• 상하수도학회지
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• 제37권5호
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• pp.253-259
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• 2023

Bioreactors are devices used by sewage treatment plants to process sewage and which produce active sludge, and sediments separated by solid-liquid are treated in anaerobic digestion tanks. In anaerobic digestion tanks, the volume of active sludge deposits is reduced and biogas is produced. After dehydrating the digestive sludge generated after anaerobic digestion, anaerobic digested wastewater, which features a high concentration of organic matters, is generated. In this study, the decomposition of organic carbon and nitrogen was studied by advanced oxidation process. Ozone-microbubble flotation process was used for oxidation pretreatment. During ozonation, the TOC decreased by 11.6%. After ozone treatment, the TOC decreased and the removal rate reached 80.4% as a result of the Ultra Violet-Advanced Oxidation Process (UV-AOP). The results with regard to organic substances before and after treatment differed depending on the organic carbon index, such as CODMn, CODCr, and TOC. Those indexes did not change significantly in ozone treatment, but decreased significantly after the UV-AOP process as the linkage treatment, and were removed by up to 39.1%, 15.2%, and 80.4%, respectively. It was confirmed that biodegradability was improved according to the ratio of CODMn to TOC. As for the nitrogen component, the ammonia nitrogen component showed a level of 3.2×10² mg/L or more, and the content was maintained at 80% even after treatment. Since most of the contaminants are removed from the treated water and its transparency is high, this water can be utilized as a resource that contains high concentrations of nitrogen.

• 공업화학
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• 제24권4호
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• pp.433-437
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• 2013

다공질 세라믹 막을 사용하는 플라즈마-촉매 반응기에서 휘발성유기화합물의 분해가 수행되었다. 저압차 촉매 지지체로 사용된 세라믹 막에 광촉매인 산화아연을 담지하여 휘발성유기화합물의 산화 성능을 개선하고자 하였다. 교류 고전압에 의해 구동되는 플라즈마가 다공질 세라믹 막 내에서 전개되면서 휘발성유기화합물의 분해에 이용되는 라디칼, 오존, 이온, 여기상태 분자 등 다양한 활성성분을 생성하게 된다. 반응기에 공급되는 고전압이 증가함에 따라 플라즈마가 점차 방사방향으로 전개되어, 일정 전압을 넘어서면 세라믹지지체 전체적으로 균일한 플라즈마가 생성되었다. 휘발성유기화합물 분해 성능 평가에는 에틸렌이 이용되었다. 전기에너지밀도, 반응기 입구 에틸렌 농도, 촉매 담지 여부, 기체 조성에 따른 에틸렌 분해효율이 조사되었다. 같은 에너지 밀도에서 비교하면 산화아연이 담지된 촉매에서의 에틸렌 분해 효율이 담지되지 않은 경우보다 더 높은 것으로 나타났으며, 기체 조성 변화 실험을 통해 폐가스의 주요 구성성분인 산소와 질소 모두 에틸렌의 분해를 개시하는데 중요한 역할을 함을 알 수 있었다. 일반적인 기상반응과 달리, 플라즈마 반응기에서의 에틸렌 분해 반응은 활성 성분의 양에 의해 지배되므로, 방전 전력이 동일할 경우 에틸렌 농도가 높아질수록 분해효율이 저하되었다.

• 공업화학
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• 제9권6호
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• pp.829-834
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• 1998

환경문제와 관련하여 오존층 파괴의 주요 원인으로 알려진 CFC를 열플라즈마를 이용하여 완전하게 분해하였다. CFC113($C_2Cl_3F_3$)을 선정하여 열플라즈마 분해에서의 적절한 공정 조건을 검토하였다. 실험에 앞서, 상압에서 300 K~5000 K범위에서 CFC113, $H_2$, $O_2$간의 열역학적 화학평형조성을 고찰함으로써 CFC113의 분해 생성의 경향을 알 수 있었다. 실험은 상압, 상온에서 CFC113과 $H_2$, $O_2$혼합가스의 주입량, 그리고 냉각관 직경의 변화에 따른 분해생성물을 조사하였고 이를 기체크로마토그래피로 분석하였다. 그 결과, 각각 99.99%이상의 분해율을 보였다. CFC113/$H_2$=1/3에서 $O_2$비가 증가할수록 CO로의 전화율은 감소하였다. CFC113/$O_2$=1/1, 1/1.5, 1/2에서 $H_2$비가 3이상 증가될수록 CO로의 전화율이 증가하였다. 그 이유는 $H_2$첨가가 증가할수록 환원분위기에서 $H_2O$가 생성되고 $CO_2$생성량이 감소하기 때문이다. DC power가 증가하여도 CO로의 전화율 변화는 차이가 없었으며, 총유량이 증가할 경우 CO전화율이 약간 감소하는 경향을 보였다. 냉각관의 직경을 8 mm에서 4 mm로 작게 할 경우 빠른 냉각속도로 인하여 CO로의 전화율이 증가하였다.

• 한국대기환경학회지
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• 제20권5호
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• pp.625-632
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• 2004

Perfluorocompounds ($PFC_s$), such as tetrafluoromethane ($CF_4$) and hexafluoroethane ($C_2F_6$), have been widely used as plasma etching and chemical vapor deposition (CVD) gases for semiconductor manufacturing processes. Since these $PFC_s$ are known to cause a greenhouse effect intensively, there has been a growing interest in reducing $PFC_s$ emissions. Among various $CF_4$ decomposing techniques, a dielectric barrier discharge (DBD) is considered as one of a promising candidate because it has been successfully used for generating ozone ($O_3$) and decomposing nitrogen oxide (NO). Firstly, optimal concentration of oxygen for $CF_4$ decomposition was found to figure out how many primary and secondary reactions are associated with DBD process. Secondary, to find effective discharge method for $CF_4$ decomposition, a streamer and a glow mode in DBD are experimentally compared, which includes (i) coaxialcylinder DBD, (ii) DBD reactor packed with glass beads. and (iii) a glow mode operation with a helium gas. The test results showed that optimal concentration of oxygen was ranged 500 ppm~1% for treating 500 ppm of $CF_4$ and helium glow discharge was the most efficient one to decompose $CF_4$.

• Journal of Korean Society for Atmospheric Environment
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• 제22권E1호
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• pp.19-26
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• 2006

The decomposition of gaseous $CH_3CHO$ was investigated by metal loaded $TiO_2$ (pure $TiO_2,\;Pt/TiO_2,\;Pd/TiO_2,\;Mn/TiO_2\;and\;Ag/TiO_2$) with $UV/TiO_2$ process and $UV/TiO_2/O_3$ process at room temperature and atmospheric pressure. Metal loaded $TiO_2$ was prepared by photodeposition. Decomposition of $CH_3CHO$ was carried out in a flow-type photochemical reaction system using three 10W black light lamps ($300{\sim}400nm$) as a light source. The experimental results showed that the degradation rate of $CH_3CHO$ was increased with Pt and Ag on $TiO_2$ compared to pure $TiO_2$, but decreased with depositing Pd and Mn on pure $TiO_2$. The considerable increase in the degradation efficiency of the $CH_3CHO$ was found by a combination of photocatalysis and ozonation as compared to only by ozonation or photocatalysis. Loading of Pt on $TiO_2$ promoted conversion of gaseous ozone. The degradation rate of gaseous $CH_3CHO$ decreased with an increase of water vapor in the feed stream for the both $UV/TiO_2\;and\;UV/TiO_2/O_3$ processes. The pure $TiO_2$ was more affected by the water vapor than Pt loaded $TiO_2$.

• 한국대기환경학회지
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• 제30권6호
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• pp.577-585
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• 2014

A series of experiments using atmospheric-pressure non-thermal plasma coupled with transition metal catalysts were performed to remove ethylene from agricultural storage facilities. The non-thermal plasma was created by dielectric barrier discharge, which was in direct contact with the catalyst pellets. The transition metals such as Ag and $V_2O_5$ were supported on ${\gamma}-Al_2O_3$. The effect of catalyst type, specific input energy (SIE) and oxygen content on the removal of ethylene was examined to understand the behavior of the hybrid plasma-catalytic reactor system. With the other parameters kept constant, the plasma-catalytic activity for the removal of ethylene was in order of $V_2O_5/{\gamma}-Al_2O_3$ > $Ag/{\gamma}-Al_2O_3$ > ${\gamma}-Al_2O_3$ from high to low. Interestingly, the rate of plasma-catalytic ozone generation was in order of $V_2O_5/{\gamma}-Al_2O_3$ > ${\gamma}-Al_2O_3$ > $Ag/{\gamma}-Al_2O_3$, implying that the catalyst activation mechanisms by plasma are different for different catalysts. The results obtained by varying the oxygen content indicated that nitrogen-derived reactive species dominated the removal of ethylene under oxygen-lean condition, while ozone and oxygen atoms were mainly involved in the removal under oxygen-rich condition. When the plasma was coupled with $V_2O_5/{\gamma}-Al_2O_3$, nearly complete removal of ethylene was achieved at oxygen contents higher than 5% by volume (inlet ethylene: 250 ppm; gas flow rate: $1.0Lmin^{-1}$; SIE: ${\sim}355JL^{-1}$).

• 대한화학회지
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• 제35권2호
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• pp.111-118
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• 1991

기체 상태의 오존(0.5 torr)과 이산화황간의 반응속도를 연구하였다. 이산화황은 7∼22 torr 의 압력범위에서 90∼155$^{\circ}$C의 온도영역에서 반응시켰다. 오존과 이산화황의 반응속도는 이산화탄소와의 반응보다 빨리 진행되었다. 오존과 이산화황의 반응속도식은 -d(O$_3 )/dt = k _0 (SO _2 )(M)(O _3)+2k _1(SO_2 )(O _3$)였다. 이 속도식의 첫 항은 3분자 반응으로 낮은 온도에서 우세하게 진행되었으며, 속도상수 k$_0 =(9.35{\pm}8.6){\times}10^9e^{-(11.05{\pm}2.04)kcal/RT}(M^{-2}s^{-1}$)이다. 속도식의 두번째 항은 2분자 열분해 반응으로부터 유도된 주된 반응으로 속도상수 k$_1=(1.53{\pm}1.5){\times}10^{11}e^{-22.7 kcal/RT}$이다. 전 반응차수는 주로 2차 반응이며 3차 반응과 복합반응으로 진행되었다.

• Korean Chemical Engineering Research
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• 제40권6호
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• pp.746-751
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• 2002

석탄 연소기술에서 타 연소로에 비해서 유동층 연소는 황산화물과 질소산화물 배출을 줄이는 기술이다. 석회석의 소성으로 생성되는 CaO에 의한 황산화물의 제거와 저온 연소와 공기 다단계 주입에 의한 NOx를 줄일 수 있다는 것이 유동층 연소로의 큰 장점이지만, 상대적으로 $N_2O$의 배출은 매우 높다. $N_2O$는 지구온난화 가스일 뿐만 아니라 성층권내의 오존층을 파괴하는 물질이기도 하다. CaO는 $N_2O$ 분해를 위한 촉매 물질로 알려져 있다. 본 연구는 CaO를 충진시킨 고정층 반응기에서 CaO에 의한 $N_2O$의 분해특성에 관하여 수행하였으며, 유동층 연소온도와 가스조성에서 온도변화에 대한 $N_2O$의 분해특성, CaO 충진량의 변화와 $CO_2$, NO, $O_2$ 농도변화에 따른 $N_2O$ 분해특성에 관하여 수행하였다. 또한 실험 결과로부터 CaO표면에서 $N_2O$분해반응에 대한 반응속도식을 나타낼 수 있었다. 결과로서 온도가 증가함에 따라 $N_2O$ 분해반응이 증가하였으며, $CO_2$의 농도를 변화시킬 경우 $CO_2$ 농도가 증가할수록 $N_2O$ 분해반응이 감소하였다. NO 존재시와 비교하였을 때 $N_2O$의 분해반응이 감소함을 알 수 있었다. 반응속도론적으로 해석한 결과 $CO_2$ 농도에 대한 $N_2O$ 분해반응의 반응속도식을 다음과 같이 나타내었다. 본 연구 결과 CaO는 $N_2O$분해 반응에서 좋은 촉매 기능을 지니고 있음을 알 수 있었다. $\frac{d[N_2O]}{dt}=\frac{3.86{\times}10^9{\exp}(-15841/R)K_{N_2O}[N_2O]}{(1+K_{N_2O}[N_2O]+K_{CO_2}[CO_2])}$

• 공업화학
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• 제26권3호
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• pp.311-318
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• 2015

내분비계교란물질로 알려진 비스페놀 A (bisphenol A, BPA) 수용액의 플라즈마 처리 및 분해 경로에 대해 조사하였다. 플라즈마화된 기체와 BPA 수용액을 효과적으로 접촉시키기 위하여 다공성 세라믹 관내에서 플라즈마를 생성시켜 세라믹 관의 세공을 통해 수중으로 고르게 분산시켰다. 기체의 유량, 인가 전압, 처리시간이 BPA 분해에 미치는 영향을 조사하였으며, 자외선 분광광도계, 이온 크로마토그래피, 기체크로마토그래피-질량분석기를 활용한 분석을 통해 반응 경로를 제시하였다. 기체의 유량이 너무 크거나 작으면 동일한 전력이 공급되더라도 처리효과가 떨어지며 적정한 기체 유량은 $1.0L\;min^{-1}$인 것으로 나타났다. 전압이 높을수록 많은 전력이 공급되므로 BPA를 제거하는 시간이 단축되나, 소모되는 에너지는 전압에 관계없이 유사하였다. 유량 $1.0L\;min^{-1}$과 전압 20 kV 조건에서 초기농도 $10L\;min^{-1}$ (부피 : 1 L)인 BPA가 30 min 이내에 모두 제거되었다. 오존이나 하이드록실 라디칼과 같은 활성성분들에 의해 BPA 구조가 파괴되어 생성되는 중간생성물들은 후속 산화반응을 통해 아세테이트, 포메이트, 옥살레이트와 같은 안정한 물질로 전환됨을 확인하였다.

• 대한환경공학회지
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• 제27권2호
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• pp.215-223
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• 2005

본 연구는 세 가지 다른 형태의 플라즈마 반응기 (SD, DBD, PDC)를 이용한 기상의 스타이렌 분해실험을 통하여 최적 플라즈마 반응기에 대하여 고찰하였다. 각 플라즈마 반응기에 대한 비교평가를 위하여 스타이렌 분해효율, 탄소수지, 반응 생성물의 동정, 생성물의 수율 및 선택성 등의 항목을 평가하였다. 스타이렌의 전환과정은 오존과의 반응이 중요하며, PDC 반응기보다 오존생성량이 많은 SD와 DBD 반응기가 스타이렌의 전환율이 더 높은 것으로 나타났다. 한편, PDC 반응기는 탄소수지, COx ($CO+CO_2$)의 수율 및 선택성에 있어서, SD와 DBD 반응기 보다 훨씬 더 뛰어난 것으로 판명되었다. 스타이렌 초기농도를 100ppmv로 하였을 때, PDC 반응기와 플라즈마 단독공정에서 탄소수지 100%를 달성하기 위해 필요한 비투입 에너지는 각각 110 J/L와 420 J/L로, PDC 반응기가 훨씬 더 낮은 에너지로 스타이렌의 완전분해가 가능하였다. 스타이렌의 분해과정에서 생성되는 주된 생성물로는 CO와 $CO_2$가 있으며 HCOOH가 미량 성분으로 관찰되었다. 이러한 반응 생성물의 수율에는 차이가 나타나지만 이들의 분포는 플라즈마 반응기의 종류와 관계없이 거의 동일한 것으로 나타났다. 이상적인 스타이렌 분해 성성물인 $CO_2$의 선택성에 있어서 SD와 DBD 반응기는 $39.5{\sim}60%$ 정도를 나타내었으나 PDC 반응기에서는 $68.5{\sim}75.5%$ 정도로 훨씬 더 높은 것으로 나타났다.