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표제지
환경기술개발사업 최종보고서
제출문
요약서
요약문
SUMMARY
목차
제1장 서론 12
제1절 연구개발과제의 개요 12
1. 연구개발의 목적 및 필요성 12
2. 연구개발대상 기술의 차별성 23
제2절 연구개발의 국내외 현황 25
제3절 연구개발의 내용 및 범위 36
1. 연구개발의 최종목표 36
2. 연도별 연구개발 목표 및 평가방법 36
3. 연도별 추진체계 37
제2장 연구개발 수행내용 및 결과 38
제1절 연구개발 결과 및 토의 38
제2절 연구개발 결과 요약 141
제3장 목표 달성도 및 관련분야 기여도 142
제1절 연도별 연구개발목표의 달성도 142
제2절 관련분야의 기술발전 기여도 143
제4장 연구개발결과의 활용계획 등 144
제1절 연구개발 결과의 활용계획 144
제2절 연구개발과정에서 수집한 해외 과학기술정보 144
제3절 연구개발결과의 보안등급 145
제4절 NTIS에 등록한 연구시설·장비현황 145
제5장 참고문헌 146
원천 과제 공개세미나 결과 보고 149
성과활용 계획서 154
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I. 연구과제명
○ 주관과제명 : 하·폐수 질소제거를 위한 (귀)금속촉매 활용기술 개발
II. 연구개발의 목적 및 필요성
● 수중 질산성 질소는 미생물에 의해 아질산성 질소로 전환되고, 아질산성 질소가 인체에 유입될 시 다양한 질병이 발생함. 이를 방지하기 위해, 미국 환경 보호국, 세계 보건 기구, 유럽 연합은 음용수의 질산성 질소 규제치를 각각 10, 25, 50 ppm 으로 설정함. 질산성 질소의 규제에 관한 관심이 급증함에 따라, 인구 밀집 지역에서 질산성 질소 제거 기술의 필요성이 대두되고 있음.
III. 연구개발의 내용 및 범위
● 적용 가능한 방법으로 역삼투압, 전기영동, 이온 교환 등의 물리화학적 처리법이 제시되었지만, 처리 후 생성되는 염수를 재처리해야 하는 문제점이 있음. 생물학적 처리법 또한 적용되었지만, 처리수 내 미생물 오염 및 유기물의 잔류 등 다양한 문제점이 발견되었음. 이를 해결하기 위해, Vorlop과 Tacke는 촉매를 활용한 처리법을 발견하였음. 촉매 처리법은 잠재성이 높은 기술로 평가받고 있으므로 높은 질산성 질소 제거율을 확보하기 위해 효과적인 촉매를 개발하고자 함.
IV. 연구개발 결과
● 중형 기공성 실리카 담체를 활용한 Pd-Cu 촉매를 연구하였고, Pd-Cu/MCM-41 촉매가 Pd-Cu/SBA-15 촉매 보다 높은 활성을 보였음.
● 또한 Pd-Cu/TiO₂ 촉매를 대상으로 활성 금속-담체간의 상호 작용이 반응 활성에 미치는 영향에 관해 연구하였음. 그 결과, 상호 작용이 강한 촉매에서 높은 질산성 질소 저감 속도와 질소 수율을 확보하였음.
● Pd-Cu/TiO₂-CeO₂ 촉매의 경우, Ti:Ce의 몰 비가 18:1 일 때 가장 우수한 활성을 나타냈고, 이는 촉매 표면에 생성된 Pd-Cu alloy가 원인인 것으로 판단되었음.
● 마지막으로, Pd, Cu의 담지 순서가 반응 활성에 미치는 영향을 조사하였음. Pd를 Cu에 비해 먼저 담지하는 제조법이 반응 활성을 증가시켰음.
V. 연구개발결과의 활용계획
● 지금까지 연구한 결과를 바탕으로, 반응 메커니즘을 추가적으로 연구할 계획임. 최근 개발된 고급 분석 기술을 활용하여, 촉매의 활성점을 규명하고자 함.
● Pd-Cu/TiO₂-CeO₂ 촉매를 연속식 반응 시스템에 적용할 예정임. 연속식 반응 결과와 회분식 반응 결과를 비교하여, 촉매 활성을 향상시킬 수 있는 연속식 반응기의 설계 인자에 관해 조사할 계획임.
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