{실험 보고서실험조실험 일자제출 일자1. 실험 제목 : 활성탄의 흡착실험(흡착 - 연속식)2. 실험 목적 : 입상활성탄을 이용하여 색도 물질의 제거를 위한 연속식 흡착실 험을 통한 흡착효율 평가3. 기구 및 시약1) 실험기구: 활성탄 흡착 실험장치(칼럼, 펌프등)uv-spectrophotometermass cylinder, beaker, stop watch2) 실험시약 : Methylene blue (시료)입상 활성탄(직경 : 5cm, 높이 : 20cm, 부피 : 98cm3)4. 실험 방법1 대상 시료의 흡광도를 측정한다.2 펌프를 가동하여 유입수와 유출수를 일정하게 조절한 후 1∼2분당 유출량을 조사하여 유출 유량을 측정한다.(ml/min)3 일정 시간 간격 (5, 10, 15분)으로 유출수를 채수하여 흡광도를 측정한다.5. 결과 및 고찰1 시간대별로 색도 제거 효율을 흡광도를 이용하여 분석한다.·유량 : 47 ml/min·파장 656nm에서 흡광도를 측정하였다.{시간(min)1020304050흡광도0.0060.0070.0100.013-2 색도 제거 효율과 경과시간과의 관계를 그래프를 그려 경향을 파악한다.{☞ 원수흡광도는 0.2916. 결론 및 평가그래프에 나타난 40분이후에는 활성탄의 흡착능력이 크게 떨어짐을 알수 있습니다. 즉 활성탄 재생은 40분정도가 적당하겠습니다.{실허보고서실험조실험일자제출일자1. 실험제목○ 활성탄흡착실험(회분식)2. 실험목적○ 입상활성탄을 이용하여 색도 물질의 제거를 위한 등온흡착실험을 통한 흡착량 및 흡착 특성 평가3. 기구 및 시약1 기구 - shaking incubator, UV-spectrophotometer, mass cylinder, 삼각 플라스크2 시약 - Methylene blue(시료), 입상 활성탄4. 실험방법1 대상 시료의 흡광도를 측정한다.2 건조한 흡착제를 일정량(예를 들어, 0g, 0.2g, 0.5g, 1g, 2g, 5g)을 재서 250㎖ 삼각플라스크 또는 분해병에 넣는다.3 활성탄을 넣은 각각의 용기에 대상 시료를 각각 100㎖씩 넣은 후 일정 온도(20-40℃)에서 2시간 질탕을 한다.4 용기를 꺼내 상등액을 원심분리관에 넣고 일정 회전수(2000-4000rpm) 에서 5-10분간 분리후 상등액을 조심스럽게 따라내어 색도를 측정한다.5. 결과 및 고찰{용액중의 입성활성탄의 질량(g)용액중의 흡착질의 평형농도Ce(mg/l)00.2510.20.0470.50.03910.02820.02350.015{초기농도Co평형농도Ce흡착된양X(Co-Ce)M (g)X/M(mg/mg)Ce/(X/M)0.2510.2510.0000.000--0.2510.0470.2040.2000.0010246.080.2510.0390.2120.5000.00042491.980.2510.0280.2231.0000.000223125.560.2510.0230.2282.0000.000114201.750.2510.0150.2365.0000.0000472317.801 산술과 대수 그래프지에 평형농도(C)와 흡착제 단위질량당 흡착량 (X/M)의 관계를 도시한다.1) Freundlich 방법{{X } over {M } = K*Ce^1/n{log {X } over {M } ={1 } over {n }logCe+logK{log X/Mlog Ce-2.9914-1.3279-3.3726-1.4089-3.6517-1.5528-3.9431-1.6383-4.3261-1.8239{2) Langmuir{{ X} over {M }= {abCe } over {1+aCe }{{ 1} over {X/M }= { 1} over {ab }{1}over {Ce } + { 1} over { b}{1/(X/M)1/Ce980.39221.2772358.49125.6414484.30535.7148771.93043.47821186.44166.667{2 흡착제를 Langmuir 및 Freundlich 등온흡착식에 적용하여 상수를 구한 다.1) Freundlich{log {X } over {M } ={1 } over {n }logCe+logK{Y = A X + By=2.6073x+0.3853● 1/n(A) = 2.6073 n = 0.3835● logK(B) = 0.3853 K = 2.4283※{{ X} over {M }= 2.4283* Ce^1/0.38352) Langmuir{{ 1} over {X/M }= { 1} over {ab }{1}over {Ce } + { 1} over { b}{Y = A X + By= 449.28x - 9765.9● 1/ab(A) = 449.28 a= -21.82141● 1/b(B) = -9765.9 b= -0.000102※ {{ X} over {M }= {0.0022258Ce } over {1-21.82141Ce }3 각 특성식을 다른 흡착제의 특성식과 비교 평가한다.6. 결론 및 평가{실험보고서실험조실험일자제출일자1. 실험제목Jar Test에 의한 응집실험2. 실험목적무기성 응집제인 ((Alum, Al2(SO4)3)의 주입량과 pH변화에 따른 응집침전 효과를 비교 파악하고자 한다.3. 기구 및 시약실험기구 : Jar test탁도계(Model:AQUALYTIC PCompact)pH메타(WTW의 inoLab Leve12)stop watch눈금실린더(1000ml)비이커(500ml)--6개피펫실험시약 : pH조정 시약- 0.1N NaOH, 0.1N HCl응집제 - 1000ppm Alum (12.4ml를 취하여 증류수와 혼합 1L 로 한다)실험원수(임의 제조)Kaoline은 DUKSAN PURE CHEMICALS CO.LTD제품.4. 실험방법 : Jar test 실험순서(1) 최적의 응집제 주입량 결정실험원수 준비-- Kaoline(pH 4%) +수도수를 충분 희석하여 임의의 탁도원수 10L 이상을 준비한다.1 비이커(6개)에 250ml씩 준비된 실험원수에 응집제(1000ppm Alum)를 2ml씩 증가시켜 주입하여(0ml, 2ml, 4ml, 6ml, 8ml, 10ml) 시료를 준비한다.2 표와 같이 시료를 Jar test기에서 교반한다{순서구분rpm시간(분)비고1교반전(초기)00원수탁도, 실험온도, pH 확인2급속교반13023완속교반6054052054침전020상등수를 취한다3 각 비이커의 응집침전 상태를 관찰하고, 상등액을 취수하여 탁도계를 통한 최적의 응집량을 확인한다.(2) 최적의 pH 결정1 (1)에서 결정된 최적의 응집량을 비이커(250ml원수 6개)에 주입하고, pH를 6단계인 pH4~9까지 1단위마다 조정하여 시료 6개를 준비한다.2 표와 같이 시료를 Jar test기에서 교반한다{순서구분rpm시간(분)비고1교반전(초기)00pH 조정, 실험온도2급속교반15023완속교반6054052054침전020상등수를 취한다3 각 비이커의 응집침전 상태를 관찰하고, 상등액을 취수하여 탁도계를 통한 최적의 pH를 확인한다.5. 결과 및 고찰(1) 임의의 원수 성상{항목측정치pH6.38탁도[NTU]107온도[ ]17.1(2) 응집제 투여량에 따른 탁도와 pH변화{비이커 No123456응집제[ml]0246810pH6.406.345.776.004.664.10온도[ ]19.319.117.317.319.519.2탁도 [NTU]10.72.918.115.48.813.7(3) 완속교반(40rpm) 10분 후부터 비이커의 밑부분에 육안으로 흰 가루형 의 알갱이 입자가 2번시료부터 시작하여 4번 시료까지 형성됨.(4) 균등 응집제 시료의 pH변화에 따른 탁도와 pH{비이커 No123456응집제[ml]222222조정 pH456789교반후 pH6.006.646.917.187.327.50탁도 [NTU]382620002.8(5) 급속교반(150rpm) 2분 후부터 4번,5번 비이커에서 콜로이드입자 형성.(6) 완속교반(60rpm) 시작부터 플럭 형성이 시작됨{(7) 임의 제조의 원수상태의 응집제는 2ml주입시 가장 응집침전이 잘 이루어짐을 알 수있다. 특히 실험 결과값은 응집제량에 탁도는 비례하 지 않는라는 것을 알 수 있고, 약간의 온도에 따른 오차도 고려할 사 항이라고생각한다.차후온도와의관계도실험이요구된다.{(8) pH 조정에서는 pH 7.5에서 가장 응집침전이 잘 이루어짐을 알 수 있 다.(9) pH의 교반전의 조정 값과 교반후의 결과 값은 서로 X됨을 알 수 있는데 이것은 alum의 pH와 용해도 간의 관계에 의해서 발생된다.▶ 고 찰실험중에 Jar-tester가 어떤 곳은 형광등이 들어오고 어떤 곳은 안들어왔습니다. 기계적인 문제로 인해서 갑자기 전기가 꺼지고 이에 따른 약간의 온도차에 의한 흡착능력의 차가 있었습니다.※ 첨부자료정수처리장에서는 계절별 응집제량을 달리한다고 합니다. 즉, 온도에 따라 응집제량도 조정이 필요하다.알루미늄을 적당한 PH하의 수중에 주입하면 수중의 알칼리와 반응하여 수산화 알루미늄의 콜로이드가 생성된다.수산화알루미늄은 양전하를 가진 흰색의 젤라틴 상으로 함수율과 흡착력이 높아 탁도 유발물질의 제타전위를 감소시키는 한편 미세플록의 상호간 응집을 촉진시켜 탁질을 침전시키게된다.따라서 응집이 잘 될수록 수중의 알칼리를 빼앗겨 PH가 조금 낮아지는 결과가 나타나고 응집이 잘 안되면 그와 반대의 현상이 생긴다.
REPORT제목 : 지하수 정화복원기술학 과 명 :과 목 명 :담당교수 :학번, 이름:제 출 일 :목 차1. 서론2. 본론2.1 우리나라 지하수의 형성과 특성2.2 지하수 오염의 경로2.3 국내 토양 및 지하수오염현황2.4 지하수 정화복원기술3. 결론1. 서론최근 산업활동의 급성장에 따라 환경오염이 심각한 사회문제로 대두되고 있다. 이러한 환경오염의 주요한 원인중의 하나인 도시하수 및 공장폐수 등은 하천이나 호수의 저질, 토양 및 지하수에 축적되어 자연을 오여시키고 인간생활에도 적지않은 피해를 입히고 있다.(Wilson, 1983). 지하수는 대장균 등의 세균 오염이 없고 다량의 미네랄을 함유하고 있을 뿐만 아니라 수량과 수질이 급격한 변동없이 일정하여 항구적인 으용수원이될 수 있다. 우리나라에서도 불과 십 수년 전까지만 해도 시골 옹달샘이나 지하수를 마음껏 마시고 살아왔다. 그러나 지금은 도심지내 지하수는 오여이 심해 음용수로서 부적합하다는 생각과 함께 세차나 화장실 세척수 등의 허드렛물로 이용되는 경우가 많이 있다. 이는 그동안 정부와 국민들의 지하수에 대한 인식 부족과 자원의 중요성이 실감하지 못하고 무분별한 개발과 관리부재가 그 원인이다. 대부분 사람들은 지하수가 한번 오염되면 치유가 불가능한 것으로 인식하고 있으나, 이는 지하수를 부존하고 있는 지질매체와 지하수 유동체게의 특성을 잘못 이해한 결과라 하겠다. 지하수 자원을 보존하고 오염된 지하수의 환경성 복원을 위해서는 우선 과학적인 방법에 의한 수질불량 원인을 규명하고 하수누출 및 폐공을 통한 오염원 유입경로 차단, 오염원별 수질개선을 통해 수질 불량한 지하수 자원의 환경성을 복원시키고 재화룡하여야겠다.그러므로 점차 오염되어가는 지하수의 환경성 복원을 위한 정화기술을 알아보고, 지하수 자원을 보존하고 관리를 해야겠다.2. 본론2.1 우리나라 지하수의 형성과 특성지하수의 부존특성을 결정해 주는 주 요인으로는 강수량, 증발량, 유출량, 지형, 수계, 토양, 식생, 토지이용 등 여러가지가 있으나 무엇보다도인 증가 및 주유소거리제한 철폐로 인하여 주유소의 신설이 활발히 추진되고 있다. 1995년 8월 현재 국내 주유소의 갯수는 8,000여개를 상회하고 있는데 이들 탱크의 누수여부에 대한 조사가 전혀 이루어 지지 않은 상태이다.환경처에서 발표한 90년 전국 토양 중금속 오염현황 자료에 의하면 전국 2백60개지역 1천3백개지 점을 골라 카드뮴, 납, 구리, 아연, 수은, 비소 등 여섯가지 중금속 함유량을 조사한 결과 장항제 련소 인근의 장항읍 일대에서 비소(As)가 자연함류량의 33배인 18,571ppm이 검출돼 농작물이 자 라는데 피해를 주는 15ppm을 넘어선 것으로 나타났다. 그리고 이타이이타이병의 원인이 되는 카 드뮴은 전남 나주군, 경북 울진군, 강원도 정선군 등 금속광산 25곳에서 평균 0.21 ppm으로 비교 적 높은 오염도를 보였다. 또 구리, 납은 충남 장항읍, 경남 울산군 온산면, 경북 봉화군 일대 등 금속 제련소지역에서 자연함유량 보다 최고 약 27배, 약 38배 높게 나타났다.1993년도 환경처에서 전국의 지하수를 대상으로 조사한 자료에 의하면 l,564개지점중 l,286개지점 (약 83%)은 음용수 수질기준 이내이고 260개지점(약 17%)은 이를 초과한 것으로 나타났다. 도시 지역 및 농촌지역의 지하수에서는 질산성질소가 높게 나타났는데 이는 쓰레기, 축산폐기물의 불 량매립 및 정화조, 가정하수의 관리부실에 의한 것으로 판단된다. 공단부지의 지하수에서는 질산 성질소 뿐만 아니라 트리클로로에틸렌(TCE) 등이 나타난 것으로 보고되었다2.4 지하수 정화복원 기술{오염지하수정화하는 방법생물학적인 방법Co-metabolic processes, nitrate enhancement, oxygen enhancement with air sparging, Oxygen enhancement with hydrogen peroxide, bioreactors물리·화학적인 방법air sparging, directional wells(enhancement),dual p, 그리고 유류오염물질을 처리하기 위해 만들어졌다. 이 공정은 살충제에는 비효율적이다.4) 제 약 조 건▶ 토양의 성상이 위치에 따라 다르면 통기성의 차이로 인해 공기의 살포 효과가 감소한 다.▶ Clay층이 존재할 경우 통기성이 다르기 때문에 공기분산의 효과가 감소한다.▶ 공기의 흐름이 부분적으로 제한을 받는 지역에서는, 지하수 재생 장치나 토양증기추출 장치가 필요하다.▶ 증기는 불투수대수층을 통해 올라가 대기로 방출된다.5) 영 향 인 자장치를 만들기 전에 파악해야 할 토양의 특성은 대수층 투과성, 현장의 수리학, 용해된 산소의 농도, pH, 그리고 오염물질이 분포된 깊이, 토양의 성상, 오염물질의 농도, 그리고 오염물질의 생물학적 분해율등이다.6) 소 요 비 용본 공정의 비용은 $10-20/100L, 오염부지 당 $85,000이다.7) 처 리 효 율공기분산을 이용한 산소의 주입은 최근들어 개발된 기술이다. 관련 기술인 생분해식배기는 정화기술로써 많은 관심을 모으고 있다. 이 기술은 지하수면 아래로 공기를 주입하는 것을 제외하고는 생물학적 통풍와 개념이 같다.2.4.4 Oxygen Enhancement With Hydrogen Peroxide1) 기 술 개 요지하수의 산소농도를 증가시키고 호기성 상태에서 유기오염물질의 생물학적 분해율을 증가시키기 위해 과산화수소 희석용액을 오염된 지하수 지역으로 순환시킨다.2)처 리 공 정 도{3) 처 리 물 질휘발성유기물질, 준휘발성유기물질, 그리고 유류오염물질의 처리를 위해 과산화수소를 이용하여 산소를 발생시켰다. 이 공정은 살충제를 처리하는데 효과를 나타낼 수 있다.4) 제 약 조 건▶ 지하수에서 과산화수소의 농도가 100-200ppm이상이 되면 미생물의 활동이 제한을 받 는다.▶ 오염물질이 생분해가 활발하게 일어나는 지역으로 이동할 수 있게 지하수 순환 공정을 만들어야 한다.▶ 지중이 불균일한 곳에서 오염물질의 성분이나 농도가 다르면 과산화수소 용액의 순환 이 어렵다. 투수성이 높은 지역은 지하수의 유동이 빠르기 때 기법은 부분적으로 Directional wells의 개념을 이용한다.2) 처 리 공 정 도{3) 처 리 물 질Directional well기법은 불특정한 여러 종류의 오염물질을 완전히 처리하는데 적용할 수 있다. 이것은 수직배관의 설치를 방해하는 물체가 존재하는 경우에 유용하다.4) 제 약 조 건▶ 장치를 설치할 때 배관이 파괴될 수 있다.▶ 특별한 장치가 필요하다.▶ 정확한 배관의 위치를 설정하기 어렵다.▶ 수평배관의 설치는 비용이 많이 소요된다.▶ 이 기술은 15m이상의 배관은 사용하기 부적절하다.5) 영 향 인 자나타난 결과 없슴6) 소 요 비 용본 공정의 소요 비용은 토양을 굴착하는데 $60-250/m 이다. Sonic drilling은 $330/m 이다.7) 처 리 효 율이 실험은 NM, Albuquerque, Sandia National Laboratories에서 Mixed Waste Landfill Integrated의 일부로써 수행되었다. 여러 개의 수직의 구멍이 뚫려 있으며 깊이는 12m이고, 최대의 수평길이는 174m이다.Savannah River site에서 DOE 현장 실험은 지중 공기분산(ISAS)을 위해 FY90에서 이루어졌다. 휘발성 유기물질로 오염된 불포화 지역과 포화지역의 토양 및 지하수를 정화하기 위해 이루어졌다. 공기는 지하수면 아래에 있는 수직 주입 배관을 통해 포화지역으로 주입된다. 공기가 오염된 플럼을 통해 이동하면서 오염물질을 휘발시킨다. 이 공정은 토양의 상태가 균일할 때 가장 효과가 좋다.ISAS는 오염지역의 통기성이 높을 경우 양호한 효과를 나타낸다. 주입정에서 미생물의 영양분으로써 4% 메탄을 이용하는 full-scale실험은 FY92에서 수행되었다. 이 기술은 South Carolina Sanannah River의 Non-Arid Soils Integrated Demonstration에서 DOE 휘발성유기물질을 정화하는데 뛰어난 효율을 나타내었다.2.4.8 Dual Phase Extraction1) 기 술 개오염물질의 특성(깊이, 분포 범위, 형태, 농도), 지하수 수문학, 수질, 유속, 그리고 방향, 토양의 투수계수, 그리고 완충능력등이다.6) 소 요 비 용1994년에 완료할 계획으로 DOE의 Los Alamos National Labotory에서 실시한 현장실험은 FY93에 초기 시설비로 $1,200,000과 O&M 비용으로 $670,000이 사용된 예가 있다. 운전장비의 수명에 따라 소요 비용이 다르지만 아직 정확한 자료는 없으며, 토양을 굴착하는 비용의 5-10배정도 라고 예상된다.7) 처 리 효 율이 결과는 USAF, Waterloo 대학교 및 Environmental Technologies에 의해 개발되었지만 적용시 발생하는 많은 제한이 있다. 이 기술은 현재 단 하나의 현장, Environmental Technologies(Canada)에서 사용중이다.이 기술은 상업적으로 이용이 불가능하다. 실험실 연구는 1989년부터 현재에 이르기까지 CERL에서 이루어지고 있다. Full-scale 장치가 1989년에서부터 1992년사이에 New Mexico의 Albuquerque에서 시행되었다.2.4.12 Slurry Walls1) 기 술 개 요슬러리로 채워진 수직 차수벽을 설치하여 오염된 지하수를 상수원 또는 비오염 지하수와 단절시키는 방법이다. 본 공정은 오염된 지하수를 제거하거나, 취수정에서 오염된 지하수를 정화하고, 깨끗한 지하수의 흐름을 바꾸어 혼합을 방지한다.지하의 벽은 수직으로 굴착된 호로 구성되어 있는데 여기에 슬러리가 채워져있다. 슬러리는 벽이 무너지지 않도록 지지하며 여과케익을 형성하는데 이는 지하수의 유동 속도를 감소시킨다. 석회벽은 오염된 지하수의 양이 많을 경우에 이용되며, 오염된 지하수를 이용하여 음용수를 만들고자 하는 곳에 이용된다.석회벽은 지하수 누출량을 제어하기 위해 장기 대책으로써 수십년 전부터 이용되어진 full-scale 기술이다. 이 기술은 오염되지 않은 지하수를 95%이상 함유할 수 있지만 오염된 지하수에 적용하면 특정오염
To. 존경하는 교수님께!쌀쌀한 날씨에 낙엽이 지는 가을이 지나고 겨울이 다가오는 때에, 바쁘심에도 불구하고 어렵게 소중한 시간을 내주셔서 감사합니다.이렇게 저희들의 마음을 표현할 수 있는 뜻 깊은 자리가 마련될 수 있어 너무나 기쁘게 생각됩니다.우선 4년 동안 저희들을 열정적으로 좋은 가르침을 주시고, 따뜻하게 보살펴 주신 점에 대해 이 자리를 빌어 진심으로 감사의 인사를 드립니다.설레임 반, 두려움 반으로 어색하게 교정을 들어섰는데, 벌써 4년이란 긴 시간이 흘러 졸업을 눈앞에 두게 되었습니다.이렇게 정든 교정을 떠나게 되는 아쉬움이 점점 추워지는 겨울이 다가오는 문턱에서 한층 더해져 갑니다.그래서 교수님들과 학우여러분들의 소중한 만남과 학교생활을 되새겨 보며, 좋은 추억들을 간직하고자, 이렇게 소중한 자리를 마련하게 되었습니다.많은 사람들 중에서 교수님과 저희들이 같은 학교, 같은 과에서 스승과 제자로의 만남이 소중한 인연이 아닌가 생각됩니다.이렇게 설레이는 만남 속에서 각자의 꿈과 목표를 향해 열심히 매진해왔던 짧다면 짧고, 길다면 긴 그 시간동안 저희들은 " 학교 과"라는 울타리 안에서 서로간의 우정을 다지 수 있었고, 캠퍼스에서의 소중한 추억들도 많이 만들 수 있었습니다.졸리는 눈을 비비며, 또는 직장 일을 마치고 허겁지겁 달려와 들었던 수업시간들, 더운 여름날 부채질하며, 추운 겨울 손 녹여가며 보냈던 학교생활이었기에 그 보람과 소중함이 더욱 더 크고 무엇보다 아쉽습니다.그 중 무엇보다도 저희들에게 큰 힘이 되어주신 교수님들!그 동안 사제지간보다는 동료나 선후배의 입장에서 늘 따뜻하게 보살펴 주시고, 인생의 선배로써의 많은 조언과 충고도 아끼지 않으셨습니다. 항상 저희 과 학생들을 위해 좋은 가르침을 주셔서 진심으로 감사드립니다. 그런 교수님들이 계셨기에 오늘날 저희가 이런 뜻 깊은 자리에 함께 할 수 있다고 생각합니다.지금은 비록 미성숙하고, 사회인으로써 부족한 점이 많은 저희들이지만 교수님의 가르침을 항상 마음속에 새기며 살아가도록 노력하겠습니다.그리하여 약한 이의 힘이 되어주고, 어둠에 빛이 되는 자랑스러운 사회인 되어, 부끄럽지 않은 제자가 되도록 하겠습니다.이제 저희는 비록 교정을 떠나지만, 추억에 대한 그리움으로 다시 찾을시 저희들을 기억해주시고, 따뜻하게 맞아주시고, 교수님들의 가슴속에 소중하고 자랑스러운 제자로 저희들이 기억되어지기를 바랍니다.
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[환경실험]흡착 연속식&회분식&jar-test
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