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위에서 설명했듯이 TiO₂는 친환경적 정화소재로 널리 사용되고 있으나, 낮은 비표면적으로 수중의 유기오염물질에 대한 낮은 흡착력을 보여준다. 또한 수중의 TiO₂분말들은 쉽게 뭉쳐져서 광원에서 발생한 광자를 차단하여 전체적인 광촉매 산화력을 감소시키거나 사용된 나노분말을 재사용하기 위해 필터링과 같은 분리공정을 반드시 거쳐야 하는 단점을 가지고 있다. 이러한 단점을 극복하기 위해 높은 비표면적을 가진 다양한 지지체를 TiO₂와 합성하게 되는데, 활성탄을 TiO₂의 지지체로 사용할 경우 광촉매 반응에 의해 분해된 유기오염물질에서 생성된 중간계물질들을 흡착하므로 잔류 오염물질을 완전히 처리할 수 있다. 따라서 높은 탄소함량과 낮은 무기물질 함량을 가지고 있는 농업 폐기물인 코코넛 껍질 분말을 이용하여 TiO₂와 합성한 후, 한 번의 탄화공정을 통해 새로운 형태의 코코넛 껍질 분말 복합체 (TiO₂-Coconut Shell Powder Composite : TCSPC)를 제조할 수 있는 것이 선행연구로 확인되었다. | 위에서 설명했듯이 TiO₂는 친환경적 정화소재로 널리 사용되고 있으나, 낮은 비표면적으로 수중의 유기오염물질에 대한 낮은 흡착력을 보여준다. 또한 수중의 TiO₂분말들은 쉽게 뭉쳐져서 광원에서 발생한 광자를 차단하여 전체적인 광촉매 산화력을 감소시키거나 사용된 나노분말을 재사용하기 위해 필터링과 같은 분리공정을 반드시 거쳐야 하는 단점을 가지고 있다. 이러한 단점을 극복하기 위해 높은 비표면적을 가진 다양한 지지체를 TiO₂와 합성하게 되는데, 활성탄을 TiO₂의 지지체로 사용할 경우 광촉매 반응에 의해 분해된 유기오염물질에서 생성된 중간계물질들을 흡착하므로 잔류 오염물질을 완전히 처리할 수 있다. 따라서 높은 탄소함량과 낮은 무기물질 함량을 가지고 있는 농업 폐기물인 코코넛 껍질 분말을 이용하여 TiO₂와 합성한 후, 한 번의 탄화공정을 통해 새로운 형태의 코코넛 껍질 분말 복합체 (TiO₂-Coconut Shell Powder Composite : TCSPC)를 제조할 수 있는 것이 선행연구로 확인되었다. | ||
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2020년 6월 19일 (금) 22:49 판
프로젝트 개요
기술개발 과제
국문 : 난분해성 폐의약품 제거를 위한 TCSPC-MBR 복합기술
영문 : Combination of integrated membrane bioreactors and the TCSPC (TiO2 - Coconut Shell Powder Composite) for the removal of non-degradable drugs
과제 팀명
분뇨의질주
지도교수
한인섭 교수님
개발기간
2020년 3월 ~ 2020년 6월 (총 4개월)
구성원 소개
서울시립대학교 환경공학부 20114300** 최**(팀장)
서울시립대학교 환경공학부 20114300** 박**
서울시립대학교 환경공학부 20114300** 최**
서울시립대학교 환경공학부 20114300** 김**
서론
개발 과제의 개요
개발 과제 요약
내용
개발 과제의 배경 및 효과
내용
개발 과제의 목표와 내용
내용
관련 기술의 현황
State of art
◇ 하수처리장 내 폐의약품 처리 현황
최근 의약물질의 자연계로의 유입을 방지하기 위해 하수 내에 함유된 잔류의약물질을 처리하기 위한 고도화된 하수처리공정들이 도입되고 있다. 위해성과 난분해성이 있는 유기물질의 처리효율을 높이기 위해 대표적으로 오존이나 과산화수소(H₂O₂), UV 등을 사용한 고도산화처리 기술, 활성탄 흡착공정, 막분리 공정 등이 있다.
◇ MBR 기술
MBR (Membrane bioreactor)은 일반적인 생물반응조와 분리막기술(MF막, UF막분리법 등)을 결합시킨 것으로 분리막생물반응기라고도 한다. MBR은 최초 및 최종 침전지가 필요 없고, 농축조의 부피 또한 감소되어 공간과 유지가 용이하다. 또한 추가슬러지가 발생하지 않아 수처리 후의 수질이 고도화되는 특징이 있다.
◇ 광촉매 TiO₂
광촉매는 빛을 받아서 광화학반응을 가속화시키는 물질을 통칭한다. TiO₂는 높은 산화·환원력과 더불어 광촉매능이 뛰어나고, 가격이 저렴할 뿐만 아니라 물리화학적으로 매우 안정하며, 인체에 무해한 물질로 알려져 있기 때문에 다양한 분야에서 많은 연구가 수행되어오고 있다.
TiO₂ 표면에 밴드갭 에너지 이상의 빛 에너지가 조사되면 가전도대(valence band)에 있는 전자가 전도대(conduction band)로 전이하면서, 전자(e−)와 정공(h+) 쌍이 생성된다. 가전도대에서 생성되는 정공은 산화반응에 기여하며, 표면에 흡착된 물 분자와 반응하여 하여 hydroxyl 라디칼(·OH)을 생성시키거나 직접 반응을 통하여 유기물을 산화시킨다. 전도대에서 생성되는 전자는 산소분자의 환원반응을 일으켜 superoxide 이온(·O2−)을 형성하고, 몇 단계의 추가 반응을 통하여 hydroxyl 라디칼을 생성시킨다. 정공과 전자에 의해서 생성된 hydroxyl 라디칼에 의해 유기물이 이산화탄소와 물로 분해될 수 있다.
◇ TiO₂-Coconut Shell Powder Composite (TCSPC)
위에서 설명했듯이 TiO₂는 친환경적 정화소재로 널리 사용되고 있으나, 낮은 비표면적으로 수중의 유기오염물질에 대한 낮은 흡착력을 보여준다. 또한 수중의 TiO₂분말들은 쉽게 뭉쳐져서 광원에서 발생한 광자를 차단하여 전체적인 광촉매 산화력을 감소시키거나 사용된 나노분말을 재사용하기 위해 필터링과 같은 분리공정을 반드시 거쳐야 하는 단점을 가지고 있다. 이러한 단점을 극복하기 위해 높은 비표면적을 가진 다양한 지지체를 TiO₂와 합성하게 되는데, 활성탄을 TiO₂의 지지체로 사용할 경우 광촉매 반응에 의해 분해된 유기오염물질에서 생성된 중간계물질들을 흡착하므로 잔류 오염물질을 완전히 처리할 수 있다. 따라서 높은 탄소함량과 낮은 무기물질 함량을 가지고 있는 농업 폐기물인 코코넛 껍질 분말을 이용하여 TiO₂와 합성한 후, 한 번의 탄화공정을 통해 새로운 형태의 코코넛 껍질 분말 복합체 (TiO₂-Coconut Shell Powder Composite : TCSPC)를 제조할 수 있는 것이 선행연구로 확인되었다.
기술 로드맵
특허조사
내용
특허전략
내용
관련 시장에 대한 분석
경쟁제품 조사 비교
내용
마케팅 전략
내용
개발과제의 기대효과
기술적 기대효과
내용
경제적 및 사회적 파급효과
내용
구성원 및 추진체계
내용
설계
설계사양
내용
개념설계안
내용
이론적 계산 및 시뮬레이션
내용
조립도
조립도
내용
조립순서
내용
부품도
내용
제어부 및 회로설계
내용
소프트웨어 설계
내용
자재소요서
내용
결과 및 평가
완료작품 소개
프로토타입 사진
내용
포스터
내용
특허출원번호 통지서
내용
개발사업비 내역서
내용
완료 작품의 평가
내용
향후평가
내용
부록
참고문헌 및 참고사이트
내용
관련특허
내용
소프트웨어 프로그램 소스
내용
