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논문 상세정보

공정 모사를 통한 하수처리장 내 은나노물질 제거 평가

Assessment of Removal of Silver Nanoparticle in Sewage Treatment Plant Waste Using Process Simulation

청정기술 = Clean technology v.20 no.2 , 2014년, pp.160 - 165  
초록

지난 수년간 나노기술의 혁신성과 다양한 나노소비제의 적용으로 수많은 나노물질들이 제조되었다. 아울러 나노물질과 나노소비재의 연간 생산량이 증가하고 있어서, 의도하지 않은 환경 노출이 야기되고 있다. 그러나 나노물질을 함유한 폐수는 기존 하폐수처리 시설을 이용하고 있는 실정이다. 국내는 지금까지 실제 하폐수처리장내 나노물질 제거효율을 평가한 사례가 없다. 이에 현장 노출평가에 앞서 파일럿 규모의 하수처리장치를 설계하고자, 설계인자 도출을 위한 슬러지내 나노물질 제거 모델식과 상용 공정 시뮬레이션을 이용하였다.

Abstract

Over the past decade, an increasing number of manufactured nanoparticles (NPs) have been incorporated into products and manufacturing processes due to the rapid innovation and commercialization in the field of nanotechnology. In addition, these nanomaterials and nano-consumer products have increased in quantity per year, and thus their uncontrolled release into the environment is anticipated to grow dramatically in future. However, A current sewage/wastewater treatment plant (SWTP) is being applied to removal of nanoparticles in wastewater. In Korea, the study on the removal of nanoparticles in SWTP was not reported yet. Therefore, in this work, to design pilot STP before field test, two model equations and commercial process simulation were used to derive the desing parameters.

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핵심어 질문 논문에서 추출한 답변
AgNP의 경우
AgNP의 경우 주의해야 할 점은?
콜로이드 성분이나 은 입자가 포함된 물질을 잘 못 사용하게 되면 피부에 침착되어 푸르게 변하는 은피증(argyria)에 걸릴 수 있다

즉 은나노물질(AgNP) 을 함유한 항균 양말, 이산화티탄(TiO2)을 포함한 자외선 차단 의복, 산화아연(ZnO)과 TiO2가 주성분인 썬크림, 피부 질환 치료제로 사용되던 AgNP 콜로이드 등이 대표적인 나노소비재이며, 제품 사용을 통해 수계로 노출시킬 수 있는 노출원이 된다. AgNP의 경우, 콜로이드 성분이나 은 입자가 포함된 물질을 잘 못 사용하게 되면 피부에 침착되어 푸르게 변하는 은피증(argyria)에 걸릴 수 있다[3].

나노물질이 함유된 나노제품을 일반인이 사용할 경우
나노물질이 함유된 나노제품을 일반인이 사용할 경우 어떤 가능이성이 높아지는가?
세척 및 세안 과정을 통해 해당 나노물질이 수계로 노출될 가능이 높다

나노기술의 급격한 발전으로 인해 나노기술이 적용된 제품이 시장에 속속 등장하고 있다. 나노물질이 함유된 나노제품을 일반인이 사용할 경우, 세척 및 세안 과정을 통해 해당 나노물질이 수계로 노출될 가능이 높다[1,2]. 즉 은나노물질(AgNP) 을 함유한 항균 양말, 이산화티탄(TiO2)을 포함한 자외선 차단 의복, 산화아연(ZnO)과 TiO2가 주성분인 썬크림, 피부 질환 치료제로 사용되던 AgNP 콜로이드 등이 대표적인 나노소비재이며, 제품 사용을 통해 수계로 노출시킬 수 있는 노출원이 된다.

의도적(직접 사용)과 비의도적(표층수, 지하수, 토양에 잔류)으로
의도적(직접 사용)과 비의도적(표층수, 지하수, 토양에 잔류)으로 노출되는 나노물질을 모니터링의 한계는?
수계환경에 존재하는 나노물질을 모니터링 하기 위한 분석법이 아직 효율이 낮고, 고가인 점이 문제가 되어 실측 모니터링 개발이 불완전한 상황이다

이러한 의도적(직접 사용)과 비의도적(표층수, 지하수, 토양에 잔류)으로 노출되는 나노물질을 모니터링 할 수 있는 방법론 필수적이다. 그러나 수계환경에 존재하는 나노물질을 모니터링 하기 위한 분석법이 아직 효율이 낮고, 고가인 점이 문제가 되어 실측 모니터링 개발이 불완전한 상황이다. 이에 현수준에서 전과정평가에 기반한 환경예측농도를 통해 잠재 노출량 예측에 만족하고 있는 상황이다.

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참고문헌 (10)

  1. 1. Kim, M.-S., Choi, K., Kim, Y., and Yi, J., "Risk Assessment for Health and Environmental Hazards of Nanomaterials," Clean Technol., 13, 159-170 (2007). 
  2. 2. Batley, G. E., Kirby, J. K., and McLaughlin, M. J., "Fate and Risks of Nanomaterials in Aquatic and Terrestrial Environments," Account Chem. Res., 46, 854-862 (2013). 
  3. 3. Panyala, N. R., Pena-Mendez, E. M., and Havel, J., "Silver or Silver Nanoparticles: a Hazardous Threat to the Environment and Human Health?," J. Appl. Biomed., 6, 117-129 (2008). 
  4. 4. Roh, J., Umh, H. N., Sim, J., Park, S., Yi, J., and Kim, Y., "Dispersion Stablity of Citrate-and PVP-AgNPs in Biological Media for Cytotoxicity Test," Kor. J. Chem. Eng., 30, 671-674 (2013). 
  5. 5. Kaegi, R., Voegelin, A., Sinnet, B., Zuleeg, S., Hagendorfer, H., Burkhardt, M., and Siegrist, H., "Behavior of Metallic Silver Nanoparticles in a Pilot Wastewater Treatment Plant" Environ. Sci. Technol., 45, 3902-3908 (2011). 
  6. 6. Kiser, M. A., Westerhoff, P., Benn, T., Wang, Y., Perez-Rivera, J., and Hristovski, K., "Titanium Nanomaterial Removal and Release from Wastewater Treatment Plants," Environ. Sci. Technol., 43, 6757-6763 (2009). 
  7. 7. Benn, T. M., and Westerhoff, P., "Nanoparticle Silver Released into Water from Commercially Available Sock Fabrics," Environ. Sci. Technol., 42, 4133-4139 (2008). 
  8. 8. Park, H., Park, S., Roh, J., Kim, S., Choi, K., Yi, J., Kim, Y., and Yoon, J., "Biofilm-inactivating Activity of Silver Nanoparticle: a Comparison with Silver Ions," J. Ind. Eng. Chem., 19, 614-619 (2013). 
  9. 9. Flora, J. R. V., McAnally, A. S., and Petrides, D., "Treatment Plant Instructional Modules Based on SuperPro Designer," Environ. Model. Soft., 14, 69-80 (1998). 
  10. 10. National Institute of Environmental Research, "Assessemtn of Environmental Exposure of Nanomaterials in Aqueous Phase," NIER-SP2013-138 (2013). 

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