| 초록 |
연구개요 본 연구는 농업활동으로 발생되는 수확 후 잔류물의 재활용방안을 마련하고 기존 펜톤산화 촉매제들의 문제점을 극복하여 기존 biochar연구의 새로운 패러다임을 제시하기 위한 연구로서 ①농업부산물을 금속 함침과정과 열분해과정을 통하여 biochar 기반 heterogeneous 펜톤산화 촉매제를 개발하고, ②그것을 이용하여 수계와 토양의 보건성 및 안정성에 악영향을 미칠 수 있는 농약, 항생제, 염료, PAHs 및 oil등과 같은 고분자 난분해성 오염물질의 분해 효율 및 메커니즘을 평가하고자 하며, ③실증모델 (토양 및 폐수처리)을 묘사한 pilot 실험을 통하여 biochar 기반 heterogeneous 펜톤산화 촉매제의 적용 모델을 확립하고자 한다. 연구 목표대비 연구결과 ○ Biochar 기반 heterogeneous 펜톤산화 촉매제 개발을 위한 최적조건 확립 ‣ 난분해성 오염물질 제거를 위한 biochar 기반 heterogeneous 펜톤산화 촉매제의 최적 제조조건을 확립함 (0.25 M의 철 함침, 600℃에서 Fe-BC를 제조) ○ 촉매제들의 펜톤산화를 위한 최적운영조건 구명 ‣ Fe-BC 촉매제 함유 펜톤유사 반응을 위한 최적 촉매제(Fe-BC):산화제(H<sub>2</sub>O<sub>2</sub>):오염물질(메틸렌블루)의 비율은 5:0.75:1 g/L이라는 것을 밝혀냄. ○ 다양한 환경변이 하에서 biochar 기반 heterogeneous 펜톤산화 촉매제의 활성평가 ‣ Fe-BC를 포함한 펜톤유사반응은 난분해성 오염물질에 대해 광범위한 pH와 온도 및 다양한 산화제 조건에서 우수한 촉매활성을 나타내며 연속적 사용이 가능함. ○ Biochar 기반 heterogeneous 펜톤산화 촉매제의 오염물질에 대한 메커니즘 구명 ‣ Fe-BC를 포함한 펜톤유사반응에서 난분해성 염료의 제거는 조색단 및 중간체 분해로 2단계로 구분되어짐 (중간체 및 CO<sub>2</sub>발생량 측정). ○ 촉매제들의 안정성 및 재활용가능성 평가 ‣ Fe-BC를 이용한 펜톤유사반응은 쉽게 분리가 가능하고, 재이용이 충분히 가능하지만 반영구적으로 유기성 오염물질을 완벽하게 제거하기에는 제한적이라는 것을 밝혀냄. ○ 실증모델과 유사한 pilot 장치 제작 및 촉매활성 ‣ Fe-BC 이종금속촉매제는 펜톤산화공정, 토양 및 인공습지내에 적용이 가능하며, 장기간 동안 높은 촉매활성과 안정성을 나타내었음. 연구개발성과의 활용 계획 및 기대효과 (연구개발결과의 중요성) ○ 이 기술은 농업부산물을 재활용 한다는 점에서 농업부산물 감축효과 및 금속 함침과정을 실제 중금속 폐수에 적용할 수 있기 때문에 폐수정화 측면에서 높은 기대효과를 가질 것으로 예상됨. ○ 한번의 열분해 과정으로 biochar 기반 heterogeneous 촉매제를 생산하기 때문에 기존의 금속함침된 활성탄 및 graphene기반 heterogeneous 촉매제들에 비해 경제적이며, biochar의 오염물질 제거 연구에 관한 새로운 패러다임을 제시할 것으로 판단됨. ○ 기존의 바이오차의 경우 농업용 토양개량제에 초점을 맞추어 연구개발이 수행되었으나 본 연구에서 달성한 연구결과를 기반하여 환경정화제로 활용할 경우 biochar의 활용율을 증진시킬 뿐만 아니라 농업환경분야에 적용시켜 신규 기능성 소재 수요처로써 사용할 수 있음을 시사함. ○ 본 연구에서 고부가가치 창출이 가능한 산업소재인 철첨착 biochar 제조를 통해 폐수정화 및 오염토양 복원에 이용 가능성을 제시함. (출처 : 요약문 2p) |
