KR101877929B1 - manufacturing method of Biochar for removing heavy metal and biochar manufactured therefrom and absorbent comprising of the biochar for removing heavy metal - Google Patents

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Abstract

The present invention relates to a method for manufacturing biochar for removing heavy metal, and specifically, to a method for manufacturing biochar for removing heavy metal, which comprises the following steps: washing and drying kelp and fusiformis; crushing the dried kelp and fusiformis to manufacture a kelp powder or a fusiformis powder having a particle size of 0.05 to 3.0 mm; and heating the kelp, fusiformis or a powder mixture thereof in an oxygen-free atmosphere at a rate of 3 to 10°C/min at the temperature of 400 to 700°C and pyrolyzing and cooling the same at the temperature of 400 to 700°C. The present invention solves the problem of disposal of abandoned algae by reusing the kelp and fusiformis, which are abandoned algae biomass in aquaculture and harvesting processes, as the biochar.

Description

중금속 제거용 바이오차의 제조방법, 이에 따라 제조된 중금속 제거용 바이오차 및 이를 포함하는 중금속 제거용 흡착제{manufacturing method of Biochar for removing heavy metal and biochar manufactured therefrom and absorbent comprising of the biochar for removing heavy metal}BACKGROUND OF THE INVENTION 1. Field of the Invention [0001] The present invention relates to a method for producing a bio-tea for removing heavy metals, a bio-tea for removing heavy metals and an adsorbent for removing heavy metals,

본 발명은 중금속 제거용 바이오차의 제조방법에 관한 것으로서, 상세하게는 다시마, 톳 또는 이들의 혼합물 분말을 열분해하여 다시마 바이오차, 톳 바이오차 또는 이들의 혼합물로 이루어진 바이오차를 제조함으로써, 중금속을 용이하게 흡착 및 제거할 수 있도록 하는, 중금속 제거용 바이오차의 제조방법에 관한 것이다.More particularly, the present invention relates to a method for producing a bio-tea for removing heavy metals, and more particularly, to a method for producing a bio-tea comprising the steps of pyrolyzing a seaweed, a green tea or a mixture thereof to produce a bio- And more particularly, to a method for producing a bio-tea for removing heavy metals.

산업발전이 가속화되고 인간의 산업 활동이 다양해질수록 각종 오염물질에 의한 토양, 대기, 수질 오염 등의 환경오염이 증가하고 있고, 특히 수질 오염의 경우, 산업발전 가속화에 의해 철, 구리, 니켈, 아연, 납, 카드뮴, 크롬 등을 함유한 중금속 함유 폐수에 의한 오염 문제가 증가하고 있다.As industrial development accelerates and human industrial activities become more diverse, environmental pollution such as soil, air and water pollution caused by various pollutants is increasing. Particularly in the case of water pollution, iron, copper, nickel, Pollution problems by heavy metals containing wastewater containing zinc, lead, cadmium, and chromium are increasing.

현재 폐수에서 중금속을 제거하기 위한 방법으로 이온교환, 활성탄흡착, 막여과, 응집침전, 부상처리, 전기화학적 처리 방법 등이 사용되고 있다. 상기 방법 중 활성탄흡착은 한국공개특허 제10-2016-0114883호에서 산화철 코팅으로 탄소재료 표면을 개질하는 방법을 개시하는 바와 같이, 현재 연구가 진행되고 있고, 중금속 및 난분해성 유해화학물질 제거에 효과적이다. 그러나 상기 활성탄흡착 방법의 경우 야자, 대나무, 톱밥 등의 원료물질 수급이 어렵고 700℃이상의 고온 열분해를 통해 생산되기 때문에 에너지 소모가 많고 생산단가가 고가임에 따라 폐수에서 중금속을 제거하기 위한 방법으로 사용되는데 한계가 있다. Currently, ion exchange, activated carbon adsorption, membrane filtration, coagulation sedimentation, floatation, and electrochemical treatment methods are used to remove heavy metals from wastewater. As described in Korean Patent Laid-Open No. 10-2016-0114883, a method for modifying the surface of a carbon material with an iron oxide coating is currently under study, and effective adsorption of heavy metals and harmful chemical substances to be. However, in the case of the activated carbon adsorption method, it is difficult to supply raw materials such as palm, bamboo, and sawdust, and is produced through pyrolysis at a high temperature of 700 ° C. or more. Therefore, energy consumption is high and production cost is high. There is a limit.

이에, 친환경 대체 흡착물질 개발 및 이를 이용한 중금속을 포함한 난분해성물질 처리 기술 개발이 요구되고 있다.Therefore, it is required to develop environmentally friendly alternative adsorbent materials and to develop technologies for treating refractory materials including heavy metals using the same.

바이오차(biochar)는 바이오 숯이라고도 불리며, 바이오매스(biomass)를 이용하여 산소가 없는 환경에서 열분해할 때 만들어지는 탄소함량이 높은 고체 물질로, 탄소 격리, 재생 에너지, 폐기물 관리, 농업 생산성 개선, 환경 복원 등 중요한 기능으로 최근에 크게 주목을 받고 있다.Biochar, also known as biochar, is a carbon-rich solid material that is produced when biodegradable in an oxygen-free environment using biomass. It is used for carbon sequestration, renewable energy, waste management, Environmental restoration and other important functions have recently attracted a great deal of attention.

더욱이, 해조류 바이오매스는 목질계 바이오매스와는 달리 나트륨, 칼륨, 마그네슘, 칼슘, 인 등의 해수 중의 다양한 미네랄을 포함하고 있어 이로부터 제조된 해조류 바이오차는 미네랄을 포함함은 물론이고, 상기 해조류 미네랄 양보다 2~4배까지 농축된 미네랄을 포함할 수 있다. Furthermore, unlike woody biomass, algae biomass contains various minerals in seawater such as sodium, potassium, magnesium, calcium, phosphorus, etc. Thus, algae biochae produced from the algae biomass includes not only minerals but also algae minerals It may contain minerals that are 2 to 4 times more concentrated than the amount.

상기 해수 중의 다양한 미네랄을 포함한 바이오차는 다른 육상 바이오매스로 부터 유래된 바이오차와 달리 토양개질제, 흡착제 등의 담체로 활용성이 기대되고 있다.Unlike bio - tea derived from other land biomass, bio - tea containing various minerals in seawater is expected to be useful as a carrier for soil modifier and adsorbent.

그러나 해조류 바이오매스는 다양한 분야로 활용성이 기대되는 것에 비해 연구가 미비한 실정이다.However, seaweed biomass is expected to be useful in various fields.

이에, 본 발명자는 양식 및 수확과정에서 버려지는 해조류 바이오매스인 다시마 또는 톳을 이용한 중금속 제거를 위한 다시마, 톳 또는 이들의 혼합물로 제조되는 바이오차의 제조방법을 제공하는 것을 그 해결과제로 한다.Accordingly, the present invention provides a method for producing a bio-tea made of kelp, tar or mixtures thereof for removal of heavy metals using seaweed or seaweed, which is abandoned seaweed biomass during culturing and harvesting.

또한 본 발명은, 상기 바이오차의 제조방법으로 제조되는 것을 특징으로 하는 중금속 제거용 바이오차를 제공하는 것을 그 해결과제로 한다.The present invention also provides a bio-tea for removing heavy metals, which is produced by the method for producing bio-tea.

또한 본 발명은, 상기 바이오차를 포함하는 것을 특징으로 하는, 중금속 제거용 흡착제를 제공하는 것을 그 해결과제로 한다.It is another object of the present invention to provide an adsorbent for removing heavy metals, which comprises the bio-tea.

상기 본 발명의 과제를 해결하기 위한 본 발명의 일 측면에 따르면,According to an aspect of the present invention,

다시마 및 톳을 세척 및 건조하는 단계;Washing and drying the kelp and tar;

상기 건조된 다시마 및 톳을 각각 분쇄하여 입자 크기가 0.05 내지 3.0㎜인 다시마 분말 또는 톳 분말을 제조하는 단계; 및Crushing the dried kelp and tops, respectively, to prepare a tangle powder or a top powder having a particle size of 0.05 to 3.0 mm; And

상기 다시마, 톳 또는 이들을 혼합한 분말을 무산소 분위기에서 3~10℃/min의 속도로 400 내지 700℃로 가열한 후, 400 내지 700℃에서 열분해하여 냉각하는 단계;를 포함하여 바이오차를 제조하는 것을 특징으로 하는, 중금속 제거용 바이오차의 제조방법을 제공한다.Heating the kelp, chopped powder or a mixture thereof in an oxygen-free atmosphere at a rate of 3 to 10 ° C / min to 400 to 700 ° C, and then pyrolyzing and cooling the mixture at 400 to 700 ° C. And a method for producing a bio-tea for removing heavy metals.

또한 본 발명의 다른 일 측면에 따르면,According to another aspect of the present invention,

상기 제조방법에 따라 제조되는 것을 특징으로 하는 중금속 제거용 바이오차를 제공한다.The present invention provides a biochip for removing heavy metals, which is produced according to the above production method.

또한 본 발명의 다른 일 측면에 따르면,According to another aspect of the present invention,

상기 중금속 제거용 바이오차를 포함하는 것을 특징으로 하는 중금속 제거용 흡착제를 제공한다.And an adsorbent for removing heavy metals.

본 발명은 양식 및 수확과정에서 버려지는 폐해조류 바이오매스인 다시마 또는 톳을 바이오차로서 재이용함에 따라 상기 폐해조류 처리 문제를 해결할 수 있다.The present invention can solve the above-mentioned problem of disposal of algae by reusing seaweeds or seaweed, which are abandoned algae biomass in the aquaculture and harvesting process, as bio-tea.

또한, 본 발명에 따라 다시마 또는 톳을 이용하여 제조된 바이오차는 중금속을 용이하게 흡착 및 제거할 수 있고, 특히, 톳 바이오차의 경우 구리에 대한 선택적 흡착 및 제거 효율을 나타냄에 따라 중금속 구리를 용이하게 흡착 및 제거할 수 있다.In addition, according to the present invention, the bio-tea produced by using kelp or tortoise can easily adsorb and remove heavy metals, and in particular, in the case of the tortobioc tea, it exhibits selective adsorption and removal efficiency against copper, And can be adsorbed and removed.

이에, 본 발명에 따른 다시마, 톳 또는 이들의 혼합물을 이용하여 제조된 바이오차는 친환경적인 중금속 제거용 흡착제로서 사용될 수 있다.Thus, the bio-tea produced by using the kelp, the red pepper or the mixture thereof according to the present invention can be used as an adsorbent for eco-friendly heavy metal removal.

도 1은 본 발명의 일 실시예에 따라 온도상승률에 따른 다시마 바이오차(a) 및 톳 바이오차(b)의 중금속 제거율을 나타낸 것이다.
도 2는 본 발명의 일 실시예에 따라 열분해 온도에 따른 다시마 바이오차, 톳 바이오차 및 대조군의 중금속 흡착량을 나타낸 것이다.
도 3은 본 발명의 일 실시예에 따라 초기 중금속 농도 및 열분해 온도에 따른 다시마 바이오차 및 톳 바이오차의 중금속 흡착능을 나타낸 것이다.
도 4는 본 발명의 일 실시예에 따라 열분해 온도에 따른 다시마 바이오차, 톳 바이오차 및 대조군의 pH를 나타낸 것이다.
도 5는 본 발명의 일 실시예에 따른 다시마 바이오차 및 톳 바이오차에 의한 중금속 농도 변화 및 이에 따른 pH 변화를 나타낸 것이다.
도 6은 본 발명의 일 실시예에 따른 다시마 바이오차 및 톳 바이오차의 중금속 흡착 효율을 나타낸 것이다.
도 7은 본 발명의 일 실시예에 따른 다시마 바이오차, 톳 바이오차 및 소나무톱밥 바이오차의 FT-IR 분석 그래프를 나타낸 것이다.
도 8은 본 발명의 일 실시예에 따른 다시마 모재, 다시마 바이오차, 톳 모재 및 톳 바이오차의 사진을 나타낸 것이다.
도 9는 본 발명의 일 실시예에 따른 다시마 모재, 다시마 바이오차, 톳 모재 및 톳 바이오차의 SEM 사진을 나타낸 것이다.
도 10은 본 발명의 일 실시예에 따른 다시마 모재 및 다시마 바이오차의 원소를 분석하여 나타낸 것이다.
도 11은 본 발명의 일 실시예에 따른 톳 모재 및 톳 바이오차의 원소를 분석하여 나타낸 것이다.
도 12은 본 발명의 일 실시예에 따라 열분해 온도에 따른 다시마 바이오차, 톳 바이오차 및 대조군의 수율을 나타낸 것이다.
FIG. 1 is a graph showing the removal rates of heavy metals in the kelp bio-car (a) and the top-biocide (b) according to the temperature increasing rate according to an embodiment of the present invention.
FIG. 2 shows the amount of heavy metals adsorbed on the kelp bio-tea, the top-biocide, and the control group according to the pyrolysis temperature according to an embodiment of the present invention.
FIG. 3 is a graph illustrating the heavy metal adsorption capacity of kelp bio-tea and top-biocide according to initial concentration of heavy metals and thermal decomposition temperature according to an embodiment of the present invention.
FIG. 4 is a graph showing the pH values of kelp biochars, topchiocha, and a control group according to the pyrolysis temperature according to an embodiment of the present invention.
FIG. 5 is a graph illustrating the change in heavy metal concentration and the change in pH due to the tidal bio-tea and the top bio-tea according to an embodiment of the present invention.
FIG. 6 is a graph illustrating the adsorption efficiency of heavy metals in seawater bio-tea and top bio-tea according to an embodiment of the present invention.
FIG. 7 is a FT-IR analysis graph of a tuna biocha, a tobacco tea, and a pine sawdust bio-tea according to an embodiment of the present invention.
FIG. 8 is a photograph of a kelp base material, a kelp biochamel, a starch base material and a top biochannel according to an embodiment of the present invention.
9 is a SEM photograph of a kelp base material, a kelp bio-tea, a top-molding material and a top-bioc tea according to an embodiment of the present invention.
FIG. 10 is an analysis of the elements of kelp base material and kelp bio-tea according to an embodiment of the present invention.
FIG. 11 is a graph showing an analysis of the elements of the topsheet and the topsheet of the present invention according to an embodiment of the present invention.
FIG. 12 shows the yields of kelp biocham, top biocide, and control group according to the pyrolysis temperature according to an embodiment of the present invention.

이하, 본 발명에 대하여 보다 상세히 설명한다.Hereinafter, the present invention will be described in more detail.

본 발명의 일 측면에 따르면,According to an aspect of the present invention,

다시마 및 톳을 세척 및 건조하는 단계;Washing and drying the kelp and tar;

상기 건조된 다시마 및 톳을 각각 분쇄하여 입자 크기가 0.05 내지 3.0㎜인 다시마 분말 또는 톳 분말을 제조하는 단계; 및Crushing the dried kelp and tops, respectively, to prepare a tangle powder or a top powder having a particle size of 0.05 to 3.0 mm; And

상기 다시마, 톳 또는 이들을 혼합한 분말을 무산소 분위기에서 3~10℃/min의 속도로 400 내지 700℃로 가열한 후, 400 내지 700℃에서 열분해하여 냉각하는 단계;를 포함하여 바이오차를 제조하는 것을 특징으로 하는, 중금속 제거용 바이오차의 제조방법이 제공된다.Heating the kelp, chopped powder or a mixture thereof in an oxygen-free atmosphere at a rate of 3 to 10 ° C / min to 400 to 700 ° C, and then pyrolyzing and cooling the mixture at 400 to 700 ° C. And a method for producing a bio-tea for removing heavy metals.

먼저, 상기 중금속 제거용 바이오차의 제조방법에 있어서, 다시마 및 톳을 세척 및 건조하는 단계는 양식 및 수확과정에서 버려지는 폐해조류 바이오매스인 다시마 및 톳을 세척 및 건조하여 바이오차로 재이용할 수 있도록 준비하는 단계이다.First, in the method for manufacturing heavy metal removal, the step of washing and drying the kelp and the tar is performed by washing and drying the kelp and the tar, which are abandoned algae biomass in the aquaculture and harvesting process, It is the preparation stage.

다음으로, 다시마 분말 또는 톳 분말을 제조하는 단계는 다시마 또는 톳의 열분해 반응성 향상 및 비표면적 증대를 위하여 입자 크기가 0.05 내지 3㎜, 바람직하게는 0.15 내지 2.0㎜가 되도록 한다.Next, the step of preparing the sea tangle powder or the top powder is such that the particle size is from 0.05 to 3 mm, preferably from 0.15 to 2.0 mm, in order to improve the thermal decomposition reactivity and the specific surface area of kelp or tortoise.

다음으로, 상기 열분해 및 냉각 단계는, 상기 다시마 분말, 톳 분말 또는 이들을 혼합한 분말을 열분해로에 주입한 후, 무산소 분위기에서 3~10℃/min의 속도로 400 내지 700℃ 가열하여, 상기 가열온도를 유지하면서 400 내지 700℃에서 1 내지 2.5시간 동안 열분해한 후 냉각함으로써 바이오차를 제조하는 것을 특징으로 한다.Next, in the pyrolysis and cooling step, the tangle powder, the top powder, or a powder obtained by mixing the tangle powder and the top powder is injected into a thermal decomposition furnace and then heated at a temperature of from 3 to 10 ° C / min in an oxygen- And the mixture is pyrolyzed at 400 to 700 ° C for 1 to 2.5 hours while being kept at a temperature, followed by cooling to produce a bio-tea.

상세하게는 상기 열분해 및 냉각 단계는 상기 다시마, 톳 또는 이들을 혼합한 분말이 주입된 열분해로를 열분해 온도로의 온도 상승 전 비활성 기체로 플러싱하는 단계를 더 포함하고, 상기 열분해 및 냉각 단계를 무산소 분위기로 유지하기 위하여 열분해 온도로의 가열 및 냉각 시 비활성 가스를 바이오차 모재 1g 당 0.01 내지 0.1L/min 유입시켜 무산소 분위기를 유지시켰다.In detail, the pyrolysis and cooling step further comprises the step of flushing the pyrolysis furnace into which the kelp, chopped or mixed powder is injected with an inert gas before the temperature is increased to the pyrolysis temperature, The inert gas atmosphere was maintained at 0.01 to 0.1 L / min per 1 g of the biochip during the heating and cooling to the pyrolysis temperature.

보다 상세하게는 상기 열분해 및 냉각 단계에 있어서, 상기 열분해 온도로의 상승 속도는 5~10℃/min인 것이 바람직하고, 이때의 열분해 온도는 500 내지 700℃, 보다 바람직하게는 500 내지 600℃인 것을 특징으로 한다.More specifically, in the pyrolysis and cooling step, the rising rate to the pyrolysis temperature is preferably 5 to 10 ° C / min, and the pyrolysis temperature is 500 to 700 ° C, more preferably 500 to 600 ° C .

또한, 상기 열분해 및 냉각 단계에 의해 제조된 다시마 바이오차, 톳 바이오차 또는 이들이 혼합된 바이오차는 20 내지 45%의 수율을 나타내는 것을 특징으로 한다. 바람직하게는 상기 바이오차는 25 내지 40%의 수율을 나타내는 것을 특징으로 한다.In addition, the tidal biochae, the topchiocha, or the biochain produced by the pyrolysis and cooling steps exhibits a yield of 20 to 45%. Preferably, the biocide exhibits a yield of 25 to 40%.

상기 본 발명에 따른 제조방법으로 제조된 바이오차는 중금속 제거 효율을 나타낸다.The bio-tea produced by the method according to the present invention exhibits heavy metal removal efficiency.

본 발명, 중금속 제거용 바이오차는 해조류 바이오매스인 다시마 및 톳을 이용하여 다시마 바이오차, 톳 바이오차 또는 이들의 혼합물 바이오차로 제조한 것으로서, 중금속 특히, 카드뮴, 구리 및 아연을 용이하게 흡착 및 제거하는 것을 특징으로 한다.According to the present invention, the bio-tea for removing heavy metals is prepared by using seaweeds and seaweeds, which are seaweed biomass, from seaweed bio-tea, top-bioc tea or a mixture of them with a bio-car, and adsorbs and removes heavy metals such as cadmium, .

상세하게는 상기 다시마 바이오차, 톳 바이오차 또는 이들의 혼합물 바이오차는 중금속과 10 내지 40분 교반할 시, 8.5 내지 20mg 중금속/g 바이오차의 비흡착력을 가짐에 따라, 카드뮴, 구리 및 아연을 적어도 80% 흡착 및 제거하는 것을 특징으로 한다.Specifically, when the tidal biocha, topba cha or a mixture thereof is agitated with a heavy metal for 10 to 40 minutes, it has a non-adsorptive power of 8.5 to 20 mg heavy metal / g bio-tea, 80% adsorption and removal.

보다 상세하게는 상기 다시마 바이오차의 경우는 카드뮴, 구리 또는 아연과 10 내지 40분 교반할 시, 9 내지 15mg 중금속/g 바이오차의 비흡착력을 가짐에 따라, 적어도 90%의 중금속 흡착 및 제거효율을 갖는 것을 특징으로 하고, 상기 톳 바이오차의 경우는 카드뮴, 구리 또는 아연과 10 내지 40분 교반할 경우, 적어도 9 내지 15mg 중금속/g 바이오차의 비흡착력을 가짐에 따라 적어도 85% 이상의 중금속 흡착 및 제거효율을 가지며, 특히 구리에 대하여 현저히 향상된 흡착 및 제거효율을 나타내는 것을 특징으로 한다.More specifically, in the case of the above tideland bio-tea, when the mixture is agitated with cadmium, copper or zinc for 10 to 40 minutes, it has a non-adsorption capacity of 9 to 15 mg of heavy metal / g of bio-tea, In the case of the topbio tea, at least 85% or more of heavy metal adsorption is carried out with agitation for 10 to 40 minutes with cadmium, copper or zinc with at least 9-15 mg of heavy metal / And removal efficiency, and is characterized by exhibiting significantly improved adsorption and removal efficiencies, especially for copper.

또한, 상기 다시마 바이오차, 톳 바이오차 또는 이들의 혼합물 바이오차는 pH가 7.5 내지 12로, 중금속에 비해 높은 pH를 나타냄에 따라 중금속을 침전시켜 용이하게 제거할 수 있다.In addition, the tidal biocha, the topba o cha or a mixture thereof may have a pH of 7.5 to 12, which is higher than that of the heavy metal, so that it can be easily removed by precipitating heavy metals.

이와 같이, 본 발명에 따른 다시마 바이오차 및 톳 바이오차는 중금속을 용이하게 제거함에 따라, 중금속 제거용 흡착제로 포함되어 중금속을 포함하는 폐수 및 오염된 토양 등에 적용될 수 있다.As described above, the tidal bio-tea and the top bio-tea according to the present invention can be applied to the wastewater containing heavy metals and the contaminated soil as an adsorbent for heavy metal removal as it easily removes heavy metals.

이하, 본 발명을 실시예에 의하여 더욱 상세히 설명하나, 본 발명의 범위가 실시예에 의해 제한되는 것은 아니다.Hereinafter, the present invention will be described in more detail by way of examples, but the scope of the present invention is not limited by the examples.

<실시예><Examples>

바이오차 제조Manufacture of bio-tea

<제조예 1> 온도 상승률에 따른 바이오차 제조Production Example 1 Production of bio-tea according to the rate of temperature increase

다시마 및 톳 각각을 씻어 소금기를 제거한 후, 건조하여 분쇄하였다.The kelp and tortoise were washed and the salt was removed, followed by drying and pulverizing.

이때, 상기 분쇄된 다시마 및 톳은 각각 체눈으로 걸러 0.18㎜ 내지 1.7㎜ 크기가 되도록 준비하였다.At this time, each of the crushed kelp and kotatsu was sieved and prepared so as to have a size of 0.18 mm to 1.7 mm.

다음으로, 상기 제조된 다시마 분말 50g 또는 톳 분말 50g을 각각 질소 주입이 가능하도록 제작된 열분해로에 주입한 후, 질소 가스로 30분 동안 플러싱(flushing)하였다.Next, 50 g of the prepared kelp powder or 50 g of the top powder was poured into a pyrolysis furnace, which was made to be capable of nitrogen injection, and then flushed with nitrogen gas for 30 minutes.

이 후, 3℃/min, 5℃/min, 7℃/min, 10℃/min 및 15℃/min으로 온도 상승률을 달리하여, 열분해 온도인 500℃까지 각각의 온도 상승률로 가열한 후, 2시간 동안 500℃에서 다시마 및 톳을 각각 열분해시켰다. 이때, 공기 유입에 따른 발화가 일어나지 않도록 온도 상승 및 열분해 과정 동안에 상기 열분해로에 질소가스를 바이오차 모재 1g 당 0.05L/min 유입시켜 무산소 분위기를 유지시켰다.Thereafter, the temperature was raised at a rate of temperature rise of 3 ° C / min, 5 ° C / min, 7 ° C / min, 10 ° C / min and 15 ° C / The kelp and tar were pyrolyzed at 500 ° C for a period of time. At this time, during an increase in temperature and pyrolysis process, nitrogen gas was introduced into the pyrolysis furnace at a rate of 0.05 L / min per 1 g of the biochroma material so as to prevent ignition due to air inflow, thereby maintaining the anaerobic atmosphere.

상기 열분해가 완료된 후에는 방냉하였으며, 상기 방냉되는 동안에는 15mL/min으로 질소가스를 유입시켰다.After completion of the pyrolysis, the furnace was allowed to cool. During the cooling, nitrogen gas was introduced at a rate of 15 mL / min.

이에 따라, 온도 상승률(3℃/min, 5℃/min, 7℃/min, 10℃/min 및 15℃/min) 에 따른 다시마 바이오차 및 톳 바이오차를 제조하였다.Thus, kelp biocide and top biocide were prepared according to the temperature rise rates (3 ° C / min, 5 ° C / min, 7 ° C / min, 10 ° C / min and 15 ° C / min)

<제조예 2> 열분해 온도에 따른 바이오차 제조Production Example 2 Production of bio-tea according to thermal decomposition temperature

온도 상승률을 7℃/min으로 하여, 열분해 온도를 250, 400, 500, 600 및 700℃로 달리한 것을 제외하고는 상기 제조예 1과 동일한 방법으로 다시마 바이오차 및 톳 바이오차를 제조하였다.The kelp bio-tea and the top-bioc tea were prepared in the same manner as in Preparation Example 1, except that the temperature rise rate was 7 ° C / min and the thermal decomposition temperatures were 250, 400, 500, 600 and 700 ° C.

바이오차 분석Bio-car analysis

<실시예 1> 열분해 시 온도상승률에 따른 중금속 흡착률 분석&Lt; Example 1 > Analysis of Heavy Metal Adsorption Rate According to Temperature Rise Rate upon Pyrolysis

온도상승률에 따른 바이오차의 중금속 흡착 정도를 분석하기 위하여, 상기 제조예 1에서 제조한 각 온도 상승률별(3℃/min, 5℃/min, 7℃/min, 10℃/min 및 15℃/min) 다시마 바이오차 및 톳 바이오차를 각각 2g씩 준비하고, 중금속으로 구리(Cu)를 500mg/L인 수용액 40mL 준비하였다.(3 占 폚 / min, 5 占 폚 / min, 7 占 폚 / min, 10 占 폚 / min and 15 占 폚 / min, respectively) prepared in Preparation Example 1 to analyze the degree of heavy metal adsorption of the bio- min) 2 g each of kelp bio tea and top bio tea were prepared and 40 mL of an aqueous solution of 500 mg / L of copper (Cu) was prepared as a heavy metal.

다음으로, 상기 2g씩 준비된 온도 상승별 다시마 바이오차 및 톳 바이오차 각각과, 상기 40mL로 준비된 구리를 유리병에서 혼합하여 30분간 반응시킨 후 잔류 중금속의 농도를 측정하여, 도 1에 나타내었다.Next, each of the above-prepared 2 g portions of the kelp bio-tea and the top bio-tea prepared above was mixed with the copper prepared in the above 40 mL in a glass bottle and reacted for 30 minutes, and the concentration of the residual heavy metal was measured and shown in FIG.

도 1을 참고하면, 다시마 바이오차(도 1a) 및 톳 바이오차(도 2b) 모두는 7℃/min의 온도상승률로 제조될 때 가장 높은 중금속 제거율을 나타냄을 확인할 수 있다.Referring to FIG. 1, it can be seen that both of the seaweed bio-tea (FIG. 1A) and the top bio-tea (FIG. 2B) exhibit the highest heavy metal removal rate when they are produced at a temperature rise rate of 7 ° C./min.

<실시예 2> 열분해 온도에 따른 중금속 흡착량 분석&Lt; Example 2 > Analysis of heavy metal adsorption amount according to pyrolysis temperature

상기 제조예 2는 온도 상승률을 7℃/min으로 하여, 열분해 온도를 250, 400, 500, 600 및 700℃로 달리하여 제조한 다시마 바이오차 및 톳 바이오차로, 이를 이용하여 열분해온도가 바이오차의 중금속 흡착에 미치는 영향을 분석하였다.The preparation example 2 was prepared in the same manner as in Preparation Example 2 except that the thermal decomposition temperature was set to be 250 ° C, 400 ° C, 500 ° C, 600 ° C and 700 ° C, And the effect on heavy metal adsorption was analyzed.

먼저, 다시마 바이오차 및 톳 바이오차의 중금속 흡착 정도를 분석하기 위하여, 상기 제조예 2의 열분해온도별 다시마 바이오차 및 톳 바이오차를 각각 2g 씩 준비하고, 중금속으로 카드뮴(Cd), 구리(Cu) 및 아연(Zn)을 각각 500mg/L인 수용액 40mL로 준비하였다.First, to analyze the degree of heavy metal adsorption of tsuma biocha and topbaio tea, 2g of each of seaweed bio-tea and top bio tea according to the pyrolysis temperature of Preparation Example 2 was prepared, and cadmium (Cd), copper ) And zinc (Zn) were each prepared as 40 mL of an aqueous solution of 500 mg / L.

다음으로, 상기 2g씩 준비된 열분해온도별 다시마 바이오차 및 톳 바이오차 각각과, 상기 40mL씩 준비된 카드뮴, 구리 및 아연 각각을 유리병에서 혼합하여 30분간 반응시켜, 각 열분해온도별 바이오차의 구리, 카드뮴 및 아연 각각에 대한 비흡착량을 측정하여 하기 도 2에 나타내었다. 단 이때, 대조군으로 제조예 2와 같이 열분해온도를 달리하여 제조한 소나무톱밥(Pine sawdust) 바이오차에 대해서도 동일한 방법으로 각 중금속별 비흡착량을 분석하여 나타내었다.Next, each of the above prepared cadmium, copper and zinc prepared by 2 g of each of the kelp bio-tea and the top-bioc tea prepared according to the pyrolysis temperature and 40 mL of each of the prepared cadmium, copper and zinc were mixed in a glass bottle and reacted for 30 minutes. The non-adsorbed amount of each of cadmium and zinc was measured and is shown in FIG. However, the non-adsorbed amount of each heavy metal was also analyzed by the same method for the pine sawdust bio-tea prepared as the control group in the same manner as in Production Example 2 except that the pyrolysis temperature was different.

도 2를 참고하면, 다시마 바이오차 및 톳 바이오차는 소나무톱밥 바이오차에 비해 현저히 향상된 구리, 카드뮴 및 아연 흡착성을 나타내고, 500℃이상에서 비교적 높은 중금속 흡착량을 나타냄을 확인할 수 있다.Referring to FIG. 2, it can be seen that the seaweed bio-tea and the top bio-tea exhibit significantly improved adsorption of copper, cadmium and zinc compared to the pine sawdust bio-tea, and a relatively high amount of heavy metal adsorption at 500 ° C or higher.

<실시예 3> 열분해 온도 및 중금속 농도에 따른 중금속 흡착능 분석&Lt; Example 3 > Analysis of Heavy Metal Adsorption Ability According to Pyrolysis Temperature and Heavy Metal Concentration

바이오차 제조 시의 열분해 온도 및 초기 중금속 농도 변화에 따른 바이오차의 중금속 흡착능을 분석하기 위하여, 상기 제조예 2의 열분해 온도 500, 600 및 700℃ 각각에 대한 다시마 바이오차 및 톳 바이오차를 0.5g씩 준비하여 50mL 유리병에 담은 뒤, 중금속 표준용액(Cd, Cu 및 Zn 1000, 1500, 2000, 2500, 3000 및 3500mg/L) 30mL를 접속시켜 24시간 셰이커(Shaker)에서 반응시킨 후, 흡착된 중금속량을 측정하여 도 3에 나타내었다.In order to analyze the heavy metal adsorption capacity of the bio-tea according to the change of the pyrolysis temperature and the initial heavy metal concentration at the time of the production of the bio-tea, 0.5 g of the kelp biocar and the top- (Cd, Cu and Zn 1000, 1500, 2000, 2500, 3000 and 3500 mg / L) were connected and reacted in a shaker for 24 hours, and the adsorbed The amount of heavy metals was measured and is shown in Fig.

도 3을 참고하면, 다시마 바이오차 및 톳 바이오차는 구리의 초기농도 증가에 따라 단위 질량당 흡착량이 증가되어 구리에 대한 높은 선택성을 나타냄을 확인할 수 있고, 특히 톳 바이오차의 경우 다시마 바이오차에 비해 보다 향상된 구리 선택성을 나타냄을 확인할 수 있다.3, it can be seen that the amount of adsorbed per unit mass increases with the initial concentration of copper in the seawater and the topbio tea, indicating high selectivity to copper. Especially, in the case of the topbio tea, It can be confirmed that it exhibits more improved copper selectivity.

또한, 다시마 바이오차의 경우, 구리를 700℃에서 235.8mg Cu/g 바이오차로 흡착하고, 카드뮴을 600℃에서 102.6mg Cd/g 바이오차로 흡착하며, 아연을 500℃에서 96.0mg Zn/g 바이오차로 흡착함을 확인할 수 있다.In the case of tidal bio-tea, copper is adsorbed at 235.8 mg Cu / g bioaccum at 700 ° C, cadmium adsorbed at 102.6 mg Cd / g bioaccum at 600 ° C, zinc is adsorbed at 500 ° C at 96.0 mg Zn / Adsorption can be confirmed.

<실시예 4> 열분해 온도별 바이오차의 pH 분석<Example 4> pH analysis of bio-tea by thermal decomposition temperature

바이오차 제조 시 열분해 온도에 따른 바이오차의 pH 변화를 분석하기 위하여, 상기 제조예 2의 열분해 온도별 다시마 바이오차 및 톳 바이오차를 각각 2g씩 준비하여, 50mL 유리병에 담은 뒤, 40mL 증류수를 주입하여 30분간 셰이커(150rpm)에서 접촉시킨 후 pH를 측정하고, 도 4에 나타내었다. 단 이때, 대조군으로 제조예 2와 같이 열분해온도를 달리하여 제조한 소나무톱밥(Pine sawdust) 바이오차와, 바이오차로 제조하기 전 다시마, 톳 및 소나무톱밥 모재에 대해서도 동일한 방법으로 pH를 측정하여 나타내었다.In order to analyze the pH change of the bio-tea according to the pyrolysis temperature during the preparation of the bio-tea, 2 g of each of the seaweed bio-tea and the top-bio tea according to the pyrolysis temperature of Preparation Example 2 was prepared, and the mixture was put in a 50 mL glass bottle. The pH was measured after contacting with a shaker (150 rpm) for 30 minutes and shown in FIG. However, the pH was also measured by the same method for pine sawdust biochain prepared by different pyrolysis temperatures as in Production Example 2 as a control, and kelp, green tea, and pine sawdust base materials before biochara production .

도 4를 참고하면, 열분해 온도 500℃이상에서 다시마 바이오차 및 톳 바이오차는 높은 pH를 나타냄을 확인할 수 있다.Referring to FIG. 4, it can be confirmed that at a pyrolysis temperature of 500 ° C. or higher, the high pH of the sea tangle and the chrysanthemum tea are high.

<실시예 5> 7℃/min 및 열분해 온도 500℃에서의 바이오차 중금속 제거 효율 분석Example 5 Analysis of Removal Efficiency of Heavy Metal Carbons at 7 ° C / min and Pyrolysis Temperature of 500 ° C

다시마 바이오차 및 톳 바이오차의 중금속별 제거 효율 및 상기 바이오차의 pH에 따른 효율을 측정하기 위하여, 상기 제조예 2에 있어서 온도상승율을 7℃/min으로 하고, 열분해 온도를 500℃하는 다시마 바이오차 및 톳 바이오차를 이용하였다.In order to measure the efficiency of removing the heavy metals of the kelp bio-tea and the take-off bio-tea and the efficiency according to the pH of the bio-tea, the temperature rising rate and the thermal decomposition temperature were set to 7 캜 / Tea and top - bio tea.

먼저, 상기 제조된 다시마 바이오차 및 톳 바이오차를 각각 2g 씩 준비하고, 중금속으로 카드뮴(Cd), 구리(Cu) 및 아연(Zn)을 각각 500mg/L인 수용액 40mL로 준비하였다. 다음으로, 상기 2g씩 준비된 다시마 바이오차 및 톳 바이오차 각각과, 상기 40mL씩 준비된 카드뮴, 구리 및 아연 각각을 유리병에서 혼합하여 30분간 반응시켰다.2 g of each of the prepared kelp bio-tea and top bio-tea was prepared and 40 mL of an aqueous solution of 500 mg / L of cadmium (Cd), copper (Cu) and zinc (Zn) were prepared as heavy metals. Then, each of the above prepared cadaver, copper and zinc, prepared in 2 g portions, and 40 mL of each of the prepared kelp biochambers and topchiocha were mixed in a glass bottle and reacted for 30 minutes.

이 후, 0.45mL 필터로 여과한 후, 유도 결합 플라즈마(inductively coupled plasma, ICP)를 이용하여 중금속 농도를 측정하여, 상기 바이오차에 따른 중금속 농도 변화 및 pH의 변화를 도 5에 나타내었다.Thereafter, the filtrate was filtered with a 0.45 mL filter, and the heavy metal concentration was measured using an inductively coupled plasma (ICP). The change in heavy metal concentration and the change in pH according to the biochip are shown in FIG.

또한, 상기 시험을 실시한 후, 각 바이오차의 중금속별 흡착효율 및 비흡착량을 하기 도 6 및 표 1에 나타내었다.6 and Table 1 show the adsorption efficiency and the non-adsorbed amount of each of the biochars after the above test.

도 5 및 도 6을 참고하면, 카드뮴 및 아연에 대한 흡착 제거효율은 다시마 바이오차가 톳 바이오차 보다 우수하였으나, 구리에 대해서는 톳이 높은 선택성을 가짐에 따라 현저히 향상된 흡착 제거 효율을 나타냄을 확인할 수 있다.5 and 6, it was confirmed that the adsorption removal efficiency for cadmium and zinc was superior to that of the ttobioc tea, but the adsorption removal efficiency for cadmium and zinc was remarkably improved due to the high selectivity for the copper .

또한, 도 5의 pH 변화 그래프는 상기 준비된 카드뮴, 구리 및 아연을 혼합한 후, 상기 혼합 중금속 용액에 톳 바이오차 또는 다시마 바이오차를 각각 첨가하여 바이오차 첨가에 따른 pH 변화를 분석한 것이다.The pH change graph of FIG. 5 is obtained by mixing the prepared cadmium, copper, and zinc, and then adding pH and pH to the mixed heavy metal solution, respectively.

이를 참고하면, 초기 제조된 중금속 용액(pH 5.02)은 약산성이나, 이를 상기 다시마 바이오차와 30분간 반응시킬 경우, pH가 11.29로 강염기성으로 변화되고, 이를 상기 톳 바이오차와 30분간 반응시킬 경우에는 pH가 8.01로 중성으로 변화됨을 확인할 수 있다.The pH of the initially prepared heavy metal solution (pH 5.02) was slightly acidic. When the pH of the initially prepared heavy metal solution (pH 5.02) was 30 minutes, the pH was changed to strongly basic at pH 11.29. The pH was changed to neutral at 8.01.

이는, 상기 다시마 바이오차 및 톳 바이오차의 pH가 도 4에서 확인할 수 있듯 열분해 온도가 500℃일 때 각각 pH 10.5 또는 pH 8을 나타냄에 따른 결과로, 상기 다시마 바이오차 및 톳 바이오차는 중금속에 비해 높은 pH를 나타냄에 따라, 상기 pH 차에 의해 중금속을 침전시켜 제거할 수 있다.As can be seen from FIG. 4, when the pH of the kelp bio-tea and the top bio-tea was 10.5 or 8, respectively, when the pyrolysis temperature was 500 ° C, the kelp bio-tea and the top- As the pH is high, the heavy metal can be precipitated and removed by the pH difference.

상기 결과로부터, 다시마 바이오차 및 톳 바이오차는 중금속에 대한 높은 흡착성을 나타냄에 따라 카드뮴, 구리 및 아연을 용이하게 제거할 수 있음은 물론이고, 높은 pH에 의해서도 중금속을 침전시켜 용이하게 제거할 수 있는 것으로 판단된다.From the above results, it can be seen that the seaweed bio-tea and the pick-off bio-tea show high adsorption to heavy metals and therefore can easily remove cadmium, copper and zinc, and can easily remove heavy metals .

(단위: mg 중금속/g 바이오차)(Unit: mg heavy metal / g bio tea) 중금속heavy metal 다시마 바이오차Seaweed bio tea 톳 바이오차Topbio tea CdCD 10.810.8 9.49.4 CuCu 10.510.5 > 10.9> 10.9 ZnZn 11.011.0 10.710.7

<실시예 6> 바이오차 원소분석&Lt; Example 6 >

(1) FT-IR(Fourier transform infrared spectroscopy) 분석(1) Fourier transform infrared spectroscopy (FT-IR) analysis

상기 다시마 바이오차 및 톳 바이오차의 표면 작용기를 확인하기 위하여, 상기 7℃/min 및 열분해 온도 500℃에서 제조한 다시마 바이오차 및 톳 바이오차를 FT-IR 분석하여, 도 7에 나타내었다. 이때, 대조군으로 소나무톱밥(Pine sawdust) 바이오차에 대해서도 동일한 조건으로 FT-IR분석을 실시하여 나타내었다.In order to confirm the surface functional groups of the kelp bio-tea and the top-bio tea, the tuna bio-tea and the top bio-tea prepared at the 7 ° C / min and the pyrolysis temperature of 500 ° C were FT-IR analyzed and shown in FIG. At this time, as a control, pine sawdust bio-tea was also subjected to FT-IR analysis under the same conditions.

도 7을 참고하면, 다시마 바이오차 및 톳 바이오차 모두는 소나무톱밥 바이오차에 비해 산소 원소가 결합된 O-H, C-O-C와 같은 작용기를 더 많이 함유함을 확인할 수 있다.Referring to FIG. 7, it can be confirmed that both of the seaweed biochae and the topchio tea contain more functional groups such as O-H and C-O-C, which are oxygen-bonded to the pine sawdust bio-tea.

상기 결과로부터, 다시마 바이오차 및 톳 바이오차는 산소 원소가 포함된 표면 작용기를 함유함에 따라 중금속 흡착 효율을 향상시킴을 알 수 있다.From the above results, it can be seen that the adsorption efficiency of heavy metals is improved by the inclusion of surface functional groups containing oxygen element in the tidal bio-tea and the top-biodiesel.

(2) 원소분석(2) Elemental analysis

상기 다시마 바이오차 및 톳 바이오차의 원소를 분석하기 위하여, 7℃/min 및 열분해 온도 500℃에서 제조한 다시마 바이오차 및 톳 바이오차를 원소 분석하였다.In order to analyze the elements of the kelp biochars and topchiocha, elemental analysis was performed on the kelp biochae and the topchibo tea prepared at 7 ° C / min and pyrolysis temperature of 500 ° C.

도 8 및 도 9는 다시마 모재, 다시마 바이오차, 톳 모재 및 톳 바이오차의 사진 및 SEM 사진을 나타낸 것이다. Figs. 8 and 9 are photographs and SEM photographs of the kelp base material, the kelp bio-tea, the top-molding material and the top-biocide.

도 10은 동일한 방법으로 다시마 모재와 상기 제조된 다시마 바이오차 각각의 원소를 분석하여 나타낸 것이다.10 is an analysis of the elements of each of the kelp base material and the prepared tuna bio-tea in the same manner.

도 11은 동일한 방법으로 톳 모재와 상기 톳 바이오차 각각의 원소를 분석하여 나타낸 것이다.FIG. 11 is a graph showing an analysis of the elements of each of the top and bottom tie materials according to the same method.

이를 참고하면, 다시마 바이오차 및 톳 바이오차 모두는 바이오차로 제조됨에 따라 탄소 함량이 증가됨을 확인할 수 있다.As a result, it can be confirmed that the carbon content is increased with the preparation of the bio-tea from both of the tuna bio-tea and the top bio-tea.

또한, 상기 다시마 바이오차 및 톳 바이오차는 열분해 과정을 거쳐 제조되었음에도 불구하고, 산소 원소를 포함한 -OH, -COOH 또는 C-O-C와 같은 작용기를 포함함에 따라 모재와 비교할 수 있을 만큼의 산소 함유량을 나타냄을 확인할 수 있다.In addition, although the kelp bio-tea and the top-bioc tea were produced through pyrolysis, it was confirmed that they contained enough oxygen such as -OH, -COOH or COC including oxygen element to be comparable to the base material .

상기 다시마 바이오차 및 톳 바이오차는 탄소함량이 풍부함은 물론이고, 산소를 포함한 작용기를 포함함에 따라, 용이하게 중금속을 흡착 및 제거할 수 있는 것으로 판단된다.It is believed that the tidal bio-tea and the top-bio tea can easily adsorb and remove heavy metals as well as being rich in carbon content as well as containing functional groups including oxygen.

(3) 수율분석(3) Yield analysis

상기 열분해 온도에 따른 다시마 바이오차 및 톳 바이오차의 수율을 분석하기 위하여, 상기 제조예 2에서 제조된 다시마 바이오차 및 톳 바이오차의 수율을 분석하여, 도 12에 나타내었다. 이때, 대조군으로 소나무톱밥(Pine sawdust) 바이오차에 대해서도 동일한 조건으로 분석을 실시하여 나타내었다.In order to analyze the yields of the kelp bio-tea and the top bio-tea according to the pyrolysis temperature, the yields of the kelp bio-tea and the top bio-tea prepared in Preparation Example 2 were analyzed and shown in FIG. At this time, as a control group, pine sawdust bio-tea was also analyzed under the same conditions.

도 12을 참고하면, 다시마 바이오차 및 톳 바이오차는 소나무톱밥 바이오차에 비하여 비교적 높은 수율을 나타냄을 확인할 수 있고, 특히 톳 바이오차의 경우, 높은 바이오차 수율을 나타냄을 확인할 수 있다.Referring to FIG. 12, it can be seen that the tuna biocha and the topbao tea have relatively high yields compared to the pine sawdust bio-tea, and in particular, the high-biodegradability is shown in the case of the top-bio tea.

이상과 같이, 본 발명은 비록 한정된 실시예에 의해 설명되었으나, 본 발명은 이것에 의해 한정되지 않으며 본 발명이 속하는 기술 분야에서 통상의 지식을 가진 자에 의해 본 발명의 기술사상과 아래에 기재될 특허청구범위의 균등범위 내에서 다양한 수정 및 변형이 가능함은 물론이다.While the present invention has been described in connection with certain exemplary embodiments, it is to be understood that the invention is not limited to the disclosed embodiments, but, on the contrary, And various modifications and variations are possible within the scope of the appended claims.

Claims (5)

다시마 및 톳을 세척 및 건조하는 단계;
상기 건조된 다시마 및 톳을 각각 분쇄하여 입자 크기가 0.05 내지 3.0㎜인 다시마 분말 및 톳 분말을 각각 제조하는 단계; 및
상기 다시마, 톳 또는 이들을 혼합한 분말을 무산소 분위기에서 5 내지 10℃/min의 속도로 500 내지 600℃로 가열한 후, 500 내지 600℃에서 열분해하여 냉각하는 단계;를 포함하여 바이오차를 제조하되,
상기 바이오차는 다시마 바이오차, 톳 바이오차 또는 이들의 혼합물 바이오차로, pH는 7.5 내지 12이고, 전체 성분 중 산소함량은 28 내지 32%이며, 8.5 내지 20mg 중금속/g 바이오차의 비흡착력을 가짐에 따라 카드뮴, 구리 및 아연을 80% 이상 제거하는 것을 특징으로 하는, 중금속 제거용 바이오차의 제조방법.
Washing and drying the kelp and tar;
Crushing the dried kelp and tops, respectively, to prepare tallow powder and top powder each having a particle size of 0.05 to 3.0 mm; And
Heating the kelp, chopped powder or a mixture thereof in an oxygen-free atmosphere at a rate of 5 to 10 ° C / min to 500 to 600 ° C, and then pyrolyzing and cooling the mixture at 500 to 600 ° C .; ,
The bio-tea is a marine bio-tea, a top bio-tea or a mixture thereof. The pH is 7.5 to 12, the oxygen content of the whole component is 28 to 32%, and the non-adsorption power of 8.5 to 20 mg of heavy metal / g bio- And removing at least 80% of cadmium, copper and zinc.
삭제delete 삭제delete 제 1 항에 따른 바이오차의 제조방법으로 제조되는 것을 특징으로 하는, 중금속 제거용 바이오차.
A biocide for removing heavy metals, which is produced by the method for producing a bio-tea according to claim 1.
제 4 항에 따른 바이오차를 포함하는 것을 특징으로 하는, 중금속 제거용 흡착제.







5. An adsorbent for removing heavy metals, comprising the bio-tea according to claim 4.







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Cited By (3)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
KR20200009350A (en) * 2018-07-18 2020-01-30 한국생산기술연구원 Water treatment system using biochar
KR20200083107A (en) * 2018-12-28 2020-07-08 세명대학교 산학협력단 Biochar Utilizing Astragalus uliginosus L. Stem for Enhanced Removal Efficiency of Heavy Metal in Water Phase and Adsorbent for Heavy Metal Including the Same.
KR20220072156A (en) 2020-11-25 2022-06-02 고려대학교 산학협력단 Method for manufacturing biochar based on lignocellulosic biomass and dispersion liquid containing the same biochar

Citations (2)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
KR20120074942A (en) * 2010-12-28 2012-07-06 주식회사 포스코 Heavy metal absorbent and method for removing heavy metal using the same
KR20170004904A (en) * 2015-07-01 2017-01-11 부경대학교 산학협력단 Biochar for removing organosulphur compound from seaweed and preparing method thereof

Patent Citations (2)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
KR20120074942A (en) * 2010-12-28 2012-07-06 주식회사 포스코 Heavy metal absorbent and method for removing heavy metal using the same
KR20170004904A (en) * 2015-07-01 2017-01-11 부경대학교 산학협력단 Biochar for removing organosulphur compound from seaweed and preparing method thereof

Non-Patent Citations (3)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Title
K. Chaiwong 외 3인, Biomass & Bioenergy, 56권, 600-606쪽(2013.07.06.) 1부.* *
Mandu I. Inyang 외 8인, Critical Reviews in Environmental Science and Technology, 46권4호, 406-433쪽* *
신우석 외 4인, 2012년도 한국폐기물자원순환학회 추계학술연구발표회 , P4-16 *

Cited By (5)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
KR20200009350A (en) * 2018-07-18 2020-01-30 한국생산기술연구원 Water treatment system using biochar
KR102111001B1 (en) * 2018-07-18 2020-05-15 한국생산기술연구원 Water treatment system using biochar
KR20200083107A (en) * 2018-12-28 2020-07-08 세명대학교 산학협력단 Biochar Utilizing Astragalus uliginosus L. Stem for Enhanced Removal Efficiency of Heavy Metal in Water Phase and Adsorbent for Heavy Metal Including the Same.
KR102268127B1 (en) * 2018-12-28 2021-06-22 세명대학교 산학협력단 Biochar Utilizing Astragalus uliginosus L. Stem for Enhanced Removal Efficiency of Heavy Metal in Water Phase and Adsorbent for Heavy Metal Including the Same.
KR20220072156A (en) 2020-11-25 2022-06-02 고려대학교 산학협력단 Method for manufacturing biochar based on lignocellulosic biomass and dispersion liquid containing the same biochar

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