[논문]농업부산물(農業副産物)을 이용한 염료리용(染料理用) 저가흡착제(低價吸着劑)의 개발동향

신희덕

doi:10.7844/kirr.2012.21.2.009

초록
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본 총설은 수 처리용으로 이용되는 여러 가지 종류의 농업부산물과 염료를 종합평가한 것이다. 염료로 인한 수질오염은 심각한 환경문제를 유발하고 있으나 적절한 기술과 장치는 물론, 수 처리제가 고가로 공급되어 수질관리에 어려움을 겪고 있다. 그에 따른 대체제로 최근에 농업부산물을 이용한 저가흡착제 개발에 높은 관심을 보이고 있는 가운데, 각종 농업부산물의 흡착기능을 조사하였다. 또한 활성탄을 대체할 만한 저가이면서 환경친화적인 염료폐수처리제 개발과 그 효용성을 연구하여 활성탄과 같은 흡착제의 대체가능성을 평가하였다.

Abstract ▼ AI-Helper

This review evaluates a number of different agricultural waste adsorbents and types of dyes. Certain wastewater containing different dye contaminants causes serious environmental problems. Recently, growing research interest in the production of carbon based has been focused on agricultural by-produ...

This review evaluates a number of different agricultural waste adsorbents and types of dyes. Certain wastewater containing different dye contaminants causes serious environmental problems. Recently, growing research interest in the production of carbon based has been focused on agricultural by-products. Low cost adsorbents derived from agricultural wastes have demonstrated outstanding capabilities for the removal of dyes from waste water. The use of cheap and eco-friendly adsorbents have been studied as an alternative substitution of activated carbon for the removal dyes from wastewater.

주제어

AI 본문요약
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문제 정의

그 중에서 벨과일(Bael fruit)껍질은 액상의 Cr(II)를 제거하는 효용성이 높은 저가흡착제로 이용되었다.¹²⁾ 또한 산성 포름알데히드로 전 처리한 밤껍질이 수용액으로부터Pb²⁺, Cu²⁺, 그리고 Zn²⁺를 제거하기 위한 최적의 온도, 초기양이온농도 그리고 pH에 대해서 연구하였다.¹³⁾그 결과 최대흡착능은 Pb²⁺이온이 8.
본 연구는 전 세계적으로 폐수와 용수에서 염료제거 연구동향을 조사하는 것을 목적으로 하였다. 본 연구는 과거 16년간 SCI저널에 수록된 연구문헌을 기준으로 인용현황을 조사하여 출판물통계분석과 인용분석을 시도하였다.

제안 방법

본 연구에서 인용한 자료는 ISI Web of Science, Philadelphia, USA의 온라인 데이터베이스에 의한 SCI(Science Citation Index)를 인용하였다. 검색에 적용한 검색어는 dye and dyes그리고 adsorption, sorption and biosorption로 하였다.
본 연구는 전 세계적으로 폐수와 용수에서 염료제거 연구동향을 조사하는 것을 목적으로 하였다. 본 연구는 과거 16년간 SCI저널에 수록된 연구문헌을 기준으로 인용현황을 조사하여 출판물통계분석과 인용분석을 시도하였다. 분석항목은 부여된 주제, 분야, 연구소 및 국가에 문헌의 분포상태를 기술하는 통계와 정량분석을 시도하였다.
분석항목은 부여된 주제, 분야, 연구소 및 국가에 문헌의 분포상태를 기술하는 통계와 정량분석을 시도하였다. 이것은 도서관과 정보과학에서 이용된 연구 방법인데, 국별, 연구소, 분야별로 지정토픽 내에서 논문의 분포형태를 계량분석과 통계를 검출하였다. 각 연구토픽의 성과를 평가하는 것은 각 분야별로 저자의 연향과 기여도를 측정하고, 또한 선진연구자에게는 가장 중요한 지구환경문제를 관찰하는데 필요하다.

대상 데이터

본 연구에서 인용한 자료는 ISI Web of Science, Philadelphia, USA의 온라인 데이터베이스에 의한 SCI(Science Citation Index)를 인용하였다. 검색에 적용한 검색어는 dye and dyes그리고 adsorption, sorption and biosorption로 하였다.
이러한 방법을 사용하는 연구대상물질은 올리브, 짚, 자작나무, 버개스, 참억새, 개암 씨, 버찌 씨, 포도 씨, 호두, 아몬드, 참나무, 옥수수 대 및 땅콩깍지가 있다. 아몬드 껍질, 개암 및 버찌씨를 제외한 다른 농업부산물로부터 생산하여 스팀 가스화에 의해 제조한 활성탄은 대체적으로 활성탄의 역할을 하지 못하는 것으로 알려져 있다.
실험에서는 이를 탄화하거나 산 처리를 통해 사용되기도 하였다. 피 흡착제로는 Pb(II), Co(II), Cr(II), Ni(II), Cd(II)염료의 일종인 로다민, 콩고레드, 메틸렌불루, 크리스탈과 바이올렛, 2,4,6-트리클로로페놀이 실험대상이 되었다.⁶⁾
오렌지, 바나나, 수박, 카시바, 망고 등의 과일껍질이 수처리용 흡착제로 사용되고 있다. 흡착실험에 사용된 피 흡착제로는 Ni(II), 액시드 바이올렛, 다이렉트 레드, Cd(II), Cr(II), 페놀화합물, 메틸오렌지, 메틸렌불루, 로다민 B, 콩고레드, 메틸바이올렛, 아미도불랙, Pb(II), Cu(II), Zn(II), 말라카이트, 그린 등이다. 실험결과 흡착능은 3.

데이터처리

본 연구는 과거 16년간 SCI저널에 수록된 연구문헌을 기준으로 인용현황을 조사하여 출판물통계분석과 인용분석을 시도하였다. 분석항목은 부여된 주제, 분야, 연구소 및 국가에 문헌의 분포상태를 기술하는 통계와 정량분석을 시도하였다. 이것은 도서관과 정보과학에서 이용된 연구 방법인데, 국별, 연구소, 분야별로 지정토픽 내에서 논문의 분포형태를 계량분석과 통계를 검출하였다.

이론/모형

Tsai 등은 ZnCl₂를 이용한 화학적 활성화로 공극크기를 조사하였는데 이 연구에서는 BarrettJoynerHalenda(BJH)법을 이용한 탈착데이터에 근거하여 계산하였다. 그 결과에서 온도가 일정할 때 총 공극양은 온도상승 뿐 아니라 압력유지시간(soaking time)의 증가에 따라 증가하는 것으로 나타났다.

성능/효과

Tsai등의 연구에서 표면적은 열분해온도와 압력유지시간(soaking time)이 증가함에 따라 감소하는 것을 알 수 있다.¹⁾ 공극률은 열분해온도에 따라 증가되지만 그 증가율은 표면적의 감소율과 같이 빠르게 진행되지 는 않는다.
13) 그 결과 최대흡착능은 Pb2+이온이 8.5 mg/g을 나타냈고 이온과 동질양이온은 Pb2+ > Cu2+> Zn2+순으로 되었다.
오크, 옥수수 껍질, 옥수수 대의 물리적 활성화는 700℃ 및 800^oC에서 1~2시간동안 가열로 처리한다.⁶⁾오크의 경우는 활성화를 오래 동안 지속시키면 활성탄의 흡착력을 증대시키고, 옥수수 껍질과 옥수수 대는 그 반대이다. 옥수수 대와 옥수수 껍질로 생성된 활성탄의 표면적(surface area)과 세공용적(pore volume)은 2시간동안의 활성화 이후보다 1시간동안의 활성화 이후가 현저히 크다.
온도가 증가함에 따라 회(ash)와 고정탄소백분율이 증가되고 휘발성물질은 감소된다. 결과적으로 고온에서는 고품질의 숯이 생산되고, 온도증가에 따라서 차 수율의 감소는 고온에서 바이오매스의 일차분해가 증폭되고 또한 차의 잔재가 2차분해하는 것이 원인이라 할 수 있다.
를 이용한 화학적 활성화로 공극크기를 조사하였는데 이 연구에서는 BarrettJoynerHalenda(BJH)법을 이용한 탈착데이터에 근거하여 계산하였다. 그 결과에서 온도가 일정할 때 총 공극양은 온도상승 뿐 아니라 압력유지시간(soaking time)의 증가에 따라 증가하는 것으로 나타났다.
8~689 mg/g로 나타났다. 그 중에서 오렌지 껍질은 전기도금폐수의 Ni(II)제거용으로 사용가능함을 실험으로 확인되었다.¹¹⁾
흡착실험을 위해서 EDTA처리를 하거나 원형그대로 사용한다. 피 흡착제로는 Cd(II), Pd(II), Cu(II), 뉴트럴 레드(NR)가 사용되며, 흡착능은 0.18 mmol/g~0.36 mmol/g와 21.25 mg/g, 37.5 mg/g으로 확인되었다.

질의응답

핵심어	질문	논문에서 추출한 답변
	활성탄의 단점은?	기존의 수 처리제로는 활성탄을 주로 이용해왔으나 이것은 고가이고 무기물의 제거성능을 향상시키기 위해 첨가제를 필요로 한다. 활성탄의 이러한 단점을 극복하기 위한 대체흡착제 개발에 많은 연구자들이 참여하고 있다.
	염료로 인한 수질오염을 해결하기 위해, 최근 연구되고 있는 것은 무엇인가?	염료로 인한 수질오염은 심각한 환경문제를 유발하고 있으나 적절한 기술과 장치는 물론, 수 처리제가 고가로 공급되어 수질관리에 어려움을 겪고 있다. 그에 따른 대체제로 최근에 농업부산물을 이용한 저가흡착제 개발에 높은 관심을 보이고 있는 가운데, 각종 농업부산물의 흡착기능을 조사하였다. 또한 활성탄을 대체할 만한 저가이면서 환경친화적인 염료폐수처리제 개발과 그 효용성을 연구하여 활성탄과 같은 흡착제의 대체가능성을 평가하였다.
	열분해효과에서 가장 중요한 파라미터는 무엇인가?	열분해효과에서 가장 중요한 파라미터는 온도이며 그에 더하여 가열속도, 질소투입량 및 열분해의 시간도 중요한 파라미터들이다. 일반적으로 열분해온도를 높이게 되면 차와 활성탄의 수율이 떨어지고, 결과적으로 높은 온도가 더 좋은 양질의 숯을 생산하게 된다.

참고문헌 (15)

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