Nitrate-selective ion exchange resin which have bulky tertiary amine as functional group have been synthesized by the reaction of chloromethylated polystyrene-divinylbenzene copolymer and the corresponding tertiary amine [$NR_3=NE_{t3} 1, N{(C_2 H_4 H_3)}_32]$in ethanol, while commercial resin has $NMe_3$ as functional group. The fundamental properties such as bulk density, water content, appearance index, exchange capacity, effective size, uniformity coefficient of synthesized anion exchange resin (1) have been measured. The ion exchange resin (1) and (2) exhibited the better selectivity for nitrate than sulfate in both batch and continuous column experiments.
Purpose: Through studying the expert's and non-experts panel responses to the questions regarding the attributes of chemical-biological protection cloth quality in terms of the levels of customer demand and technical factors has been studied. We are applied to a QFD matrix with find out the relationship between the selective removal efficiency of chemical-biological cloth and the guidelines of technical approach. Methods: We fabricated several composite of ion-exchange resins with selectively permeable performance designed to facilities water vapor transport and selective adsorption of the harmful gases. With these materials, we characterized on the selectively permeable performance to identify ion-exchange resin with chemical-biological protective cloth. Results: Results showed that ion exchange materials possessed performance with selectively efficiencies as NH3, SOx, NOx and HCl gas. The selective adsorption amount of ammonia and hydrogen gases were $90-80{\mu}g/g$ with TRILITE SCR-BH sulfonated ion exchange resin. The PP non-woven/ion exchange resin adsorbent materials possessed performance with water vapor permeability were 1,100-1,350 g/m2/day, it's was two times high value compare with activated carbon. With these materials, we characterized selectively removal efficiency to identify new ion-exchange material with chemical-biological protective capability. Conclusion: This study shows that a QFD aids in deciding with of the adsorption parameters to optimized with chemical-biological protection cloth manufacturing.
Park, Seung-Chul;Cho, Hang-Rae;Lee, Ji-Hoon;Yang, Ho-Yeon;Yang, O-Bong
Nuclear Engineering and Technology
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제46권6호
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pp.847-856
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2014
Spent resin waste containing a high concentration of $^{14}C$ radionuclide cannot be disposed of directly. A fundamental study on selective $^{14}C$ stripping, especially from the IRN-150 mixed bed resin, was carried out. In single ion-exchange equilibrium isotherm experiments, the ion adsorption capacity of the fresh resin for non-radioactive $HCO_3{^-}$ ion, as the chemical form of $^{14}C$, was evaluated as 11mg-C/g-resin. Adsorption affinity of anions to the resin was derived in order of $NO_3{^-}$ > $HCO_3{^-}{\geq}H_2PO_4{^-}$. Thus the competitive adsorption affinity of $NO_3{^-}$ ion in binary systems appeared far higher than that of $HCO_3{^-}$ or $H_2PO_4{^-}$, and the selective desorption of $HCO_3{^-}$ from the resin was very effective. On one hand, the affinity of $Co^{2+}$ and $Cs^+$ for the resin remained relatively higher than that of other cations in the same stripping solution. Desorption of $Cs^+$ was minimized when the summation of the metal ions in the spent resin and the other cations in solution was near saturation and the pH value was maintained above 4.5. Among the various solutions tested, from the view-point of the simple second waste process, $NH_4H_2PO_4$ solution was preferable for the stripping of $^{14}C$ from the spent resin.
A coated wire ion selective electrode for nitrate (nitrate-CWE_ was constructed using epoxy resin, ion exchanger and plasticizer as a polymer membrane. It's stility, the composition of a polymer membrane, the response characteristics, the selectivity were examined and applied to the environmental analysis. The nitrate-CWE was prepared using a copper wire, wihch was coated with epoxy resin being incorporated with the nitrate ion exchanger and plasticizer. The best composition of the polymer membrane for the nitrate-CWE was obtained by mixing epoxy resin, ion exchanger and plasticizer in the ratio of 2:1:0.4. The potential (56.3$\pm$0.5 mV) of stick form nitrate-CWE in this composition was close to that (59.2 mV) of Nernstian response. The detection limit for nitrate ion were found to the about $6 \times 10^{-5}M$ and the useful pH was 2.5 $\sim$ 10.3. Furthermore, the selectivity of iodide and perchrorate for the nitrage-CWE was also much improved compared with that for a liquid membrane nitrate electrode. The nitrate-CWE was used to determind $NO_x$ in stack gas. The results were in good agreement with those obtained either by electrode method or by the improved NEDA method within a relative error of 4.0%.
Ion-exchange technology is one of the best for removing nitrate from drinking water. However, problems related to the disposal of spent brine from regeneration of exhausted resins must be overcome so that ion exchange can be applied more widely and economically, especially in small communities. In this background, a combined bio-regeneration and ion-exchange system was operated in order to prove that nitrate-laden resins could be bio-regenerated through direct contact with denitrifying bacteria. A nitrate-selective A520E resin was successfully regenerated by denitrifying bacteria. The bio-regeneration efficiency of nitrate-laden resins increased with the amount of flow passed through the ion-exchange column. When the fully exhausted resin was bio-regenerated for 5 days at the flowrate of 30 BV/hr and MLSS concentration of $125{\pm}25mg/L$, 97.5% of ion-exchange capacity was recovered. Measurement of nitrate concentrations in the column effluents also revealed that less than 5% of nitrate was eluted from the resin during 5 days of bio-regeneration. This result indicates that the main mechanism of bio-regeneration is the direct reduction of nitrate by denitrifying bacteria on the resin.
In order to remove both nitrate and sulfate present in the concentrate of RO(reverse osmosis) process, a combined bio-regeneration and ion-exchange(IX) system was studied. For this purpose, both denitrifying bacteria(DNB) and sulfate reducing bacteria(SRB) were simultaneously cultivated in a bio-reactor under anaerobic conditions. When the IX column containing a nitrate-selective A520E resin was fully exhausted by nitrate and sulfate, the IX column was bio-regenerated by pumping the supernatant of the bio-reactor, which contains MLSS concentration of $125{\pm}25mg/L$, at the flowrate of 360 BV/hr. Even though the nitrate-selective A520E resin was used, the breakthrough curves of ionic species showed that sulfate was exhausted earlier than nitrate. The reason for this result is due to the fact that the concentration of sulfate in RO concentrate was 36 to 48 times higher than nitrate. The bio-reactor was successfully operated at a volumetric loading rate of 0.6 g $COD/l{\cdot}d$, nitrate-N loading rate of 0.13 g $NO_3{^-}-N/l{\cdot}d$, and sulfate loading rate of 0.08 g $SO_4{^{2-}}/l{\cdot}d$. The removal rate of SCOD, nitrate-N, sulfate was 90, 100, and 85%, respectively. When the virgin resin was fully exhausted and consecutively bio-regenerated for 2 days, 81% of nitrate and 93% of sulfate were reduced. When the virgin resin was repeatedly used up to 4 cycles of service and bio-regeneration, the ion-exchange capacity of bio-regenerated resin decreased to 95, 91, 88, and 81% of virgin resin.
A carbon paste coated-wire ion-selective electrode for chloride (carbon chloride-CWE) was constructed using epoxy resin, ion-exchanger and carbon powder as a polymer membrane. Its utility, the composition of a polymer membrane, the response characteristics, and the selectivity were examined and applied to the environmental water analysis. The carbon chloride-CWE was prepared using a silver wire, which was covered with silver chloride and then coated with epoxy resin into which chloride ion-exchanger and carbon powder were previously incorporated in advance. The response of the carbon chloride-CWE was Nernstian for $1.0{\times}10^{-2}-2{\times}10^{-5}$ M chloride and the useful pH range from $10^{-2} M Cl- to 10^{-4} M Cl^-$ was 3.0-9.0. Furthermore, the selectivity of chloride over iodide, bromide, and cyanide was much improved compared with those for a solid state epoxy body chloride electrode and a liquid membrane chloride electrode. The carbon chloride-CWE was applied to determine Cl^-$ in tap and ground water. The obtained results were in good agreement with those by the established methods such as spectrophotometric or other chloride-selective electrode methods.
The regulations of the International Maritime Organization (IMO) have been steadily strengthened in ship emissions. Accordingly, there is a growing need for development of related technologies for the removal of contaminants that may occur during the treatment of SOx and NOx using a wet scrubber. However, this system also leads to wastewater production when the exhaust gas is scrubbed. In this research, we evaluated the performance of an ion selective resin process in accordance with scrubber wastewater discharge regulations, specifically nitrate discharge, by the IMO. Accelerated real and synthetic wastewater of wet scrubbers, contained high amounts of TDS with high nitrate, is used as feed water in lab scale systems. Furthermore, a pilot scale dissolved air flotation (DAF) using microbubble generator with ion exchange resin process was combined and developed in order to apply for the treatment of wet scrubber wastewater. The results of the present study revealed that operating conditions, such as resin property, bed volume (BV), and inlet wastewater flow rate, significantly affect the removal performance. Finally, through a pilot test, DAF with ion exchange resin process showed a noticeable improvement of the nitrate removal rate compared to the single DAF process.
혼합용액에서 nitrate 이온을 선택적으로 제거하기 위해 복합탄소전극을 제조하였다. 질산이온 선택성 수지(BHP55, Bonlite Co.) 분말을 탄소전극 표면에 코팅하여 전극을 제조하였다. 제조한 전극으로 BHP55 셀을 제작하여 chloride, nitrate, sulfate 이온이 혼합된 용액에 대해 축전식 탈염 실험을 수행하였다. 그리고 BHP55 셀에서의 질산 이온 제거량을 이온교환막을 결합한 MCDI 셀의 결과와 비교하였다. BHP55 셀에서 이온의 총 흡착량은 MCDI 셀에서 보다 31% 증가한 $38.3meq/m^2$를 나타냈다. 또한 BHP55 셀에서 질산 이온의 흡착량은 $15.9meq/m^2$ (전체 흡착량의 42%)이었고, 이는 MCDI 셀에서 보다 2.1배 큰 것으로 나타났다. 실험결과 제조한 복합탄소전극은 음이온 혼합용액에서 질산 이온을 선택적으로 제거하는데 매우 효과적임을 알 수 있었다.
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[게시일 2004년 10월 1일]
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