์ตํฌ์
(Hee-Jeong Choi)
โ
Copyright ยฉ 2015, Korean Society on Water Environment
Key words
Biomass, Clay, Flocculation, Harvesting, Microalgae, Mg-Sericite
1. Introduction
์ธ๊ณ์ ์๋์ง ์์๋ 2009๋
์์ 2035๋
์ฌ์ด์ ์ฝ 4๋ฐฐ ์ด์ ์ฆ๊ฐํ ๊ฒ์ผ๋ก ์์๋๊ณ ์๋ค. ์ฃผ์๊ตญ์์๋ ๋ฐ์ด์ค์๋์ง ์์ฅ์ ์ฑ์ฅ์ ๋๊ด์ ์ผ๋ก
๋ณด๊ณ ์์ผ๋ฉฐ ์ด์ ๋ถ์ํ์ฌ ๋ฏธ๊ตญ์ 2020๋
๊น์ง ์๊ตญ ์์ ์๋น๋์ 20%๋ฅผ ๋ฐ์ด์ค์๋์ง๋ก ๋์ฒดํ ๊ณํ์ด๋ฉฐ, ์ ๋ฝ๊ณผ ์ค๊ตญ๋ 2020๋
๊น์ง ์์ก์ฉ ์ฐ๋ฃ์
15%๋ฅผ ๋ฐ์ด์ค์๋์ง๋ก ์ฌ์ฉํ ๊ณํ์ด๋ค(IEA, 2014). ๋ฏธ์ธ์กฐ๋ฅ๋ ๋ฐ์ด์ค๋์ ค์ ์์ฐํ ์ ์๋ ์๋ก์ด ์๋ฃ์ด๋ฉฐ ๊ฑด๊ฐ์ํ, ๋ฐ์ด์ค ์์, ์ด์ฐํํ์ ๊ณ ์ ๋ฐ ์ด๋ฅ์ ๋จน์ด๋ก๋ ์ฌ์ฉํ ์ ์๋ค. ๊ทธ๋ฌ๋
๋ฏธ์ธ์กฐ๋ฅ์ ์์ฐ์ฑ์ ์์ง๊น์ง ๊ธฐ์กด ํ์์ฐ๋ฃ์ ๋นํด 1/5 ~ 1/10 ์์ค์ผ๋ก ๊ฒฝ์ ์ฑ์ด ๋จ์ด์ง๋ค(Chisti, 2007). ์ด์ ๋ฐ๋ผ ์ต๊ทผ์๋ ๋ฏธ์ธ์กฐ๋ฅ์ ์์ฐ์ฑ์ ๋์ด๊ธฐ ์ํด ์ฐ์ ์ธํฌ์ฃผ์ ํ์๊ณผ ๋์์ ์๋ช
๊ณตํ ๊ธฐ์ ์ ์ด์ฉํ์ฌ ๊ณ ์ง์ง ๋ฐ ๊ณ ์์ฐ์ฑ ๋ฏธ์ธ์กฐ๋ฅ๋ฅผ ๊ฐ๋ฐํ๋
๋ง์ ์ฐ๊ตฌ๊ฐ ์งํ๋๊ณ ์๋ค(Chisti, 2007; Choi and Yu, 2015; Kong et al., 2013).
๋ฏธ์ธ์กฐ๋ฅ๋ ๋ฎ์ ๋ฐ๋ ๋ฐ ์์ ํฌ๊ธฐ ๋ฑ์ผ๋ก ์ธํ์ฌ ๋ฏธ์ธ์กฐ๋ฅ๋ฅผ ์ํํ๋ ๊ฒ์ ๋งค์ฐ ์ด๋ ค์ด ์ผ์ด๋ค. ๋ฏธ์ธ์กฐ๋ฅ์ ์ํ์ ์ ์ฒด ์์ฐ๋น์ฉ ์ค 20 ~ 30%๋ฅผ
์ฐจ์งํ๋ค(Dassey and Theegala, 2013). ํนํ, ๊ฑด์กฐ ๋ฐ์ด์ค๋งค์ค์ ์์จ์ ๊ณต์ ์ ์ต์ ํ์ ๋ฐ๋ผ ๊ฑด์กฐ ๋ฌผ์ง ์ค๋์ 0.3 ~ 0.8%์ด๋ค. ์ด๋ ์กฐ๋ฅ์ ํํ์ก์ 99.2 ~ 99.7%์
๋ฌผ์ด ํฌํจ๋์ด ์๋ค๋ ๊ฒ์ ์๋ฏธํ๋ค(Danquah et al., 2009). ๋ฐ๋ผ์ ๋ฏธ์ธ์กฐ๋ฅ์ ์ํ์จ์ ๋์ด๊ธฐ ์ํด์๋ ๋ฏธ์ธ์กฐ๋ฅ์ ๋๋๋ฅผ ์ฆ๊ฐ์ํค๊ฑฐ๋, ํน๋ณํ ์ํ๊ณต์ ์ ๊ธฐ์ ๊ฐ๋ฐ์ด ํ์์ ์ด๋ค. ํ์ฌ๊น์ง ๋ฏธ์ธ์กฐ๋ฅ๋ ์์ฌ๋ถ๋ฆฌ(Show and Lee, 2014), ์ฌ๊ณผ(Moreno-Garrido, 2008) ๋๋ ์์ง(Vandamme et al., 2013)์ผ๋ก ์ํํ๊ณ ์๋๋ฐ, ์์ฃผ ์์ ํฌ๊ธฐ(5 ~ 15 ฮผm)์ ๋ฏธ์ธ ์กฐ๋ฅ๋ ์ฌ๊ณผ๊ฐ ๋งค์ฐ ์ด๋ ค์ ์์จ์ด ๋ฎ์ผ๋ฉฐ, ์๋์ง ์ง์ฝ์ ์ธ ์์ฌ๋ถ๋ฆฌ๋ ๊ณ ๋น์ฉ์
ํ๋ก์ธ์ค๊ฐ ํ์ํ๋ค. ๊ธฐ์กด์ ์์ง๋ฐฉ๋ฒ์ ๋ฌธ์ ์ ์ ๋ฐ์ด์ค๋งค์ค ํ์์จ์ด ์ฝ 80%๋ก ๋ฎ๋ค๋ ๊ฒ์ด๋ฉฐ, ๊ฒ๋ค๊ฐ ๋ถ๋ฆฌ๊ณต์ ์ ๋ฌผ์ ์ ๊ฑฐํ๊ณ ๋ฎ์ ์๋ถํจ๋์ ๊ฐ์ง
์ด์ฉ ๊ฐ๋ฅํ ๋ฐ์ด์ค๋งค์ค๋ฅผ ํ์ํ๋๋ฐ ๋ง์ ์๊ฐ์ด ๊ฑธ๋ฆฌ๋ ๋ฌธ์ ์ ์ด ์๋ค(Barros et al., 2015; Lee et al., 2009). ์ต๊ทผ์๋ ์์ง, ์ฌ๊ณผ ๋ฐ ์์ฌ๋ถ๋ฆฌ ์ด์ธ์ ๋ฐ์ด์ค๋งค์ค๋ฅผ ์ํํ๊ธฐ ์ํด ์์ฑ ์
์๋ฅผ ๋ฏธ์ธ์กฐ๋ฅ์ ํฌ์
ํ์ฌ ์์ฑ์ ์ด์ฉํ์ฌ ๋ฏธ์ธ์กฐ๋ฅ๋ฅผ ๋ถ๋ฆฌํ๋ ๋ฐฉ๋ฒ(Cerff et al., 2012; Liu et al., 2013) ๋๋ ๊ฐ๋ ์ ๋ถ์ ์ด์ฉํ์ฌ ๋ฏธ์ธ์กฐ๋ฅ๋ฅผ ์ํํ๋ ๋ฐฉ๋ฒ(Letelier Gordo et al., 2014; Vandamme et al., 2010) ๋ฑ์ ์ฌ๋ฌ ๊ฐ์ง ๋ฐฉ๋ฒ๋ค์ด ๋ฏธ์ธ์กฐ๋ฅ์ ์ํ๋ฅ ์ ํฅ์์ํค๊ธฐ ์ํด ์ฌ์ฉ๋๊ณ ์๋ค. ๊ทธ๋ฌ๋ ์ด๋ฌํ ๋ฐฉ๋ฒ๋ค์ ๋๊ท๋ชจ ์์ฐ์์ค์๋ ์ฌ์ฉํ๊ธฐ ์ด๋ ต๊ณ , ์์ฐ์ค๋น์
๋ง์ ๋น์ฉ์ด ํ์ํ๋ค(Dassey and Theegala, 2013). ๋ฐ๋ผ์ ๋๊ท๋ชจ ์์ฐ์ ์ฌ์ฉํ ์ ์๋ ๊ณ ํจ์จ, ์ ๋น์ฉ์ ๋ฏธ์ธ ์กฐ๋ฅ์ ์ํ๋ฐฉ๋ฒ์ด ํ์ํ๋ค. ๋ณธ ์ฐ๊ตฌ๋ Mg-Sericite๋ฅผ ์ด์ฉํ์ฌ ๋ฏธ์ธ์กฐ๋ฅ๋ฅผ
์์ง ์ฒ๋ฆฌํ์ฌ ์ํํ๊ณ ์ ํ์์ผ๋ฉฐ, ์ด์ ๋ฐ๋ผ Mg-Sericite ์์ง์ ๋ฅผ ์ด์ฉํ์ฌ ๋ฏธ์ธ์กฐ๋ฅ๋ฅผ ์ํํ๊ธฐ ์ํ ์ต์ ์กฐ๊ฑด(pH, ๊ต๋ฐ์๊ฐ, ์นจ์ ์๊ฐ,
Mg-Sericite์ ๊ทธ๋ฆฌ๊ณ ๋ฏธ์ธ์กฐ๋ฅ ์ต์ ๋๋ ๋ฑ)์ ๋ถ์ํ๊ณ ์ ํ์๋ค. ๋ณธ ์ฐ๊ตฌ์์ ์ฌ์ฉ๋ Mg-Sericite ์์ง์ ๋ฅผ ์ด์ฉํ์ฌ ์ํ๋ ๋ฏธ์ธ์กฐ๋ฅ๋
๋ฐ์ด์ค๋์ ค ๋ฟ๋ง ์๋๋ผ ๋๋ฌผ์ ์ฌ๋ฃ ๋ฐ ์ํ์ผ๋ก ์ฌ์ฉ์ด ๊ฐ๋ฅํ๋ค. Mg๊ณผ Si๋ ์๋ช
์ฒด์ ํ์ํ ํ์๋ฏธ๋ค๋๋ก์จ Mg-Sericite๋ฅผ ์ด์ฉํ์ฌ ์ํํ
๋ฏธ์ธ์กฐ๋ฅ๋ฅผ ์ํ์ผ๋ก ์ฌ์ฉํ ๊ฒฝ์ฐ ํ์ํ ๋ฏธ๋ค๋์ ๋ณด์ถฉํ ์ ์์ผ๋ฉฐ, ๋ฐ์ด์ค๋์ ค๋ก ์ฌ์ฉํ ๊ฒฝ์ฐ ๋ฐ์ด์ค๋์ ค์ ๊ธฐ์ค์ ์ํฅ์ ์ฃผ์ง ์๋๋ค(Farooq et al., 2013; Habib and Parvin, 2008). Mg-Sericite ์์ง์ ๋ฅผ ์ฌ์ฉํ์ฌ ๋ฏธ์ธ์กฐ๋ฅ๋ฅผ ์ํํ ๊ฒฝ์ฐ ํ๊ฒฝ์นํ์ ์ด๋ฉฐ ์ ๋ ดํ๊ณ ๊ณ ํจ์จ์ ์ํ๋ฅ ์ ํ๋ํ ์ ์๋ค. ๋ฏธ์ธ์กฐ๋ฅ ์ ๋ ๋ฐ์ด์ค๋์ ค์
์ ์ฒด ์์ฐ ๋น์ฉ์ค ์ฝ 85%๋ ๊ฑด์กฐ ๋ฐ์ด์ค๋งค์ค ์์ฐ๊ธฐ์ ์ ํด๋น๋๋ค(Oncel, 2013). ๋ฐ๋ผ์ ์ด๋ฌํ ๋ฐ์ด์ค๋งค์ค ์์ฐ๋น์ฉ์ ์ ๊ฐ์ ๋ฏธ์ธ์กฐ๋ฅ ์ ๋ ๋ฐ์ด์ค๋์ ค์ ๊ฐ๊ฒฉ๊ฒฝ์๋ ฅ์ ํฅ์์ํฌ ์ ์๋ค.
2. Materials and Methods
2.1. Materials and experimental design
2.1.1. Microalgae cultivation
๋ณธ ์ฐ๊ตฌ์ ์ฌ์ฉ๋ Chlorella vulgaris (C. vulgaris; KMMCC-355)๋ JM Medium์ ์ด์ฉํ์ฌ 25 ยฑ 2 ยฐC ์จ๋์ ํญ์จ๊ธฐ์ 10์ผ๊ฐ ์ฆ์ ์ํจ ํ์ ์์ฌ๋ถ๋ฆฌํ์ฌ JM ๋ฐฐ์ง 1L์ ์คํ๊ณํ์
๋ฐ๋ผ ๋ค์ํ ๋๋์ ๋ฏธ์ธ์กฐ๋ฅ๋ฅผ ๋ถ์ํ์ฌ ์ฌ์ฉํ์๋ค. C. vulgaris๋ Spirulina, Dunaliella ๊ทธ๋ฆฌ๊ณ Haematococcus ๋ฑ๊ณผ ํจ๊ป ํ์ฌ ์์ฉํ๋๊ณ ์๋ ๋ฏธ์ธ์กฐ๋ฅ์ด๋ฉฐ ์ง์งํจ๋์ด ๋๊ณ , ์ฑ์ฅ์ด ๋น ๋ฅด๊ณ ํ๊ฒฝ์ ์ ์์ฑ์ด ๊ฐํ ๋ฏธ์ธ์กฐ๋ฅ์ด๋ค. JM ๋ฐฐ์ง์ ๊ตฌ์ฑ์ฑ๋ถ์ 200 mL์
์ฆ๋ฅ์๋ฅผ ๊ธฐ์ค์ผ๋ก 4.0 g Ca(NO3)2H2O, 2.48 g KH2PO4, 10.0 g MgSO4๏ฝฅ7H2O, 3.18 g NaHCO3, 0.45 g EDTAFeNa, 0.45 g EDTA Na2, 0.496 g H3BO3, 0.278 g MnCl2๏ฝฅ4H2O, 0.20 g(NH4)6Mo7O24๏ฝฅ4H2O, 0.008 g cyanocobalamin, 0.008 g thiamine HCl, 0.008 g biotin, 16.0 g NaNO3 ๊ทธ๋ฆฌ๊ณ 7.2 g Na2HPO4๏ฝฅ12H2O์ด๋ค. ๋ฏธ์ธ์กฐ๋ฅ ๋ฐฐ์์ ์ํ์ฌ ๋ฐฐ์๊ธฐ์ ๊ด์์ white LED(Light Emitting Diode)๋ฅผ ์ฌ์ฉํ์๋ค. ์คํ์ ์ฌ์ฉํ LED ๋จํ๋
๋น์ ์ง์ค๋๋ฅผ ํฅ์์ํค๊ธฐ ์ํด bar ํ์์ LED ๋จํ๋ฅผ ํน๋ณ ์ ์ํ์์ผ๋ฉฐ, LED์ ๊ณต๊ธ๋๋ ์ ์์ ๋ชจ๋ธ FP-60-12 ํ์๊ณต๊ธ๊ธฐ(AD & Lighting,
Suwon, Kyonggi-Do, Korea)๋ฅผ ์ฌ์ฉํ์๋ค. ๋ชจ๋ ๊ด์์ ์์์ ์๋๋ก ๊ณต๊ธํ์๋ค. ๊ดํฉ์ฑ์ ์ฌ์ฉ๋๋ ๋น์ ์์ ๋ํ๋ด๋ ๊ด๋์ 200
~ 250 ฮผmol photon/m2/s์์ผ๋ฉฐ, ์คํ์ 5๋ฒ ๋ฐ๋ณตํ์ฌ ํ๊ท ๊ฐ์ ์ฌ์ฉํ์๋ค
2.1.2. Mg and Sericite as Clay
๋ณธ ์คํ์์ ์ ํ ๊ด๋ฌผ๋ก ์ฌ์ฉํ Sericite๋ 325 mesh์ ๋ถ๋ง((์ฃผ) ์ผ๊ฒฝ๊ด์
)์ ์ฌ์ฉํ์์ผ๋ฉฐ ๊ตฌ์ฒด์ ์ธ ์ฑ๋ถ ํจ์ ๋์ Table 1์ ๋ํ๋ด์๋ค.
Table 1.
Composition of sericite by XRD
Sericite์ ์ฃผ์์ฑ๋ถ์ SiO2, Al2O3, Fe2O3, CaO, MgO ๋ฑ์ด๋ฉฐ, ๊ทธ ์ค์์๋ ํนํ SiO2์ Al2O3๋ Sericite์ ์์ฐ์ง์ญ์ ๋ฐ๋ผ 68 ~ 80% ์ ๋๋ฅผ ํจ์ ํ๊ณ ์๋ค. Sericite๋ SiO2์ฃผ์ฑ๋ถ์ ํ์ ๊ตฌ์กฐ์์ Al2O3์ ๊ฐ์ ์ฑ๋ถ๋ค์ด ์ฌ๋ฉด์ฒด๋๋ ํ๋ฉด์ฒด์ ๊ตฌ์กฐ๋ก ์ฌ์ฌ๋ชจ์์ผ๋ก ์ฐ๊ฒฐ๋์ด ์๊ณ , ์ด ๊ตฌ์กฐ์์ ๊ฐ์ข
์์นผ๋ฆฌ๊ธ์ ๋ฐ ์์นผ๋ฆฌ ํ ๊ธ์ ์ด์จ์ ํฌํจํ๊ณ ์๋ค(Reddy et al., 2013).
๋ณธ ์ฐ๊ตฌ์ ์ฌ์ฉ๋ MgCl2๏ฝฅ6H2O๋ ์๋ 98.0% ์ด์์ด๋ฉฐ Junsei Chemical Co. Ltd(Tokyo, Japan))์ ์ ํ์ ์ฌ์ฉํ์๋ค. ์์ด์จ์ ์๊ฐ ๋์์๋ก ํ๏ฝฅํ์์
์ ๏ฝฅ๋ฌด๊ธฐ๋ฌผ์ ์ ์์งํ ์ ์์ผ๋ฉฐ, 2๊ฐ ํน์ ๋ค๊ฐ์ ์์ด์จ์ด ์ฒจ๊ฐ๋๋ฉด ์ต์ํ ํ๋์ ์ ํ ๊ด๋ฌผ๊ณผ ์ ์ด๋ ํ๋์ ์์ด์จ์ด ๊ฒฐํฉํ๊ฑฐ๋ ๋๋ ์ ํ ๊ด๋ฌผ๊ณผ
ํผํฉํ์ฌ ํผํฉ๋ฌผ์ด ์์ฑ๋๋ค(Smith and Davis, 2012; Vandamme et al., 2012). Fe2+, Ca2+, Mg2+, Fe3+ ๊ทธ๋ฆฌ๊ณ Al3+ ๋ฑ์ ๋ค๊ฐ์ ์์ด์จ ๊ทธ๋ฃน์ ์ํ๋๋ฐ ์ด๋ฌํ ๋ค ๊ฐ์ ์์ด์จ์ ์ ํ ๊ด๋ฌผ๊ณผ ํผํฉํ๋ฉด Sericite-Mg-๋ฏธ์ธ์กฐ๋ฅ ํํ๋ก ์์ง์ ํ์ฑํ์ฌ ์นจ์ ๋๋ค(Lee et al., 2013; Molina Crima et al., 2003). Sericite๋ ํ๏ฝฅํ์์ ์ ๏ฝฅ๋ฌด๊ธฐ๋ฌผ๊ณผMgCl2๏ฝฅ6H2O์ ์์ง์ ๊ฐ๊ต์ญํ ์ ํ์ฌ ์๋์ ์ผ๋ก ๋น ๋ฅด๊ฒ ์์ง/์นจ์ ๋๋ ๊ฒ์ด๋ค. ์ด๋ฌํ Mg-Sericite์ ์์ง์ ๋ ๋ฏธ์ธํ ์์ ์
์๊น์ง๋ ์์งํ ์ ์๋ค(Farooq et al., 2013; Reddy et al., 2013; Salim et al., 2011).
2.1.3. ์คํ๋ฐฉ๋ฒ
Mg-Sericite ์์ง์ ๋ ์๋์ ๊ฐ์ด ์ ์กฐํ์๋ค. Sericite ๋ถ๋ง๊ณผ MgCl2๏ฝฅ6H2O์ 25:1๋ก ํผํฉํ ๋ค ์ฆ๋ฅ์ 1L๋ฅผ ๋ฃ์ด 15 ์๊ฐ ๊ต๋ฐํ์๋ค. ํผํฉ์ฉ์ก์ 1500 rpm์ผ๋ก ์์ฌ๋ถ๋ฆฌํ์ฌ ๊ทธ ์๋ฑ์ก์ ์ฌ์ฉํ์๋ค. ์คํ์ Jar-test์
ํ์์ผ๋ก ์คํํ์์ผ๋ฉฐ, JM ๋ฐฐ์ง 1 L์ ๋ฏธ์ธ์กฐ๋ฅ์ ์ ์กฐ๋ Mg-Sericite ์์ง์ ๋ฅผ ์คํ ๊ณํ์ ๋ฐ๋ผ 0 ~ 50 mg/L์ ํฌ์
ํ์ฌ ์ด๋ฐ์๋
150 rpm์ผ๋ก 2๋ถ๊ฐ ๊ธ์๊ต๋ฐํ์ผ๋ฉฐ ์ด ํ์๋ ์คํ๊ณํ์ ๋ฐ๋ผ 30 rpm์ผ๋ก ์์๊ต๋ฐํ์๋ค. ๊ต๋ฐํ ํผํฉ์ก์ 30๋ถ ๋์ ์นจ์ ์ํจ ํ 2500
rpm์ผ๋ก 20๋ถ๊ฐ ์์ฌ๋ถ๋ฆฌํ ํ ์๋ฑ์ก์ ์ํ๋งํ์ฌ ์ผ๋ฐํ์์ ํจ์ ๋์ด ์๋ ์ ๏ฝฅ๋ฌด๊ธฐ๋ฌผ์ ์ ๊ฑฐ์จ์ ์ธก์ ํ์๋ค. pH๊ฐ ์์งํจ์จ์ ๋ฏธ์น๋ ์ํฅ์ ๋ถ์ํ๊ณ ์
NaCl๊ณผ H2SO4๋ฅผ ์ด์ฉํ์ฌ 1 ~ 12๊น์ง ์กฐ์ ํ์ฌ ์คํํ์๋ค.
2.2. Analytical methods
๊ด๋์ ์กฐ๋๊ณ(HOBO-Light Intensity, Onset Computer, USA)๋ฅผ ์ด์ฉํ์ฌ ์ธก์ ํ์๋ค. ์กฐ๋๊ณ๋ LI-193SA ์ผ์์
LI-1400 ๊ธฐ๋ก๊ณ(Li-COR, Inc., Lincoln, Nebraska, USA)๋ฅผ ์ด์ฉํ์ฌ ์์ ์กฐ์ ์ ํ์์ผ๋ฉฐ, ์ธก์ ์ ์ผ์์์ ๋ฏธ์ธ์กฐ๋ฅ๋ฅผ
์ ๊ฑฐํ์ฌ ๋ฏธ์ธ์กฐ๋ฅ๋ก ์ธํ ์์ค๊ด๋์ ์ค๋ฅ๋ฅผ ์ต์ํํ์๋ค. ์ธก์ ๋ ๊ด๋์ ๊ณ์ฐํ์ฌ ๊ดํจ์จ์ ๋ํ๋ด์๋ค. ๋ฐ์ด์ค๋งค์ค์ ์ฆ๊ฐ๋์ ์ ์ ์๋ ๋ฏธ์ธ์กฐ๋ฅ์
๊ฑด์ค๋์ 10 mL์ ์ํ์ GF/C(Watmann, ์๊ตญ)๋ก ์ฌ๊ณผํ ํ 105ยฐC์์ 24์๊ฐ ๊ฑด์กฐํ ํ ๊ทธ ์ง๋์ ์ธก์ ํ์๋ค. Mg-Sericite
์์ง์ ๋ฅผ ์ด์ฉํ ๋ฏธ์ธ์กฐ๋ฅ ๋ถ๋ฆฌํจ์จ์ ์นจ์ ํ์ ์๋ฑ์ก์ ์ค๊ฐ์์ ์ํ์ ์ฑ์ทจํ์ฌ spectrophotometer(Beckman Coulter, model
DU 730)๋ฅผ ์ด์ฉํ์ฌ ๊ด ๋ฐ๋๋ฅผ ์ธก์ ํ์๋ค(APHA, 2012). ๋ฏธ์ธ์กฐ๋ฅ ๋ถ๋ฆฌํจ์จ์ ์๋์ ๊ฐ์ด ๊ณ์ฐํ์๋ค.
์ฌ๊ธฐ์ ODto๋ ์์ง์ ์ ๊ด ๋ฐ๋์ด๋ฉฐ, ODt๋ ์์ง ํ์ ์ ํด์ง ์นจ์ ์๊ฐ์ ๋ฐ๋ฅธ ๊ด ๋ฐ๋ ์ด๋ค. ๋ชจ๋ ์คํ์ 5๋ฒ ์ค์ํ์ฌ ํ๊ท ๋ฐ์ดํฐ๋ฅผ ์ฌ์ฉํ์๋ค.
Sericite์ ํจ์ ๋์ด ์๋ ๋ฌด๊ธฐ ์ฑ๋ถ์ ์ง์ ์์ ๋ถ์์ X-ray fluorescence(XRF-1500, Shimadzu, Japan)์
์ฌ์ฉํ์ฌ ๋ถ์ํ์๋ค. sericite์ ์์ ์ ์์ ์ธ(XP26, Mettler Toledo, Swiss)๋ก ์ธก์ ํ์์ผ๋ฉฐ, pH๋ pH meter(SevenGO
pro, Mettler Toledo)๋ฅผ ์ด์ฉํ์ฌ ์ธก์ ํ์๋ค.
3. Results
3.1. Various Mg/Si mol ratio
๋ค์ํ Mg/Si์ mol ๋น์จ์ด ๋ฏธ์ธ์กฐ๋ฅ์ ์ํ๋ฅ ์ ๋ฏธ์น๋ ์ํฅ์ Fig. 1์ ๋ํ๋ด์๋ค. 0.25 Mg/Si mol ๋น์จ์์ 63%์ ์ํ๋ฅ ์ ๋ํ๋ธ ๋ฐ๋ฉด 1 ~ 1.75์ ๋น์จ์์ 95%์ด์์ ์ํ๋ฅ ์ ๋ํ๋ด์๋ค. ์ต๋์
์ํ๋ฅ ์ 1.25์ 1.5์์ ๊ฐ๊ฐ 97%์ 98%๋ฅผ ๋ํ๋ด์ด Si๋ณด๋ค Mg์ด 1.25 ๋๋ 1.5๋ฐฐ ๋ง์ ํจ๋์ด ๋ฏธ์ธ์กฐ๋ฅ ์ํ์ ์ต์ ์ ๋น์จ์ด์๋ค.
๋ฏธ์ธ์กฐ๋ฅ์ ํ๋ฉด์ ์์ด์จ์ ๋ ๊ณ ์์ด ์์ด์จ์ ์๊ฐ ๋ง์์๋ก ๋ฏธ์ธ์กฐ๋ฅ๋ฅผ ์ ์์งํ ์ ์์ผ๋ฉฐ, 2๊ฐ ํน์ ๋ค๊ฐ์ ์์ด์จ์ด ์ฒจ๊ฐ๋๋ฉด ์ ํ ๊ด๋ฌผ๊ณผ ๋ฏธ์ธ์กฐ๋ฅ๊ฐ
๊ฒฐํฉํ์ฌ ์์ง, ์นจ์ ๋๋ค. ์ ํ ๊ด๋ฌผ์ ์์ด์จ๊ณผ ๋ฏธ์ธ์กฐ๋ฅ ์ฌ์ด์ ๊ฐ๊ต์ญํ์ ํ๋ฉฐ Van der Waals์ ํ์ ์ํ์ฌ ์์ด์จ๊ณผ ๋ฏธ์ธ์กฐ๋ฅ๋ฅผ ์์ง์ํจ๋ค(Farooq et al., 2013; Reddy et al., 2013). Fig. 1์ ์ํ๋ฉด Mg/Si์ mol ๋น์จ์ด 2์ด์์ด ๋๋ฉด ๋ฏธ์ธ์กฐ๋ฅ์ ์ํ๋ฅ ์ด ๊ฐ์ํ๋๋ฐ, ์ด๋ Mg์ ์๊ณผ ๋น๊ตํ์ฌ ์์ง์ ๊ฐ๊ต์ญํ์ ํ๋ Si์ ์์ด
์๋์ ์ผ๋ก ๋ถ์กฑํ์ฌ Sericite-Mg-๋ฏธ์ธ์กฐ๋ฅ ์์ง์ด ์ฝํ๊ฒ ํ์ฑ๋๋ ํ์ ๋๋ฌธ์ด๋ผ ํ ์ ์๋ค.
Fig. 1.
Separation efficiency by various Mg/Si mol ratio(C. vulgaris concentration 4.35 g/L, pH 10, mixing time 20 min, settling time 20 min)
3.2. Different concentration of microalgae
3.1์ ์คํ๊ฒฐ๊ณผ์ ๋ฐ๋ผ Mg/Si ๋น๊ฐ 1.5์ผ ๋ ๋ค์ํ ๋๋์ ๋ฏธ์ธ์กฐ๋ฅ์ ๋ฏธ์น๋ ์ํฅ์ ๋ถ์ํ์๋ค. Fig. 2์ C. vulgaris์ ๋ค์ํ ๋๋์ ๋ฐ๋ฅธ ์ํ๋ฅ ์ ๋ํ๋ด์๋ค. C. vulgaris์ ๋๋๋ 0.2์์ 50 g/L๊น์ง ์กฐ์ ํ์๋ค. ์คํ๊ฒฐ๊ณผ C. vulgaris 1 g/L์ดํ์ ์ ๋๋์์ 80 ยฑ 3%์ ์ํ๋ฅ ์ ๋ํ๋ด์๋ค. ๋ํ, 3.5 ยฑ 0.3 ~ 9.5 ยฑ 0.4 g/L์ ๋๋์์ 90%์ด์์ ์ํ๋ฅ ์
๋ํ๋ด์๊ณ , 4.0 ยฑ 0.3 ~ 8.5 ยฑ 0.4 g/L์ ๋๋์์๋ 95%์ด์์ ์ํ๋ฅ ์ ๋ํ๋ด์๋ค. ํนํ, 5 ยฑ 0.2 ~ 8 ยฑ 0.3 g/L์
๋๋์์๋ 98 ยฑ 1% ์ด์์ ์ํ๋ฅ ์ ๋ํ๋ด์๋ค. ๋ฐ๋ผ์1.5 Mg/Si mol ๋น๋ฅผ ์ด์ฉํ์ฌ ๋ฏธ์ธ์กฐ๋ฅ๋ฅผ ์ํํ ๊ฒฝ์ฐ ๊ฐ์ฅ ์ข์ ํจ์จ์ ๋ํ๋ด๋
C. vulgaris์ ๋๋๋ 5 ยฑ 0.2 ~ 8 ยฑ 0.3 g/L์ ๋๋์ด์๋ค. C. vulgaris์ ๋๋๊ฐ 10 g/L ์ด์์์๋ ์ ์ฐจ ์ํ๋ฅ ์ด ๊ฐ์ํ์๋๋ฐ ๋ณธ ์คํ์์๋ C. vulgaris์ ๋๋์ ์ฐจ์ด์ ๋ฐ๋ฅธ ์ํ๋ฅ ์ ํ์ธํ๊ณ ์ Mg-Sericite์ ์์ 10 mg/L๋ก ๊ณ ์ ํ์ฌ ์คํํ ๊ฒฐ๊ณผ์ ๊ธฐ์ธํ๋ฉฐ, ๋ฏธ์ธ์กฐ๋ฅ์ ๋๋์ ๋ฐ๋ผ Mg-Sericite
์์ง์ ์ ์์ ์ฆ๊ฐ ์ํฌ ํ์๊ฐ ์๋ค. Mg-Sericite์ C. vulgaris๋๋์ ๋ฐ๋ฅธ ์ํ๋ฅ ์ ์๊ด๊ด๊ณ๋ 3.3์ ์คํ๊ฒฐ๊ณผ๋ฅผ ๋ํ๋ด์๋ค.
Fig. 2.
Separation efficiency by different microalgae concentration (Mg/Si mol ratio: 1.5,
Mg-Sericite dose: 10 mg/L, pH: 10, mixing time 20min and settling time 20 min)
3.3. Relationship between microalgae concentration and Mg-Sericite dosage
Mg-Sericite์ ์๊ณผ ๋ฏธ์ธ์กฐ๋ฅ์ ๋๋์์ ์๊ด๊ด๊ณ๋ฅผ Fig. 3์ ๋ํ๋ด์์ผ๋ฉฐ, ์ด๋ Mg-Sericite ์์ง์ ๋ฅผ ์ด์ฉํ์ฌ 95% ์ด์์ ๋ฏธ์ธ์กฐ๋ฅ ์ํ๋ฅ ์ ๋ํ๋์ ๋์ ์๊ด๊ด๊ณ์ด๋ค. Mg-Sericite์
์์ ๋ฏธ์ธ์กฐ๋ฅ์ ๋๋๊ฐ 1 g/L ์ดํ์ผ ๋๋ 20 ~ 23 mg/L, 1 ~ 5 g/L ์์๋ 12 ~ 20 mg/L, 5 ~ 9 g/L๋ 12
~ 15 mg/L, 9 ~ 11 g/L๋ 15 ~ 23 mg/L๊ฐ ํ์ํ์ผ๋ฉฐ, 12.5 g/L ์ 15 g/L์ ๋ฏธ์ธ์กฐ๋ฅ๋ฅผ 95%์ด์ ์ํํ๊ธฐ ์ํด์๋
๊ฐ๊ฐ 30 mg/L์ 40 mg/L์ Mg-Sericite์ ์์ด ํ์ํ๋ค. ๋ฏธ์ธ์กฐ๋ฅ์ ๋๋ 5 ยฑ 0.2 ~ 8 ยฑ 0.3 g/L ์ผ ๋ ๊ฐ์ฅ ์ ์
Mg-Sericite์ ์์ด(์ฝ 10 mg/L) ํ์ํ์ผ๋ฉฐ ์ด๋์ ์ํ๋ฅ ์ 98%์๋ค. ๋ฏธ์ธ์กฐ๋ฅ์ ๋๋๊ฐ ์ฆ๊ฐํจ์ ๋ฐ๋ผ Mg-Sericite ์์ง์ ์
์๋ ํจ๊ป ์ฆ๊ฐํ์ผ๋ฉฐ 50 g/L์ ๋ฏธ์ธ์กฐ๋ฅ๋ฅผ 97% ์ํํ๊ธฐ ์ํด์๋ 60 mg/L์ Mg-Sericite ์์ง์ ์ ์์ด ํ์ํ๋ค. ๋ํ 1 g/L
์ ๋ฏธ์ธ์กฐ๋ฅ๋ฅผ ์ํํ๋ ๊ฒ์ด 1 ~ 10 g/L์ ๋ฏธ์ธ์กฐ๋ฅ๋ฅผ ์ํํ๋ ๊ฒ ๋ณด๋ค ๋ ๋ง์ ์์ Mg-Sericite์ ์์ด ํ์ํด 1 g/L ์ดํ์
๋ฏธ์ธ์กฐ๋ฅ๋ฅผ ์ํํ๋ ๊ฒ์ ์์ง์ ์ฌ์ฉ๋ ๋๋น ๋น๊ฒฝ์ ์ ์ด์๋ค. ๋ฐ๋ผ์ ์ ๊ธฐํ์์ ๋ฑ์ ์ด์ฉํ์ฌ ๋ฏธ์ธ์กฐ๋ฅ์ ๋๋๋ฅผ ์ฆ๊ฐ ์ํค๋ ๊ฒ์ด ๋ฐ๋์งํ๋ค. ๋ฏธ์ธ์กฐ๋ฅ์
๋๋๋ฅผ 100 g/L๊น์ง ์ฆ๊ฐ ์์ผ ์คํํ Mg-Sericite์ ์๊ด๊ด๊ณ๋ 0.9991๋ก ๋ํ๋ ๋ฏธ์ธ์กฐ๋ฅ์ ๋๋์ Mg-Sericite์ ์๊ณผ์
์๊ด๊ด๊ณ๋ ๋งค์ฐ ๋์๋ค.
Fig. 3.
Relationship between Mg-Sericite dosage and C. vulgaris concentration(Mg/Si mol ratio 1.5, Separation efficiency >95%, pH 10, mixing time
20 min and settling time 20 min)
3.4. Different pH
์์ง์ ๋ถ์ ํ๋ ์
์๋ค์ ์์ง์ ๋ฅผ ํตํ์ฌ ๊ฐ๊ต๋ฅผ ํ์ฑํ์ฌ ํฐ ํ๋ก์ ํํ๋ก ๋ง๋๋ ๋ฌผ๋ฆฌ์ ์ธ ๊ณผ์ ์ด๋ค. ์ปค๋ค๋ ํ๋ก์ ํ์ฑํ ์
์๋ ์ฉ์ก ์์์ ๊ฐ๋จํ๊ฒ
๋ถ๋ฆฌํ ์ ์๋ค(Gerde et al., 2014). ์ด๋ฌํ ์์ง์ ๊ต๋ฐ, pH, ์์จ, ์์นผ๋ฆฌ๋, ์์ง์ ์ ์ข
๋ฅ ๋ฐ ํฌ์ฌ๋์ ์ํฅ์ ๋ฐ๋๋ค(Papazi et al., 2010). Mg-Sericite ์์ง์ ๋ฅผ ์ด์ฉํ ๋ค์ํ pH๋ฅผ ์ด์ฉํ ๋ฏธ์ธ์กฐ๋ฅ ์ํ๋ฅ ์ Fig. 4์ ๋ํ๋ด์๋ค. pH 6์์๋ถํฐ 50%์ด์์ ์์ง๋ฅ ์ด ๋ํ๋๊ธฐ ์์ํ์์ผ๋ฉฐ pH 9์ด์ ์์๋ 98%์ด์์ ์ํ๋ฅ ์ ๋ํ๋ด์๊ณ , pH 12์์๋ ์ํ๋ฅ ์ด
95%๋ก ์ฝ๊ฐ ๊ฐ์ํ์๋ค. ๋ฐ๋ผ์ Mg-Sericite ์์ง์ ๋ฅผ ์ด์ฉํ ์ต์ ์ pH๋ 9 ~ 11์ ๋ฒ์์๋ค. pH์ ์นจ์ ์๊ฐ์ ์๊ด๊ด๊ณ๋ pH๊ฐ
2 ์ผ ๋ ์นจ์ ์๊ฐ์ ์ฝ 30๋ถ์ด ํ์ํ์ง๋ง pH 9 ์ด์์์๋ ์ฝ 5๋ถ ์ ๋์ ์นจ์ ์๊ฐ์ด ํ์ํ๋ค. ์ฆ, pH๊ฐ ๋์์๋ก ์นจ์ ์๊ฐ์ ์งง์๋ค.
Fig. 4.
Relationship between pH and settling time(Mg/Si mol ratio: 1.5, mixing time 20 min)
3.5. Different mixing time and settling time
Fig. 5์ ๊ต๋ฐ์๊ฐ๊ณผ ์นจ์ ์๊ฐ์ ๋ฐ๋ฅธ ๋ฏธ์ธ์กฐ๋ฅ ์ํ๋ฅ ์ ๋ํ๋ด์๋ค. ๊ต๋ฐ์๊ฐ 20๋ถ๊น์ง๋ ์ํ๋ฅ ์ด ์ฆ๊ฐํ์๊ณ ๊ต๋ฐ์๊ฐ 20๋ถ์์ 99%์ ์ํ๋ฅ ์ ๋ํ๋ด์๋ค.
๊ต๋ฐ์๊ฐ20๋ถ ํ์๋ ์ํ๋ฅ ์ ๋ณํ๊ฐ ์์๋ค. 20๋ถ ๋์์ ์์ง์ ์ ๋ฏธ์ธ์กฐ๋ฅ๊ฐ ์ถฉ๋ถํ ํผํฉ๋์๋ค๊ณ ๋ณผ ์ ์์ผ๋ฉฐ, ๊ฒฝ์ ์ ์ธ ๋ฉด์ ๊ณ ๋ คํ๋ค๋ฉด Mg-Sericite
์์ง์ ๋ฅผ ์ด์ฉํ ์ต์ ๊ต๋ฐ์๊ฐ์ 20๋ถ์ด์๋ค. ์นจ์ ์๊ฐ ๋ํ ๊ต๋ฐ์๊ฐ๊ณผ ๋น์ทํ ์์์ ๋ํ๋ด์๋๋ฐ 5๋ถ, 10๋ถ ๊ทธ๋ฆฌ๊ณ 15๋ถ์์ ๊ฐ๊ฐ 53%, 75%
๊ทธ๋ฆฌ๊ณ 95%์ ์ํ๋ฅ ์ ๋ํ๋ด์์ผ๋ฉฐ ์นจ์ ์๊ฐ 20๋ถ์์๋ 99%์ ์นจ์ ์จ์ ๋ํ๋ด์ด ๊ต๋ฐ์๊ฐ๊ณผ ๋ง์ฐฌ๊ฐ์ง๋ก 20๋ถ์ ์นจ์ ์๊ฐ์ด ์ต์ ์ด์๋ค.
Fig. 5.
Separation efficiency by different mixing time(Mg/Si mol ratio: 1.5, Mg-Sericite dosage:
10 mg/L, pH: 10)
4. Discussion
Mg-Sericite ์์ง์ ๋ฅผ ์ด์ฉํ์ฌ ์์ฉ์ก์์ ๋ฏธ์ธ์กฐ๋ฅ๋ฅผ ๋ถ๋ฆฌํ๋ ๊ฒ์ Mg์ ๊ฐ๊ต์ญํ์ ์ด์ฉํ์ฌ sericite์ ๋ฏธ์ธ์กฐ๋ฅ๋ฅผ ์๋ก ๋ถ์ฐฉ ์์งํ๊ฒ
ํ๋ ๋ฌผ๋ฆฌ์ ์ธ ์์ง๊ณผ์ ์ด๋ค. ์ด๋ฌํ ์์ง์ ํํ์ ์ธ ๊ณต์ ์ด ์๋๊ณ ์์ํ ๋ฌผ๋ฆฌ์ ์ธ ํก์ฐฉ์ ์ํด ์ผ์ด๋๋ค. ํน์ ์ฒ๋ฆฌ๋ Mg-Sericite ์์ง์ ๋
๊ฐํ ์์ ํ๋ฅผ ๋ ๊ฒ ๋์ด ํ๋ฉด์ด ์์ ํ๋ฅผ ๋ ๊ณ ์๋ ๋ฏธ์ธ์กฐ๋ฅ์ ์ฝ๊ฒ ๊ฒฐํฉํ์ฌ ๋น ๋ฅด๊ฒ ์นจ์ ํ๋ค(Farooq et al., 2013; Reddy et al., 2013).
์ ํ์ฐ๊ตฌ์ ์ํ๋ฉด(Reddy et al., 2013) Mg๊ณผ Sericite๋ฅผ ๊ฐ๋ณ์ ์ผ๋ก ๋ฏธ์ธ์กฐ๋ฅ ์์ง์ ์ฌ์ฉํ ๊ฒฐ๊ณผ ๊ฐ๊ฐ 52%์ 40%์ ์ํํจ์จ์ ํ๋ํ์๋ค. ์ด๋ Mg๊ณผ Sericite๋ฅผ ์์ง์ ๋ก
๊ฐ๋ณ์ ์ผ๋ก ์ฌ์ฉํ ๊ฒฝ์ฐ Mg-Sericite๋ฅผ ๊ฐ์ด ์ฌ์ฉํ ๋๋ณด๋ค ์์งํจ์จ์ด ๋ฎ์์ ์ ์ ์๋ค. ์ง๊ธ๊น์ง ๋ฏธ์ธ์กฐ๋ฅ๊ฐ ์ ๋๋์ผ ๊ฒฝ์ฐ ์ํ์ ์ด๋ ค์์ด
๋ง์์ผ๋ฉฐ ๊ณ ๋๋์ ๋น๊ตํ์ฌ ์ํ๋ฅ ์ด ํ์ ํ๊ฒ ๋ฎ์์๋ค. ์ด์ ๋ฐ๋ผ ์ ํ์ฐ๊ตฌ์๋ค์ ๋ฏธ์ธ์กฐ๋ฅ์ ์ํ๋ฅ ์ ํฅ์์ํค๊ณ ์ ์ ๋๋์ ๋ฏธ์ธ์กฐ๋ฅ๋ฅผ ์ํํ๋ ์ฐ๊ตฌ๋ฅผ
์ํํด์๋ค(Lee et al., 2009; Moreno-Garrido, 2008; Salim et al., 2011). Vandamme et al. (2013)์ Kaloine ๋ฅผ ์ด์ฉํ์ฌ 1 g/L์ดํ์ Chlorella vulgaris๋ฅผ ์ํํ ๊ฒฐ๊ณผ 55%์ ์ํ๋ฅ ์ ๋ณด๊ณ ํ์์ผ๋ฉฐ, Carlos (2014)๋ cationic starch๋ฅผ ์ด์ฉํ์ฌ 68%์ Chlorella protothecoides ์ํ๋ฅ ์ ๋ณด๊ณ ํ์๋ค. ๊ทธ๋ฌ๋ ๋ณธ ์ฐ๊ตฌ์์ ์ฌ์ฉํ Mg-Sericite์์ง์ ๋ 1 g/L ์ดํ์ ์ ๋๋์ ๋ฏธ์ธ์กฐ๋ฅ๋ฅผ 80%์ด์ ์ํํ ์ ์์ด ์ ์ฒด์ ์ธ
๋ฏธ์ธ์กฐ๋ฅ์ ์ํ๋ฅ ์ ํฅ์์ํฌ ์ ์๋ค.
Semerjian and Ayoub (2003)์ Mg์ด ํจ์ ๋์ด ์๋ ์์ง์ ๋ฅผ ์ฌ์ฉํ์ฌ ๋ฏธ์ธ์กฐ๋ฅ๋ฅผ ์ํํ ๊ฒฝ์ฐ ์ต๊ณ ์ ์ํ๋ฅ ์ ์ํด์๋ pH 10.5 ~ 11.0์ด ์ต์ ์ด๋ฉฐ, Vandamme et al. (2013)์ Mg oxide๊ฐ ์นจ์ ์ ์ผ์ผํค๋ ์ ๋ก ํ์ ์ pH 11.0์ด๋ผ ๋ณด๊ณ ํ์๋ค. ์ด๋ ๋ณธ ์ฐ๊ตฌ ๊ฒฐ๊ณผ์ ์ผ์นํ๋ ๊ฒ์ด๋ค. ํ๋ฉด ์ ํ์ ๋ณํ๋ ์
์๋ค
์ฌ์ด์ ์ํธ ์์ฉ์ ์ํฅ์ ์ฃผ๊ธฐ ๋๋ฌธ์ ์์ง ํจ์จ์ ์ํฅ์ ๋ฏธ์น๋ค. ์ ํ์ฐ๊ตฌ์ ์ํ๋ฉด Mg2+, Ca2+ ๋ฑ์ ๋ค๊ฐ ๊ธ์ ์ด์จ์ pH๊ฐ ์ฆ๊ฐํ๋ฉด ๋ฏธ์ธ ์กฐ๋ฅ๋ฅผ ์์งํ๋ ์ค์ํ ์ญํ ์ ํ๋ค(Vandamme et al., 2012). ์ฆ, ๋ฏธ์ธ์กฐ๋ฅ ์ฑ์ฅ ๋ฐฐ์ง์์ ์ ํ๋ ๊ธ์ ์ด์จ์ ์์ง ๋ฐ ์ ํ๋ฅผ ์คํ, ๊ตํํ์ฌ ์์ ํ๋ฅผ ๋๊ณ ์๋ ๋ฏธ์ธ ์กฐ๋ฅ ์ธํฌ๋ฅผ ์์งํ์ฌ ์นจ์ ๋ฌผ์ ํ์ฑํ๋ค.
์ผ๋ฐ์ ์ผ๋ก sericite๋ pH 8 ~ 9์ ๋์ ์์นผ๋ฆฌ๋ฅผ ๋ ๊ณ ์์ผ๋ฉฐ Mg-Sericite ์์ง์ ๋ฅผ ์ฌ์ฉํ ๊ฒฝ์ฐ ์์ง์ ์ ์์ ๋ฐ๋ผ ๋ฏธ์ธ์กฐ๋ฅ๊ฐ ํจ์ ๋์ด
์๋ ์ฉ์ก์ pH๋ ์์นํ๋ค. ๋ฐ๋ผ์ pH ์กฐ์ ์ ์ํ ์ถ๊ฐ์ ์ธ ์์นผ๋ฆฌ ์ฝํ์ ํฌ์
์ ํ์ํ์ง ์๋ค. Papazi et al. (2010)์ Al2(SO4)3 1000 mg/L์ ์ฌ์ฉํ์ฌ C. vulgaris๋ฅผ 60% ์ํํ์๋ค. ๊ทธ๋ฌ๋ Lee et al. (2013) ์ ๊ธฐ์ ํ ๊ด๋ฌผ(organo-clay)์ ์ด์ฉํ์ฌ 30๋ถ์์ Chlorella sp.๋ฅผ 100% ๋ถ๋ฆฌํ์๋ค. ๋ณธ ์ฐ๊ตฌ์ ์ฌ์ฉ๋ Mg-Sericite ๋ํ 20 ๋ถ์์ 99%์ ๋ถ๋ฆฌํจ์จ์ ๋ํ๋ด์์ผ๋ฉฐ, ์ด๋ฌํ ์ฐ๊ตฌ๊ฒฐ๊ณผ๋ organo/inorgano
clay๋ฅผ ์ด์ฉํ์ฌ ํจ๊ณผ์ ์ผ๋ก ๋ฏธ์ธ์กฐ๋ฅ๋ฅผ ์ํํ ์ ์์์ ์์ ์๋ค.
๋ณธ ์ฐ๊ตฌ์์ ์ ์ํ Mg-Sericite ์์ง ๋ฐฉ๋ฒ์ ๊ฐ๋จํ๊ณ ํจ๊ณผ์ ์ด๋ค. ๋ฏธ์ธ์กฐ๋ฅ์ ์ํ์ ๋ค์ํ ๋ฐฉ๋ฒ์ผ๋ก ํ ์ ์๋๋ฐ ์ด์ํ, ์๊ณ , ์ฌ๊ณผ ๋ฐ
์์ฌ ๋ถ๋ฆฌ์ ๊ฐ์ ์ ํต์ ์ธ ์ํ ๋ฐฉ๋ฒ ๋ํ ์ฑ๊ณต์ ์ผ๋ก ๋ค์ํ ๋ฏธ์ธ ์กฐ๋ฅ๋ฅผ ์ํํ ์ ์๋ค. ๊ทธ๋ฌ๋ ์ด๋ฌํ ๋ฐฉ๋ฒ์ ์๋์ง์ ๋น์ฉ์ด ๋ง์ด ๋ ๋ค(Lee et al., 2009; Salim et al., 2011). ๋ํ, ์๋ฃจ๋ฏธ๋ ์ผ, ์์ฐ ์ผ ๋ฐ ์ฒ ์ผ๊ณผ ๊ฐ์ ๋ฌด๊ธฐ ์์ง์ ๊ฐ ์ข
์ข
์ฌ์ฉ๋์ง๋ง, ์๋ฅ๋ฌผ์ง๋ก ์ธํด ๋ฌด๊ธฐ ์์ง์ ๋ ํ๊ฒฝ ์ค์ผ ๋ฌธ์ ๋ฐ ์ฌ์ฒ๋ฆฌ์ ๋ฐ๋ฅธ
์ถ๊ฐ์ ์ธ ๋น์ฉ์ด ํ์ํ๋ค(Salim et al., 2011; ลirin et al., 2012; Show and Lee, 2014). Catonic poly acryl amide, catonic starch ๋ฐ chitosan ๋ฑ์ ์ ๊ธฐ ์์ง์ ๋ ๋
์ฑ์ด ๋ฎ๊ณ ์๋ถํด๊ฐ ๋์ ๋ฐ๋ฉด
ํคํ ์ฐ์ ๊ฐ๊ฒฉ์ 10 $/kg, ์ ๋ถ์ 1 ~ 3 $/kg ๋ก ๊ณ ๋น์ฉ์ด๋ค(Show and Lee, 2014; Vandamme et al., 2013). ๊ทธ๋ฌ๋ ๋ณธ ์ฐ๊ตฌ์์ ์ฌ์ฉํ Mg-Sericite ์์ง์ ๋ ์ฝ 0.18 $/kg ์ผ๋ก ๋น์ฉ์ด ์ ๋ ดํ๊ณ ํ๊ฒฝ์นํ์ ์ด์ฌ์ ์ฌ์ฒ๋ฆฌ ๋น์ฉ์ด ํ์ํ์ง ์๋ค.
๋ฐ๋ผ์ Mg-Sericite๋ฅผ ์ด์ฉํ์ฌ ๋ฏธ์ธ์กฐ๋ฅ๋ฅผ ์์ง ์ํํ ๊ฒฝ์ฐ ๋ฏธ์ธ์กฐ๋ฅ๋ฅผ ์ด์ฉํ ๋ฐ์ด์ค๋์ ค์ ์์ฐ๋น์ฉ์ ์ ๊ฐํ๋๋ฐ ๋์์ด ๋ ์ ์๋ค. ๋ํ,
Mg-Sericite ์์ง์ ๋ฅผ ์ฌ์ฉํ ๊ฒฝ์ฐ ์๋ฅ Mg์ ์ธ๊ฐ๊ณผ ๋๋ฌผ์๊ฒ ํ์ํ ํ์ ๋ฏธ๋ค๋๋ก์ ์ธ๊ฐ๊ณผ ๋๋ฌผ์๊ฒ ํด๋กญ์ง ์์ผ๋ฉฐ(Becker, 2004; Habib and Parvin, 2008) ๋ฏธ์ธ์กฐ๋ฅ ์ ๋ ๋ฐ์ด์ค๋์ ค๋ก ์ฌ์ฉํ ๊ฒฝ์ฐ์๋ ์ถ๊ฐ๋ก ์ ๊ฑฐํ์ง ์๊ณ ๋ฐ์ด์ค๋์ ค๋ก ์ฌ์ฉํ์ฌ๋ ์์ ํ๋ค(IEA, 2014; Lee et al., 2013)
5. Conclusion
Mg-Sericite ์์ง์ ๋ฅผ ์ด์ฉํ์ฌ ๋ฏธ์ธ์กฐ๋ฅ๋ฅผ ์์ง ์ํํ ๊ฒฐ๊ณผ๋ ์๋์ ๊ฐ๋ค
1) Mg/Si์ ์ต์ ๋ชฐ ๋น์จ์ 1.25 ~ 1.50์์ผ๋ฉฐ ์ด๋ ๋ฏธ์ธ์กฐ๋ฅ์ ์ํ๋ฅ ์ 95% ์ด์์ด์๋ค.
2) Mg-Sericite ์์ง์ ๋ฅผ ์ด์ฉํ์ฌ ๋ฏธ์ธ์กฐ๋ฅ๋ฅผ ์ํํ ๋ ์ต์ ์ ๊ต๋ฐ์๊ฐ ๋ฐ ์นจ์ ์๊ฐ 20๋ถ, pH๋ 9 ~ 11์ด์๋ค.
3) Mg-Serictie์ ์๊ณผ ๋ฏธ์ธ์กฐ๋ฅ์ ๋๋์์ ์๊ด๊ด๊ณ๋ 0.9991๋ก ๋ํ๋ ์๊ด๊ด๊ณ๊ฐ ๋งค์ฐ ๋์์ผ๋ฉฐ ๋ฏธ์ธ์กฐ์ ๋๋๊ฐ ์ฆ๊ฐํจ์ ๋ฐ๋ผ Mg-Sericite์
์๋ ์ฆ๊ฐํ์๋ค.
4) Mg-Sericite๋ ์ ๋น์ฉ์ผ๋ก ๋ฏธ์ธ์กฐ๋ฅ์ ์์ง ์ํ์ ํจ์จ์ ์ผ๋ก ํ ์ ์์ด ๋ฏธ์ธ์กฐ๋ฅ ์ ๋ ๋ฐ์ด์ค์ค์ผ์ ์์ฐ๋จ๊ฐ๋ฅผ ๋ฎ์ถ๋๋ฐ ๋์์ ์ค ์
์์ ๊ฒ์ผ๋ก ์์๋๋ค.
Acknowledgements
๋ณธ ์ฐ๊ตฌ๋ ํ๊ตญ์ฐ๊ตฌ์ฌ๋จ์ ์ฌ์ฑ๊ณผํ์ ์ง์์ฌ์
(2013006899)์ ์ง์์ ๋ฐ์ ์ํ๋ ์ฐ๊ตฌ๊ฒฐ๊ณผ์
๋๋ค.
References
2012, Standard Methods for the Examination of Water and Wastewater, American Public
Health Association(APHA). (2012). Standard Methods for the Examination of Water and
Wastewater, 22th ed, American Public Health Association, Washington, D.C.

Barros A. I., Gonรงalves A. L., Simรตes M., Pires J. C. M., 2015, Harvesting Techniques
Applied to Microalgae: A Review, Renewable and Sustainable Energy Reviews, Barros,
A. I., Gonรงalves, A. L., Simรตes, M., and Pires, J. C. M. (2015). Harvesting Techniques
Applied to Microalgae: A Review, Renewable and Sustainable Energy Reviews, 41, pp.
1489-1500., Vol. 41, pp. 1489-1500

Becker W., 2004, Handbook of Microalgae Culture, Becker, W. (2004). Microalgae in
Human and Animal Nutrition, In: Richmond A, editor. Handbook of Microalgae Culture,
Oxford: Blackwell Publishing Ltd., pp. 312-351., pp. 312-351

Cerff M., Morweiser M., Dillschneider R., Michel A., Menzel K., Posten C., 2012, Harvesting
Fresh Water and Marine Algae by Magnetic Separation: Screening of Separation Parameters
and High Gradient Magnetic Filtration, Bioresource Technology, Cerff, M., Morweiser,
M., Dillschneider, R., Michel, A., Menzel, K., and Posten, C. (2012). Harvesting Fresh
Water and Marine Algae by Magnetic Separation: Screening of Separation Parameters
and High Gradient Magnetic Filtration, Bioresource Technology, 118, pp. 289-295.,
Vol. 118, pp. 289-295

Chisti Y., 2007, Biodiesel from Microalgae, Biotechnology Advances, Chisti, Y. (2007).
Biodiesel from Microalgae, Biotechnology Advances, 25(3), pp. 294-306., Vol. 25, No.
3, pp. 294-306

Choi H. J., Yu S. W., 2015, Influence of crude glycerol on the biomass and lipid content
of microalgae, Biotechnology & Biotechnological Equipment, Choi, H. J. and Yu, S.
W. (2015). Influence of crude glycerol on the biomass and lipid content of microalgae,
Biotechnology & Biotechnological Equipment, DOI: 10.1080/13102818.2015.1013988.

Danquah M. K., Ang L., Uduman N., Moheimani N., Forde G. M., 2009, Dewatering of Microalgae
Culture for Biodiesel Production: Exploring Polymer Flocculation and Tangential Flow
Filtration, Journal of Chemical Technology and Biotechnology, Danquah, M. K., Ang,
L., Uduman, N., Moheimani, N., and Forde, G. M. (2009). Dewatering of Microalgae Culture
for Biodiesel Production: Exploring Polymer Flocculation and Tangential Flow Filtration,
Journal of Chemical Technology and Biotechnology, 84, pp. 1078-1083., Vol. 84, pp.
1078-1083

Dassey A. J., Theegala C. S., 2013, Harvesting Economics and Strategies using Centrifugation
for Cost Effective Separation of Microalgae Cells for Biodiesel Application, Bioresources
Technology, Dassey, A. J. and Theegala, C. S. (2013). Harvesting Economics and Strategies
using Centrifugation for Cost Effective Separation of Microalgae Cells for Biodiesel
Application, Bioresources Technology, 128, pp. 214-215., Vol. 128, pp. 214-215

Farooq W., Lee Y. C., Han J. I., Darpito C. H., Choi M., Yang J. W., 2013, Efficient
Microalgae Harvesting by Organo-Building Blocks of Nanoclays, Green Chemistry, Farooq,
W., Lee, Y. C., Han, J. I., Darpito, C. H., Choi, M., and Yang, J. W. (2013). Efficient
Microalgae Harvesting by Organo-Building Blocks of Nanoclays, Green Chemistry, 15,
pp. 749-755., Vol. 15, pp. 749-755

Gerde J. A., Yao L., Wen Z., Wang T., 2014, Microalgae Flocculation: Impact of Flocculant
Type, Algae Species and Cell Concentration, Algal Research, Gerde, J. A., Yao, L.,
Wen, Z., and Wang, T. (2014). Microalgae Flocculation: Impact of Flocculant Type,
Algae Species and Cell Concentration, Algal Research, 3, pp. 30-35., Vol. 3, pp. 30-35

Habib M. A. B., Parvin M., 2008, FAO fisheries and aquaculture circular, Habib, M.
A. B. and Parvin, M. (2008). A Review on Culture, Production and Use of Spirulina
as Food for Humans and Feeds for Domestic Animals and Fish. In: Huntington, T. C.
and Hasan, M .R., editors. FAO fisheries and aquaculture circular No. 1034, Rome:
Food and Agriculture Organization of the United Nations.

2014, World Energy Outlook 2014, Intional Energy Agency (IEA). (2014). World Energy
Outlook 2014, ISBN 978-92-64-20804-9, London

Kong W. B., Yang H., Cao Y. T., Song H., Hua S. F., Xia C. G., 2013, Effects of Glycerol
and Glucose on the Enhancement of Biomass, Lipid and Soluble Carbohydrate Production
by Chlorella vulgaris, Food Technology and Biotechnology, Kong, W. B., Yang, H., Cao,
Y. T., Song, H., Hua, S. F., and Xia, C. G. (2013). Effects of Glycerol and Glucose
on the Enhancement of Biomass, Lipid and Soluble Carbohydrate Production by Chlorella
vulgaris, Food Technology and Biotechnology, 51, pp. 62-69., Vol. 51, pp. 62-69

Lee A., Lewis D., Ashman P., 2009, Microbial Flocculation, a Potentially Low-Cost
Harvesting Technique for Marine Microalgae for Production of Biodiesel, Journal of
Applied Phycology, Lee, A., Lewis, D., and Ashman, P. (2009). Microbial Flocculation,
a Potentially Low-Cost Harvesting Technique for Marine Microalgae for Production of
Biodiesel, Journal of Applied Phycology, 21, pp. 559-567., Vol. 21, pp. 559-567

Lee Y. C., Kim B., Farooq W., Chung J., Han J. I., Shin H. J., Jeong S. H., Park J.
Y., Lee J. S., Oh Y. K., 2013, Harvesting of Oleaginous Chlorella sp. by Organoclays,
Bioresource Technology, Lee, Y. C., Kim, B., Farooq, W., Chung, J., Han, J. I., Shin,
H. J., Jeong, S. H., Park, J. Y., Lee, J. S., and Oh, Y. K. (2013) Harvesting of Oleaginous
Chlorella sp. by Organoclays. Bioresource Technology, 132, pp. 440-445., Vol. 132,
pp. 440-445

Letelier Gordo C. O., Holdt S. L., De Francisci D., Karakashev D. B., Angelidaki I.,
2014, Effective Harvesting of the Microalgae Chlorella protothecoides via Bioflocculation
with Cationic Starch, Bioresource Technology, Letelier Gordo, C. O., Holdt, S. L.,
De Francisci, D., Karakashev, D. B. and Angelidaki, I. (2014). Effective Harvesting
of the Microalgae Chlorella protothecoides via Bioflocculation with Cationic Starch,
Bioresource Technology, 167, pp. 214-218., Vol. 167, pp. 214-218

Liu D., Wang P., Wei G., Dong W., Hui F., 2013, Removal of Algal Blooms from Freshwater
by the Coagulation-Magnetic Separation Method, Environmental Science and Pollution
Research International, Liu, D., Wang, P., Wei, G., Dong, W., and Hui, F. (2013).
Removal of Algal Blooms from Freshwater by the Coagulation-Magnetic Separation Method,
Environmental Science and Pollution Research International, 20, pp. 60-65., Vol. 20,
pp. 60-65

Molina Crima E., Belarbi E. H., Aciรฉn Fernรกndez F. G., Robles Medina A., Chisti Y.,
2003, Recovery of Microalgae Biomass and Metabolites: Process Optionss and Economics,
Biotechnology Advantage, Molina Crima, E., Belarbi, E. H., Aciรฉn Fernรกndez, F. G.,
Robles Medina, A., and Chisti, Y. (2003). Recovery of Microalgae Biomass and Metabolites:
Process Optionss and Economics, Biotechnology Advantage, 20, pp. 491-515., Vol. 20,
pp. 491-515

Moreno-Garrido I., 2008, Microalgae Immobilization: Current Techniques and Uses, Bioresource
Technology, Moreno-Garrido, I. (2008). Microalgae Immobilization: Current Techniques
and Uses, Bioresource Technology, 99(10), pp. 3949-3964., Vol. 99, No. 10, pp. 3949-3964

Oncel S. S., 2013, Microalgae for a Macroenergy World, Renewable and Sustainable Energy
Reviews, Oncel, S. S. (2013). Microalgae for a Macroenergy World, Renewable and Sustainable
Energy Reviews, 26, pp. 241-264., Vol. 26, pp. 241-264

Papazi A., Makridis P., Divanach P., 2010, Harvesting Chlorella minutissima using
Cell Coagulants, Journal of Applied Phycology, Papazi, A., Makridis, P., and Divanach,
P. (2010). Harvesting Chlorella minutissima using Cell Coagulants, Journal of Applied
Phycology, 22, 349-355., Vol. 22, pp. 349-355

Reddy D. H. K., Lee S. M., Kim J. O., 2013, A Review on Emerging Applications of Natural
Sericite and Its Composites, World Applied Science Journal, Reddy, D. H. K., Lee,
S. M., and Kim, J. O. (2013) A Review on Emerging Applications of Natural Sericite
and Its Composites, World Applied Science Journal, 27(11), pp. 1514-1523., Vol. 27,
No. 11, pp. 1514-1523

Salim S., Bosma R., Vermue M. H., Wijffels R. H., 2011, Harvesting of Microalgae by
Bioflocculation, Journal of Applied Phycology, Salim, S., Bosma, R., Vermue, M. H.,
and Wijffels, R. H. (2011). Harvesting of Microalgae by Bioflocculation, Journal of
Applied Phycology, 23, pp. 849-855., Vol. 23, pp. 849-855

Semerjian L., Ayoub G. M., 2003, High-pH-Magnesium Coagulation-Flocculation in Wastewater
Treatment, Advances in Environmental Research, Semerjian, L. and Ayoub, G. M. (2003).
High-pH-Magnesium Coagulation-Flocculation in Wastewater Treatment, Advances in Environmental
Research, 7(2), pp. 389-403., Vol. 7, No. 2, pp. 389-403

Show K. Y., Lee D. J., 2014, Biofuels from Algae, Show, K. Y. and Lee, D. J. (2014).
Algal Biomass Harvesting, In: pandey A., Lee, D. J., Chisti, Y., and Soccol, C. R.,
Editors. Biofuels from Algae, Burlington: Elsevier, pp. 85-110., pp. 85-110

Smith B. T., Davis R. H., 2012, Sedimentation of Algae Flocculated Using Naturally-Available,
Magnesium-Based Flocculants, Algal Research, Smith, B. T. and Davis, R. H. (2012).
Sedimentation of Algae Flocculated Using Naturally-Available, Magnesium-Based Flocculants,
Algal Research, 1, pp. 32-39., Vol. 1, pp. 32-39

ลirin S., Trobajo R., Ibanez C., Salvadรณ J., 2012, Harvesting the Microalgae Phaeodactylum
tricornutum with Polyaluminum Chloride, Aluminium sulphate, Chitosan and Alkalinity-Induced
Flocculation, Journal of Applied Phycology, ลirin, S., Trobajo, R., Ibanez, C., and
Salvadรณ, J. (2012). Harvesting the Microalgae Phaeodactylum tricornutum with Polyaluminum
Chloride, Aluminium sulphate, Chitosan and Alkalinity-Induced Flocculation, Journal
of Applied Phycology, 24, pp. 1067-1080., Vol. 24, pp. 1067-1080

Vandamme D., Foubert I., Muylaert K., 2013, Flocculation as a Low-Cost Method for
Harvesting Microalgae for Bulk Biomass Production, Trends Biotechnology, Vandamme,
D., Foubert, I. and Muylaert, K. (2013). Flocculation as a Low-Cost Method for Harvesting
Microalgae for Bulk Biomass Production, Trends Biotechnology, 31, pp. 233-239., Vol.
31, pp. 233-239

Vandamme D., Foubert I., Fraeye I., Meesschaert B., Muylaert K., 2012, Flocculation
of Chlorella vulgaris Induces by High pH: Role of Magnesium and Calcium and Practical
Implications, Bioresources Technology, Vandamme, D., Foubert, I., Fraeye, I., Meesschaert,
B., and Muylaert, K. (2012). Flocculation of Chlorella vulgaris Induces by High pH:
Role of Magnesium and Calcium and Practical Implications, Bioresources Technology,
105, pp. 114-119., Vol. 105, pp. 114-119

Vandamme D., Foubert I., Meesschaert B., Muylaert K., 2010, Flocculation of Microalgae
Using Cationic Starch, Journal of Applied Phycology, Vandamme, D., Foubert, I., Meesschaert,
B., and Muylaert, K. (2010). Flocculation of Microalgae Using Cationic Starch, Journal
of Applied Phycology, 22, pp. 525-530., Vol. 22, pp. 525-530
