KCI등재
열분해 온도가 NaOH로 전처리된 소나무 톱밥 바이오차에 의한 Carbamazepine과 Ibuprofen 흡착에 미치는 영향
저자
곽진우(Jinwoo Kwak) ; 박상우(Sangwoo Park) ; 신재관(Jaegwan Shin) ; 전강민(Kangmin Chon) 연구자관계분석
발행기관
학술지명
대한환경공학회지(Journal of Korean Society of Environmental Engineers)
권호사항
발행연도
2020
작성언어
Korean
주제어
등재정보
KCI등재
자료형태
학술저널
발행기관 URL
수록면
29-39(11쪽)
KCI 피인용횟수
1
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제공처
목적 : 본 연구에서는 열분해 온도가 소나무 톱밥을 NaOH로 전처리하여 제조한 Biochar를 이용한 의약품(i.e., ibuprofen (IBF) and carbamazepine (CBZ)) 제거에 끼치는 영향에 대해서 평가하였다.
방법 : 본 연구에서는 600℃와 800℃에서 열분해한 Biochar들(PB-600, PB-800)에 의한 의약품의 제거 기작을 조사하기 위해 2가지 동역학 모델과 2가지 흡착 등온식 모델을 이용하였다. 또한, 다양한 조건들을 조절하면서(adsorbent doses: 5 - 40 mg/L; 20 - 160 mg/L; temperature: 15 - 45℃; ionic strength: 0 - 0.5 M) 변수들이 의약품 제거에 미치는 영향을 알아보았다.
결과 및 토의 : PB-800은 PB-600에 비해 더 넓은 비표면적(PB-600 = 408.70 m²/g; PB-800 = 472.92 m²/g)과 공극부피(PB-600 = 0.336 cm³/g; PB-800 = 0.658 cm³/g), 공극크기(PB-600 = 4.63 nm; PB-800 = 6.25 nm)를 가졌기 때문에 CBZ과 IBF에 대해 더 높은 제거효율을 가지는 것으로 판단된다. 이를 통해, PB-600과 PB-800의 물리적 특성이 CBZ과 IBF의 제거에 대하여 크게 기여하는 것을 알 수 있었다. 등온흡착 실험의 결과, PB-600에 의한 IBF의 흡착은 단층 흡착의 특성을 가진 Langmuir 등온식이 더 적합하였고, PB-600에 의한 CBZ의 흡착과 PB-800에 의한 IBF과 CBZ의 흡착은 다층 흡착의 특성을 가진 Freundlich 등온식이 더 적합하였다. PB-600과 PB-800에 의한 CBZ 의 흡착은 온도의 영향을 크게 받지 않는 것으로 나타났으나, IBF의 흡착은 온도가 증가하면 약한 상호 작용력이 발생하여 제거효율이 감소하였다. 이온강도가 PB-600과 PB-800에 의한 CBZ과 IBF의 제거에 끼치는 영향에 대하여, IBF의 흡착은 이온강도가 증가할수록 제거효율이 증가하는 것으로 나타났으나, CBZ의 흡착에는 영향을 상대적으로 적게 끼치는 것으로 나타났다.
결론 : 본 연구는 높은 열분해 온도가 Biochar에 의한 대상 의약품의 제거효율을 향상시킬 수 있다는 것을 입증하였다. 또한, 대상 의약품에 대한 Biochar들의 흡착 메커니즘은 비표면적, 공극부피와 공극크기에 의존하는 것으로 사료된다.
Objective : The main purpose of this study was to examine the impacts of the pyrolysis temperature on the removal of pharmaceuticals (i.e., ibuprofen (IBF) and carbamazepine (CBZ)) using NaOH pre-treated biochars produced from pine sawdusts.
Methods : Two different types of kinetic and isotherm models were applied to investigate the adsorption mechanisms of IBF and CBZ by the NaOH pre-treated biochars produced at 600℃ (PB-600) and 800℃ (PB-800). In addition, the removal efficiencies of IBF and CBZ by PB-600 and PB-800 were compared under various conditions (adsorbent doses: 5 - 40 mg/L; 20 - 160 mg/L; temperature: 15 - 45℃; ionic strength: 0 - 0.5 M) to assess their feasibility as an alternative adsorbent for the removal of pharmaceuticals.
Results and Discussion : PB-800 could more effectively remove CBZ and IBF than PB-600 because of its larger specific surface area (PB-600 = 408.70 m²/g; PB-800 = 472.92 m²/g), pore volume (PB-600 = 0.336 cm³/g; PB-800 = 0.658 cm³/g), and pore size (PB-600 = 4.63 nm; PB-800 = 6.25 nm). The Langmuir isotherm was more suitable for adsorption of IBF by PB-600 and the Freundlich isotherm was well fitted to the adsorption of CBZ by PB-600 and adsorption of CBZ and IBF by PB-800. The adsorption of CBZ by PB-600 and PB-800 was not affected by temperature while the removal efficiency of IBF was decreased with increasing the temperature due to the increased repulsive interaction between IBF and the biochars. Furthermore, the effects of the ionic strength on the adsorption of IBF were more pronounced than that of CBZ due to the differences in the surface charge properties.
Conclusions : The higher pyrolysis temperature can improve the physicochemical properties of the NaOH pre-treated pine sawdust biochars associated with the removal of the pharmaceuticals (i.e., CBZ and IBF). Moreover, the adsorption mechanisms of CBZ and IBF by the biochars were strongly influenced by their specific surface area, pore volume and pore size.
분석정보
연월일 | 이력구분 | 이력상세 | 등재구분 |
---|---|---|---|
2027 | 평가예정 | 재인증평가 신청대상 (재인증) | |
2021-01-01 | 평가 | 등재학술지 유지 (재인증) | KCI등재 |
2018-01-01 | 평가 | 등재학술지 선정 (계속평가) | KCI등재 |
2017-12-01 | 평가 | 등재후보로 하락 (계속평가) | KCI후보 |
2013-01-01 | 평가 | 등재 1차 FAIL (등재유지) | KCI등재 |
2010-01-01 | 평가 | 등재학술지 유지 (등재유지) | KCI등재 |
2008-01-01 | 평가 | 등재학술지 유지 (등재유지) | KCI등재 |
2006-01-01 | 평가 | 등재학술지 유지 (등재유지) | KCI등재 |
2004-01-01 | 평가 | 등재학술지 유지 (등재유지) | KCI등재 |
2001-01-01 | 평가 | 등재학술지 선정 (등재후보2차) | KCI등재 |
1998-07-01 | 평가 | 등재후보학술지 선정 (신규평가) | KCI후보 |
기준연도 | WOS-KCI 통합IF(2년) | KCIF(2년) | KCIF(3년) |
---|---|---|---|
2016 | 0.52 | 0.52 | 0.45 |
KCIF(4년) | KCIF(5년) | 중심성지수(3년) | 즉시성지수 |
0.43 | 0.42 | 0.604 | 0.13 |
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