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제출문
보고서 초록
요약문
목차
제1장 서론 19
제1절 연구개발의 중요성 및 필요성 20
제2절 연구개발의 국내외 현황 21
(1) 해외 기술개발 동향·시장 21
(2) 국내 기술개발 동향·시장 23
제3절 연구개발대상 기술의 차별성 25
제2장 연구개발의 목표 및 내용 26
제1절 연구의 최종목표 27
(1) 연차별 목표 27
(2) 연차별 사업내용 및 범위 28
제2절 연도별 연구개발의 목표 및 평가방법 32
제3절 연도별 추진체계 34
제3장 연구개발 결과 및 활용계획 35
제1절 연구개발 결과 및 토의 36
(1) 이론적 배경 36
(2) 연구내용 및 결과 44
제2절 연구개발 결과 요약 125
제3절 연도별 연구개발목표의 달성도 126
(1) 1차년도 126
(2) 2차년도 127
(3) 3차년도 128
제4절 연도별 연구성과(논문·특허 등) 129
제5절 관련분야의 기술발전 기여도 130
제6절 연구개발 결과의 활용계획 131
(1) 연구개발결과의 활용방안 131
(2) 기대성과 131
제4장 참고문헌 134
부록 143
Table 1. 산업 폐수 방류수 기준 (한국) 40
Table 2. 마그네타이트와 다양한 과산화수소 농도에 따란 일차반응 상수 (k, min-1)(이미지참조) 54
Table 3. 유사펜톤 반응에 의한 과산화수소 잔존 농도 55
Table 4. 상용화된 마그네타이트를 적용한 시안 분해에 대한 일차반응 상수 (k, min-1)(이미지참조) 58
Table 5. 상용화된 마그네타이트를 적용한 과산화수소의 잔존 농도 58
Table 6. 도금폐수 내 포함된 물질 및 농도 59
Table 7. 도금폐수 내 총 시안 잔존 농도 63
Table 8. 도금폐수 내 과산화수소의 잔존 농도 64
Table 9. 도금폐수 내 색도 (case I and case II) 65
Table 10. 재활용 담체의 물리/화학적 특징 66
Table 11. 재활용 담체 내 흡착된 마그네타이트 나노입자의 양 68
Table 12. 도금폐수 내 시안 제거 효율 71
Table 13. 시안 잔존 농도 71
Table 14. 인공 시안 제거 효율 75
Table 15. 시안 분해에 대한 일차 반응 (k, h-1)(이미지참조) 75
Table 16. 재활용 담체에 마그네타이트 나노입자의 양 76
Table 17. 에어레이션 유/무에 따른 시안 제거 효율 83
Table 18. 도금폐수의 특성 84
Table 19. 도금폐수 내 종 분포의 가능성 85
Table 20. 다양한 pH에 따른 침전될 가능성 있는 물질 86
Table 21. 도금폐수 내 중금속 제거 90
Table 22. 도금폐수 내 (PW I와 PW II) 중금속 제거 92
Table 23. 나노듀얼 처리시스템에 의한 시안 및 중금속 처리 95
Table 24. 유사펜톤 반응에 후의 중금속 농도 [CN＝105 mg/L] 97
Table 25. 유사펜톤 반응에 후의 중금속 농도 [CN＝165 mg/L] 97
Table 26. 재사용에 의한 시안 및 중금속 처리 98
Table 27. 도금폐수 내 함유하고 있는 시안 및 중금속 농도 범위 99
Table 28. 나노듀얼 처리시스템의 공정 단위 101
Table 29. 구리 흡착 처리 113
Table 30. 크롬 흡착 처리 114
Table 31. 6가 크롬 흡착 처리 115
Table 32. Langmuir and Freundlich에 의한 구리와 아연 상수 값 118
Fig. 1. 도금폐수 처리 계통도 23
Fig. 2. (a) 수용액상에서의 시안 Eh-pH 그래프 ([CN-]=10-3M) (b) pH에 의한 HCN 및 CN-의 변화 ([CN-]=10-3M)(이미지참조) 39
Fig. 3. 영전하점 (Point of zero charge) 도식의 예 44
Fig. 4. 반응 전후의 마그네타이트 나노입자의 XRD 패턴 46
Fig. 5. 마그네타이트 나노입자의 HR-TEM 이미지 (a) 반응전 (b) 반응후 46
Fig. 6. 마그네타이트 나노입자의 스펙트라 (a) O1s (반응전후), (b) Fe2p (반응전후). 47
Fig. 7. 마그네타이트 나노입자를 적용한 Fenton-like 반응 48
Fig. 8. 총 시안 분석 방법 49
Fig. 9. 시안 및 과산화수소 측정 49
Fig. 10. pH 12 조건에서 마그네타이트 나노입자 0.9g과 과산화수소를 이용한 시안 분해 (●, control; △, H₂O₂29.4mM; ▲, H₂O₂147mM; □, H₂O₂294mM;... 51
Fig. 11. pH 12 조건에서 마그네타이트 나노입자 1.8g과 과산화수소를 이용한 시안 분해 (●, control; △, H₂O₂29.4mM; ▲, H₂O₂147mM; □, H₂O₂294mM;... 52
Fig. 12. pH 12 조건에서 마그네타이트 나노입자 3.6g과 과산화수소를 이용한 시안 분해 (●, control; △, H₂O₂29.4mM; ▲, H₂O₂147mM; □, H₂O₂294mM;... 52
Fig. 13. pH 12 조건에서 마그네타이트 나노입자 7.2g과 과산화수소를 이용한 시안 분해 (●, control; △, H₂O₂29.4mM; ▲, HaO₂147mM; □, H₂O₂294mM;... 53
Fig. 14. pH 12 조건에서 마그네타이트 나노입자 14.4g과 과산화수소를 이용한 시안 분해 (●, control; △, H₂O₂29.4mM; ▲, H₂O₂147mM; □, H₂O₂294mM;... 53
Fig. 15. 시안 분해에 대한 일차 반응 상수 54
Fig. 16. 마그네타이트와 과산화수소 비에 따른 과산화수소의 잔존양 56
Fig. 17. pH 12 조건에서 마그네타이트 0.9g을 사용한 시안 분해에 대한 재사용 (●, control; ○, MNP 0.9g) 57
Fig. 18. pH 12 조건에서 상용화 마그네타이트 0.9g을 이용한 시안 분해 (●, control; △, H₂O₂29.4mM; ▲, H₂O₂147mM; □, H₂O₂294mM; ■, H₂O₂882mM) 58
Fig. 19. 실제 도금폐수를 적용한 총 시안 분해 (●, control; ○, H₂O₂; △, MNP 6.3g) 60
Fig. 20. Degradation of total cyanide in plate wastewater using three types of system (●, control; ○, H₂O₂; △, MNP 6.3g) 61
Fig. 21. 실제 도금폐수를 적용한 총 시안 분해 (●, control; ○, H₂O₂; △, MNP 0.9g) 61
Fig. 22. 실제 도금폐수를 적용한 총 시안 분해 (●, control; ○, H₂O₂; △, MNP 6.3g) 62
Fig. 23. 실제 도금폐수를 적용한 총 시안 분해 (●, control; ○, H₂O₂; △, MNP 6.3g) 63
Fig. 24. 개선된 담체 합성에 대한 방법 67
Fig. 25. 두 가지 담체 사용에 대한 반응 (a) L-담체 and (b) H-담체 69
Fig. 26. 실제 도금폐수 내 과산화수소 농도에 따른 시안 분해 영향 (a) H₂O₂0.1% (b) H₂O₂0.5% (c) H₂O₂1%, (d) H₂O₂3% [PH; 3, 반응시간: 70 분, 시안농도: 18 mg/L] 70
Fig. 27. 개선된 L-담체의 양 72
Fig. 28. 고정층 반응기 (a) 개선된 L-담체(b) L-담체 (c) H-담체 73
Fig. 29. 재활용 담체를 적용한 시안 분해 73
Fig. 30. 담체를 적용한 과산화수소 농도에 따른 시안 분해 (a) H₂O₂0.1% (b) H₂O₂0.5% (c) H₂O₂1% (d) H₂O₂3% [pH: 12, 반응시간: 6 시간, 시안농도: 100 mg/L] 74
Fig. 31. 개선된 H-담체의 SEM-EDS 분석 77
Fig. 32. 개선된 H-담체의 XRD 패턴 77
Fig. 33. 개선된 H-담체의 마그네타이트 나노입자의 HR-TEM을 이용한 분석 78
Fig. 34. 재활용 담체에 고정된 마그네타이트의 영전하점 (Point of zero charge) 78
Fig. 35. 실제도금폐수 내 pH에 따른 시안 제거 영향 (a) pH 3 (b) pH 7 [과산화수소농도: 1%, 반응시간: 1 시간, PW II] 80
Fig. 36. Lab-scale의 반응기를 사용한 실제 도금폐수 내 시안 제거 (a) 고정층반응기(b) 유동층반응기 81
Fig. 37. 에어레이션 유/무에 따른 Lab-scale의 반응기를 사용한 실제 도금폐수 내 시안 제거 (a) H₂O₂1% (b) H₂O₂0.5% (c) H₂O₂0.25% [PH 7, Aeration: 10 L/min, reaction time: 1 h, PW II] 82
Fig. 38. Species distribution of PW I depended on the pH. 87
Fig. 39. Species distribution of PW II depended on the pH. 88
Fig. 40. Jar tester를 이용한 중금속 평가 89
Fig. 41. 재활용 흡착제를 이용한 나노듀얼 (NDTS) 산화/흡착 반응처리시스템 (a) NDTS I (b) NDTS II 93
Fig. 42. 나노듀얼 반응처리시스템의 운영 (a) 시안처리 (b) 중금속처리 94
Fig. 43. 재활용 담체를 사용한 과산화수소 농도에 따른 시안 제거 영향 [pH: 9, 반응시간: 3시간, 시안농도: (a) 105 mg/L, (b) 165 mg/L][내용누락;p.75 내용중복Fig36;p.60,75] 96
Fig. 44. 도금폐수 처리 계통도 100
Fig. 45. 산화/흡착 반응조의 설계 디자인 102
Fig. 46. 도금폐수 처리에 대한 공정 103
Fig. 47. 현 도금폐수 처리 계통도 105
Fig. 48. 파일럿 운영 절차 108
Fig. 49. 총 시안 분석 109
Fig. 50. 총 시안 검출 109
Fig. 51. 중금속 (Zn, Cu, Fe, Cr, Cr 6+) 농도에 따른 분석(이미지참조) 110
Fig. 52. 산화공정 후 총 시안의 농도 111
Fig. 53. Kit를 사용한 시안 농도 확인 112
Fig. 54. 산화/흡착 공정에 따른 과산화수소의 잔존 시간 농도 112
Fig. 55. Kit를 사용한 구리 농도 확인 114
Fig. 56. Kit를 사용한 총 크롬 농도 확인 115
Fig. 57. Kit를 사용한 6가 크롬 농도 확인 116
Fig. 58. Langmuir 등온선 (a),(b) and Freundlich 등온선 (c), (d) 118
Fig. 59. 도금폐수 산화/흡착 공정에 대한 계통도 119
Fig. S1. 중금속 흡착 실험 시험 성적서 (NICEM) 144
Fig. S2. 중금속 흡착 실험 시험 성적서 (NICEM) 145
Fig. S3. 중금속 흡착 실험 시험 성적서 (NICEM) 146
Fig. S4. 중금속 흡착 실험 시험 성적서 (NICEM) 147
Fig. S5. 중금속 흡착 실험 시험 성적서 (NICEM) 148
Fig. S6. 중금속 흡착 실험 시험 성적서 (NICEM) 149
Fig. S7. 중금속 흡착 실험 시험 성적서 (NICEM) 150
Fig. S8. 중금속 흡착 실험 시험 성적서 (NICEM) 151
Fig. S9. 중금속 흡착 실험 시험 성적서 (NICEM) 152
Fig. S10. 중금속 흡착 실험 시험 성적서 (NICEM) 153
Fig. S11. 중금속 흡착 실험 시험 성적서 (NICEM) 154
Fig. S12. 시안 및 중금속 흡착 실험 시험 성적서 (원일환경) 155
Fig. S13. 시안 및 중금속 흡착 실험 시험 성적서 (원일환경) 156
Fig. S14. 시안 실험 시험 성적서 (NICEM) 157
Fig. S15. 시안 실험 시험 성적서 (원일환경) 158
Fig. S16. 시안 실험 시험 성적서 (원일환경) 159
Fig. S17. 시안 실험 시험 성적서 (원일환경) 160
Fig. S18. 시안 실험 시험 성적서 (원일환경) 161
Fig. S19. 시안 실험 시험 성적서 (원일환경) 162
Fig. S20. 시안 실험 시험 성적서 (원일환경) 163
Fig. S21. 시안 실험 시험 성적서 (원일환경) 164
Fig. S22. 시안 실험 시험 성적서 (원일환경) 165
Fig. S23. 시안 실험 시험 성적서 (원일환경) 166
Fig. S24. 시안 실험 시험 성적서 (원일환경) 167
Fig. S25. 시안 실험 시험 성적서 (원일환경) 168
Fig. S26. 시안 실험 시험 성적서 (원일환경) 169
Fig. S27. 시안 실험 시험 성적서 (원일환경) 170
Fig. S28. 시안 실험 시험 성적서 (원일환경) 171
Fig. S29. 시안 실험 시험 성적서 (원일환경) 172
Fig. S30. 시안 및 중금속 실험 시험 성적서 (원일환경) 173
Fig. S31. 시안 실험 시험 성적서 (원일환경) 174
Fig. S32. 시안 및 중금속 실험 시험 성적서 (원일환경) 175
Fig. S33. 시안 실험 시험 성적서 (원일환경) 176
Fig. S34. 질소 및 탁도 시험 성적서 (한국화학시험연구원) 177
Fig. S35. 색도 시험 성적서 (한국화학시험연구원) 178
Fig. S36. 질소 및 색도 시험 성적서 (한국화학시험연구원)) 179
Fig. S37. 질소 및 색도 시험 성적서 (한국화학시험연구원) 180
Fig. S38. 질소 및 색도 시험 성적서 (한국화학시험연구원) 181
Fig. S39. 실험일지 관리대장 I 182
Fig. S40. 실험일지 관리대장 II 183
Fig. S41. 실험일지 관리대장 III 184
Fig. S42. 실험일지 관리대장 IV 185
Fig. S43. 실험일지 관리대장 V 186
Fig. S44. 실험일지 관리대장 VI 187
Fig. S45. 실험일지 관리대장 VII 188
Fig. S46. 실험일지 관리대장 VIII 189
Fig. S47. 실험일지 관리대장 IX 190
Fig. S48. 실험일지 관리대장 X 191
Fig. S49. 실험일지 관리대장 XI 192
Fig. S50. 실험일지 관리대장 XII 193
Fig. S51. 실험일지 관리대장 XII I 194
Fig. S52. 시작품 관리대장 I 195
Fig. S53. 시작품 관리대장 II 196
Fig. S54. 시작품 관리대장 III 197
Fig. S55. 시작품 관리 대장 IV 198
Fig. S56. 작품 관리대장 V 199
Fig. S57. 시작품 관리 대장 VI 200
Fig. S58. 시작품 관리대장 VII 201
Fig. S59. 시작품 판리대장 VIII 202
Fig. S60. 시작품 관리 대장 IX 203
Fig. S61. 시작품 관리 대장 X 204
Fig. S62. 시작품 관리 대장 XI 205
Fig. S63. 시작품 관리대장 XII 206
Fig. S64. 시작품 관리대장 XII I 207
Fig. S65. 시작품 관리대장 XII II 208
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