[논문]향나무를 활용한 수중에서 메틸렌 블루의 제거

최석순; 하정협

doi:10.14478/ace.2018.1009

향나무를 활용한 수중에서 메틸렌 블루의 제거
Removal of Methylene Blue in Water Phase by Using Juniperus chinensis 원문보기

공업화학 = Applied chemistry for engineering, v.29 no.3, 2018년, pp.278 - 282

최석순 (세명대학교 바이오환경공학과) , 하정협 (평택대학교 환경융합시스템학과)

초록
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강원지역 산림에서 수목들의 가지치기로 인하여 발생되는 목재 폐기물의 재활용 처리 기술 개발이 요구되고 있다. 본 연구에서는 3종류(낙엽송, 향나무, 소나무) 폐목재를 활용한 흡착 실험에 의하여 수중에 함유된 메틸렌 블루의 제거능력이 우수한 생물흡착제로 향나무를 선별하였다. 그리고, 메틸렌 블루 제거효율을 향상하고자 0.4 g/100 mL의 향나무를 주입하여 반응 4 h 흡착하였을 때, 수중에 용해된 100, 200, 300 mg/L의 메틸렌 블루는 각각 98, 93, 81%의 제거효율을 나타내었다. 흡착제 농도 변화에 의한 흡착평형 자료들은 Freundlich식보다 Langmuir식에 잘 부합됨을 알 수 있었다. 또한, 메틸렌 블루 농도 변화에 의한 동력학적 실험으로부터, 생물흡착 속도식은 유사 2차 반응식에 보다 적합함을 알 수 있었다. 고농도 메틸렌의 블루 제거능력을 증가시키기 위하여, 300과 400 mg/L 메틸렌 블루를 210 rpm 교반속도로 4 h 운전하였을 때, 각각 92, 76% 제거효율을 나타내었다. 따라서 이러한 실험 결과들은 수중에 용해된 메틸렌 블루를 경제적으로 처리하는 새로운 생물흡착 기술에 유용하게 사용될 수 있을 것이다.

Abstract ▼ AI-Helper

The development of treatment technologies for recycling waste woods generated from tree pruning is required in Gangwon province forest. In this study, according to adsorption experiments using three types (Larix kaemoferi, Juniperus chinensis, Pinus densiflora) of waste woods, Juniperus chinensis as a biosorbent showing an excellent removal ability was selected for the removal of methylene blue in an aqueous phase. When 0.4 g/100 mL of Juniperus chinensis was used to improve the removal efficiency of methylene blue for 4 h, each 100, 200 and 300 mg/L of methylene blue dissolved in the aqueous phase were removed to 98, 93, and 81%, respectively. The adsorption equilibrium data obtained by changing adsorbent concentrations was found to be more consistent with the Langmuir than the Freundlich equation. In addition, based on dynamic experiments by changing the methylene blue concentration, the biosorption kinetics equation was more suitable for a pseudo-second order model. In order to enhance the removal capability of highly concentrated methylene blue, 300 and 400 mg/L of methylene blue were operated for 4 h under 210 rpm of agitation velocity and removal efficiencies were 92 and 76%, respectively. Consequently, these experimental results can be effectively utilized as a new biosorption technology for economically treating methylene blue dissolved in an aqueous phase.

주제어

AI 본문요약
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문제 정의

특히 강원도 산림 지역에서는 수목들의 성장과 조경을 위하여 가지치기가 이루어지고 있으며, 이로 인하여 많은 양의 폐목재들이 특정한 소규모 야산에 폐기물로 방치되고 있다[16]. 따라서, 본 연구에서는 목질계 폐기물 중 하나인 향나무를 효과적으로 사용하기 위하여 수중에 용해된 메틸렌 블루 제거 기술로 적용 및 개발하고자 하였다.

제안 방법

본 실험에서는 강원도 지역에서 생산되는 생물 소재로서 목질계 바이오매스를 사용하고자, 수중에 용해된 메틸렌 블루의 제거에 관하여 살펴보았다. 이 실험 연구에서 메틸렌 블루의 제거능력이 우수한 생물 흡착제를 선별하였으며, 선별된 생물흡착제를 이용하여 고농도의 메틸렌 블루 제거효율 향상 및 등온흡착식과 속도론적 고찰이 이루어졌다. ;

대상 데이터

메틸렌 블루 수용액을 제조하기 위하여 C₁₆H₁₈N₃SCl (Samchun Co., Korea)를 이용하였으며, 이때 메틸렌 블루 10,000 mg/L의 수용액을 농도별로 희석 제조한 후 일정량의 생물흡착제를 250 mL 삼각플라스크에 첨가하고 흡착실험을 수행하였다. 흡착 실험은 25 ℃의 일정한 온도가 유지는 진탕 반응기(JSSI-3000C, Jeiotech Co.
본 실험에서는 강원지역에서 생산되는 생물 소재로서 목질계 바이오매스(낙엽송, 향나무, 소나무)를 활용하기 위하여 목질계 바이오매스 중에서 수중에 용해된 메틸렌 블루 제거 능력이 뛰어난 생물흡착제 선별 실험을 수행하였다. 선별된 흡착제는 믹서기(FM-909T, Hanil Co.

성능/효과

4 g/100mL 향나무를 흡착제로 사용하여 4 h 반응하였을 때, 100, 200, 300 mg/L 의 메틸렌 블루는 각각 98, 93, 81%의 제거효율을 나타내었다. 그리고 흡착제 농도 변화를 통한 흡착평형의 실험 결과 값들은 Langmuir식에 잘 적용됨을 나타내었다. 또한, 메틸렌 블루 농도 변화에 통한 속도론적 고찰로부터, 본 실험 결과들은 유사 2차 반응식에 보다 부합됨을 나타내었다.
본 연구에서는 3종류(낙엽송, 향나무, 소나무) 폐목재를 이용한 흡착 실험이 이루어졌으며, 그 결과 수중에 용해된 100, 200, 300 mg/L 메틸렌 블루 제거능이 뛰어난 생물흡착제로서 향나무를 선정할 수 있었다. 또한 메틸렌 블루 제거효율을 증가시키기 위하여, 0.4 g/100mL 향나무를 흡착제로 사용하여 4 h 반응하였을 때, 100, 200, 300 mg/L 의 메틸렌 블루는 각각 98, 93, 81%의 제거효율을 나타내었다. 그리고 흡착제 농도 변화를 통한 흡착평형의 실험 결과 값들은 Langmuir식에 잘 적용됨을 나타내었다.
그리고 흡착제 농도 변화를 통한 흡착평형의 실험 결과 값들은 Langmuir식에 잘 적용됨을 나타내었다. 또한, 메틸렌 블루 농도 변화에 통한 속도론적 고찰로부터, 본 실험 결과들은 유사 2차 반응식에 보다 부합됨을 나타내었다. 결과적으로 이러한 실험 결과들은 목질계 바이오매스로 알려진 향나무를 생물흡착제로 사용하여 섬유산업에서 발생되는 고농도 메틸렌 블루를 처리하기 위한 효과적 대안으로 사용될 수 있을 것이다.
본 연구에서는 3종류(낙엽송, 향나무, 소나무) 폐목재를 이용한 흡착 실험이 이루어졌으며, 그 결과 수중에 용해된 100, 200, 300 mg/L 메틸렌 블루 제거능이 뛰어난 생물흡착제로서 향나무를 선정할 수 있었다. 또한 메틸렌 블루 제거효율을 증가시키기 위하여, 0.

후속연구

또한, 메틸렌 블루 농도 변화에 통한 속도론적 고찰로부터, 본 실험 결과들은 유사 2차 반응식에 보다 부합됨을 나타내었다. 결과적으로 이러한 실험 결과들은 목질계 바이오매스로 알려진 향나무를 생물흡착제로 사용하여 섬유산업에서 발생되는 고농도 메틸렌 블루를 처리하기 위한 효과적 대안으로 사용될 수 있을 것이다.

질의응답

핵심어	질문	논문에서 추출한 답변
	염색 폐수처리 방법에는 어떤 것들이 있는가?	일반적으로 사용되는 염색 폐수처리 방법들은 고도 산화 기술, 광 분해, 막 처리, 생물학적 처리와 흡착 등이 사용되고 있다[2,3]. 이러한 방법 중에서 흡착은 높은 처리 효율, 낮은 비용, 쉽고, 간단한 운전 및 독성 오염물질에 대한 낮은 민감도 때문에 다른 처리 방법과 비교하여 먼저 고려된 기술로 알려졌으나, 비용적인 측면과 복잡한 기술로 서 넓게 적용하기에 한계를 가지고 있다[8].
	염료 산업 공정의 폐수는 어떤 특징을 가지는가?	염색 폐수는 발생공정의 종류나 사용되는 염료에 따라서 발생량과 성상의 변화가 크므로 효과적으로 처리하는데 많은 어려움이 있다고 알려졌다[1]. 특히, 염료 산업 공정에서 배출되는 폐수는 고농도의 방향족화합물, 진한 색상, 알카리 성질, 낮은 생분해성 성분 및 여러 가지 복잡한 물질의 특성을 갖는다고 밝혀졌다[2]. 또한 염색폐수는 물 환경에 독성과 biochemical oxygen demand (BOD), chemical oxygend demand (COD)를 증가하여 인간과 동물의 건강에 심각한 영향을 준다고 보고되었다[3].
	최근 염색 폐수처리로 개질된 폐기물 혹은 부가가치 있는 재료를 이용하는 것은 흡착의 어떤 문제점 때문인가?	일반적으로 사용되는 염색 폐수처리 방법들은 고도 산화 기술, 광 분해, 막 처리, 생물학적 처리와 흡착 등이 사용되고 있다[2,3]. 이러한 방법 중에서 흡착은 높은 처리 효율, 낮은 비용, 쉽고, 간단한 운전 및 독성 오염물질에 대한 낮은 민감도 때문에 다른 처리 방법과 비교하여 먼저 고려된 기술로 알려졌으나, 비용적인 측면과 복잡한 기술로 서 넓게 적용하기에 한계를 가지고 있다[8]. 따라서, 최근에는 개질된 폐기물 또는 부가가치 있는 재료를 이용하여 염색 폐수처리가 이루어지고 있다[9-11].

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저자의 다른 논문 :

표제어: PCR

동의어: Packet Collision Rate

용어 설명 출처 목록 (6)

용어 설명: PCR은 세균 특이성이 있는 primer를 이용하여 적은 수의 세균이 있을지라도 쉽게 검출할 수 있는 유용한 방법이며, 이를 이용하여 구강 내 치면세균막이나 타액에서 직접 세균을 검출할 수 있게 되었다[8].

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