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비가역적 흡착을 반영한 바이오차의 다환방향족탄화수소 흡‧탈착 속도모델 제안 : Suggestion of a polycyclic aromatic hydrocarbon sorption and desorption kinetic model with biochar as a sorbent considering the sorption irreversibility
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- Authors
- Advisor
- 최용주
- Major
- 공과대학 건설환경공학부
- Issue Date
- 2017-08
- Publisher
- 서울대학교 대학원
- Description
- 학위논문 (석사)-- 서울대학교 대학원 공과대학 건설환경공학부, 2017. 8. 최용주.
- Abstract
- 불투수면적의 증가로 인해 다량의 비점오염원이 자연계로 유입되면서 이를 저감하기 위해 LID 시설이 대안으로 사용되고 있다. 현재 국내에서는 LID 시설의 성능기준과 측정방법이 마련되지 않은 한계점이 존재하여, 그 대책으로 침투시설 내 오염물질의 이동을 예측하는 방안이 필요하다. 본 논문에서는 다양한 흡‧탈착 현상이 발생할 수 있는 침투시설 내 오염물질의 이동을 해석하기 위해 새로운 흡‧탈착 속도 모델을 제안하였다. 제안한 속도 모델은 흡착제의 표면이 가역적 표면과 비가역적 표면으로 이루어져 있고 가역적 표면의 탈착속도는 흡착 속도와 같으며 반복적인 흡‧탈착을 거쳐도 그 값이 변하지 않다고 가정하였다. 신규 흡착 시 흡착실험 일주일 후 1차 흡착평형에 도달하였다고 고려하고 탈착실험을 진행하여 탈착 모델에 적용한 뒤 흡착 모델 필수 인자인 표면율과 흡착평형상수를 도출하였다. 모델 필수 인자 중 하나인 흡착 평형 상수는 본 실험이 저농도에서 진행되므로 선형관계로 가정하고 흡착 속도 실험 시 관찰하였던 흡착평형상태에서(ANOVA<0.05) 계산하였다.
침투시설에서 발생할 수 있는 흡‧탈착 현상으로는 두 가지로 한정하고 회분식 실험을 진행하였다. 그 가정은 다음과 같다:(i)신규흡착 후 상대적 고농도로 재 흡착 후 탈착. (ii)장기간 흡착 후 탈착. 재 흡착 후 진행한 탈착 실험의 모델 적용 결과 신규 흡착 시에 비교하여 가역적 표면율의 증가하지만 흡착평형상수의 경우 그 값이 감소하는 경향을 보였으며 재 흡착 속도 상수도 감소하는 것을 확인하였다. 이는 탈착실험과 연관해서 해석하였을 시, 대상물질이 바이오차에 흡착될 때 다중 흡착 현상이 발생하고 이로 인해 흡착제가 입자를 끌어당기는 인력이 입자들로 인해 간섭받아 흡착력에 약해지는 것으로 추정된다. 흡착기간 변화에 따른 탈착실험의 경우 단기간에는 naphthalene의 비가역적 표면율이 작았지만 장기간에는 두 물질 다 가역적, 비가역적 표면율이 감소하면서 phenanthrene의 표면율이 naphthalene보다 적어지는 현상이 관찰되었다. 이 원인으로는 단기간에는 경쟁흡착으로 인하여 phenanthrene이 안정적으로 흡착제와 결합하지 못하다가 시간이 거듭될수록 흡착제 내부까지 스며들어 탈착 시 밖으로 빠져나오지 못하는 경우인 것으로 판단된다.
- Language
- Korean
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