알코홀 증류폐액은 통상적으로 COD 50,000-60,000 ppm, TS 3-8%, SS 2-4%, TN 0.05-0.2% 정도가 포함되어 있어 높은 SS와 TN 함량 때문에 종합폐수로써 생물학적 처리를 하거나 혐기성 소화를 통하여 처리하는 데 문제가 있다. SS의 주성분으로는 미발효 원료 잔류물과 함께 균체, 단백질, 섬유질, 그리고 기타 현탁성 또는 용해성 물질들이 포함된다. 본 연구에서는 알코홀 증류폐액 처리의 한 해결책으로써 0.1 $\mu$m Pore size를 갖는 스테인레스 재질의 분리막을 이용한 pilot scale 정밀여과(microfiltration)를 실시하였다. Decanter로 처리된 증류폐액을 정밀여과 처리한 결과 2.5 bar, 6$0^{\circ}C$ 조건에서 VCR 농축도 10X 정도가지 원활한 permeate flux를 얻으며 24시간 이상 장시간 여과가 가능하였고 feed 중 0.7%였던 SS가 100% 가까이 제거된 permeate를 얻을 수 있었다. SS는 retentate 중에 7%까지 농축 가능하였으며 COD는 25-27% 정도 제거되었다. SS가 2.6%인 decanter를 거치지 않은 증류 원폐액의 경우, VCR 3X 이내의 조건으로 여과할 때 SS를 100% 가까이 그리고 COD는 약 50% 정도 제거 가능하였다. 무방류 시스템으로의 전용을 위하여 정밀여과로 얻어진 permeate와 retentate를 발효배지 사입수으로 재활용하여 알코홀 발효에 미치는 영향을 검토한 결과, 재활용 사입수를 사용하지 않은 경우에 비해 발효 도중 이상 현상이나 발효속도와 알코홀 생산량에 부정적인 영향을 미치는 징후는 발견되지 않았다. 발효에 의한 총 $CO_2$ 발생량과 최종 알코홀 함량은 약간 증가하고 큰 차이를 보이지 않았으나, 발효시간 동안의 $CO_2$ 발생속도는 비교적 빨라져서 $CO_2$ 발생량 450 L/ton에 도달하는 시간은 재활용 사입수를 15% 사용했을 때 83-87%, 30%를 사용했을 때 72-76% 정도 단축되는 효과를 얻었다. 증류폐액을 처리하기 위해 사용되는 기존 decanter를 대체하여 정밀여과 막분리장치를 이용한다면 SS가 완벽하게 제거됨으로써 폐수처리의 부하를 줄이는 한편 부가적인 농축 공정을 줄일 수 있을 것으로 기대된다. 또한 여과 permeate를 발효배지 사입수로 재활용함으로써 발효속도를 증진시킬 수 있으며 용수사용량을 절약할 수 있다.
본 연구에서는 Taguchi method을 사용하여 폐 배터리 셀 분말(LiNixCoyMnzO2, LiCoO2)으로부터 선택적 리튬 침출을 위한 최적의 질산염화 공정에 대한 연구를 진행했다. 질산염화 공정은 질산 침출 및 배소를 통해 질산리튬을 제외한 질산 화합물을 산화물로 변환하여 선택적 리튬 침출을 하는 공정이다. 따라서 전처리 온도, 질산 농도, 질산 침적 양, 배소 온도에 대하여 Taguchi method를 적용하여 인자가 미치는 영향에 대한 분석을 실시하였다. L16(44)직교 배열표를 사용하여 실험하였으며, 신호 대 잡음비(S/N) 및 분산 분석(ANOVA)을 분석하였다. 그 결과 배소 온도가 가장 크게 영향을 미쳤으며 질산 농도, 전처리 온도, 질산 사용량 순으로 영향을 미쳤다. 각 인자에 대해 세부적인 실험을 진행한 결과 전처리 700℃에서 10시간, 10 M 질산 2 ml/g 침출, 275℃ 배소 10시간이 적절하였다. 그 결과 80% 이상의 리튬을 침출을 확인하였다. 400℃ 이상 배소 시 급격하게 리튬 침출율이 감소원인 분석을 위해 질산리튬과 질산 화합물을 배소 후 D.I water에서 침출하지 잔류물에 대해 XRD 분석을 진행하였다. 분석 결과 질산리튬과 질산망간과 400℃ 이상의 온도에서 리튬 망간 옥사이드의 형성하며 D.I water에서 침출하지 않음을 확인하였다. 질산염화 공정 시 침출된 용액을 고액분리 후 증발농축하여 XRD 분석한 결과 LiNO3의 회수를 확인하였다.
벼 재배 농업인들에게 기술지원을 하고, 소비자들에게 우리 쌀의 안전성을 널리 알리고자, 2005년-2006년 "탑라이스" 생산단지 및 인근 관행재배 지역에서 토양, 볏짚, 왕겨, 쌀겨, 현미, 및 백미 시료를 채취하여 미국 EPA 7473 규격을 만족시키는 자동수은분석기(DMA80)을 이용하여 분석한 결과 다음과 같았다. 우리나라 논 토양의 수은함량은 평균 0.031 mg/kg로 토양환경보전법상 우려기준(4 mg/kg)과 대책기준(10 mg/kg) 대비 1/25-1/65 이하로 매우 안전한 수준이었고, 탑라이스를 포함한 우리 쌀 중 수은잔류량은 평균 0.0018 mg/kg로, 중국의 잔류허용기준(MRL) 0.02 mg/kg 및 대만의 잔류 허용기준(MRL) 0.05 mg/kg과 비교할 때 1/10-1/30 이하의 수준으로 수은에 의한 우리 쌀에 대한 안전성 우려는 거의 없는 것으로 나타났다. 2006년 탑라이스 생산단지 토양의 수은함량은 평균 0.02788 mg/kg, 볏짚 0.00896 mg/kg, 정조 0.00182 mg/kg, 왕겨 0.00189 mg/kg, 현미 0.00166 mg/kg, 쌀겨 0.00452 mg/kg, 그리고 백미 0.00145 mg/kg 수준이었다. 토양 중 수은농도 대비 비율로 계산해 보면 볏짚 0.321 ${\gg}$ 쌀겨 0.162 ${\gg}$ 왕겨 0.068 ${\geq}$ 정조 0.065 > 현미 0.060 > 백미 0.052 순으로 볏짚 및 쌀겨의 수은농도가 높았다. 잔류수은의 흡수이행 기울기는 볏짚 ${\gg}$ 쌀겨 ${\gg}$ 왕겨 ${\geq}$ 정조 > 현미 > 백미 순으로 기울기가 크다는 것은 상대적으로 흡수이행량이 크다는 것으로 해석되며, 지상부로 흡수된 총수은량의 83.8%는 볏짚에 존재하였으며, 정조에 16.2%, 왕겨에 2.8%, 현미에 12.4%, 쌀겨에 3.5% 및 백미 9.7%가 분포하였다. 결론적으로 "탑 라이스" 생산단지를 포함한 인근의 관행재배지역 토양은 수은에 오염되지 않았으며, 여기에서 생산된 우리 쌀은 매우 안전한 것으로 판단되었다.
토양에 잔류된 엔도설판(ED) 살충제의 ${\alpha}$, ${\beta}$ 이성질체 및 sulfate 대사체의 무 흡수이행 양상을 조사하고 무 재배지 토양에 대한 ED의 안전관리기준을 설정하기 위하여 생물농축계수(BCF)를 산출하였다. 토양은 2 및 10 mg/kg의 농도가 되도록 처리하였으며 각각의 처리구에 파종한 무를 40일부터 70일까지 재배 후 10일 간격으로 수확하고 수확된 무는 지상부와 지하부로 나누어 ED의 잔류분석을 실시하였다. 토양으로부터 무 한 개체로 흡수된 total ED (이성질체와 대사체의 합) 잔류량에 대해 ED-sulfate가 48.5-100.0%로 가장 많이 분포하였고 그 다음으로 ${\alpha}$- (0.0-35.2%) 및 ${\beta}$-ED (0.0-16.4%) 순이었다. ED 잔류분석 결과를 바탕으로 무와 토양사이에 total ED의 잔류량 비로써 BCF를 산출하였으며 그 값은 무 지상부에 대해 0.0002-0.0429, 지하부에 대해 0.0077-0.2345로 지하부의 BCF 값들이 더 컸다. 이 값들로부터 얻어진 회귀방정식( $R^2$ >0.86)을 이용하여 장기적인 BCF 값들을 예측하고 무에 대한 ED의 MRL 값인 0.1 mg/kg과 비교하여 무 재배지 토양 중 ED의 안전관리기준을 산출하고 발생할 수 있는 오차를 고려한 결과, 무와 무청 둘 다에 대해 2.0 mg/kg이었다.
수입과일을 대상으로 captan, chlorpyrifos, methidathion 및 kresoxim-methyl 을 각각 1000, 250, 400 및 157 $mgkg^{-1}$ 농도로 수확 후 처리 하여 저장 기간에 따른 경시적 변화를 관찰한 결과 captan은 처리 직후 과일 전체에서 0.9-12.5 $mgkg^{-1}$, 과육에서 ND-0.23 $mgkg^{-1}$ 으로 조사 되었으며, 4주 후에는 과일 전체에서 0.7-3.2 $mgkg^{-1}$, 과육에서 ND-0.67 $mgkg^{-1}$으로 조사되었다. chlorpyrifos은 처리 직후 과일 전체에서 0.4-2.2 $mgkg^{-1}$, 과육에서 ND-0.32 $mgkg^{-1}$으로 조사 되었고, 4주 후에는 과일전체에서 0.3-0.9 $mgkg^{-1}$, 과육에서 ND-0.02 $mgkg^{-1}$으로 조사 되었다. methidathion은 처리 직후 과일 전체에서 0.7-3.1 $mgkg^{-1}$, 과육에서 ND-0.05 $mgkg^{-1}$으로 조사되었고, 4주 후에는 과일 전체에서 0.4-2.0 $mgkg^{-1}$, 과육에서 ND-0.05 $mgkg^{-1}$으로 조사 되었다. kresoxim-methyl은 처리 직후 과일 전체에서 1.3-2.1 $mgkg^{-1}$, 과육에서 ND-0.16 $mgkg^{-1}$으로 조사 되었고, 4주 후에는 과일 전체에서 1.3-1.8 $mgkg^{-1}$, 과육에서 ND-0.15 $mgkg^{-1}$으로 조사 되었다. 농약처리 4주 후 농도의 감소율은 captan이 52%로 가장 높았으며 다음으로 chlorpyrifos, methidathion 및 kresoximmethyl이 각각 47, 41 및 11% 순으로 조사 되었다.
수삼을 건삼, 홍삼 및 농축액으로 제조하는 과정 중 difenoconazole의 잔류특성을 구명하고 가공계수를 산출하기 위하여 본 연구를 수행하였다. 약제 살포는 2009년(4년근)과 2010년(5년근) 2년에 걸쳐 안전사용기준에 준하여 약제를 살포하였으며, 수확한 인삼은 (주)한국인삼공사의 공인된 방법으로 건삼과 홍삼으로 제조한 후 각각의 물과 알코올 농축액을 제조하였다. 수삼 중 시험농약의 검출한계와 정량한계는 0.001과 0.003 mg/kg이었으며, 가공품의 경우 0.002와 0.007 mg/kg이었다. 4년근 수삼 및 가공품의 잔류량은 0.006-0.017 mg/kg이었으며, 5년근 수삼 및 가공품의 잔류량은 0.042-0.196 mg/kg으로 5년근 수삼 및 가공품 잔류량이 4년근 수삼 및 가공품 잔류량 보다 증가하였다. 수삼과 가공품의 잔류량 비로 산출한 가공계수는 4년근 건삼의 경우 1.71-2.17, 홍삼 1.62-2.03, 농축액 1.76-2.98이었으며, 5년근의 경우 건삼 2.89-3.07, 홍삼 1.89-2.20, 농축액 2.36-4.67이었다.
본 연구는 경기도내 유통되고 있는 한약 및 한약제제에 대한 안전성을 평가하고자 한약 165종 366건에 대한 중 금속 및 잔류이산화황 오염 실태와 한약제제 68건에 대한 보존제 사용 실태를 조사하였다. 한약 중 중금속 검사결과는 13종 17건(4.6%)이 기준을 초과하였고 기준 초과 검출 농도는 Pb 6.1~19.2 mg/kg, Cd 0.4~0.7 mg/kg, As 6.9 mg/kg, Hg 0.7 mg/kg 이었으며, 국산 한약은 110건 중 2건(1.8%), 수입산 한약은 256건 중 15건(5.9%)이 기준을 초과하여 국산보다 수입산이 3.3배나 많았다. 잔류이산화황 검사결과는 10종 13건(3.6%)이 기준을 초과하였고 그 중 국산 한약은 4건에서 105~428 mg/kg이 검출되어 평균 338 mg/kg이었으며, 수입산 한약은 9건에서 114~2,468 mg/kg이 검출되어 평균 804 mg/kg으로 수입산이 국산 한약 보다 2.4배 높았다. 한약제제에 대한 보존제 검사결과 보존제가 표시된 17건(액제 14건, 환제 3건) 중 액제 3건에서 dehydroacetic acid가 표시량의 48.9~64.1% 검출되어 표시량 미만이었으며, 환제 1건에서는 benzoic acid가 139.9% 검출되어 표시량을 초과하였다. 보존제가 미표시된 51건(액제 6건, 과립제 28건, 환제 17건) 중 액제에서 benzoic acid 3건, dehydroacetic acid 1건이 검출되었으며, 과립제 11건과 환제 7건에서 benzoic acid가 검출되었다.
토양 세척 공정에서 최종적으로 발생되는 잔류 유류 오염원 함유 미세토(silty clay)의 효율적인 처리 방법을 도출하고자 본 연구를 수행하였다. 본 연구에서는 토양 중에 존재하는 철 성분을 이용한 유사펜톤 산화반응 공정의 적용 가능성 평가 및 반응 종결 후의 미세토에 대한 생분해도를 평가하여 유사펜턴 산화 후 생성된 분해산물의 생물학적 연계 처리 가능성을 파악하고자 하였다. 먼저 세척장에서 탈수된 케익 상태의 시료(고분자응집제 처리)와 침전조에서 고분자응집제를 투여하기 이전 상태의 미세토 슬러지 시료를 대상으로 과산화수소($H_2O_2$)를 다양한 농도로 가하여 TPH 제거 효율을 평가하였다. 또한, 유사펜톤 반응 후 시료에 대한 $BOD_5/COD_{Cr}$ 비를 산정하여 생분해 가능성을 검토하였다. 본 연구 결과, 과산화수소($H_2O_2$) 농도가 1%일 때 TPH 제 거 효율이 가장 높았으며 주입 방법에서는 순간적으로 일회 과산화수소($H_2O_2$)를 시료에 주입하는 것보다 일정 시간 간격으로 연속적으로 과산화수소($H_2O_2$)를 주입하는 것이 TPH 제거 효율이 높은 것으로 나타났다. 또한, 케익 시료의 경우 고액비가 1 : 2일때 TPH 제거 효율이 가장 높은 것으로 나타났다. 한편, 식용유를 사용한 경우 미세토에 흡착된 석유계탄화수소의 탈착을 증진시키는 계면활성 효과로 인하여 용해도가 증가하는 것을 확인하였다. 그러나 유사펜톤 반응 후 생분해도 경향은 반응 조건에 관계없이 반응시간이 경과함에 따라 전반적으로 감소하는 경향을 보여 후속 처리로 생물학적 공정을 연계할 시 미생물의 순응이 필요한 것으로 나타났다. 이와 같이 토양 중에 존재하는 철 성분을 이용하여, 과산화수소($H_2O_2$)만 주입해준 경우 미세토에 흡착되어 있는 유분이 제거되는 유사펜톤 반응을 확인하였지만 그 제거 효율은 매우 낮았고 유사펜톤 반응 종결 후 생물학적 공정의 연계 처리 시 미생물의 순응 기간이 필요한 것으로 확인되었다.
홍고추와 고춧가루 중 친환경 유기농자재 matrine의 잔류특성을 구명하고 가공계수를 산출하기 위하여 시험포장에 matrine의 시판제품(유효성분 2%)을 1,000배 희석하여 조제한 살포액을 7일 간격으로 2회 살포 한 후 최종 약제 살포 당일부터 7일차까지 경시적으로 홍고추를 채취하였다. 채취한 홍고추는 $60^{\circ}C$의 열풍건조기를 이용하여 수분함량이 14% 이하가 되도록 건조한 후 마쇄하여 고춧가루를 조제하였다. 시험작물 중 matrine의 회수율은 106.6-119.1%이었으며, 저장 안정성 시험의 회수율은 106.6-113.1%이었다. 1회 처리구 홍고추와 고춧가루 중 matrine의 잔류량은 각각 < 0.01-0.11과 0.03-0.25 mg/kg이었으며, 2회 처리구의 경우 0.02-0.12와 0.04-0.40 mg/kg이었다. 또한 고춧가루 중 matrine의 가공계수는 1.50-3.33으로 건조 후 잔류량은 증가하였다.
국내 바나듐 함유 티탄철석으로부터 직접 산 침출법에 의한 바나듐 및 유가금속의 침출거동과 회수가능성에 대한 연구를 수행하였다. 본 연구에 사용된 국내 연천산 티탄철석 정광은 0.8% V2O5를 함유하고 있었으며 HSC 프로그램을 통해 magnetite와 ilmenite의 비율이 1.9:1로 계산되었다. 바나듐 함유 정광으로부터 황산농도 및 온도별 침출실험을 통해 바나듐의 침출율은 Fe의 침출거동과 매우 유사하였으며 ilmenite 내 Ti의 침출은 75℃ 이상에서 TiOSO4의 형태로 침출 될 수 있음을 알 수 있었다. VTM 정광 내 V, Fe, Ti의 침출율을 향상시키기 위해 황산산화 및 황산환원침출을 수행하였고 환원제로 Na2SO3를 사용할 시 바나듐의 침출율은 80% 였으나 Ti의 침출율은 황산침출과 비교하여 20% 상승한 55%까지 침출되었다. 반면 산화제로 Na2S2O8을 첨가할 시, 바나듐은 거의 전량 침출되었으며 XRD 기기분석을 통해 잔사 내 주성분이 ilmenite임을 알 수 있었다. 산화 및 환원 침출용액으로부터 유가금속의 회수가능성에 대한 용매추출 연구를 통해 산화 침출용액에서는 그 어떤 금속도 선택성이 없었던 반면 환원침출용액에서는 Cyanex 923 용매화 추출제에 의해 Ti이 Fe와 V으로부터 선택적으로 추출될 수 있는 가능성을 보였다.
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[게시일 2004년 10월 1일]
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