보고서 정보
주관연구기관 |
경희대학교 Kyung Hee University |
연구책임자 |
고석오
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보고서유형 | 최종보고서 |
발행국가 | 대한민국 |
언어 |
한국어
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발행년월 | 2016-06 |
과제시작연도 |
2015 |
주관부처 |
미래창조과학부 Ministry of Science, ICT and Future Planning |
등록번호 |
TRKO201700011419 |
과제고유번호 |
1711024078 |
사업명 |
중견연구자지원 |
DB 구축일자 |
2017-11-04
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키워드 |
전기화학적 산화.흡착반응.내분비계 교란물질.탄소기반 나노물질.의약품.탄소나노튜브.Electrochemical oxidation.Adsorption reaction.EDCs.Carbon nano material.PPCPs.Carbon nano tube.
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DOI |
https://doi.org/10.23000/TRKO201700011419 |
초록
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□ 연구의 목적 및 내용
본 연구의 최종목표는 환경호르몬 물질과 같은 미량 독성 유기오염물을 경제적, 안정적, 효율적으로 제거 할 수 있는 전기화학적 산화 및 흡착 하이브리드 기술을 개발하는 데에 있다. 이를 위하여 전기화학적 산화-흡착 공정에서 가장 중요한 요소인 전극을 탄소기반 나노물질을 바탕으로 하여 개발하고, 다양한 금속의 부착을 통해 전극의 산화 및 전기에너지 이용을 극대화하였다. 또한, 개발된 탄소나노물질 전극의 pH, 이온강도 등 운전인자에 따른 오염물 제거율을 검토 후 최적 조건을 도출하며, 미량 독성 유기물의
□ 연구의 목적 및 내용
본 연구의 최종목표는 환경호르몬 물질과 같은 미량 독성 유기오염물을 경제적, 안정적, 효율적으로 제거 할 수 있는 전기화학적 산화 및 흡착 하이브리드 기술을 개발하는 데에 있다. 이를 위하여 전기화학적 산화-흡착 공정에서 가장 중요한 요소인 전극을 탄소기반 나노물질을 바탕으로 하여 개발하고, 다양한 금속의 부착을 통해 전극의 산화 및 전기에너지 이용을 극대화하였다. 또한, 개발된 탄소나노물질 전극의 pH, 이온강도 등 운전인자에 따른 오염물 제거율을 검토 후 최적 조건을 도출하며, 미량 독성 유기물의 혼합물 존재 시 제거특성과 수계에 공존하는 타 화학물질의 영향을 검토하여 자연수계에의 적용 가능성을 평가하였다.
□ 연구결과
1차 년도에는 전극제조를 위한 탄소기반 나노물질 및 doping용 금속 소재를 선정하고, 선정된 소재를 이용한 전기화학적 산화 및 흡착 영향요소를 조사하였다. 이를 위해 우선 OH 라디칼을 효과적으로 발생시키는 전극 소재를 선정하고, 선정 및 개발된 전극의 물리화학적 특성분석을 진행하였다. 선정 및 개발된 전극을 사용하여 대표적인 내분비계 장애물질(EDCs) 물질인 17α-ethynyl estradiol(EE2)를 전기적 산화 및 흡착 가능성을 평가하였으며, 선정된 전극의 실현 가능성을 평가하였다.
2차 년도에는 개발된 전극을 이용한 공정에서 흡착제거 능력 및 전기적 산화 및 흡착제거 성능 평가를 하기위해 대표적인 EDCs 물질인 EE2, 대표적인 의약품(PPCPs) 물질인 Acetaminophen에 대한 각 오염물질에 대한 제거율 실험을 진행하였다. 전기적 산화 및 흡착 영향인자 평가를 위해 EE2를 pH, 전류의 세기 등 영양인자 조건을 달리하여 실험을 진행하였다. 흡착제거와 전기적 산화 및 흡착제거 실험 데이터를 비교, 분석하여 평가하였다.
3차 년도에는 EDCs & PPCPs 혼합 오염물에 대한 동시 제거를 평가하여 단일 오염물과 데이터를 비교, 분석 할 수 있도록 하였으며, 실제 수중에 존재하는 자연계 유기물질 (NOM) 등 다른 물질이 전기적 산화 및 흡착에 미칠 수 있는 영향에 대해 실험을 진행, 평가하여, 최종적으로 자연수계에의 적용성을 평가하였다.
□ 연구결과의 활용계획
내분비계 교란물질 및 의약품의 처리를 위한 국내외 시장은 향후 급격히 성장할 것으로 기대되며 오염된 수계의 처리를 위한 국내 원천기술을 확보함으로써 수입대체 효과 및 기술이전에 따른 국가경제력 향상에 상당한 이득이 있을 것으로 사료된다. 본 연구는 내분비계 교란물질의 특성에 따른 처리 공정기술을 확보함으로써 이 기술의 타 분야에의 응용기술도 본 연구의 최종 성과물이 될 것이다.
( 출처 : 요약문 5p )
Abstract
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□ Purpose&contents
In this study, final goal is to develop the electrochemcial adsorption-oxidation process for efficient removal of toxic organic contaminants such as endocrine disruptor chemicals(EDCs) and pharmaceuticals and personal care products(PPCPs).
Carbon-based electrodes doped with
□ Purpose&contents
In this study, final goal is to develop the electrochemcial adsorption-oxidation process for efficient removal of toxic organic contaminants such as endocrine disruptor chemicals(EDCs) and pharmaceuticals and personal care products(PPCPs).
Carbon-based electrodes doped with a variety of metal oxides were tested in order to evaluate the applicability to the electrochemcial adsorption-oxdation process.
Experiments using a developed electrode were conducted for the different operational conditions such as ionic strength, pH and electroyte type. When EDCs and PPCPs were contained in natural water system or wastewater, treatability of them by developed electro-chemical oxidation process were evaluated.
□ Result
At the first year, carbon-based electrode material and doping metal oxides type were selected. Then, electro-chemical oxidation efficiency and adsorption capacity of electrode was investigated. As a electrode, carbon material which can efficiently generate the hydroxyl radicals was chosen and physico-chemical properties of electrode was characterized. As a representative organic contaminant, 17α-ethynyl estradiol(EE2), one of the EDCs, was chosen and its removal rate by carbon-based electrode was evaluated.
At the second year, acetaminophen was selected as representative contaminant of PPCPs. Adsorptive and electrode-oxidation removal rate of EE2 and acetaminophen by developed electrode system were investigated. Environmental conditions such as ionic strength, pH and electroyte type was evaluated in order to optimize the contaminant removal conditions. Individual removal by adsorption and oxidation rate for the contaminant were quantified.
At the third year, experiment for the existence of mixed organic contaminants (i.e., EE2 and acetaminophen) were conducted and those results were compared with each single pollutant experiments. Also, to investigate the feasibility of developed electro-chemical system for the removal of EDCs and PPCPs in real water system or wastewater, effects of natural organic matter (NOM) on the adsorption apacity and oxidation power were evaluated.
□ Expected Contribution
Developed carbon-based electrode system can be a promising technology for treat EDCs and PPCPs in natural waters or treated wastewater. We can secure national competitiveness for the treatment of toxic organic contaminants such as EDCs and PPCPs without getting other technologies from other countries. Developed technology from this study also can disseminate to the research and development of related technologies.
( 출처 : SUMMARY 6p )
목차 Contents
- 표지 ... 1목차 ... 3연구계획 요약문 ... 4연구결과 요약문 ... 5 한글요약문 ... 5 SUMMARY ... 6연구내용 및 결과 ... 7 1. 연구개발과제의 개요 ... 7 2. 국내외 기술개발 현황 ... 10 3. 연구수행 내용 및 결과 ... 11 4. 목표달성도 및 관련분야에의 기여도 ... 50 5. 연구결과의 활용계획 ... 51 6. 연구과정에서 수집한 해외 과학기술정보 ... 51 7. 주관연구책임자 대표적 연구실적 ... 51 8. 참고문헌 ... 52 9. 연구성과 ... 54 10. 국가과학기술지식정보서비스에 등록한 연구시설.장비 현황 ... 55 11. 연구개발과제 수행에 따른 연구실 등의 안전조치 이행실적 ... 56 12. 기타사항 ... 57별첨1 대표연구성과 ... 58끝페이지 ... 67
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