활성탄과 제올라이트 이용한 건식/습식 흡착에 의한 황화수소와 암모니아 흡착 성능 비교

장재경 ( Jae Kyung Jang ),문종필 ( Jong-pil Moon ),황정수 ( Jeongsu Hwang ),윤성욱 ( Sung-wook Yun ) 한국농업기계학회 2022 한국농업기계학회 학술발표논문집 Vol.27 No.2

본 연구는 가축분뇨 바이오가스 생산 과정에서 발생하는 이산화탄소를 원예시설에 이용하기 위해 건식/습식 흡착 방식을 이용하여 황화수소와 암모니아 흡착 성능을 알아보기 위한 것이다. 흡착제로 입상 활성탄과 zeolite를 이용하여 유입, 유출되는 가스 성분을 측정하였다. 흡착제 충진층은 직경 5cm, 높이 30cm (또는 직경 4cm, 높이 60cm) 원통형으로 상부에 별도 공간을 두어 살수 노즐을 장착하였다. 혼합가스는 흡착제 충진층 하부 1cm 위로 유입되어 상향류하여 상부에서 유출되도록 하였다. 혼합가스는 바이오가스를 모사하여 100ppm H2S, 30% CO2, CH4 을 밸런스 가스로 전문 가스회사에 의뢰하여 조제하였다. 이산화탄소, 황화수소, 암모니아 등 동시 분석이 가능한 바이오테크 5000(영국) 계측기를 이용하여 측정하였다. 혼합가스 유입속도는 400~450ml/min으로 하였으며, 흡착층을 거쳐 유출되는 농도를 측정하여 처리 효과를 비교하였다. 반응기 유입되기 전, 모사 가스 농도를 측정한 결과, 메탄 68.4%, 이산화탄소 30%, 황화수소 113ppm, 암모니아 85ppm으로 조제 의뢰한 농도와 유사한 것을 확인 후 실험하였다. 3mm 볼타입 제올라이트를 충진하여 건식/습식 흡착 처리한 결과를 앞서 실험한 활성탄 습식 흡착 성능과 비교하였다. 활성탄 습식 흡착실험에서는 황화수소는 113ppm에서 1ppm으로 99.1%가 제거되었고, 암모니아도 109ppm에서 0ppm으로 100% 제거되는 것이 확인되었는데, 제올라이트를 이용한 경우, 건식 흡착처리에서 황화수소는 70.4%, 습식에서는 19.9% 제거되었다. 암모니아도 건식은 57.6%, 습식은 오히려 조금 증가하는 것으로 나타났다. 이 결과, 활성탄을 흡착제로 이용한 것이 제올라이트를 이용하였을 때보다 황화수소와 암모니아 흡착 성능 모두 더 높은 것으로 나타났다. 또한 흡착제 충진층 길이를 2배로 증가시켜 활성탄 충진하여 건식/습식 흡착 성능을 측정한 결과, 황화수소는 건식/습식 모두 100% 감소하였으며, 암모니아도 건식 흡착 방법에서는 99.4%, 습식은 100% 처리되는 것이 확인되었다. 그러나 이산화탄소 농도가 건식 흡착과정에서 50%나 감소하는 것으로 나타나 1.1% 감소하는 습식 흡착법으로 처리하는 것이 효율적인 것으로 판단되었다.

Mn-ferrite 의 중금속 흡착특성 - 폐 페라이트의 중금속폐수 처리 활용 가능성

이상훈(Sanghoon Lee),윤창주(Changjoo Yoon),이희란(Heeran Lee) 대한자원환경지질학회 2003 자원환경지질 Vol.36 No.5

본 연구는 폐산화철을 이용한 폐수 중금속 제거 가능성을 알아보고자 시도되었다. 실제 폐수와폐산화철을 적용하 기에 앞서 상업적으로 구입가능한 Mn-ferrite 를 이용하여 실내 회분식 시험을 통한 흡착실험을 실시하여 pH, 접촉시 간, 중금속 농도 및 온도 등과 같은 다양한 흡착 조절인자들을 이용하여 페라이트에 의한 Cd 과 Pb 의 흡착 및 제거특 성을 알아보았다. 접촉시간을 1 에서 360 분까지 변화하여 흡착속도를 측정하였으며 일정온도에서 Cd 와 Pb 의 농도를 변화시켜 흡착등온선을 구하였다. 또한 온도(15~35 o C) 와 pH(4~10) 변화에 따른 흡착특성 변화를 고찰하였다. Cd 과 Pb 는 Freundlich 식에 잘 맞았으며 Cd 에 비하여 Pb 가 더 흡착이 잘 되었다. pH 가 높을수록 Cd 와 Pb 가 더 잘 흡착 되었으며 이는 pH 증가에 따라 수소이온 농도가 감소하고 결과적으로 표면의 흡착가용 장소가 증가하기 때문인 것으로 생각된다. 같은 pH 에서 원소의 농도가 증가할 때 흡착이 더 잘 일어났다. 온도 역시 Pb 와 Cd 의 흡착능에 영향을 미쳤으며 Pb 의 경우 온도가 증가할수록 흡착정도가 높아지는 반면 Cd 의 경우 덜 흡착이 되었다. Cd 는 Pb 에 비하여더 온도에 영향을 받으며 이러한 Cd 와 Pb 의 흡착특성 차이는 Cd 에 비하여 Pb 가 더 hard 한 특성 때문인 것으로 생각된다. 본 연구는 폐산화철을 이용하여 각종 폐수 중금속을 제거하는 공정에 사용될 수 있음을 시사한다. We investigated possible application of waste ferrite in treating Cd and Pb in wastewater. Adsorption of Cd and Pb on Mn-Ferrite are influenced by several controlling factors such as contact time, heavy metal concentrations, pH and temperature . Both Cd and Pb achieved adsorption equilibrium within 5 minutes. Based upon this kinetic data, 24 hours of contact time was allowed for other experiment. The adsoprtion of Cd and Pb was high at high pH and high ion concentrations. The reaction was also affected by temperature. Adsorption isotherms fits well with the Freundlich isotherm equation. pH is the main controlling fator in Cd, Pb adsoption on the Mn-ferrite. Cd showed S type adsorption curve while Pb showed sorption edges, depending on the Pb concentrations.

활성탄과 제올라이트 이용한 건식/습식 흡착에 의한 황화수소와 암모니아 흡착 성능 비교

장재경 ( Jae Kyung Jang ),문종필 ( Jong-pil Moon ),황정수 ( Jeongsu Hwang ),윤성욱 ( Sung-wook Yun ) 한국농업기계학회 2022 한국농업기계학회 학술발표논문집 Vol.27 No.2

본 연구는 가축분뇨 바이오가스 생산 과정에서 발생하는 이산화탄소를 원예시설에 이용하기 위해 건식/습식 흡착 방식을 이용하여 황화수소와 암모니아 흡착 성능을 알아보기 위한 것이다. 흡착제로 입상 활성탄과 zeolite를 이용하여 유입, 유출되는 가스 성분을 측정하였다. 흡착제 충진층은 직경 5cm, 높이 30cm (또는 직경 4cm, 높이 60cm) 원통형으로 상부에 별도 공간을 두어 살수 노즐을 장착하였다. 혼합가스는 흡착제 충진층 하부 1cm 위로 유입되어 상향류하여 상부에서 유출되도록 하였다. 혼합가스는 바이오가스를 모사하여 100ppm H2S, 30% CO2, CH4 을 밸런스 가스로 전문 가스회사에 의뢰하여 조제하였다. 이산화탄소, 황화수소, 암모니아 등 동시 분석이 가능한 바이오테크 5000(영국) 계측기를 이용하여 측정하였다. 혼합가스 유입속도는 400~450ml/min으로 하였으며, 흡착층을 거쳐 유출되는 농도를 측정하여 처리 효과를 비교하였다. 반응기 유입되기 전, 모사 가스 농도를 측정한 결과, 메탄 68.4%, 이산화탄소 30%, 황화수소 113ppm, 암모니아 85ppm으로 조제 의뢰한 농도와 유사한 것을 확인 후 실험하였다. 3mm 볼타입 제올라이트를 충진하여 건식/습식 흡착 처리한 결과를 앞서 실험한 활성탄 습식 흡착 성능과 비교하였다. 활성탄 습식 흡착실험에서는 황화수소는 113ppm에서 1ppm으로 99.1%가 제거되었고, 암모니아도 109ppm에서 0ppm으로 100% 제거되는 것이 확인되었는데, 제올라이트를 이용한 경우, 건식 흡착처리에서 황화수소는 70.4%, 습식에서는 19.9% 제거되었다. 암모니아도 건식은 57.6%, 습식은 오히려 조금 증가하는 것으로 나타났다. 이 결과, 활성탄을 흡착제로 이용한 것이 제올라이트를 이용하였을 때보다 황화수소와 암모니아 흡착 성능 모두 더 높은 것으로 나타났다. 또한 흡착제 충진층 길이를 2배로 증가시켜 활성탄 충진하여 건식/습식 흡착 성능을 측정한 결과, 황화수소는 건식/습식 모두 100% 감소하였으며, 암모니아도 건식 흡착 방법에서는 99.4%, 습식은 100% 처리되는 것이 확인되었다. 그러나 이산화탄소 농도가 건식 흡착과정에서 50%나 감소하는 것으로 나타나 1.1% 감소하는 습식 흡착법으로 처리하는 것이 효율적인 것으로 판단되었다.

다공성 흡착제에서의 탄화수소, 이산화탄소 및 그 혼합기체의 흡착분리

정상철 ( Sang-chul Jung ),전미진 ( Mi-jin Jeon ),권기욱 ( Ki-wook Kwon ),전용우 ( Yong-woo Jeon ) 한국폐기물자원순환학회(구 한국폐기물학회) 2021 한국폐기물자원순환학회 춘계학술발표논문집 Vol.2021 No.-

근래 기후변화에 대한 국제적 이슈에 대응하기 위한 노력으로 화석에너지와 같은 전통적인 에너지원을 대체할 수 있는 친환경적인 재생에너지원에 대한 관심이 높아지고 있으며, 이에 따른 응용 연구가 활발히 진행되고 있다. 흡착을 이용한 분리기술은 바이오가스의 고질화, 천연가스의 정제 그리고 대기오염물질의 제거와 같은 많은 응용분야에 적용되고 있다. 단일 성분계의 흡착 평형은 실험을 통하여 쉽게 측정이 가능하며 기존의 등온 흡착식을 이용하여 간단하게 나타낼 수 있지만, 혼합기체의 경우 흡착질의 특성과 흡착제와의 상호작용에 따라 흡착량이 결정되기 때문에 이를 계산하기에는 많은 어려움이 따른다. 혼합기체의 흡착평형은 이상기체 모델인 Ideal Adsorption Solution Theory(IAST)를 이용하여 예측이 가능하며, 이미 많은 연구자들에 사용되고 있다. 하지만, IAST는 이상성에 기초한 모델이기 때문에 실제 실험데이터와 큰 오차를 보여 보다 정확한 계산을 위해 비이상성을 고려한 활동도(activity) 계수를 적용한 Real Adsorption Solution Theory(RAST) 이론이 사용되고 있다. 본 연구에서는 혼합가스의 등온흡착 평형을 계산하기 위해 일반적으로 사용되고 있는 흡착방정식을 이용하여 순수 성분의 흡착곡선을 계산하고 RAST 모델에 적용하여 혼합기체의 흡착평형을 계산하였다. 활동도 계수를 결정하기 위해 NRTL 모델과 UNIQUAC 모델을 사용하여 흡착 평형을 예측하고 실험데이터와 비교를 통해 기체의 흡착분리를 고찰하였다.

흡착제의 흡착특성 규명을 위한 흡착모델의 적용성 평가(1)

나춘기(Choon Ki Na),한무영(Moo Young Han),박현주(Hyun Ju Park) 大韓環境工學會 2011 대한환경공학회지 Vol.33 No.8

본 연구는 흡착제의 흡착특성을 이해하는데 이용되는 각종 흡착모델의 적용성을 평가하는데 목적이 있다. 이를 위해상용의 음이온교환수지(PA-308)를 이용하여 NO₃-에 대한 흡착특성을 회분식 실험을 통해 조사하였다. 흡착등온과 흡착속도실험결과는 일반적으로 널리 이용되고 있는 다양한 흡착등온식과 반응속도식을 통해 모델화하였다. 흡착평형실험은 흡착등온식을 적용하는데 있어 실험조건이 미치는 영향을 확인하기 위해 흡착제의 투여량을 일정한 값으로 고정하고 흡착질의 농도변화에 따른 조건과 흡착질의 농도를 일정한 값으로 고정하고 흡착제의 투여량 변화에 따른 조건으로 나누어 수행하였다. 흡착질의 농도를 변화시키는 조건에서의 흡착평형은 Langmuir와 Freundlich 흡착등온식을 결합한 형태의 Sips 흡착등온식과 Redlich-Perterson 흡착등온식에 의해 수식화가 가능하였다. 한편, 흡착제의 무게를 변화시키는 조건에서의 흡착평형은 단층흡착, 균일표면을 가정하는 Langmuir 흡착등온식과 잘 일치하는 경향을 보였다. 이상의 결과는 NO₃-에 대한 음이온교환수지의 흡착 메커니즘이 흡착실험 조건에 의해 달라질 수 있음을 시사한다. The objectives of this study were to evaluate the applicability of adsorption models for adsorption properties of adsorbents. For this study, adsorption experiment of NO₃-ion using anion exchange resin has been investigated under adsorption equilibrium and kinetic in bach process. Adsorption equilibrium experiment were carried out that two conditions is change of adsorbate concentration and change of adsorbent weight. Experiment results have been analyzed by adsorption isotherm models, energy models and kinetic models. Under the condition of change of adsorbate concentration was best described by Sips and Redlich-Perterson isotherm models. However case of change of adsorbent weight was described by Langmuir isotherm models. It seems reasonable to assume that isotherm model was dominated by multiple mechanism according to experiment condition.

발효폐기물로부터 제조된 섬유형 생체흡착제의 흡착 가능성 평가

김남규,박문식,서지혜,이선경,박동희 한국폐기물자원순환학회(구 한국폐기물학회) 2014 한국폐기물자원순환학회 추계학술발표논문집 Vol.2014 No.-

현대문명은 많은 의약품 및 식료품을 발효공정을 통해 생산하고 있다. 이 과정에서 다량의 발효균체 폐기물이 발생되는데 이는 매립, 소각, 해양투기와 같은 다양한 방법들로 처리되고 있다. 그러나 처리방법 중 가장 큰 비중을 차지하던 해양투기가 런던협약으로 인해 전 세계적으로 금지됨으로 우리나라뿐만 아니라 전 세계적으로 발효균체 폐기물 처리에 대한 새로운 해결방안이 도출해야 하는 상황에 직면하였다. 발효 폐기물 처리에 효과적인 방법으로 최근 대두되고 있는 것이 발생한 폐기물들을 흡착소재로 사용하여 적용하는 생체흡착 기술이다. 생체흡착 기술은 일반적으로 버려지는 죽은 생물들이나 자연에서 발생하는 부산물들을 그대로 이용하여 폐기물 처리비가 들지 않는 경제적인 장점이 있다. 그러나 지금까지의 생체흡착연구는 대부분 특정 금속에 결합력이 우수한 천연바이오매스를 선발하는데 그쳤다. 본 연구에서는 그보다 더 나아가 흡착 가능성을 보인 천연바이오매스의 적절한 개질을 통해 상용화 되어 있는 이온교환수지 보다 더 뛰어난 흡착제를 제조하였다. 그리고 이렇게 만들어진 흡착제를 특정 금속이 아닌 다양한 산업에서 발생되는 중금속, 희귀금속 및 비철금속 등에 대한 각각의 흡착 성능을 보았으며, 현장 적용을 위한 온도 및 다른 이온들의 저해 현상 등을 조사하였다. 본 연구는 기존 연구에서 루테늄 회수에 효과적인 성능을 보였던 발효 폐기물(C.glutamicum)을 polyethylenimine(PEI)로 개질을 통해 만든 흡착제를 이용하였다. 이 흡착제는 기존 이온 교환 수지보다 10배 이상의 고성능을 가진 것으로 조사 되었다. 실험 대상은 Cd(II), Cr(VI), As(V), Mn(VII), ClO₄^-, PO₄^2- 등 환경에 피해를 주는 물질들과 Au(I)와 같은 경제적 가치가 높아 회수해야 하는 회수해야 하는 희귀금속에 대한 흡착성능을 다각적으로 평가하였다. Cd(II)과 같은 양이온 중금속은 흡착제 특성상 흡착성능이 좋지 않은 것으로 조사되었으며 Cr(VI), Mn(VII)은 흡착 기작이 단순 흡착 기작뿐만 아니라 산화-환원과 같은 복합 기작 제거 형태를 보여주었다. As(V), ClO₄^-, PO₄^2- 는 기존 흡착제의 성능과 비교하였을 때 매우 좋은 효능을 가지는 것을 보여주었다. 한, 대부분의 이온들이 sulfate 및 chloride에 저해를 받았으며, 온도의 효과는 미미한 것으로 조사되었다. 회수 대상인 Au(I) 경우 q_max 값은 103.18 mg/g (Langmuir model)으로 실험되었으며 다른 흡착제보다 우수한 성능을 보임을 확인하였다.

발효폐기물로부터 제조된 섬유형 생체흡착제의 흡착 가능성 평가

김남규,박문식,서지혜,이선경,박동희 한국폐기물자원순환학회 2014 한국폐기물자원순환학회 학술대회 Vol.2014 No.11

현대문명은 많은 의약품 및 식료품을 발효공정을 통해 생산하고 있다. 이 과정에서 다량의 발효균체 폐기물이 발생되는데 이는 매립, 소각, 해양투기와 같은 다양한 방법들로 처리되고 있다. 그러나 처리방법 중 가장 큰 비중을 차지하던 해양투기가 런던협약으로 인해 전 세계적으로 금지됨으로 우리나라뿐만 아니라 전 세계적으로 발효균체 폐기물 처리에 대한 새로운 해결방안이 도출해야 하는 상황에 직면하였다. 발효 폐기물 처리에 효과적인 방법으로 최근 대두되고 있는 것이 발생한 폐기물들을 흡착소재로 사용하여 적용하는 생체흡착 기술이다. 생체흡착 기술은 일반적으로 버려지는 죽은 생물들이나 자연에서 발생하는 부산물들을 그대로 이용하여 폐기물 처리비가 들지 않는 경제적인 장점이 있다. 그러나 지금까지의 생체흡착연구는 대부분 특정 금속에 결합력이 우수한 천연바이오매스를 선발하는데 그쳤다. 본 연구에서는 그보다 더 나아가 흡착 가능성을 보인 천연바이오매스의 적절한 개질을 통해 상용화 되어 있는 이온교환수지 보다 더 뛰어난 흡착제를 제조하였다. 그리고 이렇게 만들어진 흡착제를 특정 금속이 아닌 다양한 산업에서 발생되는 중금속, 희귀금속 및 비철금속 등에 대한 각각의 흡착 성능을 보았으며, 현장 적용을 위한 온도 및 다른 이온들의 저해 현상 등을 조사하였다. 본 연구는 기존 연구에서 루테늄 회수에 효과적인 성능을 보였던 발효 폐기물(C.glutamicum)을 polyethylenimine(PEI)로 개질을 통해 만든 흡착제를 이용하였다. 이 흡착제는 기존 이온 교환 수지보다 10배 이상의 고성능을 가진 것으로 조사 되었다. 실험 대상은 Cd(II), Cr(VI), As(V), Mn(VII), ClO4-, PO42- 등 환경에 피해를 주는 물질들과 Au(I)와 같은 경제적 가치가 높아 회수해야 하는 회수해야 하는 희귀금속에 대한 흡착성능을 다각적으로 평가하였다. Cd(II)과 같은 양이온 중금속은 흡착제 특성상 흡착성능이 좋지 않은 것으로 조사되었으며 Cr(VI), Mn(VII)은 흡착 기작이 단순 흡착 기작뿐만 아니라 산화-환원과 같은 복합 기작 제거 형태를 보여주었다. As(V), ClO4-, PO42- 는 기존 흡착제의 성능과 비교하였을 때 매우 좋은 효능을 가지는 것을 보여주었다. 한, 대부분의 이온들이 sulfate 및 chloride에 저해를 받았으며, 온도의 효과는 미미한 것으로 조사되었다. 회수대상인 Au(I) 경우 qmax 값은 103.18 mg/g (Langmuir model)으로 실험되었으며 다른 흡착제보다 우수한 성능을 보임을 확인하였다.

생물흡착제 감태를 이용한 중금속 흡착효과

리앙징,임병란,이수구 한국폐기물자원순환학회 2015 한국폐기물자원순환학회 학술대회 Vol.2015 No.11

최근 산업의 발달로 산업폐수가 다량으로 발생됨과 더불어 방류수내 유독성 중금속으로 인해 수생태계에 악영향을 미치고 있으며 또한 인체 내에 축적되는 성질을 가지고 있다. 이러한 중금속 제거에 관한 연구가 활발히 진행되고 있으나 효과적인 처리에는 한계점을 나타내고 있다. 지금까지 가장 널리 사용되고 있는 방법으로는 화학첨전법, 이온교환법 등이 이용되고 있으나 완전한 중금속 제거가 어렵고 많은 약품이 필요하며 고독성의 슬러지가 발생하는 단점이 있다. 생물흡착제로서 미세 해양 조류, 미생물 및 효모 등을 이용한 중금속 흡착연구가 진행되어 왔는데, 이중에서도 조류를 이용한 방법이 가장 경제적이고 효율적인 것으로 알려져 있다. 본 연구에서는 해양에 널리 분포성장하고 있는 조류 중 감태를 이용하여 중금속 흡착실험을 수행하였는데, 이러한 조류 감태는 최근 기후변화 및 부영양화 현상으로 인하여 2007년부터 여름철에 한국과 중국 연해인 황해에서 대량 번식하여 2014년에도 감태 최대 분포면적이 50,000 km²에 이르는 것으로 보고되고 있다. 현재 감태는 식용을 제외하고 일부 가축 사료로도 활용되지만 대부분 폐기물로 처리되고 있는 실정이다. 따라서 본 연구에서는 감태(Enteromorpha prolifera)를 이용한 중금속 흡착능을 평가하여 대부분 폐기물로 처리되고 있는 감태의 활용방안을 모색하고자 하였다. 비활성 감태의 물리화학적 특성 파악 및 금속이온 공존상태에서의 흡착능을 검토하기 위해서 감태를 건조한 후 분말로 만들어 batch test를 하였으며, Pb2+, Cu2+, Zn2+, Cd2+ 등 4종의 중금속을 대상으로 흡착 실험을 수행하여 적정 투입량, pH, 온도 및 반응시간변화에 따른 최적 조건을 도출하고자 하였다. 또한 해조류 중 다시마 등과의 흡착능을 비교해 보았다. 흡착실험결과, pH는 1~11변화에 따른 흡착능을 비교해 본 결과, pH 5에서 가장 높은 흡착효율을 나타내었으며, 온도는 10~30℃ 범위내에서 실험해 본 결과, 최적 흡착 조건은 20℃로 나타났다. 또한 생물흡착제의 종류에 따라 금속의 흡착율 뿐만 아니라 금속의 선택적인 흡착까지도 명확하게 다른 것으로 나타났다. 중금속 종류별 흡착능력은 Pb2+>Cu2+>Cd2+>Zn2+순이었으며, 감태는 Pb2+, Cu2+이온에 대한 흡착율이 최대 95% 및 82%로서 높은 제거효율을 보였으며, 다시마는 각각 92%, 77%의 흡착율을 나타내었다. Zn2+과 Cd2+이 함유되어 있는 폐수에 대해서는 다시마가 감태보다 오히려 흡착능 효율이 더 좋은 것을 알 수 있었다. 이상의 결과로부터 생물흡착제 감태의 중금속 흡착 제거 효과가 우수한 것을 확인할 수 있었으며, 조류의 활용과 더불어 생물흡착제로서 중금속 흡착제거에 활용될 수 있을 것으로 판단된다

흡착식 담수화 공정의 성능에 실리카겔 흡착제의 물리적 특성이 미치는 영향에 대한 고찰

김성일(Sungeyl Kim),우성용(Seong-Yong Woo),이호생(Ho-Saeng Lee),지호(Ho Ji),김영득(Young-Deuk Kim) 대한기계학회 2019 大韓機械學會論文集B Vol.43 No.10

본 연구에서는 실리카겔 기반 상용 흡착제(A++, RD2560, NS10)의 물리적 특성이 AD 시스템의 성능에 미치는 영향을 분석하였다. 이를 위해, 질소와 수증기에 대한 흡착제의 흡착등온선 측정을 통해 흡착제의 물리적 특성과 증기에 대한 흡착제의 흡착 성능을 각각 분석 및 비교하였다. 그리고 흡착질인 수증기에 대한 흡착제의 흡착등온선을 기반으로 수정된 흡착등온선 모델과 AD 시스템의 성능에 흡착제의 물리적 특성이 미치는 영향을 평가하기 위해 수학 및 수치적 해석 모델을 개발하였다. 수치해석 모델의 타당성은 실험 결과와 비교를 통해 검증하였다. AD 시스템의 성능은 주요 작동변수인 온수, 냉수, 그리고 사이클 시간에 대하여 평가하였으며, 이때 사용한 성능지수는 흡착제의 단위 톤당 1일 담수생산량 (SDWP), 흡착제의 단위 톤당 냉방용량(SCC) 그리고 성능비(PR)이다. 본 연구에서 고려한 작동 조건하에서 A++를 적용한 AD 시스템의 최대 SDWP는 약 7.68이었으며, 이는 RD2560(약 7.29)과 NS10(약 6.42)에 비해 각각 5%, 20% 높았다. In this study, the effect of the physical properties of adsorbents (A++, RD2560, NS10) on the performance of an adsorption desalination (AD) system was investigated. The physical properties of the adsorbents and adsorption characteristics of the adsorbents on water vapor were analyzed and compared with adsorption isotherms of nitrogen and water vapor on the adsorbents, respectively. A modified empirical isotherm model was developed based on adsorption isotherms of water vapor on the adsorbent. Mathematical and numerical models were then developed to evaluate the performance of the AD system for different adsorbents, and were validated by comparison with experimental results. The AD performance was evaluated for different types of adsorbents over a wide range of operating conditions such as cycle time, hot- and chilled-water temperatures. The performance was assessed in terms of specific daily water production (SDWP), specific cooling capacity, and performance ratio. Under the given operating conditions, the maximum SDWP of the AD system using A++ was approximately 7.68, which is 5 % and 20 % higher, respectively, than that of RD2560 (approximately 7.29) and NS10 (approximately 6.42).

Bacillus sp. SK3l의 생물흡착제 흡착특성 및 생산

서현호,김형갑 한국지하수토양환경학회 1999 지하수토양환경 Vol.4 No.2

흡착제 생산균주를 선별하기 위하여 토양시료에서 분리한 홉착제 생산균주중 가장 뛰어난 흡착물질을 생산하는 균주, SK3l을 선별하였으며 분리균주 SK3l은 Bacilus속으로 동정되었다. Bacillus sp. SK3l에 의하여 생산된 흡착물질(생물흡착제 SK3l)은 ethanol 침전과 cetylpyridinium(CPC)침전을 통하여 정제하여 아연과 납 이온에 대한 흡착특성을 조사하였다. 생물흡착제 SK3l의 아연과 납 이온의 흡착량은 각각 52 mg/g과 112 mg/g이었다. Bacillus sp. SK3l 균주가 흡착제를 생산하기위한 flask수준에서의 배양조건들이 조사되었다. 흡착제 생산을 위한 최적 pH와 최적온도는 각각 7.5와 $30^{\circ}C$로 나타났다. 흡착제 생산시 주요한 탄소원과 질소원은 glucose와 ammonium nitrate이었다. 최적화된 배지에서의 흡착제 생산은 기초배지에서 보다 약 3배 증가하였다. Jar fermentor배양에서 배양 60시간에서 가장 많은 흡착제를 생산하였으며, 흡착제의 생산량은 9.2 g/$\ell$이었다. A strain (designated SK3l) which produces an excellent adsorption substance was isolated from soil samples and identified as Bacillus specied. The major adsorption substance (biosorbent SK3l) produced by Bacillus sp. SK31 was purified by ethanol precipitation and cetylpyridinium (CPC) precipitation. The adsorption charactics of zinc and lead ions on bioadsorbent SK3l were investigated. The equilibrium isotherms showed that bioadsorbent SK3l took up zinc and lead from aqueous solutions to the extent of about 52 mg/g and 112 mg/g. respectively. The culture conditions at the flask level of Bacillus sp. SK3l were investigated for the production of polysaccharide bioadsorbent, SK3l. The optimum pH and temperature for sorbent production were 7.5 and $30^{\circ}C$, respectively. The important carbon and nitrogen sources for sorbent formation were glucose and ammonium nitrate, respectively. In the optimized medium, sorbent production was improved three folds in comparison with the basal medium. In the jar fermenter, the highest sorbent production was obtained at 60 h cu1tivation time and the amount of biosorbent SK3l at that time was 9.2 g/$m\ell$.