페놀화합물은 화약, 살충제, 페인트 등의 제조에 중요한 화합물이다. 본 연구에서는 미처리 활성탄(VAC) 및 질산으로 표면을 산처리한 활성탄(SAC)을 이용하여, 수용액으로부터 p-니트로페놀의 흡착 제거 특성을 연구하였다. 실험에 사용한 활성탄은 정수용 활성탄(Galgon사의 Filtrasorb-400 및 Norit사의 Row 0.8)이며, 흡착평형 및 회분식 실험을 통하여 고-액간의 물질전달 및 흡착특성을 연구하였다. 고정층, 유동층 및 반유동층 흡착탑 실험은 직경이 20mm, 높이가 500mm인 컬럼에서 수행하였으며, 이 컬럼의 외부에 직경이 60mm인 외관을 설치하여 그 사이에 물을 순환시켜 흡착탑이 일정한 온도로 유지될 수 있도록 하였다. 흡착컬럼의 조건을 조절하여 고정층, 유동층 및 반유동층에서 유체와 입자의 유동 및 활성탄에 의한 p-니트로페놀의 흡착제거 특성을 연구하였다. 또한 회분식 흡착속도 실험에 대한 표면확산 및 세공확산 모델식을 활용하여 농도에 대한 수치해(...
페놀화합물은 화약, 살충제, 페인트 등의 제조에 중요한 화합물이다. 본 연구에서는 미처리 활성탄(VAC) 및 질산으로 표면을 산처리한 활성탄(SAC)을 이용하여, 수용액으로부터 p-니트로페놀의 흡착 제거 특성을 연구하였다. 실험에 사용한 활성탄은 정수용 활성탄(Galgon사의 Filtrasorb-400 및 Norit사의 Row 0.8)이며, 흡착평형 및 회분식 실험을 통하여 고-액간의 물질전달 및 흡착특성을 연구하였다. 고정층, 유동층 및 반유동층 흡착탑 실험은 직경이 20mm, 높이가 500mm인 컬럼에서 수행하였으며, 이 컬럼의 외부에 직경이 60mm인 외관을 설치하여 그 사이에 물을 순환시켜 흡착탑이 일정한 온도로 유지될 수 있도록 하였다. 흡착컬럼의 조건을 조절하여 고정층, 유동층 및 반유동층에서 유체와 입자의 유동 및 활성탄에 의한 p-니트로페놀의 흡착제거 특성을 연구하였다. 또한 회분식 흡착속도 실험에 대한 표면확산 및 세공확산 모델식을 활용하여 농도에 대한 수치해(FDM)를 구하여 실험결과와 비교하였다. 흡착평형 실험에서 얻은 데이터는 Freundlich 등온식을 가장 잘 만족하였으며, 질산으로 표면처리한 활성탄의 흡착용량이 약간 증가하였다. 질산으로 산처리한 활성탄의 비표면적, 평균세공크기, 세공부피등 물리적 특성은 산처리 전의 활성탄과 거의 같았으나, 총 염기성 기능기는 13-24% 감소하였으며, 총 산성 기능기는 Filtrasorv-400은 15배, Row 0.8은 6.5배 증가하였다. 회분식 흡착속도 실험에 대한 수치모사 결과 이론값과 실험값이 잘 일치하였으며, 질산으로 표면처리한 활성탄의 경막 물질전달계수는 미처리 활성탄에 증가하였다. 고정층, 유동층 및 반유동층 흡착탑에서 실시한 p-니트로페놀의 파괴시간은 고정층, 반유동층, 유동층 순서로 감소하였으나, 평형에 도달하는 시간은 역으로 증가하였으며, 질산으로 표면처리한 활성탄의 경우 평형에 도달하는 시간이 짧아졌다.
페놀화합물은 화약, 살충제, 페인트 등의 제조에 중요한 화합물이다. 본 연구에서는 미처리 활성탄(VAC) 및 질산으로 표면을 산처리한 활성탄(SAC)을 이용하여, 수용액으로부터 p-니트로페놀의 흡착 제거 특성을 연구하였다. 실험에 사용한 활성탄은 정수용 활성탄(Galgon사의 Filtrasorb-400 및 Norit사의 Row 0.8)이며, 흡착평형 및 회분식 실험을 통하여 고-액간의 물질전달 및 흡착특성을 연구하였다. 고정층, 유동층 및 반유동층 흡착탑 실험은 직경이 20mm, 높이가 500mm인 컬럼에서 수행하였으며, 이 컬럼의 외부에 직경이 60mm인 외관을 설치하여 그 사이에 물을 순환시켜 흡착탑이 일정한 온도로 유지될 수 있도록 하였다. 흡착컬럼의 조건을 조절하여 고정층, 유동층 및 반유동층에서 유체와 입자의 유동 및 활성탄에 의한 p-니트로페놀의 흡착제거 특성을 연구하였다. 또한 회분식 흡착속도 실험에 대한 표면확산 및 세공확산 모델식을 활용하여 농도에 대한 수치해(FDM)를 구하여 실험결과와 비교하였다. 흡착평형 실험에서 얻은 데이터는 Freundlich 등온식을 가장 잘 만족하였으며, 질산으로 표면처리한 활성탄의 흡착용량이 약간 증가하였다. 질산으로 산처리한 활성탄의 비표면적, 평균세공크기, 세공부피등 물리적 특성은 산처리 전의 활성탄과 거의 같았으나, 총 염기성 기능기는 13-24% 감소하였으며, 총 산성 기능기는 Filtrasorv-400은 15배, Row 0.8은 6.5배 증가하였다. 회분식 흡착속도 실험에 대한 수치모사 결과 이론값과 실험값이 잘 일치하였으며, 질산으로 표면처리한 활성탄의 경막 물질전달계수는 미처리 활성탄에 증가하였다. 고정층, 유동층 및 반유동층 흡착탑에서 실시한 p-니트로페놀의 파괴시간은 고정층, 반유동층, 유동층 순서로 감소하였으나, 평형에 도달하는 시간은 역으로 증가하였으며, 질산으로 표면처리한 활성탄의 경우 평형에 도달하는 시간이 짧아졌다.
Phenolic compounds are widely used as key raw materials in manufacturing explosives, pesticides and paints. In this work, the adsorption characteristics of p-nitrophenol on acid surface treated activated carbon(SAC) and virgin activated carbon(VAC) were investigated. The activated carbons for water ...
Phenolic compounds are widely used as key raw materials in manufacturing explosives, pesticides and paints. In this work, the adsorption characteristics of p-nitrophenol on acid surface treated activated carbon(SAC) and virgin activated carbon(VAC) were investigated. The activated carbons for water treatment(Filtrasob-400 from Calgon Co. and Row 0.8 from Norit Co.) were treated with 5N HNO₃ to increased the degree of surface oxidation. SAC and VAC were used for the adsorption of p-nitrophenol in aqueous solution, and adsorption equilibria and batch adsorption data were obtained. For fixed bed, semi-fluidized and fluidized bed adsorption experiments, a cylindrical column of 20mm in diameter and 500mm in height was used. The bed was kept inside the 60mm diameter column and water was circulated through the annulus of the walls to keep the bed temperature constant. The mode of bed operation, fixed or fluidized, were controlled by the liquid flowrate and retaining grid height. The exit concentration of the p-nitrophenol from the bed, bed expansion and bed pressure drop were measured for the different type and amount of the adsorbents, concentration of the adsorbate, and the flowrate and bed operation mode. And also, the adsorption rate equations based on the surface diffusion model and pore diffusion model were solved numerically(FDM), and compared with the experimental data. The adsorption isotherms of this study were well represented by Freundlich equation and were favorable type with n of greater than 1. SAC give practically the same values with VAC for the physical properties, such as specific surface area, average pore size and pore volume. However, the total acidic groups of the SAC were increased to 1,500% and 650% for Filtrasorb-400 and Row 0.8, respectively, but the total basic groups of the SAC were decreased by 13-24% for both Filtrasorb-400 and Row 0.8. The adsorption rates, calculated from the model, fit the experimental data very well. The film diffusion coefficient for SAC is increased by 15-23% for Filtrasorb-400 and 8-13% for Row 0.8, respectively, by the acid treatment. The shape of the breakthrough curve for fluidized bed is smoother compared to that for fixed bed, consequently, the magnitude of breakthrough time was: fixed bed > semi-fluidized bed > fluidized bed, and the magnitude of equilibrium time was : fluidized bed > semi-fluidized bed > fixed bed.
Phenolic compounds are widely used as key raw materials in manufacturing explosives, pesticides and paints. In this work, the adsorption characteristics of p-nitrophenol on acid surface treated activated carbon(SAC) and virgin activated carbon(VAC) were investigated. The activated carbons for water treatment(Filtrasob-400 from Calgon Co. and Row 0.8 from Norit Co.) were treated with 5N HNO₃ to increased the degree of surface oxidation. SAC and VAC were used for the adsorption of p-nitrophenol in aqueous solution, and adsorption equilibria and batch adsorption data were obtained. For fixed bed, semi-fluidized and fluidized bed adsorption experiments, a cylindrical column of 20mm in diameter and 500mm in height was used. The bed was kept inside the 60mm diameter column and water was circulated through the annulus of the walls to keep the bed temperature constant. The mode of bed operation, fixed or fluidized, were controlled by the liquid flowrate and retaining grid height. The exit concentration of the p-nitrophenol from the bed, bed expansion and bed pressure drop were measured for the different type and amount of the adsorbents, concentration of the adsorbate, and the flowrate and bed operation mode. And also, the adsorption rate equations based on the surface diffusion model and pore diffusion model were solved numerically(FDM), and compared with the experimental data. The adsorption isotherms of this study were well represented by Freundlich equation and were favorable type with n of greater than 1. SAC give practically the same values with VAC for the physical properties, such as specific surface area, average pore size and pore volume. However, the total acidic groups of the SAC were increased to 1,500% and 650% for Filtrasorb-400 and Row 0.8, respectively, but the total basic groups of the SAC were decreased by 13-24% for both Filtrasorb-400 and Row 0.8. The adsorption rates, calculated from the model, fit the experimental data very well. The film diffusion coefficient for SAC is increased by 15-23% for Filtrasorb-400 and 8-13% for Row 0.8, respectively, by the acid treatment. The shape of the breakthrough curve for fluidized bed is smoother compared to that for fixed bed, consequently, the magnitude of breakthrough time was: fixed bed > semi-fluidized bed > fluidized bed, and the magnitude of equilibrium time was : fluidized bed > semi-fluidized bed > fixed bed.
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