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축전식 탈염 공정의 액상 유기물에 따른 질소(N) 및 인(P) 처리 특성

Effects of N & P Treatment Based on Liquid Organic Materials for Capacitive Deionization(CDI)

전기화학회지 = Journal of the Korean Electrochemical Society, v.16 no.3, 2013년, pp.123 - 128  

이보람 ((주)퓨리켐) ,  정인조 (경기대학교 신소재공학과) ,  박수길 (충북대학교 공업화학과)

초록
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유기물 첨가에 따른 CDI 모듈셀의 N, P 제거 특성을 위해 2000 ppm $NH_3$, $H_3PO_4$에 methanol, ethanol, iso-propanol, methoxy ethanol, glucose을 1, 2, 3 vol.%를 첨가해 용량 및 이온의 흡 탈착능을 관찰하였다. $NH_3$에서는 탄소수가 증가할수록 용량은 감소하는 경향을 나타내었으며, 용량은 methanol 3 vol.% 첨가 될 때 유기탄소 간섭 전보다 흡착은 16.4%, 탈착은 30.4%의 질소 제거율 증가를 나타내었다. $H_3PO_4$에서는 iso-propanol 2 vol.% 첨가 시에 유기탄소 간섭 전보다 흡착은 63%, 탈착은 54.7% 인산염의 제거율 증가를 확인하였다. 따라서 본 연구에서는 폐수 내의 유기물을 제거하지 않고 N, P 제거 효과와 운영비용을 감소할 수 있는 결과를 나타내었다.

Abstract AI-Helper 아이콘AI-Helper

Organic carbons such as methanol, ethanol, iso-propanol, methoxy ethanol, glucose are added(1, 2, 3%) in the 2000 ppm $NH_3$ and $H_3PO_4$. As vol.%. cyclic voltammetry measurement of the capacity with the addition of organic carbon, the results of $NH_3$ + 3 vol.% M...

주제어

AI 본문요약
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문제 정의

  • 본 연구에서는 하수중의 질소, 인 제거를 위한 CDI 모듈 적용에 있어 유기탄소 첨가에 따른 전기화학적 이온의 흡착특성을 연구하였고 CV를 측정하여 흡착용량을 계산 및 CDI 모듈 실험을 통해 NH4-N과 PO4-P의 흡·탈착농도의 결과 다음과 같은 결론을 얻을 수 있었다.
  • 탄소재의 전기화학적 특성 평가 방법을 이용하여 탄소재의 비정전용량(specific capacitance)을 확인하고 CDI 공정상에 적용하였을 경우 기타 변수에 따른 정전 용량의 가용치를 확인하고자 하였다. 또한 전해액내의 이온 흡착 특성을 관찰하였으며 유기물 종류에 따라 용량의 변화를 확인하였다.
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질의응답

핵심어 질문 논문에서 추출한 답변
물은 특히 어느 곳에 오염때문에 사용할 수 있는 양이 줄고있는가? 전 세계 담수는 하천, 지하수의 오염에 의해 사용할수 있는 양이 점점 줄고 있다. 이러한 하천과 지하수 오염은 물속의 인산이온과 질산이온으로 인해 영양염류 농도 증가로 부영양화가 발생하게 된다.
물은 왜 중요한가? 물은 모든 생명과 직결되는 자원일 뿐만 아니라 과학과 산업의 발달 속에서 그 활용범위가 넓어지면서 그 중요성도 더욱 높아지고 있다. 그러나 최근 전 세계적인 기상이변현상과 자연재해의 급증 속에서 홍수와 가뭄의 피해도 더욱 커지고, 특히 21세기에 들어서면서 지역간, 국가 간의 물 분쟁이 지구촌 곳곳에서 발생하고 있다.
수처리 기술로는 무엇이 있는가? 기존의 수처리 기술로 증발법, 역삼투법, 전기투석법 등이 있지만 전처리단계가 존재하고 에너지효율이 좋지 않다는 단점이 있다.
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참고문헌 (7)

  1. 金祐求, 21세기 물수요 전망에 따른 물 부족 대책, 한국기상학회, 2003. 

  2. K.-L. Yang, T.-Y. Ying, S. Yiacoumi, C. Tsouris, and E. S. Vittoratos, 'Electrosorption of ions from Aqueous Solutions by Carbon Aregel: An Electrical Double-Layer Model', Langmuir, 17, 1961 (2001). 

  3. A. W. Adamsom, Physical Chemistry of Surfaces, 5th ed., John Wiley(1990). 

  4. J. C. Farmer, D. V. Fix, G. V. Mack, R. W. Pekala, and J. F. Poco 'Capacitive deionization of NaCl and $NaNO_{3}$ solutions with carbon aerogel eletrodes', J. Electrochem. Soc., 143, 159 (1996). 

  5. J. Farmer, Tracy and Calif, U. S. Patent No. 5, 425, 858(1995). 

  6. 전자와 이온의 기능화학 시리즈 Vol.2 대용량 전기이중층 커패시터의 최전선, 田村英雄(監修), N.T.S (2002). 

  7. 전기이중층 커패시터와 축전 시스템 제 2판, 岡村迪夫, 일간공업신문사(1999). 

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