국문요약 Biochar를 이용한 중금속 및 유기오염물질의 흡착처리 울산대학교 대학원 건설환경공학과 서용득 본 연구에서는 총 5가지의 biochar (낙엽 (FL biochar), 커피 (CF biochar), 볏짚 (RS biochar), 옥수수대 (CS biochar), 슬러지 (BS biochar))와 2가지 대조 군으로서 사용될 GAC와 graphite를 사용하여 총 3가지의 화약물질들 (2,4-dinitrotoluene (DNT), (2,4,6-trinitrotoluene (...
국문요약 Biochar를 이용한 중금속 및 유기오염물질의 흡착처리 울산대학교 대학원 건설환경공학과 서용득 본 연구에서는 총 5가지의 biochar (낙엽 (FL biochar), 커피 (CF biochar), 볏짚 (RS biochar), 옥수수대 (CS biochar), 슬러지 (BS biochar))와 2가지 대조 군으로서 사용될 GAC와 graphite를 사용하여 총 3가지의 화약물질들 (2,4-dinitrotoluene (DNT), (2,4,6-trinitrotoluene (TNT), hexahydro-1,3,5-trinitro-1,3,5-triazine (RDX))과 4가지의 중금속들 (카드뮴, 구리, 납, 아연), 그리고 페놀과 9가지 할로겐화 페놀류 (2-chlorophenol (2CP), 4-chlorophenol (4CP), 2,4-dichlorophenol (DCP), 2-bromophenol (2BP), 4-bromophenol (4BP), 2,4-dibromophenol (DBP), 2-fluorophenol (2FP), 4-fluorophenol (4FP), 2,4-difluorophenol (DFP))를 사용하여 흡착제로서의 사용가능성을 평가하였으며, GAC의 대체제로서 사용 가능한지 평가하였다. 연구 결과 화약류의 경우 GAC를 제외한 흡착제로서 가능성이 높은 biochar는 DNT는 CS biochar이며 단위질량당 최대흡착량은 10.76 mg/g이다. TNT는 CS biochar이며 단위질량당 최대흡착량은 5.26 mg/g이다. RDX의 경우에는 BS biochar가 흡착제로서 가능성이 높았으며 단위질량당 최대흡착량은 7.21 mg/g이다. 탄소함량과 CEC의 량이 높은 CS biochar가 전체적으로 흡착량이 높았으며, π-π EDA (electron-donor-acceptor) 흡착기작이 화약류 흡착에 영향을 준다는 것을 확인하였다. 중금속의 경우 카드뮴과 납은 BS biochar가 단위질량당 최대흡착량이 7.78 mg/g, 13.16 mg/g으로 나타났으며, 구리와 아연은 FL biocahr 로 각각 14.66 mg/g, 4.73 mg/g이다. BS biochar와 FL biochar와 같이 탄소함량이 낮고 산소 및 수소함유량이 높은 biochar에서 높은 흡착량을 보였으며 이로 인해 반응기 (functional group)가 중금속 흡착에 영향을 준다는 것을 확인하였다. 할로겐화 페놀의 경우 페놀은 CF biochar 가 17.73 mg/g으로 GAC를 제외한 흡착제로서의 가능성이 높았으며, chlorophenol의 경우 BS biochar와 CS biochar가 높은 흡착량을 보이고 있었으며, 2CP는 BS biochar가 단위질량당 최대흡착량이 21.69 mg/g으로 나타났으며, 4CP의 경우 CS biochar의 흡착량이 10.26 mg/g이다. 그리고 DCP의 경우에는 BS biochar가 29.59 mg/g으로 나왔다. bromophenol의 경우 CS biochar와 BS biochar가 높은 흡착량을 보였으며, 2BP는 CS biochar가 9.69 mg/g, 4BP는 BS biochar가 25.25 mg/g 이며, DBP 역시 BS biochar가 9.57 mg/g이다. Fluorophenol의 경우에는 RS biochar와 BS biochar가 GAC를 제외하고 가장 높았으며, 2FP의 경우에는 BS biochar가 단위질량당 최대흡착량이 13.21 mg/g이다. 4FP의 경우에는 RS biochar가 12.35 mg/g이었으며, DFP의 경우에는 BS biochar가 단위질량당 최대흡착량이 6.34 mg/g이다. 전체적으로 흡착제의 pH effect가 오염물질을 pKa보다 낮은 흡착제가 높은 흡착량을 보임을 확인하였다.
국문요약 Biochar를 이용한 중금속 및 유기오염물질의 흡착처리 울산대학교 대학원 건설환경공학과 서용득 본 연구에서는 총 5가지의 biochar (낙엽 (FL biochar), 커피 (CF biochar), 볏짚 (RS biochar), 옥수수대 (CS biochar), 슬러지 (BS biochar))와 2가지 대조 군으로서 사용될 GAC와 graphite를 사용하여 총 3가지의 화약물질들 (2,4-dinitrotoluene (DNT), (2,4,6-trinitrotoluene (TNT), hexahydro-1,3,5-trinitro-1,3,5-triazine (RDX))과 4가지의 중금속들 (카드뮴, 구리, 납, 아연), 그리고 페놀과 9가지 할로겐화 페놀류 (2-chlorophenol (2CP), 4-chlorophenol (4CP), 2,4-dichlorophenol (DCP), 2-bromophenol (2BP), 4-bromophenol (4BP), 2,4-dibromophenol (DBP), 2-fluorophenol (2FP), 4-fluorophenol (4FP), 2,4-difluorophenol (DFP))를 사용하여 흡착제로서의 사용가능성을 평가하였으며, GAC의 대체제로서 사용 가능한지 평가하였다. 연구 결과 화약류의 경우 GAC를 제외한 흡착제로서 가능성이 높은 biochar는 DNT는 CS biochar이며 단위질량당 최대흡착량은 10.76 mg/g이다. TNT는 CS biochar이며 단위질량당 최대흡착량은 5.26 mg/g이다. RDX의 경우에는 BS biochar가 흡착제로서 가능성이 높았으며 단위질량당 최대흡착량은 7.21 mg/g이다. 탄소함량과 CEC의 량이 높은 CS biochar가 전체적으로 흡착량이 높았으며, π-π EDA (electron-donor-acceptor) 흡착기작이 화약류 흡착에 영향을 준다는 것을 확인하였다. 중금속의 경우 카드뮴과 납은 BS biochar가 단위질량당 최대흡착량이 7.78 mg/g, 13.16 mg/g으로 나타났으며, 구리와 아연은 FL biocahr 로 각각 14.66 mg/g, 4.73 mg/g이다. BS biochar와 FL biochar와 같이 탄소함량이 낮고 산소 및 수소함유량이 높은 biochar에서 높은 흡착량을 보였으며 이로 인해 반응기 (functional group)가 중금속 흡착에 영향을 준다는 것을 확인하였다. 할로겐화 페놀의 경우 페놀은 CF biochar 가 17.73 mg/g으로 GAC를 제외한 흡착제로서의 가능성이 높았으며, chlorophenol의 경우 BS biochar와 CS biochar가 높은 흡착량을 보이고 있었으며, 2CP는 BS biochar가 단위질량당 최대흡착량이 21.69 mg/g으로 나타났으며, 4CP의 경우 CS biochar의 흡착량이 10.26 mg/g이다. 그리고 DCP의 경우에는 BS biochar가 29.59 mg/g으로 나왔다. bromophenol의 경우 CS biochar와 BS biochar가 높은 흡착량을 보였으며, 2BP는 CS biochar가 9.69 mg/g, 4BP는 BS biochar가 25.25 mg/g 이며, DBP 역시 BS biochar가 9.57 mg/g이다. Fluorophenol의 경우에는 RS biochar와 BS biochar가 GAC를 제외하고 가장 높았으며, 2FP의 경우에는 BS biochar가 단위질량당 최대흡착량이 13.21 mg/g이다. 4FP의 경우에는 RS biochar가 12.35 mg/g이었으며, DFP의 경우에는 BS biochar가 단위질량당 최대흡착량이 6.34 mg/g이다. 전체적으로 흡착제의 pH effect가 오염물질을 pKa보다 낮은 흡착제가 높은 흡착량을 보임을 확인하였다.
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