식으로 부터 계산한 WCAC에 의한 TMP의 최대 흡착량은 293 K에서 144.9 mg/g이었다.

• 청정기술
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• 제16권4호
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• pp.277-283
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• 2010

Eosin Y는 식용색소와 염료로 사용되지만 유해한 독성 물질이다. 본 연구에서는 입상활성탄에 의한 eosin Y의 흡착특성을 조사하였다. 활성탄의 양을 고정한 상태에서 초기농도, 접촉시간, pH 및 흡착온도 등이 eosin Y의 흡착에 미치는 영향을 회분식 빛 흡착칼럼실험을 통하여 연구하였다. Eosin Y에 대한 활성탄의 흡착능은 pH 조절에 의해 크게 개선되었으며, pH=3에서 초기농도 10 mg/L의 99%를 제거할 수 있었다. 회분식 흡착실험을 통해 흡착등온선을 구한 결과 eosin Y의 흡착평형관계는 293~333K 범위에서 Freundlich식이 잘 적용되었다. 흡착등온식으로 부터 평가된 k와 ${\beta}$값은 각각 19.56~134.62, 0.442~0.678이었다. 고정층의 운전조건이 파괴곡선에 미치는 영향을 조사하였다. 층높이 3 cm, 유속 2 g/min에서 eosin Y의 유입농도가 10 mg/L에서 30 mg/L로 증가함에 따라 파괴시간은 470분에서 268분으로 감소하였으며, 층높이 3 cm, 유입농도 10 mg/L에서 eosin Y의 초기유속이 l 에서 3 g/min로 증가함에 따라 파괴시간은 272분에서 140분으로 감소하였다. 또한 층높이가 증가함에 따라 파괴시간도 증가하였는데, 흡착대의 길이는 비슷한 양상을 나타냈다.

• 방사성폐기물학회지
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• 제14권3호
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• pp.223-234
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• 2016

본 연구는 AgX (Ag-함침 X zeolite)에 의해 고방사성해수폐액 (HSW)의 발생초기에 함유되어 있는 고방사성 요오드($^{131}I$)의 흡착, 제거를 목표로 수행하였다. AgX에 의한 I의 흡착 (AgX-I 흡착)은 AgX 내 Ag-함침농도가 증가할수록 증가하며, 함침농도 30wt% 정도가 적당하였다. AgX (Ag-함침 약 30~35wt%)로부터 Ag의 침출농도는 해수폐액에 함유되어 있는 chloride 이온에 의한 AgCl 침전 등으로 증류수보다 덜 침출 (<1 mg/L) 되었다. AgX-I 흡착은 초기 I 농도 0.01~10 mg/L의 경우 m/V(흡착제량/용액부피의 비)=2.5 g/L에서 99% 이상 흡착제거 되어 I의 효율적 제거가 가능함을 알 수 있다. AgX-I 흡착제거는 해수폐액 보다는 증류수에서 수행하는 것이 효과적이고, 온도의 영향은 미미한 것 같으며, 흡착평형등온선은 Languir 보다는 Freundlich 등온선으로 표현하는 것이 양호하였다. 한편 AgX-I 흡착속도는 유사 2차 속도식을 만족하고 있으며, 속도상수 ($k_2$)는 $C_i$ 증가에 따라 감소하고 있지만, m/V 비 및 온도 증가에 따라서는 증가하고 있다. 이때 흡착 활성화에너지는 약 6.3 kJ/mol 로 AgX-I 흡착은 약한 결합형태의 물리적흡착이 지배적일 것으로 보인다. 그리고 열역학적 매개변수를 평가(음수 값의 Gibbs 자유에너지 및 양수 값의 엔탈피)에 의해 AgX-I 흡착이 자발반응(정반응)의 흡열반응이며, 고온에서 반응이 양호함을 나타내었다.

• 공업화학
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• 제32권3호
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• pp.283-289
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• 2021

석탄계 활성탄(CAC)에 의한 carbol fuchsin (CF) 염료의 흡착 특성을 pH, 초기농도, 온도 및 접촉시간을 흡착변수로 사용하여 조사하였다. CF는 수중에서 해리하여 양이온인 NH₂⁺를 가지게 되는데, 염기성 영역에서 음전하를 가진 활성탄의 표면과 정전기적 인력으로 결합하였으며 최적조건인 pH 11에서 96.6%를 흡착하였다. 등온흡착은 Langmuir, Freundlich, Temkin 및 Dubinin-Radushkevich 모델을 사용하여 해석하였다. 실험결과는 Langmuir 식이 더 잘 맞았다. 따라서 흡착 메카니즘은 균일한 에너지 분포를 가진 활성탄 표면에서 단분자층으로 흡착된다고 예상되었다. 평가된 Langmuir의 무차원 분리계수 값들(R_L = 0.503~0.672)로부터 활성탄에 의해 CF를 효과적으로 처리할 수 있다는 것을 알았다. Temkin 식과 Dubinin-Radushkevich 식에 의해 구한 흡착에너지는 각각 B_T = 4.397~6.281 kJ/mol과 E = 1.456~2.319 J/mol이었다. 따라서 흡착공정은 물리흡착(B_T < 20 J/mol, E < 8 kJ/mol)으로 나타났다. 흡착속도실험결과는 유사 2차 속도식에 더 잘 맞았다. CAC에 대한 CF 염료의 흡착반응은 온도가 올라갈수록 자유에너지 변화의 음수값이 증가하였기 때문에 온도 증가와 함께 자발성도 높아지는 것으로 나타났다. 양수 값의 엔탈피 변화(12.747 kJ/mol)는 흡열반응임을 알려주었다.

• 대한환경공학회지
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• 제33권9호
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• pp.623-629
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• 2011

입상활성탄에 의한 트리사이크라졸의 흡착특성을 회분식 실험을 통해 조사하였다. 트리사이크라졸에 대한 흡착동력학적 연구는 298, 308, 318 K에서 초기농도 250, 500, 1,000 mg/L의 수용액을 가지고 수행하였다. 입상활성탄에 의한 트리사이크라졸의 흡착평형관계는 298 K에서 Freundlich 등온식이 잘 적용되었다. 유사일차반응속도식과 유사이차반응속도식을 사용하여 동력학 실험값을 평가한 결과, 유사이차반응속도식이 더 잘 맞았으며, 속도상수($k_2$) 값은 초기농도 250, 500, 1,000 mg/L에 대해 각각 0.1076, 0.0531 및 0.0309 g/mg h로 조사되었다. 이 값을 이용하여 활성화에너지, 표준엔탈피, 표준엔트로피 및 표준 자유에너지를 평가하였다. 또한 표준자유에너지값은 초기농도 500 mg/L에서 -4.25~-8.15 J/mol로 조사되어 흡착공정이 자발적인 공정임을 알 수 있었다. 조사된 표준엔탈피변화량은 -66.43 J/mol을 나타내어 활성탄에 대한 트리사이크라졸의 흡착이 발열반응으로 일어난다는 것을 알 수 있었다.

• 공업화학
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• 제31권2호
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• pp.179-186
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• 2020

이 연구에서는 CO₂ 가스의 흡착 분리를 위해 현무암 기반 제올라이트에 키토산 수용액을 함침하여 키토산/제올라이트 복합체를 제조하였다. 제조한 복합체의 물리화학적 특성은 SEM, 질소 흡착, FT-IR, TGA, XPS로 분석하였다. 또한 부피식 흡착장치를 이용하여 복합체의 CO₂와 N₂ 흡착량을 298 K에서 측정하고 그 결과를 흡착등온식(Langmuir, Freundlich, Sips)과 흡착에너지 분포함수(AED)로 조사하였다. 복합흡착제의 CO₂ 흡착량은 키토산과 제올라이트의 구조적 특성과 복합체 표면에 새롭게 형성된 원소인 N/C와 Al/(Si + Al)의 비율에 상관관계가 있었다. 그리고 CO₂/N₂ 분리 선택도는 Langmuir 흡착등온식과 이상흡착용액이론(IAST)을 이용하여 혼합물 조성이 15 V : 85 V, 50 V : 50 V, 85 V : 15 V인 조건에서 비교하였다.

• 대한환경공학회지
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• 제32권10호
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• pp.936-941
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• 2010

본 연구에서는 나노 사이즈의 은입자가 첨착된 입상활성탄을 적용하여 기체상 포름알데히드의 흡착특성을 확인하고 실험결과를 수치해석 결과와 비교 평가하였다. 나노 은입자 첨착활성탄에 대해 BET분석 결과, 나노 은입자가 활성탄 표면의 미세기공을 막아 활성탄의 비표면적이 다소 감소하였으며, 특히 $20{\AA}$ 이하 micropore의 총 부피가 크게 감소한 것을 확인하였다. 포름알데히드에 대한 등온흡착실험 결과, 최대 겉보기 흡착능은 나노 은입자 첨착활성탄의 값이 일반활성탄에 비해 높았다. BET 표면적이나 미세기공의 감소에도 불구하고 나노 은입자 첨착활성탄이 향상된 포름알데히드 제거능을 나타낸 것은 은입자 첨착활성탄에서 흡착 외에 추가적인 포름알데히드의 촉매산화가 이루어지고 있기 때문으로 판단된다. 흡착강도를 의미하는 1/n은 두 가지 활성탄에 대해 모두 비슷한 기울기를 보여 활성탄의 표면 개질에 의해 활성탄 고유의 물리 화학적 흡착 성능은 영향을 받지 않은 것으로 판단된다. 연속유입 실험 결과에서도 나노 은입자 첨착활성탄이 일반활성탄보다 높은 포름알데히드 제거능을 나타내어 포름알데히드 산화효과를 확인하였다. 활성탄의 연속유입 실험결과를 수치해석 결과와 비교했을 때 나노 은입자 첨착활성탄에 대해서는 나노 은입자에 의한 산화효과를 반영하지 않고 있지 않아 실험결과와 거의 일치하지 않았다. 따라서 금속물질로 표면 개질된 활성탄 컬럼 설계에 수치해석 모델을 활용하고자 한다면 흡착뿐만이 아니라 촉매산화 효과가 반영된 새로운 수치모델의 개발이 필요할 것으로 판단된다.