• Korean Chemical Engineering Research
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• 제51권1호
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• pp.80-86
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• 2013

본 연구에서는 광촉매담지 실리카담체 카트리지를 장착한 광촉매반응기시스템을 활용하여 악취 가스인 황화수소 및 휘발성유기화합물(VOC)인 에탄올 및 톨루엔이 함유된 폐가스처리를 수행하고, 그 연구결과를 상용 광촉매담지 부직포필터 카트리지를 장착한 광촉매반응기시스템을 활용한 연구결과와 비교 및 평가하였다. 광촉매담지 실리카담체 카트리지를 장착한 광촉매반응기시스템의 경우는 1단계 운전에서 에탄올 및 톨루엔의 제거율은 각각 80% 및 20% 값을 계속 유지하였으나, 에탄올의 제거율은 톨루엔과 다르게 점점 떨어져서 1단계 끝에는 제거율 40% 값을 보였다. 한편 황화수소의 제거율은 100%에서 90%로 감소하였다. 에탄올의 제거율은 2단계 운전에서 10% 값을 보여서 더욱 감소하였으나, 황화수소 및 톨루엔 제거효율은 처리대상 폐가스의 톨루엔 부하가 4배로 급격히 증가하였음에도 불구하고 제거효율이 각각 90% 및 20% 값을 그대로 유지하였다. 3단계 운전은 알루미늄 코팅된 반사막필름을 광촉매반응기에 사용한 결과로서, 에탄올 및 톨루엔의 제거율은 각각 약 5%가 증가한 15% 및 25%의 제거율을 보였다. 한편 광촉매담지 부직포필터 카트리지를 장착한 광촉매반응기시스템의 에탄올, 황화수소 및 톨루엔 제거율은 1단계 운전에서 각각 10%, 97% 및 100% 값을 유지하였다. 그러나 2단계 운전에서 에탄올, 황화수소 및 톨루엔 제거율은 각각 5%, 95% 및 2~3% 미만의 제거율을 보여서 에탄올과 황화수소는 제거율이 약간 저하되었으나 톨루엔의 경우에는 완전 제거에서 급락하였다. 또한 에탄올, 황화수소 및 톨루엔 모든 경우에서 반사막필름의 효과를 전혀 보지 못하였다. 따라서 상용 광촉매담지 부직포필터 카트리지를 장착한 광촉매반응기시스템에서 에탄올, 황화수소 및 톨루엔 제거는 부직포필터의 혐수성 VOC에 대한 흡착능에 주로 기인하였고, 광촉매 활성에 의한 제거는 광촉매담지 실리카담체 카트리지를 장착한 광촉매반응기시스템보다 훨씬 미미하였다.

• 한국환경과학회지
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• 제16권3호
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• pp.255-260
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• 2007

The photocatalytic decolorization of Rhodamine B (RhB) was studied using packed-bed reactor and immobilized $TiO_2/UV$ System. The 20 W UV-A, UV-B and UV-C lamps were employed as the light source. The effect of shape and surface polishing extent of reflector, distance between the reactor and reflector, reactor material were investigated. The results showed that the order of the initial reaction constant with reflector shape was round > polygon > W > rhombus. The optimum distance between the reactor and reflector was 2 cm. The initial reaction constant of quartz reactor was 1.46 times higher than that of tile PVDF reactor.

• 한국태양에너지학회 논문집
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• 제22권3호
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• pp.57-65
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• 2002

The photocatalytic degradation of TCE using solar energy in POFR was studied. The use of solar energy was investigated in plastic optica fiber photocatalytic reactor (POFR). In POFR, the main parameters of photocatalytic degradation of TCE were lihgt intensity, thickness of $TiO_2$-coated film on plastic fiber core, the same of total $TiO_2$-coated surface area with changed length. We studied the apparent photonic efficiency and photocatalytic degradation rate of TCE in POFR. The apparent photonic efficiency of various light intensities was decreased by an incresed intensities. The photocatalytic activities of $TiO_2$-coated optical fiber reactor system depended on the coating thickness, and total clad-stripped surface area of POF. Photocatalytic degradation of trichloroethylene ($C_2HCl_3$, TCE) in the gas-phase was elucidated by using $TiO_2$-coated plastic optical fiber reactor. In TCE degradation, in-situ FTIR measurement resulted in mineralization into $CO_2$.

• Korean Chemical Engineering Research
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• 제51권2호
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• pp.272-278
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• 2013

퇴비공장 또는 공공시설에서 발생되는 악취폐가스의 대표적인 제거대상 오염원인 암모니아를 포함한 악취폐가스를 처리하기 위하여 여러 운전 조건 하에서의 광촉매반응기와 바이오필터로 구성된 하이브리드시스템을 운전하였다. 암모니아 총 제거효율은 하이브리드시스템의 운전부하가 운전 단계별로 커졌음에도 불구하고 약 80%로 유지되었다. 광촉매반응기에서의 암모니아 제거효율은 광촉매반응기로의 암모니아 유입부하량이 증가함에 따라서 광촉매반응기의 암모니아 제거효율은 65%에서 약 22%로 감소하였다. 같은 암모니아 유입부하량일지라도 암모니아농도가 클 때보다 적은 경우에 광촉매반응기의 암모니아 제거효율이 상대적으로 높았다. 반면에 바이오필터의 경우는 운전 전반부에는 암모니아 처리효율이 현저하게 억제되었으나 광촉매반응기의 경우와 반대로 시간이 경과하면서 암모니아 유입부하량이 증가함에도 불구하고 바이오필터의 암모니아 제거효율은 지속적으로 약 78%까지 증가하여서 Lee 등의 연구결과에서의 암모니아 제거효율과 비슷하게 도달하였다. 광촉매반응기에 의한 최대 암모니아 제거용량($EC_{PR}$)은 약 16 g-N/$m^3$/h 이었고, 바이오필터에 의한 암모니아 제거용량($EC_{BF}$)은 운전 초기에 암모니아 총 부하가 작은 경우에는 암모니아 총 부하증가에 따른 $EC_{BF}$의 증가추세가 미약하였으나 운전 후반부에 암모니아 총 부하가 큰 경우에는 암모니아 총 부하증가에 따른 $EC_{BF}$의 증가추세가 급격하게 커졌다. 하이브리드시스템 운전 6단계에서 암모니아 총 부하가 약 80 g-N/$m^3$/h일 때에 광촉매반응기에서의 $EC_{PR}$은 약 16 g-N/$m^3$/h이었고, 2차 공정이고 주공정인 바이오필터에 걸리는 암모니아 부하는 나머지인 약 64 g-N/$m^3$/h이고 주공정인 바이오필터의 $EC_{BF}$은 약 48 g-N/$m^3$/h로 산출되었다. 이러한 바이오필터의 암모니아 제거용량은 Kim 등의 연구결과로서 최대 암모니아 제거용량인 1,200 g-N/$m^3$/day와 거의 비슷하였다.

• Korean Chemical Engineering Research
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• 제53권1호
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• pp.71-77
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• 2015

D염색공단의 폴리에스테르 알카리 감량폐수가 혼합된 실제 혼합염색폐수를 처리하기 위하여 Pseudomonas sp. 및 Bacillus cereus/thuringiensis를 고정한 폐타이어담체를 충전한 유동상 바이오필터를 운전하였다. 또한 유동상 바이오필터와 450 W의 UV/광촉매반응기를 결합한 하이브리드 재순환시스템을 구축하여 stage I에서는 UV/광촉매반응기를 바이패스하고 유동상 바이오필터만을, stage II-i, ii, iii에서는 하이브리드 재순환시스템을 각각 운전하였다. 유동상 바이오필터만을 사용하였을 경우에 $COD_{Cr}$ 및 색도 제거효율은 각각 75~80% 및 67%를 나타내었다. 한편 하이브리드 재순환시스템 운전에서 stage I에서 stage II-i로 전환되었을 때에 UV/광촉매산화공정의 $COD_{Cr}$ 제거율이 20~30%에 달하여 총 $COD_{Cr}$ 제거율은 75%로부터 80~85%까지 제고되었다. 한편 stage I에서 stage II-i로 전환되었을 때에 UV/광촉매산화공정의 색도제거율은 0~5%에 불과하였으나 총 색도제거율은 45~65%로부터 65~70%까지 제고되었다. 색도 제거에서는 $COD_{Cr}$ 제거와 다르게 UV/광촉매산화공정에 의하여 유동상 바이오필터의 효율이 제고되어서 하이브리드 재순환시스템의 시너지효과가 나타났다. 또한 색도제거에서는 $COD_{Cr}$ 제거와 다르게 반송비 증가에 따른 광촉매 비활성화가 관찰되지 않았고, $COD_{Cr}$ 제거에서 반송비 증가에 따른 광촉매 비활성화는 비가역적으로 관찰되었다.

• 에너지공학
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• 제14권2호
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• pp.105-111
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• 2005

본 연구는 마이크로 채널 반응기를 이용하여 다양한 실험조건에서 D-glucose용액을 이용하여 광촉매 분해특성을 연구하였다. Titanium oxysulfate의 수산화반응을 통하여 합성한 $TiO_2$수용액을 이용하여 마이크로 채널 반응기에 $TiO_2$를 코팅하였다. D-glucose광촉매 분해특성은 반응기의 주입유속이 증가함에 따라 증가하는 것으로 나타났으며 반응속도 상수와 Langmuir 흡수 제수를 다양한 실험조건에서 계산하였다. 또한 반응 시스템에서의 광효율을 계산하였다 따라서 이 연구는 배치 시스템에 적용된 $TiO_2$코팅이 되어 있는 마이크로 채널 반응기의 광분해 특성을 이해하기 위한 것이다.

• Korean Chemical Engineering Research
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• 제48권3호
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• pp.382-390
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• 2010

본 연구에서는 광촉매반응기/폐가스 가습조(유동상호기 및 무산소조)를 포함한 바이오필터공정으로 이루어진 하이브리드시스템을 구축하여 퇴비공장 또는 공공시설에서 발생되는 황화수소, 암모니아 및 휘발성 유기화합물을 포함한 악취폐가스에 대한 처리효율을 제고하고 종합적인 적정 작업조건을 구축하였다. 악취가스(2 L/min)에 포함된 암모니아(300 ppmv)의 경우 광촉매반응기에서 약 22%가 제거되고, 폐가스 가습조에서 약 55%가 제거되고, 후 공정인 바이오필터에서 나머지인 약 23%가 모두 제거되었다. 악취가스에 포함된 톨루엔(100 ppmv)의 경우 광촉매반응공정에서 약 20%가 제거되고, 폐가스 가습조(유동상 호기 및 무산소조)에서 약 10% 제거되며 마지막 공정인 바이오필터에서 나머지 70% 모두가 제거되었다. 따라서 물에 용해도가 높은 암모니아의 경우에는 폐가스가습조에서 주로 제거되었고, 용해도가 낮은 톨루엔의 경우는 바이오필터에서 주로 제거되었다. 한편 황화수소(10 ppmv)는 광촉매반응공정에서 거의 처리되고 잔류 trace는 폐가스가습조에 용해되어서 바이오필터로 인입되는 가습된 feed에서 황화수소가 검지되지 않았다. 폐가스 가습조(유동상호기 및 무산소조)에서의 nitrate 농도는 무산소조에서 발생하는 탈질반응 때문에 무산소조 경우가 유동상호기조보다 약 3 ppm 정도 낮았다. 또한 폐가스가습조의 용존 암모니아 농도는 실험 시작부터 1,500~2,000 ppm 사이의 높은 값을 유지하였는데, 이는 폐가스 가습조 내부에 있는 용수에 포함된 염화암모늄 및 기타 암모니아성 질소원에 기인한다고 간주된다.

• 에너지공학
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• 제14권2호
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• pp.133-139
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• 2005

도장공정에서 발생하는 VOC의 처리를 위한 활성탄-광촉매 복합시스템을 제안하였고, VOC제거성능을 실험적으로 평가하였다. 활성탄 합은 톨루엔 흡착특성에 근거하여 설계하였고, 광촉매 시스템은 $TiO_2/SiO_2$ 유동층 반응기와 $TiO_2$코팅된 필터의 연계시스템으로 설계하였다. 본 활성탄-광촉매 복합시스템은 서로 다른 VOC 화학종 및 농도에 따라 $75\~100\%$에 이르는 VOC제거효율을 보여주었다.

• 상하수도학회지
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• 제27권1호
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• pp.49-58
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• 2013

A selected halogenated organic contaminant, monochlorophenol was successfully degraded by photocatalytic reaction in a circulating batch system. The photocatalytic degradation in most cases follows first-order kinetics. The photocatalytic reaction rate increased in the $TiO_2$ dosage range of 0.1 g/L to 0.4 g/L, then decreased with further increase of the dosage. Also the degradation rate increased over the range of the retention time from 0.49 min. to 0.94 min., then decreased with further increase of the retention time in the circulating batch reactor. The photocatalytic activity was enhanced by addition of metal impurities, platinum(Pt) and palladium(Pd) onto the photocatalysts. The photocatalytic degradation rate increased with the increase of Pt and Pd in the content range of 0 to 2wt %, then decreased with further increase of the metal contents. Therefore the metal loading to $TiO_2$ influence the degradation rate of a halogenated organic compound by acting as electron traps, consequently reducing the electron/positive hole pair recombination rate.

• 한국대기환경학회지
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• 제25권3호
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• pp.211-218
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• 2009

Feasibility study of using $Ti0_2$ mist generated by ultrasonic atomization for photocatalytic degradation of gaseous toluene was attempted in this study. For this, the photocatalytic reactor consisting of mist generator and photo-reactor was designed. Most of experimental results showed that steady state reached about 30 minutes after the start of experiments. The effects of $Ti0_2$ concentration, toluene concentration, and UV wavelength on toluene removal ratio were investigated. It was found that the highest removal efficiency was obtained when $Ti0_2$ concentration was 0.6 g/L in slurry. At this condition, it was found that the toluene removal efficiency increased as toluene concentration in feed decreased. In order to investigate the effect of UV wavelength, experiments were carried out using three UV lamps with different UV wavelength. The results showed that the highest removal efficiency was achieved when the lamp with the shortest wavelength were employed.