• 대한환경공학회지
• /
• 제29권7호
• /
• pp.833-838
• /
• 2007

본 연구에서는 양전하를 띤 여재 입자에서 박테리아의 부착 및 이동에 관한 연구를 위하여 회분 및 칼럼실험을 수행하였다. 본 실험에 사용된 박테리아는 E. coli ATCC 11105(길이: 2.2 ${\mu}m$ 직경: 0.6 ${\mu}m$)이었고, 여재는 석영모래(입경분포: 0.5-2.0 mm, 평균 입경: 1.0 mm)와 철코팅 모래이었다. 회분실험결과에 의하면 철코팅 함량이 증가함에 따라, 박테리아의 부착량이 증가하는 것으로 나타났다. 철코팅 모래의 함량 0%(석영모래 100%)에서는 약 46% 정도의 박테리아가 부착되었고, 철코팅 모래의 함량 100%(석영모래 0%)에서는 약 97% 정도의 박테리아가 부착되었다. 칼럼실험결과 또한 철코팅 함량이 증가함에 따라, 박테리아의 부착량이 증가하는 것을 보여주고 있다. 철코팅 모래의 함량이 0에서 100%로 증가함에 따라 박테리아의 부착량이 8에서 94%로 증가하였다. 본 연구의 실험결과를 통해 양전하를 띤 여재 입자가 박테리아의 이동에 영향을 미칠 수 있음을 알 수 있다.

• 대한환경공학회지
• /
• 제31권7호
• /
• pp.541-548
• /
• 2009

본 연구에서는 매립장 침출수 같은 중금속과 유기물을 함께 함유하고 있는 폐수를 처리하기위하여, Fe(III)을 활성탄, 모래, 불가사리와 같은 담체에 첨착 및 코팅시킨 흡착제를 사용하였다. 제조된 Iron Impregnated Activated Carbon(Fe-AC), Iron Coated Sand(ICS), Iron Coated Starfish(ICSF)는 EPA 3050B 방법을 통하여 각 매질에 함유된 철 함량을 분석하였으며, 회분식 반응조에서의 흡착실험을 통하여 각 흡착제의 Mn(II), Zn(II) 및 Cu(II)의 제거성능을 비교하였다. Fe-AC 및 ICS의 철 함유량은 각각 1,612 mg/kg 및 1,609 mg/kg으로서 매우 유사하였으며 ICSF의 철 함유량은 1,768 mg/kg으로 ICSF의 철 코팅함량이 다른 두 가지에 비해 150 mg/kg 정도 높게 나타났다. 회분식 실험에서의 Mn(II), Zn(II), Cu(II)의 제거효율은 ICSF, Fe-AC, ICS의 순으로 높은 제거율을 보였다. 각 흡착제를 단일 및 다중층으로 충전한 칼럼반응기에 의한 연속식 실험결과, 단일 흡착제에 비해 ICS, Fe-AC, ICSF의 순으로 충전한 시스템에서 높은 중금속 및 페놀제거효율을 나타내었으며, Cu(II)와 Zn(II)에 대해서는 뚜렷한 파과능을 보였으나 Mn(II) 제거율은 상대적으로 낮게 나타났다. 각 흡착제를 병합 충전한 다중층 칼럼반응시스템은 중금속 및 phenol제거에 효과적임을 알 수 있었다.

• Environmental Engineering Research
• /
• 제15권3호
• /
• pp.149-156
• /
• 2010

The objective of this study was to investigate microbial removal using layered double hydroxides (LDHs) and iron (hydr)oxides (IHs) immobilized onto granular media. Column experiments were performed using calcium alginate beads (CA beads), LDHs entrapped in CA beads (LDH beads), quartz sand (QS), iron hydroxide-coated sand (IHCS) and hematite-coated sand (HCS). Microbial breakthrough curves were obtained by monitoring the effluent, with the percentage of microbial removal and collector efficiency then quantified from these curves. The results showed that the LDH beads were ineffective for the removal of the negatively-charged microbes (27.7% at 1 mM solution), even though the positively-charged LDHs were contained on the beads. The above could be related to the immobilization method, where LDH powders were immobilized inside CA beads with nano-sized pores (about 10 nm); therefore, micro-sized microbes (E. coli = 1.21 ${\mu}m$) could not diffuse through the pores to come into contact with the LDHs in the beads, but adhere only to the exterior surface of the beads via polymeric interaction. IHCS was the most effective in the microbial removal (86.0% at 1 mM solution), which could be attributed to the iron hydroxide coated onto the exterior surface of QS had a positive surface charge and, therefore, effectively attracted the negatively-charged microbes via electrostatic interactions. Meanwhile, HCS was far less effective (35.6% at 1 mM solution) than IHCS because the hematite coated onto the external surface of QS is a crystallized iron oxide with a negative surface charge. This study has helped to improve our knowledge on the potential application of functional granular media for microbial removal.

• 한국지하수토양환경학회:학술대회논문집
• /
• 한국지하수토양환경학회 2003년도 총회 및 춘계학술발표회
• /
• pp.314-317
• /
• 2003

The overall objective of the adsorption study of arsenic was to elucidate the ability of iron coated sand(ICS), synthesized in the laboratory, to remove arsenic from polluted waters. Batch tests were conducted to provide a relation between arsenic removal and iron content of ICSs. The ICS, developed in the laboratory by coating iron onto the surface of ordinary sand by a simple and easy process has proved as an effective medium for use in removal of arsenic from waters over a wide range of particle sizes of ICS. The composite media is inexpensive to prepare and could serve as the basis of a useful arsenic removal process in variety settings.

• 한국지하수토양환경학회:학술대회논문집
• /
• 한국지하수토양환경학회 2004년도 총회 및 춘계학술발표회
• /
• pp.243-247
• /
• 2004

Tile development of a porous iron-oxide coated sand filter system can be modelled with the analytical solution of tile transport equation in order to obtain the operating parameters and investigate the mechanism of arsenic removal. The adsorbed amount from the model simulation showed the limitation of adsorption removal during arsenic transport. A loss reaction term in the transport equation plays a role in the mass loss in column conditions, and then resulted into the better model fitting, particularly, for arsenate. Further, the competitive oxyanions delayed the breakthrough near MCL (10 $\mu$g/L) due to the competitive adsorption. This is the reason why arsenate can be strongly attracted in tile interface of an iron-oxide coated sand, and competing oxyanions can occupy the adsorption sites. Therefore, arsenic retention was regulated by non-equilibrium of arsenic adsorption in a porous iron-oxide coated sand media. The transport-limited process seemed to be affect the arsenic adsorption by coated sand.

• 대한환경공학회지
• /
• 제31권4호
• /
• pp.287-293
• /
• 2009

본 연구에서는 칼럼실험을 이용하여 석영모래와 철피복 모래에서 박테리아(Escherichia coli, Bacillus subtilis, 그리고 Staphylococcus aureus)의 부착 및 탈착에 미치는 이온강도의 영향을 조사하였다. 실험결과, 철피복 모래에서는 이온강도가 1 mM에서 100 mM로 증가함에 따라 질량회수율이 일정(E. coli = 13.7${\pm}$0.5%, B. subtilis = 9.8${\pm}$1.3%, S. aureus = 13.0${\pm}$2.1%)한 반면, 석영모래에서는 80.7%에서 45.3%로 감소하였다(S. aureus). 용출용액의 이온강도가 100 mM에서 0.1 mM로 감소함에 따라, 석영모래에서는 평균 39.1%의 박테리아 탈착이 일어났지만, 철피복 모래에서는 탈착이 관찰되지 않았다. 철피복 모래에서 관찰된 이러한 현상은 박테리아와 철피복 모래사이의 inner-sphere complexes(이온강도의 영향을 받지 않는)에 의한 결합 때문이다. 본 연구는 박테리아와 표면변형 다공성 여재의 상호작용에 대한 지식을 증진시킨다.

• 대한환경공학회지
• /
• 제30권6호
• /
• pp.616-620
• /
• 2008

본 연구의 목적은 다공성 여재에서 인산염이 Escherichia coli의 부착에 미치는 영향을 분석하는 것이다. 석영모래와 철피복 모래에서 박테리아 부착에 대한 인산염의 영향을 분석하기 위하여 칼럼실험을 수행하였다. 실험결과, 석영모래에서 인산염의 농도가 0에서 16 mg/L로 증가함에 따라 박테리아의 질량 회수율은 74.5에서 35.4%로 감소하였다. 이는 석영모래에서 인산염의 농도가 증가함에 따라 박테리아의 부착이 향상됨을 나타내는데, 이러한 현상은 이온강도의 증가 때문이다. 반면, 철피복 모래에서는 인산염의 농도가 증가함에 따라 질량 회수율이 2.9에서 26.0%로 증가하였다. 이는 인산염에 의한 호의적 흡착지역 선점과 박테리아와의 경쟁적인 흡착으로 인하여, 인산염의 농도가 증가함에 따라 철피복 모래에서 박테리아의 부착이 감소함을 나타낸다.

• Environmental Engineering Research
• /
• 제16권4호
• /
• pp.219-225
• /
• 2011

The objective of this study was to investigate the bacterial adhesion to iron (hydr)oxide-coated sand (IHCS) and aluminum oxidecoated sand (AOCS) in the presence of Tween 20 (nonionic surfactant) and lipopeptide biosurfactant (anionic surfactant) through column experiments. Results show that in the presence of Tween 20, bacterial adhesion to the coated sands was slightly decreased compared to the condition of deionized water; the mass recovery (Mr) increased from 0.491 to 0.550 in IHCS and from 0.279 to 0.380 in AOCS. The bacterial adhesion to the coated sands was greatly reduced in lipopeptide biosurfactant; Mr increased to 0.980 in IHCS and to 0.797 in AOCS. Results indicate that the impact of lipopeptide biosurfactant on bacterial adhesion to metal oxide-coated sands was significantly greater than that of Tween 20. Our results differed from those of the previous report, showing that Tween 20 was the most effective while the biosurfactant was the least effective in the reduction of bacterial adhesion to porous media. This discrepancy could be ascribed to the different surface charges of porous media used in the experiments. This study indicates that lipopeptide biosurfactant can play an important role in enhancing the bacterial transport in geochemically heterogeneous porous media.

• Environmental Engineering Research
• /
• 제14권1호
• /
• pp.41-47
• /
• 2009

Column experiments were performed in this study to investigate humic acid adhesion to iron oxide-coated sand (ICS) under different experimental conditions including influent humic acid concentration, flow rate, solution pH, and ionic strength/composition. Breakthrough curves of humic acid were obtained by monitoring effluents, and then column capacity for humic acid adsorption ($C_cap$), total adsorption percent (R), and mass of humic acid adsorbed per unit mass of filter media ($q_a$) were quantified from these curves. Results showed that humic acid adhesion was about seven times higher in ICS than in quartz sand at given experimental conditions. This indicates that humic acid removal can be enhanced through the surface charge modification of quartz sand with iron oxide coating. The adhesion of humic acid in ICS was influenced by influent humic acid concentration. $C_cap$ and $q_a$ increased while R decreased with increasing influent humic acid concentration in ICS column. However, the influence of flow rate was not eminent in our experimental conditions. The humic acid adhesion was enhanced with increasing salt concentration of solution. $C_cap$, $q_a$ and R increased in ICS column with increasing salt concentration. On the adhesion of humic acid, the impact of CaCl2 was greater than that of NaCl. Also, the humic acid adhesion to ICS decreased with increasing solution pH. $C_cap$, $q_a$ and R decreased with increasing solution pH. This study demonstrates that humic acid concentration, salt concentration/composition, and solution pH should be controlled carefully in order to improve the ICS column performance for humic acid removal from water.

• 대한환경공학회지
• /
• 제31권7호
• /
• pp.473-482
• /
• 2009

본 연구에서는 여러 몰비의 망간과 철을 함유한 용액을 사용하여 담체인 모래 표면에 이들 산화물들이 동시에 코팅된 산화철 및 산화망간 코팅사(IMCS)를 제조하였으며, X-선 회절분석을 통하여 제조한 IMCS 표면의 광물종 규명과 이들에 의한 As(III) 산화 및 As(V) 흡착능을 평가하였다. 망간과 철을 동시에 코팅한 IMCS들에서의 철 및 망간의 총량은 단일금속용액으로 코팅시킨 담체(ICS 혹은 MCS)에 비하여 감소하였지만 코팅된 철산화물은 goethite와 magnetite의 혼합물 그리고 망간 산화물은 ${\gamma}-MnO_2$로서 매우 유사하였다. IMCS에 의한 As(V) 흡착량은 코팅된 망간보다는 철 함량에 의해 크게 영향을 받았다. 그리고 IMCS에 의한 As(V) 흡착량은 1가 및 2가 이온들로 이루어진 이온세기 화학종으로 이온세기를 고정하였을 때에는 큰 영향을 받지 않았으나 $PO_4\;^{3-}$와 같은 3가 화학종을 사용한 경우에는 크게 억제되었다. 망간만 코팅시켜 얻은 MCS의 경우, NaCl 및 $NaNO_3$와 같은 1가 이온세기 화학종이 존재하는 경우는 $PO_4\;^{3-}$와 같은 3가 이온세기 화학종이 존재하는 경우에서 보다 2배 이상의 산화효율을 나타내었다. 이에 반해 망간과 철이 함께 코팅된 7:3, 5:5, 3:7 몰비의 경우에는 $PO_4\;^{3-}$를 이온세기 화학종으로 사용한 경우가 다른 이온세기 화학종이 존재하는 경우에서 보다 오히려 As(III) 산화력이 높게 나타났는데 이것은 $PO_4\;^{3-}$가 As(V)와 IMCS 표면에 대한 경쟁흡착을 함에 따른 결과로 나타났다.