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논문 기본 정보
- 자료유형
- 학위논문
- 저자정보
- 지도교수
- 김진한
- 발행연도
- 2015
- 저작권
- 인천대학교 논문은 저작권에 의해 보호받습니다.
이용수11
이 논문의 연구 히스토리 (3)
2015
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합성폐수와 음폐수를 기질로 이용한 단일챔버 미생물연료전지 실험에서 분리막으로서 세라믹막과 나피온막을 적용하여 전기발생특성을 분석함으로써 세라믹막의 적용가능성을 구명하고자 하였다. 또한 환원전극으로서 백금코팅이 된 탄소천과 일반 탄소천을 사용하여 백금촉매 효과 및 전기발생특성을 비교하였다. 이로부터 다음과 같은 결론을 얻을 수 있었다.
환원전극으로써 백금코팅이 되어있는 탄소천과 일반 탄소천을 비교한 결과 백금코팅이 되어있는 탄소천의 전력발생량이 일반 탄소천에 비하여 1.2배 높은 반면, 그 가격은 약 5배 정도 차이가 있음을 고려하면 미생물연료전지의 적용에 있어 효율성과 경제성은 함께 고려되어야 할 것으로 판단된다.
회분식 실험에서 전기발생특성이 가장 안정적인 것은 acetate를 기질로 사용하였을 때였다. Formate는 전기발생특성이 acetate보다 다소 높았으나 불안정하였고 propionate와 butyrate는 acetate에 비하여 전기발생량이 상대적으로 낮았다.
분리막으로서 세라믹막과 나피온막을 적용한 미생물연료전지에서 발생한 평균 전압은 합성폐수를 이용한 실험에서 각각 523.67±49.41 mV, 424.09±79.95 mV이었다. 음폐수를 이용한 실험에서는 각각 47.85±14.25 mV, 26.86±9.49 mV이었다. 이로부터 미생물연료전지에서의 세라믹막 적용시 나피온막에 비하여 전압발생특성이 우수함을 알 수 있었다.
미생물연료전지를 이용하여 음폐수 처리 결과, 유기물제거율은 세라믹막에서 41.7%였고 나피온막에서 40.8%이었다.
음폐수 초기 pH에 따른 전력발생량 비교 결과, pH 5와 pH 9에 비하여 중성의 범위인 pH 6, pH 7, pH 8에서 상대적으로 높은 전력발생량을 나타내었다. 음폐수 초기 pH가 다르더라도 실험대상 미생물연료전지에서의 최종 pH는 대부분 pH 8.2~pH 8.5로 변화되는 경향을 보였다.
음폐수 교체량에 따른 반연속식 실험에서는 음폐수 교체비율 4~6%에서 비교적 높은 전압이 발생하는 것으로 나타났다.
미생물연료전지에 분리막으로서 세라믹막과 나피온막을 적용한 실험에서 전력발생 및 유기물제거효율을 비교한 결과, 세라믹막이 나피온막의 대안이 될 수 있음을 확인하였으며 다양한 난분해성 물질이 존재하는 것으로 알려진 음폐수의 처리가능성을 확인 할 수 있었다.
환원전극으로써 백금코팅이 되어있는 탄소천과 일반 탄소천을 비교한 결과 백금코팅이 되어있는 탄소천의 전력발생량이 일반 탄소천에 비하여 1.2배 높은 반면, 그 가격은 약 5배 정도 차이가 있음을 고려하면 미생물연료전지의 적용에 있어 효율성과 경제성은 함께 고려되어야 할 것으로 판단된다.
회분식 실험에서 전기발생특성이 가장 안정적인 것은 acetate를 기질로 사용하였을 때였다. Formate는 전기발생특성이 acetate보다 다소 높았으나 불안정하였고 propionate와 butyrate는 acetate에 비하여 전기발생량이 상대적으로 낮았다.
분리막으로서 세라믹막과 나피온막을 적용한 미생물연료전지에서 발생한 평균 전압은 합성폐수를 이용한 실험에서 각각 523.67±49.41 mV, 424.09±79.95 mV이었다. 음폐수를 이용한 실험에서는 각각 47.85±14.25 mV, 26.86±9.49 mV이었다. 이로부터 미생물연료전지에서의 세라믹막 적용시 나피온막에 비하여 전압발생특성이 우수함을 알 수 있었다.
미생물연료전지를 이용하여 음폐수 처리 결과, 유기물제거율은 세라믹막에서 41.7%였고 나피온막에서 40.8%이었다.
음폐수 초기 pH에 따른 전력발생량 비교 결과, pH 5와 pH 9에 비하여 중성의 범위인 pH 6, pH 7, pH 8에서 상대적으로 높은 전력발생량을 나타내었다. 음폐수 초기 pH가 다르더라도 실험대상 미생물연료전지에서의 최종 pH는 대부분 pH 8.2~pH 8.5로 변화되는 경향을 보였다.
음폐수 교체량에 따른 반연속식 실험에서는 음폐수 교체비율 4~6%에서 비교적 높은 전압이 발생하는 것으로 나타났다.
미생물연료전지에 분리막으로서 세라믹막과 나피온막을 적용한 실험에서 전력발생 및 유기물제거효율을 비교한 결과, 세라믹막이 나피온막의 대안이 될 수 있음을 확인하였으며 다양한 난분해성 물질이 존재하는 것으로 알려진 음폐수의 처리가능성을 확인 할 수 있었다.
목차
제1장 서 론 1제2장 문헌연구 32.1 미생물연료전지의 원리 32.2 미생물연료전지의 형태 42.2.1 구조 42.2.2 운전방식 72.3 미생물연료전지의 구성 및 전기적 특성 82.3.1 분리막 82.3.2 산화전극 112.3.3 환원전극 142.3.4 생물학적 요인 16제3장 실험 및 분석 243.1 실험장치 개요 243.2 미생물연료전지 실험 및 운전조건 283.2.1 식종슬러지, 합성폐수 및 음폐수의 성상 283.2.2 운전조건 313.3 분석방법 353.3.1 전기적 특성치 모니터링 및 측정 353.3.2 화학적 분석 363.3.3 세라믹막 특성 분석 373.3.4 분석장비 및 분석방법 39제4장 결과 및 고찰 414.1 세라믹막 특성 414.2 합성폐수를 적용한 미생물연료전지에서의 전기적 성능 분석 454.2.1 기질 종류 454.2.2 환원전극 종류 484.2.3 분리막 종류 514.3 음폐수를 적용한 미생물연료전지에서의 전기적 성능 분석 584.3.1 분리막 종류 584.3.2 초기 pH 634.3.3 기질교체량 694.4 전극 및 분리막의 표면 변화 76제 5 장 결론 79참고문헌ABSTRACT
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