R&D최종보고서
| 과제고유번호 | 201818CTAP-C133297-02 | |||||
|---|---|---|---|---|---|---|
| 연구사업명 | 국토교통기술촉진연구사업 | |||||
| 연구과제명 | 무기물 도핑 TiO2가 코팅된 세라믹 중공사막 및 양이온과 음이온 동시 제거 메조기공 중금속 흡착제 개발 | |||||
| 총 연구기간 | 2017-06-30 ~ 2018-12-31 | |||||
| 연구책임자 | 박정훈 | |||||
| 당해년도 참여 연구원수 |
5명 | 총 연구기간 참여 연구원수 |
8명 | |||
| 당해년도 연구비 |
정부 : 220,000,000 원 기업 : 0 원 계 : 220,000,000 원 |
총연구비 | 정부 : 370,000,000 원 기업 : 0 원 계 : 370,000,000 원 |
|||
| 연구기관명 | 동국대학교산학협력단 | |||||
| 등록 발간번호 | - | |||||
| ISBN | - | |||||
| 주요 내용 |
기존의 하수처리수 재이용 기술은 대부분 정밀여과, 한외여과법, 역삼투법 등의 공정을 고분자막을 이용하여 수행중이며 유기물 소독은 염소소독법 등 화학적 처리방법이 주를 이루고 있음. 그러나 염소소독법의 화학적 처리방법의 고비용 및 고분자 분리막의 짧은 수명 때문에 보다 경제적이며 정제 효과가 뛰어난 재이용 기술이 필요한 실정임. 본 연구에서는 동국대와 한국산업기술시험원이 공동으로 연구를 진행하고자 함. - 동국대에서는 알루미나 중공사 지지체를 제조하여 TiO2 및 다양한 첨가물을 코팅하여 자외선 및 가시광선 영역에서 유기물을 제거하는 연구를 수행하고자 함. - 한국산업기술시험원에서는 알루미나 중공사 지지체에 메조 기공 알루미노 실리케이트를 코팅하고 접목중합방식의 개질을 통하여 흡착성능이 우수하고 양이온과 음이온 동시 제거가 가능한 중금속 흡착제 개발 연구를 수행하고자 함. [최종목표] ○ 가시광선까지 광촉매 영역이 확대된 무기물 도핑 TiO2가 코팅된 알루미나 세라믹 중공사막 및 이를 이용한 유기물 제거 기술 개발 - 수처리 적용 기공제어 알루미나 중공사막 제조 기술 개발 - 알루미나 중공사막 표면에 TiO2 및 doping 물질 코팅 기술 개발 - 자외선 및 가시광선 이용 유기물 제거 기술 개발 및 안정성 평가 ○ 알루미나 지지체 이용 양이온과 음이온을 동시 제거가 가능한 메조공극 중금속 흡착제 개발 - 메조기공 알루미노 실리케이트가 코팅 알루미나 다공 흡착체 개발 - 구조유도된 중공사 알루미나 개질 펠릿의 중금속 제거 최적화 [연구내용 및 범위] ■ 주관연구기관(동국대학교): ○ 수처리 적용 기공제어 알루미나 중공사막 제조 기술 개발 - 하수처리수의 재이용을 위한 세라믹 중공사막 소재 탐색 및 제조 기술 개발 - 알루미나 입자 크기 및 용매에 따른 중공사막 제조 기술 확립 - 알루미나 소결 온도 및 소결 조제에 따른 기공 구조 제어 기술 개발 ○ 알루미나 중공사막 표면에 TiO2 코팅 기술 개발 광촉매 코팅 기술 개발 - TiO2 광촉매를 코팅하여 촉매 활성도 개선 및 코팅량이 증가된 분리막 제조 - 코팅 전후 광촉매의 PL intensity를 비교하여 광촉매 활성도 비교 분석 ○ 광촉매 성능 평가 시스템 구축 및 UV 적용 모델 유기 화합물 제거 성능 평가 - 광촉매 성능 평가 시스템 구축 및 UV에 따른 유기물 제거 실험 수행 - 광촉매 분리막의 유기물 제거 성능 평가 및 TiO2 코팅 기술 최적화 - 광촉매 재활용 횟수에 따른 유기물 제거율의 감소율을 측정하여 안정성 평가 ○ TiO2가 코팅된 알루미나에 다양한 doping 물질 코팅 기술 개발 ○ 다양한 물질 doping을 통한 자외선 및 가시광선 이용 유기물 제거 기술 개발 - TiO2 촉매 및 N, C, F, S 등을 도핑한 알루미나 중공사막 이용 분해성능 분석 - 촉매활성의 빛 파장영역을 확대를 통한 유기물 제거율 및 활성도 확인 ○ 광촉매 성능 최적화 및 안정성 평가 - 광촉매 성능 평가 시스템을 통해 유기물 제거와 doping 양과의 관계 규명 - 광촉매 재활용 횟수에 따른 유기물 제거율의 감소를 측정하여 안정성 평가 - 유기물 제거에 따른 안정성 및 활성도 평가를 통한 세라믹 분리막 최적화 ■ 공동연구기관(한국산업기술시험원) ○ 구조유도방법을 이용한 금속 흡착용 알루미노 실리케이트 설계 개념 정립 - 공극특성으로 인해 결정성 미세공극형 분자체는 공극내 촉매 활성점이 존재 - 미세공극형 분자체 결정에 중간공극을 도입하여 공극 내부에 존재하는 활성점에 반응물의 접근성을 향상시키는 기술 개발 - 특정물질을 중간세공 mesoporogene 사용 중간기공 알루미노 실리케이트 합성 - 구조가 균일하고, 강한 산성을 띄며 높은 열적 안정성을 가지고 있는 Faujasite 형태의 알루미노 실리케이트 Y 설계 개념 정립하여 실험실 흡착 실험 진행 - Hierarchical 알루미노 실리케이트 설계 통한 메조 공극 극대화 구현 ○ 알카리 양이온 이온교환 및 (NH4)2SiF6 (AHFS)를 이용한 알루미노 실리케이트 Y 합성을 통한 30 nm 이하의 메조 공극 알루미노 실리케이트 개발 - 마이크로 공극(공극<2 nm) 보다 중금속 제거효율이 높다고 알려져 있는 메조공극(2 nm < 공극 < 30 nm)의 알루미노 실리케이트 합성 방법 연구 - 제거효율이 극대화된 메조공극 알루미노 실리케이트 합성법 개발 및 재현성 연구 - (NH4)2SiF6(AHFS)를 이용하여 제올라이트의 결정 크기 세부 형태 조절 ○ 메조기공 알루미노 실리케이트가 코팅된 알루미나 다공체 개발 - 메조기공 알루미노 실리케이트 기술개발에 따른 중공사 알루미나 다공체 제조 - 메조기공 알루미노 실리케이트 코팅 알루미나 다공체의 기공변화 및 미세물질 흡착 확인 - 메조기공 알루미노 실리케이트가 코팅된 중공사 알루미나 다공체의 흡착능 최적화를 위한 펠렛화 ○ 메조기공 알루미노 실리케이트 코팅 알루미나 흡착제 중금속 흡착 성능평가 - 각 구조유도 흡착제의 실험실 규모 실험을 통한 추가물질 흡착성능 비교 분석 - 흡착제의 최적 활용방안 마련 및 파과시간 등의 연구 ○ 구조유도된 중공사 알루미나 지지체 펠릿의 개질 기술 최적화 - 메조제올라이트가 코팅 된 중공사 알루미나 다공체의 제조 최적화 연구 - 접목중합을 이용한 메조세공제올라이트가 코팅된 알루미나 다공체 개질을 통해 중금속 흡착능이 30% 증가된 흡착제 개발 |
|||||
| 색인어 | 한글 | 중공사막 | 하수재이용 | 자외선 | 가시광선 | 중금속 |
| 영문 | hollow fiber membrane | sewage reuse | ultraviolet ray | visible ray | heavy metal | |
| 최종보고서 | 최종보고서.pdf | |||||