초록 ▼

□ 연구개요
본 연구의 최종목표는 수중에 존재하는 양이온인 중금속과 음이온으로 존재하는 비소의 동시제거가 가능한 흡착제 개발이며 이를 이용한 양이온과 음이온의 제거 특성에 대한 연구이다. 표면개질 또는 기능화(functionality)를 통한 흡착제는 일반적으로 양이온 또는 음이온 단독으로 존재시 사용이 가능하기 때문에 양이온과 음이온의 동시제거에는 제거효율 및 현장적용등에 한계점을 나타내고 있다. 이를 개선하기 위해서 천연유기고분자(알지네이트(alginate), 키토산(chitosan))를 선정하여 각 각 입자형과 비드형의

□ 연구개요
본 연구의 최종목표는 수중에 존재하는 양이온인 중금속과 음이온으로 존재하는 비소의 동시제거가 가능한 흡착제 개발이며 이를 이용한 양이온과 음이온의 제거 특성에 대한 연구이다. 표면개질 또는 기능화(functionality)를 통한 흡착제는 일반적으로 양이온 또는 음이온 단독으로 존재시 사용이 가능하기 때문에 양이온과 음이온의 동시제거에는 제거효율 및 현장적용등에 한계점을 나타내고 있다. 이를 개선하기 위해서 천연유기고분자(알지네이트(alginate), 키토산(chitosan))를 선정하여 각 각 입자형과 비드형의 흡착제를 개발하였으며, 양이온과 음이온을 동시제거가 가능함을 연구하였다. 개발된 흡착제를 통한 연구에서 현장적용을 고려한 다양한 조건에서 흡착효율, 흡착량, 그리고 흡착 반응등에 대한 연구를 바탕으로 흡착제와 양이온/음이 온간의 반응성에 대한 연구와 흡착 특성이 규명하였다.

□ 연구 목표대비 연구결과
1차년도의 목표인 중금속 및 음이온 동시 제거가 가능한 천연유기물을 선정하여 양이온과 음이온의 동시제거가 가능한 흡착제 개발을 목표로 하였으며, 이를 위해서 알지네이트와 키토산의 천연 고분자를 선택하여 각 각 적용가능성에 대한 실험을 진행 하였으며, 2차년도에는 각 각의 천연유기물의 특성을 고려한 다양한 형태의 흡착제를 개발하여 양이온과 음이온의 동시 제거 효율을 결정하기 위한 연구를 진행함과 동시에 흡착제의 물리적 및 화학적 안정성에 대한 연구도 동시에 진행을 하였다. 3차년도에 회분식 실험을 통한 양이온과 음이온이 흡착 특성에 관한연구와 흡착제 특성을 연구하였으며, 4차년도에 칼럼실험을 통한 물리적 운전조건에 대한 연구를 진행하였다.
본 연구를 통한 알지네이트를 이용할 경우, 알지네이트 자체의 음이온 제거 효율은 없는 것으로 나타났으며, 이를 개선하기 위해서 수산화철과의 합성을 통한 양/음이온의 동시제거를 달성하였으며, 키토산의 경우는 비드형태로 합성한 후 다양한 형태의 비드를 제시하였으며, 양/음이온 동시제거가 이루어짐을 확인 할 수 있다. 각 각의 특징으론 수산화철 기반 알지네이트 입자는 빠른 반응속도를 보이는 반면 부유상 연속공정에 적합한 흡착제이며, 키토산 비드의 경우, 상대적으로 흡착반응속도가 느린 것으로 나타나고 있으나, 고액분리의 장점을 가기고 있기 때문에 고정상 공정운영시 장점을 가지고 있다.
주어지 3년의 연구기간동안 도출된 결과물을 바탕으로 국제 학술논문(SCI급)에 2편 (JCR 상위 10%,J. Ind. Engineer. Chem.:IF 4.978, Applied Science:IF 2.217)에 출간이 완료되었으며, 한편의 SCI가 현재 minor revision인 상태에 있다. 국내등재지(KCI)인 대한상하수도학회에 2편의 논문을 출간 완료하였으며, 국제학회 (ACS: American Chemistry Society) 1편과 대한상하수도학회와 대한환경공학회에 총 3회 발표를 하여 연구성과를 공유하였다. 또한 본 연구를 통해 개발된 흡착제를 특허를 출원을 완료한 상태이다.

□ 연구개발결과의 중요성
알지네이트를 이용한 입자형 흡착제의 경우, 합성시 알지네이트 자체에 의한 입자 엉킴현상을 막아 줌으로써 높은 표면적을 유지할 수 있으며, 입자의 형태로 존재하기 때문에 빠른 반응속도를 이용하여 양이온과 음이온의 동시제거시 높은 제거효율과 운전시간 단축을 얻을 수 있으며, 키토산 기반 합성된 비드는 적용은 단일 공정을 통한 공정의 단순화를 이룰 수 있으며 이를 바탕으로 운전 효율을 증대 및 용이한 운전이 가능하다. 조류와 갑각류로 추출된 천연유기고분자물질의 사용은 합성유기고분자와 달리 독성이 없기 때문에 2차적인 수중 및 생태계에 직접적인 환경오염을 유발을 억제 할 수 있고 폐자원(조류 및 갑각류) 활용이 가능하여 보다 친환경적이다.

(출처 : 연구결과 요약문 2p)

목차 Contents

• 표지 ... 1
• 연구결과 요약문 ... 2
• 목차 ... 3
• 1. 연구개발과제의 개요 ... 4
• 1.1 연구개발의 필요성 ... 4
• 1.2 연구개발의 목적 및 연구 범위 ... 4
• 2. 연구수행내용 및 연구결과 ... 4
• 2.1 연구 배경 ... 4
• 2.2 천연유기고분자 특성 ... 5
• 2.3 연구결과 ... 6
• 3. 연구개발결과의 중요성 ... 11
• 3.1 과학기술적 측면 ... 11
• 3.2 환경적 측면 ... 11
• 3.3 경제·산업적 측면 ... 11
• 4. 참고문헌 ... 11
• 5. 연구성과 ... 12
• 끝페이지 ... 12