[논문]미세플라스틱 분리를 위한 미세기포 부상공정에서 개체군수지를 이용한 초기 부착 계수 및 부상특성의 평가

정흥조; 이재욱; 곽동희

doi:10.15681/kswe.2021.37.1.10

[국내논문] 미세플라스틱 분리를 위한 미세기포 부상공정에서 개체군수지를 이용한 초기 부착 계수 및 부상특성의 평가
Evaluation of Initial Collision-Attachment Coefficient and Flotation Characteristics Using Population Balance in Microbubble Flotation Process for Microplastics Separation 원문보기

한국물환경학회지 = Journal of Korean Society on Water Environment, v.37 no.1, 2021년, pp.10 - 19

정흥조 (신경대학교 생명과학과) , 이재욱 (조선대학교 생명화학고분자공학과) , 곽동희 (전북대학교 바이오융합과학과)

Abstract ▼ AI-Helper

In the flotation process to remove microplastic (MP) particles, the attachment and separation efficiency is determined by the basic physicochemical characteristics of MP particles as well as bubbles. To evaluate the flotation characteristics of MP particles, we carried out a series of simulations using the population balance (PB) model. The initial attachment coefficient (αo) of MP particles was in the range of 0.2-0.275, and it was slightly lower than that of typical particles, such as clay, debris and algae particles, which exist in water bodies, αo, 0.3-0.4. The relative bubble number (RBN) attached to the surface of the typical number of bubbles was 0.30 and 0.32 for MP 30 ㎛ and MP 58 ㎛, respectively. In comparison, the RBN of larger MP particles (138 ㎛) was as high as 0.53. Furthermore, smaller microbubbles were required to separate properly or additional treatment needed to be applied to enhance collision and attachment efficiency since the flotation of MP particles was found to be difficult to treat as high-rate. As a result of comparing the removal rate (experimental value) of MP particles obtained from the batch-type flotation apparatus and the flotation removal rate (predicted value) of MP obtained through the PB model, the final particles by the particle size of MP overall except for the initial separation time area. With respect to the removal efficiency, the observed and predicted values were similar, and it was confirmed that the floating separation characteristics and evaluation of the MP particles through the PB model could be possible.

Keyword

표/그림 (8)

그림 Fig. 1. Schematic diagram of laboratory scale bubble flotation device for MP particle separation.
표 Table 2. Parameters applied for the PB model in bubble flotation experiments
표 Table 1. Density and particle size of MP used in the experiments
그림 Fig. 2. Comparison of observed values and predicted values for three sizes of MP particles to evaluate the initial attachment coefficient.
그림 Fig. 3. Prediction of the initial attachment coefficient in the wide range of MP particles, 10-750 μm.
그림 Fig. 4. Prediction of the maximum number of attached bubbles for three sizes of MP particles based on the initial attachment coefficient applied differently.
그림 Fig. 5. Separation efficiency of MP particles in terms of the surface loading rate.
그림 Fig. 6. Variation of removal efficiency in terms of flotation time for three sizes of MP particles.

AI 본문요약
AI-Helper

* AI 자동 식별 결과로 적합하지 않은 문장이 있을 수 있으니, 이용에 유의하시기 바랍니다.

문제 정의

본 연구에서는 최근 수체에 MP 입자의 축적으로 인하 여수 질환 경의 악화와 생태계에 악영향을 미치고 있는 현실적 상황을 고려하여, MP 입자를 제거하기 위한 부상분리 과정에서의 기포와 MP 입자와의 부착과 분리효율을 PB 모델을 통하여 해석하고, MP 입자의 부상분리 특성을 파악하여 보다 합리적인 MP 입자의 부상분리 방법을 살펴보고자 하였다. 이와 더불어 실내 규모의 부상분리 실험장치를 통하여 MP 입자에 대한 일련의 부상분리 실험을 실시하고 이 결과를 바탕으로 MP 입자의 부상분리에 대한 PB 모델의 적용성을 확인하고자 하였다.
이와 더불어 실내 규모의 부상분리 실험장치를 통하여 MP 입자에 대한 일련의 부상분리 실험을 실시하고 이 결과를 바탕으로 MP 입자의 부상분리에 대한 PB 모델의 적용성을 확인하고자 하였다.
이러한 입자와 기포의 부착효율은 정전기적 특성과 입경 등 표면의 이화학적 특성의 영향을 받는다(Haarhoff and Edzwald, 2004). 본 절에서는 PB 모델에서 실제 제거 대상 입자의 부상분리에 가장 중요한 변수로 작용되는 초기 부착 계수(α_o)를 평가하였다.
, 2004). 본 연구에서는 MP 입자크기에 따라서 나타나는 MP 입자의 표면에 부착가능한 최대 기포수를 살펴보기 위하여 PB 모델을 통한 모의를 실시하였다. 다음의 Fig.
본 연구에서는 최근 수체에 미세플라스틱(MP) 입자의 축적으로 인하여 수질환경 악화와 생태계에 피해를 방지하기 위하여 부상분리 공정을 이용한 MP 입자의 제거과정에서 나타나는 기포와 MP 입자와의 부착 그리고 분리효율을 PB 모델을 통하여 해석 평가하고, MP 입자의 부상분리에 대한 PB 모델의 적용성을 확인하고자 MP 입자 27-150 μm를 대상으로 일련의 부상분리 실험과 PB 모델을 통한 모의를 실시하고 다음과 같은 결론을 도출하였다.

제안 방법

본 연구에서는 MP 입자를 제거하기 위해 다음의 Fig. 1과같이 실험실 규모의 회분식 MP 부상분리 실험장치를 제작하였다. 공기 용해조(saturator)의 부피는 약 0.
67 L이며, 재질은 높은 운전압력을 고려하여 스테인리스로 제작하였다. 부상컬럼의 크기는 칼럼 2.20 L(직경 10 cm, 높이 28 cm)에 미리 준비한 MP 입자분리용 인공시료 1.0 L를 채우고 미세 기포를 분사하여 MP 입자의 부상과정을 관찰하였다. 부상 분리실험은 사전에 이 인공제조 시료를 대상으로 Jar test를 실시하여 최적의 응집제 주입율을 결정하고 일련의 부상실험을 수행하였다.
0 L를 채우고 미세 기포를 분사하여 MP 입자의 부상과정을 관찰하였다. 부상 분리실험은 사전에 이 인공제조 시료를 대상으로 Jar test를 실시하여 최적의 응집제 주입율을 결정하고 일련의 부상실험을 수행하였다. Jar test는 제조한 시료를 Jar test 비이커(직경 9 cm, 높이 16 cm의 사각형의 아크릴 컬럼)에 시료 1.
부상 분리실험은 사전에 이 인공제조 시료를 대상으로 Jar test를 실시하여 최적의 응집제 주입율을 결정하고 일련의 부상실험을 수행하였다. Jar test는 제조한 시료를 Jar test 비이커(직경 9 cm, 높이 16 cm의 사각형의 아크릴 컬럼)에 시료 1.0 L를채운 후 응집제로 PAC(poly aluminium chloride, [Al(OH)_m⋅ Cl6_-m]_n)와 가압수(saturated water)를 주입량에 따라 주입하였다. 또한 경우에 따라 응집에 요구되는 알칼리도의 보충을 위하여 알칼리제로 소석회(Ca(OH)₂)를 사용하였다.
실험장치의 운전에서는 응집 단계를 거쳐 준비된 부상컬럼 시료에 5.0 atm으로 가압된 포화 장치(saturator)에서 포화 수(saturated water, milky water)를 순환비(recycle ratio) 가 약 30%에 달하도록 충분히 분사하여 부상분리를 실시하였다. 기포와 MP 입자가 충분히 충돌할 수 있도록 난류 상태로 포화수를 주입시켜 충분한 접촉시간을 거치고, 이후 부상 시간은 10분 정도로 유지하여 실험 조건에 따라 실험을 실시하였다.
0 atm으로 가압된 포화 장치(saturator)에서 포화 수(saturated water, milky water)를 순환비(recycle ratio) 가 약 30%에 달하도록 충분히 분사하여 부상분리를 실시하였다. 기포와 MP 입자가 충분히 충돌할 수 있도록 난류 상태로 포화수를 주입시켜 충분한 접촉시간을 거치고, 이후 부상 시간은 10분 정도로 유지하여 실험 조건에 따라 실험을 실시하였다. 부상이 끝난 후에 컬럼 하단에서 깨끗해진 하등수 (subnatant)를 채취를 하여 분석하였다.
기포와 MP 입자가 충분히 충돌할 수 있도록 난류 상태로 포화수를 주입시켜 충분한 접촉시간을 거치고, 이후 부상 시간은 10분 정도로 유지하여 실험 조건에 따라 실험을 실시하였다. 부상이 끝난 후에 컬럼 하단에서 깨끗해진 하등수 (subnatant)를 채취를 하여 분석하였다.
2절에서 나타낸 MP 입자에 부착한 기포수의 분포에 따라 형성되는 MP 입자의 상승속도 누적값을 나타낸 것이다. 그리고 예측된 기포-입자 결합체의 상승속도별 부착 입자수 곡선과 실험을 통하여 얻어진 관측값을 상호 비교하여 MP 입자의 초기 부착계수를 결정하였다. Fig.
기포의 대표 입경으로 60 μm(Leppinen and Dalziel, 2004) 를 가정하고 본 연구에 얻은 초기 부착계수값(30 μme 0.20, 58 μme 0.25, 138 μme 0.275)을 적용하여, 하나의 MP 입자 표면에 i개의 기포가 부착된 기포의 비를 무차원 접촉 시간(dimensionless contact time) 1.0을 기준으로 살펴보았다. MP 입자의 평균크기 30 μm에서는 다음의 Fig.
이와 같은 조건에서 실내에서 회분식 부상분리 장치에서 얻어진 MP 입자의 제거율(실험값)과 PB 모델을 통하여 얻어진 MP의 부상분리 제거율(예측값)을 상호 비교하였다. 다음의 Fig.

대상 데이터

1과같이 실험실 규모의 회분식 MP 부상분리 실험장치를 제작하였다. 공기 용해조(saturator)의 부피는 약 0.67 L이며, 재질은 높은 운전압력을 고려하여 스테인리스로 제작하였다. 부상컬럼의 크기는 칼럼 2.
0 L를채운 후 응집제로 PAC(poly aluminium chloride, [Al(OH)_m⋅ Cl6_-m]_n)와 가압수(saturated water)를 주입량에 따라 주입하였다. 또한 경우에 따라 응집에 요구되는 알칼리도의 보충을 위하여 알칼리제로 소석회(Ca(OH)₂)를 사용하였다.
본 실험에서는 크기에 따라 분류된 MP 입자를 증류수에 혼합하여 인공시료를 제조하고, 처리대상 원수로 실험에 사용하였다. 부상분리 실험에 사용된 MP 입자는 PE(poly ethylene, Cospheric LLC, USA) 재질을 선정하여 실험에 적용하였으며, 이 PE 입자는 자연수계에 가장 널리 퍼져 있으며 쉽게 부유되는 특성 때문에 다른 재질의 MP보다 더 큰 잠재적인 위험성을 나타내는 것으로 알려져 있다(Majewsky et al.
부상분리 실험에 사용된 MP 입자는 PE(poly ethylene, Cospheric LLC, USA) 재질을 선정하여 실험에 적용하였으며, 이 PE 입자는 자연수계에 가장 널리 퍼져 있으며 쉽게 부유되는 특성 때문에 다른 재질의 MP보다 더 큰 잠재적인 위험성을 나타내는 것으로 알려져 있다(Majewsky et al., 2016). 실험에 사용한 시료는 대상범위를 표준화하기 위하여 제조과정에서 초기에 즉시 침전된 입자와 정치된 상태에서 부상된 입자층은 별도로 분리해낸 후, 교반된 수층에 퍼져 있는 부유(suspension) 시료를 크기별 표준체(standard sieve)를 이용하여 입자를 크기별로 분류한 뒤 증류수와 혼합하여 인공시료를 제조하였다.
, 2016). 실험에 사용한 시료는 대상범위를 표준화하기 위하여 제조과정에서 초기에 즉시 침전된 입자와 정치된 상태에서 부상된 입자층은 별도로 분리해낸 후, 교반된 수층에 퍼져 있는 부유(suspension) 시료를 크기별 표준체(standard sieve)를 이용하여 입자를 크기별로 분류한 뒤 증류수와 혼합하여 인공시료를 제조하였다. 실험에서 사용된 MP 입자의 성상을 다음의 Table 1에 제시하였다.

이론/모형

(2001)은 층류와 난류영역에서 항력을크리핑 흐름(creeping flow)으로 표현하였다. (12)와 (13) 식의비선형 방정식을 최소제곱변의 일종인 Levenberg-Marquardt 알고리즘으로 풀기 위해 상승 속도의 초기 가정값을 식(14) 로 표현된 Stoke 식을 이용하였다.
각 압력조건 변화에 대한 입자의 제거율(R, %) 계산은 부상 전과 후의 5개 이상의 시료를 채취하여 standard method(Rice et al., 2017)에 따라 SS(suspended solid)를 건조 중량 법으로 측정하여 대푯값(평균)을 결정하고, MP 입자의 제거효율을 계산하였다.
압력과 순환비에 따라 결정된다. 본 부상분리 실험에서 주입되는 기포체적농도에 따라 MP 입자와 기포의 충돌과 부착 효율을 PB 모델을 통하여 해석하였으며, 이 PB모델 구동을 위한 프로그램은 널리 사용되는 S/W인 MATLAB (R2018a)을 활용하였다. PB 이론과 모델에 적용된 인자들은 Table 2에 제시하였다.

성능/효과

첫째, 분산된 점성영역에서 국부적 등방성 난류(isotropic turbulence)의 이론에 기초하여 혼합지역(mixing zone) 에서교반강도는 평균 에너지 소실율(the mean effective energy dissipation rate), ε_o (W/㎤)로 표현된다. 둘째, 기포경은 공정 전체에서 일정하며 평균 입경(d_a)는 20∼60 μm정도이다.
(W/㎤)로 표현된다. 둘째, 기포경은 공정 전체에서 일정하며 평균 입경(d_a)는 20∼60 μm정도이다. 셋째, 일단 플록의 표면에 부착한 기포는 탈착되지 않으며, 어떤 플록 입경 d_f (cm)에 결합할 수 있는 최대 기포수 m_f (무차원, -)가 존재한다.
둘째, 기포경은 공정 전체에서 일정하며 평균 입경(d_a)는 20∼60 μm정도이다. 셋째, 일단 플록의 표면에 부착한 기포는 탈착되지 않으며, 어떤 플록 입경 d_f (cm)에 결합할 수 있는 최대 기포수 m_f (무차원, -)가 존재한다. 넷째, 충돌-부착계수 α(무차원, -)는 어떤 플록 표면에 응집 결합된 양이온의 두께와 부착된 기포의 수로 계산이 가능하며, 이때 기포의 결합이 전혀 없는 초기 상태 α_o는 근본적으로 약 0.
셋째, 일단 플록의 표면에 부착한 기포는 탈착되지 않으며, 어떤 플록 입경 d_f (cm)에 결합할 수 있는 최대 기포수 m_f (무차원, -)가 존재한다. 넷째, 충돌-부착계수 α(무차원, -)는 어떤 플록 표면에 응집 결합된 양이온의 두께와 부착된 기포의 수로 계산이 가능하며, 이때 기포의 결합이 전혀 없는 초기 상태 α_o는 근본적으로 약 0.3-0.4이다.
특히, 초기 부착계수값은 MP 입자의 크기별로 달라지는 추이를 보였으며 입자크기가 작을수록 초기 부착계수도 작은 것으로 나타났다. 따라서, 실험에 적용된 MP 입자크기 범위보다 단계적으로 확대한 크기에서 보여지는 기포-입자 결합체의 상승속도별 누적 입자수(cumulative MP particle number) 변화추이를 예측한 결과, 다음의 Fig.
보였으며 입자크기가 작을수록 초기 부착계수도 작은 것으로 나타났다. 따라서, 실험에 적용된 MP 입자크기 범위보다 단계적으로 확대한 크기에서 보여지는 기포-입자 결합체의 상승속도별 누적 입자수(cumulative MP particle number) 변화추이를 예측한 결과, 다음의 Fig. 3과 같이 MP 입자크기에 따라 변화되는 추이곡선이 실험크기(27-32 μm, 53-63 μm, 125-150 μm)의 곡선추이와 차이를 보였다. 이로써, MP 입자의 크기가 수 μm에서 최대 5,000 μm 범위로 무척 넓은 점을 감안하면, 27 μm보다 작은 크기의 MP 입자의 초기 부착계수는 본 연구에서 확인한 α_o0.
3과 같이 MP 입자크기에 따라 변화되는 추이곡선이 실험크기(27-32 μm, 53-63 μm, 125-150 μm)의 곡선추이와 차이를 보였다. 이로써, MP 입자의 크기가 수 μm에서 최대 5,000 μm 범위로 무척 넓은 점을 감안하면, 27 μm보다 작은 크기의 MP 입자의 초기 부착계수는 본 연구에서 확인한 α_o0.2보다 작을 것으로 여겨지며, 반면 150 μm보다 큰 크기의 MP 입자의 초기부착계수는 본 연구에서 확인한 α_o0.275 보다 큰 값을 나타낼 것으로 여겨진다. 본 연구에서는 현실적 한계로 인하여보다 넓은 크기범위의 MP 입자에 대하여 비교 실험을 수행하지 못한 한계가 있었으며, 향후 이에 대한 추가 실험이 필요해 보인다.
이상과 같이 MP 입자의 크기에 따른 실험 결과에 대하여 초기 부착 계수 값을 다양하게 변화시켜 모의한 결과와 비교한 결과와 같이, 적어도 실험에 적용한 MP 입자범위에서는 MP의 입자의 표면특성이 수중에 존재하는 일반적인 입자에 비하여 기포와의 부착 친화력(bubble attachment affinity) 이적다는 사실을 암시한다.
0을 기준으로 살펴보았다. MP 입자의 평균크기 30 μm에서는 다음의 Fig. 4(a)에 나타낸 바와 같이, 3개의 기포가 부착(i=3)된 MP 입자가 0.30으로 가장 많은 비율을 차지하였으며, 이어서 4개의 기포가 부착(i=4)된 MP 입자는 0.27, 2개의 기포가 부착(i=2)된 MP 입자는 0.18, 5개의 기포가 부착(i=5)된 MP 입자는 0.13, 1개의 기포가 부착(i=1)된 MP 입자는 0.07이었으며, 0개 또는 6개의 기포가 부착(i=0, i=6)된 MP 입자는 그 비율이 매우 작았다. 이러한 방법으로 살펴본 MP 58 μm의 입자는 4개의 기포가 부착(i=4)된 MP 입자가 0.
07이었으며, 0개 또는 6개의 기포가 부착(i=0, i=6)된 MP 입자는 그 비율이 매우 작았다. 이러한 방법으로 살펴본 MP 58 μm의 입자는 4개의 기포가 부착(i=4)된 MP 입자가 0.32로 가장 많은 비율을 차지하였으며, 138 μm의 입자는 12∼15개의 기포가 부착(i=12∼ 15)된 MP 입자가 0.53으로 가장 많은 비율을 나타내었다. 이 값은 MP 입자크기에 따라 부착되는 절대적인 기포의 수가 아니고 주입되는 기포수(기포체적농도)와 기포의 입경에 따라 달라지므로 상대적인 값으로서 기포와의 충돌-부착 효율을 결정짓는 입자의 특성으로 이해하여야 한다.
이 값은 MP 입자크기에 따라 부착되는 절대적인 기포의 수가 아니고 주입되는 기포수(기포체적농도)와 기포의 입경에 따라 달라지므로 상대적인 값으로서 기포와의 충돌-부착 효율을 결정짓는 입자의 특성으로 이해하여야 한다. 이 결과를 토대로, MP 입자의 표면에 부착가능한 상대적인 최대 기포 수는 초기 부착계수보다는 MP 입자의 크기에 더욱 민감하게 변화된다는 사실을 알 수 있다.
6은 MP 입자의 크기별로 부상시간(접촉시간 및 분리 시간)에 따라 변화하는 실험값과 PB모델의 예측값의 제거율을 나타낸 것이다. 접촉시간은 동일하게 유지하였으므로 분리 시간에 따라 달라지는 MP 입자의 제거효율은 시간 경과에 따라 상승하는 것으로 나타나고 있으며, 실험값은 입자크기에 상관없이 부상(접촉+분리시간)시간 120 sec 이후부터 제거효율이 점차 안정된 경향을 보이는 반면, PB 모델을 기초로 한 예측 결과에서는 기포 접촉 후 약 60 sec에서부터 빠르게 분리되어 안정화되는 제거효율을 나타내었다. 이와 같은 실험 관측값과 모델 예측값과의 차이는 일반적으로 실제 기포의 크기분포는 수μm에서 수십μm까지 넓게 발생함에 따라 작은 기포와 결합한 입자는 느리게 상승하여 부상 분리 시간이 길게 소요되는 반면, PB 모델은 기포의 대표치(평균치)로 적용되어 입자 분리효율 예측값도 평균적 대표치로 나타나는 원인으로 여겨진다.
1. PB 모델을 통하여 살펴본 MP 입자의 초기 부착 계수(α_o) 는 0.2-0.275의 범위를 나타내었으며, 수체에 존재하는 점토, 조류입자 등 전형적 입자의 부착계수 α_o0.3-0.4에 비하여 다소 낮은 값을 보였다. 특히, 초기 부착계수값은 MP 입자의 크기별로 달라지는 추이를 보였으며 입자크기가 작을수록 초기 부착계수도 작았다.
4에 비하여 다소 낮은 값을 보였다. 특히, 초기 부착계수값은 MP 입자의 크기별로 달라지는 추이를 보였으며 입자크기가 작을수록 초기 부착계수도 작았다. 이로써 실험에 적용한 MP 입자 범위에서는 MP의 입자의 표면특성이 일반적인 입자에 비하 여기 포와의 부착 친화력이 적다는 사실을 확인하였다.
특히, 초기 부착계수값은 MP 입자의 크기별로 달라지는 추이를 보였으며 입자크기가 작을수록 초기 부착계수도 작았다. 이로써 실험에 적용한 MP 입자 범위에서는 MP의 입자의 표면특성이 일반적인 입자에 비하 여기 포와의 부착 친화력이 적다는 사실을 확인하였다.
2. 하나의 MP 입자 표면에 i개의 기포가 부착된 기포의 비를 무차원 접촉시간(dimensionless contact time) 1.0을 기준으로 살펴본 결과, MP 입자의 평균크기 30 μm에서는 3개의 기포가 부착(i=3)된 MP 입자가 0.30으로 가장 많은 비율을 차지하였으며, MP 58 μm의 입자는 4개의 기포가 부착(i=4) 된 MP 입자가 0.32로 가장 많은 비율을 차지한 반면, 138 μm 의 입자는 12∼15개의 기포가 부착(i=12∼15)된 MP 입자가 0.53으로 가장 많은 비율을 나타내었다. 이 값은 MP 입자크기에 따라 부착되는 절대적인 기포의 수가 아니고 주입되는기포수(기포 체적농도)와 기포의 입경에 따라 달라지므로 상대적인 값으로서, MP 입자의 표면에 부착가능한 상대적 인기 포수는 초기 부착계수보다는 MP 입자의 크기에 더 민감하다는 사실을 알 수 있었다.
53으로 가장 많은 비율을 나타내었다. 이 값은 MP 입자크기에 따라 부착되는 절대적인 기포의 수가 아니고 주입되는기포수(기포 체적농도)와 기포의 입경에 따라 달라지므로 상대적인 값으로서, MP 입자의 표면에 부착가능한 상대적 인기 포수는 초기 부착계수보다는 MP 입자의 크기에 더 민감하다는 사실을 알 수 있었다.
4. 회분식 부상분리 장치에서 얻어진 MP 입자의 제거율 (실험값)과 PB 모델을 통하여 얻어진 MP의 부상분리 제거율(예측값)을 상호 비교한 결과, 초기 분리시간 영역을 제외하고는 전반적으로 MP의 입자크기별로 최종 입자 제거효율은 관측값과 예측값이 유사하게 나타나 PB 모델을 통한 MP 입자의 부상분리 특성과 평가가 가능할 것으로 확인되었다.

후속연구

275 보다 큰 값을 나타낼 것으로 여겨진다. 본 연구에서는 현실적 한계로 인하여보다 넓은 크기범위의 MP 입자에 대하여 비교 실험을 수행하지 못한 한계가 있었으며, 향후 이에 대한 추가 실험이 필요해 보인다.
01 m/s의 범위(Edzwald, 2007)로 구분되어지며, 다음 Fig 5의 분리효율 예측 결과로 미루어 볼 때, 기존의 부상분리 장치로는 MP 입자의 고율부상은 어려울 것으로 판단된다. 또한, MP 입자의 효율적인 부상 분리를 위해서는 보다 미세한 입자분포를 갖는 미세기포 발생 장치의 적용이나 충돌-부착 효율을 높이기 위한 응집조작 또는 별도의 부가적 처리 등이 필요할 것으로 여겨진다.
이와 같은 실험 관측값과 모델 예측값과의 차이는 일반적으로 실제 기포의 크기분포는 수μm에서 수십μm까지 넓게 발생함에 따라 작은 기포와 결합한 입자는 느리게 상승하여 부상 분리 시간이 길게 소요되는 반면, PB 모델은 기포의 대표치(평균치)로 적용되어 입자 분리효율 예측값도 평균적 대표치로 나타나는 원인으로 여겨진다. 이러한 초기의 분리시간에서 나타나는 차이를 제외하면 전반적으로 MP의 입자크기별로 최종 입자제거효율은 실험에 의한 관측값과 PB 모델에 의한 예측값이 유사하게 나타나 PB 모델을 통한 MP 입자의 부상 분리 특성과 평가가 가능할 것으로 여겨진다.
3. 표면부하율에 따른 분리효율 예측결과로 미루어 볼 때, 기존의 부상분리 장치로는 MP 입자의 고율부상은 어려울 것으로 판단되었으며, MP 입자의 효율적인 부상분리를 위해서는 보다 미세한 입자분포를 갖는 미세기포 발생장치의 적용이나 충돌-부착 효율을 높이기 위한 응집조작 또는 별도의 부가적 처리 등이 필요할 것으로 여겨진다.
한편, 본 연구에서는 현실적 한계로 인하여 보다 넓은 크기 범위의 MP 입자에 대하여 비교 실험을 수행하지 못한 한계가 있었으며, 향후 이에 대한 추가 실험과 더불어 MP 입자의 크기범위에서 보다 작거나 큰 극단의 크기범위에 대한 PB 모델의 적용성도 확인이 필요해 보인다.

참고문헌 (38)

Chen, A., Yang, W., Geng, S., Gao, F., He, T., Wang, Z., and Huang, Q. (2019). Modeling of microbubble flow and coalescence behavior in the contact zone of a dissolved air dlotation tank using a computational fluid dynamics? Population balance model, Industrial & Engineering Chemistry Research, 58(36), 16989-17000.

상세보기
Clift, R., Grace, J. R., and Weber, M. E. (1978). Bubbles, drops, and particles, Academic Press, New York.
Coppock, R. L., Cole, M., Lindeque, P. K., Queiros, A. M., and Galloway, T. S. (2017). A small-scale, portable method for extracting microplastics from marine sediments, Environmental Pollution, 230, 829-837.

상세보기
Dockko, S., Kwak, D. H., and Kim, Y. H. (2004). Analysis of controlling the size of microbubble in DAF, Journal of Korean Society of Water and Wastewater, 18(2), 235-241. [Korean Literature]
Edzwald, J. K. (1995). Principles and applications of dissolved air flotation, Water Science and Technology, 31(3-4), 1-23.
Edzwald, J. K. (2007). Developments of high rate dissolved air flotation for drinking water treatment, Journal of Water Supply: Research and Technology-Aqua, 56(6-7), 399-409.

상세보기
Edzwald, K. (2010). Dissolved air flotation and me, Water Research, 44(7), 2077-2106.

상세보기
Eerkes-Medrano, D., Thompson, R. C., and Aldridge, D. C. (2015). Microplastics in freshwater systems: A review of the emerging threats, identification of knowledge gaps and prioritisation of research needs, Water Research, 75, 63-82.

상세보기
Efimova, I., Bagaeva, M., Bagaev, A., Kileso, A., and Chubarenko, I. P. (2018). Secondary microplastics generation in the sea swash zone with coarse bottom sediments: Laboratory experiments, Frontiers in Marine Science, 5, 313.

상세보기
Frias, J. P. G. L., Lyashevska, O., Joyce, H., Pagter, E., and Nash, R. (2020). Floating microplastics in a coastal embayment: A multifaceted issue, Marine Pollution Bulletin, 158, 111361.

상세보기
Fukushi, K., Tambo, N., and Matsui, Y. (1995). A kinetic model for dissolved air flotation in water and wastewater treatment, Water Science and Technology, 31(3-4), 37-47.
Haarhoff, J. and Edzwald, J. K. (2004). Dissolved air flotation modelling: Insights and shortcomings, Journal of Water Supply Research and Technology-aqua, 53(3), 127-150.

상세보기
Han, M., Park, Y. H., Kwak, D. H., and Jeon, K. H. (2001). Effect of particle and bubble size on the removal efficiency in DAF, Journal Korean Society of Water and Wastewater, 15(3), 197-202. [Korean Literature]
Hyde, R. A., Miller, D. G., Packham, R. F., and Richards, W. N. (1977). Water clarification by flotation, Journal of American Water Works Association, 69(7), 369-374.

상세보기
Imhof, H. K., Schmid, J., Niessner, R., Ivleva, N. P., and Laforsch, C. (2012). A novel, highly efficient method for the separation and quantification of plastic particles in sediments of aquatic environments, Limnology and Oceanography Methdods, 10, 524-537.

상세보기
Jung, H. J., Lee, J. W., Choi, D. Y., Kim, S. J., and Kwak, D. H. (2006). Flotation efficiency of activated sludge flocs using population balance model in dissolved air flotation, Korean Chemical Engineering Research, 23(2), 271-278.

상세보기
Kwak, D. H., Jung, H. J., Kim, S. J., Won, C. H., and Lee, J. W. (2005). Separation characteristics of inorganic particles from rainfalls in dissolved air flotation: A Korean perspective, Separation Science and Technology, 40, 3001-3015.

상세보기
Kwak, D. H., Jung, H. J., Kwon, S. B., Lee, E. J., Won, C. H., Lee, J. W., and Yoo, S. J. (2009). Rise velocity verification of bubble-floc agglomerates using population balance in the DAF process, Journal of Water Supply: Research and Technology-AQUA, 58(2), 85-94.

상세보기
Leppinen, D. M. and Dalziel, S. B. (2004). Bubble size distribution in dissolved air flotation tanks, Journal of Water Supply: Research and Technology-Aqua, 53(8), 531-543.

상세보기
Leppinen, D. M., Dalziel, S. B., and Linden, P. F. (2001). Modeling the global efficiency of dissolved air flotation, Water Science and Technology, 43(8), 159.

상세보기
Liers, S., Baeyens, J., and Mochtar, I. (1996). Modeling dissolved air flotation, Water Environmental Research, 68(6), 1061.

상세보기
Majewsky, M. Bitter, H., Eiche, E., and Horn, H. (2016). Determination of microplastic polyethylene (PE) and polypropylene (PP) in environmental samples using thermal analysis (TGA-DSC), Science of The Total Environment, 568, 507-511.

상세보기
Martin, J., Lusher, A., Thompson, R. C., and Morley, T. (2017). The deposition and accumulation of microplastics in marine sediments and bottom water from the Irish continental shelf, Scientific Reports, 7, 10772.

상세보기
Mateos-Cardenas, A., O'Halloran, J., van Pelt, F. N. A. M., and Jansen, M. A. K. (2020). Rapid fragmentation of microplastics by the freshwater amphipod Gammarus duebeni (Lillj.), Scientific Reports, 10(1), 1-12.

상세보기
Miller, M., Kroon, F., and Motti, C. (2017). Recovering microplastics from marine samples: A review of current practices, Marine Pollution Bulletin, 123, 6-18.

상세보기
Moore, C. J. (2008). Synthetic polymers in the marine environment: A rapidly increasing, long-term threat, Environmental Research, 108(2), 131-139.

상세보기
Padervand, M., Lichtfouse, E., Robert, D., and Wang, C. (2020). Removal of microplastics from the environment. A review, Environmental Chemistry Letters, 18(3), 807-828.

상세보기
Piehl, S., Leibner, A., Loder, M. G. J., Dris, R., Bogner, C., and Laforsch, C. (2018). Identification and quantification of macro and microplastics on an agricultural farmland, Scientific Reports, 8(1), 17950.

상세보기
Reid, R. C., Prausnitz, J. M., and Poling, B. E. (1987). The properties of gases and liquids, 4th ed, McGraw-Hill.
Rice, E. W., Baird, R. B., and Eaton, A. D. (2017). Standard methods for the examination of water and wastewater, 23rd edition, Washington, D.C., American Public Health Association, American Water Works Association, Water Environment Federation.
Rodrigues, P., Batista, J. N. M., and Bettega, R. (2019). Application of population balance equations and interaction models in CFD simulation of the bubble distribution in dissolved air flotation, Colloids and Surfaces A: Physicochemical and Engineering Aspects, 577, 723-732.

상세보기
Rummel, C. D., Escher, B. I., Sandblom, O., Plassmann, M. M., Arp, H. P. H., MacLeod, M., and Jahnke, A. (2019). Effects of leachates from UV-weathered microplastic in cell-based bioassays, Environmental Science & Technology, 53(15), 9214-9223.

상세보기
Shawwa, A. R. and Smith, D. W. (2011). Dissolved air flotation model for drinking water treatment, Canadian Journal of Civil Engineering, 27(2), 373-382
Song, Y. K., Hong, S., Jang, M., Han, G., Jung, S. W., and Shim, W. (2017). Combined effects of UV exposure duration and mechanical abrasion on microplastic fragmentation by polymer type, Environmental Science & Technology, 51(8), 4368-4376.

상세보기
Tambo, N. and Fukushi, K. (1985). A kinetic study of dissolved air flotation, Journal of JWWA, 606, 22-30.
Vrablik, E. R. (1959). Fundamental principles of dissolved air flotation of industrial wastes, Industrial Waste Conference Proceedings, 14th, Purdue University, Ann Arbor, USA, 743-779.
Yurtsever, M. and Celik, I. (2017). Precipitation/flotation effect of coagulant to microplastics in water, Baztan, J., Jorgensen, B., Pahl, S., Thompson, R. C., Vanderlinden, J. P. (eds.), Fate and Impact of Microplastics in Marine Ecosystems, Elsevier, 163-164.
Zhang, M., Yang, J., Kang, Z., Wu, X., Tang, L., Qiang, Z., Zhang, D., and Pan, X. (2021). Removal of micron-scale microplastic particles from different waters with efficient tool of surface-functionalized microbubbles, Journal of Hazardous Materials, 404, 124095.

상세보기

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].

내보내기 구분	파일저장 인쇄 메일전송
구성항목	기본정보 상세정보 관리번호, 논문명, 저널/프로시딩명, 저자 , 발행년, 권, 호, 시작페이지, 끝페이지, 발행기관 관리번호, 논문명, 대등논문명, 저자 , 저널/프로시딩명, 발행기관, 발행년, 발행언어, 권, 호, 시작페이지, 끝페이지, ISBN, ISSN, 주제분야, 키워드, 초록(한글), 초록(영문), 저자(소속기관)
저장형식	Text(ASCII format) Excel format RefWorks Direct Export RIS format (for Reference Manager, ProCite, EndNote), Scholar's Aids, Mendeley
메일정보	받는사람 (필수) @ 보내는사람 (선택) @ 제목 내용 KISTI 검색결과 이메일 서비스
안내	총 건의 자료가 검색되었습니다. 다운받으실 자료의 인덱스를 입력하세요. (1-10,000) 검색결과의 순서대로 최대 10,000건 까지 다운로드가 가능합니다. 데이타가 많을 경우 속도가 느려질 수 있습니다.(최대 2~3분 소요) 다운로드 파일은 UTF-8 형태로 저장됩니다. 파일의 내용이 제대로 보이지 않을실 때는 웹브라우저 상단의 보기 -> 인코딩 -> 자동선택 여부를 확인하십시오. ~ Text(ASCII format) Excel format