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생활 하수 및 농축산 폐수를 통한 하천으로의 다량의 질소와 인의 유입은 부영양화를 초래하여 하천 자정작용에 악영향을끼친다. 본 연구에서는 컬럼 실험을 통한 흡착제(활성탄, 제올라이트, 여과사)의 여재층 높이에 따른 암모니아성 질소, 인산염 제거특성을 분석하고, 밀도범함수이론(density functional theory, DFT)를 바탕으로 한 양자역학적 전산 모사를통해 흡착제와 암모니아성질소(NH4 +)와 인산염(PO4 3-)에 대한 화학적 흡착 거동을 분석하였다. 컬럼 실험 결과, 암모니아성질소에 대한 제거효율은 제올라이트(95.1%)>활성탄(65.8%)>여과사(10.7%), 인산염의 제거효율은 활성탄(99.6%)>제올라이트(18.8%)>여과사(10.9%) 순으로 나타났다. 제올라이트의 경우, 여재층의 높이에 관계없이 90%이상의 암모니아성질소에 대한 높은 흡착력을 가졌고, 활성탄의 경우 여재층의 높이가 증가할수록 인과 질소에 대한 높은 흡착효율을 가졌다. DFT를 이용한 흡착제(산화 알루미늄, 활성탄, 여과사)와 영양염류(PO4 3-, NH4 +)에 대한 흡착거동 분석결과, 제올라이트는암모니아성 질소(NH4 +)에 대한 높은 흡착에너지(-6.43 eV)를 가졌다. 활성탄의 경우 여과사보다 좁은 HOMO-LUMO 밴드갭을 가져, 전자 이동에 유리한 환경을 조성하여 높은 흡착에너지(-7.10eV)로 영양염류가 제거되는 것을 확인할수 있었다.
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Lori A. Burns / 2011 / Density-functional approaches to noncovalent interactions: A comparison of dispersion corrections (DFT-D), exchange-hole dipole moment (XDM) theory, and specialized functionals / The Journal of Chemical Physics 134(8):84~107
Choi, E. H. / 1982 / Studies on the Water Quality along the Midstream of Nakdong River in 1978-80 / Korean Journal of Environmental Agriculture 1(1):31~38
최홍규 / 2013 / 다목적 여과저류지를 이용한 하천수의 조류와 인 제거방안 제안 / 대한환경공학회지 35(7):525~531
Chung, J. B. / 1997 / Water Pollution in some Agricultural Areas along Nakdong River / Korean Journal of Environmental Agriculture 16(2):187~192
Stephan Ehrlich / 2011 / System-Dependent Dispersion Coefficients for the DFT-D3 Treatment of Adsorption Processes on Ionic Surfaces / ChemPhysChem 12(17):3414~3420
Choi, E. H. / 1982 / Studies on the Water Quality along the Midstream of Nakdong River in 1978-80 / Korean Journal of Environmental Agriculture 1(1):31~38
최홍규 / 2013 / 다목적 여과저류지를 이용한 하천수의 조류와 인 제거방안 제안 / 대한환경공학회지 35(7):525~531
Chung, J. B. / 1997 / Water Pollution in some Agricultural Areas along Nakdong River / Korean Journal of Environmental Agriculture 16(2):187~192
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