미생물연료전지법을 이용한 중금속의 제거 및 에너지저장을 위한 폴리머 밧데리 사국영 대전대학교대학원응용화학과전기화학전공 (지도교수최찬수) 본 연구에서, 회분식 시스템을 사용하여 MEC와 MFC 결합 시스템을 사용하여 중금속 제거에 관한 것에 대해 연구되었다. 1부는 연속과 회분식 모드에서 MFC와 MEC 결합된 시스템을 통해 ...
국문초록
미생물연료전지법을 이용한 중금속의 제거 및 에너지저장을 위한 폴리머 밧데리 사국영 대전대학교대학원응용화학과전기화학전공 (지도교수최찬수) 본 연구에서, 회분식 시스템을 사용하여 MEC와 MFC 결합 시스템을 사용하여 중금속 제거에 관한 것에 대해 연구되었다. 1부는 연속과 회분식 모드에서 MFC와 MEC 결합된 시스템을 통해 아연 이온, 구리 이온, 니켈 이온과 크롬 이온의 제거 에 집중하였다. 이 부분의 목표는 연속과 회분식 모드에서 MFC-MEC 결합된 시스템을 통해 혼합 중금속 이온 제거의 경제적 실현가능성을 연구하였다. 회분식 모드에서MFC 중에 들어 있는 크롬 이온의 초기 농도가 MEC 중에 들어있는 Ni2+ 과 Zn2+의 제거 효율에 어떤 영향을 미치는지를 관해 조사되었다. Cr(VI) 농도가 증가함에 따라, MEC에대한전압공급이증가하고 Ni2+ 과 Zn2+ 감소율이 증가했다. Cr6+의 환원을 통한, 크롬이온의 제거효율은 96.9%~100% 범위에 있었다. 연속모드에서 제거효율에 대한 HRT의효과가연구되었다. HRT는 제거효율에 거의 영향을 주지 않았지만, Cr6+의 농도는 상당한 변화를 보였으며 다른 3개 이온의 농도는 체류시간에 따라 미미한 변화를 보였다. 2부는 두부분으로 나뉘어져 있고. 제 1 부에서는, PANI 분말은 전기코팅법으로만들었으며, 전해액의 온도와 pH가 전지의 성능에 주는 영향을 입증을 목적으로 한다. Zn-PANI 전지의 방전 특성은 온도와 pH에 따라 크게 달라졌다. 결과적으로 Zn-PANI 전지는 상온에서 양호한 성능을 보여 주었며, 전해질의 pH 값을 4로조절하였을 때가 최적 pH 있었다. 제 2 부에서는, PANI 분말을 화학법으로 조제하였고, 다른 용액에서 PANI 분말의 전기화학적 성능을 연구했다. 0.25 M ZnCl2, 0.5 M NH4Cl, 0.4 M H3BO3 용액을 이용하여 외부저항을 0.1 Ω을 가지고 최대전력밀도는 188.1 mW/cm2 성취하었고, 최대 전류밀도는 306.7 mA/cm2을 얻었다. 또한 0.25 M ZnSO4, 0.5 M (NH4)2SO4, 0.4 M H3BO3 용액을 사용하여 외부저항을 0.1 Ω을 가지고 최대 전력밀도는 330.8 mW/cm2을 얻었고, 최대 전류밀도는 406.7 mA/cm2 을 얻었다. 충전 및 방전 특성의경우, 같은 전류 밀도에서 PANI 전극의 특성용량과 특성에너지 또한 전류 효율은 0.25 M ZnSO4, 0.5 M (NH4)2SO4, and 0.4 M H3BO3용액에서 보다는 0.25 M ZnCl2, 0.5 M NH4Cl, 0.4 M H3BO3 용액에서 더 높다. 주제어 : 미생물연료전지, 미생물전지분해전지, 중금속이온, 연속모드, 제거효율, Zn-polymer 배터리, 전기화학 특성.
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미생물연료전지법을 이용한 중금속의 제거 및 에너지저장을 위한 폴리머 밧데리 사국영 대전대학교대학원응용화학과전기화학전공 (지도교수최찬수) 본 연구에서, 회분식 시스템을 사용하여 MEC와 MFC 결합 시스템을 사용하여 중금속 제거에 관한 것에 대해 연구되었다. 1부는 연속과 회분식 모드에서 MFC와 MEC 결합된 시스템을 통해 아연 이온, 구리 이온, 니켈 이온과 크롬 이온의 제거 에 집중하였다. 이 부분의 목표는 연속과 회분식 모드에서 MFC-MEC 결합된 시스템을 통해 혼합 중금속 이온 제거의 경제적 실현가능성을 연구하였다. 회분식 모드에서MFC 중에 들어 있는 크롬 이온의 초기 농도가 MEC 중에 들어있는 Ni2+ 과 Zn2+의 제거 효율에 어떤 영향을 미치는지를 관해 조사되었다. Cr(VI) 농도가 증가함에 따라, MEC에대한전압공급이증가하고 Ni2+ 과 Zn2+ 감소율이 증가했다. Cr6+의 환원을 통한, 크롬이온의 제거효율은 96.9%~100% 범위에 있었다. 연속모드에서 제거효율에 대한 HRT의효과가연구되었다. HRT는 제거효율에 거의 영향을 주지 않았지만, Cr6+의 농도는 상당한 변화를 보였으며 다른 3개 이온의 농도는 체류시간에 따라 미미한 변화를 보였다. 2부는 두부분으로 나뉘어져 있고. 제 1 부에서는, PANI 분말은 전기코팅법으로만들었으며, 전해액의 온도와 pH가 전지의 성능에 주는 영향을 입증을 목적으로 한다. Zn-PANI 전지의 방전 특성은 온도와 pH에 따라 크게 달라졌다. 결과적으로 Zn-PANI 전지는 상온에서 양호한 성능을 보여 주었며, 전해질의 pH 값을 4로조절하였을 때가 최적 pH 있었다. 제 2 부에서는, PANI 분말을 화학법으로 조제하였고, 다른 용액에서 PANI 분말의 전기화학적 성능을 연구했다. 0.25 M ZnCl2, 0.5 M NH4Cl, 0.4 M H3BO3 용액을 이용하여 외부저항을 0.1 Ω을 가지고 최대전력밀도는 188.1 mW/cm2 성취하었고, 최대 전류밀도는 306.7 mA/cm2을 얻었다. 또한 0.25 M ZnSO4, 0.5 M (NH4)2SO4, 0.4 M H3BO3 용액을 사용하여 외부저항을 0.1 Ω을 가지고 최대 전력밀도는 330.8 mW/cm2을 얻었고, 최대 전류밀도는 406.7 mA/cm2 을 얻었다. 충전 및 방전 특성의경우, 같은 전류 밀도에서 PANI 전극의 특성용량과 특성에너지 또한 전류 효율은 0.25 M ZnSO4, 0.5 M (NH4)2SO4, and 0.4 M H3BO3용액에서 보다는 0.25 M ZnCl2, 0.5 M NH4Cl, 0.4 M H3BO3 용액에서 더 높다. 주제어 : 미생물연료전지, 미생물전지분해전지, 중금속이온, 연속모드, 제거효율, Zn-polymer 배터리, 전기화학 특성.
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