침철석과 자외선 LED를 이용한 아비산염의 광촉매 산화

전지훈(Ji-Hun Jeon),김성희(Seong-Hee Kim),이상우(Sang-Woo Lee),김순오(Soon-Oh Kim) 大韓環境工學會 2017 대한환경공학회지 Vol.39 No.1

비소는 다양한 유해물질들 중 독성이 가장 크다고 알려져 있으며, 자연발생 또는 인간의 활동으로부터 비소오염이 야기될 수 있다. 지하수 내 비소는 환원 환경에서 아비산염, 산화 환경에서 비산염 형태로 존재한다. 아비산염은 비산염보다 독성이 강하고 이동성이 더 크기 때문에 아비산염을 비산염으로 산화시켜 독성을 저감시키기 위한 연구가 많은 관심을 받고 있다. 본 연구에서는 비소로 오염된 지하수로부터 독성이 높은 아비산염을 독성이 낮은 비산염으로 산화시키기 위하여 자외선램프 및 자외선 LED 광원과 침철석 촉매를 이용한 광촉매 산화 공정에 대하여 연구하였다. 광산화 실험에서 광촉매로 사용된 침철석의 투여량이 0.05 g/L일 때 가장 높은 광산화 효율을 나타났다. 또한 광원의 파장별 겉보기 광산화 효율을 비교한 결과, 자외선램프가 자외선 LED에 비하여 아비산염의 산화 효율이 더 높은 것으로 나타났다. 하지만, 자외선 방사량을 기준으로 보정하면, 자외선 LED가 자외선램프보다 광산화 효율이 더 높은 것으로 평가되었다. 본 연구를 통해 침철석 광물이 존재하는 지하수 환경에서 외부로부터 다른 광촉매를 투여하지 않고 친환경적인 광산화 공정을 이용하여 비소의 독성 저감이 가능하다는 것을 알 수 있었다. 또한, 공정 또한 자외선 LED가 자외선램프의 단점을 보완할 수 있는 대체 광원으로 광산화 공정에 활용 가능하다는 것을 확인하였다. Arsenic (As) has been considered as the most toxic one among various hazardous materials and As contamination can be caused naturally and anthropogenically. Major forms of arsenic in groundwater are arsenite [(As(III)] and/or arsenate [(As(V)], depending on redox condition: arsenite and arsenate are predominant in reduced and oxidized environments, respectively. Because arsenite is much more toxic and mobile than arsenate, there have been a number of studies on the reduction of its toxicity through oxidation of As(III) to As(V). This study was initiated to develop photocatalytic oxidation process for treatment of groundwater contaminated with arsenite. The performance of two types of light sources (UV lamp and UV LED) was compared and the feasibility of goethite as a photocatalyst was evaluated. The highest removal efficiency of the process was achieved at a goethite dose of 0.05 g/L. Based on the comparison of oxidation efficiencies of arsenite between two light sources, the apparent performance of UV LED was inferior to that of UV lamp. However, when the results were appraised on the basis of their emitting UV irradiation, the higher performance was achieved by UV LED than by UV lamp. This study demonstrates that environmentally friendly process of goethite-catalytic photo-oxidation without any addition of foreign catalyst is feasible for the reduction of arsenite in groundwater containing naturally-occurring goethite. In addition, this study confirms that UV LED can be used in the photooxidation of arsenite as an alternative light source of UV lamp to remedy the drawbacks of UV lamp, such as long stabilization time, high electrical power consumption, short lifespan, and high heat output requiring large cooling facilities.

자외선 LED를 이용한 자유 시안의 광촉매 산화

김성희(Seong Hee Kim),설정우(Woo Jeong Seol),이우춘(Woo Chun Lee),이상우(Sang Woo Lee),김순오(Soon Oh Kim) 大韓環境工學會 2015 대한환경공학회지 Vol.37 No.1

본 연구는 기존의 광촉매 산화 기술에서 주로 사용된 자외선램프의 단점을 보완할 수 있는 대체 광원인 자외선 LED를 사용하여 자유 시안을 폐수로부터 제거하는 공정을 평가하고자 수행되었다. 특히 광촉매 산화 공정의 다양한 영향 인자들에 대해 살펴보았다. 연구 결과, 자외선 LED는 기존의 광원인 자외선램프를 대체할 수 있는 적용성을 확인할 수 있었다. 뿐만아니라 LED 개수를 증가할수록 광촉매 산화 반응의 효율은 증가하였으나, 공정의 경제성과 효율성을 동시에 만족시키기 위해서는 최적의 LED의 개수를 선정할 필요가 있다는 것을 확인하였다. 광촉매로 이용된 아나타제(anatase), 루틸(rutile), Degussa P25 등 세 종류의 TiO₂ 중 Degussa P25가 가장 높은 성능을 보였으며, 아나타제(anatase)와 루틸(rutile)을 특별한 전처리 과정없이 단순하게 혼합하였을 때는 Degussa P25 만큼의 공정의 효율은 얻지 못했다. 또한 TiO₂의 입자 크기가 작을수록 광촉매산화 반응이 더욱 활발하게 이루어졌다. 그리고 광촉매 산화 반응에 있어 주로 전자 수용체 역할을 수행하는 산소를 주입함으로써 공정의 효율이 증진되는 효과를 얻을 수 있었다. This study was initiated to remove free cyanide from wastewater using the process of photocatalytic oxidation. UV lamp has been extensively used as a light source in conventional photocatalytic oxidation, but numerous drawbacks of UV lamp have been raised so far. Thus, this study focused on evaluating the applicability of UV LED as an alternative light source to overcome the drawbacks of UV lamp. Furthermore, the effects of diverse operational parameters on the performance of process were investigated. The results demonstrated the applicability of UV LED as a substitute of UV lamp. Also, the results show that the performance of process was improved by the increase in the number of UV LEDs used. To acquire economic feasibility as well as high efficacy, however, it is required to determine the optimum number of UV LED prior to practical implementation of the process. Among the three types of photocatalysts (anatase, rutile, and Degussa P25) tested, the Degussa P25 showed the greatest performance, and it was proven that the process was not improved as much as the Degussa P25 through simple mixing of anatase and rutile without any pretreatment. In addition, the removal efficiency of free cyanide appeared to be increased with the decrease in the particle size of TiO₂ photocatalyst. Besides, the process was enhanced with injection of oxygen which is considered as a major electron acceptor in the photocatalytic oxidation.

UV 램프에 의한 미생물 살균 능력 비교

최용기(Yong-Ki Choi),박대원(Dae-Won Park),정광석(Kwang-Seok Jung),조향은(Hyang-Eun Cho),길경석(Gyung-Suk Kil) 한국마린엔지니어링학회 2010 한국마린엔지니어링학회 학술대회 논문집 Vol.2010 No.4

In this paper, we described the disinfection performance by Ultra-Violet (UV) lamp for a Bacteria (aerobes, E.coli, coliform) as the basic study for the development of a low-energy consumption ballast water treatment system. The experiment was carried out in a chamber which can flow sea water of 10 [㎥/h], and the disinfection performances between a 2-2[㎾] medium pressure UV lamp and a 9-10 [W] low pressure one were compared. The result showed no difference between them as over 98[%] in the disinfection rate.

UV Lamp에 따른 해수 살균능력 비교

최용기(Yong-Ki Choi),정광석(Kwang-Seok Jung),박대원(Dae-Won Park),길경석(Gyung-Suk Kil) 한국마린엔지니어링학회 2010 한국마린엔지니어링학회 학술대회 논문집 Vol.2010 No.10

We described the disinfection performance by Ultra-Violet(UV) lamp for a Bacteria(aerobes, E. coli and coliform) and Plankton(phyto- and zoo-) as the basic study for the development of a low-power consumption ballast water treatment system. The experiment was carried out in a chamber which can flow sea water of 10 [㎥/h], and the disinfection performances between a medium pressure(2-2 [㎾]) and low pressure UV lamp(9-10 [W), 22-10 [W] and 75-10 [W]) were compared. The experiment results showed that the power consumption of the low pressure UV lamp was one-tenth of the medium pressure one, but the disinfection efficacy was over 94.6 % for bacteria and 94.8 % for plankton.

사여과수에 존재하는 우점세균의 중압 자외선 램프 소독능

안승구(Seoung Koo Ahn),양윤용(Yoon Yong Yang) 大韓環境工學會 2010 대한환경공학회지 Vol.32 No.12

상수공급계 모래여과수에 존재하는 종속영양 호기성 세균을 NA 및 TSBA 고체배지로 분리하고 군체의 형태 및 색체로 구분 정량하여 우점종 8종을 선정, 정제하고 Sherlock System으로 동정하였다. 이들 각 종류의 세균에 대하여 액체배양한 후 세정하여 10(6)~10(7) cells/mL 증류수 현탁액을 조제하여 CBD 중압 자외선 램프로 0, 5, 16, 40, 60 mJ/cm2 조사량으로 조사한 후 희석, 평판배지에 접종 배양하여 생존 세균농도를 정량하여 불활성화율을 평가하였다. Gram 양성균으로 Bacillus subtillis, Bacillus megaterium, Rhodococcus erythropolis, Microbacterium laevaniformans 등이 Gram 음성균으로 Pseudomonas pseudoflava, Pseudomonas vesicularis, Alcaligenes paradoxus, Zooglea ramigera 등이 동정되었다. 분리된 세균종들은 중압 자외선 조사에 높은 저항성을 나타내었으며, 표준균주보다 강하였다. 또한 Gram 양성세균이 Gram 음성세균에 비해 월등히 강한 내성을 나타내었다. 중압 자외선 램프를 상수처리장의 소독목적으로 도입할 경우 60~100 mJ/cm2의 조사량으로 높여 조사하여야 할 것으로 판단된다. Isolated the heterotrophic aerobic bacteria in sandfiltered water on NA and TSBA solid medium, selected 8 dominant species and identified by Sherlock System. Each samples are irradiated 0, 5, 16, 40 and 60 mJ/cm2 using on CBD (Collimated Beam Device) Medium Pressure UV lamp after these identified bacterium did liquid culture how to make 10(6)~10(7) cells/mL suspended in dilution water. Then cultured bacteria are estimated inactivation rate on plate media. Identified Gram positive group are Bacillus Subtilus, Bacillus megaterium, Rhodococcus erythropolis and Microbacterium laevaniformans; Gram negative group are Pseudomonas vesicularis, Pseudomonas pseudoflava, Alcaligenes paradoxus and Zooglea ramigera. These isolation of bacterium are more stronger reference strain and high resistance of MP UV irradiation, Besides Gram negative bacterium are more sensitive Gram positive bacterium on MP UV dose. Now we are estimating to 60~100 mJ/cm2 MP UV dose for efficient disinfection in water treatment plant.

UF/UV/O₃/촉매 공정에 의한 축산폐수의 처리특성

나명한 ( Ming-han Luo ),이길용 ( Gil-yong Lee ),정태섭 ( Tae-seop Jeong ) 한국환경기술학회 2010 한국환경기술학회지 Vol.11 No.2

본 연구는 축산폐수처리를 위한 고급산화공정의 적용가능성과 처리효율 및 범위를 실험하여 축산폐수처리에 대한 기초 자료로 제시하고자 한다. 실행시에 폐수 속 부유물질의 존재는 자외선의 광원이 촉매에 효율적으로 조사에 영향을 주기 때문에 SS의 제거과정을 우선 행하였다. UF막의 효과적인 이용으로 SS는 거의 제거되었으며, 그다음 회분식 반응기에 고급산화공정으로 pH와 순환유량을 변화하면서 실험을 행한 결과 산성영역 특히 pH에서 처리 효과가 우수하게 나타났으며, 순환유량이 대체적으로 증가 할수록 제거효율이 높아지는 경향을 보였다. This study was performed to provide basic information for evaluating the efficiency and applicable extent of photo-catalysis for the treatment of swine wastewater. Presence of suspended solids in the wastewater may affect effectively irradiation of ultraviolet light and removal process of the dissolved organics At first, SS was almost removed through effective use of UF membrane. Resultly, application of advanced oxidation process in the batch reactor showed that removal efficiency was more excellent in acidic pH and increased with the circular flow.

UF/UV/오존/촉매 공정을 이용한 축산폐수처리 시스템의 현장적용 가능성에 관한 연구

나명한 ( Ming-han Luo ),이은송 ( Eun-song Lee ),김명희 ( Ming-ji Jin ),정태섭 ( Tae-seop Jeong ) 한국환경기술학회 2011 한국환경기술학회지 Vol.12 No.4

본 연구는 UF막에 의한 여과와 UV/오존/촉매에 의한 고급산화를 결합한 하이브리드공정으로 축산폐수처리의 현장적용 가능성을 살펴보기 위하여 현장실험을 수행하였다. 현장실험결과, CODCr, CODMn, BOD, T-N의 제거율은 대체적으로 순환유량이 높고, 반응시간이 길어질수록 높아지는 경향을 보였다. 본 시스템을 이용한 Pilot plant의 축산폐수처리에서 8주의 운전기간 동안 SS는 평균 99%, CODCr 93%, CODMn 70%, BOD 94% 및 T-N은 80%의 안정된 처리효율을 얻을 수 있었다. This study was carried out for the feasibility of the field application of a combination system with UF membrane filtration and a hybrid process of UV / ozone / catalytic advanced oxidation systems for swine wastewater treatment. Results from field experiments in pilot plant showed that removal efficiencies of CODCr, CODMn, BOD and T-N have a tendency to increase when the flow circulation is higher and the reaction time is longer. During operation period in 8 weeks with this system, the SS removal rate was stable around 99.9%, CODCr 93%, CODMn 70%, BOD5 94% and T-N 80% averagely.

Comparison of Elimination Performance of Pharmaceuticals and Personal Care Products (PPCPs) by 254 nm and 185/254 nm Lamps in UV-AOP process of the Tertiary Sewage Treatment

Jaiyeop Lee,Ilho Kim 한국도시환경학회 2020 한국도시환경학회지 Vol.20 No.3

UV램프 광원 마이크로 광 조형장치의 성능평가

이인환(I. H. Lee),최지순(J. S. Choi),이승표(S. P. Lee),고태조(T. J. Ko) 한국정밀공학회 2006 한국정밀공학회 학술발표대회 논문집 Vol.2006 No.5월

Micro-stereolithography technology is used for fabricating of 3-dimensional micro-structures. In some cases, this technology is more economical and simpler than MEMS and LIGA technologies based on semiconductor process. In this research, the micro-sterolithography apparatus that is more economical and simpler than current micro-stereolithography apparatus was developed. This apparatus uses UV lamp and optical fiber as a light source and light delivery system, respectively.

UV 램프와 광섬유를 이용한 마이크로 광 조형기술의 개발

최지순(J. S. Choi),이인환(I. H. Lee),고태조(T. J. Ko) 한국정밀공학회 2005 한국정밀공학회 학술발표대회 논문집 Vol.2005 No.10월

Recently, many three-dimensional micros-structures were fabricated using micro-stereolithography technology. However, for most conventional micro-stereolithography apparatus, an expensive laser was used as light source and complex optical systems were used. In this research, new type of micro-stereolithography apparatus which has UV lamp as light source and optical fiber as beam delivery system was developed. This apparatus is cheaper and simpler then conventional micro-stereolithography apparatus.