Earticle

페놀은 산업적 용도를 갖는 유기 화합물로, 석유화학 및 석탄 관련 산업의 폐수에서 주로 검출된다. 그러나 페놀 화합물은 낮은 농도에서도 높은 발암성과 독성을 나타내기 때문에 배출을 엄격하게 규제한다. 다양한 방법을 사용하여 페놀을 제거하고 있으며, 그중에서 흡착 기술을 이용하여 페놀을 제거하였다. 흡착제로 사용된 케나프는 빠른 성장으로 인해 녹색 및 재생 가능한 바이오매스로 주목받고 있다. 본 연구는 케나프를 열분해해서 얻은 바이오차를 이용해 페놀을 픕착했을 때의 여러 가지 흡착 특성 및 메커니즘을 조사하였다. 750℃에서 열분해한 케나프 (KDB-750)를 이용한 페놀 흡착량이 가장 높았으며, 이는 열분해 시 증가하는 탄소 함량에 기인한다. 동역학적 흡착실험 결과 KDB-750을 이용한 페놀 흡착은 48시간 안에 평형에 도달하며, Pseudo second order 모델에 적합함을 보인다. 평형 흡착 결과 KDB-750을 이용한 페놀 흡착은 Freundlich 모델에 적합하며 최대 흡착량은 41.1 mg/g임을 보인다.

양식장 퇴적물에 축적되는 N은 필수 영양소이면서 상당 부분 침출에 의해 환경적 오염을 유발시킨다. 퇴적물에 biochar의 적용은 N을 보유시켜 침출에 의한 손실을 줄일 수 있다는 연구가 보고되고 있다. biochar는 농작 잔류물을 무산소 조건 하에 열분해에 의해 탄소가 풍부하게 생성된다. 현장에서의 암모니아 농도를 조절하기 위해 널리 사용하는 공정 중에서 현장 피복 기술은 적은 비용으로 높은 제거 효율을 나타낼 수 있는 공정이다. 현장 피복 기술의 장점을 극대화 시키기 위해서는 저비용 및 고효율의 흡착제가 반드시 필요하다. 흡착 공정은 저렴한 흡착제 사용이 가능하며, 유지 및 관리가 용이하고, 설계가 간단하면서 제거 효율이 높은 장점을 갖는다. biochar는 높은 표면적, 다공성, 음이온 및 양이온 교환 능력의 흡착 특성을 가진다. biochar의 암모늄 이온 보유 능력은 음전하를 띤 산소를 함유하는 표면 작용기에 대한 정전기적 흡착으로 설명이 가능하다. 본 연구에서는 농작 잔류물인 케나프를 무산소 조건에서 소성 온도에 따라 처리하여 흡착제를 제조하였다. 상이한 소성 온도에 따라 처리된 시료와 80 mg/L의 암모니아 용액을 반응시켰다. 소성시킨 케나프에 의한 암모니아 흡착량을 통해 300°C에서 소성시킨 케나프가 수중에 존재하는 높은 농도의 암모니아를 제거하기 위해 사용 가능한 환경친화적인 소재로 효과적인 제거 효율을 가진 흡착제로 사용될 수 있다고 판단된다.

수성 환경에서의 암모니아는 일반적으로 암모늄(NH4+)의 형태로 존재한다. 암모늄과 같은 영양소의 자연 수계로의 배출 증가는 부영양화에 크게 기여한다. 영양소의 해로운 영향에 대한 인식과 이해가 높아짐에 따라 폐수 처리 시설 및 기타 점오염원 기여자로부터 영양소 배출을 제한하는 엄격한 법률이 도입되었으며, 영양소의 효율적인 제거가 필요하다. 수역에서의 암모늄 제거로 널리 사용되는 공정은 생물학적 처리이다. 생물학적 처리의 효율성에도 불구하고 넓은 반응기 부피 필요와 반응 과정이 느리기 때문에 많은 자본을 필요로 한다. 기존의 생물학적 공정을 대체하는 효과적인 공정의 개발은 매우 중요한 실정이다. 퇴적물 내에 존재하는 암모늄을 제거하기 위해 현장에서 일반적으로 사용되는 현장 피복 기술은 저 비용으로 즉각적인 제거 효율을 나타낸다. 피복 기술을 통한 오염물질의 높은 제거 효율을 위해서는 우수한 흡착제가 필요하다. 흡착 공정은 저가의 비용으로 높은 제거 효율을 가지며, 유지 및 관리가 용이하기 때문에 수중의 오염물 제거에 널리 사용되는 공정이다. 암모늄을 흡착공정으로 제거하기 위해 사용되는 흡착제로는 활성탄, 이온 교환수지, 아타풀자이트, biochar 등이 연구되고 있다. 본 연구에서 천연 흡착제로 굴 폐각을 사용하였고, 무산소 조건에서 다양한 열분해 온도 조건에 따라 제조하였다. 다양한 열분해 온도 조건에서 제조된 굴 폐각과 90 m/L의 암모니아 용액을 반응시켰다. 0-500°C 범위의 열분해 온도에서는 암모니아 흡착량이 나타나지 않았지만, 600°C에서부터 암모니아 흡착량이 나타나기 시작했다. 800°C와 900°C에서 열분해된 굴 폐각이 다른 열분해 온도 조건보다 수중에 존재하는 암모니아에 대한 높은 제거 효율을 보였다. 열분해된 굴 폐각은 수중에 존재하는 암모니아 제거에 대한 가능성을 보였으며, 녹색 흡착제로써 적용이 가능하다고 판단된다.

최근 모래 수요가 급격하게 증가하면서 연간 약 500억톤의모래가 건설산업 등에 사용되고 있는 것으로 나타났으며, 이에 따라 모래수급을 위한 평균 운반거리 증가 등 해안 매립사업에 활용하기 위한 모래수급비용이 증가 추세에 있다. 해안 매립 공사 수행시필수적인 모래, 자갈 등 조립토양을 확보하기 위한 다양한 방법이 제안되고 있으며, 해안지역에서 항로확보를 위해 준설 후 단순 투기되는 준설토로부터 모래선별을 통한 자원재활용 방안이 하나의 대안으로 평가되고 있다. 본 검증연구에서는 해안 준설토에 포함되어 있는 모래를 선별, 분리하여 현장에 재활용 활용할 수 있는 실증플랜트를 설계, 제작하여 해안 매립사업 현장에 설치 후 약 4개월간 운영하였다. 펌프 준설선을 통해 채취한 준설토는 트롬멜, 하이드로사이클론을 거치며 자갈, 모래, 미세토로 분리되었으며 선별된 자갈, 모래는 매립공사 복토/성토재로 활용하고, 미세토는 침전과정을 거쳐 해안 매립현장에 재포설되었다. 실증플랜트 현장운전에서는 해안 퇴적토를 준설한 후 선별공정을 통해 약 12 ton/hr 이상의 모래를 생산하는 결과를 얻었으며, 준설토내 모래의 90% 이상을 선별가능한 것으로 확인되었다. 이는 해안 매립/준설 사업에서 항로확보, 오염퇴적토 제거라는 기존 목적에 추가하여, 단순 준설 후 해상투기장에 투기되던 준설토를 모래공급원이라는 자원재활용의 관점에서 그 가치를 평가한 의미있는 연구결과를 도출하였다고 판단된다.

염색폐수에는 염료, 염색 조제, 호료 등의 난분해성 물질이 다량 함유되어 폐수 처리 의 어려움이 있다. 이를 위해 고도산화법인 AOP를 적용해 산화력이 높고 여러 오염 물질과 산화반응을 일으키는 OH 라디칼을 생성하여 난분해성 물질과 색도를 효과적 으로 처리할 수 있다고 알려져 있다. 그중 하나인 펜톤 산화공정은 2가 철과 과산화수 소의 반응으로 생성되는 OH 라디칼로 난분해성 물질 및 독성물질의 처리, 색도 제거 에 이용되어 왔으나 pH 조절, 2가 철과 과산화수소의 주입 비율, 철염 제거 및 슬러 지 제거가 필요하다는 단점이 있다. 본 연구에서는 기존의 Cobalt-PMS 반응의 Cobalt에 manganese를 합성하여 Cobalt manganese-peroxymonosulfate 공정을 이용하여 황산염 라디칼 생성뿐만 아니라 전자 이동을 향상시켜 염색폐수 처리 효과를 평가하였다. Methyl Orange 제거율 실험에서 5분간 반응한 결과 약 97%의 제 거율을 나타내었다. Cobalt manganese 산화물 촉매를 고도산화 처리에 적용하 여 오염물질 제거 효율을 높이고 2차 오염 문제 및 반응 후의 슬러지가 발생 을 저감한다.

Marine sediments are one of important natural resources for humans. By applying various remediation technologies, marine sediments (naturally or contaminated including dredged materials) could be transformed into commercially useful products. However, selecting appropriate technologies may still be challenging for decision-makers. This research aims (1) to develop a comprehensive environmental assessment criterion to evaluate and identify promising ex-situ technologies for marine sediments in Colombia and (2) propose management frameworks to obtain sustainable beneficial uses from treated sediments. The achieved results identified solidification/stabilization as promising technologies to be adopted in Colombia based on their cost-benefit, high efficiency and environmental feasibility according to several evaluation criteria. Optimal conditions for successful sediment treatment were also identified. Sustainable beneficial use of marine sediments may provide environmental and economic benefits from the point of view of new circular economies. Best-suited technologies can be chosen based on site and sediment characterization without neglecting essential aspects such as cost-effectiveness, treatment time, and removal efficiency, which were considered in this research. The various environmental assessment tools developed may aid decision-makers in selecting optimal technologies and achieving the sustainability of marine sediments by optimizing their beneficial uses. Additional issues including qualities of the Colombian Caribbean marine sediments will be presented during the 2022 KEDS conference. More innovative and practical environmental risk assessments tools are still needed to evaluate the feasibility of various remediation technologies.

To simplify the application of biochar powder for in situ stabilization of polycyclic aromatic hydrocarbons (PAHs) and phthalates (PAEs) in sediments, biochar pellets using Na-OH rice husk biochar were prepared. In this study, bentonite, Al2O3, CaO and MgO were selected as binders of biochar pellets. CaO pellets showed the highest compressive strength among all pellets, and also exhibited the highest moisture uptake. Over 90 % of biochars pellets disintegrated after one month. Different pellets contact times were amended to sediments to reduce the remain of PAHs and PAEs in sediment. Compared with raw biochar, biochar pellets had 20 % lower stabilization efficiency of PAHs and PAEs.

물과 가정용 및 산업용 하수구에 의해 운반되는 높은 수치의 인은 호수와 강과 같은 지표수역으로 배출된다. 강과 호수로 배출되는 고농도의 인은 부영양화를 일으키며, 하천 퇴적토 또한 오염시킨다. 이에 따라 지표수역으로 배출되기 전에 폐수에서 인을 허용 가능한 수준으로 제거할 필요가 있다. 인을 제거하기 위한 다양한 방법 중 흡착은 효율이 높고 경제적이라는 장점이 있다. 본 연구에서는 동죽조개 껍질을 재활용하여 열 활성화를 통해 인 흡착능력을 증가시켜 인 흡착능력을 평가하였다. 열 활성화 온도 조건은 100, 300, 500, 700, 800, 900℃이며, 800 ℃와 900 ℃에서 29.96mg/g, 29.95 mg/g으로 가장 높은 흡착능력을 보였다. 또한 전계방출 주사현미경을 통해 열 활성화 온도별 동죽조개 껍질(MVS)의 표면을 관찰하고 XRD, XRF 분석을 통해 동죽조개껍질 열 활성화 온도별 특성분석을 시행하였다. 열 활성화 온도가 높아질수록 MVS의 기공이 증가하며 800 ℃에서 가장 큰 기공이 관찰되었으며, 원소 조성 결과 Ca 함량이 증가하고, C 함량이 감소함을 보였습니다.

Heavy metals often coexist in contaminated wastewater systems and their competitive behavior could affect the adsorption capacity of biochar. The present investigation deals with the utilization of biochar derived from the Mulberry Tree (MBC) and Rice Husk (RBC) as an adsorbent for the removal of heavy metal ions from individual metal ions and mixed-metal solutions of Cd(II), Pb(II), and Zn(II). The mutual effects and inner mechanisms of their adsorption on studied biochar were systematically investigated via single-metal, binary-metals and Tranry-metal systems. The maximum adsorption capacities of metal ions in single-metal solution by MBC and RBC were Pb(II) 0.4119, Zn(II) 0.0892, Cd(II) 0.0573 mmol/g and Pb(II) 0.0602, Zn(II) 0.0297, Cd(II) 0.0201 mmol/g, However, the adsorption of Pb(II), Zn(II) and Cd(II) was inhibited in the binary-metal and Tranry-metal systems. The competitive adsorption in multi-metal systems was predicted by competitive adsorption models.

International environmental organizations predicted that the indiscriminate development of deep-sea mineral resources would have a serious impact on the marine environment. However, for countries that depend on imports of mineral resources, such as Korea (Rep. of), it is essential to develop deep-sea mineral resources. Therefore, in Korea (Rep. of), research of on-site/ex-situ treatment technologies that can minimize the impact of deep-sea mining tailings on the marine environment is being actively conducted. Therefore, in this research, the chemical washing treatment efficiency of cadmium (Cd), a harmful heavy metal, in the deep-sea mining tailings was confirmed by comparatively evaluating the two extractants. By comparing aluminum sulfate (AS) with ethylenediaminetetraacetic acid (EDTA), a traditional extractant, the environmental and economic feasibility were compared to confirm the applicability as an eco-friendly extractant. In this experiment, 2% sample was prepared by mixing deionized water and manganese nodules (20 ~ 63 μm) collected from the Clarion-Clipperton Fracture Zone (CCFZ). AS (0.3, 0.5, 1%) and EDTA (0.03, 0.05, 0.1 M) prepared at each concentrations and were added to the 2% manganese nodules sample and stirred for 16 elapsed times (5 m ~ 168 h). As the concentration of AS increased, the extraction concentration of Cd increased by an average of about 4.9 times. On the other hand, EDTA increased about 2.7 times. As the elapsed time increased, the extraction concentration by AS increased by about 3.0 times, and increased by about 8.4 times by EDTA on average. Compared to EDTA, AS showed higher Cd removal efficiency as the concentration increased and even within a short elapsed time. As a result of the research, it was evaluated that it is very suitable to use AS as an extractant of harmful heavy metals in deep-sea mining tailings when comprehensively considering removal efficiency, economic and environmental feasibility. The results of this research will be usefully applied to process design and optimization as basic data presented prior to the development of remediation technologies in the future.

기존의 스테인리스 강의 양극산화는 이온화 서열이 높은 백금과 같은 귀금속과 함께 진행되었으며, 양극산화를 통하여 스테인리스 강 표면에 나노크기의 포어들이 생겼다 . 양극산화된 스테인리스 강은 포어들에는 가 존재하고, 스테인리스 표면의 와 이종접합(Z-scheme)을 이루며 유기물들을 분해하는 과정을 통해 물 정화를 이룰 수 있는 금속 촉매이다. 또한, 양극산화된 스테인리스 강은 재사용이 용이하고, 과산화수소()와 함께 사용할 때 높은 유기물 분해 효율을 보여주었다. 하지만 귀금속과 함께 진행되는 양극산화의 경우, 이에 따른 비용적인 문제가 발생할 수 있다. 따라서 본 연구에서는 귀금속을 대신하여 스테인리스 강을 사용한 양극산화를 진행하고, 만들어진 산화된 스테인리스 강의 메틸 오렌지 분해를 통한 최적화를 진행할 것이다. 투과전자현미경, X선 광전자 분석, x-ray 회절분석법 등을 통하여 양극산화된 물질의 구조와 형태를 확인할 것이며, 자외 및 가시선 분광분석법을 통하여 메틸 오렌지의 분해를 정량적으로 파악하고, 이를 통하여 분해율이 가장 좋은 양극산화된 스테인리스 강의 조건을 최적화할 것이다. 양극산화의 조건은 전압 그리고 양극산화 진행 시간으로 나누어서 진행할 예정이며, 전압 및 진행 시간별 최적화 조건과 이들을 종합한 최적화 조건을 알아낼 것이고 전압 및 진행 시간과 유기물 분해 능력의 상관관계 또한 파악된다.

활성탄은 미세공극이 많고 비표면적이 넓어 오염물질에 대해 높은 흡착능을 가지고 있으며 환경 분야에서 활용가치가 뛰어난 흡착제 중 하나이다(Kurniawan et al., 2006; Loganathan et al., 2018 ; Sounthararajah et al., 2016). 활성탄은 소수성 유기오염물질을 효과적으로 제거할 수 있다고 알려져있다. 탄소 표면의 화학적 산화를 통해 중금속 흡착에 가장 큰 영향을 미치는 카복실기 등의 산소 작용기를 활성화 할 수 있다. 본 연구에서는 질산과 수산화 나트륨을 사용하여 활성탄을 개질하여 중금속 및 유기오염물질이 공존하는 오염물질 정화를 위한 안정화제로서의 적용 가능성을 확인하고자 한다. 중금속 오염물질로는 2019년 전국 퇴적물 측정망 자료에서 가장 주요한 오염물질 중 하나인 납(lead, Pb)을 선정하였고, 유기오염물질로는 페놀을 선정하였다.

퇴적토에는 중금속이나 유기오염물질 등이 축적되어 이를 양분으로써 살아가는 저서 생물들에게 영향을 미치게 된다(Rippey, 2008). 그래서 저서 생물의 오염물질에 대한 이용성을 저감 시켜야 하며, 그 수단으로써 안정화제를 피복하거나 준설을 진행한다(Patmont, 2014). 그러나 이 때 살포하는 안정화제 역시 생물 체내에 축적될 수 있기 때문에, 현장 적용에 앞서 이에 대한 독성평가가 선행되어야 한다. 본 연구에 앞서, 유기오염물질에 대한 흡착 성능이 우수한 안정화재인 활성탄을 개질해서 중금속에 대한 흡착 성능까지 개선했다. 그리고 본 연구에서는 개질 활성탄에 대한 독성평가를 진행하여, 생물체에 위해가 가지 않도록 개질 방법을 개선하고자 한다. 독성평가에 사용되는 저서 생물로는 북아메리카 원산지의 Black worm을 선정하였으며 활성탄으로는 OMT사 및 Calgon사의 Coal계 제품을 사용하였다.

Organic dye has been a serious problem in this century. Painting, textiles, chemicals, etc. are widely used and become a source of waste organic dye. Photocatalysts of stainless steel nanoformation by advanced oxidation process will decompose Rhodamine B. Fe2O3 and Cr2O3 are the main components of stainless steel nano formed by anodization which act as a z-scheme effect. Stainless steel mesh nano-formation is a developed material from a previous study called stainless steel nanotubes(SSNT). SSNT is used by a stainless steel plate which is less surface area, is heavier, has less degradation effect, and is non-economical friendly than stainless steel mesh. Stainless steel nano-formation characterized by EDS, SEM, XRD, XPS, and degradation result.

영주댐은 수질사고를 계기로 하여 낙동강 중·하류 지역의 수질 개선을 위한 하천유지용수 공급, 홍수피해 경감, 용수공급 등의 목적으로 건설되었다. 영주댐은 내성천 및 지류에서 유입되는 물의 흐름을 막아 건설되었으며, 댐 내 부영양화에 따른 대규모 녹조발생. 유사의 감소 등 자연생태계에 변화가 일어나고 있다. 본 연구는 영주댐의 퇴적물에 다양한 오염물질을 포함하고 있을 수 있어 수질 및 수생태계의 건강성에 직접적인 영향을 미치는 매체로 판단되어 퇴적물의 오염도 및 퇴적물 용출실험을 수행하여 수생태계의 변화 및 미치는 영향을 예측하고 대책마련을 위해 퇴적물오염현황을 조사하였다. 3년간 영주댐 퇴적물 모니터링 결과 퇴적물의 성상은 시간이 지남에 따라 모래 및 자갈들이 입도가 매우 작은 점토 형태로 퇴적되었다. 퇴적물 중금속 분석결과 As와 Hg의 오염도가 소폭 증가하였으며, 이는 유속이 느려지고 체류시간이 길어짐에 따라 일부 오염물질도 함께 퇴적되고 있는 것으로 판단된다. 퇴적물 용출실험 결과 영양염류(COD, TOC, T-N, T-P, PO4-P)의 용출율이 매우 낮았다.