보고서 정보
주관연구기관 |
조선대학교 Chosun University |
연구책임자 |
문덕현
|
보고서유형 | 최종보고서 |
발행국가 | 대한민국 |
언어 |
한국어
|
발행년월 | 2022-03 |
과제시작연도 |
2021 |
주관부처 |
과학기술정보통신부 Ministry of Science and ICT |
등록번호 |
TRKO202200014474 |
과제고유번호 |
1711129160 |
사업명 |
개인기초연구(과기정통부)(R&D) |
DB 구축일자 |
2022-10-26
|
키워드 |
흡착.산성광산배수.바이오차.중금속.불가사리.Adsorption.Acid Mine Drainage.Biochar.Heavy metal.Starfish.
|
초록
▼
□ 연구개요
친환경적, 고효율 및 저비용 흡착제로 사용될 수 있는 천연폐자원인 불가사리를 바이오차로 이용하여 중금속으로 오염된 산성광산배수를 처리하는데 활용하였다. Batch test, column test를 통한 최적 공정 조건 선정 및 장기간 성능 평가를 진행하였으며 처리 메커니즘을 규명하였다. 마지막으로 화학적 표면 개질을 통한 처리 능력 개선 평가와 최종적으로 표준화 및 기술 매뉴얼을 작성하였다.
□ 연구 목표대비 연구결과
- 별 불가사리를 활용하여 제한된 산소 조건에서 NCLAC-300(300℃),
□ 연구개요
친환경적, 고효율 및 저비용 흡착제로 사용될 수 있는 천연폐자원인 불가사리를 바이오차로 이용하여 중금속으로 오염된 산성광산배수를 처리하는데 활용하였다. Batch test, column test를 통한 최적 공정 조건 선정 및 장기간 성능 평가를 진행하였으며 처리 메커니즘을 규명하였다. 마지막으로 화학적 표면 개질을 통한 처리 능력 개선 평가와 최종적으로 표준화 및 기술 매뉴얼을 작성하였다.
□ 연구 목표대비 연구결과
- 별 불가사리를 활용하여 제한된 산소 조건에서 NCLAC-300(300℃), NCLAC-500(500℃), NCLAC-700(700℃)과 무산소 조건에서 NAC-300(300℃), NAC-500(500℃), NAC-700(700℃)로 다양한 온도별 조건의 흡착제를 제조하였다. 이후 batch test를 통해 중금속 처리에 가장 적절한 NAC-300과 NAC-500을 최종적으로 선정하여 연구를 진행하였다.
- NAC-300과 NAC-500의 Batch test 결과 NAC-300은 Pb의 경우 11.14 mg/g, Cu는 2.77mg/g, Zn은 1.65 mg/g, Cd는 1.59 mg/g의 흡착량을 보여주었으며, NAC-500은 Pb의 경우 312.5 mg/g, Cu의 경우 54.1 mg/g, Zn의 경우 200 mg/g, Cd의 경우 88.5 mg/g의 흡착량을 보여주었다. 흡착메커니즘 도출을 위한 Freundlich 모델과 Langmuir 모델에 적용 결과 모두 Langmuir 모델에 적합한 것으로 나타나, 이에 Langmuir 모델의 메커니즘에 따라 단분자층 흡착을 통해 각 중금속을 흡착할 것으로 판단하였다. 이후 Batch test를 통해 NAC – 300을 활용하여 처리할 수 있는 최적 중금속 농도는 10 mg/L로, 최적 교반 시간은 24hr로 설정하였으며 NAC-500을 활용하여 처리할 수 있는 최적 중금속 농도는 50 mg/g으로 최적 조건을 설정하였다.
- 장기적 처리 능력 평가를 통한 column test를 통해 NAC-300은 조건들 중 농도 15mg/L에서 6.7, 2.5, 11.7, 2.2 mg/g (Cu, Cd, Pb, Zn)으로 흡착량이 높았으며 유량 10mL/min, 투입량별 3g 조건에서 5.4, 1.4, 6.1, 1.6 mg/g으로 흡착량이 높았다. NAC-500은 조건들 중 농도 15mg/L에서 18.6, 16.5, 20.5, 15.4 mg/L (Cu, Cd, Pb, Zn) 으로, 흡착량이 높았으며, 유량 10mL/min, 투입량별 2g 조건에서 8.3, 9.7, 14.4, 4.6 으로 흡착량이 높았다.
- NAC-300과 NAC-500의 중금속 처리 능력을 더욱 개선시키기 위해 NaOH (NNAC-300, NNAC-500), KOH (KNAC-300, KNAC-500), Oxalic acid (ONAC-300, ONAC-500)를 활용하여 화학적 처리를 통해 개질하였다. 이후 처리 능력 개선을 확인해보기 위한 간단한 batch test 결과 Cu에 대한 ONAC-300의 제거율(92.2%)이 NAC-300의 제거율(47.9%)보다 더 높은 것을 제외하고, 나머지 개질하지 않은 NAC-300 자체로의 중금속 제거율이 더 높은 것으로 나타났다. 다음으로 NAC-500보다 NNAC-500에서 Cu는 1.2배, Cd는 1.5배, Zn은 1.2배로 제거량이 증가하였으며, KNAC-500에서 Cu는 1.8배, Cd는 1.8배, Zn은 1.2배로, ONAC500에서 Cu는 5.3배로 제거량이 증가한 것을 확인하였으며, 이에 처리 능력 개선을 위한 NAC-500의 개질은 효과적인 것을 확인하였다.
□ 연구개발성과의 활용 계획 및 기대효과(연구개발결과의 중요성)
- 수용액 내 중금속 처리와 산도 개선이 우수하여 산성광산배수 뿐만 아니라 도금폐수와 같은 다양한 산업폐수 처리에 활용도가 높다고 판단된다.
- 막대한 발생량과 포식성으로 인한 유해 어종인 폐자원의 불가사리를 친환경적 및 저비용의 흡착제로 활용함에 따라 불가사리 처리의 어려움 해결 및 생태계 교란을 최소화할 수 있을 것으로 기대된다.
(출처 : 연구결과 요약문 2p)
목차 Contents
- 표지 ... 1
- 연구결과 요약문 ... 2
- 목차 ... 3
- 1. 연구개발과제의 개요 ... 4
- 2. 연구개발과제의 수행 과정 및 수행 내용 ... 4
- 3. 연구개발과제의 수행 결과 및 목표 달성 수준 ... 4
- 1) 정성적 연구개발성과(연구개발결과) ... 4
- 2) 세부 정량적 연구개발성과 ... 13
- 3) 목표 달성 수준 ... 13
- 4) 목표 미달 시 원인 분석 ... 14
- 4. 연구개발성과의 관련 분야에 대한 기여 정도(연구개발결과의 중요성) ... 14
- 5. 연구개발성과의 관리 및 활용 계획 ... 14
- 6. 참고문헌 ... 15
- [붙임1] 세부 정량적 연구개발성과 ... 16
- [붙임2] 연구책임자 대표적 연구실적 및 증빙(요약문 및 사본) ... 19
- 끝페이지 ... 24
※ AI-Helper는 부적절한 답변을 할 수 있습니다.