초음파 처리를 활용한 정수기 재활용 활성탄의 메틸렌 블루 흡착 성능 향상 연구

모서연; 채병민; 이도균

추천

검색

질문

자료유형: 학술저널

저자정보: 모서연 (인천대학교) 채병민 (인천대학교) 이도균 (인천대학교)

저널정보: 대한환경공학회 대한환경공학회지 대한환경공학회지 제46권 제5호

발행연도: 2024.5

수록면: 175 - 184 (10page)

이용수

📌

연구주제

📖

연구배경

🔬

연구방법

🏆

연구결과

초록· 키워드

오류제보하기

목적 : 본 연구는 정수기 재활용 활성탄의 자원 재순환과 염색 폐수 처리를 목표로 재활용 활성탄의 초음파 개질을 통해 메틸렌 블루 제거 흡착제로서 가능성을 평가하였다.
방법 : 정수기 재활용 활성탄을 75-150 μm로 체거름한 후 흡착 성능 향상을 위해 초음파 처리를 활용하여 PCB-S를 제조하였다. 이후 SEM, XRD 및 BET 분석을 통해 특성을 평가하였다. PCB-S의 용량(0.05-0.6 g L-1), pH(2.0-10.0), 초기 메틸렌 블루의 농도(100 mg L -1), 반응 시간(1440 min), 온도(298 K)에서 흡착 실험을 진행하였다. 흡착 실험 결과는 유사 1차 및 2차 반응 속도식을 적용하여 흡착속도를 평가하였으며, 흡착등온 결과는 Langmuir, Freundlich 흡착등온식에 적용하여 비교하였다. 마지막으로 PCB-S와 메틸렌 블루 흡착공정의 흡열성과 자발성 등을 평가하기 위해 열역학적 특성을 평가하였다.
결과 및 토의 : PCB와 PCB-S의 표면 특성을 분석한 결과 초음파 처리는 활성탄의 세공 구조에 변화를 주어 활성탄의 비표면적(specific surface area)과 세공부피(pore volume)가 증가하는 것에 영향을 주었으며, XRD 분석결과, 초음파 처리가 활성탄의 결정질/비정질 구조에는 영향을 미치지 않았다. PCB-S는 세공구조 및 흡착능의 측면에서 PCB에 비해 높게 나타났으며, PCB-S 0.6 g L-1에서 메틸렌 블루 65%가 제거되었다. 반응속도는 유사 2차 반응 속도식을 따르며, 흡착등온식을 적용하였을 때 Langmuir 흡착등온식이 가장 적합하였다. Gibbs 자유에너지(-1.90~-1.32 kJ mol -1)와 엔탈피 변화량(7.44 kJ mol-1)을 통해 흡착반응이 흡열반응임을 확인하였다.
결론 : 본 연구를 통해 정수기 재활용 활성탄이 초음파 처리를 통해 염료 제거 흡착제로 우수한 효과가 있음을 확인하였다. 따라서 정수기 재활용 필터의 흡착제 활용 가능성은 자원 재순환을 활성화시켜 폐기물 처리 비용 절감에 기여할 수 있을 것으로 기대된다.

Objectives : This study evaluated the potential of recycled activated carbon from household water purifiers as an adsorbent for removing methylene blue. It aimed to achieve resource recycling and dyeing wastewater treatment through the sonication modification of recycled activated carbon.
Methods : After sieving recycled activated carbon from water purifiers to a particle size of 75-150 μm, the material, in this paper referred to as PCB-S, was processed using sonication to enhance its adsorption capacity. The characteristics of PCB-S were analyzed using SEM, XRD and BET analysis. To evaluate its efficacy, adsorption experiments were carried out varying the following parameters: PCB-S dosage (0.05-0.6 g L-1), pH (2.0-10.0), initial concentration of methylene blue (100 mg L-1), reaction time (1440 min), and temperature (298 K). The data from these experiments were analyzed using first and second-order kinetic models to understand the reaction kinetics, and the adsorption efficiency was further compared using Langmuir and Freundlich isotherm models. Finally, the thermodynamic properties of the adsorption process between PCB-S and methylene blue were studied to determine its endothermic nature and spontaneity.
Results and Discussion : The analysis of the surface characteristics of PCB and PCB-S revealed that sonication significantly altered the pore structure of the activated carbon, leading to increases in both the specific surface area and pore volume. XRD analysis, indicated that sonication had no impact on the crystalline or amorphous structure of the activated carbon. PCB-S demonstrated superior porosity and adsorption capabilities compared to PCB. With a dosage of 0.6 g L-1, PCB-S was able to remove 65% of methylene blue from the solution. The adsorption kinetics were best described by a pseudo-second-order kinetic model, with the Langmuir adsorption isotherm fitting the data most accurately. The Gibbs free energy (-1.90~-1.32 kJ mol-1) and enthalpy change (7.44 kJ mol-1) confirmed that the adsorption reaction was endothermic.
Conclusion : This study confirmed that recycled activated carbon from water purifiers exhibits excellent effectiveness as a dye removal adsorbent when subjected to sonication treatment. Therefore, the possibility of utilizing recycled household water purifier filters as adsorbents is expected to contribute to reducing waste disposal costs by promoting resource recycling.

#Household water purifier #Wasted activated carbon #Methylene blue adsorption #Adsorption isotherms #가정용 정수기 #재활용 활성탄 #메틸렌 블루 흡착 #흡착등온선

참고문헌 (0)

참고문헌 신청

참고문헌이 DBpia에서 서비스 중이라면, [참고문헌 신청]을 통해 등록해보세요

이 논문과 함께 이용한 논문

친환경 플라스틱 제조공정의 전과정평가(LCA)

원왕연 한국고분자학회 학술대회 연구논문 초록집 2024 .04

키토산으로 코팅된 시나몬 에센셜 오일 리포솜 나노입자를 활용한 항균 젤라틴 복합필름의 제조

백수현 , 오준균 폴리머 2024 .07

저농도 이산화탄소 포집을 위한 국내산 대나무 기반 목질계 활성탄 제조 및 특성평가

허수정 , 김우람 , 조영민 한국대기환경학회지(국문) 2024 .02

골 유도 재생을 위한 어골 함유 젤라틴-키토산 차폐막

박지선 , 김진 , 강건이 외 1명 폴리머 2022 .11

국내 농업경쟁력 강화를 위한 스마트 팜 3.0 전략에 대한 연구

최창열 e-비즈니스연구 2022 .08

최근 본 자료

전체보기

구분	그룹	데이터 항목
AI 학습용 데이터	원문	원문 PDF 파일
AI 학습용 데이터	원문 + 메타 (기본/상세)	원문 PDF 파일 및 서지정보 CSV
대량 구매용 데이터	B2B 구독 방식	특정 자료 한정으로 원문 접근 권한 부여
대량 구매용 데이터	URL 전달 방식	바로 PDF 뷰어를 열람할 수 있는 URL 제공

구분	그룹	데이터 항목
AI 학습용 데이터	기본 메타	발행기관명, 간행물명, 권호명, 권(vol), 호(issue), 통권, 발행연도, 발행월, 논문명, 저자명, 시작페이지, 종료페이지, 전체페이지, 상세페이지URL
상세 메타 데이터	발행기관 메타	발행기관 이명, 영문명, 창립연도, 홈페이지URL, 발행기관 소개
	간행물 메타	부제목, 간행물 유형, ISSN, ISBN, 최초발행연도, 폐간연도, 간행빈도, 발행주기, 등재사항, 이용수, 피인용수, 권호수, 논문수, 표지이미지
	논문 메타	작성 언어, 부제목, 대등제목, 목차, 키워드, 초록, 이미지, 참고문헌, 이용수, 피인용수, 논문활용도, DBpia통합주제분류, KDC분류, DDC분류, 한국연구재단분류, UCI, DOI
	저자 메타	소속기관, 소속부서, 직급, 연구분야, 연구키워드, 이용수, 피인용수, 저자 논문활용도

구분	그룹	데이터 항목
※ 결합형/맞춤형 메타 데이터는 신청 내용에 따라 다양하게 제공 가능
이용순위 정보	주제분야별 많이 이용된 논문	“인문학”에서 많이 이용된 논문 TOP100
	이용기관별 많이 이용된 논문	“중고등학교”에서 많이 이용된 논문 TOP100
	세부기관별 많이 이용된 논문	“서울대학교”에서 많이 이용된 논문 TOP100
	키워드별 많이 이용된 논문	“Chat GPT”에서 많이 이용된 논문 TOP100
키워드 정보	많이 이용된 키워드	특정기간/분야/저널 내 많이 이용된 키워드
	많이 발행된 키워드	특정기간/분야/저널 내 많이 발행된 키워드
	많이 검색된 키워드	특정기간/분야/저널 내 많이 검색된 키워드
	연구 트렌드 키워드	특정 키워드 연관 연구동향 분석 데이터 키워드

논문 기본 정보

초록· 키워드

AI 요약

연구주제

연구배경

연구방법

연구결과

주요내용

목차

참고문헌 (0)

이 논문과 함께 이용한 논문

최근 본 자료

댓글(0)